JPH09511561A - 膨張制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 圧力ベント弁によって選択的に供給されるパイロット空気により制御される高速流体弁を有する膨張制御装置が与えられる。高速流体弁はパイロット供給部、出口、及び主空気導管を経て主空気が送られる主空気チャンバーを有する。更に高速流体弁は上部ウエブ、下部ウエブ、これら両ウエブを連結するシリンダー部材、及びシリンダー部材から半径方向外方に延出する環状隆起部を有する。パイロット空気供給部がパイロット空気導管によってパイロット供給部に連結されている。圧力パイロット弁がパイロット空気導管に挟持されていて、圧力パイロット弁は高速流体弁にパイロット空気を供給し、或いは供給を停止するために開放したり、閉塞したりする。パイロット空気導管に連結されているベント弁がパイロット空気を除去して高速流体弁を閉じる。高速流体弁、パイロット空気導管、圧力パイロット弁、及びベント弁は単一の弁モジュールとして構成され、この弁モジュールは同一形状の他の弁モジュールと連結することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 膨張制御装置 発明の背景 本発明は弁制御装置に関し、特に乗用車の座席に使用する腰支持バッグのよう な安楽制御エアバッグの膨張、収縮を制御するのに適した弁制御装置に関する。 乗用車の加圧安楽制御エアバッグの膨張、収縮を制御する従来の装置はソレノ イドを用いていた。このようなソレノイド弁は作動させるためには一般に比較的 に大きい出力を要し、スィッチ操作の際に耳障りなクリック音を発生していた。 ソレノイドが作動すると、カーラジオに干渉する電磁界を発生する。従って遮蔽 装置が必要になる。加えてこのような弁は比較的重く、しかも乗用車内に余分の 空間を必要とする。 発明の概要 本発明は弁制御装置に関し、この装置は電気的に制御された圧力弁を用い、こ れによって例えば安楽制御エアバッグの出口に連結される高速フロー弁の状態を 制御するために用いられるパイロットエアの供給量を制御する。 本発明の膨張制御装置は主空気加圧源に連結される入り口を有する。主空気管 がこの入り口に連結される。通常閉鎖されていて空気で作動される高速フロー空 気弁が主空気管とでぐの間に連結される。高速フロー空気弁はパイロット空気管 に連結されるパイロット入力部を有する。圧力パイロット弁と排気弁（ベント弁 ）はパイロット空気管を経て高速フロー弁のパイロット入力部に連結されている 。圧力パイロット弁は高速フロー弁のパイロット入力部を選択的にパイロット空 気供給部に連結する。ベント弁は選択的に開放されてパイロット空気管から空気 を排気する。パイロット入力部をパイロット空気供給部に連結すると、高速フロ ー弁が開放され、パイロット入力部をベント弁に連結すると、高速フロー弁が閉 位置に復帰する。ベント弁は圧力弁であってもよい。２個の圧力弁と高速フロー 弁は適宜モジュール内に組み込まれる。このようなモジュールを幾つか一体に連 結して複数個のエアバッグを作動させるようにすることもできる。複数個のモジ ュールの一をベント弁に連結し、排気中の高速フロー弁とバッグに連結されて いる高速フロー弁を開放すると、バッグは容易に収縮する。 本発明の高速フロー弁は底部ベント孔と内側環状リッジを具えたウエルを有す る。ウエル内部には上部ウエブ、下部ウエブ、及び上部ウエブ、下部ウエブを結 合する管状部材を具えたダイアフラムが配置されている。下部ウエブは底部ベン ト孔の上方で気密シールを形成する。管状部材から半径方向外側に突出する環状 リッジは弁が閉じられたときにウエルの内側環状リッジをシールする。主空気供 給ポートが下部ウエブと内側環状リッジの間でウエル内に開口する。