JP5539502B2 - 自動車の安全ベルト用のシートベルトリトラクタ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文の特徴を備える自動車の安全ベルト用のシートベルトリトラクタに関する。

一般的なシートベルトリトラクタは、例えば、リアシートの安全ベルトのために自動車において使用される。リアシートに関しては、幼児または小柄な成人、例えば５％の女性の前方移動のために使用できる距離が最大限まで利用されなければならないのに対し、体重のある搭乗者においては同じ安全ベルトが最大ベルトウェビング引き出し長さを超えないようにしなければならないという一般的な課題が存在する。したがって、そのようなシートベルトリトラクタのロードリミッター装置は一般に２つの負荷制限要素を備え、該負荷制限要素の時間シフト作動により、負荷制限レベルを低負荷制限レベルから高負荷制限レベルへと切り換えることができる。そのような負荷制限特性は漸進的負荷制限とも称される。

トーションロッドがプロファイルヘッドとベルトシャフトとの間に位置され、負荷制限されたベルトウェビング引き出し中にトーションロッドがそれ自体の軸周りにエネルギ吸収態様でねじられると同時に塑性変形に晒されるシートベルトリトラクタが例えば独国特許出願公開第１０３２７２０４（Ｂ４）号明細書から知られる。また、トーションロッドに平行に作用する金属バンドが設けられ、この金属バンドは、一端がネジ付きブシュに強固に蝶着され、その過程でプロファイルヘッドに強固に位置されるバッフルを通じて引き寄せられる。負荷制限の初めに固定されるネジ付きブシュは、雄ネジがベルトシャフトの雌ネジに螺合する。負荷制限中、最初に、トーションロッドがねじられると同時に塑性変形に晒され、その場合、ベルトシャフトがネジ付きブシュに対して回転する。その際、ネジ付きブシュがデッドストップ位置まで引かれ、それにより、ネジ付きブシュに強固に接続される金属バンドの一端がその後にバッフルを通じて引き寄せられる。金属バンドがバッフルを通じて引き寄せられることによってもたらされる変形作業は、結局、トーションロッドのねじれによって達成される負荷制限レベルになり、それにより、負荷制限レベルが低負荷制限レベルから高負荷制限レベルへと切り換えられる。しかしながら、提案されたシートベルトリトラクタの欠点は、負荷制限要素が同時に作動されることによって漸進的な負荷制限特性が達成され、また、負荷制限要素が互いに独立に作用しないという点である。また、高負荷制限レベルの始まりは、ネジ付きブシュがデッドストップ位置へと引かれる際の時間に依存する。ネジ付きブシュがデッドストップ位置へと引かれる際の時間は、ネジ付きブシュとベルトシャフトとの間の距離と、ネジのピッチとに依存する。利用できる設置スペースは非常に限られるため、可能な限り小さいピッチを有するネジを使用することが望ましいが、それにより、距離の僅かなずれであっても、回転角度が所定の回転角度からかなりずれて、負荷制限レベルが切り換えられるという欠点がもたらされる。

独国特許出願公開第１０３２７２０４（Ｂ４）号明細書

本発明の目的は、漸進的な負荷制限特性を有するロードリミッター装置を備えるシートベルトリトラクタを提供することであり、このシートベルトリトラクタでは、互いに独立に負荷制限レベルを設定できるとともに、負荷制限されたベルトウェビング引き出し動作に関する切り換え時間を可能な限り高精度に決定できる。

前記目的は、請求項１の特徴を備えるシートベルトリトラクタにより本発明にしたがって解決される。本発明の好ましい進展は、従属請求項、図、および、関連する説明から知ることができる。

