JP2005029158A - 金属ワイヤを含んだ、車体の部位を減衰する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、自動車の安全、特に、自動車の衝突時に発生する車体部の動き減衰用の安全システムに関する。
【解決手段】 車と車外の物との衝突時に動き始める、少なくとも１つの部品の動きを減衰させる減衰装置１であって、ピストン９を移動させることが可能な火薬アクチュエータ２２を備え、一端を車の固定部分２７に連結したワイヤ２１を含んでおり、
減衰すべき部位に固定された前記アクチュエータは、前記減衰すべき部位の動きを遅らせて停止するために前記ワイヤと相互に作用し、前記アクチュエータは、前記減衰すべき部位に連結したサポート２０に締結され、前記サポートは、前記ワイヤ案内用の２つのストッパ２４を備えていることを特徴とする、減衰装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の安全、特に、自動車の衝突時に発生する車体部の動き減衰用の安全システムに関する。衝突時に、車の特定部分は、車の乗員や歩行者に対し、事実上、剛構造部材となり、乗員や歩行者に危害を与えやすい。

このため、本発明に係る吸収システムが、以下のような目的で、使用される。例えば、車の低速時における正面衝突のバンパの減衰、車の乗員の脚部の保護、歩行者がボンネットに衝突した時のボンネット動きの減衰、衝突時のシートベルト着用乗員により引起される力を調節しながら制限すること、ステアリングコラムに運転者が衝突した時の減衰等である。

エネルギ吸収装置は、すでに、いくつかの特許出願において主題となっている。

例えば、特許出願ＥＰ０５５０３２１にその記述がある。これは、どのような型式のエネルギ吸収装置においても使用可能な、運動減衰用の火薬式アクチュエータに関するものである。このアクチュエータは、火薬ガス発生器、ピストン、火薬燃焼室、背圧室、前記燃焼室とピストン端との間にある中間室を備える。中間室から背圧室へ経路が設けられている。ガス発生器から発生したガスは、ピストンの動きに対向し、その動きを減衰するために、前記ガスの一部分は経路を通じて背圧室へ流入しながら、中間室を加圧する。

上述のような減衰する動きをともなうアクチュエータにおいて、減衰は、燃焼ガスを通じて直接的に、単独で得られる。それゆえ、発生した衝突に完全に適合する応答を得るために、調整可能な火薬ガス発生器を使用することが必要となる。このことにより、このような吸収システムの構造を非常に複雑化させ、又その製造コストを増大させる。更に、このようなシステムを取付けるためには、システムが取付けられる部材をシステムに適合させる必要がある。

それゆえ、本発明の目的は、単純で使用や取付けが簡単で、高信頼性の作動が得られる装置を供給することを可能にする、限られた数の部品のみが必要な減衰装置を得るにある。

この目的は、車と車外の物との衝突時に動き始める、少なくとも１つの部品の動きを減衰させる減衰装置により達成される。その減衰装置は、ピストンを移動させることが可能な火薬式アクチュエータを備え、一端を車の固定部分に連結したワイヤを含んでおり、減衰すべき部位に固定された前記アクチュエータは、前記部位の動きを遅らせて停止するために前記ワイヤと相互に作用していることを特徴としている。

本発明によれば、前記減衰すべき部位は、例えば、バンパ、シートベルト、ボンネット、ステアリングコラム（衝突時に運転者がこのコラムへ押し付けられる）であっても良い。

前記減衰すべき部位を減衰することは、前記減衰すべき部位の動きを遅らせて停止するということである。この減衰は、ワイヤとアクチュエータにより形成された２つの要素により達成される。このワイヤとアクチュエータは、この機能を遂行するために互いに分離することはできない。

