以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図1及び図2には、本発明の実施の形態に係るウェビング巻取装置10の概略構成が示されている。
図2に示されるように、ウェビング巻取装置10は、フレーム12を備えている。このフレーム12は、略板状の背板14及び、この背板14の幅方向の端部から対で延出された脚板16、18により形成され、背板14がボルト等の図示しない締結手段により車体の所定位置に固定される。このフレーム12には、巻取軸とされるスプール20が、脚板16、18の間に回転可能に掛け渡されている。このスプール20は、円筒形状とされた外周部に、長尺帯板状のウェビング22の基端部(長手方向の一方の端部)が連結され、軸方向が背板14の幅方向に沿うように配置される。
これにより、ウェビング巻取装置10では、スプール20がその軸周りの一方へ回転されると、スプール20に連結されたウェビング22が基端側からスプール20に層状に巻取られ(以下、この方向を巻取方向とする)、ウェビング22が先端側(基端側と反対側)から引かれると、スプール20を回転させながら引出される(以下、この方向を引出方向とする)。なお、図1及び図2では、スプール20の中心軸線をCLで示すと共に、ウェビング22の巻取方向への回転方向を矢印Rで示している。
図3には、ウェビング巻取装置10が設けられたシートベルト装置24の概略構成が示されている。なお、図3では、車両前後方向の前方が矢印FR、車両上下方向の上方が矢印UP、車幅方向の内方が矢印INで示されている。
シートベルト装置24では、ウェビング巻取装置10が、例えば、車両のセンターピラー26の下端部で車体に固定される。また、シートベルト装置24では、ウェビング巻取装置10から引出されているウェビング22が、センターピラー26の上部に設けられたスリップジョイント28に巻掛けられて折り返され、このウェビング22の先端部が、スリップジョイント28の下方で、センターピラー26の下端部付近に固定されたアンカープレート30に係止されている。また、ウェビング22には、スリップジョイント28とアンカープレート30との間に、ウェビング22の長手方向に沿って摺動可能にタングプレート32が設けられている。
乗員が着座する座席34には、ウェビング巻取装置10と反対側の側面にバックル装置36が取り付けられ、タングプレート32は、このバックル装置36のバックル36Aに係合される。このときに、ウェビング22が、ウェビング巻取装置10により巻取方向へ引かれていることにより、シートベルト装置24では、アンカープレート30とタングプレート32(バックル36A)との間のウェビング22により座席34に着座した乗員の腰部を拘束可能とし、スリップジョイント28とタングプレート32(バックル装置36)との間のウェビング22により該乗員の上体を拘束可能としている。
一方、図2に示されるように、ウェビング巻取装置10には、スプール20の軸心部にトーションシャフト38が設けられている。トーションシャフト38は、長手方向がスプール20の軸線方向に沿い、脚板16側の端部近傍でスプール20対して相対回転不能な状態で繋がり、スプール20と一体的に回転する。
図1に示されるように、ウェビング巻取装置10には、フレーム12の脚板16(図2参照、図1では図示省略)側に、付勢手段とされる巻取ばね40が設けられ、この巻取ばね40がトーションシャフト38に繋がっている。ウェビング巻取装置10では、スプール20と共にトーションシャフト38が、ウェビング20の引出方向へ回転されることにより、巻取ばね40にトーションシャフト38を巻取方向へ付勢する付勢力が生じ(蓄積され)、この巻取ばね40の付勢力がトーションシャフト38を介してスプール20に伝達されることにより、スプール20がウェビング22の巻取方向(矢印R方向)へ回転され、ウェビング22がスプール20に層状に巻取られる。
図2に示されるように、フレーム12には、脚板18の脚板16とは反対側に、引出規制手段とされるロック機構42が設けられている。ロック機構42のセンサホルダ44は、脚板18へ向けて開口された略箱体状に形成され、脚板18に取り付けられている。脚板18には、このセンサホルダ44を覆う図示しないセンサカバーが取り付けられ、このセンサカバーにより、センサホルダ44を貫通したトーションシャフト38の一端側の軸部38Aが回転自在に支持される。
センサホルダ44には、脚板18とは反対側にVギヤ46が設けられている。Vギヤ46は、浅底の有底円筒形状(盆形状)とされ、開口側が脚板18とは反対側へ向けられ、センサホルダ44から突出されたトーションシャフト38の軸部38Aに、同軸的且つ一体的に取り付けられている。Vギヤ46には、中心軸線から半径方向に離間した位置にWパウル48が取付けられている。Wパウル48は、基端側がVギヤ46の軸線に沿った軸周りに揺動可能とされてVギヤ46に支持され、この支持位置を中心に揺動することで先端側がVギヤ46の外縁に対して接離する。
また、Vギヤ46には、慣性質量体とするイナーシャマス50が設けられている。イナーシャマス50は、Vギヤ46の軸線に沿う軸周りに揺動可能に支持され、圧縮コイルばね52の一端が係合され、この圧縮コイルばね52によりイナーシャマス50が引出方向に付勢されている。このイナーシャマス50は、圧縮コイルばね52の付勢力に抗してVギヤ46に対して巻取方向に相対的に回動(揺動)すると、Wパウル48の先端側をVギヤ46の外縁に対して接近する方向へ揺動させる。
Vギヤ46には、脚板18とは反対側にセンサギヤ54が設けられている。センサギヤ54は、脚板18へ向けて開口した浅底の有底円筒形状(盆形状)とされ、トーションシャフト38の軸部38Aが貫通するようにVギヤ46に形成された円筒形状のボス56に回動可能に支持されている。また、センサギヤ54には、リターンスプリング58の一端側が係止され、センサギヤ54がボス56を軸として引出方向に回動すると、リターンスプリング58の付勢力が増加して、センサギヤ54が巻取方向へ付勢される。