本発明の基本的な考えは、−高負荷制限レベルを伴う第１の負荷制限要素が設けられ、この第１の負荷制限要素は第１の端部がプロファイルヘッドに接続され、−低負荷制限レベルを伴う第２の負荷制限要素が設けられ、この第２の負荷制限要素は第２の端部がベルトシャフトに接続され、−高負荷制限レベルを伴う負荷制限要素の第２の端部は、接続要素を介して、低負荷制限レベルを伴う負荷制限要素の第１の端部に接続され、−接続要素をベルトシャフトに結合するためにカップリング要素が設けられ、ベルトシャフトが所定の角度の回転を行った後に、カップリング要素を介して、接続要素をベルトシャフトに結合できることである

本発明によって与えられる第１の本質的利点は、負荷制限の各段階中に独立に作用する２つの負荷制限要素が設けられるという点である。独立に作用する負荷制限要素を選択することにより、それぞれの負荷制限要素を個別に設計して、それぞれの負荷制限レベルを個別に決定できる。また、車両メーカーの要件に応じて或いはシートベルトリトラクタの個々の使用に応じて、他の構成要素を変更する必要なく、負荷制限要素を置き換えることにより、同じシートベルトリトラクタが異なる負荷制限特性を有することさえできるモジュラーシステムが提供される。更に、負荷制限レベルは、負荷制限要素に接続される接続要素をベルトシャフトに結合することによって切り換えられる。接続要素が負荷制限要素に接続されるため、接続要素は、負荷制限されたベルトウェビング引き出し動作中にベルトシャフトに対して相対的な動きを行い、この相対的な動きはベルトウェビング引き出し動作と同一であり或いは少なくとも比例する。このように、負荷制限レベルを切り換えるために使用される相対的な動きは、直接的には、負荷制限されたベルトウェビング引き出し動作によってもたらされ、それにより、負荷制限されたベルトウェビング引き出し動作に関して切り換え時間をそれが他の影響に起因して変動し得ることなく高精度に決定できる。切り換えプロセス自体は、接続要素がベルトシャフトに結合されることによって達成され、この場合、低負荷制限レベルを伴う負荷制限要素が結合後にブリッジされる。

以下、好ましい実施形態に基づいて、本発明を更に詳しく説明する。

２つの負荷制限要素を有するロードリミッター装置を備えるシートベルトリトラクタの分解図を詳しく示している。 ２つの負荷制限要素を有するロードリミッター装置を備えるシートベルトリトラクタの断面図を詳しく示している。 負荷制限されたベルトウェビング引き出し動作の開始前の図２の切断方向Ｚ−Ｚでのシートベルトリトラクタを詳しく示している。 低い負荷制限レベルを伴う負荷制限されたベルトウェビング引き出し動作中の図２の切断方向Ｚ−Ｚでのシートベルトリトラクタを詳しく示している。 高い負荷制限レベルを伴う負荷制限されたベルトウェビング引き出し動作中の図２の切断方向Ｚ−Ｚでのシートベルトリトラクタを詳しく示している。 図５の切り取り部Ｘの拡大図を詳しく示している。

図１は、ベルトシャフト１と、プロファイルヘッド２と、ベルトシャフト１とプロファイルヘッド２との間に位置されるロードリミッター装置２０とを備える本発明に係るシートベルトリトラクタを示している。ベルトシャフト１は車両固定フレーム（図示せず）に回転可能に取り付けられ、該フレームには歯が設けられ、該歯には、プロファイルヘッド２に取り付けられるロック爪３を介してプロファイルヘッド２をロックさせることができる。安全ベルト（図示せず）をベルトシャフト１上に巻き上げることができ、該安全ベルトは、自動車内の搭乗者を拘束する役目を果たす。事故中、最初に、プロファイルヘッド２がロック爪３を介してロックされる。搭乗者の前方移動中にベルト力が更に増大すると、ロードリミッター装置２０により、ベルトシャフト１は、所定の負荷制限レベルを超える場合に、負荷制限された回転をベルトウェビング引き出し方向で行うことができる。

ロードリミッター装置２０は第１および第２の負荷制限要素４，５から形成され、各負荷制限要素は異なる塑性変形限界を有するトーションロッドとして形成される。また、トーションスリーブの形態を成す接続要素６と、弾性予備成形スプリング要素の形態を成すカップリング要素７とが設けられる。

