シートベルトのリトラクタ装置及びシートベルト装置
【課題】軸部材の衝撃吸収タイミングと、別の衝撃吸収部材の衝撃吸収タイミングとをずらすことで、エネルギ吸収特性を変化させ容易に最適化する。
【解決手段】シートベルトを巻き取るための回転可能なスプール４の内側に同軸上に配置されてスプール４と一体回転可能に接続される捩れ変形可能なトーションバー５と、スプール４の軸端部に配置されてトーションバー５の軸方向他方側の外周部と一体回転可能に接続されたリング１９と、一端側がリング１９の外周部に固定され、他端側がスプール４の軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能なプレート部材２０と、スプール４の内周面から突出され、トーションバー５がスプール４と一体回転を開始して捩れ変形によりトーションバー５の衝撃吸収荷重が一定となった後にプレート部材２０の他端２０ｂと当接してスプール４のそれ以上の回転時にプレート部材を塑性変形させる荷重を付与する凸部４ｃとを備えている。
【解決手段】シートベルトを巻き取るための回転可能なスプール４の内側に同軸上に配置されてスプール４と一体回転可能に接続される捩れ変形可能なトーションバー５と、スプール４の軸端部に配置されてトーションバー５の軸方向他方側の外周部と一体回転可能に接続されたリング１９と、一端側がリング１９の外周部に固定され、他端側がスプール４の軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能なプレート部材２０と、スプール４の内周面から突出され、トーションバー５がスプール４と一体回転を開始して捩れ変形によりトーションバー５の衝撃吸収荷重が一定となった後にプレート部材２０の他端２０ｂと当接してスプール４のそれ以上の回転時にプレート部材を塑性変形させる荷重を付与する凸部４ｃとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートベルトを巻き取り可能なシートベルトのリトラクタ装置及びこれを備えたシートベルト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の座席に設けられるシートベルト装置は、一般に、シートベルト（ウェビング）の一方側を引き出し可能に巻き取るシートベルトのリトラクタ装置と、シートベルトに設けたタングと、タングと係合することにより、シートベルトを乗員に装着させるバックル装置とを有する。
【０００３】
シートベルトのリトラクタ装置は、シートベルトを巻取部材（スプール）に巻回してバネ力により内部に引き込むとともに、衝撃が作用する衝突時にはシートベルトの巻取部材からの引き出しをロックし、このロックされたシートベルトにより前方に急激に移動する乗員の身体を拘束する。このとき、前方へ移動する乗員が急激に拘束されることで、乗員の胸部等には、拘束された反作用による荷重がシートベルトを介して作用する。この乗員へ加わる荷重を緩和するために、ロック直後にシートベルトに一定以上の繰り出し抵抗をかけながらシートベルトの所定引張荷重を保持し、その状態のままシートベルトを所定長さだけ繰り出すようにして乗員に作用する衝突エネルギを吸収する（Ｅｎｅｒｇｙ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ；以下適宜、「ＥＡ」という）手法が、既に知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載のリトラクタ装置では、軸部材（トーションバー）を備えたＥＡ機構が開示されている。すなわち、このＥＡ機構では、巻き取り部材の一方側端部を軸部材に連結すると共に、衝突時に軸部材の他方側端部をロックすることにより、軸部材のねじれによる塑性変形によって上記衝突エネルギを吸収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０８９５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、種々のニーズに対応し、車両構造や車種等の差異に応じて、あるいは乗員の体格等に応じて、リトラクタ装置の上記ＥＡ機構におけるエネルギ吸収特性を容易に最適化できる構成が望まれている。上記特許文献１のリトラクタ装置では、そのような点までは配慮されていない。すなわち、塑性変形する部材として軸部材とベンディングエレメントとが設けられているが、それらの塑性変形の時期が略同時期となっており、それらの塑性変形時期をずらすことで段階的にエネルギ吸収特性を変化させることはできなかった。
【０００７】
本発明の目的は、軸部材の衝撃吸収タイミングと、軸部材とは別の衝撃吸収部材の衝撃吸収タイミングとをずらすことで、エネルギ吸収特性を変化させ容易に最適化することができる、シートベルトのリトラクタ装置及びこれを備えたシートベルト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願第１発明のシートベルトのリトラクタ装置は、シートベルトを巻き取るための回転可能な略円筒部材と、前記略円筒部材の内側に同軸上に配置されて前記略円筒部材と一体回転可能に接続される捩れ変形可能な軸部材と、前記略円筒部材の軸端部に配置されて前記軸部材の軸方向他方側の外周部と一体回転可能に接続されたプレート取付部材と、前記プレート取付部材のシートベルト引き出し方向の回転を阻止可能なロック機構と、一端側が前記プレート取付部材の外周部に固定され、他端側が前記略円筒部材の前記軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能な第１プレート部材と、前記略円筒部材の内周面から突出して設けられ、前記軸部材が前記略円筒部材と一体回転を開始して前記捩れ変形により前記軸部材の衝撃吸収荷重が一定となった後に前記第１プレート部材の前記他端側と当接して前記略円筒部材のそれ以上の回転時に前記第１プレート部材を塑性変形させる荷重を付与するための第１凸部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本願第１発明のリトラクタ装置によれば、軸部材の衝撃吸収荷重が一定となった後に第１プレート部材の塑性変形による衝撃吸収荷重を加える。このように軸部材と第１プレート部材との衝撃吸収タイミングをずらすことで、エネルギ吸収特性を所望の態様に変化させることができる。この結果、エネルギ吸収特性を容易に最適化することができる。
【００１０】
第２発明は、上記第１発明において、前記第１プレート部材の他端部と前記第１凸部とは、前記略円筒部材の周方向に沿って１／４周以上離間していることを特徴とする。
【００１１】
これにより、軸部材の衝撃吸収荷重が一定となる期間を十分に確保することができる。
【００１２】
第３発明は、上記第１又は第２発明において、一端側が前記プレート取付部材の外周部に固定され、他端側が前記略円筒部材の前記軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能な第２プレート部材と、前記略円筒部材の内周面のうち、前記第１プレート部材と前記第１凸部との同一周回上で、前記略円筒部材の回転に伴って前記第１凸部が前記第１プレート部材の他端側に当接するまでの移動軌跡とは反対側の部分から突出して設けられ、前記第２プレート部材の前記他端側と当接して前記第２プレート部材を塑性変形させる荷重を付与するための第２凸部と、を有し、前記第２プレート部材は、前記略円筒部材の回転に伴う、前記第２凸部が前記第２プレート部材の他端に当接するまでの移動軌跡が、前記第１凸部が前記第１プレート部材の他端に当接するまでの移動軌跡よりも短くなるように、前記プレート取付部材の外周部に固定されていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、段階的な衝撃吸収をさらに細やかに行うことができる。
【００１４】
第４発明は、上記第３発明において、前記第２プレート部材は前記第１プレート部材よりも塑性変形が容易となる強度で構成されていること特徴とする。
【００１５】
これにより、より緩やかに段階的な衝撃吸収を設定することができる。
【００１６】
