JP2006103453A - シートベルトリトラクタおよびこれを用いたシートベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの消費電力を低減しかつモータの制御をより簡単にしつつ、迅速なベルト巻取りおよび高トルクでのベルト巻取りの２つの巻取り性能を実現する。
【解決手段】クラッチパウル４９がインターナルギヤ３０に係合されない状態で、モータのベルト巻取り方向の正転により、クラッチギヤ４３がキャリヤギヤ３１に噛合する。これにより、低減速比動力伝達モードが設定され、高速かつ低トルクでシートベルトが巻取られる。シートベルトのスラックがなくなってベルト荷重が上昇すると、クラッチパウル４９がインターナルギヤ３０に係合可能となる。また、モータ電流が上昇して設定値を超えると、モータが逆転され、クラッチギヤ４３がキャリヤギヤ３１から離間する。これにより、高減速比動力伝達モードが設定され、低速かつ高トルクでベルトが巻取られる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、自動車、飛行機、船舶等の乗員を乗せて移動する物（以下、まとめて車両という）に装備され、乗員を拘束保護するためのシートベルトをモータにより巻取るシートベルトリトラクタおよびこれを用いたシートベルト装置の技術分野に属し、特に、モータの限られた消費電力でベルト巻取りを効率よく行うことのできるシートベルトリトラクタおよびこれを用いたシートベルト装置の技術分野に属するものである。

従来から自動車等の車両に装備されているシートベルト装置は、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、シートベルトに摺動可能に支持されたタングと、タングが係合されるバックルとを少なくとも備えていて、タングがバックルに係合されたシートベルト装着状態で、衝突時等の車両に大きな減速度が作用した場合のような緊急時に、シートベルトで乗員を拘束することにより乗員のシートからの飛び出しを阻止して、乗員を保護している。

このようなシートベルト装置においては、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタが設けられている。このシートベルトリトラクタは、シートベルトを巻き取るスプールを常時巻取り方向に付勢するうず巻きばね等の付勢力付与手段を備えている。この付勢力付与手段の付勢力により、シートベルトは非装着時にはスプールに巻き取られている。また、シートベルトは装着時には付勢力付与手段の付勢力に抗して引き出されて、乗員に装着される。そして、シートベルトリトラクタは、前述のような緊急時にロック手段が作動してスプールの引出し方向の回転を阻止することにより、シートベルトの引出しが阻止される。これにより、緊急時にシートベルトは乗員を確実に拘束し、保護するようになる。

ところで、このような従来のシートベルト装置には、車両の衝突前に衝突不可避であると判断したとき、モータの駆動力を大きくしてシートベルトを巻き取り、シートベルトの張力を大きくすることで、乗員の拘束力を高め、車両衝突を検知したとき、プリテンショナのガス発生装置が作動してガスを発生し、発生したガスでシートベルトを急速に巻き取ることで、乗員の拘束力を更に高めるようにしたモータによるシートベルトリトラクタが提案されている（特許文献１参照）。

一方、モータの回転トルクを伝達する動力伝達経路として、一定の減速比でモータの回転トルクを前述の付勢力付与手段に伝達して付勢力付与手段を高める第１動力伝達経路と一定の減速比でモータの回転トルクをスプールに伝達する第２動力伝達経路とを設定し、第１ソレノイドで第１動力伝達経路を設定するとともに、第２ソレノイドで第２動力伝達経路を設定することで、ベルトテンションを制御するようにしたシートベルトリトラクタが提案されている（特許文献２参照）。
特開２０００−９５０６４号公報。 特開２０００−１７７５３５号公報。

ところで、シートベルトの巻取りモードには、シートベルトのスラック（弛み）除去や格納動作のための迅速なベルト巻取りや乗員を拘束するための大きな巻取り力でのベルト巻取りなどがあり、巻取りモードによって、スプールの回転速度およびスプールのベルト巻取りトルクがともに種々異なっている。

しかし、前述の特許文献１に開示のシートベルトリトラクタでは、モータの駆動力をスプールに伝達する動力伝達機構が一定の減速比の動力伝達経路を１つ有しているだけである。このため、一定の減速比が１つだけ一義的に設定されてしまい、前述のような種々異なるスプールの回転速度およびスプールのベルト巻取りトルクに柔軟にかつ効率よく対応することは難しい。

そこで、モータの回転速度およびスプールの巻取り力をきめ細かく制御することが考えれるが、このようにするとモータの制御が面倒になるばかりでなく、消費電力が大きくなってしまう。特に、車両衝突時のように緊急時での大きな拘束力を得るためにはモータの回転トルクを大きくする必要があるが、モータの回転トルクを大きくすると消費電力が増大するか、あるいはモータが大型になってしまう。

一方、前述の特許文献２に開示のシートベルトリトラクタでは、一方の動力伝達経路はモータの回転トルクを前述の付勢力付与手段に伝達してこの付勢力付与手段の付勢力を制御するものであり、また、他方の動力伝達経路はモータの回転トルクをスプールに直接伝達してこのスプールの巻取り力をモータの回転トルクで直接制御するものである。このため、特許文献２に開示のシートベルトリトラクタは、動力伝達経路として減速比の異なる２つの動力伝達経路が設定されているものの、モータの回転トルクをスプールに直接伝達するために一定の減速比の動力伝達経路を１つ有しているだけである。このため、モータの回転トルクをスプールに直接伝達するうえで、前述の特許文献１の場合と同様に一定の減速比が１つだけ一義的に設定されてしまい、前述のような種々異なるスプールの回転速度およびスプールのベルト巻取りトルクに柔軟にかつ効率よく対応することは難しい。

また、モータの回転トルクで付勢力付与手段の付勢力を制御し、制御された付勢力でスプールの巻取り力を制御することで、ある程度のベルト巻取り力の制御は可能であるが、モータの回転トルクをより効率よく利用することで、スプールの巻取り力をよりきめ細かく制御することが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、効果的にコンパクトに形成できるとともに、モータの消費電力を低減しかつモータの制御をより簡単にしつつ、シートベルトのスラック除去や格納動作のための迅速なベルト巻取りおよび乗員拘束のための大きな巻取り力でのベルト巻取りの２つの巻取り性能を効率よく実現できるシートベルトリトラクタおよびこれを用いたシートベルト装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、高速かつ低トルク伝達から低速かつ高トルク伝達への切換をより正確にかつより確実に行うことのできるシートベルトリトラクタおよびこれを用いたシートベルト装置を提供することである。

前述の課題を解決するために、請求項１の発明のシートベルトリトラクタは、シートベルトを巻取るスプールと、このスプールを回転させる回転トルクを発生するモータと、このモータの回転トルクを前記スプールに伝達する動力伝達機構とを少なくとも備え、モータの回転トルクにより前記シートベルトを前記スプールに巻き取るようになっているシートベルトリトラクタにおいて、前記動力伝達機構が、前記モータの回転トルクを高速かつ低トルクで前記スプールに伝達する低減速比動力伝達モードと前記モータの回転トルクを低速かつ高トルクで前記スプールに伝達する高減速比動力伝達モードとが設定されており、前記動力伝達機構を前記低減速比動力伝達モードと前記高減速比動力伝達モードとのいずれか一方に選択的に切り換え設定する動力伝達モード切換機構を備えているとともに、前記モータの回転方向を逆転制御することで前記動力伝達モード切換機構の作動を制御して前記低減速比動力伝達モードと前記高減速比動力伝達モードとを切り換え設定する制御装置を備えていることを特徴としている。

また、請求項２の発明のシートベルトリトラクタは、前記制御装置が前記モータへ供給されるモータ電流に基づいて前記モータの回転方向を逆転制御することを特徴としている。
更に、請求項３の発明のシートベルトリトラクタは、前記制御装置が、前記モータ電流が設定電流値以下のとき、前記動力伝達機構を前記低減速比動力伝達モードに設定するとともに、前記モータ電流が設定電流値を超えたとき、前記動力伝達機構を前記高減速比動力伝達モードに設定することを特徴としている。

