JP2012505114A - シートベルト拘束装置 - Google Patents

Abstract

リトラクタおよびプリテンショナを有する装置であって、プリテンショナは負荷制限特性を提供するために採用される。プリテンショナは、負荷制限特性なしで用いられてもよい。プリテンショナは駆動機構を有する。駆動機構は、ピニオンと噛み合う大きさに形成された複数のプリテンショナ・ボールを含み、当該ピニオンは負荷制限部品を介してシートベルトに動作可能に連結される。プリテンショナは、ピニオンに沿ったボール経路に沿ってプリテンショナ・ボールを導くよう構成されたガイド面を設定する。ガイド面は、プリテンショナ・ボールと噛み合ってピニオンを止めるための特性を含んでいる。

Description

発明の属する技術分野

本発明は、全体として、自動車の乗員を拘束するシートベルト拘束装置に関し、特に、拘束システムの負荷制限特性に影響を与えるプリテンショナを有するリトラクタに関する。

発明の背景

自動車用シートベルト拘束システムはプリテンショナを含むことが多い。プリテンショナは、事故等における衝撃発生を検知した時に、張力をシートベルトに与えるよう構成されている。プリテンショナが作動すると、プリテンショナはシートベルトの各部のたるみを除去し、これによって乗員とシートベルトとの間の物理的なスペースを抑える。このようにして、座席の乗員はシートベルトに拘束される。すなわち、衝撃の発生当初に乗員は座席に対して前方へ移動するので、その際に乗員の動きが制御できるように拘束して乗員の移動を減少させている。さらには、乗員が前方へ移動してシートベルトに接する際に過剰な負荷がかかることを防いでいる。

リトラクタは、シートベルトのウェビングを受けるスプールを含んだシートベルト拘束システムの、もう１つの標準部材である。スプールは、ウェビングを巻き上げ、収納するために用いられている。一般に、衝突発生を検知するとスプールは所定の位置でロックされ、これによってシートベルトを介して乗員が拘束される。近年では、リトラクタは１または複数の負荷制限部材を有するよう設計されている。負荷制限部材は、乗員とシートベルトとの間で、予め設定された所定のレベルに負荷が達すると、シートベルトのウェビング部材が繰り出されるようスプールを回転させる構成となっている。このように、乗員にかかる拘束力は、制御された方法で制限可能であり、これによって、所定の負荷制限特性が提供される。

本発明はリトラクタおよびプリテンショナを提供し、これらを組み合わせることで自動車の乗員を拘束するシートベルト拘束装置を形成可能である。当該装置の１つの実施形態において、リトラクタは、シートベルトの一部分を受けるスプールと、スプールに動作可能に連結させるロック機構とを含む。プリテンショナは、ピニオンと噛み合う大きさの複数のプリテンショナ・ボールを含んだ駆動機構を有している。ピニオンは、負荷制限部材を介して、スプールに動作可能に連結される。プリテンショナには、ピニオン周囲のボール経路に沿ってプリテンショナ・ボールを導くよう構成された、ガイド面が設定されている。ガイド面は、プリテンショナ・ボールと噛み合う大きさの段部を含んでいる。このプリテンショナは、第１モードおよび第２モードを含んだ２つのモードで動作可能になっている。第１モードにおいては、プリテンショナの駆動機構が作動して、ピニオン周囲のプリテンショナ・ボールをして、スプール上にシートベルトを巻き上げさせる。第２モードにおいては、スプールが回転してスプールからシートベルトが繰り出される。そして、プリテンショナ・ボールは、ガイド面において段部に噛み合い、ピニオンの回転を止めて負荷制限部材を介して負荷を制限する。好ましくは、段部は一方向においてのみ停止させるよう構成されているとよい。プリテンショナ・ボールは、巻き上げ方向に移動する際にはボール経路をたどるが、段部によって少なくとも１つのプリテンショナ・ボールが繰り出し方向において停止される。

本発明に関する他の実施形態において、プリテンショナはガス発生器およびピニオンを含んでいる。大多数のプリテンショナ・ボールは、ガス発生器によってピニオンに沿って転がされ、ピニオンを第１方向に動かすよう構成されている。ガイド面は、プリテンショナ・ボールをピニオンに噛み合っているボール経路に沿って導くよう構成されている。ガイド面は、プリテンショナ・ボールおよびピニオンが第１方向とは反対の第２方向へ動かされた際にプリテンショナ・ボールが噛み合うよう形成された段部を含んでいる。

