JP5557935B2 - 車両のシートベルト装置 - Google Patents

Description

この発明は、緊急時に乗員拘束用のウェビングを引き込む機能を備えた車両のシートベルト装置に関するものである。

車両のシートベルト装置として、緊急時に、アクチュエータによってウェビングを引き込むことにより、ウェビングによる乗員の拘束を強めるものが知られている。このシートベルト装置は、作動信号の入力を受けて瞬時に高圧ガスを発生するガス発生器と、ガス発生器で発生したガス圧を受けてベルトリールを回転させるアクチュエータを備え、緊急時にガス発生器が高圧ガスを発生すると、アクチュエータがガス圧によってウェビングを瞬時に引き込むようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−２７１６５３号公報

しかし、この従来のシートベルト装置は、ガス圧発生器によって得られる駆動力が瞬間的なものであり、作動時に任意に変更し得るものでないことから、ウェビングによる乗員拘束が一様になり、例えば、車両衝突の状況等に応じて乗員拘束の継続長さや力を変えることができない。

そこで、この発明は、緊急時の状況に応じて、ウェビングによる乗員拘束の継続長さや力を制御することのできる車両のシートベルト装置を提供しようとするものである。

上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、乗員を拘束するウェビング（例えば、後述の実施形態におけるウェビング４）が巻回されるベルトリール（例えば、後述の実施形態におけるベルトリール１１）と、緊急時に発生ガスによって瞬発的な回転駆動力を発生するアクチュエータを備え、前記アクチュエータによる回転駆動力によって前記ベルトリールをウェビング引き込み方向に回転させる車両のシートベルト装置であって、前記アクチュエータを、反応ガスによる推力発生部（例えば、後述の実施形態におけるガス発生器２０）を個別に備えた複数のアクチュエータ要素（例えば、後述の実施形態における第１のアクチュエータユニット１３Ａおよび第２のアクチュエータユニット１３Ｂ）と、この複数のアクチュエータ要素を選択的に作動制御する制御手段を備えた構成とし、前記ベルトリールに、当該ベルトリールと一体回転する入力ギヤ（例えば、後述の実施形態における入力ギヤ５３）を設け、前記入力ギヤの外周側に複数の出力ギヤ（例えば、後述の実施形態における第１のギヤ５０、第２のギヤ５１）を配置して、各出力ギヤを、伝達ギヤ（例えば、後述の実施形態における伝達ギヤ５４，５５）を介して前記入力ギヤに動力伝達可能に係合し、前記複数のアクチュエータ要素を、前記複数の出力ギヤのそれぞれに対応させて相互に並列に配置するとともに、前記複数のアクチュエータ要素の出力を異ならせ、前記アクチュータ要素の各ロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ１６）と、対応する前記出力ギヤとの間に、遠心クラッチ（例えば、後述の実施形態における遠心クラッチ１７，１１７）を介装したことを特徴とする。
例えば、軽微な衝突が予測される状況では、制御手段が一つのアクチュエータ要素のみを作動させることにより、比較的短時間の間ウェビングによる乗員拘束が行われる。また、大きな衝突が予測される状況では、制御手段が一つのアクチュエータ要素を作動させた後に、つづけて他のアクチュエータ要素を作動させることにより、ウェビングによる乗員拘束の継続時間が増加する。また、状況によっては、複数のアクチュエータ要素を同時に作動させることにより、ウェビングによる大きな乗員拘束力を得ることも可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両のシートベルト装置において、前記アクチュエータ要素のうちの少なくとも一つに、当該アクチュエータ要素による駆動力によって作動する慣性質量体（例えば、後述の実施形態におけるフライホイール２１）を連結し、この慣性質量体の作動を前記ベルトリールに伝達することを特徴とする。
アクチュエータ要素の瞬発的な回転駆動によって慣性質量体が作動すると、そのアクチュエータ要素の駆動力が低下した後にも、慣性質量体がその慣性作動をベルトリールに継続して伝達する。

