JP5680285B2 - プリテンショナ、これを有す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 - Google Patents

Description

本発明は、車両衝突等の緊急時の初期に、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取り方向に回転させてシートベルトによる乗員の拘束力を高めるプリテンショナの技術分野、シートベルトを巻き取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、反応ガスのガス圧を受けて力を発生するピストンと、このピストンによって発生した力をシートベルトリトラクタのベルト巻取り軸に伝達するボールからなる複数の力伝達部材とを有するプリテンショナが知られている（例えば、特許文献１および２参照）。

図４は、特許文献１に記載のプリテンショナの一例の一部を模式的に示す図、図５（ａ）は図４の一部を模式的に示す図である。図中、ａはプリテンショナ（ＰＴ）、ｂは先端ｂ₁が開口しているパイプ、ｃはパイプｂ内に移動可能にかつ互いに接触して配列された
鉄やアルミニウム等の金属製のボールからなる複数の力伝達部材、ｄはパイプｂ内に移動可能に設けられかつ反応ガスのガス圧を受ける、シリコンゴムや樹脂等のシール機能を有する材料からなるボールで形成されたピストン、ｅはパイプｂの基端部ｂ₂に接続された
パイプ状の圧力容器、ｆは圧力容器ｅ内に収納されたガスジェネレータ、ｇはパイプｂの先端部の切欠部ｂ₃からパイプｂ内に侵入可能なリングギア、ｈはリングギアｇの外周面
に突設されたレバー、ｉはリングギアｇの内周面に形成された内歯、ｊはシートベルトリトラクタのベルトを巻取るスプール、ｋはスプールｊの外周に固定されたピニオン、ｍはピニオンｋの外周面に形成された外歯、ｎはパイプｂの先端ｂ₁の先に設けられ、パイプ
ｂから飛び出した力伝達部材ｃを収容するケース、ｏはリングギアｇをその内歯ｉがピニオンｋの外歯ｍに噛合しない定位置に保持するギアホルダ、ｐ,ｑは、それぞれ、ギアホ
ルダｏに設けられ、レバーｈを挟持する一対のピンである。

通常時は、リングギアｇはギアホルダｏによって図示の定位置に保持されている。リングギアｇのこの位置では、リングギアｇの内歯ｉがピニオンｋの外歯ｍに噛合しないので、シートベルトリトラクタのスプールｊは、シートベルト巻取り方向およびシートベルト引出し方向のいずれの方向にも自由に回転可能となっている。また、最初のレバーｈが切欠部ｂ₃を通してパイプｂ内に侵入しているとともに、このレバーｈに最初の力伝達部材
ｃが当接している。

前述の緊急時が発生すると、まずガスジェネレータｆが作動して反応ガスを発生する。この反応ガスのガス圧がピストンｄに作用し、ピストンｄが力伝達部材ｃを押圧する。したがって、ピストンｄの力が力伝達部材ｃを介してレバーｈに伝達される。すると、レバーｈが押圧されて、リングギアｇが図４において反時計回りに回転しながら右方へ移動す
る。これにより、リングギアｇの内歯ｉがピニオンｋの外歯ｍに噛合し、リングギアｇの回転がピニオンｋに伝達されて、ピニオンｋが反時計回りに回転する。すると、シートベルトリトラクタのスプールｊが同方向つまりシートベルト巻取り方向に回転する。その結果、シートベルトが巻き取られて、シートベルトの緩みがなくなり、シートベルトによる乗員の拘束力が高められる。

図５（ｂ）は、特許文献２に記載のプリテンショナの一例の一部を模式的に示す、図５（ａ）と同様の図である。図５（ｂ）に示すように、特許文献２に記載のプリテンショナａは、ボールに代えて円柱からなるピストンｄを用いている。この特許文献２に記載のプリテンショナａも、特許文献１に記載のプリテンショナａの作動とほぼ同じ作動を行う。

