JPWO2018198829A1 - シートベルト用リトラクタ - Google Patents

Abstract

【課題】一次ロックが解除される現象を防ぐことで、再ロックの発生を防止し、車両緊急時の乗員のより高い安全性を確保できるシートベルト用リトラクタを提供する。【解決手段】リトラクタ１００は、スピンドル１２２を回転させるプリテンショナ１２０を備え、プリテンショナは、湾曲部１４４を含むパイプ１３４と、パイプの一端１４０から供給されるガスでパイプ内を移動する円柱状のピストン１３６と、パイプ内に収容されていて、移動するピストンによってパイプの他端１５２から押し出され、スピンドルをウェビング巻取方向に回転させる複数のボール１３８とを有し、複数のボールのうち少なくとも１つは、スピンドルをウェビング巻取方向に回転させた後、乗員が拘束されることでウェビング巻出方向に回転するスピンドルによってパイプ内に押し戻され、ピストンは、ボールによって押され、湾曲部の内壁１６６、１６８に沿って変形しながら湾曲部を通過する。【選択図】図３

Description

本発明は、乗員拘束用のウェビングの巻取および巻出を行うシートベルト用リトラクタに関するものである。

車両に装備されるシートベルト装置は、乗員拘束用のウェビングの巻取および巻出を行うリトラクタを備える。リトラクタとしては、回転することでウェビングの巻取および巻出を行うスピンドルと、車両緊急時にスピンドルをウェビング巻取方向に回転させるプリテンショナとを備えたもの知られている（例えば特許文献１）。

このようなリトラクタでは、車両緊急時の初期にプリテンショナが作動する。プリテンショナは、例えば、スピンドルと一体に回転するピニオンなどの回転部材と、パイプと、パイプの一端に取り付けられ車両緊急時にガスを発生するガスジェネレータと、パイプ内に収容される１つのピストンおよび複数のボールとを有する。

ピストンは、パイプの一端から車両緊急時に供給されるガスによってパイプ内を移動する。複数のボールは、移動するピストンによってパイプの他端から１つずつ押し出され、回転部材を回転させることで、スピンドルに回転力を与え、スピンドルをウェビング巻取方向に回転させる。これにより、車両緊急時の初期に、ウェビングの緩みを除去しウェビングに張力を付与して、乗員を確実に拘束できる。

特許文献１には、ピストンの本体のうち、力伝達部材（ボール）と当接するボール側に拡開部を形成したプリテンショナが記載されている。ピストンの拡開部は、ピストンがボールを押圧するときパイプの内周面の方向に拡開する。特許文献１では、ピストンの拡開部の外周面がパイプの内周面により効果的に密着するので、ピストンとパイプの内周面との間のシール性が向上し、ガス圧の圧力損失を抑制でき、ガス圧をより一層効果的にピストンに作用させることができる、としている。

特開２０１０−２６０４２６号公報

リトラクタには、プリテンショナの作動後、乗員の慣性移動などによりウェビングが引っ張られその荷重が所定値を超えると、エネルギー吸収を行いながら、ウェビングが巻き出される、いわゆるロードリミッターを備えたものがある。ロードリミッターには、トーションバーなどの捩じれ部材が含まれる。トーションバーは、スピンドル内に装着され、スピンドルの軸中心に沿って延び、軸方向の一端部がスピンドルに結合されている。

ロードリミッターが作動すると、ウェビングの引張力は、スピンドルを介してトーションバーにウェビング巻出方向の回転力として作用するだけでなく、スピンドルを介してピニオンがボールをパイプ内に押し戻し、押し戻されたボールによってピストンをガスジェネレータ側に移動させる移動力としても作用する。このため、ウェビングの引っ張り力を受けて、トーションバーが捩れ変形するだけでなく、ピストンがパイプ内での移動に伴う抵抗力に抗しながら移動する。すなわち、ウェビングが巻き出される際、ウェビング（乗員）には、トーションバーの捩り変形に伴う荷重に加え、ピストンの移動に伴う荷重も作用し、これらの荷重がロードリミッター荷重となる。

