JP5117533B2 - プリテンショナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダチャンバ内に配置され、インレットを通じて前記シリンダチャンバの第１の部分に印加される圧力によって後退方向に移動できるピストン部材と、自動車安全装置にプレテンションを付与するためにピストン部材に接続されるとともに自動車安全装置の部品に接続できる接続部材と、ピストン部材をロックするためのロック手段とを備える、自動車安全装置で用いるプリテンショナ装置に関する。

前記タイプのプリテンショナ装置は、例えばシートベルトにプレテンションを付与して衝突時のベルトウェビングにおける緩みをなくすために、自動車において幅広く使用される。時として、そのようなプリテンショナ装置は、衝突が起こらないときであっても作動される場合がある。すなわち、シートベルトの望ましくないプレテンション付与が行なわれる場合がある。
米国特許第５８７１２３５号は、シートベルトシステム用のプリテンショナ装置を開示している。しかしながら、この装置の欠点は、ひとたび作動されると装置をリセットすることが不可能である或いは少なくとも非常に困難で且つ面倒であるという点である。したがって、前述したような望ましくない作動の場合には、そのようなプリテンショナ装置を新たなプリテンショナ装置と交換する必要があり、費用がかかるとみなされる場合がある。

米国特許第５８７１２３５号

本発明の目的は、前述した欠点を克服して、改良されたプリテンショナ装置を提供することである。以下の要約および説明から明らかなこの目的および他の目的は、添付の請求項に係るプリテンショナ装置によって達成される。

本発明の一態様によれば、シリンダチャンバ内に配置され、インレットを通じて前記シリンダチャンバの第１の部分に印加される圧力によって後退方向に移動できるピストン部材と、自動車安全装置にプレテンションを付与するためにピストン部材に接続されるとともに自動車安全装置の部品に接続できる接続部材と、ピストン部材をロックするためのロック手段とを備える、自動車安全装置で用いるプリテンショナ装置であって、前記ロック手段が、ピストン部材が前記後退方向と反対の方向の所定の加速度レベルを超える加速度に晒されるときにピストン部材をロックするようになっており、ピストン部材が前記後退方向と反対の方向の前記所定の加速度レベル未満の加速度に晒されるときに前記ピストン部材がロックされるのを防止するために保持手段がシリンダチャンバ内に配置される、プリテンショナ装置が提供される。

保持要素により、ピストン部材を後退位置から簡単且つ滑らかな態様で戻すことができるようになる。したがって、リセット可能なプリテンショナ装置が提供される。

例えば衝突前制動事象中に、ピストン部材が加速度を受ける。

所定の加速度レベルは、好ましくは約０．８ｇであり、より好ましくは約１．２ｇであり、最も好ましくは約１．５ｇである。したがって、所定のレベルは、例えば衝突前制動事象中に不適切にロックされることを回避するように適合されてもよい。つまり、そのようなレベルの利点は、衝突前制動事象中のプリテンショナ装置が不適切にロックされることを回避でき、それにより、衝突前制動が行なわれる場合であっても車両安全装置にプレテンションを付与できるという点である。

ロック手段は、前記後退方向で見て直径が増大する第１のピストン部材部分と、シリンダの内壁面と、ピストン部材が前記後退方向と反対の方向の加速度に晒されるときにくさび留めされるように第１のピストン部材部分とシリンダの内壁面との間に配置されるロック本体とを備えることが好ましい。したがって、プリテンショナ装置のピストン部材を後退位置に機械的にロックすることができる。そのため、ピストン部材の後退位置での非常に強固で且つ信頼できるロックを達成できる。

ロック手段のロバスト（頑丈）性を向上させるために、ロック本体が複数のボールから形成されるのが好ましい。

保持手段は、ピストン部材が前記後退方向と反対の方向の所定の加速度レベル未満の加速度に晒されるときに前記ロック本体が第１のピストン部材部分と内壁面との間にくさび留めされるのを防止するために接続部材に配置される保持要素を備えることが好ましい。したがって、ロックの動きを保持要素によって制限できるため、ノイズ低減を達成できる。更に、ロック本体がくさび留めされるおそれを伴わなければ、シリンダが任意の方向に装着されてもよい。

