JP3252170B2 - ロータリアクチュエータ作動プリテンショナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、シートベルト装置に
おけるプリテンショナに関し、特に、その駆動部を構成
するガス圧作動のロータリアクチュエータのロータシー
ル構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】 車両等のシートベルト装置におけるプ
リテンショナは、緩く装着されたベルトを車両衝突等の
緊急時に引締め、乗員の身体をシートに拘束してシート
ベルトの機能を高めるべく設けられており、その作動機
構にも種々のものがある。それらのうち、特に、駆動部
をロータリアクチュエータとし、そのベーン付のロータ
をシリンダ内でガス圧により回転させ、それによりシー
トベルト巻取リールを回転駆動させる形式の代表的な例
として、従来、特公昭５９−１５６５７号公報に開示の
技術がある。また、同様のものでベーンをロータに対し
て可動とした例としてドイツ国公開特許第２５０５６２
６号明細書に開示の技術がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 ところで、直動形の
アクチュエータのようにシリンダ長によりストロークを
設定できるものと異なり、１回転未満のロータ回転で所
期のプリテンションストロークを得るには、作動初期の
ロータ加速を大きくすることが肝要であり、そのために
は、ガスジェネレータ作動直後の高ガス圧を有効にベー
ン受圧面で捕捉しなければならないが、こうした高いガ
ス圧は、シリンダとベーンの僅かの隙間からでも抜けや
すい。したがって、これを防ぐには、シリンダとベーン
の加工精度を極めて高くして両者間の隙間を小さくする
か、精密なシール手段で隙間を密封するかしなけばなら
ない。しかしながら、こうした対策は、製造コスト、寸
法等から考えて非現実的である。

【０００４】 本発明は、上記のような事情に鑑み案出
されたものであり、ロータリアクチュエータを駆動手段
とするプリテンショナにおいて、駆動源たるガス圧を利
用することで、簡易なシール手段によりシリンダとロー
タの間を密封し、ガス圧を有効にベーンの受圧面に作用
させ、プリンテンションストロークを確保することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 上記の課題を解決する
ため、本発明は、ガスジェネレータと、該ガスジェネレ
ータから供給されるガスを駆動源としてシートベルトを
巻込むアクチュエータとから構成され、該アクチュエー
タは、前記ガスジェネレータに連通する作動室を形成さ
れたシリンダと、該シリンダに回転自在に支持して前記
作動室内に配設され、前記シリンダに形成された隔壁と
協働して前記作動室をガスジェネレータに連通する加圧
室と大気開放された背圧室とに区画するベーンを有する
ロータとを備えるロータリアクチュエータ作動プリテン
ショナにおいて、前記ベーンの加圧室側にシール部材が
添設され、該シール部材は、その周縁に沿って前記加圧
室に供給されるガスの圧力により前記シリンダに圧接さ
れる可撓性のリップと、背圧室方向に張り出すフックを
備え、前記リップ は、その先端側が前記加圧室側に向か
って拡開し、自己弾性により先端縁を前記シリンダに弾
接され、前記フックは前記ロータのベーンに係止された
ことを構成とする。

【０００６】

【作用】 このような構成を採った本発明に係るロータ
リアクチュエータ作動プリテンショナでは、前記ベーン
の加圧室側に添設されたシール部材の可撓性のリップ
が、その周縁を加圧室に供給されるガスの圧力に応じた
強さでシリンダに圧接され、加圧室から背圧室へのガス
洩れを防ぐ機能を果たす。そして、リップの先端側が加
圧室側に向かって拡開し、自己弾性により先端縁をシリ
ンダに弾接されたことで、当初からベーンの周縁とシリ
ンダとの間が密封されているため、特に、ガス圧供給当
初の加圧室から背圧室へのガス洩れを防ぐ機能が向上す
る。さらに、シール部材が背圧室方向に張り出すフック
を備え、該フックがロータのベーンに係止されているの
で、シール部材のベーンへの組付の際にフックが位置決
め機能を果たし、取付け位置のずれによる密封機能の低
下を回避することができる。

