JP2009537382A - シートベルトプリテンショナ - Google Patents

Abstract

シートベルトプリテンショナ（２０）は、円筒形の壁（２２ａ）と、第１の端（２４）と、第２の端２６とを有する直線状チューブ（２２）を有する。端部（２４、２６）の一方は開口部（３２）を有する。直線状チューブ（２２）は、曲線状チューブ（５０）を受け入れる第１の開口部（３８）を壁（２２ａ）に有する。曲線状チューブ（５０）は、第１の端部（５２）と、第２の端部（５６）と、中央セグメント（５４）とを有する。第２の端部（５６）は、その中心が、直線状チューブ（２２）の中心を通って延びる中央軸線（６４）と共線的になるように位置する。第１の端部の中心を通って延びる軸線は、中央軸線（６４）に対して鋭角に配置される。パイロテクニック装置（４０）が、直線状チューブ（２２）の一端に設けられ、燃焼生成物を生成してピストン（１００）を直線状チューブ（２２）に沿って駆動する。ピストン（１００）が動くと、ケーブル（８０）が、車両の乗員の周りのベルトの弛みを少なくするようにシートベルトバックル（８４）を移動させる方向に移動する。

Description

本発明は概して、シートベルトシステムに関し、特にシートベルトプリテンショナまたはベルトタイトナに関する。

シートベルトプリテンショナは、ベルトタイトナとも呼ばれ、何年も前から車両に使用されている。一般に、車両の衝突の開始時には直線状チューブに沿ってパイロテクニック的に駆動されるピストンが押される。ピストンは、他方の端部がシートベルトバックルに取り付けられたケーブルに取り付けられている。バックルは、たとえば３点シートベルトシステムの膝ベルトおよび肩ベルトに取り付けられたシートベルトタングに連結されている。バックルプリテンショナでは、ケーブルの一部が、チャネルを形成し、ケーブルを支持し、ケーブルの隣接する部分の方向変更部材としても機能するプーリまたは鋳造物の周りに巻かれることが少なくない。ピストンは、バックルに連結されたケーブルの延長部材に対して鋭角に向けられた直線状チューブを通って移動する。プリテンショナは通常、たとえば車両構造またはシート構造の一部にプリテンショナを取り付けるのに使用されるハウジング部材またはブラケットを含む。ハウジング部材またはブラケットは、政府または工業規格によって指定されたバックルゾーン要件を満たすようにケーブル組立体のケーブル／バックル部を位置させるのを助ける部材も含む。

本発明は、高価なキャスティングを使用しなくて済む軽量でコスト的に有利なプリテンショナを提供する。

したがって、本発明は、シートベルトプリテンショナであって、円筒形の壁と、少なくとも一方が開口部となる第１の端部および第２の端部とを有する直線状チューブを有し、直線状チューブは、第１の端部と、第２の端部と、曲線状中央セグメントとを有する曲線状チューブを受け入れる開口部を壁に含み、第２の端部は、直線状チューブの中心を通って延びる直線状チューブの中央軸線と共線的な中心を有し、第１の端部の中心を通って延びる軸線は、直線状チューブの中央軸に対して鋭角に配置され、パイロテクニック装置が、直線状チューブ内に配置され、燃焼生成物を生成してピストンを直線状チューブの内部に沿って駆動し、ピストンの運動によって、車両の乗員の周りのベルトの弛みを少なくするようにシートベルトバックルを移動させる方向にケーブルが移動するシートベルトプリテンショナを提供する。

図１〜４は、本発明の第１の実施形態の様々な特徴を示している。プリテンショナ２０は、第１の端２４および第２の端部２６を有する押し出し成形されたスチール製の直線状チューブ２２を有している。直線状チューブ２２の端部２４、２６は開放されている。組み立てプロセス時に、パイロテクニック装置４０を直線状チューブ２２の内側に固定するクリンプ２８が直線状チューブ２２の端部２４の近くに形成される。直線状チューブ２２の端部２６の先端３０は、端部開口部３２の直径をフェルール１３０の直径より小さくするように下方に圧延されている。パイロテクニック装置４０は、公知の構成を有し、直線状チューブ２２の端部２４に挿入される。パイロテクニック装置は、図４に示されているようにクリンプ２８および直線状チューブ２２の圧延された端部３４によって所定の位置に拘束される拡大ヘッド４１を含んでよい。パイロテクニック装置４０（図４には示されていない）は、パイロテクニック材料が充填されたハウジング４６を有している。パイロテクニック装置４０は、制御ユニットからの電流を受ける１本または２本以上のリード線またはワイヤ４８ａを含んでいる。パイロテクニック装置を作動させると、パイロテクニック装置４０によって生成された燃焼生成物が、直線状チューブ２２の領域３６の近くに配置されたパイロテクニック装置のアーム開放端部４５から出る。直線状チューブ２２は、図１および４に示されているように直線状チューブ２２の頂部２２ａ上に配置された楕円形の開口部３８を有している。パイロテクニック装置４０の開放端部４５は、箔４７によって密閉され、パイロテクニック材料を保護している。

