JP2001063519A - プリテンショナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部のガス圧が過度に上昇した際に適切にガ
スを逃がすことができるとともに、他の機器への悪影響
がなく安全性の向上したプリテンショナを提供する。 【解決手段】 プリテンショナ１０はパイプ２１を備え
ている。パイプ２１内には、複数個のボール２０が装備
されている。ボール２０−２〜２０−１５はアルミニウ
ム等金属製の球状体である。ボール２０−１はシリコン
ゴム等の樹脂製である。ボール２０−１には、パイプ長
手方向に穴２０−１ａが彫り込まれている。穴２０−１
ａは、ガスジェネレータ１５側では閉塞され、ボール２
０−２側では開口されている。ボール２０−２には、パ
イプ長手方向に貫通した貫通孔２０−２ａが彫り込まれ
ている。ボール２０−１の穴２０−１ａとボール２０−
２の貫通孔２０−２ａ間には、棒状のガス抜きピストン
５０が内蔵されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗員を車両等のシ
ートに拘束するシートベルト装置に組み込まれて、シー
トベルトの巻取軸を緊急に巻き取り方向に回転させるプ
リテンショナに関する。特には、内部のガス圧が過度に
上昇した際に適切にガスを逃がすことができるととも
に、他の機器への悪影響がなく安全性の向上したプリテ
ンショナに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両に装備されるシートベル
ト装置は、近年、プリテンショナを備えたものが増えて
いる。プリテンショナは、車両の衝突時に、シートベル
トを巻回するリール（巻取軸）を瞬時に巻き取り方向に
回転させ、ベルトの巻きだるみを取るとともにベルトに
張力を与えるものである。このプリテンショナを駆動す
る装置は、一般的に、車両の衝突時に発信される検知信
号に応じて火薬に点火し、火薬の爆発により発生したガ
ス圧によってリール回転機構を駆動する。

【０００３】このようなプリテンショナの一従来例とし
て、例えばＵＳＰ５，８７５，６３４に開示されている
プリテンショナを挙げることができる。図９（Ａ）は上
記プリテンショナのパイプ基端部の構成を示す斜視図で
あり、図９（Ｂ）は同部の正面断面図であり、図９
（Ｃ）はパイプ内部に異常圧がかかった時の状態を示す
正面断面図である。

【０００４】このプリテンショナはパイプ１１０を備え
ている。このパイプ１１０内にはボール１１６が収容さ
れている。同パイプ１１０の端部には取付部１１１が形
成されている。この取付部１１１は、パイプ１１０の太
さよりもやや太く形成されている。取付部１１１の内側
にはスリーブ１１４が固定されている。スリーブ１１４
内にはガスジェネレータ１１３が収納されている。さら
に、取付部１１１の側壁には孔１１５が形成されてい
る。

【０００５】ガスジェネレータ１１３は車両衝突時の信
号に応じて爆発して、パイプ１１０内に高圧ガスを放出
する。このガスのエネルギーによってボール１１６が加
速される。加速されたボール１１６は、パイプ１１０内
を移動した後、駆動ベルト巻き取り機構を駆動する。と
ころで、パイプ１１０内に通常の作動圧力を越える異常
圧が生じると、図９（Ｃ）に示すように、孔１１５の内
側の部分が破裂し、ここからガスジェネレータ１１３の
ガスが吹き出す。これにより、パイプ１１０内に危険な
高圧が発生するのを防止できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
プリテンショナは、パイプ１１０内に通常の作動圧力を
越える異常圧が生じて孔１１５の内側の部分が破裂した
とき、破れた部分の破片が飛ぶ。この破片により、プリ
テンショナの他の機器の不具合が起こるおそれがあっ
た。

