JP5615148B2 - プリテンショナー、これを有するシートベルトリトラクタ、およびこれを備えたシートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタに設けられかつピストンおよび複数の力伝達部材を用いたプリテンショナーの技術分野、シートベルトリトラクタの技術分野、および車両のシートベルト装置の技術分野に属するものである。

従来、自動車等の車両に装備されるシートベルト装置においては、プリテンショナーを備えたシートベルトリトラクタが種々提案されている。このプリテンショナーは、車両の衝突時等の通常の減速度より大きな減速度が車両に加えられた緊急時の初期に、ガスジェネレータで発生した反応ガスによりシートベルトリトラクタのスプールをシートベルト巻き取り方向に回転させて、このスプールによりシートベルトを巻き取る。これにより、シートベルトのたるみを迅速に除去するとともにシートベルトに張力を付与して、乗員の拘束力を高めるようになっている。

従来のプリテンショナーの一例として、パイプ内にボールからなる複数の力伝達部材とピストンとを収容し、緊急時に反応ガスのガス圧を受けてピストンが作動するとともに、このピストンにより力伝達部材が押圧されてパイプにガイドされながら移動してリングギアの複数の被押圧部を押圧し、このリングギアでスプールをシートベルト巻き取り方向に回転させるプリテンショナーが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載のプリテンショナーでは、反応ガスのガス圧を受けるピストンが設けられており、このピストンがガス圧により作動して力伝達部材を押圧するようになっている。その場合、ピストンは円柱に形成されてパイプとの間のシール性を良好にして反応ガスのガス圧を効率よく受けることで、圧力損失を極力低減するようにされている。また、ボールからなる複数の力伝達部材を用いた場合、スプリングで複数の力伝達部材をリングギアに付勢することで、プリテンショナーの非作動時にボールが移動しないように保持されている。

一方、プリテンショナーを備えたシートベルトリトラクタは全体的に小型コンパクトに形成されることが従来から求められている。そこで、ボールからなる複数の力伝達部材を収容しかつこれらの力伝達部材をガイドするパイプをスペース上効率よく３次元に取り回す（パイピングする）ことで、小型コンパクトに形成されたプリテンショナーを備えたシートベルトリトラクタが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特表２００７−５２２０３０号公報。 特開２０１０−３６６５１号公報。

ところで、特許文献２に記載のプリテンショナーに、特許文献１に記載のプリテンショナーの円柱のピストンを適用することで、ガスジェネレータで発生した反応ガスのガス圧を効率よく利用しながら、プリテンショナーを備えたシートベルトリトラクタを小型コンパクトに形成することが考えられる。その場合、図８（ａ）ないし（ｃ）に示すように、円柱のピストンａは樹脂や金属等から形成されるとともに、その外周側面ａ₁がピストン
ａの軸方向に向かって直線状に形成されることが考えられる。

このようなプリテンショナーを備えたシートベルトリトラクタでは、図９（ａ）および（ｂ）に示すようにガスジェネレータｂが設置される場所からすぐに隣接してパイプｃが湾曲される場合があるとともに、プリテンショナーの非作動状態で円柱のピストンａがこのパイプｃの湾曲部ｃ₁にセットされる可能性がある。

しかしながら、このように円柱のピストンａがパイプｃの湾曲部ｃ₁にセットされた場
合、円柱のピストンａの外周側面ａ₁がピストンａの軸方向に向かって直線状になってい
るとともにシール性を確保するために、ピストンａの大きさによって、図９（ａ）に示すようにピストンａの外周側面ａ₁がパイプｃの湾曲部ｃ₁の内周面ｃ₂に圧接されて食い込
んだラップ状態にならざるを得ないか、図９（ｂ）に示すようにピストンａの外周側面ａ₁がパイプｃの湾曲部ｃ₁の内周面ｃ₂に食い込むほどではないが圧接された状態にならざ
るを得なくなる。このため、パイプｃとピストンａとの間の摺動抵抗が大きくなり、スプリングの付勢力がボールからなる力伝達部材ｄに効率よく伝達されず、スプリングにより力伝達部材ｄを移動しないように効果的に付勢することが難しくなる場合が考えられる。このため、力伝達部材ｄが若干がたついて、隣接する力伝達部材ｄどうしが接触することによるがたつき音が発生するという問題が起こる可能性が考えられる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、非作動状態でスプリングの付勢力をピストンを介して力伝達部材に効率よく伝達させて力伝達部材のがたつきを効果的に抑制することのできるプリテンショナー、これを有するシートベルトリトラクタ、およびこれを備えたシートベルト装置を提供することである。

