JP3647039B2 - ベルトプレテンショナーの駆動装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明はベルトリトラクターのベルトドラムに作用するようになったベルトプレテンショナーないしベルト予緊張（予引張）装置（belt pretensioner）の駆動装置において、前記ベルトリトラクターに横方向に取り付けられ、かつ内部にシリンダースペースが形成されたハウジングと、前記シリンダースペース内において回転可能的かつ偏心的に取り付けられ、かつ半径方向の溝内に配置された薄片を有した、全体的に円形状になったディスク状のローターと、前記薄片と前記ローターとハウジングとの間に形成されたチェンバーを入口を介して加圧するための、自動車に応答した方法で作動されるようになった圧縮ガス源とを具備したベルトプレテンショナーの駆動装置に関するものである。
発明の背景
このタイプの駆動装置は既に独国特許第2,814,487Cに開示されている。この駆動装置のローターはラメラモータと呼ばれ、ベルトリトラクターのベルトドラムに直接連結することができるので、直線運動を最初に回転運動に変換しなければならない場合に、圧縮ガス源によって得られたエネルギーを他の設計のベルトプレテンショナーの駆動装置に比較して効率的に使用することができる。前記駆動装置においては、火薬技術による（火薬を用いた）ガス発生器である圧縮ガス源はローターの薄片の間に形成されるチェンバーを直接的に加圧することはせず、むしろ水のような液体の駆動装置を使用しているが、それはハウジング内でローターを十分密封することができなかったからである。従来技術によるラメラモータの場合、その薄片は圧縮バネによって半径方向外側へ押し出されて、ハウジングの壁部と密封係合される。ローターの回転速度が増加すると、薄片は遠心力によってハウジングの壁部に対して付加的に押しつけられる。しかしながら、ベルトプレテンショナーの駆動装置の場合には、ローターはほんの６ないし10ミリ秒の間に１ないし２回転、好ましくは1.5回転しなければならず、このことは平均回転速度が毎分10,000ないし20,000回転に相当する。ガス発生器が作動した後ではこのことに要する圧力が急増するので、薄片もまた加圧された状態で、ハウジングの壁部を密封係合していたその外端表面を押されることになり、このことはハウジングの壁部と密封係合的に薄片を保持することになっている大寸法のばねが効力を無くしてしまい、そのために最終的には、密封作用がなくなるか、あるいは非常に不十分な密封作用になり、ガスは何も仕事をしないままハウジングの出口から逃げていくであろう。間に水のような液体の作用媒体を配置すると、そのような媒体の粘性がガスの粘性よりも大きくて、ローターにおけるリークが極めて少なくなるので、ガス発生器によって発生されたエネルギーを機械的な駆動作用として明らかに改善された状態で変換することができるが、そのような媒体を使用することは多数の各種理由のために問題が生じる。一方で、液体作用媒体は効率的に密封された供給スペースの中に収容しなければならず、また常時使用状態に維持しなければならないので、より大きな容積と重さとを備えた複雑な構造が要求される。他方で、ベルトプレテンショナーの駆動装置が作動している間、作用媒体がハウジングの出口から逃げていくことによる望ましくない影響を防ぐようにするための対策をとる必要がある。
発明の概要
本発明は、液体作用媒体を用いることなく、しかもガス発生器によって解放されたエネルギーを機械的駆動作用へ確実に最適に変換するラメラモータタイプの駆動装置を提供する。本発明によると、薄片の走行するローターの半径方向の溝がローターの回転方向においてそれぞれの薄片の前方に位置するチェンバーを備えた流れダクトによって、その内端においてそれぞれ連通されている。そのような流れダクトを採用することによって、加圧されたチェンバーと各溝の半径方向内端との間に均圧作用が得られ、そのために各薄片を加圧することによって生じる半径方向の力は互いに相殺されることになるであろう。必要なことは、加圧開始の時点において、薄片がハウジングの壁部と既に密封係合しているか、あるいは極めて短時間の内にハウジングの壁部と密封係合が得られるかのいずれかが確保されることである。
第１の実施例によると、前記ローターがカップリングによってベルトドラムに連結されるようになっており、ローターの回転方向の前端において入口の側部チェンバーを仕切る薄片の内の１つが、かなり増大した圧力においてのみ折れる保持装置によって、その半径方向外端においてハウジングの壁部と密封係合して保持される。このような対策がなされているので、ガス発生器が作動して、加圧されたチェンバーとローターの溝の半径方向内端との間に差圧が生じて、ローター内の流れダクトを介して完全な均圧状態が得られなくとも、そのような密封係合状態を保持することが可能である。最大圧力のかなりの割合、例えば10％に達した時にのみ、前記保持装置、例えばシアーピンが効力を失い、この時点に関する実験では、流れダクトを介する均圧作用が発生して、薄片において生じる加圧作用による半径方向の力の差がないことがわかった。
