JP4913159B2

JP4913159B2 - シートベルト装置

Info

Publication number: JP4913159B2
Application number: JP2008552069A
Authority: JP
Inventors: 英二前村; 佳生福原; 博子吉川
Original assignee: オートリブディベロップメントエービー
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: WO2008081675A1; JPWO2008081675A1

Description

本発明は、シートベルト装置に関し、特に、モータを用いる電動アクチュエータと火薬式アクチュエータ（プリテンショナー機構）とを備えたシートベルト装置に関する。

従来、この種のシートベルト装置では、衝突の可能性がある場合、衝突前にセンサが作動し、電動アクチュエータを作動させてシートベルト（ウェビング）を巻き取り、乗員を軽拘束し、また、衝突時には、プリテンショナー機構によってシートベルトを巻き取って、乗員をより確実に拘束することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のシートベルト装置では、電動アクチュエータからの動力をスピンドルに伝達する動力伝達機構において、スピンドル側からの回転が電動アクチュエータに伝わることを防止するため、クラッチが介在されている。

このクラッチは、電動アクチュエータの回転が伝達されて回転するギヤホイール及びロータを備えている。ロータには、付勢部材によって常にスピンドルとの係合方向へ付勢されたパウルが支持されており、このパウルは、通常はロータに設けられた保持部材によってスピンドルとの係合解除位置に保持されている。そして、モータの駆動力によりロータが軸線周り一方へ回転すると、保持部材によるパウルの保持が解除され、パウルは付勢部材の付勢力によってスピンドルに係合する。これにより、ロータの回転がスピンドルに伝達されてスピンドルが回転する。一方、ロータが軸線周り他方へ回転すると、保持部材はパウルを付勢部材の付勢力に抗してスピンドルとの係合解除位置に移動させて保持するようになっている。

また、保持部材とパウルとは、ロータが停止した状態で互いの保持状態を維持するように、離間方向に抗力を発生する傾斜面を形成して、クラッチの誤結合を防止している。
特開２００６−１０３６５７号

ところで、シートベルト装置では、プリテンショナー機構の作動時にもパウルはスピンドルとの係合解除位置に保持される必要があるが、衝突時の衝撃や火薬発火によるリトラクタの揺れ等によって依然としてクラッチが誤結合する可能性がある。

