JP4773253B2 - 滑りクラッチを備えるベルト巻取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提項に基づくベルト巻取り装置に関する。

このようなベルト巻取り装置として、例えば特許文献１のようなものがある。
欧州特許出願公開第１１５７９０５Ｂ１号公報

上記のベルト巻取り装置では、ベルト巻取り区域を備えるシャフトに巻取り方向へ初期荷重をかける主ゼンマイばねが設けられている。さらに、主ゼンマイばねと逆向きに作用するように配置されたバランススプリングが設けられている。このバランススプリングは、一方では、外側端部でラチェットホイールと堅固に連結されるとともに、他方では、内側端部で滑りクラッチのリングと堅固に連結されている。ラチェットホイールは規制装置によって巻取り方向へ規制可能である。

ベルトが装着されているときは、主ゼンマイばねからシャフトへ印加される巻取りトルクが低減されるのが望ましい。ベルトバックルが嵌められるとすぐに、ラチェットホイールが規制装置によって巻取り方向へ規制され、それにより、運転者ないし同乗者が後方へ動いたときに主ゼンマイばねがバランススプリングを巻締めることによって、このような低減されたトルクが生じる。このとき、主ゼンマイばねのトルクは、バランススプリングを巻締めるのに必要なトルクの分だけ低減される。

運転者ないし同乗者が走行方向と逆向きに動いたときに、つまり背もたれの方向に動いたときに、バランススプリングの作動範囲を超過した場合でも、滑りクラッチのワイヤスプリングによって、バランススプリングが主ゼンマイばねによって緊縮していてもシャフトは依然として巻取り方向に回ることができ、それによってシートベルトをさらに巻取ることが可能となる。

公知のベルト巻取り装置にはいくつかの欠点がある。ベルトバックルを外すことによってラチェットホイールの規制が解消されると、バランススプリングによってトルクがラチェットホイールに伝達されるので、ラチェットホイールは巻取り方向へ回転する。ラチェットホイールの回転運動によってバランススプリングが完全に無荷重になった後に、ラチェットホイールの回転運動が突然停止する。その原因は、バランススプリングが滑りクラッチのワイヤスプリングをまず緊縮させるので、巻取り方向へのラチェットホイールのそれ以上の回転が不可能になってしまうことにある。シャフトがさらに巻取り方向に回転運動することにより、初めてワイヤスプリングが解放される。このことは、特にバランススプリングの力が強い場合、過度の回転およびこれに伴うバランススプリングの損傷につながりかねず、最悪の場合にはバランススプリングの破損にさえつながりかねない。

公知のベルト巻取り装置のさらに別の欠点は、バランススプリングの作動範囲の超過にもかかわらず巻取り方向へのシャフトの回転を可能にするべき、ワイヤスプリングを含む滑りクラッチの信頼度が不十分なことである。

本発明は上記課題に鑑み、信頼度が高く低コストに製造可能な、耐用寿命が長いベルト巻取り装置を提案することにある。

この課題は請求項１の構成要件によって解決される。
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
本発明の根底にある思想は、バランススプリングを、滑りクラッチのような形式で、摩擦力によってのみラチェットホイールと結合することである。ベルトバックルが嵌められているとき、シートベルトを巻取るために必要な作動回転がバランススプリングの可能な全回転を超えると、バランススプリングは、主ゼンマイばねによって緊縮された後、滑りクラッチに基づいてさらに回転することができる。それにより、巻取り方向へのシャフトの回転の妨げが回避される。本発明による滑りクラッチは正確かつ均等に働くので、ベルトの操作者には常に同じ主観的印象が生まれる。さらに、バランススプリングを滑りばねとして構成することにより、普通であれば必要となるシャフト円周のワイヤスプリングを省略することができる。

ラチェットホイールが内側円周を有しており、バランススプリングは、完全に巻締められた後、ラチェットホイールが規制されていてシャフトが巻取り方向へ回転したときに、ラチェットホイールの内側円周に沿って摺動するように配置されている事が好ましい。つまり滑りクラッチは、バランススプリングそのものと、ラチェットホイールの内側円周とによって構成される。滑りクラッチは、バランススプリングの最大の作動範囲に達した場合、ないしこれを超過した場合に、バランススプリングおよびこれに伴うシャフトが巻取り方向へさらに回転することを可能にする。

