JP5078110B2 - シートベルトリトラクタおよびこれを備えているシートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートベルトを巻取引出し可能に巻き取るシートベルトリトラクタの技術分野に関し、特に、シートベルト装着状態で衝突時等の車両に大きな車両減速度が作用した場合のような緊急時にシートベルトの引出しを阻止する際、トーションバーのねじれ変形などのエネルギ吸収部材の作用によりこのシートベルトにかかる荷重を制限して乗員のエネルギを吸収緩和するエネルギ吸収機構（以下、ＥＡ機構ともいう）を備えているシートベルトリトラクタおよびこれを備えているシートベルト装置の技術分野に属するものである。

従来から自動車等の車両に装備されているシートベルト装置は、前述の緊急時に、シートベルトで乗員を拘束することにより乗員のシートからの飛び出しを阻止し、乗員を保護している。
このようなシートベルト装置においては、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタを備えている。このシートベルトリトラクタでは、シートベルトは非装着時にはスプールに巻き取られているが、装着時には引き出されて乗員に装着される。そして、前述のような緊急時にシートベルトリトラクタのロック手段が作動してスプールのベルト引出方向の回転を阻止することにより、シートベルトの引出しが阻止される。これにより、緊急時にシートベルトは乗員を拘束し、保護するようになる。

ところで、この従来のシートベルト装置のシートベルトリトラクタにおいては、車両衝突等の緊急時にシートベルトが乗員を拘束するとき、大きな車両減速度が生じるため、乗員が大きな慣性により前方へ移動しようとする。このため、シートベルトには大きな荷重が加えられるとともに、乗員はこのシートベルトから大きなエネルギを加えられるようになる。乗員に対してこのエネルギは特に問題ではないが、できれば制限される方が望ましい。

そこで、シートベルトリトラクタにおいては、従来、トーションバーを設けて、シートベルト装着状態での緊急時に、このシートベルトにかかる荷重を制限してエネルギを吸収緩和するようにしたものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
図９は、この特許文献１に開示されたシートベルトリトラクタの一例を示す縦断面図である。図中、１はシートベルトリトラクタ、２はコ字状のフレーム、３はシートベルト、４はコ字状のフレーム２の両側壁間に回転可能に支持され、シートベルト３を巻き取るスプール、５は前述の緊急時に発生する大きな車両減速度を感知して作動する減速度感知手段、６は減速度感知手段５によって作動して少なくともスプール４のベルト引出方向の回転を阻止するロック手段、７はこのスプール４の中心に軸方向に遊嵌、貫通され、かつスプール４とロック手段６とを回転的に連結するトーションバー、８はスパイラルスプリング９のばね力によりブッシュ１０を介してスプール４を常時ベルト巻取方向に付勢するスプリング手段、１１は前述の緊急時に作動してベルト巻取トルクを発生するプリテンショナー、１２はプリテンショナー１１のシートベルト巻取トルクをスプール４に伝達するブッシュである。

ロック手段６は、トーションバー７の第１トルク伝達軸１７に一体回転可能でありかつパウル１３を揺動可能に保持するロッキングベース（本発明のロッキング部材に相当）１４を備えているとともに、トーションバー７に通常時はこのトーションバー７と一体回転し緊急時に減速度感知手段５の作動で停止してトーションバー７との間に相対回転差を発生させてパウル１３をフレーム２の側壁の内歯１９に係合させてロッキングベース１４のシートベルト引出方向の回転を阻止するロックギヤ６ａを備えている。ロッキングベース１４には雄ねじ軸部１５が形成されており、この雄ねじ軸部１５には、スプール４と一体に回転するナット状のストッパ部材１６が螺合されている。
また、トーションバー７には、ロッキングベース１４と相対回転不能に係合する第１トルク伝達部１７が形成されているとともに、スプール４と相対回転不能に係合する第２トルク伝達部１８が形成されている。

そして、スプリング手段８のばね力により、スプール４はブッシュ１０、トーションバー７、トーションバー７の第２トルク伝達部１８およびブッシュ１２を介して常時シートベルト巻取方向に付勢されている。また、プリテンショナー１１の作動時、プリテンショナー１１で発生したベルト巻取トルクがブッシュ１２を介してスプール４に伝達され、これによりスプール４はシートベルト３を所定量巻き取るようになっている。

このように構成された従来のシートベルトリトラクタ１においては、シートベルト非装着時には、スプリング手段８の付勢力で、シートベルト３が完全に巻き取られている。そして、装着のためシートベルト３を通常の速度で引き出すと、スプール４がシートベルト引出方向に回転し、シートベルト３はスムーズに引き出される。シートベルト３に摺動自在に設けられた図示しないタングを車体に固定された図示しないバックルに挿入係止した後、余分に引き出されたシートベルト３がスプリング手段８の付勢力でスプール４に巻き取られ、シートベルト３は乗員に圧迫感を与えない程度にフィットされる。

前述の緊急時にはプリテンショナー１１が発生したシートベルト巻取トルクはスプール４に伝達され、スプール４はシートベルト３を所定量巻き取り、乗員を堅固に拘束する。一方、緊急時に発生する大きな車両減速度で減速度感知手段５が作動してロック手段６が作動する。すなわち、減速度感知手段５の作動により、ロックギヤ６ａのシートベルト引出方向の回転が阻止され、ロック手段６のパウル１３が回動して、フレーム２の側壁の内歯１９に係合する。すると、ロッキングベース１４のシートベルト引出方向の回転が阻止されるので、トーションバー７がねじられ、スプール４のみがシートベルト引出方向にロッキングベース１４に対して相対回転する。これ以後、スプール４がトーションバー７をねじりつつシートベルト引出方向に回転することになり、このトーションバー７のねじりトルクによってシートベルト３に加えられる荷重が制限されて、乗員に加えられる衝撃が吸収緩和される。このように、トーションバー７による荷重制限動作は緊急時には必ず行われる。

