JPH10167005A - 超音波モータを用いたシートベルトリトラクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シートベルトの引き出しに追従して超音波モ
ータによってリールがベルト引出方向に自動的に回転す
るシートベルトリトラクタを提供する。 【解決手段】 リール２０にシャフト３０が挿通され、
テンションスプリング３７によって両者が連結されてい
る。シャフト３０の凸部１０４が超音波モータ２４に連
結されている。リール２０には、ラチェットホイル３
８、パウル５８、ロックリング４４、フックリテーナ７
２、フック７４、フライホイル９０等よりなるロック機
構２２が設けられている。リール２０のフランジ３２と
シャフト３０のフランジ３４との間に可変抵抗器３６が
設けられ、その抵抗値が両者の位相差によって変化す
る。この位相差が所定値以内となるように超音波モータ
２４が作動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に設置され、
乗員を保護するためのシートベルトのリトラクタに係
り、特に超音波モータを用いたシートベルトのリトラク
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータによりシートベルトを巻き
取るリトラクタの場合には、ギアを用いてモータの回転
速度を減速して用いていた。例えば実開昭５０−１０２
０１７号や英国特許第１３９３５０５号には遊星歯車を
介してシートベルトの巻取軸とモータの回転軸とが接続
されるものが開示されている。また特開昭５８−１０１
８５５号、特開昭５８−１０１８５７号では、シートベ
ルトの巻取軸とモータの回転軸とがウォームギアを介し
て接続されている。これらのモータを用いるリトラクタ
は、米国特許第４，４８９，８０４号に開示されるよう
にシートベルトの繰出位置を検出して乗員にとってベル
トの最適な位置を決定し、車速に応じて張力を調整する
ことができる。また、特開昭５８−１０１８５５号に開
示されるように、車の乗員の姿勢に応じてベルトを繰り
出し、スラッグ（緩み）量を調節することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記のような
巻取遊星歯車を介してモータの回転軸とシートベルトの
巻取軸とを接続するシートベルトリトラクタは、ウォー
ムギアを介して接続されるものよりも小形に製造するこ
とはできるが、シートベルトを巻き取る力が弱い。その
ためシートベルトを繰り出したり、スラッグ（緩み）を
とったり、不使用時にシートベルトを巻き込む場合には
十分機能を果たすことができるが、緊急時に高速にベル
トを巻き込もうとすると張力が弱く十分に巻き込むこと
ができない。

【０００４】ウォーム・ギアを介してＤＣモータがベル
トの巻回軸を駆動するものは、緊急時の巻取力はある程
度大きいが、急速な巻取りはできにくいという欠点があ
る。

【０００５】ウォームギアを介してモータの回転軸とシ
ートベルトの巻取軸とを接続するシートベルトリトラク
タは、上記のようにシートベルトを巻き取る力は強い
が、車の乗員がベルトを装着するときや、装着後に乗員
が姿勢を前に動かすときには自由にベルトが引き出せる
ようにするためにクラッチが必要である。

【０００６】遊星歯車等を用いる場合においても、スム
ーズにシートベルトを装着するときや装着後に乗員が姿
勢を変えるときには、自由にベルトが引き出され、ある
いは巻き取られるようにするためにはやはりクラッチを
備える方が便利である。

【０００７】しかし、クラッチを用いれば、クラッチが
接続状態にない場合にはベルトに張力をかけておく必要
があるので、ベルトの巻回軸にぜんまいバネを取り付け
て、常にベルトを巻き込む方向に付勢しておく必要があ
る。そのため、ベルトの引出し長さが大きくなるほど、
ぜんまいバネが巻き締まり、シートベルトを引出すのに
要する力が大きくなる。また、シートベルトが乗員に対
し強くフィットするようになる。

