JP2008508135A - 荷重を制限するシートベルトリトラクタ - Google Patents

Abstract

シートベルトリトラクタ（１０）は、シートベルトを引き出させ、かつシートベルトを引き込むスプール（１４）を有する。エネルギー吸収機構（１８）が、シートベルトの引き出し時にスプール（１４）からエネルギーを吸収するために設けられている。エネルギー吸収機構（１８）は、比較的高いエネルギー吸収率用の第１の部分（２２）と、比較的低いエネルギー吸収率用の第２の部分（２６）とを有する。第１の部分（２２）と第２の部分（２６）との間を移動するシフト機構（３０）も設けられている。シフト機構（３０）は、第１の部分（２２）がスプール（１４）に連結される第１のリンク位置（３４）と、第２の部分（２６）がスプール（１４）に連結される第２のリンク位置（３８）との間を移動可能なリンクである。リンクは、シートベルトが引き出されることによるエネルギーによって第１のリンク位置（３４）と第２のリンク位置（３８）との間を駆動させられることが可能である。

Description

本発明は、ベルトをハウジング内に引き込む働きをするシートベルトリトラクタを有するシートベルトリトラクタ組立体に関する。
に関する。

シートベルトリトラクタは、衝突時にウェビングがハウジングから引き出されるのを制限するロックを有する。このロックは、衝突時の車両の速度の変化を検出する慣性センサによって作動させることができる。大きな減速が検出されると、慣性センサは、衝突時にシートベルトリトラクタのロックを始動させてシートベルトを所定の位置に固定する。

ロック状態では、ベルトは、衝突時に車両の乗員が前方に移動しないように拘束する。シートベルトは、いくらか弾力性を有するが、車両の乗員に対する拘束力が著しく強い力になることがある。製造業者は、この力を軽減させるために、ねじり棒を使用して車両の乗員の前方への移動によるエネルギーを制御しながら吸収することができる。一般に、スプールがねじり棒上に取り付けられており、ねじり棒はスプールに機械的に連結されている。衝突時に、ねじり棒は、ハウジングからシートベルトが引き出されることによってスプールが回転するにつれて、ねじれて変形する。ねじり棒が変形すると、シートベルトからエネルギーが吸収される。したがって、車両の乗員は、衝突時に急速に停止するのではなく徐々に減速していく。

車両の乗員の体重は、車両の乗員がシートベルトの拘束力によって減速する減速率に影響を与えることがある。体重の重い車両の乗員は、体重の軽い車両の乗員よりも強い拘束力を必要とする。体重の重い車両の乗員には、体重の軽い車両の乗員よりもエネルギー吸収率を高くすることが望ましい。

最近、製造業者は、様々な吸収率でエネルギーを吸収して様々な体重の車両の乗員に対処するシートベルトリトラクタを使用するようになっている。たとえば、体格の小さい車両の乗員が車両内に座ると、シートベルトリトラクタは低いエネルギー吸収率に設定される。したがって、体重の軽い車両の乗員は、体重の重い車両の乗員より弱い拘束力で拘束される。一方、体重の重い車両の乗員の場合、エネルギー吸収率をより高くし、拘束力をより強くして、車両の乗員が減速される。中間的な体重を有する車両の乗員は、衝突時に拘束力の度合いの組合せを必要とすることがある。このようにして、車両の乗員は、自分の体重に対処した拘束力を受けることができる。

事故によっては、車両が複数回の衝突を受けることがある。一般に、体重の重い車両の乗員の場合、２回目の衝突でも同じく高い吸収率でエネルギーを吸収することが望ましい。しかし、体重の軽い乗員の場合、最初の衝突では低い吸収率で、次に２回目の衝突ではより高い吸収率でシートベルトスプールからエネルギーを吸収することが好ましい。中間的な体重を有する乗員の場合、最初の衝突では、エネルギーを高い吸収率で吸収してから次に低い吸収率で吸収することが望ましい。２回目の衝突では、高いエネルギー吸収率が好ましい。