ラチェットホイールへのバランススプリングの圧着力を高め、それにより、バランススプリングとラチェットホイールの内側円周との間の静止摩擦だけでなく動摩擦をも高めるために、バランススプリングをラチェットホイールの内側円周に押しつける拡張スプリングが設けられる。

拡張スプリングがばね片として構成されており、このばね片がバランススプリングの巻回に挿入されていると、設計面および迅速な組立てのために好ましい。
本発明の実施形態では、シャフトとバランススプリングの間にフリーホイールクラッチを設けることが意図されるのが好ましく、このフリーホイールクラッチは、一方では、シャフトが巻取り方向に回転したときにシャフトからバランススプリングへの力伝達を可能にし、また他方では、バランススプリングのクラッチ区域がシャフトに対して巻取り方向へ相対運動するのを許容する。フリーホイールクラッチは、ラチェットホイールが規制されているときに、シャフトの回転によって主ゼンマイばねがバランススプリングに初期荷重をかけることを可能にする。この場合、主ゼンマイばねからシャフトに作用するトルクは、バランススプリングを巻締めるのに必要なトルクの分だけ低減される。ベルトバックルが外されてラチェットホイールの規制が解除されると、ラチェットホイールは、これに作用する初期荷重のかかったバランススプリングによって、巻取り方向へ回転する。本発明によるフリーホイールクラッチは、シャフトに対するバランススプリングのクラッチ区域の相対運動を許容するので、バランススプリングが完全に巻取られたときのラチェットホイールの突然の制動は行われない。ラチェットホイールは、摩擦仕事の完遂によって運動エネルギーが消尽されるまで、バランススプリングとともに巻取り方向へシャフトに対して相対的に回転することができる。

本発明のさらに別の利点は、バランススプリングとシャフトの間のリングを省略できるという点にある。構成部品を１つ省くことにより、製造コストが低減される。
本発明の追加的な利点は、ワイヤスプリングの省略によって、装置全体がより小型に構成されるという点にある。

本発明の実施形態では、フリーホイールクラッチは、シャフトと回転不能に結合された駆動装置を含んでおり、駆動装置とバランススプリングの間で自動的に解消可能な嵌合が成立可能であることが意図されるのが好ましい。駆動装置は、ラチェットホイールが規制されていてシャフトが巻取り方向へ回転したときに、バランススプリングをそのクラッチ区域によって連行し、その結果、バランススプリングは主ゼンマイばねによって初期荷重をかけられ、それによってひいては、巻取り方向へシャフトに作用する主ゼンマイばねのトルクを低減させる。駆動装置とバランススプリングの間の力伝達は、嵌合を介して行われる。駆動装置とバランススプリングの間の嵌合は、クラッチ区域が巻取り方向へシャフトに対して相対運動をすると自動的に解消されるように構成されており、それにより、ラチェットホイールはバランススプリングとともにシャフトないし駆動装置を中心として巻取り方向へ自由に回転することができる。

駆動装置は、バランススプリングを取外し可能に引掛けるための少なくとも１つの収容部を備える駆動ホイールとして構成されている事が好ましい。運転者ないし同乗者がシートバックの方向に後方へ動いたとき、収容ばねができるだけすぐに駆動ホイールによって巻取り方向へ連行されるようにするために、駆動ホイールの円周全体にわたって配分された複数の収容部が、バランススプリングのクラッチ区域との嵌合による連結のために設けられるのが好ましい。この場合、収容部は、駆動ホイールの円周にある半径方向に延びる歯によって構成される事が好ましい。

バランススプリングがゼンマイばねであると好ましい。本発明に基づいてフリーホイールクラッチが設けられることで、使用する主ゼンマイばねとほぼ同じ強さのバランススプリングを用いることができる。

本発明の好ましい実施形態では、駆動装置との嵌合を成立させるためのクラッチ区域は、バランススプリングの内側端部によって構成されることが意図される。設計的に簡素な実施形態では、バランススプリングのクラッチ区域はフック状に構成される。このフックにより、バランススプリングを駆動装置の収容部に引掛けることができ、フック状のクラッチ区域は、シャフトに対して相対的に巻取り方向へ駆動装置の収容部の上を通過して動くことができる。あるいは、バランススプリングのクラッチ区域を、バランススプリングと連結された別個の構成部品によって構成することも考えられる。

組立てを簡略化するために、シャフトが特に互いに差込可能に多部分で構成されることが意図されるのが好ましい。この場合、駆動装置はシャフトまたはシャフト部分と一体的に構成されていてよい。

