シートベルト用リトラクタ
【課題】車両が２回連続して衝撃を受ける場合にシートベルトの安全性を向上させるとともに、コストの高騰を伴わずに所定の法規を充足することが可能なシートベルト用リトラクタを提供する。
【解決手段】リトラクタ２００は、トレッドヘッド２３０がロックされ、スピンドル２１０がウェビング１２０を引き出す方向に回転すると、第１雄ねじ溝２６２および雌ねじ溝２８４の噛み合いによってトレッドヘッド２３０に向かって回転しながらスライドするスライドナット２８０と、雌ねじ溝２８４および第２雄ねじ溝２９４の噛み合いによってスライドナット２８０に向かってスライドするスライダ２９０と、を備え、トーションバー２２０は第１軸部分２２０Ａより第２軸部分２２０Ｂのほうが捻り剛性が大きく、間隙２７０より遊び３００が先に解消されてスライドナット２８０およびスライダ２９０が一体化することを特徴とする。
【解決手段】リトラクタ２００は、トレッドヘッド２３０がロックされ、スピンドル２１０がウェビング１２０を引き出す方向に回転すると、第１雄ねじ溝２６２および雌ねじ溝２８４の噛み合いによってトレッドヘッド２３０に向かって回転しながらスライドするスライドナット２８０と、雌ねじ溝２８４および第２雄ねじ溝２９４の噛み合いによってスライドナット２８０に向かってスライドするスライダ２９０と、を備え、トーションバー２２０は第１軸部分２２０Ａより第２軸部分２２０Ｂのほうが捻り剛性が大きく、間隙２７０より遊び３００が先に解消されてスライドナット２８０およびスライダ２９０が一体化することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のシートベルトを巻き取るシートベルト用リトラクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両が衝突等による衝撃を受けると、シートベルト装置のウェビング（ベルト）を巻き取るリトラクタはロックされ、相当の力で引き出さない限りそれ以上のウェビングの引出を不能にする。一方、リトラクタに設けられたプリテンショナも作動し、乗員の上体が前傾する前にウェビングを巻き取ってウェビングの緩みを解消する。これによってウェビングが乗員の身体に密着し、シートベルトの拘束性能が高まる（例えば特許文献１）。
【０００３】
衝突の衝撃で乗員の上体が前傾し、乗員の体重がウェビングにかかり、この力が上記の相当の力を超えると、リトラクタのロードリミッタ機構が作動し、わずかにウェビングを引き出させる。これによって、ウェビングから乗員の体に加わる負荷が軽減され、乗員は肋骨骨折などの傷害を負わないように保護される。かかるロードリミッタ機構が作動すると乗員の上体はある程度前傾する（例えば特許文献２）。
【０００４】
前傾した乗員の上体は、衝撃の発生によって作動したエアバッグにも支持され、前方のステアリングホイール等に乗員の頭部がぶつからないよう、乗員は保護される（例えば特許文献３）。
【０００５】
一方、シートベルト装置は、所定の法規の要件を充足する必要もある。近年の衝突安全に関する法規によれば、乗員の体型に関わらず、ある程度の安全性を確保することが必要とされる。特に、米国のＦＭＶＳＳ（Federal Motor Vehicle Safety Standards）によれば、５パーセンタイル成人女性（ＡＦ５％）と５０パーセンタイル成人男性（ＡＭ５０％）とで、それぞれ衝突試験時の安全性要件が異なる。前者には小さい拘束力を与えれば安全性要件をクリアできるが、後者では少なくともそれと同等以上の拘束力を与えなければ安全性要件をクリアできない。
【０００６】
かかる要件を充足するため、適応型ロードリミッタ（ＬＬＡ：Load Limiter Adaptive）が提案されている。適応型ロードリミッタは、乗員検知センサによって検知された乗員の体格に基づき、ウェビングから乗員の体に加わる負荷（荷重）を切り替える機構を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１７３１０３号公報
【特許文献２】特開２００４−２１０００５号公報
【特許文献３】特開２００９−０１２６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし車両は２回連続して衝突による衝撃を受ける場合がある。例えば車道と歩道とを隔てる縁石に車両が乗り上げた衝撃が１回目、車両が止まらずさらにガードレールに衝突した衝撃が２回目となる。しかし、１回目の衝撃で作動したロードリミッタ機構が作動の余地を残していることがある。この場合２回目の衝撃で乗員がウェビングに体重をかけると、ロードリミッタ機構が再び作動して、乗員の身体をさらに前傾させるおそれがある。
【０００９】
一方、リトラクタのプリテンショナおよびエアバッグは、１回目の衝撃で作動し、再び作動することはできない。したがって２回目の衝撃の際、ロードリミッタ機構は、プリテンショナおよびエアバッグが機能しない状態で作動することとなる。かかる状態でロードリミッタ機構による乗員の上半身の前傾が生じると、乗員が危険にさらされるおそれがある。
【００１０】
また、所定の法規を充足するための適応型ロードリミッタには、乗員の体格を検知する乗員検知センサや負荷の切替機構が必要とされる。これはコストの高騰を招く。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑み、車両が２回連続して衝撃を受ける場合に、２回目の衝撃でロードリミッタ機構が作動することによる乗員の上体の前傾を防止し、シートベルトの安全性を向上させるとともに、コストの高騰を伴わずに所定の法規を充足することが可能なシートベルト用リトラクタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明にかかるシートベルト用リトラクタの代表的な構成は、ウェビングを巻き取るスピンドルと、捻り剛性が異なる第１軸部分、第２軸部分およびそれらを連結する中間部を含み、スピンドル内部に挿入され、第１軸部分の端部でスピンドルに結合されたトーションバーと、トーションバーの第２軸部分の端部に結合されたトレッドヘッドと、トレッドヘッドに結合され、スピンドル内部に突出した円筒形状を有し、外面に第１雄ねじ溝を有する雄ねじ部と、トレッドヘッドから間隙をおいてスピンドル内部に配置され、スピンドルに対して回転不能かつ摺動可能であり、雄ねじ部の第１雄ねじ溝に噛み合う雌ねじ溝を内面に有し、トレッドヘッドが所定のロック機構によって回転を停止されスピンドルがウェビングを引き出す方向に回転すると、第１雄ねじ溝および雌ねじ溝の噛み合いによってトレッドヘッドに向かって回転しながらスライドするスライドナットと、中間部に対して回転不能かつ摺動可能であり、遊びを残してスライドナットの雌ねじ溝に噛み合う第２雄ねじ溝を外面に有し、スライドナットがトレッドヘッドに向かって回転しながらスライドすると、雌ねじ溝および第２雄ねじ溝の噛み合いによってスライドナットに向かってスライドするスライダと、を備え、第１軸部分より第２軸部分のほうが捻り剛性が大きく、間隙より遊びが先に解消されてスライドナットおよびスライダが一体化することを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、ロードリミッタは以下のように作動する。以下、１回目および２回目の衝突を、それぞれ、１回目衝突および２回目衝突と呼ぶ。１回目衝突が起こると、ロック機構によってトレッドヘッドはフレーム（車体）に固定され、回転が停止する。乗員の上体が前傾する前にプリテンショナが作動し、ウェビングを巻き取って緩みを取る。乗員の上体が前傾してウェビングに負荷をかけると、スピンドルがウェビングを引き出す方向に回転しようとする。トーションバーのうち、スピンドルに結合された第１軸部分の端部を経由してトーションバーにトルクが伝達される。トーションバーはこのとき、第２軸部分の端部でトレッドヘッドに結合されているため、トーションバー全体にトルクがかかる。このトルクが第１軸部分の捻り剛性を超えると、第１軸部分が捻れる。これにより、１回目衝突時のロードリミットが行われる。
【００１４】
第１軸部分が捻れることにより、ウェビングを引き出す方向にスピンドルは回転する。このスピンドルの回転によって、スライドナットがトレッドヘッドに向かって回転しながらスライドする。一方、中間部は、捻り剛性が大きいために依然として捻れない第２軸部分に結合されているため、トレッドヘッドに対して相対的に回転しない。したがって、スライダは、絶対的には静止しているが、回転するスライドナットに対して相対的に回転する。これにより、スライダはスライドナットに向かってスライドする。
【００１５】
トレッドヘッド方向へスライドするスライドナットをスライダが追いかけることとなるが、トレッドヘッド・スライドナット間の間隙より、スライドナット・スライド間の遊びが先に解消され、スライドナット・スライドの両者は一体となる。これにより、スピンドルからスライドナットへ入力されていたトルクがスライダに伝達され、さらに中間部に入力される。つまりトーションバーのうち第２軸部分だけにスピンドルのトルクが入力される。これは、当初よりスピンドルからトルクを受けている第１軸部分と、新しくスピンドルからのトルクを受けることとなった中間部との間には、位相ずれは発生せず、第１軸部分にはトルクはかからないからである。