ワイヤは、拘束されない自由な一端を持ち、変形可能な特性を持つことが好都合である。

このように、ワイヤは、拘束されない自由な一端と、車の固定部位に連結された一端を持つ。

ワイヤは、金属製であることが好ましい。

アクチュエータは、減衰すべき部位に連結したサポートに締結することが好都合である。前記サポートは、前記ワイヤ案内用の２つのストッパ（ stop ）を備えている。

案内ストッパは、それぞれが溝を持つ２つのローラから成っており、前記ワイヤは、２つの溝のそれぞれの溝内を通過する。このような構成により、前記ワイヤの横方向のいかなる動きも制限される。

２つのストッパは、前記ワイヤの同じ側に設置され、起動時に、アクチュエータは、ワイヤに３つの連続した折りじわを作るために２つのストッパ間のワイヤに押圧力を掛ける。第１の折りじわは、第１ストッパ周囲にでき、第２の折りじわは、ピストン周囲にでき、第３の折りじわは、第２ストッパ周囲にできる。

この構成で、ワイヤに沿ったサポートの動きは、ピストン駆動によりできるワイヤ褶曲路のために、困難になるか、あるいは不可能になる。前記ピストン駆動は、前記サポートの動きに対向する力を発生する。

本発明に係る一実施例によれば、ピストンは、２つのストッパの各々の中心を結んだ仮想線と垂直に移動する。

サポートは、最初は、弱体化部位を介して車体の固定部位に連結していることが好ましい。

本発明に係る一実施例によれば、アクチュエータは、可変の押圧動作をともなうものである。

アクチュエータは、火薬式であり、火薬ガス発生器、燃焼室、前記ガスの影響でピストンが移動可能な摺動室を備えることが好ましい。

前記アクチュエータは、一方で摺動室を閉じ、他方で燃焼室の圧力を降下させるために、前記アクチュエータの起動後に用いる遮断装置を備えることが好都合である。

事実上、摺動室内のピストンの移動量は、摺動室に到達した圧力の大きさと相関関係がある。ピストンが必要な減衰が得られる特定位置に到達した時、摺動室が閉鎖される。一旦、摺動室が閉鎖されると、ガスは燃焼室内に大量に蓄積されるので、爆発の危険性をともなうこととなる。それゆえ摺動室の遮断後できるだけ素早く燃焼室の圧力を降下させることが必要である。

遮断装置は、モータと摺動部材を備えることが好ましい。摺動部材は、通気孔を備えた摺動用囲繞体内で、モータにより、移動可能である。前記囲繞体と燃焼室は、仕切り材により互いに隔離されている。

このように、摺動室と燃焼室は、互いには通じていず、前記囲繞体は、通気孔により外部と通じている空間を構成している。

摺動部材は、中空であって切断端を有し、その結果、前記摺動部材の移動により、最初に仕切り材が破られ、同時にピストン摺動室が遮断され、燃焼室は囲繞体と通じるようになることが好都合である。

詳細に述べると、切断端は仕切り材と接触し仕切り材を突き抜ける。一方、摺動部材の中空部は、燃焼室と摺動用囲繞体の間で通路となる導管機能を肩代わりする。摺動室は、摺動部材の側壁部で遮断される。

アクチュエータは、ピストンが摺動室の奥側へ引き戻されるのを防ぐ、戻り防止具を備えることが好ましい。

摺動室の閉鎖時に、摺動室内のガスは、通気孔から逃げる可能性がある。そのため摺動室内の圧力低下を生じ、ワイヤのピストンに加わる押圧力が減少する、あるいは、前記ピストンの後退さえも引起す。このため、ピストンを固定位置に保持するため、更には機能不全を避けるため、戻り防止具が必要になる。本発明によれば、摺動室に蓄積されたガス圧及び戻り防止具により、一旦、ピストンが要求位置に到達した時は、ピストンはもはや後退することは不可能となり、ワイヤに接触固定した状態となる。

遮断装置のモータは、火薬ガス発生器であることが好都合である。

本発明に係る別の実施例によれば、アクチュエータのガス発生器は、複数の装填された火薬を備える。この火薬は、ガス量を可変にして供給するように、互いに独立して点火することができる。前記装薬は、予め決められた点火順序に基づいて点火することができる。前記装薬のいくらかのみが、燃焼に関係しても良い。結局、前記装薬は、全く同一のガス発生器内で互いに異なる特性を持つことができる。