出口が内側 環状リッジの上方でウエルに接続されている。上部ウエブは出口の上方でウエル に対して気密シールを形成する。ダイアフラムの上に十分なパイロット空気圧を かけるとダイアフラムの環状リッジをウエルの内側環状リッジから分離するよう にダイアフラムを運動させる。よって供給ポートと出口間の流体連通が図られる 。 圧力弁は静かに作動し、かつ非常に低い電力で作動するようにすることが望ま しい。高速フロー弁は例えばエアバッグから出口を経てパイロット空気圧が３回 も送り戻されても開放し得るようになっている。 本発明のその他の目的や利点については、添付図面を参照しつつ、以下の説明 を読むことによって明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は本発明の膨張制御装置の概略図である。 図２は図１の膨張制御装置に用いる膨張制御モジュールの側部部分断面図であ る。 図３は図２のモジュールの平面図である。 好ましい実施例の説明 図面を参照すると、図１には本発明の膨張制御装置１０が概略的に示されてい る。膨張制御装置は１個、又はそれ以上のエアバッグ１２を膨張させ、収縮させ たりするように制御するために使用される。これらのエアバッグ１２は幾つ使用 しても構わない。例えば、自動車のシートの背凭れ内に挿入されている腰支持エ アバッグのような安楽制御エアバッグに使用することも本発明の可能な一つの利 用方法である。例えばエアポンプ１４のような主空気圧源によってエアバッグ１ ２に空気を満たす空気供給源として用いられる。本発明の好ましい実施例では 主空気圧の圧力は２ｐｓｉである。逆止め弁１６がポンプ１４と主空気導管１８ 間で一方向弁として作用する。逆止め弁１６はポンプ１４によって空気を主空気 導管１８内に供給し、同時に主空気導管１８から空気を漏らさないようにする。 各エアバッグ１２は通常閉じられて空気で作動される高速流空気弁２０に連結さ れる。高速流空気弁２０は主空気導管１８とエアバッグ１２間を連結している。 高速流空気弁２０が開放されると、主空気導管１８からの空気は弁２０に関連す るエアバッグ１２内に流入する。高速流空気弁２０が閉じると、弁からのエアバ ッグ１２に対する出口は遮断される。よって空気はエアバッグ１２内に進入せず 、かつエアバッグ１２から流出することもできない。１個の高速流空気弁２０は その出口がベント２２に連結されている。ベント２２に連結されている高速流空 気弁２０を開放すると、空気は主空気導管１８から流出するであろう。ベントに 関連する高速流空気弁が開放しているときにエアバッグ１２に連結されているい ずれの高速流空気弁が開放すると、関連するエアバッグは収縮する。 本発明の実施例によると、高速流空気弁２０はパイロット空気入り口を経て制 御される。各高速流空気弁２０はパイロット空気入り口２６をもっており、パイ ロット空気入り口はパイロット空気導管２８に連結されている。パイロットから 供給される空気は加圧空気を収容するリザーバ３０として維持される。パイロッ ト空気供給を主加圧空気源から独立して設けることによって、主空気がベント２ ２に排気されている間にもパイロット弁は作動することができる。 好ましくはパイロット空気の空気流は圧力パイロット弁３２によって制御され る。圧力パイロット弁３２を開位置と閉位置間でスィッチする場合は比較的低い 電気信号を用いればよい。各パイロット空気導管２８内に用いられるベント弁３ ４がベント３６につながる空気導管２８の開口を選択的に制御する。ベント弁３ ４も圧力弁であってよい。ベント弁３４が開いているときは、パイロット空気は ベント弁から流出し、そのパイロット空気導管に関連する高速流弁が閉位置にス ィッチされる。 高速流空気弁２０を開放するためには、パイロット空気２８導管内のパイロッ ト空気によって十分圧力を加えて弁を開位置に転換する。