このセンサギヤ54の内周面には、ボス56に対して同軸的にラチェット歯(図示省略)が形成され、このラチェット歯が、Vギヤ46の内側に入り込んでいる。Wパウル48の先端側がVギヤ46の外縁に接近するように回動すると、Wパウル48の先端側がセンサギヤ54のラチェット歯に係合する。センサギヤ54は、Vギヤ46のボス56に回動可能に支持されているが、Wパウル48の先端側がラチェット歯に係合した状態でVギヤ46が引出方向に回転すると、Wパウル48の先端側にラチェット歯が押圧されてVギヤ46と共に引出方向に回転する。
センサギヤ54には、連結爪取付部60が形成され、この連結爪取付部60に、軸方向がスプール20の軸方向に沿った支持軸62が形成されている。この支持軸62には、連結爪64が支持軸62周りに回動可能に支持されている。
連結爪64は、支持軸62周りに回動することで先端がVギヤ46の外周部に接離する。Vギヤ46の外周部には、連結爪64に対応してラチェット歯66が形成され、連結爪64がVギヤ46の外周部に接近するように回動すると、連結爪64の先端がラチェット歯66に噛合う。この状態で、Vギヤ46が引出方向に回転されると、Vギヤ46の回転がラチェット歯66、連結爪64、支持軸62、及び連結爪取付部60を介してセンサギヤ54に伝わり、センサギヤ54が引出方向へ回動される。
センサホルダ44の連結爪64の下方には、加速度検出手段とされる加速度センサ68が設けられている。加速度センサ68は、センサフレーム70を備え、このセンサフレーム70に、略車両上方へ向けて開口するように湾曲又は傾斜した傾斜面により凹状とされた載置部72が形成されている。載置部72には、傾斜面上に硬球74が載置され、この硬球74の上側に押上片76が配置されている。
押上片76は、ウェビング巻取装置10が車両に取り付けられたときに略車両前後方向を軸方向とする軸周りに上下に回動可能となるようにセンサフレーム70に支持され、硬球74が載置部72上を転動して載置部72の傾斜面を昇り上がることにより押し上げられる。押上片76は、硬球74により押し上げられると先端側を上昇させるように回動し、センサギヤ54に回動可能に支持された連結爪64を押上げ、連結爪64の先端をVギヤ46のラチェット歯66に噛合せる。
一方、センサギヤ54には、連結爪取付部60の近傍でフレーム12の脚板18側にリンク部材78が設けられ、フレーム12の脚板18には、支持体80が取り付けられている。支持体80には、軸方向がスプール20の中心軸線CLに沿う支持シャフト82が設けられ、リンク部材78には、筒状体84が形成され、リンク部材78は、支持シャフト82を筒状体84に嵌挿させることで支持シャフト82周りに回転自在となるように支持体80に支持される。
このリンク部材78には、回転中心である筒状体84の軸線に対して、リンク部材78の回転半径方向に離間した位置からスプール20の軸方向に沿ってセンサギヤ54側へ向けて突出された係合ピン86が形成されている。センサホルダ44には透孔88が形成され、この透孔88に係合ピン86が通過されている。透孔88は、支持シャフト82及び筒状体84の中心軸線を中心に湾曲した円弧状に形成され、透孔88を係合ピン86が通過していても支持シャフト82周りにリンク部材78が所定角度回転できる。
センサギヤ54には、センサホルダ44の透孔88を通過した係合ピン86に対応して所定部位に図示しないガイド孔が形成されている。このセンサギヤ54のガイド孔は、内幅寸法が係合ピン86の外径寸法よりも僅かに大きな長孔とされ、この内側を係合ピン86が貫通している。センサギヤ54がスプール20の中心軸心周りに回動すると、センサギヤ54のガイド孔の内周部がリンク部材78の係合ピン86を押圧し、リンク部材78を支持シャフト82周りに回動する。
一方、支持体80には、ロック部材とされるロックパウル90が取り付けられている。このロックパウル90は、取付ピン92により、支持シャフト82の軸方向に沿う軸周りに回動自在とされて支持体80に支持されている。スプール20には、ロックパウル90に対応してロックベース94が設けられている。ロックベース94は、一部がスプール20の脚板18側の開口端からスプール20に対して同軸的に相対回転可能に嵌挿され、トーションシャフト38が相対回転不能な状態で貫通している。これにより、ロックベース94は、トーションシャフト38を介してスプール20に対して相対回転不能な状態で繋がっている。
ロックベース94には、外周部にラチェット歯96が形成され、ロックパウル90には、ラチェット歯96に噛合い可能なラチェット歯(ロック歯)90Aが形成されている。これにより、ロックパウル90の先端側がロックベース94の外周部に接近する向きへ回動すると、ロックパウル90のラチェット歯90Aがロックベース94のラチェット歯96に噛合い、ロックベース94の引出方向への回転が規制される。
ロックパウル90には、回動中心からその半径方向に変位した位置に、係合ピン98が形成されている。この係合ピン98は、ロックパウル90におけるリンク部材78側の端面からスプール20の軸方向と同方向に突出されている。また、リンク部材78には、ロックパウル90の係合ピン98に対応して長孔状のパウルガイド孔(図示省略)が形成されている。
ロックパウル90の係合ピン98は、リンク部材78に形成されたパウルガイド孔に入り込んでおり、センサギヤ54が引出方向に回転してセンサギヤ54の図示しないガイド孔の内周部に係合ピン98が押圧されることでリンク部材78が支持シャフト82周りに巻取方向に回動すると、パウルガイド孔の内周部が係合ピン98を押圧してパウルガイド孔の内側の一端側から他端側へ移動させる。
これにより、ロックパウル90のラチェット歯90Aをロックベース94のラチェット歯96に接近させるようにロックパウル90が回動し、ロックパウル90のラチェット歯90Aが、ロックベース94のラチェット歯96と噛合うことにより、ロックベース94の引出方向への回転が規制される。このロックベース94の引出方向への回転の規制は、ロックベース94と一体に回転するスプール20の引出方向への回転を規制し、乗員の体が慣性力により車両前方へ移動しようとするのを阻止可能となる。
