JP7151475B2 - シートベルトリトラクタ - Google Patents

Description

本発明は自動車等の車両に用いられるプリテンショナ付きのシートベルトリトラクタに関するものであり、特にスプールにトーションバーが組み込まれたシートベルトリトラクタに関する。

プリテンショナ付きのシートベルトリトラクタとして、トーションバーをスプールの内孔に挿通し、該トーションバーの一端をスプールに固定可能とし、トーションバーの他端をシートベルトリトラクタのフレームに係止可能としたシートベルトリトラクタが公知である。車両の衝突時等の緊急時には、スプールがプリテンショナによって回転駆動されてシートベルトが巻き取られる。その後、該スプールに対しシートベルト巻出し方向の力が加えられることによりトーションバーがねじられ、スプールが徐々に回転し、シートベルトが徐々に引き出される。これにより、乗員の身体に加えられる運動エネルギーの一部がトーションバーのねじりによって吸収（ＥＡ）され、衝撃が緩和される。

特許文献１～３には、前述の緊急時において乗員の慣性によるシートベルトの引出しの際に作動する他の更なるＥＡ機構として、ロッキングベースとスプールとの間に配設されたエネルギ吸収ピン（なお、特許文献１，３ではワイヤと称している。）を備えるシートベルトリトラクタが記載されている。

この特許文献１～３に記載のシートベルトリトラクタでは、緊急時でのシートベルトの引出しの際、ロックされたロッキングベースに対してスプールがシートベルト引出し方向に相対回転することにより、エネルギ吸収ピンが折り曲げられて塑性変形されながらスプールから引き抜かれる。これらのトーションバーの捩り変形とエネルギ吸収ピン（ＤＥＡピン）の折り曲げ塑性変形とにより、シートベルト引出しの際に乗員の運動エネルギが吸収される。

特許文献２では、トーションバー駆動のプリテンショナつきリトラクタにおいて、プリテンショナ時のトーションバーの予捩れによってプリテンショナ巻取り量が減少してしまうことを抑制するためにトーションバー捩じり変形抑制部材を設けている。

特開２００２－５９８０９号公報 特開２０１１－２０４８８号公報 特開２００３－２５９５７号公報

上記特許文献１の技術をトーションバー駆動のプリテンショナに適用しようとした場合、プリテンショナ作動時の予捩れによってトーションバーが捩れるだけでなく、ピンも引き出される。これはつまり、ＥＡ作動時に所定のスプールとロッキングベース間の回転位相差分だけピンによる上乗せ荷重を得ようとして設定されているＤＥＡ機能の全て、或いは一部を失うことになる。

特許文献２では、トーションバー駆動のプリテンショナを備えたリトラクタで、プリテンショナ作動時のトーションバーの予捩れによってプリテンショナの作動巻取り量が減少してしまうことを防止・軽減するためにトーションバー捩じり変形抑制部材を追加しているが、捩じり変形抑制部材はプリテンショナ作動時に変形代を使い切る想定であり、ＤＥＡ機能を想定していない。

ＤＥＡ機能を備えたトーションバー駆動のプリテンショナにＥＡストッパー機能を追加しようとした場合、従来のＤＥＡ機能領域だけを備えたエネルギー吸収用ピンでは、プリテンショナ時の予捩れを適切に抑制できない場合があるため、予捩れによってＥＡストッパー機能が作動するまでの所定の回転量の一部を消費してしまい、所定回転量のＥＡが行われる前にＥＡストッパーが作動してしまう可能性がある。

本発明は、かかる課題を解決することを目的とする。

本発明のシートベルトリトラクタは、スプール及びロッキングベースを支持するフレームと、シートベルトを巻き取る、内孔及びフランジを有した筒状の該スプールであって、軸心線方向と平行方向に延在するピン挿入用の軸方向穴を有したスプールと、該スプールと同軸に隣接配置され、トーションバーによってスプールと連結された該ロッキングベースと、該スプールの内孔に挿通され、該スプールに対し一端側が回転不能に連結され、該ロッキングベースに対し他端側が回転不能に連結され、ＥＡ時に捩じり変形する該トーションバーと、該ロッキングベース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であって、前記スプールの前記フランジに隣接するハウジングを有したプリテンショナと、前記ロッキングベースを通り、前記スプールの軸方向穴に挿入されたＥＡ用ピンとを有するシートベルトリトラクタにおいて、前記ピンは、トーションバー捩じり変形抑制領域と、ＥＡ時にトーションバー荷重に対して荷重を上乗せする領域とを有することを特徴とする。