【０００８】そこで本発明は、ベルトを常に軽快に引き
出すことができるシートベルトリトラクタを提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のシートベルトリ
トラクタは、シートベルトを巻き取るためのリールと、
該リールを支持するフレームと、該リールを回転駆動す
るモータとを有するシートベルトリトラクタにおいて、
該モータとして超音波モータを用い該モータの回転軸と
該リールとの回転周方向の位相差を検出する位相差検出
手段と、この位相差検出手段で検出される位相差が所定
角度よりも小さくなるように該超音波モータを制御する
手段と、を設けたことを特徴とするものである。

【００１０】かかるシートベルトリトラクタにおいて
は、シートベルトを引くと、リールが回転する。リール
の回転によりリールと超音波モータとの回転位相差が大
きくなる。この回転位相差が所定値を超えると、超音波
モータがこの回転位相差を小さくするように回転する。
これにより、リールは全く又は殆ど抵抗を受けることな
く回転し、シートベルトをきわめて小さな力で引き出す
ことができる。

【００１１】この回転位相差を検出する手段は、位相差
によって操作片が移動するように設置された可変抵抗器
が好ましい。

【００１２】本発明では、車両衝突時などの緊急時にリ
ールをロックするためのロック機構が設けられる。

【００１３】このロック機構としては、車両の衝突検知
手段が衝突を検知すると超音波モータへの通電が停止さ
れ、この超音波モータ通電停止後にリールがさらに回転
することによりロック作動するものが好ましい。

【００１４】具体的には、このロック機構は、前記リー
ルに設けられ、その外周面にラチェットが形成されたラ
チェットホイルと、後端側が前記フレームに回動可能に
支持され、先端側が該歯に係合してリールの回転を阻止
するためのパウルと、前記シャフトとリールとの位相差
が設定値を超えると該パウルを該歯に係合させるパウル
作動手段とからなるものが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】第１〜４図は、本発明の実施の形
態に係るシートベルトリトラクタの全体又は一部の分解
斜視図であり、第５図はシートベルトリトラクタの断面
図である。第６，７図は第５図のVI−VI線、VII −VII
線に沿う部分の構成図、第８，９図は作動説明図であ
る。なお、第２図は第１図のロック機構の拡大図であ
る。

【００１６】フレーム１０は平行な１対の側壁部１２、
１４と、これら側壁部１２、１４を連絡する背板部１６
とを有している。このフレーム１０内にシートベルト１
８を巻き取るためのリール２０が設けられ、側壁部１４
の外側に該リール２０の緊急時のロック機構２２が設け
られている。また、側壁部１２の外側に、リール２０を
回転させるための超音波モータ２４が設けられている。

【００１７】まず、このリールロック機構２２の構成に
ついて主として第１図を参照して説明する。

【００１８】両側壁部１２、１４には同軸上に支持孔２
６、２８が形成されている。支持孔２６、２８には、リ
ール２０を回転可能に軸支するためのシャフト３０が挿
通されている。リール２０の中心の貫通孔に該シャフト
３０が挿通されている。シャフト３０の一端側にはフラ
ンジ３４がシャフト３０と一体に設けられている。リー
ル２０の一端側にもフランジ３２が設けられており、こ
れらのフランジ３２、３４同士が対面している。フラン
ジ３２、３４間にシャフト３０とリール２０との回転位
相差を検出するための可変抵抗器３６が設けられてい
る。

【００１９】この可変抵抗器３６は、この実施の形態で
は本体部３６ａがフランジ３２に固定され、操作片３６
ｂがフランジ３４に設けられた長孔３４ａに係合したも
のとなっている。この長孔３４ａは、フランジ３４の径
方向に延在している。本体部３６ａはフランジ３２の弦
方向に延在している。フランジ３２、３４間に回転位相
差が生じると、操作片３６ｂが本体部３６の長手方向に
移動し、可変抵抗器３６の抵抗値が変化する。この可変
抵抗器３６に接続されたリード線（図示略）は、シャフ
ト３０に設けられた開口３０Ｈを通ってシャフト３０内
に引き込まれ、さらに中空多角形の凸軸１０４を通って
該凸軸１０４の端部に設けられた集電部材１０５（第５
図）に接続されている。この集電部材１０５に摺動する
集電ブラシ（図示略）を介して可変抵抗器３６の抵抗値
が制御装置に入力される。