より詳細な見地によれば、ガイド面における段部は、リーディング面およびトレイリング面によって設定されている。リーディング面は、ピニオンおよびプリテンショナ・ボールが第２方向に動かされる際、プリテンショナ・ボールを段部内にとどめるよう構成されている。トレイリング面は、ピニオンおよびプリテンショナ・ボールが第２方向に動かされる際に、プリテンショナ・ボールをボール経路から離れるように移動させるよう構成されている。トレイリング面は、プリテンショナ・ボールが第１方向に動かされる際、プリテンショナ・ボールをボール経路に向かって移動させるよう構成されている。段部のリーディング面は、隣接するガイド面を基準として角度づけられていて、リーディング面と隣接するガイド面との間に肩部を設定している。この肩部は、プリテンショナ・ボールの第２方向への移動を妨げるよう構成される。全体として、段部は一方向においてのみ止まるよう構成される。

明細書の一部分を具体化し形成する添付図面は、本発明のいくつかの側面を示していて、本文と共に本発明の本質を説明する。

本発明の１つの実施形態におけるリトラクタおよびプリテンショナの展開図である。 図１に示すリトラクタの断面図である。 図１に示すプリテンショナの断面図である。 図１に示すプリテンショナの他の断面図である。 図１のリトラクタにおける時間の経過に伴うベルト負荷を例示するグラフである。 図１のリトラクタにおける時間の経過に伴うベルト負荷を例示する他のグラフである。 図１のリトラクタにおける時間の経過に伴うベルト負荷を例示するさらに別のグラフである。

発明の詳細な説明

各図面を参照する。図１は、シートベルト・リトラクタ２０およびプリテンショナ３０の分解図を示していて、これらを組み合わせることで、本発明の教示に従って構成される装置が形成可能である。図２は、リトラクタ２０およびプリテンショナ３０の一部分の断面図を示している。リトラクタ２０およびプリテンショナ３０は、乗員（図示省略）を拘束するシートベルト２２（図２）を有する自動車に適用される。従来技術において周知のように、通常使用の場合、リトラクタ２０を用いてスプール２４の周囲のシートベルト２２が巻き上げられる。リトラクタ・フレーム２６は軸受面とともにスプール２４を配置し支持し、これによってスプール２４はリトラクタ・フレーム２６内で回転可能となっている。一例において、スプール２４は軸のまわりを第１方向へ回転してシートベルトを巻き取りおよび／または締め付け、さらに、第２方向（例えば逆方向）へ回転してシートベルト２２を繰り出す。

スプール２４は、図１および図２においてトーションバー２８として示す負荷制限部材２８と結合する。このトーションバー２８は、マルチセグメントのトーションバーであることが好ましい。ただし、スリーブ、リングもしくはチューブなどを含めたトーションバーやロッド以外の他のタイプの負荷制限部材を、本発明に合わせて使用してもよく、これは当業者によって理解される。下記にてさらに詳述するように、リトラクタ２０は、トーションバー２８をロックするロック機構９０を含み、これによってスプール２４はシートベルト２２を介して乗員を制御可能に拘束する。プリテンショナ３０もまた、トーションバー２８に動作可能に接続され、スプール２４を回転させてシートベルト２２を巻き上げる。プリテンショナ３０はロック可能に設計されていて、これによってトーションバー２８およびスプール２４の回転を防ぐことも可能である。このように、プリテンショナ３０は、第２のあるいは補助的な負荷制限特性を提供することが可能になっている。これらは、リトラクタ２０によって提供される第１負荷制限特性とは別個に、または組み合わせて設置してよい。このことは、以下にさらに詳細に説明する。

図１および図２に示すように、プリテンショナ３０は駆動機構３４を含んでいる。この駆動機構３４は、トーションバー２８を介したスプール２４の回転を実現するために作動する。図２に最もよく示すように、トーションバー２８は、第１終端３８および第２終端４０を有する第１負荷制限部材３６を含む。第１終端３８は、カップリング４２を介してスプール２４に接続される。トーションバー２８は第２負荷制限部材４４も含んでいる。第２負荷制限部材４４の第１終端４６は、共有のカップリング４２を介してスプール２４に接続される。ただし、第１終端４６は、スプール２４に直接取り付けてもよく、独自にカップリングを含んでもよいことを理解されたい。第２負荷制限部材４４の第２終端４８は、カップリング５２を介してエンドキャップ５０に接続される。エンドキャップ５０はピニオン５４に接続され、ピニオン５４によって駆動する。クラッチを用いれば、エンドキャップ５０によってピニオン５４をスプール２４に噛合わせるかまたは分離させるかを選択的に行わせることが可能である。

プリテンショナ３０をスプール２４に動作可能に接続するために他の適した構成を用いてもよいこと、および、プリテンショナ３０を多くの異なるリトラクタに採用してよいことは、当業者により理解されるところである。プリテンショナを有するいくつかの典型的なリトラクタが、米国特許出願第１０／５１６，００３号、第１０／９６８，５０４号、第１１／２２２，４１１号および代理人整理番号１１７２１−１１７（ＡＢ−１４５２７）に開示されていて、これらの内容の全体を参照することによって本願明細書に引用したものとする。