【００１６】
以上の動作によって、ロードリミッタ機構は、１回目衝突に対して小さな捻り剛性Ｆ１を用意し、２回目衝突に対して大きな捻り剛性Ｆ２を用意する。すなわち、ロードリミッタ機構は、１回目衝突に比較して、２回目衝突の時のほうが、より大きなウェビング引出力に耐える。２回目衝突時には、ウェビングを引き出す相当に大きな力がリトラクタにかからない限り、ロードリミッタ機構が作用せず、ウェビングが引き出されない。
【００１７】
言い換えれば本発明では、２回目衝突時には、ロードリミッタ機構の作動より乗員の拘束が優先される。２回目衝突時には、１回目衝突時に作動済みのプリテンショナやエアバッグが使えないからである。つまり本発明は、２回目衝突において、ウェビングの過剰な拘束力のせいで乗員が受ける軽度の傷害を回避するより、エアバッグ等が作動しないために乗員が受けるおそれのある、より重度の傷害を回避することを優先するものである。
【００１８】
また本発明によれば、ロードリミッタ機構の作動の前半に用意する小さな捻り剛性Ｆ１によって、低い負荷領域で、５パーセンタイル成人女性の体格の乗員のエネルギーを吸収可能である。そして後半に用意する大きな捻り剛性Ｆ２によって、高い負荷領域で、５０パーセンタイル成人男性の体格の乗員のエネルギーを吸収可能である。
【００１９】
大きな捻り剛性Ｆ２が後半に提供されるため、５０パーセンタイル成人男性の体格を有する乗員の移動量は大きくなる。しかしエアバッグと協働することにより、所定の法規にて要求される安全性を確保可能である。
【００２０】
仮に、前半に大きな捻り剛性を提供し、後半に小さな捻り剛性を提供した場合、５０パーセンタイル成人男性の体格の乗員の移動量は小さく抑えられる。しかし５パーセンタイル成人女性の体格の乗員の上体は実質的に移動できず、ロードリミッタが作用しない可能性があり、過剰に強い拘束力で拘束されてしまうおそれがある。したがって本発明のように、前半に小さな捻り剛性Ｆ１を提供し、後半に大きな捻り剛性Ｆ２を提供することが、乗員の体格に関わらず乗員の安全性を確保できる点で望ましい。
【００２１】
さらに本発明によれば、負荷の切替は自動的に行われるので、従来の適応型ロードリミッタが行う乗員の体格の検知やそれに応じた負荷の切替を必要としない。したがって乗員検知センサや負荷の切替機構が不要であるから、コストも高騰しない。
【００２２】
上記遊びが解消されると、一体化したスライドナットおよびスライダはスライドを継続し上記の間隙を解消してさらにトレッドヘッドと一体化可能であるとよい。
【００２３】
２回目衝突において、仮に第２軸部分の捻り剛性を超えるほどの強いトルクが作用し、ウェビングが引き出されると、一体となったスライドナットおよびスライダが回転しながらトレッドヘッドに向かってスライドし、上記の間隙が解消される。これによってスライドナット・スライダはさらにトレッドヘッドと一体化する。これがストッパの役目を果たし、これ以上スピンドルはウェビングを引き出す方向に回転できないため、早期にウェビングの引出は停止する。
【００２４】
かかるストッパによってロードリミッタ機構を強制的に停止してしまうため、乗員が２回目衝突時にウェビングから受ける衝撃は大きなものになるおそれがある。しかし、エアバッグ等が機能しない状態でロードリミッタ機構が作動すれば、乗員は頭部をステアリングホイール等にぶつけるなど、より重篤な傷害を引き起こすことが懸念される。本発明ではかかる事態を回避するものである。
【００２５】
上記間隙の長さは遊びの長さより長いとよい。スライドナットの雌ねじ溝のピッチがすべて等しければ、間隙および遊びの長さが解消される速度は等しく、長さが短い遊びのほうが先に解消されるからである。
【００２６】
上記雌ねじ溝は、雄ねじ部の第１雄ねじ溝に噛み合う部分より、スライダの第２雄ねじ溝に噛み合う部分のほうが、ピッチが大きいとよい。間隙および遊びの長さが等しければ、大きなピッチで噛み合う雌ねじ・スライダの第２雄ねじ溝の間に形成される遊びのほうが先に解消されるからである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、車両が２回連続して衝撃を受ける場合に、２回目の衝撃でロードリミッタ機構が作動することによる乗員の上体の前傾を防止し、シートベルトの安全性を向上させるとともに、コストの高騰を伴わずに所定の法規を充足することが可能なシートベルト用リトラクタを提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるシートベルト用リトラクタの実施形態が適用されるシートベルト装置の構成を例示する図である。
【図２】図１のシートベルト用リトラクタの組立図である。
【図３】図２のリトラクタの構成を例示する断面図である。
【図４】図３のリトラクタの１回目衝突直後の状態を例示する図である。
【図５】図４、図７および図８の状態にわたる、リトラクタに作用するトルクＦとウェビングの引出長さＬとの関係を模式的に示すグラフである。
【図６】図３の各要素に置換可能な、変形したスライドナット、スライダおよび遊びを例示する図である。
【図７】図４の次の段階として２回目衝突直後の状態を例示する図である。
【図８】図７の次の段階として２回目衝突時にロードリミットが行われた後の状態を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００３０】
（シートベルト装置）
図１は、本発明によるシートベルト用リトラクタの実施形態が適用されるシートベルト装置の構成を例示する図である。シートベルト装置１００は、車両の座席１１０の肩部近傍で下方のリトラクタ収納部１１２から到来するウェビング１２０を車体側から車内側へ折り返して摺動させるスルーアンカ１３０を備えている。本実施形態にかかるシートベルト用リトラクタ２００はリトラクタ収納部１１２内に収納されていて、実際には見えないが、図１では破線で例示している。
【００３１】
スルーアンカ１３０によって折り返されたウェビング１２０の端部にはアンカプレート１４０が縫合されている。図１ではアンカプレート１４０は固定されていないが、実際には、ボルト等によってドア１５０と座席１１０との間の車体下端部に取り付けられる。スルーアンカ１３０とアンカプレート１４０との中間には、ウェビング１２０が挿通するタングプレート１６０が設けられている。タングプレート１６０が車両中央部に取り付けられたバックル１７０と係合し、シートベルト装置１００は装着状態となる。
【００３２】
（リトラクタ）
図２は図１のシートベルト用リトラクタ２００（以下単に「リトラクタ２００」と呼ぶ）の組立図である。リトラクタ２００は、ウェビング１２０をその外周面で巻き取るスピンドル２１０を備える。スピンドル２１０の内部は空洞となっていて、ここに、ロードリミッタとして利用されるトーションバー２２０が挿入される。トーションバー２２０は、捻り剛性が異なる第１軸部分２２０Ａ、第２軸部分２２０Ｂおよびそれらを連結する中間部２２０Ｃを含む。トーションバー２２０は、第１軸部分２２０Ａより第２軸部分２２０Ｂのほうが大径であり、捻り剛性が大きい。
【００３３】
リトラクタ２００は、トレッドヘッド２３０を備え、これは、トーションバー２２０の第２軸部分２２０Ｂの端部に結合されている。トーションバー２２０が回転すると、そのトルクを受けるトレッドヘッド２３０も回転する。トレッドヘッド２３０は、所定のロック機構が作動すると回転を停止し、トーションバー２２０の第２軸部分２２０Ｂの端部を固定する。トレッドヘッド２３０はスピンドル２１０には結合されていない。
【００３４】
リトラクタ２００のロック機構としては、公知の種々の構成を採用してよい。本実施形態の場合、ロック機構は、ロックドッグ２４０を用いて行われる。図示しない加速度センサが車両衝突等で所定値より大きい水平方向の加速度を検出すると、所定のカム機構により、ロックドッグ２４０のピン２４０Ａが径方向外方に移動する。これによりロックドッグ２４０の歯部２４０Ｂが、間接的にリトラクタフレーム２５０（図３）に係合し、スピンドル２１０によるウェビング１２０の引き出し動作がロックされる。
【００３５】
リトラクタ２００はプリテンショナを有し、これはピニオン２４２によって行われる。ピニオン２４２の近傍に図示しない駆動装置があり、衝突事故が発生すると、乗員の上体が前傾する前に、ガスを発生させる。ガスによって所定の経路を通じてピニオン２４２の溝２４４内に複数の玉（不図示）が連続して入れられる。玉によってピニオン２４２が回転し、そのトルクがトーションバー２２０を介してスピンドル２１０に伝達され、スピンドル２１０はウェビング１２０を巻き取る。このようにしてプリテンショナが作動する。
【００３６】
