JP3886828B2 - シートベルト用リトラクターのプリテンショナー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートベルト用リトラクターの巻取軸と連動回転可能に装備された駆動手段により、車両衝突時等の緊急時にリトラクターの巻取軸をシートベルトの弛みが除去される方向に回転させるシートベルト用リトラクターのプリテンショナーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、車両等の座席に備えられるシートベルト装置は、緊急ロック機構を備えたリトラクターにシートベルトが巻き取られるように構成されている。そして、車両衝突時等においては、その衝撃力による急激な加速度の変化やシートベルトの急激な引き出しを感知して緊急ロック機構を作動させ、シートベルトが巻装された巻取ドラムの回転を阻止することによりシートベルトの引き出しを阻止し、乗員を拘束して保護するように構成されている。
【0003】
さらに、乗員を効果的に拘束するため、緊急時にシートベルトのたるみを予め除去すべく、リトラクターの巻取軸をシートベルト巻取方向に瞬時に回転させるプリテンショナーをリトラクターに組み込んだプリテンショナー付きのシートベルト用リトラクターが提案されている。
【0004】
例えば、特許第2788907号公報に開示の装置おいては、緊急時に火薬式駆動装填物からなるガス発生器が着火されて、その発生したガスの圧力によりピストンが円筒チューブ内を移動し、連動機構を介してリトラクターの巻取軸をシートベルトの巻取方向に回転させる構造とされていた。
【0005】
そして、ピストンの内側スペース内のガス圧力が所定値以上に達した際には、そのようなガス圧力を開放するように吹き抜けパッチを備え、シートベルトに作用する張力が一定以上になるとリトラクターの巻取軸を逆転させるエネルギー吸収機構が動作する際に、抵抗となるガスの圧力を軽減させて、エネルギー吸収機構が効率よく機能を発揮できるように構成している。
【0006】
また、特許第3218987号公報に開示の装置においても、ガスの圧力によりピストンが押圧駆動され、ピストンの移動に伴うラックの移動により、ラックと噛合するピニオンギヤ等の連動機構を介してリトラクターの巻取軸をシートベルトの巻取方向に回転させる構造とされていた。
【0007】
そして、ピストンには、ピストンの移動方向に沿って貫通したガス抜き手段が設けられており、シートベルトに作用する張力が一定以上になるとリトラクターの巻取軸を逆転させるエネルギー吸収機構が動作する際に、抵抗となるガスの圧力を軽減させて、エネルギー吸収機構が効率よく機能を発揮できるように構成している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許第2788907号公報に開示の装置によれば、吹き抜けバッチが別途必要とされ、部品点数が増加するため、生産コストが上昇する欠点がある。
【0009】
また、特許第3218987号公報に開示の装置によれば、プリテンショナーの作動時にもガス抜き手段としてのガス抜き孔が貫通した状態であるため、作動時におけるガスの圧力が一部逃げる構造となり、シートベルトのプリテンショナーによる巻取性能が低下する欠点がある。一方、エネルギー吸収機構により巻取軸が逆転する際には、ピストンが逆方向に移動操作される。この場合、シートベルトの前述した巻取性能を確保する必要から、ガス抜き孔を大きく形成することができないため、シリンダー内に残っているガスを効果的に排出できず、残存するガスの圧力が巻取軸の逆転を妨げる負荷として作用し、エネルギー吸収機構が十分にその機能を発揮できないという欠点もあった。