スプール４がロッキングベース１４に対して相対回転することで、スプール４と一体回転するストッパ部材１６が、螺合している雄ねじ軸部１５に対して相対回転するため、ロッキングベース１４の方へ移動する。そして、ストッパ部材１６がロッキングベース１４に当接すると、ストッパ部材１６のそれ以上の回転が阻止されるので、スプール４の回転も阻止されて、トーションバー７のねじりが停止する。このようにして、シートベルト３の引出が阻止されて乗員がシートベルト３により拘束されるとともに、トーションバー７の最大ねじりが制限され、トーションバー７のねじりによる切断が防止される。

また、この従来のシートベルトリトラクタ１は、シートベルトの急激な引出時にも、ロック手段６のロッキングベース１４がロックギヤ６ａに対してシートベルト引出方向に相対回転するようになっている。そして、これにより前述と同様にロック手段６のパウル１３がフレーム２の側壁の内歯１９に係合して、ロッキングベース１４の回転が阻止されるため、トーションバー７を介してスプール４のベルト引出方向の回転が阻止され、シートベルトの引出が阻止される。

更に、特許文献１には、制限荷重が切り替えられるようになっているシートベルトリトラクタ１が開示されている。すなわち、図１０に示すように、通常時ＥＡ荷重切替機構３６のロックピン４０でロック部材３８がシリンダ部材３７からの飛び出しを阻止されている。プリテンショナーが作動する大きな衝突時にロッキングベースのベルト引出方向の回転が阻止されると、このロッキングベースに設けられたギヤ３０の同方向の回転も阻止される。このため、ギヤ３０に常時噛合するギヤ３３の回転も阻止される。また、乗員の慣性でシートベルト３が引き出されようとするため、スプール４がなおもベルト引出方向に回転する。このため、スプール４に一体回転可能に設けられたギヤ３１も同方向に回転するとともに、ギヤ３１に常時噛合するギヤ３４も回転する。

一方、この大衝突後の初期段階においては、プリテンショナーからの排出ガスでロックピン４０が突き飛ばされることで、ロック部材３８がスプリング３９のばね力でシリンダ部材３７から飛び出す。すると、ロック車３５のラチェット爪３５ａがロック部材３８に係合し、ロック車３５はベルト引出方向の回転が阻止される。このため、第２トーションバー３２はその全長θより短い長さηの部分でねじれる。こうして、第１トーションバー７のねじれと第２トーションバー３２のη部分のねじれとによって、ＥＡ機構によるＥＡ作動が開始され、このときのＦＬ荷重Ｆ₁は、図１１に示すように比較的大きい。また、この初期段階続く後続段階においては、第２トーションバー３２のη部分が所定量ねじれて破断し、この第２トーションバー３２の破断後は、第１トーションバー７のみがねじれることでＥＡ作動が行われるようになる。このときのＦＬ荷重Ｆ₂は、図１１に示すように初期段階より比較的小さい。このようにして、ＦＬ荷重が切り替えられ、シートベルトにかかる制限荷重を、例えばエアバッグ等による緊急時の乗員の拘束状況に応じて柔軟に種々設定することができる。

なお、従来のＥＡ機構としては、他に、ロッキングベース側に設けられた線材をスプール側に設けられた係合ピンでしごくＥＡ機構（例えば、特許文献２参照）、一端がスプール側に設けられた帯状板をロッキングベース側に設けたガイド溝で強制的に変形するＥＡ機構（例えば、特許文献３参照）、スプールに設けた筒状部材をロッキングベースに設けた係止部で塑性変形させるＥＡ機構（例えば、特許文献４参照）、一端をロッキングベース側に設けかつ他端をスプール側に係合させたＵ字状の平板素材を変形させるＥＡ機構（例えば、特許文献５参照）、スプールとロッキングベースとの間に設けられたシェアピンを緊急時のロッキングベースの回転ロック時にせん断破壊させるＥＡ機構（例えば、特許文献６参照）、スプール側に設けられた被切削部位を、ロッキングベース側に設けられた切削刃で切削するＥＡ機構（例えば、特許文献６参照）、スプールとロッキングベースとの間に位置させるとともにスプールの軸方向穴に嵌入させた細長いエネルギ吸収ピンを引き抜く荷重によるＥＡ機構（例えば、特許文献７参照）等が提案されている。

しかしながら、特許文献１に開示のシートベルトリトラクタ１は制限荷重を乗員の拘束状況に応じて種々設定することができるものの、衝突後の初期段階での制限荷重が１つの制限荷重に設定されるだけである。この衝突後の初期段階では、乗員に加えられるエネルギが大きいが、このエネルギは、乗員の体重等の体格、シートスライド位置、衝突速度、衝突加減速度、衝突の仕方等によって種々異なる。このように初期段階での種々異なる大きなエネルギに対して、１つの制限荷重で対応するだけではなく、車両緊急時の状況に応じてよりきめ細かい制限荷重を設定する方が、乗員をより効果的にかつより適切に拘束することができる。

そこで、シートベルトにかかる制限荷重を緊急時の状況に応じてより一層柔軟に種々設定することができるシートベルトリトラクタが提案されている（例えば、特許文献８参照）。
この特許文献８に開示のシートベルトリトラクタはスプールと並列にかつスプールの上方に１つの回転軸を設けるとともに、この回転軸に更にＥＡ特性の異なる２つのＥＡ機構を設けるとともに、これらのＥＡ機構を緊急時の状況に応じて１つまたは２つ作動するようにしている。このように、２つのＥＡ機構を適宜選択して作動することで、シートベルトにかかる制限荷重を緊急時の状況に応じてより一層柔軟に種々設定することができる。
特開２００１−５８５５９号公報。 特開２００２−５３００７号公報。 特開２０００−８５５２７号公報。 特開２００２−５３００８号公報。 特開平１０−２５８７０２号公報。 特開２００１−１０６０２５号公報。 特開２００２−５９８０９号公報。 特開２００６−６２６３２号公報。

