(57)【要約】【課題】ガス圧の調整を簡易に行うことができるプリテンショナを提供する。【解決手段】プリテンショナ１は、車両の乗員を拘束するウェビング１０１に一端部が接続されるワイヤ２と、ワイヤ２の他端部に接続されるピストン３と、ピストン３を摺動可能に収容するシリンダ４と、ワイヤ２を貫通させると共にシリンダ４を保持するハウジング６と、ワイヤ２を引き込む方向にピストン３を作動させるためのガスをハウジング６内のガス室Ｃを通じてピストン３に供給するガス発生器５と、を備える。ピストン３は、ガス室Ｃ側の一方の端部にピストン３の軸方向に延びる円筒部３６を有し、円筒部３６の内部空間３８の容積を調整することによりガス室Ｃの初期容積を調整する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の乗員を拘束するウェビングに一方の端部が接続されるワイヤと、
前記ワイヤの他方の端部に接続されるピストンと、
前記ピストンを摺動可能に収容するシリンダと、
前記ワイヤを貫通させると共に前記シリンダを保持するハウジングと、
前記ワイヤを引き込む方向に前記ピストンを作動させるためのガスを、前記ハウジング内のガス室を通じて前記ピストンに供給するガス発生器と、
を備え、
前記ピストンは、前記ガス室側の一端部に前記ピストンの軸方向に延びる円筒部を有し、前記円筒部の内部空間の容積を調整することにより前記ガス室の初期容積を調整する、
プリテンショナ。
【請求項２】
前記円筒部は、前記内部空間の内径、深さ、または、内周面のテーパ角度を調整することによって内部空間の容積を調整する。
請求項１に記載のプリテンショナ。
【請求項３】
前記円筒部の円環状の端面が、前記軸方向と直交する同一平面により形成される、
請求項１または２に記載のプリテンショナ。
【請求項４】
前記ハウジングが、前記シリンダの内周面より中心側に突出するストッパ部を備え、
前記ピストンは、初期状態で前記円筒部の端面が前記ストッパ部と対向するよう配置され、
前記ワイヤがウェビング側へ引っ張られたときに、前記端面が前記ストッパ部に突き当たることによって、前記ピストンの前記ハウジング側への移動が規制される、
請求項３に記載のプリテンショナ。
【請求項５】
前記ピストンが、
前記ピストンの外周に形成され、前記一端部側から前記ピストンの他端部側に沿って外径が増大するよう形成されるテーパ面と、
前記一端部側の前記テーパ面の端部に配置されるボールリングと、
前記テーパ面に配置され、前記ボールリングにより付勢されるボールと、
を有し、
前記ガス発生器が作動して前記ピストンが前記シリンダ内を摺動した後、前記ワイヤにより前記ハウジング側に引っ張り力を受けるとき、前記ボールは前記テーパ面に沿って前記他端部側に移動し、前記ボールが前記シリンダの内周面と前記ピストンのテーパ面とに挟まれて固定されることによって、前記ピストンが固定される、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリテンショナ。
【請求項６】
車両の乗員を拘束するウェビングと、
前記ウェビングに接続され、車両衝突時に前記ウェビングを引き込んで前記ウェビングによる乗員の拘束性能を向上させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリテンショナと、
を備えるシートベルト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プリテンショナ及びシートベルト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のシートベルト装置において、車両衝突時に車両の乗員を拘束するウェビングを引き込んでウェビングによる乗員の拘束力を高めるプリテンショナを設ける構成が提案されている。例えば特許文献１には、ウェビングに一端部が接続されるワイヤと、ワイヤの他端部に接続されるピストンと、ピストンを摺動可能に収容するシリンダと、ワイヤを引き込む方向にピストンを作動させるためのガスを、ハウジング内のガス室を通じてピストンに供給するガス発生器とを備える構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６３５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プリテンショナによるウェビングの引き込み速度はガス発生器からピストンに供給されるガスの圧力によって決まる。従来のプリテンショナでは、ガス発生器は主に火薬によってガスを発生させるので、火薬の薬種や薬量を調整することによってガスの圧力を調整していた。しかし、薬種や薬量の調整には時間とコストがかかっていた。