図１に最も良く示すように、プリテンショナ３０は回転式プリテンショナであり、その駆動機構３４はガス発生器５６および複数のプリテンショナ・ボール５８を含んでいることが好ましい。プリテンショナ・ボール５８は、チューブ６０内に収容され、ピニオン５４の周囲に配置されている。チューブ６０は開放端６２を有する、少なくとも１つのループ形状６４を含む回転式チューブの形状であってもよい。チューブ６０は、ボール５８を通して前進させる軌道６６（図３）を提供する。離脱タブ６３（図１）は、プリテンショナ・ボール５８をチューブ６０内に保持する助けとなるよう、先のプリテンショナ・ボール５８に動作可能に連結するとよい。

ガス発生器５６（例えば火工装薬）はチューブ６０と流体連通する。一例において、ガス発生器５６は、開放端６２の反対側に位置するチューブ６０の終端６８に配置される。ガス発生器５６はガスを発生するよう構成されていて、プリテンショナ・ボール５８を開放端６２へ前進させる。離脱タブ６３は、ガス発生時の間に解放または「破壊」され、これによってプリテンショナ・ボール５８をチューブ６０から解放するために用いられている。

チューブ６０の開放端６２は、ピニオン５４へと連絡している。例えば、チューブ６０は、ピニオン５４の凹部５５が周囲の前進するプリテンショナ・ボール５８を容易に受けられるように、開放端６２をピニオン５４のすぐ隣に配置するとよい。ピニオン５４は移動するプリテンショナ・ボール５８を受ける。プリテンショナ・ボール５８は、ピニオン５４に回転を起こさせる運動エネルギを有していて、これにより、トーションバー２８の第２負荷制限部材４４を介してスプール２４が回転する。プリテンショナ・カバー７０は、例えばチューブ６０、ピニオン５４、ガイドプレート７２（下記にてさらに説明する）などのプリテンショナ３０の多くの構成部材を入れて配置するために提供されている。一例において、カバー７０は、深絞り加工またはプレス加工により構成さるが、カバー７０を製造するための他の適した構成を用いてもよい。

プリテンショナ３０は、リトラクタ・フレーム１６に隣接して配置されるガイドプレート７２を含んでいる。ガイドプレート７２は、駆動機構５６またはピニオン５４を通るチューブ６０からプリテンショナ・ボール５８を導く。またガイドプレート７２は、スピンドル２４が回転するための軸受面を提供してよく、また例えばチューブ６０およびピニオン５４のようなプリテンショナ３０に関するいくつかの構成部材のための設置面も提供することができる。

ガイドプレート７２は、ガイドプレート上に設置されたデフレクタ７４を含んでいて、これによってピニオン５４を越えてプリテンショナ・ボール５８を回転させる。これによって、ガイドプレート７２およびカバー７０の所定の領域は、プリテンショナ・ボール５８の軌道６６をさらに設定する役割を果たしている。１つの実施形態において、デフレクタ７４はガイド面７６を設定している。ガイド面７６は、ラジアル状に内側を向き、ピニオン５４の周囲を回ってカーブした軌道６６に沿ってボール５８を方向づける。このように、ガイド面７６は、全体として、ボールの軌道６６に合わせてカーブした軌跡に従っている。

ガイド面７６はさらに、曲線を描いた段部８２を含んでいる。段部８２は、一方向においてのみ受け止めまたは停止させる役割を果たす。特に、段部８２はリーディング面８２およびトレイリング面８４を含んでいる。これらは、プリテンショナ・ボール５８が巻き上げ方向においては軌道６６に従うが、繰り出し方向においてはガイド面７６の段部８２によって止められるよう構成されている。例えば、図３において矢印で示すように、プリテンション中にピニオン５４およびボール５８が回転し、リーディングおよびトレイリング面８２、８４の形状によってボール５８は軌道６６を自由にたどり、シートベルト２２をスプール２４へ引き込む。その後、トーションバー２８のねじりを介してベルト負荷または負荷制限が増した時、ピニオン５４は図４において矢印で示すように回転する。その後の状態において、リーディング面およびトレイリング面８２、８４は、少なくとも１つのプリテンショナ・ボール５８を軌道６６からラジアル状に離し、段部８２のポケットへと方向づける。これら段部８２および止められるボール５８は、導かれたボールと噛み合い、また繰り出し方向においてそれらの回転が停止するような大きさに形成され、配置されている。これにより、ピニオン５４の回転を止め、トーションバー２８の第２負荷制限部材４４の第２終端４８をロックする。