ところで、特許文献８に開示のシートベルトリトラクタでは、スプールの回転軸から離間して更に１つの回転軸をこのスプールの上方に配設しているため、シートベルトリトラクタはその上下方向に比較的大型になっている。近年に車室内の空間をできるだけ有効な空間に支持するために、車室内に設けられるシートベルトリトラクタをできる限り小型に形成することが求められている。
しかも、シートベルトリトラクタをできる限り小型に形成しても、シートベルトにかかる制限荷重を緊急時の状況に応じて柔軟に種々設定することが望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、シートベルトにかかる制限荷重を緊急時の状況に応じてより一層柔軟に種々設定することができるようにしつつ、より一層小型に形成できるシートベルトリトラクタおよびこれを備えているシートベルト装置を提供することである。

前述の課題を解決するために、請求項１の発明のシートベルトリトラクタは、シートベルトを巻き取るスプールと、通常時前記スプールの回転が第１のシートベルト荷重制限機構を介して伝達されてこのスプールとともに回転しかつ緊急時にシートベルト引出し方向の回転が阻止されるロッキング部材を有するロック手段とを備え、前記ロッキング部材のシートベルト引出し方向の回転が阻止されて前記スプールが前記ロッキング部材に対してシートベルト引出方向に相対回転するとき、前記シートベルトにかかる荷重を前記第１のシートベルト荷重制限機構で制限するようになっているシートベルトリトラクタにおいて、前記スプールと同軸に設けられて、緊急時に作動して前記シートベルトにかかる荷重を制限するとともに、乗員の体格の情報、シートスライド位置の情報、衝突速度の情報、衝突加減速度の情報、衝突の仕方の情報等の前記緊急時の状況の情報に基づいて緊急時のシートベルトの制限荷重を変更する第２のシートベルト荷重制限機構と、前記スプールと前記ロッキング部材との間に設けられて、緊急時に前記シートベルトにかかる荷重を制限する第３のシートベルト荷重制限機構と、前記第２のシートベルト荷重制限機構によるシートベルトの制限荷重を制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記緊急時の状況の情報に基づいて、緊急時に前記第２のシートベルト荷重制限機構が前記第１および第３のシートベルト荷重制限機構による前記シートベルトの荷重制限とともに前記シートベルトにかかる荷重を制限し、前記第３のシートベルト荷重制限機構による前記シートベルトの荷重制限が終了した後でかつ前記第１のシートベルト荷重制限機構による前記シートベルトの荷重制限が終了する前に、前記第２のシートベルト荷重制限機構による前記シートベルト
の荷重制限が終了するように前記第２のシートベルト荷重制限機構を制御することを特徴としている。

また、請求項２の発明のシートベルトリトラクタは、前記制御部が、非駆動時に前記第２のシートベルト荷重制限機構を作動させるとともに、駆動時に前記第２のシートベルト荷重制限機構を作動させないように前記第２のシートベルト荷重制限機構の作動を制御する作動制御部材と、前記作動制御部材を駆動制御する駆動部材と、前記緊急時の状況の情報に基づいて前記駆動部材の作動を制御する制御装置とを備えることを特徴としている。

更に、請求項３の発明のシートベルトリトラクタは、前記第２のシートベルト荷重制限機構が、前記スプールに一体回転可能にかつ同軸に設けられた第１エネルギ吸収部材支持部材と、前記第１エネルギ吸収部材支持部材に同軸にかつ回転可能に設けられるとともに前記作動制御部材により回転が制御される第２エネルギ吸収部材支持部材と、これらの第１および第２エネルギ吸収部材支持部材の間に設けられたエネルギ吸収部材からなることを特徴としている。

更に、請求項４の発明のシートベルトリトラクタは、前記第１のシートベルト荷重制限機構が、前記スプールと前記ロッキング部材との間に設けられたトーションバーからなることを特徴としている。

更に、請求項５の発明のシートベルトリトラクタは、前記第３のシートベルト荷重制限機構は、前記スプールに穿設された細長い軸方向穴に摺動可能に嵌入されているとともに前記ロッキング部材を貫通して設けられたエネルギ吸収ピンを備え、緊急時に前記スプールが前記ロッキング部材に対してシートベルト引出方向に相対回転するとき、前記エネルギ吸収ピンが前記スプールの軸方向穴から引き抜かれるときの引抜き荷重により前記シートベルトに加えられる荷重が制限されることを特徴としている。

更に、請求項６の発明のシートベルト装置は、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、このシートベルトリトラクタから引き出されたシートベルトに摺動自在に支持されたタングと、このタングが係脱可能に係合されるバックルとを少なくとも備え、緊急時にシートベルトリトラクタによって前記シートベルトの引出しが阻止されることで乗員を拘束するシートベルト装置において、前記シートベルトリトラクタが、請求項１ないし５のいずれか１記載のシートベルトリトラクタであることを特徴としている。

このような構成をした本発明のシートベルトリトラクタおよびこれを備えているシートベルト装置によれば、緊急時に、緊急時の状況の情報に基づいて、第２のシートベルト荷重制限機構が第１および第３のシートベルト荷重制限機構によるシートベルトの荷重制限とともにシートベルトにかかる荷重を制限し、第３のシートベルト荷重制限機構によるシートベルトの荷重制限が終了した後でかつ第１のシートベルト荷重制限機構によるシートベルトの荷重制限が終了する前に、第２のシートベルト荷重制限機構によるシートベルト
の荷重制限が終了するように第２のシートベルト荷重制限機構が制御される。すなわち、本発明のシートベルトリトラクタおよびこれを備えているシートベルト装置では、シートベルトの制限荷重が３段の制限荷重に設定される。したがって、シートベルトにかかる制限荷重を最初に第１ないし第３のシートベルト荷重制限機構で大きくし、次にシートベルトの制限荷重を第１および第２のシートベルト荷重制限機構で所定量小さくし、荷重制限の最後で第１のシートベルト荷重制限機構のみで制限して更に小さくすることができる。これにより、衝突時のシートベルトの制限荷重を衝突時の状況および乗員の体格の大きさ等の緊急時の情報に応じてより一層柔軟に種々設定することができる。その結果、衝突時に乗員をより効果的にかつより適切に拘束することができるようになる。

