(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートベルトを巻き取るスピンドルと、前記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、前記電動アクチュエータと前記スピンドルとを連結または遮断するクラッチ機構と、前記電動アクチュエータからの動力を前記クラッチ機構に伝達可能な動力伝達機構と、衝突の可能性を判断するための情報を検知する衝突可能性検知手段と、前記電動アクチュエータを制御する制御部と、を備える車両用乗員拘束装置であって、
前記動力伝達機構は、
前記電動アクチュエータの回転を第１の減速比で減速して前記クラッチ機構に伝達する第１減速伝達経路と、
前記電動アクチュエータの回転を前記第１の減速比よりも高い減速比で減速して前記クラッチ機構に伝達する第２減速伝達経路と、
前記クラッチ機構との連結を前記第１減速伝達経路または前記第２減速伝達経路に切換える切換え手段と、を備え、
前記衝突可能性検知手段が、衝突の可能性があると判断したとき、前記制御部は、前記電動アクチュエータに駆動電流を供給し巻き取り側に回転させると共に、前記電動アクチュエータに前記駆動電流を供給開始してから所定時間が経過し前記クラッチ機構の結合が完了するまでは、前記第１減速伝達経路を介して前記電動アクチュエータの回転を高速かつ低トルクで前記クラッチ機構に伝達し、
前記制御部は、前記クラッチ機構の結合が完了し前記スピンドルが前記シートベルトの巻き取りを開始した後は、前記動力伝達機構を前記第１減速伝達経路から前記第２減速伝達経路に切り換えて、前記電動アクチュエータの回転を低速かつ高トルクで前記クラッチ機構に伝達することを特徴とする車両用乗員拘束装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電動アクチュエータの作動後、前記衝突の可能性がなくなったとき、前記電動アクチュエータを前記クラッチ解除側に回転させると共に、前記第１減速伝達経路を介して前記電動アクチュエータの回転を高速かつ低トルクで前記クラッチ機構に伝達させることを特徴とする請求項１に記載の車両用乗員拘束装置。
【請求項３】
前記車両用乗員拘束装置は、車両の衝突を検知する衝突検知手段をさらに備え、
前記電動アクチュエータの作動後、前記衝突検知手段により前記衝突が検出されたとき、前記制御部は、前記電動アクチュエータを前記クラッチ解除側に回転させると共に、前記第１減速伝達経路を介して前記電動アクチュエータの回転を高速かつ低トルクで前記クラッチ機構に伝達し、前記動力伝達機構と前記スピンドルの結合を遮断させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用乗員拘束装置。
【請求項４】
シートベルトを巻き取るスピンドルと、前記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、前記電動アクチュエータと前記スピンドルとを連結または遮断するクラッチ機構と、前記電動アクチュエータからの動力を前記クラッチ機構に伝達可能な動力伝達機構と、衝突の可能性を判断するための情報を検知する衝突可能性検知手段と、を備える車両用乗員拘束装置であって、
前記動力伝達機構は、
前記電動アクチュエータの回転を第１の減速比で減速して前記クラッチ機構に伝達する第１減速伝達経路と、
前記電動アクチュエータの回転を前記第１の減速比よりも高い減速比で減速して前記クラッチ機構に伝達する第２減速伝達経路と、
前記クラッチ機構との連結を前記第１減速伝達経路または前記第２減速伝達経路に切換える切換え手段と、を備え、
前記衝突可能性検知手段により衝突可能性が検出されたとき、前記電動アクチュエータを正回転させると共に、少なくとも前記クラッチ機構の結合が完了するまでは、前記第１減速伝達経路を介して前記電動アクチュエータの回転を高速かつ低トルクで前記クラッチ機構に伝達し、
前記クラッチ機構の結合が完了した後は、前記動力伝達機構を前記第１減速伝達経路から前記第２減速伝達経路に切り換えて、前記電動アクチュエータの回転を低速かつ高トルクで前記クラッチ機構に伝達し、
前記第１減速伝達経路には、電動アクチュエータ側ギア、クラッチ機構側ギア、及び、前記電動アクチュエータ側ギアと噛合可能な小歯車と前記クラッチ機構側ギアと噛合可能な大歯車とを有する第１減速用ギアが設けられ、
前記第２減速伝達経路には、前記電動アクチュエータ側ギア、前記クラッチ機構側ギア、及び、前記電動アクチュエータ側ギアと噛合可能な他の小歯車と前記クラッチ機構側ギアと噛合可能な他の大歯車とを有する第２減速用ギアが設けられ、
前記切換え手段は、前記第１減速用ギアの小歯車と大歯車、又は、前記第２減速用ギアの他の小歯車と他の大歯車が、前記電動アクチュエータ側ギア及び前記クラッチ機構側ギアにそれぞれ噛合するように、前記第１減速用ギアと前記第２減速用ギアの位置を切り替えることを特徴とする車両用乗員拘束装置。
【請求項５】
