JP7372892B2 - 車両用シートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用シートベルト装置に関する。

車両衝突時に生じうるいわゆるサブマリン現象（衝突中はラップベルトが乗員の骨盤にかかった状態を維持する必要があるが、骨盤の腸骨前縁からラップベルトが上側に外れることで腹部側へ移動してしまう現象）を抑制するべく、乗員の骨盤を効果的に拘束できるようにした種々のシートベルト装置が提案されている。

例えば特許文献１には、バックルやラップアンカの前方への変位をヒューズ部で規制した構造の車両用シートベルト装置が開示されている。この車両用シートベルト装置では、車両衝突時、シートベルトに所定値以上の大きさのシート前方側への荷重が作用するとヒューズ部が塑性変形し、バックルやラップアンカが規制位置を超えて前方側へ変位することを許容する。これによれば、車両への衝突荷重等の入力によって乗員に作用するシートベルトを中心としたモーメントは、ヒューズ部の塑性変形及び乗員の変位によって吸収される結果、車両に衝突荷重等が入力されても乗員がシートクッションから滑り落ちることを抑制することができると説明されている。このような構造において乗員の骨盤を安定して拘束するためには、バックルおよびラップアンカが極力同時に動き出して同期することが重要である。

特開２０１９－１８２０１７号公報

しかし、上記のごときシートベルト装置においてバックルおよびラップアンカの動きは必ずしも同時に起こるとは限らず、安定した骨盤の拘束が担保されえないという点で問題がある。

そこで、本発明は、バックルとランプアンカの動きを同期させ、サブマリン現象をより効果的に抑制できるようにした車両用シートベルト装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、シートベルトが統合された車両用シートにおける車両用シートベルト装置であって、
車両用シートの幅方向に延びる回転軸を中心にして前後方向へ回転可能に設けられたシャフトと、
シートベルトの端部を保持するラップアンカのラップアンカステーであって、該シャフトの回転動作に連動して移動するラップアンカステーと、
シートベルトのタングが装着可能なバックルのバックルステーであって、シャフトの回転動作に連動して移動するバックルステーと、
シャフトを回転軸回りに回転駆動させる動力源となるアクチュエータと、
を備え、
車両緊急時、シャフトを所定量回転させてラップアンカとバックルとを車両緊急前の位置から前方かつ下方へ移動させる、車両用シートベルト装置である。

かかる態様の車両用シートベルト装置では、シャフトの回転動作に連動してラップアンカとバックルとが同時に動く構造としていることから、両者の動きが連動しない場合とは異なり、乗員の骨盤を常に安定して拘束することが可能となっている。

しかも、上記態様のごとくシャフトを回転させて各部材を連動させる構成は、比較的簡易かつロバストな構造を構築しやすいものでもある。

また、上記態様のごとくシャフトを回転させて各部材を連動させる構成は、ラップアンカとバックルとを車両緊急前の位置から前方かつ下方へ円弧状に移動させうる点でも好適である。すなわち、例えば乗員の腹部がひときわ大きな場合にも、ラップアンカとバックルとを円弧状に（あるいは円弧に近似した軌跡で）移動させることで、シートベルトを乗員の骨盤に対して円滑に移動させやすくなっている。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置は、シャフトの一方側に取り付けられたラップアンカ側リンクをさらに備えていてもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置において、ラップアンカステーがラップアンカ側リンクにピン結合されていてもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置は、シャフトの他方側に取り付けられたバックルアンカー側リンクをさらに備えていてもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置において、バックルステーがバックルアンカー側リンクにピン結合されていてもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置は、ラップアンカの移動可能範囲を直接または間接的に規制するストッパーを備えていてもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置は、バックルの移動可能範囲を直接または間接的に規制するストッパーを備えていてもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置は、ラップアンカステーとバックルステーの一方または両方の位置を初期位置に保持する保持部材をさらに備えていてもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置における保持部材は、車両緊急時に作用する荷重を受けて、前記ラップアンカステーと前記バックルステーの一方または両方を保持した状態を解除する部材であってもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置において、シャフトは、車両用シートの両サイドフレームに接続されたパイプの中空部内に設けられていてもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置において、アクチュエータは、車両緊急時に火薬に点火し、発生するガス圧力で瞬時にシャフトを回転させるプリテンショナユニットであってもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置において、プリテンショナユニットは、火薬点火により発生するガス圧力を利用して、シャフトに設けられたピニオンに回転駆動力を伝達する伝達部材を含むものであってもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置において、アクチュエータは、車両緊急時に火薬に点火し、発生するガス圧力で瞬時にワイヤーを引いてシャフトを回転させるプリテンショナユニットであってもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置において、シャフトに、ワイヤーが巻回されるプーリーが設けられていてもよい。

