JP4907623B2 - プリテンショナのガス導管の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一方の直管部の横断面が円形であり他方の直管部の断面が四角形である、プリテンショナのガス導管の製造方法に関するものである

一般に、自動車には、衝突時に、乗員をベルトでシートに固定ないしは拘束するシートベルト装置が設けられている。しかしながら、自動車の衝突時にベルトが弛んでいると、シートベルト装置は乗員をシートに十分に固定することができない。そこで、近年、自動車の衝突時にほぼ瞬時にベルトの弛みを取り除いて、乗員のシートへの固定を確実化するプリテンショナが普及しつつある。

そして、このようなプリテンショナとして、自動車の衝突時に高圧ガスを生成するガスジェネレータと、ベルトに連結される一方上記高圧ガスによって移動させられベルトを巻き取ってベルトの弛みを取り除く可動部材と、ガスジェネレータから可動部材に高圧ガスを導くとともに可動部材を収容するガス導管とを備えた、ガス圧作動式のプリテンショナが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２０００−３２６８２４号公報（段落［００３４］、図７） 特開２０００−５２９２４号公報（段落［００２４］、図２）

ところで、この種のプリテンショナにおいては、その構造上あるいはレイアウト上の要求により、ガス導管を、ガスジェネレータを収容する第１直管部と、可動部材を収容する第２直管部（シリンダ部）と、両直管部間に位置する曲管部とからなる曲げ管とすることが必要とされることがある。そして、第２直管部は可動部材等の構造あるいはその他の事情により横断面を四角形とすることが必要とされることがある。他方、ガスジェネレータを収容する第１直管部の横断面は、一般に円形である。このようなガス導管では、プリテンショナの機能を損なわないように第２直管部（シリンダ部）の有効長さを確保しつつ、ガス導管の全長を短くすることが望ましい。

このように、第１直管部の横断面及び曲管部の横断面が円形であり、第２直管部の横断面が四角形である曲げパイプからなるガス導管（以下では便宜上、このようなガス導管を「異形断面ガス導管」という。）は、従来、下記のような手法で製造されている。
（１） 直管状の円筒部材の一方の端部側を必要な長さ分だけ、横断面が四角形となるように成型し、横断面が四角形である直管部（以下「角管部」という。）を形成する。
（２） 角管部とその他の部分との境界部近傍に曲げ加工を施し、横断面が円形である直管部と、断面がおおむね円形である曲管部とを形成する。

このような従来の異形断面ガス導管の製造手法では、円筒部材を横断面が四角形となるように成型することは容易である。しかしながら、この後の曲げ加工では、すでに角管部が形成された円筒部材を、横断面が円形である部分と横断面が四角形である部分（角管部）の境界部分ないしは遷移部分を中心に曲げるので、角管部の一部が曲がってしまい、角管部の有効長さ（直管状の部分の長さ）が減少し、必要な長さを備えた角管部が得られないといった問題がある。ここで、角管部の有効長さを確保するため、角管部を必要な長さよりも長くしておくといった対応が考えられる。しかし、このようにすると、ガス導管の全長が長くなり、そのサイズ及び重量が大きくなり、かつ材料費が上昇するといった問題が生じる。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、一方の直管部の横断面が円形であり他方の直管部の断面が四角形である、コンパクトで軽量なプリテンショナのガス導管を、容易かつ安価に製造することを可能する手段を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る、横断面が円形である円管部と横断面が長方形である角管部とを備えた、ガス圧で動作するプリテンショナのガス導管（プリテンショナパイプ）の製造方法は、曲げ加工工程と予備成型工程と角管部形成工程とを有している。そして、曲げ加工工程では、横断面が円形である直管状の円筒部材に曲げ加工を施して、一方の端部側に位置する第１直管部と、他方の端部側に位置する第２直管部と、第１直管部と第２直管部の間に位置する曲管部とを備えた曲げ管を作成する。予備成型工程では、第２直管部を該第２直管部の中心軸と垂直な方向に押圧することにより、第２直管部を、その横断面が長円形となるように予備成型する。また、角管部形成工程では、横断面が長方形である四角成型パンチを、予備成型された第２直管部の中空部に挿入することにより、第２直管部を、その横断面が長方形となるように成型して角管部を形成する。予備成型工程では、横断面が長方形の溝状凹部を有する第１プレス型と平板状の第２プレス型とを用い、溝状凹部に上記第２直管部を配置した上で、上記第２プレス型で第２直管部を、第２プレス型が第１プレス型に当接するまで押圧することにより第２直管部を予備成型するようになっている。ここで、溝状凹部の幅は予備成型後における第２直管部の長い方の外直径と一致するように設定する一方、溝状凹部の深さは予備成型後における第２直管部の短い方の外直径と一致するように設定する。なお、ここで「横断面」は、筒状部材の中心軸の伸びる方向と垂直な断面を意味する。