更に、請求項４の発明のシートベルトリトラクタは、前記動力伝達機構の前記高減速比動力伝達モードを設定する機構が、キャリヤ、サンギヤ，プラネットギヤ、およびインターナルギヤからなる遊星歯車機構により構成されていることを特徴としている。

更に、請求項５の発明のシートベルトリトラクタは、前記動力伝達機構が、更に前記モータの回転トルクを前記スプールに伝達しない動力伝達遮断モードが設定されており、前記動力伝達モード切換機構が、前記動力伝達機構を、前記低減速比動力伝達モード、前記高減速比動力伝達モードおよび動力伝達遮断モードのいずれか一つのモードに選択的に切り換え設定することを特徴としている。

更に、請求項６の発明のシートベルト装置は、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、前記シートベルトに摺動可能に支持されたタングと、前記タングが係合されるバックルとを少なくとも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が請求項１ないし５のいずれか１記載のシートベルトリトラクタであることを特徴としている。

このような構成をした本発明のシートベルトリトラクタによれば、動力伝達機構に高速かつ低トルク動力伝達経路を形成しているので、モータの回転トルクを高速でかつ低トルクでスプールに伝達するか、あるいはモータの回転トルクを低速でかつ高トルクでスプールに伝達するかすることができる。したがって、高速かつ低トルクでのスプールによるベルト巻取りで、シートベルトのスラック除去のための迅速なベルト巻取りが可能となり、また、低速かつ高トルクでのスプールによるベルト巻取りで、乗員拘束のための高トルクでのベルト巻取りが可能となる。
このように２つの巻取り性能を実現できるので、シートベルトの巻取り時、その巻取りに求められる性能に応じてモータの回転トルクをきめ細かく制御することなく簡単な制御で、柔軟にかつ効率よく対応することができる。

しかも、これらの２つの動力伝達経路が設定されることで、モータの回転トルクを効率よくスプールに伝達することができるので、限られた消費電力でこれらの２つの巻取り性能を確実に発揮することができる。特に、乗員拘束のための高トルクでのベルト巻取りを低速かつ高トルク動力伝達経路で実現されるので、モータの回転トルクを従来に比して小さくすることができる。これにより、モータの消費電力を低減することができるとともに、より小型のモータを使用することができ、その分、シートベルトリトラクタをコンパクトにできる。
また、前述の２つの巻取り性能を実現できることで、シートベルトリトラクタにモータの回転トルクによるプリテンショニング機能を持たせることができる。したがって、従来の反応ガスを用いたプリテンショナーを不要にできるので、コストを削減することができる。

更に、低減速比動力伝達モードと高減速比動力伝達モードとを、モータの回転方向を変えることで切り換えるようにしているので、動力伝達遮断モード、低減速比動力伝達モードおよび高減速比動力伝達モードのモード切換を行う動力伝達モード切換機構の作動制御を簡単にできるとともに、動力伝達モード切換機構の構造を簡略化できる。これにより、動力伝達モードの切換時の前述の機械的なばらつきや変動のパラメータを低減することができ、切換時のベルト荷重を安定化させることができる。したがって、動力伝達モードの切換をより正確にかつより確実に行うことができる。

特に、請求項２および３の発明のシートベルトリトラクタによれば、低減速比動力伝達モードと高減速比動力伝達モードとを、モータの回転方向を変えることで切り換えるようにした場合、回転方向の正転から逆転への反転自体を低減速比動力伝達モードのオンからオフへの切換に利用して、動力伝達モードの切換タイミングをベルト荷重と相関したモータ電流値によって決定しているので、動力伝達モード切換時のベルト荷重を左右するばらつきや変動のパラメータを、モータトルクに対するモータ電流値に集約することができる。これにより、動力伝達モードの切換をより一層正確にかつより一層確実に行うことができる。

また、請求項２および３の発明のシートベルトリトラクタによれば、モータに供給されるモータ電流に基づいて動力伝達歯車機構を低減速比動力伝達モードまたは高減速比動力伝達モードに設定しているので、モータの回転トルクを制御することなく、モード切換を簡単に行うことができるようになる。

更に、請求項４の発明のシートベルトリトラクタによれば、高減速比動力伝達モードを設定する機構を、キャリヤ、サンギヤ，プラネットギヤ、およびインターナルギヤからなる遊星歯車機構により構成しているので、低速かつ高トルク伝達経路をコンパクトに形成することができる。これにより、動力伝達歯車機構を低減速比動力伝達モードまたは高減速比動力伝達モードを有するようにしても、シートベルトリトラクタの大型化をより効果的に抑制することができる。

更に、請求項５の発明のシートベルトリトラクタによれば、動力伝達歯車機構にモータの回転トルクをスプールに伝達しない動力伝達遮断モードを設定しているので、シートベルトの引出し、シートベルトの圧迫感のない通常装着、非装着時のシートベルトの格納を、モータに影響されることなく行うことができる。

更に、請求項６の発明のシートベルト装置によれば、請求項１ないし５のいずれか１記載のシートベルトリトラクタを備えているので、モータの回転トルクをより効率よく利用してスプールの巻取り力をよりきめ細かく制御することができる。これにより、本発明のシートベルト装置、例えば自動車、飛行機、船舶等の乗員を効果的に拘束保護することが可能となる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は本発明にかかるシートベルトリトラクタの実施の形態の一例の一部を示す部分分解斜視図、図２は本発明の実施の形態の一例の残部を示す部分分解斜視図、図３は図１および図２に示す例のシートベルトリトラクタをリターンスプリング付きロッキングおよびベースフレームを外した状態で示す図である。なお、図１および図２において、図１の直線Ｘ₁,Ｘ₂,Ｘ₃,Ｘ₄と図２の直線Ｙ₁,Ｙ₂,Ｙ₃,Ｙ₄とがそれぞれ整合することで、この例のシートベルトリトラクタが構成される。また、以下の説明において、特に断らない限り、「左」、「右」は説明に使用する図において「左」、「右」であり、また、「時計回り」、「反時計回り」は説明に使用する図において「時計回り」、「反時計回り」である。

図１および図２に示すように、この例のシートベルトリトラクタ１はコ字状のベースフレーム２を備えており、このベースフレーム２内には、乗員を拘束するシートベルト３を巻き取るスプール４が回転可能に設けられている。また、ベースフレーム２の一側の外側には、車両衝突時等の車両の所定減速度以上の大減速度時に作動してスプール４のベルト引出し方向αの回転を阻止するロック機構およびスプール４を常時ベルト巻取り方向に付勢するスプリング機構からなるリターンスプリング付きロッキング５が設けられている。詳細にかつ明りょうに図示しないが、これらのロック機構およびスプリング機構は従来公知のものが採用されている。

プリテンショナ６がベースフレーム２のリターンスプリング付きロッキング５と反対側の外側に設けられており、このプリテンショナ６は、車両の大減速度発生時に作動してスプール４をベルト巻取り方向βに回転させてシートベルト３を巻き取ってシートベルト３と乗員との間のスラックを除去するようになっている。

トーションバー７がスプール４に同軸にかつこのスプール４内を貫通して設けられており、トーションバー７の一端部７ａがスプール４に一体回転可能にスプライン嵌合されている。トーションバー７の他端部７ｂは、ディスク状のコネクタ８の図示しない嵌合部（図１において他端部７ｂ側の面にトーションバー７と同軸に設けられる）に一体回転可能にスプライン嵌合される。コネクタ８のトーションバー７と反対側の面には、スプライン軸８ａがトーションバー７と同軸に設けられており、このスプライン軸８ａは連結部材９の図示しないスプライン溝穴（図１においてスプライン軸８ａ側の面にトーションバー７と同軸に設けられる）に一体回転可能に嵌合される。

