JP6266389B2 - エネルギー吸収装置、シートベルトリトラクタ及びシートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は、エネルギー吸収装置、シートベルトリトラクタ及びシートベルト装置に関し、特に、相対的に回転運動する物体間に配置されるエネルギー吸収装置、該エネルギー吸収装置を備えたシートベルトリトラクタ及び該シートベルトリトラクタを備えたシートベルト装置に関する。

例えば、帯状や紐状の長尺物の巻き取り装置（巻き戻し機能も含む）において、長尺物を巻き取る巻胴（ドラムやスプールと称されることもある）は、該巻胴を回転可能に支持する支持手段に対して相対的に回転運動している。かかる相対運動をする装置において長尺物が伸びきった場合や巻き取り又は巻き戻し中に巻胴が停止した場合には、装置や長尺物に大きな荷重がかかることから、相対運動する物体間にエネルギー吸収装置を配置することが好ましい。かかる巻き取り装置の一例としては、シートベルト装置に使用されるシートベルトリトラクタが代表的である（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。

特許文献１には、相対的に回転運動する巻取ドラムとラチェットギヤとの間にトーションバーとワイヤとを配置したシートベルトリトラクタが開示されている。かかるシートベルトリトラクタによれば、トーションバーの捩り変形及びワイヤの摺動変形により巻取ドラムとラチェットギヤとの間に生じ得るエネルギーを吸収することができるとともに、ワイヤを摺動変形させるために必要な引き出し荷重を異ならせることによってエネルギー吸収特性を変化させることができる。

特許文献２には、相対的に回転運動する物体間にリングディスク（１，３）と揺動部材（２）とを配置した車両用フォースリミッタ装置が開示されている。かかる装置によれば、リングディスク（１，３）に対して揺動部材（２）が相対回転する際に、揺動部材（２）に形成された突起（５）がリングディスク（１，３）に形成された突起（７，８）に交互に揺動しながら接触することにより、相対的に回転運動する物体間に生じるエネルギーを吸収することができる。特に、本装置では、揺動部材（２）の回転速度によって運動エネルギーが変化し、揺動部材（２）の回転速度が増加するに連れてエネルギー吸収量を増大させることができる。

特開２０１３−１８４５３８号公報 国際公開２０１２／０５９１６６号

ところで、上述した特許文献１や特許文献２に記載されたようなエネルギー吸収装置を備えたシートベルトリトラクタを有するシートベルト装置では、同一の車両であっても、男性や女性、大柄な体格の人や小柄な体格の人等、種々の体格を有する乗員がシートに着座することとなる。したがって、同一のシートベルト装置であっても、車両衝突時にウェビングやリトラクタにかかる荷重が変動することとなる。

この変動荷重に対応するためには、車両に乗員の体格を判断するセンサを配置したり、異なる荷重に対応可能なエネルギー吸収装置を配置したりしなければならない。なお、かかる事象は、シートベルトリトラクタに限定されるものではなく、例えば、厚さや種類の異なる長尺物（織物、甲板等）を巻き取る巻き取り装置においても生じ得る。

しかしながら、特許文献１に記載されたエネルギー吸収装置では、ワイヤとトーションバーの二段階にエネルギー吸収特性を変更することができるものの、無段階にエネルギー吸収特性を変更することができない。

また、特許文献２に記載されたエネルギー吸収装置では、揺動部材の回転速度に応じてエネルギー吸収量を変更することができ、種々の体格の乗員に対応させることができるものの、揺動部材がリングディスク間を往復移動することから、揺動部材の全周に生じる荷重が不均一となった場合には、応力集中が生じて揺動部材が破損しやすいという問題がある。また、揺動部材が回転しながら揺動することから、リングディスクからの反力により撓みを生じる可能性があり、金属疲労が蓄積しやすく、耐久性に劣るという問題もある。

本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、相対的に回転運動する物体間において回転速度の増減に応じてエネルギー吸収量を変動させることができるとともに、耐久性を向上させることができる、エネルギー吸収装置、シートベルトリトラクタ及びシートベルト装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、相対的に回転運動する物体間に配置されるエネルギー吸収装置であって、一方の物体に接続されるケーシングと、該ケーシング内で回転軸方向に往復動可能に配置される環状の第一クラッチディスクと、前記ケーシング内で回転軸方向に往復動可能かつ前記第一クラッチディスクの内側に配置される環状の第二クラッチディスクと、他方の物体に接続されるとともに前記第一クラッチディスク及び前記第二クラッチディスクの両方に対峙する噛合面を有する環状のクラッチプレートと、を備え、前記クラッチプレートは、前記噛合面の周方向に山谷が形成された係合歯を有し、前記第一クラッチディスクは、前記噛合面と対峙する面に前記係合歯と係合可能に形成された係合外歯を有し、前記第二クラッチディスクは、前記噛合面と対峙する面に前記係合歯と係合可能に形成された係合内歯を有し、前記係合外歯と前記係合内歯とを交互に前記係合歯に係合させることによって、前記一方の物体と前記他方の物体との相対的な回転運動により生じるエネルギーを吸収するようにした、ことを特徴とするエネルギー吸収装置が提供される。