上記目的を達成するために、本願第５発明のシートベルト装置は、乗員を拘束するためのシートベルトと、前記シートベルトの一方側を引き出し可能に巻き取るシートベルトのリトラクタ装置と、前記シートベルトに設けたタングと、前記タングと係合することにより、前記シートベルトを乗員に装着させるバックル装置とを有するシートベルト装置であって、前記シートベルトのリトラクタ装置は、シートベルトを巻き取るための回転可能な略円筒部材と、前記略円筒部材の内側に同軸上に配置されて前記略円筒部材と一体回転可能に接続される捩れ変形可能な軸部材と、前記略円筒部材の軸端部に配置されて前記軸部材の軸方向他方側の外周部と一体回転可能に接続されたプレート取付部材と、前記プレート取付部材のシートベルト引き出し方向の回転を阻止可能なロック機構と、一端側が前記プレート取付部材の外周部に固定され、他端側が前記略円筒部材の前記軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能な第１プレート部材と、前記略円筒部材の内周面から突出して設けられ、前記軸部材が前記略円筒部材と一体回転を開始して前記捩れ変形により前記軸部材の衝撃吸収荷重が一定となった後に前記第１プレート部材の前記他端側と当接して前記略円筒部材のそれ以上の回転時に前記第１プレート部材を塑性変形させる荷重を付与するための第１凸部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、軸部材の衝撃吸収タイミングと、軸部材とは別の衝撃吸収部材である第１プレート部材の衝撃吸収タイミングとをずらすことで、リトラクタ装置全体のエネルギ吸収特性を変化させ、容易に最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態のシートベルトのリトラクタ装置を備えたシートベルト装置の全体構造を、乗員と共に表す正面図である。
【図２】本実施形態のリトラクタ装置の全体概略構造を表す縦断面図である。
【図３】プレート部材の詳細な取り付け構造を表す、図２中のＩＩ−ＩＩ断面による横断面図である。
【図４】プレート部材の時系列に沿った形状変化の状態を示す横断面図である。
【図５】プレート部材の時系列に沿った形状変化の状態を示す横断面図である。
【図６】プレート部材の時系列に沿った形状変化の状態を示す横断面図である。
【図７】プレート部材の時系列に沿った形状変化の状態を示す横断面図である。
【図８】衝撃荷重吸収時の荷重吸収特性変化を示すグラフである。
【図９】プレート部材を２種類設けた変形例を表す、要部横断面図である。
【図１０】衝撃荷重吸収時の荷重吸収特性の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、本発明を自動車のシートベルト装置に適用した例である。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態のシートベルトのリトラクタ装置を備えたシートベルト装置の全体構造を乗員と共に表す正面図である。図１において、シートベルト装置１００は、車両の車体１０８内に配置されており、乗員Ｍを座席Ｓに拘束するためのシートベルト３と、このシートベルト３の一方側を引き出し可能に巻き取る本実施形態のリトラクタ装置１と、シートベルト３に摺動可能に設けたタング１０４と、このタング１０４と係合するバックル装置１０５とを備えている。シートベルト３は、上記したようにその一方側がリトラクタ装置１により巻き取られると共に、途中でショルダアンカ１０６に通され、その他方側端部が止め具１０７により車体１０８側に回動可能に接続されている。
【００２１】
次に、本実施形態に係るリトラクタ装置１について、図２〜図９により詳細に説明する。図２は、本実施形態のリトラクタ装置の全体概略構造を表す縦断面図である。
【００２２】
図２において、このリトラクタ装置１は、フレーム２と、シートベルト３を巻き取る略ボビン状のスプール（略円筒部材）４と、捩れ変形可能な材料で構成された略軸状のトーションバー（軸部材）５と、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と、スプール４の少なくともベルト引き出し方向の回転を阻止するロック機構７と、スパイラルスプリング（図示せず）を備えたスプリング手段８と、緊急時に作動しシートベルト巻き取りトルクを発生するプリテンショナー９と、プリテンショナー９のシートベルト巻き取りトルクをスプール４に伝達するブッシュ１０とを有している。
【００２３】
ロック機構７は、パウル１１を揺動可能に保持するロッキングベース１２と、ロックギヤ１３とを備えている。ロックギヤ１３は、公知の構成で足りるため詳細な構造の図示は省略するが、通常時はトーションバー５と一体回転する一方、緊急時は減速度感知手段６の作動で停止してトーションバー５との間に相対回転差を発生させ、これによってパウル１１をフレーム２の側壁の内歯１４に係合させる。この結果、ロッキングベース１２（言い換えればスプール４）のシートベルト引き出し方向の回転が阻止されるようになっている。なお、このとき、詳細な図示を省略するが、シートベルト３の急激な引き出し時にも、ロック機構７のロッキングベース１２がロックギヤ１３に対してシートベルト引き出し方向に相対回転するようになっており、これによって上記と同様にしてシートベルト３の引き出しが阻止されるようになっている。
【００２４】
トーションバー５は、スプール４の内周側（同軸上）に位置すると共に軸線方向に沿って（以下、単に「軸方向」と称する）に貫通するように遊嵌配置されている。またトーションバー５は、その軸方向一端側（図２の左側）に位置しスプール４の軸方向一端側に相対回転不能に係合するトルク伝達部１５と、その軸方向他端側（図２の右側）に位置しロッキングベース１２と相対回転不能に係合される（言い換えればロッキングベース１２に一体回転可能に支持される）トルク伝達部１６と、を備えており、スプール４の回転とロック機構７の回転とを連動する機能を果たす。
【００２５】
スプール４は、シートベルト３の巻き取りを行う本体円筒部４ａと、この本体円筒部４ａよりも大きな外径を備えた大径円筒部４ｂとを備えており、フレーム２の両側壁間に回転可能に支持されている。またスプール４は、スプリング手段８のスパイラルスプリングのばね力によリ、ブッシュ１７、トーションバー５、トーションバー５のトルク伝達部１５、及びブッシュ１０を介して常時シートベルト３の巻き取り方向に付勢されている。このような構造の結果、トーションバー５の軸方向一方側（図２の左側）はスプール４と一体回転可能に接続されている。また、プリテンショナー９の作動時には、プリテンショナー９で発生したベルト巻き取りトルクがブッシュ１０を介してスプール４に伝達され、これによりスプール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。
【００２６】
なお、スプール４とロッキングベース１２の軸部１２ａとの間には、環状の相対回転ロック部材１８が配設されている。この相対回転ロック部材１８は、内周面に雌ねじ（図示せず）が形成されてロッキングベース軸部１２ａに形成された雄ねじ（図示せず）に螺合されるとともに、スプール４の軸方向孔に相対回転不能にかつ軸方向移動可能に嵌合されている。そして、スプール４がロッキングベース１２に対してベルト引き出し方向に相対回転すると、相対回転ロック部材１８がスプール４と一体回転して図２中右方に移動するようになっている。
【００２７】
ここで、本実施形態の最も大きな特徴として、スプール４の図２における右側軸端部の内周側に配置されたリング１９（プレート取付部材）と、塑性変形可能なプレート部材２０（第１プレート部材）とが備えられている。
【００２８】
リング１９は、略円盤形状を備えており、その径方向中心側をトーションバー５に軸方向に貫通されるように遊嵌配置されている。また、このリング１９は、図２の右側（ロッキングベース１２側）に設けた係合凹部１９ａが、ロッキングベース１２の図２の左側に設けた係合凸部１２ｂと係合することにより、ロッキングベース１２を介し、トーションバー５の軸方向他方側外周部と一体回転可能に接続されている。
【００２９】
図３は、プレート部材２０の詳細な取り付け構造を表す、図２のＩＩ−ＩＩ断面による横断面図である。なお、図３は後述の図８のポイントＡに対応する位置での横断面図に相当している。
【００３０】
図３において、プレート部材２０の一端２０ａ（リング１９及びスプール４の径方向内側）は、リング１９の外周に開放する断面略Ｕ字形状の嵌合凹部１９ｂに適宜の手法で強固に嵌合保持されている。また、プレート部材２０の他端２０ｂ（リング１９及びスプール４の径方向外側の自由端）は、スプール４の大径円筒部４ｂの内周面寄りに位置している。この際、他端２０ｂは、大径円筒部４ｂの内周面と接触・非接触は問わないが、非接触が好ましい。さらに、一端２０ａと他端２０ｂとの間に位置する中間部分２０ｃは、塑性変形が可能となっており、図３に示す通常時にはスプール４のベルト引き出し方向に沿う回転方向（図示反時計回り方向）に向って凸となるように折り返すことによって略Ｕ字とされている。
【００３１】