ここで、プリテンショナ作動後からロードリミッター作動完了後までの間、ウェビング（乗員）に作用する荷重は、安定していることが好ましいが、「再ロック」という状態が生じることがある。以下、「再ロック」について説明する。プリテンショナ作動時に、ガスジェネレータが作動し発生したガス圧によってピストンが押され、ピストンに接するボール等を介してスピンドルを回転させるプリテンショナでは、ピストンがガス圧で押圧されることによりピストンが動かず（一次ロック）、ウェビングが引き込まれた状態（巻き取られた状態）のままロードリミッターが作動するのが好ましい。しかしロードリミッター作動中に、ピストンが押されているガス内圧以上の荷重がロードリミッターにかかると、そのピストンが戻されてしまう現象が発生する。この現象が発生すると、ウェビングへの荷重が一瞬抜けて、乗員の拘束力が小さくなってしまう。そのため、ウェビングへの荷重が抜けた直後には、ロックメカ機構が作動して、スピンドルの回転を停止させる。「再ロック」とは、このような一次ロック後にウェビングへの荷重が一度抜けた後（すなわち一次ロックが解除された後）、ロックメカ機構によってスピンドルがロックされる現象をいう。再ロックが発生した場合、一例として、プリテンショナ作動後の荷重の変化速度（Ｎ／ｍｓ）において、５ｍｓ間での荷重の最高変化速度と最低変化速度との差（ウェビングへの荷重が一瞬抜けた後再ロックまでの間の差）が１０００Ｎ／ｍｓ以上となるような状態を示す。つまり再ロックが発生した場合、一次ロック後にピストンが移動を始めてから再ロックまでの間、乗員はウェビングで拘束されない状態になり、衝突時の乗員拘束性能が低下してしまう。

特許文献１に記載の技術は、ピストンのパイプに対するシール性を高め、ガス圧の圧力損失を抑制しているに過ぎず、ピストンの移動に伴う荷重を高め、ロードリミッター荷重を保持して再ロックの発生を防止する点で、改善の余地がある。

本発明は、このような課題に鑑み、一次ロックが解除される現象を防ぐことで、再ロックの発生を防止し、車両緊急時の乗員のより高い安全性を確保できるシートベルト用リトラクタを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかるシートベルト用リトラクタの代表的な構成は、回転することでウェビングの巻取および巻出を行うスピンドルと、スピンドルをウェビング巻取方向に回転させるプリテンショナとを備えるシートベルト用リトラクタにおいて、プリテンショナは、所定の経路に沿って延びていて途中に湾曲した湾曲部を含むパイプと、パイプ内に収容され、パイプの一端から供給される所定のガスによってパイプ内を移動する円柱状のピストンと、パイプ内に収容された複数のボールであり、移動するピストンによってパイプの他端から１つずつ押し出されてスピンドルに回転力を与え、スピンドルをウェビング巻取方向に回転させる複数のボールとを有し、複数のボールのうち少なくとも１つは、スピンドルをウェビング巻取方向に回転させた後、ウェビングに乗員が拘束されることでウェビング巻出方向に回転するスピンドルによってパイプ内に押し戻され、ピストンは、少なくとも１つのボールによって押され、湾曲部の内壁に沿って変形しながら湾曲部を通過することを特徴とする。

シートベルト用リトラクタのプリテンショナが車両緊急時の初期に作動すると、例えばパイプの一端に取り付けられたガスジェネレータから発生したガス圧により、ピストンがパイプ内を移動し、複数のボールをパイプの他端から押し出す。押し出された複数のボールは、スピンドルと一体に回転する回転部材（ピニオンなど）を回転させて、スピンドルをウェビング巻取方向に回転させる。これにより、車両緊急時の初期に、ウェビングの緩みを除去しウェビングに張力を付与して、乗員を確実に拘束できる。

プリテンショナの作動後、乗員の慣性移動などによりウェビングが引っ張られその荷重が所定値を超えると、ロードリミッターが作動する。すなわち、ウェビングの引張力は、スピンドルを介して捩じれ部材（トーションバーなど）にウェビング巻出方向の回転力として作用する。またスピンドルを介してピニオンがボールをパイプ内に押し戻し、押し戻されたボールによってピストンをガスジェネレータ側に移動させる移動力としても作用する。

このため、ウェビングの引張力を受けて、トーションバーが捩れ変形するだけでなく、ピストンがパイプ内での移動に伴う抵抗力に抗しながら移動する。すなわち、ウェビングが巻き出される際、ウェビング（乗員）には、トーションバーの捩り変形に伴う荷重に加え、ピストンの移動に伴う荷重も作用し、これらの荷重がロードリミッター荷重となる。

ここで、プリテンショナ作動後からロードリミッター作動完了後までの間、ウェビング（乗員）に作用する荷重は、最初のプリテンショナ作動のためのガス圧力が保持されて安定していることが好ましい（一次ロック）。しかし一次ロック後にロードリミッター荷重のほうがガスの保圧力より大きくなると、一次ロックが解除されてしまい、その直後にロックメカ機構が作動してスピンドルがロックされる（再ロック）。この再ロックが発生した場合、一次ロック後から再ロックまでの間、ウェビングに作用する荷重が大きく変動してしまい、乗員が不用意に移動する可能性があるばかりか、ウェビングで拘束されない状態になり、衝突時の乗員拘束性能が低下してしまう。