本発明に係る減衰装置は、２つの火薬ガス発生器を利用することにより高精度であるという利益を有する。２つの火薬ガス発生器のプログラム可能な点火順序は、特に、ガス発生器の点火は高度の信頼性があること及び非常に短い反応時間であること等の理由により、完全に制御できる。火薬ガス発生器は、又、部品点数が少ないため、小さいスペースしか必要としないという利点がある。結局、それらの作動機構が単純であるため、高度の信頼性が備わることとなる。

図１に示すように、本発明に係る減衰装置１は、衝突に続いて車の減衰すべき部位に固定したサポート２０と、金属ワイヤ２１と、可変の押圧作動を有する火薬式アクチュエータ２２とを利用しており、アクチュエータ２２は、サポート２０に締結されている。

減衰すべき部位は、例えば、車のボンネットである。この場合、減衰装置は、ボンネットの下に置かれ、例えば、歩行者がボンネットに衝突した時、ボンネットの動きを減衰することを可能にする。この場合、車が歩行者と正面衝突をした時、ボンネットが、車の前方付近にある回転軸回りに回転して、特定の高さまで持ち上がる。一般に、歩行者は、ひっくり返りボンネットにぶつかる。本発明に係る吸収システムは、ボンネットの下に置かれ、歩行者がボンネットに衝突した時、ボンネットの動きを減衰することを可能にする。

減衰すべき部位は、車のバンパであっても良い。本発明に係る装置は、車の正面衝突時のバンパの動きを減衰させるため、バンパとバンパ支持構造との間に置かれる。事故時、バンパは、特定装置、例えば火薬式アクチュエータを備えた装置により前進し、本発明に係る吸収システムにより減衰する。低速で衝突が起こった時、特に、車のシャシの変形を防ぎ、事故後の修理コストを減少させる。

減衰すべき部位は、例えば、ステアリングコラムであっても良い。この場合、運転者の前記コラムへの衝突によるコラムの動きを減衰することが要求される。

減衰すべき部位は、例えば、シートベルトであっても良い。この場合、乗員が事故時にシートベルトによりあまりに強烈に保持されるのを防止するために、シートベルトを後退させ停止させることが要求される。

本発明によれば、サポート２０は、折曲がり部２３を持つ。折曲がり部において、２つのローラ２４が締結ピン２５により締結されている。２つのローラのうち１つは、図１においては示されていない。２つのローラ２４は、同一面に置かれており、それぞれが、ワイヤ２１が通過する溝２６を備えている。ワイヤ２１の２つの端部の１つは、例えば、車の固定部２７の突起２８に巻き付けられて、固定部２７に連結されている。ワイヤ２１の他の端部は、拘束されず自由になっている。本発明によれば、逆も大いに考えられ、本発明に係る装置の配置は、使用時のアプリケーションに依る。考えられるアプリケーションとして、サポート２０は、選択肢として弱体化部位２９により車の固定部２７に連結される。弱体化部位２９は、車の衝突時に容易に切断することができる。