【０００７】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
のであって、内部のガス圧が過度に上昇した際に適切に
ガスを逃がすことができるとともに、他の機器への悪影
響がなく安全性の向上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】上記の課題を解決するた
め、本発明のプリテンショナは、緊急時にシートベルト
の巻取軸を巻き取り方向に回転させてベルトにプリテン
ションを与えるプリテンショナであって； ガスジェネ
レータと、 このガスジェネレータの発生するガスによ
って加速される駆動体と、 この駆動体を収容案内する
通路と、 上記ガスを上記通路に導く管路と、 加速さ
れた上記駆動体の運動を上記巻取軸を回転させる力に変
換する手段と、 を備え、 上記管路にある圧力以上の
内圧（異常圧）がかかった場合に、上記駆動体にガス抜
き孔が開いて、ガスが上記管路から該駆動体より先の上
記通路に放出されることを特徴とする。

【０００９】このようなプリテンショナは、管路にある
圧力以上の内圧（異常圧）がかかった場合に、この異常
圧により駆動体にガス抜き孔が開くので、この孔から該
駆動体よりも先の駆動体通路にガスが逃げる。したがっ
て、異常圧により管路が破損する等の不具合を回避でき
る。しかもこの際、ガスは通路に放出されるので、従来
のように部材の破片が他の機器の方向に飛ぶことはな
い。したがって、破片によりプリテンショナやシートベ
ルトリトラクタ等の他の機器に不具合が起こるのを回避
できる。

【００１０】本発明のプリテンショナにおいては、上記
駆動体が、上記ガスジェネレータ側に位置した樹脂製部
材と、該樹脂製部材に隣接した金属製部材とを有し、
これら両部材間にわたって、該樹脂製部材よりも硬質の
部材からなるガス抜きピストンが内包されており、 上
記管路にある圧力以上の内圧（異常圧）がかかった場合
に該樹脂製部材が破れ、該ガス抜きピストンと金属製部
材間を通ってガスが上記管路から上記通路に放出される
ようにすることができる。

【００１１】また、本発明のプリテンショナにおいて
は、上記ガス抜きピストンが貫通孔を有する部材からな
り、 上記管路にある圧力以上の内圧（異常圧）がかか
った場合に該樹脂製部材が破れ、該ガス抜きピストンの
貫通孔を通ってガスが上記管路から上記通路に放出され
るようにすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。 ｛第１実施例｝図１〜図７は、本発明の第１の実施例に
係るプリテンショナの構成と作動順序を示す図である。
図１はプリテンショナの作動前の状態を示す正面断面図
である。図２はガスジェネレータ発火直後の状態を示す
正面断面図である。図３はベルト巻き取り開始直後の状
態を示す正面断面図である。図４はベルト巻き取り中の
状態を示す正面断面図である。図５は通常圧力時のガス
抜き部の状態を示す拡大断面図である。図６はプリテン
ショナの異常圧発生時における状態を示す正面断面図で
ある。図７は異常圧力時のガス抜き部の状態を示す拡大
断面図である。

【００１３】これらの図に示すプリテンショナ１０は、
シートベルトリトラクタに組み込まれている。シートベ
ルトリトラクタは、ベルトが巻回されたリールや、リー
ルを巻き取り方向に付勢するリターンスプリング、車両
の急激な減速時にリールのベルト引き出し方向への回転
を阻止する緊急ロック機構等を備えている。これらシー
トベルトリトラクタの構成要素は、特に図示しないが、
従来公知のものであってよい。

【００１４】プリテンショナ１０は、シートベルトリト
ラクタのフレームの外側に取り付けられる。プリテンシ
ョナ１０は、パイプ２１を備えている。このパイプ２１
は鋼管を曲げ加工したもの（一例）である。パイプ２１
は、図１の下側の基端２１ｃから右上に約９０°湾曲し
て直線部２１ｇへと繋がり、さらに図の上部の半円部２
１ｈへと繋がっている。半円部２１ｈの先は、図の下方
に向かう直線部２１ｉが繋がっており、さらにその先に
やや内側に傾斜した直線部２１ｊが繋がっている。この
最後の直線部２１ｊの先端には、先端孔２１ｂが開いて
いる。

