シートベルトリトラクタ
【課題】 繰り返し作動させることができるシートベルトリトラクタを提供する。
【解決手段】 シートベルト巻取用のスプリング３２の一端をスプリングケース３２に連結し、該ケース３２を超音波モータ２４で回転させる。スプリングケース３４をＡ1 方向に回すと巻取力が弱くなり、Ａ2 方向に回すと巻取力が強くなる。車両衝突が予知されるときには超音波モータ２４を高速で回転起動させる。慣性体３６０と爪保持リング３１０との間に位相差が生じ、爪保持リング３１０の周縁から爪３３０が突出し、リール２０の内向き歯２０Ｎに噛合する。これにより、超音波モータ２４がリール２０を直接に巻取方向に回転駆動する。
【解決手段】 シートベルト巻取用のスプリング３２の一端をスプリングケース３２に連結し、該ケース３２を超音波モータ２４で回転させる。スプリングケース３４をＡ1 方向に回すと巻取力が弱くなり、Ａ2 方向に回すと巻取力が強くなる。車両衝突が予知されるときには超音波モータ２４を高速で回転起動させる。慣性体３６０と爪保持リング３１０との間に位相差が生じ、爪保持リング３１０の周縁から爪３３０が突出し、リール２０の内向き歯２０Ｎに噛合する。これにより、超音波モータ２４がリール２０を直接に巻取方向に回転駆動する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両に設けられ、乗員を保護するためのシートベルト装置のリトラクタに関する。詳しくは、本発明は、乗員がシートベルトを装着しているときにはシートベルトが乗員にソフトに接触し、車両の衝突が予知されたときにはシートベルトを急速に引き締めるプリテンショナ機構を有するシートベルトリトラクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】シートベルト装置は、周知の通り、車両に設けられたリトラクタのリールからシートベルトを巻き出し、このシートベルトをトングによってバックルに係止し、これにより乗員を座席に拘束するようにしたものである。
【０００３】このシートベルト装置においては、リトラクタから巻き出されたシートベルトは、常にリトラクタから巻取方向の張力を受けており、乗員にフィットするよう構成されている。
【０００４】プリテンショナ付きのシートベルト装置においては、車両の衝突が検知された時にプリテンショナによってシートベルトを所定長さだけ急速に巻き取ってシートベルトで乗員を強く拘束する。
【０００５】このプリテンショナは、シートベルト装置のリールから突設された被動軸を駆動装置によって回転駆動することによりシートベルト装置のリールをシートベルト巻取方向に回転させる。
【０００６】このプリテンショナは、車両が平常時にあるときにはリールの自在な回転を阻止しないものであることが必要であり、上記の被動軸とプリテンショナ駆動装置との間には車両衝突検知時にのみ駆動力を駆動装置から被動軸へ伝達するためのクラッチ機構が設けられている。
【０００７】上記の駆動装置としては、衝突発生を検知して火薬を点火し、発生したガス圧によって回転トルクを発生させるようにしたものがある（例えば米国特許第５，４５１，００８号、ドイツ特許公開公報第４，４４４，７７５号、実開平７−５９９２号）。
【０００８】また、スパイラルスプリングを動力源とした駆動装置も公知である（特開昭５９−１６８８６０号公報）。
【０００９】上記のクラッチ機構としては、リールシャフトの周囲に円筒状のロータを配置し、該リールシャフト外周面とロータ内周面との間に円柱状ピンを介在させ、ロータがシートベルト引締め方向に回動駆動されたときにロータ内周面に設けた斜面によってピンをシャフト外周面に押し付けるようにしたものが公知である（米国特許第４，７５０，６８５号、同４，４２３，８４６号）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】プリテンショナの駆動動力源として火薬を用いたものは、プリテンショナが１回作動すると再使用することはできないという短所がある。
【００１１】特開昭５９−１６８８６０号のようにスパイラルスプリングを動力源としたものにあっては、プリテンショナが作動した場合、レンチ等の工具を用いて初期状態に復帰させ、再使用することができる（同号公報第６頁左下欄）。
【００１２】しかしながらこの復帰作業を行うには車両からシートベルトリトラクタを取り出す必要があり、かなり不便である。
【００１３】本発明は、繰り返しプリテンションをかけることができるシートベルトリトラクタを提供することを目的とする。
【００１４】また、本発明は、シートベルトを乗員に緩みなくフィットさせることができ、しかも乗員に対する圧迫感も十分に小さいシートベルトリトラクタを提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明のシートベルトリトラクタは、シートベルトを巻き取るためのリールと、該リールに一端が接続されており、該リールをシートベルト巻取方向に付勢しているスプリングと、該スプリングの他端が連結されており、該スプリングの付勢力を変化させる方向に動き得る可動部材と、該可動部材を動かして上記付勢力を変える超音波モータと、車両の衝突を予知する予知手段と、該予知手段が衝突を予知するときには該超音波モータの駆動力を該リールに直接的に伝達して該超音波モータによって該リールを直接的にシートベルト巻取方向に回転させ、該予知手段が衝突を予知していないときには該超音波モータの駆動力の該リールへの直接的な伝達を断つ動力伝達手段とを備えてなるものである。
【００１６】かかるシートベルトリトラクタにおいては、車両の衝突を予知すると超音波モータによってリールをシートベルト引締め方向に回転させてプリテンションをかける。そして、衝突の可能性が無くなった場合には超音波モータを逆回転させてプリテンションを解放できる。このため繰り返しプリテンションをかけることができる。
【００１７】なお、超音波モータはその作動音が小さい。また、作動時の駆動トルクが大きいため、強いプリテンションを得ることができる。この、超音波モータは、停止トルクがきわめて大きいため、停止状態保持用の部材が不要である。
【００１８】本発明のシートベルトリトラクタにおいては、スプリングによる付勢力を検出し、この付勢力が目標値となるように付勢力を制御することができ、シートベルトを緩みなく乗員にフィットさせ、且つシートベルトによる圧迫感も十分に小さいものとすることができる。
【００１９】本発明では、このシートベルトの張力調整とリールの緊急時巻取作動を１個の超音波モータで行うことができる。
【００２０】本発明では、前記可動部材はスプリングを囲んでいるスプリングケースであり、該スプリングケースは、前記リールの軸心回りに回動可能とされていることが好ましい。
【００２１】本発明では、前記付勢力検出手段は、前記リールの回転量を検出する手段と、前記スプリングケースの回転量を検出する手段と、検出されたこれらの回転量の差から付勢力を演算する手段とを備えてなることが好ましい。
【００２２】本発明では前記超音波モータは、シャフト孔が貫通したロータを備えており、前記リールの端面の軸心位置から突出したリールシャフトが該シャフト孔に回動自在に通り抜けており、該リールシャフトの先端側の外周に前記スプリングが巻回されており、該スプリングを囲んでいる前記スプリングケースは、該リールシャフトが回動自在に通り抜けていると共に該超音波モータの該ロータに連結されているケースシャフトを備えており、該リールの端面と該超音波モータとの間に前記動力伝達手段が設けられていることが好ましい。
【００２３】本発明では、前記動力伝達手段は、前記リールの端面に設けられた内向歯と、前記リールシャフトにそれぞれ回転可能に外嵌している爪保持リング及びリング状慣性体と、該爪保持リングに基端側が支持されており、先端側が該爪保持リングの外周から突出して前記内向歯に係合しうるように該基端側を中心として回動可能となっている爪と、該爪保持リングと該慣性体との周方向の位相差によって該爪を回動させるように該爪保持リングと該慣性体との間に設けられた回転作動手段と、該爪保持リングと該慣性体との間の周方向の位相差を解消する方向に該慣性体を付勢するように両者の間に設けられた付勢部材と、を備えてなり、該爪保持リングが前記超音波モータのロータに連結されていることが好ましい。
【００２４】本発明では、前記回転作動手段は、前記爪と慣性体との一方に設けられた長孔よりなるガイド孔と、他方に設けられ該ガイド孔に係合しているガイドピンとからなることが好ましい。
