(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ばね用炭素鋼帯を材料とし一次巻き成形をした後に一次巻き成形と逆向きの二次巻き成形を経て製造されるぜんまいばねの処理方法であって、
二次巻き成形後、前記ぜんまいばねを巻き締めた状態で、
温度範囲６０℃ないし１００℃で３０分ないし４時間加熱を施すぜんまいばねの処理方法。
【請求項２】
請求項１のぜんまいのばね処理方法において、
前記処理方法を施す前記ぜんまいばねは、材料の素線の一端を中心にして一次巻きして温度範囲２００℃ないし３５０℃、時間範囲２０分ないし１２０分で焼鈍する前記一次巻き成形をした後、前記素線の他端を中心として逆向きに二次巻きする前記二次巻き成形をしたものであることを特徴とするぜんまいばねの処理方法。
【請求項３】
シートベルト巻取り装置に使用するぜんまいばねに施すことを特徴とする請求項１または２に記載のぜんまいばねの処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のぜんまいばねの処理方法で処理したぜんまいばね。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸回りの巻き戻しのトルクを利用するぜんまいばねの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属材料からなり軸回りに巻き締めることによって巻き戻しのトルクを生ずるぜんまいばねは、軸回りの一次巻き成形して焼鈍した後一次巻き成形と逆向きの二次巻き成形を経て製作されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなぜんまいばねは材質によってはある程度以上の高温で放置された場合巻き戻しのトルクが著しく低下することがあった。また巻き締め時に大きなトルクを要したり耐久性が低い等の問題も生じていた。
シートベルト巻取り装置に使用されるぜんまいばねは、従来ステンレス製のものが一般的であったが低コスト化の要求から炭素鋼製のものが使用されている。しかるに温度が６０℃ないし８０℃という高温の車室内に放置された場合、シートベルトを引き出した際の巻き戻しのトルクの減少率がステンレス製のものに比べて大きい欠点があった。
【０００４】
本発明の目的は、適正なトルク特性を広い使用条件で維持できるようにするぜんまいばねの処理方法の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ばね用炭素鋼帯を材料とし一次巻き成形をした後に一次巻き成形と逆向きの二次巻き成形を経て製造されるぜんまいばねの処理方法であって、二次巻き成形後、ぜんまいばねを巻き締めた状態で、温度範囲６０℃ないし１００℃で３０分ないし４時間加熱を施すぜんまいばねの処理方法を技術的手段として採用する。本発明は、技術的手段のぜんまいばねの処理方法において、前記処理方法を施す前記ぜんまいばねは、材料の素線の一端を中心にして一次巻きして温度範囲２００℃ないし３５０℃、時間範囲２０分ないし１２０分で焼鈍する前記一次巻き成形をした後、前記素線の他端を中心として逆向きに二次巻きする前記二次巻き成形をしたものであることを特徴とするぜんまいばねの処理方法を第１の実施態様として採用する。
【０００６】
本発明は、シートベルト巻取り装置に使用するぜんまいばねに施すことを特徴とする技術的手段または第１の実施態様のぜんまいばねの処理方法を第２の実施態様として採用する。
【０００７】
【作用および発明の効果】
〔請求項１について〕
請求項１の処理方法によるぜんまいばねは、巻締め時の過大トルクによって塑性変形が発生すると共に熱処理の実施によって永久歪みが予め放出されるため、６０℃ないし８０℃という高温で長時間放置されても巻き戻しのトルクが著しく低下しない。
【０００８】
〔請求項２について〕
