JP5054105B2 - プリテンショナ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガスジェネレータとガス導管とが、ガス導管の端部近傍部をガスジェネレータに対してかしめることにより互いに結合又は固定されている、自動車のシートベルト用のガス圧駆動式のプリテンショナと、その製造方法とに関するものである。

一般に、自動車には、その衝突時又は急停止時に、乗員をシートベルトで座席に拘束して保護するシートベルト装置が設けられる。かかるシートベルト装置では、シートベルトは、不使用時には巻き取り器内に収納される一方、使用時には巻き取り器から引き出される。そして、通常時においては、シートベルト装置の使用中にシートベルトを巻き取り器から自由に引き出すことができる。また、シートベルトに弛みが生じれば、この弛みがなくなるまでシートベルトは自動的に巻き取り器に巻き取られる。このため、巻き取り器から引き出されて乗員に接触しているシートベルトは、通常時は、弛みのない引き締まった状態となっているのにもかかわらず、乗員の運転動作を妨げない。

他方、自動車の衝突時又は急停止時において、シートベルトに、巻き取り器から引き出される方向の急激な力が作用したときには、巻き取り器内でシートベルトがロックされ、シートベルトがそれ以上巻き取り器から引き出されるのが阻止される。これにより、乗員が座席に拘束され、乗員の前方への移動が防止される。

しかしながら、自動車の衝突時又は急停止時において、シートベルトがロックされる際には多少の応答遅れないしは時間遅れが伴われる。このため、シートベルトは、ある程度は巻き取り器から多めに引き出されることになる。また、乗員の姿勢ないしは着座位置によっては、もともとシートベルトが巻き取り器から多めに引き出されていることもある。

このように、自動車の衝突時あるいは急停止時にシートベルトが巻き取り器から多めに引き出されていると、シートベルト装置は乗員の拘束機能ないしは保護機能を十分に発揮することができない。そこで、近年、自動車の衝突時又は急停止時に、ほぼ瞬時にシートベルトを巻き取り、又はシートベルトをその拘束力を高める方向に引っ張るプリテンショナを付設することにより、乗員の拘束機能ないしは保護機能を高めるようにしたシートベルト装置が用いられている。かかるプリテンショナの１つとして、シートベルトを巻き取り又は引っ張るための動力源として、ガス発生剤の燃焼により高圧のガスを生成するガスジェネレータを用いたガス圧駆動式のプリテンショナが知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかるガス圧駆動式プリテンショナの一例としては、自動車に衝突又は急停止による衝撃が加わったときにガスを生成するガスジェネレータと、生成されたガスをピストンに導くガス導管とを有し、ピストンの移動を利用してシートベルトを巻き取り又は引っ張るようにしたものが挙げられる。このような従来のガス圧駆動式のプリテンショナでは、一般に、ガスジェネレータは金属製のガス導管の一端側においてガス導管内に配置されている。そして、ガスジェネレータとガス導管とは、ガス導管の端部をガスジェネレータに対してかしめることにより互いに結合又は固定されている。

図７に、従来のガス圧駆動式のプリテンショナにおけるガスジェネレータとガス導管との結合部の一例を示す。この従来のプリテンショナでは、例えば、次のような手順で、ガスジェネレータ１０１とガス導管１０２とが互いに結合又は固定される。すなわち、まず、ガスジェネレータ１０１が、金属製のガス導管１０２の一端側においてガス導管１０２内の中空部に配置される。そして、ガス導管１０２の端部近傍部１０３をガスジェネレータ１０１のかしめ用肩部１０４に対してかしめることにより、ガスジェネレータ１０１とガス導管１０２とが互いに結合又は固定される。
日本特開平２０００−３２６８２４号公報

ところで、近年、自動車の衝突時又は急停止時における乗員の保護と拘束性能とを向上させるため、プリテンショナによるシートベルトの巻き取り又は引っ張りに要する時間（以下「シートベルト巻き取り時間」という。）を短縮することが強く求められている。そこで、例えばガスジェネレータに充填されるガス発生剤を増量するなどして、生成されるガスの圧力を高くすることにより、シートベルト巻取り時間を短縮するといった対応が考えられる。しかしながら、ガスジェネレータにより生成されるガスの圧力を高めると、ガスジェネレータに対してかしめられているガス導管１０２の端部近傍部１０３が、ガス圧に耐え切れず、破壊され又は変形するおそれがあるといった問題が生じる。