【００２５】本発明では、トングがバックルに係合したことを検出するトング係合検知手段を設けておき、シートベルト格納時のスプリングの付勢力をＴ1 とし、シートベルト引き出し後、トングがバックルに係合するまではスプリングの付勢力をＴ1よりも小さいＴ2 とし、トングがバックルに係合した後は、一旦スプリングの付勢力をＴ2 よりも高いＴ3 とし、その後、付勢力をＴ3 よりも低いＴ4 とし、トングがバックルに対し非係合状態となったときには、シートベルト格納完了まで、付勢力をＴ1 及びＴ3 のいずれよりも高いＴ5 とするのが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】第１〜３、６、７図は、本発明の実施の形態に係るシートベルトリトラクタの分解斜視図であり、第４図はシートベルトリトラクタの巻取機構部分の断面図、第５図は作動説明図、第８図は制御ブロック図である。なお、第２図は第１図の巻取機構の拡大図、第３図は回転速度応動型クラッチ装置の分解斜視図、第６図はロック機構の拡大図である。
【００２７】フレーム１０は平行な１対の側壁部１２、１４と、これら側壁部１２、１４を連絡する背板部１６とを有している。このフレーム１０内にシートベルト１８を巻き取るためのリール２０が設けられている。リール２０は、側壁部１２、１４の開口１２ａ、１４ａに挿通されている。
【００２８】側壁部１４の外側に該リール２０の緊急時のロック機構２２が設けられている。また、側壁部１２の外側に、リール２０をシートベルト巻取方向に付勢するスプリング機構２６と、この付勢力を調節するための超音波モータ２４が設けられている。リール２０の一方の端面に内向歯２０Ｎが周設されている。
【００２９】このスプリング機構２６の構成について次に説明する。
【００３０】このスプリング機構２６は、リール２０をシートベルト巻取方向に付勢するスプリング３２と、該スプリング３２を囲むスプリングケース３４とを備えている。スプリング３２は、スパイラルスプリングよりなる。このスプリング３２の中心端は第１のリールシャフト３１（第４図）に対しブッシュ３５を介して固定され、外周端はスプリングケース３４に係止されている。なお、リールシャフト３１は、リール２０の端面の軸心部から軸心線方向に突設されている。
【００３１】このリールシャフト３１は、それぞれリング状の慣性体３６０及び爪保持リング３１０を通り、さらに、超音波モータ２４のロータに貫設されたシャフト孔３６を通り抜けている。リールシャフト３１の先端は非円形となっており、前記ブッシュ３５の非円形の中心孔３５ａが回転不能に装着されている。
【００３２】なお、シャフト孔３６は六角形であるが、リールシャフト３１は断面真円形の丸棒状となっているため、シャフト孔３６に対しリールシャフト３１はフリーな状態で単に挿通されている。
【００３３】スプリングケース３４の外周面にラックが周設されている。ロータリエンコーダ３７の入力軸に固着されたギヤ３７ａが該ラックに噛合している。
【００３４】スプリングケース３４の外側面から六角形のケースシャフト３４ｃがリール２０と同軸的に突設されている。このケースシャフト３４ｃは、超音波モータ２４のロータの六角形のシャフト孔３６に挿入され、係合している。このケースシャフト３４ｃとシャフト孔３６とが係合することにより、スプリングケース３４は超音波モータ２４のロータ１１４（後述の第４図）と常に一体に回転する。
【００３５】このスプリングケース３４と超音波モータ２４とはカバーケース３３によって覆われている。
【００３６】第４図の通り、超音波モータ２４は、円形に配列された圧電素子列１１０及びこの圧電素子列１１０にほぼ密着する状態で設置された環状ステータ１１２及び中心がケースシャフト３４ｃが嵌合した円形ロータ１１４から成る。
【００３７】ロータ１１４は、皿形の環状スプリング１１６の付勢力によって環状ステータ１１２に押圧されている。
【００３８】圧電素子列１１０に通電されていないときには、円形ロータ１１４は環状ステータ１１２に対し該スプリング１１６によって強く押し付けられて停止しており、ケースシャフト３４ｃは該円形ロータ１１４を介して環状ステータ１１２に回転が阻止された状態となる。即ち、圧電素子列１１０に通電されていないと、スプリングケース３４は回転不能である。
【００３９】環状圧電素子列１１０に超音波信号が加えられると、環状圧電素子列１１０が当該超音波信号に応じて波状に歪曲し、ステータ１１２を介してロータ１１４を回転させる。
【００４０】このロータ１１４の回転に伴うスプリングケース３４の回転量がロータリエンコーダ３７によって検出される。この検出信号は、後述のロータリエンコーダ１０７の検出信号と同様に制御ユニット１２０（第８図）に入力される。この制御ユニット１２０にはバックルスイッチ１２２の信号と、車間距離センサ１２４の信号も入力されている。この制御ユニット１２０は、これらの信号に基づいて超音波モータ２４の作動を制御する。
【００４１】なお、シートベルト１８が引き出されるときには、リール２０は矢印Ａ1 方向に回転し、シートベルト１８を巻き取るときには矢印Ａ2 方向に回転する。
【００４２】次に、前記慣性体３６０と爪保持リング３１０等よりなる回転角加速度応動型クラッチ装置３００の構成について主として第３図及び第５図を参照して説明する。
【００４３】爪保持リング３１０は、中心孔３１２を有した盤体部３１４と、この盤体部３１４の一方の盤面から突設された六角形の六角シャフト３１６と、該盤体部３１４の他方の盤面から突設された短い筒部３１８及び２本の支持ピン３２０と、該支持ピン３２０の周囲に設けられた爪収容用凹部３２２と、後述のストッパ片３６４収容用の凹部３２４等を備えている。筒部３１８及び六角シャフト３１６は盤体部３１４と同軸的に設けられ、前記中心孔３１２は該筒部３１８及び六角シャフト３１６を貫通している。
【００４４】２個の爪収容用凹部３２２は、盤体部３１４の中心を挟んで直径方向に離れて位置している。この凹部３２２内に爪３３０が配置されている。該爪３３０の後端側に設けられたピン孔３３２に支持ピン３２０が挿入され、爪３３０の先端側が支持ピン３２０を中心として回動可能に支持されている。
【００４５】この爪３３０は、その先端と後端との中ほどからガイドピン３３４が突設されている。
【００４６】前記慣性体３６０は、その中心部に円形孔３６２を有したリング状のものである。その周縁近傍には、前記ストッパ片３６４が爪保持リング３１０へ向けて突設され、また該ガイドピン３３４が係合するガイド孔３６６が設けられている。このガイド孔３６６は、長孔よりなる。このガイド孔３６６は、その長手方向の一端３６６ａが他端３６６ｂよりも慣性体３６０の中心に近接している。そのため、ガイド孔３６６の該一端３６６ａ側に位置していたガイドピン３３２が、該他端３６６ａ側に向って第３図矢印Ｅ1 方向にシフトすると、爪３３０の先端側がＦ1 方向に回動する。
【００４７】この慣性体３６０は、中心孔３６２を爪保持リング３１０の筒部３１８に外嵌させて該爪保持リング３１０に対し同軸的に係合される。この際、ストッパ片３６４が凹部３２４内に収容される。
【００４８】爪保持リング３１０に係合された慣性体３６０は、慣性体付勢バネ３８０によって第３図のＧ1 方向に付勢されている。この慣性体付勢バネ３８０は、直径方向に延在する２個の直棒部３８２、３８４を有したねじりコイルバネよりなる。一方の直棒部３８２は、爪保持リング３１０に設けられた径方向溝３２６に挿入されている。他方の直棒部３８４は、凹部３２４内に配置され、ストッパ片３６４に当接し、該ストッパ片３６４をＧ1 方向に付勢し、凹部３２４の径方向の段部３２４ａに所要の押圧力で押し付けている。
【００４９】前記の通り、六角シャフト３１６が超音波モータ２４の六角形のシャフト孔３６に係入しており、爪保持リング３１０は超音波モータ２４のロータ１１４と常に一体に回転する。
【００５０】ロータ１１４が停止しているときには、第５図（ａ）のようにバネ３８０の直棒部３８４によってストッパ片３６４が段部３２４ａに押し付けられている。この場合、爪３３０のガイドピン３３４は、慣性体３６０のガイド孔３６６の一端３６６ａに位置しており、爪３３０は爪収容用凹部３２２内に引込んでいる。
【００５１】ロータ１１４が低速で起動（回転開始）した場合、ストッパ片３６４がバネ３８０の直棒部３８４に押されることによって慣性体３６０が回転開始するが、ロータ１１４の回転角加速度が小さいため、慣性体３６０はそのストッパ片３６４が段部３２４ａに押し付けられたまま爪保持リング３１０と一体に回転する。
【００５２】ロータ１１４が高速で起動した場合、慣性体３６０はストッパ片３６４がバネ３８０の直棒部３８４に押されることによって回転開始するが、ロータ１１４の回転角加速度が大きいため、慣性体３６０の回転角加速度がロータの回転角加速度よりも小さくなり、第５図（ｂ）のようにストッパ片３６４が段部３２４ａから離れるようになる。即ち、爪保持リング３１０と慣性体３６０との回転に位相差が生じる。
【００５３】そうすると、爪３３０のガイドピン３３４が慣性体３６０のガイド孔３６６内をＥ1 方向に移動し、爪３３０の先端側がＦ1 方向に回動する。この結果、爪３３０の先端側が爪保持リング３１０の外周から突出し、第５図（ｃ）のようにリール２０の内向歯２０Ｎに係合する。これにより、ロータ１１４の回転トルクが爪保持リング３１０及び爪３３０を介してリール２０に伝達され、リール２０はロータ１１４と共に回転する。