【００２０】なお、シートベルト１８が引き出されると
きには、リール２０及びリール用シャフト３０は矢印Ａ
₁ 方向に回転し、シートベルト１８を巻き取るときには
これらは矢印Ａ₂ 方向に回転する。

【００２１】フランジ３２、３４間には、リール２０及
びシャフト３０間で回転力を伝達するために捻りバネよ
りなるテンションスプリング３７が介設されている。こ
のテンションスプリング３７は、直径方向に突出する端
部３７ａ、３７ｂを有しており、第３図の如く一方の端
部３７ａはフランジ３４の凸部３４ｂに当接し、他方の
端部３７ｂはフランジ３２の凹部３２ｂに係合してい
る。

【００２２】第３図の通り、リール２０のフランジ３２
には、周方向に離隔して段部３２ｃ，３２ｄが設けられ
ており、凸部３４ｂは該段部３２ｃ，３２ｄ間に配置さ
れている。なお、テンションスプリング３７の端部３７
ａは該凸部３４ｂに当接して係止されており、該テンシ
ョンスプリング端部３７ａもこれらの段部３２ｃ，３２
ｄの間に配置されている。従って、この端部３７ａは、
段部３２ｃ，３２ｄ間のうちの一部の範囲θ（段部３２
ｃ，３２ｄ間に配置された凸部３４ｂの側面と、段部３
２ｄとの間の範囲）を動き得るものとなっている。

【００２３】フランジ３２には、さらに段部３２ｅが設
けられており、フランジ３４の凸部３４ｃが該段部３２
ｅに当接可能となっている。モータ２４が停止し、且つ
リール２０に外力が加えられていない状態にあっては、
テンションスプリング３７によって該凸部３４ｃが段部
３２ｅに当接しており（第８図（ａ）の状態。）、この
状態がリール２０とシャフト３０との間に位相差の無い
初期状態となる。

【００２４】シャフト３０の他端部に該シャフト３０と
一体的にラチェットホイル３８が設けられている。該ラ
チェットホイル３８の外方側にはシャフト３０の回転軸
心と同心の突出部４０が形成されている。この突出部４
０にはタイプレート４２の開口４３が嵌合されている。
また、突出部４０にはロックリング４４の中心孔４８が
遊嵌されている。

【００２５】このタイプレート４２は次に述べるＣ字形
状のスプリング５０の一端を支持するものである。該タ
イプレート４２の先端側に該開口４３が設けられ、他端
側に後述の開口６４が設けられている。該開口６４に挿
通された軸ピン６０によってタイプレート４２の後端が
フレーム側壁部１４に支持されている。即ち、タイプレ
ート４２は、突出部４０と軸ピン６０との間に架設され
たものとなっている。

【００２６】前記Ｃ字形スプリング５０の一端５０ａは
タイプレート４２の略中央部分に設けられた係止孔（ス
プリングハンガ）５２に係止され、他端はロックリング
４４の係止孔（スプリングハンガ）５４に係止されてい
る。シャフト３０を周るように該スプリングハンガ５
２、５４間に架設された該スプリング５０により、ロッ
クリング４４には矢印Ａ₂ 方向に付勢力が与えられてい
る。

【００２７】ロックリング４４には内歯５６が設けられ
ている。

【００２８】フレーム１０の側壁部１４には、パウル５
８の基端側が、その開口５８に挿通された軸ピン６０に
より枢着されている。このパウル５８の先端はラチェッ
トホイル３８に係合可能である。パウル５８の中途部分
には突出ピン６２が突設されている。なお、前記の通
り、軸ピン６０にはタイプレート４２の先端側の開口６
４も嵌合されている。この軸ピン６０は、フレーム側壁
部１４の孔６５に取り付けられている。

【００２９】ロックリング４４には、径方向に張り出す
張出部６６が一体的に設けられている。この張出部６６
は前記パウル５８をＣ₁ 方向に回動させるためのもので
あり、該張出部６６には、中心孔４８に対して等半径位
に延在する弧状の長孔７０が設けられ、該長孔７０にパ
ウル５８の突出ピン６２が挿入されている。

