JP6091967B2

JP6091967B2 - プリテンショナ機構

Info

Publication number: JP6091967B2
Application number: JP2013077761A
Authority: JP
Inventors: 真一大久保
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: JP2014201155A

Description

本発明は、移動部材が移動されることで回転部材が回転されてウェビングによる乗員の拘束力が増加されるプリテンショナ機構に関する。

下記特許文献１に記載のプリテンショナ装置では、力伝達要素が移動されることで、力伝達要素に駆動輪のタービン翼又は歯が食込むことにより、力伝達要素が駆動輪を回転させて、ベルトスプールに安全ベルトが巻取られる。

ここで、このプリテンショナ装置では、力伝達要素が駆動輪を回転させる際に、力伝達要素がタービン翼又は歯の回転方向とは反対側の面に対し駆動輪の回転径方向外側に滑ることで、力伝達要素の移動力を駆動輪に伝達する効率が低下する可能性がある。

独国特許出願公開第１０２００６０３１３５９号明細書

本発明は、上記事実を考慮し、移動部材の移動力を回転部材に効率良く伝達できるプリテンショナ機構を得ることが目的である。

請求項１に記載のプリテンショナ機構は、車両の乗員を拘束可能にされたウェビングと、食込部が設けられ、回転されることで前記ウェビングによる乗員の拘束力が増加される回転部材と、移動されることで前記食込部の食込みにより前記回転部材を回転させる移動部材と、前記食込部の回転方向とは反対側に設けられ、前記食込部の回転方向側の面に比し摩擦係数を大きくされると共に、前記移動部材の移動力が作用されて前記回転部材が回転される摩擦面と、を備えている。

請求項２に記載のプリテンショナ機構は、車両の乗員を拘束可能にされたウェビングと、食込部が設けられ、回転されることで前記ウェビングによる乗員の拘束力が増加される回転部材と、移動されることで前記食込部の食込みにより前記回転部材を回転させる移動部材と、前記食込部の回転方向とは反対側に設けられ、前記移動部材が前記回転部材の回転径方向外側に変位する際の摩擦係数が、前記移動部材が前記回転部材の回転径方向内側に変位する際の摩擦係数に比し大きくされると共に、前記移動部材の移動力が作用されて前記回転部材が回転される摩擦面と、を備えている。

請求項３に記載のプリテンショナ機構は、請求項１又は請求項２に記載のプリテンショナ機構において、前記摩擦面に設けられ、前記回転部材の回転軸方向に延伸された延伸部を備えている。

請求項４に記載のプリテンショナ機構は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のプリテンショナ機構において、前記摩擦面の基面に対して傾斜されて設けられ、前記回転部材の回転径方向外側に向けられる外向面と、前記摩擦面の基面に対して傾斜されて設けられ、前記回転部材の回転径方向内側に向けられると共に、前記外向面に比し前記摩擦面の基面に対する傾斜角度を大きくされた内向面と、を備えている。

請求項１に記載のプリテンショナ機構では、移動部材が移動されることで、回転部材の食込部の移動部材への食込みにより、移動部材が回転部材を回転させて、ウェビングによる乗員の拘束力が増加される。

ここで、食込部の回転方向とは反対側に摩擦面が設けられており、摩擦面は、食込部の回転方向側の面に比し、摩擦係数を大きくされている。このため、移動部材が回転部材を回転させる際に、移動部材が摩擦面に対し回転部材の回転径方向外側に滑ることを抑制でき、移動部材の移動力を回転部材に効率良く伝達できる。

請求項２に記載のプリテンショナ機構では、移動部材が移動されることで、回転部材の食込部の移動部材への食込みにより、移動部材が回転部材を回転させて、ウェビングによる乗員の拘束力が増加される。

ここで、食込部の回転方向とは反対側に摩擦面が設けられており、移動部材が摩擦面に対し回転部材の回転径方向外側に変位する際が、移動部材が摩擦面に対し回転部材の回転径方向内側に変位する際に比し、摩擦面の摩擦係数を大きくされている。このため、移動部材が回転部材を回転させる際に、移動部材が摩擦面に対し回転部材の回転径方向外側に滑ることを抑制でき、移動部材の移動力を回転部材に効率良く伝達できる。