【００５４】次に、ロック機構２２の構成について主として第６図を参照して説明する。
【００５５】リール２０のリールシャフト３１と反対側にリール２０と同軸のラチェットホイル３８が固定されており、このラチェットホイル３８を貫通して第２のリールシャフト４０がリール２０と同軸的に突設されている。このリールシャフト４０の付根側は大径の円形軸部４０ａとなっており、この円形軸部４０ａに隣接して角軸部４０ｂが形成されている。この円形軸部４０ａにはタイプレート４２の開口４３とロックリング４４の中心孔４８が嵌合している。
【００５６】このタイプレート４２は次に述べるＣ字形状のスプリング５０の一端を支持するものである。該タイプレート４２の先端側に該開口４３が設けられ、他端側に後述の開口６４が設けられている。該開口６４に挿通された軸ピン６０によってタイプレート４２の後端がフレーム側壁部１４に支持されている。即ち、タイプレート４２は、突出部４０と軸ピン６０との間に架設されたものとなっている。
【００５７】前記Ｃ字形スプリング５０の一端５０ａはタイプレート４２の略中央部分に設けられた係止孔（スプリングハンガ）５２に係止され、他端はロックリング４４の係止孔（スプリングハンガ）５４に係止されている。シャフト４０を周るように該スプリングハンガ５２、５４間に架設された該スプリング５０により、ロックリング４４には矢印Ａ2 方向に付勢力が与えられている。
【００５８】ロックリング４４には内歯５６が設けられている。
【００５９】フレーム１０の側壁部１４には、パウル５８の基端側が、その開口５８ａに挿通された軸ピン６０により枢着されている。このパウル５８の先端はラチェットホイル３８の外周面の歯に係合可能である。パウル５８の中途部分には突出ピン６２が突設されている。なお、前記の通り、軸ピン６０にはタイプレート４２の先端側の開口６４も嵌合されている。この軸ピン６０は、フレーム側壁部１４の孔６５に取り付けられている。
【００６０】ロックリング４４には、径方向に張り出す張出部６６が一体的に設けられている。この張出部６６は前記パウル５８をＣ1 方向に回動させるためのものであり、該張出部６６には、中心孔４８に対して等半径位に延在する弧状の長孔７０が設けられ、該長孔７０にパウル５８の突出ピン６２が挿入されている。
【００６１】ロックリング４４の中心孔４８を貫通してその外側に突出したリールシャフト４０の角軸部４０ｂに、フックリテーナ７２の中心の角孔７２ａが嵌合されている。このフックリテーナ７２の周縁部には、フック７４を支持するための突部７６、７８が直径方向に対峙して突設されている。この突部７６、７８にフック７４の孔８０、８２が挿入されており、これによりフックリテーナ７２に対しフック７４が突部７６、７８を結ぶ方向（Ｂ1 ，Ｂ2 方向）に直線的に往復動可能に支持されている。
【００６２】このフックリテーナ７２とフック７４とのバネ係止部７２ｂ、７４ｂ間には圧縮コイルスプリング８４が介装され、フック７４は矢印Ｂ1 方向に付勢されている。なお、上記フック７４の外周縁の一部には、前記ロックリング４４の内歯５６に係合可能な爪８６が設けられている。また、フック７４の外側面には連結ピン８８が突設されている。
【００６３】フック７４は、通常時にあっては、圧縮コイルスプリング８４に付勢されることにより矢印Ｂ1 方向にシフトした位置をとっており、この結果、爪８６は内歯５６から離脱している。
【００６４】上記連結ピン８８には、円板状のフライホイル９０の外周縁近傍部分に設けられた係止孔９２が嵌装されている。このフライホイル９０には、全周にわたって外歯を有したギヤリング９６が外嵌されている。フライホイル９０の外周縁の切欠部９０ａには円弧状のスプリング９８の折曲端部９８ａが装着されており、このスプリング９８がギヤリング９６の内周面に対し摺動自在に押し付けられ、これによりギヤリング９６はフライホイル９０に対して摩擦力を受けながら摺動回転可能とされている。
【００６５】このギヤリング９６の外周面の歯に係合するレバー１０２を有した加速度センサ１００が前記フレーム側壁部１４に取り付けられている。この加速度センサ１００は、センサケース１０３内に傾転可能なウェイト１０４を収容し、センサケース１０３の上部にレバー１０２を回動可能に取り付けたものである。
【００６６】所定値以上の加速度がウェイト１０４に加えられると、ウェイト１０４が傾き、このウェイト１０４に重なっていたレバー１０２が上方に押し上げられ、レバー１０２の先端がギヤリング９６に係合する。この状態でシートベルト１８が引き出されようとした場合、リール２０の回転が次のようにして阻止される。
【００６７】リール２０が回転しようとすると、リール２０の角形の角軸部４０ａと係合しているフックリテーナ７２が第１，２図のＡ1 方向に回転する。このとき、フックリテーナ７２の突部７６、７８が孔８０、８２に係合しているフック７４もフックリテーナ７２と共に矢印Ａ1 方向に回転しようとする。ところが、フック７４のピン８８が係合しているフライホイル９０の回転が停止している（即ち、停止したギヤリング９６に対し円弧状スプリング９８が押し付けられているため、フライホイル９０は停止している。）ので、フック７４はそのままの状態では回転できず、フックリテーナ７２がＡ1 方向に回動した分だけフック７４は矢印Ｂ2 方向にスライドし、爪８６がロックリング４４の内歯５６と係合する。
【００６８】この結果、フックリテーナ７２及びフック７４を介してロックリング４４もリール２０の回転にひきずられるようにして矢印Ａ1 方向に回動する。そうすると、該ロックリング４４の張出部６６もＡ1 方向に回動し、該張出部６６の長孔７０に係合したピン６２を有するパウル５８が矢印Ｃ1 方向に回動する。これにより、パウル５８の先端がリール２０のラチェットホイル３８に係合し、リール２０が強固にロックされた状態となり、シートベルト１８の引き出しが阻止される。
【００６９】この緊急時ロック機構２２はカバー１０６で覆われており、このカバー１０６はフレーム側壁部１４に取り付けられている。
【００７０】このカバー１０６の外側にロータリエンコーダ１０７が設置されている。このロータリエンコーダ１０７の入力軸１０７ａは、リールシャフト４０の先端の凹穴４０ｄに係合されている。
【００７１】このように構成されたシートベルトリトラクタにおいて、シートベルト１８が引き出されていないときには、シートベルト１８がトング自重で引き出されない程度のスプリング３２付勢力が発生する位置にスプリングケース３４が停止している。
【００７２】シートベルト１８の引き出しがロータリエンコーダ１０７によって検知されると、超音波モータ２４はスプリング力を弱くするようにスプリングケース３４をＡ1 方向に所定回数だけ回転させる。このスプリング力が弱い状態は、シートベルト１８をシートベルトリトラクタから引き出してトングをバックルに装着するまで維持される。
【００７３】このため、車両乗員は、シートベルトリトラクタからシートベルト１８を引き出すときに殆ど抵抗力を受けることがなく、きわめて軽快にシートベルト１８を引き出すことができる。
【００７４】なお、このときのシートベルト１８の引き出し量はロータリエンコーダ１０７によってリール２０の回転量として検出されている。
【００７５】トングをバックルに装着してバックルスイッチ１２２がＯＮになると、超音波モータ２４はスプリングケース３４をスプリング３２巻き締め方向に低速で所定回数だけ回転させ、スプリング３２の巻取力を高める。このときの超音波モータ２４の回転が低速であるため、該超音波モータ２４の起動時の角加速度も小さい。このため、爪保持リング３１０に保持された爪は第５図（ａ）の状態のままとなり、爪保持リング３１０はリール２０に対しフリーとなっている。従って、超音波モータ２４はスプリングケース３４のみを回転させ、スプリング３２の巻取力のみが高められる。
【００７６】スプリング３２の巻取力が強められることにより、シートベルト１８の緩みが除去され、シートベルト１８が乗員にピッタリとフィットする。
【００７７】このままでは乗員への圧迫感が強いので、次に、超音波モータ２４によってスプリングケース３４を所定回数だけスプリング３２緩め方向（Ａ1 方向）に回転させる。これにより、シートベルト１８の圧迫感が低減ないし解消される。このときも、スプリングケース３４のみが超音波モータ２４によってＡ2 方向に回転する。爪保持リング３１０はリール２０からフリーに回転する。
【００７８】シートベルト１８が装着された状態において、衝突が予測されるときには、超音波モータ２４はスプリングケース３４をＡ2 方向に急速に回転させる。そうすると、超音波モータ２４の起動時の角加速度が大きいので、爪保持リング３１０に保持された爪３３０は、第５図（ｂ）から（ｃ）の状態となり、リール２０に係合する。これにより、リール２０が超音波モータ２４によって直接的にＡ2 方向に回転され、シートベルト１８が強力に巻き取られ、乗員がシートベルト１８によって強力に拘束される。
