JP2011126311A - シートベルトリトラクタおよびこれを備えたシートベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のボールを用いたプリテンショナーとエネルギ吸収機構とを効果的に作動させつつ、プリテンショナーの排気通路の構造を簡単にかつ排気通路の加工を容易にする。
【解決手段】プリテンショナーは、パイプ１７内に力伝達部材である複数のボール２０とピストン２１とを有する。ピストン２１のピストン本体２１ａは軸部２１ｃと略半球状の頭部２１ｄとを有する。ピストン本体２１ａには、排気通路を構成する軸方向の排気孔２１ｅとこの排気孔２１ｅに連通する排気溝２１ｆが設けられる。排気溝２１ｆにより、ボール２０にピストン２１の頭部２１ｄが当接しても排気孔２１ｅは閉塞されない。単一部材のピストン本体２１ａに排気孔２１ｅと排気溝２１ｆとが設けられるだけであるので、排気通路の構造が簡単であり、かつ排気通路の加工が容易である。
【選択図】図５

Description

本発明は、プリテンショナーおよびエネルギ吸収（ＥＡ）機構を備えるシートベルトリトラクタの技術分野、および車両のシートベルト装置の技術分野に属するものである。

従来、自動車等の車両に装備されるシートベルト装置においては、プリテンショナーを備えたシートベルトリトラクタが種々開発されている。このプリテンショナーは、車両の衝突時等の通常の減速度より大きな減速度が車両に加えられた緊急時の初期に、ガスジェネレータで発生した反応ガスによりシートベルトリトラクタのスプールをシートベルト巻き取り方向に回転させて、このスプールによりシートベルトを巻き取る。これにより、シートベルトのたるみを迅速に除去するとともにシートベルトに張力を付与して、乗員の拘束力を高めるようになっている。

従来のプリテンショナの一例として、パイプ内に力伝達部材である複数のボールとピストンが収容され、ピストンが緊急時にガスジェネレータが発生した反応ガスのガス圧を受けてこれらのボールを押圧することで各ボールがパイプ内に沿って移動してリングギアの複数の被押圧部を押圧し、これらのボールの押圧によりリングギアが回転することでスプールがシートベルト巻取り方向に回転してシートベルトを巻き取るプリテンショナーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載されているプリテンショナーでは、ガスジェネレータとピストンとの間のパイプ内のガス圧が過大にならないように、パイプにその内部と外部とを連通するガス逃し孔が設けられている。

また、従来のプリテンショナの他の例として、シリンダ孔内に力伝達部材であるラックとピストンが収容され、ピストンが、緊急時にガスジェネレータが発生した反応ガスのガス圧を受けてこのラックを押圧し、ラックが移動することで各ラック歯がピニオンを回転し、このピニオンが回転することでスプールがシートベルト巻取り方向に回転してシートベルトを巻き取るプリテンショナーも知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載されているプリテンショナーでは、ピストンとラックに、ピストンのガスジェネレータ側とラックのラック歯側とを連通する排気孔が設けられている。

更に、シートベルトリトラクタにおいては、前述の緊急時にシートベルトの引出しがロックされると、乗員の慣性によりシートベルトに大きな張力が作用する。このシートベルトの張力の反力として、乗員にはシートベルトから大きな力が加えられる。そこで、このシートベルトからの乗員への力を制限（抑制）するために、エネルギ吸収（ＥＡ）機構を備えたシートベルトリトラクタも知られている（例えば、特許文献１および２参照）。このＥＡ機構のＥＡ部材として、例えばトーションバーが多く用いられている。このトーションバーは、乗員の慣性によりシートベルトが引き出されようとするとき捩り変形して乗員の運動エネルギを吸収してシートベルトから乗員に作用する力を制限する。

ところで、ＥＡ機構はプリテンショナーによるシートベルト巻取り作動終了に続いて作動する。このＥＡ機構によるＥＡ作動時は、スプールがシートベルト引出し方向に回転しようとするので、前述の力伝達部材およびピストンがプリテンショナーの作動時の移動方向とは逆方向に移動する。これにより、ガスジェネレータとピストンとの間のパイプ内あるいはシリンダ孔内の圧力が上昇するため、ピストンがその移動時にこの上昇ガス圧で抵抗を受ける。

そこで、特許文献１に記載のシートベルトリトラクタでは、ＥＡ作動時にガスジェネレータとピストンとの間のパイプ内のガスがガス逃し孔を通って外部に流出することで、前述の抵抗が小さくなる。また、特許文献２に記載のシートベルトリトラクタでは、ＥＡ作動時にガスジェネレータとピストンとの間のシリンダ孔内のガスが排気孔を通ってラックのラック歯側へ流動することで、前述の抵抗が小さくなる。

特開２００１−６３５２０号公報。 特開平１０−６７３００号公報。

ところで、特許文献１に記載のようにパイプにガス逃し孔を設けた場合、ガスがパイプの外に流出することになる。そこで、ガスがパイプ外へ流出させないようにするために、特許文献１に記載のプリテンショナーに、特許文献２に記載のプリテンショナーにおけるピストンとラックとに設けた排気孔の技術を適用することが考えられる。

しかしながら、特許文献１に記載のプリテンショナーでは力伝達部材として複数のボールを用いているのに対して、特許文献２に記載のプリテンショナーでは力伝達部材としてラックを用いているため、特許文献１に記載のプリテンショナーに、特許文献２に記載の排気孔の技術を単純に適用することはできない。