【０００７】

【実施例】 以下、図面に沿い、本発明の実施例につい
て説明する。図１に示すように、このロータリアクチュ
エータ作動プリテンショナは、ガスジェネレータ４と、
ガスジェネレータ４から供給されるガスを駆動源として
シートベルトを巻込むアクチュエータ３とから構成さ
れ、アクチュエータは、ガスジェネレータ４に連通する
作動室３０１を形成されたシリンダハウジング３０とそ
の開口面を覆うシリンダリッドとから成るシリンダと、
ハウジング３０に回転自在に支持して作動室３０１内に
配設され、ハウジング３０に形成された隔壁３０３と協
働して作動室３０１をガスジェネレータ４に連通する加
圧室３０１ａと排気孔３０７を介して大気開放された背
圧室３０１ｂとに区画するベーン３１１を有するロータ
３１とを備える。そして、ベーン３１１の加圧室３０１
ａ側にシール部材３３が添設されている。図２に拡大し
て示すように、シール部材３３は、その周縁に沿って加
圧室３０１ａに供給されるガスの圧力によりシリンダ３
０に圧接される可撓性のリップ３３１を備えている。

【０００８】 図３に示すように、この例におけるプリ
テンショナは、シートベルトの巻込手段としてリトラク
タＲを用いており、したがって、アクチュエータ３は、
その一端側をリトラクタＲのフレーム１０にリベット止
め支持され、アクチュエータ３の他端側にはリトラクタ
Ｒの巻込スプリングユニット１２が取付けられる。さら
に、アクチュエータ３とリトラクタＲのシートベルト巻
取軸２とを係脱させるクラッチ手段が設けられる。この
クラッチ手段は、シートベルト巻取軸２に付設されたラ
チェットホイール２１と、ロータ３１側に付設されたク
ラッチキー２２とから構成される。

【０００９】 ラチェットホイール２１はリトラクタＲ
の巻取軸２のテーパ部に嵌込まれ、その内端を巻取リー
ル１に形成されてラチェットホイール２１の外歯２１１
と符号する内歯歯車状凹部に嵌合して軸２に対して回止
めされている。なお、図において、符号１３はリトラク
タＲのリールフランジに回動自在に支持されたロックパ
ウルを示し、１０１はそれが逆転止め係合するフレーム
１０側のラチェット内歯を示す。

【００１０】 さらに、図３を主として参照しつつ、プ
リテンショナの各部分を詳細に説明する。先ず、ハウジ
ング３０は、一端面が開放され、円筒形の周壁と端壁で
囲まれた作動室３０１と、同様に一端面が開放され、ア
ーチ形の囲壁と端壁とで囲まれ、囲壁を挟んで作動室３
０１に隣接する供給室３０２とを形成されており、その
端面開口を塞ぐリッド３２と協働して作動室３０１を実
質円筒状の空間とする。

【００１１】 ハウジング３０の作動室３０１と供給室
３０２とは、それらが対峙する部分のハウジング壁に形
成された溝３００で連通され、この溝３００が両室をつ
なぐ通孔を構成している。ハウジング３０には、この溝
３００に接して周壁から径方向内方に延びる隔壁３０３
が形成されている。隔壁３０３の先端部には凹部３０４
が形成され、これが後記シール部材３４の収容支持部と
されている。さらに、作動室３０１と供給室３０２の外
周を周回してシール溝３０５が形成されているほか、シ
ール溝３０５の外側に適宜の間隔で配置された、この例
において６個のネジ孔３０９が穿設されている。このネ
ジ孔３０９は、リッド３２のネジ通し孔３２１と符号
し、リッド３２をハウジング３０に固定する締結ネジ３
９を螺合するためのものである。また、作動室３０１の
軸孔を囲むように端壁から突出した環状の支持フランジ
３０６と、作動室３０１をハウジング３０外に開放する
排気孔３０７が形成されている。

【００１２】 ロータ３１は、作動室３０１の内周部に
ラチェットホイール２１の外周を囲む係合空間を画定
し、且つロータ３１のハウジング３０への回転支持部を
構成するリング部３１２と、リング部３１２から放射方
向に延びる受圧部として機能するベーン３１１を備えて
いる。リング部３１２の内周は両端で拡径された段付き
孔とされている。ベーン３１１の背後には、クラッチキ
ー２２を嵌挿する角筒状のキー摺動孔３１３が形成され
ている。さらに、ベーン３１１の先端両角部には一対の
切欠き３１４が形成されている。