【００７９】なお、衝突の予測は、車間距離センサ１２４で検出される車間距離と、それを時間で微分して得られる車間距離の変化率とに基づいて行われる。この場合の車間距離とは、車両前方の車体や固定物体（例えばガードレール、立木、建物など）と車両との距離である。
【００８０】衝突の危険性が解消したと制御ユニット１２０で演算されたときには、超音波モータ２４がＡ1 方向に所要回数だけ回転され、再びシートベルト１８が所定長さだけ送り出され、シートベルト１８の圧迫感が低減ないし解消される。
【００８１】バックルスイッチ１２２がＯＦＦになると、超音波モータ２４はスプリングケース３４をスプリング３２巻き締め方向（Ａ2 方向）に回転させる。これにより、リール２０は強力にかつ急速に回転し、シートベルト１８が急速に巻き取られる。このときの超音波モータ２４の回転も低速であり、起動時の角加速度は小さく、第５図（ａ）のように爪保持リング３１０はリール２０からフリーに回転する。
【００８２】上記実施の形態においては、慣性体３６０にガイド孔３６６を設け爪３３０にガイドピン３３４を設けているが、逆に爪３３０にガイド孔を設け慣性体３６０にガイドピンを設けても良い。
【００８３】上記実施の形態においては、フレーム１０にパウル５８を軸支し、リール２０に設けたラチェットホイル３８に該パウル５８を係合させているが、本発明では、リール２０側にパウルを軸支し、孔２８の内周面にラチェット歯を設け、パウルをこのラチェット歯に係合させるようにしても良い。
【００８４】なお、本発明においては、火薬を動力発生源として用いた従来のプリテンショナを併用しても良い。この場合、車間距離センサ１２４が衝突を予知しなかった場合において実際の衝突が生じたときに火薬式のプリテンショナを作動させ、車間距離センサ１２４が衝突を検知し第２の超音波モータ２２４によってプリテンションをシートベルト１８にかけた場合には、実際に衝突しても火薬式プリテンショナを作動させないようにしておくのが好ましい。
【００８５】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、プリテンショナ機構を繰り返し作動させることができる。このプリテンショナ機構を超音波モータによって駆動させているため、作動時の騒音を低減できる。また、超音波モータに通電しないときの停止トルクが大きいので、クラッチをクラッチフリー状態に保持しておくための余分な機構が不要である。
【００８６】本発明によると、超音波モータによって巻取スプリングの巻取力を調整し、シートベルト引き出し時にシートベルトを軽快に引き出すことができ、シートベルト装着時にはシートベルトを乗員にピッタリとフィットさせると共に乗員への圧迫感を軽減ないし解消し、その後トングをバックルから解離させたときにはシートベルトを強力かつすばやく巻き取ることが可能となる。
【００８７】本発明では、プリテンショナ機構の作動と巻取スプリングの巻取力調節とを共通の１個の超音波モータによって行うことができるため、複数の超音波モータを用いる場合に比べシートベルトリトラクタを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシートベルトリトラクタの分解斜視図である。
【図２】図１のプリテンショナ機構の拡大図である。
【図３】図１のクラッチ装置の拡大図である。
【図４】本発明に係るシートベルトリトラクタの断面図である。
【図５】本発明に用いられたクラッチ装置の作動説明図である。
【図６】図１のロック機構の拡大図である。
【図７】本発明に係るシートベルトリトラクタの斜視図である。
【図８】本発明における制御ブロック図である。
【符号の説明】
１０ フレーム
１２，１４ 側壁部
２０ リール
２４ 超音波モータ
２６ スプリング機構
３１ 第１のリールシャフト
３２ 巻取スプリング
３３ カバーケース
３４ スプリングケース
３４ｃ ケースシャフト
３６ シャフト孔
３７ ロータリエンコーダ
４０ 第２のリールシャフト
４２ タイプレート
４４ ロックリング
５８ パウル
６６ 張出部
７２ フックリテーナ
７４ フック
７６，７８ 突部
８０，８２ 孔
９０ ギヤリング
１００ 加速度センサ
１０４ 凸部
１０７ ロータリエンコーダ
１１０ 圧電素子列
１１２ 環状ステータ
１１４ ロータ
１２０ 制御ユニット
１２４ 車間距離センサ
３００ 回転角加速度応動型クラッチ装置
３１０ 爪保持リング
３１２ 中心孔
３１６ 六角シャフト
３２０ 支持ピン
３２２ 爪収容用凹部
３２４ 凹部
３３０ 爪
３３４ ガイドピン
３６０ 慣性体
３６４ ストッパ片
３６６ ガイド孔
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両に設けられ、乗員を保護するためのシートベルト装置のリトラクタに関する。詳しくは、本発明は、乗員がシートベルトを装着しているときにはシートベルトが乗員にソフトに接触し、車両の衝突が予知されたときにはシートベルトを急速に引き締めるプリテンショナ機構を有するシートベルトリトラクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】シートベルト装置は、周知の通り、車両に設けられたリトラクタのリールからシートベルトを巻き出し、このシートベルトをトングによってバックルに係止し、これにより乗員を座席に拘束するようにしたものである。
【０００３】このシートベルト装置においては、リトラクタから巻き出されたシートベルトは、常にリトラクタから巻取方向の張力を受けており、乗員にフィットするよう構成されている。
【０００４】プリテンショナ付きのシートベルト装置においては、車両の衝突が検知された時にプリテンショナによってシートベルトを所定長さだけ急速に巻き取ってシートベルトで乗員を強く拘束する。
【０００５】このプリテンショナは、シートベルト装置のリールから突設された被動軸を駆動装置によって回転駆動することによりシートベルト装置のリールをシートベルト巻取方向に回転させる。
【０００６】このプリテンショナは、車両が平常時にあるときにはリールの自在な回転を阻止しないものであることが必要であり、上記の被動軸とプリテンショナ駆動装置との間には車両衝突検知時にのみ駆動力を駆動装置から被動軸へ伝達するためのクラッチ機構が設けられている。
【０００７】上記の駆動装置としては、衝突発生を検知して火薬を点火し、発生したガス圧によって回転トルクを発生させるようにしたものがある（例えば米国特許第５，４５１，００８号、ドイツ特許公開公報第４，４４４，７７５号、実開平７−５９９２号）。
【０００８】また、スパイラルスプリングを動力源とした駆動装置も公知である（特開昭５９−１６８８６０号公報）。
【０００９】上記のクラッチ機構としては、リールシャフトの周囲に円筒状のロータを配置し、該リールシャフト外周面とロータ内周面との間に円柱状ピンを介在させ、ロータがシートベルト引締め方向に回動駆動されたときにロータ内周面に設けた斜面によってピンをシャフト外周面に押し付けるようにしたものが公知である（米国特許第４，７５０，６８５号、同４，４２３，８４６号）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】プリテンショナの駆動動力源として火薬を用いたものは、プリテンショナが１回作動すると再使用することはできないという短所がある。
【００１１】特開昭５９−１６８８６０号のようにスパイラルスプリングを動力源としたものにあっては、プリテンショナが作動した場合、レンチ等の工具を用いて初期状態に復帰させ、再使用することができる（同号公報第６頁左下欄）。
【００１２】しかしながらこの復帰作業を行うには車両からシートベルトリトラクタを取り出す必要があり、かなり不便である。
【００１３】本発明は、繰り返しプリテンションをかけることができるシートベルトリトラクタを提供することを目的とする。
【００１４】また、本発明は、シートベルトを乗員に緩みなくフィットさせることができ、しかも乗員に対する圧迫感も十分に小さいシートベルトリトラクタを提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明のシートベルトリトラクタは、シートベルトを巻き取るためのリールと、該リールに一端が接続されており、該リールをシートベルト巻取方向に付勢しているスプリングと、該スプリングの他端が連結されており、該スプリングの付勢力を変化させる方向に動き得る可動部材と、該可動部材を動かして上記付勢力を変える超音波モータと、車両の衝突を予知する予知手段と、該予知手段が衝突を予知するときには該超音波モータの駆動力を該リールに直接的に伝達して該超音波モータによって該リールを直接的にシートベルト巻取方向に回転させ、該予知手段が衝突を予知していないときには該超音波モータの駆動力の該リールへの直接的な伝達を断つ動力伝達手段とを備えてなるものである。