【００３０】ロックリング４４の中心孔４８を貫通して
その外側に突出した角筒状のリール突出部４０に、フッ
クリテーナ７２の中心の角孔７２ａが嵌合されている。
このフックリテーナ７２の周縁部には、フック７４を支
持するための突部７６、７８が直径方向に対峙して突設
されている。この突部７６、７８にフック７４の孔８
０、８２が挿入されており、これによりフックリテーナ
７２に対しフック７４が突部７６、７８を結ぶ方向（Ｂ
₁ ，Ｂ₂ 方向）に直線的に往復動可能に支持されてい
る。

【００３１】このフックリテーナ７２とフック７４との
バネ係止部７２ｂ、７４ｂ間には圧縮コイルスプリング
８４が介装され、フック７４は矢印Ｂ₁ 方向に付勢され
ている。なお、上記フック７４の外周縁の一部には、前
記ロックリング４４の内歯５６に係合可能な爪８６が設
けられている。また、フック７４の外側面には連結ピン
８８が突設されている。

【００３２】フック７４は、通常時にあっては、圧縮コ
イルスプリング８４に付勢されることにより矢印Ｂ₁ 方
向にシフトした位置をとっており、この結果、爪８６は
内歯５６から離脱している。

【００３３】上記連結ピン８８には、円板状のフライホ
イル９０の外周縁近傍部分に設けられた係止孔９２が嵌
装されている。このフライホイル９０には、フライホイ
ルキャップ９６が外嵌されている。フライホイルキャッ
プ９６は、その中心孔９６ａがシャフト３０の先端に遊
嵌されている。このフライホイルキャップ９６は円板部
９６ｂと、該円板部９６ｂの周縁から立設された周壁部
９６ｃとを備えている。この周壁部９６ｃの内側に前記
フライホイル９０が内嵌されている。フライホイル９０
の外周縁の切欠部９０ａには円弧状のスプリング９８の
折曲端部９８ａが装着されており、このスプリング９８
がフライホイルキャップ９６の周壁部９６ｃの内周面に
対し摺動自在に押し付けられ、これによりフライホイル
キャップ９６はフライホイル９０に対して摩擦力を受け
ながら摺動回転可能とされている。１００はロック機構
２２を覆うカバーである。

【００３４】シャフト３０の一端からは中空多角形の凸
軸１０４が突設されており、超音波モータ２４の後述の
ロータ１１４の多角形の中心孔に係合している。

【００３５】第５図の通り、超音波モータ２４は、円形
に配列された圧電素子列１１０及びこの圧電素子列１１
０にほぼ密着する状態で設置された環状ステータ１１２
及び中心がシャフト３０の凸部１０４に嵌合した円形ロ
ータ１１４から成る。

【００３６】環状圧電素子列１１０および環状ステータ
１１２の中空中心部分には、シャフト３０の先端の凸部
１０４が貫通している。ロータ１１４は、皿形の環状ス
プリング１１６の付勢力によって環状ステータ１１２に
押圧されている。

【００３７】圧電素子列１１０に通電されていないとき
には、円形ロータ１１４は環状ステータ１１２に対し該
スプリング１１６によって強く押し付けられ、シャフト
３０は該円形ロータ１１４を介して環状ステータ１１２
に“ロック”された状態となる。即ち、圧電素子列１１
０に通電されていないと、リール２０は回転不能であ
り、シートベルトをリトラクタから引き出すことはでき
ない。

【００３８】環状圧電素子列１１０に超音波信号が加え
られると、環状圧電素子列１１０が当該超音波信号に応
じて波状に歪曲し、ステータ１１２を介してロータ１１
４を回動させる。