また、ロックパウル90のラチェット歯90Aがロックベース94のラチェット歯96と噛合った状態では、スプール20は巻取方向への回転は可能とされ、スプール20を巻取方向へ所定の回転角度(以下、角度θRとする)以上、回転すると、Vギヤ46が巻取方向へ回転する。これにより、イナーシャマス50は、圧縮コイルばね52の付勢力によりVギヤ46に追従して巻取方向へ回転し、Wパウル48の先端側がセンサギヤ54の図示しないラチェット歯から離間して、センサギヤ54がリタースプリング58の付勢力により巻取方向へ回転する。
センサギヤ54の巻取方向への回転は、リンク部材78を引出方向へ回動してロックパウル90を、先端のラチェット歯90Aがロックベース94のラチェット歯96から離間する方向へ揺動する。これにより、ロックベース94の引出方向への回転規制が解除され、スプール20が引出方向へ回転可能となる。すなわち、ロック機構42によるスプール20の引出方向への回転規制が解除される。
ところで、ウェビング巻取装置10のフレーム12には、ロック機構42とは反対側の脚板16(図2参照)に、前記した巻取ばね40を備えるウェビング巻取機構(以下、巻取機構100とする)が設けられている。
図1に示されるように、この巻取機構100は、スプリングカバー102を備えている。このスプリングカバー102は、所定形状の底板104及び、この底板104の周縁部から延設された周壁106により、一方の面が開口された略箱体形状とされている。巻取機構100では、スプリングカバー102の内部がスプリングユニット収容部110とされ、巻取ばね40が収容される。
巻取機構100は、スプリングカバー102の開口側に対向して、フレーム12側(図1の紙面左側、スプール20側)にシート112を備えている。このシート112は、フレーム12の脚板16(図2参照)に取付けられ、スプリングカバー102は、周壁106により形成される開口の周縁部が、ねじなどの締結固定手段、又はぎぼしピンなどの嵌合固定手段によりシート112に取付けられる。
シート112には、中心がスプール20の中心軸線CL上となる貫通孔114が形成され、脚板16から突出されたトーションシャフト38の軸部38Bが回転自在に挿通される。また、シート112から突出されたトーションシャフト38の軸部38Bの先には、アダプタ116が配置されている。アダプタ116は、略円板状の基板118を備え、この基板118がスプール20と同軸とされている。
アダプタ116の基板118には、シート112側の面の軸心部にボス120が形成されている。ボス120の軸心部には有底の係合孔122が形成され、トーションシャフト38の軸部38Bが係合孔122に嵌め込まれることにより、トーションシャフト38とアダプタ116とが相対回転不可となるように係合される。これにより、巻取機構100では、アダプタ116がスプール20と一体的に引出方向及び巻取方向へ回転される。
アダプタ116の基板118には、スプリングカバー102の底板104側の面に軸部124が形成されている。この軸部124は、基板118の軸心部からスプール20と同軸的にスプリングカバー102へ向けて突出されている。スプリングカバー102の底板104には、軸心がスプール20の中心軸線CL上となるボス126が形成されている。このボス126には、有底の軸孔128が形成されており、この軸孔128にアダプタ116の軸部124の先端部が挿入され、アダプタ116が、スプリングカバー102に回転自在となるように支持されている。
このアダプタ116とスプリングカバー102の底板104との間には、回転体とされて巻取規制手段を形成するスプリングギヤ130が設けられている。このスプリングギヤ130は、例えば円板状の基板132を備え、この基板132がスプール20に対して同軸的に配置される。また、スプリングギヤ130には、基板132のアダプタ116側の面に、基板132の外周部からアダプタ116側へ向けて基部134が延設された浅底の有底略円筒形状とされている。
このスプリングギヤ130の基板132には、軸心部にボス136が形成さている。このボス136には、軸心部に貫通孔138が形成されており、スプリングギヤ130は、この貫通孔138にアダプタ116の軸部124が挿入されることにより、アダプタ116に対して相対回転可能となるように支持されている。
一方、図1及び図4に示されるように、アダプタ116には、縦壁部140が基板118と軸部124とに跨って形成されている。この縦壁部140は、略矩形ブロック形状とされ、軸部124の軸方向に沿っては、軸部124の周囲で基板118からスプリングギヤ130へ向けて延設され、基板124の表面に沿っては、軸部124から軸部124半径方向の外方へ向けて延設されている。また、本実施の形態では、図4に二点鎖線で示されるように、縦壁部140は、軸部124の軸心を挟んで対称となるように対で設けられている。
縦壁部140のそれぞれは、軸部124をスプリングギヤ130の貫通孔138へ挿入したときに、アダプタ116の基板118とスプリングギヤ130の基板132との間に配置される。このときに、図4に示されるように、縦壁部140のそれぞれは、軸部124の半径方向に沿った先端部が、スプリングギヤ130の基板132に形成されたボス136の外周より半径方向の外方へ突出する。
図1及び図4に示されるように、スプリングギヤ130の基板132には、縦壁部140に対応して、ボス136の周囲に回転規制部142が設けられている。図4に示されるように、回転規制部142は、スプール20の中心軸線CLを挟んで対称となるように対で形成されている。回転規制部142のそれぞれは、中心が中心軸線CLの近傍とされてボス136の外周部から基板132の半径方向の外方へ扇形状に延設されている。また、図1に示されるように、回転規制部142は、基板132からアダプタ116へ向けて突設されている。
図4に示されるように、アダプタ116の軸部124は、縦壁部140のそれぞれが、一対の回転規制部142の間となるようにスプリングギヤ130の貫通孔138へ挿入される。これにより、アダプタ116とスプリングギヤ130とは、縦壁部140が一方の回転規制部142に当接する状態と、他方の回転規制部142に当接する状態との範囲で相対回転可能とされている。
