(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗員の操作入力に対応して車両の衝突の可能性を判定する第１判定手段と、
前記車両の衝突を検知する第２判定手段と、
前記第１判定手段が前記車両の衝突の可能性を判定するとウェビングの一端が巻回されたスピンドルを当該ウェビングを引き込む方向に回転するモータを有する第１プリテンショナーと、
前記第２判定手段が衝突を判定すると火薬の爆発力で前記スピンドルを前記ウェビングを引き込む方向に回転する第２プリテンショナーと、
前記第２プリテンショナーの作動後に前記第１プリテンショナーの作動を無効化する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第２プリテンショナーの作動中に前記第１プリテンショナーが作動していない場合には前記モータの駆動要求を無視し、前記第２プリテンショナーの作動中に前記第１プリテンショナーが作動している場合には前記モータの駆動を停止する車両のシートベルト装置。
【請求項２】
乗員の操作入力に対応して車両の衝突の可能性を判定する第１判定手段と、
前記車両の衝突を検知する第２判定手段と、
前記第１判定手段が前記車両の衝突の可能性を判定するとウェビングの一端が巻回されたスピンドルを当該ウェビングを引き込む方向に回転するモータを有する第１プリテンショナーと、
前記第２判定手段が衝突を判定すると火薬の爆発力で前記スピンドルを前記ウェビングを引き込む方向に回転する第２プリテンショナーと、
前記第２判定手段の作動信号及び車体に配置されたセンサ信号のうち少なくとも一方を基に、前記第２プリテンショナーが作動する直前に必ず前記第１プリテンショナーを作動する制御部と、を備え、
前記第１プリテンショナーは、前記第１プリテンショナーが作動中に前記第２プリテンショナーが作動すると、前記第２プリテンショナーによる前記スピンドルの回転動作で前記第１プリテンショナーと前記スピンドルとの係合が解除される瞬断機構を有する車両のシートベルト装置。
【請求項３】
前記第１プリテンショナーは、前記スピンドルが前記ウェビングを引き出す方向に回転する力に抗して、前記モータが当該スピンドルを当該ウェビングを引き込む方向に所定の駆動力以上に回転すると、当該モータから当該スピンドルに前記所定の駆動力以上の動力伝達を制限する制限機構を備える請求項１又は２記載の車両のシートベルト装置。
【請求項４】
前記制限機構は、前記モータから前記スピンドルに回転を伝達する歯車列の内の一つの中間歯車からなり、
この中間歯車は、前記モータから回転が伝達される第１歯車と、この第１歯車と同軸に回転可能に連結し、前記スピンドルに回転を伝達する第２歯車と、前記第１歯車と前記第２歯車とを所定の摩擦力で摩擦伝動させる一つ以上の弾性体と、を備える請求項３記載の車両のシートベルト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のシートベルト装置に関する。特に、本発明は、緊急時にウェビングを引き締める手段を有する車両のシートベルト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両のシートベルト装置は、車両に一定値以上の加速度が作用したときに、ウェビングをリトラクタから引き出し困難にロックするＥＬＲ（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ  Ｌｏｃｋｉｎｇ  Ｒｅｔｒａｃｔｏｒ：緊急時固定機構）が設けられている。又、車両のシートベルト装置として、プリテンショナー（Ｐｒｅｔｅｎｓｉｏｎｅｒ）やロードリミッターなどをＥＬＲに付加したリトラクタもある。
【０００３】
前述のプリテンショナーは、車両に衝撃が作用する初期にウェビングを瞬時に巻き取りゆるみをとることで、乗員の体が前方に移動するのを抑える拘束機能を有している。ロードリミッターは、ウェビングによって、慣性移動しようとする乗員の運動エネルギを吸収するエネルギ吸収作用（以下、ＥＡ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ作用という）を有している。これらプリテンショナー及びロードリミッターを制御し、乗員拘束における圧迫感を削減し、安全性を確保するべく様々なシートベルト装置が提案されている。
【０００４】
このような車両のシートベルト装置として、火薬式プリテンショナーが作動した場合に、従来のロック機構を正常に作動させることができる車両のシートベルト装置が発明されている（例えば、特許文献１参照）。又、別の車両のシートベルト装置として、火薬式プリテンショナーが作動した場合に、ロードリミッターを安定して作動させることができる車両のシートベルト装置が発明されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３２６５５８号公報
