JP2010084788A - パイロアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】シールリングの耐久性を向上させることのできるパイロアクチュエータを得る。
【解決手段】点火器５を設けたガスハウジング部４と、ピストン３を収納したハウジング本体部２と、を連通する連通路４１に、通常時は連通路４１を閉塞するとともに、点火器５で発生したガス圧で底壁１２ａを破断させて連通路４１を開放する有底筒状の隔壁部材１２を設ける。これにより、点火器５で発生した高温ガスが隔壁部材１２で閉塞したガスハウジング部４内に一時的に封止される間に温度が低下し、比較的低温のガスを作動室２１に供給でき、ピストン３のＯリング６が高熱の影響により劣化してしまうのを抑制してパイロアクチュエータ１の耐久性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、点火器で発生するガスによってピストンを作動させるパイロアクチュエータに関する。

従来、アクチュエータのピストンを、火工式（パイロテクニック）の点火器を用いて作動（移動）させるようにしたパイロアクチュエータとして、ピストンを摺動可能に収納したハウジングの作動室内に点火器で発生したガスを供給し、そのガス圧でピストンを迅速に作動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−１６３９７１号公報

しかしながら、かかる従来のパイロアクチュエータのように、点火器で発生したガスが直接に作動室内に供給されるような構造では、点火器で火薬の燃焼により発生するガスが高温となっているため、ピストンの外周に装着されるシールリングに直接に供給されるガスの熱が大きく影響して耐久性が低下してしまう。したがって、耐久性を向上するためには、シールリングとして耐熱性に優れた材質を選択する必要があり、製品のコストアップが来される。

そこで、本発明は、シールリングの耐久性を向上させることのできるパイロアクチュエータを得ることを目的とする。

請求項１の発明は、内部に作動室を設けたハウジング本体部と、前記ハウジング本体部の作動室内に摺動可能に収納され、ピストンロッドの一端部をハウジング本体部から出没可能に突出させたピストンと、前記ハウジング本体部の側壁に設けられ、前記作動室に通ずる連通路を有するガスハウジング部と、前記ガスハウジング部内に設置され、高圧ガスを前記連通路を介して前記作動室に供給する点火器と、を備えるパイロアクチュエータにおいて、前記連通路に、通常時は当該連通路を閉塞するとともに、前記点火器で発生したガス圧によって開放される遮蔽体を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１のパイロアクチュエータにおいて、前記遮蔽体のガス圧で開放する部分には、他の部分よりも容易に破断する開裂線が設けられていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１のパイロアクチュエータにおいて、前記遮蔽体は、前記連通路を閉塞する底壁と、当該底壁の周囲から前記連通路の内面に沿って前記点火器の配置方向に一体に延在する筒状側壁と、を備え、当該筒状側壁の周方向に開裂線を設けるとともに、当該開裂線を前記ピストンロッドの前記一端側に向かうにつれて前記底壁から遠ざかる方向に傾斜させたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１のパイロアクチュエータにおいて、前記遮蔽体は、前記点火器で発生したガスの熱で溶融する材質で形成されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１または請求項２のパイロアクチュエータにおいて、前記遮蔽体は、前記連通路の内周に一体に形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ガスハウジング部からハウジング本体部の作動室に通ずる連通路に、通常時は当該連通路を閉塞するとともに、ガスハウジング部に設けた点火器で発生したガス圧により開放される遮蔽体を設けたので、点火器で発生した高温ガスが遮蔽体で閉塞したガスハウジング部内に一時的に封止され、その後、ガス圧の高まりによって遮蔽体を開放して作動室に供給されることになる。したがって、ガスが一時的にガスハウジング部内に封止される間に温度が低下し、比較的低温のガスを作動室に供給することができるため、ピストンのシールリングが高熱の影響により劣化してしまうのが抑制され、パイロアクチュエータの耐久性を向上させることができる。