【００１５】パイプ２１の先端孔２１ｂ寄りの直線部２
１ｉ、２１ｊの内側には、リングギア３０が介入可能な
ように切り欠かれた切欠部２１ａが設けられている。切
欠部２１ａ内には、リングギア３０のレバー３２、３３
が入り込んでいる。パイプ２１が湾曲していることで、
プリテンショナ１０の外形寸法全体が小さくて済む。ま
た、パイプが直線状のものに限るものに比べて、設計自
由度が向上されている。なお、パイプ２１は、３次元的
に湾曲される等、他の様々な形状に湾曲することもでき
る。

【００１６】パイプ２１の基端部２１ｃには、パイプ２
１よりもやや太くなったパイプ状の圧力容器２１ｄが接
続されている。この圧力容器２１ｄ内にはガスジェネレ
ータ１５が収納されている。このガスジェネレータ１５
は、車両の衝突時に図示せぬ衝突検知手段から発信され
る検知信号に基づき火薬に点火し、ガス圧をパイプ２１
内に供給する。同ガスジェネレータ１５は、圧力容器２
１ｄ内に納められた後に、フランジ部２１ｆを外側から
かしめることにより固定されている。

【００１７】このパイプ２１内には、複数個（図１では
１５個）のボール２０が装備されている。このうち、ガ
スジェネレータ１５に最も近いボール２０−１を除く他
のボール２０−２〜２０−１５は、アルミニウム等金属
製の球状体である。これらボール２０−２〜２０−１５
の外径は、パイプ２１の内径よりも若干小さくなってお
り、比較的クリアランスである（例えばボール外径１
０．６ｍｍに対してクリアランス０．４ｍｍ）。そし
て、先頭のボール２０−１５は、リングギア３０のレバ
ー３２に実質的に接触している。

【００１８】一方、ガスジェネレータ１５に最も近い側
のボール２０−１は、シリコンゴム等の樹脂製である。
同ボール２０−１は、ガスジェネレータ１５発火後にピ
ストンの役割を果たす。このボール２０−１は、パイプ
２１内が通常圧のときには、ガスの射出後に変形して広
がることによりパイプ２１内面に密接し、ガスを先頭側
に漏らさないシールの役割も果たす。しかし、同ボール
２０―１は、パイプ２１にある圧力以上の内圧（異常
圧）がかかった場合には破れるようになっている。この
点については図７を参照しつつ後ほど説明する。

【００１９】これらボール２０−１〜２０−１５のう
ち、ボール２０−１には、図５に最も分かり易く示すよ
うに、パイプ長手方向に穴２０−１ａが彫り込まれてい
る。同穴２０−１ａは、ガスジェネレータ１５側では閉
塞され、ボール２０−２側では開口されている。穴２０
−１ａの深さは、異常圧として感知するガス圧との兼ね
合いで決定される。一方、ボール２０−２には、パイプ
長手方向に貫通した貫通孔２０−２ａが彫り込まれてい
る。

【００２０】そして、ボール２０−１の穴２０−１ａ、
ボール２０−２の貫通孔２０−２ａ間には、棒状のガス
抜きピストン５０が内蔵されている。このガス抜きピス
トン５０は、ボール２０−１よりも硬質の部材からなる
（例えば、ボール２０−１がシリコン製であれば、ガス
抜きピストン５０はアルミ製とする）。ガス抜きピスト
ン５０は、パイプ２１にある圧力以上の内圧（異常圧）
がかかった場合にも破損しない強度を有する。

【００２１】次に、ボール２０（駆動体）の運動を巻取
軸の回転に変換する機構について説明する。図１等に示
すように、パイプ２１の内側には、ほぼコ字状をしたギ
アホルダ４５が嵌合されている。ギアホルダ４５は、屈
曲変形可能な樹脂材からなる。このギアホルダ４５に
は、対向する２ヶ所の位置に、各々２本のピン２５、２
６が植設されている。ピン２５、２６は、プリテンショ
ナ１０作動前の状態（図１の状態）において、後述する
リングギア３０のレバー３３を挟持する。