図３は図２のリトラクタ２００の構成を例示する断面図であり、図３（ａ）はリトラクタ２００の全体を例示する。図３におけるトーションバー２２０の右端、すなわち第１軸部分２２０Ａの端部は、スピンドル２１０に結合されている。したがって、リトラクタ２００の非ロック時にウェビング１２０が矢印２５２方向に引き出され、スピンドル２１０が回転すると、そのトルクが第１軸部分２２０Ａの端部からトーションバー２２０に入力される。トーションバー２２０はスピンドル２１０に連れ回り、トーションバー２２０からトルクが入力されるトレッドヘッド２３０も回転する。
【００３７】
（雄ねじ部）
リトラクタ２００は、トレッドヘッド２３０に結合された雄ねじ部２６０を有する。雄ねじ部２６０は、トレッドヘッド２３０からスピンドル２１０内部に突出する。雄ねじ部２６０は、トーションバー２２０を内部に挿入可能な円筒形状を有し、外面に第１雄ねじ溝２６２を有する。
【００３８】
（スライドナットおよびスライダ）
図３（ｂ）は図３（ａ）の一部拡大図である。リトラクタ２００はスライドナット２８０を備え、これは、トレッドヘッド２３０から間隙２７０をおいてスピンドル２１０内部に配置されている。スライドナット２８０は、スピンドル２１０に対して回転不能かつ摺動可能であり、一体的に回転する。スライドナット２８０は、図２に例示するように、トーションバー２２０が挿入される貫通孔２８２を有する。
【００３９】
図３（ｂ）に例示するように、スライドナット２８０は、雄ねじ部２６０の第１雄ねじ溝２６２に噛み合う雌ねじ溝２８４を内面に有する。スライドナット２８０は、スピンドル２１０に対して相対的に回転不能であり、スピンドル２１０に連れ回る。
【００４０】
またリトラクタ２００は、スライダ２９０を備え、これも図３に例示するようにスピンドル２１０内部に配置されている。スライダ２９０は図３（ａ）のようにスピンドル２１０に配置されていて、中間部２２０Ｃに対して回転不能かつ摺動可能である。スライダ２９０はスピンドル２１０に対しては何ら結合関係になく、回転も摺動も可能である。スライダ２９０は、図２に例示するように、トーションバー２２０が挿入される貫通孔２９２を有する。スライダ２９０は、図３（ｂ）のように、遊び３００を残してスライドナット２８０の雌ねじ溝２８４に噛み合う第２雄ねじ溝２９４を外面に有する。
【００４１】
（通常時の動作）
通常時、ウェビング１２０が乗員によって引き出されると、スピンドル２１０はウェビング１２０を引き出す方向（矢印２５２方向）に回転する。トーションバー２２０およびこれに結合されたトレッドヘッド２３０は、スピンドル２１０に連れ回る。雄ねじ部２６０、スライドナット２８０およびスライダ２９０は、それぞれ、トレッドヘッド２３０、スピンドル２１０および中間部２２０Ｃ（トーションバー２２０）に結合されているから、これらも連れ回る。したがって通常時には、雄ねじ部２６０、スライドナット２８０およびスライダ２９０の相互位置関係は変化しない。
【００４２】
（ロードリミッタ機構）
図４は図３のリトラクタ２００の１回目衝突直後の状態を例示する図である。図４（ａ）はリトラクタ２００の全体図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の部分拡大図である。本実施形態にかかるリトラクタ２００のロードリミッタ機構について、以下、説明する。１回目衝突が起こると、図２のロックドッグ２４０を用いたロック機構によって、図３のトレッドヘッド２３０はフレーム２５０（車体）に固定され、回転が停止する。乗員の上体が前傾する前に、ピニオン２４２によってプリテンション機能が作動し、ウェビング１２０を矢印３５２方向に巻き取って緩みを取る。また図示しないエアバッグも作動する。
【００４３】
プリテンショナ作動後、乗員の上体が前傾してウェビング１２０に負荷をかけると、スピンドル２１０がウェビング１２０を引き出す方向（矢印２５２方向）に回転しようとする。
【００４４】
図４に例示するように、トーションバー２２０のうち、スピンドル２１０に結合された第１軸部分２２０Ａの端部を経由してトーションバー２２０にトルクＦが伝達される。トーションバー２２０はこのとき、第２軸部分２２０Ｂの端部でトレッドヘッド２３０に結合されているため、一点鎖線矢印で示すように、トーションバー２２０全体にトルクＦがかかる。
【００４５】
図５は図４、後述の図７および図８の状態にわたる、リトラクタ２００に作用するトルクＦとウェビング１２０の引出長さとの関係を模式的に示すグラフである。トルクＦが第１軸部分２２０Ａの捻り剛性Ｆ１に達すると、第１軸部分２２０Ａだけが捻れる。これにより、ウェビング１２０は引出長さＬ１から引出長さＬ２まで引き出される。ウェビング１２０が引き出されるため乗員の上体にかかる負荷は軽減され、１回目衝突時のロードリミットが行われる。
【００４６】
第１軸部分２２０Ａだけが捻れるのは、第１軸部分２２０Ａの捻り剛性Ｆ１が第２軸部分２２０Ｂの捻り剛性Ｆ２より小さいからである。図４の状態では、トルクＦはトーションバー２２０全体に作用するものの、Ｆ＝Ｆ１となった段階では、捻り剛性Ｆ２を有する第２軸部分２２０Ｂは捻れない。
【００４７】
図４において第１軸部分２２０Ａが捻れることにより、ウェビング１２０を引き出す方向にスピンドル２１０は回転する。すると、スライドナット２８０もこれに連れ回る。このとき第１雄ねじ溝２６２および雌ねじ溝２８４の噛み合いによって、スライドナット２８０は、トレッドヘッド２３０に向かって回転しながらスライドする。第１雄ねじ溝２６２および雌ねじ溝２８４の噛み合いは、本実施形態では、右ねじ方向になされている。
【００４８】
スライドナット２８０がトレッドヘッド２３０に向かって上記のように回転しながらスライドすると、スライダ２９０は、スピンドル２１０には連れ回らないので、見かけ上は静止し、絶対的には回転しない。しかしスライダ２９０は、静止しているがために、スライドナット２８０に対して相対的に回転することとなる。
【００４９】
したがってスライダ２９０は、雌ねじ溝２８４および第２雄ねじ溝２９４の噛み合いによって、スライドナット２８０に向かってスライドする。これは、第１雄ねじ溝２６２および雌ねじ溝２８４の噛み合いが右ねじ方向なのに対し、雌ねじ溝２８４および第２雄ねじ溝２９４の噛み合いが逆の左ねじ方向だからである。
【００５０】
ここで、リトラクタ２００のトレッドヘッド２３０がロックされたときにスピンドル２１０がウェビング１２０を引き出す方向（矢印２５２方向）に回転した場合（ロードリミッタ作動時）のスライドナット２８０およびスライダ２９０の動きをまとめる。スライドナット２８０はトレッドヘッド２３０に向かって（図３（ａ）の左方向へ）回転しながらスライドする。スライダ２９０はスライドナット２８０に向かって（図３（ａ）の左方向へ）スライドする。このようにスライドナット２８０およびスライダ２９０は、あたかも追いかけっこをするように同方向へ移動し、それぞれ、間隙２７０、遊び３００を解消する方向に移動する。
【００５１】
（間隙・遊び）
本実施形態では、上記の追いかけっこにより、間隙２７０より遊び３００が先に解消されることが特徴である。すなわち、スライドナット２８０がトレッドヘッド２３０に到達するより先に、スライダ２９０がスライドナット２８０に追いつく。
【００５２】
これは、図４（ｂ）に明示するように、間隙２７０の長さが遊び３００の長さより長いことで実現されている。スライドナット２８０の雌ねじ溝２８４のピッチがすべて等しければ、間隙２７０および遊び３００の長さが解消される速度は等しく、長さが短い遊び３００のほうが先に解消されるからである。
【００５３】
図６は図４のスライドナット２８０、スライダ２９０および遊び３００とそれぞれ置換可能な、変形したスライドナット３８０、スライダ３９０および遊び４００を例示する図である。この変形例では、スライドナット３８０は、雄ねじ部２６０の第１雄ねじ溝２６２に噛み合う雌ねじ溝２８４と、これよりピッチが大きく、スライダ３９０の第２雄ねじ溝３９４に噛み合う雌ねじ溝３８４とを有する。間隙２７０および遊び４００の長さｄが等しいので、大きなピッチで噛み合う雌ねじ３８４・スライダ３９０の第２雄ねじ溝３９４の間に形成される遊び４００のほうが先に解消される。
【００５４】
図７は図４の次の段階を例示する図であり、２回目衝突直後の状態を例示する図である。図７では、１回目衝突時のロードリミットによって、既に第１軸部分２２０Ａが捻れ、遊び３００が解消され、スライドナット２８０・スライダ２９０が一体となっている。スピンドル２１０からスライドナット２８０へ入力されていたトルクＦは、スライドナット２８０と一体化したスライダ２９０にも伝達される。このトルクＦはさらに中間部２２０Ｃに入力される。つまり図７の一点鎖線矢印に示すように、トーションバー２２０のうち第２軸部分２２０Ｂだけにスピンドル２１０のトルクＦが入力される。これは、当初よりスピンドル２１０からトルクＦを受けている第１軸部分２２０Ａと、新しくスピンドル２１０からのトルクＦを受けることとなった中間部２２０Ｃとの間には、位相ずれが発生しないからである。したがって第１軸部分２２０ＡにはトルクＦがかからない。
