(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
捩り応力が負荷されるシャフトが、
中空部材と、
前記中空部材の中空部内に圧入されて多層となり、多角形状を成して互いに係合し捩り応力に対する破断点が異なる複数の吸収部材と、
を有することを特徴とするシートベルト装置用捩り応力吸収シャフト。
【請求項２】
シャフトに中空部を形成し、前記中空部内に捩り応力に対する破断点が異なる複数の吸収部材を圧入して多層とし、圧縮加工して各層の内周面と外周面が互いに係合する多角形とすることを特徴とするシートベルト装置用捩り応力吸収シャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リトラクタ内のトーションバー等に使用されるシートベルト装置用捩り応力吸収シャフトと、このシャフトの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、車両のシートベルト装置を構成するウエビング巻取装置１００には、トーションバー１０２を有するタイプのものがある。このトーションバー１０２は塑性変形可能な金属で略円柱状に形成されると共に、両端に六角部１０２Ａ、１０２Ｂが形成されている。
【０００３】
六角部１０２Ａは、プリテンション用シャフト１０４に形成された六角形状の挿入孔１０４Ａへ挿入されている。このプリテンション用シャフト１０４は、ウエビング１０６を巻き取るスプール１０８に固定されており、スプール１０８と共に一体で回転する。このため、プリテンション用シャフト１０４を介してトーションバー１０２はスプール１０８と一体となって回転する。
【０００４】
一方、六角部１０２Ｂは、ロック用シャフト１１０に形成された六角形状の挿入孔１１０Ａへ挿入され、ロック用シャフト１１０はトーションバー１０２と共に一体で回転する。
【０００５】
このような構成において、車両の通常走行時には、スプール１０８を介して、トーションバー１０２、プリテンション用シャフト１０４及びロック用シャフト１１０が一体となって回転する。これにより、ウエビング１０６の引き出し及び巻き取りが可能となる。
【０００６】
一方、車両急減速時には、図示しないロック機構によってロック用シャフト１１０がロックされ、ウエビング１０６が引き出されなくなる。
【０００７】
次に、乗員の反動によりウエビング１０６の引出方向へ引き出し力が作用すると、既にロック用シャフト１１０はロックされているため、トーションバー１０２の六角部１０２Ｂは回転することができないが、六角部１０２Ａは回転可能である。このため、トーションバー１０２が捩られ、スプール１０８をロック用シャフト１１０に対して相対的に回転させ、ウエビング１０６を引き出させ、乗員に作用する衝撃を和らげる。
【０００８】
一方、ロック用シャフト１１０の端部には、終端部に段部１１０Ｂが設けられた雄ねじ部１１０Ｃが形成されており、欠環リング１１１がねじ込まれている。
【０００９】
この欠環リング１１１は、ロック用シャフト１１０がロックされ、トーションバー１０２を介してスプール１０８がロック用シャフト１１０に対して相対的に回転すると、スプール１０８と共に回転可能であるが、欠環リング１１１がスライドして段部１１０Ｂに当接することで、欠環リング１１１のストロークが制限される。
【００１０】
ところで、従来のトーションバー１０２が耐えうる応力は、図３（Ａ）に示すように、ピークに達し、所定の角度捩れた後、一度に減少する。このため、ウエビング１０６の引き出し力を段階的に減少させる場合、別の制御方法が必要となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、簡単な構造でウエビングの引き出し力を段階的に減少させることができるシートベルト装置用捩り応力吸収シャフトを得ることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、シートベルト装置用捩り応力吸収シャフトにおいて、捩り応力が負荷されるシャフトが、中空部材と、前記中空部材の中空部内に圧入されて多層となり、多角形状を成して互いに係合し捩り応力に対する破断点が異なる複数の吸収部材と、を有している。