また、荷重制限が可変である第２のシートベルト荷重制限機構と荷重制限が固定である第１のシートベルト荷重制限機構および第３のシートベルト荷重制限機構とを組み合わせることにより、衝突等の緊急時のシートベルトの制限荷重を効率よく設定することができる。これにより、衝突時に乗員をより一層効果的にかつより一層適切に拘束することができるようになる。

従来、シートベルト装置は、エアバッグと協働して緊急時に乗員を拘束保護するようになっている。このため、緊急時に乗員に加わるエネルギ（通常、胸Ｇと呼ばれる）は、最初はシートベルトを介してのみのエネルギのため小さく、エアバッグが乗員に接触し始めるとエアバッグのエネルギが加算されるため、徐々に大きくなる傾向にある。そこで、本発明により、どんな体格の乗員に対しても、緊急時にエアバッグが作動してエアバッグのエネルギが加算されるとしても、前述のようにシートベルトの荷重を制限することによって、どのような体格の乗員に対しても、エアバッグ作動時には乗員に加わるエネルギ吸収を均一化することが可能となる。

また、第２のシートベルト荷重制限機構をスプールと同軸に設けているので、シートベルトリトラクタを上下方向に小型コンパクトに形成することができる。これにより、車室内の有効空間をその分広くすることができる。
更に、請求項５に係る発明のシートベルトリトラクタによれば、第３のシートベルト荷重制限機構にスプールの軸方向穴に嵌入される細長いエネルギ吸収ピンを用いているので、第３のシートベルト荷重制限機構の構造を簡単にでき、シートベルトリトラクタをより一層小型コンパクトに形成することができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかるシートベルトリトラクタの実施の形態の一例を、その構成の一部を省略して示す図、図２は図１におけるII−II線に沿う断面図である。なお、以下の実施の形態の各例の説明において、その例よりも前の例と同じ構成要素および前述の図９に示す従来例のシートベルトリトラクタ１の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。

図１に示すように、この例のシートベルトリトラクタ１は、図９に示す従来例のシートベルトリトラクタ１と同様に、コ字状のフレーム２、シートベルト３、シートベルト３を巻き取るスプール４、および第１のＥＡ機構（本発明の第１のシートベルト荷重制限機構に相当）における第１のエネルギ吸収部材であるトーションバー７を有している。また、詳細に図示しないが、この例のシートベルトリトラクタ１は、図９に示す従来例のシートベルトリトラクタ１と同様に、減速度感知手段５、ロック手段６、およびスプリング手段８を備えているとともに、前述のプリテンショナー１１と同様のプリテンショナー、プリテンショナー１１のシートベルト巻取トルクをスプール４に伝達する前述のブッシュ１２と同様のブッシュを備えている。

また、この例のシートベルトリトラクタ１は、スプール４のロッキングベース１４側の端面に突設された支持軸部４ａの外周に第２のＥＡ機構（本発明の第２のシートベルト荷重制限機構に相当）４１がスプール４と同軸に設けられている。図２に示すように、この第２のＥＡ機構４１は、第２エネルギ吸収部材である帯状のエネルギ吸収プレート４２と、スプール４の支持軸部４ａに相対回転可能に支持され、内歯のラチェット歯４３ａを有するリング状の第１エネルギ吸収部材支持部材４３と、この第１エネルギ吸収部材支持部材４３に相対回転可能に支持された第２エネルギ吸収部材支持部材４４とを有している。

エネルギ吸収プレート４２は所定の厚みで所定の幅を有する帯状平板からなり、全体がほぼＣ字状に形成されている。なお、エネルギ吸収プレート４２は線状体で形成することもできる。このエネルギ吸収プレート４２の一端部は第１エネルギ吸収部材支持部材４３に固定支持される第１支持部４２ａとされ、またエネルギ吸収プレート４２の他端部は第２エネルギ吸収部材支持部材４４に摺動可能に支持されている。更に、第１支持部４２ａの近傍には、折り返されたＵ字状部４２ｂが形成されている。

第２エネルギ吸収部材支持部材４４は円板状に形成され、その外周縁には環状のフランジ４４ａが形成されている。エネルギ吸収プレート４２の第１支持部４２ａが第１エネルギ吸収部材支持部材４３に固定支持されるとともに、エネルギ吸収プレート４２のＵ字状部４２ｂから他端までは、第２エネルギ吸収部材支持部材４４のフランジ４４ａの内周面に当接されている。

また、スプール４の支持軸部４ａと第１エネルギ吸収部材支持部材４３との間には、これらのベルト引出し方向の回転に対して回転的に連結するクラッチ機構４５が設けられている。このクラッチ機構４５は円弧状に形成されかつ一側に、第１エネルギ吸収部材支持部材４３のラチェット歯４３ａに係合可能な所定数の係止爪４６ａを有するクラッチパウル４６を備えている。このクラッチパウル４６は支持軸部４ａに所定形状に湾曲して形成された支持面４ｂに摺動可能に支持されている。

更に、図３に示すようにクラッチパウル４６は、ロック手段６のパウル１３の回転軸１３ａに一体にかつ同軸に設けられたシェアピン４７に一体回転可能に設けられている。そして、緊急時にパウル１３が回動してロッキングベース１４のベルト引出方向の回転が阻止されたとき、このパウル１３の回動で回動してクラッチパウル４６の係止爪４６ａがラチェット歯４３ａに係合するようになっている。

そして、前述のように減速度感知手段５の作動した緊急時にパウル１３が回転してフレーム２の側壁２ｂの内歯１９に係合する際に、クラッチパウル４６はパウル１３の回転と連動して回転することで、その係止爪４６ａが第１エネルギ吸収部材支持部材４３のラチェット歯４３ａにベルト引出し方向に係合し、クラッチ機構４５が接続されるようになっている。このクラッチ機構４５の接続により、スプール４と第１エネルギ吸収部材支持部材４３とが少なくともベルト引出方向に回転連結される。また、パウル１３がフレーム２の内歯１９に係合するとロッキングベース１４のベルト引出方向の回転がロックされるのに対して、乗員の慣性でシートベルト３が引き出されようとしてスプール４がなおもベルト引出方向に回転するので、シェアピン４７が大きなせん断荷重を加えられて破断するようになる。

