(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗員拘束用ウエビングを巻取る巻取軸と、この巻取軸を巻取り方向へ弾性付勢する弾性部材とを備えたシートベルト巻取り装置のプリテンショナーにおいて、
前記巻取軸と一体回転するように巻取軸に連結されたピニオンギアと、
前記ピニオンギアの軸心に対して偏心した軸心回りに回転自在で外周部に突出した受圧突部を有するロータ部材と、
車両の衝突時にガスを発生させるガス発生器と、
前記ガス発生器から発生したガス圧を受圧突部に受圧してロータ部材が回転するときに受圧突部が移動する回転通路にガス圧を案内するケーシングと、
前記ピニオンギアと噛合可能にロータ部材の内周部に形成された内歯ギアであって、ピニオンギアと噛合しない内歯欠落部を有する内歯ギアと、
前記ガス発生器からガス圧が発生しない通常状態では、内歯ギアの内歯欠落部がピニオンギアに臨む初期位置にロータ部材を保持する保持手段と、
を備え、
前記内歯ギアの複数の内歯のうち、ガス圧によりロータ部材が回転開始したときに最初にピニオンギアに噛合する第１内歯が、その一部を切欠いてその他の内歯よりも低く形成されたことを特徴とするシートベルトプリテンショナー。
【請求項２】
前記第１内歯の歯先は、尖った歯先形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のシートベルトプリテンショナー。
【請求項３】
前記第１内歯は、その他の内歯の高さの４０〜７０％の高さに形成されたことを特徴とする請求項２に記載のシートベルトプリテンショナー。
【請求項４】
前記第１内歯とロータ回転方向と反対側に隣接する内歯との歯間ピッチは、それ以外の内歯の歯間ピッチよりも大きく形成されたことを特徴とする請求項３に記載のシートベルトプリテンショナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗員拘束用のウエビングを巻取る巻取軸と、巻取軸を巻取り方向へ弾性付勢する弾性部材とを備えたシートベルト巻取り装置のプリテンショナーに関し、特に、緊急時にガス発生器から発生するガス圧によりロータ部材を回転させて、巻取軸をウエビング巻取方向に回転させるように構成したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、乗員拘束用ウエビングを巻取る為のシートベルト巻取り装置においては、車両衝突等の緊急時に、乗員をウエビングで拘束するように、巻取軸をロックするロック機構を設けてあるが、最近では、さらに乗員をウエビングで拘束する機能を高める為に、緊急時に、巻取軸にウエビングを所定長さ巻取って、ウエビングを引締めるプリテンショナーを設けたシートベルト巻取り装置が実用に供されている。
【０００３】
一般に、プリテンショナーには、ロータ部材等のアクチュエータと、アクチュエータの駆動源となるガス圧を発生させるガス発生器とが設けられ、緊急時にガス発生器から発生するガス圧でアクチュエータを駆動し、アクチュエータの駆動力で巻取軸を回転させるように構成してある。
ところで、シートベルト巻取り装置においては、通常時に巻取軸からのウエビングの引出し・巻取りを自在に行うことができることが必要であるので、緊急時にのみ、アクチュエータと巻取軸とを機械的に連結して、アクチュエータの駆動力を巻取軸に伝達するように構成する必要がある。
【０００４】
例えば、特開平５−６９７９３号公報に記載のプリテンショナーにおいては、リング部と受圧突部を有するロータ部材の内側に、巻取軸に連結されたピニオンギアをロータ部材と同心状に配設し、ロータ部材のリング部に形成された孔に、ピニオンギアに係合可能な係合部材を移動自在に嵌合させ、緊急時にガス発生器から発生するガス圧で係合部材をピニオンギアに係合させ、ロータ部材とピニオンギアとが連結して一体回転するように構成してある。しかし、係合部材をシェアピン等で仮止めしてロータ部材に位置決めする関係上、緊急時に係合部材のピニオンギアへの円滑な係合作動が得られず、ロータ部材の回転力によりバレットとピニオンギアとの係合が解除される等の虞がある。