更に、連結部材９のコネクタ８と反対側の面には円柱部９ａがトーションバー７と同軸に設けられ、この円柱部９ａにはリング状の第１セパレータ１０が嵌合されている。その場合、第１セパレータ１０の一側に設けられた複数個の（図示例では４個）の軸方向の溝１０ａにそれぞれ同数個のベアリングピン１１が回転可能に嵌合されるとともに、第１セパレータ１０の他側に設けられた複数個の（図示例では４個）軸方向の溝１０ｂにそれぞれ同数個のベアリングピン１２が回転可能に嵌合されており、これらのベアリングピン１１,１２により、第１セパレータ１０は円柱部９ａに対し相対回転可能にされている。連結部材９には、スプライン軸部９ｂが円柱部９ａに連続してトーションバー７と同軸に設けられ、このスプライン軸部９ｂが円環板状のキャリヤ１３の内周面にトーションバー７と同軸に設けられたスプライン溝部１３ａに嵌合され、連結部材９とキャリヤ１３とが一体回転可能にされている。

キャリヤ１３のトーションバー７と反対側の面には、スプライン軸１３ｂがトーションバー７と同軸に設けられており、このスプライン軸１３ｂは、後述するキャリヤギヤ３１のスプライン溝３１ｂを一体回転可能に貫通するとともに、リターンスプリング付きロッキング５におけるロック機構のロッキングベース１４の図示しないスプライン溝穴（図２においてスプライン軸１３ｂ側の面にトーションバー７と同軸に設けられる）に一体回転可能に嵌合される。このロッキングベース１４は従来公知のものが採用されており、ロッキングベース１４のパウル支持部に揺動可能に支持されたパウル１４ａが、ロック機構作動時に揺動してベースフレーム２の歯２ａに係合することにより、ロッキングベース１４のベルト引出方向の回転が阻止されるようになっている。したがって、前述のトーションバー７はロック機構の作動時にねじり変形することで乗員の慣性によりシートベルト３から受ける衝撃エネルギを吸収緩和するようになる。

ベースフレーム２のプリテンショナ６が設けられる反対側の内側には、リテーナ１５が４個の取付ねじ１６により取り付けられている。このリテーナ１５の大径孔１５ａにはリング状のリテーナベアリング１７が嵌合固定されている。このリテーナベアリング１７に、連結部材９の円柱部９ｃが回転可能に支持される。

第１セパレータ１０の外周にはリング状のセンター部材１８の内周面１８ａがベアリングピン１１,１２によって相対回転可能に嵌合されており、このセンター部材１８は、その段部１８ｂがギア１９の３ヶ所の爪１９ａに係合することによってギヤ１９に固定される。ギヤ１９には環状の外歯１９ｂが設けられているとともに、後述するサンギヤ２０を径方向（図１に示す状態では上下方向）にガイドしながら移動可能に保持するガイド部１９ｃが設けられている。

センター部材１８の第２外周面１８ｃには、リング状のサンギヤ２０の中心孔２０ａが嵌合されている。その場合、中心孔２０ａの直径が第２外周面１８ｃの直径より大きく設定されているとともに、サンギヤ２０が第２外周面１８ｃに対して偏心して、つまりギヤ１９の外歯１９ｂに対して偏心して設けられている。そして、サンギヤ２０は、ギヤ１９のガイド部１９ｃに径方向に相対移動可能に保持されている。したがって、センター部材１８、ギヤ１９およびサンギヤ２０は一体回転するようになっているとともに、サンギヤ２０がギヤ１９に対して径方向（図１において上下方向）に相対移動可能に設けられている。ギヤ１９とサンギヤ２０との間には、一対のスプリング２１およびレシーブスプリング２２が設けられており、一対のスプリング２１によって、サンギヤ２０がギヤ１９との径方向の相対移動が抑制されるようになっている。

このサンギヤ２０の外周面２０ｂには第２セパレータ２３が嵌合されている。その場合、第２セパレータ２３の一側に設けられた複数個（図示例では１２個）の軸方向の溝２３ａにそれぞれ同数個のベアリングピン２４が回転可能に嵌合されており、これらのベアリングピン２４により、第２セパレータ２３はサンギヤ２０の外周面２０ｂに対し相対回転可能にされている。また、第２セパレータ２３は環状のプラネットギヤ２５の中心孔２５ａ内に、ベアリングピン２４により相対回転可能に嵌合されている。

プラネットギヤ２５の外周面には、外歯２５ｂが設けられているとともに、プラネットギヤ２５の側面には、軸方向に貫通する複数個（図示例での２２個）の孔２５ｃが円周方向に千鳥状に穿設されている。また、環状のリフタ２６がキャリヤ１３とプラネットギヤ２５との間に介設されている。このリフタ２６の側面にも、プラネットギヤ２５の孔２５ｃと同数個の軸方向に貫通する孔２６ａがそれぞれ各孔２５ｃに整合するようにして円周方向に千鳥状に穿設されている。これらのプラネットギヤ２５およびリフタ２６は、それぞれ、孔２５ｃ,２６ａがキャリヤ１３のスプライン軸１３ｂと反対側の面に軸方向にかつ孔２５ｃ,２６ａに対応して立設された突出軸１３ｃ（図３に図示）に嵌合するようにして設けられている。その場合、図３に示すように各孔２５ｃの直径は各突出軸１３ｃの直径より大きく設定されていて、各孔２５ｃじゃ各突出軸１３ｃに相対移動可能に遊嵌されている。更に、プラネットギヤ２５のキャリヤ１３と反対側の面には、環状の減速プレート２７が設けられており、この減速プレートは孔２７ａとキャリヤ１３の突出軸１３ｃを用いてキャリヤ１３にかしめられている。したがって、プラネットギヤ２５およびリフタ２６はキャリヤ１３と減速プレート２７との間に介在されるとともに、プラネットギヤ２５はキャリヤ１３の中心軸つまりトーションバー７の中心軸から偏心している。

キャリヤ１３の外周面１３ｄには、第３セパレータ２８が嵌合されている。その場合、第３セパレータ２８の一側に設けられた複数個の（図示例では３０個）の軸方向の溝２８ａにそれぞれ同数個のベアリングピン２９が回転可能に嵌合されており、これらのベアリングピン２９により、第３セパレータ２８はキャリヤ１３の外周面１３ｄに対し相対回転可能にされている。また、第３セパレータ２８は環状のインターナルギヤ３０の中心孔３０ａ内に、ベアリングピン２９により相対回転可能に嵌合されている。

インターナルギヤ３０には、その中心孔３０ａのリテーナ１５側に環状の内歯３０ｂが設けられている。そして、キャリヤ１３が嵌合された第３セパレータ２８が中心孔３０ａ内に嵌合された際、プラネットギヤ２５がこの環状の内歯３０ｂ内にこの環状の内歯３０ｂの中心から偏心して位置しかつこれらの内歯３０ｂの一部にプラネットギヤ２５の外歯２５ｂの一部が部分的に噛合するようになっている。また、インターナルギヤ３０には、その中心孔３０ａのリテーナ１５側に環状のラチェット歯３０ｃが設けられている。

インターナルギヤ３０のロッキングベース１４側に隣接して、環状のキャリヤギヤ３１がインターナルギヤ３０と同心つまりトーションバー７と同心に設けられている。このキャリヤギヤ３１の外周面には外歯３１ａが設けられているとともに、キャリヤギヤ３１の中心部にスプライン溝孔３１ｂが穿設されている。このスプライン溝孔３１ｂにキャリヤ１３のスプライン軸１３ｂが貫通係合されており、これにより、キャリヤ１３とキャリヤギヤ３１とが一体回転可能となっている。