なお、プレート部材２０に適用される材料には、塑性変形可能な金属材料が用いられ、特に、ステンレス鋼や軟鋼が好ましい。また、その際のプレート部材２０の幅（トーションバー５の軸方向）は４．０ｍｍ〜１０．０ｍｍ、プレート部材２０の厚さは１．５ｍｍ〜２．５ｍｍである。さらに、その際のプレート部材２０が吸収する荷重設定（後述の図８のポイントＤ−Ｅまでの縦軸に示す荷重）は、１．０ｋＮ〜２．５ｋＮの範囲とするのが好ましい。
【００３２】
ところで、これらの材質、幅、厚さは任意であり、特に、車種等に応じて適宜採用される。一例としては、乗員（運転者）と車両先端との距離を確保し易いセダンタイプ等の普通自動車の場合、金属材料としてステンレス鋼を用いた場合、その幅は５ｍｍ〜８ｍｍ、その厚さは１．８ｍｍ〜２．２ｍｍである。
【００３３】
同様に、乗員（運転者）と車両先端との距離をある程度確保可能なステーションワゴン車等の場合、金属材料としてステンレス鋼を用いた場合、その幅は４ｍｍ〜６ｍｍ、その厚さは１．５ｍｍ〜１．９ｍｍである。
【００３４】
さらに、乗員（運転者）と車両先端との距離の確保が困難な軽自動車等の場合、金属材料としてステンレス鋼を用いた場合、その幅は８ｍｍ〜１０ｍｍ、その厚さは２．１ｍｍ〜２．５ｍｍである。
【００３５】
一方、スプール４の大径円筒部４ｂの内周面には、トーションバー５が大径円筒部４ｂと一体回転を開始してからトーションバー５の衝撃吸収荷重が一定となった後にプレート部材２０の他端２０ｂと当接して大径円筒部４ｂのそれ以上の回転時にプレート部材２０の塑性変形による荷重を付与する凸部４ｃ（第１凸部）が一体に突出形成されている（なお、凸部４ｃはスプール４と別体でもよい）。この凸部４ｃから他端２０ｂまでの大径円筒部４ｂのベルト引き出し方向の離間距離は、大径円筒部４ｂが回転を開始してから凸部４ｃが他端２０ｂに当接するまでの時間、即ち、トーションバー５が大径円筒部４ｂと一体回転を開始してからトーションバー５の衝撃吸収荷重が一定となっている時間（後述の図８のポイントＢ−Ｃ間）を確保するものである。したがって、凸部４ｃから他端２０ｂまでの大径円筒部４ｂのベルト引き出し方向の離間距離は、大径円筒部４ｂの１／４周以上離間しているのが好ましい。この場合、トーションバー５の衝撃吸収荷重が一定となる期間を十分に確保することができる。
【００３６】
この際、他端２０ｂから凸部４ｃまでのベルト巻取り方向に沿った離間距離は、上述した車種（普通自動車・ワゴン車・軽自動車等）による乗員（運転者）と車両先端との距離に応じて変更可能であり、例えば、普通自動車であれば３／４周付近、ワゴン車であれば２／４周付近、軽自動車であれば１／４周付近、のように設定することができる。
【００３７】
以上のように構成した本実施形態のリトラクタ装置１の動作を以下に説明する。
【００３８】
（Ｉ）通常時
まずシートベルト非装着時には、スプリング手段８の付勢力で、シートベルト３は完全に巻き取られている。そして、装着のためシートベルト３を通常の速度で引き出すと、スプール４（大径円筒部４ｂ）がシートベルト引き出し方向に回転し、シートベルト３はスムーズに引き出される。引き出したシートベルト３に摺動自在に設けた図示しないタングが車体に設けたバックル装置のバックル（図示せず）に挿入係止された後、余分に引き出されたシートベルト３がスプリング手段８の付勢力でスプール４に巻き取られ、シートベルト３は乗員に圧迫感を与えない程度にフイットされる。
【００３９】
（ＩＩ）緊急時
緊急時においては、まず、プリテンショナー９で発生したベルト巻き取りトルクがブッシュ１０を介してスプール４に伝達される。スプール４は、シートベルト３を所定量巻き取り、乗員を迅速に拘束する。
【００４０】
一方、緊急時に発生する大きな車両減速度によって減速度感知手段６が作動してロックギヤ１３のシートベルト引き出し方向の回転が阻止され、ロック機構７のパウル１１が回動して、フレーム２の側壁の内歯１４に係合する。すると、ロッキングベース１２及びトーションバー５のシートベルト引き出し方向の回転が阻止されるので、慣性力により前方に移動しようとする乗員を拘束するシートベルト３の張力が、スプール４のトーションバー５に対するシートベルト引き出し方向の相対回転力となり、トーションバー５が捩られれつつスプール４のみがシートベルト引き出し方向に相対回転する。
【００４１】
これ以後、相対回転がある一定以上となると、まずトーションバー５が上記相対回転に基づく捩れ力によって塑性変形を起こし、このときの塑性変形抵抗によって衝突エネルギを吸収していく。またこの動作に伴い、ロッキングベース１２とともに回転するリング１９とこれに対し相対回転するスプール４との間に設けたプレート部材２０が塑性変形を起こしつつ、リング１９の外周にシートベルト引き出し方向に巻き付けられていき、このときの塑性変形抵抗によってもさらに衝突エネルギを吸収していく。
【００４２】
このときのプレート部材２０の時系列に沿った形状変化による挙動を、図２のＩＩ−ＩＩ断面による横断面図（但し理解の容易のためにトーションバー５の捩れ回転変位の図示は省略）に相当する図４〜図７と、リトラクタ装置における衝撃荷重吸収時の荷重変化を示すグラフである図８と、により説明する。なお、図８において、ポイントＡからポイントＢまでの期間はトーションバー５の捩れ力による塑性変形による荷重変化を示す。そして、ポイントＢとポイントＣとの間における図２のＩＩ−ＩＩ断面での横断面が図４に相当し、ポイントＣにおける横断面が図５に相当し、ポイントＥにおける横断面が図６に相当し、ポイントＦ以降における横断面が図７に相当している。
【００４３】
図４に示すように、その初期ではスプール４がトーションバー５に対する相対回転（図中反時計回り）をすると共に、その回転に伴って凸部４ｃが反時計回り方向に周回する。すなわち凸部４ｃは他端２０ｂに当接することなく空走している。この期間（空走期間）は、図８に示すように、ポイントＢからポイントＣの衝撃吸収荷重が一定である平坦期間となる。
【００４４】
その後、図５に示すように、凸部４ｃが他端２０ｂに当接すると、それ以上のスプール４の回転に伴う凸部４ｃの移動に伴ってプレート部材２０が塑性変形を開始し衝撃荷重を吸収する。この際、図８のポイントＣからポイントＤはプレート部材２０の塑性変形開始に伴う荷重が加わる初動期間、ポイントＤからポイントＥはプレート部材２０の塑性変形安定期間である。
【００４５】
さらに、図６に示すように、凸部４ｃが他端２０ｂとの当接状態から抜け出ようとすると、プレート部材２０の塑性変形力（荷重）が緩やかとなり、図７に示すように、凸部４ｃが他端２０ｂから抜ける。図８のポイントＥからポイントＦは図６から図７に至る過程での荷重変化期間、図８のポイントＦ以降はプレート部材２０が関与しない離脱期間である。
【００４６】
以上のようにして、本実施形態では、スプール４によるトーションバー５を捩りながらのシートベルト引き出し方向への相対回転において、トーションバー５の塑性変形とプレート部材２０の塑性変形との両方でエネルギ吸収機構（ＥＡ機構）として機能し、全体のエネルギ吸収荷重は、トーションバー５が捩り変形を起こすときのエネルギ吸収荷重とプレート部材２０がプレート取付部材の外周に巻き付くときのエネルギ吸収荷重との和となる。そして、トーションバー５の塑性変形時の捩りトルク及びプレート部材２０の塑性変形によって、乗員の衝撃エネルギが吸収緩和され、シートベルト３に加えられる荷重が制限される。
【００４７】
なお、このとき、本実施形態では、上述の相対回転ロック部材１８によって上記のストロークには上限値を設けている。すなわち、ロッキングベース１２に対するスプール４のベルト引き出し方向の相対回転につれて、相対回転ロック部材１８が図２において軸方向右方へ移動する。そして、相対回転ロック部材１８がロッキングベース１２の雄ねじの終わリまで移動するとそれ以上軸方向右方へは移動できないので回転がロックされロッキングベース１２に対して相対回転しなくなる。この結果、スプール４もロッキングベース１２に対して相対回転しなくなる。つまリ、スプール４のベルト引き出し方向の回転がロックされ。シートベルト３は引き出されなくなり、乗員はシートベルト３によって慣性移動が阻止されて拘束されるのである。
【００４８】
以上説明した本実施形態によれば、以下のような効果を得る。
【００４９】
（１）エネルギ吸収特性の最適化
上述したように、本実施形態においては、トーションバー５の衝撃吸収荷重が一定となった後（図８のＢ−Ｃ間を過ぎた後）に、プレート部材２０の塑性変形による衝撃吸収荷重分が加わる。このようにトーションバー５とプレート部材２０との衝撃吸収タイミングをずらすことで、リトラクタ装置１の全体によるエネルギ吸収特性を容易に変化させることができる。この結果、近年のニーズに対応し、車両構造や車種等の差異に応じて、また乗員の体格に応じて、エネルギ吸収特性を容易に最適化することができる。
【００５０】