シートベルトを巻き取るスピンドルと、前記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、前記電動アクチュエータと前記スピンドルとを連結または遮断するクラッチ機構と、前記電動アクチュエータからの動力を前記クラッチ機構に伝達可能な動力伝達機構と、衝突の可能性を判断するための情報を検知する衝突可能性検知手段と、を備える車両用乗員拘束装置であって、
前記動力伝達機構は、
前記電動アクチュエータの回転を第１の減速比で減速して前記クラッチ機構に伝達する第１減速伝達経路と、
前記電動アクチュエータの回転を前記第１の減速比よりも高い減速比で減速して前記クラッチ機構に伝達する第２減速伝達経路と、
前記クラッチ機構との連結を前記第１減速伝達経路または前記第２減速伝達経路に切換える切換え手段と、を備え、
前記衝突可能性検知手段により衝突可能性が検出されたとき、前記電動アクチュエータを正回転させると共に、少なくとも前記クラッチ機構の結合が完了するまでは、前記第１減速伝達経路を介して前記電動アクチュエータの回転を高速かつ低トルクで前記クラッチ機構に伝達し、
前記クラッチ機構の結合が完了した後は、前記動力伝達機構を前記第１減速伝達経路から前記第２減速伝達経路に切り換えて、前記電動アクチュエータの回転を低速かつ高トルクで前記クラッチ機構に伝達し、
前記第１減速伝達経路には、電動アクチュエータ側ギア、第１の軸に支持されて前記電動アクチュエータ側ギアと噛合可能な高速用固定ギア、軸方向に移動可能な第２の軸に支持されて、前記高速用固定ギアと噛合可能な高速用可動ギア、及び、前記第２の軸に支持されたクラッチ機構側ギアが設けられ、
前記第２減速伝達経路には、前記電動アクチュエータ側ギア、前記第１の軸に支持された低速用固定ギア、及び、前記第２の軸に設けられ、前記低速用固定ギアと噛合可能な低速用可動ギア、及び、前記クラッチ機構側ギアが設けられ、
前記切換え手段は、高速用固定ギアと高速用可動ギア、又は、低速用固定ギアと低速用可動ギアが噛合するように、前記第２の軸を軸方向に移動させることを特徴とする車両用乗員拘束装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用乗員拘束装置に関し、より詳細には、電動アクチュエータを備える車両用乗員拘束装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両衝突の可能性があると判断された場合、モータ（電動アクチュエータ）を正回転させてモータ駆動系の伝達を有効にしてスピンドルにシートベルトを巻き取って乗員を軽く拘束し、その後、衝突の可能性がなくなったと判断された場合、モータを逆回転させてモータ駆動系の伝達を無効して元の状態に戻す。そして、衝突時には、プリテンショナーによって拘束力を増加させて、乗員を確実に保護するようにした３点式シートベルトリトラクタがある。【０００３】
このようなシートベルトリトラクタとしては、モータの動力を、トルクリミッタ機構が内蔵された歯車列、およびクラッチ機構を介してスピンドルに伝達し、シートベルトを巻き取るようにしたシートベルト装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、このクラッチ機構は、プリテンショナーが作動していない時には、モータとスピンドルとの間の結合、非結合を可逆的に切り換え可能とし、プリテンショナーが作動した時には、モータとスピンドルとの間を不可逆的に非結合にしている。【０００４】
また、モータからスピンドルに動力を伝達する動力伝達機構が、歯車列から構成された低減速比減速機構と、遊星歯車から構成された高減速比減速機構とを備え、シートベルトの張力が所定値以下のときには低減速比減速機構による低減速比動力伝達モードで、またシートベルトの張力が所定値より大きいときには高減速比減速機構による高減速比動力伝達モードで作動させて、迅速なシートベルトの巻き取りと、高トルクでのシートベルトの巻き取りの両立を図り、反応ガスを用いたプリテンショナーを不要としたシートベルトリトラクタが開示されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特表２００６−１２３７５０号公報
【特許文献２】日本国特開２００５−２９０１４号公報
【特許文献３】日本国特開２００６−１０３４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のようなモータ駆動系をなす動力伝達機構がクラッチ機構を有する場合、クラッチ機構が連結状態になるまでに要する時間や、各部品間の隙間などにより、モータの作動が開始してから所定の角度以上回転しないと実際のシートベルト巻取りが開始されず、モータの作動開始から実際のシートベルト巻取りまでに時間を要するという課題があり、より迅速かつ確実に乗員を保護することが望まれていた。【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、モータの作動開始から、実際にスピンドルにシートベルトの巻き取りが開始されるまでの時間を短縮して、迅速に乗員を保護することができる車両用乗員拘束装置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、下記の構成により達成される。