請求項１に記載の発明によれば、制御手段が複数のアクチュエータ要素を選択的に作動制御するため、ウェビングによる乗員拘束の継続長さや力を緊急時の状況に応じて適切に制御することができる。
また、請求項１に記載の発明によれば、複数のアクチュエータ要素を並列に配置したため、装置全体の軸長の短縮化を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、少なくとも一つのアクチュエータ要素の瞬発的な回転駆動力を慣性質量体の慣性作動に変換し、ベルトリールを慣性質量体の慣性作動によって継続的に回転させることができるため、ウェビングによる乗員拘束をより長時間継続させることが可能になる。

参考例のシートベルト装置の概略構成図。 同参考例のシートベルト装置のリトラクタ部分を中心とする概略構成図。 同参考例のシートベルト装置のリトラクタ部分を中心とする模式的な縦断面図。 同参考例のアクチュエータ本体部の縦断面図。 同参考例のシートベルト装置のリトラクタ部分を中心とする概略構成図。 同参考例のシートベルト装置のリトラクタ部分を中心とする概略構成図。 この発明の実施形態のシートベルト装置のリトラクタ部分を中心とする模式的な縦断面図。

以下、参考例とこの発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
最初に、図１〜図６に示す参考例について説明する。
図１は、参考例のシートベルト装置１の概略構成を車両とともに示した図であり、同図中２は、乗員ｍの着座するシートである。このシートベルト装置１は、リトラクタ３が図示しないセンターピラーに固定され、リトラクタ３から引き出されたウェビング４にタングプレート５が取り付けられるとともに、そのタングプレート５が車体フロア側のバックル６に対して脱着可能となっている。ウェビング４は、初期状態ではリトラクタ３に巻き取られており、乗員ｍが手で引き出し、タングプレート５をバックル６に固定することによって乗員ｍの主に胸部と腹部をシート２に対して拘束するようになる。

図２は、シートベルト装置１のリトラクタ３部分を示す側面図であり、図３は、シートベルト装置１のリトラクタ３部分を中心とする概略的な縦断面図である。
シートベルト装置１は、ウェビング４の引き出しと巻き取りを行うリトラクタ３に、ウェビング４の急激な引き出しを規制するロック機構７と、緊急時に、ウェビング４の引き込みを行うプリテンショナ８が設けられている。

リトラクタ３は、リトラクタフレーム１０に、ウェビング４を巻回するベルトリール１１が回転可能に支持され、ベルトリール１１の軸方向の一端側に上記ロック機構７と、ベルトリール１１をウェビング巻き取り方向に付勢する巻き取りばね１２が配置されるとともに、ベルトリール１１の軸方向の他端側にプリテンショナ８の主要な構成要素が配置されている。

プリテンショナ８は、ガス圧を駆動源として回転力を発生するアクチュエータ１３と、ミリ波レーダー等の緊急状態検知手段１４と、緊急状態検知手段１４から検知信号を受けてアクチュエータ１３に作動指令を出力するコントローラ１５（制御手段）とを備えている。このシートベルト装置１では、アクチュエータ１３は、それぞれ個別にガス発生器２０（推力発生部）を備えた２つのアクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂ（アクチュエータ要素）によって構成されている。これらのアクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂ（以下、これらを区別するために、それぞれ「第１のアクチュエータユニット１３Ａ」「第２のアクチュエータユニット１３Ｂ」と呼ぶ。）は、ベルトリール１１の軸方向の他端側に直列に配置され、コントローラ１５による制御によって各ガス発生器２０を作動させるようになっている。

この参考例の場合、コントローラ１５は、緊急状態検知手段１４からの検知信号に応じて、つまり、予測される衝突の大きさ等に応じて、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの作動を選択して実行する。
（ａ）第１のアクチュエータユニット１３Ａの単独作動。
（ｂ）第１のアクチュエータユニット１３Ａと第２のアクチュエータユニット１３Ｂの連続作動（タイムラグを持たせて各ガス発生器２０を作動させる）。
（ｃ）第１のアクチュエータユニット１３Ａと第２のアクチュエータユニット１３Ｂの同時作動。

両アクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂは同様の構成のアクチュエータ本体部１６を備えており、第１のアクチュエータユニット１３Ａのアクチュエータ本体部１６は遠心クラッチ１７（断接手段）を介してベルトリール１１に接続され、第２のアクチュエータユニット１３Ｂのアクチュエータ本体部１６は、ワンウェイクラッチ１８を介して増速機構１９に接続されている。そして、増速機構１９の高速回転側にはフライホイール２１が接続され、増速機構１９の低速回転側には遠心クラッチ２２（断接手段）を介してベルトリール１１が接続されている。

図４は、各アクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂのアクチュエータ本体部１６の断面を示すものである。
同図に示すように、各アクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂのアクチュエータ本体部１６は、コントローラ１５からの作動指令を受けて瞬時に反応ガスを発生するガス発生器２０と、ハウジング２３内に回転可能に設けられ、外周に複数の羽根部２４ａを有するロータ２４と、ガス発生器２０からロータ２４の羽根部２４ａに向かう湾曲したガイド通路を形成する誘導パイプ２５と、誘導パイプ２５に充填された複数のスチールボール２６とを備えている。このアクチュエータ本体部１６は、誘導パイプ２５内の複数のスチールボール２６がガス発生器２０で発生する反応ガスのガス圧を受けてロータ２４の羽根部２４ａに向かって連続的に打ち出され、このときスチールボール２６がロータ２４を連続的に回転させる。
また、第２のアクチュエータユニット１３Ｂのアクチュエータ本体部１６は、図２，図３に示すように、ガス発生器２０に分岐パイプ２７を介してアキュムレータ２８が接続され、アキュムレータ２８の蓄圧機能によってガス圧供給の持続時間の延長が図られている。

第２のアクチュエータユニット１３Ｂのフライホイール２１は、軸方向の一端側が開口する有底円筒状の中空構造とされている。そして、フライホイール２１は、一端側の開口がアクチュエータ本体部１６側に向くようにアクチュエータ本体部１６に隣接して配置され、アクチュエータ本体部１６のハウジング２３に図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。

また、フライホイール２１の中空部２１ａ内に臨む軸心位置には小径の外歯歯車３０がフライホイール２１と一体に設けられ、外歯歯車３０の歯面には、フライホイール２１の中空部２１ａ内に収容配置された有底円筒状の内歯歯車３１が噛合されている。外歯歯車３０と内歯歯車３１は増速機構１９を構成し、内歯歯車３１の回転を歯数比に応じた比率に増速し、外歯歯車３０（フライホイール２１）に伝達するようになっている。

内歯歯車３１は、第２のアクチュエータユニット１３Ｂのロータ２４にワンウェイクラッチ１８を介して接続されている。ワンウェイクラッチ１８は、第２のアクチュエータユニット１３Ｂのアクチュエータ本体部１６（ロータ２４）から増速機構１９（内歯歯車３１）へのウェビング引き込み方向の回転動力の伝達を許容し、増速機構１９（内歯歯車３１）からアクチュエータ本体部１６（ロータ２４）への動力の伝達を遮断するようになっている。

また、内歯歯車３１には連結軸３１ａが一体に設けられ、この連結軸３１ａが遠心クラッチ２２を介してベルトリール１１に対して断接可能にされている。遠心クラッチ２２は、連結軸３１ａの回転が停止している間は内歯歯車３１とベルトリール１１を切断状態に維持しており、フライホイール２１の回転に応じて連結軸３１ａが回転すると、そのときの遠心力によって内歯歯車３１とベルトリール１１を接続状態にする。
ところで、内歯歯車３１の連結軸３１ａはベルトリール１１の回転軸Ｐ２に対して同軸に配置され、内歯歯車３１は、フライホイール２１の中空部２１ａ内において、外歯歯車３０に噛合されている。したがって、フライホイール２１の回転軸Ｐ１は、ベルトリール１１の回転軸Ｐ２に対して径方向にオフセットして配置されている。

