(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェビングを巻き取る巻取軸と、乗員の前方移動により前記ウェビングが引出し方向に引っ張られると所定の荷重で前記ウェビングの引出しを許容して乗員に作用する衝撃を緩和するエネルギー吸収機構とを備えたリトラクターを有するシートベルト装置において、
前記エネルギー吸収機構が、前記巻取軸のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材と、当該負荷作用部材に接触するように貯留されて前記負荷作用部材の移動時に負荷作用部材に対して粘性抵抗による負荷を作用させる電気粘性流体と、この電気粘性流体に電圧を印加する電圧印加部と、前記電圧印加部から電気粘性流体に印加される電圧を所定の検知データに基づいて調整する制御装置とを備えたことを特徴とするシートベルト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートベルト装置に関し、特に、エネルギー吸収機構に特徴を有するシートベルト装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両の乗員等を座席に安全に保持するためのシートベルト用リトラクターにおいては、急な加速、衝突又は減速に反応する慣性感知手段によってリトラクターを物理的にロックする緊急ロック機構を備えて乗員を効果的及び安全に拘束する緊急ロック式リトラクターが用いられている。
【０００３】
このような緊急ロック式リトラクターとしては、例えば特開昭５０−７９０２４号、特公昭５９−２１６２４号及び実公平２−４５０８８号公報等に開示されたシートベルト用リトラクターのように、ウェビングを巻装する巻取軸の一端に配設された係止部材が車両緊急時にリトラクターベースの被係止部に噛合して前記巻取軸のウェビング引出方向の回転を阻止することができるロック手段を備えたものがある。
【０００４】
そして、前記ロック手段においては、巻取軸が貫通するリトラクターベースの巻取軸貫通孔に形成された係止歯や、その巻取軸貫通孔に併設されたラッチプレートに形成された係止歯が被係止部として用いられる一方、巻取軸とともに回転するロックプレートやポールが係止部材として用いられており、車両緊急時にそれら係止部材と被係止部とが噛合して巻取軸のウェビング引出し方向の回転を阻止するように構成されている。
【０００５】
一方、衝突による衝撃力が極めて大きいときには、衝突後の時間の経過とともにウェビング張力が増大するため、乗員の身体に急激な減速度を生じることになり、ウェビングから乗員にかかるテンションが極めて大きくなる。そこで、ウェビングに作用する荷重が予め設定した所定値以上となった際、ウェビングを所定量繰出させることにより、乗員の身体に生じる衝撃を吸収するエネルギー吸収機構を備え、乗員の身体をより確実に保護するようにしたシートベルト用リトラクターも種々提案されている。このような構成のシートベルト用リトラクターは、例えば特開平９−１９３７４１号公報、特開平９−２０２２１２号公報及び特開平８−１２７３１３号公報等に開示されている。
【０００６】
前記特開平９−１９３７４１号公報に記載のシートベルト用リトラクターは、ウェビングに作用する荷重が予め設定した所定値以上となった際、このウェビング引張力によってシャフト状のエネルギー吸収部材が塑性変形し、この塑性変形によってボビンがウェビング引き出し方向へ回転する分だけ、ウェビングの引き出しを許容し、ウェビングによる乗員拘束力を緩めて、ウェビングから乗員に作用する衝撃を緩和する。
【０００７】
また、前記特開平９−２０２２１２号公報に記載のシートベルト用リトラクターは、ウェビングに作用する荷重が予め設定した所定値以上となった際、このウェビング引張力によってプレート状のエネルギー吸収部材が塑性変形し、この塑性変形によってウェビングの引き出しを許容し、ウェビングによる乗員拘束力を緩めて、ウェビングから乗員に作用する衝撃を緩和する。
【０００８】
それに対して、前記特開平８−１２７３１３号公報に記載のシートベルト用リトラクターは、ウェビングに作用する荷重が予め設定した所定値以上となった際、このウェビング引張力によって線材からなるエネルギー吸収部材に摩擦抵抗が作用し、この摩擦抵抗力をリトラクターからのウェビングの引き出しに必要な負荷とすることで、ウェビングの引き出しを許容し、ウェビングによる乗員拘束力を緩めて、ウェビングから乗員に作用する衝撃を緩和する。
【０００９】
すなわち、上述したシートベルト用リトラクターのエネルギー吸収機構は、特開平９−１９３７４１号公報に記載のシートベルト用リトラクターがシャフトの塑性変形を利用したもの、特開平９−２０２２１２号公報記載のシートベルト用リトラクターがプレートの塑性変形を利用したもの、特開平８−１２７３１３号公報記載のシートベルト用リトラクターが線材に作用する摩擦抵抗を利用したものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来のシートベルト用リトラクターのエネルギー吸収機構は、ウェビングに作用する引張り荷重が所定以上になった時に、所定の機構部品の塑性変形又は摩擦抵抗によりウェビングの引き出しを許容するもので、ウェビングの引き出しの際に、ウェビングに作用する負荷が、機構部品の塑性変形に必要な荷重、あるいは機構部品の移動に伴う摩擦抵抗で、常に一定である。
このように負荷が一定となる特性では、緊急時にウェビングに作用する張力や引き出し速度が一定であれば、所定の負荷によりウェビングの引き出しを許容して、衝撃吸収を行うと同時に、ウェビングの引き出し量を一定範囲に制限して、乗員の安全性を確保することができる。
【００１１】
ところが、緊急時にウェビングに作用する張力や引き出し速度は、例えば乗員の体格や体重等の個体差、あるいは緊急時の車体速度の相異等によって大きく変動する。そして、ウェビングに作用する張力や引き出し速度が異なると、前述した従来のエネルギー吸収機構では、ウェビングの引き出しにかかる負荷が一定のため、ウェビング引き出し量に差異を招き、寸法の限られた車両室内では、例えば、ウェビングの過度な引き出しによる車室内衝突を招くおそれがあった。