すなわち、特許文献２に記載のプリテンショナーでは、ピストンとラックとを用いていることからラックを安定して移動させるために、ラックの基端部にシリンダ孔にガイドされるガイド部が一体に設けられる必要がある。特許文献２に記載のプリテンショナーでは、ピストンがピストン本体と受圧板とに２分割され、ピストン本体がラックに一体に設けられてラックのガイド部としている。このように、ラックの基端部にシリンダ孔にガイドされるピストン本体が一体に設けられた場合、排気孔はピストン本体とラックとに設ける必要がある。しかも、力伝達部材であるラックはその移動方向に長く形成されるため、ラックに設けられる排気孔は、ラックの移動方向の孔とラックの移動方向と直交する方向の孔とのＴ字状に形成される必要がある。そのうえ、互いに離間するピストン本体と受圧板とにも排気孔が設けられる必要があるため、排気孔の加工部位が多くなるばかりでなく、これらの排気孔の連通状態を確実にする必要がある。このため、排気孔の構造が複雑であるばかりでなく排気孔の加工が面倒であり、コストが高くなるという問題がある。

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、力伝達部材である複数のボールを用いたプリテンショナーとエネルギ吸収機構とを効果的に作動させつつ、プリテンショナーの排気通路の構造を簡単にかつ排気通路の加工を容易にして、より一層安価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た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、本発明のシートベルトリトラクタは、シートベルトと、前記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て前記スプールと相対回転を生じるロッキング部材と、前記緊急時に前記ロッキング部材のシートベルト引出し方向の回転をロックするロック機構と、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前記スプールと前記ロッキング部材との相対回転時に前記シートベルトにかかる荷重を制限するエネルギ吸収機構と、前記緊急時に作動して前記スプールをシートベルト巻取り方向に回転するプ
リテンショナーとを少なくとも備えているシートベルトリトラクタにおいて、前記プリテンショナーが、ケースと、前記ケースに取り付けられるパイプと、前記パイプ内に移動可能に設けられるとともにスプールをシートベルト巻き取り方向に回転させるための力を伝達する所定数のボールと、前記緊急時にガスを発生するガスジェネレータと、前記パイプ内に移動可能に設けられるとともに前記ガスの圧力で移動して前記ボールを押圧するピストンと、前記ケース内に少なくとも回転可能に設けられるとともに、内周に複数の内歯を有しかつ外周に前記ボールによって押圧される複数の被押圧部を有するリングギアと、前記ケース内でスプール側部材に設けられるとともに、前記リングギアの前記内歯に噛合可能な外歯を有しかつ前記スプールを回転させるピニオンとを少なくとも備え、前記ピストンに、前記ピストンの前記ガスジェネレータ側と前記ボール側とを連通する排気通路が設けられ、前記排気通路が、前記ピストンの軸方向の排気孔と、前記ボールに当接する側の前記ピストンの端部に設けられるとともに前記排気孔に連通する前記ピストンの径方向の排気溝とにより形成されることを特徴としている。

また、本発明のシートベルトリトラクタは、前記ボールに当接する側の前記ピストンの端部が、略球面状、截頭円錐台形状、および略平面状のいずれか１の形状に形成されていることを特徴としている。
更に、本発明のシートベルトリトラクタは、前記ピストンが、ピストン本体と、このピストン本体に嵌合されたピストンリングとを有し、前記排気通路は前記ピストン本体に設けられることを特徴としている。

更に、本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、前記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可能に支持されたタングと、車体に設けられるとともに前記タングが係脱可能に係止されるバックルとを少なくとも有し、前記シートベルトリトラクタが前述の本発明のシートベルトリトラクタのいずれか１つ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によれば、力伝達部材である所定数のボールを押圧するピストンに、軸方向の排気孔が設けられるとともに、ピストンのボール当接端に、この軸方向の排気孔に連通しかつ径方向の排気溝が設けられる。したがって、プリテンショナーの作動時、ガスジェネレータとピストンとの間のパイプ内のガス圧の一部が排気孔および排気溝を通ってピストンのボール側に流動する。これにより、ガスジェネレータとピストンとの間のパイプ内のガス圧が過大に上昇するのを抑制することができる。

また、エネルギ吸収作動でボールとともにピストンも戻されるため、ピストンのガスジェネレータ側のパイプ内の圧力が高くなる。しかし、ピストンに排気孔および排気溝を設けているので、ガスジェネレータ側のパイプ内のガスを、これらの排気孔および排気溝を通してピストンのボール側に流動させることが可能となる。したがって、ピストンの戻りに対するガスの抵抗を抑制することができる。これにより、ピストンをより一層スムーズに移動させることができ、リングギアをシートベルト引出し方向に一層スムーズに回転させることができる。その結果、エネルギ吸収機構によるＥＡ作動を更に一層効果的に行うことができる。

更に、排気孔および排気溝からなる排気通路はピストンのみに設けられ、力伝達部材であるボールには設けられない。これにより、プリテンショナーの排気通路の構造が簡単になるとともに、排気通路の加工が容易になる。その結果、プリテンショナーを安価に形成することが可能となり、プリテンショナーを備えるシートベルトリトラクタのコストを低減することができる。

こうして、力伝達部材である所定数のボールを用いたプリテンショナーとエネルギ吸収機構とを効果的に作動させつつ、プリテンショナーの排気通路の構造を簡単にかつ排気通路の加工を容易にして、より一層安価に形成できるシートベルトリトラクタを実現することが可能となる。

特に、排気通路の排気溝を、ボールに当接する側のピストンの端部に設けることで、ボールがピストンのこの端部に当接しても、この排気溝により排気孔がボールにより閉塞されるのを防止することができるとともに、ピストン端部に溝加工を施すだけでよいので、その分、排気通路の加工が更に一層簡単になる。

また、ボールが当接する側のピストンの端部を略球面状、截頭円錐台形状、あるいは略平面状に形成することで、ボールがピストンのこの端部に当接しても、ボールと端部との接触面積がきわめて小さくできる。これにより、ボールと端部との当接時に、ボールによる排気孔の閉塞がより効果的に防止可能となる。特に、ピストンの端部を略球面状あるいは截頭円錐台形状にすることで、排気孔の閉塞がより一層効果的に防止可能となるとともに、湾曲したパイプ内をピストンが移動するときに、ピストンをより一層スムーズに移動させることが可能となる。