そこで本発明では、パイプの湾曲部を通過するとき、湾曲部の内壁に沿って変形しながら移動するピストンを採用した。このようなピストンによれば、パイプ内壁とピストンとの間の摩擦力を大きくすることが可能となり、パイプ内での移動に伴う抵抗力を増加させることができる。このように、ピストンとパイプ内壁との間の摩擦力を大きくすることで、プリテンショナ作動後のピストンの移動を制限し、プリテンショナ作動後のウェビングに作用する荷重を高めた状態で維持することができる。その結果として、ロードリミッター荷重を保持して、一次ロック後の荷重の抜け（すなわち一次ロックの解除）を防ぐことで、再ロックの発生を防止し、車両緊急時の乗員のより高い安全性を確保できる。

上記のピストンの移動方向の長さは、パイプの内径の１．４倍以上であるとよい。このように、ピストンの移動方向の長さがパイプの内径よりも十分に長いため、パイプの湾曲部を通過するとき、ピストン自体の曲げ抵抗が増加し、さらに湾曲部の内壁との接触面積も大きくなるため摩擦力も増加する。このため、ピストンの移動に伴う荷重を確実に高めて、ロードリミッター荷重を保持し、再ロックの発生を防止できる。

上記のピストンのデューロメータ硬さが、Ｄスケール６３以上であるとよい。このようなデューロメータ硬さであれば、パイプ内移動中のピストンの変形が制限され、ピストンとパイプ内壁との間での摩擦力を高めることができ、ピストンの移動に伴う荷重を高めて、再ロックの発生を防止できる。

上記のピストンの曲げ強度が、３５０ＭＰａ以上であるとよい。このような曲げ強度であれば、パイプ内移動中のピストンの変形が制限され、ピストンとパイプ内壁との間での摩擦力を高めることができ、ピストンの移動に伴う荷重を高めて、一次ロック後の荷重の抜けを防止して、再ロックの発生を防止できる。

上記のピストンは、２３℃、または−２０℃でのアイゾット衝撃強さ試験で破壊強度値を有するとよい。このようなアイゾット衝撃強さ試験で破壊強度値が計測されるものであれば、パイプ内移動中のピストンの変形が制限され、ピストンとパイプ内壁との間での摩擦力を高めることができ、ピストンの移動に伴う荷重を高めて、一次ロック後の荷重の抜けを防止して、再ロックの発生を防止できる。

上記のピストンは、円柱状の本体と、本体をピストンの移動方向に貫通する貫通孔と、本体のボール側に形成された凹んだ凹部と、凹部の縁を切り欠いて形成された溝部とを有するとよい。このように、ピストンの本体のうち、ボールに接触する側に凹部が形成されているので、凹部とボールとが確実に接触できる。また、ガスジェネレータで発生したガスジェネレータ側のガスは、ピストンの貫通孔を通過し、さらに凹部の溝部を通って、ボール側に移動できる。このため、ガスジェネレータとピストンとの間のガス圧が高くなり過ぎることを回避し、パイプの破壊を防止できる。

本発明によれば、一次ロックが解除される現象を防ぐことで、再ロックの発生を防止し、車両緊急時の乗員のより高い安全性を確保できるシートベルト用リトラクタを提供することができる。

本発明の実施形態におけるシートベルト用リトラクタを備えたシートベルト装置を例示する図である。 図１のシートベルト用リトラクタの断面を例示する図である。 図２のシートベルト用リトラクタのＡ−Ａ断面図である。 図３のプリテンショナのピストンを例示する図である。 図３（ｂ）に後続するロードリミッター作動後のプリテンショナの状態を例示する図である。 図４のピストンのその他の例を例示する図である。 本発明の実施形態と比較例とのウェビング荷重およびウェビング荷重の変化速度を比較したグラフである。 本発明の実施形態のピストンと再ロックとの関係を例示するグラフである。

１００…シートベルト用リトラクタ、１０２…シートベルト装置、１０４…車両用シート、１０６…ウェビング、１０８…シートバック、１１０…スルーアンカ、１１２…ウェビングの先端部、１１４…アンカプレート、１１６…タングプレート、１１８…バックル、１２０…プリテンショナ、１２２…スピンドル、１２４…リトラクタフレーム、１２６、１２８…リトラクタフレームの一対の側板、１３０…トーションバー、１３２…トレッドヘッド、１３４…パイプ、１３６、１３６Ａ…ピストン、１３８、１３８ａ〜１３８ｉ…ボール、１４０…パイプの一端、１４２…ガスジェネレータ、１４４…湾曲部、１４６…ピニオン、１４８…カバー部材、１５０…ポケット、１５２…パイプの他端、１５４、１５４Ａ…本体、１５６…凹部、１５８…縁、１６０…溝部、１６２、１６２Ａ…端面、１６４、１６４Ａ…貫通孔、１６６、１６８…パイプの内壁、１７０…窪み部