【００５５】
なお２回目衝突直後に、既にスライドナット２８０・スライダ２９０が一体となっているとは限らない。しかし２回目衝突時にトルクＦが第１軸部分２２０Ａの捻り剛性Ｆ１を超えれば、スライドナット２８０・スライダ２９０は一体となり、早晩、図７の状態となる。２回目衝突時にトルクＦが捻り剛性Ｆ１すら超えなければ、ロードリミッタは作動しないので、ロードリミッタ作動によって乗員が受ける傷害について考慮するまでもない。
【００５６】
（ロードリミッタの捻り剛性）
以上の動作によれば、図５に例示するように、ロードリミッタ機構は、１回目衝突に対して小さな捻り剛性Ｆ１を用意し、２回目衝突に対して大きな捻り剛性Ｆ２を用意する。すなわち、ロードリミッタ機構は、１回目衝突に比較して、２回目衝突の時のほうが、より大きなウェビング１２０の引出力に耐える。２回目衝突時には、ウェビング１２０を引き出す相当に大きな力がリトラクタ２００にかからない限り、ロードリミッタ機構が作動せず、ウェビング１２０が引き出されない。
【００５７】
言い換えれば本実施形態では、２回目衝突時には、ロードリミッタ機構の作動より乗員の拘束が優先される。２回目衝突時には、１回目衝突時に作動済みのプリテンショナやエアバッグが使えないからである。つまり本実施形態は、２回目衝突において、ウェビング１２０の過剰な拘束力のせいで乗員が受ける軽度の傷害を回避するより、エアバッグ等が作動しないために乗員が受けるおそれのある、より重度の傷害を回避することを優先し、これに成功した。
【００５８】
また本実施形態によれば、ロードリミッタ機構の作動の前半に用意する小さな捻り剛性Ｆ１によって、低い負荷領域で、５パーセンタイル成人女性の体格の乗員のエネルギーを吸収可能である。そして後半に用意する大きな捻り剛性Ｆ２によって、高い負荷領域で、５０パーセンタイル成人男性の体格の乗員のエネルギーを吸収可能である。
【００５９】
大きな捻り剛性Ｆ２が後半に提供されるため、５０パーセンタイル成人男性の体格を有する乗員の移動量は大きくなる。しかしエアバッグと協働することにより、所定の法規にて要求される安全性を確保可能である。
【００６０】
仮に、前半に大きな捻り剛性を提供し、後半に小さな捻り剛性を提供した場合、５０パーセンタイル成人男性の体格の乗員の移動量は小さく抑えられる。しかし５パーセンタイル成人女性の体格の乗員の上体は実質的に移動できず、ロードリミッタが作用しない可能性があり、過剰に強い拘束力で拘束されてしまうおそれがある。したがって本実施形態のように、前半に小さな捻り剛性Ｆ１を提供し、後半に大きな捻り剛性Ｆ２を提供することが、乗員の体格に関わらず乗員の安全性を確保できる点で望ましい。
【００６１】
本実施形態によれば、５０パーセンタイル成人男性の体格を有する乗員の場合、５５ｋｍ／ｈ程度の正面衝突において、大径の第２軸部分２２０Ｂも捻られることになる。一方、５パーセンタイル成人女性の体格の乗員の場合には、５５ｋｍ／ｈ程度の正面衝突において、小径の第１軸部分２２０Ａだけが捻られることとなる。
【００６２】
さらに本実施形態によれば、小さな捻り剛性Ｆ１から大きな捻り剛性Ｆ２に変化することによる負荷の切替は、自動的に行われる。したがって従来の適応型ロードリミッタが行う乗員の体格の検知やそれに応じた負荷の切替を必要としない。乗員検知センサや負荷の切替機構が不要であるから、コストも高騰しない。
【００６３】
多くの場合、１回目衝突で車両は減速するため、２回目衝突のほうが衝撃は小さくなる。しかし、２回目衝突のほうが衝撃が大きくなる可能性もある。２回目衝突において、スピンドル２１０から加えられるトルクＦが第２軸部分２２０Ｂの捻り剛性Ｆ２に達すると、図５に例示するように、第２軸部分２２０Ｂが捻れる。これにより、ウェビング１２０は引出長さＬ２から引出長さＬ３まで引き出される。ウェビング１２０が引き出されるため乗員の上体にかかる負荷は軽減され、２回目衝突時のロードリミットが行われる。
【００６４】
（ストッパ）
図８は図７の次の段階を例示する図であり、２回目衝突時にロードリミットが行われた後の状態を例示する図である。２回目衝突時のロードリミットによりウェビング１２０が引き出されると、第２軸部分２２０Ｂが捻れ、一体となったスライドナット２８０およびスライダ２９０が回転しながらトレッドヘッド２３０に向かってスライドする。これにより、図８のように、間隙２７０が解消され、スライドナット２８０・スライダ２９０はさらにトレッドヘッド２３０と一体化する。これがストッパの役目を果たし、これ以上スピンドル２１０はウェビング１２０を引き出す方向に回転できない。したがって、早期にウェビング１２０の引出は停止する。図５にも例示するように、ウェビング１２０の引出長さＬが所定の値Ｌ３になるとストッパが作用し、その後トルクＦをいくら増大させても、ウェビング１２０の引出長さＬは長くならない。
【００６５】
既に述べたように、本実施形態では、２回目衝突に対して、より大きな捻り剛性Ｆ２を用意することで、エアバッグ等が作動しないために乗員が受けるおそれのある、より重度の傷害を回避することを優先している。それにも拘らずロードリミッタ機構が作動してしまった場合にも、図８のように、上記のストッパによって、ロードリミッタ機構を強制的に停止する。このように本実施形態は、大きな捻り剛性Ｆ２とストッパという、２重の措置によって、２回目衝突時に乗員が受けるおそれのある、より重篤な傷害を回避している。
【００６６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、以上に述べた実施形態は、本発明の好ましい例であって、これ以外の実施態様も、各種の方法で実施または遂行できる。特に本願明細書中に限定される主旨の記載がない限り、この発明は、添付図面に示した詳細な部品の形状、大きさ、および構成配置等に制約されるものではない。また、本願明細書の中に用いられた表現および用語は、説明を目的としたもので、特に限定される主旨の記載がない限り、それに限定されるものではない。
【００６７】
したがって、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、車両のシートベルトを巻き取るシートベルト用リトラクタに利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１００ …シートベルト装置、１１０ …座席、１１２ …リトラクタ収納部、１２０ …ウェビング、１３０ …スルーアンカ、１４０ …アンカプレート、１５０ …ドア、１６０ …タングプレート、１７０ …バックル、２００ …リトラクタ、２１０ …スピンドル、２２０ …トーションバー、２２０Ａ …第１軸部分、２２０Ｂ …第２軸部分、２２０Ｃ …中間部、２３０ …トレッドヘッド、２４０ …ロックドッグ、２４２ …ピニオン、２５０ …フレーム、２６０ …雄ねじ部、２６２ …第１雄ねじ溝、２７０ …間隙、２８０、３８０ …スライドナット、２８２、２９２ …貫通孔、２８４、３８４ …雌ねじ溝、２９０、３９０ …スライダ、２９４、３９４ …第２雄ねじ溝、３００、４００ …遊び
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のシートベルトを巻き取るシートベルト用リトラクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両が衝突等による衝撃を受けると、シートベルト装置のウェビング（ベルト）を巻き取るリトラクタはロックされ、相当の力で引き出さない限りそれ以上のウェビングの引出を不能にする。一方、リトラクタに設けられたプリテンショナも作動し、乗員の上体が前傾する前にウェビングを巻き取ってウェビングの緩みを解消する。これによってウェビングが乗員の身体に密着し、シートベルトの拘束性能が高まる（例えば特許文献１）。
【０００３】
衝突の衝撃で乗員の上体が前傾し、乗員の体重がウェビングにかかり、この力が上記の相当の力を超えると、リトラクタのロードリミッタ機構が作動し、わずかにウェビングを引き出させる。これによって、ウェビングから乗員の体に加わる負荷が軽減され、乗員は肋骨骨折などの傷害を負わないように保護される。かかるロードリミッタ機構が作動すると乗員の上体はある程度前傾する（例えば特許文献２）。
【０００４】
前傾した乗員の上体は、衝撃の発生によって作動したエアバッグにも支持され、前方のステアリングホイール等に乗員の頭部がぶつからないよう、乗員は保護される（例えば特許文献３）。
【０００５】
一方、シートベルト装置は、所定の法規の要件を充足する必要もある。近年の衝突安全に関する法規によれば、乗員の体型に関わらず、ある程度の安全性を確保することが必要とされる。特に、米国のＦＭＶＳＳ（Federal Motor Vehicle Safety Standards）によれば、５パーセンタイル成人女性（ＡＦ５％）と５０パーセンタイル成人男性（ＡＭ５０％）とで、それぞれ衝突試験時の安全性要件が異なる。前者には小さい拘束力を与えれば安全性要件をクリアできるが、後者では少なくともそれと同等以上の拘束力を与えなければ安全性要件をクリアできない。