したがって、スプール20と共にアダプタ116が引出方向へ回転された場合、縦壁部140が回転規制部142に当接するまでは、アダプタ116とスプリングギヤ130とが相対回転し、この相対回転により縦壁部140が回転規制部142に当接すると、その後は、アダプタ116及びスプリングギヤ130が引出方向へ一体回転される。また、スプール20と共にアダプタ116が巻取方向へ回転された場合、縦壁部140が回転規制部142に当接するまでは、アダプタ116とスプリングギヤ130とが相対回転し、この相対回転により縦壁部140が回転規制部142に当接すると、その後は、アダプタ116及びスプリングギヤ130が巻取方向へ一体回転される。
一方、前記した巻取ばね40は、スプリングカバー102の底板104とスプリングギヤ130の基板132との間に配置されている。本実施の形態では、この巻取ばね40としてぜんまいばねが用いられ、外周端40Aと内周端40Bをそれぞれ固定して、外周端と内周端とを巻締方向へ相対回転することにより、巻締方向と反対方向(開放方向)への付勢力が蓄積される。
スプリングカバー102の底板104には、係止部144が形成されており、巻取ばね40の外周端40Aが、この係止部144に係止される。また、スプリングギヤ130の基板132には、スプリングカバー102の底板104に対向される面の所定位置に図示しない係止部が形成され、この係止部に、巻取ばね40の内周端40Bが係止される。これにより、巻取機構100では、スプール20が引出方向へ回転され、この回転がアダプタ116を介してスプリングギヤ130に伝達されることにより、巻取ばね40が巻締方向へ回転されて付勢力が蓄積される。
巻取ばね40に蓄積される付勢力は、スプール20を巻取方向へ回転するのに必要はトルクが得られる付勢力とされており、かつ、スプール20から引出されたウェビング22の全量を、スプール20へ巻取可能とする付勢力となっている。巻取ばね40は、蓄積した付勢力によりスプリングギヤ130を巻取方向へ回転するように付勢し、これにより、スプリングギヤ130が巻取方向へ回転されて、この回転がアダプタ116を介してスプール20へ伝達されることにより、スプール20が巻取方向へ回転されて、ウェビング22がスプール20に巻取られる。
一方、図1及び図4に示されるように、スプリングギヤ130には、基部134の外周面にラチェット歯146が形成されている。また、巻取機構100には、スプリングギヤ130の半径方向の外方で、ラチェット歯146の近傍に、巻取規制手段とされるパウル148が配置されている。パウル148には、円筒部150が形成されると共に、この円筒部150の外周からスプリングギヤ130のラチェット歯146に対応するラチェット爪152が延設されている。
パウル148は、円筒部150がスプリングギヤ130の軸線方向に沿って配置され、スプリングカバー102又はシート112の何れか少なくとも一方に設けられた図示しない軸受部材が挿入されることにより、スプリングカバー102とシート112との間で回動可能に軸支され、ラチェット爪152がスプリングギヤ130のラチェット歯146に対して接離可能となっている。
パウル148には、リターンスプリング154の一端が係止されており、このリターンスプリング154により、ラチェット爪152がスプリングギヤ130の基部134(ラチェット歯146)から離間する方向へ付勢されている。また、パウル148の近傍には、ソレノイド156が設けられている。このソレノイド156は、本体156Aからプランジャ158が出没可能とされ、このプランジャ158の先端がパウル148に連結されている。
ソレノイド156は、通電(オン)されて本体156A内の電磁コイルが励磁されることにより、プランジャ158を本体156A内に引入れる。パウル148は、リターンスプリング154の付勢力に抗して、ラチェット爪152がスプリングギヤ130へ接近する方向へ搖動される。また、ソレノイド156は、通電が解除(オフ)されることにより、プランジャ158を本体156Aへ引入れる磁力が解除される。これにより、パウル148は、リターンスプリング154の付勢力により、ソレノイド156の本体156Aからプランジャ158を引出しながら、ラチェット爪152がスプリングギヤ130から離間する方向へ回動される。
パウル148のラチェット爪152は、スプリングギヤ130のラチェット歯146へ接近することによりラチェット歯146と噛合って係合し、スプリングギヤ130から離間されることにより、ラチェット歯146との噛合いが解除される。スプリングギヤ130は、ラチェット爪152が係合されることにより巻取方向への回転が阻止されるようにラチェット歯146が形成されている。
これにより、スプリングギヤ130は、ソレノイド156がオフされていると、巻取方向及び引出方向への回転が可能となるが、ソレノイド156がオンされた状態では、巻取方向への回転が規制される。このとき、ラチェット爪152がラチェット歯146を乗越えながら移動可能であるため、スプリングギヤ130は、引出方向への回転は可能となっている。また、アダプタ116の縦壁部140が、一対の回転規制部142の間で移動可能となっていることにより、スプリングギヤ130の巻取方向への回転が規制された状態であっても、所定の範囲内でスプール20とアダプタ116とが、スプリングギヤ130に対して相対回転可能となっている。
一方、アダプタ116の基板118とスプリングギヤ130の基板132との間には、補助付勢手段とされる補助巻取ばね160が配置されている。補助巻取ばね160としては、渦巻きばねが用いられ、巻締められることにより開放する方向への付勢力が蓄積される。この補助巻取ばね160は、外周端160Aがスプリングギヤ130の基板132に形成された係止部162に係止され、内周端160Bがアダプタ116の基板118に形成されている係止部164に係止されている。
補助巻取ばね160は、巻取ばね40と同様にスプール20を巻取方向へ付勢するように付勢方向が設定され、アダプタ116に対してスプリングギヤ130が引出方向へ相対回転されることにより、補助巻取ばね160に巻締りが生じ、スプリングギヤ130に対してアダプタ116を巻取方向へ回転する付勢力が増加する。