請求項３に記載のプリテンショナ機構では、摩擦面に延伸部が設けられており、延伸部は、回転部材の回転軸方向に延伸されている。このため、移動部材が回転部材を回転させる際に、移動部材が延伸部に対し回転部材の回転径方向外側に滑ることを効果的に抑制でき、移動部材の移動力を回転部材に一層効率良く伝達できる。

請求項４に記載のプリテンショナ機構では、摩擦面の基面に対して傾斜されて外向面及び内向面が設けられており、外向面は回転部材の回転径方向外側に向けられると共に、内向面は回転部材の回転径方向内側に向けられている。

ここで、内向面が外向面に比し摩擦面の基面に対する傾斜角度を大きくされている。このため、移動部材が回転部材を回転させる際に、移動部材が摩擦面に対し回転部材の回転径方向外側に滑ることを効果的に抑制でき、移動部材の移動力を回転部材に一層効率良く伝達できる。

本発明の第１実施形態におけるウェビング巻取装置を示す正面図である。本発明の第１実施形態に係るプリテンショナ機構を示す一側方から見た側面図である。本発明の第１実施形態に係るプリテンショナ機構の主要部を示す一側方から見た側面図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るプリテンショナ機構におけるピニオンの摩擦面の第１変形例及び第２変形例をそれぞれ示す斜視図である。（Ａ）は、本発明の第２実施形態に係るプリテンショナ機構のピニオンを示す一側方から見た側面図であり、（Ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るプリテンショナ機構のピニオンを示す一側方から見た側面図である。

［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係るプリテンショナ機構２０が適用されたウェビング巻取装置１０が正面図にて示されている。なお、図面では、車幅方向外側を矢印ＯＵＴで示し、車両前後方向一側を矢印ＦＲで示し、車両上方を矢印ＵＰで示す。

図１に示す如く、本実施形態におけるウェビング巻取装置１０には、支持部材としての金属製で断面Ｕ字形板状のフレーム１２が設けられており、フレーム１２には、背面側の背板１２Ａと、一側方の脚板１２Ｂと、他側方の脚板１２Ｃと、が設けられている。ウェビング巻取装置１０は、フレーム１２の背板１２Ａにおいて、車両の骨格部材としての矩形筒状のピラー（図示省略）内に固定されており、これにより、ウェビング巻取装置１０が車両に設置されて、ウェビング巻取装置１０の正面側、一側方及び上方が、それぞれ車幅方向外側、車両前後方向一側（車両前側又は車両後側）及び車両上方へ向けられている。

フレーム１２の脚板１２Ｂと脚板１２Ｃとの間には、略円柱状の巻取軸１４が回転可能に支持されている。巻取軸１４には、長尺帯状のウェビング１６（ベルト）が基端側から巻取られており、ウェビング１６は、フレーム１２から上側へ延出されて、車両のシート（図示省略）に着座した乗員に装着可能にされている。また、巻取軸１４が巻取方向（図２の矢印Ａの方向）へ回転されることで、ウェビング１６が巻取軸１４に巻取られると共に、ウェビング１６が巻取軸１４から引出されることで、巻取軸１４が引出方向（図２の矢印Ｂの方向）へ回転される。

フレーム１２の脚板１２Ｃ外側には、規制手段（ロック手段）としてのロック機構１８が設置されており、ウェビング１６の巻取軸１４からの急激な引出し時や車両の急減速時には、ロック機構１８が作動されることで、ロック機構１８が巻取軸１４の引出方向への回転を規制（ロック）する（巻取軸１４の巻取方向への回転は許容される）。

フレーム１２の脚板１２Ｃ外側には、付勢手段としてのぜんまいばね（図示省略）が設置されており、ぜんまいばねは、巻取軸１４に連結されて、巻取軸１４に巻取方向への付勢力を作用させている。

