(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記事実を考慮し、移動部材から回転部材への力伝達のロスを小さくできるプリテンショナ機構を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載のプリテンショナ機構は、車両の乗員に装着されるウェビングと、巻取方向に回転されることで前記ウェビングが巻取られる巻取部材と、移動歯が設けられ、移動可能にされた移動部材と、前記移動部材が移動される前から前記巻取部材の回転に伴い回転可能にされると共に、前記移動歯と硬さが異なる回転歯が設けられ、前記移動部材が移動されて前記移動歯が前記回転歯に係合されることで回転されて前記巻取部材が巻取方向に回転されると共に、最初に前記移動歯が前記回転歯に係合される際に
前記移動歯及び前記回転歯の一方の延伸方向における一端部のみと前記移動歯及び前記回転歯の他方とが係合されて前記移動歯及び前記回転歯の少なくとも1つが変形可能にされた回転部材と、を備えている。
【0009】
請求項2に記載のプリテンショナ機構は、
請求項1に記載のプリテンショナ機構において、前記移動歯が前記回転歯に係合されることで前記移動歯が前記回転歯側に変位されて前記移動歯及び前記回転歯の一方の他方への係合量が増加される。
【0010】
請求項3に記載のプリテンショナ機構は、
請求項1又は
請求項2に記載のプリテンショナ機構において、前記移動歯の延伸方向が前記回転歯の延伸方向に対し傾斜された状態で前記移動部材の断面円弧状にされた外周面が配置されると共に断面円弧状にされた内周面が設けられ、前記移動部材の移動を案内可能にされた案内部材を備えている。
【発明の効果】
【0011】
請求項1に記載のプリテンショナ機構では、移動部材が移動されて、移動部材の移動歯が回転部材の回転歯に係合されることで、回転部材が回転されて、巻取部材が巻取方向に回転される。これにより、巻取部材にウェビングが巻取られる。
【0012】
また、移動部材が移動される前から、巻取部材の回転に伴い回転部材が回転可能にされている。このため、ウェビングが装着される乗員からウェビング及び巻取部材を介して回転部材に大きな回転力が作用された状態で、移動歯が回転歯に係合される可能性がある。
【0013】
ここで、移動歯と回転歯との硬さが異なっており、最初に移動歯が回転歯に係合される際に、移動歯及び回転歯の少なくとも1つが変形(破断を含む)可能にされている。このため、移動歯及び回転歯の少なくとも1つの変形によって、移動歯と回転歯とが食付くことを抑制でき、又は、移動歯と回転歯との食付きを容易に解除でき、移動部材から回転部材への力伝達のロスを小さくできる。
【0015】
さらに、最初に移動歯が回転歯に係合される際に、移動歯及び回転歯の一方の
延伸方向における一端部のみと移動歯及び回転歯の他方とが係合される。このため、移動歯及び回転歯の一方が容易に変形でき、移動歯と回転歯とが食付くことを効果的に抑制でき、又は、移動歯と回転歯との食付きを一層容易に解除できる。
【0016】
請求項2に記載のプリテンショナ機構では、移動歯が回転歯に係合されることで、移動歯が回転歯側に変位されて、移動歯及び回転歯の一方の他方への係合量が増加される。このため、最初に移動歯が回転歯に係合される際に移動歯及び回転歯の少なくとも1つが変形されても、移動部材から回転部材に一層効果的に力を伝達できる。
【0017】
請求項3に記載のプリテンショナ機構では、案内部材が移動部材の移動を案内可能にされている。
【0018】
ここで、移動歯の延伸方向が回転歯の延伸方向に対し傾斜された状態で、移動部材の外周面が案内部材の内周面に配置されている。このため、最初に移動歯が回転歯に係合される際に、移動歯及び回転歯の一方の一部と移動歯及び回転歯の他方とが係合できる。
【0019】
さらに、移動部材の断面円弧状にされた外周面が案内部材の断面円弧状にされた内周面に配置されている。このため、移動歯が回転歯に係合されることで、移動部材が案内部材に案内されつつ移動周方向に回転できて、移動歯が回転歯側に容易に変位できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【