従来のシートベルトリトラクタはこのような機能を有していない。

従来の構成とは異なり、本発明のシートベルトリトラクタは、エネルギー吸収機構に最初にあるレベルでエネルギーを吸収させ、次に２回目の衝突時に自動的に他のレベルでエネルギーを吸収させる独特のシフト機構を有している。車両の乗員の体重が軽い場合、シートベルトリトラクタは、最初の衝突に対して低いエネルギー吸収率に設定することができる。この衝突の後、シートベルトリトラクタは自動的に高いエネルギー吸収率に切り換わり、これにより、シートベルトリトラクタは２回目の衝突に対してもこの高いレベルでエネルギーを引き続き吸収する。車両の乗員の体重が中間的な体重である場合、リトラクタは、最初は高い吸収率でエネルギーを吸収し、次に低い吸収率に切り換え、２回目の衝突では再び高い吸収率に切り換える。それによって、本発明は、車両の乗員がどちらの衝突でも最適に拘束されるようにすることを確実にする。

上記に指摘したように、エネルギー吸収機構は、高い吸収率でエネルギーを吸収することのできる１つのねじり棒と、低い吸収率でエネルギーを吸収することのできる他のねじり棒とであってよい。シフト機構は、一方のねじり棒をスプールに連結するリンクを有する。リンクは、高い吸収率用の部分が連結される第１のリンク位置と低い吸収率用の部分が連結される第２のインク位置との間を駆動させられることが可能である。リンクは、一方のねじり棒の変形によって生じるエネルギー吸収機構とスプールとの相対的な移動によって駆動させられることが可能である。リンクは、スプールと一緒に移動するように連結されたランナであってもよく、かつ変形するねじり棒と一緒に移動するように連結されたねじ付き部材上に受け止められるようになっていてもよい。したがって、シートベルトリトラクタは、１つのねじり棒と他のねじり棒との間を自動的に移動する。

本発明によるシートベルトリトラクタは、高いエネルギー吸収率と低いエネルギー吸収率とをインテリジェントに切り換える装置を組み込んでよい。

シートベルトリトラクタは、高いエネルギー吸収率に設定されたデフォルト位置を有していてもよい。体重の重い車両の乗員の場合、リトラクタは、衝突の回数にかかわらずに事故の最初から最後までこの設定のままである。中間的な体重を有する車両の乗員に対処するために、エネルギー吸収機構は、最初は比較的高い吸収率でエネルギーを吸収し、次に、コンピュータに制御されて低い吸収率に切り換わることができる。体重の軽い車両の乗員の場合、コンピュータはシートベルトリトラクタを低いエネルギー吸収率に直ちに設定することができる。リトラクタは、１回の衝突でも複数回の衝突でも各体重に対処する。

図１は、シートベルトリトラクタ１０の斜視断面図である。本発明によるシートベルトリトラクタ１０は、シートベルト１６が巻かれたスプール１４を有している。公知のように、シートベルトリトラクタ１０は、ベルト１６を矢印Ａの方向に引き出させ、かつ矢印Ｂの方向に引き込ませることが可能である。シートベルト１６が矢印Ａの方向に引き出されると、スプール１４は、公知の引込みばね１７によって矢印Ｚの方向に回転する。引込みばね１７は、矢印Ｚの方向とは逆の矢印Ｙの方向に回転するスプール１４によって、シートベルト１６の未使用部分を矢印Ｂの方向に巻き戻す。