上記のごとき態様の車両用シートベルト装置において、パイプに、ワイヤーを通す透孔が設けられていてもよい。

本発明によれば、バックルとランプアンカの動きを同期させ、サブマリン現象をより効果的に抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る車両用シートベルト装置の概略を示す、シート左前方からの斜視図である。 車両用シートベルト装置の構成の概略を示す、シート右前方からの斜視図である。 車両用シートベルト装置のうち、ラップアンカが設けられた側（アウターラップ側）の構成例を示すシート左前方からの分解斜視図である。 車両用シートベルト装置のうち、バックルが設けられた側（インナーバックル側）の構成例を示すシート右前方からの分解斜視図である。 パイプとその中空部内に設けられたシャフトを示す図である。 シャフトの両端の構造を拡大して示す図である。 車両衝突時の車両用シートベルト装置の動作について説明するシート左前方からの斜視図である。 車両衝突時の車両用シートベルト装置の動作について説明するシート右前方からの斜視図である。 車両衝突時のラップアンカの動作について説明する側面図である。 車両衝突前のシートベルト装置のラップアンカとその周辺の状態を、骨格で表す乗員の着座姿勢とともに示すシート左側の側面図である。 車両衝突直後（ｔ＝90ms）のシートベルト装置のラップアンカとその周辺の状態を、骨格で表す乗員の着座姿勢とともに示すシート左側の側面図である。 車両衝突前のシートベルト装置のバックルとその周辺の状態を、骨格で表す乗員の着座姿勢とともに示すシート右側の側面図である。 車両衝突直後（ｔ＝90ms）のシートベルト装置のバックルとその周辺の状態を、骨格で表す乗員の着座姿勢とともに示すシート右側の側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両用シートベルト装置の構成の概略を示すシート左前方からの斜視図である。 図１４に示した車両用シートベルト装置の構成の変形例を示すシート左前方からの斜視図である。 シャフトに設けられたプーリーとその周辺の構成を拡大して示す斜視図である。 ワイヤーを通すための透孔が設けられたパイプを拡大して示す図である。 ボールを内蔵したプリテンショナユニットの構成例と作動原理を示す図である。 ワイヤーを引き込むためのプリテンショナユニットの構成例と作動原理を示す図である。 サブマリン指標ξなどについて説明するための、文献[1]から抜粋した内容に基づく図である。 骨盤とラップベルトがなす角ＢＴＰなどについて説明するための、文献[2]から抜粋した内容に基づく図である。 実施例２における、サブマリン現象発生の有無、サブマリン現象の予測因子についての従来技術と本願に係る車両用シートベルト装置との相違を表す表である。 （Ａ）サブマリン指標ξ、（Ｂ）ＢＴＰ角のそれぞれについて、従来技術と本願に係る車両用シートベルト装置との相違を表すグラフである。 車両衝突後のインナーバックル側の動きを従来例と比較しながら示す、（Ａ）0ms 時、（Ｂ）車突から50ms後、（Ｃ）70ms 後の各時点での図である。 車両衝突後のインナーバックル側の動きを従来例と比較しながら示す、（Ａ）0ms 時、（Ｂ）車突から50ms後、（Ｃ）70ms 後の各時点での図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて説明する。本書において、上下、左右及び前後を以下のとおり定義する。乗員が正規の姿勢で座席（車両用シート）に着座した際に、乗員が向いている方向を前方、その反対方向を後方と称し座標の軸を示すときは前後方向とする。また、乗員が正規の姿勢で車両用シートに着座した際に、乗員の右側を右方向、乗員の左側を左方向と称し座標の軸を示すときは左右方向とする。同様に、乗員が正規の姿勢で着座した際に、乗員の頭部方向を上方、乗員の腰部方向を下方と称し座標の軸を示すときは上下方向とする。車両用シートは、前席（すなわち運転席又は助手席）であってもよいし、後席であってもよい。

図１及び図２に示すように、車両用シートベルト装置１は、乗員を拘束するウェビングであるシートベルト２を有している。シートベルト２は、上部ガイドループ又は上部アンカからタング２ｔまで延在するショルダーベルト２ａと、タング２ｔからラップアンカ３０まで延在するラップベルト２ｂと、を有している。ショルダーベルト２ａは、車両用シート１０に着座した乗員の左右一方の上部から左右他方の下部へと乗員の胸の前で斜めに架け渡される。ラップベルト２ｂは、乗員の左右一方から左右他方へと乗員の腰の前で架け渡される。ショルダーベルト２ａとラップベルト２ｂとは、連続した一本で帯状に形成されている。タング２ｔは、シートベルト２に挿通されていると共に、バックル４０に装着可能に構成されている。タング２ｔがバックル４０に装着された際、車両用シートベルト装置１は、上部アンカと、タング２ｔ（バックル４０）と、ラップアンカ３０との間に３点拘束を画定する。