例えば図８に示すように、高いガス圧に起因して、ガスジェネレータ１０１に、ガス導管１０２の軸方向においてガス導管１０２から離反する方向に大きな力が作用し、かしめられていた端部近傍部１０３が開いて、かしめ用肩部１０４から外れてしまうことがある。この場合、ガスジェネレータ１０１とガス導管１０２との間に間隙が生じ、この間隙を通ってガスが漏出する。このため、必要とするガス圧を得ることができず、シートベルト巻き取り時間を十分に短縮することはできない。

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、製造コストの上昇を防止ないしは抑制しつつ、ガス導管の破壊を招くことなくガスジェネレータのガス圧を高めることが可能なガス圧駆動式のプリテンショナないしはその製造方法を提供することを目的ないしは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自動車のシートベルト装置のためのガス圧駆動式のプリテンショナは、ガスジェネレータと、ガス導管と、可動部材と、連結機構とを備えている。ここで、ガスジェネレータは、衝突、急停止等により自動車に衝撃が生じたときに高圧ガスを生成して放出する。ガス導管はガスジェネレータを収容している。また、ガス導管は、ガスジェネレータから放出された高圧ガスを可動部材に導く。可動部材は、ガス導管によって導かれた高圧ガスの圧力により移動又は変位させられる。連結機構は、可動部材とシートベルトとに連結されている。そして、連結機構は、可動部材の移動に伴ってシートベルトを巻き取り又は引っ張って、乗員に対するシートベルトの拘束力を高める。

このプリテンショナにおいては、ガスジェネレータとガス導管とが、ガス導管の端部近傍部をガスジェネレータに対してかしめることにより互いに結合又は固定されている。ここで、ガス導管のかしめられる部分の肉厚は、ガス導管のその他の部分の肉厚よりも厚くなっている。すなわち、厚肉部が形成されている。本発明に係るプリテンショナにおいては、ガス導管の肉厚が厚い部分（厚肉部）の硬度が、ガス導管のその他の部分の硬度よりも高くなっているのが好ましい。

ガスジェネレータと、ガス導管と、可動部材と、連結機構とを備えた上記プリテンショナを製造するための本発明に係るプリテンショナの製造方法は、拡管工程と、据え込み成形工程と、かしめ工程とを含んでいる。拡管工程では、ガス導管の素材である管部材に、その一方の端部から拡管加工が施され、上記端部の近傍に大径部が形成される。据え込み成形工程では、大径部の上記端部側の部分又は部位に、管部材の軸方向の押圧力を加えることにより据え込み成形が施され、管部材の上記端部の近傍部に厚肉部が形成される。かしめ工程では、厚肉部をガスジェネレータに対してかしめることにより、ガスジェネレータとガス導管とが互いに結合又は固定される。

本発明に係るプリテンショナによれば、ガス導管のかしめられた端部近傍部の肉厚が厚いので、ガスジェネレータによって生成されるガスの圧力が高い場合でも、かしめられているガス導管の端部近傍部はガス圧に耐えることができる。すなわち、ガス導管によるガスジェネレータの保持力が高められる。したがって、例えばガスジェネレータに充填されるガス発生剤を増量するなどして、ガスジェネレータによって生成されるガスの圧力、すなわち可動部材の作動圧力を高くすることにより（例えば、従来の１．５倍）、プリテンショナによるシートベルト巻き取り時間を短縮することができる。

他方、ガス導管の端部近傍部以外の部分（ガス導管本体部分）の肉厚は従来のガス導管と同様であり、かつ、ガス導管の端部近傍部がガス導管全体中に占める割合は非常に小さいので、端部近傍部の肉厚を厚くしたことによるガス導管の重量増加はごくわずかである。よって、本発明に係るプリテンショナによれば、重量増加や製造コストの上昇を防止ないしは抑制しつつ、ガスジェネレータのガス圧を高めることができる。