スプール４に付与する回転トルクを発生するモータ３２が、リテーナ１５の外側でプリテンショナ６の上方位置に、取付ねじ３３によって取り付けられている。このモータ３２のモータ回転軸３２ａはリテーナ１５の貫通孔１５ｂを貫通してリテーナ１５内に進入しており、リテーナ１５内のモータ回転軸３２ａには回転伝達部材３４が一体回転可能に取り付けられている。この回転伝達部材３４は、ディスク状のモータギヤ３５の図示しない嵌合部（図１において回転伝達部材３４側の面にモータ回転軸３２ａと同軸に設けられる）に一体回転可能にスプライン嵌合される。

モータギヤ３５は環状の大径の第１外歯３５ａと、環状の小径の第２外歯３５ｂと、回転軸３５ｃとを備えている。このモータギヤ３５の回転軸３５ｃは、リテーナに取付ねじ３６で取り付けられたリテーナカバー３７の軸受け部（図２においてモータギヤ３５側の面に回転軸３５ｃと同軸つまりモータ回転軸３２ａと同軸に設けられる）に回転可能に支持される。そして、モータギヤ３５の第１外歯３５ａがギヤ１９の外歯１９ｂに噛合されるとともに、第２外歯３５ｂが後述する第１コネクトギヤ４１の外歯４１ａに噛合される。

リテーナ１５には、アッパーガイドプレート３８およびロアガイドプレート３９が互いに重ね合わされて取付ねじ４０で取り付けられている。その場合、ロアガイドプレート３９に設けられた段差部３９ａ,３９ｂにより、重ね合わされたアッパーガイドプレート３８とロアガイドプレート３９との間の中間部に所定の隙間が形成されている。この隙間内に、第１コネクトギヤ４１、第２コネクトギヤ４２、およびクラッチギヤ４３が配設される。

第１コネクトギヤ４１はその外周面に外歯４１ａを有しているとともにその中心部に断面６角形の嵌合穴４１ｂを有している。第２コネクトギヤ４２はその外周面に外歯４１ａより小径の外歯４２ａを有しているとともにその中心部に断面６角形の嵌合軸４２ｂを有している。そして、第１および第２コネクトギヤ４１,４２は第２コネクトギヤ４２の嵌合軸４２ｂを第１コネクトギヤ４１の嵌合穴４１ｂに嵌合させることで同心軸上にかつ一体回転可能に更に所定の隙間を有して組み合わされるとともに、図示しない回転軸によりアッパーガイドプレート３８およびロアガイドプレート３９に回転可能に支持される。

クラッチギヤ４３は外歯４２ａとほぼ同径の外歯４３ａを有しており、第２コネクトギヤ４２の外歯４２ａとクラッチギヤ４３の外歯４３ａとが噛合されている。このクラッチギヤ４３はクラッチギヤ軸４４に回転可能に支持されているとともに、クラッチギヤ軸４４は、アッパーガイドプレート３８に設けられた円弧状のガイド孔３８ａおよびロアガイドプレート３９に設けられた円弧状のガイド孔３９ｃに沿いかつガイドされて移動可能とされている。両ガイド孔３８ａ,３９ｃは軸方向に整合されているとともに、両ガイド孔３８ａ,３９ｃ円弧は、第１および第２コネクトギヤ４１,４２の回転軸を中心とする円の円弧に設定されている。したがって、クラッチギヤ４３は第２コネクトギヤ４２に常時噛合した状態でクラッチギヤ軸４４を中心に自転しながら、第２コネクトギヤ４２の外周を公転するようになる。更に、クラッチギヤ４３はこのように公転することで、図４に示す位置に到達したときキャリヤギヤ３１の外歯３１ａに噛合するようになっている。

第１および第２コネクトギヤ４１,４２の間の隙間には、Ｕ字状のクラッチスプリング４５が配設されている。このクラッチスプリング４５は、その湾曲部４５ａが第２コネクトギヤ４２にその軸方向に第１コネクトギヤ４１へ突出するように設けられた突出軸（不図示）に相対回動可能に支持されることで第２コネクトギヤ４２の回転軸を中心に回動可能となっている。このとき、湾曲部４５ａが第２コネクトギヤ４２の突出軸に対して所定の摩擦力で摩擦係合するようにされており、クラッチスプリング４５と第２コネクトギヤ４２との間の相対的な回動力が所定の摩擦力を超えると、クラッチスプリング４５は第２コネクトギヤ４２に対して摺動しながら相対的に回動するようになっている。

クラッチスプリング４５の一対の先端部４５ｂはクラッチギヤ４３にその軸方向にロアガイドプレート３９へ突出するように設けられた突出軸（不図示）を弾性的に挟持している。また、樹脂からなる馬蹄形の滑り部材４６がクラッチスプリング４５と第２コネクトギヤ４２との間に設けられている。この滑り部材４６はクラッチスプリング４５と第２コネクトギヤ４２との相対摺動時の摩耗を抑制するとともにこの摺動を安定させる。

アッパーガイドプレート３８およびロアガイドプレート３９には、２つの側壁４７ａ,４７ｂとこれらの両側壁４７ａ,４７ｂを連結する連結部４７ｃとを有するコ字状のクラッチアーム４７が設けられている。その場合、クラッチアーム４７は、２つの側壁４７ａ,４７ｂでアッパーガイドプレート３８およびロアガイドプレート３９を挟むようにしかつ両側壁４７ａ,４７ｂにそれぞれ穿設された支持孔がアッパーガイドプレート３８およびロアガイドプレート３９にそれぞれ突設された支持軸に嵌合されることで、アッパーガイドプレート３８およびロアガイドプレート３９に相対回動可能に支持されている（図２には、一方の側壁４７ａの支持孔４７ｄおよびアッパーガイドプレート３８の支持軸３８ｂのみが示されており、他のそれらは図示されていないが、以後の説明において、図示されない支持孔および支持軸もそれぞれ４７ｄおよび３８ｂで示す）。

また、クラッチアーム４７の両側壁４７ａ,４７ｂの右端４７ｅは、いずれもクラッチギヤ軸４４が当接可能とされている。また、クラッチギヤ軸４４が係合する円弧状の係合凹部４７ｆが形成されている。更に、クラッチアーム４７の側壁４７ａには、パウル規制孔４７ｇが穿設されている。更に、両側壁４７ａ,４７ｂの左端には、それぞれ、ストッパ係合部４７ｈが設けられている。これらのストッパ係合部４７ｈは、クラッチアーム４７が時計回りに回動したとき、アッパーガイドプレート３８およびロアガイドプレート３９に設けられたストッパ軸に当接可能となっている（図２には、アッパーガイドプレート３８のストッパ軸３８ｄのみが示されており、ロアガイドプレート３９のそれは図示されていないが、以後の説明において、図示されないロアガイドプレート３９のストッパ軸も３８ｄで示す）。

クラッチアーム４７の連結部４７ｃとアッパーガイドプレート３８のばね支持部３８ｅとの間には、スプリング４８が縮設されている。このスプリング４８により、クラッチアーム４７が図３に示す非作動状態の方へつまり時計回りに常時付勢されている。そして、図３に示すクラッチアーム４７の非作動状態（初期状態）では、クラッチアーム４７は、スプリング４８でストッパ係合部４７ｈがストッパ軸３８ｄに係合した位置に保持され、クラッチアーム４７のそれ以上の時計回りの回動が阻止される。また、クラッチアーム４７がアッパーガイドプレート３８およびロアガイドプレート３９の支持軸を中心にスプリング４８の付勢力に抗して図３において反時計回りに回動して、連結部４７ｃがアッパーガイドプレート３８およびロアガイドプレート３９の各上縁３８ｃ,３９ｄに当接すると（後述する図５（ｄ）に示す状態）、クラッチアーム４７のそれ以上の反時計回りの回動が阻止される。