第２の実施例においては、ローターがベルトドラムに対して相対的に回転しないようにして連結されており、そのためにカップリング装置は不要である。前記薄片はそれぞれ、その半径方向内端において、ガス圧力によって作用されるようになった、半径方向外端におけるよりも大きな面積部分を有しており、従って薄片を半径方向外側へ押し出して、ハウジングの壁部と確実に密封係合させる力の差が生じる。加圧作用が開始してから、ローター内の流れダクトを介しての完全な均圧化が生じる前においてさえも、薄片において望ましい力の差が蓄積されるのを確実にするために、この実施例をさらに好ましく発展させた場合においては、ハウジング内において入口と、それに対して全体的に直径方向反対側における出口との間の流路において障害物が配置され、かなりの圧力増大があった時にそのような障害物が降伏して、前記流路が開放される。この障害物は出口を閉じている吹き出しパッチの形になっていても、あるいは前記チェンバー内において変形可能な材料でできた、ローターの回転方向において前記入口に隣接したチェンバーの背後に位置した充填プラグの形をしていてもよい。いずれにしてもローターが不作動位置にある時にベルトドラムの回転が妨害されないようにするために、薄片は溝の中へ半径方向に引き込まれハウジングの壁部とは接触しないようになっている。この引込位置にある時には、薄片は好ましくは、例えば接着剤によって、分離可能的にローターに固定されている。
本発明の他の特徴および利点は、本発明の幾つかの実施例の説明と参考図面とから明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は駆動装置の第１実施例をローターの断面図で示したものである。
第２図は第１図の線II−IIから見た断面図である。
第３図は駆動装置の第２実施例をローターの断面図で示したものである。
第４図は第３図の実施例におけるローターの透視図である。
第５図は駆動装置のさらに他の実施例の断面図である。
第６図は第５図の実施例におけるローターの透視図である。
第７図はベルトリトラクターを備えた駆動装置の実施例の分解図である。
第８図は第５図の実施例の修正例の断面図である。
第９図は単一の薄片の透視図である。
第9a図は薄片の特別な実施例を示したものである。
第10図は駆動装置の他の実施例の場合におけるローターの横方向側面図である。
第11図は第10図の線XI−XIから見た断面図である。
第12図は第10図の構造を線XII−XIIから見た詳細な断面図である。
第13図は軸線方向の密封用リップを有したローターの一部の断面図である。
発明の詳細な説明
ここで説明する全ての実施例においては、駆動装置にはベルトリトラクター10に対して横方向に取り付けられたハウジング12が設けられており、該ハウジング内にはシリンダースペース14が形成されている。前記シリンダースペース14にはディスク状のローター16が偏心的に配置され、回転可能的に取り付けられている。前記ローター16には複数個の半径方向の溝18が設けられ、その中にはそれぞれラメラないし薄片（lamella）20が滑動可能的に受け止められている。
前記溝18の各々はその半径方向の内端18aにおいて、流れダクト22を介してシリンダースペース14と連通している。
ハウジング12上の立方体状の頂部24内には、火薬技術による（火薬を用いた）ガス発生器26が配置され、これには電気ヒューズが設けられている。ハウジング12上の中空のシリンダー頭部24の内部空間は、ハウジング12の内部におけるダクト27を介してシリンダースペース14と連通している。シリンダースペース14への入口において、前記ダクト27は入口28を形成し、これはハウジング12における出口30とは直径方向反対側に位置している。
従来技術による薄片モータにおけるのと同時に、ローター16と、薄片20と、シリンダースペース14の壁部との間に加圧可能な作動チェンバーが形成され、これはローター16の偏心配置が全体的に鎌状の空間を形成することによるものである。
ローター16の回転方向の前端において入口側のチェンバー32を仕切っている薄片20aが、延在した状態でシアーピン14によってハウジング12に固定されており、その半径方向外端はハウジング12の壁部と密封係合している。ローター16がハウジング12に対して相対的に回転しないように保持されているので、ボールオーバークラッチ36のようなカップリングが設けられていて、駆動装置が作動されたときに、ローター16をベルトリトラクター10のベルトドラム上のカップリングヘッド38に連結することができるようになっている。