また、衝突の状況によっては、プリテンショナー機構が作動した後に電動アクチュエータが作動してしまうような場合がある。この場合、電動アクチュエータを制御するＥＣＵの性能によっては、電動アクチュエータの作動信号がプリテンショナー機構作動後も所定期間継続的に送られ、パウルがスピンドルの回転によって係合解除方向に弾き飛ばされたにも関わらず、再度スピンドルと係合しようとする。このため、プリテンショナー機構の動作に悪影響を及ぼすという課題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、スピンドルを回転する動力を発生する電動アクチュエータと、スピンドルを回転する他の動力を発生するプリテンショナー機構とを備えるシートベルト装置において、プリテンショナー機構が作動した時には、シートベルトを巻き取るスピンドルと電動アクチュエータとの接続を確実に切断して、プリテンショナー作動時の乗員の拘束を確実に行なうことができるシートベルト装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１）シートベルトを巻き取るスピンドルと、
該スピンドルを回転する動力を発生する電動アクチュエータと、
前記スピンドルを回転する他の動力を発生するプリテンショナー機構と、
前記電動アクチュエータからの動力を前記スピンドルに伝達可能な動力伝達機構と、
を備えるシートベルト装置であって、
前記動力伝達機構は、
前記スピンドルと共に回転し、外周面に被係合部を有する回転部材と、
前記回転部材と係合する方向に付勢され、前記電動アクチュエータの回転に応じて移動し、且つ、前記回転部材の被係合部と係合可能な係合部を有する揺動自在な係合部材と、前記電動アクチュエータの回転に応じて前記係合部材が移動する際に、前記係合部が前記被係合部と係合するように前記係合部材の揺動を案内する案内部と、
前記プリテンショナー機構が作動し、前記プリテンショナー機構による前記回転部材の回転を利用して前記係合部が前記被係合部から遠ざかる方向に揺動した時に、前記係合部材によって弾性変形されて前記係合部材の揺動を規制し、前記電動アクチュエータと前記スピンドルとの間を非結合にするクラッチ解除用付勢部材と、
を備えるクラッチを有することを特徴とするシートベルト装置。
（２）前記電動アクチュエータの回転に応じて回転し、前記係合部材が取り付けられる他の回転部材と、
該他の回転部材に接して、前記他の回転部材に対して所定の角度で相対回転可能に配置される摩擦ホイールと、をさらに備え、
前記摩擦ホイールには、前記案内部が形成されると共に、前記付勢部材が取り付けられることを特徴とする（１）に記載のシートベルト装置。
（３）シートベルトを巻き取るスピンドルと、
該スピンドルを回転する動力を発生する電動アクチュエータと、
前記スピンドルを回転する他の動力を発生するプリテンショナー機構と、
前記電動アクチュエータからの動力を前記スピンドルに伝達可能な動力伝達機構と、
を備えるシートベルト装置であって、
前記動力伝達機構は、
前記スピンドルと共に回転し、外周面に被係合部を有する第１回転部材と、
該第１回転部材と同軸に配置され、前記電動アクチュエータの回転に応じて回転する第２回転部材と、
前記被係合部と係合する方向に付勢された状態で、前記第２回転部材に揺動自在に設けられ、前記第１回転部材の被係合部と係合可能な係合部と、揺動軸に対して該係合部と異なる方向に延出し、先端に突部を備えた延出部とを有する係合部材と、
前記第１及び第２回転部材と同軸に、前記第２回転部材に対して所定の角度で相対回転可能に配置され、前記係合部材の延出部と当接して前記係合部材の揺動を案内可能な案内部を有する第３回転部材と、
前記係合部材の係合部が前記第１回転部材の被係合部と係合している状態から前記係合部材が前記係合が解除される方向に揺動した時に前記延出部の突部によって弾性変形され、前記案内部による前記延出部の案内が解除される位置に前記係合部材を維持可能なクラッチ解除用付勢部材と、を備えるクラッチを有することを特徴とするシートベルト装置。

本発明のシートベルト装置によれば、クラッチは、プリテンショナー機構が作動し、プリテンショナー機構による回転部材の回転を利用して係合部が回転部材から遠ざかる方向に移動した時に、係合部材によって弾性変形されて係合部材の移動を規制し、電動アクチュエータとスピンドルとの間を非結合にするクラッチ解除用付勢部材を備えている。クラッチ解除用付勢部材は、電動アクチュエータ作動時には力が掛からず劣化することがないので、プリテンショナーが作動した時には、このクラッチ解除用付勢部材によって、シートベルトを巻き取るスピンドルと電動アクチュエータとの接続を確実に切断することができ、プリテンショナー作動時の乗員の拘束を確実に行なうことができる。

次に、本発明の一実施形態にかかるシートベルト装置について図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態のシートベルト装置１０は、シートベルト（図示せず）を巻き取るスピンドル１２と、スピンドル１２をシートベルトの巻き取り方向へ付勢する巻き取りバネ装置１３と、加速度センサ（図示せず）によって検出される加速度に応じてシートベルトの引出動作をロックするロック機構１４と、スピンドル１２を回転させる動力を発生する電動アクチュエータであるモータ３４と、スピンドル１２を回転させる他の動力を発生するプリテンショナー機構１５と、モータ３４からの動力をスピンドル１２に伝達可能な動力伝達機構１７と、を有している。

スピンドル１２は、両端が支持フレーム１１によって回転可能に支持されている。また、スピンドル１２内には、一端側（図１において左端側）でスピンドル１２に接続され、他端側（図１において右端側）でプリテンショナー機構１５からの力が入力されるトレッドヘッド２１と接続される、エネルギー吸収機構を構成するトルクチューブ（図示せず）が設けられている。