本発明に係る車両用シートベルト装置１は、車両緊急時、シャフト２０を回転させてラップアンカ３０とバックル４０とを衝突前の位置から前方かつ下方へ移動させるように構成されている。車両緊急時とは、例えば、車両衝突時、車両への衝撃事象の発生時、車両の転覆時などをいうが、これらに限られない。以下、車両緊急時として車両衝突時を例に、また、シート統合型（シートインテグレーテッド）の車両用シートベルト装置１を例に、本発明の好適な実施形態を説明する。

［第１の実施形態］
本実施形態の車両用シートベルト装置１は、シャフト２０、ラップアンカ３０、ラップアンカステー３１、バックル４０、バックルステー４１、プリテンショナユニット５０等を備える（図１等参照）。なお、以下では、ラップアンカ３０等が車両用シート１０の左側（アウターラップ側）、バックル４０等が車両用シート１０の右側（インナーバックル側）に配置された車両用シートベルト装置１を例に説明するが、配置が逆の車両用シートベルト装置１においても本発明が適用されうることはいうまでもない（図２参照）。

シャフト２０は、車両用シート１０の幅方向（横断方向）に延びており、車両用シート１０の幅方向に延びる回転軸（横断軸）Ｃ（図５参照）を中心にして前後方向に回転し、車両衝突時におけるラップアンカ３０とバックル４０の動きを連動させる。本実施形態では、車両用シート１０の左サイドフレーム１２Ｌと右サイドフレーム１２Ｒとを連結する構造材であるパイプ１４の中空部内にシャフト２０を回転可能な状態で設けている（図３、図５等参照）。パイプ１４の左右開口部には例えば樹脂製のカラー１５が設けられている（図５参照）。シャフト２０の両端部には、断面が例えば六角形の非円形軸部２０ｈが形成され、さらにその先端側にねじ部２０ｓが形成されている（図６参照）。シャフト２０の左端部には、ワッシャー２３ｗ、ピニオン２１、ムービングアーム３２が設けられて、ねじ部２０ｓに噛合するスクリューナット２３ｓで締結されている。

ピニオン２１は、プリテンショナユニット５０の駆動力を受けてシャフト２０を回転させる部材である。ピニオン２１には非円形軸部２０ｈが係合する形状の非円形孔２１ａが設けられている（図３参照）。

ムービングアーム３２は、シャフト２０の回転動作をラップアンカステー３１に伝達して連動させるリンクレバー部材として設けられている。ムービングアーム３２の基端部には非円形軸部２０ｈが係合する形状の非円形孔３２ａが設けられ、基端部と先端部の間にはシェアピン３７が挿通されるピン孔３２ｂが設けられている（図３参照）。ムービングアーム３２の先端部には、ラップアンカステー３１が例えばリベットベース３３ｂ、リベットヘッド３３ｈを用いてピン結合されている（図３参照）。

ラップアンカ３０のラップアンカステー３１は、シャフト２０の回転動作に連動して移動するように設けられている。ラップアンカステー３１は、ラップアンカ３０の一部を構成しており、ラップアンカ３０の他の部位と一体に又は別体に形成されている。

ラップアンカ３０は、シートベルト２の端部を保持する部材である。本実施形態では、ラップアンカステー３１の端部に設けたピン孔３１ａをラップアンカ３０のアンカーポイント（取付点）として機能させている（図１等参照）。具体的には、ラップアンカ３０は、車両用シート１０のシートクッションの左側の位置で、ラップアンカ３０を取り付けるための取付点を有しており、かかる取付点がピン孔３１ａによって構成されている。留め具（リベットベース３３ｂ及びリベットヘッド３３ｈ）がピン孔３１ａを介してラップアンカ３０をムービングアーム３２に取り付けている。ラップアンカ３０は、この取付点（ピン孔３１ａ）を中心として前後方向に回動可能になっている。なお、他の実施態様では、ラップアンカステー３１の端部に、取付点として機能する別部材を設けてもよい。
ラップアンカ３０の可動範囲はストッパーベース３６、ストッパー３８によって規制されている。

ストッパーベース３６は、ラップアンカ３０の初期位置（車両衝突前の通常位置）を規定する部材である。本実施形態では、クランク状に折り曲げられた形状のストッパーベース３６を取付ねじ３６ｂで左サイドフレーム１２Ｌに取り付け、ムービングアーム３２を位置決めすることでラップアンカステー３１およびラップアンカ３０の初期位置を規定している（図３、図１０等参照）。ストッパーベース３６に設けられたピン孔３６ａにはシェアピン３７が挿通される。

