JPH0624294A - シートベルト装置のプリテンショナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリテンショナをベルト巻取り要素に係脱す
るクラッチ機構の動作を確実化する。 【構成】 プリテンショナＰのクラッチ機構Ｃは、ピス
トンロータＡ１側の駆動回転部材１とベルト巻取り軸Ｓ
側の被動回転部材２との間に係合部材３を介装してな
る。駆動回転部材１と被動回転部材２との間に回転抵抗
を付与された従動回転部材４を配設する。従動回転部材
４には駆動回転部材１と協働して係合部材３を支持する
凹部４０を形成し、その背向面４１を係合部材３を被動
回転部材２方向へ案内するカム面とする。被動回転部材
２と従動回転部材４の回転位相のずれで係合部材３は駆
動回転部材１と被動回転部材２との間に係合し、クラッ
チ係合状態となる。

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のベル
トを緊急時に引締めるプリテンショナに関し、特にその
クラッチ機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の乗物には、乗員の身体を座席
に拘束するシートベルト装置が設けられている。このシ
ートベルト装置において、衝突等の緊急時に乗物にかか
る過大な加速度を検知して緩く装着されたベルトを引締
め、乗員の身体のシートへの拘束効果を向上させる手段
としてプリテンショナを付設することが提案されてい
る。プリテンショナは、シートベルト装置の各部に配置
され、通常、加速度センサを検知手段とするパワーソー
スの作動で、ベルトの巻締め、バックルの引き下げ、ベ
ルト中間部の牽引等を行なうものであり、これらの中、
ベルトを巻締める形式のものは、通常リトラクタに付設
して配置される。

【０００３】ところで、リトラクタに付設するプリテン
ショナは、非作動時に、リトラクタのベルトの繰り出し
及び巻き込み動作を妨げないように、機構的にベルト巻
取り軸から切り離されていなければならない。したがっ
て、プリテンショナの駆動要素とベルト巻取り軸との間
には、クラッチ機構が介装される。

【０００４】従来、この種のクラッチ機構は、切離し状
態とされた駆動回転部材と被動回転部材との間に、作動
時のそれらの回転方向の位相差を利用して両部材間に画
定されるくさび状空間に係合部材を楔入して、両部材を
連結する構成とされており、この種のクラッチ機構の代
表的な例として、特開昭５８−１９５５７１号公報（米
国特許第４５５８８３２号明細書参照）に開示のものが
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のクラッチ機構では、くさび状空間への係合部材の楔
入動作は、主として係合部材と被動回転部材との摺動摩
擦抵抗に依存して生じるもので、この摩擦抵抗を保証し
てクラッチ係合の信頼性を確保することは、必ずしも容
易ではない。

【０００６】他方、従来の構成では、係合部材を静止要
素即ちプリテンショナのハウジング等に仮止めしておか
なければならないため、作動時にこの仮止めを解除する
切断等の動作で、係合部材の姿勢が不安定なものとな
り、円滑な楔入動作の阻害要因となる恐れもある。

【０００７】本発明は、上述のような事情に鑑み案出さ
れたものであって、係合部材を非作動時の保持状態から
安定した姿勢で積極的に係合動作に導く従動回転部材を
クラッチ機構中に介装することで、クラッチ機構の動作
をより確実にしたプリテンショナを提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、パワーソースに連結された駆動回転部
材と、ベルト巻取り要素に連結された被動回転部材と、
前記両部材間に介装された係合部材とを有し、前記駆動
回転部材と前記被動回転部材との間の回転位相のずれで
前記係合部材を前記駆動回転部材と前記被動回転部材と
の間に係合させて回転動力を前記駆動回転部材から前記
被動回転部材に伝達するクラッチ機構を備え、前記パワ
ーソースの動力を前記クラッチ機構を介して前記ベルト
巻取り要素に伝達してシートベルト装置のベルトを巻締
めるプリテンショナにおいて、前記駆動回転部材と前記
被動回転部材との間に回転抵抗を付与された従動回転部
材が配設され、前記駆動回転部材と前記従動回転部材に
は前記係合部材の収容空間を画定する凹部が形成され、
前記係合部材は、前記駆動回転部材と前記従動回転部材
との間の回転位相のずれによる前記収容空間の縮小によ
り前記被動回転部材方向へ押出可能に前記凹部に係止さ
れたことを構成とする。