【０００５】
本開示は、ガス圧の調整を簡易に行うことができるプリテンショナ及びシートベルト装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態の一観点に係るプリテンショナは、車両の乗員を拘束するウェビングに一方の端部が接続されるワイヤと、前記ワイヤの他方の端部に接続されるピストンと、前記ピストンを摺動可能に収容するシリンダと、前記ワイヤを貫通させると共に前記シリンダを保持するハウジングと、前記ワイヤを引き込む方向に前記ピストンを作動させるためのガスを、前記ハウジング内のガス室を通じて前記ピストンに供給するガス発生器と、を備え、前記ピストンは、前記ガス室側の一端部に前記ピストンの軸方向に延びる円筒部を有し、前記円筒部の内部空間の容積を調整することにより前記ガス室の初期容積を調整する。
【０００７】
同様に、本発明の実施形態の一観点に係るシートベルト装置は、車両の乗員を拘束するウェビングと、前記ウェビングに接続され、車両衝突時に前記ウェビングを引き込んで前記ウェビングによる乗員の拘束性能を向上させる、上記のプリテンショナと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、ガス圧の調整を簡易に行うことができるプリテンショナ及びシートベルト装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るシートベルト装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るプリテンショナの分解斜視図である。
【図３】プリテンショナの縦断面図である。
【図４】図３中のガス室の近傍の拡大図である。
【図５】ピストンをハウジング側（ｘ負方向側）から視た斜視図である。
【図６】ピストンの円筒部の内部空間の形状の変形例を示す断面図である。
【図７】ピストンのボールの作用を示す図である。
【図８】ボールによりピストンがロックされる原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。なお、以下の説明において、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は互いに垂直な方向であり、ｘ方向およびｙ方向は水平方向、ｚ方向は鉛直方向である。ｘ方向は、ピストン３の摺動方向であり、ウェビング１０１を引きこむ方向がｘ正方向である。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るシートベルト装置１００の構成図である。図１には、シートベルト装置１００が車両に搭載された状態の一例が示されている。シートベルト装置１００は、ウェビング１０１と、リトラクタ１０２と、タング１０５と、バックル１０７と、プリテンショナ１とを備えている。
【００１２】
ウェビング１０１は、シート１０８に座る乗員を拘束するための帯状部材である。ウェビング１０１の一方の端部１０３は、リトラクタ１０２に接続され、ウェビング１０１の他方の端部１０６は、プリテンショナ１に接続されている。 
【００１３】
リトラクタ１０２は、ウェビング１０１の巻き取り又は引き出しを可能にする巻き取り装置であって、車両衝突時等の所定値以上の加速度が検知されたときに、ウェビング１０１がリトラクタ１０２の本体部から引き出されることを制限するものである。リトラクタ１０２は、シート１０８の背もたれ部１０９の側方の車体部位（例えば、ショルダーアンカー１０４が固定されるピラーの下側部位）に固定されている。