ここで、補助巻取ばね160の回転は、アダプタ116の縦壁部140とスプリングギヤ130の回転規制部142によって制限されている。この制限範囲での補助巻取ばね160に生じる付勢力は、ウェビング22の巻取りが可能なトルクをスプール20に付与する付勢力であり、かつ、巻取ばね40の付勢力より弱い付勢力としている。
すなわち、アダプタ116の縦壁部140が、スプリングギヤ130に対で設けている回転規制部142の間を移動する補助巻取ばね160のトルクT(最大トルクTmax、最小トルクTminとしたとき、Tmin≦T≦Tmax)は、最大トルクTmaxが、巻取ばね40のトルクT1以下(Tmax≦T1)であり、最小トルクTminが、スプール20を巻取方向へ回転するのに必要なトルクT2より大きく(Tmin>T2)なるようにされている。
これにより、巻取機構100では、ウェビング22によるスプール20が引出方向へ回転されると、アダプタ116とスプリングギヤ130とが相対回転して、補助巻取ばね160に巻締りを生じさせ、アダプタ116の縦壁部140が回転規制部142に当接した後は、スプール20の引出方向の回転に追従してスプリングギヤ130が引出方向へ回転し、巻取ばね40に巻取方向への付勢力を生じさせる。
また、ソレノイド156がオフしている状態で、スプール20から引出されているウェビング22から手を離すなどして引出しを解除すると、巻取ばね40の付勢力が補助巻取ばね160の付勢力よりも大きいため、巻取ばね40の付勢力によりスプール20が巻取方向へ回転される。
これに対して、ソレノイド116がオンされてスプリングギヤ130の巻取方向への回転が規制された状態で、スプール20から引出したウェビング22から手を離すと、アダプタ116の縦壁部140がスプリングギヤ130の回転規制部142に当接するまで、補助巻取ばね160の付勢力によりスプール20が巻取方向へ回転され、その回転量(回転角)に応じた量のウェビングが巻取られる。
また、補助巻取ばね160の付勢力で巻取方向へ回転された後、ソレノイド156がオフされると、巻取ばね40の付勢力によりスプール20が巻取方向へ回転される。このとき、補助巻取ばね160は、巻取ばね40の付勢力により巻締められる。
図4に示されるように、本実施の形態においては、一例としてスプリングギヤ130に対してアダプタ116及びスプール20が相対回転可能な範囲を、中心軸線CLを中心としたスプリングギヤ130の基板132に対で形成している回転規制部142の間の角度範囲(以下、角度θとする)としている。スプール20は、スプリングギヤ130が回転規制されているときに、この角度θの範囲で、巻取方向へ回転可能となっている。また、この角度θは、ロック機構40により引出方向への回転が規制されているときに、スプール20を巻取方向へ回転して、この回転規制を解除するのに必要なスプール20の角度θR(回転角度)よりも大きくされている(θ>θR)。
一方、図5に示されるように、ウェビング巻取装置10には、制御手段を形成するECU170が設けられている。このECU170は、CPU、ROM、RAM、各種の入出力インターフェイス等がバスによって接続されたマイクロコンピュータ及び、このマイクロコンピュータによって各種の機器を動作するためのドライバ回路等が設けられている。また、ECU170は、車両の図示しないバッテリに接続され、バッテリから供給される電力により動作する。なお、制御手段は、マイクロコンピュータを備えた一般的構成であっても良いし、単に、各スイッチがバッテリとソレノイド156との間に直列接続されたような構成など、所定の機能を果たすものであれば、任意の構成を適用することができる。
このECU170には、前記したソレノイド156が接続されており、ソレノイド156のオン/オフを、ECU170が制御する。また、ECU170には、車両のイグニッションスイッチ172、ドア174(図3参照)の開閉を検出するドアスイッチ176が接続され、イグニッションスイッチ172のオン/オフに応じた信号及び、ドア174の開閉に応じた信号が入力される。
図3に示されるように、バックル装置36には、バックル36Aの内部にバックルスイッチ178が設けられている。このバックルスイッチ178は、例えば、タングプレート32をバックル36Aに係合させることにより接点を閉じ(オン)、図示しないリリースボタンが操作されて、タングプレート32とバックル36Aとの係合が解除されることにより接点を開放する(オフ)。また、乗員が着座する座席34には、乗員が着座することによりオンするシートスイッチ180が設けられている。
図5に示されるように、ECU170には、バックルスイッチ178及びシートスイッチ180が接続されており、ECU170は、座席34に乗員が着座しているか否か、及び乗員がウェビング22を装着したか(シートベルトを装着したか)否かの検出が可能となっている。
ECU170は、イグニッショスイッチ172、ドアスイッチ174、バックルスイッチ178、及びシートスイッチ180からの入力に基づいて、乗員がウェビング22の装着動作をしているか否か又はウェビング22を装着している状態か否かを判定し、この判定結果に基づいたソレノイド156のオン/オフ操作を行う。このときに、ECU170は、乗員がウェビング22を装着するまで(装着動作中と判断されるとき)はソレノイド156をオンし、スプール20の巻取方向への回転を規制する。また、ECU170は、ウェビング22を装着した後はソレノイド156をオフして、スプール20が巻取ばね40により付勢されるようにし、ウェビング22に弛みが生じないようにする。また、ECU170は、ウェビング22の装着が解除されると、巻取ばね40の付勢力によりウェビング22をスプール22に巻取る。
以下に、本実施の形態の作用を説明する。
シートベルト装置24では、座席34に着座した乗員が、ウェビング巻取装置10からウェビング22を引出し、タングプレート32がバックル装置36のバックル36Aに係合されることにより装着される。また、シートベルト装置24では、バックル36Aに設けている図示しないリリースボタンを操作して、タングプレート32とバックル36Aとの係合を解除することにより、ウェビング22が、ウェビング巻取装置10によりスプール20に巻取られる。