図１〜図３に示す如く、フレーム１２の脚板１２Ｂ外側には、プリテンショナ機構２０が設置されている。

プリテンショナ機構２０には、金属製で略直方体形箱状のカバー２２が設けられており、カバー２２は、フレーム１２の脚板１２Ｂ外側に固定されている。

カバー２２内には、回転部材としての金属製のピニオン２４が設けられており、ピニオン２４は、巻取軸１４に同軸上に連結されて、巻取軸１４と一体回転可能にされている。ピニオン２４の外周全体には、食込部としてのピニオン歯２４Ａが突出形成されており、ピニオン歯２４Ａは、三角形柱状にされて、先端が尖った形状にされている。

ピニオン歯２４Ａの引出方向側の面は、全体において、摩擦面３８にされており、摩擦面３８は、例えばショットブラストにより多数の細かい凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂが一様に形成された粗面にされている。ピニオン歯２４Ａの巻取方向側の面は、全体において、滑面４０にされており、滑面４０は、凹凸が形成されていない滑らかな面にされている。このため、摩擦面３８は、滑面４０に比し摩擦係数が大きくされている。

カバー２２内には、筒部材としての金属製で略円筒状のシリンダ２６が固定されており、シリンダ２６は、長手方向（軸方向）が逆Ｊ字状に湾曲されて、基端側部分（下部）がカバー２２から下側に延出されている。シリンダ２６の先端部２６Ａは、ピニオン２４の背板１２Ａ側に配置されており、シリンダ２６の先端部２６Ａの長手方向は、上下方向に延伸されて、ピニオン２４の軸方向（回転軸方向）に垂直に配置されている。シリンダ２６の先端部２６Ａには、ピニオン２４側において、開口２８が形成されており、開口２８は、シリンダ２６の先端部２６Ａ内をピニオン２４側に開放させている。

シリンダ２６の基端（下端）内には、移動手段としての略円柱状のガスジェネレータ３０が挿入かつ固定されており、ガスジェネレータ３０は、シリンダ２６の基端を閉塞している。ガスジェネレータ３０は、車両の制御装置３２に電気的に接続されており、車両の衝突時（車両の衝突が検出された際、車両の緊急時である所定の機会）には、制御装置３２の制御によって、プリテンショナ機構２０が作動されることで、ガスジェネレータ３０が高圧のガスを瞬時に発生してシリンダ２６の基端内に供給する。

シリンダ２６内には、移動部材としての円柱状のラック３４が設けられている。ラック３４の材料は、ナイロン（ＰＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）又はエラストマ等の軟質樹脂にされており、ラック３４は、ピニオン２４のピニオン歯２４Ａが食込み可能（特に突刺さり可能）にされると共に、径方向へ湾曲変形可能にされている。ラック３４は、シリンダ２６内に嵌合された状態で、基端をガスジェネレータ３０の近傍に配置されると共に、先端をシリンダ２６の開口２８近傍に配置されており、ラック３４の長手方向（軸方向）は、シリンダ２６の長手方向に沿って逆Ｊ字状に湾曲されている。

シリンダ２６の内面及びラック３４の外面には、潤滑剤としてのグリス（図示省略）が塗布されており、グリスは、シリンダ２６に対するラック３４の移動抵抗を低下させている。

カバー２２内には、ピニオン２４の下側において、排出部としての直方体形箱状の排出箱３６が形成されており、排出箱３６の上面は、全体が開口されると共に、シリンダ２６の先端面が配置されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

以上の構成のウェビング巻取装置１０では、巻取軸１４からウェビング１６が引出されて、車両のシートに着座した乗員にウェビング１６が装着された際に、ぜんまいばねが巻取軸１４に巻取方向への付勢力を作用させることで、ウェビング１６に巻取軸１４への巻取力が作用されて、ウェビング１６の緩みが除去される。

車両の衝突時には、ウェビング１６が巻取軸１４から急激に引出され又は車両が急減速されて、ロック機構１８が作動されることで、巻取軸１４の引出方向への回転が規制される。これにより、ウェビング１６の巻取軸１４からの引出しが規制されて、ウェビング１６が乗員を拘束する。