また、点火器で発生したガスが炎を伴う場合であっても、ガスがガスハウジング部内に一時的に封止されることにより、炎が直接に作動室に供給されるのを抑制することができるため、ピストンのシールリングの耐久性を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、遮蔽体のガス圧で開放する部分の周囲に開裂線を設け、開裂線が他の部分よりも容易に破断されるようにしたので、点火器でガスを発生させた際に開裂線から集中的に破断でき、遮蔽体をより確実に開放して作動信頼性を向上することができる。

請求項３の発明によれば、遮蔽体を、底壁と筒状側壁とで形成し、当該筒状側壁の周方向に開裂線を設けたので、点火器でガスを発生させた際に、開裂線から底壁側の筒状側壁と底壁とが一体となって分離して連通路が開放される。このとき、開裂線をピストンロッドの一端側に向かうにつれて底壁から遠ざかる方向に傾斜させたので、分離した筒状側壁は、ピストンロッドの一端側に向かうにつれて高さが高くなる、そのため、供給されるガスがピストンロッドの一端側と反対側へと積極的に流れることになり、作動室内に供給されるガスをピストンの受圧面に効率よく作用させることができ、ピストンをより迅速に作動させることができるようになる。

請求項４の発明によれば、遮蔽体を、点火器で発生したガス熱で溶融する材質で形成したので、点火器でガスが発生されることにより遮蔽体が溶融し、連通路が開放されて作動室にガスが供給される。このとき、点火器で発生した高温ガスの熱エネルギーが遮蔽体を溶融するために費やされるため、ガスの温度を低下させることができる。これにより、ガスが一時的にガスハウジング部内に封止されることによる温度低下と相俟って、作動室に供給されるガスの温度をさらに低下させることができ、ピストンのシールリングの耐久性を向上させ、ひいては、パイロアクチュエータの耐久性のさらなる向上を図ることができる。

請求項５の発明にれば、遮蔽体を、連通路の内周に一体に形成したので、部品点数を削減して組み付け性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、パイロアクチュエータとしてエアバッグのテザーベルトを離脱可能に支持する装置を例示する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかるパイロアクチュエータの断面図、図２は、パイロアクチュエータの点火器および遮蔽体を示す分解斜視図、図３は、パイロアクチュエータの遮蔽体の平面図である。

図１、図２に示すように、本実施形態にかかるパイロアクチュエータ１は、内部に作動室２１を設けたハウジング本体部２と、ハウジング本体部２の作動室２１内に摺動可能に収納され、ピストンロッド３１の一端部３１ａをハウジング本体部２から出没可能に突出したピストン３と、ハウジング本体部２の側壁２２に設けられ、作動室２１に通ずる連通路４１を有するガスハウジング部４と、ガスハウジング部４内に設置され、必要に応じて発生させた高圧ガスを連通路４１を介して作動室２１に供給する点火器５と、を備えている。

ハウジング本体部２は、アルミニウムやアルミ合金などの金属を用いて鋳造により成形しており、一端部２ａを閉止し、他端部２ｂを開放した有底筒状に形成している。そして、ハウジング本体部２の側壁２２に筒状のガスハウジング部４を一体成形し、ガスハウジング部４の内方とハウジング本体部２内の作動室２１とを連通路４１で連通している。

このとき、ピストン３は、ハウジング本体部２の連通路４１よりも一端部２ａ側に配置しており、また、ピストン３と後述する軸受部７との間の空間部が作動室２１になっている。

ピストン３は、ハウジング本体部２の内面にほぼ密接する形状をしており、ピストン３の外周に形成した周溝３２に耐熱シリコンで形成したシールリングとしてのＯリング６を嵌着し、Ｏリング６によってピストン３とハウジング本体部２の内周との間の気密性を確保している。そして、ピストン３はハウジング本体部２の連通路４１よりも一端部２ａ側に配置している。