【０００５】
特開平６−２４２９４号公報に記載のプリテンショナーにおいては、巻取軸に固着されたドラムとロータ部材との間に、クラッチ機構が介装されており、通常時にはドラムとロータ部材は連結されていないが、緊急時にガス圧が発生してロータ部材が回転すると、クラッチ機構によりロータ部材とドラムが連結して一体回転するように構成してある。しかし、複雑な構造のクラッチ機構を設ける関係上、製作コストが高価になる。
【０００６】
特開平７−１３７６０２号公報に記載のプリテンショナーにおいては、ロータ部材の内周部に形成された内歯ギアと、この内歯ギアに噛合された遊星ギアと、遊星ギアと噛合され巻取軸に連結されたピニオンギアと、ピニオンギアと巻取軸に介装されたクラッチ機構とが設けられ、ガスが発生してロータ部材が回転すると、クラッチ機構によりピニオンギアと巻取軸が連結して、巻取軸が回転するように構成してある。前記公報と比べると、遊星ギアを含むギア機構により、ロータ部材に対する巻取軸の回転数が多くなり、ウエビングの巻取り長さが長くなるという利点があるものの、クラッチ機構に加え、遊星ギアを含む複雑な構造のギア機構を設ける関係上、製作コストが非常に高価になる。
【０００７】
一方、特開平４−４３５５２号公報に記載のプリテンショナーにおいては、巻取軸に連結されたピニオンギアと、ピニオンギアの軸心に対して偏心した軸心回りに回転する回転ドラムと、車両衝突時にガス圧を発生させるガス発生器と、そのガス圧で駆動されるシリンダ等が設けられ、シリンダのピストンと回転ドラムをワイヤで連結し、ガス圧によりピストンが駆動されると、ワイヤが引張られて回転ドラムが回転するように構成してある。
【０００８】
回転ドラムの内周部には、ピニオンギアと噛合可能な内歯ギアが形成され、この内歯ギアはピニオンギアと噛合しない内歯欠落部を有し、ガス発生器からガス圧が発生しない通常状態では、この内歯ギアの内歯欠落部がピニオンギアに臨む初期位置に保持されるが、回転ドラムが回転すると、内歯ギアがピニオンギアに噛合して、回転ドラムと巻取軸が回転するように構成してある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平４−４３５５２号公報のプリテンショナーにおいては、ピニオンギアと内歯ギアとは偏心しており、しかも、ピニオンギアのギア歯の位置が不定であるため、ピニオンギアのギア歯と第１内歯とが衝突する位置では、第１内歯の回転接線方向とピニオンギアのギア歯の回転接線方向の角度差が大きく、ピニオンギアの中心方向に作用する衝撃荷重が非常に大きくなり、ピニオンギアと内歯ギアとが損傷しやすい。
しかも、回転ドラムが回転してピニオンギアと内歯ギアとが噛合する際、ピニオンギアのギア歯と、内歯ギアの複数の内歯のうち最初にピニオンギアに噛合する第１内歯とがつっかえて衝突し、内歯ギアとピニオンギアがロックする虞がある。
【００１０】
また、回転ドラムに連結されたワイヤは、回転ドラムの接線方向へ延ばしてシリンダのピストンに連結されるが、ワイヤを接線方向に引張るように、シリンダを回転ドラムの接線方向向きに配設する関係上、シリンダが大きく突出し、プリテンショナーが大型化するという問題がある。
本発明の目的は、内歯ギアとピニオンギアがロックするのを確実に防止すること、ピニオンギアに作用する衝撃荷重を低減させること、プリテンショナーを小型化すること、等である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１のシートベルトプリテンショナーは、乗員拘束用ウエビングを巻取る巻取軸と、この巻取軸を巻取り方向へ弾性付勢する弾性部材とを備えたシートベルト巻取り装置のプリテンショナーにおいて、前記巻取軸と一体回転するように巻取軸に連結されたピニオンギアと、前記ピニオンギアの軸心に対して偏心した軸心回りに回転自在で外周部に突出した受圧突部を有するロータ部材と、車両の衝突時にガスを発生させるガス発生器と、前記ガス発生器から発生したガス圧を受圧突部に受圧してロータ部材が回転するときに受圧突部が移動する回転通路にガス圧を案内するケーシングと、前記ピニオンギアと噛合可能にロータ部材の内周部に形成された内歯ギアであって、ピニオンギアと噛合しない内歯欠落部を有する内歯ギアと、前記ガス発生器からガス圧が発生しない通常状態では、内歯ギアの内歯欠落部がピニオンギアに臨む初期位置にロータ部材を保持する保持手段とを備え、前記内歯ギアの複数の内歯のうち、ガス圧によりロータ部材が回転開始したときに最初にピニオンギアに噛合する第１内歯が、その一部を切欠いてその他の内歯よりも低く形成されたものである。
【００１２】
即ち、ガス発生器からガスが発生しない通常状態では、保持手段でロータ部材が初期位置に保持され、内歯ギアがピニオンギアと噛合しないので、ウエビングの引出し・巻取りを自在に行うことができる。
一方、車両衝突時には、ガス発生器から発生するガス圧を受圧突部に受圧してロータ部材が回転するので、ロータ部材の内周部の内歯ギアがピニオンギアと噛合し、ピニオンギアとともに巻取軸が回転することにより、巻取軸から延びるウエビングが所定長さ巻取られて引締められる。
ここで、ピニオンギアのギア歯と第１内歯との衝突位置では、第１内歯の回転接線方向とピニオンギアのギア歯の回転接線方向の角度が小さくなり、ピニオンギアに作用する衝突荷重が低減されて、ピニオンギアと内歯ギアとが損傷するのを確実に防止することができる。
【００１３】
請求項２のシートベルトプリテンショナーは、請求項１の発明において、前記第１内歯の歯先は、尖った歯先形状に形成されたものである。即ち、第１内歯の歯先を尖った歯先形状に形成することで、第１内歯がピニオンギアとつっかえて衝突するのを防止し、内歯ギアとピニオンギアがロックするのを防止することができる。
【００１４】
請求項３のシートベルトプリテンショナーは、請求項２の発明において、前記第１内歯は、その他の内歯の高さの４０〜７０％の高さに形成されたものである。つまり、第１内歯の高さを他の内歯の高さの４０％以下にすれば、第１内歯の強度を確保できなくなり、第１内歯の高さを他の内歯の高さの７０％以上にすれば、衝突荷重を十分に低減できない。第１内歯をその他の内歯の高さの４０〜７０％の高さに形成することで、その機能を確保できるとともにピニオンギアに作用する衝突荷重を十分に低減できる。
【００１５】
請求項４のシートベルトプリテンショナーは、請求項３の発明において、前記第１内歯とロータ回転方向と反対側に隣接する内歯との歯間ピッチは、それ以外の内歯の歯間ピッチよりも大きく形成されたものである。即ち、第１内歯とピニオンギアの歯とが噛合すると、内歯ギアの内歯とピニオンギアのギア歯とが順次確実に噛合することができるので、内歯ギアとピニオンギアがスムースに噛合し、ロックするのを確実に防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、乗員拘束用ウエビングを巻取る巻取軸と、この巻取軸を巻取り方向へ弾性付勢する弾性部材と、車両衝突時に巻取軸をロックするロック機構とを備えたシートベルト巻取り装置に、本発明を適用した場合の一例である。
図１、図３、図４に示すように、シートベルト巻取り装置１は、乗員拘束用ウエビング６を巻取る為の巻取軸１２が装着されたフレーム２と、フレーム２の右側に設けられたロック機構３と、フレーム２の左側に設けられたプリテンショナー４と、プリテンショナー４の左側に設けられたバネ機構５とで構成される。
【００１７】
図１、図３、図４に示すように、フレーム２の左右１対の側板１０は、巻取軸１２を回転自在に支持するとともに、１対の側板１０の前端部には連結バー１３が架着されている。巻取軸１２上のウエビング６は、フレーム２に固定されたガイド部材１４にガイドされて、フレーム２の後部上端から上方へ延びている。フレーム２の下端部には、シートベルト巻取り装置１を車体等に取付ける為の取付け部材１５が固定されている。
