(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両緊急時に高圧ガスを発生するガス発生器と、前記ガス発生器からの高圧ガスが導かれるシリンダと、前記シリンダ内に移動可能に収容されて前記高圧ガスによって押圧移動されるピストンと、前記ピストンの移動を利用してシートベルト用リトラクターの巻取り軸をベルトの弛みが除去される方向に回転させる駆動手段とを有し、前記ベルトの弛み除去後に該ベルトに作用する張力が所定以上になると前記巻取り軸を逆回転させるエネルギー吸収機構とともに使用されるプリテンショナーを備えたシートベルト装置において、
前記高圧ガスが充満される空間からその外部へ連通し前記高圧ガスを排出するガス通路を予め有するガス抜き機構が設けられ、前記ガス通路は、前記プリテンショナーが作動し、前記ピストンが前記高圧ガスによって高速で押圧移動する時には、ほとんど前記高圧ガスが排出されず、前記ピストンの高速押圧移動後は、前記ガス通路は少なくともその一部が前記高圧ガスの排出によって拡大することを特徴とするシートベルト装置。
【請求項２】
前記ガス通路は、少なくともその一部が前記高圧ガスの排出に伴って溶ける又は破損する変形可能部材によって区画されている請求項１に記載のシートベルト装置。
【請求項３】
前記ガス抜き機構は、前記ガス通路の拡大前はそのガス通路と遮断されており前記ガス通路の拡大時にそのガス通路と連通する補助空間を有している請求項１又は２に記載のシートベルト装置。
【請求項４】
前記ガス抜き機構は、前記高圧ガスの排出に伴って拡大する第１ガス通路が設けられた変形可能部材と、前記高圧ガスの排出に伴って拡大しない第２ガス通路が設けられた非変形部材とを有している請求項１〜３のいずれかに記載のシートベルト装置。
【請求項５】
前記ピストンが前記変形可能部材と前記非変形部材とを有しており、前記第１ガス通路及び前記第２ガス通路が前記ピストンの移動方向に沿って同一直線上に延びて前記ピストンを貫通している請求項４に記載のシートベルト装置。
【請求項６】
前記第１ガス通路の拡大前は、該第１ガス通路が前記第２ガス通路より狭い請求項４又は５に記載のシートベルト装置。
【請求項７】
前記変形可能部材は、少なくともその一部が前記非変形部材の内部に嵌め込まれている請求項４〜６のいずれかに記載のシートベルト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リトラクターを備えたシートベルト装置に関し、詳しくは、前記リトラクターの巻取り軸をベルトの弛みが除去される方向に回転させるプリテンショナーが装備されたシートベルト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シートベルト装置のリトラクターとして、衝突時等の車両緊急時にプリテンショナーによってベルト（ウェビング）の弛みを除去できるものがある。また、プリテンショナーによるベルトの弛み除去後、ベルトに作用する荷重が所定以上になった際、ベルトを所定量繰り出させることにより、乗員の身体にかかる衝撃を吸収するエネルギー吸収機構を備えたものがある。
【０００３】
特開平９−１８８２２３号公報には、円筒チューブと、中空内側スペース及び一方の軸線方向端部における端部壁を有して前記円筒チューブ中を滑動するようにされたピストンと、着火された後ピストンの内側スペースを高圧ガスにさらす装填物とを有し、前記端部壁に通路開口が設けられ、該通路開口が吹抜けパッチによって閉じられたリニア駆動装置（プリテンショナー）が開示されている。