すなわち、緊急時にパウル１３がフレーム２の内歯１９に係合しかつクラッチパウル４６の係止爪４６ａがラチェット歯４３ａに係合したとき、シェアピン４７がせん断破壊するようになっている。シェアピン４７がせん断破壊すると、クラッチパウル４６は、係止爪４６ａがラチェット歯４３ａに係合したまま、スプール４のベルト引出方向の回転の上流側にスプール４に対して相対的に移動する。そして、クラッチパウル４６はスプール４の支持軸部４ａの支持面４ｂと第１エネルギ吸収部材支持部材４３との間に食い込まれることにより、スプール４に対する相対移動が停止する。これにより、スプール４と第１エネルギ吸収部材支持部材４３とのベルト引出方向の回転連結が堅固に保持される。したがって、スプール４のベルト引出方向の回転がクラッチパウル４６を介して第１エネルギ吸収部材支持部材４３に伝達され、第１エネルギ吸収部材支持部材４３が矢印で示すようにベルト引出方向に回転するようになる。

更に、図２に示すようにフレーム２の側壁２ｂには、第２のＥＡ機構４１のＥＡ作動をそれぞれ制御する作動制御部材４８とこの作動制御部材４８を駆動する駆動部材４９を備えている。作動制御部材４８はフレーム２の側壁２ｂに回動可能に支持されたレバー５０からなり、レバー５０の先端には９０度曲げられた係合突部５０ａが設けられている。この係合突部５０ａは、通常時は、第２エネルギ吸収部材支持部材４４のフランジ４４ａに形成された係合凹部４４ｂに嵌合されている。

第２ＥＡの機構４１は本発明の制限荷重設定手段を構成している。駆動部材４９は内部にガスジェネレータ４９ａ（図２には不図示：図４に図示）を備えており、このガスジェネレータは緊急時に作動して反応ガスを発生させる。そして、この反応ガスによって駆動部材４９が作動して作動制御部材４８のレバー５０を図２において時計回りに回動させ、係合突部５０ａを係合凹部４４ｂから脱出させるようになっている。

図４に示すようにこの例の第２のＥＡ機構４１においては、駆動部材４９のガスジェネレータ４９ａは、シートウェイトセンサ５１、シートスライド位置検出センサ５２、加速度センサ５３、フロントサテライトセンサ５４、ベルト伸び出し量センサ５５、およびバックルスイッチ５６からの各出力信号に基づいてＣＰＵ５７により緊急時の状況に応じて作動制御される。すなわち、駆動部材４９が作動しなく、作動制御部材４８のレバー５０の係合突部５０ａが係合凹部４４ｂから脱出していないときは、シートベルト３に加えられる荷重が第２のＥＡ機構４１により制限され、レバー５０の係合突部５０ａが係合凹部４４ｂから脱出しているときは、シートベルト３に加えられる荷重が第２のＥＡ機構４１により制限されない。したがって、第２のＥＡ機構４１による荷重制限動作は、緊急時に荷重制限を行う場合と行わない場合とで可変となっている。

更に、この例のシートベルトリトラクタ１は、図１に示すように第３のＥＡ機構（本発明の第３のシートベルト荷重制限機構に相当）６３がスプール４とロッキングベース１４との間に設けられている。この第３のＥＡ機構６３は、第３のエネルギ吸収部材でありかつスプール４の軸方向に延びる細長いエネルギ吸収ピン６４を備えている。このエネルギ吸収ピン６４は、スプール４に偏心した位置に軸方向に延びるようにして穿設された細長い軸方向穴４ｃに摺動可能に嵌入されているとともにロッキングベース１４を貫通して設けられている。そして、ロッキングベース１４を貫通したエネルギ吸収ピン６４の端部にフランジ６４ａが形成されており、このフランジ６４ａがロッキングベース１４に係止することで、エネルギ吸収ピン６４のスプール４側への抜けが阻止されている。

ロッキングベース１４のスプール４に対向する側の側面には、エネルギ吸収ピン６４の貫通位置にこのエネルギ吸収ピン６４をガイドするガイド溝１４ａが形成されている。図２に二点鎖線で示すように、このガイド溝１４ａはロッキングベース１４と同心状の円弧形状に形成されているとともに、その円弧状の長さはエネルギ吸収ピン６４のエネルギ吸収動作後にエネルギ吸収ピン６４が完全に収容される長さに設定されている。そして、エネルギ吸収ピン６４のエネルギ吸収動作が行われる前の通常時は、図１に示すようにエネルギ吸収ピン６４は直線状に保形されている。

この第３のＥＡ機構においては、図５（ａ）に示すように通常時のピン引抜き前では、エネルギ吸収ピン６４はスプール４の軸方向穴４ｃから引き抜かれず、直線状に保形された状態になっている。前述の緊急時にはロッキングベース１４のシートベルト引出方向の回転が阻止されるので、トーションバー７がねじられ、スプール４のみがシートベルト引出方向にロッキングベース１４に対して相対回転する。すると、スプール４の軸方向穴４ｃからのエネルギ吸収ピン６４の引抜きが開始される。そして、図５（ｂ）に示すように、エネルギ吸収ピン６４は軸方向穴４ｃから引き抜かれるときにＡ点およびＢ点で直角に折り曲げられるとともに、引き抜かれたエネルギ吸収ピン６４ｂはロッキングベース１４のガイド溝１４ａにガイドされて円弧状に湾曲変形される。

そして、軸方向穴４ｃからのエネルギ吸収ピン６４の引抜き抵抗、エネルギ吸収ピン６４の折り曲げ変形、およびエネルギ吸収ピン６４の湾曲変形により、図５に示すようにシートベルトに加えられる荷重として制限された荷重が発生する。この荷重は次第に増大するが、図５（ｂ）に示すようにエネルギ吸収ピン６４が所定量引き抜かれた引抜き途中では、一定となる。この状態では、制限荷重はトーションバー７のねじり変形による荷重とエネルギ吸収ピン６４の引抜きで発生する荷重とが合算された荷重となる。