クラッチパウル４９がリテーナ１５に回動可能に設けられている。その場合、このクラッチパウル４９はその一端側の円弧状支持部４９ａがリテーナ１５の円弧状の支持凹部１５ｃに回動可能に支持されている。クラッチパウル４９の他端側には係止爪４９ｂが形成されており、この係止爪４９ｂは図４に示す位置にあるときインターナルギヤ３０のラチェット歯３０ｃに係合可能となり、また、図３に示す位置にあるとき係合不能にされている。また、クラッチパウル４９には円柱状の突出軸４９ｃが設けられており、この突出軸４９ｃは、両側壁４７ａのパウル規制孔４７ｇを貫通して設けられる。図３に示すように、突出軸４９ｃの直径はパウル規制孔４７ｇの直径に比べてかなり小さく設定されており、突出軸４９ｃはパウル規制孔４７ｇの領域内で移動可能とされている。つまり、クラッチパウル４９の回動はパウル規制孔４７ｇによって規制されている。

更に、ロアガイドプレート３９にはストッパスプリング５０が配設されている。その場合図３に示すように、このストッパスプリング５０は固定ねじ５１によってロアガイドプレート３９にねじ止めされる。また、ストッパスプリング５０の一端側の円弧状の係止部５０ｂがクラッチパウル４９の突出軸４９ｃに係止されているとともに、他端側はほぼ９０度に屈曲された屈曲形状のガイド部５０ｃとされている。更に、支持部５０ａとガイド部５０ｃとの間には、押圧部５０ｄが形成されている。

そして、図３に示すように組み立てられたシートベルトリトラクタ１において、クラッチアーム４７の非作動状態では、クラッチアーム４７の一方の側壁４７ｂに形成された角部４７ｊに、このストッパスプリング５０の押圧部５０ｄが当接している。これにより、クラッチアーム４７はストッパスプリング５０の押圧部５０ｄにより反時計回りに付勢されており、逆にストッパスプリング５０はクラッチアーム４７の角部４７ｊによって図３に示す位置に位置規制されている。

そして、この例のシートベルトリトラクタ１においては、キャリヤ１３、センター部材１８、ギヤ１９、サンギヤ２０、第２セパレータ２３、プラネットギヤ２５、リフタ２６、第３セパレータ２８、インターナルギヤ３０、キャリヤギヤ３１、モータギヤ３５、第１コネクトギヤ４１、第２コネクトギヤ４２、クラッチギヤ４３、およびクラッチギヤ軸４４等により、モータ３２の回転トルクをスプール４に伝達する動力伝達歯車機構が構成される。

また、クラッチギヤ軸４４、クラッチスプリング４５、クラッチアーム４７、スプリング４８、クラッチパウル４９、およびストッパスプリング５０等により、後述するようにこの動力伝達歯車機構に設定されている３つの動力伝達モードを切り換える動力伝達モード切換機構が構成される。更に、これらの動力伝達歯車機構および動力伝達モード切換機構により、モータ３２の回転をスプール４に減速して伝達する減速機構が構成される。

次に、動力伝達歯車機構に設定されている３つの動力伝達モードについて説明する。
（１）動力伝達遮断モード
動力伝達遮断モードは、モータ３２が駆動されないで、スプール４とモータ３２との間の動力伝達が遮断されるモード（非作動状態つまり初期状態）である。この動力伝達遮断モードでは、図５（ａ）（図３に示す状態も動力伝達遮断モードである）に示すように動力伝達モード切換機構におけるクラッチギヤ軸４４がガイド孔３８ａ,３９ｃの右端に当接した位置に設定されて、クラッチギヤ４３がキャリヤギヤ３１に噛合しない位置に設定される。これにより、クラッチギヤ４３とキャリヤギヤ３１との間のトルク伝達経路（後述する高速かつ低トルク伝達経路）が遮断される。

また、スプリング４８により、クラッチアーム４７のストッパ係合部４７ｈがストッパ軸３８ｄに係合した位置に保持される。クラッチアーム４７のこの状態では、クラッチアーム４７の角部４７ｊにストッパスプリング５０の押圧部５０ｄが当接しており、この押圧部５０ｄによってクラッチアーム４７が反時計回りに付勢されているとともに、ストッパスプリング５０がクラッチアーム４７によって図示位置に位置決めされている。更に、クラッチアーム４７のパウル規制孔４７ｇの内周縁によりクラッチパウル４９の突出軸４９ｃが押圧されて、クラッチパウル４９の係止爪４９ｂがインターナルギヤ３０のラチェット歯３０ｃに係合されず、インターナルギヤ３０は回転自由となっている。これにより、モータギヤ３５とキャリヤ１３との間のトルク伝達経路（後述するように、低速かつ高トルク伝達経路）は遮断される。こうして、動力伝達遮断モードでは、スプール４とモータ３２とが互いに接続されない。

（２）低減速比動力伝達モード
低減速比動力伝達モードは、モータ３２がベルト巻取り方向（反時計回り）に回転（以下、正転ともいう）することで設定される高速かつ低トルク伝達モード（高スピードモード）である。この低減速比動力伝達モードでは、図５（ｂ）に示すように動力伝達遮断モードと同様に、クラッチパウル４９の係止爪４９ｂがインターナルギヤ３０のラチェット歯３０ｃに係合されず、インターナルギヤ３０は回転自由となっていて低速かつ高トルク伝達経路は遮断される。

一方、動力伝達モード切換機構におけるクラッチギヤ軸４４がクラッチアーム４７の両側壁４７ａ,４７ｂの右端４７ｅに当接して、クラッチギヤ４３がキャリヤギヤ３１に噛合する。したがって、クラッチギヤ４３とキャリヤ１３とがキャリヤギヤ３１を介して接続され、モータ３２の回転が減速して伝達されるが、その減速比が後述する高減速比動力伝達モードの減速比よりも小さい高速かつ低トルク伝達経路が設定される。すなわち、モータ３２は、モータ回転軸３２ａ、回転伝達部材３４、モータギヤ３５の第２外歯３５ｂ、第１コネクトギヤ４１、第２コネクトギヤ４２、クラッチギヤ４３、キャリヤギヤ３１、キャリヤ１３、連結部材９、コネクタ８、およびトーションバー７を介してスプール４に接続される。これにより、低減速比動力伝達モードが設定される。この低減速比動力伝達モードでは、モータ３２の駆動がスプール４に高速かつ低トルクで伝達されて迅速なベルト巻取りが可能となる。

（３）高減速比動力伝達モード
高減速比動力伝達モードは、モータ３２が逆転することで設定される低速かつ高トルク伝達モード（高減速モード；低スピードモード）である。この高減速比動力伝達モードでは、図５（ｅ）に示すようにクラッチギヤ４３がキャリヤギヤ３１から離間していて高速かつ低トルク伝達経路は遮断される。

一方、クラッチパウル４９の係止爪４９ｂがインターナルギヤ３０のラチェット歯３０ｃに係合され（図４に明確に示す状態になる）、インターナルギヤ３０はモータ３２の回転トルクによる回転が阻止される。したがって、ギヤ１９とキャリヤ１３とがサンギヤ２０，およびプラネットギヤ２５を介して接続され、モータ３２の回転がキャリヤ１３に伝達される。その場合、キャリヤ１３、サンギヤ２０，プラネットギヤ２５、およびインターナルギヤ３０からなる遊星歯車機構により、モータ３２の回転がプラネットギヤ２５の回転に変換されることで大きく減速されてキャリヤ１３に伝達され、その減速比は前述の低減速比動力伝達モードの減速比よりも大きい。これにより、低速かつ高トルク伝達経路が設定される。すなわち、モータ３２は、モータ回転軸３２ａ、回転伝達部材３４、モータギヤ３５の第１外歯３５ａ、ギヤ１９、サンギヤ２０，プラネットギヤ２５、キャリヤ１３、連結部材９、コネクタ８、およびトーションバー７を介してスプール４に接続される。これにより、高減速比動力伝達モードが設定される。この高減速比動力伝達モードでは、モータ３２の駆動がスプール４に低速かつ高トルクで伝達されて比較的強力なつまり高ベルト張力でのベルト巻取りが可能となる。