【００１３】 本発明の主題に係るシール部材３３は、
ナイロン等の可撓性プラスチック素材から構成される。
このシール部材３３は、ベーン３１１の受圧面形状とほ
ぼ符合する形状の添付部３３０と、そのロータリング部
３１２に接する縁部を除く３つの周縁から起立する相互
に連続したシールリップ３３１を有する。これらのリッ
プ３３１のうち、作動室３０１の周壁に接するものは、
図において、添付部３３０の裏側に位置するため表れて
いない。図２に拡大して示すように、各シールリップ３
３１は、その先端側が加圧室３０１ａ側に向かって所定
の角度αだけ拡開している。これは、シール部材３３の
ベーン３１１への組付けにより、シールリップ３３１が
その自己弾性により先端縁３３１ａをシリンダ即ちハウ
ジング３０及びリッド３２に弾接されるようにするため
の構成である。これらシールリップ３３１は、ロータ３
１の回転時に、ガス圧により作動室３０１の両端面（一
方の端面はリッド３２の内端面）と周面とに圧接されて
ハウジング３０とベーン３１１との間の間隙を密封する
機能を果たす。

【００１４】 さらにシール部材３３には、背圧室方向
即ちリップ３３１の起立方向とは逆方向に張り出すフッ
ク３３２が形成されている。このフック３３２は、ロー
タ３３のベーン３１１の先端両角部に形成された前記切
欠き３１４に係止される係止手段を構成しており、シー
ル部材３３のベーン３１１への組付の際にフック３３２
が位置決めとなって、取付け位置のずれによる密封機能
の低下を回避する機能を果たす。

【００１５】 クラッチキー２２は、ガス圧を受ける受
圧ヘッド２２１とラチェットホイール２１への係合手段
を構成するくさび状のパウル２２２を備えており、パウ
ル２２２がラチェットホイール２１側に向けて配設され
る。クラッチキー２２の上記受圧ヘッド２２１にはキー
コネクタ２３が係止される。これは、クラッチキー２２
を非作動時に所定位置に定置させる機能と、ガス圧の供
給室３０２から作動室３０１への供給を制御する機能と
を果たすべく設けられたもので、したがって、クラッチ
キー２２の受圧ヘッド２２１と係合する蟻溝２３１と、
溝３００口部への係合フック２３２とを備えている。

【００１６】 シール部材３４は、ロータ３１のリング
部３１２外周面と隔壁３０３の凹部３０４とに圧接され
るシール面と、それらの背後の凹入状の受圧面とを備え
た断面略Ｖ字状に構成されており、Ｖ字状の頂部をリン
グ部３１２と隔壁３０３との隙間に向け、受圧面を加圧
室３０１ａに向けて、ハウジング３０の隔壁先端の凹部
３０４に軽い弾発状態で、自身の形状で位置決めされ
て、収容支持される（図１参照）。

【００１７】 リッド３２は、プレス板材で構成され、
ハウジング３０の端面開口を覆うべく、ハウジング３０
端面形状に合致する略正方形の作動室カバー部３２３と
それに連接する平行四辺形の供給室カバー部３２４とを
備えている。作動室カバー部３２３の中央には内向きに
延びる筒状の支持フランジ３２５が突設され、これがロ
ータ３１のリング部３１２の内径側段部を支持するベア
リングとして機能する。

【００１８】 この他に、このアクチュエータ３には、
Ｏ字形断面のエラストマシール３５が配設される。これ
は、前記シール溝３０５中に嵌装されて、ハウジング３
０とリッド３２との間を密封する機能を果たすもので、
作動室３０１と供給室３０２の外周を周回する周回部３
５０と、それから分岐して両室３０１，３０２間を密封
する枝部３５１と、隔壁３０３部を密封する枝部３５２
とを有する。

【００１９】 巻取軸２の振れ回りにより、ラチェット
ホイール２１の外歯２１１がハウジング３０の支持フラ
ンジ３０６内周を削るのを防ぐべく、ベアリングブッシ
ュ３６が設けられている。これは、ハウジング３０の作
動室３０１に突出する支持フランジ３０６の内周に嵌挿
されるもので、一端側に径方向外向きに延びる鍔３６１
を有する。この鍔３６１は、組立て状態において、ロー
タ３１のリング部３１２と支持フランジ３０６の端面と
の間に位置し、ブッシュの位置決めとスラストベアリン
グの機能を果たす。

【００２０】 なお、図３において、符号４１は、ガス
ジェネレータ４のプライマ、５は加速度センサを示す。
ガスジェネレータ４はハウジング３０の供給室３０２に
連設された筒形のガスジェネレータ収容部３０８に収容
され、リッド３２の固定に伴って止環４４を介して収容
部３０８の底部に押圧固定され、該底部の外側にネジ止
めされる加速度センサ５と対峙される。加速度センサ５
にはプライマ４１を撃発させる図示しないピンが設けら
れており、このピンの押出し時にその先端を導入する収
容部底部の開口はカプラ４３により連結シールされる。