前記エネルギー吸収装置は、前記第一クラッチディスク及び前記第二クラッチディスクと前記ケーシングとの間に、径方向の内側及び外側に揺動可能に周方向に沿って配置される複数の揺動部材を有し、該揺動部材の揺動によって前記第一クラッチディスク及び前記第二クラッチディスクを交互に回転軸方向に往復動させるようにしてもよい。

前記ケーシングは、前記揺動部材の配置場所を区画する複数の仕切部材を有していてもよい。また、前記仕切部材は、前記第一クラッチディスクの配置場所と前記第二クラッチディスクの配置場所とを区画する突起部を有していてもよい。さらに、前記第一クラッチディスクは、径方向内側に突出し前記仕切部材同士の間隙に配置される係止部を有し、前記第二クラッチディスクは、径方向外側に突出し前記仕切部材同士の間隙に配置される係止部を有していてもよい。

前記クラッチプレートは、前記ケーシングに対して相対的に回転可能に前記ケーシング内に配置され、前記ケーシングは、前記クラッチプレートの回転軸方向の移動を規制するカバープレートを有していてもよい。

また、本発明によれば、乗員を拘束するウェビングの巻き取りを行うスプールと、該スプールを回転可能に保持するベースフレームと、を備えたシートベルトリトラクタにおいて、前記ベースフレーム又は前記ベースフレームに固定される部品と前記スプールとの間に配置されたエネルギー吸収装置を備え、該エネルギー吸収装置は、上述した本発明に係るエネルギー吸収装置である、ことを特徴とするシートベルトリトラクタが提供される。

また、本発明によれば、乗員を拘束するウェビングと、該ウェビングの巻き取りを行うシートベルトリトラクタと、前記ウェビングを車体側に固定するベルトアンカーと、前記シートの側面に配置されたバックルと、前記ウェビングに配置されたトングと、を備えたシートベルト装置において、前記シートベルトリトラクタは、上述した本発明に係るエネルギー吸収装置を備えたシートベルトリトラクタである、ことを特徴とするシートベルト装置が提供される。

上述した本発明に係るエネルギー吸収装置、シートベルトリトラクタ及びシートベルト装置によれば、相対回転するクラッチプレートに対して、第一クラッチディスク及び第二クラッチディスクを交互に回転軸方向に往復動させることによって、係合外歯及び係合内歯を交互に係合歯に係合させるようにしたことから、クラッチプレートの相対回転速度の増減に応じて第一クラッチディスク及び第二クラッチディスクの往復動速度を増減させることができ、相対的に回転運動する物体間において回転速度の増減に応じてエネルギー吸収量を変動させることができる。

また、本発明によれば、回転する部品（クラッチプレート）と往復動する部品（第一クラッチディスク及び第二クラッチディスク）とに機能分担させたことにより、駆動時に生じる反力を各部品に分散させることができ、金属疲労の蓄積を低減することができ、耐久性を向上させることができる。さらに、第一クラッチディスク及び第二クラッチディスクの片面のみをクラッチプレートに係合させるようにしたことから、構造的に第一クラッチディスク、第二クラッチディスク及びクラッチプレートの強度を向上させやすく、エネルギー吸収装置の耐久性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るエネルギー吸収装置を示す部品展開図である。 図１に示したエネルギー吸収装置の部品組立図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、を示している。 クラッチプレートの正面図であり、（Ａ）は第一例、（Ｂ）は第二例、（Ｃ）は第三例、を示している。 クラッチプレートが回転する場合におけるエネルギー吸収装置の作用を示す図であり、（Ａ）は第一クラッチディスク係合状態、（Ｂ）は相対回転開始状態、（Ｃ）は第二クラッチディスク係合状態、を示している。 ケーシングが回転する場合におけるエネルギー吸収装置の作用を示す図であり、（Ａ）は第一クラッチディスク係合状態、（Ｂ）は相対回転開始状態、（Ｃ）は第二クラッチディスク係合状態、を示している。 相対回転の回転速度とエネルギー吸収装置により生じる荷重との関係を示す図である。 本実施形態に係るシートベルト装置を示す全体構成図である。 本実施形態に係るシートベルトリトラクタの断面図である。 図８に示したシートベルトリトラクタのシャフトユニットを示す部品展開図である。