好ましくは、段部８０のリーディング面８２は、隣接するガイド面７６（および軌道６６）を基準として角度づけられ、肩部８６を設定する。リーディング面８２は軌道６６を横断していて、肩部８６はガイド面７６（放射状であってもよい）に対して急な角を設定するとよい。リーディング面８２は、ガイド面７６（すなわち、各面が交わる点）から１４５°以下に、最も好ましくは約９０°（＋／−１０°）に角度づけられることが好ましい。段部８０のトレイリング面８４は、隣接するガイド面７６からゆるやかに傾斜していて、肩部または角を設定しない。別の表現で述べれば、トレイリング面８４は、ボールの軌道６６を基準として６０°以下に角度づけられることが好ましい。トレイリング面８４は、たとえボール５８が巻き上げ方向（図３）に回転するにつれて見かけ上は（例えば、求心力を受けて）ラジアル状に移動するとしても、それらが段部８０によって止められることがないよう、またトレイリング面８４によってボール５８が軌道６６へバックするようスムーズに導けるように構成されている。繰り出し方向（図４）において、リーディング面８２は、ボール５８を軌道６６に向かってバックさせるようには導かないが、その代わりに（すなわち、ピニオン５４が再度、巻き上げ方向に動くまで）ボールのさらなる移動を防ぐ。

ガイドプレート７２は、金属あるいはプラスチック／高分子物質によって形成されているとよい。さらにガイドプレート７２は、例えば打ち抜かれ、鍛造され（鍛造鋼など）、もしくは鋳造されてよく、これらによって、段部８０は機械加工の分離工程なしに一体成形することが可能である。一例において、ガイドプレート７２は、ガラスファイバ、ウィスカ、カーボンファイバ、セラミックファイバ、セラミック充填剤、高分子ファイバおよび高分子充填剤のうちの少なくとも１つで増強された高分子から鋳造される。当業者に周知の他の適した高分子用の増強添加物を用いてもよい。リトラクタ２０もしくはプリテンショナ３０の他の構造を、ガイド面７６さらに／あるいは段部８０、プリテンショナ・カバー７０あるいはリトラクタ・フレーム２６を含めて設定してよいことも理解されたい。

プリテンショナ・ボール５８は球体（例えば、単一の球体もしくは、２あるいはそれ以上の合併した球体）であることが好ましく、段部８０はそれにしたがって曲線が形成されている。ボール５８は、例えば、ポリエステルさらに／あるいはゴムなどの、高分子素材で形成してよいが、金属もしくはセラミックを含む他の適した素材を用いてもよい。プリテンショナ・ボール５８は、ガスからの圧力がチューブ６０内に保持されるように、少なくとも１つのプリテンショナ・ボール５８がチューブ６０内に配置されている間はチューブ６０を動作可能に密閉できることが好ましい。チューブ６０内において高い密閉圧力を保持することは、プリテンショナ３０を止めて第２負荷制限特性を提供することの助けとなる。しかし、所定のリトラクタ設計において、圧力がボール５８に残らないようにプリテンショナを通気させることが望ましいことも理解されたい。

図２および図５〜図７に戻ると、リトラクタ２０およびプリテンショナ３０の作用が記載されている。これらには、特定のリトラクタ２０（およびそのトーションバー２８）が記載されている一方で、何度も繰り返して言うが、プリテンショナ３０もまた、異なる機能さらに／あるいは異なる負荷制限部材を有する他のリトラクタの設計に用いてよく、あるいは、スプールを有しない他のプリテンション装置（すなわちバックル・プリテンショナ）に用いてよい。このように、プリテンショナ３０は、種々様々な負荷制限特性を提供するために用いることが可能である。本技術分野において周知のように、自動車は自動車センサ１０を含む。センサ１０は、衝撃状況、衝突、緊急ブレーキ等の緊急状況を示す信号１２を送信する。自動車センサは特殊な衝撃センサとしてよく、あるいは従来の自動車センサ（例えば、前後もしくは横加速度センサ）、さもなければ複数のセンサを有する制御システムの部分としてもよい。一般に、中央演算処理装置（ＣＰＵ）もしくは他のコントローラなどの電子制御ユニット１４は、信号１２を受信し、プリテンショナ信号１６を送信してプリテンショナ３０を作動させることを含め、自動車の反応も同様に制御する。

通常使用の場合、リトラクタ２０は、スプール２４周囲のシートベルト２２を巻き上げるために用いられる。そして緊急状況において、リトラクタはスプール２４およびシートベルト２２を固定し、乗員を制御可能に拘束する。リトラクタ２０はロック機構を有する終端アセンブリ９０を含んでいる。終端アセンブリ９０は、プロファイル・ヘッド９２に選択的に噛み合うロック機構を有していて、自動車衝突のような衝突状況の際に第１負荷制限部材３６の第２終端４０を固定し、本技術において周知である「緊急ロッキング・リトラクタ」機能を提供する。例えば終端アセンブリ９０は、米国特許第６，１０５，８９４号、第６，５９２，０６４号、第６，６１６，０８１号に開示されるタイプのものとしてよく、その内容の全体を参照することによって本願明細書に引用したものとする。プロファイル・ヘッド９４の固定を介して上記のスプール２４は回転が妨げられ、乗員はシートベルト２２によって拘束される。