プリテンショナー機構１５は、火薬を点火して発生したガスによってボール（図示せず）を強く押し出し、ボールがピニオン２６の溝に沿って移動する。ピニオン２６の回転は、ロック機構１４を介してトレッドヘッド２１、トーションバー、スピンドル１２へと伝達される。なお、このようにプリテンショナー機構１５がトーションバーを介してスピンドル１２と結合されるように構成すると、エネルギー吸収機構が作動する際にはプリテンショナーの動作に影響を受けない。また、図１中、符号２３は、プリテンショナー機構１５からの力の伝達経路をトーションバーによって切り替えるための経路切替用ガス発生器（図示せず）が取り付けられるスイッチハウジングである。

また、支持フレーム１１の図中左側面には、スイッチハウジング２３及びベアリングリング２４を介して、ロアカバー２５が取付けられている。ロアカバー２５とそれに取り付けられるアッパーカバー５３との間には、動力伝達機構１７が収容される空間が形成される。

ロアカバー２５の下部、即ち支持フレーム１１の下方位置には、モータアセンブリ１６が取付けられている。モータアセンブリ１６は、リアキャップ３１、ハーネス３２、リアケース３３、モータ３４、第１ギヤ３５、及びフロントケース３６から構成されている。なお、第１ギヤ３５はモータ３４の回転軸に取付けられており、ロアカバー２５の内部に挿入されて、動力伝達機構１７に設けられているトルクリミッター機構１９の第２大ギヤ５７と噛合する。

トルクリミッター機構１９は、第３ギヤ５８と噛合する第２小ギヤ５４と、第２小ギヤ５４に一体回転可能に取り付けられるスプリングホルダ５５と、スプリングホルダ５５に保持される複数のリミットスプリング５６と、第２小ギヤ５４と同軸に配置され、第１ギヤ５４と噛合する第２大ギヤ５７と、を有している。リミットスプリング５６は、スプリングホルダ５５に保持された状態で、一端部を第２大ギヤ５７の内周面に形成された凹凸面（図示せず）に係合させ、弾性変形することで第２大ギヤ５７の第２小ギヤ５４に対する相対回転を許容する。

このため、トルクリミッター機構１９では、通常状態では第２大ギヤ５７と第２小ギヤ５４は、リミットスプリング５６によって相対的な位相が保持されて同一方向に回転する。ここで、モータ３４の駆動による巻き取り時に、プリテンショナー機構１５が作動しないような軽衝突やブレーキングにより、第２大ギヤ５７と第２小ギヤ５４との間に所定値より大きなトルク差が生じた場合、リミットスプリング５６の一端部と第２大ギヤ５７の凹凸面との係合が解除され、弾性変形しながら滑り始める。この結果、モータ３４による過大なトルクの伝達が抑制され、ギヤ歯の破損が防止できると共に、エネルギー吸収動作時における拘束性能への影響を低減することができる。なお、本実施形態では、第１ギヤ３５、第２小ギヤ５４、第２大ギヤ５７、第３ギヤ５８、後述のファイナルギヤ４７によってギヤアッセンブリを構成している。

さらに、ロアカバー２５とアッパーカバー５３間の上部には、動力伝達機構１７を構成するクラッチ５２が収容されている。クラッチ５２は、ブッシュ４１，フリクションスプリング４２、摩擦ホイール或は第３回転部材であるガイドリング４３、クラッチ解除用付勢部材であるオフスプリング４５、他の回転部材或は第２回転部材であるリングプレート４６及びファイナルギヤ４７、リターンスプリング４８、係合部材であるパウル４９、回転部材或は第１回転部材であるラッチリング５０、及びブッシュ５１とから構成される。

ラッチリング５０は、スピンドル１２に一体的に取付けられるジョイント２２と内歯５０ｂにて結合されてスピンドル１２と一体に回転し、また、外周面には被係合部である外歯５０ａを有する（図２参照。）。