シェアピン３７は、ラップアンカ３０およびラップアンカステー３１を初期位置に保持する保持部材として設けられているもので、ストッパーベース３６のピン孔３６ａと、ムービングアーム３２のピン孔３２ｂに挿通され、左サイドフレーム１２Ｌに留め付けられる（図３参照）。シェアピン３７は、車両衝突時にラップアンカステー３１から作用する剪断力を受けて破断する材質ないしは形状からなる。例えば本実施形態では、シェアピン３７の途中に括（くび）れた細径部３７ａを設け、剪断力を受けた際に破断しやすくなるようにしている（図３参照）。なお、シェアピン３７は保持部材の好適な一例にすぎない。このようなシェアピン３７のほかにも、車両緊急時に作用する荷重を受けて変形等することにより保持状態を解除する各種部材を保持部材として用いることができる。

ストッパー３８は、車両衝突時に移動するラップアンカ３０の移動可能範囲を規制する部材である。本実施形態では、クランク状に折り曲げられた形状のストッパー３８を、動作時のムービングアーム３２がその動作途中で当接するように取付ねじ３８ａで左サイドフレーム１２Ｌに取り付けている（図３、図１１等参照）。

プリテンショナユニット５０は、シャフト２０をその中心軸（横断軸）回りに回転駆動させる動力源となるアクチュエータとして機能する。本実施形態では、車両衝突時に火薬に点火し、発生するガス圧力で瞬時にシャフト２０を回転させる公知のパイロ式プリテンショナ(Pyrotechnical Pretensioner)をプリテンショナユニット５０として採用している。本実施形態のプリテンショナユニット５０の概略を以下に説明する（図１８参照）。すなわち、本実施形態のプリテンショナユニット５０は、緊急時に火薬点火することで発生するガスジェネレータ５１のガス圧により駆動される複数のボール５２と、複数のボール５２を収容するチューブ５３と、ボール受け５４と、を備える（図１８参照）。衝突センサ（図示省略）などによって車両の衝突が検知されると、ガスジェネレータ５１から噴射された高圧ガスがチューブ５３内に供給され、チューブ５３内のボール５２がピニオン２１に駆動力を伝達し、当該ピニオン２１を回転させる（図３、図１８等参照）。

このようなプリテンショナユニット５０は、左ベースプレート６１に対して所定位置に位置決めされた状態で設けられている。左ベースプレート６１に対するプリテンショナユニット５０の位置決めは、例えば、左ベースプレート６１に設けられた切り起こし６１ａを利用して行うことができる（図３参照）。左ベースプレート６１に対して所定位置に位置決めされたプリテンショナユニット５０は、プリテンショナユニットカバー６２によって覆われる（図３等参照）。

ムービングアーム４２は、シャフト２０の回転動作をバックルステー４１に伝達して連動させるリンクレバー部材として設けられている。ムービングアーム４２の基端部には、シャフト２０の右側端部の非円形軸部２０ｈが係合する形状の非円形孔４２ａが設けられ、基端部と先端部の間にはシェアピン４７が挿通されるピン孔４２ｂが設けられている（図４参照）。ムービングアーム４２の先端部には、バックルステー４１が例えばリベットベース４３ｂ、リベットヘッド４３ｈを用いてピン結合されている（図４参照）。

バックル４０のバックルステー４１は、シャフト２０の回転動作に連動して移動するように設けられている。バックルステー４１は、バックル４０の一部を構成しており、バックル４０の他の部位と一体に形成されている。他の実施態様では、バックルステー４１は、バックル４０の他の部位とは別部材となるように、バックル４０の一部として形成されてもよい。

バックル４０は、シートベルト２のタング２ｔを装着することが可能な部材である。本実施形態では、バックルステー４１の端部に設けたピン孔４１ａをバックル４０のアンカーポイント（取付点）として機能させている（図２等参照）。具体的には、バックル４０は、車両用シート１０の右側の位置で、バックル４０を取り付けるための取付点を有しており、かかる取付点がピン孔４１ａによって構成されている。留め具（リベットベース４３ｂ及びリベットヘッド４３ｈ）がピン孔４１ａを介してバックル４０をムービングアーム４２に取り付けている。バックル４０は、この取付点（ピン孔４１ａ）を中心として前後方向に回動可能になっている。
バックル４０の可動範囲はストッパーベース４６、ストッパー４８によって規制されている。

ストッパーベース４６は、バックル４０の初期位置（車両衝突前の通常位置）を規定する部材である。本実施形態では、クランク状に折り曲げられた形状のストッパーベース４６を取付ねじ４６ｂで右サイドフレーム１２Ｒに取り付け、ムービングアーム４２を位置決めすることでバックルステー４１およびバックル４０の初期位置を規定している（図４、図１２等参照）。ストッパーベース４６に設けられたピン孔４６ａにはシェアピン４７が挿通される。

シェアピン４７は、バックル４０およびバックルステー４１を初期位置に保持する保持部材として設けられているもので、ストッパーベース４６のピン孔４６ａと、ムービングアーム４２のピン孔４２ｂに挿通され、右サイドフレーム１２Ｒに留め付けられる（図４参照）。シェアピン４７は、車両衝突時にバックルステー４１から作用する剪断力を受けて破断する材質ないしは形状からなる。例えば本実施形態では、シェアピン４７の途中に括（くび）れた細径部４７ａを設け、剪断力を受けた際に破断しやすくなるようにしている（図４参照）。なお、シェアピン４７は保持部材の好適な一例にすぎない。このようなシェアピン４７のほかにも、車両緊急時に作用する荷重を受けて変形等することにより保持状態を解除する各種部材を保持部材として用いることができる。

ストッパー４８は、車両衝突時に移動するバックル４０の移動可能範囲を規制する部材である。本実施形態では、クランク状に折り曲げられた形状のストッパー４８を、動作時のムービングアーム４２がその動作途中で当接するように取付ねじ４８ａで右サイドフレーム１２Ｒに取り付けている（図４、図１３等参照）。

また、右サイドフレーム１２Ｒには、右ベースプレート６５とカバー６６が取り付けられる（図４等参照）。

上記のごとき本実施形態の車両用シートベルト装置１においては、バックル４０およびラップアンカ３０が、前方から見てあたかもＵ字形に形成されたバー部材（すなわち、シャフト２０と左右のムービングアーム３２，４２との組み合わせ）によって機械的に接続されており、シャフト２０の回転動作がリンクレバー（ムービングアーム３２，４２）を介して伝達され連動するように構成されている。また、バックル４０およびラップアンカ３０は、Ｕ字形のバー部材を中心とした回転運動以外の自由度が制限された状態で取り付けられている。車両衝突時、バー部材は、パイロ等によって駆動されるプリテンショナユニット５０の駆動力によって回転動作をする（図７、図８等参照）。バー部材は横断軸回りに所定の角度（一例として、90°）回転し、最終位置に到達する（図９、図１１、図１３等参照）。最終到達位置は、各種文献等の資料に従った、サブマリン防止上好ましい位置に設定される。

［第２の実施形態］
本実施形態の車両用シートベルト装置１は、プリテンショナユニット５０の配置、プリテンショナユニット５０の駆動力をシャフト２０に伝達する構造などが第１の実施形態におけるものと異なる。以下、これら異なる部分を中心に説明する（図１４等参照）。

本実施形態では、プリテンショナユニット５０を、車両用シート１０の左サイドフレーム１２Ｌと右サイドフレーム１２Ｒとの間であってシートクッションの下方となる位置に配置している（図１４参照）。また、シャフト２０にプーリー２６を設け、該プーリー２６にワイヤー（伝達部材）２７を巻回している（図１６参照）。また、パイプ１４には、ワイヤー２７を通すための透孔１４ｈを設けている（図１７参照）。本実施形態では、プリテンショナユニット５０でワイヤー２７を引き込むことで、シャフト２０を回転させることとしている。

プリテンショナユニット５０は、シャフト２０をその中心軸（横断軸）回りに回転駆動させる動力源となるアクチュエータとして機能する。本実施形態では、車両衝突時に火薬に点火し、発生するガス圧力で瞬時にシャフト２０を回転させる公知のパイロ式プリテンショナ(Pyrotechnical Pretensioner)をプリテンショナユニット５０として採用している。本実施形態のプリテンショナユニット５０の概略を以下に説明する（図１９参照）。このプリテンショナユニット５０は、緊急時に火薬点火することで発生するガスジェネレータ５１のガス圧により駆動されるピストン５６と、該ピストン５６を摺動可能に収容するシリンダ５７とを備える。ピストン５６にはワイヤー２７の端部が接続されている。衝突センサ（図示省略）などによって車両の衝突が検知されると、ガスジェネレータ５１から噴射された高圧ガスがシリンダ５７内に供給され、ピストン５６が摺動し、ワイヤー２７が引き込まれる。ワイヤー２７は、駆動力を伝達してシャフト２０を回転させる。

このようなプリテンショナユニット５０は、例えば、車両用シート１０の左サイドフレーム１２Ｌと右サイドフレーム１２Ｒとを接続する構造材としてのフレーム１３に取り付けられて固定されていてもよい。本実施形態では、ブラケット５８ｂやボルト、ナット等からなる固定具５８を用いてプリテンショナユニット５０をフレーム１３に固定している（図１４参照）。