一方、本発明のシートベルトリトラクタを備えたシートベルト装置によれば、シートベルトリトラクタがプリテンショナーとエネルギ吸収機構とを効果的に作動できることから、シートベルト装置の乗員拘束性が効果的に向上する。

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備えたシートベルト装置を模式的に示す図である。 （ａ）はこの例のシートベルトリトラクタの左側面図、（ｂ）は（ａ）におけるIIB−IIB線に沿う断面図である。 図２（ａ）におけるシートベルトリトラクタのプリテンショナーを、そのカバー、ボール、およびスプリング手段をとって示す図である。 この例のプリテンショナーのパイプおよびガイド部材を示す分解斜視図である。 （ａ）はこの例のプリテンショナーのガスジェネレータ、ピストン、およびボールを示す部分断面図、（ｂ）はピストンの正面図、（ｃ）はピストンの右側面図、（ｄ）はプリテンショナーの作動時のピストンを説明する図、（ｅ）は他の例のピストンの正面図、（ｆ）は他の例のピストンの右側面図である。 この例のプリテンショナーのカバーの内部側を示す図である。 プリテンショナーの作動を説明し、（ａ）は非作動状態を示す図、（ｂ）は作動開始直後の状態を示す図、（ｃ）は作動終了状態を示す図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するため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備えたシートベルト装置を模式的に示す図である。

図１に示すように、この例のシートベルト装置１は、基本的には従来公知の三点式シートベルト装置と同じである。図中、１はシートベルト装置、２は車両シート、３は車両シート２の近傍に配設されたシートベルトリトラクタ、４はシートベルトリトラクタ４に引き出し可能に巻き取られかつ先端のベルトアンカー４ａが車体の床あるいは車両シート２に固定されるシートベルト、５はシートベルトリトラクタ３から引き出されたシートベル
ト４を乗員のショルダーの方へガイドするガイドアンカー、６はこのガイドアンカー５からガイドされてきたシートベルト４に摺動自在に支持されたタング、７は車体の床あるいは車両シートに固定されかつタング６が係脱可能に挿入係合されるバックルである。
このシートベルト装置１におけるシートベルト４の装着操作および装着解除操作も、従来公知のシートベルト装置と同じである。

この例のシートベルトリトラクタ３は従来公知の緊急ロック式シートベルトリトラクタ（ＥＬＲ）または従来公知の自動ロック式シートベルトリトラクタ（ＡＬＲ）として構成される。このシートベルトリトラクタ３はプリテンショナーおよびエネルギ吸収（ＥＡ）機構を備えている。

図２（ａ）および（ｂ）は、この例のプリテンショナーおよびＥＡ機構を備えるシートベルトリトラクタを示す図である。
この例のシートベルトリトラクタ３は、基本的には、例えば前述の特許文献１に記載されている公知のプリテンショナーおよびＥＡ機構を備えるシートベルトリトラクタと同じである。したがって、まず、特許文献１に記載のシートベルトリトラクタと同じ構成の部分および同じ作用の部分について簡単に説明する。

図２（ａ）および（ｂ）に示すようにシートベルトリトラクタ３は、両側壁８ａ,８ｂ
を有するコ字状のフレーム８、シートベルト４を巻き取るスプール９、ＥＡ機構のトーションバー１０、本発明のロッキング部材であるロッキングベース１１、ロック機構１２、減速度感知機構１３、筒状の連結部材１４、所定数（複数）のボールを用いたプリテンショナー１５、およびスプール９を常時シートベルト巻取り方向に付勢するスプリング手段１６を備えている。なお、この例のシートベルトリトラクタ３ではスプール９と連結部材１４とが別体に設けられているが、特許文献１ではスプール９と連結部材１４とが一体に設けられている。

そして、減速度感知機構１３およびプリテンショナー１５が作動しない通常時は、シートベルト４を引き出すとスプール９がシートベルト引出し方向に回転してシートベルト４が引き出される。この通常のシートベルト４の引出し時には、減速度感知機構１３が作動しないのでロック機構１２が作動しなく、スプール９が連結部材１４、トーションバー１０、およびロッキングベース１１とともに回転する。したがって、シートベルト４は容易に引き出される。

また、シートベルト４を引き出した後、シートベルト４から手を離すと、スプリング手段１６の付勢力で、連結部材１４を介してスプール９がシートベルト巻取り方向に回転する。すると、スプール９は、引き出された全量またはほぼ全量のシートベルト４を巻き取る。この通常のシートベルト４の巻取り時には、スプール９が連結部材１４、トーションバー１０、およびロッキングベース１１とともに回転する。したがって、シートベルト４は容易に巻き取られる。

走行中の車両に減速度感知機構１３が作動する大きさの減速度が加えられると、減速度感知機構１３が作動してロック機構１２が作動する。すると、ロッキングベース１１に設けられた図示しないパウルが回動して、側壁８ａに形成された図示しないロック歯に係合する。これにより、ロッキングベース１１のシートベルト引出し方向の回転がロックされる。一方、乗員の慣性でシートベルト４が引き出されようとし、スプール９がロッキングベース１１に対して相対的にシートベルト引出し方向に回転しようとする。その結果、トーションバー１０がねじられる。このトーションバー１０がねじり変形による抵抗でスプール９のシートベルト引出し方向の回転が抑制される。こうして、乗員はシートベルト４により拘束される。このとき、乗員の運動エネルギがトーションバー１０のねじり変形に
より部分的に吸収されるので、シートベルト４から乗員に加えられる力が制限される。
この例のシートベルトリトラクタ３の基本的な構成の他の構成および基本的な作用の他の作用については、特許文献１の記載を参照すれば容易に理解することができるので、それらの詳細な説明は省略する。

次に、この例のシートベルトリトラクタ３の特徴部分の構成、つまり、この例のプリテンショナー１５について説明する。
図３は、図２（ａ）におけるシートベルトリトラクタのプリテンショナーを、そのカバー、ボール、およびスプリング手段をとって示す図、図４はこの例のプリテンショナーのパイプおよびガイド部材を示す分解斜視図である。