図２に示すように、火薬式アクチュエータ２２は、互いに密接な関連をもつ３つの分離した部分で構成された中空体２から成る。すなわち、燃焼室３は、遮断装置４まで広がっている。燃焼室自身は摺動室５まで広がっている。円筒形の燃焼室３は、その端に、火薬点火システム６を有し、火薬ガス発生器を収容する。燃焼室３の他端は、通路８を経由して摺動室５につながる開口部を有する。摺動室５も又、円筒形であり、小径の中央ロッド１１まで伸びる円筒ボディ１０を備えるピストン９を収容する。ピストン９のボディ１０は、本質的に、摺動室５の内壁径より小さい直径を有する。その結果、ピストン９が、摺動室５内でシールするように摺動することが可能となる。アクチュエータは、摺動室の奥側へのピストン９の動きを防止する戻り防止具を備えることが好ましい。本発明によれば、摺動室５内のガス圧で、ピストン９が、一旦、特定位置に到達した時は、戻り防止具により、逆方向へ、すなわち、摺動室５の奥側へ摺動することは不可能となる。図５Ｂに示すように、この戻り防止具は、例えば、ピストン９の一部に収容されたボール１００から成っても良い。ピストン９が摺動室５の奥側へもどる時、ボール１００は、ピストン９の側壁に形成された円錐台形状に追従し、ピストン９の摺動室５を画するシリンダ内壁５０と接触するようになる。こうしてボール１００により、摺動室５内のガス圧により特定位置に置かれたピストン９を停止することが可能となる。又、別な実施例を図５Ａに示すが、戻り防止具は、ノッチ形（ notched ）ワッシャから成る。これは、ピストン９のロッド１１の外周を滑り、ピストン９の摺動室５を画するシリンダ内壁５０に形成された環状溝５１内に収容されている。ワッシャ１１０は、ピストン９の押し方向へ収束する形状を有している。ワッシャの中央穴の直径は、ワッシャ１１０が、ピストン９のロッド１１に接触するように決められている。ピストンが、押圧力を用いるために、図５Ａに示す矢印の方向へ摺動する時、ロッド１１がワッシャ１１０と相対的に摺動し、アクチュエータには拘束されずに自由になる。逆方向へ動く時、溝５１内に保持されたワッシャ１１０は、奥側へ動かされようとするが、収束形状により、ピストン９が摺動室の奥側へもどるのを停止する。

摺動室５は、その一端に開口部を有する。ピストン９の中央ロッド１１の自由端が、この開口部から外へ出ており、前記自由端は、２つの立ち上がった平行な端部を持つキャップ１２が被せられている。燃焼室３の中心軸は、摺動室５の中心軸と一致している。燃焼室３とつながり摺動室５へ開口する通路８は、摺動部材１５を収容する中空シリンダを持つ遮断装置４により部分的に画されている。

遮断装置４は、互いに垂直な２つの直線部で形成することを可能とするエルボウ部（ elbow ）を持つ。第１部分は、その自由端に第２火薬電子点火装置１６を備え、第２部分は、摺動部材１５の摺動囲繞体１４を形成する。囲繞体１４は、仕切り材を介在して通路８とは分離されており、アクチュエータ１の外側へ開口する通気孔１８を有する。それゆえ、囲繞体１４は、燃焼室３ともピストン９の摺動室５とも分離した、外部と通じた空間を形成する。摺動部材１５は、側壁に開口部を持つ中空円筒部材から成り、斜めに切断された開放端を備える。摺動部材１５は、その切断端が仕切り材１７と向かい合って位置するように摺動囲繞体１４内に置かれる。摺動囲繞体１４の軸は、燃焼室３の軸とも摺動室５の軸とも直角である。

一方、図１に示すように、ピストン９の中央ロッド１１の自由端に位置するキャップ１２は、２つのローラ２４の間で、ワイヤ２１と接触している。ワイヤ２１は、キャップ１２の２つの立上がり端の間を通過する。

本発明に係る減衰装置の作動モードは、以下のステップに従う。

最初に、車の衝突に続いて、減衰装置は、予め決められた設定プロセスに従う。このプロセスにおいて、まず火薬式アクチュエータ２２が、起動される。他の言葉で言うと、ガス発生器７内で燃焼が始まり、ガスを放出し、摺動室５をガスで充満し、ピストン９を摺動させる。一定時間後に（予め決めておくことができる）、今度は、遮断装置４が点火される。

それから、摺動部材１５は、摺動囲繞体１４内で摺動し、予め仕切り材１７を突き破り、燃焼室３からのガスを通気孔１８経由で逃がすようにしながら、摺動室５を閉鎖する。このようにして、ピストン９が、予め決められた位置へと動かされる。戻り防止具により、ピストンは、この位置に維持される。ピストン９は、最初のうちは、ワイヤ２１と接触しているので、図４の３番目の図解に示すように、ワイヤに形成された３つの連続した折りじわを作りながら、ワイヤ２１に押圧力を掛ける。この形状が、設定プロセスの最後を表している。