なお、ここで「長円」は、楕円、フィールドトラック形等の「直径が一定でないまるい形状」を意味する。

本発明に係るプリテンショナのガス導管の製造方法において、角管部形成工程では、第２直管部を四角成型ダイスの矩形中空部（横断面が長方形）に配置し、四角成型パンチ（横断面が長方形）を第２直管部の中空部に挿入することにより、第２直管部を成型するのが好ましい。また、曲げ加工工程では、円筒部材の第２直管部を形成すべき部位をダイス内に配置する一方、円筒部材の曲管部を形成すべき部位及び第１直管部を形成すべき部位の一部又は全部をクランパで把持し、このクランパを回転させることにより曲げ管を作成するのが好ましい。なお、曲げ加工工程では、第１直管部と第２直管部とが垂直になるように曲げ加工を施してもよい。

本発明に係るプリテンショナのガス導管の製造方法によれば、円筒部材に曲げ加工を施して曲げ管を形成した後、第２直管部をその横断面が長円形となるように予備成型した上で、第２直管部をその横断面が長方形となるように成型して角管部を形成するので、一方の直管部の横断面が円形であり他方の直管部の断面が長方形である、コンパクトで軽量なプリテンショナのガス導管を、容易にかつ安価に製造することができる。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態（本発明を実施するための最良の形態）に係るプリテンショナのガス導管の製造方法を説明する。なお、図示していないが、このプリテンショナは、シートベルト装置用のプリテンショナであって、高圧ガスを生成するガスジェネレータと、ベルトに連結される一方高圧ガスによって移動させられベルトを巻き取ってベルトの弛みを取り除く可動部材と、ガスジェネレータから可動部材に高圧ガスを導くとともに可動部材を収容するガス導管とを備えている。

そして、自動車に衝突等による強い衝撃が加わってガスジェネレータに点火信号が印加されると、ガスジェネレータ内に装填された火薬又は推薬等のガス発生剤が点火され、高圧のガスがほぼ一瞬のうちに生成され、このガスがガス導管を経由して可動部材に導かれる。本発明は、このようなプリテンショナのガス導管（プリテンショナパイプ）の製造方法に関するものである。

まず、図１（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、本発明に係るプリテンショナのガス導管の製造方法の概要を説明する。本発明に係るプリテンショナのガス導管の製造方法においては、まず金属材料からなり横断面が真円である直管状の円筒部材Ｐ１（図２参照）に曲げ加工を施して、図１（ａ）に示すような、一方の端部側に位置する第１直管部１と、他方の端部側に位置する第２直管部２と、第１直管部１と第２直管部２の間に位置する曲管部３とを備えた曲げ管Ｐ２を作成する（曲げ加工工程）。なお、円筒部材Ｐ１の一方の端部（第１直管部１を形成する側の端部）には、ガスジェネレータを保持するための拡管部４が予め形成されている。

次に、曲げ管Ｐ２の第２直管部２を、その横断面が長円形となるように予備成型し、予備成型体Ｐ３を作成する（予備成型工程）。さらに、横断面が長円形である予備成型体Ｐ３の第２直管部２を、その横断面が長方形となるように成型して角管部５を形成し、これによりガス導管Ｐ４が完成する（角管部形成工程）。なお、横断面が正方形である角管部５を形成する場合は、予備成型工程を実施する必要はない。また、横断面が長方形である角管部５を形成する場合でも、該長方形の縦辺と横辺の比が１に近い場合（例えば０．８〜１．２）は、予備成型工程を省略してもよい。