これらの動力伝達遮断モード、低減速比動力伝達モード、高減速比動力伝達モード間の動力伝達モード切換は、動力伝達モード切換機構によって行われる。その場合、動力伝達モード切換機構の作動はモータ３２の駆動により制御されるとともに、このときのモータ３２の駆動は、図示しないモータ電流検出計で検出されるモータ電流に基づいて図示しないモータ制御装置により制御される。

（１）動力伝達遮断モード→低減速比動力伝達モードの動力伝達モード切換
図５（ａ）に示す動力伝達遮断モードの状態から、モータ３２が正転すると、このモータ３２の正転がモータギヤ３５に伝達されてモータギヤ３５が反時計回りに回転する。まず、モータギヤ３５の反時計回りの回転で、ギヤ１９が減速されて時計回りに回転する。このとき、動力伝達遮断モードと同様に、クラッチパウル４９の係止爪４９ｂがインターナルギヤ３０のラチェット歯３０ｃに係合されず、インターナルギヤ３０は回転自由となっていて低速かつ高トルク伝達経路が遮断されている。

一方、モータギヤ３５の反時計回りの回転で、モータギヤ３５の第２外歯３５ｂを介して第１コネクトギヤ４１が減速されて時計回りに回転する。この第１コネクトギヤ４１の回転で第２コネクトギヤ４２も同方向に一体回転するが、クラッチスプリング４５も摩擦係合により第２コネクトギヤ４２の回転軸を中心に一体に同方向に回転する。これにより、クラッチギヤ４３がキャリヤギヤ３１に接近する方向に移動する。このクラッチギヤ４３の移動は、クラッチギヤ軸４４がガイド孔３８ａ,３９ｃに沿って移動するようにして行われる。また、第２コネクトギヤ４２の回転でクラッチギヤ４３が反時計回りに回転する。

図５（ｂ）に示すように、クラッチギヤ４３が移動してクラッチギヤ軸４４がクラッチアーム４７の両側壁４７ａ,４７ｂの右端４７ｅに当接すると、クラッチギヤ軸４４およびクラッチギヤ４３の移動が停止する。このとき、両側壁４７ａ,４７ｂの右端４７ｅは、図５（ｂ）において左下から右上方向に傾斜しているため、右端４７ｅに当接したクラッチギヤ軸４４はこの右端４７ｅを、クラッチアーム４７が反時計回りに回動する方向に押圧する。しかし、このときは、クラッチギヤ軸４４がクラッチアーム４７を押圧する力が比較的小さく、この力によりクラッチアーム４７を反時計回りに回動させるトルクがスプリング４８によるクラッチアーム４７を時計回りに回動させるトルクより小さいため、クラッチアーム４７は回動しない。

そして、クラッチギヤ４３はこの停止位置ではキャリヤギヤ３１に噛合する。こうして、動力伝達歯車機構の動力伝達遮断モードから低減速比動力伝達モードへの動力伝達モード切換が行われ、動力伝達歯車機構は低減速比動力伝達モードに設定される。

（２）低減速比動力伝達モード→高減速比動力伝達モードの動力伝達モード切換
図５（ｂ）に示す低減速比動力伝達モードから、モータ３２の更なる正転による迅速なベルト巻取りでシートベルト３のスラック（緩み）がなくなると、スプール４のベルト巻取り抵抗であるベルト荷重が上昇する。すると、このベルト荷重の上昇でモータ３２に供給されるモータ電流が上昇し、モータ３２の回転トルクが増大する。このため、クラッチギヤ軸４４がクラッチアーム４７を押圧する力が大きくなるが、この力によりクラッチアーム４７を反時計回りに回動させるトルクがスプリング４８によりクラッチアーム４７を時計回りに回動させるトルクより大きくなると、図５（ｃ）に示すようにクラッチアーム４７が反時計回りに回動する。すると、クラッチアーム４７の角部４７ｊが上方へつまりストッパスプリング５０の押圧部５０ｄから離間する方向へ移動するので、ストッパスプリング５０の押圧部５０ｄも上方へ移動する。そして、ストッパスプリング５０の押圧部５０ｄが上方へ移動してクラッチギヤ軸４４に当接すると、クラッチアーム４７の角部４７ｊはストッパスプリング５０の押圧部５０ｄから離間する。

また、クラッチアーム４７の反時計回りの回動により、スプリング４８によりクラッチアーム４７が突出軸４９ｃを押圧する力が、ストッパスプリング５０により突出軸４９ｃがクラッチアーム４７を逆方向に押圧する力より小さくなる。すると、ストッパスプリング５０により、クラッチパウル４９が時計方向に回動されて、クラッチパウル４９の係止爪４９ｂがインターナルギヤ３０のラチェット歯３０ｃに係合可能な位置となる。しかし、このモータの正転時は、インターナルギヤ３０が反時計回りに回転しているので、係止爪４９ｂとラチェット歯３０ｃとは互いに係合しない。

クラッチアーム４７が更に反時計回りに回動すると、図５（ｄ）に示すようにクラッチパウル４９の突出軸４９ｃがクラッチアーム４７のパウル規制孔４７ｇの内周縁から離間するとともに、クラッチギヤ軸４４がガイド孔３８ａ,３９ｃの左端に当接するのでこのクラッチギヤ軸４４の移動が停止され、クラッチアーム４７の反時計回りの回動が停止し、かつクラッチギヤ軸４４が係合凹部４７ｆに係合する。

モータ電流検出計で検出されるモータ電流がしきい値である設定電流値を超えたとき、制御装置はモータ３２を一旦停止してから逆転する。すると、図５（ｅ）に示すように第１および第２コネクトギヤ４１,４２も前述とは逆の反時計回りに回転するので、インターナルギヤ３０が反時計回りに回転してクラッチパウル４９の係止爪４９ｂとインターナルギヤ３０のラチェット歯３０ｃとが係合する。その後、クラッチスプリング４５も反時計回りに回転し、クラッチギヤ軸４４がガイド孔３８ａ,３９ｃに沿ってクラッチアーム４１から離間する方向に移動して係合凹部４７ｆから脱出する。クラッチギヤ軸４４が係合凹部４７ｆから離間すると、クラッチギヤ４３がキャリヤギヤ３１から離間する方向に移動して、クラッチギヤ４３とキャリヤギヤ３１との噛合が解除される。また、クラッチギヤ軸４４が係合凹部４７ｆから脱出すると、クラッチアーム４７を反時計回りに回動させる方向の押圧力が小さくなる。このため、スプリング４８により、クラッチアーム４７が時計回りに回転し、そのパウル規制孔４７ｇの内周縁がクラッチパウル４９の突出軸４９ｃに当接する。このとき、パウル規制孔４７ｇの内周縁がクラッチパウル４９の突出軸４９ｃに当接しても、クラッチパウル４９の係止爪４９ｂがインターナルギヤ３０のラチェット歯３０ｃに係合しているため、クラッチアーム４７はそれ以上時計回りに回転しなく、この位置に停止する。

こうして、動力伝達歯車機構の低減速比動力伝達モードから高減速比動力伝達モードへの動力伝達モード切換が行われ、動力伝達歯車機構は高減速比動力伝達モードに設定される。そして、この高減速比動力伝達モードでは、図５（ｆ）に示すようにクラッチギヤ軸４４が更に移動してガイド孔３８ａ,３９ｃの右端に当接して停止し、クラッチギヤ軸４４、クラッチギヤ４３、およびクラッチスプリング４５はともに初期位置に復帰する。