【特許文献２】特開２００３−１９１８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び特許文献２は、火薬式プリテンショナーが作動したときに、モータプリテンショナーによるスピンドルへの回転伝達を遮断している。しかし、特許文献１及び特許文献２による構成は、モータによる駆動系の動力伝達を遮断するために、部品（例えば、ソレノイド）や部材を伴う機構を追加する必要がある。又、従来ある火薬式プリテンショナーとモータプリテンショナーに割り込むように、新たな機構を配置するため、プリテンショナーとしては組立が煩雑化し、コスト高の要因にもなりかねない。従来あるプリテンショナーを利用できることが好ましい。
【０００６】
例えば、従来の車両のシートベルト装置は、火薬式プリテンショナーが作動終了後に、乗員が前方へ移動することによりウェビングが引き出される。つまり、ウェビングが巻回されたスピンドルが引き出し方向に回転する。これに対し、火薬式プリテンショナーの作動後にモータプリテンショナーが作動する場合は、モータの逆転を阻止するためのクラッチ機構がモータの引き込み動作に連動してスピンドルと係合し、スピンドルを引き込む方向に更に回転させてしまうことがある。このような現象が発生すると、適切なＥＡ作用を発揮ができず、好ましくない。又、スピンドルに連結するモータプリテンショナーへの負荷も大きいという問題がある。そして、これらのことが本発明の課題といってよい。
【０００７】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、乗員の操作入力をトリガとしてモータプリテンショナーを作動させると共に、衝突時に火薬式プリテンショナーを作動させるシートベルト装置であって、適切なＥＡ作用を発揮できる車両の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】
【０００８】
（１）  乗員の操作入力に対応して車両の衝突の可能性を判定する第１判定手段と、前記車両の衝突を検知する第２判定手段と、前記第１判定手段が前記車両の衝突の可能性を判定するとウェビングの一端が巻回されたスピンドルを当該ウェビングを引き込む方向に回転するモータを有する第１プリテンショナーと、前記第２判定手段が衝突を判定すると火薬の爆発力で前記スピンドルを前記ウェビングを引き込む方向に回転する第２プリテンショナーと、前記第２プリテンショナーの作動後に前記第１プリテンショナーの作動を無効化する制御部と、を備える車両のシートベルト装置。
【０００９】
（１）の発明によるシートベルト装置は、第２プリテンショナーの作動後に前記第１プリテンショナーの作動を無効化する制御部を備えているので、第２プリテンショナーの作動後に、シートベルト装置がＥＡ作用を発揮している最中に、第１プリテンショナーが作動してＥＡ作用を阻害することを排除できる。又、（１）の発明によるシートベルト装置は、従来の衝突の予測を前提としたシステムではなく、乗員の突発的な操作などにも対応できるため、ロバスト性が向上する。又、レーダーなどの高価な部材を用いることなく乗員を適切に保護することができる。
【００１０】
（２）  乗員の操作入力に対応して車両の衝突の可能性を判定する第１判定手段と、前記車両の衝突を検知する第２判定手段と、前記第１判定手段が前記車両の衝突の可能性を判定するとウェビングの一端が巻回されたスピンドルを当該ウェビングを引き込む方向に回転するモータを有する第１プリテンショナーと、前記第２判定手段が衝突を判定すると火薬の爆発力で前記スピンドルを前記ウェビングを引き込む方向に回転する第２プリテンショナーと、前記第２判定手段の作動信号及び／又は車体に配置されたセンサ信号を基に前記第２プリテンショナーが作動する直前に前記第１プリテンショナーを作動する制御部と、を備える車両のシートベルト装置。
【００１１】
（２）の発明によるシートベルト装置は、ブレーキや急ハンドル等の入力に加え、衝突の可能性を判定できずに衝突に至る場合において、第２プリテンショナーの作動前に第１プリテンショナーを作動させることにより、常に作動順序が逆転しないようにすることができる。したがって、作動順序の前提条件を備えたリトラクタを用いる場合においても、適切に作動させることができる。
【００１２】
（３）  前記第１プリテンショナーは、前記スピンドルが前記ウェビングを引き出す方向に回転する力に抗して、前記モータが当該スピンドルを当該ウェビングを引き込む方向に所定の駆動力以上に回転すると、当該モータから当該スピンドルに前記所定の駆動力以上の動力伝達を制限する制限機構を備える（１）又は（２）記載の車両のシートベルト装置。
【００１３】
（３）の発明によるシートベルト装置は、第２プリテンショナーの作動後に第１プリテンショナーの作動を無効化する制御部、又は、車両の衝突検知により第２プリテンショナーの作動直前に第１プリテンショナーを作動させる制御部に加え、第１プリテンショナーがモータからスピンドルに所定の駆動力以上の動力伝達を制限する制限機構を備えているので、ＥＡ作用の阻害を一層確実に排除できる。
【００１４】
（４）  前記制限機構は、前記モータから前記スピンドルに回転を伝達する歯車列の内の一つの中間歯車からなり、この中間歯車は、前記モータから回転が伝達される第１歯車と、この第１歯車と同軸に回転可能に連結し、前記スピンドルに回転を伝達する第２歯車と、前記第１歯車と前記第２歯車とを所定の摩擦力で摩擦伝動させる一つ以上の弾性体と、を備える（３）記載の車両のシートベルト装置。
【００１５】