前述の課題を解決するために、本発明のプリテンショナーは、パイプと、緊急時にガスを発生するガスジェネレータと、前記パイプ内に移動可能に設けられるとともに前記ガスジェネレータで発生した前記ガスのガス圧を受圧して力を発生するピストンと、前記ピストンが発生した前記力を伝達する複数の力伝達部材と、非作動時に前記ピストンを前記力伝達部材の方へ付勢するスプリングと、少なくとも回転可能に設けられるとともに、内周に複数の内歯を有しかつ外周に前記力伝達部材で伝達される前記力で押圧される複数の被押圧部を有するリングギアと、スプール側部材に設けられるとともに、前記内歯に噛合する外歯を有しかつ前記スプール側部材を回転させるピニオンとを少なくともを備え、緊急時に、前記力伝達部材が前記リングギアの被押圧部を押圧することで前記スプール側部材をシートベルト巻き取り方向に回転させるプリテンショナーにおいて、前記ピストンの外周側面に前記ピストンの軸方向に向かって湾曲した凹部が形成されており、前記パイプが湾曲された湾曲部を有し、非作動時に前記ピストンが前記パイプの前記湾曲部にセットされているとともに、前記ピストンの外周側面に形成された前記凹部の少なくとも一部が、前記パイプの前記湾曲部の湾曲した内周側のパイプの内周面の部分に当接していることを特徴としている。

更に、本発明のプリテンショナーは、ピストンの軸方向に沿う前記凹部の断面形状が円弧状に湾曲して形成されているとともに、前記凹部の前記断面形状の半径が、前記パイプの前記湾曲部の前記パイプの前記内周面の部分の半径と同じかまたはほぼ同じに設定されていることを特徴としている。

一方、本発明のシートベルトリトラクタは、シートベルトを巻き取るスプールと、緊急時に前記スプールをシートベルト巻き取り方向に回転させるプリテンショナーとを少なく
とも有し、前記プリテンショナーが前述の本発明のプリテンショナーのいずれか１つであることを特徴としている。

また、本発明のシートベルト装置は、シートベルトと、前記シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、シートベルトに摺動可能に支持されたタングと、車体に設けられるとともに前記タングが係脱可能に係止されるバックルとを少なくとも有し、前記シートベルトリトラクタが前述の本発明のシートベルトリトラクタであることを特徴としている。

このような構成をした本発明のプリテンショナーおよびシートベルトリトラクタによれば、ピストンの外周側面にピストンの軸方向に向かって湾曲した凹部が形成されるので、ピストンの初期セット状態でこの凹部がパイプの湾曲部のパイプ内周面に密着可能またはほぼ密着するようになる、したがって、ピストンの外周側面がパイプの湾曲部にセットされても、パイプの湾曲部のパイプの内周面の内周面部分へのピストンの外周側面のラップを小さくすることができる。したがって、ピストンの外周側面がパイプの湾曲部のこのパイプ内周面部分に圧接する圧接力を、外周側面に湾曲した凹部を有さない円柱のピストンに比べてはるかに小さくすることができるので、ピストンとパイプとの間の摺動抵抗も小さくすることができる。これにより、スプリングの付勢力をピストンを介して力伝達部材に効率よく伝達させることができ、プリテンショナーの非作動状態での各力伝達部材のがたつきを効果的に抑制することが可能となる。その結果、プリテンショナーの非作動状態での各力伝達部材のがたつき音を低減することができる。

特に、ピストンの軸方向に沿って（向かって）湾曲した凹部の断面形状の半径が、パイプの湾曲部の湾曲した内周側のパイプの内周面部分の半径と同じかまたはほぼ同じに設定されることで、この凹部がパイプの湾曲部のパイプ内周面部分に倣って密着またはほぼ密着する。したがって、ピストンの外周側面がパイプの湾曲部にセットされても、パイプの湾曲部のパイプの内周面部分へのピストンの外周側面のラップを更に一層小さくすることができる。これにより、スプリングの付勢力をピストンを介して力伝達部材に更に一層効率よく伝達させることができ、プリテンショナーの非作動状態での各力伝達部材のがたつきを更に効果的に抑制することが可能となる。

更に、本発明のシートベルトリトラクタを備えたシートベルト装置によれば、プリテンショナーの非作動状態での各力伝達部材のがたつき音を低減することができるので、多数の力伝達部材を有するプリテンショナーが車室内に設置されても、通常時（プリテンショナーの非作動時）に乗員は車室内で快適に過ごすことが可能となる。