なお、この例の動力伝達歯車機構は、図５（ｆ）に示す高減速比動力伝達モードから図５（ａ）に示す動力伝達遮断モードに切換設定が可能であるが、その説明は省略する。

更に、この例のシートベルトリトラクタ１は、シートベルト３の次の７つのベルトモードが設定されている。その場合、各ベルトモードの設定はモータ制御装置によりモータ３２を制御することで行われる。
（１）ベルト格納モード
ベルト格納モードは、シートベルト３が使用されずスプール４に完全に巻き取られている状態のベルトモードである。このベルト格納モードでは、シートベルトリトラクタ１は、モータ３２が駆動されず、かつ動力伝達歯車機構が動力伝達遮断モードに設定される。また、モータ３２の消費電力がゼロである。

（２）ベルト引出しモード
ベルト引出しモードは、シートベルト３を装着するためにスプール４から引き出す状態のベルトモードである。同様にこのベルト引出しモードでも、シートベルトリトラクタ１は動力伝達遮断モードに設定される。したがって、シートベルト３を弱い力で引き出すことが可能となっている。このときにも、モータ３２が駆動されず、消費電力がゼロである。

（３）フィッティング用ベルト巻取りモード
フィッティング用ベルト巻取りモードは、シートベルト３を引き出してタングをバックルに挿入係合してバックルスイッチがＯＮした後、シートベルト３を乗員にフィットさせるために、余分に引き出されたシートベルト３を巻き取る状態、およびシートベルト３の通常装着状態（このとき、バックルスイッチはＯＮ状態となっている）で、乗員が動いてシートベルト３が所定量引き出された後、乗員が再び正規位置に着座したとき、引き出されたシートベルト３を巻き取る状態のベルトモードである。このフィッティング用ベルト巻取りモードでは、シートベルトリトラクタ１は、モータ３２がベルト巻取り方向に駆動され、かつ動力伝達歯車機構が低減速比動力伝達モードに設定される。したがって、シートベルト３は低トルクで迅速に巻き取られ、ごく弱い所定のベルト張力が生じたときモータ３２が停止することで、シートベルト３は乗員にフィットした状態で装着される。

（４）通常装着モード（コンフォートモード）
通常装着モード（コンフォートモード）は、フィッティング用ベルト巻取りモード終了後に設定される、シートベルト３の通常装着状態のベルトモードである。この通常装着モードでは、シートベルトリトラクタ１は、モータ３２が駆動されず、かつ動力伝達歯車機構が動力伝達遮断モードに設定される。したがって、シートベルト３にごく弱いベルト張力が生じているだけであるので、乗員はシートベルト３が装着されても圧迫感を抱くことはない。また、消費電力がゼロである。

（５）警報モード
警報モードは、通常装着モードで車両走行中にドライバの居眠りや車輌進行方向前方の障害物を検知して、シートベルト３の巻取りを所定回数繰り返すことで、ドライバに警報を発する状態のベルトモードである。この警報モードでは、シートベルトリトラクタ１は、モータ３２が繰り返し駆動されるように設定される。したがって、シートベルト３に比較的強いベルト張力（後述する緊急モードのベルト張力より弱い）とごく弱いベルト張力とが乗員に繰り返し加えられるので、ドライバは居眠りや車輌進行方向前方の障害物に対して注意を促される。

（６）緊急モード
緊急モードは、通常装着モードで車両走行中に車輌が障害物等に衝突するおそれがきわめて高い場合に設定されるベルトモードであり、次の２つの段階からなる。
(i) 初期段階
緊急モードの初期段階では、シートベルトリトラクタ１は、モータ３２が正転される。すると、動力伝達歯車機構は動力伝達遮断モードから低減速比動力伝達モードに設定される。したがって、シートベルト３は低トルクで迅速に巻き取られて、シートベルト３のスラックが迅速に除去される。

(ii) 後期段階
前述の初期段階においてシートベルト３のスラックが除去されると、この初期段階に続いて緊急モードの後期段階となる。この後期段階では、シートベルト３の張力つまりベルト荷重がかなり上昇するので、モータ電流が上昇する。モータ電流検出計で検出されるモータ電流が設定電流値に上昇すると、モータ３２は停止した後、逆転する。すると、動力伝達歯車機構は低減速比動力伝達モードから高減速比動力伝達モードに設定される。したがって、シートベルト３は高トルクで巻き取られて、きわめて強いベルト張力で乗員が拘束される。

（７）格納用ベルト巻取りモード
格納用ベルト巻取りモードは、シートベルト３の装着を解除するために、タングをバックルから抜き出し、バックルスイッチがＯＦＦとなったとき、シートベルト３を格納状態にするために完全に巻き取る状態のベルトモードである。この格納用ベルト巻取りモードでは、制御装置がモータ３２を正転させるので、動力伝達歯車機構は低減速比動力伝達モードに設定される。したがって、引き出されたシートベルト３はスプール４に低トルクで迅速に巻き取られる。
そして、シートベルト３が完全に巻き取られて、ごく弱い所定のベルト張力が生じたときにモータ３２が停止する。続いて、モータ３２が若干逆転されることで、動力伝達歯車機構は低減速比動力伝達モードから動力伝達遮断モードに設定される。その後、モータ３２が停止して、シートベルト３はベルト格納モードとなる。

このように構成されたこの例のシートベルトリトラクタ１によれば、動力伝達歯車機構に高速かつ低トルク動力伝達経路からなる低減速比動力伝達モードと低速かつ高トルク動力伝達経路からなる高減速比動力伝達モードとの２つの動力伝達経路を設定しているので、低減速比動力伝達モードによる、シートベルト３のスラック除去のための迅速なベルト巻取りと、高減速比動力伝達モードによる、乗員拘束のための高トルクでのベルト巻取りという２つの巻取り性能を実現することができる。

また、低減速比動力伝達モードと高減速比動力伝達モードとを、モータ３２の回転方向を変えることなく切り換えるようにした場合、切換時のシートベルト荷重を安定化するためには、ベルト荷重に精度よく相関して低減速比動力伝達モードをオン状態からオフ状態に切り換えることのできる高速伝達クラッチ機構が必要となる。その場合、このような高速伝達クラッチ機構は、ベルト荷重に相関した荷重を発生させる部材と、この部材に対向して高速伝達を維持しようとする部材との力のつり合いを用いた機構を採用しなければならない。しかしながら、このような機構は、通常、部材へのばね負荷、部材間の摩擦、部材間の力の作用角度等の複合で形成されざるを得ないため、力のつり合い関係が、ばね定数、摩擦係数、および力の作用角度等の機械的なばらつきや変動により変化してしまう。このため、伝達モード切換時のベルト荷重が不安定になることがある。これに対して、この例のシートベルトリトラクタ１では、低減速比動力伝達モードと高減速比動力伝達モードとを、モータ３２の回転方向を変えることで切り換えるようにしているので、動力伝達遮断モード、低減速比動力伝達モードおよび高減速比動力伝達モードのモード切換を行う動力伝達モード切換機構の作動制御を簡単にできるとともに、動力伝達モード切換機構の構造を簡略化できる。これにより、動力伝達モードの切換時の前述の機械的なばらつきや変動のパラメータを低減することができ、切換時のベルト荷重を安定化させることができる。したがって、動力伝達モードの切換をより正確にかつより確実に行うことができる。

しかも、低減速比動力伝達モードと高減速比動力伝達モードとを、モータ３２の回転方向を変えることで切り換えるようにした場合、回転方向の正転から逆転への反転自体を低減速比動力伝達モードのオンからオフへの切換に利用して、動力伝達モードの切換タイミングをベルト荷重と相関したモータ電流値によって決定しているので、動力伝達モード切換時のベルト荷重を左右するばらつきや変動のパラメータを、モータトルクに対するモータ電流値に集約することができる。これにより、動力伝達モードの切換をより一層正確にかつより一層確実に行うことができる。