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本発明の実施形態におけるシートベルト用リトラクタ（以下、リトラクタ１００）を備えたシートベルト装置１０２を例示する図である。なお図中ではリトラクタ１００を概略的に例示している。

シートベルト装置１０２は、車両の左側前部座席（例えば助手席）である車両用シート１０４に設置された安全装置である。シートベルト装置１０２は、乗員拘束用のウェビング１０６を用いて、乗員（不図示）を車両用シート１０４に拘束する。

リトラクタ１００は、回転力によってウェビング１０６の巻取および巻出を行う装置であり、ここでは図示を省略するセンタピラーに配置されている。なお図中には、ただしリトラクタ１００は、センタピラーに限られず、車両用シート１０４のシートバック１０８の後方や内部に配置してもよい。

ウェビング１０６は、リトラクタ１００から巻き出され、センタピラー上方などの車室側面上部に取り付けられたスルーアンカ１１０に挿通されて下方へ折り返されている。スルーアンカ１１０で折り返されたウェビング１０６の先端部１１２には、車体下方に取付けられたアンカプレート１１４が縫合されている。また、折り返されたウェビング１０６は、タングプレート１１６に挿通されている。さらに車両用シート１０４の車室中央側には、バックル１１８が配置されている。

このようなシートベルト装置１０２では、車両用シート１０４に着座した乗員がタングプレート１１６を把持し、タングプレート１１６をバックル１１８に装着することで、ウェビング１０６によって、乗員の身体が拘束される。

図２は、図１のリトラクタ１００の断面を例示する図である。図３は、図２のリトラクタ１００のＡ−Ａ断面図である。図３（ａ）、図３（ｂ）は、車両緊急時におけるリトラクタ１００のプリテンショナ１２０の作動前後の状態をそれぞれ例示している。

リトラクタ１００は、図２に示すように、回転することでウェビングの巻取および巻出を行うスピンドル１２２と、車両緊急時にスピンドル１２２をウェビング巻取方向に回転させるプリテンショナ１２０とを備える。スピンドル１２２は、リトラクタフレーム１２４の一対の側板１２６、１２８に回転可能に支持されている。

スピンドル１２２内には、捩じり部材であるトーションバー１３０が装着されている。トーションバー１３０は、図２に示すように、スピンドル１２２の軸に沿って延びていて、軸方向の一端部がスピンドル１２２に結合されていて、他端部がトレッドヘッド１３２に結合されている。トーションバー１３０は、設定以上の荷重がウェビングに加わった際にエネルギーを吸収しながらウェビングを繰り出すロードリミッター機構（後述）に含まれる。

リトラクタフレーム１２４の側板１２６には、プリテンショナ１２０と図示しない巻取ばね装置とが取り付けられている。リトラクタフレーム１２４の側板１２８には、図示しない車両加速度検出手段やウェビング巻出加速度検出手段等のセンサと、ロック手段が設けられている。なおロック手段は、車両緊急時にトレッドヘッド１３２をリトラクタフレーム１２４に係合させることで、ウェビングの巻出方向の回転を阻止する。

プリテンショナ１２０は、図３に示すように、所定の経路に沿って延びるパイプ１３４と、パイプ１３４内に収容された円柱状のピストン１３６および金属製の複数のボール１３８とを有する。パイプ１３４は、その一端１４０に車両緊急時にガスを発生するガスジェネレータ１４２が取り付けられていて、途中に湾曲した湾曲部１４４を含んでいる。

ピストン１３６は、図３（ａ）に示すプリテンショナ１２０の作動前には、パイプ１３４の一端１４０に取り付けられたガスジェネレータ１４２付近に配置されている。また複数のボール１３８のうちボール１３８ａが、ピストン１３６の最も近い位置に配置されている。

プリテンション１２０はさらに、回転部材としてのピニオン１４６と、パイプ１３４を覆うカバー部材１４８（図２参照）とを有する。ピニオン１４６は、スピンドル１２２とスプライン嵌合により常時結合されていて、スピンドル１２２と一体に回転する。また、ピニオン１４６の外周には、ボール１３８を収容する半球状のポケット１５０が円周方向に複数設けられている。カバー部材１４８は、パイプ１３４を覆うことで、パイプ１３４の形状を規制している。

図３（ａ）に示すプリテンショナ１２０の作動前には、複数のボール１３８のうちボール１３８ｂ、１３８ｃは、予めピニオン１４６のポケット１５０に収容されている。またボール１３８ｃは、パイプ１３４の他端１５２付近に位置するボール１３８ｄに接触している。さらに、ボール１３８ｄに後続するボール１３８ｅからボール１３８ａは、図３（ａ）に示すように互いに接触した状態でパイプ１３４に収容されている。