本発明にかかるシートベルトリトラクタの実施の形態の一例を備えたシートベルト装置を模式的に示す図である。 この例のプリテンショナーを備えるシートベルトリトラクタの一部を部分的に切り欠いて示す側面図である。 （ａ）は図２に示す例のプリテンショナーを備えるシートベルトリトラクタの正面図、（ｂ）は図３（ａ）における左側面図、（ｃ）は図３（ａ）における右側面図、（ｄ）は図３（ａ）における上面図である。 図２に示す例のプリテンショナーを備えるシートベルトリトラクタを、パイプの一部を切り欠いて示す上面図である。 （ａ）は図２に示す例のプリテンショナーに用いられるピストンの正面図、（ｂ）は図５（ａ）における左側面図、（ｃ）は図５（ａ）におけるVC−VC線に沿う断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ図５（ａ）ないし（ｃ）に示すピストンの初期セット状態を示す図である。 （ａ）は図２に示す例のプリテンショナーの作動終了直前を示す図、（ｂ）は図２に示す例のプリテンショナーの作動終了直後を示す図である。 （ａ）は比較例として示すプリテンショナーに用いられるピストンの正面図、（ｂ）は図８（ａ）における左側面図、（ｃ）は図８（ａ）におけるVIIIC−VIIIC線に沿う断面図である。 図８に示す比較例のピストンのセット状態を示し、（ａ）はパイプの湾曲部の内周面に圧接されて食い込んだラップ状態になるピストンの一例を示す部分断面図、（ｂ）はパイプの湾曲部の内周面に圧接されるが食い込むほどではない他のピストンの例を示す部分断面図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。
図１は本発明にかかるシートベルトリトラクタの実施の形態の一例を備えたシートベルト装置を模式的に示す図である。

図１に示すように、この例のシートベルト装置１は、基本的には従来公知の三点式シートベルト装置と同じである。図中、１はシートベルト装置、２は車両シート、３は車両シート２の近傍に配設されたシートベルトリトラクタ、４はシートベルトリトラクタ４に引き出し可能に巻き取られかつ先端のベルトアンカー４ａが車体の床あるいは車両シート２に固定されるシートベルト、５はシートベルトリトラクタ３から引き出されたシートベルト４を乗員のショルダーの方へガイドするガイドアンカー５、このガイドアンカー５からガイドされてきたシートベルト４に摺動自在に支持されたタング６、車体の床あるいは車両シートに固定されかつタング６が係脱可能に挿入係合されるバックル７である。
このシートベルト装置１におけるシートベルト４の装着操作および装着解除操作も、従来公知のシートベルト装置と同じである。

この例のシートベルトリトラクタ３は従来公知の緊急ロック式シートベルトリトラクタ（ＥＬＲ）または従来公知の自動ロック式シートベルトリトラクタ（ＡＬＲ）である。そして、このシートベルトリトラクタ３はプリテンショナーを備えている。このプリテンショナーは従来公知のプリテンショナーと同様に、車両衝突時等の、通常走行時の減速度よりはるかに大きな減速度が車両に加えられたときに作動して、シートベルトリトラクタ３のスプール（不図示）をシートベルト巻き取り方向に回転させ、シートベルト４を所定量巻き取り乗員の拘束力を高めるものである。

図２は、この例のプリテンショナーを備えるシートベルトリトラクタの一部を部分的に切り欠いて示す側面図である。
図２に示すように、シートベルトリトラクタ３は、本発明に係るプリテンショナーの実施の形態の一例であるプリテンショナー８を備えている。この例のプリテンショナー８は、シートベルトリトラクタ３のフレーム９に支持されている。フレーム９は、車室内側（図２において左側）に位置して車体に取り付けられるベース部９ａと、このベース部９ａから折曲されて設けられる一対の側壁９ｂ,９ｃとを有する。

プリテンショナー８はパイプ１０を有している。このパイプ１０は、例えば特許文献２に記載されているパイプの配管の取り回し（パイピング）で配設されている。すなわち、図３（ａ）ないし（ｄ）に示すように、プリテンショナー８が車体に取り付けられた状態で、パイプ１０はその先端部１０ａが最下位置とされ、この先端部１０ａから上方に直線状に延設されて一方の側壁９ｂに取り付けられている。その場合、パイプ１０の先端部１０ａにガイド部材１１が設けられている。これらのパイプ１０の先端部１０ａおよびガイ
ド部材１１がボルト等の適宜の固着具によって一方の側壁９ｂに固定されたパイプ取り付け部２４に取り付けられている。

更に、パイプ１０はフレーム９の一方の側壁９ｂの略上端で略直角に曲げられて車室外側に向かって直線状にかつ略水平に延設されるとともに、一方の側壁９ｂのベース部９ａと反対側の端近傍で略直角に曲げられて車両前後方向に直線状にかつ略水平に延設され、更に、他方の側壁９ｃの車両前後方向端近傍で略直角に曲げられてパイプ１０の基端部１０ｂが車室内側に向かって直線状にかつ水平方向に対して若干上向きに傾斜するようにして延設される。このように、パイプ１０は３次元にパイピングされてその設置スペースをコンパクトにされている。

図４に示すように、パイプ１０内には、鉄あるいはアルミニウム等の金属製のボール１２ａからなる力伝達部材１２が移動可能に配設されているとともに、ボール１２ａを押圧する円柱状のピストン２５が移動可能に配設されている。その場合、隣り合うボール１２ａどうしは互いに接触して配設される。