本発明の一態様では、前記ピンは、前記ロッキングベースに係止されるフランジ部を基端側に有しており、前記ピンは、該フランジ部側から先端側に向って大径部分、中径部分及び小径部分となっている。

本発明の一態様では、前記ピンは、前記ロッキングベースに係止されるフランジ部を基端側に有しており、前記ピンは、該フランジ部側から先端側に向って小径部分、中径部分及び小径部分となっている。

なお、前記ピンのフランジ部は、前記ロッキングベースと一体化される他の部品で係止されても構わない。

本発明では、ピンは、プリテンショナ時のトーションバーの予捩れによってプリテンショナの作動巻取り量が減少してしまうことを防止・軽減するためのトーションバー捩じり変形抑制領域と、ＥＡ時にトーションバー荷重に対して荷重を上乗せしてＤＥＡとして機能する領域を備えている。従って、各領域のそれぞれにおいてスプールとロッキングベース間の回転位相差発生時の荷重を抑制するパラメータ（例えばピンの直径）と荷重が発生する回転位相差の量を抑制するパラメータ（例えばピンの長さ）をそれぞれ調節できる。

実施の形態に係るシートベルトリトラクタの概略断面図である。 実施の形態に係るピンの側面図と荷重特性図である。 比較例に係るピンの側面図と荷重特性図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

図１は、本発明のシートベルトリトラクタの一例を示す縦断面図である。図中、１はシートベルトリトラクタ、２はコ字状のフレーム、３はシートベルト、４はコ字状のフレーム２の両側壁間に回転可能に支持され、シートベルト３を巻き取るスプール、５は前述の緊急時に発生する大きな車両減速度を感知して作動する減速度感知手段、６は減速度感知手段５によって作動して少なくともスプール４のベルト引出方向の回転を阻止するロック手段、７はこのスプール４の中心に軸方向に遊嵌、貫通され、かつスプール４とロック手段６とを回転的に連結するトーションバー、８はスパイラルスプリングのばね力によりスプール４を常時ベルト巻取方向に付勢するスプリング手段、１１は前述の緊急時に作動してベルト巻取トルクを発生するプリテンショナ、１２はプリテンショナ１１のシートベルト巻取トルクをスプール４に伝達するパドルホイールである。

ロック手段６は、トーションバー７の第１トルク伝達軸１７に一体回転可能でありかつパウル１３を揺動可能に保持するロッキングベース１４を備えているとともに、通常時はこのトーションバー７と一体回転し緊急時に減速度感知手段５の作動で停止してトーションバー７との間に相対回転差を発生させてパウル１３をフレーム２の側壁の内歯１９に係合させてロッキングベース１４のシートベルト引出方向の回転を阻止するロックギヤを備えている。ロッキングベース１４には雄ねじ軸部１５が形成されており、この雄ねじ軸部１５には、スプール４と一体に回転するナット状のストッパ部材１６が螺合されている。

トーションバー７には、ロッキングベース１４と相対回転不能に係合する第１トルク伝達部１７が形成されているとともに、スプール４と相対回転不能に係合する第２トルク伝達部１８が形成されている。

そして、スプリング手段８のばね力により、スプール４は、トーションバー７、トーションバー７の第２トルク伝達部１８を介して常時シートベルト巻取方向に付勢されている。

ロッキングベース１４の外周に非円形部としての六角部が設けられている。この六角部にパドルホイール１２が係合しており、パドルホイール１２がロッキングベース１４に周方向回転不能に装着されている。

このパドルホイール１２の外周囲に、プリテンショナ作動時に合成樹脂等よりなる動力伝達部材が供給されることにより、パドルホイール１２が回転し、ロッキングベース１４が回転する。この回転がトーションバー７を介してスプール４に伝達され、これによりスプール４はシートベルト３を所定量巻き取るようになっている。

シートベルト非装着時には、スプリング手段８の付勢力で、シートベルト３が完全に巻き取られている。そして、装着のためシートベルト３を通常の速度で引き出すと、スプール４がシートベルト引出方向に回転し、シートベルト３はスムーズに引き出される。シートベルト３に摺動自在に設けられた図示しないタングを車体に固定された図示しないバックルに挿入係止した後、余分に引き出されたシートベルト３がスプリング手段８の付勢力でスプール４に巻き取られ、シートベルト３は乗員に圧迫感を与えない程度にフィットする。