このリニア駆動装置では、装填物に着火されるとその高圧ガスによってピストンが円筒チューブ中を滑動され、そのピストンの移動によってリトラクターの巻取り軸がベルトの弛み除去方向に回転される。その後、エネルギー吸収機構の作動により、リトラクターの巻取り軸が逆回転される。この時、ピストンは高圧ガスの圧力（残圧）に抗して円筒チューブ中を装填物着火時とは逆方向に移動される。つまり、ピストンが高圧ガスを更に圧縮する。そこで、ピストンに設けられた吹抜けパッチが破れたり外されたりして、通路開口からガスが排出される。又は、吹抜けパッチに設けられた排出開口からガスが排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ガス抜き穴がない場合、プリテンショナー作動後、エネルギー吸収機構の作動により残圧が圧縮される事になる。
このため、エネルギー吸収機構での吸収エネルギーに上乗せされる形でプリテンショナーの残圧を圧縮するエネルギーが加算されてしまう。
更にプリテンショナー作動ストロークと、エネルギー吸収機構の作動ストロークは、一般的にはプリテンショナーストロークの方が短い。
このためプリテンショナーストロークエンドで、プリテンショナーを切り離したりする必要が生じ、その際にプリテンショナーの圧縮エネルギー上乗せ分が無くなってしまうため、エネルギー吸収量に段差が生じてしまう。
また、残圧を更に圧縮するため、圧力容器の耐圧性も高くする必要がある。
上記を改良するために、特開平９−１８８２２３号公報のように吹抜けパッチにより所定の圧力で解放する機構が提案されている。しかし、この方法では吹抜けパッチが解放されると文字通り圧力の解放であり急激な変化となってしまう。
また前記公報中に有る小さな穴の開いた吹抜けパッチを使用した場合、燃焼ガスは除々に抜く事が可能で有る。しかし、吹抜けパッチが解放されれば急激な変化が発生してしまう。
また、吹抜けパッチが解放しないよう穴径を大きくすると、ガスの抜けが大きくなり、プリテンショナー作動時の圧力損失も大きくなってしまう。
このため、プリテンショナー性能とエネルギー吸収時の安定性を両立する設計的自由度が小さくなってしまう。
【０００５】
この設計的自由度の増加をガスの抜け特性を変化させる事により達成する。
ガスの抜け特性は、プリテンショナー作動時は少なく、エネルギー吸収時にはより多くかつスムーズにするのが理想である。
このため、最初はガス抜き穴径を小さくして、プリテンショナー作動時の圧力損失を小さくする。次に、細管内を高温の燃焼ガスが通過する事により穴径が拡大して除々にかつ大量にガスを抜くようにする事を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、車両緊急時に高圧ガスを発生するガス発生器と、前記ガス発生器からの高圧ガスが導かれるシリンダと、前記シリンダ内に移動可能に収容されて前記高圧ガスによって押圧移動されるピストンと、前記ピストンの移動を利用してシートベルト用リトラクターの巻取り軸をベルトの弛みが除去される方向に回転させる駆動手段とを有し、前記ベルトの弛み除去後に該ベルトに作用する張力が所定以上になると前記巻取り軸を逆回転させるエネルギー吸収機構とともに使用されるプリテンショナーを備えたシートベルト装置において、前記高圧ガスが充満される空間からその外部へ連通し前記高圧ガスを排出するガス通路を予め有するガス抜き機構が設けられ、前記ガス通路は、前記プリテンショナーが作動し、前記ピストンが前記高圧ガスによって高速で押圧移動する時には、ほとんど前記高圧ガスが排出されず、前記ピストンの高速押圧移動後は、前記ガス通路は少なくともその一部が前記高圧ガスの排出によって拡大することを特徴とするシートベルト装置によって達成される。
【０００７】
ここで、ガス通路はピストンに設けられてもよいし、シリンダ等に設けられてもよい。ガス通路の形態は、特に限定されず、高圧ガスが充満される空間からその外部へ高圧ガスを排出できるようなものであればよい。そして、高圧ガスの排出に伴って、ガス通路の長さ方向の一部のみが拡大してもよいし全体が拡大してもよい。