以下、本発明の実施形態について図１〜図９を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係るエネルギー吸収装置を示す部品展開図である。図２は、図１に示したエネルギー吸収装置の部品組立図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、を示している。図３は、クラッチプレートの正面図であり、（Ａ）は第一例、（Ｂ）は第二例、（Ｃ）は第三例、を示している。

本発明の実施形態に係るエネルギー吸収装置１は、図１及び図２に示したように、相対的に回転運動する物体間に配置されるエネルギー吸収装置であって、一方の物体に接続されるケーシング２と、ケーシング２内で回転軸方向に往復動可能に配置される環状の第一クラッチディスク３と、ケーシング２内で回転軸方向に往復動可能かつ第一クラッチディスク３の内側に配置される環状の第二クラッチディスク４と、他方の物体に接続されるとともに第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４の両方に対峙する噛合面５０を有する環状のクラッチプレート５と、を備え、クラッチプレート５は、噛合面５０の周方向に山谷が形成された係合歯５１を有し、第一クラッチディスク３は、噛合面５０と対峙する面に係合歯５１と係合可能に形成された係合外歯３１を有し、第二クラッチディスク４は、噛合面５０と対峙する面に係合歯５１と係合可能に形成された係合内歯４１を有し、係合外歯３１と係合内歯４１とを交互に係合歯５１に係合させることによって、一方の物体と他方の物体との相対的な回転運動により生じるエネルギーを吸収するようにしたものである。

また、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４とケーシング２との間には、径方向の内側及び外側に揺動可能に周方向に沿って配置される複数の揺動部材６が配置され、揺動部材６の揺動によって第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４を交互に回転軸方向に往復動させるように構成されている。なお、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４を交互に回転軸方向に往復動させる部品は、図示した揺動部材６に限定されるものではなく、第一クラッチディスク３とケーシング２との間及び第二クラッチディスク４とケーシング２との間にそれぞれ配置されたバネ部材であってもよい。

ケーシング２は、円形状の外形を有する第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４を収容可能な有底の円筒形状を有している。また、ケーシング２は、円筒形状の外壁２１及び内壁２２を有する二重円筒形状を有している。なお、図示したケーシング２の形状は、単なる一例であり、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４を収容可能であれば、円筒形状に限定されるものでもない。また、ケーシング２の中央部（内壁２２の内径部）は、中空であってもよいし、中実であってもよい。

ケーシング２は、揺動部材６の配置場所を区画する複数の仕切部材２３を有している。仕切部材２３は、外壁２１及び内壁２２に連結された壁部材であり、放射状に形成されている。したがって、ケーシング２の周方向に交互に複数の凹凸部を形成することができ、仕切部材２３同士の間隙に形成される凹部２４に揺動部材６が収容される。

また、仕切部材２３は、第一クラッチディスク３の配置場所と第二クラッチディスク４の配置場所とを区画する突起部２３ａを有している。突起部２３ａは、外壁２１及び内壁２２を連結する仕切部材２３の略中央部に形成されており、仕切部材２３は、略Ｔ字状の断面を有している。そして、仕切部材２３と外壁２１とにより突起部２３ａの外側に第一クラッチディスク３の収容空間２３ｂが形成され、仕切部材２３と内壁２２とにより突起部２３ａの内側に第二クラッチディスク４の収容空間２３ｃが形成される。

第一クラッチディスク３は、複数の仕切部材２３によって形成される収容空間２３ｂに収容される環状の平板部材であり、仕切部材２３との接触面に対して反対側に位置する表面に係合外歯３１が形成されている。仕切部材２３の表面には、放射状に複数の溝が形成され、周方向に山谷が形成されることによって係合外歯３１が形成される。また、第一クラッチディスク３は、径方向内側に突出し仕切部材２３同士の間隙に配置される係止部３２を有していてもよい。

したがって、第一クラッチディスク３を収容空間２３ｂに収容すると、係止部３２が仕切部材２３の突起部２３ａと隣接する位置に配置され、係止部３２が突起部２３ａに係止することによって第一クラッチディスク３の周方向の回転を抑制することができる。

第二クラッチディスク４は、複数の仕切部材２３によって形成される収容空間２３ｃに収容される環状の平板部材であり、仕切部材２３との接触面に対して反対側に位置する表面に係合内歯４１が形成されている。仕切部材２３の表面には、放射状に複数の溝が形成され、周方向に山谷が形成されることによって係合内歯４１が形成される。また、第二クラッチディスク４は、径方向外側に突出し仕切部材２３同士の間隙に配置される係止部４２を有していてもよい。