【0010】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、部品点数の増加を抑え、シートベルトの巻取性能が効率よく発揮できると共に、エネルギー吸収機構が効率よく機能を発揮できるシートベルト用リトラクターのプリテンショナーを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための技術的手段は、車両衝突時等の緊急時に着火されてガスを発生させるガス発生器と、前記ガス発生器から発生されたガスが導かれるシリンダーと、車両衝突時等の緊急時にシートベルト用リトラクターの巻取軸と連動回転可能に保持されたピニオンギヤと、前記シリンダー内に摺動可能に保持されて前記ガスの圧力で押圧駆動されるピストン部が基端に設けられると共に、該ピストン部にシリンダー内周面に密着するパッキンが保持され、先端側には前記ピニオンギヤに噛合するラック歯が設けられると共に、前記ピストン部の前記押圧駆動に伴って前記ピニオンギヤを介してリトラクターの巻取軸をシートベルトの弛み除去方向に回転させるラックとを備え、前記ピストン部の前記押圧駆動によるシートベルトの弛み除去後に、シートベルトに作用する張力が一定以上になると前記巻取軸を逆転させるエネルギー吸収機構と組み合わされて使用されるシートベルト用リトラクターのプリテンショナーにおいて、前記ピストン部外周の前記パッキンに塞がれた部分に、ラックの基端から先端側に連通するガス抜き溝が設けられ、前記ガス発生器の作動時に発生するガスにより、前記ガス抜き溝を塞ぐパッキン部分が溶融もしくは破断する点にある。
【0012】
また、前記シリンダーは、ガス発生器により発生されるガスが前記ガス抜き溝を通過する際、そのガスによって溶融可能な材質からなる構造としてもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明すると、図1および図2に示される如く、シートベルト用リトラクター1は、シートベルトが巻装されるアルミ材等から形成された巻取ドラム2を備え、その軸心方向両端部には径方向に張出形成されたフランジ部を有しており、その一方のフランジ部側に形成された結合孔部には、スチール材等からなる結合体3が相対回転不能に圧入固定されている。
【0014】
そして、エネルギー吸収機構を構成するトーションバー4が巻取ドラム2内に嵌挿されて、その一端部が前記圧入固定された結合体3にスプライン結合され、ここに、トーションバー4と巻取ドラム2とが一端部で互いに相対回転不能に結合された構造とされている。
【0015】
また、トーションバー4の他端部は、車両衝突時等の緊急時にシートベルトの引き出しを阻止するための緊急ロック装置(図示省略)に連動連結されている。
【0016】
前記巻取ドラム2はハウジング体5に回転自在に支持されており、ハウジング体5は、車体側に固定される背板5aとその両側縁より互いに対向して延設された側板5bとを備えた平面視略コ字状に構成され、両側板5b間で巻取ドラム2が回転自在に支持されている。
【0017】
即ち、巻取ドラム2の一端部に連結固定された結合体3が、一方の側板5bに形成された通孔に貫通状とされて適宜、支持構造を介して回転自在に支持されている。また、巻取ドラム2の他端部は、他方の側板5bにトーションバー4の他端部が支持されることにより、回転自在に支持されている。
【0018】
前記一方の側板5bには、車両衝突時等の緊急時にシートベルトの弛みを巻き取り乗員の移動を規制するプリテンショナー7、および巻取ドラム2をシートベルトの巻取方向に常時回動付勢すべく、結合体3を回動付勢する渦巻バネ8が装着されている。
【0019】
前記プリテンショナー7は、結合体3を回転自在に支持する樹脂等から形成されたクラッチ支持ベース10と、結合体3の径方向外方で周方向に離隔して配置された複数のスチール材等からなるクラッチローラ11と、各クラッチローラ11外方を覆うクラッチリング部12aが一方に設けられると共に、他方にピニオンギヤ12bが設けられたスチール材等からなるピニオンギヤ体12と、ピニオンギヤ体12のピニオンギヤ12bに噛合するラック歯13aが設けられると共に、ラック歯13aの長さ方向一端部の基端にピストン部13bが設けられたスチール材等からなるラック13と、ラック13のピストン部13bが摺動案内される亜鉛合金材からなるシリンダー14と、シリンダー14内でガスを発生させるガス発生器15と、スチール材等からなるカバー体16とを備え、ハウジング体5の側板5bにネジ17等で装着される構造とされている。
【0020】