【００１４】
タング１０５は、プリテンショナ１とショルダーアンカー１０４との間で、ウェビング１０１にスライド可能に取り付けられた板状部材である。
【００１５】
バックル１０７は、タング１０５が着脱される部材である。バックル１０７は、シート１０８の座部１１０を挟んでリトラクタ１０２とは反対側のシート部位に固定されている。
【００１６】
タング１０５がバックル１０７に連結されることによって、シート１０８上の乗員の胸部はウェビング１０１のショルダーベルト部１０１ｂによって拘束され、その乗員の腰部はウェビング１０１のラップベルト部１０１ａによって拘束される。ショルダーベルト部１０１ｂは、ショルダーアンカー１０４とタング１０５との間のウェビング１０１の部位であり、ラップベルト部１０１ａは、タング１０５とプリテンショナ１との間のウェビング１０１の部位である。
【００１７】
プリテンショナ１は、車両衝突時等の所定値以上の加速度が検知されたときに、ウェビング１０１のラップベルト部１０１ａを瞬時に引き込むことで、乗員の腰部とラップベルト部１０１ａとの間のたるみを減少させるラッププリテンショナである。プリテンショナ１、通常、座部１１０の車外側の側部に対してドア寄りの車体部位に固定されている。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態に係るプリテンショナ１の分解斜視図である。図３は、プリテンショナ１の縦断面図である。図４は、図３中のガス室の近傍の拡大図である。
【００１９】
図２、図３に示すように、プリテンショナ１は、乗員を拘束するウェビング１０１に接続されたワイヤ２と、ワイヤ２に配置されたピストン３と、ピストン３を摺動可能に収容するシリンダ４と、ピストン３に駆動力を付与するガス発生器５と、シリンダ４及びガス発生器５を一体に接続するハウジング６と、ハウジング６に接続されワイヤ２の位置決めを行うブラケット７と、を備える。ハウジング６は、ワイヤ２を案内する挿通孔６１と、シリンダ４及び挿通孔６１に連通した連通部６２と、ガス発生器５により発生したガスを連通部６２に供給するガス供給口６３と、を備える。プリテンショナ１は、挿通孔６１と連通部６２との境界部６６に配置されたワイヤガイド８を備えている。
【００２０】
プリテンショナ１は、ベルトアンカーとしての機能を有しており、ブラケット７に形成された固定孔７ａ及びハウジング６に形成された固定孔６ａにボルト９を挿通することによって車体に固定される。ブラケット７は、ガイド部７ｂを備え、ブラケット７がハウジング６に一体的に組み付けられたときにワイヤ２をガイド部７ｂに沿って挿通することによって、ワイヤ２の屈曲角度を保持している。
【００２１】
ワイヤ２の一端にはホルダ２１とフェルール２２が接続されている。フェルール２２は、ウェビング１０１のラップベルト１０１ａの端部に接続される。
【００２２】
ワイヤ２の他端は、ブラケット７を介してハウジング６に挿通され、シリンダ４内のワイヤエンド２３に接続される。シリンダ４内にはピストン３が摺動可能に配置されており、ワイヤ２はピストン３に挿通された後、ワイヤエンド２３に接続される。ピストン３の外周には気密性を向上させるＯリング３１が配置されている。また、ピストン３の中間部には逆戻りを抑制するためのボール３２及びボールリング３３が配置されている。
【００２３】
ガス発生器５は、図３、図４に示すように、ハウジング６に形成された開口部（ガス発生器取付部６４）内に配置され、ハウジング６に固定される。このガス発生器取付部６４と連通部６２とを連通する通路によってガス供給口６３が構成されている。
【００２４】
また、ガス発生器５は、例えば、車両の衝突を検出する加速度センサ（図示せず）に接続されており、車両衝突時に作動して高圧ガスをハウジング６内に噴出する。ガス発生器５は、例えば内蔵される火薬によってガスを発生する。ハウジング６内に噴出された高圧ガスは、ピストン３を押圧し、ハウジング６から離れる方向（ｘ正方向）にピストン３を移動させる。ピストン３の移動に伴って、ワイヤ２はハウジング６及びシリンダ４内に引き込まれ、ウェビング１０１（ラップベルト１０１ａ）を締め付ける。