ここで、ウェビング巻取装置10には、ロック機構42が設けられ、車両急減速時やウェビング22が急激に引出される状態に至ると、スプール20の引出方向への回転が規制される。これにより、乗員がウェビング22に拘束されて保護される。
例えば、ウェビング巻取装置10では、車両が急減速状態になると、加速度センサ68の硬球74が慣性で車両前方側へ転動し、これにより、押上片76を押し上げる。この押上片76は、センサギヤ54の連結爪64に係合して連結爪64を巻取方向に押し上げるように回動させ、連結爪64をVギヤ48のラチェット歯78に噛合わせる。また、乗員の体が車両減速時の慣性で車両前方へ移動する場合のように、ウェビング22が急激に引かれてスプール20が引出方向へ急激に回転されると、トーションシャフト38を介してVギヤ46が引出方向に回転する。このときに、Vギヤ46が所定の大きさ以上の加速度で引出方向に回転すると、Vギヤ46とイナーシャマス50との間で圧縮コイルばね52の付勢力に抗した相対的な回転が生じ、イナーシャマス50がWパウル48を押圧し、Wパウル48の先端を、センサギヤ54の内部に形成されているラチェット歯へ噛合わせる。
ロック機構42では、Vギヤ46のラチェット歯66に連結爪64が噛合った状態や、センサギヤ54の内部のラチェット歯にWパウル48の先端側が噛合った状態で、Vギヤ46が引出方向に回転すると、このVギヤ46の回転がセンサギヤ54をリターンスプリング58の付勢力に抗して引出方向へ回動する。これにより、センサギヤ54は、リンク部材78の係合ピン86の外周部を押圧して、リンク部材94によりロックパウル90が巻取方向へ回動するようにロックパウル90の係合ピン98を押圧し、ロックパウル90のラチェット歯90Aがロックベース94のラチェット歯96に歯合する。したがって、ロックベース94と共にスプール20の引出方向への回転が規制され、車両前方側へ慣性移動しようとする乗員の身体をウェビング22によって拘束できる。
ロック機構42におけるこのようなスプール20の引出方向への回転規制は、スプール20を巻取方向へ回転する(本実施の形態では、一例として所定の角度θR以上)ことにより解除され、スプール20を引出方向へ回転させながらウェビング22を引出すことができる。
一方、ウェビング巻取装置10に設けている巻取機構(ウェビング巻取機構)100では、ウェビング22が引出されるときに、ソレノイド156をオンしてスプリングギヤ130の巻取方向への回転を規制する。また、ウェビング巻取装置10では、乗員がウェビング22を装着した状態では、ソレノイド156をオフして巻取ばね40の付勢力によりウェビング22に所定のテンションを付与して、ウェビング22が乗員の体に密接するようにしている。
ここで、ウェビング巻取装置10(シートベルト装置24)におけるソレノイド156の作動制御を説明する。図6には、その一例を示している。このフローチャートは、所定の時間間隔などの予め設定されたタイミングで実行され、最初のステップ200では、車両のイグニッションスイッチ172がオンされたか否かを確認する。また、ステップ202では、シートスイッチ180がオンしたか否かを確認し、ステップ204では、車両のドア174が閉じられて、ドアスイッチ176がオフしているか否かを確認する。
このときにイグニッションスイッチ172がオフされ、シートスイッチ180がオフしている場合、車両に乗員が乗車していないと判断して、ステップ200及びステップ202で否定判定されてステップ206へ移行し、ソレノイド156をオフする。なお、この場合、車両が駐車されていると判断できるので、例えば、このフローチャートの実行間隔(インターバル)を長くするか、又は、新たにドアスイッチ176がオンされるまで実行を休止するようにしても良い。
一方、乗員が乗車して、走行を開始するためにイグニッションスイッチ172がオンされると、ステップ200で肯定判定されてステップ208へ移行する。また、乗員がシートベルト装置24に対応する座席34に着座してシートスイッチ180がオンされ、かつ、ドア174が閉じられてドアスイッチ176がオフしていると、ステップ202及びステップ204で肯定判定されてステップ208へ移行する。
なお、ここでは、シートスイッチ180とドアスイッチ176を確認しているが、少なくともシートスイッチ180がオンしているか否かを確認するものであればよい。また、イグニッションスイッチ172とシートスイッチ180の状態を確認しているがこれに限らず、シートスイッチ180のオン/オフを確認するものであっても良い。さらに、イグニッションスイッチ172がオンされたときに、ドアスイッチ176がオフしているか否かを確認しても良い。すなわち、ドアスイッチ176がオフされている状態で、イグニッションスイッチ172又はシートスイッチ180がオンされることにより、ステップ208へ移行するようにしても良い。
一方、ステップ208では、バックルスイッチ178がオフしているか否かを確認している。イグニッションスイッチ172又はシートスイッチ180の何れか少なくとも一方がオンしている状態で、バックルスイッチ178がオフしている場合、乗員がウェビング22の未装着状態であり、装着動作前か装着動作中である。ここから、バックルスイッチ178がオフしている場合、ステップ208で肯定判定してステップ210へ移行し、ソレノイド156をオンする。
ウェビング巻取装置10では、ソレノイド156がオンされると、パウル148のラチェット爪152がスプリングギヤ130のラチェット歯146と歯合し、巻取ばね40の付勢力によるスプリングギヤ130の巻取方向への回転を規制する。これにより、スプリングギヤ130は、パウル148のラチェット爪152がラチェット歯146を乗り越えることにより引出方向へ回転されるので、乗員がウェビング22を装着するためにスプール20を引出方向へ回転して、ウェビング22を引出すことができる。