【０００６】
かかる要件を充足するため、適応型ロードリミッタ（ＬＬＡ：Load Limiter Adaptive）が提案されている。適応型ロードリミッタは、乗員検知センサによって検知された乗員の体格に基づき、ウェビングから乗員の体に加わる負荷（荷重）を切り替える機構を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１７３１０３号公報
【特許文献２】特開２００４−２１０００５号公報
【特許文献３】特開２００９−０１２６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし車両は２回連続して衝突による衝撃を受ける場合がある。例えば車道と歩道とを隔てる縁石に車両が乗り上げた衝撃が１回目、車両が止まらずさらにガードレールに衝突した衝撃が２回目となる。しかし、１回目の衝撃で作動したロードリミッタ機構が作動の余地を残していることがある。この場合２回目の衝撃で乗員がウェビングに体重をかけると、ロードリミッタ機構が再び作動して、乗員の身体をさらに前傾させるおそれがある。
【０００９】
一方、リトラクタのプリテンショナおよびエアバッグは、１回目の衝撃で作動し、再び作動することはできない。したがって２回目の衝撃の際、ロードリミッタ機構は、プリテンショナおよびエアバッグが機能しない状態で作動することとなる。かかる状態でロードリミッタ機構による乗員の上半身の前傾が生じると、乗員が危険にさらされるおそれがある。
【００１０】
また、所定の法規を充足するための適応型ロードリミッタには、乗員の体格を検知する乗員検知センサや負荷の切替機構が必要とされる。これはコストの高騰を招く。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑み、車両が２回連続して衝撃を受ける場合に、２回目の衝撃でロードリミッタ機構が作動することによる乗員の上体の前傾を防止し、シートベルトの安全性を向上させるとともに、コストの高騰を伴わずに所定の法規を充足することが可能なシートベルト用リトラクタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明にかかるシートベルト用リトラクタの代表的な構成は、ウェビングを巻き取るスピンドルと、捻り剛性が異なる第１軸部分、第２軸部分およびそれらを連結する中間部を含み、スピンドル内部に挿入され、第１軸部分の端部でスピンドルに結合されたトーションバーと、トーションバーの第２軸部分の端部に結合されたトレッドヘッドと、トレッドヘッドに結合され、スピンドル内部に突出した円筒形状を有し、外面に第１雄ねじ溝を有する雄ねじ部と、トレッドヘッドから間隙をおいてスピンドル内部に配置され、スピンドルに対して回転不能かつ摺動可能であり、雄ねじ部の第１雄ねじ溝に噛み合う雌ねじ溝を内面に有し、トレッドヘッドが所定のロック機構によって回転を停止されスピンドルがウェビングを引き出す方向に回転すると、第１雄ねじ溝および雌ねじ溝の噛み合いによってトレッドヘッドに向かって回転しながらスライドするスライドナットと、中間部に対して回転不能かつ摺動可能であり、遊びを残してスライドナットの雌ねじ溝に噛み合う第２雄ねじ溝を外面に有し、スライドナットがトレッドヘッドに向かって回転しながらスライドすると、雌ねじ溝および第２雄ねじ溝の噛み合いによってスライドナットに向かってスライドするスライダと、を備え、第１軸部分より第２軸部分のほうが捻り剛性が大きく、間隙より遊びが先に解消されてスライドナットおよびスライダが一体化することを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、ロードリミッタは以下のように作動する。以下、１回目および２回目の衝突を、それぞれ、１回目衝突および２回目衝突と呼ぶ。１回目衝突が起こると、ロック機構によってトレッドヘッドはフレーム（車体）に固定され、回転が停止する。乗員の上体が前傾する前にプリテンショナが作動し、ウェビングを巻き取って緩みを取る。乗員の上体が前傾してウェビングに負荷をかけると、スピンドルがウェビングを引き出す方向に回転しようとする。トーションバーのうち、スピンドルに結合された第１軸部分の端部を経由してトーションバーにトルクが伝達される。トーションバーはこのとき、第２軸部分の端部でトレッドヘッドに結合されているため、トーションバー全体にトルクがかかる。このトルクが第１軸部分の捻り剛性を超えると、第１軸部分が捻れる。これにより、１回目衝突時のロードリミットが行われる。
【００１４】
第１軸部分が捻れることにより、ウェビングを引き出す方向にスピンドルは回転する。このスピンドルの回転によって、スライドナットがトレッドヘッドに向かって回転しながらスライドする。一方、中間部は、捻り剛性が大きいために依然として捻れない第２軸部分に結合されているため、トレッドヘッドに対して相対的に回転しない。したがって、スライダは、絶対的には静止しているが、回転するスライドナットに対して相対的に回転する。これにより、スライダはスライドナットに向かってスライドする。
【００１５】
トレッドヘッド方向へスライドするスライドナットをスライダが追いかけることとなるが、トレッドヘッド・スライドナット間の間隙より、スライドナット・スライド間の遊びが先に解消され、スライドナット・スライドの両者は一体となる。これにより、スピンドルからスライドナットへ入力されていたトルクがスライダに伝達され、さらに中間部に入力される。つまりトーションバーのうち第２軸部分だけにスピンドルのトルクが入力される。これは、当初よりスピンドルからトルクを受けている第１軸部分と、新しくスピンドルからのトルクを受けることとなった中間部との間には、位相ずれは発生せず、第１軸部分にはトルクはかからないからである。
【００１６】
以上の動作によって、ロードリミッタ機構は、１回目衝突に対して小さな捻り剛性Ｆ１を用意し、２回目衝突に対して大きな捻り剛性Ｆ２を用意する。すなわち、ロードリミッタ機構は、１回目衝突に比較して、２回目衝突の時のほうが、より大きなウェビング引出力に耐える。２回目衝突時には、ウェビングを引き出す相当に大きな力がリトラクタにかからない限り、ロードリミッタ機構が作用せず、ウェビングが引き出されない。
【００１７】
言い換えれば本発明では、２回目衝突時には、ロードリミッタ機構の作動より乗員の拘束が優先される。２回目衝突時には、１回目衝突時に作動済みのプリテンショナやエアバッグが使えないからである。つまり本発明は、２回目衝突において、ウェビングの過剰な拘束力のせいで乗員が受ける軽度の傷害を回避するより、エアバッグ等が作動しないために乗員が受けるおそれのある、より重度の傷害を回避することを優先するものである。
【００１８】
また本発明によれば、ロードリミッタ機構の作動の前半に用意する小さな捻り剛性Ｆ１によって、低い負荷領域で、５パーセンタイル成人女性の体格の乗員のエネルギーを吸収可能である。そして後半に用意する大きな捻り剛性Ｆ２によって、高い負荷領域で、５０パーセンタイル成人男性の体格の乗員のエネルギーを吸収可能である。
【００１９】
大きな捻り剛性Ｆ２が後半に提供されるため、５０パーセンタイル成人男性の体格を有する乗員の移動量は大きくなる。しかしエアバッグと協働することにより、所定の法規にて要求される安全性を確保可能である。
【００２０】
仮に、前半に大きな捻り剛性を提供し、後半に小さな捻り剛性を提供した場合、５０パーセンタイル成人男性の体格の乗員の移動量は小さく抑えられる。しかし５パーセンタイル成人女性の体格の乗員の上体は実質的に移動できず、ロードリミッタが作用しない可能性があり、過剰に強い拘束力で拘束されてしまうおそれがある。したがって本発明のように、前半に小さな捻り剛性Ｆ１を提供し、後半に大きな捻り剛性Ｆ２を提供することが、乗員の体格に関わらず乗員の安全性を確保できる点で望ましい。
【００２１】
さらに本発明によれば、負荷の切替は自動的に行われるので、従来の適応型ロードリミッタが行う乗員の体格の検知やそれに応じた負荷の切替を必要としない。したがって乗員検知センサや負荷の切替機構が不要であるから、コストも高騰しない。
【００２２】
上記遊びが解消されると、一体化したスライドナットおよびスライダはスライドを継続し上記の間隙を解消してさらにトレッドヘッドと一体化可能であるとよい。
【００２３】
２回目衝突において、仮に第２軸部分の捻り剛性を超えるほどの強いトルクが作用し、ウェビングが引き出されると、一体となったスライドナットおよびスライダが回転しながらトレッドヘッドに向かってスライドし、上記の間隙が解消される。これによってスライドナット・スライダはさらにトレッドヘッドと一体化する。これがストッパの役目を果たし、これ以上スピンドルはウェビングを引き出す方向に回転できないため、早期にウェビングの引出は停止する。
【００２４】