前述の緊急時にはプリテンショナ１１からのシートベルト巻取トルクはスプール４に伝達され、スプール４はシートベルト３を所定量巻き取り、たるみを除去する。

シートベルト３の巻き取りが進行し、シートベルト３のたるみが除去されると、スプール４によるシートベルトの巻き取りが停止する。このように、シートベルト３のたるみが除去された後も、トーションバー７に対してはプリテンショナ１１からシートベルト巻き取り方向にトルクが加えられ、これにより、トーションバー７がねじれ、予ねじれが生じる。

その後、スプール４に対しシートベルト３から加えられるシートベルト引き出し方向の力によって、スプール４がトーションバー７をねじりながらシートベルト引き出し方向に回転し始める（ＥＡ動作）。スプール４にトーションバー７を介して連結されたロッキングベース１４は、プリテンショナ１１の保圧作用によって、シートベルト引き出し方向への回転が阻止される。この結果、トーションバー７をねじりながらスプール４が回転（ＥＡ回転）し、シートベルトが引き出される。トーションバー７がねじれ変形することにより、乗員の前方移動の運動エネルギーが吸収される。

スプール４がロッキングベース１４に対して相対回転することで、スプール４と一体回転するストッパ部材１６が、螺合している雄ねじ軸部１５に対して相対回転するため、ロッキングベース１４の基端側へ移動する。そして、ストッパ部材１６が雄ネジ軸部１５の基端側の段差部に当接すると、ストッパ部材１６のそれ以上の回転が阻止されるので、スプール４の回転も阻止されて、トーションバー７のねじりが停止する。

このシートベルトリトラクタ１は、スプール４の軸方向に延びる細長いエネルギ吸収ピン２０を備えている。このエネルギ吸収ピン２０は、スプール４に偏心した位置に軸方向に延びるようにして穿設された細長い軸方向穴４ｃに摺動可能に嵌入されているとともにロッキングベース１４を貫通して設けられている。そして、ロッキングベース１４を貫通したエネルギ吸収ピン２０の端部にフランジ２０ａが形成されており、このフランジ２０ａがロッキングベース１４に係止することで、エネルギ吸収ピン２０のスプール４側への抜けが阻止されている。

ロッキングベース１４のスプール４に対向する側の側面には、エネルギ吸収ピン２０の貫通位置にこのエネルギ吸収ピン２０をガイドするガイド溝１４ａが形成されている。このガイド溝１４ａはロッキングベース１４と同心状の円弧形状に形成されているとともに、その円弧状の長さはエネルギ吸収ピン２０のエネルギ吸収動作後にエネルギ吸収ピン２０が完全に収容される長さに設定されている。

通常時のピン２０引抜き前では、エネルギ吸収ピン２０はスプール４の軸方向穴４ｃから引き抜かれず、直線状になっている。前述の緊急時にはロッキングベース１４のシートベルト引出方向の回転が阻止されるので、トーションバー７がねじられ、スプール４のみがシートベルト引出方向にロッキングベース１４に対して相対回転する。すると、スプール４の軸方向穴４ｃからのエネルギ吸収ピン２０の引抜きが開始する。そして、エネルギ吸収ピン２０は軸方向穴４ｃから引き抜かれるときに直角に折り曲げられるとともに、引き抜かれたエネルギ吸収ピン２０はロッキングベース１４のガイド溝１４ａにガイドされて円弧状に湾曲変形する。

軸方向穴４ｃからのエネルギ吸収ピン２０の引抜き抵抗、エネルギ吸収ピン２０の折り曲げ変形、およびエネルギ吸収ピン２０の湾曲変形による合計荷重が、シートベルトに加えられる。このときのシートベルト３に加えられる制限荷重は、トーションバー７のねじり変形荷重と、エネルギ吸収ピン２０の該合計荷重とを合算した荷重となる。

エネルギ吸収ピン２０の全量が軸方向穴４ｃから引き抜かれた後は、トーションバー７のねじり変形によりエネルギが吸収される。

ピン２０は、塑性変形可能な金属製である。この実施の形態では、ピン２０は、図２（ｂ）のように、フランジ部２０ａ側から先端側に向って大径部分２１、該大径部分２１よりも直径が小さい中径部分２２及び該中径部分２２よりも直径が小さい小径部分２３を有したものとなっているか、又は図２（ｃ）のピン２０’のように、フランジ部２０ａ側から小径部分２４、中径部分２５、小径部分２６とを有したものとなっている。中径部分２５は小径部分２４，２６よりも直径が大きい。

図２（ｂ）のピン２０の中径部分２２は、ピン２０のスプール内挿入長の２０～８０％特に４０～７０％程度の長さを有することが好ましい。大径部分２１は、ピン２０のスプール内挿入長の１０～４０％特に１５～２５％程度の長さを有することが好ましい。小径部分２３は、ピン２０のスプール内挿入長の１０～４０％特に１０～２５％程度の長さを有することが好ましい。