【０００９】

【作用】上記構成よりなる本発明では、非作動時に係合
部材は、駆動回転部材と従動回転部材の凹部に収容状態
で係止されている。そして、作動時には、先ずパワーソ
ースに連結された駆動回転部材が回転を始め、それに伴
って係合部材も同方向に回転を開始するが、従動回転部
材は、駆動回転部材から駆動力を受けることなく静止状
態を保つ。そのため、回転を開始した駆動回転部材と静
止状態を保つ従動回転部材との位相差が大きくなり、両
者にまたがる係合部材の収容空間が縮小し始め、係合部
材は被動回転部材に向かって押し出され、やがて被動回
転部材との係合に至る。かくして、駆動回転部材と被動
回転部材とは係合部材を介して連結され、パワーソース
の駆動力は、ベルト巻取り要素に伝達され、ベルトが巻
締められる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１〜図７は本発明のプリテンショナの第１
実施例を示す。先ず、図１及び図２を参照しつつ概略構
成を説明する。図１に示すように、このプリテンショナ
Ｐは、ガスジェネレータＧを付設されたロータリアクチ
ュエータＡをパワーソースとし、その内部にクラッチ機
構Ｃが組み込まれたものである。そして、クラッチ機構
Ｃは、ロータリアクチュエータＡのピストンロータＡ１
に連結（この例では一体化）された駆動回転部材１と、
図示しないリトラクタのベルト巻取り要素（この例では
巻取り軸Ｓ）に連結された被動回転部材（ドラム２）
と、両部材間に介装された係合部材（３個のローラピン
３）とを有し、駆動回転部材１とドラム２との間の回転
位相のずれでローラピン３を駆動回転部材１とドラム２
との間に画定されるくさび状空間に楔入して回転動力を
駆動回転部材１からドラム２に伝達する。駆動回転部材
１とドラム２との間には、本発明の特徴とする回転抵抗
を付与された従動回転部材（クラッチプレート４）が配
設されている。

【００１１】図２に拡大して示すように、クラッチプレ
ート４はリング状に構成され、その内周側には駆動回転
部材１と協働してローラピン３を収容保持する３つの凹
部４０が形成されている。そして、凹部４０のクラッチ
プレート４の回転方向に背を向ける面（本明細書におい
て、これを「背向面」と言い、逆向きの面を「前向面」
と言う）４１は、ローラピン３をドラム２方向へ案内す
るカム面を構成している。

【００１２】図１に戻ってプリテンショナＰの全体構成
を概略説明すると、ロータリアクチュエータＡは、プリ
テンショナハウジングで構成されるシリンダとピストン
ロータＡ１とから構成され、シリンダは、本体Ａ０と、
隔壁ブロックＡ２と、リッドＡ３とから構成されてい
る。そして、本体Ａ０には、円筒形のシリンダ室Ｒ１
と、これと隔壁ブロックＡ２を挟んで隣接するアーチ形
の予備室Ｒ２が形成されている。予備室Ｒ２とシリンダ
室Ｒ１とは通孔Ｒ３で連通され、シリンダ室Ｒ１は排気
孔Ｒ４で大気開放されている。本体Ａ０とリッドＡ３に
は円筒形のシリンダ室Ｒ１と同軸の巻取り軸通し孔Ｒ
５，Ｒ６が形成されている。

【００１３】ピストンロータＡ１は、リング部Ａ１０と
ベーンＡ１１とから成り、リング部Ａ１０は、シリンダ
室Ｒ１の内周部にドラム２の外周を囲むクラッチ機構配
設空間を画定すると共に、ピストンロータＡ１のシリン
ダへの回転支持部を構成し、ベーンＡ１１は、リング部
Ａ１０から放射方向に延びる受圧部を構成する。なお、
隔壁ブロックＡ２にはバネ負荷でピストンロータＡ１の
リング部Ａ１０に圧接されるシール部材Ａ４が配設さ
れ、本体Ａ０とリッドＡ３との間には図示しないシール
材が介装されて、ネジ止めで図示しないリトラクタのベ
ースに固定される。そして、リング部Ａ１０の内周に
は、駆動回転部材１が前記したように、ピストンロータ
Ａ１と一体化して形成されている。駆動回転部材１の詳
細については後に詳記する。

【００１４】次に、図３〜図５を参照しつつクラッチ機
構の詳細を説明する。ピストンロータＡ１と一体化され
た駆動回転部材１は、リング部Ａ１０から内向きに突出
する環状とされ、その内周面側３箇所（図３にはその中
の１箇所のみ示す）に、周方向に等ピッチで凹部１０が
形成されている。この凹部１０の背向面は、ローラピン
３のほぼ半周面に係止すべく、ローラピン３の外径に相
当する曲率の円筒面１１とされ、前向面は、それより曲
率の大きな弧状のカム面１２とされている。