図２は、組み立て状態の同じシートベルトリトラクタの断面図を示している。負荷制限要素４，５は、側方から管状の接続要素６の開口内に挿入されて、接続要素６から突出する端部４ａ，５ｂがベルトシャフト１およびプロファイルヘッド２に接続される。接続要素６には径方向内側に向けられた輪郭形状部１４，１５が設けられ、これらの輪郭形状部を介して負荷制限要素４，５の端部４ｂ，５ａが回転的に固定された態様で接続要素６に接続される。径方向内側に突出する補強リブ１３が輪郭形状部１４，１５間に設けられ、該補強リブは、補強機能に加えて同時に、負荷制限要素４，５が挿入される際のブロックとしての機能を果たす。カップリング要素７が接続要素６とベルトシャフト１との間に位置され、該カップリング要素は、負荷制限中に所定のベルトウェビング引き出し長さで接続要素６をベルトシャフト１に結合する。以下、メカニズムについて詳しく説明する。

負荷制限されたベルトウェビング引き出し動作の初めに、接続要素６は、ベルトシャフト１に結合されず、負荷制限要素４，５の端部４ｂ，５ａを接続する。高負荷制限レベルを伴う負荷制限要素４の端部４ａがプロファイルヘッド２に接続されるとともに、接続要素６が端部４ｂ，５ａを互いに接続するため、プロファイルヘッド２が車両固定された態様でロックされる状態では負荷制限要素５の端部５ａも車両固定されると見なすことができる。ここでベルトウェビング引き出し力が負荷制限要素５によって規定される低負荷制限レベルを超えると、負荷制限要素５がねじれに晒される状態でベルトシャフト１がベルトウェビング引き出し方向に回転し始める。ベルトシャフトが所定の角度の回転を行った後、接続要素６がカプリング要素７を介してベルトシャフト１に結合される。接続要素６をベルトシャフト１に結合することにより、負荷制限要素５の２つの端部５ａ，５ｂがベルトシャフト１に接続され、それにより、負荷制限要素５がブリッジされて、高負荷制限レベルを伴う負荷制限要素４が塑性ねじれに晒される状態で端部４ｂが端部４ａに対してねじられる。

図３〜図５は、負荷制限されたベルトウェビング引き出しの異なる時間における切断方向Ｚ−Ｚに沿う図２のシートベルトリトラクタを示している。

図３では、ベルトウェビング引き出し力が負荷制限要素５によって決定される低負荷制限レベルをちょうど超えたところであり、ベルトシャフト１が端部４ｂ，５ａのそれぞれに対してベルトウェビング引き出し方向Ａに回転し始め、これらの端部が、車両に固定された態様で、固定された接続要素６に対してロックされる。カップリング要素７は、フック形状のスプリング要素として形成され、ベルトシャフト１の凹部１２内に受けられるとともに、そこで接触面１２ａに当接する。接触面１２ａは、接続要素６の方向に向けられる斜面に形成される。これについては図６も参照されたい。カップリング要素７は１つのフック部７ｃが接続要素６の径方向外側面に更に当接するとともに、スプリングアーム７ａ，７ｂを介してベルトシャフト１の内面に当接する。接続要素６の径方向外側面には溝９が設けられ、該溝は、接続要素６上でベルトシャフト１の長手方向軸と略平行に延びるとともに、負荷制限の初めにはベルトウェビング引き出し方向Ａでフック７ｃの背後に位置される。

図４は、その後の負荷制限レベルを切り換える直前の同じ配置を示している。溝９がフック７ｃのちょうど前方に位置され、それにより、ベルトシャフト１の更なる回転時に切り換えプロセスがまさに起ころうとしている。カップリング要素７はフック７ｃが常に当接している状態で接続要素６を周回するため、カップリング要素７は溝９に達する際に該溝に自動的に係合する。これにより、接続要素６に対するベルトシャフト１の更なる相対回転時に、カップリング要素７の結合位置への動きをベルトシャフトに当接するスプリングアーム７ａ，７ｂによっておよび／またはカップリング要素７自体のバネ予荷重によっておよび／または接触面１２ａの形状によって支えることができる。ベルトシャフト１の回転動作に対する接続要素６の相対的な回転が高いギア伝達または低いギア伝達を有さないため、負荷制限レベルを切り換える時間を溝９の位置によって非常に正確に決定することができる。