【００１６】かかるシートベルトリトラクタにおいては、車両の衝突を予知すると超音波モータによってリールをシートベルト引締め方向に回転させてプリテンションをかける。そして、衝突の可能性が無くなった場合には超音波モータを逆回転させてプリテンションを解放できる。このため繰り返しプリテンションをかけることができる。
【００１７】なお、超音波モータはその作動音が小さい。また、作動時の駆動トルクが大きいため、強いプリテンションを得ることができる。この、超音波モータは、停止トルクがきわめて大きいため、停止状態保持用の部材が不要である。
【００１８】本発明のシートベルトリトラクタにおいては、スプリングによる付勢力を検出し、この付勢力が目標値となるように付勢力を制御することができ、シートベルトを緩みなく乗員にフィットさせ、且つシートベルトによる圧迫感も十分に小さいものとすることができる。
【００１９】本発明では、このシートベルトの張力調整とリールの緊急時巻取作動を１個の超音波モータで行うことができる。
【００２０】本発明では、前記可動部材はスプリングを囲んでいるスプリングケースであり、該スプリングケースは、前記リールの軸心回りに回動可能とされていることが好ましい。
【００２１】本発明では、前記付勢力検出手段は、前記リールの回転量を検出する手段と、前記スプリングケースの回転量を検出する手段と、検出されたこれらの回転量の差から付勢力を演算する手段とを備えてなることが好ましい。
【００２２】本発明では前記超音波モータは、シャフト孔が貫通したロータを備えており、前記リールの端面の軸心位置から突出したリールシャフトが該シャフト孔に回動自在に通り抜けており、該リールシャフトの先端側の外周に前記スプリングが巻回されており、該スプリングを囲んでいる前記スプリングケースは、該リールシャフトが回動自在に通り抜けていると共に該超音波モータの該ロータに連結されているケースシャフトを備えており、該リールの端面と該超音波モータとの間に前記動力伝達手段が設けられていることが好ましい。
【００２３】本発明では、前記動力伝達手段は、前記リールの端面に設けられた内向歯と、前記リールシャフトにそれぞれ回転可能に外嵌している爪保持リング及びリング状慣性体と、該爪保持リングに基端側が支持されており、先端側が該爪保持リングの外周から突出して前記内向歯に係合しうるように該基端側を中心として回動可能となっている爪と、該爪保持リングと該慣性体との周方向の位相差によって該爪を回動させるように該爪保持リングと該慣性体との間に設けられた回転作動手段と、該爪保持リングと該慣性体との間の周方向の位相差を解消する方向に該慣性体を付勢するように両者の間に設けられた付勢部材と、を備えてなり、該爪保持リングが前記超音波モータのロータに連結されていることが好ましい。
【００２４】本発明では、前記回転作動手段は、前記爪と慣性体との一方に設けられた長孔よりなるガイド孔と、他方に設けられ該ガイド孔に係合しているガイドピンとからなることが好ましい。
【００２５】本発明では、トングがバックルに係合したことを検出するトング係合検知手段を設けておき、シートベルト格納時のスプリングの付勢力をＴ1 とし、シートベルト引き出し後、トングがバックルに係合するまではスプリングの付勢力をＴ1よりも小さいＴ2 とし、トングがバックルに係合した後は、一旦スプリングの付勢力をＴ2 よりも高いＴ3 とし、その後、付勢力をＴ3 よりも低いＴ4 とし、トングがバックルに対し非係合状態となったときには、シートベルト格納完了まで、付勢力をＴ1 及びＴ3 のいずれよりも高いＴ5 とするのが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】第１〜３、６、７図は、本発明の実施の形態に係るシートベルトリトラクタの分解斜視図であり、第４図はシートベルトリトラクタの巻取機構部分の断面図、第５図は作動説明図、第８図は制御ブロック図である。なお、第２図は第１図の巻取機構の拡大図、第３図は回転速度応動型クラッチ装置の分解斜視図、第６図はロック機構の拡大図である。
【００２７】フレーム１０は平行な１対の側壁部１２、１４と、これら側壁部１２、１４を連絡する背板部１６とを有している。このフレーム１０内にシートベルト１８を巻き取るためのリール２０が設けられている。リール２０は、側壁部１２、１４の開口１２ａ、１４ａに挿通されている。
【００２８】側壁部１４の外側に該リール２０の緊急時のロック機構２２が設けられている。また、側壁部１２の外側に、リール２０をシートベルト巻取方向に付勢するスプリング機構２６と、この付勢力を調節するための超音波モータ２４が設けられている。リール２０の一方の端面に内向歯２０Ｎが周設されている。
【００２９】このスプリング機構２６の構成について次に説明する。
【００３０】このスプリング機構２６は、リール２０をシートベルト巻取方向に付勢するスプリング３２と、該スプリング３２を囲むスプリングケース３４とを備えている。スプリング３２は、スパイラルスプリングよりなる。このスプリング３２の中心端は第１のリールシャフト３１（第４図）に対しブッシュ３５を介して固定され、外周端はスプリングケース３４に係止されている。なお、リールシャフト３１は、リール２０の端面の軸心部から軸心線方向に突設されている。
【００３１】このリールシャフト３１は、それぞれリング状の慣性体３６０及び爪保持リング３１０を通り、さらに、超音波モータ２４のロータに貫設されたシャフト孔３６を通り抜けている。リールシャフト３１の先端は非円形となっており、前記ブッシュ３５の非円形の中心孔３５ａが回転不能に装着されている。
【００３２】なお、シャフト孔３６は六角形であるが、リールシャフト３１は断面真円形の丸棒状となっているため、シャフト孔３６に対しリールシャフト３１はフリーな状態で単に挿通されている。
【００３３】スプリングケース３４の外周面にラックが周設されている。ロータリエンコーダ３７の入力軸に固着されたギヤ３７ａが該ラックに噛合している。
【００３４】スプリングケース３４の外側面から六角形のケースシャフト３４ｃがリール２０と同軸的に突設されている。このケースシャフト３４ｃは、超音波モータ２４のロータの六角形のシャフト孔３６に挿入され、係合している。このケースシャフト３４ｃとシャフト孔３６とが係合することにより、スプリングケース３４は超音波モータ２４のロータ１１４（後述の第４図）と常に一体に回転する。
【００３５】このスプリングケース３４と超音波モータ２４とはカバーケース３３によって覆われている。
【００３６】第４図の通り、超音波モータ２４は、円形に配列された圧電素子列１１０及びこの圧電素子列１１０にほぼ密着する状態で設置された環状ステータ１１２及び中心がケースシャフト３４ｃが嵌合した円形ロータ１１４から成る。
【００３７】ロータ１１４は、皿形の環状スプリング１１６の付勢力によって環状ステータ１１２に押圧されている。
【００３８】圧電素子列１１０に通電されていないときには、円形ロータ１１４は環状ステータ１１２に対し該スプリング１１６によって強く押し付けられて停止しており、ケースシャフト３４ｃは該円形ロータ１１４を介して環状ステータ１１２に回転が阻止された状態となる。即ち、圧電素子列１１０に通電されていないと、スプリングケース３４は回転不能である。
【００３９】環状圧電素子列１１０に超音波信号が加えられると、環状圧電素子列１１０が当該超音波信号に応じて波状に歪曲し、ステータ１１２を介してロータ１１４を回転させる。
【００４０】このロータ１１４の回転に伴うスプリングケース３４の回転量がロータリエンコーダ３７によって検出される。この検出信号は、後述のロータリエンコーダ１０７の検出信号と同様に制御ユニット１２０（第８図）に入力される。この制御ユニット１２０にはバックルスイッチ１２２の信号と、車間距離センサ１２４の信号も入力されている。この制御ユニット１２０は、これらの信号に基づいて超音波モータ２４の作動を制御する。
【００４１】なお、シートベルト１８が引き出されるときには、リール２０は矢印Ａ1 方向に回転し、シートベルト１８を巻き取るときには矢印Ａ2 方向に回転する。
【００４２】次に、前記慣性体３６０と爪保持リング３１０等よりなる回転角加速度応動型クラッチ装置３００の構成について主として第３図及び第５図を参照して説明する。
【００４３】爪保持リング３１０は、中心孔３１２を有した盤体部３１４と、この盤体部３１４の一方の盤面から突設された六角形の六角シャフト３１６と、該盤体部３１４の他方の盤面から突設された短い筒部３１８及び２本の支持ピン３２０と、該支持ピン３２０の周囲に設けられた爪収容用凹部３２２と、後述のストッパ片３６４収容用の凹部３２４等を備えている。筒部３１８及び六角シャフト３１６は盤体部３１４と同軸的に設けられ、前記中心孔３１２は該筒部３１８及び六角シャフト３１６を貫通している。