プリテンショナ２０は、曲線状チューブ５０を通って延びる金属製ケーブルまたはワイヤロープ８０の直径Ｄ１より大きい約１．５ｍｍの直径Ｄの内壁５２を有する曲線状チューブ５０を含んでいる。直径の差は、曲線状チューブ５０を曲げて、ケーブルの曲がった部分を受け入れるのを可能にする。曲線状チューブ５０は、図示の実施形態では一定の曲率を有する中央セグメント５４を含んでいる。一般に、曲線状チューブが互いに接する２つまたは３つ以上の曲線を用いて実現されるような滑らかさを有するかぎり、一定の曲率は必要とされない。中央部５４は、領域または点５６から始まり、曲線状チューブ５０の点または領域５８まで延びている。図示のように、中央セグメントは弧状の湾曲を有するように構成されている。曲線状チューブは、曲線状部分に対して概ね接線方向に向けられ、ケーブル８０が内部を延びる円形から直線への遷移領域を形成する延長部６０を含んでいる。曲線状チューブ５０は、曲線から直線の遷移セグメント６２を含んでいる。

組み立て時には、曲線状チューブ５０が直線状チューブ２２の開口部３８内に配置される。曲線状チューブ５０は、直線状セグメント６２が直線状チューブ２２の中央長手方向軸６４と共線的である。この構成では、曲線状チューブ５０の曲線から直線への遷移部６２の中心は、直線状チューブ２２の中心と共線的である。この関係は、図４および４Ａにも見られる。図２および３では、曲線状チューブ５０はパイロテクニック装置４０から間隔を置いて配置されている。パイロテクニック装置とケーブル案内部として機能する曲線状チューブとの間の空間は、パイロテクニック装置の箔シールが拘束されずに移動して開くのを可能にし、燃焼生成物が直線状チューブを通って流れるときに、図４Ｂの矢印４９で示されているように、曲線状チューブ５０の下部の周りに直線状の流れが生じるはずである。図４および４Ａでは、ピストン、ケーブルフェルール、およびケーブルが省略され、直線状チューブ２２内の曲線状チューブ５０の向きがより明確に示されていることに留意されたい。

図４Ａでは、曲線状チューブ５０の部分５４、６０は、直線状チューブ２２の頂面２２ａに概ね垂直に向けられている。組み立て時には、ケーブル８０が曲線状チューブ５０に通される。図１に最もよく示されているように、ケーブル８０の一端８２は、プリテンショナの動作で使用される種類のシートベルトバックル８４に直接連結されるかまたはバックル８４に連結可能なフェルール８５を通して連結されている。図１は、バックル８４とロック関係に固定されようとしているシートベルトタング９０を概略的に示している。当技術分野で公知の多数の方法の１つでタング９０に固定または連結されたシートベルトシステム９６の肩ベルト９２、膝ベルト９４の一部も概略的に示されている。ケーブル８０は、可動ピストン１００に固定された向かい合う端部８６を含んでいる。ピストン１００は、ケーブルの一端８６の周りを覆うように示されている。フェルール１３０などのケーブル終端部材は、ケーブル８０の端部８６の周りを滑らされ縁曲げされ、それによってフェルール１３０とケーブル８０が機械的に連結されている。

ピストン１００は、図５に示されているように、前部円筒形部１０２と後部円筒形部１０４とを含んでいる。ピストンの前部および後部１０２、１０４は、直線状チューブ２２の内壁２２ｂに滑りながら係合し、ピストンが直線状チューブ内を移動するときにピストン１００を直線状チューブの長手方向軸６４に揃ったままに維持する。ピストン１００は、ケーブル８０を受け入れる中央ボア１０５を有している。ピストンの前部および後部１０２、１０４は、協働してＶ字形溝、くぼみ、または拘束部１０６を形成している。ゴム製Ｏリングやスポンジ状材料などの弾性部材１１５は、複数の玉軸受１２０を弾性的に支持している。ピストン１００は、より小さい直径の領域Ｄ２からより大きい直径の領域Ｄ３まで遷移する漏斗状の表面１１０を含んでいる。より大きい直径Ｄ３は、徐々に直線状チューブ２２の内径のサイズに近くなっている。