保持要素は、ピストン部材が前記後退方向と反対の方向の所定の加速度レベルを超える加速度に晒されるときに変形するようになっており、それにより、前記ロック本体を第１のピストン部材部分とシリンダの内壁面との間にくさび留めできることが好ましい。

１つの実施形態では、保持要素が前記ピストン部材に摺動可能に配置され、保持要素の前記後退方向の移動が接続部材に配置されるストッパ要素によって制限され、前記保持手段は、保持要素とピストン部材との間に配置される弾性要素を更に備え、弾性要素の作用によって保持要素がストッパ要素に押し付けられる。

ピストン部材は、第１の動作モードでは、前記インレットを介して圧縮ガス源から第１のチャンバ部分に供給される圧力によって後退方向に移動できることが好ましい。

ピストン部材は、第２の動作モードでは、前記インレットを介して火工用ガス発生器から第１のチャンバ部分に供給される圧力によって後退方向に移動できることが好ましい。

ピストン部材は、第３の動作モードでは、第２のインレットを介して圧縮ガス源から第２のチャンバ部分に供給される加圧ガスによって前記後退方向と反対の方向に移動できることが好ましい。

ここで、本発明の実施形態を示す添付の概略図を参照して、本発明を更に詳しく説明する。

シートベルトシステムの一部に接続される本発明の一実施形態に係るプリテンショナ装置を示している。 図１のプリテンショナ装置の断面図を示している。 ピストン部材が後退位置へ移動される図１のプリテンショナ装置の断面図を示している。 ピストン部材が後退位置でロックされる図１のプレテンショナを示している。 本発明の第２の実施形態に係るプリテンショナ装置を断面図で示している。 ピストン部材が後退位置から後退方向と反対の方向へ移動する最中の図３ａのプリテンショナ装置を断面図で示している。 ピストン部材が後退位置でロックされる図３ａのプレテンショナを示している。

図１は、シートベルトバックル３に接続される本発明の一実施形態に係るプリテンショナ装置１を示している。プリテンショナ装置１の接続部材５が、自動車用のシートベルトシステムの一部を形成するシートベルトバックル３に接続される。あるいは、本発明の一実施形態に係るプリテンショナ装置がシートベルトアンカーポイントに接続されてもよい。

図２ａは、プリテンショナ装置１を断面図で示している。プリテンショナ装置１は、シリンダ７と、ピストン部材９と、ピストン部材９に接続される接続部材５と、ロック手段と、保持手段１１とを備える。ピストン部材９はシリンダ７のシリンダチャンバ１３内に摺動可能に配置され、該シリンダチャンバ１３は２つのチャンバ部分１３ａ、１３ｂを備える。シリンダ７には第１のガスインレット１５が設けられ、該ガスインレット１５を通じて圧力をチャンバ部分１３ａに印加することができる。ピストン部材９は、チャンバ部分１３ａに印加される圧力によって、後退方向とも称される第１の方向Ｒに移動できる。この実施形態では、シリンダ７に第２のガスインレット１７が更に設けられ、該ガスインレット１７を通じて圧力をチャンバ部分１３ｂに印加することができる。ピストン部材９は、第２のチャンバ部分１３ｂに印加される圧力によって、伸長方向Ｅとも称される後退方向Ｒと反対の第２の方向に移動できる。ピストン部材９の伸長方向の移動は、接続部材５に対して伸長方向で加えられる力によっても可能である。

ピストン部材９は、円柱フランジ部分９ａと、後退方向で見て直径が増大する部分９ｂとを有する。ピストン部材は、ピストン部材のフランジ部９ａに配置されるＯリング等の封止手段によってシンリンダ７の内壁面２７と封止関係を成している。この実施形態では、フランジ部分９ａに外周溝１９が形成され、該外周溝１９はＯリング封止２１を受ける。フランジ部分９ａの外径は、ピストン部材９がシリンダ７に沿って摺動できるようにするためにシリンダ７の内径よりも僅かに小さい。封止手段２１は、ピストン部材のフランジ部分９ａと内側円筒壁との間の気密嵌合を確保する。