請求項１に記載の発明では、捩り応力が負荷されるシャフトには中空部材が設けられ、中空部材の中空部内には、多角形状を成して互いに係合し捩り応力に対する破断点が異なる複数の吸収部材が圧入され、多層となっている。これにより、捩り応力が負荷されるシャフトが、負荷された捩り応力を段階的に減少させることができる。
【００１３】
つまり、このシャフトをシートベルト装置を構成するウエビング巻取装置のトーションバーとして使用した場合、トーションバーがロックされたとき、負荷された捩り応力を段階的に減少させるので、ウエビングから乗員が受ける反動が小さくなる。
【００１４】
ここで、エネルギー吸収部材が、捩り応力に対する各層の破断点が異なる多層構造とされている。
【００１５】
このため、層毎に材質の異なる部材を組み合わせて、段階的に破断させ、エネルギー吸収量を変化させることができ、製造コストも安い。
【００１６】
また、各層の内周面と外周面が互いに係合する多角形とされている。
【００１７】
このため、外側の層に捩り応力を負荷しても、その内側の層が空回りすることがなく、捩り応力が内側の層へ確実に伝達される。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、シートベルト装置用捩り応力吸収シャフトの製造方法において、シャフトに中空部を形成し、前記中空部内に捩り応力に対する破断点が異なる複数の吸収部材を圧入して多層とし、圧縮加工して各層の内周面と外周面が互いに係合する多角形としている。
請求項２に記載の発明では、シャフトには中空部が形成されており、中空部内には捩り応力に対する破断点が異なる複数の吸収部材が圧入され、多層となっている。さらに、圧縮加工してシャフトの端部を各層の内周面と外周面が互いに係合する多角形としている。
【００１９】
このため、容易にエネルギー吸収部材を製造することができる。また、圧縮加工により、形成されているため、鋳造に比べて機械的強度を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本形態に適用したシートベルト装置用捩り応力吸収シャフトを用いたウエビング巻取装置について説明する。
【００２１】
図１に示すように、ウエビング巻取装置１０は、車両（図示省略）に取り付けられる一対の支持板１４，１６を備えている。この支持板１４，１６の間には、略円筒状に成形され、軸方向両端から半径方向に向かってフランジが張出すスプール１８が配設されている。
【００２２】
このスプール１８にはウエビング２０の一端が固定され、ウエビング２０が巻き取られるようになっている。また、スプール１８の内側には、スプール１８の中心軸と同軸に、軸方向の長さより若干長い略円柱状のトーションバー２４が配置されている。
【００２３】
このトーションバー２４は、後述するように、塑性変形可能な材質によって形成されており、周方向に所定値以上の捩り応力が作用すると、塑性変形する。
【００２４】
また、トーションバー２４の両端には、六角柱状の六角部２４Ａ、２４Ｂが形成されている。六角部２４Ａは、支持板１４に回転可能に支持されたプリテンション用シャフト２６に形成された六角形の挿入孔２６Ａに挿入されており、トーションバー２４とプリテンション用シャフト２６とが一体に回転可能となっている。
【００２５】
プリテンション用シャフト２６にはギヤ２８が形成されており、スプール１８に形成されたギヤ３０と噛み合い、スプール１８とプリテンション用シャフト２６とは一体で回転する。このため、プリテンション用シャフト２６を介してトーションバー２４がスプール１８と一体で回転可能となる。
【００２６】
