JPH06171460A - ロータリアクチュエータ作動プリテンショナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータリアクチュエータで動作させるプリテ
ンショナにおいて、ロータとシートベルト巻取軸とのク
ラッチ係合衝撃を減少させる。 【構成】 シートベルト巻取軸１を回転させるロータリ
アクチュエータ３と、その圧力室Ｃに作動ガスを供給す
るガスジェネレータ４と、圧力室Ｃに供給されるガス圧
でロータ３１を巻取軸１に連結させるクラッチ手段５と
を備える。クラッチ手段５は空間Ｓに配設され、それ
は、ラチェットホイール５１と、移動軸線Ｘをラチェッ
トホイール５１の中心軸線Ｙと所定間隔Ｄを隔てて交差
する方向に指向するクラッチキー５２とから構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シートベルト装置にお
けるプリテンショナに関し、特に、ガス圧作動するロー
タリアクチュエータでシートベルト巻取軸を回転させる
プリテンショナに関する。

【０００２】

【従来の技術】シートベルト装置におけるプリテンショ
ナは、緩く装着されたベルトを車両衝突等の緊急時に引
締め、乗員の身体をシートに拘束する機能を高めるべく
設けられており、その作動機構にも種々のものがある
が、それらのうち、特に、ガス圧作動のロータリアクチ
ュエータをシートベルト巻取機構に連繋させて配置し、
アクチュエータの回転要素でシートベルト巻取軸あるい
は巻取リールを回転させる機構を備えるものとして、従
来、特開昭５８−１９５５７１号公報（従来技術１）、
特公昭５９−１５６５７号公報（従来技術２）、特開昭
６０−４５４４９号公報（従来技術３）に開示の技術が
ある。

【０００３】ところで、リトラクタのシートベルト巻取
機構をそのままプリテンショナの巻取機構に用いる場
合、プリテンショナはリトラクタの通常のベルト巻取り
及び繰り出し動作を妨げるものであってはならないた
め、非作動時、アクチュエータの回転要素はシートベル
ト巻取軸あるいは巻取リールから切り離された状態に置
かれ、作動時のみそれらと係合する構成とされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような切離しのた
めのクラッチ機構について、上記各従来技術をみると、
上記従来技術１及び３の構成では、クラッチ機構が複雑
化し、コスト高となるばかりでなく、巻取軸の軸線方向
にクラッチ機構が回転要素と直列に配置されなければな
らないため、巻取軸方向寸法が長くなる。これに対し
て、従来技術２の構成では、羽根に支持されたピンをガ
ス圧を利用して作動させる簡素な構成としている点で合
理性があるが、前記ピンの係合部がシートベルト巻取リ
ールのフランジに形成された軸方向孔とされているた
め、該孔の配設ピッチには孔径との関係で自ずと制約が
あり、極端に細かくすることができないため、係合動作
までの遊びが大きくなる問題点を含んでおり、また、ピ
ンの孔への係合は、通常羽根の回転が生じた後に可能と
なるため、係合動作の安定性が必ずしも良好とは言いが
たい。

【０００５】本発明は、上記のような事情に鑑み案出さ
れたものであり、ロータリアクチュエータでシートベル
ト巻取軸を回転させるプリテンショナにおいて、アクチ
ュエータ及びクラッチ機構の工夫と、それにより可能と
なる配設位置の改善で、シートベルト巻取軸の軸長の増
加を抑えつつアクチュエータの回転要素とシートベルト
巻取軸との係合動作のより一層の確実化と円滑化とを実
現したロータリアクチュエータ作動プリテンショナを提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明のロータリアクチュエータ作動プリテンショ
ナは、シートベルト巻取軸を回転させるべく該軸を支持
するプリテンショナベースに配設されたロータリアクチ
ュエータと、該アクチュエータの圧力室に作動ガスを供
給するガスジェネレータと、該ガスジェネレータから前
記圧力室に供給される作動ガス圧で前記アクチュエータ
の回転要素を前記軸に連結させるクラッチ手段とを備
え、前記アクチュエータは、その内径部に空間を画定す
る環状に構成され、前記空間に前記クラッチ手段が配設
され、前記クラッチ手段は、前記軸に付設されたラチェ
ットホイールと、前記回転要素に可動に支持したクラッ
チキーとから構成され、前記クラッチキーは、その移動
軸線を前記ラチェットホイールの中心軸線と所定間隔を
隔てて交差する方向に指向させ、受圧部を前記圧力室に
面して配置されたことを構成とする。