【００１８】
ロック機構３について説明すると、ロック機構３は、車両衝突時に巻取軸１２をロックして、ウエビング６が巻取軸１２から引出されないようにする為のものであり、ウエビング６の引出し加速度と、車両に作用する加速度との一方又は両方を検知して、巻取軸１２をロックするように構成してある。尚、フレーム２の右側に設けられたロック機構３は、右側板１０に固着されたカバー部材２０でカバーされている。
【００１９】
次に、プリテンショナー４について説明する。
プリテンショナー４は、車両衝突時に、ウエビング６を巻取軸１２に所定長さ巻取ってウエビング６を引締めて、乗員をウエビング６で拘束する機能を高める為のものであり、図２〜図５に示すように、プリテンショナー４には、巻取軸１２と一体回転するように巻取軸１２に連結されたピニオンギア３０と、ピニオンギア３０の軸心に対して偏心した軸心回りに回転自在で外周部に突出した受圧突部３３を有するロータ部材３２と、車両の衝突時にガスを発生させるガス発生器３４と、ガス発生器３４から発生したガス圧を受圧突部３３に受圧してロータ部材３２が回転するときに受圧突部３３が移動する回転通路４７にガス圧を案内する為のケーシング４０とが設けられている。
【００２０】
ピニオンギア３０には、左側板１０の孔部１０ａに支持された円板状の支持板３１を介して、巻取軸１２の角状に形成された左端部が内嵌固着され、ピニオンギア３０は巻取軸１２とともに、フレーム２の左側板１０に回転自在に支持されている。ピニオンギア３０の角状に形成された左端部は、バネ機構５の回転軸６１に内嵌固着されている。
ケーシング４０は、ケーシング本体４１と板状の蓋部材４２からなり、ケーシング４０の上端部にガス発生器３４が図３において左右方向向きに取付けられている。ガス発生器３４には火薬３４ａがセットされており、緊急時にこの火薬３４ａをヒータ等の加熱手段で発火させて、ガス圧を発生させるように構成してある。
【００２１】
ケーシング４０の内部には、ロータ部材３２の収容部４５と、ガス発生器３４からのガス圧を回転通路４７へ案内するガス通路４６が設けられている。
収容部４５に収容されたロータ部材３２は、ケーシング４０に回転自在に支持されており、図４に示すように、収容部４５のうちロータ部材３２の外周側に、受圧突部３３が移動する回転通路４７に形成される。また、ケーシング４０には、ガス通路４６と回転通路４７のロータ回転方向終端部とを仕切る仕切り部４４が設けられ、回転通路４７のロータ回転方向終端付近には、排気ポート４８が形成されている。
【００２２】
ロータ部材３２には、ガス圧をシールする為に、図３に示すように、その両側壁部にＯリング３７，３８が夫々装着され、受圧突部３３の先端部にシール部材３９が装着されている。また、仕切り部４４には、シールの為の板バネ４９が、その先端部をロータ部材３２に圧接させて装着されている。尚、前記Ｏリング３７，３８及びシール部材３９が保持手段に相当し、Ｏリング３７，３８及びシール部材３９の摩擦抵抗により、ガス発生器３４からガス圧が発生しない通常状態では、ロータ部材３２が図４の初期位置に保持される。
【００２３】
図４〜図６に示すように、ロータ部材３２の内周部には、ピニオンギア３０と噛合可能な内歯ギア５０と、ピニオンギア３０と噛合しない内歯欠落部５１とが形成されている。ガス発生器３４からガス圧が発生しない通常状態では、ロータ部材３２が初期位置に保持されるので、図４に示すように、内歯ギア５０の内歯欠落部５１がピニオンギア３０に臨んでいる。
【００２４】
内歯ギア５０の複数の内歯５２のうち、ガス圧によりロータ部材３２が回転開始したときに最初にピニオンギア３０に噛合する第１内歯５３は、その一部を切欠いて、その他の内歯５２の高さの約４５％の高さにして尖った歯先形状に形成され、且つ、図７に示すように、第１内歯５３とロータ回転方向と反対側に隣接する内歯５２との歯間ピッチＰ１が、それ以外の内歯５２の歯間ピッチＰ２よりも大きくなるように形成されている。