ロック手段は、ピストン部材部分９ｂの表面２５と、シリンダ７の内壁面２７と、ロック本体とを備える。この実施形態において、ロック本体は、部分９ｂとシリンダの内壁面２５との間の空間内に配置される複数のロッキングボール２９から形成される。あるいは、ロック本体がリング形状要素であってもよい。

保持手段１１は、この実施形態では変形可能なスリーブ３１である保持要素を備える。スリーブ３１の一端３１ａは、接続部材５にロックされる要素３３に接続される。したがって、スリーブ３１は、接続部材５が移動されるときにスリーブが移動されるような態様で配置される。変形可能なスリーブ３１の部位３１ｂは、部分９ｂと内側円筒壁との間に形成される空間内に配置されるとともに、ロック本体２９と接触する。部位３１ｂは、ロッキングボール２９と接触するストッパ面３２を有する（図２ａ参照）。要素３３は、インレット１７を要素３３によって覆うことができないような態様で配置される。

図２ａに示される状態では、スリーブ３１は、シリンダ７の方向とは無関係に、ロッキングボール２９がピストン部材９に対して軸方向に移動されるのを防止する。したがって、スリーブ３１は、シリンダ７が水平に向けられる場合であってもピストン部材部分９ｂと内側円筒壁との間でボール２９がくさび留めされないようにする。つまり、スリーブ３１は、変形されない限り、シリンダ７の軸方向で見て、ピストン部材９がロックされないような態様でピストン部材部分９ｂに対するロック本体２９の位置を制御するようになっている。保持要素のこの形態は、ボール２９の動きがスリーブ３１の表面３２によって制限されることからノイズを減らすことができるという利点を有する（図２ａ参照）。

このように、ロック本体２９の動きが保持要素３１によって制限されるため、例えば車両の通常の運転状態中にノイズ低減を達成できる。また、プリテンショナ装置１は、ロック本体２９がくさび留めされるおそれを伴わなければ任意の方向に装着されてもよい。

前述したように、ピストン部材９、したがって接続部材５は、ガスインレット１５を通じてシリンダ部１３ａに印加される圧力に応じて後退位置へと軸方向に移動させることができる。インレット１５は２つの異なるガス源に接続されるのが好ましい。この実施形態では、ガスインレット１５は、圧縮空気を収容する第１のガス源（図示せず）と、当該技術分野において知られる種類の火工用ガス発生器の形態を成す第２のガス源（図示せず）とに対して接続される。それにより、プリテンショナ装置１は２つのプレテンション動作モードで動作できる。第１の動作モードは衝突前動作モードに対応し、また、第２の動作モードは衝突中動作モードに対応する。第１のプレテンション動作モードでは、第１のガス源から供給される圧縮空気によって圧力がシリンダチャンバ部分１３ａに印加される。第２のプレテンション動作モードでは、火工用ガス発生器から供給されるガスによって圧力がシリンダチャンバ部分１３ａに印加される。このように、第１および第２の動作モードのいずれにおいても、圧力がインレット１５を通じて印加される。あるいは、シリンダ７には、チャンバ部分１３ａへのガス供給のための更なるガスインレットが設けられてもよい。このとき、チャンバ部分１３ａへのガス供給のための２つの別個のガスインレットが第１および第２のガス源にそれぞれ接続されてもよい。

接続部材５は、ピストン部材９が移動されるときに接続部材５が移動されるような態様およびその逆の態様でピストン部材９に接続される。接続部材５は、図１に示されるようなシートベルトバックル３などの自動車安全システムの一部に接続できる。したがって、ピストン部材９の後退方向の移動が、シートベルトバックル移動によるシートベルト装置のプレテンション付与に対応してもよい。

第２のガスインレット１７は、伸長方向Ｅのピストン部材移動のための、例えばプリテンショナ装置をリセットする及び／又はシートベルトバックルを差し出すための圧縮空気を収容するガス源に接続される。言うまでもなく、このためには接続部材が特定の剛性を有する必要がある。つまり、プリテンショナ装置１は、差し出しモードとも称される第３の動作モードを有する。差し出しモードでは、伸長方向でのシートベルトバックル３の移動により、シートベルトバックル３が車両搭乗者に更にアクセスしやすくなる。言うまでもなく、第３の動作モードは、ピストン部材９を後退位置からリセットするために利用されてもよい。