さらに、車両の衝突時には、制御装置３２の制御によって、プリテンショナ機構２０が作動されることで、ガスジェネレータ３０が高圧のガスを瞬時に発生してシリンダ２６の基端内に供給する。このため、ラック３４が当該ガスの圧力（移動力）を基端側（シリンダ２６の基端側）から受けることで、ラック３４が長手方向一側（基端側から先端側へ向かう方向）に移動（スライド）される。これにより、ラック３４がシリンダ２６先端部２６Ａの開口２８からピニオン２４側に露出されると共に、ラック３４のピニオン２４とは反対側への移動がシリンダ２６先端部２６Ａのピニオン２４とは反対側の周壁によって規制されて、ラック３４にピニオン２４のピニオン歯２４Ａが食込む（特に突刺さる）ことで、ラック３４の長手方向一側（下側）への移動によってピニオン２４が巻取方向へ回転されて、巻取軸１４が巻取方向へ回転される。このため、巻取軸１４にウェビング１６が巻取られて、ウェビング１６による乗員の拘束力が増加される。

また、ラック３４のピニオン２４を巻取方向へ回転させた後の部分は、下側の排出箱３６内に排出（収容）される。

ところで、プリテンショナ機構２０が作動されて、ラック３４にピニオン２４のピニオン歯２４Ａが食込んだ際には、ラック３４の長手方向一側への移動力が、主にピニオン歯２４Ａの引出方向側の摩擦面３８に作用されて、ピニオン歯２４Ａの巻取方向側の滑面４０には殆ど作用されない。

ここで、ピニオン歯２４Ａの引出方向側の摩擦面３８がピニオン歯２４Ａの巻取方向側の滑面４０に比し摩擦係数を高くされており、ラック３４が摩擦面３８に対し変位する際（特にラック３４が摩擦面３８に対しピニオン２４の径方向（回転径方向）外側に変位する際）が、ラック３４が滑面４０に対し変位する際に比し、ラック３４に作用する摩擦力を大きくされている。このため、ラック３４にピニオン歯２４Ａが食込んだ状態でラック３４の長手方向一側への移動によってピニオン２４が巻取方向へ回転される際に、ラック３４が摩擦面３８に対しピニオン２４の径方向外側（摩擦面３８側からピニオン歯２４Ａの先端側）に滑ることを抑制できて、ラック３４がピニオン歯２４Ａの先端に対し長手方向一側に移動することを抑制できる。これにより、ラック３４の長手方向一側への移動力をピニオン２４に効率良く伝達できて、巻取軸１４によるウェビング１６の巻取力を大きくできる。

特に、ラック３４にピニオン歯２４Ａが食込んだ際には、摩擦面３８の凸部３８Ａがラック３４に食込む（侵入する）と共に、摩擦面３８の凹部３８Ｂにラック３４が食込む（侵入する）。このため、ラック３４にピニオン歯２４Ａが食込んだ状態でラック３４の長手方向一側への移動によってピニオン２４が巻取方向へ回転される際に、ラック３４が摩擦面３８に対しピニオン２４の径方向外側に滑ることを効果的に抑制できる。

また、ピニオン歯２４Ａの巻取方向側の滑面４０がピニオン歯２４Ａの引出方向側の摩擦面３８に比し摩擦係数を低くされている。このため、ピニオン歯２４Ａの巻取方向側の面及び引出方向側の面が共に摩擦係数を高くされる場合と異なり、ラック３４にピニオン歯２４Ａが容易に食込むことができる。

なお、本実施形態において、摩擦面３８の凸部３８Ａ（凹部３８Ｂでもよい）を例えば多角形錐状（例えば図４（Ａ）の四角錐状）、円錐状、半球状（図４（Ｂ）参照）、多角形錐台状又は円錐台状にしてもよい。

［第２実施形態］
図５（Ａ）には、本発明の第２実施形態におけるウェビング巻取装置５０のプリテンショナ機構２０のピニオンが一側方から見た側面図にて示されている。

本実施形態におけるウェビング巻取装置５０は、上記第１実施形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。