（４）の発明によるシートベルト装置は、第１プリテンショナーに組み込まれる中間歯車を第１及び２歯車と一つ以上の弾性体の簡易な構成の制限機構とすることにより、従来の第１プリテンショナーが利用でき、新たな機構を配置する必要がない。モータでシートベルト装置を駆動する第１プリテンショナーとしては、組立が容易となり、コスト高の要因を排除できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるシートベルト装置は、構成を変えることなく、このシートベルト装置が本来有しているＥＡ作用を阻害する要因を排除できる。又、発明によるシートベルト装置は、従来の予測を前提としたシステムではなく、乗員の突発的な操作などにも対応できるため、ロバスト性が向上する。又、レーダーなどの高価な部材を用いることなく乗員を適切に保護することができる。
【００１７】
又、本発明によるシートベルト装置は、ブレーキや急ハンドル等の入力に加え、衝突の可能性を判定できずに衝突に至る場合において、第２プリテンショナーの作動前に第１プリテンショナーを作動させることにより、常に作動順序が逆転しないようにすることができる。したがって作動順序の前提条件を備えたリトラクタを用いる場合においても、適切に作動させることができる。
【００１８】
更に、本発明によるシートベルト装置は、第１プリテンショナーがモータからスピンドルに所定の駆動力以上の動力伝達を制限する制限機構を備えているので、ＥＡ作用の阻害を一層確実に排除できる。
【００１９】
本発明による制限機構は、従来の第１プリテンショナーが利用できる簡易な構成の中間歯車であり、組立の煩雑化やコスト高が無くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明によるシートベルト装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図２は、前記実施形態によるシートベルト装置のリトラクタの斜視分解組立図である。図３は、前記実施形態によるシートベルト装置の第１プリテンショナーの斜視分解組立図である。
【００２２】
図４は、前記実施形態による第１プリテンショナーの要部拡大縦断面である。図４は、通常の状態図である。図５は、前記実施形態による第１プリテンショナーの要部拡大縦断面である。図５は、図４の状態変化図である。図６は、前記実施形態による第１プリテンショナーの要部拡大縦断面である。図６は、図５の状態変化図である。図７は、前記実施形態による第１プリテンショナーの要部拡大縦断面である。図７は、図５の状態変化図である。
【００２３】
図８は、前記実施形態による第１プリテンショナーに組み込まれる歯車列の構成図であり、図８（Ａ）は前記歯車列の正面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の縦断面図である。図９は、前記歯車列の正面図であり、中間歯車である制限機構が動作する状態図である。図１０は、衝突時におけるウェビングの張力と経過時間を示したグラフである。縦軸はウェビングの張力であり、横軸は時間である。図１１は、前記実施形態によるシートベルト装置の動作を示すシステムフローチャートである。
【００２４】
最初に、本発明によるシートベルト装置の全体構成を説明する。図１において、シートベルト装置１００は、ウェビングＷとリトラクタ１０を備えている。ウェビングＷはシートＳに着座する乗員Ｐに着用可能である。リトラクタ１０はウェビングＷに所定の張力を与えて乗員Ｐを拘束する。
【００２５】
図１において、シートベルト装置１００は、車両のシートＳに着座する乗員Ｐに着用可能なウェビングＷを備えている。ウェビングＷの一端はスピンドル３１に巻回されている（図２参照）。リトラクタ１０から延びるウェビングＷは、乗員Ｐの肩近傍であってセンターピラー上方に配置されているショルダーアンカーｗ１で折り返される。ショルダーアンカーｗ１から延びるウェビングＷは、タングプレートｗ２に挿通され、ウェビングＷの他端はセンターピラー下方にアンカーｗ３で係止されている。一方、シートＳには、乗員Ｐの腰部近傍にバックルｗ４が配置されており、バックルｗ４にタングプレートｗ２を装着することにより、ウェビングＷが着用状態となる。
【００２６】
図２において、リトラクタ１０は、スピンドル３１をウェビングＷを引き込む方向に、又は、スピンドル３１をウェビングＷを引き出す方向に回転可能なモータＭを有する第１プリテンショナー１が設けられている。図１において、モータＭの作動を制御する制御部１２は、第２判定手段１３、第１判定手段１４、表示器１７などと車載ＬＡＮで相互接続されている。
【００２７】
図１において、第２判定手段（例えば、ＳＲＳユニット）１３は、センサ１５からの検知信号が入力されると、リトラクタ１０に備わる第２プリテンショナー２に作動信号を送出する。
【００２８】
図１において、第１判定手段（例えば、ＶＳＡユニット）１４は、乗員Ｐの操作量（例えば、ブレーキ操作、急ハンドルの状態）を基に、衝突予測信号を出力する。前述の操作量を予測する操作量予測手段１４ａは、第１判定手段１４に含まれている。制御部１２は、衝突予測信号を基に第１プリテンショナー１に備わるモータＭを作動させる作動信号を送出する（図２参照）。
【００２９】