【００１５】これに対して、クラッチプレート４の凹部
４０は、前向面でローラピン３のほぼ半周面に係止すべ
くローラピン３の外径に相当する曲率の円筒面４２とさ
れ、背向面は、それより曲率の大きな弧状のカム面４１
（図３に点線で示す）とされている。さらに、周方向に
隣合う凹部４０の中間には、クラッチプレート４の内径
側を軸線方向に延びる３本の摩擦係合爪４４が連設され
ている（図２参照）。これら摩擦係合爪４４は、図５に
示すように、本体Ａ０の軸通し孔Ｒ５の内周に嵌合可能
とし、適宜の摩擦力でクラッチプレート４を本体Ａ０に
支持し、適度の回転抵抗を発揮すべく適宜の弾性を付与
されており、また抜け止め突起４３を外周側に備えてい
る。

【００１６】他方、ローラピン３は、図４に示すよう
に、駆動回転部材１とクラッチプレート４の厚さの和に
相当する長さを有する硬質のローラとされ、ドラム２
は、これらローラピン３より軟質の材料で構成され、ロ
ーラピン３の圧接により若干のくぼみ変形が可能とされ
ている。

【００１７】図３に示す状態は、上記クラッチ機構の当
初のクラッチ非係合状態を示している。なお、ピストン
ロータＡ１は一対のベアリングリングＢ０，Ｂ３を介し
てシリンダの本体Ａ０及びリッドＡ３の軸通し孔Ｒ５，
Ｒ６を囲んで突出形成された環状フランジＡ０１，Ａ３
１に両持ち支持されて回転自在とされている。この位置
で、ローラピン３は、その前向面半周を駆動回転部材１
の円筒面１１に係止され、背向面半周をクラッチプレー
ト４の円筒面４２に係止され、したがって、駆動回転部
材１とクラッチプレート４とに挟持状態で保持される。
他方、クラッチプレート４は、図５に示すように環状フ
ランジＡ０１の内周面に摩擦係合支持される。

【００１８】次に、上記実施例の作動を説明する。先
ず、プリテンショナＰの非作動状態では、ピストンロー
タＡ１は図示しないシェアピン等の仮固定手段でハウジ
ングに仮止めされているため、クラッチ機構は図３に示
す状態にあり、アクチュエータＡとリトラクタの巻取り
軸Ｓとは切離し状態にある。したがって、リトラクタは
通常に機能する。そこで、乗物に過大な加速度が作用す
ると、図示しない加速度センサの信号で図１に示すガス
ジェネレータＧが動作し、生成ガスがガスジェネレータ
Ｇから予備室Ｒ２に放出される。それで予備室Ｒ２の圧
力が高まり、高圧ガスは、通孔Ｒ３を経てシリンダ室Ｒ
１の加圧室Ｒ１ａに導入される。加圧室Ｒ１ａに導入さ
れガス圧はピストンロータＡ１のベーンＡ１１の背後に
作用し、ベーンＡ１１を押退けようとするため、ピスト
ンロータＡ１はシェアピン等の切断で、仮止め状態から
解放され、図３に矢印で示す反時計回りに回転を開始す
る。

【００１９】この動作で、クラッチ機構の駆動回転部材
１は、図６に示すように、ピストンロータＡ１と共に回
転するが、クラッチプレート４は回転せず、したがっ
て、駆動回転部材１とクラッチプレート４両者のローラ
ピン３収容空間は一旦広がり、ローラピン３は挟持状態
を解かれる。その後、ピストンロータＡ１の回転が進ん
で、図７に示す位置に達すると、今度は、ローラピン３
収容空間の縮小が始まり、駆動回転部材１のカム面１２
がローラピン３の背後に係合し、該ピン３を押し、それ
らを回転方向に移動させる。この移動が進行すると、今
度は、ローラピン３の前向面が静止状態のクラッチプレ
ート４のカム面４１に当接する。この時、クラッチプレ
ート４には回転を妨げる若干の摩擦力が作用しているた
め、反力でローラピン３はドラム２方向へ押し出され、
ドラム２の周面に係合する。その後の係合作用は、主と
してドラム２の周面と駆動回転部材１のカム面１２とで
形成されるくさび状空間へのローラピン３の楔入作用に
よる。そして、この楔入力により、ローラピン３はドラ
ム２の周面にくい込み、駆動回転部材１とドラム２とは
ローラピン３を介して完全に係合する。