特開２００１−６３５１９号公報。 特表２００２５０３１６８号公報。

ところで、図５（ａ）に示すように特許文献１に記載のプリテンショナａのピストンｄではボールから形成されているため、ピストンｄとこのピストンｄに当接する力伝達部材ｃとの間に比較的大きな隙間ｒが生じているとともに、ピストンｄが作動して力伝達部材ｃを押圧したとき、ピストンｄがパイプｂの内壁ｂ₄に密着する方向に比較的変形し難い
形状となっている。このため、ピストンｄのシール性が十分ではなく、ガスジェネレータｆで発生された反応ガスのガス圧の損失が生じ、反応ガスのガス圧が力伝達部材ｃの効果的に活かされていない。

また、図５（ｂ）に示すように特許文献２に記載円柱状のピストンｄでも、前述の特許文献１に記載のプリテンショナａと同様の反応ガスのガス圧の損失が生じる。

本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであって、その目的は、ピストンのシール性を向上して反応ガスのガス圧の損失を可能な限り抑制することのできるプリテンショナ、シートベルトリトラクタ、および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、本発明のプリテンショナは、
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複数の力伝達部材と、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ガス圧で作動して前記力伝達部材を押圧するピストンとを少なくとも備えるプリテンショナにおいて、前記ピストンがその前記力伝達部材当接端側に拡開部を有し、前記ピストンの前記力伝達部材当接端側に凹部が形成されているとともに、前記ピストンが前記ガスのガス圧で作動して前記力伝達部材に当接するとき、前記凹部の内周面の一部が前記力伝達部材に当接し、更に前記ピストンが前記力伝達部材を押圧するとき前記力伝達部材が前記凹部内に進入して前記凹部の内周面の前記力伝達部材との当接部分が大きくなることで、前記拡開部が前記パイプの内周面の方向に拡開することを特徴としている。

また、本発明のプリテンショナは、前記ピストンはピストン本体を有し、前記拡開部は前記ピストン本体の前記力伝達部材当接端側に前記ピストン本体と単一部材で一体に形成されていることを特徴としている。

更に、本発明のプリテンショナは、前記ピストンの長手方向における前記凹部の断面形状が、円柱形状、円錐形状、截頭円錐台形状、およびＵ字形状のいずれか１つであることを特徴としている。

一方、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、緊急時に前記スプールをシートベルト巻き取り方向に回転させるプリテンショナとを少なくとも有し、前記プリテンショナが本発明のいずれかのプリテンショナであることを特徴としている。

また、本発明のシートベルト装置は、前記シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、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本発明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。

このように構成された本発明のプリテンショナ、シートベルトリトラクタ、およびシートベルト装置によれば、プリテンショナのピストンが力伝達部材との当接端側に拡開部を有するとともに、ピストンの力伝達部材当接端側に凹部が形成され、しかも、ピストンがガスのガス圧で作動して力伝達部材に当接するとき、凹部の内周面の一部が力伝達部材に当接し、更にピストンが力伝達部材を押圧するとき力伝達部材が凹部内に進入して凹部の内周面の力伝達部材との当接部分が大きくなることで、拡開部がパイプの内周面の方向に拡開するので、緊急時にガスジェネレータで発生する反応ガスのガス圧でピストンが作動して力伝達部材を押圧するとき、力伝達部材により拡開部をパイプの内周面の方へ拡開させることが可能となる。したがって、ピストンの拡開部の外周面がパイプの内周面により効果的に密着するので、ピストンとパイプの内周面との間のシール性が向上する。これにより、反応ガスのガス圧の圧力損失を抑制でき、ガス圧をより一層効果的にピストンに作用させることができる。その結果、ピストンが力伝達部材をより大きな力で押圧するので、緊急時の初期段階にプリテンショナによるシートベルトの巻取りを効果的に行うことができる。

しかも、拡開部が凹部を有しているので、ピストンの力伝達部材への当接時に、力伝達部材の一部をピストンの凹部内に進入させることができる。これにより、ピストンが力伝達部材に当接したときにピストンとこのピストンに当接する力伝達部材との間に生じる隙間を従来のプリテンショナに比べて小さくできる。したがって、拡開部をその拡開時に隙間の方へ逃げ難くすることが可能となる。その結果、ガス圧の圧力損失を更に効果的に抑制できるので、ピストンに作用するガス圧により、ピストンにより効率よく押圧力を発生させることができる。

