JP2005280667A - プリテンショナー - Google Patents

Abstract

【課題】作動時に、ピストンに連結される連結部材に加えられる運動エネルギを効果的に吸収することのできるプリテンショナーを提供する。
【解決手段】緊急時にガス発生器１１が作動してガスが発生すると、このガスは圧力室１０に導入される。すると、このガスのガス圧でピストン７が高速でシリンダ８のテーパ部８ａの方へ移動し、シリンダ８のテーパ部８ａに当接する。このピストン７の移動で、バックル４がブラケット２の方へ引き込まれて底突き直前となる。その後、ピストン７はテーパ部８ａを変形させながら更に左方へ移動し、このテーパ部８ａの変形によりピストン７の運動エネルギが吸収される。これにより、バックル４がその運動エネルギを吸収されてソフトに停止し、その衝撃が緩和される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、自動車等の車両のシートに付設されたシートベルト装置に用いられ、車両衝突時等の大きな車両減速度が発生した緊急時に作動してシートベルトを緊張させることで乗員の拘束性を高めるプリテンショナーの技術分野に関し、特に、ガス発生器の発生するガスのガス圧でピストンが移動してバックルあるいはラップアンカーを引っ張ることでシートベルトを緊張させるようになっているプリテンショナーの技術分野に属するものである。

従来、自動車等の車両のシートにはシートベルト装置が付設されており、このシートベルト装置は、車両衝突時等の緊急時にきわめて大きな車両減速度が発生した際、シートベルトにより乗員を拘束して乗員の慣性移動を抑制することにより、乗員を保護するようになっている。このような従来のシートベルト装置には、前述の緊急時にシートベルトを緊張させて拘束性を向上させて乗員を迅速にかつ大きな拘束力で拘束させるプリテンショナーを備えているシートベルト装置がある。シートベルト装置に設けられる従来のプリテンショナーとして、バックルに設けられているプリテンショナー、いわゆるバックルプリテンショナー（例えば、特許文献１参照）が提案されている。

特許文献１に開示されたシートベルト装置に用いられているプリテンショナーは、シリンダ内を気密に摺動可能に設けられかつバックルにワイヤによって連結されたピストンを備え、前述の緊急時にガス発生器で発生されたガスのガス圧によってピストンをシリンダ内で迅速に移動させてバックルを引っ張ることにより、シートベルトを緊張させるようにしている。

この特許文献１に開示されているバックルプリテンショナーにおいては、シリンダの端部が円錐台形のテーパ部により先細りに形成されている。そして、安全ベルトシステムが使用されていない状態において、ガス発生器からのガス圧力の作用によって高速で移動するピストンがこの端部に進入すると、このピストンによってシリンダのこのテーパ部が変形する。このテーパ部の変形によって、ピストンは減速されてシリンダから排出されることが防止される。すなわち、シリンダのテーパ部はピストン捕捉装置として機能する。
特許第２５０７２３１号公報。

ところで、シートベルト装置に用いられるプリテンショナーにおいては、緊急時に迅速にシートベルトを緊張させるために、ピストンの移動速度が速いことが求められるが、同時にプリテンショナーの作動後に迅速にピストンに与えられた運動エネルギを吸収する必要がある。

そこで、前述の特許文献１に開示のプリテンショナーにおけるピストンの減速制御を用いて、ピストンの運動エネルギを吸収することが考えられる。しかし、特許文献１に開示されているピストンの減速制御を単に用いたのでは、ピストンが減速によりシリンダから排出されるのを防止されるだけのものであるため、ピストンの運動エネルギを効果的に吸収することはできない。

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、作動時に、ピストンに連結される連結部材に加えられる運動エネルギを効果的に吸収することのできるプリテンショナー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の発明は、シリンダと、このシリンダに摺動可能に設けられかつ連結部材に連結されたピストンと、作動時ガスを発生して前記ピストンに作用するガス発生器とを少なくとも備え、車両衝突時等の緊急時に前記ガス発生器が作動して発生したガスのガス圧で前記ピストンが移動することにより前記連結部材を引き込むことで、シートベルトによる乗員の拘束力を高めるプリテンショナーにおいて、前記シリンダに、作動時に前記ピストンの運動エネルギを吸収することで前記連結部材に加えられる衝撃を緩和する衝撃緩和部が設けられていることを特徴としている。