図５（ｃ）に示すように、エネルギ吸収ピン６４の全量が引き抜かれると、エネルギ吸収ピン６４の引抜きで発生する荷重が消滅し、トーションバー７のねじり変形による荷重のみとなる。このように、第３のＥＡ機構６３による荷重制限動作は緊急時には必ず行われ、固定となっている。

次に、このように構成されたこの例のシートベルトリトラクタ１の作動について説明する。
図６（ａ）に示すように、シートベルトリトラクタ１が非作動の初期状態では、クラッチパウル４６の係止爪４６ａがラチェット歯４３ａに係合していなく、クラッチ機構４５はオフ（遮断）となっている。したがって、スプール４と第１エネルギ吸収部材支持部材４３とは回転的に遮断されている。また、駆動部材４９が作動しなく、作動制御部材４８のレバー５０の係合突部５０ａが第２エネルギ吸収部材支持部材４４の係合凹部４４ｂに嵌合されている。したがって、第２エネルギ吸収部材支持部材４４は回転不能とされている。

前述の緊急時に、前述と同様にプリテンショナー１１が発生したシートベルト巻取トルクで、スプール４が図６（ｂ）に示すようにベルト巻取り方向（図において時計回り）に回転してシートベルト３を所定量巻き取り、乗員を堅固に拘束する。次に、乗員の慣性によりスプール４およびロッキングベース１４がベルト引出し方向に回転すると、パウル１３が回動してロッキングベース１４のベルト引出方向の回転が阻止される。すると、従来と同様にトーションバー７がねじり変形し、トーションバー７によるエネルギが吸収される。また同時に、図６（ｂ）に示すようにクラッチパウル４６が回動してその係止爪４６ａがラチェット歯４３ａに係合する。つまり、クラッチ機構４５がオンとなってスプール４と第１エネルギ吸収部材支持部材４３とがベルト引出し方向に回転的に遮断されている。このとき、駆動部材４９が作動しなく、第２エネルギ吸収部材支持部材４４は回転不能に保持されている。

したがって、乗員の慣性によるスプール４のベルト引出し方向の回転に伴い、このスプール４の回転がクラッチ機構４５を介して第１エネルギ吸収部材支持部材４３に伝達され、図６（ｃ）に示すように第１エネルギ吸収部材支持部材４３もベルト引出し方向（図６（ｃ）において反時計回り）に回転する。すると、エネルギ吸収プレート４２の第１支持部４２ａが第１エネルギ吸収部材支持部材４３の回転とともに同方向に回転するので、エネルギ吸収プレート４２はそのＵ字状部４２ｂが他端側に次第に移動するようにして変形する。これにより、第２のＥＡ機構４１によりエネルギが吸収される。更に、前述のように第３のＥＡ機構６３のエネルギ吸収ピン６４が直角に折り曲げ変形するとともに円弧状に湾曲変形する。これにより、第３のＥＡ機構６３によりエネルギが吸収される。こうして、トーションバー７、第２のＥＡ機構４１、および第３のＥＡ機構６３のすべての作動により、エネルギがより効果的に吸収されるようになる。このときのシートベルト３に加えられる制限荷重は、図７にαで示すようにトーションバー７のねじり変形荷重、エネルギ吸収プレート４２の変形荷重、およびエネルギ吸収ピン６４の引抜き荷重を合算した荷重となる。すなわち、シートベルト３に加えられる制限荷重は、最初にトーションバー７、第２および第３のＥＡ機構４１,６３により大きくなる。

図５（ｃ）に示すようにエネルギ吸収ピン６４の全量が引き抜かれると、第３のＥＡ機構６３によるエネルギの吸収が終了し、図７にβで示すようにトーションバー７のねじり変形荷重とエネルギ吸収プレート４２の変形荷重とを合算した荷重となる。これにより、トーションバー７および第２のＥＡ機構４１によりエネルギがより吸収され、シートベルト３の制限荷重が変更される。

前述の各センサ５１,５２,５３,５４,５５およびバックルスイッチ５６からの出力信号に基づいて、ＣＰＵ３７が緊急時の状況を把握して、第２のＥＡ機構４１によるエネルギ吸収が必要としなくなったと判断すると、ＣＰＵ３７は駆動部材４９のガスジェネレータ４９ａを作動する。すると、図６（ｄ）に示すようにガスジェネレータ４９ａは反応ガスを発生し、この反応ガスにより駆動部材４９が駆動して作動制御部材４８のレバー５０を時計回りに回動する。これにより、レバー５０の係合突部５０ａが係合凹部４４から脱出するので、第２エネルギ吸収部材支持部材４４は回転可能となる。

したがって、図６（ｅ）に示すように第２エネルギ吸収部材支持部材４４は、スプール４および第１エネルギ吸収部材支持部材４３と一体にベルト引出し方向に回転するようになる。すると、Ｕ字状部４２ｂが他端側に移動しなく、エネルギ吸収プレート４２は変形しなくなる。したがって、第２のＥＡ機構４１によるエネルギの吸収が終了し、制限荷重は図７にγで示すようにトーションバー７のねじり変形荷重のみの荷重となる。これにより、トーションバー７のみによりエネルギがより吸収され、シートベルト３の制限荷重が更に変更される。このように、第２のＥＡ機構４１によるエネルギ吸収が必要とする場合には、シートベルトリトラクタ１は３段の制限荷重が設定される。

また、緊急時に、各センサ５１,５２,５３,５４,５５およびバックルスイッチ５６からの出力信号に基づいて、ＣＰＵ３７が緊急時の状況を把握して、最初から第２のＥＡ機構４１によるエネルギ吸収が必要としないと判断すると、ＣＰＵ３７は駆動部材４９のガスジェネレータ４９ａを作動する。これにより、前述と同様に第２エネルギ吸収部材支持部材４４が回転可能となり、エネルギ吸収プレート４２が変形しなく、第２のＥＡ機構４１によるエネルギの吸収は行われない。このときには、制限荷重は前述の図５に示すように最初にトーションバー７のねじり変形荷重と第３のＥＡ機構６３のエネルギ吸収ピン６４の引抜き荷重とを合算した荷重となる。