予期される衝突を示す衝突前センサなどのセンサからのトリガ信号に基づいて、第１のガス源、すなわち、空気圧ガス源から供給されるガスによって、圧力が第１のチャンバ部分１３ａに印加される。空気圧源からチャンバ１３ａに印加される圧力に起因して、ピストン部材９が後退位置へ移動される。

衝突が起こることを示す衝突中センサなどのセンサからのトリガ信号に基づいて、第２のガス源、すなわち、火工用ガス発生器から供給されるガスによって、圧力が第１のチャンバ部分１３ａに印加される。火工用ガス発生器からチャンバ部分１３ａに印加される圧力に起因して、ピストン部材９が後退位置へ移動される。

このように、トリガ信号の実際のタイプに応じて、プリテンショナ装置１は、第１の動作モードまたは第２の動作モードで動作される。

図２ｂでは、プリテンショナ装置１のピストン部材９が後退位置へ移動されてしまっている。ピストン部材がトリガ信号を受けるときに衝突が起こらない場合或いはほんの軽い衝突しか起こらない場合には、ピストン部材９は、圧力が第１のチャンバ部分１３ａからインレット１５を通じて引き出されると同時に、インレット１７を通じて第２のチャンバ１３ｂに印加される圧力によって戻されてもよい。あるいは、搭乗者は、ガスがインレット１５を通じて引き出されると同時に、接続部材５が接続される自動車安全装置の一部を手で引っ張ることができる。

他方で、衝突が起こる場合には、ピストン部材を後退位置でロックすることが望ましい。衝突時、接続部材５はシートベルトバックル３を介して加速度に晒される。プリテンショナ装置１のロック手段は、接続部材５が後退方向と反対の方向、すなわち、引き出し方向の所定のレベルを超える加速度に晒されると、ピストン部材９をロックするようになっている。この実施形態では、所定の値が約１．５ｇである。

図２ｃを参照して、後退位置でのピストン部材９のロックについて説明する。１．５ｇを超える引き出し方向の加速度ａに晒されると、スリーブ３１が接続部材５を介してロック本体２９に押し付けられる。ロック本体２９の質量慣性に起因して、ロック本体がピストン部材９に対して移動される。その結果、スリーブ３１が変形される。スリーブの変形後、該スリーブは、ロック本体２９が円筒内壁と部分９ｂの表面２５との間でくさび留めされるのをもはや防止しない。つまり、スリーブ変形は、ロック本体２９をくさび留めできるようにし、それにより、ピストン部材９を後退位置でロックできるようにする。このとき、ピストン部材９は引き出し方向Ｅの移動が防止される。図２ｃは、ピストン部材９が後退位置でロックされるときのプリテンショナ装置１を示している。

例えば衝突前制動事象中に不適切にロックされることを回避するため、スリーブ３１は、接続部材５がこの場合には約１．５ｇである所定のレベルを超えない加速度に晒されるときに変形しないようになっている。したがって、スリーブ３１の特性は、どの加速度レベルでピストン部材９がロックされるのかを決定する。

ピストン部材９は、接続部材５が後退方向と反対の方向の特定の力であって所定の保持力を超える力に晒されさえすればロックされる。加速度ａが所定のレベルを下回り且つ力Ｆが保持力を下回るときには、接続部材は、ピストン部材を初期位置にリセットするために伸長方向に再び移動できてもよい。保持力は、部分９ｂの形状やロック手段を形成する構成要素の材料などの要因によって決定される。