【００２１】 次に、上記実施例の作動について図４を
基に、細部構成については図３を参照しつつ説明する。
この装置では、非作動位置において、ロータ３１はそれ
に嵌挿されたクラッチキー２２の背後を隔壁３０３に当
接させた、図４の（Ａ）で示す位置に在る。この状態
で、加圧室３０１ａは、最も縮小した状態にあり、クラ
ッチキー２２は、キーコネクタ２３により位置決めされ
て、ラチェットホイール２１の外歯２１１とは係合しな
い位置にある。したがって、巻取軸２はアクチュエータ
３とは完全に切り離されて、自由に回転可能で、リトラ
クタの機能は従来どおり維持される。この状態では、図
２に示すように、シール部材３３の可撓性のリップ３３
１が、先端側を加圧室３０１ａ側に向かって拡開し、自
己弾性により先端縁３３１ａをシリンダのハウジング３
０周壁及び端壁並びにリッド３２の端壁に弾接された状
態にある。

【００２２】 加速度を検知して図３に示すセンサ５の
ファイアリングピンが撃発動作し、ガスジェネレータ４
のプライマ４１が発火し、ニトロセルロース等の推進薬
の燃焼による生成ガス圧が供給室３０２において、キー
コネクタ２３に印加されると（図４の（Ｂ）参照）、フ
ック２３２による係合が解かれてキーコネクタ２３が溝
３００に沿って押されるため、クラッチキー２２はキー
コネクタ２３に押されて内向きに押込まれ、パウル２２
２がラチェットホイール２１の外歯２１１の山部と接す
る位置まで移動する。このとき、キーコネクタ２３の外
端部は、加圧室３０１ａの外周面に達するため、ガスの
加圧室３０１ａへの供給が開始される。この時点では、
未だ加圧室３０１ａのガス圧が十分高まっておらず、シ
ール部材３３のリップ３３１にかかるガス圧も低いの
で、加圧室３０１ａから背圧室３１０ｂへのガス抜け
は、主として前記可撓性リップ３３１の自己弾性による
弾接力で阻止される。この当初のガス抜けを防ぐこと
は、その後のガス圧シール機能と密接な関連をもってい
る。それは、この段階でシール部材３３の周縁の一部か
らでもガス抜けが生じると、その後に高まるガス圧が該
部を通して一気に加圧室３０１ａから背圧室３１０ｂへ
抜けてしまう現象が生じ、シール部材３３のリップ３３
１によるガス圧シール効果が発揮されなくなるからであ
る。

【００２３】 上記動作により、ガス圧はロータ３１の
ベーン３１１にも作用し、ベーン３１１の背後を可撓性
シール部材３３を介して押すため、ロータ３１は軸回り
に、図４の（Ｃ）に示すように、反時計回り回転を開始
する。この回転につれて生じる作動室３０１の背圧室３
０１ｂ側の圧力は、ハウジング３０の排気孔３０７を経
て大気中に放出され、背圧室側の圧力上昇による抵抗の
発生は防止される。一方、クラッチキー２２の変位は継
続され、やがてクラッチキー２２のパウル２２２がラチ
ェットホイール２１の外歯２１１に噛み合い、ロータ３
１はクラッチキー２２を介してラチェットホイール２１
と係合する。この時点で、巻取軸２はアクチュエータ３
と連結される。そして、ロータ３１の回転力は、図４の
（Ｄ）に示すように、クラッチキー２２及びラチェット
ホイール２１を介して巻取軸２に伝達される。これらの
段階では、加圧室３０１ａ側の圧力は高圧となるため、
加圧室３０１ａから背圧室３０１ｂへのガス漏れの阻止
は、可撓性シール部材３３のリップ３３１の背後に作用
するガス圧自体により行われるようになる。