シートベルトリトラクタ１０は、車両の速度の変化を検出する慣性センサ１９を有している。衝突時に、慣性センサ１９は、ロックホイール２１に連結してロックホイール２１を所定の位置にロックする爪（不図示）を作動させて、矢印Ａの方向へのシートベルト１６の引き出しを制限する。車両の乗員に対するシートベルト１６の拘束力を軽減させるために、シートベルトリトラクタ１０は、シートベルト１６の引き出しによるエネルギーを吸収するエネルギー吸収機構１８を有している。エネルギー吸収機構１８は、スプール１４と一緒にねじれ変形するように機械的に連結された少なくとも１つのねじり棒を有している。エネルギー吸収機構１８は、第１の部分２２、すなわち１つのねじり棒と、第２の部分２６、すなわち他のねじり棒とを有している。２つのねじり棒の代わりに、単一のねじり棒をエネルギー吸収機構として使用してもよい。第１の部分２２の径は、第２の部分２６の径よりも大きい。第１の部分２２と第２の部分２６は、どちらも変形可能である。第１の部分２２をねじると、エネルギー吸収機構１８にかなりの荷重がかけられたときに比較的低い吸収率でエネルギーを吸収する第２の部分２６をねじる場合と比べて、比較的高い吸収率でエネルギーが吸収される。

エネルギー吸収機構１８は、スプール１４を回転可能に支持する。エネルギー吸収機構１８の一方の端部１００はロックホイール２１の溝２５と噛み合うスプライン２４を有しており、それによってエネルギー吸収機構１８がロックホイール２１と一緒に回転移動するようにロックされる。エネルギー吸収機構１８の他方の端部１０４は、引込みばね１７のばねアーバ１０４ａに合わせて回転移動するようにロックされる。外面にねじ山を有する管であるねじ付き部材５０が、エネルギー吸収機構１８の周りに配置されている。ねじ付き部材５０はエネルギー吸収機構１８の第１の部分２２のスプライン２４と噛み合う溝５１を有しており、これにより、ねじ付き部材５０は第１の部分２２と一緒に回転移動するようにロックされる。第２の部分２６もねじ付き部材５０の溝５１と噛み合うスプライン２００を有しており、スプライン２００が溝５１と一緒に回転するようにロックする。

エネルギー吸収機構１８も、第２の部分２６の端部１０４の近くに配置されたスプライン３３を有している。スプライン３３は連結器５４の溝３３ａと噛み合い、これにより、第２の部分２６は連結器５４と一緒に回転するようにロックされる。図７に示されているように、ねじ付き部材５０は、連結器５４の穴１１２に嵌る隆起部１０８を有している。連結器５４の穴１１２とねじ付き部材５０の隆起部１０８との嵌め合いは、第２の部分２６のスプライン３３と連結器５４の溝３３ａとの嵌め合いよりきついことが好ましい。連結器５４が回転すると、連結器５４は、連結器５４がねじ付き部材５０に連結されているときは、たとえ第２の部分２６も連結器５４に連結されていても、第２の部分２６ではなく第１の部分２２を回転させる。

図２に示されているように、通常の動作時には、スプール１４は、この時点ではねじ付き部材５０に連結されている連結器５４を介して、エネルギー吸収機構１８と一緒に回転移動するようにロックされる。ねじ付き部材５０は、エネルギー吸収機構１８の第１の部分２２および第２の部分２６と一緒に回転移動するようにロックされる。ロックホイール２１のロックが慣性センサ１９によって解除されると、スプール１４が回転することによって、エネルギー吸収機構１８が引込みばね１７を巻くかまたは解放する。

衝突時には、ねじり棒のねじれの関数としての２つの異なる吸収率、すなわち、第１の部分２２による比較的高い吸収率と第２の部分２６による比較的低い吸収率とで、シートベルト１６の引き出しによるエネルギーを吸収するように、連結器５４によって、エネルギー吸収機構１８を選択的に作動させることができる。従来の構成とは異なり、シートベルトリトラクタ１０は、付加的な機構、すなわち、エネルギー吸収機構１８がエネルギーを吸収する吸収率を選択するシフト機構３０を有している。シートベルトリトラクタ１０は、他のリトラクタには見られない、シートベルトリトラクタ１０に対する追加的な制御レベルを実現するようにエネルギー吸収を制御する２つの機能を有している。

次に、本発明によるシートベルトリトラクタの衝突時の動作について説明する。最初に、公知のセンサおよびプログラミングによって車両の乗員の体格および体重を検知することで適切な吸収率を決定する制御ユニット５８によって連結器５４の位置決めを制御することによって、エネルギー吸収率が選択される。制御ユニット５８がこの決定を下すと、制御ユニット５８はこの検知されたデータに基づいて連結器５４の位置を調節する。