図１において、第１判定手段１４に含まれる衝突予測手段１４ｂは、例えば、ミリ波レーダーにより前走車までの距離と相対速度を検出する車両に備えられ、衝突の可能性があると判定した場合に判定信号を送出し、表示器１７を用いて音と表示による警報で運転者に注意を促す。
【００３０】
図２において、リトラクタ１０は、ウェビングＷの一端が巻回されたスピンドル３１と、スピンドル３１に組み込まれるトーションバー３２を備え、第１プリテンショナー１はモータＭで駆動される回転力を機械的伝達手段でスピンドル３１に伝達する。第１プリテンショナー１は、モータＭの正逆回転でスピンドル３１への動力が断続されるクラッチ機構を含んでおり、モータＭの正逆回転は、制御部１２で制御される（図１参照）。
【００３１】
図１において、乗員の操作入力に対応して車両の衝突の可能性を判定する第１判定手段１４は、複数のセンサ群と接続しており、これらセンサ群の情報を基に第１判定手段１４が車両の衝突の可能性を判定すると、第１プリテンショナー１に備わるモータＭが、ウェビングＷの一端が巻回されたスピンドル３１をウェビングＷを引き込む方向に回転させる（図２参照）。
【００３２】
図２において、リトラクタ１０は第２プリテンショナー２を備えている。第２プリテンショナー２は、車両が衝突すると火薬の爆発力でスピンドル３１をウェビングＷを引き込む方向に回転する。第２プリテンショナー２は火薬の爆発力を回転力に変換するメカニズムが内装されており、この回転力をスピンドル３１に伝達する。通常は、第２プリテンショナー２は、スピンドル３１に連結されていないが、第２判定手段１３が衝突を検知すると火薬が爆発されてスピンドル３１が回転する。
【００３３】
図２において、箱状のベースフレーム４の一方の側方には、第１プリテンショナー１及び第２プリテンショナー２が配置されている。第１プリテンショナー１の側面に、組を成す上部スプリングカバー５ｕ及び下部スプリングカバー５ｄが設けられている。上部スプリングカバー５ｕ及び下部スプリングカバー５ｄの内部に、渦巻ばね５ｓが配置されている。渦巻ばね５ｓの外周端は、上部スプリングカバー５ｕに固定され、渦巻ばね５ｓの中心端は、リテーナ５ｒに固定されている。リテーナ５ｒは、後述する第１プリテンショナー１のラチェットギア１ｔの中心軸と回転可能に連結されている（図３参照）。そして、ラチェットギア１ｔの中心軸は、スピンドル３１における中心軸の一方の軸端に設けられたスリーブ３３と、着脱自在に回転可能に連結している。通常は（非作動時）、ラチェットギア１ｔが回転自在となっているので、渦巻ばね５ｓは、スピンドル３１がウェビングＷを引き込む方向へ回転力を付勢することができる。
【００３４】
図２において、スピンドル３１の内側には図示しない嵌合凹部が設けられ、この嵌合凹部にトーションバー３２の一端が嵌合している。トーションバー３２の他端は、トレッドヘッド３４ｂの一方の側面に形成された嵌合凹部３４１に嵌合している。トレッドヘッド３４ｂの一方の側面は、ＥＡストッパ３４ａでスピンドル３１と回転可能に連結している。トレッドヘッド３４ｂの他方の側面に形成された凹部にロッキングエレメント３４ｃが保持されている。ロッキングエレメント３４ｃは、Ω字状のオメガスプリング３４ｄで姿勢が規制されている。ロッキングエレメント３４ｃ及びオメガスプリング３４ｄはセーフティプレート３４ｅで封止可能に保持されている。セーフティプレート３４ｅは、ステアリングホイール３５ａ及び内部結合集合体３５ｂ、更に、ベアリングプレート３５ｃが積層されている。ベアリングプレート３５ｃはカバー３５ｄで覆われる。
【００３５】
このような構成により、スピンドル３１は、両軸が上部スプリングカバー５ｕとベアリングプレート３５ｃで支持され、渦巻ばね５ｓの付勢力でウェビングＷを巻き取ることができる。また、渦巻ばね５ｓの付勢力はウェビングＷに僅かな張力を与えており、このような構成品を有するスピンドル３１は、箱状のベースフレーム４の内部に収容されている（図２参照）。
【００３６】
図２において、ウェビングＷを急激に引き出すような力が働いたとき、トレッドヘッド３４ｂに収納されているロッキングエレメント３４ｃの係合爪が外側に飛び出すように、メカニズムが構成されており、外側に飛び出した係合爪がベースフレーム４に形成された内歯４ｇに係合し、トレッドヘッド３４ｂの回転を阻止するロック機構３６を構成している。具体的には、車両の加速度が所定の値を超えたときに、ボール３６ｂの移動によって、ロッキングエレメント３４ｃの係合爪が外側に飛び出して、ベースフレーム４に形成された内歯４ｇに係合することにより、ロック機構３６がロック状態になる。ロック機構３６がロック状態になると、トーションバー３２の回転も停止し、スピンドル３１はトーションバー３２の捩れに対応するだけの回転のみが許容される。ウェビングＷは、トーションバー３２の捩れ力に起因する張力を受けつつ回転する。すなわち、ＥＡ作用が機能する。
【００３７】
なお、図２において、レバー３５ｅ及びＷＳスプリング３５ｆは、内部結合集合体３５ｂと連動して、ステアリングホイール３５ａとベアリングプレート３５ｃを結合又は分離するための連動部材である。又、図２において、全ての構成品が図示されている訳ではなく、前記のメカニズムが当業者にとって理解できる程度に図示又は説明されている。