図面に示す実施例を参照しながら、本発明について詳しく説明する。
各図面にはベルト巻取り装置１が示されている。ベルト巻取り装置により、シャフト４のベルト巻取り区域３へ安全ベルト２を巻取ることができる。シャフト４は２部分で構成されており、ベルト巻取り区域３と駆動区域５で成り立っている。シャフト４は金属ケーシング６に回転可能に支承されている。

さらにベルト巻取り装置１は、外側端部８でプラスチックケーシング９と堅固に連結された主ゼンマイばね７を含んでいる。プラスチックケーシング９は、３つのピン１０により、金属ケーシング６と側方で連結されている。

主ゼンマイばね７は内側端部１１で、シャフト４の駆動区域５と回転不能に結合されている。それによりシャフト４は、引出し方向ｂへシャフト４が回転したとき、すなわちベルト２が巻出されたときに、主ゼンマイばねによって巻取り方向ａへ初期荷重をかけられる。

さらにベルト巻取り装置１は、主ゼンマイばね７に隣接し、かつシャフト４の駆動区域５と同軸に配置されたラチェットホイール１２を含んでおり、このラチェットホイールは、シャフト４の駆動区域５に対して相対的に２つの回転方向へ回転可能である。安定性の理由から、主ゼンマイばね７と向かい合うほうのラチェットホイール１２の側には、ラチェットホイール１２と一体的に構成されたディスク１３が設けられている。ディスク１３は、シャフト４の駆動区域５のための中央の貫通孔１４を有している。ラチェットホイール１２には、操作タペット１７を備えるソレノイドアクチュエータ１６と、旋回可能に支承されたラチェットレバー１８とを含む規制装置１５が付属している。さらに規制装置１５は、ラチェットレバー１８のためのばね３１を含んでいる。ラチェットレバー１８は、ラチェットホイールの外側円周全体にわたって設けられた歯１９と協働する。規制装置は、巻取り方向ａへのラチェットホイール１２の回転運動を規制する役目をする。引出し方向ｂへのラチェットホイール１２の回転は常時可能である。その場合、ラチェットレバー１８が当接していれば、ラチェットレバーはラチェットホイール１２の歯１９を飛び越える。

ラチェットホイール１２の内部には、同じくゼンマイばねとして構成されたバランススプリング２０が配置されている。バランススプリング２０は、ラチェットホイール１２と嵌合によって結合されるのではなく、外側の巻回がラチェットホイール１２の内側円周２１に当接している。ラチェットホイール１２の内側円周２１に対するバランススプリング２０の圧着力を高めるために、バランススプリングの外側の巻回の内部に配置され、そのようにしてバランススプリング２０の外側の巻回をラチェットホイール１２の内側円周２１に押しつける、円周ばね片として構成された拡張スプリング２２が設けられている。バランススプリング２０の外側端部２３はフック状に内方へ曲がっている。それにより拡張スプリング２２は、バランススプリング２０に対して、自らの円周位置に保たれる。バランススプリング２０とラチェットホイール１２の間の力伝達は、巻取り方向ａでも引出し方向ｂでも、バランススプリング２０とラチェットホイール１２の内側円周２１とで構成される滑りクラッチによって摩擦力で行われる。

バランススプリング２０の内部には、駆動ホイールとして構成された駆動装置２４が設けられている。駆動装置２４は、巻取り方向ａに傾いた、半径方向に延びる多数の歯２５を含んでいる。歯２５は、巻取り方向ａを向いている側面２６で、バランススプリング２０のクラッチ区域２８を連行するための収容部２７を形成している。クラッチ区域２８は、バランススプリング２０の内側端部２９によって構成されている。この内側端部２９は、引出し方向ｂへフック状に内方へ曲がっている。フック状に構成されたクラッチ区域２８により、駆動ホイール２４の歯２５ないし側面２６と、バランススプリング２０との間で嵌合を成立させることができる。バランススプリング２０と駆動装置２４との嵌合は自動的に解消可能であり、その結果、シャフト４の駆動区域５に対するクラッチ区域２８の相対運動が巻取り方向ａへ可能となる。この場合、バランススプリング２０の内側端部２９は、歯２５の側面２６と向かい合う平坦な側面３０に沿って摺動する。

巻取り方向ａにシャフト４が回転すると、駆動装置２４と、バランススプリング２０ないしバランススプリング２０のクラッチ区域２８とによって構成されるフリーホイールクラッチにより、初期荷重力がバランススプリング２０へ伝達されるので、バランススプリング２０は、シャフト４の駆動区域５に対して、引出し方向ｂの回転初期荷重力を及ぼすことになる。