（２）プレート部材２０の係止離脱による効果
本実施形態のリトラクタ装置１によれば、衝突後期においてプレート部材２０の他端２０ｂが凸部４ｃから離脱し、その後はプレート部材２０による衝突エネルギ吸収がなくなる。この結果、図８に示したように、それ以降についてはトーションバー５の塑性変形によってのみエネルギ吸収を行うように設定することが可能となる。したがって、上記（１）の効果に加え、この意味でもリトラクタ装置１による衝撃エネルギ吸収荷重の大きさやエネルギ吸収域をさらに自由自在に変化させて設定するでき、さらに柔軟に最適化を図ることができる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。図９及び図１０は、そのような変形例を示している。図９は上記実施形態の図３に相当する要部断面図であり、図１０は上記実施形態の図８に相当する衝撃荷重吸収時の荷重変化を示すグラフである。なお、上記実施の形態と同等の部分には同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。
【００５２】
図９に示すように、この変形例では、リング１９に、２種類のプレート部材２０（第１プレート部材）及びプレート部材２１（第２プレート部材）が設けられている。このプレート部材２１には、例えば、プレート部材２０の厚みよりも薄肉のものが用いられている。これにより、例えば、プレート部材２０の最大耐荷重を１．５ｋＮ、プレート部材２１の最大耐荷重を１．０ｋＮといったように異らせ、プレート部材２１を、プレート部材２０よりも塑性変形しやすい強度とすることができる。この結果、より緩やかに段階的な衝撃吸収を設定することができる。
【００５３】
また、プレート部材２１は、その一端２１ａ（リング１９及びスプール４の径方向内側）は、リング１９の外周に開放する断面略Ｕ字形状の嵌合凹部１９ｃに適宜の手法で強固に嵌合保持されている。また、プレート部材２１の他端２１ｂ（リング１９及びスプール４の径方向外側の自由端）は、スプール４の大径円筒部４ｂの内周面寄りに位置している。この際、他端２１ｂは、大径円筒部４ｂの内周面と接触・非接触は問わないが、非接触が好ましい。さらに、一端２１ａと他端２１ｂとの間に位置する中間部分２１ｃは、塑性変形が可能となっている。
【００５４】
また、大径円筒部４ｂには、プレート部材２０の他端２０ｂと当接する凸部４ｃに加えて、プレート部材２１の他端２１ｂと当接する凸部４ｄ（第２凸部）が一体に突出形成されている。この際、凸部４ｃと他端２０ｂ及び凸部４ｄと他端２１ｂとは、凸部４ｄと他端２１ｂとの当接の方が、凸部４ｃと他端２０ｂとの当接よりも先に当接するように離間距離が設定されている。
【００５５】
これにより、非常時にスプール４が回転すると、凸部４ｄが他端２１ｂに当接してプレート部材２１が塑性変形を開始した後に、凸部４ｂが他端２０ｂに当接して塑性変形を開始するため、衝撃吸収荷重の大きさを段階的に加えることができる。すなわち、図１０に示すポイントＢからポイントＣ１の期間は図８に示したポイントＢ−Ｃ間に相当する衝撃吸収荷重が一定の期間に相当しており、ポイントＣ１−Ｃ２間はプレート部材２１のみによる衝撃吸収荷重期間であり、ポイントＣ２−Ｄ間はプレート部材２１による衝撃吸収にプレート部材２０による衝撃吸収も加わった衝撃吸収荷重期間を示している。
【００５６】
本変形例においては、上記のように、２種類のプレート部材２１，２０を用い、その衝撃吸収荷重の大きさを異ならせると共に、その衝撃吸収タイミングを、小荷重側のプレート部材２１を先とし大荷重側のプレート部材２０を後とすることにより、より細かい衝撃吸収荷重の設定を行うことができる。
【００５７】
その際、プレート部材２０，２１及び凸部４ｃ，４ｄを大径円筒部４ｂの同一周回上に配置・形成することにより、トーションバー５の軸方向に併設するものに比べて小型化に貢献することができる。また、プレート部材２０，２１は通常時及び非常時（塑性変形完了時）の何れにおいても互いに干渉しない長さに設定することができるため、トーションバー５の軸方向に併設する必要がなく、複数の衝撃吸収部材が同時に作用することなく、段階的な衝撃吸収荷重設定を容易に行うことができる。
【００５８】
なお、凸部４ｃ，４ｄは、例えば、大径円筒部４ｂの内周面に複数の雌ネジ孔を形成し、凸部４ｃ，４ｄを任意の位置でネジ止め可能とすれば、リトラクタ装置１の組み立て前に車種等に応じたタイミング調整を容易に行うこともできる。
【００５９】
なお、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【００６０】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００６１】
１ リトラクタ装置
３ シートベルト
４ スプール（略円筒部材）
４ｃ 凸部（第１凸部）
４ｄ 凸部（第２凸部）
５ トーションバー（軸部材）
７ ロック機構
１９ リング（プレート取付部材）
２０ プレート部材（第１プレート部材）
２１ プレート部材（第２プレート部材）
１００ シートベルト装置
１０４ タング
１０５ バックル装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートベルトを巻き取り可能なシートベルトのリトラクタ装置及びこれを備えたシートベルト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の座席に設けられるシートベルト装置は、一般に、シートベルト（ウェビング）の一方側を引き出し可能に巻き取るシートベルトのリトラクタ装置と、シートベルトに設けたタングと、タングと係合することにより、シートベルトを乗員に装着させるバックル装置とを有する。
【０００３】
シートベルトのリトラクタ装置は、シートベルトを巻取部材（スプール）に巻回してバネ力により内部に引き込むとともに、衝撃が作用する衝突時にはシートベルトの巻取部材からの引き出しをロックし、このロックされたシートベルトにより前方に急激に移動する乗員の身体を拘束する。このとき、前方へ移動する乗員が急激に拘束されることで、乗員の胸部等には、拘束された反作用による荷重がシートベルトを介して作用する。この乗員へ加わる荷重を緩和するために、ロック直後にシートベルトに一定以上の繰り出し抵抗をかけながらシートベルトの所定引張荷重を保持し、その状態のままシートベルトを所定長さだけ繰り出すようにして乗員に作用する衝突エネルギを吸収する（Ｅｎｅｒｇｙ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ；以下適宜、「ＥＡ」という）手法が、既に知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載のリトラクタ装置では、軸部材（トーションバー）を備えたＥＡ機構が開示されている。すなわち、このＥＡ機構では、巻き取り部材の一方側端部を軸部材に連結すると共に、衝突時に軸部材の他方側端部をロックすることにより、軸部材のねじれによる塑性変形によって上記衝突エネルギを吸収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０８９５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、種々のニーズに対応し、車両構造や車種等の差異に応じて、あるいは乗員の体格等に応じて、リトラクタ装置の上記ＥＡ機構におけるエネルギ吸収特性を容易に最適化できる構成が望まれている。上記特許文献１のリトラクタ装置では、そのような点までは配慮されていない。すなわち、塑性変形する部材として軸部材とベンディングエレメントとが設けられているが、それらの塑性変形の時期が略同時期となっており、それらの塑性変形時期をずらすことで段階的にエネルギ吸収特性を変化させることはできなかった。
【０００７】