同時に、リトラクタ２０および第１負荷制限部材３６もまた、低負荷制限機能を提供して乗員にかけられた拘束力を制限する。所定の拘束力に達すると、スプール２４は回転し始め、第１負荷制限部材３６の作動によってシートベルト２２を「繰り出す」。すなわち、所定の拘束力に達すると、トーション・ロッド３６はねじれて、スプール２４（カップリング４２および第１終端３８と同様）のいくらかの回転を許容する。これは、終端アセンブリ９０のロック機構として設定されているプロファイル・ヘッド９２に関連している（したがってカップリング４６および第２終端４０に関連している）。このようにして、第１負荷制限特性は、第１負荷制限部材３６のトーションによって提供され、スプール２４上に巻かれたシートベルト２２の制限された繰り出しを許容する。

図２にも示すように、プリテンショナ３０は、リトラクタ２０とともにシートベルト２２をプリテンションするために提供される。プリテンショナ３０は、プリテンション信号１６を介して電子制御装置１４によって作動する。特に、駆動機構３４は前述したように、第２負荷制限部材５４を介してスプール２４の回転を実現するために作動する。

第１および第２負荷制限部材３６、４４の第１終端３８、４６が、互いに隣接して配置されスプール３４に堅く接続されている一方で、第２負荷制限部材４４およびプリテンショナ３０は第１負荷部材３６の第２終端４０に接続され、とりわけプロファイル・ヘッド９２に接続されてよいことは、当業者によって理解されるところである。第１および第２負荷制限部材３６、４４は、単一のトーションバーで形成してよく、バーの反対の自由端が（ロック機構もしくはプリテンショナ駆動３４を介して）選択的に固定され、負荷制限部材３６、４４を介して負荷制限を起こすことも理解されたい。さらに、第２負荷制限部材４４は空洞のチューブとしてよく、この空洞のチューブは第１負荷制限部材３６を形成するトーション・ロッド３６の終端周辺の小径をスライドする。

リトラクタ２０は、緊急事態の検知時に、少なくとも２つのモードで動作可能になる。第１負荷制限モードにおいて、トレッド・ヘッド９２は、終端アセンブリ９０のロッキング部材によって止められる。これにより、スプール２４の回転は第１負荷制限部材３６およびトレッド・ヘッド９２を介して停止され、下記にてさらに説明する第１負荷制限特性を提供する。第２負荷制限モードにおいて、プリテンショナ３０、および特にその駆動機構３４が、トレッド・ヘッド９２が止まることに加えて作動する。上述するようにプリテンショナ３０およびそのボール５８が止められる時、第２モードにおけるスプール２４の回転は第１および第２両方の負荷制限部材３６、４４を介して停止され、さらに下記でも説明される第２負荷制限特性を提供する。

第２負荷制限モードは、プリテンション段階および負荷制限段階を含んでいる。プリテンション段階では、シートベルト２２と乗員との間のたるみが取り除かれる。負荷制限段階では、規定量のシートベルト２２が繰り出されて衝撃状況の間に乗員に課せられるベルトの負荷レベルを制御する。衝撃センサ２４またはプリテンショナ３０に組み込まれた分離センサのいずれかを介して、間近に迫る緊急状況の測定がなされると、駆動機構３４はピニオン５４およびエンドキャップ５０を駆動して、第２負荷制限部材４４を回転させる。そして、スプール２４をシートベルト２２を巻き上げる方向に回転させ、乗員とシートベルト２２との間の各所のたるみを取り除く。第２負荷制限部材４４はトーション・ロッドとして設計されることが望ましく、また、大幅な変形なしに駆動機構３４からプリテンション力を伝達できることが好ましい。しかし、このことは必須ではなく、第２トーション・ロッド４４はプリテンションの（すなわち、負荷がかけられる）間に、部分的に変形されてもよい。

第２モードの負荷制限段階において、プリテンショナ３０の作動後かつ第１負荷制限部材３６を使用してトレッド・ヘッド９２を止めることに加え、シートベルト２２を繰り出すためのスプール２４の所定の回転が第２負荷制限部材４４の変形（すなわち、カップリング５２と第２終端４８に対する、カップリング４２と第１終端４６の回転）が必要になるため、エンドキャップ５０は所定の位置に保たれる。プロファイル・ヘッド９２およびエンドキャップ５０の両方が所定の位置に保たれている時、第１負荷制限部材３６および第２負荷制限部材４４の組み合わせを介して、第２負荷制限特性が提供される。このことは、本実施形態に付け加えられる。