【００３９】このシートベルトリトラクタは、可変抵抗
器３６が接続された制御装置によって超音波モータ２４
を制御するよう構成されている。

【００４０】このように構成されたシートベルトリトラ
クタにおいて、シートベルト１８が引き出されていない
ときには、第８図（ａ）のようにリール２０とシャフト
３０との位相差はゼロであり、可変抵抗器３６の操作片
３６ｂは初期位置（例えば抵抗ゼロ）に位置している。

【００４１】シートベルト１８が引き出されると、それ
に伴ってリール２０が回転するが、リール２０が回転を
始めたときにはシャフト３０は停止したままであり、リ
ール２０とシャフト３０との間（即ち、フランジ３２、
３４との間）で位相差が生じ、可変抵抗器３６の操作片
３６ｂが第８図（ｂ）のように移動し、可変抵抗器３６
の抵抗値が変化する。この可変抵抗器３６の抵抗値は、
リール２０とシャフト３０との位相差が大きくなるほど
増大する。制御装置は、この可変抵抗器３６の抵抗値が
所定値以下となるように、即ち、リール２０とシャフト
３０との位相差が所定角度以内（例えばθ／２以下）と
なるように超音波モータ２４を作動させる。

【００４２】つまり、シートベルト１８の引き出しに伴
ってリール２０が回転すると、それにつられてシャフト
３０も超音波モータ２４によって回転し、リール２０と
シャフト３０の位相差は常に所定角度以内となる。

【００４３】このため、車両乗員は、シートベルトリト
ラクタからシートベルト１８を引き出すときに全く又は
殆ど抵抗力を受けることがなく、きわめて軽快にシート
ベルト１８を引き出すことができる。

【００４４】乗員がシートベルト１８の引き出しを停止
すると、リール２０とシャフト３０との位相差が所定範
囲以内となり、超音波モータ２４が停止する。この後、
リール２０はテンションスプリング３７の付勢力によ
り、位相差ゼロの位置まで戻る。

【００４５】なお、制御装置は、シートベルト１８の引
き出しに伴ってタイマをスタートさせる。所定時間内に
バックルスイッチがＯＮにならない場合には、乗員はシ
ートベルトをしないものと判定し、超音波モータ２４を
反転させてシートベルト１８を巻き取る。所定時間内に
バックルスイッチがＯＮになった場合には、タイマをリ
セットする。そして、その後、バックルスイッチがＯＦ
Ｆになったならば超音波モータ２４によってシートベル
ト１８を巻き取る。

【００４６】なお、ロック機構２２においては、シート
ベルト１８が乗員により引き出されるときには、ラチェ
ットホイル３８とパウル５８とは第９図（ａ）、（ｂ）
図のように非係合状態であり、リール２０及びシャフト
３０は自由回転する。

【００４７】車両が衝突したり、急ブレーキがかけられ
たりすると、次のようにしてリール２０がロックされ
る。即ち、車両の加速度センサからの信号により制御装
置は超音波モータ２４への通電を停止する。（それまで
通電していないときには、そのままとする。）この状態
ではシャフト３０は回転せず、第９図（ｃ）のようにリ
ール２０だけが回転する。リール２０が回転すると、リ
ール２０の角形の突出部４０と係合しているフックリテ
ーナ７２が第１図のＡ₁ 方向に回転する。このとき、フ
ックリテーナ７２の突部７６、７８が孔８０、８２に係
合しているフック７４もフックリテーナ７２と共に矢印
Ａ₁ 方向に回転しようとする。ところが、フック７４の
ピン８８が係合しているフライホイル９０の回転が停止
しているので、フック７４はそのままの状態では回転で
きず、フックリテーナ７２がＡ₁ 方向に回動した分だけ
フック７４は矢印Ｂ₂ 方向にスライドし、第９図（ｃ）
のように爪８６がロックリング４４の内歯５６と係合す
る。

【００４８】この結果、ロックリング４４もリール２０
の回転にひきずられるようにして矢印Ａ₁ 方向に回動す
る。そうすると、該ロックリング４４の張出部６６もＡ
₁ 方向に回動し、該張出部６６の長孔７０に係合したピ
ン６２を有するパウル５８が矢印Ｃ₁ 方向に回動する。
これにより、第９図（ｄ）のようにパウル５８の先端が
リール２０のラチェットホイル３８に係合し、リール２
０が強固にロックされた状態となる。なお、このとき第
８図（ｄ）のようにシャフト３０とリール２０との位相
差は最大となっている。