【００２５】
次に、バネ機構５について説明すると、バネ機構５は、巻取軸１２を巻取り方向へ弾性付勢する為のもので、図３に示すように、カバー６０と、ピニオンギア３０の角状先端部に連結された回転軸６１と、一端がカバー６０に他端が回転軸６１に取付けられ回転軸６１をウエビング６の巻取方向へ弾性付勢する弾性部材としてのコイル状の板バネ６２が設けられている。即ち、このバネ機構５により、回転軸６１を介して巻取軸１２がウエビング６の巻取方向へ弾性付勢されて、通常時でも、巻取軸１２から延びるウエビング６がある程度引締められるようにしてある。
【００２６】
次に、プリテンショナー４の作用について説明する。
車両が衝突等すると、ガス発生器３４から発生したガス圧がガス通路４６を通過して受圧突部３３に作用し、図４の状態から、ロータ部材３２が回転を開始する。ロータ部材３２が僅かに回転したところで、内歯ギア５０の第１内歯５３が、最初にピニオンギア３０に噛合し、その後、図５に示すように、受圧突部３３が仕切り部４４に当接するまで、ロータ部材３２とともにピニオンギア３０が回転して、ウエビング６が巻取軸１２に所定長さ巻取られて引締められる。
【００２７】
内歯ギア５０とピニオンギア３０が噛合する際、図７に示すように、先ず、第１内歯５３がピニオンギア３０のギア歯３０ａに当接した後、内歯ギア５０とともにピニオンギア３０が回転していく。この時、図８に示すように、ギア歯３０ａの次のギア歯３０ｂと、第１内歯５３の次の内歯５２とが相互干渉することもなく、また、図６に示すように、ピニオンギア３０のギア歯３０ａと第１内歯５３との衝突位置では、第１内歯５３の回転接線方向とピニオンギア３０のギア歯３０ａの回転接線方向の角度θが小さくなるので、ピニオンギア３０に作用する衝突荷重Ｆが低減されて、内歯ギア５０とピニオンギア３０とが噛合していく。尚、図９に示すように、ロータ部材３２が回転して、第１内歯５３がピニオンギア３０のギア歯３０ａに衝突しない場合、ギア歯３０ａと第１内歯５３の次の内歯５２とが確実に噛合することになる。
【００２８】
このプリテンショナー４によれば、第１内歯５３はその一部を切欠いてその他の内歯５２より低く形成されているので、ピニオンギア３０のギア歯３０ａと第１内歯５３との衝突する位置では、第１内歯５３の回転接線方向とピニオンギア３０のギア歯３０ａの回転接線方向の角度θが小さくなり、ピニオンギア３０に作用する衝突荷重Ｆが低減し、ピニオンギア３０と内歯ギア５０とが損傷するのを防止できる。
そして、第１内歯５３の歯先は尖った歯先形状に形成されているので、ピニオンギア３０のギア歯３０ａと第１内歯５３とがつっかえて衝突し、ピニオンギア３０と内歯ギア５０がロックするのを防止できる。
【００２９】
また、第１内歯５３の高さを他の内歯５２の高さの４０％以下にすれば、第１内歯５３の強度を確保し難く、第１内歯５３の高さを他の内歯５２の高さの７０％以上にすれば、衝突荷重を十分に低減できない。本実施形態では、第１内歯５３をその他の内歯５２の高さの４５％の高さに形成することで、その機能を確保できるとともに、ピニオンギア３０に作用する衝突荷重を十分に低減できる。
【００３０】
更に、第１内歯５３とロータ回転方向と反対側に隣接する内歯５２との歯間ピッチＰ１は、それ以外の内歯５２の歯間ピッチＰ２よりも大きく形成されているので、第１内歯５３とピニオンギア３０のギア歯３０ａが噛合すると、第１内歯５３の次の内歯５２と、ギア歯３０ａの次のギア歯３０ｂが確実に噛合する。
また、ガス発生器３４から発生するガス圧を直接ロータ部材３２の受圧突部３３に作用させ、ロータ部材３２を回転させる非常に簡単な構造であるので、プリテンショナー４が大型化せず、しかも、非常に安価に製作することができる。
【００３１】
次に、前記実施形態を部分的に変更した変更態様について説明する。