図３および図４に示すように、プリテンショナー１５はパイプ１７を有しており、このパイプ１７の一端部１７ａは開放されている。また、この一端部１７ａには、パイプ１７の開放端からパイプ１７の軸方向に延びる切欠部１７ｂおよび取付フランジ部１７ｃがそれぞれ形成されている。そして、パイプ１７の一端部１７ａはガイド部材１８に取り付けられる。その場合、取付フランジ部１７ｃがガイド部材１８に形成された取付溝１８ａに嵌合されるとともに、ガイド部材１８に形成された係止部１８ｂに係止されて取り付けられる。また、パイプ１７の一端部１７ａがガイド部材１８に取り付けられ、かつガイド部材１８がケース基材２２を介してフレームの側壁８ｂに取り付けられた状態では、図示しないが取付フランジ部１７ｃの一部が側壁８ｂに設けられた矩形状の小開口に上方に向かって係止するとともに、取付フランジ部１７ｃの他の一部１７がガイド部材１８の係止部１８ｂに上方に向かって係止することにより、パイプ１７がガイド部材１８から上方へ抜けるのを防止されている。

ガイド部材１８にはガイド面１８ｃが形成されている。このガイド面１８ｃは直線ガイド面１８ｄと、この直線ガイド面１８ｄに接するとともにスプール９の回転軸と同心円またはほぼ同心円の円弧状ガイド面１８ｅとを含んでいる。図３に示すように、パイプ１７の一端部１７ａがガイド部材１８ｂに取り付けられた状態では、直線ガイド面１８ｄは、パイプ１７の径方向の中心を通る軸方向の平面に沿う断面のパイプ１７の内周面１７ｄの延長線上に位置されている。

図５（ａ）に示すように、パイプ１７の他端部１７ｅ内には、反応ガスを発生するガスジェネレータ１９が設けられている。また、パイプ１７内には、本発明の力伝達部材である鉄あるいはアルミニウム等の金属製の所定数のボール２０およびガスジェネレータ１９からのガス圧を受けてボール２０を押圧するピストン２１が移動可能に配設されている。このピストン２１は、ボール２０と同様の金属製のピストン本体２１ａとシリコンあるいは樹脂等の非金属製のピストンリング２１ｂとを有している。

図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、ピストン本体２１ａは、ガスジェネレータ１９側に位置する円柱状の軸部２１ｃと、ボール２０側に位置する略半球状（つまり、略球面状）の頭部２１ｄとを有する。その場合、略半球状の頭部２１ｄの径方向の中心側が外周側より、ボール２０側に突出している。これらの軸部２１ｃおよび頭部２１ｄは一体に形成されるとともに、軸部２１ｃおよび頭部２１ｄを軸方向に貫通する排気孔２１ｅが穿設されている。また、頭部２１ｄには、４個の排気溝２１ｆが排気孔２１ｅに連通するようにして十字形に形成されている。これらの排気溝２１ｆは中心の幅が最も大きいとともに、中心から先端に向かって次第に小さくなるように設定されている。これらの排気溝２１ｆにより、ピストン２１ａの頭部２１ｄがボール２０に当接した状態で、排気孔２１ｅがボール２０によって塞がれることが防止されている。したがって、ピストン２１ａの頭部２１ｄがボール２０に当接した状態でも、ピストン２１のガスジェネレータ１９側とボール２０側との間が排気孔２１ｅおよび排気溝２１ｆによって常時連通している。これらの
排気孔２１ｅおよび排気溝２１ｆにより、ガスが流動する排気通路が形成される。

ピストンリング２１ｂは円筒状に形成されているとともにピストン本体２１ａの軸部２１ｃに嵌合されている。このピストンリング２１ｂは、軸部２１ｃの外周面とパイプ１７の内周面との間を気密にまたはほぼ気密にシール可能にかつパイプ１７の内周面に対して摺動可能に配設されている。

そして、ガスジェネレータ１９で発生されたガスはピストン２１を図５（ｄ）において右方へ押圧する。これにより、ピストン２１はボール２０を同方向に押圧する。また、図５（ｄ）に矢印αで示すように、ガスジェネレータ１９からのガスは、排気孔２１ｅおよび各排気溝２１ｆを通って、ピストン２１のガスジェネレータ１９側からボール側に所定量流動可能となっている。その場合、ピストン２１ａの頭部２１ｄがボール２０に当接した状態でも、ガスの一部は各排気溝２１ｆを通してピストン２１のボール２０側に流動可能である。

なお、図５（ｅ）および（ｆ）に示すように各排気溝２１ｆは、それらの幅が一定になるように形成することもできる。また、ピストン２１の排気溝２１ｆは４個に限定されることはなく、任意の数だけ設けることができる。そして、排気溝２１ｆは複数個設けられる場合には、各溝２１ｆは円周方向に等間隔に設けることが望ましい。

プリテンショナー１５はケース基材２２を有し、このケース基材２２は側壁８ｂに
取り付けられている。また、ガイド部材１８はケース基材２２を介して同じくフレーム８の側壁８ｂに取り付けられる。更に、ケース基材２２およびガイド部材１８にはカバー２３が取り付けられる。そして、ケース基材２２、ガイド部材１８、およびカバー２３により内部空間２４ａを有するプリテンショナー１５のケース２４が形成される。

図２（ｂ）および図３に示すように、ケース２４の内部空間２４ａ内には、リングギア２５が回転可能にかつ図３において右方へ移動可能に配設されている（なお、図３には、リングギア２５が右方へ移動した後の状態が示されている）。このリングギア２５は内周面に形成された複数の内歯２５ａを有している。

