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

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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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