したがって、所定の限られた車両室内で多様な衝突形態に対応することを考えると、ウェビングの引き出し量を制御する必要性も生じる。しかしながら、ウェビング引き出し量を制限したい場合において、ウェビングが所定量引き出した後、エネルギー吸収動作を強制的に終了させるストッパ手段等を利用すると、ウェビングの引き出しからその阻止までの変化が急激となるので好ましくない。
【００１２】
本発明はかかる事情に鑑みて提案されたもので、エネルギー吸収機構の作動時のウェビングの引き出しにかかる負荷を調節でき、緊急時にウェビングに作用する張力や引き出し速度に相応してウェビングの引き出しにかかる負荷を調節することで、エネルギー吸収機構の作動によるウェビングの引き出し量を乗員の個体差等に応じて、乗員を安全に拘束し得る適正範囲に制限することができるエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、ウェビングを巻き取る巻取軸と、乗員の前方移動により前記ウェビングが引出し方向に引っ張られると所定の荷重で前記ウェビングの引出しを許容して乗員に作用する衝撃を緩和するエネルギー吸収機構とを備えたリトラクターを有するシートベルト装置において、
前記エネルギー吸収機構が、前記巻取軸のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材と、当該負荷作用部材に接触するように貯留されて前記負荷作用部材の移動時に負荷作用部材に対して粘性抵抗による負荷を作用させる電気粘性流体と、この電気粘性流体に電圧を印加する電圧印加部と、前記電圧印加部から電気粘性流体に印加される電圧を所定の検知データに基づいて調整する制御装置とを備えたことを特徴とするシートベルト装置により達成される。
【００１４】
本発明の上記構成によれば、車両衝突時において、ウェビングに作用する張力が所定値以上に達したために、エネルギー吸収機構が作動してウェビングの引き出しが許容される場合、ウェビングの引き出しには、負荷作用部材の移動動作が伴う。そして、この負荷作用部材の移動に際して当該負荷作用部材に作用する電気粘性流体の粘性抵抗が、ウェビングの引き出しに必要な負荷となる。
この負荷は、電気粘性流体の粘性抵抗であるため、電圧印加部によって電気粘性流体に印加する電圧を変えて電気粘性流体の粘性を変えることで、任意値に調整することができる。  そして、粘性抵抗によってウェビング引き出し時に作用する負荷を、ウェビングの引き出し量が過度にならないように、緊急時にウェビングに作用する張力や引き出し速度に相応した値に調整することで、緊急時のウェビングの引き出し量をウェビングに作用する張力や引き出し速度に拘わらず一定の範囲に制限することができる。
したがって、乗員の体格差や体重差等の個体差、あるいは車両衝突時の車体速度の差異によってウェビングに作用する張力や引き出し速度が変動しても、エネルギー吸収機構の作動によるウェビングの引き出し量は、常に、乗員を安全に拘束し得る適正範囲に制限することができ、シートベルト装置の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
また、電気粘性流体の粘性は、負荷作用部材の移動開始の初期には比較的に小さく設定し、負荷作用部材の移動の経過に伴って徐々に高めることで、ウェビングの引き出しを、非直線的に制御して、エネルギー吸収機構としての衝撃吸収特性を改善することも可能である。さらに、エアバックの作動、不作動に応じて電気粘性流体の粘性を制御することも可能である。
【００１６】
なお、前記エネルギー吸収機構において、巻取軸のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材は、例えば、電気粘性流体を貯留したシリンダに摺動可能に支持されて、巻取軸の回転に連動して前記シリンダ内を移動するピストン、あるいは、巻取軸により回転駆動されて電気粘性流体を攪拌する攪拌羽根、あるいは、巻取軸の回転に連動するねじ軸に螺合して設けられてねじ軸の回転によって電気粘性流体中を移動操作されるナット形ピストンなど、設置スペースやリトラクターの構造に応じて、種々の形態に設定すればよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るエネルギー吸収機構を有するリトラクターを備えたシートベルト装置の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１から図９は本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第１実施形態を示したもので、図１は本発明の第１実施形態のエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置におけるプリテンショナー及びエネルギー吸収機構の構成を示す断面図、図２は図１に示したエネルギー吸収機構の電圧印加部の設置構造を示す拡大断面図、図３は図１に示したエネルギー吸収機構における負荷作用部材の移動に伴う電気粘性流体の流動を示す要部断面図、図４は図１に示した制御装置の構成を示すブロック図、図５は図４に示した制御装置で使用する昇圧回路の構成を示す回路図、図６は図４に示した制御装置による動作制御を示すフローチャート、図７は図１に示したエネルギー吸収機構の作動開始時の状態を示す断面図、図８は図１に示したエネルギー吸収機構の作動途中の状態を示す断面図、図９は図１に示したエネルギー吸収機構の作動完了時の状態を示す断面図である。
【００１８】
この第１実施形態のシートベルト装置は、ウェビングＷを巻き取る巻取軸４を備えたリトラクター２と、当該リトラクター２に取付けられて車両衝突時に作動して前記ウェビングＷを引込むプリテンショナー３とを備え、且つ、前記プリテンショナー３が、プリテンショナー作動後の乗員の前方移動により前記ウェビングＷが引出し方向に引っ張られると所定の荷重で前記ウェビングＷの引出しを許容して乗員に作用する衝撃を緩和するエネルギー吸収機構６を備えている。
【００１９】
本実施形態に係るプリテンショナー３は、車両のリトラクター２に取付けられ、車両衝突時の衝撃を直接感知又はセンサからの電気信号を感知してウェビングＷのたるみを除去するものである。