このリングギア２５の外周面には、本発明の被押圧部である複数（図示例では、７個）のレバー２５ｂが突設されている。そして、プリテンショナー１５が非作動である通常時に、第１のボール２０が最初に当接するレバー２５ｂとこれに時計回りに隣接するレバー２５ｂとの間の周方向の間隔は、１個のボール２０の一部が収容可能な大きさに設定されている。また、互いに隣接する２個のレバー２５ｂ間の他の周方向の間隔は、互いに接触する２個のボール２０が順に収容可能な大きさに設定されている。そして、リングギア２５のレバー２５ｂはパイプ１７の一端部１７ａの切欠部１７ｂからパイプ１７内に侵入可能になっている。

シートベルトリトラクタ３の連結部材１４には、環状のピニオン２６がこの連結部材１４と一体回転可能に取り付けられている（なお、ピニオン２６は、図示しないがスプール９と連結部材１４とを一体に形成するとともに、この連結部材１４に一体に設けることもできる。）。

ピニオン２６は複数の外歯２６ａを有している。このピニオン２６の外歯２６ａにリングギア２５の内歯２５ａが噛合可能となっている。そして、プリテンショナー１５の作動時に、各ボール２０は、パイプ１７の切欠部１７ｂからパイプ１７内に進入している各レバー２５ｂにリングギア２５の押圧力を加えるとともに、リングギア２５にピニオン２６の方へ直進移動力を加えるようになっている。

この例のプリテンショナー１５では、パイプ１７の配管の取り回し（パイピング）は、プリテンショナー１５が車体に取り付けられた状態で、その一端部１７ａの端が図３に示す最下位置とされている。その場合、一端部１７ａの端の位置は、ピニオン２６の回転中心（つまり、スプール９の回転中心）より若干上方に位置している。これにより、各ボール２０は力をリングギア２５の各レバー２５ｂにリングギア２５の略接線方向に沿ってシートベルト巻き取り方向に伝達する。その結果、各ボール２０は力をリングギア２５に最も効率よくリングギア２５に伝達するようになる。

更に、パイプ１７はフレーム９の上方で略直角に曲げられて車室外側に向かって直線状にかつ略水平に延設されるとともに、側壁８ｂの自由端近傍で略直角に曲げられて車両前後方向に直線状にかつ略水平に延設され、更に、側壁８ａの近傍で略直角に曲げられて車室内側に向かって直線状にかつ略水平方向に延設される。したがって、ガスジェネレータ１９がフレーム８の側壁８ａの固定端側の上方で車室内側に向かって略水平に配設されている。

ケース基材２２には、ボール２０をガイドするケース基材側ガイド溝２７が形成されている。その場合、ケース基材側ガイド溝２７は、リングギア２５が右方へ移動してその内歯２５ａがピニオン２６の外歯２６ａに噛合した図３に示す状態におけるリングギア２５の中心と略同心の円の略円弧状に形成されている。そして、ケース基材側ガイド溝２７は、図３に示すリングギア２５の位置における各レバー２５ｂの先端より外側に配設されている。したがって、各レバー２５ｂがケース基材側ガイド溝２７内に侵入することはない。このケース基材側ガイド溝２７は、一対のケース基材外周側ガイド壁２８とケース基材内周側ガイド壁２９とによって形成されている。これらの外、内周側ガイド壁２８,２９
は、ピニオン２６の回転中心と略同心の円の略円弧状に形成されている。

更に、ボール２０が移動するケース基材内周側ガイド壁２９の上流側端には、ボール２０をケース基材側ガイド溝２７に誘導するケース基材側溝誘導部２９ａが設けられている。このケース基材側溝誘導部２９ａは、ケース基材内周側ガイド壁２９の上流側端における円弧の接線より内側に傾斜する傾斜面として形成されている。ケース基材２２には、このケース基材側溝誘導部２９ａにより、ボール２０をケース基材側ガイド溝２７に誘導するケース基材側ボール誘導溝２７ａが形成される。

また、図６に示すようにカバー２３には、ボール２０をガイドするカバー側ガイド溝３０が形成されている。このカバー側ガイド溝３０は、一対のカバー外周側ガイド壁３１とカバー内周側ガイド壁３２とによって形成されている。その場合、カバー外周側ガイド壁３１は、円弧状のケース基材外周側ガイド壁２８とほぼ同径の同心円の円弧状に形成されているとともに、カバー外周側ガイド壁３１の周方向の長さはケース基材外周側ガイド壁２８の周方向の長さと同じかまたはほぼ同じに設定されている。また、カバー内周側ガイド壁３２は、円弧状のケース基材内周側ガイド壁２９とほぼ同径の同心円の円弧状に形成されているとともに、カバー内周側ガイド壁３２の周方向の長さはケース基材内周側ガイド壁２９の周方向の長さと同じかまたはほぼ同じに設定されている。

更に、ボール２０が移動するカバー内周側ガイド壁３２の上流側端には、ボール２０をカバー側ガイド溝３０に誘導するカバー側溝誘導部３２ａが設けられている。このカバー側溝誘導部３２ａは、カバー内周側ガイド壁３２の上流側端における円弧の接線より内側に傾斜する傾斜面として形成されている。その場合、円弧の接線に対するカバー側溝誘導部３２ａの傾斜角およびカバー側溝誘導部３２ａの長さは、それぞれ、円弧の接線に対するケース基材側溝誘導部２９ａの傾斜角およびケース基材側溝誘導部２９ａの長さと同じかまたはほぼ同じに設定されている。カバー２３には、このカバー側溝誘導部３２ａによ
り、ボール２０をカバー側ガイド溝３０に誘導するカバー側ボール誘導溝３０ａが形成される。

ケース基材２２にカバー２３が取り付けられて合体された状態では、ケース基材外周側ガイド壁２８とカバー外周側ガイド壁３１とがほぼ重なるとともに、ケース基材内周側ガイド壁２９とカバー内周側ガイド壁３２とがほぼ重なる。これにより、これらのケース基材側ガイド溝２７とカバー側ガイド溝３０とにより、ボール２０が移動する円弧状通路３３が形成される。また、ケース基材側溝誘導部２９ａとカバー側ボール誘導溝３０ａとがほぼ重なる。これにより、これらのケース基材側溝誘導部２９ａとカバー側ボール誘導溝３０ａとにより、パイプ１７から飛び出してリングギヤ２５を回転させた後のボール２０を前述の円弧状通路３３に誘導する誘導通路３４が形成される。