【００２５】
ハウジング６は、例えば、鉄よりも比重の小さい素材（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等）により構成される。具体的には、ハウジング６は、アルミダイキャストにより製造してもよい。鉄よりも比重の小さい素材を採用することにより、ハウジング６の軽量化を図ることができる。
【００２６】
また、ハウジング６は、一端側（ｘ負方向側）にワイヤ２をブラケット７からシリンダ４に案内する挿通孔６１を有し、他端側（ｘ正方向側）にシリンダ４を接続する接続部６５を有している。挿通孔６１にはワイヤ２が挿入され、接続部６５にはシリンダ４のネジ部が螺合される。挿通孔６１と接続部６５との間には、これらと連通する連通部６２が形成されている。
【００２７】
接続部６５の内径は連通部６２より大きく、このため接続部６５と連通部６２との間には段差が形成されている。また、シリンダ４の内径は、連通部６２より大きく形成される。したがって、ピストン３は、シリンダ４のｘ負方向側の端部に配置されるときには、ピストン３のｘ負方向側の端面３７がこの段差に突き当たって、これによりピストン３のｘ負方向側へのさらなる移動が規制される。図４に示すように、この段差は、シリンダ４の内周面より中心側に突出して、ピストン３のハウジング６側（ｘ負方向側）への移動を規制するストッパ部６７として機能する。
【００２８】
連通部６２の挿通孔６１側の内周面は、挿通孔６１に接近するにしたがって縮径する円錐面を形成しており、挿通孔６１と連通部６２との境界部６６を構成している。この境界部６６には、樹脂製のワイヤガイド８が挿入される。ワイヤガイド８は、略円錐台形状を有し、中央部にワイヤ２を挿通可能な孔を有している。ワイヤガイド８は、ワイヤ２を連通部６２に案内するとともに境界部６６をシールする機能を有している。連通部６２の内周面の一部にはガス供給口６３と連通する開口部が形成される。
【００２９】
図５は、ピストン３をハウジング６側（ｘ負方向側）から視た斜視図である。図５に示すように、ピストン３は、外周面にＯリング３１と嵌合するための溝３４が設けられる。この溝３４よりｘ正方向側のピストン３の外周面には、テーパ面３５が設けられる。テーパ面３５は、ピストン３の円筒部３６のある一端部側（ｘ負方向側）から、他端部側（ｘ正方向側）に向けて外径が増大するよう形成されている。
【００３０】
図３、図４に示すように、ピストン３のテーパ面３５には、上述のボール３２及びボールリング３３が配置されている。ボールリング３３は、ｘ負方向側のテーパ面３５の端部、すなわちテーパ面３５のうち外径が最小となる部分に配置されている。ボール３２は、通常時にはボールリング３３によりｘ負方向側から付勢されている。ボール３２は、ボールリング３３の設置時にシリンダ４の内周面との接触による摩擦によってピストン３の摺動を妨げない程度の径で形成されている。
【００３１】
特に本実施形態では、図２〜図５に示すように、ピストン３は、ハウジング６側（ｘ負方向側）の端部に、外周面に沿って形成され、ピストン３の軸方向に延びる円筒部３６を備える。円筒部３６の円環状の端面３７は、軸方向と直交する同一平面により形成され、ハウジング６のストッパ部６７と面接触できるよう形成されている。
【００３２】
円筒部３６の内部空間３８は、内周面がピストン３の軸方向に沿って形成され、底面にワイヤ２を挿通する孔が設けられる。円筒部３６の内部空間３８は、ハウジング６の連通部６２に露出している。
【００３３】
したがって、図４に点線で示すように、ハウジング６の連通部６２と、ガス供給口６３と、ピストン３の円筒部３６の内部空間３８によって形成されるハウジング６内部の空間が、ガス発生器５の作動前において、ガス発生器５からの高圧ガスを充填できるガス室Ｃとも表現できる。図３、図４に示す位置にピストン３が配置されている状態のときのガス室Ｃの容積が「ガス室Ｃの初期容積」である。
【００３４】