したがって、第二クラッチディスク４を収容空間２３ｃに収容すると、係止部４２が仕切部材２３の突起部２３ａと隣接する位置に配置され、係止部４２が突起部２３ａに係止することによって第二クラッチディスク４の周方向の回転を抑制することができる。かかる構成により、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４がケーシング２に対して相対的に回転運動しないようにすることができる。

クラッチプレート５は、第一クラッチディスク３の係合外歯３１及び第二クラッチディスク４の係合内歯４１と対峙する噛合面５０を有する環状の平板部材である。噛合面５０の表面には、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、放射状に複数の溝が形成され、周方向に山谷が形成されることによって係合歯５１が形成される。なお、クラッチプレート５は、環状に限定されるものではなく、円盤形状であってもよい。

係合外歯３１、係合内歯４１及び係合歯５１は、同位相に歯（又は溝）が形成されており、クラッチプレート５の係合歯５１に対して、第一クラッチディスク３の係合外歯３１及び第二クラッチディスク４の係合内歯４１が噛み合うことができるように形成されている。

クラッチプレート５の係合歯５１は、図３（Ａ）に示した第一例のように、噛合面５０の全面に形成されていてもよい。また、噛合面５０は、図３（Ｂ）に示した第二例のように、クラッチプレート５の内壁２２と対峙する部分には、係合歯５１が形成されていない平坦部５３を有していてもよい。さらに、噛合面５０は、図３（Ｃ）に示した第三例のように、仕切部材２３の突起部２３ａと対峙する部分には、係合歯５１が形成されていない平坦部５４を有していてもよい。

また、クラッチプレート５は、ケーシング２に対して相対的に回転可能にケーシング２内に配置され、ケーシング２は、クラッチプレート５の回転軸方向の移動を規制するカバープレート２５を有している。カバープレート２５は、例えば、ケーシング２内に収容可能な環状部材であり、外周部に複数の突起２５ａを有している。また、ケーシング２の外壁２１の縁部には、カバープレート２５の突起２５ａを挿入可能な切欠２１ａが形成されている。

また、クラッチプレート５の噛合面５０に対する反対側の面（裏面５２）を構成し、ケーシング２に固定されたカバープレート２５の内面に対して摩擦抵抗が少なくなるように形成されていることが好ましい。

なお、カバープレート２５の形状や固定方法は、図示した構成に限定されるものではなく、例えば、カバープレート２５は円盤形状であってもよいし、ケーシング２に螺合可能な蓋部材であってもよいし、内壁２２に固定可能な構成であってもよい。

揺動部材６は、ケーシング２の凹部２４に収容可能な略平板形状を有し、ケーシング２の底面と接触して滑動可能な支点６０と、第一クラッチディスク３と接触して動力を伝達する第一力点６１と、第二クラッチディスク４と接触して動力を伝達する第二力点６２と、を有している。支点６０は、軸状に突出した形状であってもよいし、球体状に突出した形状であってもよい。また、支点６０に対峙するケーシング２の底面には、支点６０を支持する凹部２６が形成されていてもよい。

第一力点６１及び第二力点６２は、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４と接触する部分が、突出した湾曲部を形成していてもよい。かかる構成により、揺動部材６と第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４との接触により生じる応力を低減することができる。また、支点６０、第一力点６１及び第二力点６２が、それぞれケーシング２、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４に接触していることから、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４の往復移動時に全周に略均等な荷重を負荷させることができ、応力集中の発生を抑制し、係合歯５０、係合外歯３１及び係合内歯４１の破損を抑制することもできる。

図２（Ｂ）に示したように、上述した各部品を組み立てた状態において、揺動部材６の第二力点６２がケーシング２の底面に接触するように傾斜した場合には、第一力点６１はクラッチプレート５に接近する方向に傾斜した状態となっており、このとき、第一クラッチディスク３の係合外歯３１がクラッチプレート５の係合歯５１と噛み合うように構成されている。同様に、図示しないが、揺動部材６の第一力点６１がケーシング２の底面に接触するように傾斜した場合には、第二力点６２はクラッチプレート５に接近する方向に傾斜した状態となっており、このとき、第二クラッチディスク４の係合内歯４１がクラッチプレート５の係合歯５１と噛み合うように構成されている。

次に、上述したエネルギー吸収装置１の作用について、図４〜６を参照しつつ説明する。ここで、図４は、クラッチプレートが回転する場合におけるエネルギー吸収装置の作用を示す図であり、（Ａ）は第一クラッチディスク係合状態、（Ｂ）は相対回転開始状態、（Ｃ）は第二クラッチディスク係合状態、を示している。図５は、ケーシングが回転する場合におけるエネルギー吸収装置の作用を示す図であり、（Ａ）は第一クラッチディスク係合状態、（Ｂ）は相対回転開始状態、（Ｃ）は第二クラッチディスク係合状態、を示している。図６は、相対回転の回転速度とエネルギー吸収装置により生じる荷重との関係を示す図である。

