(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両衝突時等の緊急時に着火されて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されたガスが導かれるシリンダーと、
車両衝突時等の緊急時にシートベルト用リトラクターの巻取軸と連動回転可能に保持されたピニオンギヤと、
前記シリンダー内に摺動可能に保持されて前記ガスの圧力で押圧駆動されるピストン部が基端に設けられると共に、該ピストン部にシリンダー内周面に密着するパッキンが保持され、先端側には前記ピニオンギヤに噛合するラック歯が設けられると共に、前記ピストン部の前記押圧駆動に伴って前記ピニオンギヤを介してリトラクターの巻取軸をシートベルトの弛み除去方向に回転させるラックとを備え、
前記ピストン部の前記押圧駆動によるシートベルトの弛み除去後に、シートベルトに作用する張力が一定以上になると前記巻取軸を逆転させるエネルギー吸収機構と組み合わされて使用されるシートベルト用リトラクターのプリテンショナーにおいて、
前記ピストン部外周の前記パッキンに塞がれた部分に、ラックの基端から先端側に連通するガス抜き溝が設けられ、前記ガス発生器の作動時に発生するガスにより、前記ガス抜き溝を塞ぐパッキン部分が溶融もしくは破断することを特徴とするシートベルト用リトラクターのプリテンショナー。
【請求項２】
前記シリンダーは、ガス発生器により発生されるガスが前記ガス抜き溝を通過する際、そのガスによって溶融可能な材質からなることを特徴とする請求項１に記載のシートベルト用リトラクターのプリテンショナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートベルト用リトラクターの巻取軸と連動回転可能に装備された駆動手段により、車両衝突時等の緊急時にリトラクターの巻取軸をシートベルトの弛みが除去される方向に回転させるシートベルト用リトラクターのプリテンショナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両等の座席に備えられるシートベルト装置は、緊急ロック機構を備えたリトラクターにシートベルトが巻き取られるように構成されている。そして、車両衝突時等においては、その衝撃力による急激な加速度の変化やシートベルトの急激な引き出しを感知して緊急ロック機構を作動させ、シートベルトが巻装された巻取ドラムの回転を阻止することによりシートベルトの引き出しを阻止し、乗員を拘束して保護するように構成されている。
【０００３】
さらに、乗員を効果的に拘束するため、緊急時にシートベルトのたるみを予め除去すべく、リトラクターの巻取軸をシートベルト巻取方向に瞬時に回転させるプリテンショナーをリトラクターに組み込んだプリテンショナー付きのシートベルト用リトラクターが提案されている。
【０００４】
例えば、特許第２７８８９０７号公報に開示の装置おいては、緊急時に火薬式駆動装填物からなるガス発生器が着火されて、その発生したガスの圧力によりピストンが円筒チューブ内を移動し、連動機構を介してリトラクターの巻取軸をシートベルトの巻取方向に回転させる構造とされていた。
【０００５】
そして、ピストンの内側スペース内のガス圧力が所定値以上に達した際には、そのようなガス圧力を開放するように吹き抜けパッチを備え、シートベルトに作用する張力が一定以上になるとリトラクターの巻取軸を逆転させるエネルギー吸収機構が動作する際に、抵抗となるガスの圧力を軽減させて、エネルギー吸収機構が効率よく機能を発揮できるように構成している。
【０００６】
また、特許第３２１８９８７号公報に開示の装置においても、ガスの圧力によりピストンが押圧駆動され、ピストンの移動に伴うラックの移動により、ラックと噛合するピニオンギヤ等の連動機構を介してリトラクターの巻取軸をシートベルトの巻取方向に回転させる構造とされていた。
【０００７】
そして、ピストンには、ピストンの移動方向に沿って貫通したガス抜き手段が設けられており、シートベルトに作用する張力が一定以上になるとリトラクターの巻取軸を逆転させるエネルギー吸収機構が動作する際に、抵抗となるガスの圧力を軽減させて、エネルギー吸収機構が効率よく機能を発揮できるように構成している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許第２７８８９０７号公報に開示の装置によれば、吹き抜けバッチが別途必要とされ、部品点数が増加するため、生産コストが上昇する欠点がある。