図５（Ａ）に示す如く、本実施形態におけるウェビング巻取装置５０のプリテンショナ機構２０では、ピニオン２４のピニオン歯２４Ａの引出方向側の摩擦面３８において、凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂが、延伸部とされて、三角柱状にされており、凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂは、ピニオン２４の径方向に交互に連続して配置されると共に、長手方向（軸方向）がピニオン２４の軸方向に延伸されている。

凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂには、平面状の内向面３８Ｃが設けられており、内向面３８Ｃは、ピニオン２４の径方向内側に向けられている。凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂには、平面状の外向面３８Ｄが設けられており、外向面３８Ｄは、ピニオン２４の径方向外側に向けられている。凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂの内向面３８Ｃと外向面３８Ｄとは、摩擦面３８の基面３８Ｅ（凸部３８Ａの底面又は凹部３８Ｂの開放面）に対する傾斜角度が同一にされている。

ここで、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

さらに、ピニオン歯２４Ａの摩擦面３８では、凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂの長手方向がピニオン２４の軸方向に延伸されている。このため、ラック３４にピニオン歯２４Ａが食込んだ状態でラック３４の長手方向一側への移動によってピニオン２４が巻取方向へ回転される際に、ラック３４が摩擦面３８に対しピニオン２４の径方向外側（摩擦面３８側からピニオン歯２４Ａの先端側）に滑ることを効果的に抑制できて、ラック３４がピニオン歯２４Ａの先端に対し長手方向一側に移動することを効果的に抑制できる。これにより、ラック３４の長手方向一側への移動力をピニオン２４に一層効率良く伝達できて、巻取軸１４によるウェビング１６の巻取力を効果的に大きくできる。

［第３実施形態］
図５（Ｂ）には、本発明の第３実施形態におけるウェビング巻取装置６０のプリテンショナ機構２０のピニオンが一側方から見た側面図にて示されている。

本実施形態におけるウェビング巻取装置６０は、上記第２実施形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。

図５（Ｂ）に示す如く、本実施形態におけるウェビング巻取装置６０のプリテンショナ機構２０では、ピニオン２４のピニオン歯２４Ａの引出方向側の摩擦面３８において、凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂが直角三角柱状にされており、凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂの内向面３８Ｃは、摩擦面３８の基面３８Ｅ（凸部３８Ａの底面又は凹部３８Ｂの開放面）に対する傾斜角度が、略９０°にされて、凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂの外向面３８Ｄに比し大きくされている。

ここで、本実施形態でも、上記第２実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

さらに、ピニオン歯２４Ａの摩擦面３８では、凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂの内向面３８Ｃが、凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂの外向面３８Ｄに比し、摩擦面３８の基面３８Ｅに対する傾斜角度を大きくされており、ラック３４が摩擦面３８に対しピニオン２４の径方向外側に変位する際が、ラック３４が摩擦面３８に対しピニオン２４の径方向内側に変位する際に比し、摩擦面３８の摩擦係数を大きくされている。このため、ラック３４にピニオン歯２４Ａが食込んだ状態でラック３４の長手方向一側への移動によってピニオン２４が巻取方向へ回転される際に、ラック３４が摩擦面３８に対しピニオン２４の径方向外側（摩擦面３８側からピニオン歯２４Ａの先端側）に滑ることを効果的に抑制できて、ラック３４がピニオン歯２４Ａの先端に対し長手方向一側に移動することを効果的に抑制できる。これにより、ラック３４の長手方向一側への移動力をピニオン２４に一層効率良く伝達できて、巻取軸１４によるウェビング１６の巻取力を効果的に大きくできる。

また、ラック３４が摩擦面３８に対しピニオン２４の径方向内側に変位する際が、ラック３４が摩擦面３８に対しピニオン２４の径方向外側に変位する際に比し、摩擦面３８の摩擦係数を小さくされている。このため、ラック３４にピニオン歯２４Ａが容易に食込むことができる。