【００４９】その後、シートベルト１８の張力が無くな
ると、リール２０がテンションスプリング３７の付勢力
によりリール２０とシャフト３０との位相差ゼロの位置
まで戻る。そして、フック７４もバネ８４の付勢力によ
りＢ₂ 方向に復帰し、爪８６と内歯５６との係合、パウ
ル５８とラチェットホイル３８との係合も解除され、リ
ール２０が再び回転可能となる。

【００５０】上記実施の形態においては、フレーム１０
にパウル５８を軸支し、リール２０に設けたラチェット
ホイル３８に該パウル５８を係合させているが、本発明
では、リール２０側にパウルを軸支し、孔２８の内周面
にラチェット歯を設け、パウルをこのラチェット歯に係
合させるようにしても良い。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明はモータ駆動式の
リトラクタにおいて、モータとして超音波モータを用
い、シートベルトの引き出しに追従して超音波モータを
回転させるようにしたので、シートベルトをきわめて小
さな力でリトラクタから引き出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシートベルトリトラクタの分解斜
視図である。

【図２】図１のロック機構の拡大図である。

【図３】本発明に係るシートベルトリトラクタの要部分
解斜視図である。

【図４】本発明に係るシートベルトリトラクタの斜視図
である。

【図５】本発明に係るシートベルトリトラクタの断面図
である。

【図６】本発明を説明する図４のVI−VI線に沿う側面図
である。

【図７】本発明を説明する図４のVII −VII 線に沿う側
面図である。

【図８】本発明の作動説明図である。

【図９】本発明の作動説明図である。

【符号の説明】

１０ フレーム １２，１４ 側壁部 ２０ リール ２４ 超音波モータ ２６，２８ 孔 ３０ シャフト ３２，３４ フランジ ３６ 可変抵抗器 ３６ａ 本体部 ３６ｂ 操作片 ３７ テンションスプリング ３８ ラチェットホイル ４０ 突出部 ４２ タイプレート ４４ ロックリング ５８ パウル ６６ 張出部 ７２ フックリテーナ ７４ フック ７６，７８ 突部 ８０，８２ 孔 ９０ フライホイル １０４ 凸部 １１０ 圧電素子列 １１２ 環状ステータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シートベルトを巻き取るためのリール
   と、該リールを支持するフレームと、該リールを回転駆
   動するモータとを有するシートベルトリトラクタにおい
   て、 該モータは超音波モータであり、 該モータの回転軸と該リールとの回転周方向の位相差を
   検出する位相差検出手段と、 この位相差検出手段で検出される位相差が所定角度より
   も小さくなるように該超音波モータを制御する手段と、
   を設けたことを特徴とするシートベルトリトラクタ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記位相差検出手段
   は、位相差によって操作片が移動するように設置された
   可変抵抗器であることを特徴とするシートベルトリトラ
   クタ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記リールを
   緊急時にロックするためのロック機構が設けられている
   ことを特徴とするシートベルトリトラクタ。
4. 【請求項４】 請求項３において、車両の衝突を検知す
   る衝突検知手段が設けられており、該衝突検知手段が衝
   突を検知すると超音波モータへの通電が停止され、 この超音波モータ通電停止後にリールがさらに回転する
   ことにより前記ロック機構が作動することを特徴とする
   シートベルトリトラクタ。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記ロック機構は、
   前記リールに設けられ、その外周面にラチェットが形成
   されたラチェットホイルと、 後端側が前記フレームに回動可能に支持され、先端側が
   該歯に係合してリールの回転を阻止するためのパウル
   と、 前記シャフトとリールとの位相差が設定値を超えると該
   パウルを該歯に係合させるパウル作動手段とからなるこ
   とを特徴とするシートベルトリトラクタ。