図１に示すように、当該プリテンショナー３は、リトラクターの巻取軸４にクラッチ機構（図示略）を介して所定条件の下でトルク伝達可能な回転駆動部材である図示略のクラッチ外輪と、ガス発生装置２９が発生するガス圧力で押圧駆動される第１のラック２５と常時噛合わされたピニオンギア２１により前記クラッチ外輪を回転駆動する駆動手段５と、前記ピニオンギア２１の回転により前記クラッチ外輪を増速回転させるべく、ピニオンギア２１と前記クラッチ外輪の間に配設された増速歯車伝達装置である遊星歯車装置（図示略）と、車両衝突時に前記ガス発生装置２９を作動させる制御装置６０とを備えている。
【００２０】
前記駆動手段５は、前記ピニオンギア２１の歯２１ａに噛合可能なラック歯２５ａが形成された第１のラック２５と、当該ラック２５の基端を移動可能に受容する第１のシリンダ２４とを備えている。そして、当該シリンダ２４は、ラックギアケース２２に連結されている。
【００２１】
また、前記ラックギアケース２２には、前記ピニオンギア２１が回転自在に収容される中央開口３３と、当該中央開口３３と一部連通して前記ラック２５を摺動案内する案内溝３４とが形成されており、当該ラックギアケース２２の外側はプレート（図示略）によって覆われるようになっている。
【００２２】
前記シリンダ２４内に受容されたラック２５の基端は、前記ガス発生装置２９から噴射されてシリンダ２４内に供給されるガス圧力を受ける第１のピストン４０に連結されている。すなわち、このプリテンショナー３は、車両衝突等の緊急時には前記ガス発生装置２９から噴射されて前記ピストン４０に作用するガス圧力でラック２５を押圧駆動することにより、前記不図示のクラッチ機構を介して、リトラクターの巻取軸４をウェビングＷのたるみが除去される方向へ回転させる。
【００２３】
また、本実施形態において、前記ピストン４０は、ラック２５の基端に一体成形されたピストン本体４１と、当該ピストン本体４１に重ねられてシリンダ２４内に供給される圧力をピストン本体４１に伝える受圧板２７とに分割された構成をなしている。そして、ピストン４０とシリンダ２４との間の気密性を保持するためのリング状のシール部材２６は、前記ピストン本体４１と受圧板２７との間に挟持されるようになっている。
【００２４】
また、前記エネルギー吸収機構６は、前記巻取軸４のウェビングＷ引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材６１と、当該負荷作用部材６１に接触するように貯留されて前記負荷作用部材６１の移動時に負荷作用部材６１に対して粘性抵抗による負荷を作用させる電気粘性流体６２と、この電気粘性流体６２に電圧を印加する電圧印加部６３と、前記電圧印加部６３から電気粘性流体６２に印加される電圧を所定の検知データに基づいて調整する制御装置６０とで構成されている。この制御装置６０は、プリテンショナー３のガス発生装置２９の動作を制御する制御装置との兼用である。
【００２５】
本実施形態の場合、前記負荷作用部材６１は、前記ピニオンギア２１の歯２１ａと噛合可能なラック歯４５ａが形成された第２のラック４５と、前記第２のラック４５の他端側に連続して形成された第２のシリンダ５４に摺動自在に支持された第２のピストン５０とで構成されている。
【００２６】
第２のラック４５は、ピニオンギア２１の回転に連動して進退変位可能なように、ラックギアケース２２に嵌入したスリーブ５２に摺動自在に支持されている。そして、このスリーブ５２の一端側には、ゴムスプリング４８が装備されている。このゴムスプリング４８は、プリテンショナー３の作動によって第１のラック２５が図１で下方に変位し、そのときのピニオンギア２１の回転に連動して前記第２のラック４５が図１で上方に変位するとき、第２のラック４５の終端のラック歯４５ａがピニオンギア２１の歯２１ａから離脱しないように、第２のラック４５の一端に当接して、該第２のラック４５を戻り方向に付勢する。なお、このゴムスプリング４８をコイルバネ・板バネ等のような金属バネ等に置換してもよい。
【００２７】
前記ピストン５０は、ラック４５の一端側に当接可能であると共にスリーブ５２の一端部に位置決めされたピストン本体５１と、当該ピストン本体５１に重ねられてシリンダ５４内に封入された流体圧を前記ピストン本体５１に伝える受圧板５７とに分割された構成をなしており、ピストン５０とシリンダ５４との間の気密性を保持するためのリング状のシール部材５６が、前記ピストン本体５１と受圧板５７との間に挟持されるようになっている。
【００２８】
電気粘性流体６２は、前記第２のシリンダ５４に貯留されている。この第２のシリンダ５４は、前記第２のピストン５０が摺動可能な第１室５４ａと、オリフィス５４ｂを介して第１室５４ａに連通した第２室５４ｃとを備えている。そして、前記第２室５４ｃには、第１室５４ａと第２室５４ｃとに充填された電気粘性流体６２を封入する第３ピストン６６が摺動可能に装着されている。なお、符号６６に相当する部材はピストンに限らず、シールであってもよい。また、第２室５４ｃは、第３ピストン６６の装備位置よりも下流の空きスペースに、外部に連通する連通孔６７が装備されている。なお、この連通孔６７は、第３ピストン６６が移動することによる第２室５４ｃ内の空気を排出することが目的であり、孔ではなく部材の隙間等でも代用可能である。
【００２９】
電圧印加部６３は、図２に示すように、前記第２のシリンダ５４のオリフィス５４ｂの周囲に、絶縁材層６８を介して、正電極６３ａと負電極６３ｂとを配置して、これらの電極６３ａ，６３ｂからの放電により、電気粘性流体６２に電圧をかける。
【００３０】
プリテンショナー３の作動後に、ウェビングＷが乗員により引っ張られて、ウェビングＷに作用する引張力が所定以上になって、ウェビングＷの引き出しがなされる時、ウェビングＷの引き出し方向へのピニオンギア２１の回転に伴い、第２のラック４５が下方に変位する。この第２のラック４５の下方の変位によって、前記第２のピストン５０が下方に押圧される時、図３に示すように、第２のシリンダ５４の第１室５４ａと第２室５４ｃとの間に充填された電気粘性流体６２は、第２のピストン５０により下方に圧迫され、第１室５４ａ内の電気粘性流体６２がオリフィス５４ｂを経て第２室５４ｃに移動する電気粘性流体６２の移動が起こる。この電気粘性流体６２の移動時に発生する粘性抵抗が、ウェビングＷの引き出しを制限する負荷となる。
【００３１】