【０００７】

【作用】このような構成を採った本発明では、加速度に
応答する電気的あるいは機械的センサからの信号でガス
ジェネレータが動作し、作動ガスがアクチュエータの圧
力室に供給されると、そのガス圧は、回転要素に作用す
るとともに、それに支持されたクラッチキーの受圧部に
も作用し、クラッチキーをアクチュエータの内径部に画
定された空間内に位置するラチェットホイールに向けて
押し出し、係合させる。この係合操作の際、クラッチキ
ーのラチェットホイールへの衝突による衝撃力は、クラ
ッチキーの移動軸線とラチェットホイールの中心軸線に
対する隔たりにより、その大部分がラチェットホイール
に対する回転力に転化されるため、巻取軸にかかる衝撃
曲げ荷重は大幅に軽減される。こうして、回転要素は巻
取軸に連結され、回転要素の回転力は、シートベルト巻
取軸に伝達される。このような回転動作の結果、シート
ベルトの巻込みによるプリテンション付与動作が行われ
る。

【０００８】

【実施例】以下、図示の実施例を参照しながら本発明を
詳細に説明する。図１に示すように、このプリテンショ
ナは、シートベルト巻取軸１を回転させるべく該軸１を
支持するプリテンショナベース（この例では、図２に示
すようにリトラクタフレームを兼ねる）２に配設された
ロータリアクチュエータ３と、アクチュエータ３の圧力
室Ｃに作動ガスを供給するガスジェネレータ４と、圧力
室Ｃに供給されるガス圧でアクチュエータ３の回転要素
たるロータ３１を軸１に連結させるクラッチ手段５とを
備えている。アクチュエータ３は、その内径部に空間Ｓ
を画定する環状に構成され、空間Ｓにクラッチ手段５が
配設されている。クラッチ手段５は、軸１に付設された
ラチェットホイール５１と、ロータ３１に可動に支持し
たクラッチキー５２とから構成され、クラッチキー５２
は、その移動軸線Ｘをラチェットホイール５１の中心軸
線Ｙと所定間隔Ｄを隔てて交差する方向に指向させ（以
下、この状態をオフセットという）、受圧部５２１を圧
力室Ｃに面して配置されている。

【０００９】さらに、図２を主として参照しつつ、この
実施例の各部分を詳細に説明する。先ず、シートベルト
巻取軸１は、図示しないベルトウェビングを巻き取るリ
ール１１と一体化されている。リール１１には、周知の
ようにベルトウェビング末端を挿入するスリット１２が
形成されているほか、両端にフランジ１３，１４が形成
されている。一方のフランジ１４には、巻取軸１の周囲
を囲んで軸線方向に若干突出する環状鍔１４１が形成さ
れ、その内周面に、この例において巻取軸１と別体とさ
れたラチェットホイール５１の内端を挿入可能なよう
に、その外歯５１１と噛み合う内歯１４２が形成され、
ラチェットホイール５１を巻取軸１に嵌挿したときの回
り止めを構成している。

【００１０】プリテンショナベース２は、巻取軸１の両
端を支持すべくチャンネル形に構成され、この例では、
前記のように、リトラクタフレームを兼ねているため、
両リールフランジ１３，１４が嵌め込まれる両側壁２
１，２２の開口２３，２４の内周に後記するロックパウ
ルが係合するラチェット内歯２５，２６を形成されてい
る。リトラクタの構成要素についての詳細な説明は省略
するが、図において、符号１８は緊急ロック機構、１
５，１６はそれにより作動するロックパウル、１７はリ
ールに支持されて両ロックパウル１５，１６を相互に連
結する連結軸、２０は巻取スプリングユニット、また、
２７はフレームに嵌め込まれてベルトウェビングを案内
するベルト通しガイドを示す。