そして、この例のプリテンショナー１５では、円弧状通路３３、誘導通路３４、およびガイド部材１８のガイド面１８ｃとリングギア２５との間に形成されるガイド通路３５により、リングギア２５の外周に沿ってほぼ円弧状のボール収納室が形成される。その場合、円弧状通路３３および誘導通路３４によって形成されるボール収納室の部分には、リングギア２５の各レバー２５ｂは侵入しない。また、図３に示すようにガイド部材１８にはストッパ部１８ｆが形成されており、このストッパ部１８ｆは円弧状通路３３の下流側端をほぼ閉塞している。更に、誘導通路３４に隣接するガイド通路３５の部分の下方に、リングギア２５の各レバー２５ｂが当接しない程度にボール２０が収容される小さなボール収容部３６が設けられている。そして、円弧状通路３３、誘導通路３４、ガイド通路３５、およびボール収容部３６は、すべてケース２４内に設けられている。

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３の作動について説明する。
この例のシートベルトリトラクタ３におけるプリテンショナー１５およびトーションバー１０の各作動は、基本的には、車両衝突時等の車両に大きな減速度が加えられた緊急時に作動してシートベルトリトラクタ３のスプール９をシートベルト巻き取り方向に回転させるまでは、特許文献１に記載されている従来の複数のボールを用いたプリテンショナーの作動と同じであるとともに、トーションバー１０のＥＡ作動も同じ従来のトーションバーのＥＡ作動と同じである。

図７（ａ）に示すように、プリテンショナー１５の非作動時には、特許文献１に記載のプリテンショナーと同様にリングギア２５がピニオン２６とほぼ同心に、および回転不能かつ右方へ移動不能に保持されている。したがって、リングギア２５はその内歯２５ａがピニオン２６の外歯２６ａに噛合しない状態に保持されている。また、最初の第１のボール２０が、１つのレバー２５ｂに当接した状態に保持される。その場合、第１のボール２０は、間隔の狭い隣接するレバー２５ｂ間に進入可能とされている。更に、第１のボール２０以後の各ボール２０はパイプ１７内で、順次互いに隣接するボール２０どうしが当接した状態にされている。このとき、ガスジェネレータ１９がガスを発生しなく、ボール２０はレバー２５ｂを実質的に押圧しない。

前述の緊急時には、従来と同様に減速度感知機構１３およびロック機構１２が作動してロッキングベース１１のシートベルト引出し方向の回転がロックされるとともに、ガスジェネレータ１９が作動してガスを発生する。発生したガスによってピストン２１が押圧されるので、ピストン２１はこれに当接するボール２０に大きな押圧力を加える。そして、ピストン２１は各ボール２０を押圧しながらパイプ１７内に沿って各ボール２０とともにパイプ１７の一端部１７ａの方へ前進移動する。このとき、ピストン２１の頭部２１ｄが略半球状に形成されているとともに力伝達部材がボール２０であることから、湾曲したパイプ１７内を比較的スムーズにかつ急速に移動する。

ピストン２１の押圧力は各ボール２０を介してレバー２５に当接している第１のボール２０に上方から下方に向かって伝達される。すると、第１のボール２０は移動しながらこの押圧力で図２（ａ）においてリングギア２５を右方へ移動させるとともに反時計回りに回転させる。そして、図７（ｂ）に示すようにリングギア２５の内歯２５ａがピニオン２６の外歯２６ａに噛合し、ピニオン２６がリングギア２５と同方向に回転開始する。このピニオン２６の回転開始により、ピニオン２６および連結部材１４を介してスプール９がシートベルト巻取り方向に回転開始し、乗員に装着されているシートベルト４が巻き取り開始される。このとき、ボール１７によりリングギア２５が下方に押圧されることで、ピニオン２６を介してスプール９の下方に押圧される。このとき、スプール９はシートベルト４により上方に引っ張られているので、リングギア２５がピニオン２６およびスプール９を回転する際の回転抵抗が比較的小さい。

第１のボール２０が間隔の狭いレバー２５ｂ間に収容されるとともに、次の第２のボール２０が、第１のボール２０が当接していたレバー２５ｂと時計回りに隣接するレバー２５ｂに当接すると、この第２のボール２０を介するレバー２５ｂへの押圧力で、リングギア２５およびピニオン２６がともに反時計回りに更に回転する。このとき、第１のボール２０によるレバー２５ｂへの押圧力は、実質的に消滅している。レバー２５ｂとこのレバー２５ｂに時計回りに隣接する次のレバー２５ｂとの間に２個の第２および第３のボール２０がレバー２５ｂを押圧しながら収容される。更に、第３のボール２０の次の第４のボール２０が次のレバー２５ｂに当接すると、この第４のボール２０を介する次のレバー２５ｂへの押圧力で、リングギア２５およびピニオン２６がともに反時計回りに更に回転する。このとき、第２及び第３のボール２０によるレバー２５ｂへの押圧力は、実質的に消滅している。以後、順次各ボール２０によってレバー２５ｂを押圧することによりリングギア２５およびピニオン２６が反時計回りに回転する。すなわち、スプール９がシートベルト巻取り方向に回転し、シートベルト４がスプール９に巻き取られる。

図７（ｂ）に示すように、レバー２５ｂへの押圧力が実質的に消滅した第１のボール２０は、リングギア２５の回転でレバー２５ｂによりガイド通路３５にガイドされて移動する。そして、図７（ｃ）に示すように第１のボール２０は誘導通路３４に進入すると、レバー２５ｂから離間するとともにこの誘導通路３４にガイドされて円弧状通路３３に移動する。同様に、レバー２５ｂへの押圧力が実質的に消滅した第２のボール２０以降の各ボール２０が、順次誘導通路３４にガイドされて円弧状通路３３に移動する。各ボール２０は誘導通路３４および円弧状通路３３を移動しているときは、リングギア２５のレバー２５ｂに当接しない。換言すると、リングギア２５の回転は、誘導通路３４および円弧状通路３３に位置する各ボール２０によって影響されなく、レバー２５ｂへのボール２０の押圧力がリングギア２５の回転に効率よく利用される。