【００３８】
次に、第１プリテンショナー１の構成及び作用を説明する。
【００３９】
図２において、第１プリテンショナー１は、一組の上部ギアケース１ｕと下部ギアケース１ｄを有し、上部ギアケース１ｕと下部ギアケース１ｄが組み合わされて、ギアケース１ｕｄを構成している。ギアケース１ｕｄはベースフレーム４の一方の側面に取り付けられる。ギアケース１ｕｄ内部に後述する構成要素が内装されている。下部ギアケース１ｄ側にはモータＭが固定されている。
【００４０】
図３において、モータ要素ｍ１〜ｍ６で構成するモータＭの回転軸に１ｓｔギアｇ１が取り付けられ、１ｓｔギアｇ１が中間歯車ｇ２〜ｇ４でファイナルギア１ｆｇに歯車伝動される。モータＭとファイナルギア１ｆｇは、中間歯車ｇ２〜ｇ４による減速機構となる歯車列を構成して連結されている。中間歯車ｇ２〜ｇ４の内、中間歯車ｇ３は、モータＭからスピンドル３１に所定の駆動力以上の動力伝達を制限する制限機構を構成している。
【００４１】
図８において、制限機構となる中間歯車ｇ３は、第１歯車ｇ３１と第２歯車ｇ３２と複数の弾性体ｇ３３を備えている。第１歯車ｇ３１は中間歯車ｇ２と噛み合い、モータＭから回転が伝達される。第２歯車ｇ３２は、中間歯車ｇ４と噛み合い、スピンドル３１に回転を伝達できる（図２参照）。第２歯車ｇ３２は、第１歯車ｇ３１と同軸に回転可能に連結している。第１歯車ｇ３１と第２歯車ｇ３２とは、ラジアル方向には相対的に回転できるが、スラスト方向には容易に移動しないように連結されている。
【００４２】
図８において、弾性体ｇ３３は、実施形態では板ばねであってよく、第２歯車ｇ３２において歯面が形成されない軸部に弾性体ｇ３３の一端が固定され、前記軸部を囲う第１歯車ｇ３１の内周を弾性体ｇ３３の他端が押圧している。前記軸部を囲う第１歯車ｇ３１の内周に弾性体ｇ３３の一端が固定され、この軸部を弾性体ｇ３３の他端が押圧してもよく、複数の弾性体ｇ３３は、第１歯車ｇ３１と第２歯車ｇ３２とを所定の摩擦力で摩擦伝動させている。より具体的には、弾性体ｇ３３の他端に形成された円弧凸部ｇ３３１が、第１歯車ｇ３１の内周に形成された円弧凹部ｇ３１１を押圧している。そして、複数の円弧凸部ｇ３３１と複数の円弧凹部ｇ３１１との摩擦力を超える回転力が組となる第１及び第２歯車ｇ３１・ｇ３２に働いたときに、複数の円弧凸部ｇ３３１が複数の円弧凹部ｇ３１１を乗り越えて、所定の駆動力以上の動力伝達が制限される。図８において、六つの弾性体ｇ３３が等間隔で配置されているが、弾性体ｇ３３は、所要の摩擦力を得るために一つ以上配置されてよく、配置スペースなどが勘案されて、弾性体ｇ３３の配置個数が決定される。
【００４３】
図８又は図９において、歯車列の構成と動作が理解できるように、１ｓｔギアｇ１と中間歯車ｇ２〜ｇ４、及びファイナルギア１ｆｇの各軸中心は、一直線上に配置しているが、図３の実施形態に示されるように、中間歯車ｇ２〜ｇ４の各軸中心は、三角形の各頂点となるように配置されてよく、同様に、中間歯車ｇ３・ｇ４とファイナルギア１ｆｇの各軸中心は、三角形の各頂点となるように配置されてよく、歯車列がコンパクトに収容される。
【００４４】
図８において、符号Ｔは時計方向の回転を示し、符号ＮＴは反時計方向の回転を示している。通常の第１プリテンショナー１の作動では、１ｓｔギアｇ１が反時計方向ＮＴに回転すると、中間歯車ｇ２〜ｇ４で回転が伝達されて、ファイナルギア１ｆｇが反時計方向ＮＴに回転し、スピンドル３１をウェビングＷを引き込む方向に回転できる（図１及び図２参照）。１ｓｔギアｇ１が時計方向Ｔに回転すると、中間歯車ｇ２〜ｇ４で回転が伝達されて、ファイナルギア１ｆｇが時計方向Ｔに回転し、後述するメカニズムによりファイナルギア１ｆｇとガイドリング１ｇの連結が解除される。すなわち、スピンドル３１とモータＭとの機械的伝達が解除される（図２参照）。
【００４５】
図３及び図４において、ファイナルギア１ｆｇは、円環状に形成され、この円環に底面を形成するようにリングプレート１ｒが保持されている。そして、Ω字状のフリクションスプリング１ｆがリングプレート１ｒに取り付けられている。ガイドリング１ｇは、フリクションスプリング１ｆの外周とファイナルギア１ｆｇの内周の間に保持される。ここで、ガイドリング１ｇはファイナルギア１ｆｇと同軸に配置されている。ガイドリング１ｇは、ファイナルギア１ｆｇに対して相対的に回動することは可能であるが、スラスト方向には容易に移動しないように保持されている。ファイナルギア１ｆｇの内周と、ガイドリング１ｇの外周はそれぞれ段差が設けられ、これら段差が相互に当接されることによって、ファイナルギア１ｆｇに対するガイドリング１ｇの回動角度が規定されている。
【００４６】
図４において、フリクションスプリング１ｆは外周が膨らむように、リングプレート１ｒに取り付けられており、ガイドリング１ｇの内周に弾性力を付勢している。ファイナルギア１ｆｇが一方の方向に回転されると、ガイドリング１ｇはファイナルギア１ｆｇの内周に摩擦伝動ですべり接触しているので、時間遅れでファイナルギア１ｆｇの回転に追従する。ガイドリング１ｇが規定角度α、回動するとファイナルギア１ｆｇとガイドリング１ｇが一体で回転する（図５参照）。ファイナルギア１ｆｇが他方の方向に回転されると、ガイドリング１ｇはファイナルギア１ｆｇの内周に摩擦伝動ですべり接触しているので、時間遅れでファイナルギア１ｆｇの回転に追従する（図６参照）。ガイドリング１ｇが所定角度β、回動するとファイナルギア１ｆｇとガイドリング１ｇの連結が解除される（図６参照）。
