(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートベルトを巻き取るリールと、必要時にこのリールのベルト引出方向の回転を阻止するロック機構と、前記リールと前記ロック機構とを回転的に連結して、前記ロック機構の前記リールのベルト引出方向の回転阻止開始時にトーション部がねじれてエネルギを吸収するトーションバーとを少なくとも備えたシートベルト巻取装置において、
前記トーション部の表面部分の硬度が前記トーション部の中心部分の硬度より低く設定されていることを特徴とするシートベルト巻取装置におけるトーションバー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートベルトを巻取引出可能に巻き取るシートベルト巻取装置の技術分野に属し、特に、ベルト装着状態での緊急時にシートベルトの引出を阻止する際、このシートベルトにかかる荷重を制限するフォースリミッタ機構（以下、ＥＡ機構ともいう）に用いられている、シートベルト巻取装置におけるトーションバーの技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から自動車等の車両に装備されているシートベルト装置は、衝突時等の車両に大きな車両減速度が作用した場合のような緊急時に、シートベルトで乗員を拘束することにより乗員のシートからの飛び出しを阻止して、乗員を保護している。
【０００３】
このようなシートベルト装置においては、シートベルトを巻取引出可能に巻き取るシートベルト巻取装置を備えている。このシートベルト巻取装置は、シートベルトを巻き取るリールを常時巻取方向に付勢するうず巻きばね等の付勢力付与手段を備えており、この付勢力付与手段の付勢力により、シートベルトは非装着時にはリールに巻き取られているが、装着時には付勢力付与手段の付勢力に抗して引き出されて、乗員に装着される。そして、シートベルト巻取装置は、前述のような緊急時にロック機構が作動してリールの引出方向の回転を阻止することにより、シートベルトの引出が阻止される。これにより、緊急時にシートベルトは乗員を確実に拘束し、保護するようになる。
【０００４】
ところで、この従来のシートベルト装置のシートベルト巻取装置においては、車両衝突等の緊急時にシートベルトが乗員を拘束保護するとき、大きな車両減速度が生じるため、乗員が大きな慣性により前方へ移動しようとする。このため、シートベルトには大きな荷重が加えられるとともに、乗員はこのシートベルトから大きな衝撃力を受けるようになる。乗員に対してこの衝撃力は特に問題ではないが、できれば抑制される方が望ましい。
【０００５】
このようなことから、ＥＡ機構を設けて、ベルト装着状態での緊急時に、このシートベルトにかかる荷重を制限するようにしたシートベルト巻取装置が、実公昭６１−１１０８５号公報に開示されている。
この公告公報に開示されたＥＡ機構を備えたシートベルト巻取装置はトーションバーを備えており、前述の緊急時にベルトの引出が阻止されようとすると、乗員の前方への慣性移動によりシートベルトに引張力が加えられるので、シートベルト巻取シャフトがこのトーションバーのねじれ部をねじりながら回転し、乗員の衝撃エネルギが吸収される。そして、このトーションバーが所定量ねじれると、シートベルト巻取シャフトの回転が阻止されることで、シートベルトの引出が阻止されて乗員が保護されるとともに、トーションバーのねじれが阻止されて、トーションバーの破断が防止される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来のシートベルト巻取装置におけるトーションバーは、そのねじれ部の硬度がねじれ部の横断面全体に均一か、またはこの横断面において中心部分より表面部分の方が高くなるように形成されている。このようにねじれ部の硬度が設定されていると、ねじれ部がねじられたとき、その表面部分により高い応力が発生するため、表面に存在するきず等によって比較的少ないねじれ回転数でトーションバーが切断されてしまう場合がある。したがって、従来のトーションバーでは、ねじれ部がねじ切れるまでのシートベルト巻取シャフトの回転量が低いものとなる場合がある。このため、ねじれ部がねじ切れない最大許容ねじりが小さく制限されてしまい、ベルト引出量を十分に確保することが困難となる場合があった。このように、ベルト引出量が十分に確保されない場合は、エネルギ吸収能力をより一層増大させることには限度があった。