弁を開位置に転換する にはベント弁３４を閉じて圧力パイロット弁３２を開放することによって実現で きる。 圧力トランスデューサ４０を主空気導管１８に連結することによって、主空気 導管内の空気圧をモニターし、装置全体の作動状態を表示する装置の制御パネル に電気信号を送るようにすることができる。圧力トランスデューサ４０は更に空 気ポンプ１４に電気信号を送り主空気導管１８内の空気圧を適当な程度に維持す るようにすることもできる。 パイロット空気リザーバ３０は弁３８を通じて空気ポンプ１４によって空気を 補充できるように設けられている。弁３８は圧力弁であってよい。装置はポンプ が付勢される度にパイロット空気リザーバに空気を満たす。場合によってはパイ ロット空気リザーバをモニターしてパイロット空気リザーバが予定のしきい値以 上にあるかどうかをモニターしてもよい。本発明の好ましい実施例ではパイロッ ト空気リザーバは主空気の圧力とほぼ同じの約２ｐｓｉに加圧される。圧力トラ ンスデューサ（図示せず）を装置に取り付けてパイロット空気をモニターするこ ともできる。場合によっては圧力弁３８をパイロット空気導管内の圧力をモニタ ーするために使用することもできる。圧力弁は圧力バイモルフを有し、圧力バイ モルフは電気信号を発生して、例えばパイロット空気導管からの空気圧のような 機械的な応力に応答する。従って圧力弁をそれ自体が圧力をモニターし、パイロ ット空気リザーバの補充を制御するために使用することができる。 本発明の一実施例による膨張制御装置は好ましくは一連のモジュール５０から 形成される。各モジュールは１個の高速弁２０、パイロット空気導管２８、圧力 パイロット弁３２、圧力ベント弁３６を具えることができる。モジュールについ ては図２、図３に関して詳細に説明する。各モジュールは長方形のハウジング内 に収容されている。各モジュールのハウジングは固いプラスチックで形成しても よい。各モジュールの対向する長い側壁には２個のポート、パイロット空気リザ ーバに連結されるパイロット空気ポート５２、主空気圧源に連結される主空気ポ ート５２が設けられる。ポートは各モジュールの両側壁の同一の位置に配置され ているので、ポートが互いに係合し合うようにこれらのモジュールを相互に連結 でき、よってパイロット空気導管と主空気導管が一つのモジュールから他のモジ ュールに連続することになる。これらのモジュールを相互に連結することに よって、パイロット空気導管と主空気導管はそれぞれマニホールドとして形成さ れそれぞれの空気が各モジュールに供給される。しかもモジュール５０は同一形 状に製造されるので、モジュールの貯蔵と交換を容易に行うことができる。 パイロット空気はモジュールの箱体内の通路、すなわちチャンバー内を流動す る。モジュールはパイロット空気リザーバから上方に突出する小さな出口をもっ た開口端を具えた中空の円錐体５６を有し、これによってパイロット空気が圧力 弁３２内に流入する。モジュールの箱体は好ましくは２個の部分として射出成形 し、これら両部分を超音波によって接着して形成する。中空円錐体５６の出口は シールパッド５８で覆われている。中空円錐体の出口はパイロット空気からの力 が圧力バイモルフに及ぼされないようにし、シールパッドを一層確実にシールで きるようにパイロット空気からの力を減少するようになっている。シールパッド ５８は圧力バイモルフ６０の前端に取り付けられる。シールパッドは例えばシリ コンゴムのような物質で形成される。圧力バイモルフ６０は中空円錐体上に片持 ばり状に延出していて、その後端は定位置に固定されている。圧力バイモルフ６ ０の後端には電極端子が取り付けられている。電気信号を圧力バイモルフ６０に 加えると圧力バイモルフは曲り、よってシールパッド５８がは中空円錐体５６の 出口から持ち上げられる。