ピストン３には、ハウジング本体部２の他端部２ｂ側に面する一側面３ａの中心部からピストンロッド３１が一体に突設されており、ピストンロッド３１の一端部３１ａ側をハウジング本体部２の開放された他端部２ｂに嵌着した軸受部７に摺動可能に挿通している。

軸受部７は、内周に形成した周溝７１に嵌着したＯリング８によりピストンロッド３１との間の気密性を確保している。また、軸受部７のハウジング本体部２への固定は、ハウジング本体部２の他端部２ｂの内周に形成した拡径部２３に、拡径部２３の段差部２３ａに軸受部７を当接させつつ嵌合するとともに、ハウジング本体部２の他端部２ｂに設けた加締め片２４を加締めることにより気密性をもって結合している。

また、ピストンロッド３１が軸受部７に挿通される部分には、一端部３１ａ側に向かって第１縮径部３３と第２縮径部３４とが順に形成されている。そして、点火器５が作動しない状態では、第１縮径部３３が軸受部７の内周に摺動可能に嵌挿されており、第１縮径部３３とピストンロッド３１の一般軸部３５との間の段差部３３ａが軸受部７の内側面７ａに当接した状態になっている。

また、第２縮径部３４は、軸受部７の外側面７ｂから所定距離ａだけ離した部分から先端部３１ａ側に形成されており、所定距離ａ部分にスピードナット９を軸受部７の外側面７ｂに当接させて圧入させている。

ところで、軸受部７から外方に突出した第２縮径部３４には、テザーベルト（図示せず）の一端部が係止される。このテザーベルトは、図示省略したエアバッグの内側に他端部を固定して、エアバッグの膨張形状を規制するための紐状部材である。

ガスハウジング部４は、一体成形によりハウジング本体部２と一体に設けられており、ガスハウジング部４の先端部４ａ側内周に形成した大径部４２に点火器５が取り付けられる。なお、点火器５の取り付け部分からハウジング本体部２に至る部分が連通路４１となっている。

本実施形態では、連通路４１は、点火器５を取り付けた大径部４２からハウジング本体部２に向かって第１〜第３段差部４３ａ、４４ａ、４５ａをもって段階的に縮径する第１通路部４３、第２通路部４４および第３通路部４５となっている。

そして、点火器５は、第１段差部４３ａに突き当てた状態で大径部４２に嵌合するとともに、ガスハウジング部４の先端部４ａに設けた加締め片４６を加締めることにより気密性をもって固定している。

点火器５は、火工式（パイロテクニック）であり、内部に燃焼薬剤が封入されている。そして、その点火器５に接続されるハーネス１１のコネクタ１１ａ（図２参照）を介して通電させることにより、燃料薬剤が爆発的に燃焼して瞬時に大量の不活性ガス（例えば窒素ガス）を、連通路４１に面した図外の排出口から噴出するようになっている。このとき、排出口から噴出したガスは高温高圧状態となっている。

そして、点火器５で発生したガスは連通路４１を介してシリンダ本体部２内の作動室２１に供給され、そのガス圧でピストン３をシリンダ本体部２の一端部２ａ側に移動させる。すると、ピストン３に伴ってピストンロッド３１も同方向に移動することにより、ピストンロッド３１の一端部３１ａがシリンダ本体部２の内方に向かって移動して、テザーベルトがピストンロッド３１から抜脱するようになっている。

ここで、本実施形態では、連通路４１に、通常時は連通路４１を閉塞するとともに、点火器５で発生したガス圧により開放される遮蔽体としての有底筒状の隔壁部材１２を設けている。

隔壁部材１２は、アルミ合金板をプレス成形して形成されており、連通路４１の第３段差部４５ａに当接する底壁１２ａと、この底壁１２ａの周囲から第２通路部４４の内面に沿って点火器５の配置方向に一体に延在する第１筒状側壁１２ｂと、第１通路部４３の内面に沿った第２筒状側壁１２ｃと、によって段付きカップ状に形成されている。このとき、第１筒状側壁１２ｂと第２筒状側壁１２ｃとの間に形成される段部１２ｄは、連通路４１の第２段差部４４ａに係止されるようになっている。そして、点火器５の作動によってガスが発生されると、隔壁部材１２の底壁１２ａが破断して連通路４１を開放するようになっている。