また、トーションバー２４の六角部２４Ｂ側には支持板１６に回転可能に支持されたロック用シャフト３２が配置されている。このロック用シャフト３２は、略円筒状に形成され、六角形の挿入孔３２Ａが形成されている。この挿入孔３２Ａには六角部２４Ｂが挿入され、トーションバー２４とロック用シャフト３２が一体に回転可能となっている。
【００２７】
このため、車両の通常走行時には、スプール１８を介して、トーションバー２４、プリテンション用シャフト２６及びロック用シャフト３２が一体となって回転し、ウエビング２０の引き出し及び巻き取りが行われる。
【００２８】
一方、プリテンション用シャフト２６の外周には、プリテンション用シャフト２６よりも柔らかい金属で形成された円筒状のドラム３４が挿通されている。このドラム３４の外周にはワイヤ３５が巻き付けられている。
【００２９】
このワイヤ３５の他端は、図示しないシリンダに挿入されたピストンに接続されており、ガスジェネレータ（図示省略）が作動すると、ワイヤ３５をシリンダ内へ引き入れ可能となる。
【００３０】
ワイヤ３５がシリンダ内へ引き入れられると、ワイヤ３５の巻き付け力が増加し、所定値以上になると、ドラム３４が変形する。変形したドラム３４は、プリテンション用シャフト２６に食いつき、ドラム３４とプリテンション用シャフト２６が一体となる。さらに、ワイヤ３５の引張り力によってウエビング２０を巻き取る方向（矢印Ｂ方向）へ回転させる。
【００３１】
一方、ロック用シャフト３２の端部には、終端部に段部３２Ｂが設けられた雄ねじ部３２Ｃが形成されており、欠環リング３３がねじ込まれている。
【００３２】
この欠環リング３３は、ロック用シャフト３２がロックされ、トーションバー２４を介してスプール１８がロック用シャフト３２に対して相対的に回転すると、スプール１８と共に回転可能であるが、欠環リング３３が段部３２Ｂに当接することで、欠環リング３３のストロークが制限される。
【００３３】
次に、ウエビング巻取装置の作用を説明する。
【００３４】
図１に示すように、車両の急減速時に、図示しないロック機構によってロック用シャフト３２がロックされ、ウエビング２０引出方向（矢印Ａ方向）への回転がロックされる。
【００３５】
これと同時に、ガスジェネレータ（図示省略）が作動して、ドラム３４に巻き付けられたワイヤ３５が引張られ、ドラム３４が縮径してプリテンション用シャフト２６に食いつく。そして、ドラム３４を介してプリテンション用シャフト２６及びスプール１８を回転させて（矢印Ｂ方向）、ウエビング２０を弛みなく巻き取り、乗員をシートに拘束する。
【００３６】
次に、乗員の反動でウエビング２０の引出方向の引き出し力が作用すると、既にロック用シャフト３２と共に六角部２４Ｂは回転不可となっているため、トーションバー２４の六角部２４Ａ側が捩られながらスプール１０８が回転し、ウエビング２０が引き出される（矢印Ａ方向）。
【００３７】
そして、図２（Ｂ）に示すように、トーションバー２４に所定値以上の捩り応力（引き出し力）が作用すると、まず、外層４０が破断され、ウエビング２０の引き出し力が減少する。次に、この減少した引き出し力でさらに負荷が掛かると、再度ウエビング２０は引き出されるが、図２（Ｃ）に示すように、中層４２が破断され、さらに引き出し力が減少する。そして、内層４４のみが引き出し力を受け、ウエビング２０を引き出させることになるが、内層４４が破断する前に、欠環リング３３がロック用シャフト３２の段部３２Ｂに当接し、ウエビング２０の引き出しが制限される。
【００３８】
このように、トーションバー２４を層別に破断させ、引き出し応力を段階的に減少させることで、ウエビング２０から乗員が受ける反動が小さくなる。
【００３９】
このときのトーションバー２４の作用について具体的に説明する。
【００４０】
図２（Ａ）に示すように、トーションバー２４は、３層で構成されている。外層４０には鉄鋼、中層４２には調質された鉄鋼、内層４４には鉄鋼及び合金を含む非鉄、が用いられている。