パイロット空気は中空円錐体から流出して、高速流弁 ２０のパイロット入力部につながる通路内に流入する。 高速流体弁２０は円形のウエル内に配置される。ウエルの底部には常時開放さ れているベント６２が設けられている。ベント６２はダイヤフラム６４を弁のウ エルの中で上下運動を行わせる。ばね６６がウエルの底部とダイヤフラム６４の 間に挿入される。ばね６６はダイヤフラムを通常は閉じた状態に保つ。ダイヤフ ラム６４は弁を二つのチャンバー、すなわち主空気チャンバー６８と出口チャン バー７０に分割する。ダイヤフラム６４はベント６２を主空気チャンバー６８か ら遮断するためにばね６６の上方でウエルに固定される柔軟な下部ウエブ６３を 有する。ベント６２と主空気チャンバー６８間には流体連通は行われない。ダイ ヤフラム６４は下部ウエブ６３を上部ウエブ６５に連結するシリンダー部分を有 する。上部ウエブ６５は出口チャンバー７０の上部でウエルを気密シールする。 環状隆起部７６が円形にして管状のダイヤフラムから半径方向外方に突出してい る。隆起部７６はウエルの壁部から突出する相補的的な環状隆起部７８に係合す る。はね６６は外側隆起部７６が主空気チャンバーを内側隆起部７８に対してシ ールさせるようにダイヤフラムを偏圧する。内側隆起部７８はウエル内で出口チ ャンバー７０の下部であって主空気供給ポート５４の上方に位置している。出口 ８０は出口チャンバー７０と流体連通する。出口チャンバー７０はダイヤフラム の上部で上部ウエブ６５によってパイロットチャンバー８２からシールされてい る。ダイヤフラム６４はシリコンのような柔軟な材料から一体成形される。 高速流体弁はばね６６によって偏圧されるだけでなく、高速流体弁は出口８０ から上部ウエブ６５に送られる空気圧によって通常は閉じた状態に保たれる。こ れは主空気供給部から下部ウエブ６３にもたらされる空気圧によって達成される 。ダイヤフラム弁のシリンダー部分は上部、下部ウエブの有効面積を減少させ、 これによって出口チャンバーの空気と主空気供給部の空気が上部、下部ウエブに 及ぼす力を減少差せるように作用する。これらの有効面積とともにダイヤフラム の環状隆起部７６の有効面積を偏圧ばね６６の力と均衡を保たせ、もって出口８ ０から２ｐｓｉのパイロット空気、或いはその３倍の圧力が印加されても高速流 体弁が開放されるようにすることが望ましい。もし乗客が安楽制御エアバッグに 凭れかかったり、その上に着座した場合には、出口８０から環流するエアバッグ 内の圧力は増大する。高速流体バッグは以上のような条件下でも作動するように なっていなければならない。出口チャンバー内の背圧が６ｐｓｉでパイロット空 気チャンバーの直径が０．２４３インチであったとしても、２ｐｓｉに応答して 開放し得る本発明の好ましいダイヤフラム弁の寸法は、環状隆起部７６の上部で ０．２４３インチ、環状隆起部７６の下部で０．２３３インチの直径を有し、内 側環状隆起部７８の直径は０．３２０インチ、内側環状隆起部の下部でのウエル の直径は０．３５０インチであるダイヤフラム弁のシリンダー部分をもっている 。ダイヤフラムの環状隆起部７６の直径は内側環状隆起部７８の下部のウエルの 直径寄りも小さいので、高速流体弁に状態の変化があっても、摩擦（rubbing） は生じない。 圧力パイロット弁が開くと、パイロット空気がダイヤフラム６４の上部のパイ ロット空気チャンバー８２内に急速に流入する。パイロット空気からの力が十分 になるとダイヤフラムを押し下げて環状隆起部７６と内側環状隆起部７８間のシ ールを解く。こうしてパイロット空気圧がウエルの全断面区域を満たしてしまう 。このように及ぼされた力はばね６６の偏圧力、ダイヤフラムに印加される主空 気と出口チャンバーの空気が発生する正味の上向きの力以上のものでなければな らない。こうして主空気は出口８０から流出する。