【００２０】この係合状態の確立後は、クラッチプレー
ト４もローラピン３を介して駆動回転部材１に引きずら
れ、ローラピン３に若干のドラム係合方向力を付与つつ
従動回転を開始する。ピストンロータＡ１の回転により
生ずる背圧は、本体Ａ０の排気孔Ｒ４を経て大気中に放
出され、背圧室Ｒ１ｂの圧力上昇による抵抗の発生は防
止される。このようにして、ピストンロータＡ１の回転
力は巻取り軸Ｓに伝達される。

【００２１】この実施例によれば、非作動状態でローラ
ピン３が駆動回転部材１とクラッチプレート４に挟持状
態で支持され、駆動回転部材１の回転で自然にこの挟持
状態が解除されるため、ローラピン３を静止保持する格
別の部材を設ける必要性がなくなるばかりでなく、その
係合動作への移行も部材の切断等を伴わずに極めて円滑
に行なわれる。そして、ローラピン３の楔入動作時に
は、クラッチプレート４の回転抵抗でローラピン３は駆
動回転部材１とドラム２との間で楔入方向に力を負荷さ
れるため、一層確実な楔入動作が保証される。また、ク
ラッチ機構ＣがピストンロータＡ１の内径部にリング部
Ａ１０を隔てて配設されており、加圧室Ｒ１ａに導入さ
れた作動ガスのクラッチ機構Ｃへのリークをリング部Ａ
１０で防ぐことができるため、ガスジェネレータ容量を
小さくすることができる。さらに、クラッチ機構Ｃのプ
リテンショナハウジング内への組み込みにより、プリテ
ンショナＰをも含めたリトラクタの軸方向寸法の増加を
最小限に抑えることができる利点が得られる。

【００２２】次に本発明の第２実施例について図８〜図
１３を参照しつつ説明する。この例は、前記第１実施例
のクラッチ機構Ｃの構成を一部変更したもので、前述の
第１実施例のものと本質的に同様のものであるが、主と
して係合部材と被動回転部材の構成が異なる。したがっ
て、第１実施例と同様の部分については、それらと同符
号を付して（ただし、第１実施例と細部において異なる
ものには、それらの符号の末尾にＡを追加する）説明に
代え、以下、相違点についてのみ詳述する。

【００２３】先ず、図８及び図９に示すように、駆動回
転部材１Ａにはその内周側に、係合部材（この例におい
て３個のキープレート３Ａ）を収容し且つそれらの背向
面が回転自在に係止する凹部１０Ａが形成されている。
これら凹部１０Ａの断面形状は、ほぼキープレート３Ａ
の断面形状に一致する形状とされ、凹部１０Ａの後縁に
隣接してスプリング取付け溝１３Ａが形成されている。

【００２４】被動回転部材は、キープレート３Ａに対応
させて、外周に一方向係合歯を有するラチェットホイー
ル２Ａとされ、巻取り軸Ｓに回転不能に固定されてい
る。従動回転部材は、この例では、慣性質量により回転
抵抗を発揮させるべく質量の大きな慣性プレート４Ａと
され、その内周側に前記凹部１０Ａと同様の断面形状の
３個の凹部４０Ａが形成されている。そして、キープレ
ート３Ａは、駆動回転部材１Ａと慣性プレート４Ａにま
たがる幅の弧状に構成され、その前向面の先端はラチェ
ットホイール２Ａの一方向係合歯に係合させるべく尖鋭
化され、それに続く前向面は凹部４０Ａの背向面と協働
するカム面３１Ａとされ、背向面は凹部１０Ａにほぼ半
円周を回転自在に係止すべく円筒面とされている。

【００２５】図９〜図１１に示す状態は、上記クラッチ
機構の当初の非係合状態を示している。この位置で、キ
ープレート３Ａは、その円筒形の背向面を駆動回転部材
１Ａの円筒面１１Ａに係止され、スプリング取付け溝１
３Ａに嵌め込まれた板状のスプリング５Ａの負荷で外方
へ付勢されて、駆動回転部材１Ａと慣性プレート４Ａの
凹部１０Ａ，４０Ａ内に収容されている。

【００２６】次に、上記実施例の作動を説明する。この
例では、ピストンロータＡ１が回転を開始すると、クラ
ッチ機構の駆動回転部材１Ａは、図１２に示すように、
ピストンロータＡ１と共に回転するが、慣性プレート４
Ａは回転せずに当初の位置を保つ。したがって、キープ
レート３Ａの先端は慣性プレート４Ａの凹部４０Ａから
押し出され、キープレート３Ａは円筒面１１Ａに係止さ
れつつスプリング５Ａの負荷に抗して内向きに回転を開
始する。その後、キープレート３Ａはそのカム面３１Ａ
を凹部４０Ａの角部に押されてさらに回転する。