本発明の目的は、軸部材の衝撃吸収タイミングと、軸部材とは別の衝撃吸収部材の衝撃吸収タイミングとをずらすことで、エネルギ吸収特性を変化させ容易に最適化することができる、シートベルトのリトラクタ装置及びこれを備えたシートベルト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願第１発明のシートベルトのリトラクタ装置は、シートベルトを巻き取るための回転可能な略円筒部材と、前記略円筒部材の内側に同軸上に配置されて前記略円筒部材と一体回転可能に接続される捩れ変形可能な軸部材と、前記略円筒部材の軸端部に配置されて前記軸部材の軸方向他方側の外周部と一体回転可能に接続されたプレート取付部材と、前記プレート取付部材のシートベルト引き出し方向の回転を阻止可能なロック機構と、一端側が前記プレート取付部材の外周部に固定され、他端側が前記略円筒部材の前記軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能な第１プレート部材と、前記略円筒部材の内周面から突出して設けられ、前記軸部材が前記略円筒部材と一体回転を開始して前記捩れ変形により前記軸部材の衝撃吸収荷重が一定となった後に前記第１プレート部材の前記他端側と当接して前記略円筒部材のそれ以上の回転時に前記第１プレート部材を塑性変形させる荷重を付与するための第１凸部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本願第１発明のリトラクタ装置によれば、軸部材の衝撃吸収荷重が一定となった後に第１プレート部材の塑性変形による衝撃吸収荷重を加える。このように軸部材と第１プレート部材との衝撃吸収タイミングをずらすことで、エネルギ吸収特性を所望の態様に変化させることができる。この結果、エネルギ吸収特性を容易に最適化することができる。
【００１０】
第２発明は、上記第１発明において、前記第１プレート部材の他端部と前記第１凸部とは、前記略円筒部材の周方向に沿って１／４周以上離間していることを特徴とする。
【００１１】
これにより、軸部材の衝撃吸収荷重が一定となる期間を十分に確保することができる。
【００１２】
第３発明は、上記第１又は第２発明において、一端側が前記プレート取付部材の外周部に固定され、他端側が前記略円筒部材の前記軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能な第２プレート部材と、前記略円筒部材の内周面のうち、前記第１プレート部材と前記第１凸部との同一周回上で、前記略円筒部材の回転に伴って前記第１凸部が前記第１プレート部材の他端側に当接するまでの移動軌跡とは反対側の部分から突出して設けられ、前記第２プレート部材の前記他端側と当接して前記第２プレート部材を塑性変形させる荷重を付与するための第２凸部と、を有し、前記第２プレート部材は、前記略円筒部材の回転に伴う、前記第２凸部が前記第２プレート部材の他端に当接するまでの移動軌跡が、前記第１凸部が前記第１プレート部材の他端に当接するまでの移動軌跡よりも短くなるように、前記プレート取付部材の外周部に固定されていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、段階的な衝撃吸収をさらに細やかに行うことができる。
【００１４】
第４発明は、上記第３発明において、前記第２プレート部材は前記第１プレート部材よりも塑性変形が容易となる強度で構成されていること特徴とする。
【００１５】
これにより、より緩やかに段階的な衝撃吸収を設定することができる。
【００１６】
上記目的を達成するために、本願第５発明のシートベルト装置は、乗員を拘束するためのシートベルトと、前記シートベルトの一方側を引き出し可能に巻き取るシートベルトのリトラクタ装置と、前記シートベルトに設けたタングと、前記タングと係合することにより、前記シートベルトを乗員に装着させるバックル装置とを有するシートベルト装置であって、前記シートベルトのリトラクタ装置は、シートベルトを巻き取るための回転可能な略円筒部材と、前記略円筒部材の内側に同軸上に配置されて前記略円筒部材と一体回転可能に接続される捩れ変形可能な軸部材と、前記略円筒部材の軸端部に配置されて前記軸部材の軸方向他方側の外周部と一体回転可能に接続されたプレート取付部材と、前記プレート取付部材のシートベルト引き出し方向の回転を阻止可能なロック機構と、一端側が前記プレート取付部材の外周部に固定され、他端側が前記略円筒部材の前記軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能な第１プレート部材と、前記略円筒部材の内周面から突出して設けられ、前記軸部材が前記略円筒部材と一体回転を開始して前記捩れ変形により前記軸部材の衝撃吸収荷重が一定となった後に前記第１プレート部材の前記他端側と当接して前記略円筒部材のそれ以上の回転時に前記第１プレート部材を塑性変形させる荷重を付与するための第１凸部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、軸部材の衝撃吸収タイミングと、軸部材とは別の衝撃吸収部材である第１プレート部材の衝撃吸収タイミングとをずらすことで、リトラクタ装置全体のエネルギ吸収特性を変化させ、容易に最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態のシートベルトのリトラクタ装置を備えたシートベルト装置の全体構造を、乗員と共に表す正面図である。
【図２】本実施形態のリトラクタ装置の全体概略構造を表す縦断面図である。
【図３】プレート部材の詳細な取り付け構造を表す、図２中のＩＩ−ＩＩ断面による横断面図である。
【図４】プレート部材の時系列に沿った形状変化の状態を示す横断面図である。
【図５】プレート部材の時系列に沿った形状変化の状態を示す横断面図である。
【図６】プレート部材の時系列に沿った形状変化の状態を示す横断面図である。
【図７】プレート部材の時系列に沿った形状変化の状態を示す横断面図である。
【図８】衝撃荷重吸収時の荷重吸収特性変化を示すグラフである。
【図９】プレート部材を２種類設けた変形例を表す、要部横断面図である。
【図１０】衝撃荷重吸収時の荷重吸収特性の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、本発明を自動車のシートベルト装置に適用した例である。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態のシートベルトのリトラクタ装置を備えたシートベルト装置の全体構造を乗員と共に表す正面図である。図１において、シートベルト装置１００は、車両の車体１０８内に配置されており、乗員Ｍを座席Ｓに拘束するためのシートベルト３と、このシートベルト３の一方側を引き出し可能に巻き取る本実施形態のリトラクタ装置１と、シートベルト３に摺動可能に設けたタング１０４と、このタング１０４と係合するバックル装置１０５とを備えている。シートベルト３は、上記したようにその一方側がリトラクタ装置１により巻き取られると共に、途中でショルダアンカ１０６に通され、その他方側端部が止め具１０７により車体１０８側に回動可能に接続されている。
【００２１】
次に、本実施形態に係るリトラクタ装置１について、図２〜図９により詳細に説明する。図２は、本実施形態のリトラクタ装置の全体概略構造を表す縦断面図である。
【００２２】
図２において、このリトラクタ装置１は、フレーム２と、シートベルト３を巻き取る略ボビン状のスプール（略円筒部材）４と、捩れ変形可能な材料で構成された略軸状のトーションバー（軸部材）５と、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と、スプール４の少なくともベルト引き出し方向の回転を阻止するロック機構７と、スパイラルスプリング（図示せず）を備えたスプリング手段８と、緊急時に作動しシートベルト巻き取りトルクを発生するプリテンショナー９と、プリテンショナー９のシートベルト巻き取りトルクをスプール４に伝達するブッシュ１０とを有している。
【００２３】
ロック機構７は、パウル１１を揺動可能に保持するロッキングベース１２と、ロックギヤ１３とを備えている。ロックギヤ１３は、公知の構成で足りるため詳細な構造の図示は省略するが、通常時はトーションバー５と一体回転する一方、緊急時は減速度感知手段６の作動で停止してトーションバー５との間に相対回転差を発生させ、これによってパウル１１をフレーム２の側壁の内歯１４に係合させる。この結果、ロッキングベース１２（言い換えればスプール４）のシートベルト引き出し方向の回転が阻止されるようになっている。なお、このとき、詳細な図示を省略するが、シートベルト３の急激な引き出し時にも、ロック機構７のロッキングベース１２がロックギヤ１３に対してシートベルト引き出し方向に相対回転するようになっており、これによって上記と同様にしてシートベルト３の引き出しが阻止されるようになっている。
【００２４】
トーションバー５は、スプール４の内周側（同軸上）に位置すると共に軸線方向に沿って（以下、単に「軸方向」と称する）に貫通するように遊嵌配置されている。またトーションバー５は、その軸方向一端側（図２の左側）に位置しスプール４の軸方向一端側に相対回転不能に係合するトルク伝達部１５と、その軸方向他端側（図２の右側）に位置しロッキングベース１２と相対回転不能に係合される（言い換えればロッキングベース１２に一体回転可能に支持される）トルク伝達部１６と、を備えており、スプール４の回転とロック機構７の回転とを連動する機能を果たす。
【００２５】