パイプ１０の基端部１０ｂにはパイプ状の圧力容器１３が接続されている。この圧力容器１３および基端部１０ｂには、ガスジェネレータ１４が設けられている。そして、ガスジェネレータ１４で発生された反応ガスのガス圧がピストン２５の一端側の受圧端面２５ａで受圧されるとともに、ピストン２５の他端側の押圧端面２５ｂでボール１２ａを押圧するようになっている。

更に、パイプ１０内には、ガスジェネレータ１４とピストン２５との間にスプリング２６が縮設されている。そして、プリテンショナー８の非作動状態で、このスプリング２６の付勢力によりピストン２５が付勢されてボール１２ａを押圧することで、ボール１２ａのがたつきを抑制している。

ところで、この例のプリテンショナー８では、前述のようにパイプ１０が３次元にパイピングされているため、パイプ１０はその基端部１０ｂからすぐに隣接して形成されかつほぼ直角に湾曲した湾曲部１０ｅを有している。そして、プリテンショナー８の非作動時に、ピストン２５がスプリング２６によって付勢された状態でこの湾曲部１０ｅ内に位置するようにセットされている。

ピストン２５は樹脂あるいは金属等から形成されている。図５（ａ）ないし（ｃ）に示すように、ピストン２５は、受圧端面２５ａおよび押圧端面２５ｂにそれぞれ形成された円形の凹部２５ｃ,２５ｄを有している。一方の凹部２５ｃにより、受圧端面２５ａにガ
ス圧が作用したとき凹部２５ｃを取り囲む外周縁部２５ｅの外周側面２５ｆがパイプ１０の内周面１０ｄの全体に密着可能となる。また、他方の凹部２５ｄにより、受圧端面２５ａにガス圧が作用してピストン２５がボール１２ａを押圧したときこの凹部２５ｄにボール１２ａの一部が侵入することで、凹部２５ｄを取り囲む外周縁部２５ｇ側の外周側面２５ｆがパイプ１０の内周面１０ｄに密着するようになる。ピストン２５のこれらの密着により、ピストン２５とパイプ１０との間のシール性が向上されている。

また、ピストン２５の外周側面２５ｆには、ピストン２５の軸方向に沿う（向かう）断面形状が円弧状に湾曲した凹部２５ｈが外周側面２５ｆの全周にわたって形成されている。この凹部２５ｈの半径は、パイプ１０の湾曲部１０ｅの湾曲した内周側１０ｆの内周面１０ｄの部分１０ｄ₁の半径と同じかまたはほぼ同じに設定されている。したがって、図
６（ａ）および（ｂ）に示すようにピストン２５の外周側面２５ｆの凹部２５ｈはパイプ１０の湾曲部１０ｅの湾曲した内周側１０ｆの内周面１０ｄの部分１０ｄ₁に倣って密着
またはほぼ密着するようになっている。その場合、凹部２５ｈの深さｄ（外周側面２５ｆ
から凹部２５ｈの底までの長さ；図５（ｄ）に図示）が比較的深い（大きい）と、図６（ａ）に示すようにピストン２５の凹部２５ｈと湾曲部１０ｅの湾曲した内周側１０ｆの内周面１０ｄの部分１０ｄ₁とのピストン軸方向の密着長さが大きく設定され、また、凹部
２５ｈの深さｄが比較的浅い（小さい）と、図６（ｂ）に示すようにピストン２５の凹部２５ｈと湾曲部１０ｅの湾曲した内周側１０ｆの内周面１０ｄの部分１０ｄ₁とのピスト
ン軸方向の密着長さが小さく設定される。このようにピストン２５の凹部２５ｈと湾曲部１０ｅの湾曲した内周側１０ｆの内周面１０ｄの部分１０ｄ₁との密着量が凹部２５ｈの
深さｄに応じて種々設定可能となっている。なお、パイプ１０の湾曲部１０ｅの湾曲した外周側１０ｇの内周面１０ｄの部分１０ｄ₃とピストン２５の凹部２５ｈとは離間してい
る。

そして、プリテンショナー８の非作動時のピストン２５の初期セット状態でピストン２５の外周側面２５ｆがパイプ１０の湾曲部１０ｅの湾曲した内周側１０ｆの内周面１０ｄの部分１０ｄ₁に倣って密着またはほぼ密着することで、ピストン２５の外周側面２５ｆ
がパイプ１０の湾曲部１０ｅにセットされても、ピストン２５の外周側面２５ｆがパイプ１０の湾曲部１０ｅの湾曲した内周側１０ｆの内周面１０ｄの部分１０ｄ₁に圧接する圧
接力は、凹部２５ｈを有さない図８（ａ）ないし（ｃ）に示す比較例の円柱のピストンに比べてはるかに小さくなる。これにより、ピストン２５とパイプ１０との間の摺動抵抗も小さくなる。したがって、スプリング２６の付勢力はピストン２５を介してボール１２ａに効率よく伝達され、プリテンショナー８の非作動状態での各ボール１２ａのがたつきは効果的に抑制されている。