（１）  シートベルトを巻き取るスピンドルと、前記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、前記電動アクチュエータと前記スピンドルとを連結または遮断するクラッチ機構と、前記電動アクチュエータからの動力を前記クラッチ機構に伝達可能な動力伝達機構と、衝突の可能性を判断するための情報を検知する衝突可能性検知手段と、前記電動アクチュエータを制御する制御部と、を備える車両用乗員拘束装置であって、
前記動力伝達機構は、
前記電動アクチュエータの回転を第１の減速比で減速して前記クラッチ機構に伝達する第１減速伝達経路と、
前記電動アクチュエータの回転を前記第１の減速比よりも高い減速比で減速して前記クラッチ機構に伝達する第２減速伝達経路と、
前記クラッチ機構との連結を前記第１減速伝達経路または前記第２減速伝達経路に切換える切換え手段と、を備え、
前記衝突可能性検知手段が、衝突の可能性があると判断したとき、前記制御部は、前記電動アクチュエータに駆動電流を供給し巻き取り側に回転させると共に、前記電動アクチュエータに前記駆動電流を供給開始してから所定時間が経過し前記クラッチ機構の結合が完了するまでは、前記第１減速伝達経路を介して前記電動アクチュエータの回転を高速かつ低トルクで前記クラッチ機構に伝達し、
前記制御部は、前記クラッチ機構の結合が完了し前記スピンドルが前記シートベルトの巻き取りを開始した後は、前記動力伝達機構を前記第１減速伝達経路から前記第２減速伝達経路に切り換えて、前記電動アクチュエータの回転を低速かつ高トルクで前記クラッチ機構に伝達することを特徴とする車両用乗員拘束装置。
（２）  前記制御部は、前記電動アクチュエータの作動後、前記衝突の可能性がなくなったとき、前記電動アクチュエータを前記クラッチ解除側に回転させると共に、前記第１減速伝達経路を介して前記電動アクチュエータの回転を高速かつ低トルクで前記クラッチ機構に伝達させることを特徴とする上記（１）に記載の車両用乗員拘束装置。
（３）  前記車両用乗員拘束装置は、車両の衝突を検知する衝突検知手段をさらに備え、
前記電動アクチュエータの作動後、前記衝突検知手段により前記衝突が検出されたとき、前記制御部は、前記電動アクチュエータを前記クラッチ解除側に回転させると共に、前記第１減速伝達経路を介して前記電動アクチュエータの回転を高速かつ低トルクで前記クラッチ機構に伝達し、前記動力伝達機構と前記スピンドルの結合を遮断させることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の車両用乗員拘束装置。
（４）  シートベルトを巻き取るスピンドルと、前記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、前記電動アクチュエータと前記スピンドルとを連結または遮断するクラッチ機構と、前記電動アクチュエータからの動力を前記クラッチ機構に伝達可能な動力伝達機構と、衝突の可能性を判断するための情報を検知する衝突可能性検知手段と、を備える車両用乗員拘束装置であって、
前記動力伝達機構は、
前記電動アクチュエータの回転を第１の減速比で減速して前記クラッチ機構に伝達する第１減速伝達経路と、
前記電動アクチュエータの回転を前記第１の減速比よりも高い減速比で減速して前記クラッチ機構に伝達する第２減速伝達経路と、
前記クラッチ機構との連結を前記第１減速伝達経路または前記第２減速伝達経路に切換える切換え手段と、を備え、
前記衝突可能性検知手段により衝突可能性が検出されたとき、前記電動アクチュエータを正回転させると共に、少なくとも前記クラッチ機構の結合が完了するまでは、前記第１減速伝達経路を介して前記電動アクチュエータの回転を高速かつ低トルクで前記クラッチ機構に伝達し、
前記クラッチ機構の結合が完了した後は、前記動力伝達機構を前記第１減速伝達経路から前記第２減速伝達経路に切り換えて、前記電動アクチュエータの回転を低速かつ高トルクで前記クラッチ機構に伝達し、
前記第１減速伝達経路には、電動アクチュエータ側ギア、クラッチ機構側ギア、及び、前記電動アクチュエータ側ギアと噛合可能な小歯車と前記クラッチ機構側ギアと噛合可能な大歯車とを有する第１減速用ギアが設けられ、
前記第２減速伝達経路には、前記電動アクチュエータ側ギア、前記クラッチ機構側ギア、及び、前記電動アクチュエータ側ギアと噛合可能な他の小歯車と前記クラッチ機構側ギアと噛合可能な他の大歯車とを有する第２減速用ギアが設けられ、
前記切換え手段は、前記第１減速用ギアの小歯車と大歯車、又は、前記第２減速用ギアの他の小歯車と他の大歯車が、前記電動アクチュエータ側ギア及び前記クラッチ機構側ギアにそれぞれ噛合するように、前記第１減速用ギアと前記第２減速用ギアの位置を切り替えることを特徴とする車両用乗員拘束装置。