【０００７】
また、トーションバーのエネルギ吸収能力をより一層増大させるために、トーションバーの表面きず等の防止のための品質管理を厳しく行うとともに、トーションバー自体を長く設計することが考えられる。しかしながら、表面きず等の品質管理をより厳しく行うようにすると製造作業が煩雑になり、また、トーションバー自体を長く設計するとトーションバーが大型になるばかりでなく、コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、エネルギ吸収能力をより一層増大させながら、しかも大型になるのを抑制できかつ安価に形成できる、シートベルト巻取装置におけるトーションバーを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明は、シートベルトを巻き取るリールと、必要時にこのリールのベルト引出方向の回転を阻止するロック機構と、前記リールと前記ロック機構とを回転的に連結して、前記ロック機構の前記リールのベルト引出方向の回転阻止開始時にトーション部がねじれてエネルギを吸収するトーションバーとを少なくとも備えたシートベルト巻取装置において、前記トーション部の表面部分の硬度が前記トーション部の中心部分の硬度より低く設定されていることを特徴としている。
【００１０】
【作用】
このように構成された本発明にかかる、シートベルト巻取装置におけるトーションバーにおいては、トーションバーがねじられたとき、トーション部の表面部分側により高い応力が発生しても、表面部分の硬度が中心部分より低く設定されているので、表面部分の応力を従来に比べてより低く抑えられる。したがって、トーションバーが切断するまでのねじれ回転数は従来に比べて増大するようになる。
これにより、トーション部のねじり開始後のリールの回転量が従来に比べて増大することが可能となる。したがって、トーション部のねじり開始後のシートベルトのベルト引出量が十分に確保されるようになり、エネルギ吸収能力がより一層増大するようになる。
【００１１】
また、本発明のトーションバーはエネルギ吸収能力が増大することから、トーションバーの表面きず等の品質管理がそれほど厳しくなくてもよく、トーションバーの製造作業が比較的に簡単になる。更に、本発明のトーションバーは従来とほとんど同じ大きさに設定されるので、コストの増大が抑制されるとともに、トーションバーをシートベルト巻取装置に適用しても、シートベルト巻取装置が大型になることはない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明にかかるトーションバーの実施の形態の一例が適用される、ＥＡ機構を備えたシートベルト巻取装置を示す縦断面図である。図中、１はシートベルト巻取装置、２はコ字状のフレーム、３はシートベルト、４はコ字状のフレーム２の両側壁間に回転可能に支持され、シートベルト３を巻き取るリール、５は前述の緊急時に発生する大きな車両減速度を感知して作動する減速度感知手段、６は減速度感知手段７５によって作動して少なくともリール４のベルト引出方向の回転を阻止するロック機構、７はこのリール４の中心に軸方向に遊嵌、貫通され、かつリール４とロック機構６とを回転的に連結するトーションバー、８はスパイラルスプリング９のばね力によりブッシュシャフト１０を介してリール４を常時ベルト巻取方向に付勢するスプリング手段、１１は前述の緊急時に作動してベルト巻取トルクを発生するプリテンショナーである。
【００１３】
ロック機構６は、リール４に通常時は一体回転し緊急時に停止してリール４との間に相対回転を発生させるように支持され、パウル１３を揺動可能に保持するパウルホルダ１４を備えており、このパウルホルダ１４は雄ねじ軸部１５が形成されている。この雄ねじ軸部１５には、リール４と一体に回転するナット状のストッパ部材１６が螺合されている。また、トーションバー７７には、パウルホルダ１４と相対回転不能に係合する第１トルク伝達部１７が形成されているとともに、リール４と相対回転不能に係合する第２トルク伝達部１８が形成されている。
【００１４】
そして、プリテンショナー１１で発生したベルト巻取トルクはブッシュ１２およびトーションバー７を介してリール４に伝達され、これによりリール４はシートベルト３を所定量巻き取るようになっている。