【００４１】
このように、機械的性質が異なる材質を用いているため、外層４０、中層４２及び内層４２では、捩り応力に対する破断点が各々異なっている。
【００４２】
すなわち、図２（Ａ）に示すように、トーションバー２４に、捩り応力が負荷され、降伏点（Ｐ1）に到達すると、塑性変形量（捩り角）が増大し、図２（Ｂ）に示すように、外層４０が破断する。このため、外層４０には捩り応力は伝達されず、中層４２及び内層４４のみに伝達される。
【００４３】
従って、捩り応力は、中層４２及び内層４４の略降伏点（Ｐ2）まで減少するが、減少した捩り応力を負荷すると、捩り角はさらに増大する。次に、図２（Ｃ）に示すように、中層４２が破断すると、内層４４のみに捩り応力が伝達されるため、捩り応力は内層４４の略降伏点（Ｐ3）まで減少する。
【００４４】
このように、多層構造を形成し、層別に破断させ、捩り応力を減少させることで、ウエビングに掛かる力を段階的に減少させることができるため、ウエビング２０から乗員が受ける反動が小さくなる。
【００４５】
なお、同じ材料を用いて焼入れなどの熱処理により捩り応力に対する破断点が異なるようにしてもよい。また、同じ材料で肉厚を変えて捩り応力に対する破断点が異なるようにしてもよい。
【００４６】
次に、本形態に係るトーションバーの変形例について説明する。
【００４７】
図３には、トーションバーに負荷された捩り応力と捩れ角との関係が示されている。
【００４８】
まず、図３（Ａ）に示されるトーションバー１０２は従来の中実の鉄製であり、１種類の材質によって形成されたものである。次に、図３（Ｂ）には本形態のトーションバー２４が示されているが、既に前述しているため割愛する。
【００４９】
図３（Ｃ）で示すトーションバー５２の外層５２Ａは鉄鋼で形成され、中層５２Ｂは調質された鉄鋼で形成され、内層５２Ｃは鉄鋼で形成されている。また、図３（Ｄ）で示すトーションバー５４の外層５４Ａは鉄鋼で形成され、内層５４Ｃは非鉄及び鉄鋼で形成され、内層５４Ｃを鉄鋼の薄膜（中層５４Ｂ）でコーティングしている。
【００５０】
このように、３種類の材質を用いることにより、トーションバー５２及び５４に捩り応力を負荷させると、まず、外層５２Ａ及び５４Ａが破断し、捩り応力を減少させることができる。次に、中層５２Ｂ及び５４Ｂが破断し、捩り応力をさらに減少させることができる。
【００５１】
このため、トーションバー５２及び５４の捩り応力が３段階に分けて減少するため、ウエビング２０に掛かる力が３回に分けて減少し、ウエビング２０から乗員が受ける反動が小さくなる。
【００５２】
次に、図３（Ｅ）及び（Ｆ）で示すトーションバー５６及び５８は、外層及び内層の２種類の材質で構成されたものである。
【００５３】
トーションバー５６の外層５６Ａは鉄鋼で形成され、内層５６Ｂは焼入れ等の調質を行った鉄鋼で形成されている。また、トーションバー５８はトーションバー５６と同じ材質で形成されているが、外層５８Ａの肉厚が外層５６Ａの肉厚より厚くなっている。
【００５４】
このように、２種類の材質を用いることにより、トーションバー５６及び５８に捩り応力を負荷させると、まず、外層５６Ａ及び５８Ａが破断し（但し、外層５８Ａは外層５６Ａよりも厚肉であるため、外層５６Ａと比較して、塑性変形量（捩れ角）が大きくなっている）、捩り応力を減少させることができる。
【００５５】
このため、トーションバー５６及び５８の捩り応力が２段階に分けて減少するため、ウエビング２０に掛かる力が２回に分けて減少し、ウエビング２０から乗員が受ける反動が小さくなる。
【００５６】
なお、各材質及び肉厚によって捩り応力と捩れ角との関係は異なるため、以上の形態に限らず、仕様に合わせて、トーションバーの構成を変えてもよい。
【００５７】
次に、内層及び外層で構成されたトーションバー６２の製造方法を説明する。
【００５８】