ここで、連結軸３１ａ（内歯歯車３１）とベルトリール１１を断接する遠心クラッチ２２の構造について、図２，図３および図５，図６を参照して説明する。
遠心クラッチ２２は、連結軸３１ａに設定角度の回動を許容した状態で連結され、複数の連結ピン４０を進退可能に保持するピン保持ブロック４１と、連結軸３１ａの先端部に取り付けられてピン保持ブロック４１の連結ピン４０の進退動作を制御する制御プレート４２と、ベルトリール１１に一体回転可能に連結されるとともに連結ピン４０の嵌合孔４３（図６参照）を有するピン受容ブロック４４と、を備えている。

ピン保持ブロック４１は、ピン受容ブロック４４側に向かって開口する複数のピン収容穴４５が円周方向に沿って設けられ、その各ピン収容穴４５内に、連結ピン４０と、その連結ピン４０を突出方向に付勢する付勢ばね４６とが収容されている。ピン受容ブロック４４側の嵌合孔４３はピン保持ブロック４１の各連結ピン４０に対応するように形成されている。また、制御プレート４２には、ピン保持ブロック４１の各連結ピン４０に対応する貫通孔４７（図６参照）が形成されている。

制御プレート４２は、初期状態では、各貫通孔４７が連結ピン４０に対して円周方向にずれて配置され、貫通孔４７のない領域において各連結ピン４０の突出変位を規制している。したがって、この状態ではピン保持ブロック４１とピン受容ブロック４４が非接触状態とされ、増速機構１９とベルトリール１１が動力遮断状態とされている。

そして、この状態からガス発生器２０でのガスの発生によって第２のアクチュエータユニット１３Ｂが急激に作動すると、ピン保持ブロック４１と制御プレート４２が円周方向で設定角度ずれ、ピン保持ブロック４１側の複数の連結ピン４０が制御プレート４２の貫通孔４７を貫通して、ピン受容ブロック４４の対応する嵌合孔４３に嵌合されるようになる。これにより、ピン保持ブロック４１とピン受容ブロック４４が連結され、増速機構１９とベルトリール１１が動力伝達状態とされる。

以上の構成において、車両の走行時に緊急状態検知手段１４が緊急状態を検知すると、コントローラ１５が上記の（ａ）〜（ｃ）のいずれか一つの作動を選択し、実行するようになる。
上記の（ａ）の作動が選択された場合には、図５に示すように、コントローラ１５から第１のアクチュエータユニット１３Ａのガス発生器２０に作動信号が出力され、そのガス発生器２０が瞬時に高圧の反応ガスを発生してロータ２４を瞬発的に回転させる。こうしてロータ２４が回転すると、その回転は遠心クラッチ１７を介してベルトリール１１に伝達され、ベルトリール１１をウェビング巻き取り方向に回転させる。
したがって、上記の（ａ）の作動が選択された場合には、比較的軽微な衝突に対応することが可能になる。

上記の（ｂ）の作動が選択された場合には、コントローラ１５から第１のアクチュエータユニット１３Ａのガス発生器２０に作動信号が出力された後、僅かなタイムラグをもって第２のアクチュエータユニット１３Ｂのガス発生器２０に作動信号が出力される（図６参照）。これにより、第１のアクチュエータユニット１３Ａにつづいて第２のアクチュエータユニット１３Ｂのロータ２４が瞬発的に回転し、その回転がワンウェイクラッチ１８を介して増速機構１９の内歯歯車３１に伝達される。このときの内歯歯車３１の回転は、遠心クラッチ２２を作動させてベルトリール１１をウェビング巻き取り方向に回転させるとともに、外歯歯車３０を介して増速した回転としてフライホイール２１に伝達される。これにより、ガス圧によるアクチュエータ本体部１６の駆動力によってウェビング４が引き込まれるとともに、アクチュエータ本体部１６の回転エネルギーがフライホイール２１に蓄えられる。
そして、この直後にスチールボール２６の打ち込みの終了によって第２のアクチュエータユニット１３Ｂのアクチュエータ本体部１６が減速すると、ワンウェイクラッチ１８の機能によって増速機構１９からアクチュエータ本体部１６が切り離され、フライホイール２１がアクチュエータ本体部１６の影響を受けずに回転を継続するようになる。これにより、アクチュエータ本体部１６の減速後にも、フライホイール２１の慣性エネルギーによってベルトリール１１によるウェビング４の引き込みが継続される。
したがって、上記の（ｂ）の作動が選択された場合には、大きな衝突時に乗員ｍの慣性エネルギーを充分な時間をもって効率良く吸収することが可能になる。