【００２２】パイプ２１内側のギアホルダ４５には、上
記リールに固着された巻取軸１３が貫通している。巻取
軸１３は、リールの軸心に沿って設けられており、同リ
ールと同期回転するものである。この巻取軸１３の外周
には、ピニオン２３が固定されている。このピニオン２
３は、外周にわたって一様に外歯２４を備えている。

【００２３】このピニオン２３の外周域には、リングギ
ア３０が配置されている。リングギア３０の内周面に
は、ピニオン２３の外歯２４と噛合可能な内歯３１が全
周にわたって形成されている。なお、プリテンショナ１
０作動前の状態（図１の状態）では、ピニオン２３の外
歯２４とリングギア３０の内歯３１は噛み合っていな
い。これらの外歯２４及び内歯３１は、特開平５−１６
２６１５号公報に開示されているような、円滑に噛み合
い可能な歯形をしている。

【００２４】リングギア３０の外周面には、外方に向け
て張り出した突起状のレバー３２、３３が、所定間隔お
きに複数形成されている。これらレバーのうちの１つ
（符号３２）は、突起の頂部が他のレバー３３に比べて
特に大きくフラットに形成されている。これら隣り合う
レバー３２、３３同士の間には、台形状の谷が構成され
る。この谷は、後述するボールに係合可能である。

【００２５】ギアホルダ４５に植設された各々２本のピ
ン２５、２６は、リングギア３０の軸心を挟んで対向す
る２個のレバー３３をそれぞれ挟み込んでいる。これに
より、リングギア３０はギアホルダ４５内の定位置に保
持されている。そして、リングギア３０の内周径は、ピ
ニオン２３の外周径より大きく形成されているので、図
１の状態において、リングギア３０の内歯３１とピン２
３の外歯２４との間には、クリアランスが確保されてお
り、両者は噛み合っていない。そのため、巻取軸１３は
プリテンショナ１０の存在にも拘わらず自由に回転可能
である。これがピニオン２３とリングギア３０からなる
クラッチ機構が切り離されている状態である。

【００２６】一方、パイプ２１の先端孔２１ｂの先に
は、ケース１７が設けられている。同ケース１７は、パ
イプ２１の外に射出されたボール２０を収容するための
ものである。パイプ２１終端とケース１７との間にはガ
イド板４３ｃが存在する。ケース１７により、パイプ２
１から射出されたボール２０は一ヶ所に集められる。

【００２７】次に、上記の構成からなるプリテンショナ
１０の作用について説明する。プリテンショナ１０の非
作動時（通常時）においては、図１に示すように、リン
グギア３０は、ギアホルダ４５のピン２５、２６により
定位置に保持されており、リングギア３０とピニオン２
３は噛み合っていない。

【００２８】この後、車両の衝突状態が検知されると、
ガスジェネレータ１５に検知信号が送信される。この検
知信号により、図２に示すように、ガスジェネレータ１
５が発火し、パイプ２１内にガス圧を供給する。このガ
ス圧により、最もガスジェネレータ１５よりのボール２
０−１がピストンの役割を果たして押される。この押圧
力により順次複数のボール２０が押されて、押圧力は最
も先頭のボール２０−１５（リングギア３０のレバー３
２に接触しているボール）に伝達される。

【００２９】このとき、ボール２０−１は、ガス圧と前
方のボール２０−２を押す力の反力により、ボール２０
−１はガス圧の作用方向（矢印Ｚ方向）に潰れる。この
潰れにより、ボール２０−１は、ガス圧の作用方向と直
交する方向に外径が広がる。したがって、ボール２０−
１のパイプ２１内面への接触面圧が増加して、シール機
能が生じる。