そして車両緊急時にガスジェネレータ１４２が作動して、ガスがパイプ１３４内に供給されると、ピストン１３６は、図３（ｂ）に示すように、発生したガスの圧力によって押圧されパイプ１３４内を移動する。図３（ｂ）に示すピストン１３６は、ボール１３８ａに接触しながら複数のボール１３８をピストン１３６の他端１５２に向かって押し出して、パイプ１３４の湾曲部１４４を通過した位置まで移動している。

ピストン１３６がハイプ１３４内を移動することで、複数のボール１３８は、ピストン１３６によってパイプ１３４の他端１５２から１つずつ押し出される。押し出されたボール１３８は、ピニオン１４６を回転させることで、スピンドル１２２に回転力を与え、スピンドル１２２をウェビング巻取方向（図中、矢印Ｂ）に回転させる。なおピニオン１３６を回転させた後のボール１３８は、ピニオン１３６のポケット１５０から離脱して、図示しない所定のボール集積エリアに集積される。このようにして、リトラクタ１００では、車両緊急時の初期にプリテンショナ１２０が作動することにより、ウェビングの緩みを除去しウェビングに張力を付与して、乗員を確実に拘束できる。

図４は、図３のプリテンショナ１２０のピストン１３６を例示する図である。図４（ａ）は、ピストン１３６の斜視図である。図４（ｂ）、図４（ｃ）は、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す状態のピストン１３６を拡大してそれぞれ示す図である。

ピストン１３６は、図４（ａ）に示すように、円柱状の本体１５４を有する。本体１５４のうち、ボール１３８ａに接するボール側には、凹んだ凹部１５６が形成されている。また凹部１５６は、縁１５８を切り欠いて形成された溝部１６０を有する。図４（ｂ）に示すように、本体１５４のうち、ガスジェネレータ１４２に対向するガスジェネレータ側は、平坦な端面１６２となっている。

さらにピストン１３６は、本体１５４の貫通する貫通孔１６４を有する。貫通孔１６４は、図４（ｂ）に示すように、本体１５４のガスジェネレータ側からボール側あるいはボール側からガスジェネレータ側に向かう方向すなわちピストン１３６の移動方向に沿って、本体１５４を貫通している。

一例として、ここでピストン１３６の移動方向の長さＬａは、１４ｍｍであり、パイプ１３４の内径Ｌｂは１０ｍｍである。つまり、ピストン１３６の移動方向の長さＬａは、パイプ１３４の内径Ｌｂの１．４倍となっていて、パイプ１３４の内径Ｌｂよりも十分に長くなっている。さらに図４（ｂ）に示すように、ピストン１３６の内径は、パイプ１３４の内径Ｌｂよりもわずかに大きくなっている。

図４（ｃ）に示すピストン１３６の位置は、図３（ｂ）に示すプリテンショナ作動後の位置である。プリテンショナ１２０の作動後では、図３（ｂ）に示すように、ピストン１３６に押し出された複数のボール１３８のうちボール１３８ｆ、１３８ｇがピニオン１４６のポケット１５０に収容されている。また、ボール１３８ｇは、パイプ１３４の他端１５２付近に位置するボール１３８ｈに接触している。ボール１３８ｈは、後続するボール１３８ｉに接触している。さらにボール１３８ｉは、ピストン１３６に直接接触しているボール１３８ａに接触している。

このように、プリテンショナ作動後、プリテンショナ１２０内には、ボール１３８ａ、１３８ｆ〜１３８ｉが残留した状態となっている。リトラクタ１００では、図３（ｂ）に示すプリテンショナ１２０の作動後の状態で、乗員の慣性移動などによりウェビングが引っ張られその荷重（引張力）が所定値を超えると、ロードリミッターが作動する。

図５は、図３（ｂ）に後続するロードリミッター作動後のプリテンショナ１２０の状態を例示する図である。この状態では、ガスジェネレータ１４２によって発生したガスによる内圧によってピストン１３６が押されて（保持されて）いる。そして、プリテンショナ１２０では、このピストン１３６を押圧するガス圧力と、ピストン１３６とパイプ１３４との間の摩擦力とによって、ボール１３８がガスジェネレータ１４２側に容易には戻らない状態、すなわち「一次ロック」されている状態となっている。ロードリミッターが作動すると、ウェビングの引張力は、スピンドル１２２を介してトーションバー１３０（図２参照）にウェビング巻出方向（図中、矢印Ｃ）の回転力として作用する。さらには、ウェビングの引張力は、スピンドル１２２を介してピニオン１４６がボール１３８（ここでは、ボール１３８ａ、１３８ｆ〜１３８ｉ）をパイプ１３４内に押し戻して、押し戻されたボール１３８によってピストン１３６をガスジェネレータ側に移動させる移動力としても作用する。

