(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
従来のシートベルト用リトラクタでは、車両の急減速状態をセンサで検出し、モータによってスピンドルを巻取方向に回転させる。そして、衝突の可能性がある場合には、シートベルト(ウェビング)を一定量巻き取って乗員を軽拘束し、また、衝突の可能性がなくなると、モータを逆転させて、衝突前の状態に戻す(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1に記載のシートベルト用リトラクタでは、モータが回転すると、モータの回転軸に取り付けられた第1ギヤ、第2ギヤ、第3大ギヤ、第3小ギヤ、第4ギヤを介してファイナルギヤを回転させる。また、ファイナルギヤの回転は、クラッチを介してスピンドルに伝達されるが、クラッチは、フリクションスプリング、リングプレート、ファイナルギヤ、パウル、ラッチリング、及びブッシュから構成されている。
【0004】
また、上記した第3小ギヤと第3大ギヤは、スプリングホルダ、複数のリミットスプリングとともにトルクリミッター機構を構成しており、モータでシートベルトを巻取り中における軽衝突、ブレーキングにより第3小ギヤと第3大ギヤとの間に所定値より大きなトルク差が生じた場合、モータによる過大なトルクの伝達を抑制する機能を果たしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このように特許文献1に記載のシートベルト用リトラクタでは、モータからファイナルギヤまで4段のギヤを介して回転が伝達されるので、部品点数が多く、組立作業が煩雑であるという問題がある。また、クラッチも多数の部品から構成されているので、部品点数が多く、製造コストが嵩むという問題があった。
【0007】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、少ない部品点数で、良好なクラッチ動作を行うことが可能なシートベルト用リトラクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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させる動力を発生する電動アクチュエータと、
前記スピンドルに作用して前記シートベルトを引き込む火薬式のプリテンショナーと、
前記電動アクチュエータからの動力を前記スピンドルへ伝達する動力伝達機構と、
を備えるシートベルト用リトラクタであって、
前記動力伝達機構は、
前記電動アクチュエータと前記スピンドルとの間の動力伝達を可能とする接続状態と、前記電動アクチュエータと前記スピンドルとの間の動力伝達を不能とする遮断状態と、を切り替え可能なクラッチを有し、
前記クラッチは、前記スピンドルと一体に回転するクラッチシャフトと、前記電動アクチュエータからの動力が入力される回転部材と、一端が前記回転部材に取り付けられ、他端が非駆動部分に摩擦力が発生するように組みつけられたクラッチスプリングと、を有し、
前記クラッチシャフトの外周面にはシャフト側係合部が形成され、
前記クラッチスプリングには、前記シャフト側係合部と係合可能なスプリング側係合部が形成されて
おり、
前記電動アクチュエータの非駆動時は、前記クラッチスプリングが前記クラッチシャフトから離れた位置にあり、前記電動アクチュエータが前記シートベルトの巻き取り方向に回転すると、前記摩擦力により前記クラッチスプリングは、弾性変形することにより前記電動アクチュエータの非駆動時よりも縮径し、前記クラッチシャフトに係合することを特徴とするシートベルト用リトラクタ。
(2) 前記スプリング側係合部は、前記シャフト側係合部に向かって湾曲していることを特徴とする(1)に記載のシートベルト用リトラクタ。
(3) 前記シャフト側係合部には、前記スプリング側係合部と係合可能な第1傾斜面と第2傾斜面が周方向に交互に形成されており、
前記電動アクチュエータが
前記巻き取り方向に回転するとき、前記スプリング側係合部は前記第1傾斜面と係合して前記クラッチが前記接続状態となり、
前記スプリング側係合部と前記第1傾斜面とが係合した状態で、前記プリテンショナーが作動したとき、前記第2傾斜面が前記スプリング側係合部を外径側にはじくことで前記クラッチが前記接続状態から前記遮断状態となり、
前記スプリング側係合部と前記第1傾斜面とが係合した状態で、前記スピンドル
が前記引き出し方向に回転するとき、前記第1傾斜面が前記スプリング側係合部を外径側にはじくことで前記クラッチが前記接続状態から前記遮断状態となることを特徴とする(2)に記載のシートベルト用リトラクタ。
(4)前記第1傾斜面と前記第2傾斜面は傾斜角度が異なっており、
前記スピンドル
が前記引き出し方向に回転したときの方が、前記プリテンショナーが作動したときよりも前記クラッチを前記接続状態から前記遮断状態に切り替える力が大きいことを特徴とする(3)に記載のシートベルト用リトラクタ。
【発明の効果】