このとき、引出途中でウェビング22から手を離しても、スプリングギヤ130の巻取方向への回転が記載されるため、スプール20が巻取方向へは回転せず、引出しているウェビング22が巻取られてしまうことがない。したがって、ウェビング22を装着するときに、誤ってウェビング22から手を離してしまっても、ウェビング22が不用意に巻取られてしまうことがなく、ウェビング22が不用意に巻取られてしまうことによる煩わしさが解消される。
ソレノイド156をオンすると、次のステップ212では、バックルスイッチ178がオンしたか否かを確認する。バックルスイッチ178は、ウェビング22に設けているタングプレート32をバックル装置36のバックル36Aに係合されることによりオンし、これにより、乗員がウェビング22を装着したことが確認される。
バックルスイッチ178がオンすると、ステップ212で肯定判定されてステップ214へ移行する。このステップ214では、ソレノイド156をオフして、スプリングギヤ130の巻取方向回転の規制を解除する。これにより、巻取りばね40の付勢力がスプール20に伝達され、スプール20が巻取方向へ回転するように付勢され、この付勢力によりウェビング22に所定の張力が付与される。したがって、弛みなどが生じることなくウェビング22が乗員の体に密接され、車両緊急状態となってロック機構40が作動したときに、乗員の体を確実に拘束して保護することができる。
一方、乗員がウェビング22を装着したことが確認されて、ソレノイド156をオフすると、ステップ216では、バックルスイッチ178がオフされたか否かを確認する。ここで、乗員がウェビング22を外すために、図示しないリリースボタンを操作して、タングプレート32をバックル36Aから外すと、ステップ216で肯定判定されてステップ218へ移行し、図示しないタイマをリセットスターとさせ、バックルスイッチ178がオフされてからの経過時間T、すなわち、タングプレート32をバックル36Aから外してからの経過時間Tの計測を開始する。
この後、ステップ220では、図示しないタイマによる計測時間、すなわち、経過時間Tが予め設定した所定の時間Ts(例えば、3秒〜5秒程度の時間)に達したか否かを確認し、ステップ222では、バックルスイッチ178がオンしたか否かを確認する。このときに、一旦、オフされたバックルスイッチ178がオンされた場合、乗員が、再度、ウェビング22を装着したと判定し、ステップ222で肯定判定してステップ216へ戻り、ソレノイド156のオフ状態を継続する。
これに対して、バックルスイッチ178がオフされてからの経過時間Tが、時間Tsに達すると(T≧Ts)、ステップ220で肯定判定してステップ224へ移行し、ソレノイド156をオンして、スプール20(スプリングギヤ130)の巻取方向への回転を規制する。
このように、ウェビング巻取装置10では、タングプレート32をバックル36Aから外したことを検出したときに、直ちにソレノイド156をオンせず、予め設定した時間Tsが経過した後に、ソレノイド156をオンする。これにより、時間Tsが経過するまで、スプール20には、巻取ばね40により巻取方向へ付勢されているので、この間に、乗員が外したウェビング22をスプール20に巻取って収容することができる。したがって、ウェビング22の非装着状態で、ウェビング22が巻取られるのを規制しているときに、乗員が外したウェビング22が、乗降の邪魔になってしまうのを確実に防止することができる。
一方、ウェビング巻取装置10では、乗員がウェビング22を装着するときに、スプール20の巻取方向への回転を規制し、ウェビングが不用意に巻取られてしまうのを防止している。このとき、ウェビング22を急激に引いてしまうと、ロック機構42によってスプール20の引出方向への回転が規制されてしまう。すなわち、ロック機構42によりスプール20の引出方向の回転が規制され、巻取機構100によりスプールの巻取方向の回転が規制される。
ここで、巻取機構100では、アダプタ116に縦壁部140を形成し、スプリングギヤ130に回転規制部142を形成することにより、アダプタ116とスプリングギヤ130とが、角度θの範囲で相対回転可能となっている。この角度θは、ロック機構40によるスプール20の引出方向への回転規制を解除するために必要となるスプール20の巻取方向への回転の角度θRより大きくなっている。
また、巻取機構100では、スプール20が引出方向へ回転されたときに、スプール20と一体で回転するアダプタ116は、縦壁部140が回転規制部142に当接するまでは、補助巻取ばね160の付勢力に抗してスプリングギヤ130に対して相対回転する。これにより、補助巻取ばね160には、スプール20を巻取方向へ回転する付勢力が蓄積される。
また、縦壁部140が回転規制部142に当接している状態で、アダプタ116とスプリングギヤ130とが一体に引出方向へ回転して、巻取ばね40に付勢力が蓄積される。このとき、ソレノイド156がオンされているために、スプリングギヤ130の巻取方向への回転が規制された状態が保持されるが、アダプタ116は、スプリングギヤ130に対して角度θの範囲で、巻取方向への相対回転が可能となっている。
これにより、ロック機構42により引出方向への回転が規制されると、ウェビング22の引出しは困難となるが、ウェビング巻取装置10では、ウェビング22から手を離すと、アダプタ116が補助巻取ばね160の付勢力により巻取方向へ回転するように付勢される。このときの補助巻取ばね160の付勢力によるトルクTは、スプール20でウェビング22を巻取るのに必要はトルクT2を超えている。したがって、ウェビング22の引出し途中でロック機構42により引出方向への回転が規制されたときに、ウェビング22から手を離すなどして、引出方向への力を弱めると、補助巻取ばね160の付勢力によりスプール20が角度θだけ巻取方向へ回転されて、ロック機構42による引出方向への回転規制が解除される。
このように、本実施の形態に適用したウェビング巻取装置10では、巻取方向への回転を規制しながらウェビング22を引出しているときに、引出し途中でロック機構42により引出方向への回転が規制されてしまっても、煩わしい操作を行うことなく、ロック機構42による引出方向への回転規制を解除することができる。