図４（Ａ）〜（Ｃ）に示した説明図は、ケーシング２が固定され、クラッチプレート５が回転する場合の作用を示し、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示した説明図は、クラッチプレート５が固定され、ケーシング２が回転する場合の作用を示している。なお、図４及び図５の各図において、揺動部材６の図を省略してある。

図４（Ａ）に示したように、クラッチプレート５の係合歯５１に第一クラッチディスク３の係合外歯３１が係合している状態を想定する。この状態から、クラッチプレート５が図の上方向に回転した場合、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４は回転しないようにケーシング２に収容されていることから、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４とクラッチプレート５との間に相対的な回転運動が生じる。

そして、図４（Ｂ）に示したように、クラッチプレート５の係合歯５１の移動に伴って、第一クラッチディスク３の係合外歯３１は、クラッチプレート５から離隔する方向に押し出される。また、同時に、揺動部材６の作用によって、第一クラッチディスク３がクラッチプレート５から離隔する方向に押し出されるに伴って、第二クラッチディスク４がクラッチプレート５に接近する方向に移動する。

最終的に、第一クラッチディスク３の係合外歯３１とクラッチプレート５の係合歯５１との係合が解除された状態では、図４（Ｃ）に示したように、第二クラッチディスク４の係合内歯４１がクラッチプレート５の係合歯５１に係合することとなる。そして、クラッチプレート５の回転に伴って、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４は、交互に回転軸方向に往復動され、係合外歯３１及び係合内歯４１は、係合歯５１に交互に係合することとなる。

次に、図５（Ａ）に示したように、クラッチプレート５の係合歯５１に第一クラッチディスク３の係合外歯３１が係合している状態を想定する。この状態から、ケーシング２が図の上方向に回転した場合、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４は回転しないようにケーシング２に収容されていることから、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４とクラッチプレート５との間に相対的な回転運動が生じる。

そして、クラッチプレート５の軸方向の移動は規制されていることから、図５（Ｂ）に示したように、第一クラッチディスク３の係合外歯３１の移動に伴って、第一クラッチディスク３の係合外歯３１は、クラッチプレート５から離隔する方向に押し出される。また、同時に、揺動部材６の作用によって、第一クラッチディスク３がクラッチプレート５から離隔する方向に押し出されるに伴って、第二クラッチディスク４がクラッチプレート５に接近する方向に移動する。

最終的に、第一クラッチディスク３の係合外歯３１とクラッチプレート５の係合歯５１との係合が解除された状態では、図５（Ｃ）に示したように、第二クラッチディスク４の係合内歯４１がクラッチプレート５の係合歯５１に係合することとなる。そして、ケーシング２の回転に伴って、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４は、交互に回転軸方向に往復動され、係合外歯３１及び係合内歯４１は、係合歯５１に交互に係合することとなる。

上述した本実施形態に係るエネルギー吸収装置１の構成によれば、クラッチプレート５とケーシング２との相対的な回転速度が高速になると、それに伴って第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４の往復動する速度（揺動速度）も高速となり、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４の運動エネルギー（Ｅ＝１／２・ｍｖ^２）が増大する。

したがって、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４がクラッチプレート５に接触したときの垂直抗力Ｎが増大し、係合外歯３１及び係合内歯４１と係合歯５１との間に生じる摩擦力（Ｆ＝μＮ）が大きくなる。また、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４の往復動によってケーシング２の壁面との間に生じる摩擦力も大きくなる。その結果、クラッチプレート５が相対的な回転運動によって生じる運動エネルギーを、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４の往復動によって摩擦力に変換することができ、クラッチプレート５の運動エネルギーを吸収することができる。

特に、本実施形態に係るエネルギー吸収装置１では、図６に示したように、相対的な回転速度（ｍ／ｓ）に対して、エネルギー吸収量（Ｎ）を変動させることができ、回転速度が遅い場合にはエネルギー吸収量を小さくすることができ、回転速度が速い場合にはエネルギー吸収量を大きくすることができる。なお、図６では、回転速度に対するエネルギー吸収量は、回転速度の加速度の増加に伴ってエネルギー吸収量が増大する二次曲線により図示しているが、回転速度の増加に伴ってエネルギー吸収量が増大する比例関係を有していてもよい。