ファイナルギヤ４７は、ラッチリング５０と同軸に配置され、モータ３４の回転軸とギヤ結合する。また、リングプレート４６は、ファイナルギヤ４７に取り付けられ、ファイナルギヤ４７と一体回転する。

パウル４９は、リングプレート４６に設けられた揺動軸４６ｂに揺動可能に取り付けられる。パウル４９は、リングプレート４６に取り付けられたリターンスプリング４８によって（図３参照。）、その係合部４９ａがラッチリング５０の外歯５０ａと係合する方向に付勢されている。また、パウル４９は、揺動軸４６ｂに対して係合部４９ａと異なる方向に延出した延出部４９ｃを有しており、延出部４９ｃの先端には揺動軸４６ｂと平行な方向に突出した突部４９ｂが設けられている。パウル４９は、その重心が揺動中心付近となるように形成されており、振動等によるパウル４９の誤作動を軽減することができる。

ガイドリング４３は、ラッチリング５０及びリングプレート４６と同軸に配置され、端部がロアカバー２５に嵌入して取り付けられたフリクションスプリング４２と摩擦摺動により接続されている。また、ガイドリング４３は、リングプレート４６に設けられた円弧状の長孔４６ｃに突出する複数個（例えば、２個）のストッパ４３ｅを備えており、リングプレート４６が回転した際にストッパ４３ｅが長孔４６ｃ内を移動しながら、リングプレート４６に対して所定の角度で相対回転する。そして、ストッパ４３ｅが長孔４６ｃの端面に当接した後は、ガイドリング４３はフリクションスプリング４２による摩擦力に抗して、リングプレート４６及びファイナルギヤ４７と一体回転する。

また、ガイドリング４３のリングプレート４６側の側面には、リングプレート４６の揺動軸４６ｂの近傍に形成された切欠き４６ａから臨む、カム部材４３ｂ、オフスプリング４５を支持するばね支持部４３ｃ、及び突起４３ｄが形成されている。

カム部材４３ｂは、半径方向および円周方向に対して傾斜した案内部であるカム面４３ａを有し、通常時においてパウル４９の延出部４９ｃが当接して、パウル４９の係合部４９ａがラッチリング５０の外歯５０ａと係合できない位置に規制し、また、モータ３４の回転に応じてパウル４９が移動する際に、係合部４９ａが外歯５０ａと係合するようにパウル４９の延出部４９ｃと当接してパウル４９の揺動を案内する。

また、突起４３ｄは、ばね支持部４３ｃに支持されたオフスプリング４５の先端４５ａと突起４３ｄとの距離がパウル４９の突部４９ｂの大きさより小さくなる位置に、オフスプリング４５の先端４５ａと対向するように形成される。

オフスプリング４５は、プリテンショナー機構１５が作動してラッチリング５０を高速で回転させ、ラッチリング５０の回転によって、パウル４９の係合部４９ａがラッチリング５０の外歯５０ａと係合している状態からパウル４９がその係合が解除される方向に強く揺動した時（図６参照）に、延出部４９ｃの突部４９ｂによって弾性変形される。これにより、カム面４３ａによる延出部４９ｃの案内が解除される位置にパウル４９が維持されて、パウル４９の揺動が規制される。パウル４９がこの位置に維持されることで、モータ３４とスピンドル１２間は非結合となる。

次に、本実施形態のシートベルト装置１０の作動について説明する。
衝突の可能性がある場合、衝突前に、モータ３４によって動力伝達機構１７を介してスピンドル１２を回転させてシートベルトをある程度巻き取り、乗員の軽拘束を行なう。また、衝突の可能性がなくなると、モータ３４を逆転させて、衝突前の状態に戻す。さらに、衝突発生時には、プリテンショナー機構１５により、衝突前のモータ３４による巻き取り速度よりも大きい速度で直接スピンドル１２を回転させてシートベルトを巻き取り、乗員をしっかりと拘束する。このとき、シートベルトに所定の張力以上の過剰な巻き取り力が加わった時には、トーションバーにより張力を制限する。