【０００９】
また、特許第３２１８９８７号公報に開示の装置によれば、プリテンショナーの作動時にもガス抜き手段としてのガス抜き孔が貫通した状態であるため、作動時におけるガスの圧力が一部逃げる構造となり、シートベルトのプリテンショナーによる巻取性能が低下する欠点がある。一方、エネルギー吸収機構により巻取軸が逆転する際には、ピストンが逆方向に移動操作される。この場合、シートベルトの前述した巻取性能を確保する必要から、ガス抜き孔を大きく形成することができないため、シリンダー内に残っているガスを効果的に排出できず、残存するガスの圧力が巻取軸の逆転を妨げる負荷として作用し、エネルギー吸収機構が十分にその機能を発揮できないという欠点もあった。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、部品点数の増加を抑え、シートベルトの巻取性能が効率よく発揮できると共に、エネルギー吸収機構が効率よく機能を発揮できるシートベルト用リトラクターのプリテンショナーを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための技術的手段は、車両衝突時等の緊急時に着火されて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されたガスが導かれるシリンダーと、車両衝突時等の緊急時にシートベルト用リトラクターの巻取軸と連動回転可能に保持されたピニオンギヤと、前記シリンダー内に摺動可能に保持されて前記ガスの圧力で押圧駆動されるピストン部が基端に設けられると共に、該ピストン部にシリンダー内周面に密着するパッキンが保持され、先端側には前記ピニオンギヤに噛合するラック歯が設けられると共に、前記ピストン部の前記押圧駆動に伴って前記ピニオンギヤを介してリトラクターの巻取軸をシートベルトの弛み除去方向に回転させるラックとを備え、前記ピストン部の前記押圧駆動によるシートベルトの弛み除去後に、シートベルトに作用する張力が一定以上になると前記巻取軸を逆転させるエネルギー吸収機構と組み合わされて使用されるシートベルト用リトラクターのプリテンショナーにおいて、前記ピストン部外周の前記パッキンに塞がれた部分に、ラックの基端から先端側に連通するガス抜き溝が設けられ、前記ガス発生器の作動時に発生するガスにより、前記ガス抜き溝を塞ぐパッキン部分が溶融もしくは破断する点にある。
【００１２】
また、前記シリンダーは、ガス発生器により発生されるガスが前記ガス抜き溝を通過する際、そのガスによって溶融可能な材質からなる構造としてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明すると、図１および図２に示される如く、シートベルト用リトラクター１は、シートベルトが巻装されるアルミ材等から形成された巻取ドラム２を備え、その軸心方向両端部には径方向に張出形成されたフランジ部を有しており、その一方のフランジ部側に形成された結合孔部には、スチール材等からなる結合体３が相対回転不能に圧入固定されている。
【００１４】
そして、エネルギー吸収機構を構成するトーションバー４が巻取ドラム２内に嵌挿されて、その一端部が前記圧入固定された結合体３にスプライン結合され、ここに、トーションバー４と巻取ドラム２とが一端部で互いに相対回転不能に結合された構造とされている。
【００１５】
また、トーションバー４の他端部は、車両衝突時等の緊急時にシートベルトの引き出しを阻止するための緊急ロック装置（図示省略）に連動連結されている。
【００１６】
前記巻取ドラム２はハウジング体５に回転自在に支持されており、ハウジング体５は、車体側に固定される背板５ａとその両側縁より互いに対向して延設された側板５ｂとを備えた平面視略コ字状に構成され、両側板５ｂ間で巻取ドラム２が回転自在に支持されている。
【００１７】
即ち、巻取ドラム２の一端部に連結固定された結合体３が、一方の側板５ｂに形成された通孔に貫通状とされて適宜、支持構造を介して回転自在に支持されている。また、巻取ドラム２の他端部は、他方の側板５ｂにトーションバー４の他端部が支持されることにより、回転自在に支持されている。
【００１８】