本発明に係るプリテンショナにおいて、ガス導管の厚肉部の硬度が、ガス導管のその他の部分の硬度よりも高くなっている場合は、ガス導管によるガスジェネレータの保持力を一層高めることができる。このため、ガスジェネレータによって生成されるガスの圧力をより高くすることができ、プリテンショナによるシートベルト巻き取り時間を一層短縮することができる。

本発明に係るプリテンショナの製造方法によれば、据え込み成形により管部材に厚肉部を形成するので、例えば切削加工を用いる場合のような材料の損失を生じさせることなく、厚肉部を容易に形成することができる。また、据え込み成形により管部材に押圧力が加えられたときに塑性変形する部分、すなわち厚肉部の硬度が高くなる。したがって、例えば熱処理などといった格別の硬化処理を行うことなく、ガス導管の端部近傍部、すなわちガスジェネレータに対してかしめられる部分の強度を高めることができる。

（ａ）は、本発明に係る自動車用のシートベルト装置のためのプリテンショナのガスジェネレータ付近の平面図であり、（ｂ）はこのプリテンショナの一部断面立面図である。 図１に示すプリテンショナの、ガスジェネレータとガス導管との結合部付近の一部断面立面図である。 図２に示すガスジェネレータとガス導管との結合部を拡大して示す一部断面立面図である。 図１に示すプリテンショナのガス導管のかしめ加工前における一部断面立面図である。 従来のプリテンショナのガス導管のかしめ加工前における一部断面立面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図４に示すガス導管の製造手順を示す図である。 従来のプリテンショナの、ガスジェネレータとガス導管との結合部付近の一部断面立面図である。 ガスジェネレータにより生成された高圧のガスによりガス導管のガスジェネレータに対するかしめ部が破壊された状態における、従来のプリテンショナの、ガスジェネレータとガス導管との結合部付近の一部断面立面図である。

符号の説明

１ プリテンショナ、２ ガスジェネレータ、３ ガス導管、４ シリンダ、５ ピストン、６ 連結機構、７ シートベルト装置、８ バックル、９ シートベルト、１０ タングプレート、１１ リンク部材、１２ 接続ワイヤ、１３ プーリ、１５ 大径部、１６ 太軸部、１７ かしめ用肩部、１８ かしめ部、１９ 厚肉部、２０ 中径部、２１ 小径部、２５ 管部材、２６ チャック金型、２７ パンチ金型。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態（実施の形態）を説明する。なお、添付の図面において、共通する構成要素には同一の参照番号が付されている。まず、本発明に係る自動車用のシートベルト装置のためのプリテンショナの一例の構成を説明する。

図１（ａ）、（ｂ）に例示するように、本発明に係るプリテンショナ１には、ガスジェネレータ２が設けられている。このガスジェネレータ２は、金属製のガス導管３の一方の端部近傍部に収容されている。ガス導管３の他方の端部には、直円筒形のシリンダ４が結合され、このシリンダ４には、シリンダ軸方向すなわちＸ１−Ｘ２方向に直線的に移動することができるピストン５（複数のボールでもよい）が嵌入されている。このピストン５は、連結機構６を介してシートベルト装置７のバックル８に連結されている。このシートベルト装置７においては、使用時には、シートベルト９に連結されたタングプレート１０がバックル８に差し込まれて固定され、シートベルト９とバックル８とがＹ１−Ｙ２方向に引き合うように連結される。

連結機構６には、ピストン５に連結されピストン５と一体的に移動するリンク部材１１が設けられている。さらに、連結機構６には、一端がリンク部材１１に連結され、他端がバックル８に連結された接続ワイヤ１２が設けられている。この接続ワイヤ１２は、自在に回転することができるプーリ１３（スプロケット）の円周部の一部に巻き掛けられている。