【００３０】ボール２０の押圧力によりリングギア３０
に押圧力がかかり、ピン２５、２６がせん断される。こ
のため、リングギア３０が図２のＸ方向に移動し、リン
グギア３０の内歯３１とピニオン２３の外歯２４が噛み
合う。リングギア３０は、図２のＸ方向に移動した後、
ボール２０がレバー３２を押す力によって同軸心周りに
回転する。リングギア３０が動き始める前の時点で、先
頭のボール２０−１５がリングギア３０のレバー３２に
回転力を与えられる姿勢で接触しているため、レバー３
２はロックすることなく確実に回転し始める。

【００３１】さらに、ガス圧を受けてボール２０が順次
押し出されると、各ボール２０はリングギア３０のレバ
ー３３間の谷に順次係合する。ボール２０−２〜２０−
１５とパイプ２１の間にはクリアランスがあるので、ボ
ールはスムーズに進む。これらボール２０が順次係合す
ることにより、リングギア３０は図２〜図４に示すよう
にＹ方向に回転する。ピニオン外歯２４とリングギア内
歯３１は噛み合っているので、リングギア３０の回転は
ピニオン２３に伝達され、双方が連動して回転する。こ
のとき、リングギア内歯３１の数よりピニオン外歯２４
の数が多いので増速作用が生じ、ピニオン２３はリング
ギア３０よりも早い角速度で回転する。

【００３２】さらにピニオン２３には巻取軸１３及びリ
ールが固着されているので、リールは回転してベルトが
瞬時にある長さだけ巻き取り方向へ巻き取られる。な
お、上記増速作用によりリールのプリテンショナ作動時
の回転角はリングギア３０の回転角よりも大きくなり、
プリテンショナ１０によるシートベルトの引き込み長さ
も大きくなる。

【００３３】パイプ２１の先端孔２１ｂから押し出され
たボール２０は、図４に示すようにケース１７内に収め
られる。同ケース１７により、パイプ２１から射出され
たボール２０が一ヶ所に集められる。したがって、プリ
テンショナ１０作動後の処理が容易になる。

【００３４】ここで、プリテンショナ１０の作動後にパ
イプ２１にある圧力以上の内圧（異常圧）がかかった場
合には、図６及び図７に示すように、この異常圧により
ボール２０−１が破れる。ボール２０−１が破れると、
ガス抜きピストン５０にガス圧が直接かかるが、ガス抜
きピストン５０自体は破損しない。このとき、ガス抜き
ピストン５０外面とボール２０−１の穴２０−１ａ及び
ボール２０−２の貫通孔２０−２ａ内面の間を通って、
ガスがボール２０−１より先のパイプ２１内に放出され
る。ボール２０−２〜２０−１５の外径は、パイプ２１
の内径よりも若干小さくなっているので、この隙間を通
ってガスはパイプ２１の先側まで放出される。このよう
にして、パイプ２１内のガスを適切に逃がすことができ
る。しかもこの際、ガスはパイプ２１内に放出されるの
で、従来のように部材の破片が外に飛ぶことはない。し
たがって、破片によりプリテンショナの他の機器に不具
合が起こるのを回避できる。

【００３５】なお、当然のことではあるが、本発明のプ
リテンショナの駆動機構、巻取軸の回転機構はこの例に
限られるものではなく、様々な形態のものであってよ
い。

【００３６】｛第２実施例｝以下、図８を参照して本発
明の第２実施例について説明する。図８は本発明の第２
実施例に係るプリテンショナの異常圧力時のガス抜き部
の状態を示す拡大断面図である。この図に示すプリテン
ショナにおいては、第１実施例におけるガス抜きピスト
ン５０が貫通孔５１ａを有する管状の部材からなる。こ
の管状のガス抜きピストン５１は、プリテンショナ１０
の作動後にパイプ２１にある圧力以上の内圧（異常圧）
がかかってボール２０−１が破れると、貫通孔５１ａを
通ってガスがパイプ２１内の先側に放出される。このよ
うにして、パイプ２１内のガスを逃がすようにしてもよ
い。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、パイプ内のガス圧が過度に上昇した際に、適
切にガスを放出してガス圧を低減させることにより、装
置全体の信頼性を向上させることができる。さらに、ガ
ス放出時にも他の機器への悪影響はなく、安全性も向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るプリテンショナの作
動前の状態を示す正面断面図である。