前記一方の側板５ｂには、車両衝突時等の緊急時にシートベルトの弛みを巻き取り乗員の移動を規制するプリテンショナー７、および巻取ドラム２をシートベルトの巻取方向に常時回動付勢すべく、結合体３を回動付勢する渦巻バネ８が装着されている。
【００１９】
前記プリテンショナー７は、結合体３を回転自在に支持する樹脂等から形成されたクラッチ支持ベース１０と、結合体３の径方向外方で周方向に離隔して配置された複数のスチール材等からなるクラッチローラ１１と、各クラッチローラ１１外方を覆うクラッチリング部１２ａが一方に設けられると共に、他方にピニオンギヤ１２ｂが設けられたスチール材等からなるピニオンギヤ体１２と、ピニオンギヤ体１２のピニオンギヤ１２ｂに噛合するラック歯１３ａが設けられると共に、ラック歯１３ａの長さ方向一端部の基端にピストン部１３ｂが設けられたスチール材等からなるラック１３と、ラック１３のピストン部１３ｂが摺動案内される亜鉛合金材からなるシリンダー１４と、シリンダー１４内でガスを発生させるガス発生器１５と、スチール材等からなるカバー体１６とを備え、ハウジング体５の側板５ｂにネジ１７等で装着される構造とされている。
【００２０】
なお、本実施形態においては、シリンダー１４は略Ｌ字状に屈曲された構造とされており、その一方にガス発生器１５が装着され、他方にピストン部１３ｂが摺動案内される構造とされ、図７ないし図１０に示される如く、連通孔１４ａを通じてガス発生器１５により発生したガスがシリンダー１４内に流入する構造とされている。
【００２１】
また、図３ないし図５にも示される如く、ラック１３のピストン部１３ｂには、より大径とされたフランジ部１３ｃが備えられており、フランジ部１３ｃにその外周よりＶ溝状のガス抜き溝１３ｄが切欠形成されている。そして、ピストン部１３ｂのシリンダー１４内に対する収容に際しては、シリンダー１４内周面に密着すべく、パッキンとしてのＯリング１８がガス発生器１５側に装着されている。従って、通常はピストン部１３ｂのフランジ部１３ｃにおけるガス抜き溝１３ｄは、図７に示される如く、Ｏリング１８によって塞がれた構造とされている。Ｏリング１８の材質としては、例えばニトリルゴム等を使用すればよい。
【００２２】
前記ピニオンギヤ体１２のクラッチリング部１２ａは、図６に示される如く、その内周面が中心からの距離が漸次変化するカム面１２ｃに形成されている。そして、初期位置の通常状態においては、各クラッチローラ１１は所定位置でクラッチ支持ベース１０に保持されており、結合体３の軸心方向中間部の係合軸部３ａとは適宜間隙を有した状態とされている。
【００２３】
従って、シートベルトの引き出し・巻き取り時には、各クラッチローラ１１内方で係合軸部３ａが相対的に回転自在とされている。
【００２４】
そして、緊急時にガス発生器１５が作動して、ラック１３が移動し、ピニオンギヤ体１２が矢印Ｐ方向に回転操作されると、カム面１２ｃによって各クラッチローラ１１が径方向内方側に押動操作され、その後、カム面１２ｃと係合軸部３ａ外周面間に各クラッチローラ１１が噛み込んだ状態となってピニオンギヤ体１２と結合体３とが一体に回転するように構成されている。ここに、これら結合体３、クラッチローラ１１、ピニオンギヤ体１２等により、連動回転可能とするクラッチ機構が構成される。なお、各クラッチローラ１１外周面と係合軸部３ａ外周面との滑りを防止すべく、各クラッチローラ１１外周面や係合軸部３ａ外周面には、適宜ローレットが形成されている。
【００２５】
また、図１および図２において、１９はネジキャップであり、シリンダー１４にガス発生器１５を挿入した状態でネジキャップ１９を螺合締結することによりガス発生器１５がセットされる構造とされている。
【００２６】
前記渦巻バネ８は、バネケース２０内に収容され、プリテンショナー７の外側面に装着される構造とされている。そして、この装着状態において、プリテンショナー７より突出状とされた結合体３先端のスプライン部３ｂがバネケース２０内の渦巻バネ８側にスプライン結合され、巻取ドラム２をシートベルトの巻取方向に常時、回動付勢する構造とされている。
【００２７】
そして、車両衝突時等の緊急時においては、図示省略の制御部からの着火信号によりガス発生器１５が着火されてプリテンショナー７が作動し、内部に収容された火薬の爆発により発生した高温高圧のガスが、シリンダー１４内で瞬時に充満してそのガスの圧力で、図７に示される如く、ピストン部１３ｂが矢印Ｑ方向に押圧駆動される。この際、シリンダー１４内周面にＯリング１８が密着状態とされているため、シリンダー１４内のガスの外部への逃げが有効に防止できる。