また、請求項２の発明は、前記衝撃緩和部が前記ピストンの移動によって変形されることで、前記連結部材の衝撃を緩和することを特徴としている。
更に、請求項３の発明は、前記衝撃緩和部の長さが、１５ｍｍ〜１００ｍｍに設定されていることを特徴としている。
更に、請求項４の発明は、前記シリンダに、前記衝撃緩和部より前記ピストン側に位置して前記ピストンを減速する予減速部が設けられており、この予減速部が前記衝撃緩和部の変形による衝撃緩和が行われる前に、前記衝撃緩和部に向かって移動する前記ピストンを予め減速することを特徴としている。

更に、請求項５の発明は、前記予減速部が前記ピストンの移動によって変形されることで前記ピストンを減速することを特徴としている。
更に、請求項６の発明は、前記予減速部が、前記ピストンに作用するガスの一部を前記シリンダの外部に排出することで、前記ピストンを減速することを特徴としている。

このような構成をした請求項１ないし６の発明のプリテンショナーによれば、シリンダに設けられた衝撃緩和部により作動時にピストンの運動エネルギを吸収することで、連結部材に加えられる運動エネルギを効果的に吸収することができる。
特に、請求項２ないし６の発明のプリテンショナーによれば、衝撃緩和部がピストンの移動によって変形されるので、簡単な構成で連結部材の運動エネルギを効果的に吸収することができるようになる。

また、請求項３の発明のプリテンショナーによれば、衝撃緩和部の長さを１５ｍｍ以上に設定しているので、最低限の衝撃吸収力を確保することができ、また、衝撃緩和部の長さを１００ｍｍ以下に設定しているので、衝撃緩和部がその長さを適正に抑えられて乗員の乗降時の支障になるのを防止できる。

更に、請求項４ないし６の発明のプリテンショナーによれば、予減速部を設けることで、衝撃緩和部の長さを短くすることおよび／または衝撃緩和部の厚みを薄くすることができ、プリテンショナーを軽量化することが可能となる。しかも、予減速部によりピストンが予め減速された状態で衝撃緩和部の変形による衝撃緩和が行われるので、連結部材に加えられる衝撃をより効果的に緩和することができる。

更に、請求項５の発明のプリテンショナーによれば、予減速部がピストンの移動によって変形されるので、簡単な構成でピストンを減速することができるようになる。
更に、請求項６の発明のプリテンショナーによれば、ピストンに作用するガスの一部をシリンダに穿設された孔から排出するようにしているので、簡単な構成でピストンを確実に減速することができるようになる。

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、本発明にかかるプリテンショナーの実施の形態の第１例を模式的に示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるIB−IB線に沿う断面図である。
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、この第１例のプリテンショナー１はバックルプリテンショナーであり、ブラケット２に軸方向に伸縮可能なカバー３の一端が取り付けられており、カバー３の他端は周知のバックル（本発明の連結部材に相当）４に取り付けられている。このバックル４は、その上端にタング挿入口（不図示）が設けられているとともにその下端（タング挿入口と反対側の端）にワイヤ５の一端が連結されている。ワイヤ５はカバー３内を貫通して、ブラケット２に回転可能に設けられたプーリ６に掛けられた後、他端がピストン７に連結されている。

ピストン７は、ブラケット２に取り付けられたシリンダ８内に、Ｏリング等のシール部材９により気密にかつ摺動可能に設けられている。シリンダ８の先端側（ブラケット２への取付端側と反対側）は、シリンダ径がシリンダ８の先端に向かって連続的に小さくなる截頭円錐台形のテーパ部８ａとされている。ピストン７に関しテーパ部８ａと反対側のシリンダ８内には圧力室１０が形成されており、この圧力室１０は、ブラケット２に取り付けられたガス発生器１１に連通されている。このガス発生器１１は緊急時に作動して反応物質を反応させて高圧の反応ガスを発生し、発生したガスは圧力室１０に導入されるようになっている。そして、圧力室１０に導入された反応ガスがピストン７に作用することで、ピストン７はシリンダ８の先端方向に移動しワイヤ５を介してバックル４をブラケット２の方へ引き込むようになっている。また、ピストン７がこのように移動してテーパ部８ａに到達すると、ピストン７はテーパ部８ａを塑性変形させる。このテーパ部８ａの変形により、ピストン７の運動エネルギが吸収される。