図３に示すように、隔壁部材１２のガス圧で開放する部分、すなわち、底壁１２ａには、他の部分よりも容易に破断する開裂線１３が設けられている。

すなわち、開裂線１３は、底壁１２ａの点火器５に面した片面１２ｅに断面Ｖ字状の細溝として形成しており、その開裂線１３は、底壁１２ａの外周に沿う円弧部分１３ａと、底壁１２ａの中心を通る直径方向の直線部分１３ｂと、で形成している。また、円弧部分１３ａは、直線部分１３ｂを境にして線対称の部位に厚肉のヒンジ部１３ｃを一対設け、図１中２点鎖線に示すように開裂線１３が破断した際に、底壁１２ａがヒンジ部１３ｃを支点として直線部分１３ｂから観音開き状に開動するようになっている。勿論、開裂線２１の形状は、上述の円弧部分１３ａ、直線部分１３ｂに限ることなく、底壁１２ａを効率良く破断できる限り任意の形状とすることができる。

このとき、観音開き状に開動した底壁１２ａは、図１中２点鎖線に示すように、ガスハウジング部４の中心軸方向、すなわち、ガスの流れ方向に対して平行になるようにし、ガスの流れに抵抗を与えるのを極力低減するようにするのが好ましい。

以上の本実施形態によれば、ガスハウジング部４からハウジング本体部２の作動室２１に通ずる連通路４１に、通常時は連通路４１を閉塞するとともに、ガスハウジング部４に設けた点火器５で発生したガス圧でにより開放される隔壁部材（遮蔽体）１２を設けた。これにより、点火器５で発生した高温ガスが隔壁部材１２で閉塞したガスハウジング部４内に瞬間的ではあるが一時的に封止され、その後、ガス圧の高まりによって隔壁部材１２の底壁１２ａを開放して作動室２１に供給されることになる。したがって、ガスが一時的にガスハウジング部４内に封止される間に温度が低下し、比較的低温のガスを作動室２１に供給することができるため、ピストン３のＯリング６に高熱の影響により劣化してしまうのが抑制され、パイロアクチュエータ１の耐久性を向上させることができる。

また、点火器５で発生したガスが炎を伴う場合であっても、ガスがガスハウジング部４内に一時的に封止されることにより、炎が直接に作動室２１に供給されるのを抑制できる。この場合にあってもピストン３のシールリング６の耐久性を向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、隔壁部材１２に、ガス圧で開放する底壁１２ａの周囲に開裂線１３を設け、他の部分よりも容易に破断できるようにしたので、点火器５でガスを発生させた際に開裂線１３から集中的に破断させることができ、隔壁部材１２をより確実に開放させて作動信頼性を向上することができる。

（第２実施形態）
図４は、本実施形態にかかる隔壁部材を示す一部破断させた正面図であって、（ａ）は、開放前を示す正面図、（ｂ）は、開放後を示す正面図である。なお、本実施形態にかかるパイロアクチュエータは、上記第１実施形態にかかるパイロアクチュエータと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態は、基本的に上記第１実施形態と同様に、連通路４１に遮蔽体としての有底筒状の隔壁部材１２Ａを設け、その隔壁部材１２Ａによって点火器５で発生したガスを一時的にガスハウジング部４内に封止するようになっている。つまり、隔壁部材１２Ａは、図４（ａ）に示すように、連通路４１（図１参照）を閉塞する底壁１２ａと、当該底壁１２ａの周囲から連通路４１の内面に沿って点火器５の配置方向に一体に延在する第１筒状側壁１２ｂと、を備えている。