なお、本実施形態においては、シリンダー14は略L字状に屈曲された構造とされており、その一方にガス発生器15が装着され、他方にピストン部13bが摺動案内される構造とされ、図7ないし図10に示される如く、連通孔14aを通じてガス発生器15により発生したガスがシリンダー14内に流入する構造とされている。
【0021】
また、図3ないし図5にも示される如く、ラック13のピストン部13bには、より大径とされたフランジ部13cが備えられており、フランジ部13cにその外周よりV溝状のガス抜き溝13dが切欠形成されている。そして、ピストン部13bのシリンダー14内に対する収容に際しては、シリンダー14内周面に密着すべく、パッキンとしてのOリング18がガス発生器15側に装着されている。従って、通常はピストン部13bのフランジ部13cにおけるガス抜き溝13dは、図7に示される如く、Oリング18によって塞がれた構造とされている。Oリング18の材質としては、例えばニトリルゴム等を使用すればよい。
【0022】
前記ピニオンギヤ体12のクラッチリング部12aは、図6に示される如く、その内周面が中心からの距離が漸次変化するカム面12cに形成されている。そして、初期位置の通常状態においては、各クラッチローラ11は所定位置でクラッチ支持ベース10に保持されており、結合体3の軸心方向中間部の係合軸部3aとは適宜間隙を有した状態とされている。
【0023】
従って、シートベルトの引き出し・巻き取り時には、各クラッチローラ11内方で係合軸部3aが相対的に回転自在とされている。
【0024】
そして、緊急時にガス発生器15が作動して、ラック13が移動し、ピニオンギヤ体12が矢印P方向に回転操作されると、カム面12cによって各クラッチローラ11が径方向内方側に押動操作され、その後、カム面12cと係合軸部3a外周面間に各クラッチローラ11が噛み込んだ状態となってピニオンギヤ体12と結合体3とが一体に回転するように構成されている。ここに、これら結合体3、クラッチローラ11、ピニオンギヤ体12等により、連動回転可能とするクラッチ機構が構成される。なお、各クラッチローラ11外周面と係合軸部3a外周面との滑りを防止すべく、各クラッチローラ11外周面や係合軸部3a外周面には、適宜ローレットが形成されている。
【0025】
また、図1および図2において、19はネジキャップであり、シリンダー14にガス発生器15を挿入した状態でネジキャップ19を螺合締結することによりガス発生器15がセットされる構造とされている。
【0026】
前記渦巻バネ8は、バネケース20内に収容され、プリテンショナー7の外側面に装着される構造とされている。そして、この装着状態において、プリテンショナー7より突出状とされた結合体3先端のスプライン部3bがバネケース20内の渦巻バネ8側にスプライン結合され、巻取ドラム2をシートベルトの巻取方向に常時、回動付勢する構造とされている。
【0027】
そして、車両衝突時等の緊急時においては、図示省略の制御部からの着火信号によりガス発生器15が着火されてプリテンショナー7が作動し、内部に収容された火薬の爆発により発生した高温高圧のガスが、シリンダー14内で瞬時に充満してそのガスの圧力で、図7に示される如く、ピストン部13bが矢印Q方向に押圧駆動される。この際、シリンダー14内周面にOリング18が密着状態とされているため、シリンダー14内のガスの外部への逃げが有効に防止できる。
【0028】
このピストン部13bの矢印Q方向への移動に伴って、ラック13のラック歯13aに噛合するピニオンギヤ12bが矢印P方向に回転駆動され、このピニオンギヤ12bの回転に伴ってピニオンギヤ体12が矢印P方向に回転し、各クラッチローラ11を介して結合体3が連動回転され、巻取ドラム2がシートベルトの弛みを除去する方向に回転される。
【0029】
そして、通常ラック13はシリンダー14内をピニオンギヤ体12のピニオンギヤ12bと噛合しながら、ラック13のラック歯13aの終端がピニオンギヤ12bと噛合する位置までピニオンギヤ体12を回転させ、即ち巻取ドラム2をシートベルト巻取方向に回転させて弛みを除去する。
【0030】