次に、ベルト巻取り装置１の機能形態について説明する。
主ゼンマイばね７は、シャフト４の駆動区域５およびプラスチックケーシング９と常に係合しており、その結果、安全ベルト２が引出されているとき、主ゼンマイばね７からは常に巻取り方向ａの初期荷重力がシャフト４の駆動区域５に対して及ぼされる。安全ベルト２を装着するときにラチェットホイール１２は、図示しないベルトバックルが嵌められるまで、巻取り方向ａへ自由に回転可能である。ベルトバックルが嵌められるとソレノイドアクチュエータ１６が作動し、それによって操作タペット１７が引き込まれる。それにより、操作タペット１７と連結されているラチェットレバー１８が規制位置へと旋回する。この規制位置のとき、ラチェットレバー１８は、ラチェットホイール１２の歯１９の急傾斜の側面と嵌合により協働し、そのようにして、ラチェットホイール１２が巻取り方向ａへ回転するのを妨げる。それ以後、ラチェットホイール１２は、ラチェットレバー１８の歯を飛び越えることによって引出し方向ｂへ回転することしかできない。

安全ベルトが巻取られると、すなわち、主ゼンマイばね７による力の付勢によってシャフト４が巻取り方向ａへ回転すると、シャフト４の駆動区域５と一体的に構成されている駆動装置２４も巻取り方向ａへ回転する。このとき、駆動装置２４は歯２６でバランススプリング２０のクラッチ区域２８を連行し、それにより、ラチェットホイール１２は規制されたままで、バランススプリング２０が巻締められる。その際、バランススプリング２０の巻締めに必要なトルクは、主ゼンマイばね７のトルクと逆向きに作用するので、バランススプリング２０の巻締めに必要なトルクの分だけ主ゼンマイばね７のトルクが低減される。この低減されたトルクが、シャフト４およびそれに伴うベルト２に巻取り方向ａで作用し、運転者にとって望ましい快適性効果を生む。

ラチェットホイール１２が規制されたままバランススプリング２０の作動範囲を超えると、つまり、安全ベルト１２を巻取るのに必要なシャフト４の回転が、バランススプリング２０の最大限可能な全回転を超過すると、バランススプリングは、規制されたラチェットホイール１２の内側円周２１に沿って巻取り方向ａに摺動する。このようにして、安全ベルト２が運転者ないし同乗者の身体に装着されるまで、シャフト４が巻取り方向ａへさらに回転することができる。拡張スプリング２２の寸法設定に応じて、バランススプリング２０の外側円周とラチェットホイール１２の内側円周との間の静止摩擦ないし動摩擦を変更することができる。拡張スプリング２２を設けることにより、定義された滑りモーメントが生成される。

ベルトバックルが外されると、ソレノイドアクチュエータ１６の操作タペット１７が繰り出され、それにより、ラチェットレバー１８がばね３１のばね力に抗して規制位置から半径方向へ旋回して外れる。ラチェットホイール１２は、バランススプリング２０のトルクで駆動されながら、すぐに巻取り方向ａへ回転し始め、バランススプリング２０は無荷重となる。ラチェットホイール１２の回転は、巻取り方向ａへ高速で行われる。遅くともバランススプリング２０が完全に無荷重になったときに、バランススプリング２０のフック状のクラッチ区域２８が、駆動装置２４の対応する収容部２７から自動的に外れ、ラチェットホイール１２が完全に静止するまで、駆動装置２４の歯２５の上を通過して摺動する。安全ベルト２の巻取りは、ラチェットホイール１２が規制されていない状態で、主ゼンマイばね７の全面的なトルクによって行われる。

本発明によるベルト巻取り装置を示す分解図である。 組み立てられた状態のベルト巻取り装置を示す図である。

符号の説明

１ ベルト巻取り装置
２ 安全ベルト
３ 巻取り区域
４ シャフト
５ 駆動区域
６ 金属ケーシング
７ 主ゼンマイばね
８ 外側端部
９ プラスチックケーシング
１０ ピン
１１ 内側端部
１２ ラチェットホイール
１３ ディスク
１４ 貫通孔
１５ 規制装置
１６ ソレノイドアクチュエータ
１７ 操作タペット
１８ ラチェットレバー
１９ 歯
２０ バランススプリング
２１ 内側円周
２２ 拡張スプリング
２３ 外側端部
２４ 駆動装置
２５ 歯
２６ フランジ
２７ 収容部
２８ クラッチ区域
２９ 内側端部
３０ 平坦な側面
３１ ばね
ａ 巻取り方向
ｂ 引出し方向