【００４４】２個の爪収容用凹部３２２は、盤体部３１４の中心を挟んで直径方向に離れて位置している。この凹部３２２内に爪３３０が配置されている。該爪３３０の後端側に設けられたピン孔３３２に支持ピン３２０が挿入され、爪３３０の先端側が支持ピン３２０を中心として回動可能に支持されている。
【００４５】この爪３３０は、その先端と後端との中ほどからガイドピン３３４が突設されている。
【００４６】前記慣性体３６０は、その中心部に円形孔３６２を有したリング状のものである。その周縁近傍には、前記ストッパ片３６４が爪保持リング３１０へ向けて突設され、また該ガイドピン３３４が係合するガイド孔３６６が設けられている。このガイド孔３６６は、長孔よりなる。このガイド孔３６６は、その長手方向の一端３６６ａが他端３６６ｂよりも慣性体３６０の中心に近接している。そのため、ガイド孔３６６の該一端３６６ａ側に位置していたガイドピン３３２が、該他端３６６ａ側に向って第３図矢印Ｅ1 方向にシフトすると、爪３３０の先端側がＦ1 方向に回動する。
【００４７】この慣性体３６０は、中心孔３６２を爪保持リング３１０の筒部３１８に外嵌させて該爪保持リング３１０に対し同軸的に係合される。この際、ストッパ片３６４が凹部３２４内に収容される。
【００４８】爪保持リング３１０に係合された慣性体３６０は、慣性体付勢バネ３８０によって第３図のＧ1 方向に付勢されている。この慣性体付勢バネ３８０は、直径方向に延在する２個の直棒部３８２、３８４を有したねじりコイルバネよりなる。一方の直棒部３８２は、爪保持リング３１０に設けられた径方向溝３２６に挿入されている。他方の直棒部３８４は、凹部３２４内に配置され、ストッパ片３６４に当接し、該ストッパ片３６４をＧ1 方向に付勢し、凹部３２４の径方向の段部３２４ａに所要の押圧力で押し付けている。
【００４９】前記の通り、六角シャフト３１６が超音波モータ２４の六角形のシャフト孔３６に係入しており、爪保持リング３１０は超音波モータ２４のロータ１１４と常に一体に回転する。
【００５０】ロータ１１４が停止しているときには、第５図（ａ）のようにバネ３８０の直棒部３８４によってストッパ片３６４が段部３２４ａに押し付けられている。この場合、爪３３０のガイドピン３３４は、慣性体３６０のガイド孔３６６の一端３６６ａに位置しており、爪３３０は爪収容用凹部３２２内に引込んでいる。
【００５１】ロータ１１４が低速で起動（回転開始）した場合、ストッパ片３６４がバネ３８０の直棒部３８４に押されることによって慣性体３６０が回転開始するが、ロータ１１４の回転角加速度が小さいため、慣性体３６０はそのストッパ片３６４が段部３２４ａに押し付けられたまま爪保持リング３１０と一体に回転する。
【００５２】ロータ１１４が高速で起動した場合、慣性体３６０はストッパ片３６４がバネ３８０の直棒部３８４に押されることによって回転開始するが、ロータ１１４の回転角加速度が大きいため、慣性体３６０の回転角加速度がロータの回転角加速度よりも小さくなり、第５図（ｂ）のようにストッパ片３６４が段部３２４ａから離れるようになる。即ち、爪保持リング３１０と慣性体３６０との回転に位相差が生じる。
【００５３】そうすると、爪３３０のガイドピン３３４が慣性体３６０のガイド孔３６６内をＥ1 方向に移動し、爪３３０の先端側がＦ1 方向に回動する。この結果、爪３３０の先端側が爪保持リング３１０の外周から突出し、第５図（ｃ）のようにリール２０の内向歯２０Ｎに係合する。これにより、ロータ１１４の回転トルクが爪保持リング３１０及び爪３３０を介してリール２０に伝達され、リール２０はロータ１１４と共に回転する。
【００５４】次に、ロック機構２２の構成について主として第６図を参照して説明する。
【００５５】リール２０のリールシャフト３１と反対側にリール２０と同軸のラチェットホイル３８が固定されており、このラチェットホイル３８を貫通して第２のリールシャフト４０がリール２０と同軸的に突設されている。このリールシャフト４０の付根側は大径の円形軸部４０ａとなっており、この円形軸部４０ａに隣接して角軸部４０ｂが形成されている。この円形軸部４０ａにはタイプレート４２の開口４３とロックリング４４の中心孔４８が嵌合している。
【００５６】このタイプレート４２は次に述べるＣ字形状のスプリング５０の一端を支持するものである。該タイプレート４２の先端側に該開口４３が設けられ、他端側に後述の開口６４が設けられている。該開口６４に挿通された軸ピン６０によってタイプレート４２の後端がフレーム側壁部１４に支持されている。即ち、タイプレート４２は、突出部４０と軸ピン６０との間に架設されたものとなっている。
【００５７】前記Ｃ字形スプリング５０の一端５０ａはタイプレート４２の略中央部分に設けられた係止孔（スプリングハンガ）５２に係止され、他端はロックリング４４の係止孔（スプリングハンガ）５４に係止されている。シャフト４０を周るように該スプリングハンガ５２、５４間に架設された該スプリング５０により、ロックリング４４には矢印Ａ2 方向に付勢力が与えられている。
【００５８】ロックリング４４には内歯５６が設けられている。
【００５９】フレーム１０の側壁部１４には、パウル５８の基端側が、その開口５８ａに挿通された軸ピン６０により枢着されている。このパウル５８の先端はラチェットホイル３８の外周面の歯に係合可能である。パウル５８の中途部分には突出ピン６２が突設されている。なお、前記の通り、軸ピン６０にはタイプレート４２の先端側の開口６４も嵌合されている。この軸ピン６０は、フレーム側壁部１４の孔６５に取り付けられている。
【００６０】ロックリング４４には、径方向に張り出す張出部６６が一体的に設けられている。この張出部６６は前記パウル５８をＣ1 方向に回動させるためのものであり、該張出部６６には、中心孔４８に対して等半径位に延在する弧状の長孔７０が設けられ、該長孔７０にパウル５８の突出ピン６２が挿入されている。
【００６１】ロックリング４４の中心孔４８を貫通してその外側に突出したリールシャフト４０の角軸部４０ｂに、フックリテーナ７２の中心の角孔７２ａが嵌合されている。このフックリテーナ７２の周縁部には、フック７４を支持するための突部７６、７８が直径方向に対峙して突設されている。この突部７６、７８にフック７４の孔８０、８２が挿入されており、これによりフックリテーナ７２に対しフック７４が突部７６、７８を結ぶ方向（Ｂ1 ，Ｂ2 方向）に直線的に往復動可能に支持されている。
【００６２】このフックリテーナ７２とフック７４とのバネ係止部７２ｂ、７４ｂ間には圧縮コイルスプリング８４が介装され、フック７４は矢印Ｂ1 方向に付勢されている。なお、上記フック７４の外周縁の一部には、前記ロックリング４４の内歯５６に係合可能な爪８６が設けられている。また、フック７４の外側面には連結ピン８８が突設されている。
【００６３】フック７４は、通常時にあっては、圧縮コイルスプリング８４に付勢されることにより矢印Ｂ1 方向にシフトした位置をとっており、この結果、爪８６は内歯５６から離脱している。
【００６４】上記連結ピン８８には、円板状のフライホイル９０の外周縁近傍部分に設けられた係止孔９２が嵌装されている。このフライホイル９０には、全周にわたって外歯を有したギヤリング９６が外嵌されている。フライホイル９０の外周縁の切欠部９０ａには円弧状のスプリング９８の折曲端部９８ａが装着されており、このスプリング９８がギヤリング９６の内周面に対し摺動自在に押し付けられ、これによりギヤリング９６はフライホイル９０に対して摩擦力を受けながら摺動回転可能とされている。
【００６５】このギヤリング９６の外周面の歯に係合するレバー１０２を有した加速度センサ１００が前記フレーム側壁部１４に取り付けられている。この加速度センサ１００は、センサケース１０３内に傾転可能なウェイト１０４を収容し、センサケース１０３の上部にレバー１０２を回動可能に取り付けたものである。
【００６６】所定値以上の加速度がウェイト１０４に加えられると、ウェイト１０４が傾き、このウェイト１０４に重なっていたレバー１０２が上方に押し上げられ、レバー１０２の先端がギヤリング９６に係合する。この状態でシートベルト１８が引き出されようとした場合、リール２０の回転が次のようにして阻止される。
【００６７】リール２０が回転しようとすると、リール２０の角形の角軸部４０ａと係合しているフックリテーナ７２が第１，２図のＡ1 方向に回転する。このとき、フックリテーナ７２の突部７６、７８が孔８０、８２に係合しているフック７４もフックリテーナ７２と共に矢印Ａ1 方向に回転しようとする。ところが、フック７４のピン８８が係合しているフライホイル９０の回転が停止している（即ち、停止したギヤリング９６に対し円弧状スプリング９８が押し付けられているため、フライホイル９０は停止している。）ので、フック７４はそのままの状態では回転できず、フックリテーナ７２がＡ1 方向に回動した分だけフック７４は矢印Ｂ2 方向にスライドし、爪８６がロックリング４４の内歯５６と係合する。