（５）  シートベルトを巻き取るスピンドルと、前記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、前記電動アクチュエータと前記スピンドルとを連結または遮断するクラッチ機構と、前記電動アクチュエータからの動力を前記クラッチ機構に伝達可能な動力伝達機構と、衝突の可能性を判断するための情報を検知する衝突可能性検知手段と、を備える車両用乗員拘束装置であって、
前記動力伝達機構は、
前記電動アクチュエータの回転を第１の減速比で減速して前記クラッチ機構に伝達する第１減速伝達経路と、
前記電動アクチュエータの回転を前記第１の減速比よりも高い減速比で減速して前記クラッチ機構に伝達する第２減速伝達経路と、
前記クラッチ機構との連結を前記第１減速伝達経路または前記第２減速伝達経路に切換える切換え手段と、を備え、
前記衝突可能性検知手段により衝突可能性が検出されたとき、前記電動アクチュエータを正回転させると共に、少なくとも前記クラッチ機構の結合が完了するまでは、前記第１減速伝達経路を介して前記電動アクチュエータの回転を高速かつ低トルクで前記クラッチ機構に伝達し、
前記クラッチ機構の結合が完了した後は、前記動力伝達機構を前記第１減速伝達経路から前記第２減速伝達経路に切り換えて、前記電動アクチュエータの回転を低速かつ高トルクで前記クラッチ機構に伝達し、
前記第１減速伝達経路には、電動アクチュエータ側ギア、第１の軸に支持されて前記電動アクチュエータ側ギアと噛合可能な高速用固定ギア、軸方向に移動可能な第２の軸に支持されて、前記高速用固定ギアと噛合可能な高速用可動ギア、及び、前記第２の軸に支持されたクラッチ機構側ギアが設けられ、
前記第２減速伝達経路には、前記電動アクチュエータ側ギア、前記第１の軸に支持された低速用固定ギア、及び、前記第２の軸に設けられ、前記低速用固定ギアと噛合可能な低速用可動ギア、及び、前記クラッチ機構側ギアが設けられ、
前記切換え手段は、高速用固定ギアと高速用可動ギア、又は、低速用固定ギアと低速用可動ギアが噛合するように、前記第２の軸を軸方向に移動させることを特徴とする車両用乗員拘束装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車両用乗員拘束装置によれば、車両の緊急時に、短時間でクラッチ機構を作動状態にすることができ、電動アクチュエータの作動開始から実際にスピンドルにシートベルトの巻き取りが開始されるまでの時間が短縮されて、乗員の移動を抑制でき、拘束性を向上することができる。また、クラッチ機構の結合が完了した後は、電動アクチュエータによるシートベルトの巻取り力が増大し、乗員を確実に保護することができる。これらにより、衝突の際の衝撃に従来の装置よりも早く準備できる。その結果、乗員がエアバッグに適切な位置で拘束され、安全性能の向上が図れる。【００１０】
また、電動アクチュエータの作動後に衝突可能性がなくなったときは、電動アクチュエータによるシートベルトの拘束を素早く解除して拘束不要時における乗員の違和感を排除できる。【００１１】
また、衝突が発生したときには、素早くクラッチの係合を解除して動力伝達機構とスピンドルとの連結を遮断することができ、動力伝達機構がプリテンショナーやエネルギー吸収機構等の乗員保護機構に及ぼす影響を素早く防止することができる。この結果、乗員の拘束性能を向上し、シートベルトの安全性がより高まる。【００１２】
さらに、比較的簡単な構造で、第１減速伝達経路、第２減速伝達経路、及び、切換え手段を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用乗員拘束装置を説明するための概略縦断面図である。
【図２】図１のＡＡ線矢視部分切り欠き図である。
【図３】本発明の車両用乗員拘束装置のモータからの動力を伝達するクラッチ機構の分解概略斜視図である。
【図４】図１のＢＢ線縦断面図であり、モータからの動力を伝達するクラッチ機構の作動を説明するための図である。
【図５】図１のＢＢ線縦断面図であり、モータからの動力を伝達するクラッチ機構の作動を説明するための図である。
【図６】図１のＢＢ線縦断面図であり、モータからの動力を伝達するクラッチ機構の作動を説明するための図である。
【図７】図１のＢＢ線縦断面図であり、モータからの動力を伝達するクラッチ機構の作動を説明するための図である。
【図８】図１のＢＢ線縦断面図であり、モータからの動力を伝達するクラッチ機構の作動を説明するための図である。
【図９】本発明の動力伝達機構を説明するための図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の動力伝達機構を説明するための図である。