また、トーションバー７、パウルホルダ１４の雄ねじ軸部１５、およびストッパ部材１６により、前述のＥＡ機構が構成されている。
【００１５】
このシートベルト巻取装置１においては、前述の緊急時にプリテンショナー１１が発生したベルト巻取トルクはリール４に伝達され、リール４はシートベルト３を所定量巻き取り、乗員を堅固に拘束する。一方、緊急時に発生する大きな車両減速度で減速度感知手段５が作動してロック機構６を作動する。すると、ロック機構６のパウル１３が回動して、フレーム２の側壁の内歯１９に係合して、パウルホルダ１４の回転が阻止され、リール４がパウルホルダ１４に対して相対回転する。このため、トーションバー７の第１および第２トルク伝達部１７,１８が互いに相対回転するので、これら第１および第２トルク伝達部１７,１８の間にトーション部２０がねじられる。これ以後、リール４がトーションバー７のトーション部２０をねじりつつベルト引出方向に回転するので、このトーション部２０のねじりによってシートベルト３に加えられる荷重が制限されて、乗員に加えられる衝撃が吸収される。
【００１６】
リール４がパウルホルダ１４に対して相対回転することで、ストッパ部材１６は螺合している雄ねじ軸部１５に対して相対回転するので、パウルホルダ１４の方へ移動する。そして、ストッパ部材１６の図において右端がパウルホルダ１４に当接すると、ストッパ部材１６のそれ以上の回転が阻止されるので、リール４の回転も阻止される。このようにして、トーション部２０のねじ切れない最大許容ねじりが制限され、トーション部２０のねじりによる切断が防止される。
【００１７】
図２は、本発明にかかるトーションバーの実施の形態の一例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は（ａ）におけるIIB−IIB線に沿う断面図である。
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、この例のシートベルト巻取装置１におけるトーションバー７のトーション部２０は、その横断面において表面部分の硬度Ｈｓが中心部分の硬度Ｈｃより少し低くなるように形成されている。すなわち、Ｈｃ＞Ｈｓとなっている。この中心部分の硬度Ｈｃと表面部分の硬度Ｈｓとの関係は、トーション部２０の軸方向のどの位置においても同様の関係に設定されている。
【００１８】
このようにトーション部２０の硬度を中心部分より表面部分の方が低くなるように形成する方法の１つとして、次の方法がある。すなわち、まず図３（ａ）に示すように伸線工程により金属の線状素材を線引して、その径を直径φＤ１となるように絞ってこの線状素材の抗張力を上げ、次いで、同図（ｂ）に示すように冷間鍛造工程で金型を用いてこの直径φＤ１の線状素材に対して冷間鍛造を行って第１および第２トルク伝達部１７,１８を軸方向に圧造し、トーション部２０の直径φＤ２がφＤ２−φＤ１＝０.０５〜０.７５ｍｍとなるように形成する。このように、伸線工程後と冷間鍛造後のトーション部２０の直径の寸法をこの関係に設定することで、トーション部２０においてその中心部分より表面部分の硬度が低くなる。これは、一般に伸線工程により硬度が増大した材料を再度圧縮することにより元の硬度に近づくことを利用し、伸線された線材を冷間鍛造時に少し圧縮して太くなるように金型を設定することで少し硬度を戻すことができるが、再圧縮する際、線材は中心部より外周部の方が多く変形して、外周部の硬度が中心部の硬度より少し多く戻るようになるので、φＤ２−φＤ１を前述の範囲にすることによりＨｃ＞Ｈｓとなるからである。
この例のトーションバー７の他の構成およびこのトーションバー７が用いられるシートベルト巻取装置の他の構成は前述の従来と同じである。
【００１９】
このように構成されたこの例のトーションバー７においては、トーションバー７がねじられたとき、トーション部２０の表面部分側により高い応力が発生しても、表面部分の硬度が中心部分より少し低く設定されているので、表面部分の応力を従来に比べてより低く抑えられるようになる。これにより、トーションバー７が切断するまでのねじれ回転数は従来に比べて増大するようになる。
したがって、この例のトーションバー７を従来と同様のシートベルト巻取装置１に用いることにより、パウルホルダ１４の回転停止後のリール４の回転量が従来に比べて多くなってベルト引出量が十分に確保されるので、エネルギ吸収能力がより一層増大するようになる。