以下、図２〜図７を参照しつつ、本発明に係るプリテンショナのガス導管の製造方法を工程毎に詳細に説明する。
（曲げ加工工程）
まず、図２及び図３を参照しつつ曲げ加工工程を説明する。曲げ加工工程では、図２に示すように、曲げローラ６ａが一体形成された曲げダイス６と、第１クランパ７と、第２クランパ８と、突起部９ａを有するブースタ９と、湾曲状先端部１０ａを有する芯金１０とを備えた曲げ加工装置Ｍ１が用いられる。

以下では便宜上、図２中の位置関係において、右側（第１、第２クランパ７、８側）を「前」といい、左側（曲げダイス６側）を「後」ということにする。また、図２中の位置関係において、前後方向と垂直な方向にみて第１クランパ７が位置する側を「上」といい、第２クランパ８が位置する側を「下」という。なお、この曲げ加工装置Ｍ１では、曲げローラ６ａを伴った曲げダイス６は単一部材であるが、互いに分離可能な上側部材及び下側部材の２部品で構成される分離型の曲げダイスを用いてもよい。この場合、曲げローラは両部材と別部材としてもよく、また下側部材と一体形成してもよい。

曲げ加工装置Ｍ１で円筒部材Ｐ１に曲げ加工を施す際には、まず曲げダイス６に形成された、横断面が円形の円形中空部１１内に円筒部材Ｐ１を配置する。なお、前記のとおり、円筒部材Ｐ１の第１端部１２には、ガスジェネレータ（図示せず）を保持するための拡管部４が予め形成されている。ここで、円筒部材Ｐ１を、第２直管部２となるべき部分が円形中空部１１内に位置し、第１直管部１となるべき部分及び湾曲部３となるべき部分が円形中空部１１から前方に向かって露出するように、曲げダイス６内に配置する。そして、円筒部材Ｐ１の円形中空部１１から露出している部分を、第１クランパ７及び第２クランパ８とで把持（クランプ）する。

このように、円筒部材Ｐ１を曲げダイス６内に配置して第１クランパ７及び第２クランパ８で把持した後、ブースタ９を、その突起部９ａが円筒部材Ｐ１の中空部に挿入されるような態様で、曲げダイス６の後側から円形中空部１１に挿入する。また、芯金１０を、その湾曲状先端部１０ａが円形中空部１１の前端部近傍に位置するような態様で、第１クランパ７の前側から円筒部材Ｐ１の中空部に挿入する。

この後、図３に示すように、ブースタ９を矢印Ａ１で示す方向（前方）に付勢ないしは押圧しながら、第１クランパ７と第２クランパ８と芯金１０とを矢印Ａ２で示すように９０°回転ないしは旋回させる。このとき、芯金１０の湾曲状先端部１０ａによって、円筒部材Ｐ１の内面の形状変化が規制ないしは拘束され、該円筒部材Ｐ１に扁平変形が生じるのが防止又は抑制される。また、第１、第２クランパ７、８及び芯金１０の回転、すなわち曲げ角度の変化に伴って、ブースタ９が円筒部材Ｐ１を前方に押し出すので、円筒部材Ｐ１に割れあるいは肉厚の減少が生じるのが防止又は抑制される。

かくして、第１直管部１と第２直管部２と曲管部３とを備えた略Ｌ字状の曲げ管Ｐ２が作成される。この曲げ加工では、従来の曲げ加工に比べて、内側湾曲部の曲率半径が小さい（すなわち極小Ｒの）曲管部３を容易に形成することができ、第２直管部２の長さ、ひいては角管部５の有効長さを長くすることができる。このため、角管部５の端部を、ガスジェネレータに近づけることができる。

（予備成型工程）
次に、図４（ａ）、（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）を参照しつつ予備成型工程を説明する。予備成型工程では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、横断面が長方形の溝状凹部１５ａを有する第１プレス型１５と、平板状の第２プレス型１６とが互いに対向するように配置された予備成型装置Ｍ２が用いられる。ここで、溝状凹部１５ａの深さは、曲げ管Ｐ２の第２直管部２の外直径より小さくなっている。他方、溝状凹部１５ａの幅は、曲げ管Ｐ２の第２直管部２の外直径より大きくなっている。