また、本実施形態に係るエネルギー吸収装置１では、第一クラッチディスク３及び第二クラッチディスク４の片面のみをクラッチプレート５に係合させるようにしたことから、構造的に第一クラッチディスク３、第二クラッチディスク４及びクラッチプレート５の強度を向上させやすく、エネルギー吸収装置１の耐久性を向上させることができる。例えば、第一クラッチディスク３、第二クラッチディスク４及びクラッチプレート５の板厚を容易に変更したり、第一クラッチディスク３、第二クラッチディスク４及びクラッチプレート５の背面を容易に補強したりすることができる。

次に、上述したエネルギー吸収装置１を備えたシートベルトリトラクタ及びシートベルト装置について、図７〜図９を参照しつつ説明する。ここで、図７は、本実施形態に係るシートベルト装置を示す全体構成図である。図８は、本実施形態に係るシートベルトリトラクタの断面図である。図９は、図８に示したシートベルトリトラクタのシャフトユニットを示す部品展開図である。

図７に示したシートベルト装置１００は、乗員（図示せず）をシートＳに拘束するウェビング１０１と、ウェビング１０１の巻き取りを行うシートベルトリトラクタ１０２と、車体側に設けられウェビング１０１を案内するガイドアンカー１０３と、ウェビング１０１を車体側に固定するベルトアンカー１０４と、シートＳの側面に配置されたバックル１０５と、ウェビング１０１に配置されたトング１０６と、を備えている。

図示したシートベルト装置１００は、いわゆる助手席用のシートベルト装置であり、シートＳと隣接した位置にピラーＰが配置されていることが多い。そして、例えば、シートベルトリトラクタ１０２はピラーＰ内に配置されており、ガイドアンカー１０３はピラーＰの表面に配置されている。かかるシートベルト装置１００では、ウェビング１０１を引き出してトング１０６をバックル１０５に嵌着することにより、ウェビング１０１で乗員をシートＳに拘束することができる。

なお、上述したシートベルト装置１００のシートベルトリトラクタ１０２以外の構成については、従来のシートベルト装置と同様の構成であるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、シートベルト装置１００は、助手席用のものに限定されず、運転席用のシートベルト装置であってもよいし、後部座席用のシートベルト装置であってもよい。後部座席用のシートベルト装置では、ガイドアンカー１０３を省略するようにしてもよい。

図８に示したシートベルトリトラクタ１０２は、乗員を拘束するウェビング（図示せず）の巻き取りを行うスプール１２１と、スプール１２１を回転可能に保持するベースフレーム１２２と、ベースフレーム１２２又はベースフレーム１２２に固定される部品とスプール１２１との間に配置されたエネルギー吸収装置１と、を備えている。なお、図９に示したシャフトユニットは、図８に示したシートベルトリトラクタ１０２のうち、ベースフレーム１２２、後述するスプリング手段１２３、後述するロック機構１２４の一部及び加速度センサ１２６を省略したものである。

シートベルトリトラクタ１０２は、スプール１２１を回転可能に支持する略コ字状のベースフレーム１２２と、スプール１２１の一端に配置されるスプリング手段１２３と、スプール１２１の他端に配置されるロック機構１２４と、スプール１２１の中心部に挿通されたトーションバー１２５と、車両の加速度を検知する加速度センサ１２６と、を有している。なお、車両衝突時等にウェビングを瞬間的に巻き取って乗員とウェビングとの隙間を消失させるプリテンショナの図は省略してあるが、本実施形態に係るかかるシートベルトリトラクタ１０２は、プリテンショナを有していてもよいし、有していなくてもよい。

スプリング手段１２３は、スパイラルスプリング（図示せず）の軸心を形成するスプリングコア１２３ａと、スパイラルスプリングを収容するスプリングカバー１２３ｂと、を有している。スプリングコア１２３ａには、トーションバー１２５の一端が接続されている。トーションバー１２５は、ベースフレーム１２２に配置されたベアリング１２２ａにより回転可能に支持されている。なお、ベアリング１２２ａの外側には抜け防止用のプッシュナット１２２ｂが配置されていてもよい。

ロック機構１２４は、トーションバー１２５の端部に配置されるロッキングベース１２４ａと、ロッキングベース１２４ａに揺動可能に配置されたパウル１２４ｂと、ロッキングベース１２４ａの外側に隣接するようにトーションバー１２５の端部に配置されるロックギア１２４ｃと、ロックギア１２４ｃに揺動可能に配置されたフライホイール１２４ｄと、これらの部品を収容するとともにトーションバー１２５を回転可能に支持するリテーナ１２４ｅと、を有している。

加速度センサ１２６は、ロック機構１２４と隣接して配置されており、車両の衝突等により車両に生じた加速度を検知するとロックギア１２４ｃの外周に形成された歯と係合可能な突起を有している。