ラック13の停止後、シリンダー14内のガス圧はさらに高まり一定以上の圧力に達すると、Oリング18のガス抜き溝13dに対峙する部分は前記ガス圧を支持するピストン部13b部分が切り欠かれているため、この部分が高圧下で変形して気密状態を保持できなくなり急激にガス抜き溝13dからガスが漏洩するのと同時に高温ガスの影響を受け、ガス抜き溝13dに対峙するOリング18部分が溶融や破断して、ラック13の基端から先端側に連通するガス抜き溝13dによりシリンダー14の内外に連通するガス抜き通路が確保されて、シリンダー14外へガスが逃げるため殆ど内圧が残らない。
【0031】
従って、その後シートベルトに作用する張力が一定以上になって巻取軸を逆転させる際、即ちラック13がプリテンショナー7作動時と反対の方向に移動するときに、エネルギー吸収機構の作動を阻害することがない。
【0032】
また、乗員の姿勢、衝突の形態等によっては、ラック13のラック歯13aの終端がピニオンギヤ12bと噛合するまでにラック13の移動が停止する場合(シートベルトの張力がプリテンショナー7による引込力を上回った場合)もあるが、前述したのと同様にラック13の停止に伴って急激にシリンダー14内の圧力が上昇して、確実にガス抜き溝13dに対峙するOリング18部分が溶融や破断してシリンダー14の内外に連通するガス抜き通路が確保される。
【0033】
特にこのようにシートベルトの張力上昇が早い場合には、エネルギー吸収機構の作動も前述した場合に比べて早期に生じることになる。シリンダー14に融点が比較的低い亜鉛合金(融点400〜500度C)にような材料を用いれば、ガス抜き溝13dによるガス抜き通路を通じてシリンダー14内のガスが外部に逃げる際、そこを通過する高温ガス(約2000度C)によって、図9に示すようにガス抜き溝13dに隣接したシリンダー14内面が溶融して、より大きなガス抜き通路が形成されてより早くシリンダー14内の圧力を逃がし効率よくエネルギー吸収機構を作動できる。この場合、ラック13がエネルギー吸収機構の作動を損なうほど溶融しないようにある程度肉厚が確保されている。
【0034】
そして、トーションバー4によるエネルギー吸収機構が作用し、巻取ドラム2が逆転する際には、既にガス抜き通路が確保されているため、シリンダー14内に残っているガスによる圧力は下がっており、その結果、図10に示される如く、巻取ドラム2の逆転に伴うピニオンギヤ体12の矢印P方向と反対方向への逆転、およびそのピニオンギヤ体12の逆転に伴うラック13の矢印Q方向と反対方向への移動が円滑になされる。
【0035】
以上のように、本実施形態によれば、プリテンショナー7の作動に際して、フランジ部13cに備えられたガス抜き手段としてのガス抜き溝13dは、初期状態においてはOリング18により塞がれているため、ガス発生器15により発生するガスの圧力を有効に保持することができ、ガス発生器15で発生されたガスの圧力を効率よくシートベルトの弛みの巻き取りに伝達することができ、シートベルトの巻取性能が効率よく発揮できる。
【0036】
また、エネルギー吸収機構が作用し、巻取ドラム2が逆転する際には、既にガス抜き溝13dを通じてガス抜き通路が確保されてシリンダー14内のガス圧力が低下している。従って、巻取ドラム2の逆転を妨げる負荷が発生し難く、エネルギー吸収機構が十分にその機能を発揮することができる。
【0037】
この際、シリンダー14が溶融可能な材質から形成されていれば、ガス抜き通路がより拡大して、効率よくシリンダー14内のガスが抜けるため、エネルギー吸収機構による機能がより効率よく発揮することができる。
【0038】
また、シリンダー14内のガスの圧力が効率よく低下するため、必要以上に耐圧性を高めたシリンダー14の設計が不要となり、製作コスト低減が図れる。
【0039】
さらに、ピストン部13bのフランジ部13cにガス抜き溝13dを形成した構造であり、部品点数も増加せず、生産コスト低減が図れる。
【0040】
なお、本実施形態においては、フランジ部13cにガス抜き溝13dを一個所形成した構造を示しているが、必要に応じて複数形成する構造としてもよく、ガス抜き溝13dの切欠面積も必要に応じて適宜決定すればよい。
【0041】
また、シリンダー14の材質として亜鉛合金を示しているが、ガス発生器15が発生したガスがガス抜き溝13dを通じて外部に逃がされる際に溶融可能な材質であればよい。
【0042】