図1】本発明の第1実施形態におけるウェビング巻取装置を示す分解斜視図である。
【
図2】本発明の第1実施形態におけるウェビング巻取装置を示す斜視図である。
【
図3】本発明の第1実施形態に係るプリテンショナ機構を示す一側方から見た断面図である。
【
図4】(A)〜(D)は、本発明の第1実施形態に係るプリテンショナ機構におけるピストンとピニオンとの噛合状況を示す一側方から見た側面図であり、(A)は、ピストンとピニオンとの噛合開始の第1段階を示し、(B)は、ピストンとピニオンとの噛合開始の第2段階を示し、(C)は、ピストンとピニオンとの噛合開始の第3段階を示し、(D)は、ピストンとピニオンとの噛合開始の第4段階を示している。
【
図5】本発明の第2実施形態におけるウェビング巻取装置を示す斜視図である。
【
図6】本発明の第2実施形態におけるウェビング巻取装置のピストンとピニオンとの噛合開始前期を示す斜視図である。
【
図7】本発明の第2実施形態におけるウェビング巻取装置のピストンとピニオンとの噛合開始後期を示す斜視図である。
【
図8】(A)〜(C)は、本発明の第2実施形態に係るプリテンショナ機構におけるピストンとピニオンとの噛合状況を示す一側方から見た断面図であり、(A)は、ピストンとピニオンとの初期状態(噛合前)を示し、(B)は、ピストンとピニオンとの噛合開始前期を示し、(C)は、ピストンとピニオンとの噛合開始後期を示している。
【
図9】本発明の第2実施形態に係るプリテンショナ機構におけるピストンとピニオンとを示す一側方から見た断面図である。
【
図10】本発明の第2実施形態に係るプリテンショナ機構におけるピストンとピニオンとを示す上側から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
[第1実施形態]
図1には、本発明の第1実施形態に係るプリテンショナ機構24が適用されたウェビング巻取装置10が分解斜視図にて示されており、
図2には、ウェビング巻取装置10が斜視図にて示されている。なお、図面では、車幅方向外側を矢印OUTで示し、車両前後方向一側を矢印FRで示し、車両上方を矢印UPで示す。
【0022】
図1及び
図2に示す如く、本実施形態におけるウェビング巻取装置10には、支持部材としての金属製で断面U字形板状のフレーム12が設けられており、フレーム12には、背面側の背板12Aと、一側方の脚板12Bと、他側方の脚板12Cと、が設けられている。ウェビング巻取装置10は、フレーム12の背板12Aにおいて、車両の骨格部材としての矩形筒状のピラー(図示省略)内に固定されており、これにより、ウェビング巻取装置10が車両に設置されて、ウェビング巻取装置10の正面側、一側方及び上方が、それぞれ車幅方向外側、車両前後方向一側(車両前側又は車両後側)及び車両上方へ向けられている。
【0023】
フレーム12の脚板12Bと脚板12Cとの間には、巻取部材としての金属製で略円柱状のスプール14(巻取軸)が回転自在に支持されている。スプール14には、長尺帯状のウェビング16(ベルト)が基端側から巻取られており、ウェビング16は、フレーム12から上側へ延出されて、車両のシート(図示省略)に着座した乗員に装着可能にされている。また、スプール14が巻取方向(
図1及び
図2の矢印Aの方向)へ回転されることで、ウェビング16がスプール14に巻取られると共に、ウェビング16がスプール14から引出されることで、スプール14が引出方向(
図1及び
図2の矢印Bの方向)へ回転される。
【0024】
フレーム12の脚板12Cには、規制手段(ロック手段)としてのロック機構18が設けられており、ウェビング16のスプール14からの急激な引出し時や車両の急減速時には、ロック機構18が作動されることで、ロック機構18がスプール14の引出方向への回転を規制(ロック)する(スプール14の巻取方向への回転は許容される)。
【0025】
フレーム12の脚板12B外側には、略直方体状のボデー20が固定されており、ボデー20には、長尺矩形状の収容孔22が貫通形成されている。収容孔22の長手方向は、上方へ向かうに従い背板12Aとは反対側(車幅方向外側)へ向かう方向に傾斜されており、収容孔22は、長手方向下側に開放されている。