このため、ロードリミッター作動時には、ウェビングの引張力を受けて、トーションバー１３０が捩れ変形し、さらにピストン１３６がパイプ１３４内での移動に伴う抵抗力に抗しながら移動することになる。つまり、ウェビングが巻き出される際、ウェビング（乗員）には、トーションバー１３０の捩り変形に伴う荷重に加え、ピストン１３６の移動に伴う荷重も作用し、これらの荷重がロードリミッター荷重となる。

ここで、プリテンショナ作動後からロードリミッター作動完了後までの間、ウェビング（乗員）に作用する荷重は、安定していることが好ましい（一次ロック）。しかし一次ロック後にロードリミッター荷重のほうがガスの保圧力より大きくなると、一次ロックが解除されてしまい、その直後にロックメカ機構が作動してスピンドルがロックされる。これを「再ロック」という。この再ロックが発生した場合、例えば、プリテンショナ作動後の荷重の変化速度（Ｎ／ｍｓ）において、５ｍｓ間での荷重の最高変化速度と最低変化速度との差が１０００Ｎ／ｍｓ以上の状態となることがある。つまり、再ロックが発生した場合、一次ロック後から再ロック完了までの間、ウェビングに作用する荷重が大きく変動してしまい、乗員が不用意に移動する可能性があるばかりか、ウェビングで拘束されない状態になり、衝突時の乗員拘束性能が低下してしまう。

そこで本実施形態では、ピストン１３６の移動に伴う荷重を高めて、ロードリミッター荷重を保持することで、一次ロックが解除される現象を防ぐことで、再ロックの発生を防止する構成を採用した。すなわちピストン１３６は、その移動方向の長さＬａが図４（ｂ）に示したようにパイプ１３４の内径Ｌｂよりも十分に長く、その内径がパイプの内径Ｌｂよりもわずかに大きくなっている。

このため、ピストン１３６は、ロードリミッター作動開始直後、図４（ｃ）に示すように、押し戻されたボール１３８ａによって移動力を受けて、パイプ１３４の湾曲部１４４の内壁１６６、１６８との大きな接触面積を保ちつつ、内壁１６６、１６８に密着した状態で変形する。さらにピストン１３６は、内壁１６６、１６８に沿って全体的に曲がりながら移動し、パイプ１３４の湾曲部１４４を通過して図５に示す位置まで押し戻される。これによって、ピストン１３６は、ロードリミッター作動時において、図４（ｃ）に示す位置から図５に示す位置までパイプ１３４内を移動し湾曲部１４４を通過するとき、湾曲部１４４の内壁１６６、１６８との間で摩擦力が大きくなり、当該内壁１６６、１６８から大きな垂直抗力Ｆａ、Ｆｂを受け、さらに曲げ抵抗Ｆｃ、Ｆｄも増加することになる。

したがって、リトラクタ１００によれば、パイプ１３４内でのピストン１３６の移動に伴う荷重を高めることができ、ロードリミッター荷重を保持して、一次ロックが解除される現象を防ぐことで、再ロックの発生を防止し、車両緊急時の乗員のより高い安全性を確保できる。なおピストン１３６の移動方向の長さが長い分、ボール１３８の数を減らしてガスジェネレータ１４２の燃焼室の初期容積を合わせることになるため、ボール１３８の数を減らした分、コスト削減を図ることもできる。また、ピストン１３６は、既存のピストンに対して長さを変更することが実現できるため、追加部品なども不要であり、各種リトラクタに適用できる。さらにピストン１３６の長さが変更されているため、既存のピストンとの識別も容易である。

またリトラクタ１００では、ピストン１３６の本体１５４のボール側に凹部１５６が形成されているので、凹部１５６とボール１３８とが確実に接触できる。従ってピストン１３６がガスで押されている状態において、大量のガスがボール１３８のある側のパイプ１３４内に移動することを、ボール１３８によって防止可能となる。一方、ガスジェネレータ１４２で発生したガスの一部は、ピストン１３６の貫通孔１６４を通過し、さらに凹部１５６の溝部１６０を通って、ボール側に移動できる。したがって、リトラクタ１００では、ガスジェネレータ１４２とピストン１３６との間のガス圧が高くなり過ぎることを回避し、パイプ１３４の破壊を防止できる。

図６は、図４のピストン１３６のその他の例を例示する図である。図中では、その他の例のピストン１３６Ａを図４に示すピストン１３６と対応させて示している。ピストン１３６Ａは、その移動方向の長さＬｃ（図６（ｂ）参照）がピストン１３６の移動方向の長さＬａよりも短く、さらに材料を変更している点、本体１５４Ａのガスジェネレータ側の端面１６２Ａに窪み部１７０が形成されている点で、ピストン１３６と異なっている。なお図６（ｂ）に示すように、ピストン１３６Ａの内径は、パイプ１３４の内径Ｌｂよりもわずかに大きくなっている。