ところで、このようにバックル４が図１（ａ）に示す通常状態からブラケット２の方向に引き込まれたとき、バックル４はカバー３がそれ以上収縮しない最大限に収縮する、いわゆる底突きするまで引き込まれる可能性がある。そして、バックル４が底突きした場合には、カバー３が比較的堅い部材であるブラケット２とバックル４との間に挟圧されるので、バックル４自体やカバー３に衝撃が加えられるとともに、バックル４が急激に停止するおそれがある。その場合、収縮する蛇腹状のカバー３がこの衝撃を緩和するが、更に衝撃緩和性能を向上させるとともに、バックル２を更にソフトに停止させることが望ましい。

そこで、この第１例のプリテンショナ−１では、バックル４とピストン７との相対的な位置関係が、テーパ部８ａの変形によりピストン７の運動エネルギが吸収されるときに、バックル４が底突きする直前となるように設定されている。すなわち、ピストン７がテーパ部８ａを変形しながら移動することにより、バックル４がソフトに停止してその衝撃が緩和されるようになっている。したがって、シリンダ８のテーパ部８ａは衝撃緩和部１２として機能する。

このように構成されたこの第１例のプリテンショナー１においては、タング（不図示）がバックル４に係合されてシートベルト（不図示）が乗員に装着された状態で、前述の緊急時にガス発生器１１が作動してガスが発生すると、このガスは圧力室１０に導入される。すると、このガスのガス圧でピストン７が高速でシリンダ８の先端の方（図１（ａ）において左方）へテーパ部８ａの方へ移動し、シリンダ８のテーパ部８ａに当接する。このピストン７の移動で、バックル４がブラケット２の方へ引き込まれて底突き直前となる。その後、ピストン７はテーパ部８ａを変形させながら更に左方へ移動し、このテーパ部８ａの変形によりピストン７の運動エネルギが吸収される。これにより、バックル４がソフトに停止してその衝撃が緩和される。

その場合、衝撃緩和部であるテーパ部８ａの長さは、１５ｍｍ〜１００ｍｍに設定されている。これにより、最低限の衝撃吸収力を確保しているとともに、テーパ部８ａの長さを適正に抑えて、テーパ部８ａが乗員の乗降時の支障になるのを防止している。

この第１例のプリテンショナー１によれば、作動時高速で移動するピストン７の運動エネルギをバックル４の底突き直前で吸収するようにしているので、バックル４の運動エネルギを効果的に吸収することができる。その場合、衝撃緩和部１２であるテーパ部８ａがピストン７の移動によって変形されるので、簡単な構成でバックル４の運動エネルギを効果的に吸収することができ、衝撃が緩和されるようになる。

図２は本発明の実施の形態の第２例を示す、図１（ｂ）と同様の部分断面図である。なお、以下の実施の形態の各例の説明においては、その例より前の例の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
図２に示すように、第２例のプリテンショナー１は、前述の第１例のテーパ部８ａに代えて、環状でかつ軸方向断面円弧状の凹部８ｂがシリンダ８の先端部にシリンダ８の軸方向に所定数列（１列または複数列；図示例では２列）形成されている。所定数列の凹部８ｂは、前述の緊急時に高速で移動してくるピストン７によりバックル４の底突き直前でピストン７側の凹部８ｂから順次変形され、ピストン７の運動エネルギが所定数段で吸収されるようになっている。そして、このピストン７の所定数段の運動エネルギの吸収により、バックル４はその運動エネルギが吸収されてソフトに停止して、その衝撃が緩和される。

なお、環状の凹部８ｂをシリンダ８の軸方向に複数列設けた場合には、凹部８ｂの仕様（幅（シリンダ８の軸方向長さ）、深さ（シリンダ８の径方向の凹み量）、曲率半径等）は各列とも同じに設定することもできるし、各列毎に異なるように設定することもでき、更には一部の列の凹部８ｂの仕様を互いに同じに設定しかつ他部の列の凹部８ｂの仕様を互いに同じにかつ一部の列の凹部８ｂと異なるように設定することもできる。
この第２例のプリテンショナー１の他の構成および他の作用効果は第１例と同じである。