プリテンショナー８は図示しないケース本体を有し、このケース本体は一方の側壁９ｂに取り付けられている。また、ケース本体内には、リングギア１５が回転可能にかつ図２において右方へ移動可能に配設されている。このリングギア１５は内周面に形成された複数の内歯１５ａを有している。

このリングギア１５の外周面には、通常時（プリテンショナー８の非作動時）に最初（先頭）の第１のボール１２ａが当接する周方向に所定長さ外周端縁１６ｃを有する１つの略円弧状のストッパ１６（本発明の被押圧部にも相当）と、複数（図示例では、６個）の略三角形状のレバー１７（本発明の被押圧部に相当）とが突設されている。その場合、ストッパ１６の周方向一端側とこの周方向一端側に隣接するレバー１７との間の周方向の間隔およびストッパ１６の周方向他端側とこの周方向他端側に隣接するレバー１７との間の周方向の間隔は、いずれも、１個のボール１２ａの一部が収容可能な大きさに設定されている。また、複数のレバー１７は互いに隣接する２個のレバー１７間の周方向の間隔は、互いに接触する２個のボール１２ａのそれぞれの一部が収容可能な大きさに設定されている。更に、ストッパ１６の外周端縁１６ｃおよびすべてのレバー１７の各先端は、リングギア１５の円と同心の円の円周上またはほぼ円周上に位置されている。更に、ストッパ１６およびすべてのレバー１７の幅（具体的には、リングギア１５の軸方向の幅）も同一またはほぼ同一とされているとともに、これらのストッパ１６およびすべてのレバー１７の幅はいずれもパイプ１０の切欠部１０ｃの幅より小さく設定されている。したがって、リングギア１５のストッパ１６およびすべてのレバー１７は切欠部１０ｃからパイプ１０内に進入可能になっている。

シートベルトリトラクタ３のスプール２７（図４に図示）に回転的に連結されるロッキングベース（不図示）の回転軸１８（本発明のスプール側部材に相当）には、ピニオン１９がこの回転軸１８と一体回転可能に取り付けられている（なお、ピニオン１９は、図示しないがスプール２７の回転軸に一体回転可能に取り付けることもできる）。ロッキングベースは従来公知のＥＬＲやＡＬＲに設けられるものである。すなわち、ロッキングベースは、通常時はシートベルト４を巻き取るシートベルトリトラクタ３のスプールと一体回
転し、車両衝突時等の車両に大きな減速度が加えられた緊急時に作動されるロック機構によりその回転がロックされることでスプールのシートベルト引き出し方向の回転を阻止するものである。複数のボールを用いたプリテンショナーおよびロッキングベースを有するＥＬＲとして、例えば特開２００１−２３３１７２号公報等に記載されたＥＬＲがあり、この公開公報を参照すればロッキングベースの作動を理解することができるので、その詳細な説明は省略する。

ピニオン１９は複数の外歯１９ａを有している。このピニオン１９の外歯１９ａにリングギア１５の内歯１５ａが噛合可能となっている。そして、プリテンショナー８の作動時に、各ボール１２ａはパイプ１０の切欠部１０ｃからパイプ１０内に進入するストッパ１６および各レバー１７を上方から押圧して、リングギア１５にシートベルト巻き取り方向（図２において反時計回り）の回転駆動力を加えるとともに、リングギア１５にピニオン１９の方へ直進移動力を加えるようになっている。したがって、パイプ１０の切欠部１０ｃに、ボール１２ａによる力伝達部材１２がリングギア１５に回転駆動力および直進移動力を伝達する力伝達部が配設されている。

通常時（プリテンショナー８の非作動時）は、リングギア１５はシェアピン２０で図２に示す非作動位置に保持されている。リングギア１５の非作動位置では、内歯１５ａは外歯１９ａに噛合しなく、これらの外歯１９ａから離間している。したがって、ピニオン１９（つまり、スプール）の回転はリングギア１５に影響されない。また、プリテンショナー８が作動した緊急時は、力伝達部で力伝達部材１２からリングギア１５に加えられる回転駆動力および直進移動力により、シェアピン２０がせん断破壊し、リングギア１５は図７（ａ）に示す作動位置となる。リングギア１５の作動位置では、内歯１５ａが外歯１９ａに噛合する。したがって、ピニオン１９（つまり、スプール）の回転がリングギア１５に影響される。

この例のプリテンショナー８では、切欠部１０ｃにおける力伝達部がピニオン１９（つまり、スプール）の回転点中心の略水平方向となるようにされている。これにより、各ボール１２ａは力をリングギア１５にリングギア１５の略接線方向に沿ってシートベルト巻き取り方向に伝達する。その結果、各ボール１２ａは力をリングギア１５に最も効率よくリングギア１５に伝達するようになる。