本実施形態の制御装置６０は、図１に示すように、乗員のシートベルトの装着の有無を検出するシートベルト装着検知センサ７１、車体の加速度を検出する加速度センサ７２、シート７３に埋め込まれた圧力センサ７４の出力を監視して、運転者の体重等の運転条件、緊急事態の発生の有無等を判定していて、これらのセンサからの出力に基づいて、ガス発生装置２９を作動させたり、あるいは電圧印加部６３によって電気粘性流体６２に電圧の印加を行う。
【００３２】
シートベルト装着検知センサ７１や加速度センサ７２は、公知の種々のセンサを利用する。
圧力センサ７４は、シート７３に埋蔵した密封袋体７５内に装備されていて、乗員の着座によって密封袋体７５の内圧が上昇すると、その内圧の上昇に応じた信号を出力する。
制御装置６０は、この圧力センサ７４の出力から、乗員の体重や体格を推定し、エネルギー吸収機構６の作動時にウェビングＷの引き出し時に作用する負荷が、乗員の体重や体格に応じて調整されて、ウェビングＷの引き出しが過度に生じないように、電圧印加部６３から電気粘性流体６２に印加する電圧を調整する。
【００３３】
本実施形態の制御装置６０は、具体的には、図４に示すように、電圧印加部６３の出力電圧を生成する昇圧回路８１と、ガス発生装置２９を作動させる発火回路８２と、前述の各センサ７１，７２，７４からの信号を受ける入力インタフェース８３と、前記昇圧回路８１や発火回路８２に駆動信号を出力する出力インタフェース８４と、入力インタフェース８３に入力した各センサからの信号に基づいて、出力インタフェース８４の出力を決定するＣＰＵ８６とで構成されている。
【００３４】
ＣＰＵ８６には、各種のデータ、あるいは乗員からの指示等を記憶するＲＯＭ８７，ＲＡＭ８８が接続されている。ＣＰＵ８６は、これらのＲＯＭ８７，ＲＡＭ８８の格納しているデータと、入力インタフェース８３に入力したセンサ出力に基づいて、運転者の体重・体格等の条件、及び、シートベルトの使用の有無等を判定し、判定結果に応じて、過度のウェビングの引き出しが生じないように、適正にウェビングの引き出し時の負荷が調整されるように、昇圧回路８１及び発火回路８２の動作を制御する。
なお、本実施形態の場合、昇圧回路８１の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換回路８９を介してＣＰＵ８６にフィードバックされている。ＣＰＵ８６は、このＡ／Ｄ変換回路８９からのフィードバック信号によって、昇圧回路８１の出力電圧をモニタリングし、次の出力の最適化の判定データとする。
以上の入力インタフェース８３、出力インタフェース８４、ＣＰＵ８６、ＲＯＭ８７、ＲＡＭ８８、Ａ／Ｄ変換回路８９等は、ワンチップマイコンとして、組み込まれる。
【００３５】
本実施形態の昇圧回路８１は、具体的には、図５に示す構成である。
図示のように、この昇圧回路８１は、抵抗Ｒ１〜Ｒ６、コイルＬ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ３、及びＰＮＰトランジスタＱ２により構成されている。
出力インタフェース８４から昇圧回路８１に入力する信号Ａは、抵抗Ｒ１を介してＮＰＮトランジスタＱ１に入力して、該ＮＰＮトランジスタＱ１をスイッチングさせる。このＮＰＮトランジスタＱ１のスイッチング周期は、コイルＬ１，ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に充電される電荷量を決定する。出力インタフェース８４からの入力信号Ａの周波数を高くすれば、それに応じて、コンデンサＣ１に充電される電荷量が増大し、入力信号Ａの周波数調整により、自由に増減可能である。
【００３６】
コンデンサＣ１に充電された電荷量は、出力インタフェース８４からの入力信号Ｂが‘Ｈ'レベルになることでＮＰＮトランジスタＱ３がオン状態になり、それに伴ってＰＮＰトランジスタＱ２がオンになることで、ＰＮＰトランジスタＱ２から電圧印加部６３に出力される。
ＰＮＰトランジスタＱ２が出力する電位は、抵抗ブリッジＲ２，Ｒ３間の電位Ｃが、Ａ／Ｄ変換回路８９を介してＣＰＵ８６に送出されることで、ＣＰＵ８６にモニタリングされ、ＮＰＮトランジスタＱ１に入力させる信号Ａの周波数設定に利用される。
すなわち、ＣＰＵ８６は、電位信号Ｃを監視して、ＰＮＰトランジスタＱ２の出力電位が目標電圧となるように、入力信号Ａの周波数調整を行う。
【００３７】
以上の制御装置６０は、図６に示す手順で、処理を行う。
まず、最初のステップＳ６０１で、シートベルト装着検知センサ７１の検出信号に基づいて、シートベルトが装着されているか否かを判定し、シートベルトが非装着の時には、処理を終了する。このステップＳ６０１で、シートベルトが装着されていると判定された場合には、次のステップＳ６０２に進んで前記圧力センサ７４の検出信号に基づいて圧力検知を行う。
そして、次のステップＳ６０３では、圧力検知結果に基づいて、乗員の体重・体格を算出し、その算出結果に基づいて、シートベルト引き出し時の負荷となる電気粘性流体６２の粘性抵抗が過度の引き出しを防止し得る適正値となるように、目標電圧の設定を行う。
目標電圧Ｖは、Ｖ＝（Ｐ１−Ｐ０）×ａ      ……（１）により求める。
ただし、Ｐ１は圧力センサ７４による検出値、Ｐ０は密封袋体７５内の荷重が乗員が着座する前の初期圧力、ａは乗数である。
【００３８】
次いで、次のステップＳ６０４では、加速度センサ７２の検出信号に基づいて、衝突時の加速度検出を行う。更に、次のステップＳ６０５では、衝突時の加速度Ｇを、規定の単位時間（例えば、５ｍｓ）間隔で区間平均した加速度Ｇａを算出し、更に次のステップＳ６０６では、その区間平均加速度Ｇａと衝突の判定基準となる基準加速度Ｇｔｈとの大小比較を行う。
ステップＳ６０６において、区間平均加速度Ｇａが基準加速度Ｇｔｈ以下と判定された場合には、プリテンショナー３を作動させる必要がないとみなされて、処理を終了する。
【００３９】
一方、ステップＳ６０６において、区間平均加速度Ｇａが基準加速度Ｇｔｈよりも大きいと判定された場合には、次のステップＳ６０７に移って発火回路８２から発火信号を出力し、ガス発生装置２９を作動させる。
次いで、次のステップＳ６０８では、発火信号出力後の経過時間を測定し、所定時間経過したら、次のステップＳ６０９で、電圧印加部６３から目標電圧を印加して、電気粘性流体６２の粘性抵抗を適正化する。