【００２０】
実際に、この例によるトーションバー７と従来のトーションバー７との比較試験を行った。この比較試験に用いたトーションバー７の各試料は、トーション部２０の軸方向中央位置の横断面における硬度が図４に示す値に設定されている。比較試験の結果、図５（ａ）に示すようにねじりトルク１２０Ｎ・ｍでねじった場合、従来例のトーションバー７では約５ねじり回転で切断したが、本発明のトーションバー７では約１０ねじり回転で切断した。すなわち、本発明のトーションバー７は従来例のトーションバー７よりも、ねじり回転数が約３０％増大し、エネルギ吸収量は約１.３倍となっている。また、同図（ｂ）に示すようにシートベルト３のベルト引出量も、本発明のトーションバー７は従来例に比べて約１.３倍となっている。なお、図４および図５に示す各値は比較試験における値であり、これらの値が本発明を限定するものではない。
この例のトーションバー７を用いたシートベルト巻取装置１の他の作動は、前述の従来例と同じである。
【００２１】
このように、この例のトーションバー７によれば、そのトーション部２０の表面部分の硬度が中心部分の硬度より低く設定されているので、パウルホルダ１４の回転停止後、つまりトーション部２０のねじり開始後のリール４の回転量を従来に比べて増大させることができる。したがって、パウルホルダ１４の回転停止後のシートベルト３のベルト引出量を十分に確保できるので、エネルギ吸収能力をより一層増大させることができるようになる。
また、この例のトーションバーはエネルギ吸収能力を増大させることができることから、トーションバー７の表面きず等の品質管理をそれほど厳しく行わなくても済み、トーションバー７の製造作業が比較的に簡単になる。更に、この例のトーションバーは従来とほとんど同じ大きさに設定できるので、コストの増大を抑制できるとともに、トーションバーをシートベルト巻取装置に適用しても、シートベルト巻取装置が大型になることはない。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のシートベルト巻取装置におけるトーションバーによれば、トーション部の表面部分の硬度が中心部分の硬度より低く設定されているので、トーション部のねじり開始後のシートベルトのベルト引出量を従来に比べて十分に確保できるので、エネルギ吸収能力をより一層増大させることができる。
また、本発明のトーションバーはエネルギ吸収能力を増大させることができることから、トーションバーの表面きず等の品質管理をそれほど厳しく行わなくても済み、トーションバーの製造作業が比較的に簡単になる。
更に、本発明のトーションバーは従来とほとんど同じ大きさに設定できるので、コストの増大を抑制できるとともに、トーションバーをシートベルト巻取装置に適用しても、シートベルト巻取装置が大型になることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかるトーションバーの実施の形態の一例が適用される、るＥＡ機構を備えたシートベルト巻取装置を示す縦断面図である。
【図２】  本発明にかかるトーションバーの実施の形態の一例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は（ａ）におけるIIB−IIB線に沿う断面図である。
【図３】  図２に示すトーションバーの製造方法を説明し、（ａ）は伸線工程を説明する図、（ｂ）は冷間鍛造工程を説明する図である。
【図４】  本発明のトーションバーのねじり試験に用いた試料を説明する図である。
【図５】  図４に示す試料を用いたねじり試験の結果を示し、（ａ）はねじり回転数とねじりトルクとの関係を示す図、（ｂ）はベルトストロークとベルト荷重との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…シートベルト巻取装置、２…フレーム、３…シートベルト、４…リール、５…減速度検知手段、６…ロック機構、７…トーションバー、１３…パウル、１７…第１トルク伝達部、１８…第２トルク伝達部、２０…トーション部
【図１】
0004416143.tif 000002
【図２】
0004416143.tif 000003
【図３】
0004416143.tif 000004
【図４】
0004416143.tif 000005
【図５】
0004416143.tif 000006