ガス発生器26が点火されると、それによって最初に発生されたガスは、ダクト27と入口28を通ってチェンバー32の中へ導入され、高圧力が確立される。流れダクト22を介して、薄片22aの配置されているそれぞれの溝の半径方向内端18aに関して均圧化される。チェンバー32内で圧力が最大値の、例えば、10％だけ蓄積された時にのみ、シアーピン34が折れてローター16が急に回転させられるであろう。遠心力が確立されるので、薄片20はシリンダースペース14の壁部と密封係合的に保持される。ローター16が回転運動を開始することにより、カップリング36が同時にローター16と係合し、ベルトリトラクター10のベルトドラムが相対的に回転しないようにローターと連結される。ローター16はほんの約６ないし10ミリ秒の間に１ないし２回転、好ましくは、約1.5回転して、ベルトをぴんと張るのに必要な回転運動をするであろう。
薄片の数は３個より多くてもよく、例えば第３図に示した実施例におけるように４個になってもよい。この実施例のさらに特別な特徴は、第９図で示したように、薄片20がそれぞれ、その半径方向内端における方が半径方向外端におけるよりも大きな厚さを有していて、従って、より大きな実効的な圧力表面を有している点にある。ローター16の内部における溝18は幅広く作られており、圧力が作用するスペース18cを形成していて、その中へローター16の本体内を走行するダクト22が開き込んでいる。薄片20が引き込まれると、その厚くなった半径方向内端と溝18の半径方向外側の制限表面との間に狭いスペース18cが形成され、そのようなスペース18cの中では薄片20が外側へ移動する間に背圧が確立され、薄片のさらなる動きに対抗する。結果的にこのスペース18cはローター16の横方向表面における均圧溝40によってローターのベアリング領域と連通している。
第３図および第４図に示した実施例の場合においては、薄片の内の１つ、即ち薄片20aが入口側のチェンバー32を仕切っていて、シアーピン34によってハウジング12にロックされている。この作用の方法が第１図および第２図に示した実施例の作用の方法と異なっている点は、薄片における圧力の掛かる端面の寸法が異なっているために、シリンダースペース14の壁部における薄片の密封係合を最適化するために利用される力の差があるという点だけである。
第５図および第６図においては、薄片20は溝18の中へ完全に引き込まれており、ローター16の外周より外へ突出していない、それらはハウジング12の壁部と接触しておらず、従ってローター16は抵抗なく回転することができる。この実施例においては、ローター16はベルトリトラクター10のベルトドラムと、相対的な回転をしないように直接的に連結されている。第６図および第７図に示したように、ローター16は、その一方の側において、ベルトリトラクター10のベルトドラムにおける連結ヘッド44の対応的なスプラインとインターロック結合するためのスプラインを設けたピン42を有し、またその反対側においては、ベルトリトラクター10の巻上ばねを構成するらせんばね48の内端と結合するためのピン46を有している。駆動装置のハウジング12はベルトリトラクターの側板10aと、らせんばね48を収容している缶50との間に配置されている。カバー板52は缶50に対面している側においてハウジング12を遮断している。
第５図および第７図の実施例の場合においては、出口30は吹き出しパッチ54によって閉じられている。この実施例の場合、薄片20はその半径方向内端において厚くなっており、溝18もその内端において同様に幅広くなっている、ガス発生器が作動しても最初は薄片20はシリンダースペース14内においてどのようなチェンバーも形成しない。出口30が吹き出しパッチ54によって閉とじられているので、背圧がシリンダースペース14の中で蓄積され、この圧力は流れダクト22を介して各々の溝18の幅広くなった圧力作用スペース18bの中へ入り、さらに薄片20の背後へ作用するであろう。
各薄片の内側における圧力作用表面がその半径方向外端における表面より大きいので、薄片は半径方向外側へ移動され、シリンダースペース14の壁部と密封係合されるであろう。吹き出しパッチ54はシリンダースペース15の内部に十分大きな圧力が蓄積されて薄片が完全に延在した状態になることができた時に出口30を開放するであろう。この時点でローター16はしっかりと回転させられ薄片20の半径方向外端は、半径方向の力の差と追加作用する遠心力とによって、シリンダースペース14の壁部と密封係合が維持されている。
第７図に示したように、吹き出しパッチ54はハウジング12の凹所56内に挿入された可塑的な部分を有しており、これは意図的な弱体部分54aの線を有している。第８図に示した駆動装置の修正設計の場合においては、出口30は開放されているが、２つの薄片20dと20bとの間に規定されるチェンバーの中には充填プラグ60が配置され、これが実質的にこのチェンバー内のスペースを完全に占拠しており、従って出口30への流路も大きく絞られる。前記充填プラグ60は変形しない材料でできており、増大した圧力によって出口30の方へ移動される。該充填プラグ60は前述した実施例における吹き出しパッチ54と類似的に作用し、ガス発生器が作動した後は、最初に背圧を発生し、それによって薄片20が半径方向外側へ移動させられ、シリンダースペース14の壁部と密封係合される。