前述したように、スリーブ３１の変形を引き起こすためには、接続部材が少なくともこの場合には１．５ｇである引き出し方向Ｅの所定の加速度に晒される必要がある。スリーブ３１は、変形されると、ロック本体２９が円筒内壁と部分９ｂの表面２５との間でくさび留めされることをもはや防止せず、ピストン部材９を後退位置でロックさせることができる。ピストン部材９は、ロックされる前に、伸長方向Ｅに僅かな移動を行ない、この移動は、スリーブの伸長方向の圧縮に対応する。この最初の伸長方向での僅かな移動の後、ロッキングボール２９が部分９ｂと内側円筒壁との間でくさび留めされ、その結果、図２ｃに示されるようにピストン部材９が後退位置でロックされる。すなわち、接続部材５の更なる移動が防止される。

前述したように、接続装置５は、この場合にはシートベルトシステムのシートベルトバックル３に接続される。したがって、図２ｃに示されるように、ピストン部材９のロックを引き起こす加速度は、衝突状況においてシートベルトにより拘束される車両搭乗者によって生じる。

なお、チャンバ１３ａ内の圧力は、ピストン部材９が後退位置から伸長方向に移動されることをある程度まで防止する。圧力は、例えば、衝突前制動事象中に後退位置からの移動を防止するのに十分である。しかしながら、圧力は、衝突時にピストン部材９を後退位置にロックするのに十分ではない。

本発明の第２の実施形態に係るプリテンショナ装置１０１を図３ａに示す。第１の実施形態に開示されるほぼ全ての特徴が、同様の或いは同じ特徴を特定する参照符号を伴って第２の実施形態にも存在する。この言及に関して、記述は、異なる特徴を説明することに焦点を合わせる。プリテンショナ装置１０１は、この実施形態の保持手段が変形できない保持要素１３１とスプリング３５の形態を成す弾性要素とを備えているという点で異なっている。この実施形態において、スリーブ１３１はその変形を回避するために補強される。変形不可能なスリーブ１３１は、スリーブとピストン部材９との間の相対的な移動を可能にするために接続部材５に対して摺動可能に配置される。スプリング３５がピストン部材９とスリーブ１３１の一部１３１ａとの間に配置され、それにより、スプリング要素３５のスプリング力に起因してスリーブ１３１が要素３３に押し付けられる。スリーブ１３１のためのストッパ要素を形成する要素３３は接続部材５にロックされる。スリーブ１３１には、封止手段を受けるための外周溝３７が設けられる。この場合、スリーブ１３１と内側円筒壁との間の気密嵌合を形成するために、溝３７内にＯリング３９が受けられる。スリーブ１３１と接続部材５との間で気密嵌合を行なうために、更なるＯリング４１がスリーブ１３１に配置される。プリテンショナ装置１０１にはチャンネル４３が更に設けられ、このチャンネルを通じてガスを第２のチャンバ部分１３ｂから第１のチャンバ部分１３ａへと排出できる。

この実施形態では、搭乗者がシートベルトバックル３を引っ張ることによってピストン部材９を後退位置から戻すことができない。この場合、ピストン部材は、圧力が第１のチャンバ部分１３ａから引き出されると同時に第２のチャンバ部分１３ｂに印加される圧力によってのみ後退位置から戻すことができる。そのような圧力はスリーブ１３１をロッキングボール２９に接触させ、それにより、接続部材５が伸長方向に移動されるときにロッキングボールがくさび留めされるのが防止される。このように、ピストン部材９の伸長方向の移動前に、ボールがくさび留めされないようにスリーブ１３１が伸長方向に移動される必要がある。スリーブの伸長方向の移動中に弾性要素が圧縮される。

図３ｂは、チャンバ部分１３ｂに印加される圧力によって引き起こされる伸長方向でのピストン部材移動の最中におけるプリテンショナ装置１を示している。スプリング３５が圧縮されると、保持要素１３１はボール２９がくさび留めされるのを防止する。すなわち、ピストン部材９の伸長方向Ｅの移動が許容される。したがって、この実施形態において、保持要素１３１は、ピストン部材の伸長方向の移動が可能になる前に、それがロック本体２９を保持する位置へと移動される必要がある。