さらに、ガス抜き通路が形成されるタイミングをラック13停止後としたが、ラック13に対してシートベルトの弛みを除去するのに十分な力をガス圧から伝えれた後であればタイミングはいつでもよい。
【0043】
また、パッキンとしてニトリルゴムからなるOリング18を使用した構造を示しているが、前記ガス抜き通路が形成されるタイミングで溶融または破断するものであれば、形状や材質は何ら限定されない。
【0044】
【発明の効果】
以上のように、本発明のシートベルト用リトラクターのプリテンショナーによれば、シリンダー内に摺動可能に保持されてガス発生器により発生されたガスの圧力で押圧駆動されるピストン部外周のパッキンに塞がれた部分に、ラックの基端から先端側に連通するガス抜き溝が設けられ、ガス発生器の作動時に発生するガスにより、ガス抜き溝を塞ぐパッキン部分が溶融もしくは破断する構造であり、部品点数の増加を抑え、プリテンショナーの作動時には、ガスの圧力を効率よく利用してシートベルトの巻取性能が効率よく発揮できると共に、エネルギー吸収機構の作用時には、シリンダー内のガスを効率よく逃がしてエネルギー吸収機構が効率よく機能を発揮できるという利点がある。
【0045】
また、シリンダーは、ガス発生器により発生されるガスがガス抜き溝を通過する際、そのガスによって溶融可能な材質からなる構造とすれば、ガス抜き通路の拡大が図れ、エネルギー吸収機構による機能がより効率よく発揮することができるという利点がある。
【0046】
さらに、必要以上に耐圧性を高めた設計が不要となり、設計が容易となるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す分解斜視図である。
【図2】同部分断面正面図である。
【図3】ラックの一部側面図である。
【図4】図3における右側面図である。
【図5】図4における底面図である。
【図6】ピニオンギヤ体部分の断面説明図である。
【図7】プリテンショナーの動作説明図である。
【図8】プリテンショナーの動作説明図である。
【図9】プリテンショナーの動作説明図である。
【図10】プリテンショナーの動作説明図である。
【符号の説明】
1 シートベルト用リトラクター
2 巻取ドラム
3 結合体
4 トーションバー
5 ハウジング体
7 プリテンショナー
8 渦巻バネ
10 クラッチ支持ベース
11 クラッチローラ
12 ピニオンギヤ体
12b ピニオンギヤ
13 ラック
13a ラック歯
13b ピストン部
13c フランジ部
13d ガス抜き溝
14 シリンダー
15 ガス発生器
18 Oリング
Claims (2)
- 車両衝突時等の緊急時に着火されてガスを発生させるガス発生器と、
前記ガス発生器から発生されたガスが導かれるシリンダーと、
車両衝突時等の緊急時にシートベルト用リトラクターの巻取軸と連動回転可能に保持されたピニオンギヤと、
前記シリンダー内に摺動可能に保持されて前記ガスの圧力で押圧駆動されるピストン部が基端に設けられると共に、該ピストン部にシリンダー内周面に密着するパッキンが保持され、先端側には前記ピニオンギヤに噛合するラック歯が設けられると共に、前記ピストン部の前記押圧駆動に伴って前記ピニオンギヤを介してリトラクターの巻取軸をシートベルトの弛み除去方向に回転させるラックとを備え、
前記ピストン部の前記押圧駆動によるシートベルトの弛み除去後に、シートベルトに作用する張力が一定以上になると前記巻取軸を逆転させるエネルギー吸収機構と組み合わされて使用されるシートベルト用リトラクターのプリテンショナーにおいて、
前記ピストン部外周の前記パッキンに塞がれた部分に、ラックの基端から先端側に連通するガス抜き溝が設けられ、前記ガス発生器の作動時に発生するガスにより、前記ガス抜き溝を塞ぐパッキン部分が溶融もしくは破断することを特徴とするシートベルト用リトラクターのプリテンショナー。 - 前記シリンダーは、ガス発生器により発生されるガスが前記ガス抜き溝を通過する際、そのガスによって溶融可能な材質からな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ーのプリテンショナー。
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