加速度センサ１２６が車両の衝突等により車両に生じた加速度を検知すると、ロックギア１２４ｃの回転を抑制し、それに伴ってフライホイール１２４ｄが揺動する。フライホイール１２４ｄは、自身の揺動に伴ってパウル１２４ｂを揺動させることができるように構成されている。揺動されたパウル１２４ｂは、ロッキングベース１２４ａの外径方向に突出し、ベースフレーム１２２の開口部に形成された歯と係合する。このパウル１２４ｂの係合によって、ロッキングベース１２４ａはベースフレーム１２２に固定された状態となる。

ロック機構１２４が作動した状態で、さらにウェビングが引き出されて所定の荷重が生じた場合、ウェビングに接続されたスプール１２１はロッキングベース１２４ａに対して相対的に回転運動することとなる。このとき、トーションバー１２５が捻れることによってウェビングに生じたエネルギーを吸収する。なお、トーションバー１２５の最大捻れ回転数は、ロッキングベース１２４ａの軸部の外周に挿嵌されたストッパ１２５ａにより規定され、トーションバー１２５の断裂が抑制される。また、ストッパ１２５ａとスプール１２１との間にはガタツキ防止用のカラー１２５ｂが配置されていてもよい。

ここまでのシートベルトリトラクタ１０２に関する説明は、例えば、特開２０１２−３０６３６号等に記載された従来のシートベルトリトラクタと実質的に同様の構成を有しており、これ以上の詳細な説明を省略する。

本実施形態に係るシートベルトリトラクタ１０２は、上述した構成に加えて、ロッキングベース１２４ａに固定された固定リング１０２ａと、スプール１２１と固定リング１０２ａとの間に配置されたエネルギー吸収装置１と、を有している。図８に示したように、エネルギー吸収装置１のケーシング２はスプール１２１に固定されており、クラッチプレート５は固定リング１０２ａに固定されている。なお、図９に示したように、クラッチプレート５の内周部には内歯が形成されており、固定リング１０２ａにはクラッチプレート５の内歯と係合する外歯が形成されている。

したがって、ロック機構１２４が作動して、ロッキングベース１２４ａとスプール１２１との間に相対的な回転運動を生じた場合には、クラッチプレート５とケーシング２とは相対的な回転運動を生じることとなる。その結果、エネルギー吸収装置１が作動し、ウェビングに生じたエネルギーを吸収することができる。

ところで、図示したシートベルトリトラクタ１０２は、ベアリング１２２ａに固定されたトーションバー１２５を有していることから、トーションバー１２５の作動と同時にエネルギー吸収装置１が作動するように構成されている。このように、エネルギー吸収装置１とトーションバー１２５とを併用することにより、エネルギー吸収装置１の負担を軽減することができ、エネルギー吸収装置１の小型化及び軽量化を図ることができる。

一般に、車両には、大柄の体格（男性等）や小柄な体格（女性や子供等）の乗員が乗車することとなる。従来のトーションバーのみを有するシートベルトリトラクタ１０２では、大柄な体格の乗員及び小柄な体格の乗員の場合であっても所定の荷重が生じた場合に一律に作動することとなる。例えば、大柄な体格の乗員が乗車している場合には、車両の衝突等によって、乗員の上体が前方に移動した際に減速しにくく、小柄な体格の乗員が乗車している場合には、車両の衝突等によって、乗員の上体が前方に移動した際に減速しやすい。

したがって、大柄な体格の乗員及び小柄な体格の乗員に合わせて、トーションバーの作動条件を設定しようとすれば、別途、乗員の体格を判断するセンサ等を搭載しなければならない。それに対して、上述した本実施形態に係るエネルギー吸収装置１を備えたシートベルトリトラクタ１０２では、相対的な回転速度に応じてエネルギー吸収量を増減させることができることから、乗員の体格を判断するセンサ等を搭載することなく、乗員の体格に応じたウェビングの引き出し速度に合わせてエネルギー吸収量を増減させることができる。