なお、本実施形態において、ピニオン歯２４Ａの巻取方向側の面をピニオン歯２４Ａの引出方向側の面と同様の摩擦面３８にしてもよい。この場合でも、ラック３４がピニオン歯２４Ａの引出方向側の摩擦面３８に対しピニオン２４の径方向外側に変位する際が、ラック３４がピニオン歯２４Ａの巻取方向側の摩擦面３８に対しピニオン２４の径方向内側に変位する際に比し、摩擦面３８の摩擦係数を大きくされる。

また、上記第２実施形態及び第３実施形態では、凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂを三角柱状にした。しかしながら、凸部３８Ａ及び凹部３８Ｂを三角柱状以外の多角形柱状、円柱状又は楕円柱状にしてもよい。

さらに、上記第２実施形態及び第３実施形態では、内向面３８Ｃ及び外向面３８Ｄを平面状にした。しかしながら、内向面３８Ｃ及び外向面３８Ｄの少なくとも一方を凸面又は凹面にしてもよい。

また、上記第１実施形態〜第３実施形態では、ピニオン歯２４Ａの引出方向側の面の全体を摩擦面３８にした。しかしながら、ピニオン歯２４Ａの引出方向側の面の一部を摩擦面３８にしてもよい。

さらに、上記第１実施形態〜第３実施形態では、ラック３４を円柱状にした。しかしながら、ラック３４は柱状（例えば矩形柱状）であればよい。

また、上記第１実施形態〜第３実施形態では、ラック３４を１部品により構成した。しかしながら、ラック３４を長手方向において複数の柱状（例えば円柱状）の分割体に分割して構成してもよい。この場合には、プリテンショナ機構２０が作動された際に、仮にラック３４の分割体間にピニオン２４のピニオン歯２４Ａが食込んでも、ラック３４の長手方向一側への移動によってピニオン２４を巻取方向へ回転させることができる。

さらに、本発明は、シートベルト装置におけるセレクタブルフォースリミッタの切替機構や、ラッププリテンショナ機構や、バックルプリテンショナ機構のような移動部材の移動により作動する作動機構に適用してもよい。

１６ウェビング
２０プリテンショナ機構
２４ピニオン（回転部材）
２４Ａピニオン歯（食込部）
３４ラック（移動部材）
３８摩擦面
３８Ａ凸部（延伸部）
３８Ｂ凹部（延伸部）
３８Ｃ内向面
３８Ｄ外向面
３８Ｅ基面

Claims

車両の乗員を拘束可能にされたウェビングと、
食込部が設けられ、回転されることで前記ウェビングによる乗員の拘束力が増加される回転部材と、
移動されることで前記食込部の食込みにより前記回転部材を回転させる移動部材と、
前記食込部の回転方向とは反対側に設けられ、前記食込部の回転方向側の面に比し摩擦係数を大きくされると共に、前記移動部材の移動力が作用されて前記回転部材が回転される摩擦面と、
を備えたプリテンショナ機構。
車両の乗員を拘束可能にされたウェビングと、
食込部が設けられ、回転されることで前記ウェビングによる乗員の拘束力が増加される回転部材と、
移動されることで前記食込部の食込みにより前記回転部材を回転させる移動部材と、
前記食込部の回転方向とは反対側に設けられ、前記移動部材が前記回転部材の回転径方向外側に変位する際の摩擦係数が、前記移動部材が前記回転部材の回転径方向内側に変位する際の摩擦係数に比し大きくされると共に、前記移動部材の移動力が作用されて前記回転部材が回転される摩擦面と、
を備えたプリテンショナ機構。
前記摩擦面に設けられ、前記回転部材の回転軸方向に延伸された延伸部を備えた請求項１又は請求項２記載のプリテンショナ機構。
前記摩擦面の基面に対して傾斜されて設けられ、前記回転部材の回転径方向外側に向けられる外向面と、
前記摩擦面の基面に対して傾斜されて設けられ、前記回転部材の回転径方向内側に向けられると共に、前記外向面に比し前記摩擦面の基面に対する傾斜角度を大きくされた内向面と、
を備えた請求項１〜請求項３の何れか１項記載のプリテンショナ機構。