次に、クラッチ５２の作動を図３〜図６を参照して説明する。なお、図３〜図６では、パウル４９の部分を透過して示している。
まず、図３に示すように、モータ３４による巻き取りが行なわれていない場合は、パウル４９は延出部４９ｃがカム面４３ａに規制されているので、係合部４９ａはリターンスプリング４８の付勢力に抗してラッチリング５０から遠ざかった位置にあり、ラッチリング５０とパウル４９とは非係合である。このため、スピンドル１１と一体のラッチリング５０のみ回転可能となり、シートベルトの通常の巻き取り／引き出しが可能である。

図４に示すように、モータ３４が巻き取り側に回転すると、モータ３４の回転軸にギヤ結合しているファイナルギヤ４７が反時計方向へ回転する。回転開始の状態では、ガイドリング４３はフリクションスプリング４２の摩擦力によって回転が阻止されるので、ファイナルギヤ４７はパウル４９がガイドリング４３のカム面４３ａから離れる方向にガイドリング４３に対して相対移動する。これに伴い、パウル４９の延出部４９ｃはカム面４３ａに沿って移動し、リターンスプリング４８の付勢力によりパウル４９が反時計回りへ揺動を開始する。

図５に示すように、パウル４９がガイドリング４３のカム面４３ａに案内されながらリターンスプリング４８によって反時計回りにさらに揺動すると、係合部４９ａがラッチリング５０の外歯５０ａに係合する。これにより、ラッチリング５０がファイナルギヤ４７と一体に反時計回りに回転する。これによりファイナルギヤ４７の回転がラッチリング５０を介してスピンドル１２に伝達され、シートベルトの巻き取りを開始する。

なお、モータ３４が解除側に回転した場合には、ファイナルギヤ４７が時計回りに回転する。ガイドリング４３はフリクションスプリング４２の摩擦力によって回転が阻止されるので、ファイナルギヤ４７はパウル４９がガイドリング４３のカム面４３ａに近づく方向にガイドリング４３に対して相対移動する。これにより、パウル４９が時計回りに回転し、その係合部４９ａはラッチリング５０の外歯５０ａから離れ、パウル４９はラッチリング５０と非係合となる。

図６に示すように、衝突前のモータ３４による巻き取り後に、プリテンショナー機構１５が作動すると、スピンドル１２は高速で回転され、スピンドル１２と一体回転するラッチリング５０が高速で反時計回りへ回転し、ラッチリング５０に係合しているパウル４９の係合部４９ａがラッチリング５０の外歯５０ａによって外側へ跳ね飛ばされ、パウル４９は時計回りへ揺動する。これに伴い、パウル４９の延出部４９に設けられている突部４９ｂは、オフスプリング４５の先端４５ａを弾性変形させてこの先端４５ａを乗り越えてラッチリング５０側へ移動する。オフスプリング４５の先端４５ａは、突部４９ｂが通り過ぎると元の位置に復帰するため、パウル４９の突部４９ｂはオフスプリング４５と突部４３ｄとに保持されてカム面４３ａに案内される位置へ戻ることができなくなり、これにより、パウル４９は、ラッチリング５０と非係合に維持され、モータ３４の動力がスピンドル１２に伝達されることはない。

以上、説明したシートベルト装置１０によれば、クラッチ５２は、プリテンショナー機構１５が作動し、プリテンショナー機構１５によるラッチリング５０の回転を利用して係合部４９ａがラッチリング５０から遠ざかる方向に移動した時に、パウル４９によって弾性変形されてパウル４９の移動を規制し、モータ３４とスピンドル１２との間を非結合にするオフスプリング４５を備えている。このため、オフスプリング４５は、モータ３４作動時には力が掛からず劣化することがないので、プリテンショナー機構１５が作動した時には、このオフスプリング４５によって、シートベルトを巻き取るスピンドル１２とモータ３４との接続を確実に切断することができ、プリテンショナー機構１５作動時の乗員の拘束を確実に行なうことができる。