スプール４は、シートベルト３の巻き取りを行う本体円筒部４ａと、この本体円筒部４ａよりも大きな外径を備えた大径円筒部４ｂとを備えており、フレーム２の両側壁間に回転可能に支持されている。またスプール４は、スプリング手段８のスパイラルスプリングのばね力によリ、ブッシュ１７、トーションバー５、トーションバー５のトルク伝達部１５、及びブッシュ１０を介して常時シートベルト３の巻き取り方向に付勢されている。このような構造の結果、トーションバー５の軸方向一方側（図２の左側）はスプール４と一体回転可能に接続されている。また、プリテンショナー９の作動時には、プリテンショナー９で発生したベルト巻き取りトルクがブッシュ１０を介してスプール４に伝達され、これによりスプール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。
【００２６】
なお、スプール４とロッキングベース１２の軸部１２ａとの間には、環状の相対回転ロック部材１８が配設されている。この相対回転ロック部材１８は、内周面に雌ねじ（図示せず）が形成されてロッキングベース軸部１２ａに形成された雄ねじ（図示せず）に螺合されるとともに、スプール４の軸方向孔に相対回転不能にかつ軸方向移動可能に嵌合されている。そして、スプール４がロッキングベース１２に対してベルト引き出し方向に相対回転すると、相対回転ロック部材１８がスプール４と一体回転して図２中右方に移動するようになっている。
【００２７】
ここで、本実施形態の最も大きな特徴として、スプール４の図２における右側軸端部の内周側に配置されたリング１９（プレート取付部材）と、塑性変形可能なプレート部材２０（第１プレート部材）とが備えられている。
【００２８】
リング１９は、略円盤形状を備えており、その径方向中心側をトーションバー５に軸方向に貫通されるように遊嵌配置されている。また、このリング１９は、図２の右側（ロッキングベース１２側）に設けた係合凹部１９ａが、ロッキングベース１２の図２の左側に設けた係合凸部１２ｂと係合することにより、ロッキングベース１２を介し、トーションバー５の軸方向他方側外周部と一体回転可能に接続されている。
【００２９】
図３は、プレート部材２０の詳細な取り付け構造を表す、図２のＩＩ−ＩＩ断面による横断面図である。なお、図３は後述の図８のポイントＡに対応する位置での横断面図に相当している。
【００３０】
図３において、プレート部材２０の一端２０ａ（リング１９及びスプール４の径方向内側）は、リング１９の外周に開放する断面略Ｕ字形状の嵌合凹部１９ｂに適宜の手法で強固に嵌合保持されている。また、プレート部材２０の他端２０ｂ（リング１９及びスプール４の径方向外側の自由端）は、スプール４の大径円筒部４ｂの内周面寄りに位置している。この際、他端２０ｂは、大径円筒部４ｂの内周面と接触・非接触は問わないが、非接触が好ましい。さらに、一端２０ａと他端２０ｂとの間に位置する中間部分２０ｃは、塑性変形が可能となっており、図３に示す通常時にはスプール４のベルト引き出し方向に沿う回転方向（図示反時計回り方向）に向って凸となるように折り返すことによって略Ｕ字とされている。
【００３１】
なお、プレート部材２０に適用される材料には、塑性変形可能な金属材料が用いられ、特に、ステンレス鋼や軟鋼が好ましい。また、その際のプレート部材２０の幅（トーションバー５の軸方向）は４．０ｍｍ〜１０．０ｍｍ、プレート部材２０の厚さは１．５ｍｍ〜２．５ｍｍである。さらに、その際のプレート部材２０が吸収する荷重設定（後述の図８のポイントＤ−Ｅまでの縦軸に示す荷重）は、１．０ｋＮ〜２．５ｋＮの範囲とするのが好ましい。
【００３２】
ところで、これらの材質、幅、厚さは任意であり、特に、車種等に応じて適宜採用される。一例としては、乗員（運転者）と車両先端との距離を確保し易いセダンタイプ等の普通自動車の場合、金属材料としてステンレス鋼を用いた場合、その幅は５ｍｍ〜８ｍｍ、その厚さは１．８ｍｍ〜２．２ｍｍである。
【００３３】
同様に、乗員（運転者）と車両先端との距離をある程度確保可能なステーションワゴン車等の場合、金属材料としてステンレス鋼を用いた場合、その幅は４ｍｍ〜６ｍｍ、その厚さは１．５ｍｍ〜１．９ｍｍである。
【００３４】
さらに、乗員（運転者）と車両先端との距離の確保が困難な軽自動車等の場合、金属材料としてステンレス鋼を用いた場合、その幅は８ｍｍ〜１０ｍｍ、その厚さは２．１ｍｍ〜２．５ｍｍである。
【００３５】
一方、スプール４の大径円筒部４ｂの内周面には、トーションバー５が大径円筒部４ｂと一体回転を開始してからトーションバー５の衝撃吸収荷重が一定となった後にプレート部材２０の他端２０ｂと当接して大径円筒部４ｂのそれ以上の回転時にプレート部材２０の塑性変形による荷重を付与する凸部４ｃ（第１凸部）が一体に突出形成されている（なお、凸部４ｃはスプール４と別体でもよい）。この凸部４ｃから他端２０ｂまでの大径円筒部４ｂのベルト引き出し方向の離間距離は、大径円筒部４ｂが回転を開始してから凸部４ｃが他端２０ｂに当接するまでの時間、即ち、トーションバー５が大径円筒部４ｂと一体回転を開始してからトーションバー５の衝撃吸収荷重が一定となっている時間（後述の図８のポイントＢ−Ｃ間）を確保するものである。したがって、凸部４ｃから他端２０ｂまでの大径円筒部４ｂのベルト引き出し方向の離間距離は、大径円筒部４ｂの１／４周以上離間しているのが好ましい。この場合、トーションバー５の衝撃吸収荷重が一定となる期間を十分に確保することができる。
【００３６】
この際、他端２０ｂから凸部４ｃまでのベルト巻取り方向に沿った離間距離は、上述した車種（普通自動車・ワゴン車・軽自動車等）による乗員（運転者）と車両先端との距離に応じて変更可能であり、例えば、普通自動車であれば３／４周付近、ワゴン車であれば２／４周付近、軽自動車であれば１／４周付近、のように設定することができる。
【００３７】
以上のように構成した本実施形態のリトラクタ装置１の動作を以下に説明する。
【００３８】
（Ｉ）通常時
まずシートベルト非装着時には、スプリング手段８の付勢力で、シートベルト３は完全に巻き取られている。そして、装着のためシートベルト３を通常の速度で引き出すと、スプール４（大径円筒部４ｂ）がシートベルト引き出し方向に回転し、シートベルト３はスムーズに引き出される。引き出したシートベルト３に摺動自在に設けた図示しないタングが車体に設けたバックル装置のバックル（図示せず）に挿入係止された後、余分に引き出されたシートベルト３がスプリング手段８の付勢力でスプール４に巻き取られ、シートベルト３は乗員に圧迫感を与えない程度にフイットされる。
【００３９】
（ＩＩ）緊急時
緊急時においては、まず、プリテンショナー９で発生したベルト巻き取りトルクがブッシュ１０を介してスプール４に伝達される。スプール４は、シートベルト３を所定量巻き取り、乗員を迅速に拘束する。
【００４０】
一方、緊急時に発生する大きな車両減速度によって減速度感知手段６が作動してロックギヤ１３のシートベルト引き出し方向の回転が阻止され、ロック機構７のパウル１１が回動して、フレーム２の側壁の内歯１４に係合する。すると、ロッキングベース１２及びトーションバー５のシートベルト引き出し方向の回転が阻止されるので、慣性力により前方に移動しようとする乗員を拘束するシートベルト３の張力が、スプール４のトーションバー５に対するシートベルト引き出し方向の相対回転力となり、トーションバー５が捩られれつつスプール４のみがシートベルト引き出し方向に相対回転する。
【００４１】
これ以後、相対回転がある一定以上となると、まずトーションバー５が上記相対回転に基づく捩れ力によって塑性変形を起こし、このときの塑性変形抵抗によって衝突エネルギを吸収していく。またこの動作に伴い、ロッキングベース１２とともに回転するリング１９とこれに対し相対回転するスプール４との間に設けたプレート部材２０が塑性変形を起こしつつ、リング１９の外周にシートベルト引き出し方向に巻き付けられていき、このときの塑性変形抵抗によってもさらに衝突エネルギを吸収していく。
【００４２】
このときのプレート部材２０の時系列に沿った形状変化による挙動を、図２のＩＩ−ＩＩ断面による横断面図（但し理解の容易のためにトーションバー５の捩れ回転変位の図示は省略）に相当する図４〜図７と、リトラクタ装置における衝撃荷重吸収時の荷重変化を示すグラフである図８と、により説明する。なお、図８において、ポイントＡからポイントＢまでの期間はトーションバー５の捩れ力による塑性変形による荷重変化を示す。そして、ポイントＢとポイントＣとの間における図２のＩＩ−ＩＩ断面での横断面が図４に相当し、ポイントＣにおける横断面が図５に相当し、ポイントＥにおける横断面が図６に相当し、ポイントＦ以降における横断面が図７に相当している。
【００４３】