すなわち、溝状凹部１５ａの深さは、曲げ管Ｐ２の第２直管部２が、その横断面が長円形となるように予備成型された後における第２直管部２の短い方の外直径と一致するように設定されている。他方、溝状凹部１５ａの幅は、曲げ管Ｐ２の第２直管部２が、その横断面が長円形となるように予備成型された後における第２直管部２の長い方の外直径と一致するように設定されている。

予備成型装置Ｍ２で曲げ管Ｐ２に予備成型加工を施す際には、第１プレス型１５と第２プレス型１６とを、溝状凹部１５ａが第２プレス型４６に向くようにして、互いに若干離間して対向するように配置する。そして、溝状凹部１５ａ内に曲げ管Ｐ２の横断面が円形である第２直管部２を挿入する。図４（ａ）は、第２直管部２がこのように溝状凹部１５ａ内に挿入された状態を示している。そして、第１プレス型１５と第２プレス型１６とに、矢印Ａ３、Ａ４で示す方向の力を加えて第２直管部２を押圧し、図４（ｂ）にその状態を示すように、第１プレス型１５と第２プレス型１６とを当接させる。

その結果、第２直管部２はプレス成型され、その横断面は長い方の外直径が溝状凹部１５ａの幅と同一であり、短い方の外直径が溝状凹部１５ａの深さと同一である長円形となる。かくして、予備成型体Ｐ３が得られる。なお、このように、第２直管部２の横断面を長円形にするのは、後で説明するように、第２直管部２を四角成型ダイス１７（図６参照）に挿入することを可能にするとともに、角管部形成工程における第２直管部２の成型を容易にするためである。

（角管部形成工程）
以下、図６及び図７を参照しつつ角管部形成工程を説明する。角管部形成工程では、図６に示すように、四角成型ダイス１７と、押さえクランパ１８と、四角成型パンチ１９とを備えた角管部形成装置Ｍ３が用いられる。ここで、四角成型ダイス１７には、横断面が長方形である矩形中空部２０が形成され、この長方形は角管部５の横断面の外縁の形状に対応している。また、四角成型パンチ１９の横断面は基本的には長方形であり、この長方形は角管部５の横断面の内縁の形状に対応している。なお、この角管部形成装置Ｍ３では、四角成型ダイス１７は単一部材であるが、互いに分離可能な上側部材及び下側部材の２部品で構成される分離型の四角成型ダイスを用いてもよい。

角管部形成装置Ｍ３で予備成型体Ｐ３に角管部形成加工を施す際には、図６に示すように、まず予備成型体Ｐ３を、横断面が長円形である第２直管部２が矩形中空部２０内に収容されるような態様で四角成型ダイス１７に配置する。なお、予備成型体Ｐ３の第１直管部１及び曲管部３は、四角成型ダイス１７の前方に露出している。ここで、第２直管部２の横断面が長円形となっているので、四角成型ダイス１７の矩形中空部２０に第２直管部２を支障なく挿入することができる。なお、第２直管部２の横断面が円形の場合、該円の直径が四角成型ダイス１７の矩形中空部２０の横断面の長方形の短辺よりも長い場合は、第２直管部２を四角成型ダイス１７の矩形中空部２０に挿入することができない。

次に、予備成型体Ｐ３の第１直管部１及び曲管部３を、押さえクランパ１８で拘束（クランプ）する。このように第１直管部１及び曲管部３を拘束するのは、四角成型パンチ１９の成型荷重により曲管部３に座屈あるいは蛇行等が発生するのを防止ないしは抑制するためである。

この後、四角成型パンチ１９を、矢印Ａ５、Ａ６で示すように移動させて第２直管部２の中空部に挿入することにより、該第２直管部２をその横断面が長方形となるように成型し、角管部５を形成する。第２直管部２は、その横断面が長円形、すなわち真円よりも長方形に近い形状となるように予備成型されているので、四角成型パンチ１９の挿入、すなわち角管部５の形成を容易に行うことができる。以上によりプリテンショナのガス導管Ｐ４が完成する。