図５では、切り換えプロセスが既に完了してしまっている。すなわち、カップリング要素７は、フック７ｃが溝９に係合し、それにより、接続要素６をベルトシャフト１に結合する。図５に示される位置へのカップリング要素７の動きは、カップリング要素７がその形状特性および材料特性に起因しておよび／またはスプリングアーム７ａ，７ｂにより結合位置の方向にバネ荷重を受けることによって支えることができ、したがってフック７ｃが溝９に達すると自動的に溝９に嵌まり込む。例えば図３の位置における負荷制限の開始前のベルトシャフト１の位置とフック７ｃが溝９に嵌まり込むことにより結合位置をとる切り換えポイントとの間で繰り出されるベルトウェビングの長さは、低負荷制限レベルが有効なベルトウェビング引き出し長さに対応する。図５に示される位置からベルトシャフト１が更に回転すると、高負荷制限レベルが作用し、負荷制限要素４が塑性ねじれに晒される。

しかしながら、接続要素６に対するベルトシャフト１の相対回転動作のより早い段階の角度でカップリング要素７が溝９に係合するように接続要素６に対するカップリング要素７の位置を選択することによって早期に切り換えプロセスを始めることもできる。したがって、例えば、６０°の間隔の角度を考えることができ、その場合、ベルトシャフト１に対する接続要素６の位置の対応する機械的なコーディングによってモジュラーシステムを実現することもでき、この場合、同じ部品を使用することにより異なる切り換え時間を実現できる。

図６は、図５の切り取り部Ｘの拡大図を示している。カップリング要素７は、切り換えプロセス中に凹部１２内で周方向に僅かに移動されており、このとき、カップリング要素７はフック７ｃが溝９に係合する。移動プロセス中、溝９に係合する位置へのカップリング要素７の動きは、カップリング要素が接触面１２ａに当接することにより支えられ、ここで、接触面１２ａの形状は、カップリング要素の動作経路の制御にとって重要な用途になり得る。

ベルトシャフト１がベルトウェビング引き出し方向Ａに更に回転すると、ベルトシャフト１のクランプ面１１がカップリング要素７と当接するようになるが、カップリング要素７は接続要素６の突起１０により周方向に支持される。これにより、カップリング要素７がクランプ面１１と突起１０との間でクランプされ、それにより、クランプ力Ｓ１，Ｓ２が及ぼされる。カップリング要素７がクランプされるため、ベルトシャフト１の矢印方向Ａの回転動作は、接続要素６を介して、負荷制限要素４の端部４ｂに矢印方向Ｂで伝えられる。これにより、多歯形状が使用される場合には、溝９が端部４ｂで多歯形状の２つの歯間に係合し、それにより、周方向の力がベルトシャフト１から負荷制限要素の端部４ｂへと可能な限り直接に伝えられるのが合理的である。溝９がベルトシャフト１の長手方向軸と平行に位置合わせされるため、回転動作の伝達中に生み出されるクランプ力は、可能な限り均一にかつ効率的に伝えられる。また、関連する部品の寸法に加えて、溝９を位置合わせすることにより、高負荷制限レベルが有効な状態において負荷制限要素４を除き更なる部品が重負荷下で変形しないようにすることができる。

Claims (9)