次に、本発明例のプリテンショナ１の動作を説明する。プリテンショナ１においては、障害物や他車との衝突、あるいは急停止等により自動車（図示せず）に強い衝撃が生じたときには、コンピュータを備えたコントローラ（図示せず）からガスジェネレータ２に点火電圧が印加される。なお、このような衝撃は、例えば加速度センサ等によって検出される。ガスジェネレータ２に点火電圧が印加されると、ガスジェネレータ２内に装填されている火薬ないしは推薬等のガス発生剤がイニシエータ（図示せず）によって点火され、大気圧に比べてはるかに高圧のガス（以下「作動ガス」という。）がほぼ瞬時に生成され、ガス導管３内に放出される。この作動ガスは、ほぼ瞬時にシリンダ４に導入される。

シリンダ４に導入された作動ガスは、ピストン５を非常に高速でＸ１方向に移動させる。これに伴ってリンク部材１１がピストン５と一体的にＸ１方向に移動し、これにより接続ワイヤ１２のリンク部材側の端部はＸ１方向に引っ張られる。このとき、接続ワイヤ１２のシートベルト側の端部はＹ１方向に引っ張られる。その結果、バックル８とタングプレート１０とを介して接続ワイヤ１２に連結されているシートベルト９がＹ１方向に引っ張られる。かくして、シートベルトのロックの応答遅れあるいは乗員の姿勢等に起因するシートベルトの弛みが除去され、乗員はシートベルトによって座席に強固に拘束され、前方への移動が阻止される。これにより、シートベルト９を装着している乗員の身体の安全が確保される。

以下、ガスジェネレータ２とガス導管３との結合部ないしは固定部の構造を説明する。
図２及び図３に示すように、ガス導管３のガスジェネレータ側の端部（以下「第１端部」という。）の近傍には、ガス導管３の他の部分よりも直径が大きい大径部１５が形成されている。この大径部１５には、ガスジェネレータ２の太軸部１６がはめ込まれている。そして、大径部１５の第１端部近傍のかしめ部１８は、ガスジェネレータ２のかしめ用肩部１７に対してかしめられ（塑性変形により折り曲げられ）、これによりガスジェネレータ２とガス導管３とが互いに強固に結合又は固定されている。

ここで、ガス導管３の大径部１５の第１端部側の部分には、大径部のその他の部分（厚さ：ｔ１）よりも肉厚が厚い厚肉部１９（厚さ：ｔ２）が形成されている。なお、この厚肉部１９は、かしめ部１８を含むように、すなわち図３中の両矢印Ａで示す部分より広い範囲にわたって形成される。また、かしめ部１８を含む厚肉部１９の硬度は、ガス導管３のその他の部分の硬度よりも高くなっている。

図４は、ガスジェネレータ２に対してかしめ加工前の状態におけるガス導管３を示している。図４に示すように、かしめ加工前のガス導管３には、第１端部側から他方の端部（以下「第２端部」という。）に向かって、順に、厚肉部１９と、厚肉部１９以外の大径部１５’と、大径部１５よりも小径の中径部２０と、中径部２０よりも小径の小径部２１とが形成されている。これらの各部の硬度（ＨＶ値）は、例えば次のとおりである。なお、この硬度は、単なる例示であり、本発明がこれらの数値に限定されるものでないことはもちろんである。
厚肉部：ＨＶ２３０
大径部：ＨＶ２００
中径部：ＨＶ１８０
小径部：ＨＶ１８０

図５は、ガスジェネレータに対してかしめられる前の状態における従来のガス導管３’を示している。従来のガス導管３’では、大径部１５、中径部２０及び小径部２１の硬度は、例えば次のとおりである。
大径部：ＨＶ２００
中径部：ＨＶ１８０
小径部：ＨＶ１８０

このように、本発明に係るプリテンショナ１においては、かしめ部１８を含む厚肉部１９の肉厚が厚く、かつその硬度が高いので、ガスジェネレータ２によって生成される作動ガスの圧力が高い場合でも、かしめ部１８はガス圧に耐えることができる。すなわち、ガス導管３によるガスジェネレータ２の保持力が高められる。このため、ガスジェネレータ２によって生成される作動ガスの圧力を高くすることができ、プリテンショナ１によるシートベルト巻き取り時間を短縮することができる。