【0009】
本発明のシートベルト用リトラクタによれば、少ない部品点数でクラッチを構成することができ、組立作業を容易に行うことができる。また、クラッチの接続状態でプリテンショナーが作動したとき、及び、クラッチの接続状態でオーバーロードが作用したとき、クラッチが接続状態から遮断状態となり、クラッチがトルクリミッター機構としての機能も有するので、さらに部品点数を削減することができ、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の一実施形態にかかるシートベルト用リトラクタ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用リトラクタ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(図示せず)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19と、を有している。
【0012】
スピンドル12は、両端がリトラクタフレーム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において右端側)でスピンドル12に接続され、他端側(
図1において左端側)でプリテンショナー15からの力が入力されるトレッドヘッド(不図示)に接続されるトーションバー(図示せず)が設けられている。
【0013】
プリテンショナー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(図示せず)の溝に沿って移動する。ピニオンの回転は、ロック機構を介してトレッドヘッド、トーションバー、スピンドル12へと伝達される。
【0014】
リトラクタフレーム11の図中左側面には、プリテンショナー15を収容するチューブカバー25及びアウターギヤカバー26がインナーギヤカバー27を挟んでねじ28によってリトラクタフレーム11に取り付けられている。インナーギヤカバー27とアウターギヤカバー26との間には、クラッチ61を含む動力伝達機構19が収容される空間が形成される。
【0015】
チューブカバー25の下部、すなわちリトラクタフレーム11の下方に位置するモータアセンブリ16は、モータケース31、モータ34、キャップ37、第1ギヤ35から構成されている。なお、第1ギヤ35はモータ34の回転軸に取り付けられており、動力伝達機構19の第2ギヤ54と噛合する。なお、本実施形態では、キャップ37はアウターギヤカバー26と一体に形成されている。
【0016】
動力伝達機構19は、
図2にも示すように、第1ギヤ35と噛合する第2ギヤ54が支持軸55の一端に取り付けられるともに他端に第3ギヤ56が取り付けられ、第3ギヤ56がクラッチ61を構成する回転部材であるギヤホイール57の外周面に形成されたファイナルギヤ58と噛合する。支持軸55は、ベアリング51によりアウターギヤカバー26の収容凹部内に回転自在に支持され、さらに外側からカバープレート29で覆われている。なお、本実施形態では、第1ギヤ35、第2ギヤ54、第3ギヤ56、及びファイナルギヤ58によってギヤアッセンブリを構成している。また、第1ギヤ35と第2ギヤ54、第3ギヤ56とファイナルギヤ58は、それぞれウォームギヤとなっている。
【0017】
クラッチ61は、
図1及び
図2に示すように、外周面にファイナルギヤ58が形成されたギヤホイール57、クラッチシャフト41、及びクラッチスプリング42から構成される。
【0018】
クラッチシャフト41は、スピンドル12と一体に回転するように取り付けられ、その外周面に第1傾斜面40aと第2傾斜面40bを含む複数の係合凹部40が形成されている。即ち、クラッチシャフト41の外周面には、シャフト側係合部としての第1傾斜面40aと第2傾斜面40bが周方向に交互に形成されている。
【0019】
図5に示すように、第1傾斜面40aと第2傾斜面40bは、傾斜角が異なっており、クラッチシャフト41の回転中心と第1傾斜面40aと第2傾斜面40bとにより形成される外径側頂部とを結んだ線に対しなす角が、第1傾斜面40aの方が第2傾斜面40bより小さく、急激に外径側に立ち上がるように形成されている(P<Q)。
【0020】
ギヤホイール57は、外周面にファイナルギヤ58が形成された大径側筒部57bと、大径側筒部57bより軸方向長さの短い小径側筒部57aを有し、小径側筒部57aと大径側筒部57bとがアウターギヤカバー26側に位置する側壁部57cで互いに連結される。大径側筒部57bのファイナルギヤ58は第3ギヤ56と噛合して、モータ34の動力が伝達される。小径側筒部57aの内周面はアウターギヤカバー26の非駆動部分である円筒部26aに回転自在に支持される。この円筒部26aは、アウターギヤカバー26から軸方向に沿って環状に突出し、スピンドル12と同心、即ちクラッチシャフト41と同心に形成される。
【0021】