更に、拡開部をピストン本体と単一部材で一体に形成しているので、部品点数を削減できるとともに、ピストンの構造が簡単になる。

本発明にかかるプリテンショナの実施の形態の一例を有するシートベルトリトラクタを備えたシートベルト装置を模式的に示す図である。 （ａ）はこの例のプリテンショナの一部を模式的に示す部分図、（ｂ）はこのプリテンショナにおけるピストンの力伝達部材当接端側の側面を示す図、（ｃ）は（ｂ）におけるIIC−IIC線に沿う断面図、（ｄ）はピストンの作動状態を示す図である。 （ａ）ないし（ｃ）は、本発明にかかるプリテンショナの変形例を示す図である。 特許文献１に記載のプリテンショナを模式的に示す図である。 （ａ）は特許文献１に記載のプリテンショナの一部を模式的に示す部分図、（ｂ）は特許文献２に記載のプリテンショナの一部を模式的に示す部分図である。

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は本発明にかかるプリテンショナの実施の形態の一例を有するシートベルトリトラクタ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３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５、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６、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７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）である（例えば、特開２００３−１９１８２２号公報等参照）。そして、このようなシートベルトリトラクタ３には、プリテンショナを備えたシートベルトリトラクタ３も種々知られている。このプリテンショナは従来公知のプリテンショナと同様に、車両衝突時等の、通常走行時の減速度よりはるかに大きな減速度が車両に加えられたときに作動して、シートベルトリトラクタ３のスプールをシートベルト巻き取り方向に回転させ、シートベルト４を所定両巻き取り乗員の拘束力を高めるものである。

この例のシートベルトリトラクタ３はプリテンショナを備えている。このプリテンショナは基本的には前述の特許文献１に記載の公知のプリテンショナと同じであるので、この特許文献１に記載のプリテンショナの異なる構成について説明する。

図２（ａ）に示すように、この例のプリテンショナ８は、特許文献１に記載のプリテンショナと同様にパイプ９内に複数のボールからなる力伝達部材１０およびピストン１１が収容されている。また、パイプ９に連結された圧力容器１２内にガスジェネレータ１３が収容されている。

そして、図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、この例のプリテンショナ８のピストン１は、力伝達部材１０に当接する端部に拡開部１１ａが形成されている。この拡開部１１ａは円環状に形成されているとともに、ピストン本体１１ｂの一端側に単一部材で一体に形成されている。したがって、拡開部１１ａには、ピストン１１の長手方向（ピストン１１の移動方向）の断面形状が円柱形状である穴からなる凹部１１ｃが形成されている。この凹部１１ｃの中心とピストン本体１１ｂの中心とが一致されている。また、拡開部１１ａはピストン本体１１ｂの他端側にも同様に単一部材で一体に形成されている。これにより、ピストン１１はその方向性を有さなく、ピストン１１の誤組付けが防止される。このピストンは、前述の特許文献１に記載のピストンと同様にシリコンゴムや樹脂等の耐熱性の弾力性のある材料から形成されている。

このように構成されたこの例のプリテンショナ８においては、緊急時にガスジェネレータ１３が作動して反応ガスを発生すると、反応ガスのガス圧がピストン１１に作用する。これにより、図２（ａ）に示すようにピストン１１が力伝達部材１０に当接する。このとき、図２（ａ）および（ｃ）に示すように力伝達部材１０の一部が凹部１１ｃ内に進入するので、力伝達部材１０とピストン１１との間のパイプ内９の隙間１４が従来に比べて小さくなる。また、凹部１１ｃの中心とピストン本体１１ｂの中心とが一致しているので、力伝達部材１０の一部が凹部１１ｃ内に進入したとき、力伝達部材１０はピストン１１に対してセンタリングされる。これにより、ピストン１１は力伝達部材１０に対して偏心することなく力伝達部材１０を押圧する。したがって、力伝達部材１０には偏荷重が作用しなく、ピストン１１の力は力伝達部材１０によって効率よく伝達される。