ピストン１００と曲線状チューブ５０の曲線から直線への遷移セグメント６２の端部との間に、通常、耐熱性または高温定格を有するエラストマで作られた可動可とう性シール１４２が配置されている。シール１４２は、火器で使用される詰綿または送弾筒と同様にチューブを密封している。ピストン１００およびシール１４２は、端部１０４がシール１４２のくぼみ１４４に嵌り、シール１４２とピストン１００が一緒に移動するときにピストン組立体１４０として機能する。シール１４２は、中央ボア１４８を有する本体１４６も含んでいる。本体１４６の頂部は、くぼみ１４４を形成するリップを含んでいる。本体１４６の反対側の端部は、２つの滑りまたはリップシール、すなわち、直線状チューブ２２の内径に対する第１のシールおよび曲線状チューブ５０の外径、特に曲線から直線への遷移セグメント６２に対する第２のシール、として構成されている。本体１４６の反対側の端部は、先細りで可とう性の円筒形外壁１５０を含んでいる。可とう性の円筒形壁１５０はその最も薄い部分が一方の端部に位置するように外側に先細りになっている。本体１４６の反対側の端部は、可とう性の円筒形壁１５０と同心の、可とう性の円筒形内壁１５２を含んでいる。円筒形内壁１５２は、その最も薄い部分が端部に位置するように内側に先細りになっている。円筒形内壁１５２の内径は、曲線状チューブ５０の曲線から直線への遷移セグメント６２の周りに流体密封シールを形成している。２枚の壁１５０、１５２は先細りの円筒形キャビティ１５４を形成している。組み立て時には、シール１４２が曲線状チューブ５０の曲線から直線への遷移セグメント６２の端部の周りに配置され、ピストン１００の端部１０４がくぼみ１４４内に受け入れられる。

図２および５は、作動させる前のプリテンショナ２０の様々な部分の位置を示している。この構成では、ピストン１００の端面１１４がくぼみ１４４に受け入れられる。密封部材１４２は、曲線状チューブ５０の曲線から直線への遷移セグメント６２に隣接しかつセグメント６２の周りに位置している。各玉軸受１２０は、直線状チューブ内の、ピストンの狭い直径の部分１１２の周りに、Ｏリング１１８に隣接して、緩く受け入れられる。

パイロテクニック装置４０の作動時には、燃焼生成物が生成され、燃焼生成物は直線状チューブ２２の領域３６に進入する。その後、燃焼生成物は、直線状チューブ２２内を流れ、曲線状チューブ５０の外壁に沿って、曲線状チューブ５０の曲線から直線への遷移セグメント６２の周りと曲線状チューブ５０の中央部５４の周りを流れる。燃焼生成物は、先細りの円筒形キャビティ１５４に受け入れられ、リップ、シール、または壁１５０を直線状チューブ２２の内径に押し付けて、リップ、シール、または壁１５０と直線状チューブ２２の内径との間にシールを形成し、リップ、シール、または壁１５２を曲線状チューブ５０の外径に押し付けてリップ、シール、または壁１５２と曲線状チューブ５０の外径との間に他のシールを形成する。燃焼生成物は、高圧の気体を含み、密封部材１４２、ピストン１００、Ｏリング１１８、および玉軸受１２０を高速に直線状チューブ２２に沿って矢印１３２の方向に移動させる。移動するピストンはフェルール１３０を押し、フェルールとケーブル端部８６は直線状チューブ２２に沿って高速に移動する。ケーブルの端部８６が移動すると、ケーブル８０が曲線状チューブ５０を通して引かれ、それによってシートベルトバックル８４が矢印１３２の方向に移動し、この移動は、上述のように、弛みを取り、シートベルトシステムを車両の乗員の周りに締め付ける傾向がある。シール１４２は、曲線状チューブ５０と係合したままであるが、曲線状チューブ５０を通したガス漏れを防止する。シール１４２は、この事前に付与された張力が大きくなるにつれて曲線状チューブ５０から分離していく。シール１４２、ピストン１００、Ｏリング１１８、玉軸受１２０、およびフェルール１３０は、燃焼生成物に応じて、パイロテクニック装置４０が作動してから約１０ミリ秒後に直線状チューブ２２の端部へ約１００ｍｍ接近するように位置を変更される。