また、上記の（ｃ）の作動が選択された場合には、コントローラ１５から両アクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂのガス発生器２０に同時に作動信号が出力され、両アクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂの駆動力が遠心クラッチ１７，２２を介してベルトリールに同時に伝達される。
したがって、上記の（ｃ）の作動が選択された場合には、緊急時に大きな力で急激に乗員ｍを拘束することが可能になる。

このシートベルト装置１は、以上のようにコントローラ１５が車両の状況に応じて第１のアクチュエータユニット１３Ａと第２のアクチュエータユニット１３Ｂを選択的に作動制御するため、ウェビング４による乗員拘束の継続長さや力を状況に応じて適切に制御することができる。

また、このシートベルト装置１においては、第２のアクチュエータユニット１３Ｂの回転力をフライホイール２１の慣性回転に変換してベルトリール１１に伝達するようになっているため、ウェビング４による乗員拘束をより長時間継続させ、乗員の慣性エネルギーをより効率良く吸収することができる。

さらに、このシートベルト装置１では、各アクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂとベルトリール１１の間に遠心クラッチ１７，２２が介装されているため、一方のアクチュエータユニット１３Ａ（または１３Ｂ）がベルトリール１１に単独で駆動力を伝達しているときに、残余のアクチュエータユニット１３Ｂ（または１３Ａ）による回転抵抗の増大を無くすことができる。

また、この参考例のシートベルト装置１は、第１のアクチュエータユニット１３Ａと第２のアクチュエータユニット１３Ｂがベルトリール１１の側部に直列に配置されているため、プリテンショナ８の外径の縮小化を図ることができる。

図７は、この発明の実施形態を示すものである。以下、この実施形態について説明するが、上記の参考例と同一部分には同一符号を付し、重複する説明を省略するものとする。
この実施形態は、上記の参考例と同様にコントローラによって選択的に作動制御される第１のアクチュエータユニット１３Ａと第２のアクチュエータユニット１３Ｂを備えたものであるが、両アクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂがベルトリール１１の側部に並列に配置されている点が上記の参考例と異なっている。

第１のアクチュエータユニット１３Ａは、アクチュエータ本体部１６のロータ２４が遠心クラッチ１７を介して第１のギヤ５０に接続され、第２のアクチュエータユニット１３Ｂは、アクチュエータ本体部１６のロータ２４が遠心クラッチ１１７を介して第２のギヤ５１に接続されている。そして、ベルトリール１１には入力ギヤ５３が一体に設けられており、この入力ギヤ５３に伝達ギヤ５４，５５を介して第１のギヤ５０と第２のギヤ５１が動力伝達可能に係合されている。また、各アクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂは、上記の参考例と同様に、緊急状態検知手段の検出信号に応じてコントローラによって選択的に作動制御されるようになっている。
この実施形態のシートベルト装置１０１は、上記の参考例とは両アクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂの配置が異なるものの、ほぼ同様の効果を得ることができる。ただし、両アクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂが並列に配置されているため、プリテンショナ８の軸長の短縮化を図ることができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態においては、二つのアクチュエータユニット１３Ａ，１３Ｂを備えたシートベルト装置について説明したが、アクチュエータユニットを三つ以上設けることも可能である。
また、第１のアクチュエータユニットと第２のアクチュエータユニットを設ける場合には、両アクチュエータユニットの出力を異ならせるようにしても良い。この場合には、第１のアクチュエータユニットの単独作動と、第２のアクチュエータユニットの単独作動と、両アクチュエータの同時作動によって出力の異なる３段階の作動を容易に得ることができる。