なお、図５（ｄ）に矢印αで示すようにガスジェネレータ１９で発生されたガスの一部は、ピストン２１の排気孔２１ｅおよび排気溝２１ｆを通ってピストン２１のボール２０側に流動するので、ピストン２１のガスジェネレータ１９側の圧力が過大となることが抑制される。

そして、第１のボール２０がストッパ部１８ｆに当接したとき、あるいはスプール９をシートベルト引出し方向に回転させようとするシートベルト４の張力がスプール９をシートベルト巻取り方向に回転させようとするボール２０と等しくなったとき、各ボール２０の移動が停止する。これにより、リングギア２５およびピニオン２６の回転が停止して、プリテンショナー１５の作動が停止する。したがって、プリテンショナー１５の作動によるスプール９のシートベルト４の巻取りが終了する。その結果、シートベルト４により乗員はより一層堅固に拘束される。

続いて、乗員の慣性によりシートベルト４が引き出されようとし、スプール９がシートベルト引出し方向に回転しようとする。このとき、ロッキングベース１１のシートベルト引出し方向の回転がロックされているので、トーションバー１０が捩り変形する。このトーションバー１０の捩り変形によりスプール９がシートベルト引出し方向に回転するので、シートベルト４からの乗員に加えられる力が制限される。すなわち、トーションバー１０はＥＡ作動を行う。

トーションバー１０のＥＡ作動中はスプール９がシートベルト引出し方向に回転するため、リングギア２５も同方向に回転する。そして、図７（ｃ）においてリングギア２５の回転で、終端側の３個のボール２０がリングギア２５の対応するレバー２５ｂによってパイプ１７の方へ戻される。しかし、終端から４個目のボール２０から始端側（第１のボール２０側）の各ボール２０は、リングギア２５の各レバー２５ｂに当接しないのでパイプ１７の方へは戻されない。なお、このとき、終端から４個目のボール２０は図７（ｃ）に二点鎖線で示すようにボール収容部３６に収容される。そして、４個目のボール２０より始端側に存在する各ボール２０は、４個目のボール２０に始端側に隣接する５個目のボール２０が４個目のボール２０に当接することで、終端から４個目のボール２０から始端側の各ボール２０はパイプ１７の方へ移動不能となり、これらのボールの逆流が防止される。すなわち、ＥＡ作動時にはボール２０の一部、つまり終端側の３個のボール２０が部分的にリングギア２５によって戻されることになる。したがって、リングギア２５のシートベルト引出し方向の回転に対するボール２０の影響は抑制される。このように、トーションバー１０のＥＡ作動時に、リングギア２５のシートベルト引出し方向の回転に対してボール２０の影響が抑制されることから、リングギア２５はよりスムーズに回転する。その結果、トーションバー１０によるＥＡ作動は効果的に行われる。

更に、図７（ｃ）には図示省略されているが、パイプ１７の方へ移動するボール２０によりピストン２１もガスジェネレータ１９の方へ戻される。このピストン２１の移動により、ピストン２１のガスジェネレータ１９側のパイプ１９内の圧力が高くなるが、ガスジェネレータ１９側のパイプ１９内のガスが、図５（ｄ）に矢印αで示すようにピストン２１の排気孔２１ｅおよび排気溝２１ｆを通ってピストン２１のボール２０側に流動するので、ピストン２１の移動に対するガスの抵抗が抑制される。これにより、ピストン２１がよりスムーズに移動するので、リングギア２５のシートベルト引出し方向の回転もよりスムーズになる。したがって、トーションバー１０によるＥＡ作動が更に一層効果的に行われる。

この例のシートベルトリトラクタによれば、力伝達部材である複数のボールを押圧するピストン２１に、軸方向（ピストン２１の移動方向）の排気孔２１ｅが設けられるとともに、ピストン２１のボール当接端に、この軸方向の排気孔２１ｅに連通しかつ径方向（軸方向と直交する方向）の排気溝２１ｆが設けられる。したがって、プリテンショナー１５の作動時、ガスジェネレータ１９とピストン２１との間のパイプ内のガス圧の一部が排気孔２１ｅおよび排気溝２１ｆを通ってピストン２１のボール側に流動する。これにより、ガスジェネレータ１９とピストン２１との間のパイプ内のガス圧が過大に上昇するのを抑制することができる。

また、ＥＡ作動でボール２０とともにピストン２１も戻されるため、ピストン２１のガスジェネレータ１９側のパイプ１９内の圧力が高くなる。しかし、ピストン２１に排気孔２１ｅおよび排気溝２１ｆを設けているので、ガスジェネレータ１９側のパイプ１９内のガスを、これらの排気孔２１ｅおよび排気溝２１ｆを通してピストン２１のボール２０側に流動させることが可能となる。したがって、ピストン２１の戻りに対するガスの抵抗を抑制することができる。これにより、ピストン２１をより一層スムーズに移動させることができ、リングギア２５をシートベルト引出し方向に一層スムーズに回転させることがで
きる。その結果、トーションバー１０によるＥＡ作動を更に一層効果的に行うことができる。

更に、排気孔２１ｅおよび排気溝２１ｆからなる排気通路は単一部材のピストン本体２１ａのみに設けられ、力伝達部材であるボール２０およびピストンリング２１ｂには設けられない。これにより、プリテンショナー１７の排気通路の構造が簡単になるとともに、排気通路の加工が容易になる。その結果、プリテンショナー１７を安価に形成することが可能となり、プリテンショナー１７を備えるシートベルトリトラクタ３のコストを低減することができる。