リトラクタ２０およびプリテンショナ３０によって提供される負荷制限特性について、概念的なデータとして表わされた図５、図６、図７に示すグラフを参照し、ここに説明する。各図において、Ｙ軸はベルト負荷を表し、Ｘ軸は時間を表す。図５において、点線１０６は、プリテンショナ３０が作動していない時に得られる、一定の低負荷制限特性（好ましくは、２ｋＮから３ｋＮの範囲）を表す。このとき、第２負荷制限部材４４の両端４６、４８は自由に回転するため、第２負荷制限部材４４は効力がない。プリテンショナ３０が作動する際、第１および第２両方の負荷制限部材３６、４４が使用され（この時、プリテンショナ３０が第２負荷制限部材４４の終端４８を止める）、スプール２４の回転によってシートベルト２２の繰り出しが制御される。これによって、図５のグラフにおいてライン１０８によって示される第２負荷制限特性が提供される。このようにして、第２負荷制限特性は、好ましくは５ｋＮから６ｋＮの範囲の一定の高負荷制限を発揮する。

２つの負荷制限部材３６、４４を使用することで他の様々な負荷制限特性が達成できることは、当業者によって理解される。図６において、第２負荷制限特性１０８は、逓減負荷制限とともに提供される。特に、所定のベルト負荷ポイント１０９に達した後、第２負荷制限特性１０８は、多くの方法のうちのいずれか１つの方法によって減少し始める。そのいくつかが、直線ライン１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃとして示されている。この逓減負荷制限を提供するために、第２負荷制限部材４４は様々な形状で提供されてよく、もしくは、徐々に逓減負荷制限となるよう様々な部材によって構成されてよい。

同様に、図７に示すように、第２負荷制限部材４４はスプールが予め選択した所定の回転数に到達するまで、第１負荷制限部材３６に重畳されてもよい。その際、好ましくはカップリング５２を（あるいはカップリング４２も）せん断することによって、もしくは第２負荷制限部材４４により設定される停止によって、第２負荷制限部材４４がスプール３４から分離される。このようにして、第２負荷制限特性１０８は、所定のベルト負荷１０９までその標準コースをたどり、ポイント１０７までの所定の期間さらに／あるいはスプールの所定の回転数において維持される。ポイント１０７の時、ベルト負荷の制限は、第１負荷制限特性１０６によって提供される負荷レベルの付近にまで低減される。ポイント１０７以降の第１、第２負荷制限特性１０６、１０８間の差は、エンドキャップ５０とスプール２４との間の摩擦レベルを表していて、これは一定量の負荷制限を提供するよう設計することができる。より具体的に言えば、プリテンショナ３０およびそのボール５８は引き続き停止され、結果的にエンドキャップ５０とスプール２４との間の相対的な回転をもたらす。このようにして、逓減負荷制限が、第２負荷制限部材４４を介して第２負荷制限特性１０８によって提供され、予め定められたスプールの所定の回転数に到達すると解除される。負荷制限部材の設計を介して、プログレッシブ負荷制限もまた提供できることも理解されたい。

本発明に関するリトラクタおよびプリテンショナが、各装置およびシートベルトによって乗員へ負わす負荷制限特性について、プリテンショナを介した第２負荷制限部材を通して追加の負荷制限を提供することによって向上した適応性や制御を提供することは、当業者により理解されるところである。プリテンショナの停止は簡潔な設計のガイド面によって達成されるため、追加の構造および機構の動作を求めず、複雑な製造工程が避けられる。さらに、リトラクタおよびプリテンショナは「ロッキング漬け」を緩和し、あるいは解消する。この「ロッキング漬け」とは工業界において、トルク負荷がプリテンショナから、負荷制限部材を作動させるためにプロファイル・ヘッドを止めるブロッキング部材へ移される際の、ベルト負荷の低減現象を説明する際に用いられる。トレッド・ヘッドの停止を介して第１負荷制限部材が作動する一方で、プリテンショナを作動させて後にピニオンを止めることによって、「ロッキング漬け」は実質的に解消される。

本発明のさまざまな実施形態に関する前述の説明は、実例および説明の目的で提示されてきた。これは網羅的ではなく、本発明を開示された明確な実施形態に限定するものではない。上述の教示に照らして、数々の改良もしくは変化が可能である。論じられた実施形態は、選択されて説明されたものであり、本発明の原理の最善の実例を提供する。また、その実用上の応用は、当業者の１人が、さまざまな実施形態において、意図する特定の利用に見合うようなさまざまな改良とともに、本発明を利用することを可能にする。これらすべての改良および変化は、公正、法的、公平に権利を与えられた範囲に応じて解釈される時、追記の請求項により決定される本発明の範囲内にある。

プリテンショナ３０は、リトラクタ・フレーム１６に隣接して配置されるガイドプレート７２を含んでいる。ガイドプレート７２は、駆動機構５６またはピニオン５４を通るチューブ６０からプリテンショナ・ボール５８を導く。またガイドプレート７２は、スプール２４が回転するための軸受面を提供してよく、また例えばチューブ６０およびピニオン５４のようなプリテンショナ３０に関するいくつかの構成部材のための設置面も提供することができる。