以上のようなシートベルト装置によれば、プリテンショナー作動時にはガス通路が狭いのでそのガス通路から排出される高圧ガスの量を少なくでき、エネルギー吸収機構作動時にはガス通路が拡大するのでそのガス通路から高圧ガスを効率良く排出できる。つまり、プリテンショナー作動時にはベルトの弛みを迅速に除去でき、エネルギー吸収機構作動時にはベルトにかかる荷重に応じて円滑にベルトを繰り出すことができる。このような構成によれば、装置の大型化や構造の複雑化を招くこともない。また、ガス通路の形状や大きさの変更、ガス通路の位置変更など、様々なバリエーションが考えられるため、車種毎に最適な設計を容易に行える。
【０００８】
なお、前記構成において、前記ガス通路は、少なくともその一部が前記高圧ガスの排出に伴って溶ける又は破損する変形可能部材によって区画されていることが好ましい。ガス通路は、その全周が前記変形可能部材によって区画されて（囲まれて）もよいし、その周方向の一部のみが変形可能部材によって区画されてもよい。また、ガス通路の長さ方向の一部のみが変形可能部材によって区画されてもよい。変形可能部材の材質としては、樹脂、アルミニウム等の、高温・高圧ガスによって溶け易いものを例示できるが、特に限定されない。このような構成によれば、ガス通路を拡大するためのアクチュエータ等が不要であるため、確実な作動を低コストで得ることができる。また、変形可能部材の形状や大きさを変更することで、様々なバリエーションが得られる。
また、前記構成において、前記ガス抜き機構は、前記ガス通路の拡大前はそのガス通路と遮断されており前記ガス通路の拡大時にそのガス通路と連通する補助空間を有していることが好ましい。補助空間は、ガス通路と連通する前から外部に連通したもの、いわば補助通路であってもよい。このような構成によれば、エネルギー吸収機構作動時の高圧ガスの排出を促進できるので、補助空間の形状や大きさの変更により、益々バリエーションを増やすことができる。
【０００９】
また、前記構成において、前記ガス抜き機構は、前記高圧ガスの排出に伴って拡大する第１ガス通路が設けられた変形可能部材と、前記高圧ガスの排出に伴って拡大しない第２ガス通路が設けられた非変形部材とを有している構成とすることができる。
また、前記ピストンが前記変形可能部材と前記非変形部材とを有しており、前記第１ガス通路及び前記第２ガス通路が前記ピストンの移動方向に沿って同一直線上に延びて前記ピストンを貫通している構成とすることができる。
また、前記第１ガス通路の拡大前は、該第１ガス通路が前記第２ガス通路より狭い構成とすることができる。
さらに、前記変形可能部材は、少なくともその一部が前記非変形部材の内部に嵌め込まれている構成とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態であるシートベルト装置におけるプリテンショナー１０の分解斜視図であり、図２は図１に示したプリテンショナー１０の初期状態を示す断面図である。
このプリテンショナー１０は、自動車等の車両のシートベルト用リトラクターに装備されて、衝突時等の車両緊急時にベルト（ウェビング）の弛みを除去するものである。プリテンショナー１０は、図示略のクラッチ機構を介してリトラクターの巻取り軸４（図２参照）にトルクを伝達できる。
【００１１】
このプリテンショナー１０は、ガス発生器１１が発生する高温・高圧のガスを、ガス発生器１１を覆うガス発生器ケース１１ａを通じてシリンダ１７へと導いている。シリンダ１７は、一端（基端）をガス発生器ケース１１ａに接続され、他端をその他端に設けた鍔部１７ａを介してプリテンショナー１０のロアケース（ラックギヤケース）１８に接続されている。鍔部１７ａは、ロアケース１８の凹溝１８ａに嵌合して、シリンダ１７をロアケース１８に連結している。
【００１２】
シリンダ１７内には、ピストン２０が移動可能に収容されている。ここではピストン２０が、ラック（移動部材）１５の基端に一体形成された円板状のピストン本体２１と、ピストン本体２１に重ねられてシリンダ１７内に供給されるガス圧力をピストン本体２１に伝える略円板状のブッシュ（受圧板）２２と、ピストン本体２１とブッシュ２２との間に配置されたリング状のシール部材２３とを備えている。ブッシュ２２及びピストン本体２１には、後で詳述する第１ガス通路２２ａ及び第２ガス通路２１ａが設けられている。