なお、本発明のシートベルト装置１０は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。

本出願は、２００６年１２月２８日出願の日本特許出願（特願２００６−３５５５３４）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明にかかるシートベルト装置の分解斜視図である。クラッチの要部拡大斜視図である。モータからの動力を伝達するクラッチの作動を説明するための図である。モータからの動力を伝達するクラッチの作動を説明するための図である。モータからの動力を伝達するクラッチの作動を説明するための図である。モータからの動力を伝達するクラッチの作動を説明するための図である。

符号の説明

１０シートベルト装置
１２スピンドル
１５プリテンショナー機構
１７動力伝達機構
３４モータ（電動アクチュエータ）
４３ガイドリング（摩擦ホイール、第３回転部材）
４３ａカム面（案内部）
４５オフスプリング（付勢部材）
４６リングプレート（他の回転部材、第２回転部材）
４９パウル（係合部材）
４９ａ係合部
５０ラッチリング（回転部材）
５０ａ外歯（被係合部）
５２クラッチ

Claims

シートベルトを巻き取るスピンドルと、
該スピンドルを回転する動力を発生する電動アクチュエータと、
前記スピンドルを回転する他の動力を発生するプリテンショナー機構と、
前記電動アクチュエータからの動力を前記スピンドルに伝達可能な動力伝達機構と、
を備えるシートベルト装置であって、
前記動力伝達機構は、
前記スピンドルと共に回転し、外周面に被係合部を有する回転部材と、
前記回転部材と係合する方向に付勢され、前記電動アクチュエータの回転に応じて移動し、且つ、前記回転部材の被係合部と係合可能な係合部を有する揺動自在な係合部材と、前記電動アクチュエータの回転に応じて前記係合部材が移動する際に、前記係合部が前記被係合部と係合するように前記係合部材の揺動を案内する案内部と、
前記プリテンショナー機構が作動し、前記プリテンショナー機構による前記回転部材の回転を利用して前記係合部が前記被係合部から遠ざかる方向に揺動した時に、前記係合部材によって弾性変形されて前記係合部材の揺動を規制し、前記電動アクチュエータと前記スピンドルとの間を非結合にするクラッチ解除用付勢部材と、
を備えるクラッチを有することを特徴とするシートベルト装置。
前記電動アクチュエータの回転に応じて回転し、前記係合部材が取り付けられる他の回転部材と、
該他の回転部材に接して、前記他の回転部材に対して所定の角度で相対回転可能に配置される摩擦ホイールと、をさらに備え、
前記摩擦ホイールには、前記案内部が形成されると共に、前記付勢部材が取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のシートベルト装置。
シートベルトを巻き取るスピンドルと、
該スピンドルを回転する動力を発生する電動アクチュエータと、
前記スピンドルを回転する他の動力を発生するプリテンショナー機構と、
前記電動アクチュエータからの動力を前記スピンドルに伝達可能な動力伝達機構と、
を備えるシートベルト装置であって、
前記動力伝達機構は、
前記スピンドルと共に回転し、外周面に被係合部を有する第１回転部材と、
該第１回転部材と同軸に配置され、前記電動アクチュエータの回転に応じて回転する第２回転部材と、
前記被係合部と係合する方向に付勢された状態で、前記第２回転部材に揺動自在に設けられ、前記第１回転部材の被係合部と係合可能な係合部と、揺動軸に対して該係合部と異なる方向に延出し、先端に突部を備えた延出部とを有する係合部材と、
前記第１及び第２回転部材と同軸に、前記第２回転部材に対して所定の角度で相対回転可能に配置され、前記係合部材の延出部と当接して前記係合部材の揺動を案内可能な案内部を有する第３回転部材と、
前記係合部材の係合部が前記第１回転部材の被係合部と係合している状態から前記係合部材が前記係合が解除される方向に揺動した時に前記延出部の突部によって弾性変形され、前記案内部による前記延出部の案内が解除される位置に前記係合部材を維持可能なクラッチ解除用付勢部材と、を備えるクラッチを有することを特徴とするシートベルト装置。