そして、ピストン１１が力伝達部材１０に当接した後、図２（ｄ）に示すようにガス圧でピストン１１が力伝達部材１０を押圧するので、ピストン１１の拡開部１１ａがパイプ９の内周面９ａの方へ拡開して拡開部１１ａの外周面１１ａ₁がこの内周面９ａに密着する。これにより、ピストン１１とパイプ９の内周面９ａとのシール性が向上する。したがって、反応ガスのガス圧の圧力損失が抑制されて、ガス圧がより一層効果的にピストン１１に作用し、ピストン１１は力伝達部材１０をより大きな力で押圧する。その結果、緊急時の初期段階にプリテンショナ８によるシートベルト４の巻取りが効果的に行われる。

しかも、ピストン１１が力伝達部材１０に当接したときの隙間１４が従来のプリテンショナに比べて小さいので、拡開部１１ａはその拡開時に隙間１４の方へ逃げ難くなる。その結果、ピストン１１に作用するガス圧により、ピストン１１がより効率よく押圧力を発生し、ガス圧の圧力損失が更に効果的に抑制される。また、反応ガスのガス圧により、ピストン１１の他端側の拡開部１１ａも拡開して、更にガス圧の圧力損失を抑制して、ガス圧が更に効率よく利用される。

そして、ピストン１１の押圧力で力伝達部材１０を介して前述の特許文献１に記載のプリテンショナと同様にシートベルトリトラクタ３のスプールをシートベルト巻取り方向に回転させて、シートベルト４を巻き取る。これにより、緊急時の初期段階で乗員の拘束力が高められる。

この例のプリテンショナ８によれば、ピストン１１が力伝達部材１０との当接端側に拡開部１１ａを有しているので、緊急時にガスジェネレータ１３で発生する反応ガスのガス圧でピストン１１が作動して力伝達部材１０を押圧するとき、力伝達部材１０により拡開部１１ａをパイプ９の内周面９ａの方へ拡開させることが可能となる。したがって、ピストン１１の拡開部１１ａの外周面１１ａ₁がパイプ９の内周面９ａにより効果的に密着するので、ピストン１１とパイプ９の内周面９ａとの間のシール性が向上する。これにより、反応ガスのガス圧の圧力損失を抑制でき、ガス圧をより一層効果的にピストン１１に作用させることができる。その結果、ピストン１１が力伝達部材１０をより大きな力で押圧するので、緊急時の初期段階にプリテンショナによるシートベルト４の巻取りを効果的に行うことができる。

また、拡開部１１ａが凹部１１ｃを有しているので、ピストン１１の力伝達部材１０への当接時に、ピストン１１の一部を凹部１１ｃ内に進入させることができる。これにより、ピストン１１が力伝達部材１０に当接したときの隙間１４を従来のプリテンショナに比べて小さくできる。したがって、拡開部１１ａをその拡開時に隙間１４の方へ逃げ難くすることが可能となる。その結果、ガス圧の圧力損失を更に効果的に抑制できるので、ピストン１１に作用するガス圧により、ピストン１１により効率よく押圧力を発生させることができる。また、反応ガスのガス圧により、ピストン１１の他端側の拡開部１１ａも拡開するようにしているので、更にガス圧の圧力損失を抑制でき、ガス圧を更に効率よく利用することが可能となる。

しかも、凹部１１ｃの中心とピストン本体１１ｂの中心とを一致させているので、力伝達部材１０の一部が凹部１１ｃ内に進入したとき、力伝達部材１０をピストン１１に対してセンタリングすることができる。これにより、力伝達部材１０にはピストン１１から偏荷重を受けることがなく、ピストン１１の力を力伝達部材１０によって効率よく伝達することが可能となる。