ここで、本実施形態が上記第１実施形態と主に異なる点は、図４に示すように、筒状側壁１２ｂの周方向に開裂線１３Ａを設けるとともに、開裂線１３Ａをピストンロッド３１の一端部３１ａ側（図４中左方）に向かうにつれて底壁１２ａから遠ざかる方向に傾斜させた点である。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、隔壁部材１２Ａを、底壁１２ａと筒状側壁１２ｂとを備えて形成し、当該筒状側壁１２ｂの周方向に傾斜した開裂線１３Ａを設けたので、点火器５でガスを発生させた際に、開裂線１３Ａから底壁１２ａ側の筒状側壁１２ｂと底壁１２ａとが一体となって分離して連通路４１を開放できる。

このとき、開裂線１３Ａをピストンロッド３１の一端部３１ａ側（図４中左方）に向かうにつれて底壁１２ａから遠ざかる方向に傾斜させているため、図４（ｂ）に示すように、分離した筒状側壁１２ｂは、ピストン３の配置側の高さｈ１が低く、その反対側の高さｈ２が高くなる。これにより、供給されるガスは低くなったピストン３の配置側（図４中右方）へと積極的に流れることになるため、作動室２１内に供給されるガスをピストン３の受圧面である一側面３ａに効率よく作用させることができ、ピストン３をより迅速に作動させることができる。なお、分離した底壁１２ａは、一時的にピストンロッド３１に押しつけられて静止し、その一時的な静止状態で上述したガスの流れが効率良く作り出されることになる。

（第３実施形態）
図５は、本実施形態にかかる隔壁部材の断面図である。なお、本実施形態にかかるパイロアクチュエータは、上記第１実施形態にかかるパイロアクチュエータと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態は、基本的に上記第１実施形態と同様に、遮蔽体を、底壁１２ａと、第１筒状側壁１２ｂと、第２筒状側壁１２ｃと、によって段付きカップ状に形成した隔壁部材１２Ｂによって形成している。

ここで、本実施形態が上記第１実施形態と主に異なる点は、隔壁部材１２Ｂを、点火器５で発生したガスの熱で溶融する材質、例えば、ナイロン６６などの合成樹脂で形成したことにある。この場合、隔壁部材１２Ｂは射出成形により形成することができる。

以上の本実施形態によっても、上記第１および第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、隔壁部材１２Ｂを、点火器５で発生したガスの熱で溶融する材質で形成したので、点火器５でガスが発生されることにより隔壁部材１２Ｂの底壁１２ａが溶融して連通路４１が開放され、作動室２１にガスを供給することができるようになる。

このとき、点火器５で発生した高温ガスの熱エネルギーが隔壁部材１２Ｂを溶融するために費やされてガスの温度が低下するため、ガスが一時的にガスハウジング部４内に封止されることによる温度低下と相俟って、作動室２１に供給されるガスの温度をさらに低下させることができ、ピストン３のＯリング６の耐久性のさらなる向上を図ることができる。

（第４実施形態）
図６は、本実施形態にかかる点火器を取り付けたガスハウジング部の断面図である。なお、本実施形態にかかるパイロアクチュエータは、上記第１実施形態にかかるパイロアクチュエータと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態は、基本的に上記第１実施形態と同様に、ガスハウジング部４の先端部４ａ側内周に点火器５を取り付け、その点火器５で発生したガスを連通路４１Ａを介してハウジング本体部２の作動室２１に供給するようになっており、連通路４１Ａには、遮蔽体としての隔壁２０が設けられている。なお、本実施形態では、連通路４１Ａを軸方向全長に亘って同径に形成している。

ここで、本実施形態が上記第１実施形態と主に異なる点は、隔壁２０を連通路４１Ａの内周に一体に形成したことにある。この場合、隔壁２０は、ガスハウジング部４を形成する材料、すなわち、アルミニウムやアルミ合金などの金属で形成される。勿論、隔壁２０の肉厚は、点火器５のガス圧で破断されるように設定されている。