請求項２の処理方法によるぜんまいばねは長さ方向の曲率分布が理想曲率となるように製作される。即ち、中心側の端部から所定の距離の位置と外側の端部付近との間の曲率の平均変化率が、完全に巻き締められた状態と解放された状態とで同じとなるよう成形される。これによりぜんまいばねは、全長に渡って応力分布が均等になるため板間摩擦が最小となる。また、応力集中部が無いため耐久性が高い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のぜんまいばねの処理方法を適用した熱処理ぜんまいばねを用いたシートベルト巻取り装置を、図１ないし図６に基づき説明する。
【００１０】
〔構成〕
シートベルト巻取り装置１は、図１に示すようにシートベルトＳが巻き付けられるリール（図示しない）と、リールを軸回りに回転可能に保持する保持枠２と、保持枠２に取り付けられリールに回転力を付与する駆動機構３と、保持枠２に取り付けられリールの回転を止めるストッパ機構とからなる。
駆動機構３は、駆動力を発生する熱処理ぜんまいばね４と、熱処理ぜんまいばね４を収納すると共に保持枠２に取り付けられる収納ケース５と、収納ケース５に配され熱処理ぜんまいばね４の駆動力をリールの軸部に伝達する伝達部材６とからなる。
【００１１】
上記の駆動機構３は次のようにして構成される。
まず、図２（ａ）に示すように板厚０．２２ｍｍ、板幅７．０ｍｍ、全長４２００ｍｍの炭素鋼の平線（硬鋼線材ＳＷＲＨ６２ＡまたはＳＷＲＨ７２Ａ）を一次巻き成形する。そして、一次巻き成形に伴う残留応力を除去し、炭素鋼を時効硬化させるため２５０℃、３０分の低温焼鈍を施す。そして防錆油を浸漬により塗布した後、図２（ｂ）に示すように一次巻きの際の外側の端部αを中心として一次巻きの際の中心側の端部βが外側となるように二次巻き成形してぜんまいばね４０を形成する。
そして収納ケース５にぜんまいばね４０と伝達部材６とを収納する｛図２（ｃ）参照｝。
【００１２】
収納ケース５は、図３に示すように中央に伝達部材６を回転可能に取り付けるポリアセタールまたはポリプロピレン等の樹脂製の基板５０と、ぜんまいばね４０を配すると共に基板５０に嵌め合わされて保持枠２に取り付けられるポリアセタールまたはポリプロピレン等の樹脂製の上蓋５２とからなる。
基板５０は、中央に伝達部材６を取り付ける取付け穴５１を有する。
【００１３】
上蓋５２は、ぜんまいばね４０を納める略円形の皿状で内径５４ｍｍの収納部５３と、収納部５３の外周面に張り出し保持枠２に固定される固定部５７とからなる。そして収納部５３の内周面にはぜんまいばね４０の外側の端部βを配するための凹部５４が設けられ、この凹部５４に相当する内平面５５からは、ぜんまいばね４０の外側の端部βを巻き付けるための板状突起５６が凹部５４の中に突出している。また固定部５７は収納部５３の外周面から張り出す張出板５８に保持枠２との結合用の結合ピン５９が一体成形されている。
【００１４】
伝達部材６は、取付け穴５１に嵌め込まれる円柱状の嵌合部６０と、嵌合部６０より径大で嵌合部６０と同軸な径１３ｍｍの円柱状の巻軸をなす頭部６１と、頭部６１の中心から嵌合部６０と反対側に突出する突起６２とからなる。嵌合部６０は頭部６１と反対側にリールの軸の端部と連結するための角柱状の凹所（図示しない）が設けられている。また頭部６１には、ぜんまいばね４０の中心側の端部αを差し込んで固定するための軸方向に平行な切欠き６３が設けられている。
また、ぜんまいばね４０の中心付近に機械用グリスを封入しておく。
【００１５】
つぎに、上記収納ケース５に納められた伝達部材６を回転させることによりぜんまいばね４０を伝達部材６に密着させて巻き付け、シートベルトＳを引き出し切った状態に相当する予巻きを行い、この状態でストッパ（図示しない）によりぜんまいばね４０を固定する。この時予巻きの回数は、シートベルト使用時の最大応力またはそれ以上の応力を付加するためシートベルト使用時の最大巻数以上となるようにする。本実施形態では、使用時の巻数の範囲が８回から１９回であるので予巻きの回数は２３回とした。また、これにより機械用グリスがぜんまいばね４０の中心部から外周まで行き渡る。
【００１６】