ギヤホイール57の側壁部57cには、リトラクタフレーム11側の面にリトラクタフレーム11側に延びる円柱状のピン部材59が一体に形成され、ピン部材59にクラッチスプリング42の一端42aが固定されている。
【0022】
クラッチスプリング42は、板ばねであり、一端42aが折り曲げられてピン部材59に固定され、他端42bがアウターギヤカバー26に形成された円筒部26aの内周面に保持される。このクラッチスプリング42の他端42bは、
図3及び
図4に示すように、その胴部42cが形成する円部分より外側に位置するように広がっており、円筒部26aの内周面内に巻締めて収容されることで、回動時に内周面と内周面に接触しているクラッチスプリング42との間で抵抗力(摩擦力)を発生する。なお、
図3、4において実線は巻締めされた状態であり、一点鎖線は巻締めされていないフリー状態を示している。
【0023】
クラッチスプリング42は、胴部42cと一端42aとの間に、スプリング側係合部としての係合部42dが内径側、即ち係合凹部40(第1傾斜面40a、第2傾斜面40b)側に湾曲するように形成され、さらに係合部42dと一端42aとの間に、直線状に延びる直線部42eが形成されている。胴部42cと係合部42dは略同一幅を有して円筒部26aの内周面に保持されるとともに、アウターギヤカバー26側に位置する胴部42cに比べて短幅の他端42bも円筒部26aの内周面に保持される。一方、リトラクタフレーム11側に位置する胴部42cに比べて短幅の直線部42eと一端42aは、円筒部26aに干渉しないようにし円筒部26aの外径側のピン部材59に向かって延びている。
【0024】
係合部42dは、クラッチシャフト41の係合凹部40(第1傾斜面40a、第2傾斜面40b)に係合するようにその形状が設定されており、モータ34の非駆動状態では係合部42dと第1及び第2傾斜面40a、40bとの間には所定の隙間が確保されている(
図5参照)。クラッチ61は、係合部42dと第1傾斜面40a又は係合部42dと第2傾斜面40bとが係合していない状態では、モータ34とスピンドル12との間の動力伝達を不能とする遮断状態をとり、係合部42dと第1傾斜面40a又は係合部42dと第2傾斜面40bとが係合した状態では、モータ34とスピンドル12との間の動力伝達を可能とする接続状態をとる。
【0025】
次に、本実施形態のシートベルト用リトラクタ10の作動について説明する。図示しない監視センサ等によって衝突の可能性が検出されると、図示しないECUによって衝突前にモータ34を駆動して、動力伝達機構19を介してスピンドル12を回転させてシートベルトを巻き取る。また、衝突の可能性がなくなると、モータ34を逆転させて、シートベルトを引き出し可能な状態に戻す。一方、衝突時には、プリテンショナー15が作動して、クラッチ61を機械的に解除して、シートベルトを強制的に巻き取る。
【0026】
ここで、クラッチ61の作動について
図5〜
図8を参照して説明する。
<モータ非駆動時>
まず、
図5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、クラッチスプリング42は、アウターギヤカバー26の円筒部26aの内周面内に巻締めて保持され、係合部42dがクラッチシャフト41の第1及び第2傾斜面40a、40bから離れた位置にあり、係合部42dと第1及び第2傾斜面40a、40bとは非係合である。従って、クラッチ61は、モータ34とスピンドル12との間の動力伝達を不能とする遮断状態となっている。このため、スピンドル12と一体のクラッチシャフト41のみ回転可能となり、シートベルトの通常の巻き取り及び引き出しが可能である。
【0027】
<モータ駆動によるシートベルト巻取り時>
モータ34の駆動により、モータ非駆動時である
図6(a)の状態から、モータ34がシートベルト巻き取り方向に回転すると、モータ34からの動力が入力されるギヤホイール57が所定の角度(
図6(b)中のα1°)だけ時計回り(矢印A方向)に回転し、ギヤホイール57のピン部材59に支持されたクラッチスプリング42の一端42aも時計回り(矢印A方向)へ回転する。その際、クラッチスプリング42と円筒部26aの摩擦力によりクラッチスプリング42の他端42bは円筒部26aに対して移動せず、そのため、クラッチスプリング42の係合部42dが弾性変形によってモータ非駆動時より縮径し、クラッチシャフト41の第1及び第2傾斜面40a、40bに近づく。
【0028】
そして、ギヤホイール57が時計回り(矢印A方向)に所定の角度(
図6(b)中のα1°)を越えてさらに回転すると(
図6(c)中のα2°)、クラッチスプリング42の係合部42dがクラッチシャフト41の第1傾斜面40aに係合し、ギヤホイール57とクラッチシャフト41とを一体回転させる。即ち、クラッチ61が、モータ34とスピンドル12との間の動力伝達を可能とする接続状態となり、モータ34からの動力がスピンドル12に伝達される。
【0029】
なお、この状態から、モータ34が解除側に回転した場合には、ギヤホイール57が反時計回り(