なお、以上説明した本実施の形態は、本発明の構成を限定するものではない。本発明は、少なくとも、巻取ばね40とスプリングギヤ130及びスプリングギヤ130の巻取方向への回転を規制する手段を含むものであればよい。これにより、ウェビング22を装着するときに、ウェビング22の引出力が弱まっても、ウェビング22が巻取られてしまうことがないので、ウェビング22を装着するときの煩わしさが解消される。
また、本発明は、付勢手段の付勢力によるスプールの巻取方向への回転が規制された際に、スプールを巻取方向へ回転可能とする助勢手段を含むものであれば良い。このような助勢手段は、スプールを前記巻取方向へ回転可能とする補助付勢手段を適用することができ、補助付勢手段を設けることにより、この補助付勢手段の付勢力によりウェビングを容易に巻戻すことができる。
本実施の形態では、この補助付勢手段とする補助巻取ばね160として、渦巻きばねを例に説明したが、補助巻取ばね160としてねじりコイルばねを用いても良い。また、補助付勢手段としては、これらに限らず、回転により付勢力の蓄積及び開放を行う任意の構成の付勢手段を用いることができる。
さらに、本実施の形態では、補助巻取ばね160により、スプリングギヤ130と相対回転可能とされたアダプタ116及びアダプタ116を巻取方向へ相対回転するように付勢するとき、アダプタ116に設けた縦壁部140とスプリングギヤ130に形成した回転規制部142により、補助巻取ばね160の付勢力でアダプタ116がスプリングギヤ130に対して巻取方向へ相対回転可能な角度θを形成したが、これに限らず、所定の角度θの範囲で相対回転可能とする構成であれば、任意の構成を適用することができる。
また、本実施の形態では、アダプタ116に設けた縦壁部140とスプリングギヤ130に設けた回転規制部142によりアダプタ116とスプリングギヤ130との相対回転範囲(回転角)を規制したが、回転範囲の規制は、この構成に限るものではない。例えば、補助巻取ばね160の巻締りの量/開放量によって相対回転範囲が変化するものであっても良く、また、回転範囲を規制しなくとも良い。
助勢手段としては、補助付勢手段に限らず、制御手段による巻取規制手段の作動を停止する巻取スイッチを設けても良い。この場合、巻取スイッチを操作して、ソレノイド156をオフして、引出したウェビングを付勢手段の付勢力により巻取る。
このような巻取スイッチとしては、例えば、バックル36Aに、リリースボタン(図示省略)が押圧されているときにオンされるリリーススイッチ182(図3参照)を用いることができる。このときには、リリースボタンが操作されてリリーススイッチ182がオンしたときに、ソレノイド156をオフするものであってもよい。これにより、タングプレート32とバックル36Aとの係合を解除したときのみでなく、ウェビング22の引出途中などの任意のタイミングで巻取方向の回転規制を解除し、ウェビング22をスプール20に巻取ることができる。
また、本発明においては、少なくとも、ウェビング22が所定の速度以上で引出方向へ引出されることにより、スプール20が所定の加速度以上で引出方向へ回転されたときに、スプール20の引出方向への回転を規制するロック手段を有するものであればよく、ロック手段は、ロック機構40に限らず、たとえば、車両の加速度を検出するか又は車両が所定の加速度以上で減速された場合に、スプール20の引出方向への回転を規制する構成を含んでも良い。
すなわち、本発明においては、少なくともスプールが引出方向へ所定の速度以上で回転されたときに、スプールの引出方向への回転を規制し、引出方向への回転規制状態でスプールが巻取方向へ回転されることにより回転規制状態を解除する引出規制手段を含むことができる。これにより、巻取方向への回転が規制されながらウェビングを引出すときの引出し途中で、引出規制手段による引出方向への回転が規制されてしまっても、スプールを巻取方向へ回転することができるので、引出規制手段による引出方向への回転規制を容易に解除することができる。
さらに、本発明においては、車両のイグニッションスイッチと、乗員が座席に着座しているか否かを検出するシートスイッチと、を含め、制御手段が、イグニッションスイッチのオン操作又はシートスイッチによる乗員の座席への着座の少なくとも一方を検出し、かつ、タングプレートとバックルとが非係合状態である場合に、巻取規制手段を作動するようにしても良い。これにより、少なくとも車両のイグニッションスイッチがオンされるか又は、シートスイッチにより乗員が座席に着座していることを検出すれば、タングプレートとバックルとが非係合状態であると、乗員がシートベルトの装着動作を行うと判断して、巻取規制手段を作動させることができる。また、タングプレートとバックルとが係合されたことを検出すれば、巻取規制手段の作動を停止させるので、乗員のシートベルト装着動作に応じて巻取規制手段を的確に作動させることができ、不必要にウェビングの巻取を規制してしまうのを防止できる。
また、本発明は、制御手段が、タングプレートとバックルとが、係合状態から非係合状態となった後、予め設定された時間が経過してから巻取規制手段を作動させても良い。これにより、タングプレートとバックルとの係合が解除されたときに、すぐには、巻取規制手段を作動させず、取り外されたウェビングが巻取られていないにもかかわらず巻取りが途中で停止してしまうのを防止し、確実に、ウェビングをスプールに巻取ることができる。
また、本発明においては、ドアの開閉を検出するドアスイッチを含め、制御手段が、ドアスイッチによりドアの閉止が検出されているときに、巻取規制手段の動作を可能としても良い。これにより、車両のドアが閉じられていなければ、巻取規制手段が作動しないので、乗員が乗降するときに、ウェビングが引出されたままとなってしまうのを防止することができる。
さらに、本実施の形態では、シートベルト装置24を例に説明したが、本発明のウェビング巻取装置10は、スプール20から引出したウェビング22を用いて、車両緊急時に乗員を拘束して保護する任意の構成のシートベルト装置に適用することができる。