かかるストッパによってロードリミッタ機構を強制的に停止してしまうため、乗員が２回目衝突時にウェビングから受ける衝撃は大きなものになるおそれがある。しかし、エアバッグ等が機能しない状態でロードリミッタ機構が作動すれば、乗員は頭部をステアリングホイール等にぶつけるなど、より重篤な傷害を引き起こすことが懸念される。本発明ではかかる事態を回避するものである。
【００２５】
上記間隙の長さは遊びの長さより長いとよい。スライドナットの雌ねじ溝のピッチがすべて等しければ、間隙および遊びの長さが解消される速度は等しく、長さが短い遊びのほうが先に解消されるからである。
【００２６】
上記雌ねじ溝は、雄ねじ部の第１雄ねじ溝に噛み合う部分より、スライダの第２雄ねじ溝に噛み合う部分のほうが、ピッチが大きいとよい。間隙および遊びの長さが等しければ、大きなピッチで噛み合う雌ねじ・スライダの第２雄ねじ溝の間に形成される遊びのほうが先に解消されるからである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、車両が２回連続して衝撃を受ける場合に、２回目の衝撃でロードリミッタ機構が作動することによる乗員の上体の前傾を防止し、シートベルトの安全性を向上させるとともに、コストの高騰を伴わずに所定の法規を充足することが可能なシートベルト用リトラクタを提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるシートベルト用リトラクタの実施形態が適用されるシートベルト装置の構成を例示する図である。
【図２】図１のシートベルト用リトラクタの組立図である。
【図３】図２のリトラクタの構成を例示する断面図である。
【図４】図３のリトラクタの１回目衝突直後の状態を例示する図である。
【図５】図４、図７および図８の状態にわたる、リトラクタに作用するトルクＦとウェビングの引出長さＬとの関係を模式的に示すグラフである。
【図６】図３の各要素に置換可能な、変形したスライドナット、スライダおよび遊びを例示する図である。
【図７】図４の次の段階として２回目衝突直後の状態を例示する図である。
【図８】図７の次の段階として２回目衝突時にロードリミットが行われた後の状態を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００３０】
（シートベルト装置）
図１は、本発明によるシートベルト用リトラクタの実施形態が適用されるシートベルト装置の構成を例示する図である。シートベルト装置１００は、車両の座席１１０の肩部近傍で下方のリトラクタ収納部１１２から到来するウェビング１２０を車体側から車内側へ折り返して摺動させるスルーアンカ１３０を備えている。本実施形態にかかるシートベルト用リトラクタ２００はリトラクタ収納部１１２内に収納されていて、実際には見えないが、図１では破線で例示している。
【００３１】
スルーアンカ１３０によって折り返されたウェビング１２０の端部にはアンカプレート１４０が縫合されている。図１ではアンカプレート１４０は固定されていないが、実際には、ボルト等によってドア１５０と座席１１０との間の車体下端部に取り付けられる。スルーアンカ１３０とアンカプレート１４０との中間には、ウェビング１２０が挿通するタングプレート１６０が設けられている。タングプレート１６０が車両中央部に取り付けられたバックル１７０と係合し、シートベルト装置１００は装着状態となる。
【００３２】
（リトラクタ）
図２は図１のシートベルト用リトラクタ２００（以下単に「リトラクタ２００」と呼ぶ）の組立図である。リトラクタ２００は、ウェビング１２０をその外周面で巻き取るスピンドル２１０を備える。スピンドル２１０の内部は空洞となっていて、ここに、ロードリミッタとして利用されるトーションバー２２０が挿入される。トーションバー２２０は、捻り剛性が異なる第１軸部分２２０Ａ、第２軸部分２２０Ｂおよびそれらを連結する中間部２２０Ｃを含む。トーションバー２２０は、第１軸部分２２０Ａより第２軸部分２２０Ｂのほうが大径であり、捻り剛性が大きい。
【００３３】
リトラクタ２００は、トレッドヘッド２３０を備え、これは、トーションバー２２０の第２軸部分２２０Ｂの端部に結合されている。トーションバー２２０が回転すると、そのトルクを受けるトレッドヘッド２３０も回転する。トレッドヘッド２３０は、所定のロック機構が作動すると回転を停止し、トーションバー２２０の第２軸部分２２０Ｂの端部を固定する。トレッドヘッド２３０はスピンドル２１０には結合されていない。
【００３４】
リトラクタ２００のロック機構としては、公知の種々の構成を採用してよい。本実施形態の場合、ロック機構は、ロックドッグ２４０を用いて行われる。図示しない加速度センサが車両衝突等で所定値より大きい水平方向の加速度を検出すると、所定のカム機構により、ロックドッグ２４０のピン２４０Ａが径方向外方に移動する。これによりロックドッグ２４０の歯部２４０Ｂが、間接的にリトラクタフレーム２５０（図３）に係合し、スピンドル２１０によるウェビング１２０の引き出し動作がロックされる。
【００３５】
リトラクタ２００はプリテンショナを有し、これはピニオン２４２によって行われる。ピニオン２４２の近傍に図示しない駆動装置があり、衝突事故が発生すると、乗員の上体が前傾する前に、ガスを発生させる。ガスによって所定の経路を通じてピニオン２４２の溝２４４内に複数の玉（不図示）が連続して入れられる。玉によってピニオン２４２が回転し、そのトルクがトーションバー２２０を介してスピンドル２１０に伝達され、スピンドル２１０はウェビング１２０を巻き取る。このようにしてプリテンショナが作動する。
【００３６】
図３は図２のリトラクタ２００の構成を例示する断面図であり、図３（ａ）はリトラクタ２００の全体を例示する。図３におけるトーションバー２２０の右端、すなわち第１軸部分２２０Ａの端部は、スピンドル２１０に結合されている。したがって、リトラクタ２００の非ロック時にウェビング１２０が矢印２５２方向に引き出され、スピンドル２１０が回転すると、そのトルクが第１軸部分２２０Ａの端部からトーションバー２２０に入力される。トーションバー２２０はスピンドル２１０に連れ回り、トーションバー２２０からトルクが入力されるトレッドヘッド２３０も回転する。
【００３７】
（雄ねじ部）
リトラクタ２００は、トレッドヘッド２３０に結合された雄ねじ部２６０を有する。雄ねじ部２６０は、トレッドヘッド２３０からスピンドル２１０内部に突出する。雄ねじ部２６０は、トーションバー２２０を内部に挿入可能な円筒形状を有し、外面に第１雄ねじ溝２６２を有する。
【００３８】
（スライドナットおよびスライダ）
図３（ｂ）は図３（ａ）の一部拡大図である。リトラクタ２００はスライドナット２８０を備え、これは、トレッドヘッド２３０から間隙２７０をおいてスピンドル２１０内部に配置されている。スライドナット２８０は、スピンドル２１０に対して回転不能かつ摺動可能であり、一体的に回転する。スライドナット２８０は、図２に例示するように、トーションバー２２０が挿入される貫通孔２８２を有する。
【００３９】
図３（ｂ）に例示するように、スライドナット２８０は、雄ねじ部２６０の第１雄ねじ溝２６２に噛み合う雌ねじ溝２８４を内面に有する。スライドナット２８０は、スピンドル２１０に対して相対的に回転不能であり、スピンドル２１０に連れ回る。
【００４０】
またリトラクタ２００は、スライダ２９０を備え、これも図３に例示するようにスピンドル２１０内部に配置されている。スライダ２９０は図３（ａ）のようにスピンドル２１０に配置されていて、中間部２２０Ｃに対して回転不能かつ摺動可能である。スライダ２９０はスピンドル２１０に対しては何ら結合関係になく、回転も摺動も可能である。スライダ２９０は、図２に例示するように、トーションバー２２０が挿入される貫通孔２９２を有する。スライダ２９０は、図３（ｂ）のように、遊び３００を残してスライドナット２８０の雌ねじ溝２８４に噛み合う第２雄ねじ溝２９４を外面に有する。
【００４１】
（通常時の動作）
通常時、ウェビング１２０が乗員によって引き出されると、スピンドル２１０はウェビング１２０を引き出す方向（矢印２５２方向）に回転する。トーションバー２２０およびこれに結合されたトレッドヘッド２３０は、スピンドル２１０に連れ回る。雄ねじ部２６０、スライドナット２８０およびスライダ２９０は、それぞれ、トレッドヘッド２３０、スピンドル２１０および中間部２２０Ｃ（トーションバー２２０）に結合されているから、これらも連れ回る。したがって通常時には、雄ねじ部２６０、スライドナット２８０およびスライダ２９０の相互位置関係は変化しない。
【００４２】
（ロードリミッタ機構）
図４は図３のリトラクタ２００の１回目衝突直後の状態を例示する図である。図４（ａ）はリトラクタ２００の全体図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の部分拡大図である。本実施形態にかかるリトラクタ２００のロードリミッタ機構について、以下、説明する。１回目衝突が起こると、図２のロックドッグ２４０を用いたロック機構によって、図３のトレッドヘッド２３０はフレーム２５０（車体）に固定され、回転が停止する。乗員の上体が前傾する前に、ピニオン２４２によってプリテンション機能が作動し、ウェビング１２０を矢印３５２方向に巻き取って緩みを取る。また図示しないエアバッグも作動する。