図３（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態の第３例を示し、それぞれ、図１（ａ）および（ｂ）と同様の図である。
前述の第２例では、環状でかつ軸方向断面円弧状の凹部８ｂが環状に形成されているが、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、第３例のプリテンショナー１では、点状でかつ軸方向断面円弧状の凹部８ｂがシリンダ８の先端部に所定数設けられている。この凹部８ｂは１個以上設けられるが、複数個（図示例では２個）設けられる場合は、シリンダ８の円周方向に等間隔に設けられることがピストン２のバランスのうえで好ましい。また、所定数の凹部８ｂは図示例ではシリンダ８の軸方向に１列設けられているが、シリンダ８の軸方向に複数列設けることもできる。そして、複数列設ける場合には、凹部８ｂの仕様（幅（シリンダ８の軸方向長さおよび周方向の長さ）、深さ（シリンダ８の径方向の凹み量）、シリンダ８の軸方向断面および周方向断面における各曲率半径等）は各列とも同じに設定することもできるし、各列毎に異なるように設定することもでき、更には一部の列の凹部８ｂの仕様を互いに同じに設定しかつ他部の列の凹部８ｂの仕様を互いに同じにかつ一部の列の凹部８ｂと異なるように設定することもできる。
第３例のプリテンショナー１では、ピストン７の運動エネルギの吸収をより一層きめ細かく制御することができる。
この第３例のプリテンショナー１の他の構成および他の作用効果は第２例と同じである。

図４（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態の第４例を示し、それぞれ、図１（ａ）および（ｂ）と同様の図である。
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、第４例のプリテンショナー１は、前述の第１例のプリテンショナー１において、シリンダ８の先端部に形成されたテーパ部８ａからなる衝撃緩和部１２の前（テーパ部８ａよりピストン７側）に、予減速部１３が設けられている。この予減速部１３は、前述の第２例の凹部８ｂと同様に所定数列に配列された環状でかつ軸方向断面円弧状の凹部８ｃから構成されている。

凹部８ｃの形成位置はピストン７が移動して凹部８ｃに当接したとき、バックル４が底付き直前位置より前のブラケット２の方への引き込み途中となる位置に設定されている。また、凹部８ｃの、シリンダ９の軸方向の配列および仕様が第２例の凹部８ｂの軸方向の配列、凹部８ｂの仕様とほぼ同じように設定される。

この第４例のプリテンショナー１においては、所定数列の凹部８ｃは、前述の緊急時に高速で移動してくるピストン７によりバックル４の底突き直前より前の引き込み途中位置でピストン７側の凹部８ｃから順次変形され、ピストン７の移動速度が予め減速される。そして、減速されたピストン７は、前述の第１例と同様に衝撃緩和部１２の凹部８ｂに当接してこの凹部８ｂを順次変形するので、ピストン７の運動エネルギが吸収され、バックル４がその運動エネルギを吸収されてソフトに停止して、その衝撃が緩和される。その場合、衝撃緩和部１２による衝撃緩和がピストン７の速度を予め減速した状態で行われるようになるので、バックル４の衝撃緩和をより効果的に行うことができる。その場合、予減速部１３である凹部８ｃがピストン７の移動によって変形されるので、簡単な構成でピストン７を減速することができるようになる。

第４例のプリテンショナー１によれば、予減速部１３を設けているので、衝撃緩和部１２の長さを短くしたり、あるいは衝撃緩和部１２の厚みを薄くすることができ、プリテンショナーを軽量化することが可能となる。しかも、予減速部１３によりピストン７が予め減速された状態で衝撃緩和部１２の変形による運動エネルギの吸収が行われるので、バックル４に加えられる運動エネルギを効果的に吸収して、衝撃をより効果的に緩和することができる。
この第４例のプリテンショナー１の他の構成および他の作用効果は第１例と同じである。

図５は本発明の実施の形態の第５例を示し、図４（ｂ）と同様の図である。
前述の第４例では、テーパ部８ａからなる衝撃緩和部１２の前に設けられる予減速部１３が環状の凹部８ｃで構成されているが、図５に示すようにこの第５例のプリテンショナー１では、テーパ部８ａからなる衝撃緩和部１２の前に設けられる予減速部１３が、第３例の点状の凹部８ｂと同様の点状の凹部８ｃで構成されている。点状の凹部８ｃは、その軸方向の配列および仕様が第３例の凹部８ｂのシリンダ８の軸方向およびシリンダ８の周方向の各配列、凹部８ｂの仕様とほぼ同じように設定される。この第５例のプリテンショナー１では、ピストン７の予減速をより一層きめ細かく制御することができる。
この第５例のプリテンショナー１の他の構成および他の作用効果は第４例と同じである。