円筒部３６は、内部空間３８の内径φ、または、ピストン３の端面３７から内部空間３８の底面までの深さｄを調整することによって、内部空間３８の容積を調整することができ、これによりガス室Ｃの初期容積を調整できる。
【００３５】
なお、内部空間３８の内径φは、ハウジング６のストッパ部６７の内径より小さいことが好ましい。これにより、ピストン３の端面３７とストッパ部６７との接触面積を最大にでき、ピストン３のｘ負方向側への規制を確実にできる。
【００３６】
図６は、ピストン３の円筒部３６の内部空間３８の形状の変形例を示す断面図である。図６に示すように、内部空間３８は、内周面がピストン３の軸方向に対して所定のテーパ角度αを取るテーパ面で形成されてもよい。この場合、内周面のテーパ角度αを調整することによって内部空間３８の初期容積を調整することもできる。
【００３７】
本実施形態に係るプリテンショナ１の効果を説明する。プリテンショナ１によるウェビング１０１の引き込み速度はガス発生器５からピストン３に供給されるガスの圧力によって決まる。従来のプリテンショナでは、主に火薬の薬種や薬量を調整することによってガスの圧力を調整していたが、薬種や薬量の調整には時間とコストがかかっていた。
【００３８】
また、ガスの圧力は、ガス発生時のガス室Ｃの容積、すなわちガス室Ｃの初期容積によっても調整することができる。しかし、ガス圧調整のためにハウジング６の内部形状を変更してガス室Ｃの初期容積を調整することは、多種の内部形状のハウジング６を作製することが大変な手間であるし、時間とコストもかかるので現実的ではなかった。
【００３９】
このような問題に対して、本実施形態に係るプリテンショナ１は、ピストン３のガス室Ｃ側の一端部にピストン３の軸方向に延びる円筒部３６を設け、円筒部３６の内部空間３８の容積を調整することにより、同一形状のハウジング６を用いてガス室Ｃの初期容積を調整することができる。また、調整箇所はピストン３の円筒部３６の内部空間３８の容積であり、ピストン３の外径は変わらないので、ピストン３を収容するシリンダ４の形状調整も不要である。ガス圧の調整のためには、円筒部３６の内部空間３８の容積が異なる複数のピストン３を既存のプリテンショナ１に適用して実際のガス圧を調べればよい。したがって、本実施形態のプリテンショナ１は、火薬の薬種や薬量を調整する代わりにピストン３の円筒部３６の内部空間３８の容積を調整することによって、ガス圧の調整を簡易に行うことができる。
【００４０】
また、ピストン３の一端に円筒部３６を設けることで、円筒部３６の部分を旋盤加工時のチャック代にできる。従来の円筒部３６が無いピストンの形状では、溝３４やテーパ３５を切削加工する際に、溝３４側の端部に充分なチャック代が無かったため、溝３４を形成するために他端部側にチャックし直す必要があった。これに対して本実施形態のピストン３では、円筒部３６によって溝３４側の端部に充分なチャック代ができるので、円筒部３６をチャックした状態で溝３４とテーパ３５を纏めて切削加工できる。これにより、ピストン３をチャックし直して加工することが不要となり、加工コストを低減できる。
【００４１】
また、本実施形態では、円筒部３６は、内部空間３８の内径φ、深さｄ、または、内周面のテーパ角度αを調整することによって内部空間３８の容積を調整するので、ピストン３の外径を変えずに円筒部３６の内部空間３８の大きさを調整でき、ガス圧調整をさらに簡易にできる。
【００４２】
また、本実施形態では、ピストン３の円筒部３６の円環状の端面３７が、軸方向と直交する同一平面により形成される。ハウジング６が、シリンダ４の内周面より中心側に突出するストッパ部６７を備える。ピストン３は、初期状態で円筒部３６の端面３７がストッパ部６７と対向するよう配置され、ワイヤ２がウェビング１０１側へ引っ張られたときに、端面３７がストッパ部６７に突き当たることによって、ピストン３のハウジング６側への移動が規制される。
【００４３】