なお、プーリー２６の位置やプリテンショナユニット５０の配置は、プリテンショナユニット５０を使ってのシャフト２０の所望の回転動作が実現される範囲において変更することが可能である。当該範囲内であればプーリー２６の位置をシャフト２０の軸方向に沿って変更してもよいし、プリテンショナユニット５０の向きを変えて固定してもよい（図１５参照）。

ここまで説明した各実施形態に係る車両用シートベルト装置１には以下のごとき特徴がある。
・車両衝突時、シャフト２０を所定量回転させてラップアンカ３０の取付点とバックル４０の取付点とを衝突前の位置から前方かつ下方へ移動させ、シートベルト２の位置を下げることで、乗員Ｍがリクライニング姿勢（例えば、背中角度が鉛直に対して48°の状態）をとっている場合でもサブマリン現象が生じるのを抑制することが可能となっている。
・シャフト２０の回転動作に連動してラップアンカ３０とバックル４０とが同時に動く構造であることから、両者の動きが連動しない場合に比べ、乗員Ｍの骨盤（腸骨）Ｍｐを常に安定して拘束することが可能となっている。
・Ｕ字形に形成されたバー部材（シャフト２０と左右のムービングアーム３２，４２との組み合わせ）によって機械的に接続された各部材を連動させる構成であることから、比較的簡易かつ頑強な構造を構築しやすい。
・ラップアンカ３０とバックル４０とを円弧状に（あるいは円弧に近似した軌跡で）移動させることで、シートベルト２を乗員Ｍの骨盤Ｍｐに対して円滑に移動させやすい。このことは、例えば、腹部がひときわ大きな乗員Ｍであってもそのような動きを実現しやすいという点で好適である。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、ラップアンカ３０とバックル４０の移動動作の完了時間(Tend)は必ずしも衝突後である必要はなく、実際に衝突が起こる前のプリクラッシュ領域で動作させても構わない。この点を考慮すれば、上記したようなパイロ式プリテンショナ(Pyrotechnical Pretensioner)のような火薬式のアクチュエータ以外にも、モータや機械的なバネなどをプリテンショナユニット５０として用いることが可能である。

また、上述の実施形態では、ガスジェネレータ５１のガス圧により駆動される複数のボール５２でピニオン２１を回転させるプリテンショナユニット５０を説明したがこれは好適な一例にすぎない。特に図示はしないが、例えば、ガス圧により直動するラックの歯をピニオン２１に噛み合わせて駆動する構成のプリテンショナユニットを採用してもよい。

なお、文献（例えば特開2019-098840）にて謳われているとおり、シート構造に付けられたベルトアンカ位置を衝突中に前方に移動させることによって、ショルダーベルトインナー張力が減少することが知られている。このショルダーベルトインナー張力は一般に胸たわみ量と大きな相関関係があるため、当該ショルダーベルトインナー張力を減少させることによって結果的に胸たわみ量を低減させることができる。したがって上記の実施形態においても、同様に衝突中にアンカ位置を前方移動させることがショルダーベルトインナー張力の低減に寄与するため、最終的に胸たわみ量の低減にも寄与することが可能となる。

また、上述の実施形態ではムービングアーム３２，４２を用いてラップアンカステー３１、バックルステー４１の少なくとも一部（詳細には、ピン結合された部分）を円弧に沿って動かし、これによりラップアンカ３０とバックル４０とを円弧状に（あるいは円弧に近似した軌跡で）移動させる形態を示したがこれも好適な一例にすぎない。例えば、ムービングアーム（リンクレバー）以外の部材を用いてラップアンカ３０とバックル４０とを同様に円弧状に（あるいは円弧に近似した軌跡で）移動させるようにしてもよい。特に図示はしないが、例を挙げれば、ラップアンカステー３１やバックルステー４１の移動軌跡を規定する円弧状のガイドを設けておき、ワイヤーを使ってこれらラップアンカステー３１やバックルステー４１を引っ張りガイドに沿って移動させる、といった形態とすることが考えられる。

バー部材（シャフト２０と左右のムービングアーム３２，４２との組み合わせ）をある角度（一例として、90°）回転させ、所定の最終到達位置に到達する車両用シートベルト装置１のシミュ―レーションモデルを作成し、種々の検討を行った。最終到達位置を設定するにあたっては、文献（文献[1] Leung, Y., Tarriere, C., Lestrelin, D., Got, C. et al., "Submarining Injuries of 3 Pt. Belted Occupants in Frontal Collisions - Description, Mechanisms and Protection," SAE Technical Paper 821158, 1982, DOI:
https://doi.org/10.4271/821158、文献[2] John D. Horsch and William E. Hering, “A Kinematic Analysis of Lap-Belt Submarining for Test Dummies” SAE Technical Paper 892441, 1989, DOI: https://doi.org/10.4271/892441）を参照し、サブマリン防止上好ましいとされる位置を設定した。この結果、人体モデルによる数値シミュレーションによって、乗員Ｍが前述した48°ものリクライン姿勢を取っている場合でも、サブマリンを防止できることが確認された。