プリテンショナー８のケース本体には、ボール１２ａをガイドする円弧状のガイド面２１ａを有するガイド壁２１が形成されている。このガイド壁２１により、ボール１２ａをガイドするガイド溝２２が形成されている。このガイド溝２２は、リングギア１５が図２において右方へ移動して図７（ａ）に示すようにリングギア１５の内歯１５ａがピニオン１９の外歯１９ａに噛合した状態でのリングギア１５の中心と同心またはほぼ同心の円の円弧に形成されている。また、ガイド部材１１は円弧状のガイド面１１ａを有しており、このガイド面１１ａは、ガイド面２１ａと１つの湾曲面上にほぼ位置している。したがって、このガイド面１１ａは、ガイド溝２２とパイプ１０との接続部においてボール１２ａをパイプ１０からガイド溝２２に円滑にガイドするようにされている。

更に、円弧状のガイド壁２１のガイド部材１１側と反対側の端に隣接して、ガイド壁２３がプリテンショナーのケース本体に設けられている。このガイド壁２３は、ガイド壁２１と反対側の端部が湾曲した略Ｊ字状（図２において左側を下にしてみたとき）に形成されている。この湾曲した端部は、最初のボール１２ａが当接可能なケース本体側のストッパ２３ａとされている。このストッパ２３ａは最初のボール１２ａが当接したとき、ストッパ２３ａの先端がボール１２ａからの押圧力で図２において左方へ移動するように変形可能とされている。したがって、このようにストッパ２３ａが変形することで、ボール１２ａからストッパ２３ａに加えられる衝撃が緩和される。すなわち、ストッパ２３ａは衝
撃緩和部材として機能する。

このように構成されたこの例のプリテンショナー８の作動について説明する。
プリテンショナー８の非作動時には、図２に示すようにリングギア１５が非作動位置にされている。したがって、リングギア１５はその内歯１５ａがピニオン１９の外歯１９ａに噛合しない状態に保持されている。また、スプリング２６の付勢力でピストン２５がボール１２ａを押圧するので、最初の第１のボール１２ａがストッパ１６のリングギア回転方向上流側の側縁１６ａに当接した状態に保持される（なお、リングギア１５の回転方向は図２において反時計回り、すなわちシートベルト巻き取り方向である）。このとき、スプリング２６の付勢力がピストン２５を介してボール１２ａへ効率よく伝達されるので、各ボール１２ａは順次互いに隣接するボール１２ａどうしが当接した状態にされてがたつくことなく保持される。このとき、ガスジェネレータ１４がガスを発生しなく、ボール１２ａはリングギア１５側のストッパ１６をスプリング２６の付勢力で軽く押圧するだけで、リングギア１５が作動する程度には実質的に押圧しない。

乗員のシートベルト装着状態での前述の緊急時には、ガスジェネレータ１４が作動してガスを発生し、発生したガスによって図示しないピストンを介してボール１２ａに大きな押圧力が加えられる。この押圧力が第１のボール１２ａに伝達される。すると、リングギア１５のストッパ１６が第１のボール１２ａで押圧されるので、シェアピン２０がせん断破壊する。これにより、リングギア１５が第１のボール１２ａを介した押圧力で図２おいて右方へ移動するとともに反時計回りに回転する。そして、図７（ａ）に示すようにリングギア１５の内歯１５ａがピニオン１９の外歯１９ａに噛合し、ピニオン１９がリングギア１５と同方向に回転開始する。これにより、回転軸１８つまりスプールがシートベルト巻き取り方向に回転開始し、乗員に装着されているシートベルト４が巻き取り開始される。

第１のボール１２ａがストッパ１６とこのストッパ１６にリングギア回転方向上流側に最初に位置するレバー１７との間に収容されるとともに、次の第２のボール１２ａが、最初のレバー１７とリングギア回転方向上流側に隣接する次のレバー１７に当接する。したがって、第２および第３のボール１２ａが次のレバー１７を同様に押圧する。これらの第２および第３のボール１２ａを介する次のレバー１７への押圧力で、リングギア１５およびピニオン１９がともに反時計回りに更に回転する。これにより、シートベルト４がスプールに更に巻きられる。このとき、第１のボール１２ａによるストッパ１６への押圧力は、実質的に消滅している。

最初のレバー１７と次のレバー１７との間に２個の第２および第３ボール１２ａが収容される。次に、第５のボール１２ａが、次のレバー１７とリングギア回転方向上流側に隣接する更なる次のレバー１７に当接する。したがって、第５および第６のボール１２ａが更なる次のレバー１７を同様に押圧する。これらの第５および第６のボール１２ａを介する更なる次のレバー１７への押圧力で、リングギア１５およびピニオン１９がともに反時計回りに更に回転する。これにより、シートベルト４がスプールに更に巻きられる。このとき、第２および第３のボール１２ａによるレバー１７への押圧力は、実質的に消滅している。