従来のプリテンショナのピストン形状は、ガス室Ｃ側の端部は平面であり、これによりハウジング６のストッパ部６７との接触面積を増やして、ピストン３のｘ負方向側への規制を確実にしていた。これに対して、本実施形態では、ピストン３の円筒部３６では外縁の端面３７を残して中央部が掘り下げられており、ピストン３とストッパ部６７との接触面積は従来と変わらない。したがって、本実施形態のピストン３では、ガス圧調整を可能にしつつ、従来と同様にストッパ部６７との接触面積を確保してピストン３のｘ負方向側への規制も確実にできる。
【００４４】
図７及び図８を参照して、ピストン３に設けられるボール３２の効果について説明する。図７は、ピストン３のボール３２の作用を示す図である。図８は、ボール３２によりピストン３がロックされる原理を説明する図である。
【００４５】
ガス発生器５の作動前には、図７（ａ）に示すように、ボール３２は、ピストン３の一端部側（ｘ負方向側）のテーパ面３５の端部にボールリング３３と共に配置されており、ボールリング３３によりｘ負方向側から付勢されている。ガス発生器５が作動してピストン３がシリンダ４内を摺動した後、ワイヤ２がｘ負方向へ摺動してワイヤエンド２３によりピストン３がハウジング６側に引っ張り力を受けるとき、図７（ｂ）に示すように、ボール３２はテーパ面３５に沿ってピストン３の他端部側（ｘ正方向側）に移動する。テーパ面３５とシリンダ４の内周面との間隙はｘ正方向側に進むほど小さくなるので、ボール３２がｘ正方向側へ移動すると、やがてボール３２がテーパ面３５とシリンダ４との間で挟まれて固定される。これにより、ピストン３のｘ負方向側への移動が規制され、ハウジング６側への逆戻りを抑制できる。
【００４６】
このときボール３２が受ける力の関係について図８を参照してさらに説明する。図８において、Ｆはボール３２がシリンダ４の内周面より受ける垂直抗力であり、Ｆ２はボール３２が力Ｆを受けてピストン３のテーパ面３５を滑り落ちようとする力であり、Ｆ３はボール３２がピストン３のテーパ面より受ける摩擦力であり、Ｎはボール３２がピストン３のテーパ面３５より受ける垂直抗力である。
【００４７】
μを摩擦係数、θをテーパ面３５の傾斜角度とすると、各力はそれぞれＮ＝Ｆｃｏｓθ、Ｆ２＝Ｆｓｉｎθ、Ｆ３＝μＮ＝μＦｃｏｓθと表すことができる。そしてＦ３＞Ｆ２の条件が成り立つとき、ボール３２がシリンダ４の内周面やピストン３のテーパ面３５に対して滑らずにロックされることになる。
【００４８】
このように、ピストン３の外周面にテーパ面３５を設け、このテーパ面３５にボール３２を配置する構成とすることにより、ピストン３のｘ正方向側への移動が許容されると共に、ピストン３のｘ負方向側への移動が阻止されるようになる。この結果、一旦プリテンショナ１が作動してウェビング１０１が引き込まれると、ウェビング１０１を緩める方向に力が加わっても、ワイヤ２がウェビング１０１側に戻されることなくウェビング１０１を確実に固定できる。
【００４９】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【００５０】
例えば上記実施形態とは異なり、プリテンショナ１がバックル１０７に連結され、車両衝突時等の所定値以上の加速度が検知されたときにバックル１０７を瞬時に引き込むことによって、ウェビング１０１による乗員の拘束性能を向上させる構成でもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１    プリテンショナ
２    ワイヤ
３    ピストン
３２    ボール
３３    ボールリング
３５    テーパ面
３６    円筒部
３７    端面
３８    内部空間
４    シリンダ
５    ガス発生器
６    ハウジング
６７    ストッパ部
１００    シートベルト装置
１０１    ウェビング
Ｃ    ガス室
【図１】
2019051860.tif 000003
【図２】
2019051860.tif 000004
【図３】
2019051860.tif 000005
【図４】
2019051860.tif 000006
【図５】
2019051860.tif 000007
【図６】
2019051860.tif 000008
【図７】
2019051860.tif 000009
【図８】
2019051860.tif 000010