そして、電気粘性流体６２への電圧印加後は、次のステップＳ６１０に移って経過時間の測定を開始し、所定時間経過したら、次のステップＳ６１１に移って、電気粘性流体６２への電圧印加を停止し、電気粘性流体６２の粘性を初期状態に戻して処理を終了する。
【００４０】
以上のステップＳ６０１〜Ｓ６１１の一連の処理は、例えば、タイマーの計時により１ｍｓ毎に実施される。ただし、ステップＳ６０７で発火信号出力があった場合は、上記タイマーによる計時は一旦停止し、ステップＳ６１１の完了後に、上記タイマーによる計時が再開される。
【００４１】
次に、本実施形態におけるプリテンショナー３及びエネルギー吸収機構６の作動状態を図面に基づいて説明する。
車両衝突等の緊急時に、前述したステップＳ６０７による処理によって、ガス発生装置２９からガスが噴射されると、ピストン４０の受圧板２７にガス圧力が作用する。すると、図１に示すように、ピストン本体４１と一体成形されたラック２５が図中下方（矢印Ｐ方向）に押圧駆動されることにより、当該ラック２５のラック歯２５ａとその歯２１ａが噛み合ったピニオンギア２１が図中時計回りに回転する。このピニオンギア２１の回転により、上述したクラッチ機構等を介して巻取軸４と連結されることでウェビングＷが引込まれる。
【００４２】
この時、エネルギー吸収機構６の第２ラック４５は、ピニオンギア２１の歯２１ａにそのラック歯４５ａが噛み合っているため、ピニオンギア２１の時計回りの回転により、図１中上方（矢印Ｕ方向）へ移動させられる。そして、第２ラック４５は、その先端部がゴムスプリング４８を撓ませながら上方に移動するが、ラック歯４５ａがピニオンギア２１の歯２１ａを乗り越えると、図７に示すように、ゴムスプリング４８の弾性で第２ラック４５のラック歯４５ａは再びピニオン２１の歯２１ａと噛み合う。
【００４３】
そして、プリテンショナー３によるウェビング引込み作動が終了して乗員の車両前方への移動によりウェビングＷが逆に図中上方（矢印Ｔ方向）に引き出されると、ピニオンギア２１は巻取軸４に連結されたままなので、ピニオンギア２１は、図中反時計回りに、すなわちプリテンショナー３作動時とは逆方向に回転する。プリテンショナー３のラック２５が初期位置の方向に押し戻されるのと同じく、エネルギー吸収機構６のラック４５もゴムスプリング４８の弾性力により常にピニオンギア２１と噛み合おうとするので図中下向き（矢印Ｄ方向）に移動する。
【００４４】
そして、図８に示すように、エネルギー吸収機構６側のラック４５が少量移動して、ラック歯４５ａがピニオンギア２１の歯２１ａと完全に噛み合うと、第２ラック４５の先端がゴムスプリング４８と当接しなくなるので、ゴムスプリング４８の弾性力は作用しなくなる。その後、スリーブ５２の一端部にシール部材５６の弾性力によって仮支持されていたピストン５０のピストン本体５１にラック４５の一端部が押し当たる。
この時までに、前述のステップＳ６０９における電気粘性流体６２への電圧印加が開始されている。
【００４５】
そして、図９に示すように、更にウェビングＷが図中上方向（矢印Ｔ方向）に引き出され、ピニオンギア２１が反時計回りに回転を続けると、エネルギー吸収機構６のラック４５がピストン５０を押動してシリンダ５４の容積を圧迫し、図示のように、第２のピストン５０の変位に応じて、第２のシリンダ５４の第１室５４ａ内の電気粘性流体６２をオリフィス５４ｂを介して第２室５４ｃに流動させる。
この電気粘性流体６２の流動時の粘性抵抗が、ウェビングＷの引き出しを制限する負荷となる。
【００４６】
以上のシートベルト装置１では、車両衝突時において、プリテンショナー作動後に、ウェビングＷに作用する張力が所定値以上に達したために、エネルギー吸収機構６が作動してウェビングＷの引き出しが許容される場合、ウェビングＷの引き出しには、負荷作用部材６１の移動動作が伴う。そして、この負荷作用部材６１の移動に際して当該負荷作用部材６１に作用する電気粘性流体６２の粘性抵抗が、ウェビングＷの引き出しに必要な負荷となる。
この負荷は、電気粘性流体６２の粘性抵抗であるため、電圧印加部６３によって電気粘性流体６２にかける電圧を変えて電気粘性流体６２の粘性を変えることで、任意値に調整することができる。
そして、粘性抵抗によってウェビングＷ引き出し時に作用する負荷を、ウェビングＷの引き出し量が過度にならないように、緊急時にウェビングＷに作用する張力や引き出し速度に相応した値に調整することで、緊急時のウェビングＷの引き出し量をウェビングＷに作用する張力や引き出し速度に拘わらず一定の範囲に制限することができる。
したがって、乗員の体格差や体重差等の個体差、あるいは車両衝突時の車体速度の差異によってウェビングＷに作用する張力や引き出し速度が変動しても、エネルギー吸収機構６の作動によるウェビングＷの引き出し量は、常に、乗員を安全に拘束し得る適正範囲に制限することができ、シートベルト装置１の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
また、電気粘性流体６２の粘性は、負荷作用部材６１の移動開始の初期には比較的に小さく設定し、負荷作用部材６１の移動の経過に伴って徐々に高めることで、ウェビングＷの引き出しを、非直線的に制御して、エネルギー吸収機構６としての衝撃吸収特性を改善することも可能である。さらに、エアバックを装備した車両であれば、当該エアバックによって衝撃緩衝力を得ることができるので、エアバックの作動、不作動に応じて電気粘性流体の粘性を制御することも可能である。
【００４８】
図１０及び図１１は、本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第２実施形態を示したものである。
この第２実施形態のシートベルト装置９０は、前述した第１実施形態の圧力センサの代わりに、図１０に示すように、リトラクター９１のウェビングＷを巻回する巻取軸４の端部にポテンショメータ９３の回転軸を連結した構成で、該ポテンショメータ９３によりウェビングＷの引き出し量を検出するものである。
ポテンショメータ９３は、図１１に示すように、巻取軸４の回転によって、換言すればウェビングＷの引出し量に応じて、抵抗Ｒａ，Ｒｂの分割位置が変わって、出力電圧Ｖが変化する。
このポテンショメータ９３によって検出したベルト引き出し量によって、乗員の車室内における相対位置が求められ、ウェビングＷの引き出しが過度にならないように、前述した電気粘性流体６２に印加する電圧の最適値（目標電圧）が算出される。