以後、第７のボール１２ａ以降のボール１２ａが同様にして順次レバー１７を押圧するので、リングギア１５およびピニオン１９がともに反時計回りに更に回転する。これにより、シートベルト４がスプールに更に巻きられる。

ストッパ１６およびレバー１７への押圧力が実質的に消滅したボール１２ａは、それぞれストッパ１６とレバー１７との間または隣接するレバー１７間に収容された状態で、ガ
イド溝２２にガイドされてリングギア１５の回転とともに移動する。そして、図７（ａ）に示すように第１のボール１２ａがケース本体側のストッパ２３ａに当接する。このとき、リングギア１５のストッパ１６のリングギア回転方向下流側の側縁１６ｂが対向するボール１２ａに当接していない。

第１のボール１２ａがストッパ２３ａに当接すると、図７（ｂ）に示すようにストッパ２３ａは第１のボール１２ａの押圧力で変形し、リングギア１５は更に反時計回りに回転する。このストッパ２３ａの変形により、各ボール１２ａの運動エネルギが部分的に吸収される。そして、リングギア１５の更なる反時計回りの回転により、図７（ｂ）に示すようにリングギア１５のストッパ１６の外周端縁１６ｃが対向するボール１２ａに当接し、このボール１２ａはストッパ１６の外周端縁１６ｃと切欠部１０ｃに対向する切欠部１０ｃと反対側のパイプ１０の内周面１０ｄの部分１０ｄ₂との間に挟圧される。

そして、リングギア１５の回転力によるボール１２ａの挟圧力（つまり、ストッパ１６によるボール１２ａの押圧力）がストッパ１６の外周端縁１６ｃとパイプ１０の内周面１０ｄの部分１０ｄ₂との間の楔効果により増大するので、ストッパ１６の外周端縁１６ｃ
のボール１２ａへの当接力が増大する。この楔効果は、ストッパ１６の外周端縁１６ｃとパイプ１０の内周面１０ｄの部分１０ｄ₂との間の間隔がボール１２ａの移動方向（つま
り、リングギア１５の回転方向に向かって次第に狭くなることで発揮される。これにより、このボール１２ａは移動不能となり、リングギア１５の回転が停止する。したがって、ピニオン１９およびスプールの回転も停止し、スプールによるシートベルト巻き取りが終了する。このプリテンショナー８によるシートベルト４の巻き取りにより、シートベルト４による乗員の拘束力が高められる。なお、このときのリングギア１５の回転量とスプールの回転量（すなわち、スプールのシートベルト巻取り量）との関係は、リングギア１５の内歯１５ａとピニオン１９の外歯１９ａとのギア比を適宜設定することにより決定される。

リングギア１５の回転が停止することで、第２のボール以降のボール１２ａの移動も停止する。このとき、パイプ１０内に発生したガスのガス圧は低圧となっている。このように、各ボール１２ａが停止した状態では、各ボール１２ａのほとんどがリングギア１５の外周面に沿って位置するとともに、残りのボール１２ａおよびピストンがパイプ１０内に位置している。
この例のプリテンショナー８の他の作動は、従来の複数のボールを用いたプリテンショナーの作動と実質的に同じである。また、この例のシートベルトリトラクタ３の他の作動も、従来のＥＬＲあるいはＡＬＲの作動と実質的に同じである。

この例のプリテンショナー８およびシートベルトリトラクタ３によれば、ピストン２５の外周側面２５ｆに円弧状に湾曲した凹部２５ｈが形成されるので、ピストン２５の初期セット状態で、この凹部２５ｈがパイプ１０の湾曲部１０ｅの湾曲した内周側１０ｆにおける内周面１０ｄの部分１０ｄ₁に密着またはほぼ密着する。特に、ピストン２５の軸方
向に沿って湾曲した凹部２５ｈの断面形状の半径が湾曲部１０ｅの内周側１０ｆの内周面１０ｄの部分１０ｄ₁の半径と同じかまたほぼ同じに設定することで、凹部２５ｈがパイ
プ１０の湾曲部１０ｅの湾曲した内周側１０ｆにおける内周面１０ｄの部分１０ｄ₁に倣
って密着またはほぼ密着するようになる。このようにピストン２５の外周側面２５ｆがパイプ１０の湾曲部１０ｅの湾曲した内周側１０ｆの内周面１０ｄの部分１０ｄ₁に倣って
密着またはほぼ密着することで、ピストン２５の外周側面２５ｆがパイプ１０の湾曲部１０ｅにセットされても、パイプ１０の湾曲部１０ｅの湾曲した内周側１０ｆの内周面１０ｄの部分１０ｄ₁へのピストン２５の外周側面２５ｆのラップを小さくすることができる
。したがって、ピストン２５の外周側面２５ｆがパイプ１０の湾曲部１０ｅの湾曲した内周側１０ｆの内周面１０ｄの部分１０ｄ₁に圧接する圧接力を、外周側面に湾曲した凹部
を有さない図８（ａ）ないし（ｃ）に示す円柱のピストンに比べてはるかに小さくすることができるので、ピストン２５とパイプ１０との間の摺動抵抗も小さくすることができる。これにより、スプリング２６の付勢力をピストン２５を介してボール１２ａに効率よく伝達させることができ、プリテンショナー８の非作動状態での各ボール１２ａのがたつきを効果的に抑制することが可能となる。その結果、プリテンショナー８の非作動状態での各ボール１２ａのがたつき音を低減することができる。