衝突が起こる場合、接続部材５は、図３ｃに示されるように、ロック手段にピストン部材を後退位置でロックさせる加速度ａに晒される。保持手段１３は変形されない。

請求項に規定される本発明の概念から逸脱することなく本発明の前述した実施形態を当業者によって修正して変更できることは言うまでもない。

例えば、ロック本体がリングである別の実施形態では、保持要素が、円形プレートと該プレートから延びる多数の脚とを備える要素から形成されてもよく、脚は、部分９ｂと内側円筒壁との間に形成される空間内に配置され、したがって、所定の加速度レベル未満の加速度においてロック本体がくさび留めされるようになるのが抑制される。

Claims (8)

1. シリンダチャンバ（１３）内に配置され、インレット（１５）を通じて前記シリンダチャンバ（１３）の第１の部分（１３ａ）に印加される圧力によって後退方向に移動できるピストン部材（９）と；ピストン部材（９）に接続され、自動車安全装置の部品（３）に接続でき、自動車安全装置にプレテンションを付与する接続部材（５）と；ピストン部材（９）をロックするためのロック手段（２５、２７、２９）と；を備える、自動車安全装置で用いるプリテンショナ装置（１）において、
   前記ロック手段（２５、２７、２９）は、ピストン部材（９）が前記後退方向と反対方向への所定の加速度レベルを超える加速度に晒されるときにピストン部材（９）をロックするように構成され、
   ピストン部材（９）が前記後退方向と反対方向への前記所定の加速度レベル未満の加速度に晒されるときに前記ピストン部材（９）がロックされるのを防止するために保持手段（１１）がシリンダチャンバ（１３）内に配置され、
   前記ロック手段（２５、２７、２９）は、前記後退方向で見て直径が増大するピストン部材部分（９ｂ）と、シリンダ（７）の内壁面（２７）と、ピストン部材（９）が前記後退方向と反対の方向の前記所定の加速度レベル未満の加速度に晒されるときにくさび留めされるようにピストン部材部分（９ｂ）とシリンダ（７）の内壁面（２５）との間に配置されるロック本体（２９）とを備え、
   前記保持手段（１１）は、ピストン部材（９）が前記後退方向と反対の方向の所定の加速度レベル未満の加速度に晒されるときに前記ロック本体（２９）がピストン部材部分（９ｂ）と内壁面（２７）との間にくさび留めされるのを防止するために接続部材（５）に配置される保持要素（３１、１３１）を備えることを特徴とするプリテンショナ装置（１）。
2. 前記保持要素（３１）は、ピストン部材（９）が前記後退方向と反対の方向の所定の加速度レベルを超える加速度に晒されるときに変形するように構成され、それにより、前記ロック本体（２９）をピストン部材部分（９ｂ）と内壁面（２７）との間にくさび留めできることを特徴とする請求項１に記載のプリテンショナ装置（１）。
3. 前記保持要素（３１）が前記ピストン部材（９）に摺動可能に配置され、保持要素（３１）の前記後退方向の移動が接続部材（５）に配置されるストッパ要素（３３）によって制限され、前記保持手段は、保持要素（３１）とピストン部材（９）との間に配置される弾性要素（３５）を更に備え、弾性要素（３５）の作用によって保持要素（３１）がストッパ要素（３３）に押し付けられることを特徴とする請求項１に記載のプリテンショナ装置（１）。
4. 前記所定のレベルが約０．８ｇであることを特徴とする請求項１に記載のプリテンショナ装置（１）。
5. 前記ロック本体（２９）が複数のボールから形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリテンショナ装置（１）。
6. ピストン部材（９）は、第１の動作モードでは、前記インレット（１５）を介して圧縮ガス源から第１のチャンバ部分（１３ａ）に供給される圧力によって後退方向に移動できることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプリテンショナ装置（１）。
7. ピストン部材（９）は、第２の動作モードでは、前記インレット（１５）を介して火工用ガス発生器から第１のチャンバ部分（１３ａ）に供給される圧力によって後退方向に移動できることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプリテンショナ装置（１）。
8. ピストン部材（９）は、第３の動作モードでは、第２のインレット（１７）を介して圧縮ガス源から第２のチャンバ部分（１３ｂ）に供給される加圧ガスによって前記後退方向と反対の方向に移動できることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のプリテンショナ装置（１）。

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