【００４９】
シートベルトの引き出し量に基づく目標電圧の算出式は、以下の（２）式に示す如きである。
目標電圧＝（引き出し量−Ｓ１）×ｂ        ……（２）
ここで、Ｓ１は、シートを一番下げた位置にして、乗員が座っていないシート上でシートベルトを装着した状態の時のシートベルトの引き出し量で、車両毎に、予め決まっている。また、ｂは乗数である。
【００５０】
図１２から図１４は本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第３実施形態を示したもので、図１２は本発明の第３実施形態のエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の概略構成を示すブロック図、図１３は図１２に示した第３実施形態のシートベルト装置の制御装置に組み込まれる昇圧回路の構成を示す回路図、図１４は図１２に示した第３実施形態のシートベルト装置の制御装置による動作制御を示すフローチャートである。
【００５１】
この第３実施形態のエネルギー吸収機構１０１は、第１実施形態に示した昇圧回路８１の代わりに、図１３に示した昇圧回路１０２を使用しており、また圧力センサを備えていない。それ以外の基本的な構成は、第１実施形態と同様でよい。
すなわち、本実施形態のエネルギー吸収機構１０１は、図１２に示すように、制御装置１０３が、シートベルト装着検知センサ７１，加速度センサ７２等のセンサの信号に基づいて、電圧印加部６３やガス発生装置２９の動作を制御する構成となっている。
【００５２】
そして、本実施形態の制御装置１０３に組み込まれる昇圧回路１０２は、抵抗Ｒ１〜Ｒ９、コイルＬ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１，Ｃ２、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ３、及びＰＮＰトランジスタＱ２により構成されたもので、具体的には、前述した第１実施形態の昇圧回路８１におけるＰＮＰトランジスタＱ２の後段に、コンデンサＣ２による充電部、抵抗Ｒ８，Ｒ９の接続点の電位出力Ｅを追加し、且つ、ＮＰＮトランジスタＱ３のスイッチ用の入力Ｂに抵抗Ｒ７を入れたものである。
【００５３】
この昇圧回路１０２を使用する制御装置１０３は、具体的には、図１４に示す手順で、処理を行う。
まず、最初のステップＳ１４０１で、シートベルト装着検知センサ７１の検出信号に基づいて、シートベルトが装着されているか否かを判定し、シートベルトが非装着の時には、処理を終了する。このステップＳ１４０１で、シートベルトが装着されていると判定された場合には、次のステップＳ１４０２に進んで前記昇圧回路１０２において昇圧する電圧を設定する（例えば、１０ｋＶ）。
【００５４】
そして、次のステップＳ１４０３では、加速度センサ７２の検出信号に基づいて、衝突時の加速度検出を行う。更に次のステップＳ１４０４では、衝突時の加速度Ｇを、規定の単位時間（例えば、５ｍｓ）間隔で区間平均した加速度Ｇａを算出し、更に次のステップＳ１４０５では、その区間平均加速度Ｇａと衝突の判定基準となる基準加速度Ｇｔｈとの大小比較を行う。
前記ステップＳ１４０５において、区間平均加速度Ｇａが基準加速度Ｇｔｈ以下と判定された場合には、プリテンショナー３を作動させる必要がないとみなされて、処理を終了する。
【００５５】
一方、ステップＳ１４０５において、区間平均加速度Ｇａが基準加速度Ｇｔｈよりも大きいと判定された場合には、次のステップＳ１４０６に移って発火回路８２から発火信号を出力し、ガス発生装置２９を作動させる。
次いで、次のステップＳ１４０７では、発火信号出力後の経過時間を測定し、所定時間経過したら、次のステップＳ１４０８で、目標電圧の設定を行う。
このステップＳ１４０８における目標電圧Ｖの設定処理は、加速度センサ７２の検出値に基づいて、衝突時の加速度Ｇの大きさに応じた、シートベルト引き出し時の負荷となる電気粘性流体６２の粘性抵抗が過度の引き出しを防止し得る適正値となるように、次の（３）式に従って、目標電圧の設定を行う。
Ｖ＝（Ｇ１／Ｇ）×Ｃ              ……（３）
ここにＧ１は、基準の加速度で、例えば、２０Ｇである。また、Ｃは定数で、例えば１０ｋＶである。Ｇが２０Ｇ以下なら、目標電圧＝１０ｋＶとする。
【００５６】
次いで、次のステップＳ１４０９では、電圧印加部６３から目標電圧を印加して、電気粘性流体６２の粘性抵抗を適正化する。
そして、電気粘性流体６２への電圧印加後は、次のステップＳ１４１０に移って経過時間の測定を開始し、所定時間経過したら、次のステップＳ１４１１に移って、電気粘性流体６２への電圧印加を停止し、電気粘性流体６２の粘性を初期状態に戻して処理を終了する。
以上のように本実施形態は、加速度センサ７２の検出値に基づいて、衝突時の加速度Ｇの大きさに応じて、シートベルト引き出し時の負荷となる電気粘性流体６２の粘性抵抗が過度の引き出しを防止し得る適正値となるように、目標電圧の設定を行うところに特徴がある。
【００５７】
図１５及び図１６は本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第４実施形態を示したもので、図１５は本発明に係るエネルギー吸収機構を装備したリトラクターの正面図、図１６は図１５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
この第４実施形態のシートベルト装置は、リトラクター１１１のボビン１１３を回転自在に支持するリトラクターベース１１２の一方の側面で、巻き取りバネ１１４を装備する側の外側面に、粘性流体１１５を貯留する流体貯留ケース１１６を装備し、当該流体貯留ケース１１６内を挿通する前記ボビン１１３のエネルギー吸収シャフト１１３ａに、このエネルギー吸収シャフト１１３ａと一体回転して粘性流体１１５を攪拌する羽根１１７を設けたものである。
【００５８】