【００４７】
図４及び図５において、ガイドリング１ｇに取り囲まれるように、ラチェットギア１ｔは配置されている。パウル１ｐの他端部側には、リターンスプリング（板ばね）１ｓが設けられている。リターンスプリング１ｓは、パウル１ｐの爪をラチェットギア１ｔから離反するように力を付勢している。ファイナルギア１ｆｇが一方の方向に回転されると、パウル１ｐとカム１ｃが相互に近づき、カム１ｃの一端部はパウル１ｐの爪をラチェットギア１ｔ側に案内する（図４参照）。そして、パウル１ｐの爪がラチェットギア１ｔに係止して、ラチェットギア１ｔをファイナルギア１ｆｇの回転方向と同じ方向に回転させる。つまり、ウェビングＷを引き込む方向にスピンドル３１を回転させる（図５参照）。
【００４８】
図６に示されるように、ファイナルギア１ｆｇが他方の方向に回転されると、パウル１ｐとカム１ｃが相互に離反し、カム１ｃの一端部はパウル１ｐの爪をラチェットギア１ｔと解除する方向に案内する。そして、爪がラチェットギア１ｔから離反して、ラチェットギア１ｔとファイナルギア１ｆｇの連結が解除される。
【００４９】
なお、図４において、カム１ｃの中間部はガイドリング１ｇとシェアピン１ｓｐで保持されている。通常は、シェアピン１ｓｐはガイドリング１ｇと共に回動可能である。しかし、図５に示されるように、パウル１ｐの爪がラチェットギア１ｔに係止している状態のときに、ファイナルギア１ｆｇの回転速度より速くラチェットギア１ｔを回転させると、すなわち、第２プリテンショナー２が作動すると、ラチェットギア１ｔにパウル１ｐが弾かれる動作に連動してカム１ｃが弾かれ、シェアピン１ｓｐが破断されて、カム１ｃが変位するように構成されている（図７参照）。すなわち、スピンドル３１との係合が解除され、モータＭを停止しない限り、ファイナルギア１ｆｇは空転を続ける。
【００５０】
このように、第１プリテンショナー１は、第１プリテンショナー１が作動中に第２プリテンショナー２が作動すると、第２プリテンショナー２の回転動作で、第１プリテンショナー１とスピンドル３１との係合が解除される瞬断機構を実現している。
【００５１】
本発明によるシートベルト装置は、衝突の可能性が判定された時点で第１プリテンショナーを作動させ、衝突を検知した時点で第２プリテンショナーを作動させることを前提としている。例えば、第１プリテンショナー１が作動中に第２プリテンショナー２が作動すると、第２プリテンショナー２の回転動作で、第１プリテンショナー１のスピンドル３１との係合が解除される瞬断機構を設けている。すなわち、第１プリテンショナー１はモータＭの回転がスピンドル３１に伝動されることなく、空転状態となり、第１プリテンショナー１がスピンドル３１に関与することはない（図２及び図７参照）。
【００５２】
一方、衝突の可能性が判定されることなく衝突に至る場合、例えば、後続車から追突された場合には、第１プリテンショナー１が作動することなく、センサ１５からの入力で第２プリテンショナー２が作動する。更に、後続車からの追突直後にブレーキを踏むと、第１判定手段１４が判定条件を満足するため、第１プリテンショナー１が作動する。このとき、火薬プリテンショナーの作動が終了してウェビングＷが乗員Ｐの移動により引き出されていると、スピンドル３１はウェビングＷが引き出される方向へ回転しているにもかかわらず、すなわち、ＥＡ作用が機能しているにもかかわらず、第１プリテンショナー１は、スピンドル３１をウェビングＷが引き込む方向へ回転させようとする。つまり、ＥＡ作用が阻害される。
【００５３】
図１０は、衝突時におけるウェビングＷの張力と経過時間を示したグラフであり、実線は、第２プリテンショナー２の作動後に第１プリテンショナー１が作動した場合、破線は第２プリテンショナー２のみが作動する場合（従来の火薬プリテンショナーに相当）を示している。
【００５４】
図１０において、第２プリテンショナー２のみが作動する場合においては、時間Ｔ０において、衝突が発生すると、センサ１５の信号により第２判定手段１３が衝突を検知して、時間Ｔ１において第２プリテンショナー２を作動させる。乗員が前方に移動開始する時間Ｔ２からウェビングＷの張力が上昇し、乗員が前方に移動した時間Ｔ３でウェビングＷの張力が最高値となる。そして、時間Ｔ３からＴ４に至るまで、なだらかなエネルギ吸収作用、すなわちＥＡ作用が発揮され、ウェビングＷの張力はやがて通常の状態に戻る。このように、第１プリテンショナー１が作動することなく、第２プリテンショナー２が作動しても、有効にＥＡ作用が発揮される。
【００５５】
一方、図１０において、第２プリテンショナー２の作動後に第１プリテンショナー１が作動した場合においては、時間Ｔ０において衝突が発生すると、センサ１５の信号により第２判定手段１３が衝突を検知して、時間Ｔ１において第２プリテンショナー２を作動させる。時間Ｔ１後の時間Ｔｃにおいて、例えば、ブレーキ操作量が所定値を超えると、第１判定手段１４が衝突の可能性を判定し、制御部１２に対し作動信号を送出し、時間Ｔｄにおいて第１プリテンショナー１が作動する。このとき、ウェビングＷは乗員Ｐの前方への移動により引き出し方向に回転しているため、モータＭの作動によってスピンドル３１の引き出し方向への回転が阻止される。このため、時間Ｔ３で示された最大張力が破線で示された張力−時間曲線と比べて大きくなる。すなわち、ＥＡ作用が阻害される。