Claims (14)

1. シャフト（４）と、前記シャフト（４）に安全ベルト（２）の巻取り方向（ａ）へ初期荷重をかけるように配置された主ゼンマイばね（７）と、前記シャフト（４）に対して相対的に回転可能に配置されたラチェットホイール（１２）と、前記ラチェットホイール（１２）の巻取り方向（ａ）への回転運動を規制するための規制装置（１５）と、前記ラチェットホイール（１２）が規制されているときに前記主ゼンマイばね（７）の初期荷重力と逆向きに作用する初期荷重力を前記シャフト（４）に伝達可能なように配置されたバランススプリング（２０）とを備えるベルト巻取り装置（１）において、
   前記バランススプリング（２０）と前記ラチェットホイール（１２）とは摩擦力によってのみ結合し、それらの間の力伝達は摩擦力で行われることを特徴とする、ベルト巻取り装置。
2. 前記ラチェットホイール（１２）は内側円周（２１）を有しており、前記バランススプリング（２０）は、完全に巻締められた後、前記ラチェットホイール（１２）が規制されていて前記シャフト（４）が巻取り方向（ａ）へ回転したときに、前記ラチェットホイール（１２）の前記内側円周（２１）に沿って摺動するように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のベルト巻取り装置。
3. 前記ラチェットホイール（１２）への前記バランススプリング（２０）の圧着力を高めるために拡張スプリング（２２）が設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載のベルト巻取り装置。
4. 前記拡張スプリング（２２）は前記バランススプリング（２０）の２つまたはそれ以上の巻回の間に挿入されていることを特徴とする、請求項３に記載のベルト巻取り装置。
5. 一方では、前記ラチェットホイール（１２）が規制されているとき、前記シャフト（４）から前記バランススプリング（２０）への巻取り方向（ａ）の力伝達を可能にし、また他方では、前記ラチェットホイール（１２）が規制されていないとき、前記バランススプリング（２０）のクラッチ区域（２８）が前記シャフト（４）に対して巻取り方向（ａ）へ相対回転運動するのを許容するフリーホイールクラッチが設けられていることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれか１項に記載のベルト巻取り装置。
6. 前記フリーホイールクラッチは、前記シャフト（４）と回転不能に結合された駆動装置（２４）を含んでおり、前記駆動装置（２４）と前記バランススプリング（２０）の前記クラッチ区域（２８）との間で自動的に解消可能な嵌合が成立可能であることを特徴とする、請求項５に記載のベルト巻取り装置。
7. 前記駆動装置（２４）は、前記バランススプリング（２０）を取外し可能に引掛けるための少なくとも１つの収容部（２７）を備える駆動ホイールとして構成されていることを特徴とする、請求項６に記載のベルト巻取り装置。
8. 前記収容部（２７）は、前記駆動ホイールの円周全体にわたって配分された、半径方向に延びる歯（２５）によって構成されていることを特徴とする、請求項７に記載のベルト巻取り装置。
9. 前記歯（２５）は巻取り方向（ａ）に傾いていることを特徴とする、請求項８に記載のベルト巻取り装置。
10. 前記バランススプリング（２０）はゼンマイばねであることを特徴とする、請求項１から９のうちいずれか１項に記載のベルト巻取り装置。
11. 前記駆動装置（２４）との嵌合を成立させるための前記バランススプリング（２０）の前記クラッチ区域（２８）は、前記バランススプリング（２０）の内側端部（２９）によって構成されていることを特徴とする、請求項５から１０までのいずれか１項に記載のベルト巻取り装置。
12. 前記バランススプリング（２０）の前記クラッチ区域（２８）はフック状に構成されていることを特徴とする、請求項５から１１までのいずれか１項に記載のベルト巻取り装置。
13. 前記シャフト（４）は、特に互いに差込可能なように軸方向で多部分から構成されていることを特徴とする、請求項１から１２のうちいずれか１項に記載のベルト巻取り装置。
14. 前記駆動装置（２４）は前記シャフト（４）またはシャフト部分（３，５）と一体的に構成されていることを特徴とする、請求項６から１３までのいずれか１項に記載のベルト巻取り装置。

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