そして、電源１１８に接続される負電極をリトラクターベース１１２を介してエネルギー吸収シャフト１１３ａに接続するとともに、正電極を流体貯留ケース１１６に接続することで、流体貯留ケース１１６内の粘性流体１１５に電圧印加できるようにしたものである。また、流体貯留ケース１１６の羽根１１７を収納する空間１１６ａを略歯車形状とすることで、羽根１１７の先端と前記空間１１６ａの突起部との間に隙間の小さい部分が画成され、粘性抵抗を与えるのに適した形状としている。なお、リトラクターベース１１２と流体貯留ケース１１６は絶縁シール１１９によって絶縁されている。
【００５９】
電源１１８から粘性流体１１５に印加する電圧は、図示しない制御装置により、前述した各実施形態のように、調整可能にされている。
すなわち、本実施形態は、エネルギー吸収シャフト１１３ａの塑性変形（捩り変形）によって衝撃吸収を行う公知のエネルギー吸収機構が装備されたリトラクター１１１において、前記エネルギー吸収シャフト１１３ａに装備した羽根１１７を、リトラクターの巻取軸のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材としたものである。
【００６０】
このようにしても、粘性抵抗によってウェビングＷ引き出し時に作用する負荷を、ウェビングＷの引き出し量が過度にならないように、緊急時にウェビングＷに作用する張力や引き出し速度に相応した値に調整することで、緊急時のウェビングＷの引き出し量をウェビングＷに作用する張力や引き出し速度に拘わらず一定の範囲に制限することができる。
したがって、乗員の体格差や体重差等の個体差、あるいは車両衝突時の車体速度の差異によってウェビングＷに作用する張力や引き出し速度が変動しても、エネルギー吸収機構６の作動によるウェビングＷの引き出し量は、常に、乗員を安全に拘束し得る適正範囲に制限することができ、シートベルト装置の信頼性を向上させることができる。なお、通常の巻取り引出し時においてエネルギー吸収シャフト１１３ａと羽根１１７は共に回転するが、その際には電気粘性流体の粘度に相当する小さい回転抵抗しか受けない。
【００６１】
図１７及び図１８は本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第５実施形態を示したもので、図１７は本発明に係るエネルギー吸収機構を装備したリトラクターの正面図、図１８は図１７のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
この第５実施形態のシートベルト装置は、リトラクター１２５に公知のプリテンショナー１２４を備えた構成である。このプリテンショナー１２４は、作動時に図示しないクラッチが接続されることで、プリテンショナー駆動軸１２４ａが巻取軸１２１ａと一体に回転するようになっている。
【００６２】
本実施形態のエネルギー吸収機構１３０は、スライダクランク機構からなり、前記プリテンショナー駆動軸１２４ａにこま部材１２２を介して取付けられ、プリテンショナー作動時と逆方向に回転するとプリテンショナー駆動軸１２４ａと接続されるワンウェイクラッチ１２３と、該ワンウェイクラッチ１２３にその一端に取付けられたピストンロッド１３１と、該ピストンロッド１３１の他端に回動自在に取付けられたピストン１２６と、該ピストン１２６を摺動可能に保持するとともに、該ピストン１２６の移動により加圧される液室１２７ａに電気粘性流体１２８が貯留されるシリンダ１２７と、前記シリンダ１２７の液室１２７ａに開口されるオリフィス１２７ｂと、前記シリンダ１２７内のオリフィス１２７ｂの部分で電気粘性流体１２８に電圧を印加する電圧印加部１２９と、電圧印加部１２９の出力を調整する図示しない制御装置とを備えている。
【００６３】
前記オリフィス１２７ｂは、通常は、フィルム状のシール１３１によって塞がれており、液室１２７ａに封入されている電気粘性流体１２８がピストン１２６により加圧されると、シール１３１が破れて、オリフィス１２７ｂが開口する構成とされている。
本実施形態のエネルギー吸収機構１３０においては、作動時にワンウェイクラッチ１２３が接続されると、前記ピストン１２６が、ボビン１２１のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材として機能する。
【００６４】
図１９は本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第６実施形態となるリトラクターの一部断面図である。なお、本実施形態のリトラクターのロック手段は、所定荷重（通常入力荷重以上で中速衝突等エネルギー吸収を必要とする荷重以上）でロックが解除するようになっている。
このリトラクター１４０は、リトラクターベース１４２の側壁に、ウェビングを巻回したボビン１４３の中心を挿通するねじ軸１４４が挿通している。そして、ボビン１４３は前記ねじ軸１４４の周囲に、電気粘性流体１４６を封入する液室１４７を画成していて、前記ねじ軸１４４には、ナット形のピストン１４８が螺合している。
【００６５】
ねじ軸１４４に螺合したピストン１４８は、ボビン１４３に対して軸方向にのみ相対変位が許容されるようにボビン１４３に係合していて、ボビン１４３が回転すると、それに伴う回転により前記ねじ軸１４４上を螺進して、電気粘性流体１４６中を移動するため、電気粘性流体１４６から移動を制限する向きの粘性抵抗を受ける。この粘性抵抗が、ボビン１４３の回転を制限して、ウェビングの引き出しを制限する負荷となる。なお、リトラクター１４０の通常使用時では、ウェビングの巻取り引出しの動きが遅いため電気粘性流体１４６の粘性抵抗は大きな抵抗とならない。
ボビン１４３内の電気粘性流体１４６は、一方の電極をリトラクターベース１４２に接続し、他方の電極をボビン１４３に接続した電圧印加部材１５０によって電圧が印加される。なお、ねじ軸１４４とリトラクターベース１４２はシール１４５によって密封されているとともに絶縁されている。前記電圧印加部材１５０が電気粘性流体１４６に印加する電圧は、図示しない制御装置によって調整可能にされている。
本実施形態では、エネルギー吸収機構の作動時に、前記ピストン１４８が、ボビン１４３のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材として機能する。
【００６６】