ピストン１３６Ａの材料は、ロードリミッター作動時のピストン１３６Ａの移動に伴う荷重を高めて再ロックの発生を防止するという観点から、デューロメータ硬さ、曲げ強度、アイソッド衝撃強さを基準にそれぞれ選定している。なおここでのデューロメータ硬さは、測定条件をデューロメータ、試験方法をＪＩＳ Ｋ７１２５、単位をＤスケールとした際の表面硬さである。アイソッド衝撃強さは、測定条件を２３℃あるいは−２０℃、試験方法をＡＳＴＭ Ｄ２５６、単位をＪ／ｍノッチとした際のアイソッド衝撃強さ試験で得られる。

ピストン１３６Ａは、ロードリミッター作動開始直後、図６（ｃ）に示すように、押し戻されたボール１３８ａによって移動力を受けて、パイプ１３４の湾曲部１４４の内壁１６６、１６８に密着した状態で変形しつつ、内壁１６６、１６８に沿って曲がりながら移動し、パイプ１３４の湾曲部１４４を通過する。

このため、ピストン１３６Ａは、ロードリミッター作動時において、図６（ｃ）に示す位置からパイプ１３４内を移動し湾曲部１４４を通過するとき、湾曲部１４４の内壁１６６、１６８から大きな垂直抗力Ｆａ、Ｆｂを受け、さらに曲げ抵抗Ｆｃ、Ｆｄも受ける。そこで、ピストン１３６Ａの材料として、曲げ抵抗Ｆｃ、Ｆｄが増加するものを選定することで、結果的に、ロードリミッター作動時のピストン１３６Ａの移動に伴う荷重を高めることができる。

ピストン１３６Ａの材料は、デューロメータ硬さがＤスケール６３以上のもの（図８（ｂ）参照）、または、曲げ強度が３５０ＭＰａ以上であるものであれば、ピストン１３６Ａの移動に伴う荷重を高めて、再ロックの発生を防止できる。

さらにピストン１３６Ａの材料は、２３℃、または−２０℃でのアイゾット衝撃強さ試験で破壊強度値が測定されるものであればよい。なおピストン１３６Ａの材料としては、破壊強度値に限らず、測定値が観測されるものであれば適宜の材料を選択してよい（ただし測定値が得られない材料は、本発明には含まれない）。一例として、結晶層（ハードセグメント）と非晶層（ソフトセグメント）とのブロック共重合体であるハイトレル（登録商標）という材料を選定することで、ピストン１３６Ａの移動に伴う荷重を高めて、再ロックの発生を防止できる。

したがって、ピストン１３６Ａによれば、パイプ１３４内での移動に伴う荷重を高めることができ、ロードリミッター荷重を保持して、再ロックの発生を防止し、車両緊急時の乗員の安全性を確保できる。また、ピストン１３６Ａは、本体１５４Ａのガスジェネレータ側に窪み部１７０が形成されているので、ガスジェネレータ１４２によるガス圧をピストン１３６Ａに十分に作用させることができる。なお本体１５４Ａには貫通孔１６４Ａが形成されているので、ガスジェネレータ１４２とピストン１３６Ａとの間のガス圧が高くなり過ぎることを回避できる（図５の場合と同様である）。さらにピストン１３６Ａは、既存のピストンに対して材料を変更することで実現できるため、追加部品なども不要であり、各種リトラクタに適用できる。

図７は、本発明の実施形態と比較例とのウェビング荷重およびウェビング荷重の変化速度を比較したグラフである。図７（ａ）では、横軸を時間（ｍｓ）、縦軸をウェビング荷重（Ｎ）とした。図７（ｂ）では、横軸を時間（ｍｓ）、縦軸をウェビング荷重の変化速度（Ｎ／ｍｓ）とした。なお各グラフでは、本実施形態を実線、比較例を点線で示している。本実施形態としては、ピストン１３６、１３６Ａを用いている。比較例としては、ピストンの移動方向の長さを長くしていない既存の材料からなるピストンを用いている。

図７（ａ）、図７（ｂ）に示す各グラフは、車両緊急時のプリテンショナ作動後からロードリミッター作動完了後までの間でのウェビング荷重の変化、ウェビング荷重の変化速度の変化をそれぞれ示している。

図７（ａ）のグラフに示されるように、本実施形態では、８０−１００（ｍｓ）の間でウェビング荷重が５０００−６０００（Ｎ）の間で安定している。一方、比較例では、ウェビング荷重が４０００−７０００（Ｎ）まで大きく変化している。さらに比較例のウェビング荷重の変化速度は、図７（ｂ）のグラフに示されるように、１０００（Ｎ／ｍｓ）を超え、−１０００（Ｎ／ｍｓ）を下回っている。