このプリテンショナー１０では、ガス発生器ケース１１ａ、シリンダ１７、ピストン２０によって、圧力容器１２が形成されている。圧力容器１２の内部が、高圧ガスが充満される空間となる。圧力容器１２は、ラック１５の基端側に配置されている。
ピストン２０によって仕切られたシリンダ１７の内部空間のうち、ガス発生器１１側の空間が、高圧ガスが充満される空間となる。
【００１３】
このプリテンショナー１０では、ピストン本体２１に立設されたラック１５に、ラック歯１５ｂが形成されている。ピストン本体２１が設けられた側とは反対側のラック１５先端のラック歯１５ｂは、初期状態においてピニオンギヤ１６に噛合している。ラック１５をガスの圧力で押圧移動して、該ラック１５と常時噛み合わされたピニオンギヤ１６を図中時計回りの方向に回転させることで、ベルトの弛みを除去する方向にリトラクターの巻取り軸４を回転できる。つまりこのプリテンショナー１０では、ベルトの弛み除去方向にリトラクターの巻取り軸４を回転させる駆動手段として、ラック１５とピニオンギヤ１６とを有するものが採用されている。
なお、駆動手段の形態はこれに限定されず、例えば、ピストンに押圧部材を設けて、押圧部材をガスの圧力で押圧移動して、巻取り軸４まわりに巻回されたワイヤー部材をその押圧部材で引張ることで巻取り軸４を回転させるような構成を採用してもよい。
【００１４】
プリテンショナー１０は、ピニオンギヤ１６の回転により図示略のクラッチ外輪を増速回転させるべくピニオンギヤ１６とクラッチ外輪の間に配設された増速歯車伝動装置である遊星歯車装置１４（図１参照）と、車両緊急時にガス発生器１１を作動させる図示略の制御装置とを備えている。
ロアケース１８には、ピニオンギヤ１６が回転自在に収容される中央開口１８ｂと、中央開口１８ｂに連通してラック１５を摺動案内する案内溝１８ｃとが形成されている。ロアケース１８の外側を覆う板状のアッパーケース１９には、巻取り軸４の先端が貫通する開口１９ａが形成されている。
【００１５】
なお、このプリテンショナー１０が装備されるリトラクターには、ラック１５の押圧移動によるベルトの弛み除去後に、ベルトに作用する張力が所定以上になると巻取り軸４を逆回転させ、このとき例えばトーションバー（巻取り軸）をねじり変形させるエネルギー吸収機構（図示略）も装備されている。
【００１６】
図３（Ａ）は、ピストン２０付近の拡大図である。略円板状のブッシュ２２は、合成樹脂又はアルミニウム等の金属で形成された変形可能部材である。ブッシュ２２の中心を、細管状の第１ガス通路２２ａが貫通している。円板状のピストン本体２１は、炭素鋼等の金属で形成された非変形部材である。ピストン本体２１の中心を、細管状の第２ガス通路２１ａが貫通している。第１ガス通路２２ａと第２ガス通路２１ａとは同一直線上に延びて、ピストン２０を貫通している。初期状態において、第１ガス通路２２ａは第２ガス通路２１ａより細い。
例えば、第１ガス通路２２ａは直径０．８〜２ｍｍの細管とすることができ、第２ガス通路２１ａは直径１．５〜３ｍｍの細管とすることができる。
【００１７】
第２ガス通路２１ａは、ラック１５の内部にまで延びて、ラック１５の移動方向に対して直交する方向（横方向）に延びた第３ガス通路（横孔）２４に連通している。ラック１５も、炭素鋼等の金属で形成された非変形部材である。ピストン本体２１とラック１５は同一部材でもかまわない。第３ガス通路２４は、ピストン２０によって仕切られたシリンダ１７の内部空間のうち、ガス発生器１１側とは反対側の空間（高圧ガスが充満される空間の外部）に連通している。
リング状のシール部材２３は、ブッシュ２２のピストン本体２１に対向する面に設けられた凹部内に装着されて、ブッシュ２２とピストン本体２１との間に挟持されている。
ブッシュ２２とピストン本体２１とは、例えば接着により結合されている。
【００１８】