図6(c)の矢印Aと反対方向)に回転する。その場合、ピン部材59に固定されたクラッチスプリング42の一端42aも反時計回りに戻り分のみ移動し、係合部42dがクラッチシャフト41の第1傾斜面40aから離れて、再びクラッチ61が遮断状態となる。
【0030】
<プリテンショナー作動時>
図7(a)に示す、モータ34によりシートベルトを巻取り中、即ちクラッチスプリング42の係合部42dがクラッチシャフト41の第1傾斜面40aに係合した状態で、プリテンショナー15が作動した場合には、
図7(b)に示すように、クラッチシャフト41がギヤホイール57に対し巻き取り方向である時計回り(矢印A方向)に高速で回転する。このとき、クラッチシャフト41の回転が所定の角度(
図7(b)中のβ1°)を越えるまでは、クラッチスプリング42の他端42bが円筒部26aを時計回りに所定角度(
図7(b)中のβ3°)滑ることにより、クラッチスプリング42の係合部42dはクラッチシャフト41の第2傾斜面40bに当接しながら拡径する。さらにクラッチシャフト41が所定の角度(
図7(b)中のβ1°)を超えて回転すると(
図7(b)中のβ2°)、クラッチスプリング42の他端42bが円筒部26aを時計回りにさらに滑ることにより(
図7(b)中のβ4°)、係合部42dは第2傾斜面40bに弾かれて外径側に移動する。これにより、係合部42dがクラッチシャフト41の第2傾斜面40bから離れて、再びクラッチ61が遮断状態となる。
【0031】
<オーバーロード作用時>
図8(a)に示す、モータ34によりシートベルトを巻取り中、即ちクラッチスプリング42の係合部42dがクラッチシャフト41の第1傾斜面40aに係合した状態で、プリテンショナー15が作動しないような軽衝突、ブレーキングによりシートベルトが引き出されてオーバーロードが作用する場合には、クラッチシャフト41がギヤホイール57に対し引き出し方向である反時計回り(矢印B方向)に回転する。このとき、クラッチシャフト41の回転が所定の角度(
図8(b)の中γ1°)を越えるまでは、クラッチスプリング42の他端42bが円筒部26aを時計回りに所定角度(
図8(b)の中γ3°)滑ることにより、クラッチスプリング42の係合部42dはクラッチシャフト41の第1傾斜面40aに当接しながら拡径する。さらにクラッチシャフト41が所定の角度(
図8(b)の中γ1°)を超えて回転すると(
図8(b)中のγ2°)、クラッチスプリング42の他端42bが円筒部26aを時計回りにさらに滑ることにより(
図8(b)中のγ4°)、係合部42dは第1傾斜面40aに弾かれて外径側に移動する。これにより、係合部42dがクラッチシャフト41の第1傾斜面40aから離れて、再びクラッチ61が遮断状態となる。
【0032】
なお、プリテンショナー作動時には、係合部42dが第2傾斜面40bによって弾かれるのに対し、オーバーロード作用時には係合部42dが第1傾斜面40aによって弾かれる点で相違する。上記したように、第1傾斜面40aと第2傾斜面40bとでは、傾斜角度が異なっているため、係合が解除されるときの力の大きさも異なる。本実施形態では、プリテンショナー作動時の方が係合解除が容易に設定されており、オーバーロード作用時の方が係合解除に大きな力を要する。
【0033】
以上、説明したシートベルト用リトラクタ10によれば、クラッチ61が、スピンドル12と一体に回転するクラッチシャフト41と、モータ34からの動力が入力されるギヤホイール57と、一端42aがギヤホイール57に取り付けられ、他端42bがアウターギヤカバー26の円筒部26aに摩擦力が発生するように組みつけられたクラッチスプリング42と、から構成されるので部品点数が少なく、組立作業を容易に行うことができる。また、プリテンショナー作動時及びオーバーロード作用時には、クラッチ61が接続状態から遮断状態となるので、クラッチ61がトルクリミッター機構としての機能も兼ねるので、さらに部品点数を削減することができ、製造コストを低減することができる。
【0034】
上記実施形態のシートベルト用リトラクタは、本発明の好ましい例であって、これ以外の実施態様も、各種の方法で実施又は遂行できる。特に本願明細書中に限定される主旨の記載がない限り、この発明は、添付図面に示した詳細な部品の形状、大きさ、および構成配置等に制約されるものではない。また、本願明細書の中に用いられた表現および用語は、説明を目的としたもので、特に限定される主旨の記載がない限り、それに限定されるものではない。
【0035】
例えば、上記実施形態では、スプリング側係合部として、クラッチスプリング42がシャフト側係合部に向かって湾曲した構成を示したが、シャフト側係合部とスプリング側係合部の形態は、シャフト側係合部とスプリング側係合部とが互いに本願の技術的思想を満足するように係合する限りあらゆる形態を採用することができる。例えば、シャフト側係合部は、シャフト側係合部に向かって湾曲した形態の代わりに、クラッチスプリング42に突出部が設けられる形態であってもよい。