上述した実施形態では、トーションバー１２５を有する場合について説明したが、トーションバー１２５は省略することができる。例えば、トーションバー１２５と実質的に同一の形状を有する金属製や樹脂製のシャフト（図示せず）を用意するとともに、このシャフトをベアリング１２２ａに対して自由回転可能に構成することにより、ロック機構１２４が作動した場合であっても、シャフトに対してスプール１２１を相対的に回転運動させることができる。かかる構成であっても、ロッキングベース１２４ａとスプール１２１との相対的な回転運動によって、エネルギー吸収装置１を作動させることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、例えば、ロッキングベース１２４ａにケーシング２を固定し、スプール１２１にクラッチプレート５を固定するようにしてもよい等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ エネルギー吸収装置
２ ケーシング
３ 第一クラッチディスク
４ 第二クラッチディスク
５ クラッチプレート
６ 揺動部材
２１ 外壁
２１ａ 切欠
２２ 内壁
２３ 仕切部材
２３ａ 突起部
２３ｂ，２３ｃ 収容空間
２４ 凹部
２５ カバープレート
２５ａ 突起
２６ 凹部
３１ 係合外歯
３２ 係止部
４１ 係合内歯
４２ 係止部
５０ 噛合面
５１ 係合歯
５２ 裏面
５３，５４ 平坦部
５５ 内歯
６０ 支点
６１ 第一力点
６２ 第二力点
１００ シートベルト装置
１０１ ウェビング
１０２ シートベルトリトラクタ
１０２ａ 固定リング
１０２ｂ 外歯
１０３ ガイドアンカー
１０４ ベルトアンカー
１０５ バックル
１０６ トング
１２１ スプール
１２２ ベースフレーム
１２２ａ ベアリング
１２２ｂ プッシュナット
１２３ スプリング手段
１２３ａ スプリングコア
１２３ｂ スプリングカバー
１２４ ロック機構
１２４ａ ロッキングベース
１２４ｂ パウル
１２４ｃ ロックギア
１２４ｄ フライホイール
１２４ｅ リテーナ
１２５ トーションバー
１２５ａ ストッパ
１２５ｂ カラー
１２６ 加速度センサ

Claims (8)

1. 相対的に回転運動する物体間に配置されるエネルギー吸収装置であって、
   一方の物体に接続されるケーシングと、
   該ケーシング内で回転軸方向に往復動可能に配置される環状の第一クラッチディスクと、
   前記ケーシング内で回転軸方向に往復動可能かつ前記第一クラッチディスクの内側に配置される環状の第二クラッチディスクと、
   他方の物体に接続されるとともに前記第一クラッチディスク及び前記第二クラッチディスクの両方に対峙する噛合面を有する環状のクラッチプレートと、を備え、
   前記クラッチプレートは、前記噛合面の周方向に山谷が形成された係合歯を有し、
   前記第一クラッチディスクは、前記噛合面と対峙する面に前記係合歯と係合可能に形成された係合外歯を有し、
   前記第二クラッチディスクは、前記噛合面と対峙する面に前記係合歯と係合可能に形成された係合内歯を有し、
   前記係合外歯と前記係合内歯とを交互に前記係合歯に係合させることによって、前記一方の物体と前記他方の物体との相対的な回転運動により生じるエネルギーを吸収するようにした、
   ことを特徴とするエネルギー吸収装置。
2. 前記第一クラッチディスク及び前記第二クラッチディスクと前記ケーシングとの間に、径方向の内側及び外側に揺動可能に周方向に沿って配置される複数の揺動部材を有し、該揺動部材の揺動によって前記第一クラッチディスク及び前記第二クラッチディスクを交互に回転軸方向に往復動させる、ことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー吸収装置。
3. 前記ケーシングは、前記揺動部材の配置場所を区画する複数の仕切部材を有する、ことを特徴とする請求項２に記載のエネルギー吸収装置。
4. 前記仕切部材は、前記第一クラッチディスクの配置場所と前記第二クラッチディスクの配置場所とを区画する突起部を有する、ことを特徴とする請求項３に記載のエネルギー吸収装置。
5. 前記第一クラッチディスクは、径方向内側に突出し前記仕切部材同士の間隙に配置される係止部を有し、前記第二クラッチディスクは、径方向外側に突出し前記仕切部材同士の間隙に配置される係止部を有する、ことを特徴とする請求項４に記載のエネルギー吸収装置。
6. 前記クラッチプレートは、前記ケーシングに対して相対的に回転可能に前記ケーシング内に配置され、前記ケーシングは、前記クラッチプレートの回転軸方向の移動を規制するカバープレートを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー吸収装置。
7. 乗員を拘束するウェビングの巻き取りを行うスプールと、該スプールを回転可能に保持するベースフレームと、を備えたシートベルトリトラクタにおいて、
   前記ベースフレーム又は前記ベースフレームに固定される部品と前記スプールとの間に配置されたエネルギー吸収装置を備え、該エネルギー吸収装置は、請求項１〜６の何れか一項に記載のエネルギー吸収装置である、ことを特徴とするシートベルトリトラクタ。
8. 乗員をシートに拘束するウェビングと、該ウェビングの巻き取りを行うシートベルトリトラクタと、前記ウェビングを車体側に固定するベルトアンカーと、前記シートの側面に配置されたバックルと、前記ウェビングに配置されたトングと、を備えたシートベルト装置において、
   前記シートベルトリトラクタは、請求項７に記載のシートベルトリトラクタである、ことを特徴とするシートベルト装置。