体重の重い乗員が検知された場合、制御ユニット５８は、連結器５４がスプール１４を第１の部分２２に連結する位置に配置されている図２に示す位置に、シートベルトリトラクタ１０を維持する。衝突時に慣性センサ１９がロックホイール２１をロックすると、第１の部分２２の端部１００は回転できなくなる。シートベルト１６を矢印Ａの方向に引き出すと、荷重が、荷重経路２７に沿って、すなわちスプール１４、連結器５４、ねじ付き部材５０、および第１の部分２２を通じて伝達される。端部１００はロックホイール２１によって所定の位置にロックされる一方で、第１の部分２２はスプライン２５の所で引き続き矢印Ｚの方向へ回転する。第１の部分２２はねじれ、変形することによってエネルギーを吸収する。体重の重い車両の乗員の場合、エネルギー吸収機構１８は、衝突の回数にかかわらず、第１の部分２２の全体を通じてスプール１４からエネルギーを吸収する。第１の部分２２は、予想される衝突の回数にわたってエネルギーを吸収するように変形可能である。

車両の乗員が普通の体重を有していると制御ユニット５８が判定した場合、最初は車両の乗員の加速を低速ではなく高速に低下させることが好ましい。制御ユニット５８は、スプール１４に所定の回転数または所定の時間にわたって第１の部分２２を変形させ、次に、連結器５４を、軸Ｘに沿って矢印Ｃの方向に、図２に示されている第１の位置６２から図３に示されている第２の位置６６まで移動させる。図３に示されているように、連結器５４は、ねじ付き部材５０から分離されているが、依然として第２の部分２６のスプライン３３の所でスプール１４に連結された状態になっている。荷重がスプール１４、連結器５４、およびスプライン３３を通じてエネルギー吸収機構１８の第２の部分２６にさらに伝達されるように、荷重経路２９がさらに形成されている。第２の部分２６は、スプライン２００の所でねじ付き部材５０にロックされ、それによって第１の部分２２にロックされている。シートベルトが引き出されることによってスプール１４が矢印Ｚの方向に回転すると、スプール１４は、第１の部分２２をねじらせる前に連結器５４に第２の部分２６をねじらせる。これによって、シートベルトの引き出しによるエネルギーが、第２の部分２６によってより低い吸収率で吸収される。

体重の軽い車両の乗員の場合、シートベルトの引き出しによるエネルギーを衝突の開始時からより低い吸収率で吸収することが好ましい。制御ユニット５８は、図３に示されているように、荷重が荷重経路２９に沿ってすぐに伝達されるように、連結器５４を第１の位置６２から第２の位置に直ちに移動させるようにプログラムされている。このようにして、エネルギーはより低い吸収率のみでシートベルトリトラクタ１０によって吸収される。

次に、図５および図６を参照して連結器５４の動作について説明する。制御ユニット５８は、作動するとガスを発生させて矢印Ｄの方向にガスを送る点火装置であるアクチュエータ７４と通信している。矢印Ｄは軸Ｘを横切る方向である。図６に示されているように、このガスは、部材８２の壁９２に力７８をかける。これによって、部材８２は、軸Ｘを中心として矢印Ｙの方向に回転し、斜面などのガイド構造８６の上に乗り上げ、したがって部材８２は矢印Ｃの方向へ移動する。部材８２が移動すると、連結器５４が矢印Ｃの方向に移動する。部材８２は、ガイド構造８６を滑り下りて連結器５４から分離するようになっている。そうでなければ、連結器５４と、したがってスプール１４とは、引込みばね１７がスプール１４を巻き戻す際に抵抗を受ける。アクチュエータ７４が作動しない場合、連結器５４および部材８２は、保持ばね９０によってガイド構造８６の底部に位置するように付勢される。