【0026】
フレーム12の脚板12B外側には、
図3に詳細に示すラック&ピニオン方式によるプリテンショナ機構24が設けられている。
【0027】
フレーム12の脚板12B外側には、案内部材としての金属製で略円筒状のシリンダ26が固定されており、シリンダ26は、ボデー20の収容孔22に収容されると共に、軸方向が上方へ向かうに従い背板12Aとは反対側へ向かう方向に傾斜されている。シリンダ26の下側部分(基端側部分)は、円筒状にされており、シリンダ26の上側部分(先端側部分)は、断面U字状にされて、内部が背板12A側(車幅方向内側)に開放されている。
【0028】
シリンダ26の上側かつ背板12Aとは反対側の部分は、案内部26Aにされており、案内部26Aは、断面円弧状に湾曲されている。シリンダ26の上側かつ背板12A側の部分は、一対の支持部26Bによって構成されており、支持部26Bは、脚板12Bに平行な平板状にされている。また、シリンダ26の上端内には、板状のストッパプレート28が固定されており、ストッパプレート28は、シリンダ26の上端を閉鎖している。
【0029】
一対の支持部26Bの下部間には、連結部材としての金属製で略円柱状のピニオンシャフト30が支持されており、ピニオンシャフト30は、各支持部26Bを回転自在に貫通している。ピニオンシャフト30の支持部26B貫通部分の径は、支持部26Bのピニオンシャフト30貫通孔の径に比し、僅かに小さくされており、ピニオンシャフト30(下記ピニオン32を含む)は、径方向に僅かに変位可能にされている。ピニオンシャフト30の脚板12B側の端部は、脚板12Bを回転自在に貫通して、スプール14に同軸上に固定されており、ピニオンシャフト30は、スプール14と一体回転可能にされている。
【0030】
ピニオンシャフト30には、シリンダ26の上側部分内における軸方向中間部において、回転部材としての金属製のピニオン32が同軸上に固定されており、ピニオン32は、ピニオンシャフト30と一体回転可能にされている。ピニオン32の外周全体には、回転歯としての断面略直角三角形状のピニオン歯32Aが突出形成されており、ピニオン歯32Aは、ピニオン32の軸方向に平行に延伸されて引出方向側の面がピニオン32の周方向に略垂直に配置されると共に、ピニオン32の周方向に等間隔で配置されている。
【0031】
シリンダ26の下端内には、移動手段としての略円柱状のガスジェネレータ34が同軸上に挿入かつ固定されており、ガスジェネレータ34は、シリンダ26の下端を閉塞している。ガスジェネレータ34は、車両の制御装置36に電気的に接続されており、車両の衝突時(車両の衝突が検出された際、車両の緊急時である所定の機会)には、制御装置36の制御によって、プリテンショナ機構24が作動されることで、ガスジェネレータ34が高圧のガスを瞬時に発生してシリンダ26の下端内に供給する。
【0032】
シリンダ26内には、移動部材としての金属製で略円柱状のピストン38が設けられている。
【0033】
ピストン38の下部は、略円柱状の基部40にされており、基部40は、断面円状の外周面がシリンダ26の下側部分の断面円状の内周面に嵌合(配置)されて、シリンダ26と同軸上に配置されている。基部40には、円柱状の挿入孔42が同軸上に形成されており、挿入孔42は、基部40の下側面から開放されて、ガスジェネレータ34が挿入かつ略嵌合されている。
【0034】
基部40の外周には、シール部材としての円環状のOリング44が固定されており、Oリング44は、ゴム製等にされて、弾性及びシール性を有している。Oリング44は、弾性変形された状態で、基部40の外周面及びシリンダ26の下側部分の内周面における全周に接触されており、Oリング44は、シリンダ26とピストン38との間をシールしている。
【0035】