1. 自動車の安全ベルト用のシートベルトリトラクタであって、
   −フレームに回転可能に取り付けられるベルトシャフト（１）と、
   −フレームに対してロック可能なプロファイルヘッド（２）と、
   −プロファイルヘッド（２）とベルトシャフト（１）との間に位置されるロードリミッター装置（２０）であって、プロファイルヘッド（２）がロックされかつロードリミッター装置（２０）により予め決定される負荷制限レベルを超える状態でベルトシャフト（１）が負荷制限回転をベルトウェビング引き出し方向（Ａ）で行うことができるようにするためのロードリミッター装置（２０）とを備え、
   −前記ロードリミッター装置（２０）が少なくとも２つの負荷制限要素（４，５）から形成され、負荷制限要素の作動により、負荷制限されたベルトウェビング引き出し中に負荷制限レベルを低レベルから高レベルへと切り換えることができる、シートベルトリトラクタにおいて、
   −高負荷制限レベルを伴う第１の負荷制限要素（４）が設けられ、この第１の負荷制限要素は第１の端部（４ａ）がプロファイルヘッド（２）に接続され、
   −低負荷制限レベルを伴う第２の負荷制限要素（５）が設けられ、この第２の負荷制限要素は第２の端部（５ｂ）がベルトシャフト（１）に接続され、
   −高負荷制限レベルを伴う負荷制限要素（４）の第２の端部（４ｂ）は、接続要素（６）を介して、低負荷制限レベルを伴う負荷制限要素（５）の第１の端部（５ａ）に接続され、
   −接続要素（６）をベルトシャフト（１）に結合するためにカップリング要素（７）が設けられ、ベルトシャフトが所定の角度の回転を行った後に、カップリング要素を介して、接続要素（６）をベルトシャフト（１）に結合でき、
   ベルトシャフト軸と平行に向けられる溝（９）がベルトシャフト（１）または接続要素（６）に設けられ、結合位置で前記溝内にカップリング要素（７）が係合することを特徴とするシートベルトリトラクタ。
2. カップリング要素（７）は、結合位置の方向にバネ予荷重が与えられるスプリング要素によって形成されることを特徴とする請求項１に記載のシートベルトリトラクタ。
3. カップリング要素（７）にスプリングアーム（７ａ，７ｂ）が位置され、該スプリングアームは、ベルトシャフト（１）または接続要素（６）に当接して、結合位置の方向でカップリング要素（７）に負荷を与えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシートベルトリトラクタ。
4. カップリング要素（７）がフック部（７ｃ）を備え、該フック部（７ｃ）は、カップリング要素（７）の結合位置でベルトシャフト（１）の回転動作を接続要素（６）へ伝えることができるように位置合わせされることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタ。
5. 第１および第２の負荷制限要素（４，５）がそれぞれトーションロッドによって形成され、接続要素（６）は、互いに対向するトーションロッドの端部（５ａ，４ｂ）同士を接続することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタ。
6. 第１および第２の負荷制限要素（４，５）は、２つの負荷制限部を備える一体のトーションロッドを形成するように互いに接続され、負荷制限部間に中心部が設けられ、該中心部を介してトーションロッドをカップリング要素（７）によりベルトシャフト（１）に結合できることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタ。
7. 接続要素（６）が管状となるように形成され、負荷制限要素（４，５）が接続要素（６）内へと開放側を通じて延び、接続要素（６）が少なくとも１つの径方向内側に向けられる補強リブ（１３）を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタ。
8. カップリング要素（７）がベルトシャフト（１）上に位置され、負荷制限されるベルトウェビング引き出し動作中にカップリング要素（７）がベルトシャフト（１）と共に接続要素（６）に対して相対的な動きを行い、その相対的な動きにより、カップリング要素（７）を結合位置へと案内できることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタ。
9. 接触面（１２ａ）を備える凹部（１２）がベルトシャフト（１）および／または接続要素（６）に設けられ、ベルトシャフト（１）に対する接続要素（６）の結合前にカップリング要素（７）が前記接触面に当接し、接触面（１２ａ）は、ベルトシャフト（１）が接続要素（６）に対して相対的な動きを行うときにカップリング要素（７）が接触面（１２ａ）に当接することにより結合位置へと押し進められるように形成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタ。
   

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