【図２】同プリテンショナのガスジェネレータ発火直後
の状態を示す正面断面図である。

【図３】同プリテンショナのベルト巻き取り開始直後の
状態を示す正面断面図である。

【図４】同プリテンショナのベルト巻き取り中の状態を
示す正面断面図である。

【図５】通常圧力時のガス抜き部の状態を示す拡大断面
図である。

【図６】同プリテンショナの異常圧発生時における状態
を示す正面断面図である。

【図７】異常圧力時のガス抜き部の状態を示す拡大断面
図である。

【図８】本発明の第２実施例に係るプリテンショナの異
常圧力時のガス抜き部の状態を示す拡大断面図である。

【図９】図９（Ａ）は従来のプリテンショナのパイプ基
端部の構成を示す斜視図であり、図９（Ｂ）は同部の正
面断面図であり、図９（Ｃ）はパイプ内部に異常圧がか
かった時の状態を示す正面断面図である。

【符号の説明】

１０ プリテンショナ １５ ガス
ジェネレータ ２０−１〜２０−１５ ボール ２０−１ ピストン ２０−１ａ
穴 ２０−２ａ 貫通孔 ２１ パイ
プ ２１ａ 切欠部 ２１ｂ 先端
開口 ２１ｃ 基端部 ２１ｄ 圧力
容器 ２１ｆ フランジ部 ２１ｇ 直線
部 ２１ｈ 半円部 ２１ｉ、２１
ｊ 直線部 ２３ ピニオン ２４ 外歯 ３０ リングギア ３１ 内歯 ５０、５１ ガス抜きピストン ５１ａ 貫通
孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹治 寛雅 東京都港区六本木１丁目４番30号 タカタ 株式会社内 (72)発明者 三科 丞司 東京都港区六本木１丁目４番30号 タカタ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3D018 MA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 緊急時にシートベルトの巻取軸を巻き取
   り方向に回転させてベルトにプリテンションを与えるプ
   リテンショナであって；ガスジェネレータと、 このガスジェネレータの発生するガスによって加速され
   る駆動体と、 この駆動体を収容案内する通路と、 上記ガスを上記通路に導く管路と、 加速された上記駆動体の運動を上記巻取軸を回転させる
   力に変換する手段と、 を備え、 上記管路にある圧力以上の内圧（異常圧）がかかった場
   合に、上記駆動体にガス抜き孔が開いて、ガスが上記管
   路から該駆動体より先の上記通路に放出されることを特
   徴とするプリテンショナ。
2. 【請求項２】 上記駆動体が、上記ガスジェネレータ側
   に位置した樹脂製部材と、該樹脂製部材に隣接した金属
   製部材とを有し、 これら両部材間にわたって、該樹脂製部材よりも硬質の
   部材からなるガス抜きピストンが内包されており、 上記管路にある圧力以上の内圧（異常圧）がかかった場
   合に該樹脂製部材が破れ、該ガス抜きピストンと金属製
   部材間を通ってガスが上記管路から上記通路に放出され
   ることを特徴とする請求項１記載のプリテンショナ。
3. 【請求項３】 上記ガス抜きピストンが貫通孔を有する
   部材からなり、 上記管路にある圧力以上の内圧（異常圧）がかかった場
   合に該樹脂製部材が破れ、該ガス抜きピストンの貫通孔
   を通ってガスが上記管路から上記通路に放出されること
   を特徴とする請求項２記載のプリテンショナ。