そして、上記収納ケース５を炉内に放置することにより熱処理を施す。処理温度は、車室内最高温度付近である６０℃ないし１００℃で、しかも収納ケース５が変形しない温度として８０℃とする。また処理時間は長い程効果が高いが効果と経済性との兼ね合いから３０分から４時間がよい（図４参照）ので２時間とする。
その後、ストッパを解除することにより収納ケース５の中のぜんまいばね４０は、無荷重状態の熱処理ぜんまいばね４になる。
【００１７】
〔熱処理ぜんまいばね４の特性〕
本実施形態の熱処理ぜんまいばね４は、予巻きの際の塑性変形の後熱処理されるため塑性変形に伴う応力を維持しているので、６０℃ないし８０℃という高温の車室内で長時間放置されても巻き戻しのトルクが著しく低下しない。
以下に車室内の最高温度８０℃で３００時間放置する試験におけるトルクの劣化を本実施形態の熱処理ぜんまいばね４と二つの従来のぜんまいばねとで比較する。
【００１８】
シートベルト用のぜんまいばねでは、巻締回数に対する巻戻しトルクの関係は図５に示すような履歴曲線となる。そして使用範囲の巻締回数の下限値に対する巻戻しトルクＴａおよび使用範囲の巻締回数の上限値に対する巻戻しトルクＴｂの減少率を比較すると表１に示すようになる。
【表１】
0003863208.tif 000002
第１比較対象は、本発明による熱処理ぜんまいばね４を製造する際の予巻きおよび熱処理を施す対象となったぜんまいばね４０であり、予巻きおよび熱処理は施されていない。
第２比較対象は、板厚０．２３ｍｍ、板幅７．０ｍｍ、全長４２００ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０１−ＣＳＰＨ）の平線により形成されている。
【００１９】
第１比較対象は第２比較対象に比べて１０％程度トルクの減少率が大きい。そして本発明の熱処理ぜんまいばね４は第２比較対象と同等のトルク減少率となっている。
また、本実施形態の熱処理ぜんまいばね４は長さ方向の曲率分布が理想曲率となるように製作される。即ち、図６に示すように中心側の端部から所定の距離の位置Ａと外側の端部付近の位置Ｂとの間の曲率の平均変化率が、伝達部材６に密着して巻付けられた状態（曲線ｐ）と収納ケース５から解放された状態（曲線ｑ）とで同じとなるように成形される。
【００２０】
これにより熱処理ぜんまいばね４は、全長に渡って応力分布が均等になるため板間摩擦が最小となる。なお図６には、収納ケース５中での巻き戻し状態（曲線ｒ）の曲率分布をも参考に示す。
さらに、応力集中部が無い（図６のＣ点）ため耐久性が最高となる。巻数８回から１９回のフルストロークの耐久性が熱処理無しの場合の１０万回から２０万回へと２倍に向上している。
【００２１】
〔実施形態の効果〕
シートベルト巻取り装置１は高温の車室内に長時間放置された場合でも使用後に確実にシートベルトＳを巻取ることができる。また、シートベルトＳ引出し時のフィーリングが良く、シートベルトＳ装置時の圧迫感が少なく、使用寿命が長い。さらに熱処理ぜんまいばね４は、炭素鋼を使用しているため低コストである。
【図面の簡単な説明】
【図１】シートベルト巻取り装置の斜視図である。
【図２】駆動機構の製作を示す図である。
【図３】駆動機構の分解斜視図である。
【図４】熱へたり減少効果の処理時間に関する傾向を示す図である。
【図５】巻戻しトルクの巻締回数に関する傾向を示す図である。
【図６】曲率の中心からの長さ方向距離に関する傾向を示す図である。
【符号の説明】
１  シートベルト巻取り装置
４  熱処理ぜんまいばね
α  端部（他端）
β  端部（一端）
【図１】
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【図２】
0003863208.tif 000004
【図３】
0003863208.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003863208.tif 000007
【図６】
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