上記シミュレーションにあたってのラップアンカ３０とバックル４０の好ましい移動態様は以下のようにした。
t0: 衝突開始タイミング
Tend ≦ 50ms [ms]: 平均の成人男性相当の体格を持つ数値計算用の人体モデルを用いたCAEシミュレーションによって確認した（衝突後約50msまでに移動完了していればよい）。Tendは、マイナス時間でも良い（すなわち、実際に衝突が起こる前のプリクラッシュ時に移動してしまってもよい）。
R = 60 ± 20 [mm]: AM50（Anthropomorphic Male 50th percentile (標準体型の男性乗員)）人体モデルの56kmp前突時の骨盤Ｍｐの下方移動量が、おおよそ 60mm程度であったこと（ただし、シート硬さが異なれば，違う値を入れる必要が生じてくる；例えば，より柔らかいシートの場合、より多くの回転半径（R）が必要となることは容易に推測される）、およびサブマリンを防止する為の好ましいラップベルトジオメトリ条件になるように、算出した。
θ = 90 [deg]) ; バー部材は90°回転することが好ましい。これら R およびθの設定により、乗員Ｍが前述した48°程リクライン姿勢を取っていてもサブマリンを防止できることが、人体モデルを用いた数値シミュレーションによって確認された。

人体モデルを使ったCAEシミュレーションによって車両用シートベルト装置１の効果を確認する試験を行った。56kph前突スレッド条件で、サブマリン現象が生じやすい前述した48°の乗員リクライン姿勢で評価した。ここでは、動的解析によってサブマリンの発生有無を確認し、静的解析（衝突パルスを与えずに、ベルトを動かす）によって以下のサブマリン予測因子が評価された（図２０～図２１参照）。
・サブマリン指標“ξ”（高いほどサブマリンしにくい）
・骨盤Ｍｐとラップベルトがなす角“ＢＴＰ(Belt-to-Pelvis)”(低いほどサブマリンしにくい)

上記解析の結果、従来技術(Conventional)ではサブマリン現象が発生したが、本願に係る車両用シートベルト装置１ではサブマリン現象は発生しなかった（図２２、図２４、図２５参照）。なお、図２２（および図２３）中の「Inner」はインナーバックル側（すなわちバックル４０がある側）、「outer」はアウターラップ側（すなわちラップアンカ３０がある側）をそれぞれ表す。少し見づらいかもしれないが、図２４（Ｂ）と図２５（Ｂ）において、衝突直後（ｔ＝50ms）の骨盤Ｍｐの動きと、ラップアンカ３０あるいはバックル４０の動きを矢印で示している（図２４、図２５参照）。なお、これらの図では、は可視性の向上の為、腰部は軟組織等を非表示にして骨盤をスケルトン表示している。

また、すべてのサブマリン予測因子、すなわち、サブマリン指標ξ（ξ indicator：高い方が好ましい）、ＢＴＰ角（Belt-to-Pelvis angle：低い方が好ましい（lower is better））、について、本願に係る車両用シートベルト装置１では、従来技術(Conventional)よりも数値が向上する（サブマリンが起きづらくなる）ことが確認された（図２２、図２３参照）。このことから、本願に係る車両用シートベルト装置１によるサブマリン抑制効果が確認された。また、骨盤Ｍｐの移動量も従来技術（221mm）に比べて、本願に係る車両用シートベルト装置１では 190mm と、大きく低減したことが確認された。