次に、一旦、減衰装置が設定されると、衝突により、弱体化部２９が破壊され、サポート２０、すなわち減衰すべき部分が、ワイヤ２１に沿って、車の固定部位２７と相対的に動くことが可能となる。ピストン９が２つのローラ２４の間に送り込まれたため作られた、ワイヤ２１の褶曲路は、サポート２０が衝突により動かされる時、ワイヤ２１に沿って、前記サポート２０の動きに対向する力を発生させる。その結果、サポート２０、すなわち減衰すべき部分が、即座に、前記動きを遅らせて停止する。

本発明によれば、このような減衰装置を、車の正面衝突時にフロントバンパを減衰するように適合させても良い。

同様に、このような減衰装置を、歩行者が車のボンネットに衝突した時のボンネットの動きを減衰するように適合させても良い。この場合、サポート２０はボンネットに固定され、ワイヤ２１は、車の固定部２７に締結されている。車が、歩行者と前面で衝突した時、ボンネットが、車の前方付近にある回転軸回りに回転して、持ち上がる。ボンネットの剛構造により歩行者に重大な危害を与えるを防ぐため、歩行者とボンネットとの衝突は減衰されねばならない。ボンネットの減衰は、必要であり、本発明に係る装置を使用して達成可能である。一旦、この装置の設定プロセスが実施されると、サポート２０、すなわち減衰すべき部分が、ワイヤ２１に沿って、車の固定部位２７と相対的に動くことが可能となるように、歩行者のボンネットとの衝突により、弱体化部２９が破壊される。ピストン９が２つのローラ２４の間で駆動されたため作られた、ワイヤ２１による褶曲路は、サポート２０が衝突により動かされる時、ワイヤ２１に沿って、前記サポート２０の動きに対向する力を発生させる。その結果、サポート２０、従ってボンネットが、即座に、前記動きを遅らせて停止する。

本発明に係る装置は、運転者のステアリングコラムとの衝突により発生するステアリングコラムの動きを、前記動きを遅らせて停止するよう適合させても良い。この場合、サポート２０はステアリングコラムに固定され、ワイヤ２１の一端は、車の固定部２７に締結されている。一旦、この装置の設定プロセスが実施されると、衝突により、弱体化部２９が破壊され、コラムに固定されたサポートがワイヤ２１に沿って滑ることが可能となる。その時、２つのローラの間のワイヤ２１に逆らって動かされるピストン９の動きの割合に応じて、ワイヤ２１に沿って減衰が実施される。

本発明に係る減衰装置の概観図であり、可変の押圧効果を持つ火薬式アクチュエータを、その上部を省略したものである。 未起動の可変の押圧効果を持つ火薬式アクチュエータの縦軸断面図である。 起動後の図２に係るアクチュエータである。 作動の異なった段階における、本発明に係る減衰装置の連続した３つの簡略化した図解である。 ピストンが逆方向に動くのを防止する、アクチュエータに適合させた戻り防止具である。 ピストンが逆方向に動くのを防止する、アクチュエータに適合させた別の戻り防止具である。

Claims (19)