また、上記の実施形態から把握できる他の発明の形態とその効果を以下に列記する。
（Ａ）請求項１または２に記載の車両のシートベルト装置において、前記複数のアクチュエータ要素のいずれか一つの駆動力を前記ベルトリールに伝達する際に、前記残余のアクチュエータ要素と前記ベルトリールの接続を切断状態に維持する断接手段（例えば、実施形態における遠心クラッチ１７，１１７）を設けたことを特徴とする。
これにより、一つのアクチュエータ要素の駆動力がベルトリールに伝達されるときには、残余のアクチュエータ要素が停止、若しくは、減速状態であっても残余のアクチュエータ要素の影響を受けることがなくなる。
そして、この（Ａ）に記載の発明によれば、複数のアクチュエータ要素のいずれか一つの駆動力をベルトリールに伝達する際に、残余のアクチュエータ要素とベルトリールの接続を断接手段によって切断することにより、残余のアクチュエータ要素による回転抵抗の増大を無くすことができるため、アクチュエータ要素の駆動力利用の効率化を図ることが可能になる。

（Ｂ）請求項１，２，（Ａ）のいずれか１項に記載の車両のシートベルト装置において、前記アクチュエータを二つのアクチュエータ要素から構成し、この二つのアクチュエータ要素の出力を異ならせたことを特徴とする。
これにより、各アクチュエータ要素を単独で作動させる場合と、両アクチュエータ要素を同時に作動させる場合で、出力の異なる３段階の作動を得ることが可能になる。
そして、この（Ｂ）に記載の発明によれば、二つのアクチュエータ要素の出力を異ならせたため、各アクチュエータ要素の作動の有無を組み合わせることによって出力の異なる３段階の作動を容易に得ることができる。

１０１…シートベルト装置
４…ウェビング
１１…ベルトリール
１３…アクチュエータ
１３Ａ…第１のアクチュエータユニット（アクチュエータ要素）
１３Ｂ…第２のアクチュエータユニット（アクチュエータ要素）
１６…ロータ
１７，１１７…遠心クラッチ
２０…ガス発生器（推力発生部）
２１…フライホイール（慣性質量体）
５０…第１のギヤ（出力ギヤ）
５１…第２のギヤ（出力ギヤ）
５３…入力ギヤ
５４，５５…伝達ギヤ

Claims (2)

1. 乗員を拘束するウェビングが巻回されるベルトリールと、
   緊急時に発生ガスによって瞬発的な回転駆動力を発生するアクチュエータを備え、
   前記アクチュエータによる回転駆動力によって前記ベルトリールをウェビング引き込み方向に回転させる車両のシートベルト装置であって、
   前記アクチュエータを、
   反応ガスによる推力発生部を個別に備えた複数のアクチュエータ要素と、
   この複数のアクチュエータ要素を選択的に作動制御する制御手段を備えた構成とし、
   前記ベルトリールに、当該ベルトリールと一体回転する入力ギヤを設け、
   前記入力ギヤの外周側に複数の出力ギヤを配置して、各出力ギヤを、伝達ギヤを介して前記入力ギヤに動力伝達可能に係合し、
   前記複数のアクチュエータ要素を、前記複数の出力ギヤのそれぞれに対応させて相互に並列に配置するとともに、前記複数のアクチュエータ要素の出力を異ならせ、
   前記アクチュータ要素の各ロータと、対応する前記出力ギヤとの間に、遠心クラッチを介装したことを特徴とする車両のシートベルト装置。
2. 前記アクチュエータ要素のうちの少なくとも一つに、当該アクチュエータ要素による駆動力によって作動する慣性質量体を連結し、この慣性質量体の作動を前記ベルトリールに伝達することを特徴とする請求項１に記載の車両のシートベルト装置。

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