【００１１】次に、アクチュエータ３の各部分を詳細に
説明する。アクチュエータ３は、この例において、その
固定要素を構成するシリンダ３０と、回転要素を構成す
るロータ３１と、シリンダ３０の開放端を塞ぐリッド３
２とから構成されている。シリンダ３０は、一端面が開
放され、内周壁３０１と外周壁３０２と端壁３０３で囲
まれ、隔壁３０４で径方向に一部を遮断された環状の作
動空間Ｑ（図１参照）と、作動空間Ｑに周接する供給室
Ｒ（図１参照）とを内部に形成されたブロックで構成さ
れている。隔壁３０４の一側近傍には、供給室Ｒと作動
空間Ｑとを連通するガス導入溝３００が形成され、他側
近傍には、外周壁３０２を貫通して作動空間Ｑを大気開
放する排気孔３０５が形成されている。さらに、シリン
ダ３０の開放側端面には、作動空間Ｑと供給室Ｒの外周
を取囲んでシール溝３０６が形成されている。一方、リ
ッド３２内端面からは、シリンダ３０の内周壁３０１と
所定の間隙を置いて対峙し、協働してロータ３１の内径
側を支持するベアリングを構成する環状の軸方向フラン
ジ３２１が突設されている。

【００１２】ロータ３１は、作動空間Ｑの内周壁を構成
し、その内径側に空間Ｓ（図１参照）を画定するリング
部３１１と、リング部３１１から放射方向に延びる受圧
部として機能するベーン３１２を備えている。ベーン３
１２の回転方向背後には、クラッチキー５２を嵌挿すべ
くリング部３１１を貫通する角孔３１３が前記のように
オフセットして形成されている。リング部３１１の内径
側は、前記シリンダ３０の内周壁３０１とリッド３２の
軸方向フランジ３２１を挿入すべく、両端が拡径された
段付孔とされている。

【００１３】ベーン３１２の受圧面側には、両端縁と外
周縁に連続したシールリップを有するシール材３１４が
配設される。このシール材３１４は、ベーン３１２の先
端両角に形成された切欠きにフック部を引っかけてベー
ン３１２の後面に添設され、ロータ３１の回転時に、作
動空間Ｑの圧力室Ｃから背圧室側へのガスリークを防ぐ
機能を果たす。

【００１４】角孔３１３には、前記クラッチ機構のアク
チュエータ側係合手段を構成するクラッチキー５２がオ
フセット方向変位自在に嵌挿される。クラッチキー５２
は、ガス圧を受ける受圧ヘッド５２１とラチェットホイ
ール５１の外歯５１１への係合手段を構成するパウル５
２２を備えており、パウル５２２がラチェットホイール
５１側に向けて配設される。このクラッチキー５２の背
面には、図１に示すようにクラッチキー５２の移動方向
に直交する係止溝５２３が形成されており、この溝５２
３は、シリンダ３０の隔壁３０４に対向して形成された
凸条３０９に係合してクラッチキー５２を初期位置に保
持する係止手段を構成する。

【００１５】隔壁３０４には径方向の深溝が形成されて
おり、この中に収容されるシール部材３０７は、その背
後に埋め込まれたスプリング３０８で押圧されて、先端
をロータ３１のリング部３１１の外周面に圧接する摺接
シールを構成する。このシール部材３０７の先端シール
面には、図１に示すようにロータ３１の軸線と並行する
係合溝３１０が形成され、この溝３１０に対向するロー
タ３１のリング部３１１の外周には凸条３１５が形成さ
れている。これらは、互いに係合してロータ３１を初期
位置に保持するクリックストップを構成する。