ピストン38の基部40より上側の部分は、略半円柱状のラック46にされており、ラック46は、断面半円状の外周面(背面)がシリンダ26の下側部分の断面円状の内周面及び案内部26Aの断面半円状の内周面に嵌合(配置)されると共に、上側端がピニオン32の下側近傍に配置されている。ラック46の背板12A側(車幅方向内側)面の全体には、移動歯としての断面略直角三角形状のラック歯46Aが形成されており、ラック歯46Aは、ピストン38の軸方向に垂直に延伸されて上側面がピストン38の軸方向に垂直に配置されると共に、ピストン38の軸方向に等間隔で配置されている。ラック歯46Aの延伸方向は、ピニオン32のピニオン歯32Aの延伸方向と平行にされており、ラック歯46Aの延伸寸法は、ピニオン歯32Aの延伸寸法と等しくされている。また、ピストン38(ラック歯46Aを含む)は、ピニオン32(ピニオン歯32Aを含む)に比し、硬さ(一般的にロックウェル硬さHRC、ビッカース硬さHV等で測定される材料の機械的硬さ)を小さくされており、ラック歯46Aの強度は、ピニオン歯32Aの強度に比し、低くされている。なお、ピストン38(ラック歯46Aを含む)とピニオン32(ピニオン歯32Aを含む)とは、同一材料(例えば鉄)であっても熱処理等で互いに異なる硬さに設定し、又は、異種材料(例えば、鉄とアルミニウム、鉄と樹脂、アルミニウムと樹脂等)にして互いに異なる硬さに設定する。
【0036】
ボデー20の脚板12Bとは反対側には、付勢機構48が設けられており、付勢機構48内には、付勢手段としてのぜんまいばね(図示省略)が設けられている。ぜんまいばねは、ピニオンシャフト30に連結されており、ぜんまいばねは、ピニオンシャフト30を介してスプール14に巻取方向への付勢力を作用させている。
【0038】
以上の構成のウェビング巻取装置10では、車両のシートに着座した乗員にウェビング16が装着された際に、付勢機構48のぜんまいばねがスプール14に巻取方向への付勢力を作用させることで、ウェビング16の緩みが除去される。
【0039】
車両の衝突時には、ウェビング16がスプール14から急激に引出され又は車両が急減速されて、ロック機構18が作動されることで、ロック機構18がスプール14の引出方向への回転を規制する。これにより、ウェビング16のスプール14からの引出しが規制されて、ウェビング16が乗員を拘束する。
【0040】
また、車両の衝突時には、制御装置36の制御によって、プリテンショナ機構24が作動されることで、ガスジェネレータ34が高圧のガスを瞬時に発生してシリンダ26の下端内に供給する。このため、シリンダ26とピストン38との間のOリング44によるシールが維持された状態で、ピストン38(基部40)及びOリング44が当該ガスの圧力を下側(軸方向他側)から受けて、ピストン38及びOリング44がシリンダ26(下側部分及び案内部26A)に案内されつつ上側(軸方向一側)へ移動(スライド)されることで、ピストン38のラック46(ラック歯46A)がピニオン32(ピニオン歯32A)に噛合(係合)されて、ピニオン32が巻取方向へ回転される。これにより、ピニオン32と一体にピニオンシャフト30及びスプール14が巻取方向へ回転されることで、スプール14にウェビング16が巻取られて、ウェビング16による乗員の拘束力が増加される。
【0041】
ところで、スプール14とピニオン32とは、常にピニオンシャフト30を介して連結されているため、プリテンショナ機構24が作動される前(ガスジェネレータ34からのガスの圧力によりピストン38が移動される前)から、ピニオン32がスプール14と一体回転可能にされている。
【0042】
このため、車両の衝突時において、プリテンショナ機構24が作動される際には、乗員の慣性移動によって乗員からウェビング16、スプール14及びピニオンシャフト30を介してピニオン32に大きな引出方向への回転力が作用された状態(特にロック機構18が作動される前でピニオン32が引出方向に回転される状態)で、最初にラック歯46A(ラック46の最上端のラック歯46Aであり、以下「第1ラック歯46A」という)がピニオン歯32A(以下「第1ピニオン歯32A」という)に噛合される可能性がある(
図4(A)参照)。
【0043】
ここで、ラック歯46Aがピニオン歯32Aに比し硬さを小さくされて、ラック歯46Aの強度がピニオン歯32Aの強度に比し低くされている。
【0044】