1. 車と車外の物との衝突時に動き始める、少なくとも１つの部品の動きを減衰させる減衰装置（１）であって、
   ピストン（９）を移動させることが可能な火薬式アクチュエータ（２２）と、
   一端を車の固定部分（２７）に連結したワイヤ（２１）とを備え、
   減衰すべき部位に固定された前記アクチュエータは、前記減衰すべき部位の動きを遅らせて停止するために前記ワイヤと相互に作用し、
   前記アクチュエータは、前記減衰すべき部位に連結したサポート（２０）に締結され、
   前記サポートは、前記ワイヤ案内用の２つのストッパ（２４）を備えていることを特徴とする、減衰装置。
2. 請求項１に記載の減衰装置であって、
   前記ワイヤは、拘束されない自由な一端を持ち、変形可能な特性を持つことを特徴とする、減衰装置。
3. 請求項２に記載の減衰装置であって、
   前記ワイヤは、金属製であることを特徴とする、減衰装置。
4. 請求項１に記載の減衰装置であって、
   前記ワイヤ案内用の２つのストッパは、それぞれが溝を持つ２つのローラ（２４）から成っており、前記ワイヤは、２つの溝（２６）のそれぞれの溝内を通過することを特徴とする、減衰装置。
5. 請求項４に記載の減衰装置であって、
   前記ワイヤ案内用の２つのストッパは、前記ワイヤの同じ側に設置され、起動時に、前記アクチュエータは、前記ワイヤに３つの連続した折りじわを作るために前記２つのストッパ間の前記ワイヤに押圧力を掛けることを特徴とする、減衰装置。
6. 請求項５に記載の減衰装置であって、
   前記ピストンは、前記２つのストッパの各々の中心を結んだ仮想線と垂直に移動することを特徴とする、減衰装置。
7. 請求項１に記載の減衰装置であって、
   前記サポートは、最初は、弱体化部位（２７）を介して車体の固定部位に連結していることを特徴とする、減衰装置。
8. 請求項１に記載の減衰装置であって、
   前記アクチュエータは、可変の押圧動作をともなうものであることを特徴とする、減衰装置。
9. 請求項８に記載の減衰装置であって、
   前記アクチュエータ（２２）は、火薬式であり、火薬ガス発生器（７）、燃焼室（３）、前記ガスの力でピストン（９）が移動可能な摺動室（５）を備えることを特徴とする、減衰装置。
10. 請求項９に記載の減衰装置であって、
    前記アクチュエータ（２２）は、前記摺動室（５）を閉じるとともに、他方で前記燃焼室（３）の圧力を降下させるために、前記アクチュエータの起動後に用いる遮断装置（４）を備えることを特徴とする、減衰装置。
11. 請求項１０に記載の減衰装置であって、
    前記遮断装置（４）は、モータ（１６）と摺動部材（１５）を備え、
    前記摺動部材は、通気孔（１８）を備えた摺動用囲繞体（１４）内で、前記モータにより、移動可能であり、
    前記囲繞体と前記燃焼室は、仕切り材（１７）により互いに隔離されていることを特徴とする、減衰装置。
12. 請求項１１に記載の減衰装置であって、
    前記摺動部材は、中空であって切断端を有し、その結果、前記摺動部材の移動により、最初に前記仕切り材が破られ、同時に前記ピストン摺動室が遮断され、前記燃焼室は前記囲繞体と通じるようになることを特徴とする、減衰装置。
13. 請求項９に記載の減衰装置であって、
    前記アクチュエータは、前記ピストンが前記摺動室の奥側へ引き戻されるのを防ぐ、戻り防止具を備えることを特徴とする、減衰装置。
14. 請求項１１に記載の減衰装置であって、
    前記遮断装置の前記モータは、火薬ガス発生器であることを特徴とする、減衰装置。
15. 請求項９に記載の減衰装置であって、
    前記アクチュエータの前記ガス発生器は、複数の装填された火薬を備え、前記火薬は、ガス量を可変にして供給するように、互いに独立して点火することができることを特徴とする、減衰装置。
16. 請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の減衰装置を使用する方法であって、
    車の正面衝突時のバンパの動きを減衰させるために使用することを特徴とする、減衰装置を使用する方法。
17. 請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の減衰装置を使用する方法であって、
    車の乗員の脚部を保護するために使用することを特徴とする、減衰装置を使用する方法。
18. 請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の減衰装置を使用する方法であって、
    歩行者がボンネットに衝突した時の衝撃を緩和するために使用することを特徴とする、減衰装置を使用する方法。
19. 請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の減衰装置を使用する方法であって、
    車のステアリングコラムの動きを減衰するために使用することを特徴とする、減衰装置を使用する方法。

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