図６（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態の第６例を示し、それぞれ、図３（ａ）および（ｂ）と同様の図である。
前述の第５例では、テーパ部８ａからなる衝撃緩和部１２の前に設けられる予減速部１３が点状の凹部８ｃで構成されているが、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、この第６例のプリテンショナー１では、テーパ部８ａからなる衝撃緩和部１２の前に設けられる予減速部１３が、シリンダ８に穿設された所定数の点状の孔８ｄで構成されている。点状の孔８ｄは、その軸方向の配列および仕様が第３例の凹部８ｃのシリンダ８の軸方向およびシリンダ８の周方向の各配列、凹部８ｃの仕様（孔８ｄのため、凹部８ｃの深さは除く）とほぼ同じように設定される。

この第６例のプリテンショナー１においては、前述の緊急時に高速で移動してくるピストン７のシール部材９が孔８ｄを通過開始すると、圧力室１０に導入されたガスの一部が孔８ｄを通ってシリンダ８の外部に流出（排出）する。このため、圧力室１０内の圧力が低下し、ピストン７の速度が予め減速される。
このように、ピストン７に作用するガスの一部をシリンダ８に穿設された孔８ｄから排出するようにしているので、簡単な構成でピストン７を確実に減速することができるようになる。
この第６例のプリテンショナー１の他の構成および他の作用効果は第５例と同じである。

なお、前述の各例においては、本発明のプリテンショナーをバックル４に用いられるプリテンショナーとして説明しているが、本発明のプリテンショナーはラップアンカーに用いられるプリテンショナーにも適用することができる。

本発明のプリテンショナーは、自動車等の車両のシートに付設されたシートベルト装置に用いられ、車両衝突時等の緊急時に作動してシートベルトを緊張させることで乗員の拘束性を高めるプリテンショナーであって、ガス発生器の発生するガスのガス圧でピストンが移動してバックルあるいはラップアンカーを引っ張ることでシートベルトを緊張させるプリテンショナーに好適に利用することができる。

本発明にかかるプリテンショナーの実施の形態の第１例を模式的に示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるIB−IB線に沿う部分断面図である。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図１（ｂ）と同様の部分断面図である。 本発明の実施の形態の第３例を示し、（ａ）および（ｂ）はそれぞれ図１（ａ）および（ｂ）と同様の図である。 本発明にかかるプリテンショナーの実施の形態の第４例を模式的に示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるIVB−IVB線に沿う部分断面図である。 本発明の実施の形態の第５例を示す、図４（ｂ）と同様の部分断面図である。 本発明の実施の形態の第６例を示し、（ａ）および（ｂ）はそれぞれ図３（ａ）および（ｂ）と同様の図である。

符号の説明

１…プリテンショナー、２…ブラケット、３…カバー、４…バックル、５…ワイヤ、６…プーリ、７…ピストン、８…シリンダ、８ａ…テーパ部、８ｂ…凹部、８ｃ…凹部、８ｄ…孔、９…シール部材、１０…圧力室、１１…ガス発生器、１２…衝撃緩和部、１３…予減速部

Claims (6)

1. シリンダと、このシリンダに摺動可能に設けられかつ連結部材に連結されたピストンと、作動時ガスを発生して前記ピストンに作用するガス発生器とを少なくとも備え、車両衝突時等の緊急時に前記ガス発生器が作動して発生したガスのガス圧で前記ピストンが移動することにより前記連結部材を引き込むことで、シートベルトによる乗員の拘束力を高めるプリテンショナーにおいて、
   前記シリンダに、作動時に前記ピストンの運動エネルギを吸収することで前記連結部材に加えられる衝撃を緩和する衝撃緩和部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のプリテンショナー。
2. 前記衝撃緩和部は前記ピストンの移動によって変形されることで、前記連結部材の衝撃を緩和することを特徴とする請求項１記載のプリテンショナー。
3. 前記衝撃緩和部の長さは、１５ｍｍ〜１００ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項２記載のプリテンショナー。
4. 前記シリンダに、前記衝撃緩和部より前記ピストン側に位置して前記ピストンを減速する予減速部が設けられており、この予減速部は前記衝撃緩和部の変形による衝撃緩和が行われる前に、前記衝撃緩和部に向かって移動する前記ピストンを予め減速することを特徴とする請求項２または３記載のプリテンショナー。
5. 前記予減速部は前記ピストンの移動によって変形されることで、前記ピストンを減速することを特徴とする請求項４記載のプリテンショナー。
6. 前記予減速部は、前記ピストンに作用するガスの一部を前記シリンダの外部に排出することで、前記ピストンを減速することを特徴とする請求項４記載のプリテンショナー。

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