第９図は単体の薄片20を示しており、その半径方向内端201は厚くなった部分を有し、ここでは表面203が形成され、その面積は反対側の半径方向外端表面205より大きい。薄片20には孔207が開けられていて、第３図の実施例におけるようにシアーピン34がはめ込まれている。
第９図に示した薄片20の修正設計においては、密封用細片21が薄片の半径方向外端の中へ挿入される。このシールないし密封片としての密封用細片21は塑性変形によって薄片がシリンダースペース14の壁部にあたった時の衝撃を減衰させるような材料からなっている。その適当な材料は、例えば、アルミニウムである。そのような減衰によって、薄片のシリンダースペース14の壁部からの跳ね返りが防がれる。
説明してきた全ての実施例においては、ローター16はまたハウジング12に関して軸線方向にも密封されている。第10図は第３図の実施例に似た実施例におけるローター16の側面を示しているが、この場合は３個の薄片のみを有している。ローター16の側面において完全なループを形成した溝62の中に片シールないし密封片としての密封用ストリップないし細片64が挿入されており、その断面が第12図に示されている。これはいわゆる問題の四角形リングであり、その断面は互いに90度の角度をなした４個の密封ビードを有している。前記溝62はローター16の外周に沿って延在し、各々の溝に沿って内側へ延在し、それらの周りを回り、完全なループ形状路に沿って再び外側へ延在する。第12図に示したように、前記密封用細片64はローター16の側面をわずかに越える程度に延在している。ハウジング12が閉じられる時には、前記細片はその側板と密封係合するであろう。
２つのそれぞれが隣接した溝18の間で、ローター16には、第11図に示したように、重さを軽くするために深い凹所16aが設けられている。
各々の溝18における幅広のスペース18cを凹所16aに向かって均圧化させるために、そのようなスペース18cは横方向の溝40aを介して溝62の床部と連通され、この点からさらに横方向の溝40bを介して凹所16aに連通される。第１図から第８図までの実施例におけるように、ローター本体を介して導かれる流れダクト22の替わりに、各溝18の高圧側には斜角面（chamfer）22aが設けられており、それによって同じ機能を有した流れダクトが形成される。
ハウジングの中で自由に回転することができ、かつベルトリトラクターのベルトドラムに直接連結されたローターを有した全ての実施例においては、ローターの軸線方向における密封性はリップシールによって確立され、その密封用リップはガス発生器によって発生した圧力によってハウジングの側板と最初に係合されるはずである。そのようなリップシールは第３図に参照数字66で例示されている。該リップシール66は、前述した実施例におけるように、密封用細片であり、ローター16の側面において連続的なループを形成している溝66の中に位置している。溝18の低圧側においては、溝62は参考数字62aで示した領域の中へ溝18のエッジにまで延在している。この領域62aにおいてはリップシール66には、反対方向に向いた２つの密封用リップ66aと66bが設けられている。第13図には斜角面22aも明瞭に示されており、そのような斜角面は、各各の溝18におけるそれぞれの薄片の背後におけるスペースを加圧するための流れダクトを形成している。さらに第13図には２つの横方向の溝40a,40bが示されており、これらは溝62の床部において開放され、２つの離隔したシールビードを有したリップシール66の断面形状が流れダクトを形成している。
ローター16はハウジング12の側板の間におけるその側面上に成型されたスペーサー突起68によって中心決めされている。ローター16の側面の平面より上へのスペーサー突起68の延び分は、密封用リップ66a,66bの盛り上がり部分よりも幾分大きく、従って、休止状態においては該リップはハウジングの側板とは係合しない。

Claims (16)