出口８０はエアバッグ１２に 連結してもよいし、エアバッグを収縮させるために単に排気させるようにしても よい。 モジュール５０も圧力ベント弁３４をもっている。圧力ベント弁３４は長方形 のモジュール箱体の頂部に存するベント３６を作動させる。圧力ベント弁３４の バイモルフに設けられいるシールパッド５８はベント３６を閉じるために圧力ベ ント弁３４の上端に配置される。ベント３６は端部が開口している中空の円錐体 によって押圧されている。圧力ベント弁３４のバイモルフに電気信号が与えられ ると、バイモルフは圧力ベント弁３４から離れる方向に湾曲するので、高速流体 弁２０の上方のパイロット空気チャンバー内のパイロット空気はベント３６を経 て大気中に放出される。続いて高速流体弁のばね６６がダイヤフラムを閉じるよ うに再度ダイヤフラムを偏圧する。高速流体弁２０を開放するためには、圧力ベ ント弁３４をベント３６上で閉じなければならず、同時に圧力ベント弁３２を開 いてパイロット空気をパイロット空気チャンバー内に流入させなければならない 。 以上の本発明の好ましい実施例に種々の変更、修正を加え得ることは当業者に とっては明らかなことであることは勿論のことである。例えば各弁相互間の位置 方向、寸法や、弁内のダイアフラムの位置等は種々異なった状態に変更すること ができる。これらの設計変更は本発明の精神から逸脱することなく行い得るもの である。これらの設計変更は本願請求の範囲がカバーしているところである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主空気圧入力部、 前記主空気圧入力源に連結される主空気導管、 パイロット入り口を有する高速流体弁にして、前記主空気導管と出口の間を 連結し、 前記出口が閉じられた場合に閉塞状態に保たれ、前記主空気導管が前記出口 と流体連通すると開放状態におかれる高速流体弁、 パイロット空気供給部、 前記パイロット空気供給部を前記高速流体弁の前記パイロット入り口に連結 するパイロット空気導管、 前記パイロット空気導管上に重ねて配置される圧力パイロット弁、及び 前記圧力パイロット弁と前記高速流体弁の間の前記パイロット空気導管の位 置で前記パイロット空気導管に連結されるベント弁であって、開放されたときに 前記高速流体弁が閉位置に復帰するようにするベント弁を有し、 前記高速流体弁は前記圧力パイロット弁が開き、前記ベント弁が閉じたとき に開位置に移動する膨張制御装置。 ２ 請求の範囲１記載の膨張制御装置において、前記高速流体弁は同高速流体弁 を通常閉位置に向けて偏圧するばねを有する膨張制御装置。 ３ 請求の範囲１記載の膨張制御装置において、前記主空気圧入力源と前記主空 気導管の間に配置される逆止め弁を有する膨張制御装置。 ４ 請求の範囲３記載の膨張制御装置において、前記主空気導管とベント間を連 結し、選択的に制御される高速フロー弁であって、前記高速フロー弁と前記ベン ト弁の両方が開位置の状態に置かれたときに前記高速フロー弁の出口からの空気 が前記選択的に制御される高速フロー弁に連結されたベントから排気される膨張 制御装置。 ５ 請求の範囲４記載の膨張制御装置において、前記高速フロー弁の出口が座席 の安楽制御エアバッグに連結される膨張制御装置。 ６ 請求の範囲１記載の膨張制御装置において、圧力トランスデューサが前記主 空気導管に取り付けられる膨張制御装置。 ７ 請求の範囲１記載の膨張制御装置において、前記ベント弁は圧力弁を有する 膨張制御装置。 ８ 請求の範囲１記載の膨張制御装置において、前記パイロット空気供給部は前 記主空気圧入力源によって再充填されるリザーバを有する膨張制御装置。 ９ 請求の範囲１記載の膨張制御装置において、前記高速流体弁は同高速流体弁 の前記出口から戻る前記パイロット空気の圧力が３倍であっても、前記圧力弁が 開いて前記ベント弁が閉じたときに開位置に変位する装置を有する膨張制御装置 。 