【図１１】衝突可能性が生じたときの車両用乗員拘束装置の作動手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の変形例に係る車両用乗員拘束装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る車両用乗員拘束装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３に示すように、本実施形態の車両用乗員拘束装置１は、シートベルト１３を巻き取るスピンドル１１と、スピンドル１１に接続された火薬式アクチュエータ（プリテンショナー）１４と、電動アクチュエータとしてのモータ５５と、モータ５５からの動力をスピンドル１１に伝達する動力伝達機構の一部であるクラッチ機構２０とを備えている。スピンドル１１内には、エネルギー吸収機構としてのトーションバー１２がスピンドル１１に接続されて設けられている。また、車両用乗員拘束装置１には、リトラクターフレーム２に取り付けられて、シートベルト１３の引出動作をロックするロック機構３と、スピンドル１１をシートベルト１３の巻き取り方向に付勢する巻取りばね装置４（図１２参照。）と、が設けられている。
【００１５】
プリテンショナー１４は、スピンドル１１に接続されたピニオン１５と、ボール１６を収容するチューブ１７と、チューブ１７の一端に設けられたガス発生装置１８とを備えている。火薬が発火するとガス発生装置１８によってガスが発生し、チューブ１７内にあるボール１６を強く押し出す。押し出されたボール１６は、ピニオン１５の溝に沿って移動し、スピンドル１１を回転させてシートベルト１３を巻き取る。
【００１６】
モータ５５は、歯車列で構成された動力伝達機構５０に接続されており、モータ５５の回転が動力伝達機構５０によって減速される。動力伝達機構５０とクラッチ機構２０は、下側カバー２１と上側カバー２９とにより構成される容器内に収容されている。
【００１７】
図４にも示すように、クラッチ機構２０は、ジョイント２４、ラッチプレート（ラチェットホイール）２７、動力伝達機構５０のうちのファイナルギア５１、ポール３２、付勢部材であるリターンスプリング３９、ガイドリング３０、クラッチホイール２８、ロータカム３４、フリクションスプリング２５、及びブッシュ２３、３１を備える。ジョイント２４は、スピンドル１１に接続され、ラッチプレート２７は、ジョイント２４と一体化されスピンドル１１と共に回転する。ファイナルギア５１は、モータ５５の回転軸にギア結合している。ポール３２は、ファイナルギア５１に軸３８の周りに回転可能に取り付けられ、ラッチプレート２７の歯と係合可能である。リターンスプリング３９は、ポール３２をラッチプレート２７から解除方向に付勢する。ガイドリング３０は、ファイナルギア５１の内側にファイナルギア５１と一体となって設けられ、クラッチホイール２８は、ガイドリング３０の３つの穴４１に対して必要な角度だけ相対回転可能にそれぞれ嵌合する３つの足部４２を備える。ロータカム３４は、クラッチホイール２８に軸３６の周りに回転可能に取り付けられると共に固定ピン３７によってクラッチホイール２８に固定されて取り付けられ、固定ピン３７によってクラッチホイール２８に固定された状態では回転が禁止され、固定ピン３７の破断により回転可能となる。フリクションスプリング２５は、端部２６が下側カバー２１の凹部２２に嵌入して下側カバー２１に取り付けられ、クラッチホイール２８と摩擦摺動により接続される。ポール３２の一端は、ロータカム３４のカム面３５に沿って移動する。
【００１８】
なお、クラッチホイール２８には、円周方向に亘る所定の位置にリブ２８ａが形成されており、このリブ２８ａの一端部は、モータ５５による巻取りが行われていない非作動時において、ポール３２の近傍に位置する。そして、モータ５５の非作動時に、ポール３２が車両の激しい振動等によって回動した場合に、リブ２８ａはポール３２と当接し、ポール３２がラッチプレート２７と係合する方向へ不用意に回動することを防止している。
【００１９】
本実施形態の動力伝達機構５０は、図９に示すように、第１ギア〜第５ギア７１，７２，７３，７４、７５からなる歯車列と、切換え手段８０とを備え、第５ギア７５はファイナルギア５１と噛合している。第１ギア（電動アクチュエータ側ギア）７１は、モータ５５のモータ軸に固定され、第２ギア（第１減速用ギア）７２は、第１ギア７１と噛合可能な小歯車７２ａと第４ギア７４と噛合する大歯車７２ｂを有する。また、第３ギア（第２減速用ギア）７３は、第１ギア７１と噛合可能な他の小歯車７３ａと第４ギア７４と噛合する他の大歯車７３ｂを備える。第２ギア７２の大歯車７２ｂのピッチ円直径と、第３ギア７３の他の大歯車７３ｂのピッチ円直径とは、同じピッチ円直径となっている。また、第２ギア７２の小歯車７２ａのピッチ円直径は、第３ギア７３の他の小歯車７３ａのピッチ円直径より小さい。
【００２０】