制御ユニット５８による吸収率の前述した制御は、車両の乗員の体重および体格を分析する公知のプログラミングによってインテリジェントに行われる。さらに、シートベルトリトラクタ１０は、第１の部分２２と第２の部分２６との間を移動するシフト機構３０を有している。制御ユニット５８とは異なり、シフト機構３０は、車両の乗員の体重や体格にかかわらずにシートベルトリトラクタ１０を移動させ、それによってシートベルトリトラクタ１０に補足的な安全レベルをもたらす。

図１〜３に示されているように、エネルギー吸収機構１８は、スプライン２５の所で第１の部分２２と一緒に回転するように連結されたねじ付き部材５０を備えている。連結器５４が高いエネルギー吸収率を必要とする場合の第１の位置６２に位置するとき（図２参照）、連結器５４は、スプール１４とねじ付き部材５０とが一緒に回転移動するようにスプール１４をねじ付き部材５０に連結する。シートベルト１６が引き出されるにつれてスプール１４が矢印Ｚの方向に沿って回転すると、ねじ付き部材５０も同様に回転し、それによって第１の部分２２が変形してエネルギーを高い吸収率で吸収する。しかし、荷重が小さい場合のように、連結器５４が第２の位置６６にあると、ねじ付き部材５０が連結器５４によってスプール１４に回転するように連結されることはもはやなくなる。その結果、シートベルト１６が引き出されると、スプール１４は連結器５４を介して第２の部分２６を回転させ、それによって第２の部分２６をねじって変形させる。しかしながら、ねじ付き部材５０は相対的に静止したままである。スプール１４とねじ付き部材５０とは相対的に回転移動する。

ねじ付きの移動可能なリンクまたはランナ（図７参照）などのシフト機構３０が、ねじ付き部材５０上に受け止められる。１つのリンクまたはランナで十分な場合もある。シフト機構３０はスプール１４と一緒に回転するように連結されている。図３および図４に示されているように、ねじ付き部材５０とスプール１４との相対的な運動によって、シフト機構３０はねじ付き部材５０のねじ山の周りを回転し、矢印Ｃの方向へ軸方向に第１のリンク位置３４から第２のリンク位置３８へ移動する。シフト機構３０が第２のリンク位置３８に到達すると、シフト機構３０はねじ付き部材５０の端部３９に当接する。この位置では、シフト機構３０はもはや矢印Ｃの方向に移動することはできない。スプール１４とねじ付き部材５０は、次に、シフト機構３０によって回転するように連結される。

これによって、シートベルトの引き出しによる荷重が、エネルギー吸収機構１８のスプール１４、シフト機構３０、ねじ付き部材５０、および第１の部分２２を通じて荷重経路３１に沿って伝達される。そして、エネルギー吸収機構１８は第２の部分２６より高い吸収率でスプール１４からエネルギーを吸収する。

シフト機構３０は、それによって、シートベルトリトラクタ１０を低いエネルギー吸収率から高いエネルギー吸収率に自動的かつ機械的に切り換える。この切換えがいつ行われるかは、シフト機構３０が端部３９に当接する前にスプール１４が動くことができる回転数によって決まる。その回転数は、エアバッグが展開した後の車両の乗員の予想される位置に基づくものであってよい。２回目の衝突が起こった場合、シートベルトリトラクタ１０は、高いエネルギー吸収率で２回目の衝撃を吸収するように自動的に設定される。

中間的な体重を有する車両の乗員の場合、制御ユニット５８は、第１の部分２２に高い吸収率でスプール１４からエネルギーを吸収させ、次に、連結器５４を第１の連結位置６２から第２の連結位置６６まで移動させ、第２の部分２６によって低い吸収率でエネルギーを吸収させる。所定の回転数の後、シフト機構３０は第１の部分２２の高い吸収率に戻る。

体重の軽い車両の乗員の場合、制御ユニット５８は、低いエネルギー吸収率に直ちに切り換わる。所定の回転数の後、シフト機構３０は高いエネルギー吸収率に切り換わる。このようにして、中間的な体重の車両の乗員と体重の軽い車両の乗員の両方が２回目の衝突から保護される。