図５（ｃ）に示すようにエネルギ吸収ピン６４の全量が引き抜かれると、第３のＥＡ機構６３によるエネルギの吸収が終了し、荷重制限の最後ではトーションバー７のねじり変形荷重のみの荷重となる。これにより、トーションバー７のみによりエネルギがより吸収され、シートベルト３の制限荷重が変更される。このように、第２のＥＡ機構４１によるエネルギ吸収が必要としない場合には、シートベルトリトラクタ１は２段の制限荷重が設定される。

このように、この例のシートベルトリトラクタ１によれば、予め事前にわかる情報（例えば、乗員の体重の情報、シートスライド位置の情報等）、衝突を予知した衝突予知情報、および衝突の厳しさの情報（例えば、衝突速度の情報、衝突加減速度の情報、衝突の仕方等の情報）等の緊急時の状況の情報に基づいて、荷重制限が可変である第２のＥＡ機構４１により緊急時のシートベルト３の制限荷重を変更するようにしているので、衝突等の緊急時のシートベルトの制限荷重を緊急時の状況および乗員の体格の大きさ等の緊急時の情報に応じてより一層柔軟に種々設定することができる。これにより、緊急時に乗員をより効果的にかつより適切に拘束することができるようになる。

また、荷重制限が可変である第２のＥＡ機構４１と荷重制限が固定である第１のＥＡ機構および第３のＥＡ機構６３とを組み合わせることにより、衝突等の緊急時のシートベルトの制限荷重を効率よく設定することができる。これにより、衝突時に乗員をより一層効果的にかつより一層適切に拘束することができるようになる。

特に、ロッキングベース１４のシートベルト引出し方向の回転が阻止されてスプール４がロッキングベース１４に対してシートベルト引出方向に相対回転するとき、シートベルト３にかかる荷重を最初にトーションバー７および第３のＥＡ機構６３で制限するか、またはシートベルト３にかかる荷重を最初にトーションバー７、第２および第３のシートベルト荷重制限機構４１,６３で制限し、少なくとも最後にシートベルト３にかかる荷重をトーションバー７のみによって制限するようにしているので、ロッキングベース１４のシートベルト引出し方向の回転が阻止されてスプール４がロッキングベース１４に対してシートベルト引出方向に相対回転するとき、シートベルト３にかかる荷重を、最初にトーションバー７および第３のＥＡ機構６３またはトーションバー７、第２および第３のシートベルト荷重制限機構４１,６３で大きく制限した後、荷重制限の最後でトーションバー７のみで制限することができる。

従来、緊急時に乗員に加わるエネルギ（通常、胸Ｇと呼ばれる）は、最初はシートベルト３を介してのみのエネルギのため小さく、エアバッグが乗員に接触し始めるとエアバッグのエネルギが加算されるため、徐々に大きくなる傾向にあってエネルギ吸収が均一に行われないという問題がある。しかし、前述のようにＥＡ機構による荷重制限を効率よく行うことにより、緊急時にエアバッグが作動してエアバッグのエネルギが加算されるとしても、シートベルト３の荷重を制限することによって、どんな体格の乗員に対しても乗員に加わるエネルギ吸収を均一化することができ、かつ効果的に行うことができる。

更に、第２のＥＡ機構４１をスプール４と同軸に設けているので、シートベルトリトラクタ１を上下方向に小型コンパクトに形成することができる。これにより、車室内の有効空間をその分広くすることができる。
更に、第３のＥＡ機構６３にスプール４の軸方向穴４ｃに嵌入される細長いエネルギ吸収ピン６４を用いているので、第３のＥＡ機構６３の構造を簡単にでき、シートベルトリトラクタ１をより一層小型コンパクトに形成することができる。

前述の例のシートベルトリトラクタ１は、従来公知のシートベルト装置に用いられているシートベルトリトラクタ１に適用することができる。前述の各例のシートベルトリトラクタ１が適用されるシートベルト装置としては、例えば図８に示すように車体に固定されたシートベルトリトラクタ１、このシートベルトリトラクタ１から引き出されるとともに先端のベルトアンカー３ａが車体の床あるいは車両シート５８に固定されるシートベルト３、シートベルトリトラクタ１から引き出されたシートベルト３を乗員のショルダーの方へガイドするガイドアンカー５９、このガイドアンカー５９からガイドされてきたシートベルト３に摺動自在に支持されたタング６０、車体の床あるいは車両シートに固定されかつタング６０が係脱可能に挿入係合されるバックル６１から構成されるシートベルト装置６２がある。

なお、前述の例では、作動制御部材４８のレバー５０を回動させる駆動部材４９として、ガスジェネレータ４９ａを用いるものとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、駆動部材４９として、例えば電磁ソレノイドによる電磁力でレバー５０を回動させる等の他の手段による駆動力でレバー５０を回動させることもできる。その場合には、電磁ソレノイドをＣＰＵ５７で前述の例と同様に駆動制御すればよい。

また、前述の例では、第３のＥＡ機構６３としてエネルギ吸収ピン６４を用い、このエネルギ吸収ピン６４の引抜きによりシートベルト３に加えられる荷重を制限しているが、第３のＥＡ機構６３として、エネルギ吸収プレート４２を有する第２のＥＡ機構４１と同様にエネルギ吸収プレートを有するＥＡ機構を用いることもできる。このようにすればエネルギ吸収プレートの長さをエネルギ吸収ピン６４より長く取れるので（エネルギ吸収ピン６４の長さはスプール４の軸方向長さより短くする必要がある）、エネルギ吸収プレートによる制限荷重が設定されるスプール４の回転ストロークを長くすることができる。しかし、各ＥＡ機構を含めたシートベルトリトラクタの構造をより簡単にかつコンパクトにするためには、第３のＥＡ機構６３としてエネルギ吸収ピン６４を用いることが望ましい。

本発明のシートベルトリトラクタは、自動車等の車両に付設されたシートベルト装置に用いられ、衝突時等の緊急時にシートベルトにかかる荷重を制限して乗員のエネルギを吸収緩和しつつシートベルトの引出しを阻止するシートベルトリトラクタに好適に利用することができる。