【００２８】
このピストン部１３ｂの矢印Ｑ方向への移動に伴って、ラック１３のラック歯１３ａに噛合するピニオンギヤ１２ｂが矢印Ｐ方向に回転駆動され、このピニオンギヤ１２ｂの回転に伴ってピニオンギヤ体１２が矢印Ｐ方向に回転し、各クラッチローラ１１を介して結合体３が連動回転され、巻取ドラム２がシートベルトの弛みを除去する方向に回転される。
【００２９】
そして、通常ラック１３はシリンダー１４内をピニオンギヤ体１２のピニオンギヤ１２ｂと噛合しながら、ラック１３のラック歯１３ａの終端がピニオンギヤ１２ｂと噛合する位置までピニオンギヤ体１２を回転させ、即ち巻取ドラム２をシートベルト巻取方向に回転させて弛みを除去する。
【００３０】
ラック１３の停止後、シリンダー１４内のガス圧はさらに高まり一定以上の圧力に達すると、Ｏリング１８のガス抜き溝１３ｄに対峙する部分は前記ガス圧を支持するピストン部１３ｂ部分が切り欠かれているため、この部分が高圧下で変形して気密状態を保持できなくなり急激にガス抜き溝１３ｄからガスが漏洩するのと同時に高温ガスの影響を受け、ガス抜き溝１３ｄに対峙するＯリング１８部分が溶融や破断して、ラック１３の基端から先端側に連通するガス抜き溝１３ｄによりシリンダー１４の内外に連通するガス抜き通路が確保されて、シリンダー１４外へガスが逃げるため殆ど内圧が残らない。
【００３１】
従って、その後シートベルトに作用する張力が一定以上になって巻取軸を逆転させる際、即ちラック１３がプリテンショナー７作動時と反対の方向に移動するときに、エネルギー吸収機構の作動を阻害することがない。
【００３２】
また、乗員の姿勢、衝突の形態等によっては、ラック１３のラック歯１３ａの終端がピニオンギヤ１２ｂと噛合するまでにラック１３の移動が停止する場合（シートベルトの張力がプリテンショナー７による引込力を上回った場合）もあるが、前述したのと同様にラック１３の停止に伴って急激にシリンダー１４内の圧力が上昇して、確実にガス抜き溝１３ｄに対峙するＯリング１８部分が溶融や破断してシリンダー１４の内外に連通するガス抜き通路が確保される。
【００３３】
特にこのようにシートベルトの張力上昇が早い場合には、エネルギー吸収機構の作動も前述した場合に比べて早期に生じることになる。シリンダー１４に融点が比較的低い亜鉛合金（融点４００〜５００度Ｃ）にような材料を用いれば、ガス抜き溝１３ｄによるガス抜き通路を通じてシリンダー１４内のガスが外部に逃げる際、そこを通過する高温ガス（約２０００度Ｃ）によって、図９に示すようにガス抜き溝１３ｄに隣接したシリンダー１４内面が溶融して、より大きなガス抜き通路が形成されてより早くシリンダー１４内の圧力を逃がし効率よくエネルギー吸収機構を作動できる。この場合、ラック１３がエネルギー吸収機構の作動を損なうほど溶融しないようにある程度肉厚が確保されている。
【００３４】
そして、トーションバー４によるエネルギー吸収機構が作用し、巻取ドラム２が逆転する際には、既にガス抜き通路が確保されているため、シリンダー１４内に残っているガスによる圧力は下がっており、その結果、図１０に示される如く、巻取ドラム２の逆転に伴うピニオンギヤ体１２の矢印Ｐ方向と反対方向への逆転、およびそのピニオンギヤ体１２の逆転に伴うラック１３の矢印Ｑ方向と反対方向への移動が円滑になされる。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、プリテンショナー７の作動に際して、フランジ部１３ｃに備えられたガス抜き手段としてのガス抜き溝１３ｄは、初期状態においてはＯリング１８により塞がれているため、ガス発生器１５により発生するガスの圧力を有効に保持することができ、ガス発生器１５で発生されたガスの圧力を効率よくシートベルトの弛みの巻き取りに伝達することができ、シートベルトの巻取性能が効率よく発揮できる。
【００３６】
また、エネルギー吸収機構が作用し、巻取ドラム２が逆転する際には、既にガス抜き溝１３ｄを通じてガス抜き通路が確保されてシリンダー１４内のガス圧力が低下している。従って、巻取ドラム２の逆転を妨げる負荷が発生し難く、エネルギー吸収機構が十分にその機能を発揮することができる。