【００２４】 このような巻取軸２の回転動作につれ
て、巻取リール１に巻付けられたベルトが巻込まれ、ベ
ルトの引締めが行われ、やがて、ロータ３１は、図４の
（Ｅ）に示す位置に達すると、ベーン３１１が隔壁３０
３に衝突してロータ３１の回転は停止する。この位置に
なると、今度は、加圧室３０１ａも大気開放されるた
め、残ガス圧も排気される。しかしながら、この後も、
巻取リール１と一体化された巻取軸２は自身の慣性で回
転を続けようとするため、今度は、図４の（Ｆ）に示す
ように、ラチットホイール２１の外歯２１１がクラッチ
キー２２を係合解除方向に押し出し、巻取軸２がロータ
３１から解放されるため、巻取軸２の回転は継続する。
そして、この慣性による回転は、ベルト張力と巻取リー
ルを含む慣性系の回転モーメントとが均衡するまで継続
する。この回転によるベルト引込み量は、ガスジェネレ
ータ４に装填された推進薬量にもよるが、ロータ回転に
よる分の約１／２程度とすることができる。このよう
に、上記一連の動作でプリテンションの付与が行われ
る。なお、この動作完了後のベルト引出しは、リトラク
タＲの構成要素である前記ロックパウル１３のラチェッ
ト内歯１０１への係合により阻止される。

【００２５】 なお、これら一連の動作説明において、
クラッチ係合動作を鮮明にすべく、キーコネクタのその
後の動作を省略したが、キーコネクタ２３は、図４の
（Ｂ）ないし（Ｃ）に示すクラッチ係合過程途上に溝３
００からその大部分が抜け出した状態で、ロータ３１の
回転開始により、クラッチキー２２に脚部を引きずられ
るため、蟻溝２３１部での係合が解かれて、クラッチキ
ー２２から外れる。

【００２６】 以上、本発明を実施例を基に詳説した
が、各構成要素の形状、配設位置及び材質は、上記実施
例に示したものに限定されることなく、所期の機能を果
たすものであれば、特許請求の範囲に記載の範囲内で種
々の構成を採り得るものである。

【００２７】

【発明の効果】 本発明によれば、ベーンの加圧室側に
添設されたシール部材の可撓性のリップが、その周縁を
加圧室に供給されるガスの圧力に応じた強さでシリンダ
に圧接され、加圧室から背圧室へのガス洩れを防ぎ、ガ
ス漏れによるアクチュエータ駆動力の減少を防ぎ、ロー
タリアクチュエータ作動プリテンショナのプリテンショ
ンストロークを確保することができる。そして、リップ
の先端側を加圧室側に向かって拡開し、自己弾性により
先端縁をシリンダに弾接された構成により、当初からベ
ーンの周縁とシリンダとの間が密封さているため、特
に、ガス圧供給当初の加圧室から背圧室へのガス洩れを
防ぐ機能が向上する。さらに、シール部材が背圧室方向
に張り出すフックを備え、該フックがロータのベーンに
係止された構成により、シール部材のベーンへの組付の
際にフックが位置決め機能を果たし、取付け位置のずれ
による密封機能の低下を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係るプリテンショナのシ
リンダをリッドを取外して示す端面図である。

【図２】 上記実施例のシール部材を一部断面で示す拡
大図である。

【図３】 上記実施例の全体構成要素を分解してリトラ
クタと共に示す斜視図である。

【図４】 上記実施例の作動を順を追って示す作動説明
図である。

【符号の説明】

Ｒ リトラクタ（ベルト引締め手段） ３ アクチュエータ ４ ガスジェネレータ ３０ ハウジング（シリンダ） ３１ ロータ ３２ リッド（シリンダ） ３６ ブッシュ ３０１ 作動室 ３０１ａ 加圧室 ３０１ｂ 背圧室 ３０３ 隔壁 ３１１ ベーン ３３ シール部材 ３３１ リップ ３３１ａ 先端縁 ３３２ フック

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60R 22/12 - 22/46

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスジェネレータと、該ガスジェネレー
   タから供給されるガスを駆動源としてシートベルトを巻
   込むアクチュエータとから構成され、該アクチュエータ
   は、前記ガスジェネレータに連通する作動室を形成され
   たシリンダと、該シリンダに回転自在に支持して前記作
   動室内に配設され、前記シリンダに形成された隔壁と協
   働して前記作動室をガスジェネレータに連通する加圧室
   と大気開放された背圧室とに区画するベーンを有するロ
   ータとを備えるロータリアクチュエータ作動プリテンシ
   ョナにおいて、 前記ベーンの加圧室側にシール部材が添設され、 該シール部材は、その周縁に沿って前記加圧室に供給さ
   れるガスの圧力により前記シリンダに圧接される可撓性
   のリップと、背圧室方向に張り出すフックを備え、 前記リップは、その先端側が前記加圧室側に向かって拡
   開し、自己弾性により先端縁を前記シリンダに弾接さ
   れ、前記フックは前記ロータのベーンに係止された こと
   を特徴とするロータリアクチュエータ作動プリテンショ
   ナ。