本発明にかかるシートベルトリトラクタの実施の形態の一例を、その構成の一部を省略して示す図である。 図１におけるII−II線に沿う断面図である。 図１に示すシートベルトリトラクタの部分拡大図である。 図１に示す例のシートベルトリトラクタの第２のＥＡ機構を制御するためのブロック図である。 エネルギ吸収ピンによる第３のＥＡ機構を説明し、（ａ）はピン引抜き前の状態を説明する図、（ｂ）はピン引抜き途中の状態を説明する図、（ｃ）はピン全量引抜き状態を説明する図である。 （ａ）ないし（ｅ）は、図１に示す例のシートベルトリトラクタのＥＡ作動を説明する図である。 図１に示す例のシートベルトリトラクタにおけるスプールの回転ストロークと制限荷重とを示す図である。 図１に示す例のシートベルトリトラクタが適用されるシートベルト装置の一例を模式的に示す図である。 従来のトーションバーを備えたシートベルトリトラクタの一例を示す縦断面図である。 従来のトーションバーを備えたシートベルトリトラクタの他の例を模式的に示す図である。 図１０に示す従来例のＦＬ荷重の特性を示す図である。

符号の説明

１…シートベルトリトラクタ、３…シートベルト、４…スプール、４ａ…支持軸部、４ｂ…支持面、５…減速度感知機構、６…ロック手段、７…トーションバー、８…スプリング手段、１３…パウル、１３ａ…回転軸、１４…ロッキングベース、４１…第２のＥＡ機構、４２…エネルギ吸収プレート、４３…第１エネルギ吸収部材支持部材、４４…第２エネルギ吸収部材支持部材、４４ｂ…係合凹部、４５…クラッチ機構、４６…クラッチパウル、４６ａ…係止爪、４７…シェアピン、４８…作動制御部材、４９…駆動部材、４９ａ…ガスジェネレータ、５０…レバー、５０ａ…係合突部、６０…タング、６１…バック、６２…シートベルト装置、６３…第３のＥＡ機構、６４…エネルギ吸収ピン

Claims (6)

1. シートベルトを巻き取るスプールと、通常時前記スプールの回転が第１のシートベルト荷重制限機構を介して伝達されてこのスプールとともに回転しかつ緊急時にシートベルト引出し方向の回転が阻止されるロッキング部材を有するロック手段とを備え、前記ロッキング部材のシートベルト引出し方向の回転が阻止されて前記スプールが前記ロッキング部材に対してシートベルト引出方向に相対回転するとき、前記シートベルトにかかる荷重を前記第１のシートベルト荷重制限機構で制限するようになっているシートベルトリトラクタにおいて、
   前記スプールと同軸に設けられて、緊急時に作動して前記シートベルトにかかる荷重を制限するとともに、乗員の体格の情報、シートスライド位置の情報、衝突速度の情報、衝突加減速度の情報、衝突の仕方の情報等の前記緊急時の状況の情報に基づいて緊急時のシートベルトの制限荷重を変更する第２のシートベルト荷重制限機構と、
   前記スプールと前記ロッキング部材との間に設けられて、緊急時に前記シートベルトにかかる荷重を制限する第３のシートベルト荷重制限機構と、
   前記第２のシートベルト荷重制限機構によるシートベルトの制限荷重を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記緊急時の状況の情報に基づいて、緊急時に前記第２のシートベルト荷重制限機構が前記第１および第３のシートベルト荷重制限機構による前記シートベルトの荷重制限とともに前記シートベルトにかかる荷重を制限し、前記第３のシートベルト荷重制限機構による前記シートベルトの荷重制限が終了した後でかつ前記第１のシートベルト荷重制限機構による前記シートベルトの荷重制限が終了する前に、前記第２のシートベルト荷重制限機構による前記シートベルトの荷重制限が終了するように前記第２のシートベルト荷重制限機構を制御することを特徴とするシートベルトリトラクタ。
2. 前記制御部は、非駆動時に前記第２のシートベルト荷重制限機構を作動させるとともに、駆動時に前記第２のシートベルト荷重制限機構を作動させないように前記第２のシートベルト荷重制限機構の作動を制御する作動制御部材と、前記作動制御部材を駆動制御する駆動部材と、前記緊急時の状況の情報に基づいて前記駆動部材の作動を制御する制御装置とを備えることを特徴とする請求項１に記載のシートベルトリトラクタ。
3. 前記第２のシートベルト荷重制限機構は、前記スプールに一体回転可能にかつ同軸に設けられた第１エネルギ吸収部材支持部材と、前記第１エネルギ吸収部材支持部材に同軸にかつ回転可能に設けられるとともに前記作動制御部材により回転が制御される第２エネルギ吸収部材支持部材と、これらの第１および第２エネルギ吸収部材支持部材の間に設けられたエネルギ吸収部材からなることを特徴とする請求項２記載のシートベルトリトラクタ。
4. 前記第１のシートベルト荷重制限機構は、前記スプールと前記ロッキング部材との間に設けられたトーションバーからなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載のシートベルトリトラクタ。
5. 前記第３のシートベルト荷重制限機構は、前記スプールに穿設された細長い軸方向穴に摺動可能に嵌入されているとともに前記ロッキング部材を貫通して設けられたエネルギ吸収ピンを備え、緊急時に前記スプールが前記ロッキング部材に対してシートベルト引出方向に相対回転するとき、前記エネルギ吸収ピンが前記スプールの軸方向穴から引き抜かれるときの引抜き荷重により前記シートベルトに加えられる荷重が制限されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１記載のシートベルトリトラクタ。
6. シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、このシートベルトリトラクタから引き出されたシートベルトに摺動自在に支持されたタングと、このタングが係脱可能に係合されるバックルとを少なくとも備え、緊急時にシートベルトリトラクタによって前記シートベルトの引出しが阻止されることで乗員を拘束するシートベルト装置において、
   前記シートベルトリトラクタは、請求項１ないし５のいずれか１記載のシートベルトリトラクタであることを特徴とするシートベルト装置。

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