本実施形態の作用を説明する。車両緊急時には先ずプリテンショナー１０が作動し、ガス発生器１１から高温・高圧ガスが発生されて、そのガスにより、図３（Ａ）に矢印Ｐで示すようにピストン２０及びラック１５が図中左方に高速で押圧移動される。この時、その高圧ガスの一部が第１ガス通路２２ａ、第２ガス通路２１ａ及び第３ガス通路２４を通過しようとするが、各ガス通路２２ａ，２１ａ，２４が細管形状であるため、ガスの粘性抵抗が多いに作用し、第３ガス通路２４からはほとんどガスが排出されない。特に、第１ガス通路２２ａが狭いため、ガスの排出がここで妨げられる。つまり、圧力容器１２内の圧力がほとんど低下しない。
ピストン２０及びラック１５の押圧移動開始から終了までの時間は極めて短時間であり、例えば１０ｍｓｅｃ以下である。この間に、リトラクターの巻取り軸がベルトの弛み除去方向に回転される。
【００１９】
ピストン２０及びラック１５の押圧移動終了後、しばらくして（例えば１５ｍｓｅｃ経過して）、図示略のエネルギー吸収機構が作動し、図３（Ｂ）に矢印Ｆで示すようにピストン２０及びラック１５が図中右方に比較的ゆっくりと押圧移動される。この時の移動速度は、プリテンショナー作動時の移動速度より低い。ピストン２０及びラック１５の押圧移動開始から終了までの時間は、例えば２０〜６０ｍｓｅｃである。この間に、圧力容器１２内の高圧ガスの一部が第１ガス通路２２ａ、第２ガス通路２１ａ及び第３ガス通路２４を通過して排出される。高圧ガスの通過によりブッシュ２２が溶けて、第１ガス通路２２ａは徐々に拡径されていく。
そして、図３（Ｃ）に示すように、第１ガス通路２２ａの直径が第２ガス通路２１ａの直径に略等しくなるまで、第１ガス通路２２ａは拡径される。
【００２０】
図４は、上記したプリテンショナー作動開始からエネルギー吸収機構作動終了までの間の時間と、ベルトに作用する張力との関係を示すグラフである（実線）。図中二点鎖線で示されるのは、従来のプリテンショナーにおける時間及びベルト張力の関係を示すグラフである。
本実施形態においては、エネルギー吸収機構の作動によってベルトが円滑に繰り出されることが、図４からわかる。エネルギー吸収機構の作動範囲では、ベルト張力が徐々に（連続的に）低下しており、ベルト張力の急激な変動（非連続点）がない。
なお、従来のものと比較して、プリテンショナーの機能の低下は見られず、本実施形態ではベルトの弛みが迅速に除去されることがわかる。
【００２１】
図５は本発明の第２実施形態であるシートベルト装置におけるプリテンショナーの要部を示す断面図である。以下、すでに説明した部材等と同様な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。また、図示しない構成は、第１実施形態と同様とすることができる。
本実施形態では、非変形部材であるラック１５の基端に一体形成されたピストン本体３１の内部に、変形可能部材であるブッシュ３２の全体が嵌め込まれている。リング状のシール部材３３は、ピストン本体３１の圧力容器１２に対向する面に設けられた凹部内に装着されている。ブッシュ３２は略円柱状に形成され、その中心軸を貫通する細管状の第１ガス通路３２ａを有している。
【００２２】
有底円筒状のピストン本体３１の中心を、細管状の第２ガス通路３１ａが貫通している。第１ガス通路３２ａと第２ガス通路３１ａとは同一直線上に延びて、ピストン３０を貫通している。初期状態において、第１ガス通路３２ａは第２ガス通路３１ａより細く、例えば第１実施形態のときと同様な直径の細管とすることができる。
第２ガス通路３１ａは、ラック１５の内部にまで延びて、第３ガス通路（横孔）３４に連通している。
【００２３】
以上のような構成によれば、ブッシュ３２とピストン本体３１との結合を容易かつ確実に行える。
【００２４】
図６は本発明の第３実施形態であるシートベルト装置におけるプリテンショナーの要部を示す断面図である。