【００５６】
したがって、発明によるシートベルト装置は、前述のような現象を改善するために、第１プリテンショナーが作動することなく、第２プリテンショナーが作動する場合は、制御部が第１プリテンショナーのモータの駆動信号をキャンセルすることにした。すなわち、制御部は、第２プリテンショナーの作動後に第１プリテンショナーの作動を無効化する。
【００５７】
図１１は、このようなシートベルト装置の改善された動作手順を示すシステムフローチャートである。図１１において、第１及び第２ＰＴは、第１及び第２プリテンショナー１・２を示している。始めに、第２プリテンショナー２が作動しているか、が判断される（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１で、第２プリテンショナー２が作動しているときは、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、第１プリテンショナー１が作動中であるか、が判断される。ステップＳ１０２で、第１プリテンショナー１が作動中の場合は、モータＭの駆動が停止される（ステップＳ１０３）。そして、初期の状態に戻る。
【００５８】
ステップＳ１０２で、第１プリテンショナー１が作動中で無い場合は、モータＭの駆動要求が無視される（ステップＳ１０４）。すなわち、ステップＳ１０４では、第１プリテンショナー１のモータ回転要求を受け付けてもモータＭの駆動信号を送出しないようにした。そして、初期の状態に戻る。ステップＳ１０１で、第２プリテンショナー２が作動していないときは、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、第１プリテンショナー１の作動が要求されているか、が判定される。ステップＳ１０５で、第１プリテンショナー１の作動が要求されている場合は、第１プリテンショナー１が作動される（ステップＳ１０６）。初期の状態に戻る。ステップＳ１０５で、第１プリテンショナー１の作動が要求されていない場合は、初期の状態に戻る。
【００５９】
このように、本発明によるシートベルト装置は、リトラクタの構成を変えることなく、このシートベルト装置が本来有しているＥＡ作用を阻害する要因を制御により排除できる。したがって、本発明によるシートベルト装置は、衝突の可能性を判定できずに衝突に至る場合でも、乗員に適切な拘束力を与えることができる。又、本発明によるシートベルト装置は、従来の予測を前提としたシステムではなく、乗員の突発的な操作などにも対応できるため、ロバスト性が向上する。又、レーダーなどの高価な部材を用いることなく乗員を適切に保護することができる。
【００６０】
又、第２プリテンショナーが作動する前に、第１プリテンショナーが作動することが好ましい。このような順番で第１及び第２プリテンショナーが作動すれば、第２プリテンショナーの回転動作で、第１プリテンショナーのスピンドルとの係合が解除され、第１プリテンショナーはモータの回転がスピンドルに伝動されることなく、空転状態となり、第１プリテンショナーがスピンドルに関与することはない。すなわち、ＥＡ作用が有効に機能する。
【００６１】
したがって、（２）の発明によるシートベルト装置は、第２判定手段及び／又は車体に配置されたセンサを基に、第２プリテンショナーが作動する直前に第１プリテンショナーを作動することとした。
【００６２】
具体的には、所定の状態量（例えば加速度）が検出された時点で第１判定手段が第１プリテンショナーを作動させ、更に前記所定の状態量を超える状態量が検出された時点で第２判定手段が第２プリテンショナーを作動させる。又は、所定の状態量が検出された時に第２判定手段が第２プリテンショナーを作動させる前にまず第１プリテンショナーを強制的に作動させ、その後に第２プリテンショナーを作動させる。この構成によれば、第２プリテンショナーの作動時に第１プリテンショナーが作動状態にあるため、前述の作動原理に基づき、適切に第１プリテンショナーの駆動伝達が遮断される。したがって、ＥＡ作用が阻害されることはない。
【００６３】
前述の如く、（２）によるシートベルト装置は、（イ）共通の信号源を用いて２段階に判定する（第２判定手段が判定条件を満たすときにはかならず第１判定手段の判定条件が満たされるようにした）構成としてもよく、（ロ）衝突判定が行われた際に第１判定手段の条件によらず第２判定手段によって第１プリテンショナーを前もって強制作動させる構成としてもよい。これらの構成は、作動順序が規定されたリトラクタを用いた際にＥＡ作用を阻害する要因を排除することができるという効果を備えたことに加え、（イ）の構成では、従来用いられている火薬プリテンショナーを備えたリトラクタを、モータプリテンショナーを備えたリトラクタによって置換しても大きな制御の変更を伴わずに問題なく作動させることが出来るため、比較的低コストで拘束性能をより向上できる。（ロ）の構成では、いかなる場合においてもモータが先に駆動されるため、より確実に作動順序を確保することが出来る。