以上、本発明の実施の形態に係るプリテンショナのガス導管Ｐ４の製造方法によれば、円筒部材Ｐ１に曲げ加工を施して曲げ管Ｐ２を形成し、曲げ管Ｐの第２直管部２をその横断面が長円形となるように予備成型した後、第２直管部２をその横断面が長方形となるように成型して角管部５を形成するので、横断面が円形である第１直管部１と、横断面が長方形である第２直管部２と、曲管部３とからなる、コンパクトで軽量なプリテンショナのガス導管を容易にかつ安価に製造することができる。

（ａ）は本発明に係る製造方法により作成された曲げ管の側面図であり、（ｂ）は予備成型体の側面図であり、（ｃ）はガス導管の側面図である。 曲げ加工装置の側面断面図である。 曲げ加工装置の側面断面図である。 （ａ）は予備成型装置の正面図であり、（ｂ）は予備成型装置の側面図である。 （ａ）は予備成型装置の正面図であり、（ｂ）は予備成型装置の側面図である。 角管部形成装置の側面断面図である。 角管部形成装置の側面断面図である。

符号の説明

Ｍ１ 曲げ加工装置、Ｍ２ 予備成型装置、Ｍ３ 角管部形成装置、Ｐ１ 円筒部材、Ｐ２ 曲げ管、Ｐ３ 予備成型体、Ｐ４ ガス導管、１ 第１直管部、２ 第２直管部、３ 曲管部、４ 拡管部、５ 角管部、６ 曲げダイス、６ａ 曲げローラ、７ 第１クランパ、８ 第２クランパ、９ ブースタ、９ａ 突起部、１０ 芯金、１０ａ 湾曲状先端部、１１ 円形中空部、１２ 第１端部、１３ 第２端部、１５ 第１プレス型、１５ａ 溝状凹部、１６ 第２プレス型、１７ 四角成型ダイス、１８ 押さえクランパ、１９ 成型パンチ、２０ 矩形中空部。

Claims (4)

1. 横断面が円形である円管部と横断面が長方形である角管部とを備えた、ガス圧で動作するプリテンショナのガス導管の製造方法であって、
   横断面が円形である直管状の円筒部材に曲げ加工を施して、一方の端部側に位置する第１直管部と、他方の端部側に位置する第２直管部と、上記第１直管部と上記第２直管部の間に位置する曲管部とを備えた曲げ管を作成する曲げ加工工程と、
   上記第２直管部を該第２直管部の中心軸と垂直な方向に押圧することにより、上記第２直管部を、その横断面が長円形となるように予備成型する予備成型工程と、
   横断面が長方形である四角成型パンチを、予備成型された上記第２直管部の中空部に挿入することにより、上記第２直管部を、その横断面が長方形となるように成型して角管部を形成する角管部形成工程とを有し、
   上記予備成型工程では、横断面が長方形の溝状凹部を有する第１プレス型と平板状の第２プレス型とを用い、上記溝状凹部に上記第２直管部を配置した上で、上記第２プレス型で上記第２直管部を、上記第２プレス型が上記第１プレス型に当接するまで押圧することにより上記第２直管部を予備成型するようになっていて、上記溝状凹部の幅を予備成型後における上記第２直管部の長い方の外直径と一致するように設定する一方、上記溝状凹部の深さを予備成型後における上記第２直管部の短い方の外直径と一致するように設定することを特徴とするプリテンショナのガス導管の製造方法。
2. 上記角管部形成工程では、上記第２直管部を四角成型ダイスの矩形中空部に配置し、上記四角成型パンチを上記第２直管部の中空部に挿入することにより、上記第２直管部を成型することを特徴とする、請求項１に記載のプリテンショナのガス導管の製造方法。
3. 上記曲げ加工工程では、上記円筒部材の上記第２直管部を形成すべき部位をダイス内に配置する一方、上記円筒部材の上記曲管部を形成すべき部位及び上記第１直管部を形成すべき部位をクランパで把持し、上記クランパを回転させることにより上記曲げ管を作成することを特徴とする、請求項１又は２に記載のプリテンショナのガス導管の製造方法。
4. 上記曲げ加工工程では、上記第１直管部と上記第２直管部とが垂直になるように曲げ加工を施すことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載のプリテンショナのガス導管の製造方法。

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