【００１６】この他に、このアクチュエータ１には、Ｏ
リング状のエラストマシール３３が配設される。これ
は、前記シール溝３０６中に嵌装されて、供給室Ｒと作
動空間Ｑの周囲を周回し、且つそれらの間及び隔壁部に
張り出して、シリンダ３０とリッド３２との間で密封機
能を果たす。

【００１７】次に、ガスジェネレータ４は、ケース中に
装填された推進薬をプライマ４１の発火で燃焼させる形
式のもので、この例では、シリンダ３０に組み込む構成
とされている。したがって、シリンダ３０には、ガスジ
ェネレータ４を収容すべく、巻取軸１と並行して供給室
Ｒに連なる有底円筒形の収容室３４０が画定されてい
る。収容室３４０の底部には、そこに取付けられるガス
ジェネレータ４起動のための加速度センサ９のファイア
リングピン（加速度センサ９の作動時に突出する）の導
入孔が形成されている。この導入孔には、鍔付のシール
スリーブ４２が収容室３４０側から嵌挿され、収容室３
４０には、プライマ４１を取付けられたガスジェネレー
タ４が挿入され、スナップリング４３の嵌合で抜け止め
支持される。

【００１８】最後に、クラッチ手段５は、前述のよう
に、巻取軸側係合手段であるラチェットホイール５１
と、アクチュエータ側係合手段であるクラッチキー５２
とで構成されているが、ラチェットホイール５１は、そ
の外周の外歯５１１がラチェット回転方向に対して後方
に傾いたはす歯形とされている。これに対応して、クラ
ッチキー５２のパウル５２２もはす歯形とされている。
これは、外歯５１１に対するパウル５２２の係合動作時
の外れを防止するためである。

【００１９】以上の各要素は、これに限るものではない
が、例えば、以下の手順でフレームに配設される。すな
わち、先ずリール１１の一端にロック機構１８が組み付
けられた組立体がフレームの両側開口２３，２４中に挿
入される。そして、ロック機構１８は、巻取軸支持孔１
９１を備えるカバー１９をロック機構１８を覆うべくフ
レームの取付孔２１０に各突起１９０を嵌合させること
で心だし取付けされる。次に、このように一端を支持さ
れた巻取軸１の大径部１０１にラチェットホイール５１
を嵌める。このとき、ラチェットホイール５１は、その
外歯５１１を内歯１４２に係合させて落とし込むこと
で、巻取軸１と相対回転不能に嵌合する。次いで、他方
の側壁２２にシリンダ３０をボルト止めする。さらに、
シリンダ３０の開放端面側からクラッチキー５２及びシ
ール材３１４を組み込んだロータ３１並びにシールリン
グ３３を嵌め、スプリング３０８と組み合わせたシール
部材３０７を組み込んだ後にリッド３２をシリンダ３０
にネジ止め固定する。そして、最後にスプリングユニッ
ト２０をそれに設けられた突起２０１をリッド３３から
シリンダ３０に達する取付孔に係合させることで固定し
て組み付けを完了する。かくして巻取軸１は、その一端
をカバー１９を介してフレームの一側に支持され、他端
をスプリングユニット２０を介してフレームの他側に支
持される。

【００２０】次に、上記実施例の作動について説明す
る。図３は上記のように構成されたプリテンショナの作
動を示すもので、この装置では、非作動位置において、
ロータ３１はそれに嵌挿されたクラッチキー５２の背後
を隔壁３０４に当接させた、図の（Ａ）で示す位置に在
る。この状態で、圧力室Ｃは、最も縮小した状態にあ
り、クラッチキー５２は、その背後の溝５２３をシリン
ダ隔壁３０４の凸条３０９に係合させて位置決めされて
（図１参照）、ラチェットホイール５１の外歯５１１と
は係合しない位置にある。したがって、巻取軸１はアク
チュエータ３とは完全に切り離されて、自由に回転可能
で、リトラクタの機能は従来どおり維持される。