ピン２０’の各部分２４，２５，２６のピン２０のスプール内挿入長に対する好ましい比率は、ピン２０の各部分２１，２２，２３と同様である。

通常のシートベルトリトラクタの場合、ピン２０，２０’の全長は２０～５０ｍｍ特に３０～４５ｍｍであり、中径部分２２，２５の直径は２．０～４．０ｍｍ特に２．８～３．５ｍｍであるが、これに限定されない。

これらのピン２０，２０’は、トーションバー７の予捩れによってプリテンショナの作動巻取り量が減少してしまうことを防止・軽減するためのトーションバー捩じり変形抑制領域（Ｃ）と、ＥＡ時にトーションバー荷重に対して荷重を上乗せしてＤＥＡとして機能する領域（Ｂ）を備えている。従って、各領域のそれぞれにおいてスプールとロッキングベース間の回転位相差発生時の荷重を抑制するパラメータ（例えばピンの直径）と荷重が発生する回転位相差の量を抑制するパラメータ（例えばピンの長さ）をそれぞれ調節できる。

ピン２０，２０’を用いた場合、図２（ａ）の通り、予ねじれ（ＥＡ前）で変形する部位を設定することで、予ねじれによる１段目のＥＡ量の減少を防ぐことができる。

図３は、比較のためのピン２０’’を用いた場合の荷重曲線を示している。このピン２０’’では、先端側が小径部分２８となっており、中央部からフランジ部２０ａ側が中径部分２７となっている。

このピン２０’’では、予ねじれによりａ部が変形し、狙い（図２，３中で破線で示されている。）に対して１段目のＥＡ量が減少する。このため、乗員移動量が増大する。

１ シートベルトリトラクタ
３ シートベルト
４ スプール
４ｂ 支持面
５ 減速度感知機構
６ ロック手段
７ トーションバー
８ スプリング手段
１３ パウル
１４ ロッキングベース
２０，２０’ エネルギ吸収ピン
２０ａ フランジ部
２１ 大径部分
２２，２５ 中径部分
２３，２４，２６ 小径部分

Claims (2)

1. スプール及びロッキングベースを支持するフレームと、
   シートベルトを巻き取る、内孔及びフランジを有した筒状の該スプールであって、軸心線方向と平行方向に延在するピン挿入用の軸方向穴を有したスプールと、
   該スプールと同軸に隣接配置され、トーションバーによってスプールと連結された該ロッキングベースと、
   該スプールの内孔に挿通され、該スプールに対し一端側が回転不能に連結され、該ロッキングベースに対し他端側が回転不能に連結され、ＥＡ時に捩じり変形するトーションバーと、
   該ロッキングベース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であって、前記スプールの前記フランジに隣接するハウジングを有したプリテンショナと、
   前記ロッキングベースを通り、前記スプールの軸方向穴に挿入されたＥＡ用ピンと
   を有するシートベルトリトラクタにおいて、
   前記ピンは、トーションバー捩じり変形抑制領域と、ＥＡ時にトーションバー荷重に対して荷重を上乗せする領域とを有し、
   前記ピンは、前記ロッキングベースに係止されるフランジ部を基端側に有しており、
   前記ピンは、該フランジ部側から先端側に向って大径部分、中径部分及び小径部分となっていることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
2. スプール及びロッキングベースを支持するフレームと、
   シートベルトを巻き取る、内孔及びフランジを有した筒状の該スプールであって、軸心線方向と平行方向に延在するピン挿入用の軸方向穴を有したスプールと、
   該スプールと同軸に隣接配置され、トーションバーによってスプールと連結された該ロッキングベースと、
   該スプールの内孔に挿通され、該スプールに対し一端側が回転不能に連結され、該ロッキングベースに対し他端側が回転不能に連結され、ＥＡ時に捩じり変形するトーションバーと、
   該ロッキングベース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であって、前記スプールの前記フランジに隣接するハウジングを有したプリテンショナと、
   前記ロッキングベースを通り、前記スプールの軸方向穴に挿入されたＥＡ用ピンと
   を有するシートベルトリトラクタにおいて、
   前記ピンは、トーションバー捩じり変形抑制領域と、ＥＡ時にトーションバー荷重に対して荷重を上乗せする領域とを有し、
   前記ピンは、前記ロッキングベースに係止されるフランジ部を基端側に有しており、
   前記ピンは、該フランジ部側から先端側に向って小径部分、中径部分及び小径部分となっていることを特徴とするシートベルトリトラクタ。

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