【００４３】
プリテンショナ作動後、乗員の上体が前傾してウェビング１２０に負荷をかけると、スピンドル２１０がウェビング１２０を引き出す方向（矢印２５２方向）に回転しようとする。
【００４４】
図４に例示するように、トーションバー２２０のうち、スピンドル２１０に結合された第１軸部分２２０Ａの端部を経由してトーションバー２２０にトルクＦが伝達される。トーションバー２２０はこのとき、第２軸部分２２０Ｂの端部でトレッドヘッド２３０に結合されているため、一点鎖線矢印で示すように、トーションバー２２０全体にトルクＦがかかる。
【００４５】
図５は図４、後述の図７および図８の状態にわたる、リトラクタ２００に作用するトルクＦとウェビング１２０の引出長さとの関係を模式的に示すグラフである。トルクＦが第１軸部分２２０Ａの捻り剛性Ｆ１に達すると、第１軸部分２２０Ａだけが捻れる。これにより、ウェビング１２０は引出長さＬ１から引出長さＬ２まで引き出される。ウェビング１２０が引き出されるため乗員の上体にかかる負荷は軽減され、１回目衝突時のロードリミットが行われる。
【００４６】
第１軸部分２２０Ａだけが捻れるのは、第１軸部分２２０Ａの捻り剛性Ｆ１が第２軸部分２２０Ｂの捻り剛性Ｆ２より小さいからである。図４の状態では、トルクＦはトーションバー２２０全体に作用するものの、Ｆ＝Ｆ１となった段階では、捻り剛性Ｆ２を有する第２軸部分２２０Ｂは捻れない。
【００４７】
図４において第１軸部分２２０Ａが捻れることにより、ウェビング１２０を引き出す方向にスピンドル２１０は回転する。すると、スライドナット２８０もこれに連れ回る。このとき第１雄ねじ溝２６２および雌ねじ溝２８４の噛み合いによって、スライドナット２８０は、トレッドヘッド２３０に向かって回転しながらスライドする。第１雄ねじ溝２６２および雌ねじ溝２８４の噛み合いは、本実施形態では、右ねじ方向になされている。
【００４８】
スライドナット２８０がトレッドヘッド２３０に向かって上記のように回転しながらスライドすると、スライダ２９０は、スピンドル２１０には連れ回らないので、見かけ上は静止し、絶対的には回転しない。しかしスライダ２９０は、静止しているがために、スライドナット２８０に対して相対的に回転することとなる。
【００４９】
したがってスライダ２９０は、雌ねじ溝２８４および第２雄ねじ溝２９４の噛み合いによって、スライドナット２８０に向かってスライドする。これは、第１雄ねじ溝２６２および雌ねじ溝２８４の噛み合いが右ねじ方向なのに対し、雌ねじ溝２８４および第２雄ねじ溝２９４の噛み合いが逆の左ねじ方向だからである。
【００５０】
ここで、リトラクタ２００のトレッドヘッド２３０がロックされたときにスピンドル２１０がウェビング１２０を引き出す方向（矢印２５２方向）に回転した場合（ロードリミッタ作動時）のスライドナット２８０およびスライダ２９０の動きをまとめる。スライドナット２８０はトレッドヘッド２３０に向かって（図３（ａ）の左方向へ）回転しながらスライドする。スライダ２９０はスライドナット２８０に向かって（図３（ａ）の左方向へ）スライドする。このようにスライドナット２８０およびスライダ２９０は、あたかも追いかけっこをするように同方向へ移動し、それぞれ、間隙２７０、遊び３００を解消する方向に移動する。
【００５１】
（間隙・遊び）
本実施形態では、上記の追いかけっこにより、間隙２７０より遊び３００が先に解消されることが特徴である。すなわち、スライドナット２８０がトレッドヘッド２３０に到達するより先に、スライダ２９０がスライドナット２８０に追いつく。
【００５２】
これは、図４（ｂ）に明示するように、間隙２７０の長さが遊び３００の長さより長いことで実現されている。スライドナット２８０の雌ねじ溝２８４のピッチがすべて等しければ、間隙２７０および遊び３００の長さが解消される速度は等しく、長さが短い遊び３００のほうが先に解消されるからである。
【００５３】
図６は図４のスライドナット２８０、スライダ２９０および遊び３００とそれぞれ置換可能な、変形したスライドナット３８０、スライダ３９０および遊び４００を例示する図である。この変形例では、スライドナット３８０は、雄ねじ部２６０の第１雄ねじ溝２６２に噛み合う雌ねじ溝２８４と、これよりピッチが大きく、スライダ３９０の第２雄ねじ溝３９４に噛み合う雌ねじ溝３８４とを有する。間隙２７０および遊び４００の長さｄが等しいので、大きなピッチで噛み合う雌ねじ３８４・スライダ３９０の第２雄ねじ溝３９４の間に形成される遊び４００のほうが先に解消される。
【００５４】
図７は図４の次の段階を例示する図であり、２回目衝突直後の状態を例示する図である。図７では、１回目衝突時のロードリミットによって、既に第１軸部分２２０Ａが捻れ、遊び３００が解消され、スライドナット２８０・スライダ２９０が一体となっている。スピンドル２１０からスライドナット２８０へ入力されていたトルクＦは、スライドナット２８０と一体化したスライダ２９０にも伝達される。このトルクＦはさらに中間部２２０Ｃに入力される。つまり図７の一点鎖線矢印に示すように、トーションバー２２０のうち第２軸部分２２０Ｂだけにスピンドル２１０のトルクＦが入力される。これは、当初よりスピンドル２１０からトルクＦを受けている第１軸部分２２０Ａと、新しくスピンドル２１０からのトルクＦを受けることとなった中間部２２０Ｃとの間には、位相ずれが発生しないからである。したがって第１軸部分２２０ＡにはトルクＦがかからない。
【００５５】
なお２回目衝突直後に、既にスライドナット２８０・スライダ２９０が一体となっているとは限らない。しかし２回目衝突時にトルクＦが第１軸部分２２０Ａの捻り剛性Ｆ１を超えれば、スライドナット２８０・スライダ２９０は一体となり、早晩、図７の状態となる。２回目衝突時にトルクＦが捻り剛性Ｆ１すら超えなければ、ロードリミッタは作動しないので、ロードリミッタ作動によって乗員が受ける傷害について考慮するまでもない。
【００５６】
（ロードリミッタの捻り剛性）
以上の動作によれば、図５に例示するように、ロードリミッタ機構は、１回目衝突に対して小さな捻り剛性Ｆ１を用意し、２回目衝突に対して大きな捻り剛性Ｆ２を用意する。すなわち、ロードリミッタ機構は、１回目衝突に比較して、２回目衝突の時のほうが、より大きなウェビング１２０の引出力に耐える。２回目衝突時には、ウェビング１２０を引き出す相当に大きな力がリトラクタ２００にかからない限り、ロードリミッタ機構が作動せず、ウェビング１２０が引き出されない。
【００５７】
言い換えれば本実施形態では、２回目衝突時には、ロードリミッタ機構の作動より乗員の拘束が優先される。２回目衝突時には、１回目衝突時に作動済みのプリテンショナやエアバッグが使えないからである。つまり本実施形態は、２回目衝突において、ウェビング１２０の過剰な拘束力のせいで乗員が受ける軽度の傷害を回避するより、エアバッグ等が作動しないために乗員が受けるおそれのある、より重度の傷害を回避することを優先し、これに成功した。
【００５８】
また本実施形態によれば、ロードリミッタ機構の作動の前半に用意する小さな捻り剛性Ｆ１によって、低い負荷領域で、５パーセンタイル成人女性の体格の乗員のエネルギーを吸収可能である。そして後半に用意する大きな捻り剛性Ｆ２によって、高い負荷領域で、５０パーセンタイル成人男性の体格の乗員のエネルギーを吸収可能である。
【００５９】
大きな捻り剛性Ｆ２が後半に提供されるため、５０パーセンタイル成人男性の体格を有する乗員の移動量は大きくなる。しかしエアバッグと協働することにより、所定の法規にて要求される安全性を確保可能である。
【００６０】
仮に、前半に大きな捻り剛性を提供し、後半に小さな捻り剛性を提供した場合、５０パーセンタイル成人男性の体格の乗員の移動量は小さく抑えられる。しかし５パーセンタイル成人女性の体格の乗員の上体は実質的に移動できず、ロードリミッタが作用しない可能性があり、過剰に強い拘束力で拘束されてしまうおそれがある。したがって本実施形態のように、前半に小さな捻り剛性Ｆ１を提供し、後半に大きな捻り剛性Ｆ２を提供することが、乗員の体格に関わらず乗員の安全性を確保できる点で望ましい。
【００６１】
本実施形態によれば、５０パーセンタイル成人男性の体格を有する乗員の場合、５５ｋｍ／ｈ程度の正面衝突において、大径の第２軸部分２２０Ｂも捻られることになる。一方、５パーセンタイル成人女性の体格の乗員の場合には、５５ｋｍ／ｈ程度の正面衝突において、小径の第１軸部分２２０Ａだけが捻られることとなる。
【００６２】
さらに本実施形態によれば、小さな捻り剛性Ｆ１から大きな捻り剛性Ｆ２に変化することによる負荷の切替は、自動的に行われる。したがって従来の適応型ロードリミッタが行う乗員の体格の検知やそれに応じた負荷の切替を必要としない。乗員検知センサや負荷の切替機構が不要であるから、コストも高騰しない。
【００６３】