こうして、力伝達部材である複数のボール２０を用いたプリテンショナー１５とエネルギ吸収機構であるトーションバー１０とを効果的に作動させつつ、プリテンショナー１５の排気通路の構造を簡単にかつ排気通路の加工を容易にして、より一層安価に形成できるシートベルトリトラクタを実現することが可能となる。

特に、排気通路の排気溝２１ｆを、ボール２０に当接する側のピストン２１の端部（つまり、頭部２１ｄ）に設けることで、ボール２０がピストン２１の頭部２１ｄに当接しても、この排気溝２１ｆにより排気孔２１ｅがボール２０により閉塞されるのを防止することができるとともに、ピストン端部に溝加工を施すだけでよいので、その分、排気通路の加工が更に一層簡単になる。

また、ボール２０が当接する側のピストン２１の端部を略球面状に形成することで、ボール２０がピストン２１の頭部２１ｄに当接しても、ボール２０と頭部２１ｄとの接触面積がきわめて小さくできる。これにより、ボール２０と頭部２１ｄとの当接時に、ボール２０による排気孔２１ｅの閉塞がより効果的に防止可能となる。しかも、このようにピストン２１の頭部２１ｄを略球面状にすることで、湾曲したパイプ１７内をピストンが移動するときに、ピストン２１をより一層スムーズに移動させることが可能となる。

更に、この例のシートベルトリトラクタ３を備えたシートベルト装置１によれば、シートベルトリトラクタ３がプリテンショナー１５とエネルギ吸収機構のトーションバー１０とを効果的に作動できることから、シートベルト装置１の乗員拘束性が効果的に向上する。

なお、本発明に係るシートベルトリトラクタは、前述の例に限定されることはなく、種々の設計変更が可能である。例えば、前述の実施の形態の例では、ピストン２１をピストン本体２１ａとピストンリング２１ｂとに２分割に構成しているが、ピストン２１は分割構成することなく単一部材で構成することもできる。また、ボール２０に当接するピストン本体２１ａの端部を略球形状に形成しているが、ピストン本体２１ａの端部は、その径方向中心がボール側に突出する截頭円錐台形状や、略平面状に形成することもできる。要は、本発明は特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々設計変更が可能である。

本発明のシートベルトリトラクタおよびシートベルト装置は、力伝達部材として複数のボールを用いたプリテンショナーおよびＥＡ機構を備えるシートベルトリトラクタ、およびこのシートベルトリトラクタを備えた車両のシートベルト装置に好適に利用することができる。

１…シートベルト装置、３…シートベルトリトラクタ、４…シートベルト、６…タング、７…バックル、８…フレーム、９…スプール、１０…トーションバー（エネルギ吸収（Ｅ
Ａ）機構）、１１…ロッキングベース、１２…ロック機構、１３…減速度感知機構、１４…連結部材、１５…プリテンショナー、１７…パイプ、１８…ガイド部材、１８ｂ…係止部、１８ｃ…ガイド面、１９…ガスジェネレータ、２０…ボール、２１…ピストン、２１ａ…ピストン本体、２１ｂ…ピストンリング、２１ｅ…排気孔、２１ｆ…排気溝、２２…ケース基材、２３…カバー、２４…ケース、２５…リングギア、２５ａ…内歯、２５ｂ…レバー、２６…ピニオン、２６ａ…外歯、２７…ケース基材側ガイド溝、２７ａ…ケース基材側ボール誘導溝、２８…ケース基材外周側ガイド壁、２９…ケース基材内周側ガイド壁、２９ａ…ケース基材側溝誘導部、３０…カバー側ガイド溝、３０ａ…カバー側ボール誘導溝、３１…カバー外周側ガイド壁、３２…カバー内周側ガイド壁、３２ａ…カバー側溝誘導部、３３…円弧状通路、３４…誘導通路、３５…ガイド通路、３６…ボール収容部

Claims (4)

1. シートベルトと、前記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て前記スプールと相対回転を生じるロッキング部材と、前記緊急時に前記ロッキング部材のシートベルト引出し方向の回転をロックするロック機構と、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前記スプールと前記ロッキング部材との相対回転時に前記シートベルトにかかる荷重を制限するエネルギ吸収機構と、前記緊急時に作動して前記スプールをシートベルト巻取り方向に回転するプリテンショナーとを少なくとも備えているシートベルトリトラクタにおいて、
   前記プリテンショナーは、ケースと、前記ケースに取り付けられるパイプと、前記パイプ内に移動可能に設けられるとともにスプールをシートベルト巻き取り方向に回転させるための力を伝達する所定数のボールと、前記緊急時にガスを発生するガスジェネレータと、前記パイプ内に移動可能に設けられるとともに前記ガスの圧力で移動して前記ボールを押圧するピストンと、前記ケース内に少なくとも回転可能に設けられるとともに、内周に複数の内歯を有しかつ外周に前記ボールによって押圧される複数の被押圧部を有するリングギアと、前記ケース内でスプール側部材に設けられるとともに、前記リングギアの前記内歯に噛合可能な外歯を有しかつ前記スプールを回転させるピニオンとを少なくとも備え、
   前記ピストンに、前記ピストンの前記ガスジェネレータ側と前記ボール側とを連通する排気通路が設けられ、
   前記排気通路は、前記ピストンの軸方向の排気孔と、前記ボールに当接する側の前記ピストンの端部に設けられるとともに前記排気孔に連通する前記ピストンの径方向の排気溝とにより形成されることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
2. 前記ボールに当接する側の前記ピストンの端部は、略球面状、截頭円錐台形状、および略平面状のいずれか１の形状に形成されてい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. 前記ピストンは、ピストン本体と、このピストン本体に嵌合されたピストンリングとを有し、前記排気通路は前記ピストン本体に設けられ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リトラクタ。
4. シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、前記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可能に支持されたタングと、車体に設けられるとともに前記タングが係脱可能に係止されるバックルとを少なくとも有し、
   前記シートベルトリトラクタが請求項１ないし３のいずれか１に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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