第２ギア７２および第３ギア７３をそれぞれ回転自在に支持する中心軸７６、７７は、可動部材８１に回転自在に案内されると共に、上側カバー２９に設けられた円弧溝７９に摺動自在に嵌合する。円弧溝７９は、第４ギア７４のピッチ円半径と第２ギア７２の大歯車７２ｂ（第３ギア７３の他の大歯車７３ｂ）のピッチ円半径の和を半径として、第４ギア７４の回転中心を中心とする円弧上に形成されている。これにより、第２ギア７２および第３ギア７３は、それぞれの大歯車７２ｂ、７３ｂが第４ギア７４と噛合した状態で、円弧溝７９に案内されて第４ギア７４の外周側を揺動することができる。
【００２１】
切換え手段８０は、第１ギア７１と噛合する相手側歯車を、第２ギア７２の小歯車７２ａ、または第３ギア７３の他の小歯車７３ａのいずれかに選択的に切り換えるためのものである。切換え手段８０は、プランジャ８２が可動部材８１の一端部に連結された電磁ソレノイド８３と、可動部材８１の他端部を電磁ソレノイド８３から離間する方向に付勢する引っ張りばね８４とを有する。なお、切換え手段８０は、円弧溝７９内を揺動する可動部材８１を備えた構成に限らず、中心軸７６、７７を回転自在に支持しながら第２ギア７２と第３ギア７３とを選択的に切り換えるものであればよい。例えば、第２ギア７２および第３ギア７３の小歯車７２ａ，７３ａのピッチ円直径を等しくし、大歯車７２ｂ，７３ｂのピッチ円直径を変えることで、第２ギア７２および第３ギア７３を第１ギア７１の回転中心を中心として中心軸７６，７７を移動させ、大歯車７２ｂ，７３ｂのいずれかを選択的に第４歯車７４に噛合させるようにしてもよい。
【００２２】
図９に示すように、電磁ソレノイド８３が非作動の場合には、引っ張りばね８４の付勢力によってプランジャ８２が突出し、第１ギア７１と第２ギア７２の小歯車７２ａとが噛合する。一方、図１０（ａ）に示すように、電磁ソレノイド８３が作動した場合には、プランジャ８２が引き込まれ、第１ギア７１と第３ギア７３の小歯車７３ａとが噛合する。
【００２３】
第２ギア７２の小歯車７２ａのピッチ円直径は、第３ギア７３の小歯車７３ａのピッチ円直径より小さいので、第１ギア７１、第２ギア７２の小歯車７２ａ、大歯車７２ｂ、および第４ギア７４の伝達経路は、減速比の小さい低減速伝達経路（第１減速伝達経路）となり、第１ギア７１、第３ギア７３の小歯車７３ａ、大歯車７３ｂ、および第４ギア７４の伝達経路は、減速比の大きい高減速伝達経路（第２減速伝達経路）となる。即ち、切換え手段８０は、動力伝達機構５０の伝達経路を、低減速伝達経路または高減速伝達経路に切り換える。
【００２４】
第４ギア７４は、有底円筒状の大径側ギア９０と、複数のリミットスプリング９１と、筒状の小径側ギア９２と、スプリングホルダ９３と、を備えたトルクリミット機構付きのギア組立体であり、大径側ギア９０が第２ギア７２、および第３ギア７３と噛合し、小径側ギア９２が第５ギア７５と噛合している。
【００２５】
大径側ギア９０の内壁は、円周方向に所定の間隔で形成された複数の凹部である係止面９０ａを有し、リミットスプリング９１の先端に設けられた突起部９１ａが係止面９０ａと係止する。トルクリミット機構は、大径側ギア９０と小径側ギア９２が相対回転する際、リミットスプリング９１の突起部９１ａが、大径側ギア９０の係止面９０ａから隣の係止面９０ａへ移動するとき、凸部を乗り越えることでトルクを吸収するようになっている。
【００２６】
次に、車両用乗員拘束装置１の作動について図４から図１２に基づいて詳細に説明する。乗員がシートベルトを装着して車両が走行している通常走行時において、モータ５５による巻き取りが行われていない場合、図４に示すように、クラッチ機構２０のラッチプレート２７とポール３２とは非係合となっており、スピンドル１１と一体のラッチプレート２７が自由に回転することができ、シートベルト１３の通常の巻き取り／引き出しが可能である。また、図９に示すように、電磁ソレノイド８３は非作動の状態にあり、第１ギア７１が第２ギア７２の小歯車７２ａ、第２ギア７２の大歯車７２ｂが第４ギア７４と噛合する、減速比の小さい低減速伝達経路を構成する。
【００２７】
ここで、図１１に示すように、衝突可能性検知手段６０（図３参照）は、衝突の可能性を判断する（ステップＳ１１）。そして、衝突の可能性ありと判断すると（ステップＳ１２）、制御部６２は、モータ５５を巻き取り側（以後、正回転とも称す）に回転させる（ステップＳ１３）。モータ５５が正回転すると、図９に示すように、モータ５５の回転軸に低減速伝達経路を介してギア結合しているファイナルギア５１が半時計方向（Ｃ方向）に回転する。また、図５に示すように、クラッチ機構２０では、ファイナルギア５１に回転可能に取り付けられているポール３２が、リターンスプリング３９の付勢力に逆らってロータカム３４のカム面３５に沿ってラッチプレート２７側に回転し、ラッチプレート２７と係合を開始する。
【００２８】
図６に示すように、ポール３２がラッチプレート２７と係合すると、ファイナルギア５１の回転がラッチプレート２７を介してスピンドル１１に伝達され、高速かつ低トルクでシートベルト１３の巻き込みを開始する。このとき、ロータカム３４はクラッチホイール２８とともに、フリクションスプリング２５に対して摩擦摺動回転する。
【００２９】