なお、ガス導管３の厚肉部１９以外の部分、すなわち厚肉部１９以外の大径部１５’、中径部２０及び小径部２１の肉厚は従来のガス導管３’と同様であり、かつ、厚肉部１９がガス導管３全体中に占める割合は非常に小さいので、厚肉部１９を設けたことによるガス導管３の重量増加はごくわずかである。したがって、本発明に係るプリテンショナ１によれば、重量増加や製造コストの上昇を防止ないしは抑制しつつ、ガスジェネレータ２のガス圧を高めることができる。

以下、本発明に係るプリテンショナ１の製造方法、とくにガス導管３とガスジェネレータ２との結合方法又は固定方法を具体的に説明する。
（１）パイプ切断工程
図６（ａ）に示すように、本発明に係るプリテンショナ１の製造方法においては、まず、例えば硬度がＨＶ１８０である金属製の長い直線状のパイプ（外径ｄ）を所定の長さに切断し、切断面に発生したバリを除去して、ガス導管３の素材である管部材２５を製作する。

（２）拡管工程
続いて、図６（ｂ）に示すように、ガス導管３の内面形状に対応する外面形状を備えた拡管具（図示せず）を用いて、管部材２５に、その一方の端部（以下、この端部を「第１端部」といい、もう一方の端部を「第２端部」という。）から拡管加工を施し、第１端部の近傍に大径部１５を形成するとともに、大径部１５より第２端部側の部位に中径部２０を形成する。大径部１５の内径は、ガスジェネレータ２の太軸部１６（図２参照）の外径とほぼ同じか、これよりわずかに大きい値に設定される。中径部２０より第２端部側の部位は拡管されず、小径部２１（外径ｄ）となる。なお、中径部２０から小径部２１への過渡部では径はテーパ状に変化している。この拡管工程では、大径部１５は、拡管具によって加えられる押圧力により、その硬度が例えばＨＶ２００まで高められる。

（３）据え込み成形工程
次に、図６（ｃ）に示すように、大径部１５と中径部２０と小径部２１とが形成された管部材２５を、ガス導管３の外面形状に対応する内面形状を備えたチャック金型２６の中空部に配置する。そして、ガス導管３の内面形状に対応する外面形状を備えるとともに、押圧部２７ａを備えたパンチ金型２７を、チャック金型２６の中空部ないし管部材２５の中空部に挿入する。押圧部２７ａは、管部材２５の第１端部を、その軸線方向すなわち矢印Ｂ方向に押圧するためのものである。このとき（成形開始前）、パンチ金型２７の押圧部２７ａは管部材２５（大径部１５）の第１端部に当接している。また、チャック金型２６の内径が最も大きい部分２６ａと、パンチ金型２７の外径が２番目に大きい部分２７ｂとの間隔は、ガス導管３の厚肉部１９の肉厚と一致するように設定されている。

この後、パンチ金型２７を矢印Ｂ方向に変位又は移動させ、管部材２５の大径部１５の第１端部側の部位に、管部材２５の軸方向の押圧力を加え、管部材２５に据え込み成形加工を施す。
その結果、図６（ｄ）に示すように、管部材２５の大径部１５は塑性変形し、厚肉部１９が形成され、図４に示すガス導管３が得られる。このとき、厚肉部１９はパンチ金型２７によって加えられる押圧力により、その硬度が例えばＨＶ２３０まで高められる。なお、ガス導管３の表面に、表面処理を施す。

（４）ガスジェネレータ挿入工程
厚肉部１９が形成されたガス導管３の中空部内に、第１端部側からガスジェネレータ２を挿入する。このとき、ガスジェネレータ２の太軸部１６が大径部１５（ないしは厚肉部１９）の中空部と嵌合する。太軸部１６はガス導管３の中径部２０に入り込むことができないので、ガスジェネレータ２はガス導管３内で所定の位置に保持される。

（５）かしめ工程
この後、ガス導管３の厚肉部１９をガスジェネレータ２のかしめ用肩部１７に対してかしめる（塑性加工により折り曲げる）ことにより、ガスジェネレータ２とガス導管３とを互いに結合ないしは固定する。なお、かしめ加工は、プレス加工で行っても、また回転加工で行ってもよく、さらには両者を併用して行ってもよい。かくして、図２に示す構造が得られる。