図４に示すように、その初期ではスプール４がトーションバー５に対する相対回転（図中反時計回り）をすると共に、その回転に伴って凸部４ｃが反時計回り方向に周回する。すなわち凸部４ｃは他端２０ｂに当接することなく空走している。この期間（空走期間）は、図８に示すように、ポイントＢからポイントＣの衝撃吸収荷重が一定である平坦期間となる。
【００４４】
その後、図５に示すように、凸部４ｃが他端２０ｂに当接すると、それ以上のスプール４の回転に伴う凸部４ｃの移動に伴ってプレート部材２０が塑性変形を開始し衝撃荷重を吸収する。この際、図８のポイントＣからポイントＤはプレート部材２０の塑性変形開始に伴う荷重が加わる初動期間、ポイントＤからポイントＥはプレート部材２０の塑性変形安定期間である。
【００４５】
さらに、図６に示すように、凸部４ｃが他端２０ｂとの当接状態から抜け出ようとすると、プレート部材２０の塑性変形力（荷重）が緩やかとなり、図７に示すように、凸部４ｃが他端２０ｂから抜ける。図８のポイントＥからポイントＦは図６から図７に至る過程での荷重変化期間、図８のポイントＦ以降はプレート部材２０が関与しない離脱期間である。
【００４６】
以上のようにして、本実施形態では、スプール４によるトーションバー５を捩りながらのシートベルト引き出し方向への相対回転において、トーションバー５の塑性変形とプレート部材２０の塑性変形との両方でエネルギ吸収機構（ＥＡ機構）として機能し、全体のエネルギ吸収荷重は、トーションバー５が捩り変形を起こすときのエネルギ吸収荷重とプレート部材２０がプレート取付部材の外周に巻き付くときのエネルギ吸収荷重との和となる。そして、トーションバー５の塑性変形時の捩りトルク及びプレート部材２０の塑性変形によって、乗員の衝撃エネルギが吸収緩和され、シートベルト３に加えられる荷重が制限される。
【００４７】
なお、このとき、本実施形態では、上述の相対回転ロック部材１８によって上記のストロークには上限値を設けている。すなわち、ロッキングベース１２に対するスプール４のベルト引き出し方向の相対回転につれて、相対回転ロック部材１８が図２において軸方向右方へ移動する。そして、相対回転ロック部材１８がロッキングベース１２の雄ねじの終わリまで移動するとそれ以上軸方向右方へは移動できないので回転がロックされロッキングベース１２に対して相対回転しなくなる。この結果、スプール４もロッキングベース１２に対して相対回転しなくなる。つまリ、スプール４のベルト引き出し方向の回転がロックされ。シートベルト３は引き出されなくなり、乗員はシートベルト３によって慣性移動が阻止されて拘束されるのである。
【００４８】
以上説明した本実施形態によれば、以下のような効果を得る。
【００４９】
（１）エネルギ吸収特性の最適化
上述したように、本実施形態においては、トーションバー５の衝撃吸収荷重が一定となった後（図８のＢ−Ｃ間を過ぎた後）に、プレート部材２０の塑性変形による衝撃吸収荷重分が加わる。このようにトーションバー５とプレート部材２０との衝撃吸収タイミングをずらすことで、リトラクタ装置１の全体によるエネルギ吸収特性を容易に変化させることができる。この結果、近年のニーズに対応し、車両構造や車種等の差異に応じて、また乗員の体格に応じて、エネルギ吸収特性を容易に最適化することができる。
【００５０】
（２）プレート部材２０の係止離脱による効果
本実施形態のリトラクタ装置１によれば、衝突後期においてプレート部材２０の他端２０ｂが凸部４ｃから離脱し、その後はプレート部材２０による衝突エネルギ吸収がなくなる。この結果、図８に示したように、それ以降についてはトーションバー５の塑性変形によってのみエネルギ吸収を行うように設定することが可能となる。したがって、上記（１）の効果に加え、この意味でもリトラクタ装置１による衝撃エネルギ吸収荷重の大きさやエネルギ吸収域をさらに自由自在に変化させて設定するでき、さらに柔軟に最適化を図ることができる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。図９及び図１０は、そのような変形例を示している。図９は上記実施形態の図３に相当する要部断面図であり、図１０は上記実施形態の図８に相当する衝撃荷重吸収時の荷重変化を示すグラフである。なお、上記実施の形態と同等の部分には同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。
【００５２】
図９に示すように、この変形例では、リング１９に、２種類のプレート部材２０（第１プレート部材）及びプレート部材２１（第２プレート部材）が設けられている。このプレート部材２１には、例えば、プレート部材２０の厚みよりも薄肉のものが用いられている。これにより、例えば、プレート部材２０の最大耐荷重を１．５ｋＮ、プレート部材２１の最大耐荷重を１．０ｋＮといったように異らせ、プレート部材２１を、プレート部材２０よりも塑性変形しやすい強度とすることができる。この結果、より緩やかに段階的な衝撃吸収を設定することができる。
【００５３】
また、プレート部材２１は、その一端２１ａ（リング１９及びスプール４の径方向内側）は、リング１９の外周に開放する断面略Ｕ字形状の嵌合凹部１９ｃに適宜の手法で強固に嵌合保持されている。また、プレート部材２１の他端２１ｂ（リング１９及びスプール４の径方向外側の自由端）は、スプール４の大径円筒部４ｂの内周面寄りに位置している。この際、他端２１ｂは、大径円筒部４ｂの内周面と接触・非接触は問わないが、非接触が好ましい。さらに、一端２１ａと他端２１ｂとの間に位置する中間部分２１ｃは、塑性変形が可能となっている。
【００５４】
また、大径円筒部４ｂには、プレート部材２０の他端２０ｂと当接する凸部４ｃに加えて、プレート部材２１の他端２１ｂと当接する凸部４ｄ（第２凸部）が一体に突出形成されている。この際、凸部４ｃと他端２０ｂ及び凸部４ｄと他端２１ｂとは、凸部４ｄと他端２１ｂとの当接の方が、凸部４ｃと他端２０ｂとの当接よりも先に当接するように離間距離が設定されている。
【００５５】
これにより、非常時にスプール４が回転すると、凸部４ｄが他端２１ｂに当接してプレート部材２１が塑性変形を開始した後に、凸部４ｂが他端２０ｂに当接して塑性変形を開始するため、衝撃吸収荷重の大きさを段階的に加えることができる。すなわち、図１０に示すポイントＢからポイントＣ１の期間は図８に示したポイントＢ−Ｃ間に相当する衝撃吸収荷重が一定の期間に相当しており、ポイントＣ１−Ｃ２間はプレート部材２１のみによる衝撃吸収荷重期間であり、ポイントＣ２−Ｄ間はプレート部材２１による衝撃吸収にプレート部材２０による衝撃吸収も加わった衝撃吸収荷重期間を示している。
【００５６】
本変形例においては、上記のように、２種類のプレート部材２１，２０を用い、その衝撃吸収荷重の大きさを異ならせると共に、その衝撃吸収タイミングを、小荷重側のプレート部材２１を先とし大荷重側のプレート部材２０を後とすることにより、より細かい衝撃吸収荷重の設定を行うことができる。
【００５７】
その際、プレート部材２０，２１及び凸部４ｃ，４ｄを大径円筒部４ｂの同一周回上に配置・形成することにより、トーションバー５の軸方向に併設するものに比べて小型化に貢献することができる。また、プレート部材２０，２１は通常時及び非常時（塑性変形完了時）の何れにおいても互いに干渉しない長さに設定することができるため、トーションバー５の軸方向に併設する必要がなく、複数の衝撃吸収部材が同時に作用することなく、段階的な衝撃吸収荷重設定を容易に行うことができる。
【００５８】
なお、凸部４ｃ，４ｄは、例えば、大径円筒部４ｂの内周面に複数の雌ネジ孔を形成し、凸部４ｃ，４ｄを任意の位置でネジ止め可能とすれば、リトラクタ装置１の組み立て前に車種等に応じたタイミング調整を容易に行うこともできる。
【００５９】
なお、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【００６０】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００６１】
１ リトラクタ装置
３ シートベルト
４ スプール（略円筒部材）
４ｃ 凸部（第１凸部）
４ｄ 凸部（第２凸部）
５ トーションバー（軸部材）
７ ロック機構
１９ リング（プレート取付部材）
２０ プレート部材（第１プレート部材）
２１ プレート部材（第２プレート部材）
１００ シートベルト装置
１０４ タング
１０５ バックル装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートベルトを巻き取るための回転可能な略円筒部材と、
前記略円筒部材の内側に同軸上に配置されて前記略円筒部材と一体回転可能に接続される捩れ変形可能な軸部材と、
前記略円筒部材の軸端部に配置されて前記軸部材の軸方向他方側の外周部と一体回転可能に接続されたプレート取付部材と、