ガイド面７６はさらに、曲線を描いた段部８０を含んでいる。段部８０は、一方向においてのみ受け止めまたは停止させる役割を果たす。特に、段部８０はリーディング面８２およびトレイリング面８４を含んでいる。これらは、プリテンショナ・ボール５８が巻き上げ方向においては軌道６６に従うが、繰り出し方向においてはガイド面７６の段部８０によって止められるよう構成されている。例えば、図３において矢印で示すように、プリテンション中にピニオン５４およびボール５８が回転し、リーディングおよびトレイリング面８２、８４の形状によってボール５８は軌道６６を自由にたどり、シートベルト２２をスプール２４へ引き込む。その後、トーションバー２８のねじりを介してベルト負荷または負荷制限が増した時、ピニオン５４は図４において矢印で示すように回転する。その後の状態において、リーディング面およびトレイリング面８２、８４は、少なくとも１つのプリテンショナ・ボール５８を軌道６６からラジアル状に離し、段部８０のポケットへと方向づける。これら段部８０および止められるボール５８は、導かれたボールと噛み合い、また繰り出し方向においてそれらの回転が停止するような大きさに形成され、配置されている。これにより、ピニオン５４の回転を止め、トーションバー２８の第２負荷制限部材４４の第２終端４８をロックする。

第１および第２負荷制限部材３６、４４の第１終端３８、４６が、互いに隣接して配置されスプール２４に堅く接続されている一方で、第２負荷制限部材４４およびプリテンショナ３０は第１負荷制限部材３６の第２終端４０に接続され、とりわけプロファイル・ヘッド９２に接続されてよいことは、当業者によって理解されるところである。第１および第２負荷制限部材３６、４４は、単一のトーションバーで形成してよく、バーの反対の自由端が（ロック機構もしくはプリテンショナ駆動３４を介して）選択的に固定され、負荷制限部材３６、４４を介して負荷制限を起こすことも理解されたい。さらに、第２負荷制限部材４４は空洞のチューブとしてよく、この空洞のチューブは第１負荷制限部材３６を形成するトーション・ロッド３６の終端周辺の小径をスライドする。

第２負荷制限モードは、プリテンション段階および負荷制限段階を含んでいる。プリテンション段階では、シートベルト２２と乗員との間のたるみが取り除かれる。負荷制限段階では、規定量のシートベルト２２が繰り出されて衝撃状況の間に乗員に課せられるベルトの負荷レベルを制御する。衝撃センサまたはプリテンショナ３０に組み込まれた分離センサのいずれかを介して、間近に迫る緊急状況の測定がなされると、駆動機構３４はピニオン５４およびエンドキャップ５０を駆動して、第２負荷制限部材４４を回転させる。そして、スプール２４をシートベルト２２を巻き上げる方向に回転させ、乗員とシートベルト２２との間の各所のたるみを取り除く。第２負荷制限部材４４はトーション・ロッドとして設計されることが望ましく、また、大幅な変形なしに駆動機構３４からプリテンション力を伝達できることが好ましい。しかし、このことは必須ではなく、第２トーション・ロッド４４はプリテンションの（すなわち、負荷がかけられる）間に、部分的に変形されてもよい。

同様に、図７に示すように、第２負荷制限部材４４はスプールが予め選択した所定の回転数に到達するまで、第１負荷制限部材３６に重畳されてもよい。その際、好ましくはカップリング５２を（あるいはカップリング４２も）せん断することによって、もしくは第２負荷制限部材４４により設定される停止によって、第２負荷制限部材４４がスプール２４から分離される。このようにして、第２負荷制限特性１０８は、所定のベルト負荷１０９までその標準コースをたどり、ポイント１０７までの所定の期間さらに／あるいはスプールの所定の回転数において維持される。ポイント１０７の時、ベルト負荷の制限は、第１負荷制限特性１０６によって提供される負荷レベルの付近にまで低減される。ポイント１０７以降の第１、第２負荷制限特性１０６、１０８間の差は、エンドキャップ５０とスプール２４との間の摩擦レベルを表していて、これは一定量の負荷制限を提供するよう設計することができる。より具体的に言えば、プリテンショナ３０およびそのボール５８は引き続き停止され、結果的にエンドキャップ５０とスプール２４との間の相対的な回転をもたらす。このようにして、逓減負荷制限が、第２負荷制限部材４４を介して第２負荷制限特性１０８によって提供され、予め定められたスプールの所定の回転数に到達すると解除される。負荷制限部材の設計を介して、プログレッシブ負荷制限もまた提供できることも理解されたい。

Claims (15)