このように、本発明に係るプリテンショナ１の製造方法によれば、据え込み成形加工により管部材２５に厚肉部１９を形成するので、例えば切削加工を用いる場合のような材料の損失を生じさせることなく、厚肉部１９を容易に形成することができる。また、据え込み成形工程において、管部材２５の大径部１５にパンチ金型２７により押圧力が加えられたときに厚肉部１９の硬度が高くなる。したがって、例えば熱処理などといった格別の硬化処理を行うことなく、ガス導管３のかしめ部１８の強度ないしは剛性を高めることができる。

以上、本発明はその特定の実施の形態に関連して説明されてきたが、このほか多数の変形例及び修正例が可能であるということは当業者にとっては自明なことであろう。それゆえ、本発明は、このような実施の形態によって限定されるものではなく、添付の請求の範囲によって限定されるべきものである。

なお、本発明は、例えば図１に示されたシートベルトバックルに備えられたプリテンショナばかりではなく、図示していないが、シートベルトリトラクタのスピンドル軸を巻き取り方向に回転させるように備え付けられるプリテンショナのガス導管部分にも用いることができる。

以上のように、本発明にかかるプリテンショナは、自動車の衝突時又は急停止時におけるシートベルト装置の弛みをほぼ瞬時に除去する手段として有用であり、自動車の乗員の保護装置の１つとして用いるのに適している。

Claims (3)

1. 自動車のシートベルト装置のためのプリテンショナであって、
   上記自動車に衝撃が生じたときに高圧のガスを放出するガスジェネレータと、
   上記ガスジェネレータを収容するとともに上記ガスを導くガス導管と、
   上記ガス導管によって導かれた上記ガスの圧力により移動させられる可動部材と、
   上記可動部材と上記シートベルトとに連結され、上記可動部材の移動に伴って上記シートベルトを巻き取り又は引っ張り、上記シートベルトの拘束力を高める連結機構とを備えていて、
   上記ガスジェネレータの太軸部が上記ガス導管の大径部にはめ込まれ、該大径部は、上記ガス導管のその他の部分よりも直径が大きく、かつ上記ガス導管の端部近傍部に形成された厚肉部と該厚肉部より肉厚が薄い部分とを有し、
   上記ガスジェネレータと上記ガス導管とが、上記ガス導管の上記厚肉部を、上記ガスジェネレータの上記太軸部に形成されたかしめ用肩部に対してかしめることにより互いに結合され、
   上記ガス導管のかしめられた部分の肉厚が、ガス導管のその他の部分の肉厚よりも厚くなっていることを特徴とするプリテンショナ。
2. 上記ガス導管の上記厚肉部の硬度が、上記ガス導管のその他の部分の硬度よりも高くなっていることを特徴とする、請求項１に記載のプリテンショナ。
3. 自動車に衝撃が生じたときに高圧のガスを放出するガスジェネレータと、上記ガスジェネレータを収容するとともに上記ガスを導くガス導管と、上記ガス導管によって導かれた上記ガスの圧力により移動させられる可動部材と、上記可動部材とシートベルトとに連結され上記可動部材の移動に伴って上記シートベルトを巻き取り又は引っ張り上記シートベルトの拘束力を高める連結機構とを備えている、自動車のシートベルト装置のためのプリテンショナの製造方法であって、
   上記ガス導管の素材である管部材に、その一方の端部から拡管加工を施して、上記端部の近傍に大径部を形成する工程と、
   上記大径部の上記端部側の部分に、上記管部材の軸方向の押圧力を加えることにより据え込み成形を施して、上記管部材の上記端部の近傍部に厚肉部を形成する工程と、
   上記ガスジェネレータの太軸部を上記ガス導管の上記大径部にはめ込む工程と、
   上記厚肉部を上記ガスジェネレータの上記太軸部に形成されたかしめ用肩部に対してかしめることにより、上記ガスジェネレータと上記ガス導管とを互いに結合させる工程とを含んでいることを特徴とするプリテンショナの製造方法。

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