【００２７】この移動が進行すると、やがて、図１３に
示すように、キープレート３Ａの先端が静止状態のラチ
ェットホイール２Ａの一方向係合歯間に入り込んでそれ
らの一つの歯面に当接する。この係合状態の確立後は、
慣性プレート４Ａもキープレート３Ａに引きずられ、キ
ープレート３Ａに若干のラチェットホイール噛み合い方
向力を付与つつ共回りする。このようにして、ピストン
ロータＡ１の回転力は巻取り軸Ｓに伝達される。

【００２８】この実施例においては、キープレート３Ａ
は作動非作動状態を通じて駆動回転部材１Ａに係止され
ているため、キープレート３Ａの係合動作への移行が部
材の切断等を伴わずに極めて円滑に行なわれる。そし
て、キープレート３Ａのラチェットホイール２Ａへの噛
み合い動作時には、慣性プレート４Ａの慣性による回転
抵抗でキープレート３Ａは常に噛み合い方向に力を負荷
されるため、確実な噛み合い動作が保証される。この例
でも、クラッチ機構がロータリアクチュエータＡの内径
側に、しかもプリテンショナハウジング内に隔離状態で
組み込み配置されるため、ガスリークの抑制によるガス
ジェネレータの低容量化とプリテンショナの小型化を実
現することができる利点が得られる。

【００２９】以上、本発明を２つの実施例に基づき詳述
したが、本発明は上述の実施例のみに限定されることな
く特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に各部の
具体的構成を変更して実施可能なものである。例えば、
従動回転部材については、第１実施例のものを慣性体で
構成することができるし、第２実施例のものに摩擦係合
突起を設ける構成とすることもできる。また、係合部材
については、両例とも複数個の中で好適な３個を採用し
ているが、これらを単数あるいは他の個数にすることを
妨げるものではない。そして、特に、第２実施例におけ
るキープレートの円周上のピッチは、歯先衝突等による
噛み合いミスを防ぐ意味で不等ピッチとすることが望ま
しい。その場合、単一のキープレートでの駆動トルクの
伝達を保証すべく、各キープレートに十分な強度をもた
せる必要があることは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
クラッチ機構への従動回転部材の配設により、係合部材
を駆動回転部材と従動回転部材とに係止し、作動時に、
従動回転部材の回転遅れによる負荷で、係合部材をカム
面で案内しつつ被動回転部材との係合に導くことができ
るため、係合部材の支持状態から係合動作への移行を円
滑且つ確実なものとすることができる。したがって、ク
ラッチ機構の確実な動作が保証されたプリテンショナを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のロータリ形プリテンショ
ナを示す分解斜視図である。

【図２】第１実施例のクラッチプレートを拡大して示す
斜視図である。

【図３】第１実施例のクラッチ機構の一部を示す正面図
である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】第１実施例のクラッチ機構の作動開始動作を示
す正面図である。

【図７】第１実施例のクラッチ機構の係合動作を示す正
面図である。

【図８】本発明の第２実施例のロータリ形プリテンショ
ナのクラッチ機構部を拡大して示す分解斜視図である。

【図９】第２実施例のクラッチ機構の一部を示す正面図
である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。

【図１１】図９のＸＩ−ＸＩ線断面図である。

【図１２】第２実施例のクラッチ機構の作動開始動作を
示す正面図である。

【図１３】第２実施例のクラッチ機構の係合動作を示す
正面図である。

【符号の説明】

１ 駆動回転部材 ２ ドラム（被動回転部材） ３ ローラピン（係合部材） ４ クラッチプレート（従動回転部材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パワーソースに連結された駆動回転部材
   と、ベルト巻取り要素に連結された被動回転部材と、前
   記両部材間に介装された係合部材とを有し、前記駆動回
   転部材と前記被動回転部材との間の回転位相のずれで前
   記係合部材を前記駆動回転部材と前記被動回転部材との
   間に係合させて回転動力を前記駆動回転部材から前記被
   動回転部材に伝達するクラッチ機構を備え、前記パワー
   ソースの動力を前記クラッチ機構を介して前記ベルト巻
   取り要素に伝達してシートベルト装置のベルトを巻締め
   るプリテンショナにおいて、前記駆動回転部材と前記被
   動回転部材との間に回転抵抗を付与された従動回転部材
   が配設され、前記駆動回転部材と前記従動回転部材には
   前記係合部材の収容空間を画定する凹部が形成され、前
   記係合部材は、前記駆動回転部材と前記従動回転部材と
   の間の回転位相のずれによる前記収容空間の縮小により
   前記被動回転部材方向へ押出可能に前記凹部に係止され
   たことを特徴とするプリテンショナ。