更に、ピストン本体１１ｂの両端側に拡開部１１ａを有しているので、ピストン１１の
方向性をなくすことができる。これにより、ピストン１１の誤組み付けを防止できる。

更に、拡開部１１ａがピストン本体１１ｂと単一部材で一体に形成されているので、部品点数が削減できるとともに、ピストン１１の構造が簡単になる。

この例の他の構成および他の作用効果は、特許文献１に記載のプリテンショナと同じであり、この特許文献１を参照すれば理解できるので、その説明は省略する。

図３（ａ）ないし（ｃ）は、本発明にかかるプリテンショナの変形例を示す図である。

図３（ａ）に示す変形例のプリテンショナでは、前述の例のピストン１１における円柱形の凹部１１ｃに代えて、ピストン１１の長手方向の断面形状が開口端が底面となる円錐形に形成されている。この変形例のプリテンショナ８の他の構成および作用効果は前述の図２に示す例と同じである。なお、凹部１１ｃの形状としては、他にピストン１１の長手方向の断面形状がＵ字形状、あるいは截頭円錐台形状等の他の種々の形状にすることもできる。

また、図３（ｂ）に示す変形例のプリテンショナでは、前述の例のピストン１１における拡開部１１ａがピストン本体１１ｂの両端側に形成されているが、この例では、拡開部１１ａが、ピストン本体１１ｂの力伝達当接端側のみに形成されている。この変形例では、更にピストン本体１１ｂの他端側は球面に形成されている。この変形例では、ピストン１１が方向性有するので、誤組付けの防止の効果を得ることはできない。この変形例のプリテンショナ８の他の構成および他の作用効果は前述の図２に示す例と同じである。

更に、図３（ｃ）に示す変形例のプリテンショナでは、前述の図３（ｂ）に示す変形例のピストン１１におけるピストン本体１１ｂの形状が円柱状であるのに対して、この変形例のピストン１１におけるピストン本体１１ｂの形状が球状に形成されている。そして、拡開部１１ａが、ピストン１１の長手方向の断面がＶ字状またはＵ字状の截頭円錐台形状の突部に形成されている。この変形例のプリテンショナ８の他の構成および作用効果は前述の図３（ｂ）に示す変形例および図２に示す例と同じである。

なお、本発明は種々の設計変更が可能である。例えば、力伝達部材１０はボール以外の他の部材で構成することもできる。その場合、力伝達部材１０のピストン１１ａ当接端が少なくとも球面状に形成されることが拡開部１１ａを容易に拡開させるうえで好ましい。要は、本発明のプリテンショナ、シートベルトリトラクタ、およびシートベルト装置は、前述の例に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で、種々設計変更可能である。

本発明のプリテンショナー、シートベルトリトラクタおよび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に設けられ複数のボールを用いたプリテンショナー、シートベルトリトラクタ、および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…プリテンショナ、９はパイプ、９ａは内周面、１０は力伝達部材、１１はピストン、１１ａは拡開部、１１ａ₁は外周面、１１ｂはピストン本体、１１ｃは凹
部、１２は圧力容器、１３はガスジェネレータ

Claims (5)

1. 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複数の力伝達部材と、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ガス圧で作動して前記力伝達部材を押圧するピストンとを少なくとも備えるプリテンショナにおいて、
   前記ピストンはその前記力伝達部材当接端側に拡開部を有し、
   前記ピストンの前記力伝達部材当接端側に凹部が形成されているとともに、前記ピストンが前記ガスのガス圧で作動して前記力伝達部材に当接するとき、前記凹部の内周面の一部が前記力伝達部材に当接し、更に前記ピストンが前記力伝達部材を押圧するとき前記力伝達部材が前記凹部内に進入して前記凹部の内周面の前記力伝達部材との当接部分が大きくなることで、前記拡開部が前記パイプの内周面の方向に拡開することを特徴とするプリテンショナ。
2. 前記ピストンはピストン本体を有し、前記拡開部は前記ピストン本体の前記力伝達部材当接端側に前記ピストン本体と単一部材で一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリテンショナ。
3. 前記ピストンの長手方向における前記凹部の断面形状は、円柱形状、円錐形状、截頭円錐台形状、およびＵ字形状のいずれか１つであることを特徴とする請求項２に記載のプリテンショナ。
4. 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、緊急時に前記スプールをシートベルト巻き取り方向に回転させるプリテンショナとを少なくとも有し、
   前記プリテンショナは請求項１ないし３のいずれか１に記載のプリテンショナであることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
5. 前記シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、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は請求項４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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