【００６８】この結果、フックリテーナ７２及びフック７４を介してロックリング４４もリール２０の回転にひきずられるようにして矢印Ａ1 方向に回動する。そうすると、該ロックリング４４の張出部６６もＡ1 方向に回動し、該張出部６６の長孔７０に係合したピン６２を有するパウル５８が矢印Ｃ1 方向に回動する。これにより、パウル５８の先端がリール２０のラチェットホイル３８に係合し、リール２０が強固にロックされた状態となり、シートベルト１８の引き出しが阻止される。
【００６９】この緊急時ロック機構２２はカバー１０６で覆われており、このカバー１０６はフレーム側壁部１４に取り付けられている。
【００７０】このカバー１０６の外側にロータリエンコーダ１０７が設置されている。このロータリエンコーダ１０７の入力軸１０７ａは、リールシャフト４０の先端の凹穴４０ｄに係合されている。
【００７１】このように構成されたシートベルトリトラクタにおいて、シートベルト１８が引き出されていないときには、シートベルト１８がトング自重で引き出されない程度のスプリング３２付勢力が発生する位置にスプリングケース３４が停止している。
【００７２】シートベルト１８の引き出しがロータリエンコーダ１０７によって検知されると、超音波モータ２４はスプリング力を弱くするようにスプリングケース３４をＡ1 方向に所定回数だけ回転させる。このスプリング力が弱い状態は、シートベルト１８をシートベルトリトラクタから引き出してトングをバックルに装着するまで維持される。
【００７３】このため、車両乗員は、シートベルトリトラクタからシートベルト１８を引き出すときに殆ど抵抗力を受けることがなく、きわめて軽快にシートベルト１８を引き出すことができる。
【００７４】なお、このときのシートベルト１８の引き出し量はロータリエンコーダ１０７によってリール２０の回転量として検出されている。
【００７５】トングをバックルに装着してバックルスイッチ１２２がＯＮになると、超音波モータ２４はスプリングケース３４をスプリング３２巻き締め方向に低速で所定回数だけ回転させ、スプリング３２の巻取力を高める。このときの超音波モータ２４の回転が低速であるため、該超音波モータ２４の起動時の角加速度も小さい。このため、爪保持リング３１０に保持された爪は第５図（ａ）の状態のままとなり、爪保持リング３１０はリール２０に対しフリーとなっている。従って、超音波モータ２４はスプリングケース３４のみを回転させ、スプリング３２の巻取力のみが高められる。
【００７６】スプリング３２の巻取力が強められることにより、シートベルト１８の緩みが除去され、シートベルト１８が乗員にピッタリとフィットする。
【００７７】このままでは乗員への圧迫感が強いので、次に、超音波モータ２４によってスプリングケース３４を所定回数だけスプリング３２緩め方向（Ａ1 方向）に回転させる。これにより、シートベルト１８の圧迫感が低減ないし解消される。このときも、スプリングケース３４のみが超音波モータ２４によってＡ2 方向に回転する。爪保持リング３１０はリール２０からフリーに回転する。
【００７８】シートベルト１８が装着された状態において、衝突が予測されるときには、超音波モータ２４はスプリングケース３４をＡ2 方向に急速に回転させる。そうすると、超音波モータ２４の起動時の角加速度が大きいので、爪保持リング３１０に保持された爪３３０は、第５図（ｂ）から（ｃ）の状態となり、リール２０に係合する。これにより、リール２０が超音波モータ２４によって直接的にＡ2 方向に回転され、シートベルト１８が強力に巻き取られ、乗員がシートベルト１８によって強力に拘束される。
【００７９】なお、衝突の予測は、車間距離センサ１２４で検出される車間距離と、それを時間で微分して得られる車間距離の変化率とに基づいて行われる。この場合の車間距離とは、車両前方の車体や固定物体（例えばガードレール、立木、建物など）と車両との距離である。
【００８０】衝突の危険性が解消したと制御ユニット１２０で演算されたときには、超音波モータ２４がＡ1 方向に所要回数だけ回転され、再びシートベルト１８が所定長さだけ送り出され、シートベルト１８の圧迫感が低減ないし解消される。
【００８１】バックルスイッチ１２２がＯＦＦになると、超音波モータ２４はスプリングケース３４をスプリング３２巻き締め方向（Ａ2 方向）に回転させる。これにより、リール２０は強力にかつ急速に回転し、シートベルト１８が急速に巻き取られる。このときの超音波モータ２４の回転も低速であり、起動時の角加速度は小さく、第５図（ａ）のように爪保持リング３１０はリール２０からフリーに回転する。
【００８２】上記実施の形態においては、慣性体３６０にガイド孔３６６を設け爪３３０にガイドピン３３４を設けているが、逆に爪３３０にガイド孔を設け慣性体３６０にガイドピンを設けても良い。
【００８３】上記実施の形態においては、フレーム１０にパウル５８を軸支し、リール２０に設けたラチェットホイル３８に該パウル５８を係合させているが、本発明では、リール２０側にパウルを軸支し、孔２８の内周面にラチェット歯を設け、パウルをこのラチェット歯に係合させるようにしても良い。
【００８４】なお、本発明においては、火薬を動力発生源として用いた従来のプリテンショナを併用しても良い。この場合、車間距離センサ１２４が衝突を予知しなかった場合において実際の衝突が生じたときに火薬式のプリテンショナを作動させ、車間距離センサ１２４が衝突を検知し第２の超音波モータ２２４によってプリテンションをシートベルト１８にかけた場合には、実際に衝突しても火薬式プリテンショナを作動させないようにしておくのが好ましい。
【００８５】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、プリテンショナ機構を繰り返し作動させることができる。このプリテンショナ機構を超音波モータによって駆動させているため、作動時の騒音を低減できる。また、超音波モータに通電しないときの停止トルクが大きいので、クラッチをクラッチフリー状態に保持しておくための余分な機構が不要である。
【００８６】本発明によると、超音波モータによって巻取スプリングの巻取力を調整し、シートベルト引き出し時にシートベルトを軽快に引き出すことができ、シートベルト装着時にはシートベルトを乗員にピッタリとフィットさせると共に乗員への圧迫感を軽減ないし解消し、その後トングをバックルから解離させたときにはシートベルトを強力かつすばやく巻き取ることが可能となる。
【００８７】本発明では、プリテンショナ機構の作動と巻取スプリングの巻取力調節とを共通の１個の超音波モータによって行うことができるため、複数の超音波モータを用いる場合に比べシートベルトリトラクタを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシートベルトリトラクタの分解斜視図である。
【図２】図１のプリテンショナ機構の拡大図である。
【図３】図１のクラッチ装置の拡大図である。
【図４】本発明に係るシートベルトリトラクタの断面図である。
【図５】本発明に用いられたクラッチ装置の作動説明図である。
【図６】図１のロック機構の拡大図である。
【図７】本発明に係るシートベルトリトラクタの斜視図である。
【図８】本発明における制御ブロック図である。
【符号の説明】
１０ フレーム
１２，１４ 側壁部
２０ リール
２４ 超音波モータ
２６ スプリング機構
３１ 第１のリールシャフト
３２ 巻取スプリング
３３ カバーケース
３４ スプリングケース
３４ｃ ケースシャフト
３６ シャフト孔
３７ ロータリエンコーダ
４０ 第２のリールシャフト
４２ タイプレート
４４ ロックリング
５８ パウル
６６ 張出部
７２ フックリテーナ
７４ フック
７６，７８ 突部
８０，８２ 孔
９０ ギヤリング
１００ 加速度センサ
１０４ 凸部
１０７ ロータリエンコーダ
１１０ 圧電素子列
１１２ 環状ステータ
１１４ ロータ
１２０ 制御ユニット
１２４ 車間距離センサ
３００ 回転角加速度応動型クラッチ装置
３１０ 爪保持リング
３１２ 中心孔
３１６ 六角シャフト
３２０ 支持ピン
３２２ 爪収容用凹部
３２４ 凹部
３３０ 爪
３３４ ガイドピン
３６０ 慣性体
３６４ ストッパ片
３６６ ガイド孔
【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リールと、該リールに一端が接続されており、該リールをシートベルト巻取方向に付勢しているスプリングと、該スプリングの他端が連結されており、該スプリングの付勢力を変化させる方向に動き得る可動部材と、該可動部材を動かして上記付勢力を変える超音波モータと、車両の衝突を予知する予知手段と、該予知手段が衝突を予知するときには該超音波モータの駆動力を該リールに直接的に伝達して該超音波モータによって該リールを直接的にシートベルト巻取方向に回転させ、該予知手段が衝突を予知していないときには該超音波モータの駆動力の該リールへの直接的な伝達を断つ動力伝達手段とを備えてなるシートベルトリトラクタ。