1. 自動車の乗員を拘束するシートベルト拘束装置において、
   シートベルトの一部分を受けるスプールおよび該スプールに動作可能に連結されるロック機構を有するリトラクタと、
   駆動機構を有するプリテンショナであって、ガス発生器とピニオンに噛み合う大きさに形成された複数のプリテンショナ・ボールとを含み、該ピニオンは負荷制限部材を介して前記スプールに動作可能に連結し、該プリテンショナは該ピニオン周囲のボール経路に沿って該プリテンショナ・ボールを導くよう構成されたガイド面を設定し、該ガイド面は該プリテンショナ・ボールに噛み合う大きさの段部を含むプリテンショナと、を備え、
   前記プリテンショナは、
   該プリテンショナの駆動機構が作動し、前記ピニオン周囲のプリテンショナ・ボールをして前記スプール上にシートベルトを巻き上げさせる第１のプリテンショナ・モードと、
   前記スプールが回転して該スプールからシートベルトを繰り出し、少なくとも１つの前記プリテンショナ・ボールが前記ガイド面において段部に噛み合って前記ピニオンの回転を止め、前記負荷制限部材を介してシートベルトにかかる負荷を制限する第２のプリテンショナ・モードと、を含む２つのプリテンショナ・モードで作動可能であることを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記段部は前記プリテンショナ・ボールを一方向においてのみ停止させるよう構成されることを特徴とするシートベルト拘束装置。
3. 請求項１に記載の装置において、前記ガイド面は主に前記ボール経路に対応して湾曲した軌跡に沿っていて、前記段部は該ガイド面の湾曲した軌跡を不連続にすることを特徴とするシートベルト拘束装置。
4. 請求項１に記載の装置において、前記プリテンショナ・ボールは巻き上げ方向に移動する際にはボール経路に沿い、また少なくとも１つの該プリテンショナ・ボールは繰り出し方向においては前記段部によって停止されることを特徴とするシートベルト拘束装置。
5. 請求項１に記載の装置において、前記ガイド面における前記段部はリーディング面およびトレイリング面によって設定されることを特徴とするシートベルト拘束装置。
6. 請求項５に記載の装置において、前記リーディング面は前記ピニオンおよびプリテンショナ・ボールが繰り出し方向に回転する際に少なくとも１つの該プリテンショナ・ボールを前記段部内にとどめるよう構成されることを特徴とするシートベルト拘束装置。
7. 請求項５に記載の装置において、前記トレイリング面は前記ピニオンおよびプリテンショナ・ボールが繰り出し方向に回転する際に前記ボール経路を基準とした該プリテンショナ・ボールのラジアル方向への移動を許容するよう構成されることを特徴とするシートベルト拘束装置。
8. 請求項５に記載の装置において、前記トレイリング面は前記プリテンショナ・ボールが巻き上げ方向に回転する際に該プリテンショナ・ボールを前記ボール経路に向かってラジアル方向へ移動させるよう構成されることを特徴とするシートベルト拘束装置。
9. 請求項１に記載の装置において、前記ロック機構は第１の負荷制限部材を介してスプールに動作可能に連結され、前記プリテンショナに接続された前記負荷制限部材は第２の負荷制限部材であることを特徴とするシートベルト拘束装置。
10. 請求項９に記載の装置において、前記第１および第２の負荷制限部材は、マルチセグメントトーションバーの所定のセグメントであることを特徴とするシートベルト拘束装置。
11. 請求項９に記載の装置において、
    前記リトラクタは、
    前記第１の負荷制限モードであって、前記ロック機構が作動して前記第１の負荷制限部材を介しベルトの負荷を制限する該第１の負荷制限モードと、
    前記第２の負荷制限モードであって、前記プリテンショナの駆動機構が作動して前記スプール上のシートベルトを巻き取り、その後に前記第２の負荷制限部材を介して前記ピニオンが停止されて負荷を制限し、さらに、前記ロック機構が作動して前記第１の負荷制限部材を介してベルトの負荷を制限する第２の負荷制限モードと、を含む２つの負荷制限モードで動作可能であることを特徴とするシートベルト拘束装置。
12. 請求項１に記載の装置において、前記段部のリーディング面は隣接する前記ガイド面を基準として角度づけられて前記リーディング面とガイド面との間に肩部を設定し、該肩部は前記プリテンショナ・ボールが巻き上げ方向の逆方向へ移動することを防ぐよう構成されることを特徴とするシートベルト拘束装置。
13. 請求項１２に記載の装置において、前記リーディング面はガイド面から１４５°以下に角度づけられることを特徴とするシートベルト拘束装置。
14. 請求項１２に記載の装置において、前記リーディング面はボール経路を横断することを特徴とするシートベルト拘束装置。
15. 請求項５に記載の装置において、前記トレイリング面はボール経路から離れるよう傾斜することを特徴とするシートベルト拘束装置。

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