スプール、エネルギー吸収機構およびシフト機構を含む、本発明によるシートベルトリトラクタの斜視断面図である。 高いエネルギー吸収率に設定されたエネルギー吸収機構を示す、図１のシフト機構の他の図である。 エネルギー吸収機構が比較的低いエネルギー吸収率に設定されている、図１〜２のシートベルトリトラクタを示す図である。 シフト機構がエネルギー吸収機構を高いエネルギー吸収率に設定している、図１〜３のシートベルトリトラクタを示す図である。 連結器がまだ作動していない位置における連結器を示す、図１〜４のシートベルトリトラクタの斜視図である。 連結器が作動している位置における、図５の連結器を示す図である。 シートベルトリトラクタの分解図である。

Claims (9)

1. シートベルトを引き出させ、かつシートベルトを引き込むスプール（１４）と、
   比較的高いエネルギー吸収率用の第１の部分（２２）と比較的低いエネルギー吸収率用の第２の部分（２６）とを有し、シートベルトの引き出し時に前記スプール（１４）からエネルギーを吸収するエネルギー吸収機構（１８）と、
   前記第１の部分（２２）が前記スプール（１４）に連結される第１のリンク位置（３４）と、前記第２の部分（２６）が前記スプール（１４）に連結される第２のリンク位置（３８）との間を移動可能であり、シートベルトが引き出されることによるエネルギーによって前記第１のリンク位置（３４）と前記第２のリンク位置（３８）との間を駆動させられることが可能なリンク（５０）を有し、前記第１の部分（２２）と前記第２の部分（２６）との間を移動するように構成されたシフト機構（３０）と、
   を有するシートベルトリトラクタ（１０）。
2. 前記第１の部分（２２）と前記第２の部分（２６）との少なくとも一方がねじり棒を有している、請求項１に記載のシートベルトリトラクタ（１０）。
3. 前記リンク（５０）は、前記エネルギー吸収機構（１８）と前記スプール（１４）との相対的な移動によって、前記第１のリンク位置（３４）と前記第２のリンク位置（３８）との間を駆動させられることが可能である、請求項１に記載のシートベルトリトラクタ（１０）。
4. 前記リンク（５０）は、前記エネルギー吸収機構（１８）が変形することによって、前記第１のリンク位置（３４）と前記第２のリンク位置（３８）との間を駆動させられることが可能である、請求項３に記載のシートベルトリトラクタ（１０）。
5. 前記リンクは前記スプール（１４）と一緒に移動するように連結されたランナを有し、前記ランナは前記エネルギー吸収機構（１８）と一緒に移動するように連結されたねじ付き部材（５０）上にねじ込まれている、請求項３に記載のシートベルトリトラクタ（１０）。
6. 前記第１の部分（２２）と前記第２の部分（２６）との一方を前記スプール（１４）に連結する連結器（５４）を含んでおり、前記連結器（５４）は前記連結器（５４）を制御する制御ユニットと通信する、請求項１に記載のシートベルトリトラクタ（１０）。
7. 前記連結器（５４）は、前記第１の部分（２２）が前記スプール（１４）に連結される第１の連結位置（６２）と、前記第２の部分（２６）が前記スプール（１４）に連結される第２の連結位置（６６）とを有しており、前記連結器（５４）は、前記第１の連結位置（６２）と前記第２の連結位置（６６）との間を前記スプール（１４）の回転軸に概ね沿った方向に移動する、請求項６に記載のシートベルトリトラクタ（１０）。
8. 前記エネルギー吸収機構（１８）は、前記比較的低い吸収率に続いて前記比較的高い吸収率で前記スプール（１４）からエネルギーを吸収するように構成されている、請求項１に記載のシートベルトリトラクタ（１０）。
9. 前記エネルギー吸収機構（１８）は、最初は前記比較的高い吸収率で前記スプール（１４）からエネルギーを吸収するように構成されており、次に前記比較的低い吸収率に切り換わり、続いて再び前記比較的高い吸収率に切り換わる、請求項８に記載のシートベルトリトラクタ（１０）。

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