【００２１】加速度を検知してセンサ９（図２参照）の
ファイアリングピンが撃発動作し、ガスジェネレータ４
のプライマ４１が発火し（図の（Ｂ）参照）、推進薬の
燃焼による生成ガスが供給室Ｒ及びガス導入溝３００を
経て圧力室Ｃに導入されると（図の（Ｃ）参照）、クラ
ッチキー５２はその受圧ヘッド５２１にガス圧を受けて
オフセット方向内向きに押込まれ、パウル５２２はラチ
ェットホイール５１の外歯５１１の谷部に嵌まり、ロー
タ３１はクラッチキー５２を介してラチェットホイール
５１と係合する。この時点で、巻取軸１はアクチュエー
タ３と連結される。

【００２２】一方、ガス圧はロータ３１のベーン３１２
にも作用し、ベーン３１２の背後を押すため、ロータ３
１は軸回りに、図の（Ｄ）に示すように、反時計回りに
回転する。この回転につれて生じる作動空間Ｑの背圧室
側の圧力は、シリンダ３０の排気孔３０５を経て大気中
に放出され、背圧室側の圧力上昇による抵抗の発生は防
止される。そして、ロータ３１の回転力はクラッチキー
５２及びラチェットホイール５１を介して巻取軸１に伝
達される。

【００２３】このような巻取軸１の回転動作につれて、
巻取軸１に巻付けられたベルトが巻込まれ、ベルトの引
締めによるプリテンションの付与が行われる。そして、
最終的にロータ３１は、図の（Ｅ）に示す位置に達す
る。この位置になると、今度は、圧力室Ｃも大気開放さ
れるため、残ガス圧も排気される。なお、この後も、リ
ール１１と一体化された巻取軸１は自身の慣性で回転を
続けようとするため、今度は、ラチットホイール５１の
外歯５１１がクラッチキー５２を係合解除方向に押し出
し、ロータ３１のベーン３１２が隔壁に衝突して回転が
停止した後も、巻取軸１の回転は継続する。この回転に
よるベルト引込み量は、ガスジェネレータ４に装填され
た推進薬量にもよるが、ロータ回転による分の約１／２
程度とすることができる。かくして、プリテンション付
与動作を完了する。なお、この動作完了後のベルト引出
しは、リトラクタとしての構成要素である前記ロックパ
ウル１５，１６のラチェット内歯２５，２６への係合に
より阻止される。

【００２４】ここで、クラッチ手段５の係合動作につい
てさらに詳述する。図４は、種々想定される係合条件の
うち、最も条件の悪い、ラチェットホイール５１の外歯
５１１の歯先と、クラッチキー５２のパウル５２２の先
端の歯先が当初に衝突する場合の係合経過を順に示して
いる。先ず、図示（Ａ）の初期状態からガス圧によるク
ラッチキー５２の押し込みと、ロータ３１の回転とが同
時に開始し、角度ａ０だけ回転した図示（Ｂ）の外歯Ｇ
０への歯先衝突状態になる。このときの歯先とリング部
内周間のオフセット方向の距離をｈ０とする。この状態
では未だラチェットホイール５１は停止しており、ロー
タ３１はある角加速で加速を続け、クラッチキー５２の
オフセット方向の速度は０となる。この状態で係合を成
しえなかったクラッチキー５２は、この位置からある角
度回転が進み、図示（Ｃ）のように、回転角がａ１とな
り、次の外歯Ｇ１に達するまでの間に、速度０から再加
速される。そして、この再加速により得られるオフセッ
ト方向の移動距離と当初の歯先衝突までの移動距離の和
ｈ１は、距離ｈ０より必ず大きくなる。特に、同種の材
料でロータ３１とクラッチキー５２とが構成された場
合、クラッチキー５２の慣性質量はロータ３１の慣性質
量よりはるかに小さいから、ロータ３１が外歯Ｇ０から
Ｇ１の位置まで加速されつつ角度ａ２まで回転する間に
再加速されて、最終的にパウル５２２の先端が次の外歯
Ｇ１に衝突するまでには、図示（Ｄ）のように十分な噛
み合い代ｒが得られる。したがって、クラッチキー５２
は、ラチェットホイール５１の外歯５１１の歯先との位
置関係に関わりなく、最悪の場合でも次の外歯Ｇ１と係
合する。この係合に至るまでのロータ回転角ａ２は、ク
ラッチキー５２とロータ３１を鋼製とした場合におい
て、３８度程度である。