多くの場合、１回目衝突で車両は減速するため、２回目衝突のほうが衝撃は小さくなる。しかし、２回目衝突のほうが衝撃が大きくなる可能性もある。２回目衝突において、スピンドル２１０から加えられるトルクＦが第２軸部分２２０Ｂの捻り剛性Ｆ２に達すると、図５に例示するように、第２軸部分２２０Ｂが捻れる。これにより、ウェビング１２０は引出長さＬ２から引出長さＬ３まで引き出される。ウェビング１２０が引き出されるため乗員の上体にかかる負荷は軽減され、２回目衝突時のロードリミットが行われる。
【００６４】
（ストッパ）
図８は図７の次の段階を例示する図であり、２回目衝突時にロードリミットが行われた後の状態を例示する図である。２回目衝突時のロードリミットによりウェビング１２０が引き出されると、第２軸部分２２０Ｂが捻れ、一体となったスライドナット２８０およびスライダ２９０が回転しながらトレッドヘッド２３０に向かってスライドする。これにより、図８のように、間隙２７０が解消され、スライドナット２８０・スライダ２９０はさらにトレッドヘッド２３０と一体化する。これがストッパの役目を果たし、これ以上スピンドル２１０はウェビング１２０を引き出す方向に回転できない。したがって、早期にウェビング１２０の引出は停止する。図５にも例示するように、ウェビング１２０の引出長さＬが所定の値Ｌ３になるとストッパが作用し、その後トルクＦをいくら増大させても、ウェビング１２０の引出長さＬは長くならない。
【００６５】
既に述べたように、本実施形態では、２回目衝突に対して、より大きな捻り剛性Ｆ２を用意することで、エアバッグ等が作動しないために乗員が受けるおそれのある、より重度の傷害を回避することを優先している。それにも拘らずロードリミッタ機構が作動してしまった場合にも、図８のように、上記のストッパによって、ロードリミッタ機構を強制的に停止する。このように本実施形態は、大きな捻り剛性Ｆ２とストッパという、２重の措置によって、２回目衝突時に乗員が受けるおそれのある、より重篤な傷害を回避している。
【００６６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、以上に述べた実施形態は、本発明の好ましい例であって、これ以外の実施態様も、各種の方法で実施または遂行できる。特に本願明細書中に限定される主旨の記載がない限り、この発明は、添付図面に示した詳細な部品の形状、大きさ、および構成配置等に制約されるものではない。また、本願明細書の中に用いられた表現および用語は、説明を目的としたもので、特に限定される主旨の記載がない限り、それに限定されるものではない。
【００６７】
したがって、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、車両のシートベルトを巻き取るシートベルト用リトラクタに利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１００ …シートベルト装置、１１０ …座席、１１２ …リトラクタ収納部、１２０ …ウェビング、１３０ …スルーアンカ、１４０ …アンカプレート、１５０ …ドア、１６０ …タングプレート、１７０ …バックル、２００ …リトラクタ、２１０ …スピンドル、２２０ …トーションバー、２２０Ａ …第１軸部分、２２０Ｂ …第２軸部分、２２０Ｃ …中間部、２３０ …トレッドヘッド、２４０ …ロックドッグ、２４２ …ピニオン、２５０ …フレーム、２６０ …雄ねじ部、２６２ …第１雄ねじ溝、２７０ …間隙、２８０、３８０ …スライドナット、２８２、２９２ …貫通孔、２８４、３８４ …雌ねじ溝、２９０、３９０ …スライダ、２９４、３９４ …第２雄ねじ溝、３００、４００ …遊び
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェビングを巻き取るスピンドルと、
捻り剛性が異なる第１軸部分、第２軸部分およびそれらを連結する中間部を含み、前記スピンドル内部に挿入され、第１軸部分の端部で該スピンドルに結合されたトーションバーと、
前記トーションバーの第２軸部分の端部に結合されたトレッドヘッドと、
前記トレッドヘッドに結合され、前記スピンドル内部に突出した円筒形状を有し、外面に第１雄ねじ溝を有する雄ねじ部と、
前記トレッドヘッドから間隙をおいて前記スピンドル内部に配置され、該スピンドルに対して回転不能かつ摺動可能であり、前記雄ねじ部の第１雄ねじ溝に噛み合う雌ねじ溝を内面に有し、前記トレッドヘッドが所定のロック機構によって回転を停止され前記スピンドルがウェビングを引き出す方向に回転すると、第１雄ねじ溝および雌ねじ溝の噛み合いによって前記トレッドヘッドに向かって回転しながらスライドするスライドナットと、
前記中間部に対して回転不能かつ摺動可能であり、遊びを残して前記スライドナットの雌ねじ溝に噛み合う第２雄ねじ溝を外面に有し、該スライドナットが前記トレッドヘッドに向かって回転しながらスライドすると、該雌ねじ溝および第２雄ねじ溝の噛み合いによって該スライドナットに向かってスライドするスライダと、
を備え、
第１軸部分より第２軸部分のほうが捻り剛性が大きく、
前記間隙より前記遊びが先に解消されて前記スライドナットおよびスライダが一体化することを特徴とするシートベルト用リトラクタ。
【請求項２】
前記遊びが解消されると、前記一体化したスライドナットおよびスライダはスライドを継続し前記間隙を解消してさらに前記トレッドヘッドと一体化可能であることを特徴とする請求項１に記載のシートベルト用リトラクタ。
【請求項３】
前記間隙の長さは前記遊びの長さより長いことを特徴とする請求項１または２に記載のシートベルト用リトラクタ。
【請求項４】
前記雌ねじ溝は、前記雄ねじ部の第１雄ねじ溝に噛み合う部分より、前記スライダの第２雄ねじ溝に噛み合う部分のほうが、ピッチが大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のシートベルト用リトラクタ。
【請求項１】
ウェビングを巻き取るスピンドルと、
捻り剛性が異なる第１軸部分、第２軸部分およびそれらを連結する中間部を含み、前記スピンドル内部に挿入され、第１軸部分の端部で該スピンドルに結合されたトーションバーと、
前記トーションバーの第２軸部分の端部に結合されたトレッドヘッドと、
前記トレッドヘッドに結合され、前記スピンドル内部に突出した円筒形状を有し、外面に第１雄ねじ溝を有する雄ねじ部と、
前記トレッドヘッドから間隙をおいて前記スピンドル内部に配置され、該スピンドルに対して回転不能かつ摺動可能であり、前記雄ねじ部の第１雄ねじ溝に噛み合う雌ねじ溝を内面に有し、前記トレッドヘッドが所定のロック機構によって回転を停止され前記スピンドルがウェビングを引き出す方向に回転すると、第１雄ねじ溝および雌ねじ溝の噛み合いによって前記トレッドヘッドに向かって回転しながらスライドするスライドナットと、
前記中間部に対して回転不能かつ摺動可能であり、遊びを残して前記スライドナットの雌ねじ溝に噛み合う第２雄ねじ溝を外面に有し、該スライドナットが前記トレッドヘッドに向かって回転しながらスライドすると、該雌ねじ溝および第２雄ねじ溝の噛み合いによって該スライドナットに向かってスライドするスライダと、
を備え、
第１軸部分より第２軸部分のほうが捻り剛性が大きく、
前記間隙より前記遊びが先に解消されて前記スライドナットおよびスライダが一体化することを特徴とするシートベルト用リトラクタ。
【請求項２】
前記遊びが解消されると、前記一体化したスライドナットおよびスライダはスライドを継続し前記間隙を解消してさらに前記トレッドヘッドと一体化可能であることを特徴とする請求項１に記載のシートベルト用リトラクタ。
【請求項３】
前記間隙の長さは前記遊びの長さより長いことを特徴とする請求項１または２に記載のシートベルト用リトラクタ。
【請求項４】
前記雌ねじ溝は、前記雄ねじ部の第１雄ねじ溝に噛み合う部分より、前記スライダの第２雄ねじ溝に噛み合う部分のほうが、ピッチが大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のシートベルト用リトラクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１０５２８１（Ｐ２０１１−１０５２８１Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６５７１４（Ｐ２００９−２６５７１４）
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【出願人】（５０３３５８０９７）オートリブ ディベロップメント エービー (402)
【復代理人】
【識別番号】１１００００３４９
【氏名又は名称】特許業務法人 アクア特許事務所
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【出願人】（５０３３５８０９７）オートリブ ディベロップメント エービー (402)
【復代理人】
【識別番号】１１００００３４９
【氏名又は名称】特許業務法人 アクア特許事務所
【Ｆターム（参考）】
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