前記プレート取付部材のシートベルト引き出し方向の回転を阻止可能なロック機構と、
一端側が前記プレート取付部材の外周部に固定され、他端側が前記略円筒部材の前記軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能な第１プレート部材と、
前記略円筒部材の内周面から突出して設けられ、前記軸部材が前記略円筒部材と一体回転を開始して前記捩れ変形により前記軸部材の衝撃吸収荷重が一定となった後に前記第１プレート部材の前記他端側と当接して前記略円筒部材のそれ以上の回転時に前記第１プレート部材を塑性変形させる荷重を付与するための第１凸部と、
を有することを特徴とするシートベルトのリトラクタ装置。
【請求項２】
請求項１記載のシートベルトのリトラクタ装置において、
前記第１プレート部材の他端部と前記第１凸部とは、前記略円筒部材の周方向に沿って１／４周以上離間している
ことを特徴とするシートベルトのリトラクタ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のシートベルトのリトラクタ装置において、
一端側が前記プレート取付部材の外周部に固定され、他端側が前記略円筒部材の前記軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能な第２プレート部材と、
前記略円筒部材の内周面のうち、前記第１プレート部材と前記第１凸部との同一周回上で、前記略円筒部材の回転に伴って前記第１凸部が前記第１プレート部材の他端側に当接するまでの移動軌跡とは反対側の部分から突出して設けられ、前記第２プレート部材の前記他端側と当接して前記第２プレート部材を塑性変形させる荷重を付与するための第２凸部と、
を有し、
前記第２プレート部材は、
前記略円筒部材の回転に伴う、前記第２凸部が前記第２プレート部材の他端に当接するまでの移動軌跡が、前記第１凸部が前記第１プレート部材の他端に当接するまでの移動軌跡よりも短くなるように、前記プレート取付部材の外周部に固定されている
ことを特徴とするシートベルトのリトラクタ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のシートベルトのリトラクタ装置において、
前記第２プレート部材は前記第１プレート部材よりも塑性変形が容易となる強度で構成されている
ことを特徴とするシートベルトのリトラクタ装置。
【請求項５】
乗員を拘束するためのシートベルトと、
前記シートベルトの一方側を引き出し可能に巻き取るシートベルトのリトラクタ装置と、
前記シートベルトに設けたタングと、
前記タングと係合することにより、前記シートベルトを乗員に装着させるバックル装置とを有するシートベルト装置であって、
前記シートベルトのリトラクタ装置は、
シートベルトを巻き取るための回転可能な略円筒部材と、
前記略円筒部材の内側に同軸上に配置されて前記略円筒部材と一体回転可能に接続される捩れ変形可能な軸部材と、
前記略円筒部材の軸端部に配置されて前記軸部材の軸方向他方側の外周部と一体回転可能に接続されたプレート取付部材と、
前記プレート取付部材のシートベルト引き出し方向の回転を阻止可能なロック機構と、
一端側が前記プレート取付部材の外周部に固定され、他端側が前記略円筒部材の前記軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能な第１プレート部材と、
前記略円筒部材の内周面から突出して設けられ、前記軸部材が前記略円筒部材と一体回転を開始して前記捩れ変形により前記軸部材の衝撃吸収荷重が一定となった後に前記第１プレート部材の前記他端側と当接して前記略円筒部材のそれ以上の回転時に前記第１プレート部材を塑性変形させる荷重を付与するための第１凸部と、
を有することを特徴とするシートベルト装置。
【請求項１】
シートベルトを巻き取るための回転可能な略円筒部材と、
前記略円筒部材の内側に同軸上に配置されて前記略円筒部材と一体回転可能に接続される捩れ変形可能な軸部材と、
前記略円筒部材の軸端部に配置されて前記軸部材の軸方向他方側の外周部と一体回転可能に接続されたプレート取付部材と、
前記プレート取付部材のシートベルト引き出し方向の回転を阻止可能なロック機構と、
一端側が前記プレート取付部材の外周部に固定され、他端側が前記略円筒部材の前記軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能な第１プレート部材と、
前記略円筒部材の内周面から突出して設けられ、前記軸部材が前記略円筒部材と一体回転を開始して前記捩れ変形により前記軸部材の衝撃吸収荷重が一定となった後に前記第１プレート部材の前記他端側と当接して前記略円筒部材のそれ以上の回転時に前記第１プレート部材を塑性変形させる荷重を付与するための第１凸部と、
を有することを特徴とするシートベルトのリトラクタ装置。
【請求項２】
請求項１記載のシートベルトのリトラクタ装置において、
前記第１プレート部材の他端部と前記第１凸部とは、前記略円筒部材の周方向に沿って１／４周以上離間している
ことを特徴とするシートベルトのリトラクタ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のシートベルトのリトラクタ装置において、
一端側が前記プレート取付部材の外周部に固定され、他端側が前記略円筒部材の前記軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能な第２プレート部材と、
前記略円筒部材の内周面のうち、前記第１プレート部材と前記第１凸部との同一周回上で、前記略円筒部材の回転に伴って前記第１凸部が前記第１プレート部材の他端側に当接するまでの移動軌跡とは反対側の部分から突出して設けられ、前記第２プレート部材の前記他端側と当接して前記第２プレート部材を塑性変形させる荷重を付与するための第２凸部と、
を有し、
前記第２プレート部材は、
前記略円筒部材の回転に伴う、前記第２凸部が前記第２プレート部材の他端に当接するまでの移動軌跡が、前記第１凸部が前記第１プレート部材の他端に当接するまでの移動軌跡よりも短くなるように、前記プレート取付部材の外周部に固定されている
ことを特徴とするシートベルトのリトラクタ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のシートベルトのリトラクタ装置において、
前記第２プレート部材は前記第１プレート部材よりも塑性変形が容易となる強度で構成されている
ことを特徴とするシートベルトのリトラクタ装置。
【請求項５】
乗員を拘束するためのシートベルトと、
前記シートベルトの一方側を引き出し可能に巻き取るシートベルトのリトラクタ装置と、
前記シートベルトに設けたタングと、
前記タングと係合することにより、前記シートベルトを乗員に装着させるバックル装置とを有するシートベルト装置であって、
前記シートベルトのリトラクタ装置は、
シートベルトを巻き取るための回転可能な略円筒部材と、
前記略円筒部材の内側に同軸上に配置されて前記略円筒部材と一体回転可能に接続される捩れ変形可能な軸部材と、
前記略円筒部材の軸端部に配置されて前記軸部材の軸方向他方側の外周部と一体回転可能に接続されたプレート取付部材と、
前記プレート取付部材のシートベルト引き出し方向の回転を阻止可能なロック機構と、
一端側が前記プレート取付部材の外周部に固定され、他端側が前記略円筒部材の前記軸端部の内周部付近で自由端となる塑性変形可能な第１プレート部材と、
前記略円筒部材の内周面から突出して設けられ、前記軸部材が前記略円筒部材と一体回転を開始して前記捩れ変形により前記軸部材の衝撃吸収荷重が一定となった後に前記第１プレート部材の前記他端側と当接して前記略円筒部材のそれ以上の回転時に前記第１プレート部材を塑性変形させる荷重を付与するための第１凸部と、
を有することを特徴とするシートベルト装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３５４４４（Ｐ２０１３−３５４４４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３８２９（Ｐ２０１１−１７３８２９）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（３０６００９５８１）タカタ株式会社 (812)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（３０６００９５８１）タカタ株式会社 (812)
【Ｆターム（参考）】
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