更に、これらの２つの動力伝達経路が設定されることで、モータ３２の回転トルクを効率よくスプール４に伝達することができるので、限られた消費電力でこれらの２つの巻取り性能を確実に発揮することができる。特に、乗員拘束のための高トルクでのベルト巻取りを低速かつ高トルク動力伝達経路で実現されるので、モータ３２の回転トルクを従来に比して小さくすることができる。これにより、モータ３２の消費電力を低減することができるとともに、より小型のモータを使用することができ、その分、シートベルトリトラクタ１をコンパクトにできる。

また、前述の２つの巻取り性能を実現できることで、シートベルトリトラクタ１にモータ３２の回転トルクによるプリテンショニング機能を持たせることができる。したがって、従来のシートベルトリトラクタにおける反応ガスを用いたプリテンショナーを不要にできるので、コストを削減することができる。

更に、モータ３２へ供給されるモータ電流に基づいて動力伝達歯車機構を低減速比動力伝達モードまたは高減速比動力伝達モードに設定しているので、モータ３２の回転トルクを制御することなく、モード切換を簡単に行うことができるようになる。
更に、動力伝達歯車機構にモータ３２の回転トルクをスプール４に伝達しない動力伝達遮断モードを設定しているので、シートベルト３の引出し、シートベルト３の圧迫感のない通常装着、非装着時のシートベルト３の格納を、モータ３２に影響されることなく行うことができる。

更に、シートベルト３の格納巻取動作をモータ３２の回転トルクのみで行っているので、シートベルト３に常時作用するうずまきばね等のスプリング手段によるシートベルト巻取方向の付勢力を、テンションレデューサ等の追加モジュールを用いることなく排除あるいはきわめて小さく設定することができる。
その場合、このスプリングによる付勢力を、乗員がシートベルト３の装着時に行うフィッティング動作のために最低限必要な範囲内で設定した場合であっても、モータ３２の回転を低減速比動力伝達モードでスプール４に伝達することによりシートベルト３の巻取りを補助することで、シートベルト３の格納巻取り動作を確実に行うことが可能となる。

更に、高減速比動力伝達モードを設定する機構を、キャリヤ１３、サンギヤ２０，プラネットギヤ２５、およびインターナルギヤ３０からなる遊星歯車機構により構成しているので、低速かつ高トルク伝達経路をコンパクトに形成することができる。これにより、動力伝達歯車機構を低減速比動力伝達モードまたは高減速比動力伝達モードを有するようにしても、シートベルトリトラクタ１の大型化をより効果的に抑制することができる。

なお、前述の例では、モータ電流がしきい値である設定電流値を超えたとき、モータ３２を正転から逆転へ回転方向を反転させることで動力伝達モードの切換えを行っているが、モータ電流が設定電流値を超えた時間が設定時間を超えたとき、モータ３２を正転から逆転へ回転方向を反転させることで動力伝達モードの切換えを行うようにすることもできる。このようにすれば、モータ３２の反転のタイミングを誤ることが抑制でき、動力伝達モードの切換えをより一層正確に行うことができる。

また、動力伝達モードの切換えは、モータ３２の低トルクおよび高トルクの２つのトルクを用いた動力伝達モード切換機構以外の、例えば前述の特許文献２に開示のソレノイド等の機構を用いることができる。

更に、前述の例のように、動力伝達モード切換時にはモータ３２の回転トルクは一定であるが、フィッティング用ベルト巻取りモード、警報モード、緊急モード、格納用ベルト巻取りモード等の各モードにおいては、モータ３２の回転トルクをそのモードに応じて変化するように制御することもできる。

本発明のシートベルトリトラクタは、例えば自動車、飛行機、船舶等の乗員を乗せて移動する車両に装備されるシートベルト装置に用いられ、乗員を拘束保護するためのシートベルトをモータにより巻取るシートベルトリトラクタに好適に利用することができる。
また、本発明のシートベルト装置は、モータの回転トルクをより効率よく利用してスプールの巻取り力をよりきめ細かく制御することで、例えば自動車、飛行機、船舶等の乗員を効果的に拘束保護するシートベルト装置に好適に利用することができる。

本発明にかかるシートベルトリトラクタの実施の形態の一例の一部を示す部分分解斜視図である。 本発明の実施の形態の一例の残部を示す部分分解斜視図である。 図１および図２に示す例のシートベルトリトラクタをリターンスプリング付きロッキングおよびベースフレームを外した状態で示す図である。 クラッチギヤとキャリヤギヤとの係合およびクラッチパウルとラチェット歯との係合を示す図である。 動力伝達歯車機構における動力伝達モードおよびモード切換を説明し、（ａ）は動力伝達遮断モードを模式的にかつ部分的に示す図、（ｂ）は低減速比動力伝達モードを模式的にかつ部分的に示す図、（ｅ）は高減速比動力伝達モードを模式的にかつ部分的に示す図、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）は各モード切換を説明する図である。

符号の説明

１…シートベルトリトラクタ、２…ベースフレーム、３…シートベルト、４…スプール、５…リターンスプリング付きロッキング、７…トーションバー、１３…キャリヤ、１４…ロッキングベース、１８…センター部材、１９…ギヤ、２０…サンギヤ、２３…第２セパレータ、２５…プラネットギヤ、２６…リフタ、２８…第３セパレータ、３０…インターナルギヤ、３１…キャリヤギヤ、３２…モータ、３５…モータギヤ、４１…第１コネクトギヤ、４２…第２コネクトギヤ、４３…クラッチギヤ、４４…クラッチギヤ軸、４５…クラッチスプリング、４７…クラッチアーム、４８…スプリング、４９…クラッチパウル、５０…ストッパスプリング

Claims (6)

1. シートベルトを巻取るスプールと、このスプールを回転させる回転トルクを発生するモータと、このモータの回転トルクを前記スプールに伝達する動力伝達機構とを少なくとも備え、モータの回転トルクにより前記シートベルトを前記スプールに巻き取るようになっているシートベルトリトラクタにおいて、
   前記動力伝達機構は、前記モータの回転トルクを高速かつ低トルクで前記スプールに伝達する低減速比動力伝達モードと前記モータの回転トルクを低速かつ高トルクで前記スプールに伝達する高減速比動力伝達モードとが設定されており、
   前記動力伝達機構を前記低減速比動力伝達モードと前記高減速比動力伝達モードとのいずれか一方に選択的に切り換え設定する動力伝達モード切換機構を備えているとともに、
   前記モータの回転方向を逆転制御することで前記動力伝達モード切換機構の作動を制御して前記低減速比動力伝達モードと前記高減速比動力伝達モードとを切り換え設定する制御装置を備えていることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
2. 前記制御装置は前記モータへ供給されるモータ電流に基づいて前記モータの回転方向を逆転制御することを特徴とする請求項１記載のシートベルトリトラクタ。
3. 前記制御装置は、前記モータ電流が設定電流値以下のとき、前記動力伝達機構を前記低減速比動力伝達モードに設定するとともに、前記モータ電流が設定電流値を超えたとき、前記動力伝達機構を前記高減速比動力伝達モードに設定することを特徴とする請求項２記載のシートベルトリトラクタ。
4. 前記動力伝達機構の前記高減速比動力伝達モードを設定する機構が、キャリヤ、サンギヤ，プラネットギヤ、およびインターナルギヤからなる遊星歯車機構により構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１記載のシートベルトリトラクタ。
5. 前記動力伝達機構は、更に前記モータの回転トルクを前記スプールに伝達しない動力伝達遮断モードが設定されており、
   前記動力伝達モード切換機構は、前記動力伝達機構を、前記低減速比動力伝達モード、前記高減速比動力伝達モードおよび動力伝達遮断モードのいずれか一つのモードに選択的に切り換え設定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１記載のシートベルトリトラクタ。
6. シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、前記シートベルトに摺動可能に支持されたタングと、前記タングが係合されるバックルとを少なくとも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が請求項１ないし５のいずれか１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。

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