【００３７】
この際、シリンダー１４が溶融可能な材質から形成されていれば、ガス抜き通路がより拡大して、効率よくシリンダー１４内のガスが抜けるため、エネルギー吸収機構による機能がより効率よく発揮することができる。
【００３８】
また、シリンダー１４内のガスの圧力が効率よく低下するため、必要以上に耐圧性を高めたシリンダー１４の設計が不要となり、製作コスト低減が図れる。
【００３９】
さらに、ピストン部１３ｂのフランジ部１３ｃにガス抜き溝１３ｄを形成した構造であり、部品点数も増加せず、生産コスト低減が図れる。
【００４０】
なお、本実施形態においては、フランジ部１３ｃにガス抜き溝１３ｄを一個所形成した構造を示しているが、必要に応じて複数形成する構造としてもよく、ガス抜き溝１３ｄの切欠面積も必要に応じて適宜決定すればよい。
【００４１】
また、シリンダー１４の材質として亜鉛合金を示しているが、ガス発生器１５が発生したガスがガス抜き溝１３ｄを通じて外部に逃がされる際に溶融可能な材質であればよい。
【００４２】
さらに、ガス抜き通路が形成されるタイミングをラック１３停止後としたが、ラック１３に対してシートベルトの弛みを除去するのに十分な力をガス圧から伝えれた後であればタイミングはいつでもよい。
【００４３】
また、パッキンとしてニトリルゴムからなるＯリング１８を使用した構造を示しているが、前記ガス抜き通路が形成されるタイミングで溶融または破断するものであれば、形状や材質は何ら限定されない。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のシートベルト用リトラクターのプリテンショナーによれば、シリンダー内に摺動可能に保持されてガス発生器により発生されたガスの圧力で押圧駆動されるピストン部外周のパッキンに塞がれた部分に、ラックの基端から先端側に連通するガス抜き溝が設けられ、ガス発生器の作動時に発生するガスにより、ガス抜き溝を塞ぐパッキン部分が溶融もしくは破断する構造であり、部品点数の増加を抑え、プリテンショナーの作動時には、ガスの圧力を効率よく利用してシートベルトの巻取性能が効率よく発揮できると共に、エネルギー吸収機構の作用時には、シリンダー内のガスを効率よく逃がしてエネルギー吸収機構が効率よく機能を発揮できるという利点がある。
【００４５】
また、シリンダーは、ガス発生器により発生されるガスがガス抜き溝を通過する際、そのガスによって溶融可能な材質からなる構造とすれば、ガス抜き通路の拡大が図れ、エネルギー吸収機構による機能がより効率よく発揮することができるという利点がある。
【００４６】
さらに、必要以上に耐圧性を高めた設計が不要となり、設計が容易となるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】同部分断面正面図である。
【図３】ラックの一部側面図である。
【図４】図３における右側面図である。
【図５】図４における底面図である。
【図６】ピニオンギヤ体部分の断面説明図である。
【図７】プリテンショナーの動作説明図である。
【図８】プリテンショナーの動作説明図である。
【図９】プリテンショナーの動作説明図である。
【図１０】プリテンショナーの動作説明図である。
【符号の説明】
１  シートベルト用リトラクター
２  巻取ドラム
３  結合体
４  トーションバー
５  ハウジング体
７  プリテンショナー
８  渦巻バネ
１０  クラッチ支持ベース
１１  クラッチローラ
１２  ピニオンギヤ体
１２ｂ  ピニオンギヤ
１３  ラック
１３ａ  ラック歯
１３ｂ  ピストン部
１３ｃ  フランジ部
１３ｄ  ガス抜き溝
１４  シリンダー
１５  ガス発生器
１８  Ｏリング
【図１】
0003886828.tif 000002
【図２】
0003886828.tif 000003
【図３】
0003886828.tif 000004
【図４】
0003886828.tif 000005
【図５】
0003886828.tif 000006
【図６】
0003886828.tif 000007
【図７】
0003886828.tif 000008
【図８】
0003886828.tif 000009
【図９】
0003886828.tif 000010
【図１０】
0003886828.tif 000011