このため、第1ラック歯46Aが第1ピニオン歯32Aに噛合された際には、特に、第1ラック歯46Aの先端が第1ピニオン歯32Aの先端に噛合されることで、第1ラック歯46Aの先端が第1ピニオン歯32Aの先端によって破断(せん断、切断)される(
図4(B)参照)。これにより、第1ラック歯46Aの先端の破断によって、第1ラック歯46Aと第1ピニオン歯32Aとが食付く(噛込む)ことを抑制でき、又は、第1ラック歯46Aと第1ピニオン歯32Aとの食付きを容易に解除でき、ピストン38(ラック46)からピニオン32への力伝達のロスを小さくできる。
【0045】
また、第1ラック歯46Aが第1ピニオン歯32Aに噛合された際には、ピストン38(ラック46)からピニオン32に巻取方向への回転力が作用されることで、ピニオン32、ピニオンシャフト30及びスプール14の引出方向への回転力が低減されて、例えばピニオン32、ピニオンシャフト30及びスプール14が巻取方向に回転される(
図4(C)参照)。
【0046】
しかも、第1ラック歯46Aが第1ピニオン歯32Aに噛合された直後に、第1ラック歯46Aの下側のラック歯46A(以下「第2ラック歯46A」という)が第1ピニオン歯32A又は第1ピニオン歯32Aの引出方向側のピニオン歯32A(以下「第2ピニオン歯32A」という)に噛合される際には、例えば、第1ピニオン歯32Aの先端に噛合された第1ラック歯46Aの位置(先端)よりも第2ラック歯46Aの基端側位置が第1ピニオン歯32A又は第2ピニオン歯32Aの先端に噛合されることで、第1ピニオン歯32A又は第2ピニオン歯32Aによって第2ラック歯46Aを破断するための第2ラック歯46Aの破断厚さが大きくなる(
図4(D)参照)。
【0047】
さらに、第2ラック歯46Aが第1ピニオン歯32A又は第2ピニオン歯32Aに噛合された際には、同時に、第1ラック歯46Aが第1ピニオン歯32Aの巻取方向側のピニオン歯32A又は第1ピニオン歯32Aに噛合される(
図4(D)参照)。
【0048】
このため、第2ラック歯46Aが第1ピニオン歯32A又は第2ピニオン歯32Aに噛合された際には、第2ラック歯46Aが第1ピニオン歯32A又は第2ピニオン歯32Aによって破断されることを抑制できる。
【0049】
しかも、第2ラック歯46Aが第1ピニオン歯32A又は第2ピニオン歯32Aに噛合された以降には、常に、複数(本実施形態では2個)のラック歯46Aが複数(本実施形態では2個)のピニオン歯32Aに同時に噛合される。
【0050】
これにより、第2ラック歯46Aが第1ピニオン歯32A又は第2ピニオン歯32Aに噛合された以降には、常に、ラック歯46Aがピニオン歯32Aによって破断されることを抑制でき、ピストン38(ラック46)からピニオン32に効果的に力を伝達できる。
【0051】
さらに、ピニオン歯32Aに噛合されるラック歯46Aの上側面がピストン38(ラック46)の移動方向(軸方向)に垂直に配置される。このため、ピストン38(ラック46)の移動によってラック歯46Aの上側面がピニオン歯32Aを効果的に巻取方向に押圧でき、ピストン38(ラック46)からピニオン32に一層効果的に力を伝達できる。
【0052】
以上により、ピストン38(ラック46)の移動によってピニオン32、ピニオンシャフト30及びスプール14を効果的に巻取方向に回転させることができ、スプール14にウェビング16を効果的に巻取ることができて、ウェビング16による乗員の拘束力を効果的に増加させることができる。
【0053】
[第2実施形態]
図5には、本発明の第2実施形態に係るプリテンショナ機構24が適用されたウェビング巻取装置50が斜視図にて示されており、
図8(A)には、ウェビング巻取装置50のプリテンショナ機構24が一側方から見た断面図にて示されている。
【0054】
本実施形態におけるウェビング巻取装置50は、上記第1実施形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。
【0055】
図5及び
図8(A)に示す如く、本実施形態におけるウェビング巻取装置50のプリテンショナ機構24では、ピストン38が上記第1実施形態に対し軸周りに回転された状態に配置されており、ピストン38(ラック46)のラック歯46Aの延伸方向がピニオン32のピニオン歯32Aの延伸方向に対し傾斜されている。このため、