制御部６２では、モータ５５に駆動電流の供給を開始してから所定時間経過したかどうか判断し（ステップＳ１４）、所定時間経過した場合には、図１０（ａ）に示すように、電磁ソレノイド８３を作動させて、プランジャ８２を引き込み、第１ギア７１と第３ギア７３の小歯車７３ａとが噛合する。即ち、動力伝達機構５０の伝達経路は、第１ギア７１と第３ギア７３の小歯車７３ａ、及び第３ギア７３の大歯車７３ｂと第４ギア７４が噛合する高減速伝達経路に切り換えられる。これにより、モータ５５の回転は、高減速比で減速されて第５ギア７５に伝達され、低速かつ高トルクでシートベルト１３を巻き取り、乗員を軽拘束する（ステップＳ１５）。
【００３０】
なお、ステップＳ１４の所定時間は、少なくともクラッチ機構２０の切り換えが完了するまでに要する時間に設定される。クラッチ機構２０の切り換えが完了するまでの間は各部材はスピンドル１１と結合されていないので必要トルクが小さく、クラッチの切り換え動作は、低減速伝達経路を介して高速かつ低トルクで行うことができ、これによりモータ５５が回転を開始してからクラッチ機構２０の切り換えが完了するまでの時間が短縮される。
【００３１】
衝突可能性検知手段６０としては、ブレーキやレーダー等、種々の手段が可能である。例えば、ブレーキ操作によって衝突可能性を判断する場合、ブレーキペダルが急ブレーキ操作されたときに車両用乗員拘束装置１の作動を開始する。これにより、車両が急減速すると乗員は前方に移動しようとするが、これより早い段階でシートベルト１３を巻き取ることができ、乗員の移動を抑制して保護することができる。また、レーダーと連動させる場合、衝突の直前に検知して制御部６２が衝突が不可避と判断したときにだけ、車両用乗員拘束装置１を作動させるようにしてもよい。
【００３２】
なお、低減速伝達経路及び高減速伝達経路のいずれにおいても、モータ５５の駆動による通常状態での巻取り時には、図１０（ａ）に示すように、第４ギア７４の大径側ギア９０と小径側ギア９２は、リミットスプリング９１によって相対的な位相が組み付け状態のまま保持されているので、図中実線で示す巻き取り方向、或は点線で示す解除方向において、同一方向に回転する。
【００３３】
ここで、モータ５５の駆動による巻取り時に、プリテンショナー１４が作動しないような軽衝突やブレーキングにより、大径側ギア９０と小径側ギア９２との間に所定トルクより大きなトルク差が生じると、リミットスプリング９１の突起部９１ａは、係止面９０ａとの係止が解除されて、内壁に沿って弾性変形しながら滑り始める。そして、突起部９１ａが隣の係止面９０ａと係止することで、大径側ギア９０と小径側ギア９２との間で回転ずれを生じ、図１０（ｂ）に示すように、第５ギア７５及びファイナルギア５１が、ベルト引き出し方向（矢印Ｅ方向）に回転する。この結果、モータ５５による過大なトルクの伝達が抑制され、ギア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。
【００３４】
次に、衝突検知手段６１（図３参照）によって衝突の有無を判断する（ステップＳ１６）。衝突が検知されると（ステップＳ１７）、動力伝達機構５０の伝達経路を高減速伝達経路から低減速伝達経路に切り換えて（図１０（ａ）参照）、モータ５５をクラッチ解除側（以後、逆回転とも言う）に回転させる（ステップＳ１８）。
【００３５】
図７に示すように、モータ５５が解除側（時計方向）に回転すると、回転に応じてファイナルギア５１が解除方向（時計回り：Ｄ方向）に回転する。ポール３２はファイナルギア５１と共に回転するが、クラッチホイール２８とそれに取り付けられているロータカム３４はフリクションスプリング２５により取り残される。ポール３２は、リターンスプリング３９の付勢力により、ロータカム３４のカム面３５に沿ってラッチプレート２７から離れ、ポール３２はラッチプレート２７と非係合になる。これにより、動力伝達機構５０とスピンドル１１側との結合が遮断されるので、プリテンショナー１４が作動した時、動力伝達機構５０が乗員保護機構（スピンドル側）に及ぼす影響を防止することができる。  
【００３６】
そして、図８に示すように、衝突発生時には、火薬式アクチュエータ（プリテンショナー）１４により、衝突前のモータ５５による巻き取り速度よりも大きい速度でシートベルト１３を巻き取り、シートベルト１３に所定の張力以上の力が加わった時には、トーションバー１２により張力を制限する。プリテンショナー１４が作動した時には、スピンドル１１とそれと一体のラッチプレート２７の高速巻き取り回転によって、ラッチプレート２７の歯面によりポール３２が外方向に弾き飛ばされる。同時にロータカム３４がポール３２に押されて、クラッチホイール２８の軸３６を中心に外方向に向かって回転する。この回転力によって、クラッチホイール２８の固定ピン３７がせん断される。その結果、ポール３２およびロータカム３４は、リターンスプリング３９の付勢力によって外周部に保持され、以後クラッチ機構２０によってモータ５５の動力がスピンドル１１に伝達されることはない。