図１６から図１９に各実施形態に示したように、本発明にかかるエネルギー吸収機構において、巻取軸のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材は、例えば、電気粘性流体を貯留したシリンダに摺動可能に支持されて、巻取軸の回転に連動して前記シリンダ内を移動するピストン、あるいは、巻取軸により回転駆動されて電気粘性流体を攪拌する攪拌羽根、あるいは、巻取軸の回転に連動するねじ軸に螺合して設けられてねじ軸の回転によって電気粘性流体中を移動操作されるナット形ピストンなど、設置スペースやリトラクターの構造に応じて、種々の形態に設定変更可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置によれば、車両衝突時において、ウェビングに作用する張力が所定値以上に達したために、エネルギー吸収機構が作動してウェビングの引き出しが許容される場合、ウェビングの引き出しには、負荷作用部材の移動動作が伴う。そして、この負荷作用部材の移動に際して当該負荷作用部材に作用する電気粘性流体の粘性抵抗が、ウェビングの引き出しに必要な負荷となる。
この負荷は、電気粘性流体の粘性抵抗であるため、電圧印加部によって電気粘性流体にかける電圧を変えて電気粘性流体の粘性を変えることで、任意値に調整することができる。
そして、粘性抵抗によってウェビング引き出し時に作用する負荷を、ウェビングの引き出し量が過度にならないように、緊急時にウェビングに作用する張力や引き出し速度に相応した値に調整することで、緊急時のウェビングの引き出し量をウェビングに作用する張力や引き出し速度に拘わらず一定の範囲に制限することができる。
したがって、乗員の体格差や体重差等の個体差、あるいは車両衝突時の車体速度の差異によってウェビングに作用する張力や引き出し速度が変動しても、エネルギー吸収機構の作動によるウェビングの引き出し量は、常に、乗員を安全に拘束し得る適正範囲に制限することができ、シートベルト装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第１実施形態におけるプリテンショナー及びエネルギー吸収機構の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示したエネルギー吸収機構の電圧印加部の設置構造を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示したエネルギー吸収機構における負荷作用部材の移動に伴う電気粘性流体の流動を示す要部断面図である。
【図４】図１に示した制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示した制御装置で使用する昇圧回路の構成を示す回路図である。
【図６】図４に示した制御装置による動作制御を示すフローチャートである。
【図７】図１に示したエネルギー吸収機構の作動開始時の状態を示す断面図である。
【図８】図１に示したエネルギー吸収機構の作動途中の状態を示す断面図である。
【図９】図１に示したエネルギー吸収機構の作動完了時の状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態で使用するリトラクターで、ベルト引き出し量をポテンショメータにより検出可能にしたリトラクターの正面外観図である。
【図１１】図１０に示したポテンショメータの回路図である。
【図１２】本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第３実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示した第３実施形態のシートベルト装置の制御装置に組み込まれる昇圧回路の構成を示す回路図である。
【図１４】図１２に示した第３実施形態のシートベルト装置の制御装置による動作制御を示すフローチャートである。
【図１５】本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第４実施形態の正面図である。
【図１６】図１５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１７】本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第５実施形態の正面図である。
【図１８】図１７のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１９】本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第６実施形態の正面図である。
【符号の説明】
２  リトラクター
３  プリテンショナー
６  エネルギー吸収機構
２９  ガス発生装置
４５  第２のラック
５０  第２のピストン
５４  第２のシリンダ
６０  制御装置
６１  負荷作用部材
６２  電気粘性流体
６３  電圧印加部
６４  オリフィス
６６  第３ピストン
６７  連通孔
７１  シートベルト装着検知センサ
７２  加速度センサ
７３  シート
７４  圧力センサ
７５  密封袋体
８１  昇圧回路
８２  発火回路
８３  入力インタフェース
８４  出力インタフェース
８６  ＣＰＵ
【図１】
0004153129.tif 000002
【図２】
0004153129.tif 000003
【図３】
0004153129.tif 000004
【図４】
0004153129.tif 000005
【図５】
0004153129.tif 000006
【図６】
0004153129.tif 000007
【図７】
0004153129.tif 000008
【図８】
0004153129.tif 000009
【図９】
0004153129.tif 000010
【図１０】
0004153129.tif 000011
【図１１】
0004153129.tif 000012
【図１２】
0004153129.tif 000013
【図１３】
0004153129.tif 000014
【図１４】
0004153129.tif 000015
【図１５】
0004153129.tif 000016
【図１６】
0004153129.tif 000017
【図１７】
0004153129.tif 000018
【図１８】
0004153129.tif 000019
【図１９】
0004153129.tif 000020