図9及び
図10に示す如く、ラック歯46Aの延伸方向一端部のみの先端がピニオン歯32Aの延伸方向中間部のみの先端にピストン38の軸方向においてオーバーラップされている。
【0056】
ここで、本実施形態でも、上記第1実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
【0057】
さらに、ピストン38(ラック46)のラック歯46Aの延伸方向がピニオン32のピニオン歯32Aの延伸方向に対し傾斜されている。
【0058】
このため、第1ラック歯46Aが第1ピニオン歯32Aに噛合された際には、特に、第1ラック歯46Aの延伸方向一端部(一部)の先端が第1ピニオン歯32Aの延伸方向中間部(一部)の先端に噛合されることで、第1ラック歯46Aの延伸方向一端部の先端が第1ピニオン歯32Aの延伸方向中間部の先端によって容易に破断(せん断、切断)又は潰れ変形される(
図6及び
図8(B)参照)。これにより、第1ラック歯46Aと第1ピニオン歯32Aとが食付く(噛込む)ことを効果的に抑制でき、又は、第1ラック歯46Aと第1ピニオン歯32Aとの食付きを一層容易に解除でき、ピストン38(ラック46)からピニオン32への力伝達のロスを小さくできる。
【0059】
また、第1ラック歯46Aが第1ピニオン歯32Aに噛合された以降(特に、第1ラック歯46Aの延伸方向一端部の先端が第1ピニオン歯32Aの延伸方向中間部の先端によって潰れ変形された際、及び、第2ラック歯46Aが第1ピニオン歯32A又は第2ピニオン歯32Aに噛合された際)には、ピニオン歯32Aのラック歯46Aへの噛合によって、ピストン38が基部40の断面円状の外周面及びラック46の断面半円状の外周面をシリンダ26の下側部分の断面円状の内周面及び案内部26Aの断面半円状の内周面に案内されつつ軸周り(移動周方向)に円滑に回転できることで、ラック歯46Aがピニオン歯32A側に容易に回動(変位)できて、ラック歯46Aとピニオン歯32Aとの延伸方向における噛合量が容易に増加される。このため、少なくとも第2ラック歯46Aが第1ピニオン歯32A又は第2ピニオン歯32Aに噛合された以降には、ラック歯46Aの延伸方向がピニオン歯32Aの延伸方向に平行にされて、ラック歯46Aの延伸方向全体がピニオン歯32Aの延伸方向全体に噛合される(
図7及び
図8(C)参照)。
【0060】
これにより、第2ラック歯46Aが第1ピニオン歯32A又は第2ピニオン歯32Aに噛合された以降には、常に、ラック歯46Aがピニオン歯32Aによって破断又は潰れ変形されることを抑制でき、ピストン38(ラック46)からピニオン32に効果的に力を伝達できる。
【0061】
以上により、ピストン38(ラック46)の移動によってピニオン32、ピニオンシャフト30及びスプール14を効果的に巻取方向に回転させることができ、スプール14にウェビング16を効果的に巻取ることができて、ウェビング16による乗員の拘束力を効果的に増加させることができる。
【0062】
なお、上記第1実施形態及び第2実施形態では、ラック歯46Aがピニオン歯32Aに比し硬さを小さくされて、ラック歯46Aの強度がピニオン歯32Aの強度に比し低くされることで、第1ラック歯46Aが第1ピニオン歯32Aに噛合された際に第1ラック歯46Aが変形可能にされている。しかしながら、第1ラック歯46Aが第1ピニオン歯32Aに噛合された際に第1ラック歯46A及び第1ピニオン歯32Aの少なくとも1つが変形可能にされればよく、例えば、ピニオン歯32Aがラック歯46Aに比し硬さを小さくされて、ピニオン歯32Aの強度がラック歯46Aの強度に比し低くされることで、第1ラック歯46Aが第1ピニオン歯32Aに噛合された際に第1ピニオン歯32Aが変形可能にされてもよい。
【0063】
また、本発明は、シートベルト装置におけるセレクタブルフォースリミッタの切替機構や、ラッププリテンショナ機構や、バックルプリテンショナ機構のような作動により移動部材が移動される作動機構に適用してもよい。