1. ベルトリトラクター（10）のベルトドラムに作用するようになったベルトプレテンショナーの駆動装置において、前記ベルトリトラクターに横方向に取り付けられ、かつ内部にシリンダースペース（14）が形成されたハウジング（12）と、前記シリンダースペース内において回転可能的かつ偏心的に取り付けられ、かつ半径方向の溝（18）内に配置された薄片（20）を有した、全体的に円形状になったディスク状のローター（16）と、前記薄片（20）と前記ローター（16）とハウジング（12）との間に形成されたチェンバーを入口（28）を介して加圧するための、自動車の変化に応答して作動されるようになった圧縮ガス源（26）とを具備し、前記半径方向の溝（18）が、ローター（16）の回転方向においてそれぞれの薄片（20）の前方に位置するチェンバーを備えた流れダクト（22）によって、その内端においてそれぞれ連通されており、前記ローター（16）がカップリン グ（36）によってベルトドラムに連結されるようになっ ており、ローター（16）の回転方向の前端において入口 の側部チェンバー（32）を仕切る薄片の内の１つ（20 a）が、所定値以上の圧力においてのみ折れる保持装置 （34）によってハウジング（12）の壁部と密封係合して 保持されるベルトプレテショナーの駆動装置。
2. 請求の範囲第１項に記載された駆動装置において、前記保持装置が少なくとも１つのシアーピン（34）からなるベルトプレテンションナーの駆動装置。
3. 請求の範囲第１項に記載された駆動装置において、前記ローター（16）がベルトドラムに対して相対的に回転しないようにして連結され、薄片（20）がそれぞれ、その半径方向内端において、ガス圧力によって作用され得るようになった、半径方向外端におけるよりも大きな面積部分（203）を有するベルトプレテンショナーの駆動装置。
4. 請求の範囲第３項に記載された駆動装置において、入口（28）と、それに対して全体的に直径方向反対側における出口（30）との間の流路において障害物（54;60）が配置され、圧力が所定値を超えた時にそのような障害物が降伏して、前記流路が開放されるベルトプレテンショナーの駆動装置。
5. 請求の範囲第４項に記載された駆動装置において、前記障害物が出口（30）を閉じている吹き出しパッチ（54）によって構成されるベルトプレテンショナーの駆動装置。
6. 請求の範囲第４項に記載された駆動装置において、前記障害物が前記チェンバーの中で変形可能な材料でできた少なくとも１つの充填プラグ（60）によって構成され、ローターの回転方向において入口（28）に隣接したチェンバーに続いて配置されているベルトプレテンショナーの駆動装置。
7. 請求の範囲第３項から第６項までのいずれか一つの項に記載された駆動装置において、休止状態にある時には、前記薄片（20）が溝（18）の中へ半径方向内側へ引き込まれ、ローター（16）の外周より外側へは突出しないようになっているベルトプレテンショナーの駆動装置。
8. 請求の範囲第７項に記載された駆動装置において、前記薄片（20）が、前記引込位置においては、ローター（16）に対して分離可能的に固定されているベルトプレテンショナーの駆動装置。
9. 請求の範囲第３項から第８項までのいずれか一つの項に記載された駆動装置において、前記ローター（16）が、その軸線方向の端部において、リップシールによってハウジング（12）の側壁と密封接触し、加圧状態においてのみ前記側壁の表面と接触するようになっているベルトプレテンショナーの駆動装置。
10. 請求の範囲第１項から第２項までのいずれか一つの項に記載された駆動装置において、前記ローター（16）が、その軸線方向の端部において、ローター内の溝（62）に位置した少なくとも１つの片シール（64）によって、ハウジング（12）の側壁と密封接触するようになっているベルトプレテンショナーの駆動装置。
11. 請求の範囲第10項に記載された駆動装置において、前記溝（62）がそれぞれローターの軸線方向の端部表面において延在し、ローター（16）の外周に沿い、さらに各々の溝のエッジに沿って内側へ、さらに再び外側へと延在する完全なループに沿って走行するベルトプレテンショナーの駆動装置。
12. 請求の範囲第10項あるいは第11項のいずれか一つの項に記載された駆動装置において、前記片シール（64）が４つの密封用ビードを有した断面を有し、それらがそれぞれ90度をなして離隔配置されているベルトプレテンショナーの駆動装置。
13. 請求の範囲第11項あるいは第12項のいずれか一つの項に記載された駆動装置において、前記片シールが薄片（20）の被加圧側において該薄片にまで延在し、該薄片と密封関係を作り出すようになっているベルトプレテンショナーの駆動装置。
14. 請求の範囲第１項から第13項までのいずれか一つの項に記載された駆動装置において、前記流れダクトが各々の溝（18）の高圧側のエッジに沿った斜角面（22a）によって形成されているベルトプレテンショナーの駆動装置。
15. 請求の範囲第１項から第14項までのいずれか一つの項に記載された駆動装置において、前記薄片（20）がそれぞれ、その半径方向外端において、挿入された密封片（21）を有するベルトプレテンショナーの駆動装置。
16. 請求の範囲第15項に記載された駆動装置において、前記密封片（21）が塑性変形によってシリンダースペース（14）の壁部に対する薄片（20）の当接を弱めるような材料からなるベルトプレテンショナーの駆動装置。

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