【００３７】
ステップＳ１７で衝突が検知されない場合は、ステップＳ１１の前に戻り、再び衝突の可能性が判断される。そして、ステップＳ１２で衝突の可能性がないと判断されると、動力伝達機構５０の伝達経路を低減速伝達経路に切り換えてモータ５５を逆回転させ、動力伝達機構５０とスピンドル１１側との結合を素早く解除して（ステップＳ１８）、通常走行時における乗員の違和感を排除する。
【００３８】
（変形例）
図１２は、本発明の変形例に係る車両用乗員拘束装置１ａを示す概略図である。なお、この変形例は、動力伝達機構５０の第１減速伝達経路、第２減速伝達経路、切換え手段の構成において上記実施形態と異なる。このため、上記実施形態と同一又は同等部材については、上記実施形態と同一符号を付して、説明を省略する。
【００３９】
この変形例では、減速比の小さい低減速伝達経路（第１減速伝達経路）が、下側カバー２１に回転可能に取り付けられた第１の軸１００に支持され、電動アクチュエータ側ギア７１と噛合可能な高速用固定ギア１０１と、上側及び下側カバー２１，２９に対して軸方向に移動可能、且つ回転可能に取り付けられた第２の軸１０２に支持され、高速用固定ギア１０１と噛合可能な高速用可動ギア１０３と、を備える。また、減速比の大きい高減速伝達経路（第２減速伝達経路）は、第１の軸１００に支持された高速用固定ギア１０１より小径の低速用固定ギア１０４と、第２の軸１０２に設けられ、低速用固定ギア１０４と噛合可能な低速用可動ギア１０５と、を備える。
【００４０】
また、切換え手段８０は、高速用可動ギア１０３と低速用可動ギア１０５に加え、出力ギア１０６が設けられた第２の軸１０２と、第２の軸１０２を上側及び下側カバー２１，２９に対して軸方向に駆動するソレノイド１０７と、を備える。出力ギア（クラッチ機構側ギア）１０６は、高速用可動ギア１０３と低速用可動ギア１０５とを切り替えても常時ファイナルギア５１と噛合するような幅に設定されている。なお、この変形例では、第２の軸１０２にファイナルギア５１と噛合する出力ギア１０６を配置しているが、上記実施形態と同様に、トルクリミット機構付きギアを第２の軸１０２に設けて、該トルクリミット機構付きギアと別軸に設けられた出力ギア１０６とを噛合させるようにしてもよい。また、電動アクチュエータ側ギア７１が高速用固定ギア１０１に常時噛合しているが、低速用固定ギア１０４と常時噛合するようにしてもよい。
【００４１】
したがって、このように構成された車両用乗員拘束装置１ａにおいても、上記実施形態のものと同様に制御することができる。即ち、衝突可能性検知手段６０により衝突可能性が検出されたとき、モータ５５を正回転させると共に、クラッチ機構２０の結合が完了するまでは、高速用固定ギア１０１と高速用可動ギア１０３を噛合させ、第１減速伝達経路を介してモータ５５の回転を高速かつ低トルクでクラッチ機構２０に伝達する。また、クラッチ機構２０の結合が完了した後は、第２の軸１０２を駆動して、動力伝達機構を第１減速伝達経路から第２減速伝達経路に切り換えて、低速用固定ギア１０４と低速用可動ギア１０５を噛合させ、モータ５５の回転を低速かつ高トルクでクラッチ機構２０に伝達する。また、上記実施形態と同様、モータ５５の作動後、衝突可能性がなくなったとき、または衝突が検出されたときは、モータ５５を逆回転させると共に、第１減速伝達経路を介してモータ５５の回転を高速かつ低トルクでクラッチ機構２０に伝達する。
【００４２】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、特許請求の範囲に記載された技術的思想を逸脱しない範囲で、種々の変形、改良、等が可能である。なお、本発明は、２００９年１０月６日出願の日本特許出願（特許２００９−２３２３９８）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。
【符号の説明】
【００４３】
１        車両用乗員拘束装置
１１      スピンドル
１３      シートベルト
２０      クラッチ機構
５０      動力伝達機構
５５      モータ（電動アクチュエータ）
８０      切換え手段
【図１】
0005560386.tif 000002
【図２】
0005560386.tif 000003
【図３】
0005560386.tif 000004
【図４】
0005560386.tif 000005
【図５】
0005560386.tif 000006
【図６】
0005560386.tif 000007
【図７】
0005560386.tif 000008
【図８】
0005560386.tif 000009
【図９】
0005560386.tif 000010
【図１０】
0005560386.tif 000011
【図１１】
0005560386.tif 000012
【図１２】
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