本発明は、シートベルトが統合された車両用シートにおける車両用シートベルト装置に適用して好適である。

１…車両用シートベルト装置、２…シートベルト、２ａ…ショルダーベルト、２ｂ…ラップベルト、２ｅ…シートベルトの端部、２ｔ…タング、１０…車両用シート、１１…シートバックフレーム、１２Ｌ…左サイドフレーム、１２Ｒ…右サイドフレーム、１３…フレーム、１４…パイプ、１４ｈ…透孔、１５…カラー、２０…シャフト、２０ｈ…非円形軸部、２０ｓ…ねじ部、２１…ピニオン、２１ａ…非円形孔、２３ｓ…スクリューナット
２３ｗ…ワッシャー、２６…プーリー、２７…ワイヤー（伝達部材）、３０…ラップアンカ、３１…ラップアンカステー、３１ａ…ラップアンカステーのピン孔（取付点）、３２…ムービングアーム（ラップアンカ側リンク）、３２ａ…非円形孔、３２ｂ…ピン孔、３３ｂ…リベットベース、３３ｈ…リベットヘッド、３６…ストッパーベース、３６ａ…ピン孔、３６ｂ…取付ねじ、３７…シェアピン（保持部材）、３７ａ…細径部、３８…ストッパー、３８ａ…取付ねじ、４０…バックル、４１…バックルステー、４１ａ…ピン孔（取付点）、４２…ムービングアーム（バックルアンカー側リンク）、４２ａ…非円形孔、４２ｂ…ピン孔、４３ｂ…リベットベース、４３ｈ…リベットヘッド、４６…ストッパーベース、４６ａ…ピン孔、４６ｂ…取付ねじ、４７…シェアピン（保持部材）、４７ａ…細径部、４８…ストッパー、４８ａ…取付ねじ、５０…プリテンショナユニット（アクチュエータ）、５１…ガスジェネレータ、５２…ボール（伝達部材）、５３…チューブ、５４…ボール受け、５６…ピストン、５７…シリンダ、５８…固定具、５８ｂ…ブラケット、６１…左ベースプレート、６２…プリテンショナユニットカバー、６５…右ベースプレート、６６…カバー、Ｃ…回転軸、Ｍ…乗員、Ｍｐ…骨盤

Claims (14)

1. シートベルトが統合された車両用シートにおける車両用シートベルト装置であって、
   前記車両用シートの幅方向に延びる回転軸を中心にして前後方向へ回転可能に設けられたシャフトと、
   前記シートベルトの端部を保持するラップアンカのラップアンカステーであって、該シャフトの回転動作に連動して移動するラップアンカステーと、
   前記シートベルトのタングが装着可能なバックルのバックルステーであって、前記シャフトの回転動作に連動して移動するバックルステーと、
   前記シャフトを前記回転軸回りに回転駆動させる動力源となるアクチュエータと、
   前記ラップアンカステーと前記バックルステーの一方または両方の位置を初期位置に保持する保持部材と、
   を備え、
   車両緊急時、前記シャフトを所定量回転させて前記ラップアンカと前記バックルとを車両緊急前の位置から前方かつ下方へ移動させる、車両用シートベルト装置。
2. 前記シャフトの一方側に取り付けられたラップアンカ側リンクをさらに備える、請求項１に記載の車両用シートベルト装置。
3. 前記ラップアンカステーが前記ラップアンカ側リンクにピン結合されている、請求項２に記載の車両用シートベルト装置。
4. 前記シャフトの他方側に取り付けられたバックルアンカー側リンクをさらに備える、請求項２または３に記載の車両用シートベルト装置。
5. 前記バックルステーが前記バックルアンカー側リンクにピン結合されている、請求項４に記載の車両用シートベルト装置。
6. 前記ラップアンカの移動可能範囲を直接または間接的に規制するストッパーを備える、請求項３に記載の車両用シートベルト装置。
7. 前記バックルの移動可能範囲を直接または間接的に規制するストッパーを備える、請求項５に記載の車両用シートベルト装置。
8. 前記保持部材は、車両緊急時に作用する荷重を受けて、前記ラップアンカステーと前記バックルステーの一方または両方を保持した状態を解除する部材である、請求項１から７のいずれか一項に記載の車両用シートベルト装置。
9. 前記シャフトは、前記車両用シートの両サイドフレームに接続されたパイプの中空部内に設けられている、請求項１から８のいずれか一項に記載の車両用シートベルト装置。
10. 前記アクチュエータは、車両緊急時に火薬に点火し、発生するガス圧力で瞬時に前記シャフトを回転させるプリテンショナユニットである、請求項１から９のいずれか一項に記載の車両用シートベルト装置。
11. 前記プリテンショナユニットは、前記火薬点火により発生するガス圧力を利用して、前記シャフトに設けられたピニオンに回転駆動力を伝達する伝達部材を含む、請求項１０に記載の車両用シートベルト装置。
12. 前記アクチュエータは、車両緊急時に火薬に点火し、発生するガス圧力で瞬時にワイヤーを引いて前記シャフトを回転させるプリテンショナユニットである、請求項１から９のいずれか一項に記載の車両用シートベルト装置。
13. 前記シャフトに、前記ワイヤーが巻回されるプーリーが設けられている、請求項１２に記載の車両用シートベルト装置。
14. 前記パイプに、ワイヤーを通す透孔が設けられている、請求項９に記載の車両用シートベルト装置。
    

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