本発明の一実施形態では、ピストンの直径は直線状チューブ２２の端部３０の縮小時の直径より大きく、フェルール１３０の直径は直線状チューブ２２の端部３０の直径より大きくてよい。フェルールは、直線状チューブ２２の端部３０に衝撃を与えた場合、直線状チューブを変形させる。この衝撃は、エネルギーが直線状チューブ２２を変形させるのに消費されるため、ケーブル８０とバックル８４およびケーブルに連結された他の部品の移動を減速させる。さらに、シートベルトシステムに多量の弛みがある場合、ピストン１００は引き続き移動し、フェルールに接触している場合にはいくらか拡大している可能性のある直線状チューブの端部３０に接触する。このように、より多くのエネルギーが吸収され、ピストンおよびフェルールおよびケーブルの移動が減速させられる。

衝突が進行すると、シートベルトシステムおよびプリテンショナによって保護された車両の乗員は、前方に移動し、肩ベルト９２および膝ベルト９４に負荷をかける。この負荷は、矢印１３２の方向とは概ね逆の、矢印１３４によって示されている方向にバックル８４およびケーブル８０を引っ張る傾向がある。車両の乗員によってケーブルにかけられる力は、抑制が効かない場合、ピストンをその始動位置の方へ引き、再び弛ませる。ケーブルが移動し、それによって車両の乗員の周りに再び緩むのを防止するために、ピストンは、表面１１０および玉軸受１２０の形をした一方向ロック装置を有するように構成される。このようなロック装置は従来技術で使用されている。バックルが外側にその最初の位置の方へ移動すると、玉軸受がピストン１００の傾斜面１１０を転がり、ピストン１００の表面１１０と直線状チューブ２２の内壁２２ｂとの間に閉じ込められ、ピストン１００を機械的にロックするため、玉軸受１２０の相対位置が変化する。この種の一方向ロック装置は、衝突時に力が発生したときにその力に応じてピストンを所定の位置に保持するか、あるいはピストンを矢印１３２と逆の方向に制御可能に移動させるように構成することができる。

プリテンショナ２０は、プリテンショナを車両またはシート構造に取り付ける働きをする、ハウジングやブラケットなどの取り付け部材１６０をさらに含んでいる。取り付け部材１６０は、取り付け固定具（不図示）を受け入れて部材１６０を車両またはシートに固定するための取り付け穴１６３を有するプレート部１６２を含んでいる。プレート部１６２は、それぞれ溶接やろう付けなどによって曲線状および直線状チューブ５０、２２に固定された頂部および下部曲線部またはタブ１６６、１６８を含んでいる。タブ１６６、１６８は、曲線状チューブ５０の移動を防止する。プレート部１６２は、タブ１６６、１６８から逆方向に曲げられ、プレート部１６２から外側に延び、プリテンショナ２０を取り付け面に適切に揃える配置タブを形成する。

本発明は、プリテンショナ２０を車両組み立て工場に輸送しているときの火災時または自動車自体内での火災時に生じる極端な温度に対する耐熱性を有するプリテンショナ２０を提供する。この保護は、従来技術で使用されているようにパイロテクニック装置４０を収納する従来の亜鉛ダイカスト構成部材とは異なりスチール製チューブ２２、５０によって実現される。パイロテクニック装置は、極度の高熱または炎のような熱源にさらされると、気体発生組成物が自動着火する前に軟化および溶融を開始し、溶融した金属を装置から突き出させることができる。本発明で使用され、パイロテクニック装置４０を収納するスチール製チューブ２２、５０のガラス転移温度は、亜鉛ダイカストのガラス転移温度より数倍高く、したがって、車両の乗員または緊急隊員が負傷する可能性が低くなる。

このプリテンショナの他の態様は、事前張力付与時およびその後のシートベルトバックルの加速および減速に関して、交互に測定によるエネルギー管理を行うことである。過度に加速すると、シートベルトバックル８４の内部構成部材が損傷し、いくつかの対策を使用してこのような影響を軽減させることが必要になることが分かっている。本発明では、第１の減速部材は、直線状チューブ２２の先細り部に接触し、直線状チューブをわずかに変形させ、エネルギーを吸収するフェルール１３０である。