【００６４】
更に、本発明によるシートベルト装置は、第２プリテンショナーの作動後に第１プリテンショナーの作動を無効化する制御部を備える（１）の発明、又は、車両の衝突検知により第２プリテンショナーの作動直前に第１プリテンショナーを作動させる制御部を備える（２）の発明に加え、第１プリテンショナーがモータからスピンドルに所定の駆動力以上の動力伝達を制限する制限機構を備えているので、ＥＡ作用の阻害を一層確実に排除できる。
【００６５】
図９は、このようなＥＡ作用の阻害を一層確実に排除できる制限機構の作用を説明する状態図である。図９において、車両が衝突に至り、ウェビングＷによって、慣性移動しようとする乗員の運動エネルギを吸収している（図１参照）。すなわち、ＥＡ作用が機能している。図９において、パウル１ｐの爪がラチェットギア１ｔに係止しており、慣性移動しようとする乗員によってウェビングＷが引き出されてスピンドル３１が回転するために、ファイナルギア１ｆｇが回転する（図１及び図２参照）。ファイナルギア１ｆｇは、時計方向Ｔに回転し、中間歯車ｇ４を介して第２歯車ｇ３２を時計方向Ｔに回転させる。
【００６６】
このように、ＥＡ作用が適切に機能しているにもかかわらず、例えば、衝突の可能性が判定されることなく衝突に至る場合は、モータＭからの駆動力がファイナルギア１ｆｇを介してスピンドル３１に伝達されると、ＥＡ作用が阻害される（図３参照）。本発明によるシートベルト装置は、スピンドル３１がウェビングＷを引き出す方向に回転する力に抗して、モータＭがスピンドル３１をウェビングＷを引き込む方向に所定の駆動力以上に回転すると、モータＭからスピンドル３１に所定の駆動力以上の動力伝達を制限する制限機構となる中間歯車ｇ３を第１プリテンショナー１が備えているので、ＥＡ作用の阻害を一層確実に排除できる（図１及び図３参照）。
【００６７】
図９において、ファイナルギア１ｆｇが中間歯車ｇ４を介して第２歯車ｇ３２を時計方向Ｔに回転させる力に対して、１ｓｔギアｇ１が中間歯車ｇ２を介して第１歯車ｇ３１を反時計方向ＮＴに回転させる駆動力が作用したときに、複数の弾性体ｇ３３が第２歯車ｇ３２との摩擦力を超えてスリップする。すなわち、第１歯車ｇ３１と第２歯車ｇ３２とが相対的に回転して、モータＭの不要な駆動力を制限できる。
【００６８】
図３又は図８に示されるように、本発明は、第１プリテンショナーに組み込まれる歯車列の内の一つの中間歯車を制限機構とした。本発明による制限機構は、第１及び２歯車と一つ以上の弾性体で簡易に構成した。このように、従来の第１プリテンショナーが利用でき、新たな機構を配置する必要がない。モータでシートベルト装置を駆動する第１プリテンショナーとしては、組立が容易であり、コスト高の要因を排除できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明によるシートベルト装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】前記実施形態によるシートベルト装置のリトラクタの斜視分解組立図である。
【図３】前記実施形態によるシートベルト装置の第１プリテンショナーの斜視分解組立図である。
【図４】前記実施形態による第１プリテンショナーの要部拡大縦断面であり、通常の状態図である。
【図５】前記実施形態による第１プリテンショナーの要部拡大縦断面であり、図４の状態変化図である。
【図６】前記実施形態による第１プリテンショナーの要部拡大縦断面であり、図５の状態変化図である。
【図７】前記実施形態による第１プリテンショナーの要部拡大縦断面であり、図５の状態変化図である。
【図８】前記実施形態による第１プリテンショナーに組み込まれる歯車列の構成図であり、図８（Ａ）は前記歯車列の正面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の縦断面図である。
【図９】前記歯車列の正面図であり、中間歯車である制限機構が動作する状態図である。
【図１０】衝突時におけるウェビングの張力と経過時間を示したグラフである。
【図１１】前記実施形態によるシートベルト装置の動作を示すシステムフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１    第１プリテンショナー
２    第２プリテンショナー
１２    制御部
１３    第２判定手段
１４    第１判定手段
３１    スピンドル
１００    シートベルト装置
Ｐ    乗員
Ｍ    モータ
Ｗ    ウェビング
【図１】
0004757726.tif 000002
【図２】
0004757726.tif 000003
【図３】
0004757726.tif 000004
【図４】
0004757726.tif 000005
【図５】
0004757726.tif 000006
【図６】
0004757726.tif 000007
【図７】
0004757726.tif 000008
【図８】
0004757726.tif 000009
【図９】
0004757726.tif 000010
【図１０】
0004757726.tif 000011
【図１１】
0004757726.tif 000012