【請求項２】 請求項１において、さらに、該スプリングにより生じる付勢力を検出する付勢力検出手段と、該付勢力検出手段で検出される付勢力が目標値となるように該超音波モータによって該可動部材を動かして付勢力を制御する付勢力制御手段と、を備えてなるシートベルトリトラクタ。
【請求項３】 請求項２において、前記可動部材はスプリングを囲んでいるスプリングケースであり、該スプリングケースは、前記リールの軸心回りに回動可能とされていることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【請求項４】 請求項３において、前記付勢力検出手段は、前記リールの回転量を検出する手段と、前記スプリングケースの回転量を検出する手段と、検出されたこれらの回転量の差から付勢力を演算する手段とを備えてなることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【請求項５】 請求項３又は４において、前記超音波モータは、シャフト孔が貫通したロータを備えており、前記リールの端面の軸心位置から突出したリールシャフトが該シャフト孔を回動自在に通り抜けており、該リールシャフトの先端側の外周に前記スプリングが巻回されており、該スプリングを囲んでいる前記スプリングケースは、該リールシャフトが回動自在に通り抜けていると共に該超音波モータの該ロータに連結されているケースシャフトを備えており、該リールの端面と該超音波モータとの間に前記動力伝達手段が設けられていることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【請求項６】 請求項５において、前記動力伝達手段は、前記リールの端面に設けられた内向歯と、前記リールシャフトにそれぞれ回転可能に外嵌している爪保持リング及びリング状慣性体と、該爪保持リングに基端側が支持されており、先端側が該爪保持リングの外周から突出して前記内向歯に係合しうるように該基端側を中心として回動可能となっている爪と、該爪保持リングと該慣性体との周方向の位相差によって該爪を回動させるように該爪保持リングと該慣性体との間に設けられた回転作動手段と、該爪保持リングと該慣性体との間の周方向の位相差を解消する方向に該慣性体を付勢するように両者の間に設けられた付勢部材と、を備えてなり、該爪保持リングが前記超音波モータのロータに連結されていることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【請求項７】 請求項６において、前記回転作動手段は、前記爪と慣性体との一方に設けられた長孔よりなるガイド孔と、他方に設けられ該ガイド孔に係合しているガイドピンとからなることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【請求項８】 請求項２ないし７のいずれか１項において、さらに、トングがバックルに係合したことを検出するトング係合検知手段が設けられており、前記付勢力制御手段は、シートベルト格納時のスプリングの付勢力をＴ1 とし、シートベルト引き出し後、トングがバックルに係合するまではスプリングの付勢力をＴ1 よりも小さいＴ2 とし、トングがバックルに係合した後は、一旦スプリングの付勢力をＴ2 よりも高いＴ3 とし、その後、付勢力をＴ3 よりも低いＴ4 とし、トングがバックルに対し非係合状態となったときには、シートベルト格納完了まで、付勢力をＴ1 及びＴ3 のいずれよりも高いＴ5 とすることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【請求項１】 シートベルトを巻き取るためのリールと、該リールに一端が接続されており、該リールをシートベルト巻取方向に付勢しているスプリングと、該スプリングの他端が連結されており、該スプリングの付勢力を変化させる方向に動き得る可動部材と、該可動部材を動かして上記付勢力を変える超音波モータと、車両の衝突を予知する予知手段と、該予知手段が衝突を予知するときには該超音波モータの駆動力を該リールに直接的に伝達して該超音波モータによって該リールを直接的にシートベルト巻取方向に回転させ、該予知手段が衝突を予知していないときには該超音波モータの駆動力の該リールへの直接的な伝達を断つ動力伝達手段とを備えてなるシートベルトリトラクタ。
【請求項２】 請求項１において、さらに、該スプリングにより生じる付勢力を検出する付勢力検出手段と、該付勢力検出手段で検出される付勢力が目標値となるように該超音波モータによって該可動部材を動かして付勢力を制御する付勢力制御手段と、を備えてなるシートベルトリトラクタ。
【請求項３】 請求項２において、前記可動部材はスプリングを囲んでいるスプリングケースであり、該スプリングケースは、前記リールの軸心回りに回動可能とされていることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【請求項４】 請求項３において、前記付勢力検出手段は、前記リールの回転量を検出する手段と、前記スプリングケースの回転量を検出する手段と、検出されたこれらの回転量の差から付勢力を演算する手段とを備えてなることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【請求項５】 請求項３又は４において、前記超音波モータは、シャフト孔が貫通したロータを備えており、前記リールの端面の軸心位置から突出したリールシャフトが該シャフト孔を回動自在に通り抜けており、該リールシャフトの先端側の外周に前記スプリングが巻回されており、該スプリングを囲んでいる前記スプリングケースは、該リールシャフトが回動自在に通り抜けていると共に該超音波モータの該ロータに連結されているケースシャフトを備えており、該リールの端面と該超音波モータとの間に前記動力伝達手段が設けられていることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【請求項６】 請求項５において、前記動力伝達手段は、前記リールの端面に設けられた内向歯と、前記リールシャフトにそれぞれ回転可能に外嵌している爪保持リング及びリング状慣性体と、該爪保持リングに基端側が支持されており、先端側が該爪保持リングの外周から突出して前記内向歯に係合しうるように該基端側を中心として回動可能となっている爪と、該爪保持リングと該慣性体との周方向の位相差によって該爪を回動させるように該爪保持リングと該慣性体との間に設けられた回転作動手段と、該爪保持リングと該慣性体との間の周方向の位相差を解消する方向に該慣性体を付勢するように両者の間に設けられた付勢部材と、を備えてなり、該爪保持リングが前記超音波モータのロータに連結されていることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【請求項７】 請求項６において、前記回転作動手段は、前記爪と慣性体との一方に設けられた長孔よりなるガイド孔と、他方に設けられ該ガイド孔に係合しているガイドピンとからなることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【請求項８】 請求項２ないし７のいずれか１項において、さらに、トングがバックルに係合したことを検出するトング係合検知手段が設けられており、前記付勢力制御手段は、シートベルト格納時のスプリングの付勢力をＴ1 とし、シートベルト引き出し後、トングがバックルに係合するまではスプリングの付勢力をＴ1 よりも小さいＴ2 とし、トングがバックルに係合した後は、一旦スプリングの付勢力をＴ2 よりも高いＴ3 とし、その後、付勢力をＴ3 よりも低いＴ4 とし、トングがバックルに対し非係合状態となったときには、シートベルト格納完了まで、付勢力をＴ1 及びＴ3 のいずれよりも高いＴ5 とすることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
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【公開番号】特開平１０−１６７００２
【公開日】平成１０年（１９９８）６月２３日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−３３５６３４
【出願日】平成８年（１９９６）１２月１６日
【出願人】（０００１０８５９１）タカタ株式会社 (111)
【公開日】平成１０年（１９９８）６月２３日
【国際特許分類】
【出願日】平成８年（１９９６）１２月１６日
【出願人】（０００１０８５９１）タカタ株式会社 (111)
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