本実施形態では、非変形部材であるラック１５の基端に一体形成されたピストン本体４１の内部に、変形可能部材であるブッシュ４２の全体が嵌め込まれている。リング状のシール部材４３は、ピストン本体３１の圧力容器１２に対向する面に設けられた凹部内に装着されている。
ブッシュ４２は略円柱状に形成され、その中心軸を貫通する細管状の第１ガス通路４２ａを有している。さらにブッシュ４２は、第１ガス通路４２ａから半径方向に間隔をあけて形成された補助空間としての肉抜き部４２ｂを有している。肉抜き部４２ｂは、周方向に間隔をあけて複数設けられてもよいし、リング状であってもよい。本実施形態では、初期状態において肉抜き部４２ｂは第１ガス通路４２ａ、第２ガス通路４１ａ、第３ガス通路４４及び外部のいずれにも連通していない。しかし、肉抜き部４２ｂの形態はこれに限定されず、第１ガス通路４２ａに連通していなければ、その他の通路や外部に連通していてもよい。
【００２５】
以上のような構成によれば、高圧ガスの排出に伴って第１ガス通路４２ａが拡径していき、肉抜き部４２ｂに連通した時点で、ガスの排出が加速される。こうして、圧力容器１２内の残圧を円滑に下げることができる。
【００２６】
図７は本発明の第４実施形態であるシートベルト装置におけるプリテンショナーの要部を示す断面図である。
本実施形態では、非変形部材であるラック１５の基端に一体形成されたピストン本体５１にも、ピストン本体５１に重ねられたブッシュ５２にも、ガス通路が形成されておらず、シリンダ５７にガス通路５７ａが形成されている。ガス通路５７ａは、ラック１５及びピストン５０の基端側に配置されて、高圧ガスが充満される空間と外部とを連通している。シリンダ５７は、全体をアルミニウム等の変形可能部材で構成されてもよいし、ガス通路５７ａの周りのみを変形可能部材で構成されてもよい。ガス通路５７ａの周りの部分をシリンダ５７から突出した凸部５７ｂとすれば、ガス通路５７ａの所定の長さを確保でき、プリテンショナー作動時にガスの粘性抵抗を十分に利用できる。
そして、エネルギー吸収機構の作動時には、このガス通路５７ａも徐々に拡径される。
【００２７】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、ガス発生器１１として、着火されて高温・高圧ガスを発生するものの他、高圧ガスボンベ等を利用したものを採用してもよい。
また、上述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、大型化されることなく、プリテンショナーの機能とエネルギー吸収機構の機能とが向上されたシートベルト装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるプリテンショナーの分解斜視図である。
【図２】第１実施形態におけるプリテンショナーの初期状態における断面図である。
【図３】第１実施形態の作用を説明する拡大断面図である。
【図４】本発明の効果を説明するグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態におけるプリテンショナーの要部断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態におけるプリテンショナーの要部断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態におけるプリテンショナーの要部断面図である。
【符号の説明】
４        リトラクターの巻取り軸
１０        プリテンショナー
１１        ガス発生器
１５        ラック
１６        ピニオンギヤ
１７        シリンダ
２０        ピストン
２１ａ      第２ガス通路（ガス通路）
２２ａ      第１ガス通路（ガス通路）
【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】
0004651841.tif 000008