本発明はさらに、より有効なケーブル遷移経路を提供する。最も古いプリテンショナは、方向変更部材として機能するプーリまたは鋳造ケーブルチャネルを含んでいる。ケーブルは、これらの装置の周りで引かれると、摩擦レベルが高くなり、プリテンショナの性能に影響を及ぼし、効率を低下させる。亜鉛鋳造物のようなより柔らかな材料とは異なり硬化された材料を使用してケーブル経路を形成すると、ケーブル、たとえば撚線ロープが、より柔らかい支持材料に食い込むことはなくなる。本発明のプリテンショナのケーブル経路は、従来技術の欠点を解消するのに十分な大きさの直径を有する曲線状チューブ５０によって形成される。

本発明のシートベルトプリテンショナの等角図である。 図１のプリテンショナの断面図である。 プリテンショナの様々な構成部材の部分分解図である。 プリテンショナの様々な管状部材間の相互関係を示す部分断面図である。 プリテンショナの様々な管状部材間の相互関係を示す部分断面図である。 直線状チューブ内のガス流を示す図である。 プリテンショナの一部の拡大図を示す断面図である。 作動状態のプリテンショナを示す図である。 プリテンショナの主構成部材のいくつかの斜視図である。

Claims (9)

1. シートベルトプリテンショナ（２０）であって、円筒形の壁（２２ｂ）と、少なくとも一方が開口部（３２）となる第１の端（２４）および第２の端２６とを有する直線状チューブ（２２）を有し、前記直線状チューブ（２２）は、第１の端部（５２）と、第２の端部（５６）と、曲線状中央セグメント（５４）とを有する曲線状チューブ（５０）を受け入れる開口部（３８）を前記壁（２２ｂ）に含み、前記第２の端部（５６）は、前記直線状チューブ（２２）の中心を通って延びる前記直線状チューブ（２２）の中央軸線（６４）と共線的な中心を有し、前記第１の端部の中心を通って延びる軸線は、前記直線状チューブ（２２）の前記中央軸線（６４）に対して鋭角に配置され、パイロテクニック装置（４０）が、前記直線状チューブ（２２）内に配置され、燃焼生成物を生成してピストン（１００）を前記直線状チューブ（２２）の内部に沿って駆動し、前記ピストン（１００）の運動によって、車両の乗員の周りのベルトの弛みを少なくするようにシートベルトバックルを移動させる方向にケーブル（８０）が移動するシートベルトプリテンショナ（２０）。
2. 前記曲線状中央セグメントは、弧状の湾曲部を有する、請求項１に記載のシートベルトプリテンショナ（２０）。
3. 前記第２の端部（５６）の近くの前記曲線状チューブ（５０）の直径は、前記直線状チューブ（２２）の内径より小さい、請求項１または２に記載のシートベルトプリテンショナ（２０）。
4. 前記パイロテクニック装置（４０）は、前記直線状チューブ（２２）の前記第２の端２６に受け入れられる、請求項１または２に記載のシートベルトプリテンショナ（２０）。
5. 前記パイロテクニック装置（４０）は、前記直線状チューブ（２２）内の中央に配置された出口開口部（４５）を含み、前記出口開口部は、前記曲線状チューブ（５０）の前記第２の端部（５６）に隣接しかつ前記第２の端部（５６）の上流側に配置される、請求項４に記載のシートベルトプリテンショナ（２０）。
6. 前記パイロテクニック装置によって生成される燃焼生成物に反応して前記直線状チューブ（２２）に沿って駆動されるように構成された前記ピストン（１００）を含み、前記ケーブル（８０）は、前記曲線状チューブ（５０）に受け入れられ、一方の端部が前記シートベルトに連結され、前記ケーブルの第２の端部（８６）が前記ピストン（１００）に動作可能に連結される、請求項１または２に記載のシートベルトプリテンショナ（２０）。
7. 前記ケーブルの前記第２の端部（８６）にリンクされ、前記ピストン（１００）によって移動させられるフェルール（１３０）を含む、請求項６に記載のシートベルトプリテンショナ（２０）。
8. 前記ピストン（１００）が前記直線状チューブ（２２）に沿って一方向（１３２）に押されるのを可能にするように構成され、かつ前記ピストン（１００）の逆方向への運動を妨げ、または抵抗するように構成された一方向ロック機構を含む、請求項６に記載のシートベルトプリテンショナ（２０）。
9. 前記ピストン（１００）は、前記曲線状チューブ（５０）の前記第２の端部（５６）の端部と当接関係に配置される、請求項１または２に記載のシートベルトプリテンショナ（２０）。

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