10 主空気導管、 パイロット入り口を有する高速流体弁にして、前記主空気導管と出口の間を 連結し、 前記出口が閉じられた場合に閉位置に置かれ、前記パイロット入り口から十 分圧力が印加されると開位置に置かれるようになっていて、この場合前記主空気 導管は前記出口と流体連通する高速流体弁、 前記高速流体弁の前記パイロット入り口に連結されるパイロット空気導管、 前記パイロット空気導管に挾まれるように配置される第１圧力弁、及び 電気的に制御可能な前記第１圧力弁と前記高速流体弁の間の前記パイロット 空気導管の位置でベントと前記パイロット空気導管を連結する第２圧力弁であっ て、開位置に置かれると前記高速流体弁が閉位置に変位する膨張制御装置用の弁 。 11 請求の範囲１０記載の膨張制御装置用の弁において、前記高速流体弁は、同 高速流体弁の前記出口から戻る前記パイロット空気の圧力が３倍であっても、前 記第１圧力弁が開いて前記第２圧力弁が閉じたときに開位置に変位する装置を有 する膨張制御装置用の弁。 12 請求の範囲１０記載の膨張制御装置用の弁において、 前記高速流体弁、前記第１圧力弁、前記パイロット空気導管、前記第２圧力 弁、及び前記主空気導管を収容する２個の対向する側壁を有するハウジング、 前記主空気導管に連結される２個の主空気ポートであって、前記各主空気ポ ートは前記２個の対向する側壁のそれぞれに設けられており、前記２個の主空気 ポートは前記２個の対向する側壁に関する垂直線に整合して配置される主空気ポ ート、及び 前記パイロット空気導管に連結される２個のパイロット空気ポートであって 、前記２個の対向する側壁のそれぞれに位置し、各パイロット空気ポートは前記 ２個の対向する側壁に関する垂直線に整合して配置される膨張制御装置用の弁。 13 膨張制御装置用の弁にして、 底部ベント孔をもったウエル、内側環状隆起部、前記内側環状隆起部の上方 で前記ウエルに連結される出口、及び前記内側環状隆起部の下方で前記ウエルに 連結される供給ポートを有し、更に前記膨張制御装置用の弁は、 前記出口の上方で前記ウエルの周囲を気密にシールする上部ウエブ、前記供 給ポートと前記底部ベント孔の間で前記ウエルの周囲を気密にシールする下部ウ エブ、前記上部ウエブと下部ウエブを連結するシリンダー部材、前記シリンダー 部材内のダイヤフラム壁部、及び高速流体弁が閉位置に位置した場合に前記ウエ ルの前記内側環状隆起部をシールするために前記シリンダー部材から半径方向外 方に突出する環状隆起部を有するダイヤフラムを有し、 十分な圧力が前記ダイヤフラムに印加されると前記高速流体弁が開位置に置 かれて前記ダイヤフラムの前記内側環状隆起部をぜんウエルの前記内側環状隆起 部から分離するように前記高速流体弁が前記ダイヤフラムを移動するので、前記 供給ポートと前記出口が流体連通する膨張制御装置用の弁。 14 請求の範囲１３記載の膨張制御装置用の弁において、前記ダイヤフラムを閉 位置に偏圧するために前記ウエルの底部と前記ダイヤフラムの底部間にばねが配 置される膨張制御装置用の弁。 15 請求の範囲１４記載の膨張制御装置用の弁において、前記ウエル、前記下部 ウエブ、前記上部ウエブ、及び前記シリンダー部材は、前記高速流体弁が同高速 流体弁の前記出口から戻る空気の圧力が３倍であっても、前記ダイアフラムに加 えられる圧力が十分であれば前記高速流体弁が開位置に変位する膨張制御装置用 の弁。 16 請求の範囲１３記載の膨張制御装置用の弁において、前記ダイアフラムの外 側直径は前記内側環状隆起部の下部での前記ウエルの内側直径よりも小さく、よ って前記高速流体弁が閉位置と開位置間で変位する場合に前記ダイアフラムの環 状隆起部は前記ウエルを摩擦しない膨張制御装置用の弁。