また、本実施形態にあっても、上記第１実施形態と同様に隔壁２０に開裂線２１を設けることが好ましく、開裂線２１は、隔壁２０が効率良く破断される限り任意の形状とすることができる。

なお、隔壁２０を形成するにあたり、本実施形態では、ガスハウジング部４をハウジング本体部２と一体に鋳造により成形する際に、隔壁２０を薄板状として同時に成形し、その後、機械加工して最終形状へと仕上げている。また、隔壁２０に開裂線２１を設ける場合は、開裂線２１を成形と同時に、または、成型後の機械加工段階で形成するようにすればよい。

以上の本実施形態によっても、上記第１〜第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、隔壁２０を、連通路４１Ａの内周に一体に形成してあるので、部品点数を削減して組み付け性を向上させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、ハウジング本体部とガスハウジング部とを別体に形成し、それぞれを一体に組み付けることも可能である。

また、パイロアクチュエータとして、エアバッグのテザーベルトを離脱させる装置を例示したが、これに限ることなく、ピストンの移動を利用した他の装置にあっても本発明を実施することができる。例えば、跳上げ式ボンネット装置の付勢機構に使用されるバネを、通常時に、圧縮状態で保持しておくための保持機構のストッパとして利用できる。

本発明の第１実施形態にかかるパイロアクチュエータの断面図である。 本発明の第１実施形態にかかるパイロアクチュエータの点火器および遮蔽体を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかるパイロアクチュエータの遮蔽体の平面図である。 本発明の第２実施形態にかかる隔壁部材を示す一部破断させた正面図であって、（ａ）は、開放前を示す正面図、（ｂ）は、開放後を示す正面図である。 本発明の第３実施形態にかかるパイロアクチュエータの隔壁部材の断面図である。 本発明の第４実施形態にかかるパイロアクチュエータの点火器を取り付けたガスハウジング部の断面図である。

符号の説明

１ パイロアクチュエータ
２ ハウジング本体部
２１ 作動室
２２ 側壁
３ ピストン
３１ ピストンロッド
３１ａ ピストンロッドの一端部
４ ガスハウジング部
４１ 連通路
５ 点火器
６ Ｏリング（シールリング）
１２、１２Ａ、１２Ｂ 隔壁部材（遮蔽体）
１２ａ 底壁
１２ｂ 第１筒状側壁
１３、１３Ａ 開裂線
２０ 隔壁（遮蔽体）
２１ 開裂線

Claims (5)

1. 内部に作動室を設けたハウジング本体部と、
   前記ハウジング本体部の作動室内に摺動可能に収納され、ピストンロッドの一端部をハウジング本体部から出没可能に突出させたピストンと、
   前記ハウジング本体部の側壁に設けられ、前記作動室に通ずる連通路を有するガスハウジング部と、
   前記ガスハウジング部内に設置され、高圧ガスを前記連通路を介して前記作動室に供給する点火器と、を備えるパイロアクチュエータにおいて、
   前記連通路に、通常時は当該連通路を閉塞するとともに、前記点火器で発生したガス圧によって開放される遮蔽体を設けたことを特徴とするパイロアクチュエータ。
2. 前記遮蔽体のガス圧で開放する部分には、他の部分よりも容易に破断する開裂線が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパイロアクチュエータ。
3. 前記遮蔽体は、前記連通路を閉塞する底壁と、当該底壁の周囲から前記連通路の内面に沿って前記点火器の配置方向に一体に延在する筒状側壁と、を備え、当該筒状側壁の周方向に開裂線を設けるとともに、当該開裂線を前記ピストンロッドの前記一端側に向かうにつれて前記底壁から遠ざかる方向に傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載のパイロアクチュエータ。
4. 前記遮蔽体は、前記点火器で発生したガスの熱で溶融する材質で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパイロアクチュエータ。
5. 前記遮蔽体は、前記連通路の内周に一体に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパイロアクチュエータ。

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