１〕ロータ部材３２を図４の初期位置に保持する保持手段として、受圧突部３３の下側にシェアピンを設けてもよい。
２〕前記Ｏリング３７，３８及びシール部材３９を一体形成してもよい。この場合、シール部材の組付け作業が簡単化するとともに、シール性能が向上する。
【００３２】
３〕ピニオンギア３０と内歯ギア５０の歯数比を調節することで、プリテンショナー４が作動した際のロータ部材３２に対する巻取軸１２の回転数即ちウエビング引締め量を適正値に設定できる。
４〕ガス発生器３４の火薬３４ａを発火させる方法においては、先端部が尖ったピンを衝突させて、ピン先端部の摩擦熱を利用して火薬３４ａを発火させるように構成してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１のシートベルトプリテンショナーによれば、ロータ部材の内周部に形成された内歯ギアの複数の内歯のうち、ガス圧によりロータ部材が回転開始したときに最初にピニオンギアに噛合する第１内歯が、その一部を切欠いてその他の内歯よりも低く形成されているので、ピニオンギアのギア歯と第１内歯との衝突位置では、第１内歯の回転接線方向とピニオンギアのギア歯の回転接線方向の角度が小さくなり、ピニオンギアに作用する衝突荷重を低減することができる。
しかも、ガス発生器から発生するガス圧を直接ロータ部材の受圧突部に作用させて、ロータ部材を回転させる非常に簡単な構造であるので、プリテンショナーが大型化せず、しかも、非常に安価に製作できる。
【００３４】
請求項２のシートベルトプリテンショナーによれば、前記第１内歯の歯先は、尖った歯先形状に形成されているので、ピニオンギアのギア歯と第１内歯とがつっかえて衝突するのを防止でき、内歯ギアとピニオンギアがロックするのを防止することができる。
【００３５】
請求項３のシートベルトプリテンショナーによれば、前記第１内歯は、その他の内歯の高さの４０〜７０％の高さに形成されたものであるので、第１内歯の強度を確実に確保できるとともに、ピニオンギアに作用する衝突荷重を十分に低減できる。
【００３６】
請求項４のシートベルトプリテンショナーによれば、前記第１内歯とロータ回転方向と反対側に隣接する内歯との歯間ピッチは、それ以外の内歯の歯間ピッチよりも大きく形成されているので、第１内歯とピニオンギアの歯とが噛合すると、内歯ギアとピニオンギアとが確実に噛合していき、内歯ギアとピニオンギアがロックするのを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るシートベルト巻取り装置の斜視図である。
【図２】プリテンショナーの分解斜視図である。
【図３】プリテンショナーの縦断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図（ロータ部材が初期位置に位置する状態）である。
【図５】図４に相当するプリテンショナーの断面図（ロータ部材が回転した状態）である。
【図６】プリテンショナーの要部拡大図である。
【図７】内歯ギアとピニオンギアの要部拡大図である。
【図８】内歯ギアとピニオンギアの要部拡大図である。
【図９】内歯ギアとピニオンギアの要部拡大図である。
【符号の説明】
１            シートベルト巻取り装置
４            プリテンショナー
６            ウエビング
１２          巻取軸
３０          ピニオンギア
３２          ロータ部材
３３          受圧突部
３４          ガス発生器
４０          ケーシング
５０          内歯ギア
５１          内歯欠落部
５３          第１内歯
６２          板バネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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