したがって、比較例のピストンを用いた場合には再ロックが発生し、本実施形態のピストン１３６、１３６Ａを用いた場合には、再ロックが発生しないことが確認できる。

図８は、本発明の実施形態のピストン１３６、１３６Ａと再ロックとの関係を例示するグラフである。図８（ａ）では、横軸をピストン１３６の移動方向の長さ（ｍｍ）、縦軸をウェビング荷重の変化速度（Ｎ／ｍｓ）とした。なおピストン１３６が移動するパイプ１３４の内径は１０ｍｍとしている。図８（ｂ）では、横軸をデューロメータ硬さ（Ｄスケール）、縦軸をウェビング荷重の変化速度（Ｎ／ｍｓ）としている。各グラフは、車両緊急時のプリテンショナ作動後からロードリミッター作動完了後までの間でのウェビング荷重の変化速度の変化をそれぞれ示している。

図８（ａ）のグラフに示されるように、ピストンの移動方向の長さが、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍであれば、ウェビング荷重の変化速度は１０００（Ｎ）未満となっている。一方、ピストンの移動方向の長さが、１４ｍｍ未満、ここでは８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍであるとき、ウェビング荷重の変化速度が３５００（Ｎ／ｍｓ）付近となり、１０００（Ｎ／ｍｓ）を超えている。

したがって、図８（ａ）のグラフに示されるように、パイプ１３４の内径が１０ｍｍであるとき、ピストン１３６の移動方向の長さが１４ｍｍ以上であれば、すなわちパイプ１３４の内径の１．４倍以上であれば、再ロックが発生しないことが確認できる。

図８（ｂ）のグラフに示されるように、ピストン１３６Ａのデューロメータ硬さが、６３、７２であれば、ウェビング荷重の変化速度は１０００（Ｎ）未満となっている。一方、ピストンのデューロメータ硬さが、６３ｍｍ未満、ここでは４７、５５であるとき、ウェビング荷重の変化速度が３０００（Ｎ／ｍｓ）付近となり、１０００（Ｎ／ｍｓ）を超えている。

したがって、図８（ｂ）のグラフに示されるように、ピストンの移動方向の長さを長くしない場合であっても、ピストン１３６Ａのデューロメータ硬さがＤスケール６３以上であれば、再ロックが発生しないことが確認できる。

このように、本実施形態におけるリトラクタ１００では、ロードリミッター作動時のピストン１３６、１３６Ａの移動に伴う荷重を高めるという観点から、ピストン１３６の移動方向の長さを長くする、あるいは、ピストン１３６Ａの材料を選定することで、再ロックの発生を防止し、車両緊急時の乗員の安全性を確保できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

また、上記実施形態においては本発明にかかるシートベルト用リトラクタを自動車に適用した例を説明したが、自動車以外にも航空機や船舶などに適用することも可能であり、同様の作用効果を得ることができる。

本発明は、乗員拘束用のウェビングの巻取および巻出を行うシートベルト用リトラクタに利用することができる。

Claims (6)

1. 回転することでウェビングの巻取および巻出を行うスピンドルと、該スピンドルをウェビング巻取方向に回転させるプリテンショナとを備えるシートベルト用リトラクタにおいて、
   前記プリテンショナは、
   所定の経路に沿って延びていて途中に湾曲した湾曲部を含むパイプと、
   前記パイプ内に収容され、前記パイプの一端から供給される所定のガスによって該パイプ内を移動する円柱状のピストンと、
   前記パイプ内に収容された複数のボールであり、前記移動するピストンによって前記パイプの他端から１つずつ押し出されて前記スピンドルに回転力を与え、該スピンドルをウェビング巻取方向に回転させる複数のボールとを有し、
   前記複数のボールのうち少なくとも１つは、前記スピンドルをウェビング巻取方向に回転させた後、前記ウェビングに乗員が拘束されることでウェビング巻出方向に回転する前記スピンドルによって前記パイプ内に押し戻され、
   前記ピストンは、前記少なくとも１つのボールによって押され、前記湾曲部の内壁に沿って変形しながら該湾曲部を通過することを特徴とするシートベルト用リトラクタ。
2. 前記ピストンの移動方向の長さは、前記パイプの内径の１．４倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のシートベルト用リトラクタ。
3. 前記ピストンのデューロメータ硬さが、Ｄスケール６３以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のシートベルト用リトラクタ。
4. 前記ピストンの曲げ強度が、３５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のシートベルト用リトラクタ。
5. 前記ピストンは、２３℃、または−２０℃でのアイゾット衝撃強さ試験で破壊強度値を有することを特徴とする請求項１または２に記載のシートベルト用リトラクタ。
6. 前記ピストンは、
   円柱状の本体と、
   前記本体を前記ピストンの移動方向に貫通する貫通孔と、
   前記本体の前記ボール側に形成された凹んだ凹部と、
   前記凹部の縁を切り欠いて形成された溝部とを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシートベルト用リトラクタ。

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