更に、この例のシートベルトリトラクタ３を備えたシートベルト装置１によれば、プリテンショナー８の非作動状態での各ボール１２ａのがたつき音を低減することができるので、多数のボール１２ａを有するプリテンショナー８が車室内に設置されても、通常時（プリテンショナー８の非作動時）に乗員は車室内で快適に過ごすことが可能となる。

なお、本発明に係るプリテンショナーは、前述の例に限定されることはなく、種々の設計変更が可能である。例えば、前述の例では力伝達部材１２としてボール１２ａを用いているが、力伝達部材１２はボール１２ａに代えて、円柱や太鼓状のころを用いることもできる。また、凹部２５ｈは円弧状に代えて楕円形状や長円形状に形成することもできる。要は、本発明は特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々設計変更が可能である。

本発明のプリテンショナー、シートベルトリトラクタおよびシートベルト装置は、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタに設けられ複数のボールを用いたプリテンショナー、シートベルトリトラクタ、および車両のシートベルト装置に好適に利用することができる。

１…シートベルト装置、３…シートベルトリトラクタ、４…シートベルト、６…タング、７…バックル、８…プリテンショナー、９…フレーム、１０…パイプ、１０ａ…先端部、１０ｂ…基端部、１０ｃ…切欠部、１０ｄ…パイプ１０の内周面、１０ｄ₁…湾曲部１０
ｅの湾曲した内周側１０ｆのパイプ１０の内周面１０ｄの部分、１０ｄ₂…切欠部１０ｃ
と反対側のパイプ１０の内周面１０ｄの部分、１０ｅ…湾曲部、１０ｆ…湾曲部１０ｅの湾曲した内周側、１０ｇ…湾曲部１０ｅの湾曲した外周側、１２…力伝達部材、１２ａ…ボール、１３…圧力容器、１４…ガスジェネレータ、１５…リングギア、１６…ストッパ、１７…レバー、１９…ピニオン、２５…ピストン、２５ａ…受圧端面、２５ｂ…押圧端面、２５ｆ…外周側面、２５ｈ…凹部、２６…スプリング、２７…スプール

Claims (4)

1. パイプと、緊急時にガスを発生するガスジェネレータと、前記パイプ内に移動可能に設けられるとともに前記ガスジェネレータで発生した前記ガスのガス圧を受圧して力を発生するピストンと、前記ピストンが発生した前記力を伝達する複数の力伝達部材と、非作動時に前記ピストンを前記力伝達部材の方へ付勢するスプリングと、少なくとも回転可能に設けられるとともに、内周に複数の内歯を有しかつ外周に前記力伝達部材で伝達される前記力で押圧される複数の被押圧部を有するリングギアと、スプール側部材に設けられるとともに、前記内歯に噛合する外歯を有しかつ前記スプール側部材を回転させるピニオンとを少なくともを備え、緊急時に、前記力伝達部材が前記リングギアの被押圧部を押圧することで前記スプール側部材をシートベルト巻き取り方向に回転させるプリテンショナーにおいて、
   前記ピストンの外周側面に前記ピストンの軸方向に向かって湾曲した凹部が形成されており、
   前記パイプは湾曲された湾曲部を有し、
   非作動時に前記ピストンは前記パイプの前記湾曲部にセットされているとともに、前記ピストンの外周側面に形成された前記凹部の少なくとも一部が、前記パイプの前記湾曲部の湾曲した内周側のパイプの内周面の部分に当接していることを特徴とするプリテンショナー。
2. ピストン軸方向に沿う前記凹部の断面形状が円弧状に湾曲して形成されているとともに、前記凹部の前記断面形状の半径が、前記パイプの前記湾曲部の前記パイプの前記内周面の部分の半径と同じかまたはほぼ同じに設定されていることを特徴とする請求項１に記載のプリテンショナー。
3. シートベルトを巻き取るスプールと、緊急時に前記スプールをシートベルト巻き取り方向に回転させるプリテンショナーとを少なくとも有し、
   前記プリテンショナーは請求項１または２に記載のプリテンショナーであることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
4. シートベルトと、前記シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、シートベルトに摺動可能に支持されたタングと、車体に設けられるとともに前記タングが係脱可能に係止されるバックルとを少なくとも有し、
   前記シートベルトリトラクタは請求項３に記載のシートベルトリトラクタであることを特徴とするシートベルト装置。

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