図４（Ａ）に示すように、鉄鋼材６４及び焼き入れなどで調質された調質鉄鋼材６６を用いる。まず、鉄鋼材６４を押出し加工して、図４（Ｂ）に示す凹部（６４Ａ）を形成し、図４（Ｃ）に示すように、ピアシングによって、凹部を貫通させ、外層６８を形成する。
【００５９】
次に、図４（Ｄ）に示す調質鉄鋼材６６を外層６８へ圧入して２層構造とする。そして、図４（Ｅ）に示すように、しごき加工を行い、外層６８の表面の平滑化、外形寸法の均一化及び形状精度を上げる。
【００６０】
ここで、２通りの製造方法が考えられるが、そのうちの一方について説明する。
【００６１】
図４（Ｆ）に示すように、しごき加工を行った後、トーションバー６２の六角部６２Ａ及び６２Ｂの形成を行う。まず、焼なましを行い、図４（Ｇ）に示す外層６８及び内層６６の内部応力を減少させる。次に、図４（Ｈ）に示すように、据込み加工によって、一端に六角部６２Ａを形成した後、図４（Ｉ）に示すように、他端に六角部６２Ｂを形成する。
【００６２】
このため、据込み加工によって内層７０の外周面７０Ａ及び７０Ｂを、外形の六角部６２Ａ及び６２Ｂの形状に合わせて塑性変形させ、外層７２の内周面７２Ａ及び７２Ｂが互いに係合する六角部６２Ａ及び六角部６２Ｂを形成させる。従って、外層７２に捩り応力を負荷しても、内層７０が空回りすることがなく、捩り応力が内層７０へ確実に伝達される。
【００６３】
また、据込みなどの圧縮加工によって形成されているため、鋳造に比べて機械的強度を向上させることができる。
【００６４】
一方、他の製造方法として、まず、図４（Ｊ）に示すように、押出し加工によって、一端に六角部７６Ａを形成する。次に、焼なましを行い、図４（Ｋ）に示す外層７８及び内層８０の内部応力を減少させる。そして、図４（Ｌ）に示すように、据込み加工によって六角部７６Ａの角部を明瞭とした後、図４（Ｍ）に示すように、他端に六角部７６Ｂを形成する。
【００６５】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、請求項１に記載の発明では、負荷された捩り応力を段階的に減少させる。また、層毎に材質の異なる部材を組み合わせて、段階的に破断させ、エネルギー吸収量を変化させることができ、製造コストも安い。さらに、外側の層に捩り応力を負荷しても、その内側の層が空回りすることがなく、捩り応力が内側の層へ確実に伝達される。請求項２に記載の発明では、容易にエネルギー吸収部材を製造することができる。また、圧縮加工により、形成されているため、鋳造に比べて機械的強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本形態に係るシートベルト装置用捩り応力吸収シャフトを用いたウエビング巻取装置を示す概要図である。
【図２】捩り応力と本形態に係るシートベルト装置用捩り応力吸収シャフトの表面の状態を示す図である。
【図３】捩り応力とシートベルト装置用応力吸収シャフトの構成別の捩れ角を示す図である。
【図４】本形態に係るシートベルト装置用捩り応力吸収シャフトの製造工程図である。
【図５】従来に係るシートベルト装置用捩り応力吸収シャフトを用いたウエビング巻取装置を示す概要図である。
【符号の説明】
２４    トーションバー（エネルギー吸収部材）
５２    トーションバー（エネルギー吸収部材）
５４    トーションバー（エネルギー吸収部材）
５６    トーションバー（エネルギー吸収部材）
５８    トーションバー（エネルギー吸収部材）
６２    トーションバー（エネルギー吸収部材）
７０Ａ  外周面（多角形）
７０Ｂ  外周面（多角形）
７２Ａ  内周面（多角形）
７２Ｂ  内周面（多角形）
【図１】
0004205794.tif 000002
【図２】
0004205794.tif 000003
【図３】
0004205794.tif 000004
【図４】
0004205794.tif 000005
【図５】
0004205794.tif 000006