【００２５】また、クラッチ手段５の係合動作時のラチ
ェットホイール５１の外歯５１１へのクラッチキー５２
の衝突状況についてみると、図１に示すように、衝撃力
の作用点は、オフセットにより軸線Ｙから距離Ｄだけ離
れた位置となるため、衝撃力の大部分は軸線Ｙ回りの回
転モーメントとなり、軸線Ｙ方向成分は極めて小さくな
る。この結果、クラッチ係合により巻取軸１にかかる曲
げ荷重を大幅に軽減することができる。

【００２６】最後に、図５はクラッチキー５２Ａのオフ
セット方向を前記実施例とは逆方向として−Ｄの軸間距
離を設定した他の実施例を示す。このような構成を採っ
ても、前記実施例と同様の作動を行わせることができ
る。ただし、このようにオフセット方向をラチェットホ
イール５１Ａの回転方向に対して順方向に設定する場
合、ロータ３１Ａの回転による係合方向の力がクラッチ
キー５２Ａに作用することを期待できなくなるため、こ
の場合は、係合力をガス圧により得るようにすべく、ク
ラッチキー５２Ａの受圧面５２１Ａを十分大きなものと
しなければならない。

【００２７】以上、本発明を実施例を基に、リトラクタ
に組み合わせる形式のものとして詳説したが、本発明
は、それに適した構成を備えるものの、必ずしもそれに
限定されるものではない。また、各構成要素の形状、配
設位置及び材質は、上記実施例に示したものに限定され
ることなく、所期の機能を果たすものであれば、特許請
求の範囲に記載の範囲内で種々の構成を採り得るもので
ある。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、ラチェットホイールと
クラッチキーとの歯先衝突が生じた場合でも、容易に歯
先ずれが生じ、したがって、常に安定したクラッチ係合
動作が保障される。また、クラッチキーの移動軸線をオ
フセットすることにより、クラッチ係合の衝撃力が巻取
軸に曲げ応力としてほとんど作用しないため、軸強度を
低く設定することができ、その結果、軸の軽量化が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成を示す側断面図で
ある。

【図２】上記実施例の構成要素を分解して詳細を示す分
解斜視図である。

【図３】上記実施例の作動を順を追って示す作動説明図
である。

【図４】上記実施例のクラッチ係合動作を順を追って示
す動作説明図である。

【図５】クラッチキーのオフセット方向を変更した他の
実施例の概略構成を示す側断面図である。

【符号の説明】

１ シートベルト巻取軸 ２ プリテンショナベース ３ ロータリアクチュエータ ４ ガスジェネレータ ５ クラッチ手段 ３１ 回転要素（ロータ） ５１ ラチェットホイール ５２ クラッチキー ５２１ 受圧部 Ｃ 圧力室 Ｓ 空間 Ｘ 移動軸線 Ｙ 中心軸線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シートベルト巻取軸を回転させるべく該
   軸を支持するプリテンショナベースに配設されたロータ
   リアクチュエータと、該アクチュエータの圧力室に作動
   ガスを供給するガスジェネレータと、該ガスジェネレー
   タから前記圧力室に供給される作動ガス圧で前記アクチ
   ュエータの回転要素を前記軸に連結させるクラッチ手段
   とを備え、前記アクチュエータは、その内径部に空間を
   画定する環状に構成され、前記空間に前記クラッチ手段
   が配設され、前記クラッチ手段は、前記軸に付設された
   ラチェットホイールと、前記回転要素に可動に支持した
   クラッチキーとから構成され、前記クラッチキーは、そ
   の移動軸線を前記ラチェットホイールの中心軸線と所定
   間隔を隔てて交差する方向に指向させ、受圧部を前記圧
   力室に面して配置されたことを特徴とするロータリアク
   チュエータ作動プリテンショナ。