JPH0587244A - 圧力媒体を蓄える圧力容器 - Google Patents

圧力媒体を蓄える圧力容器

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JPH0587244A
JPH0587244A JP4082596A JP8259692A JPH0587244A JP H0587244 A JPH0587244 A JP H0587244A JP 4082596 A JP4082596 A JP 4082596A JP 8259692 A JP8259692 A JP 8259692A JP H0587244 A JPH0587244 A JP H0587244A
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JP
Japan
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hollow body
pressure
pressure vessel
functional member
vessel according
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JP4082596A
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Gudrun Delonge-Immik
グードルーン・デロンゲ−インミク
Wolfgang Henseler
ヴオルフガング・ヘンゼレル
Heinz Knoll
ハインツ・クノル
Wolf-Dietrich Muenzel
ヴオルフ−デイートリヒ・ミユンツエル
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Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
Mercedes Benz AG
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力媒体を蓄える圧力容器の流出開口を持つ
接続部を最適に構成する。 【構成】 圧力容器は，圧力漏れなく閉鎖可能な中空体
１，２，３と弁により閉鎖可能な圧力媒体流出開口とを
持ち，ほぼ回転対称な中空体１，２，３の周囲は複合繊
維巻線６により包囲されている。中空体１２，１３は，
その周囲にわたつて対称に分布しかつ半径方向外方へ突
出する複数の接続部５を持つている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，圧力漏れなく閉鎖可能
な細長い中空体と，弁により閉鎖可能な少なくとも１つ
の圧力媒体流出用開口とを持ち，中空体の周囲が複合繊
維巻線で包囲され，中空体がほぼ回転対称である，圧力
媒体特に気体を蓄える圧力容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような圧力容器は例えばドイツ連邦
共和国特許第２５１６３９５号明細書から公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底にある課
題は，最初にあげた種類の圧力容器を特にその接続部に
関して最適化することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば，中空体がその周囲にわたつて対称に分
布して半径方向外方へ突出する複数の接続部を持つてい
る。直径上で互いに対向する２つの接続部は，別の機能
素子の使用に役立つ流出弁を持つている。接続部は外方
へ突出して，複合繊維巻線によつては覆われない。従つ
て接続部は複合繊維巻線を通つて外方へ突出している。
【０００５】
【実施態様】本発明の構成では，中空体が接続部を備え
かつ中空体の両端から等しい間隔をおいて設けられる中
心機能部材を持ち，この機能部材の両側に半殻状容器部
材が圧力漏れなく接続されている。接続部は中空体の中
央のみにあるので，中空体への補強繊維の巻付けが簡単
になる。それにより中空体の周囲にわたつて補強繊維の
対称な分布が行われる。
【０００６】本発明の別の構成では，中空体が端面に設
けられて接続部を持つ機能部材を持ち，この機能部材が
片側を閉鎖され，この機能部材の反対側に半殻状容器部
材が圧力漏れなく接続されている。このように形成され
る圧力容器は，乗用車のかじ取りハンドルに収容されて
いる運転者用気体袋保護装置内に設けるのに特に適して
いる。この場合にも構造空間及び重量が少ないという利
点が生ずる。別の構成では，機能部材が容器部材より厚
い肉厚を持つている。従つて機能部材は容器部材より安
定なので，接続部の範囲における複合繊維巻線を薄くす
ることができる。
【０００７】本発明の別の構成では，複合繊維巻線とし
て補強繊維が複数の層をなして中空体の周りに巻付けら
れて，プラスチツクマトリツクスにより所定の積層組織
で互いにかつ中空体上に固定されている。別の構成で
は，補強繊維としてアラマイド繊維が使用される。この
アラマイド繊維は著しくじん性があり，抗張力も大きい
ので，圧力容器の予期しないひび割れの際破片の形成が
防止される。更にこのような複合繊維巻線は，ひび割れ
がおこるまで，純金属製の高圧蓄圧槽より著しく高い安
全性を与える。圧力容器は，４００ないし５００ｂａｒ
の圧力を持つ気体を長時間例えば乗用車の全寿命にわた
つて，問題なく蓄えることができる。
【０００８】本発明の別の構成では，積層組織の補強繊
維の少なくとも１つの層が周方向に中空体の周りに巻付
けられている。別の構成では，積層組織が，互いに交差
して縦軸線に対してそれぞれ鋭角をなして中空体の周り
に巻付けられる少なくとも２つの補強繊維層を持つてい
る。それにより周方向及び軸線方向に生ずる応力に対し
て考慮が払われる。それぞれ異なる巻き方向で中空体の
外側輪郭上に延びる少なくとも３つの補強繊維層が設け
られるので，製造の際生ずる積層間隙も充分に閉じるこ
とができる。
【０００９】
【実施例】本発明のそれ以上の利点ならびに特徴は，図
面に示されている実施例の以下の説明から明らかにな
る。
【００１０】図１による圧力容器１，２，３ は乗用車
の同乗者用気体袋保護装置（エアバツグ装置）の一部
で，この気体袋保護装置は同乗者席の前でこのため特別
に構成される計器盤の区画に設けられている。同乗者座
席の前にある物入れはこの気体袋保護装置によつて悪影
響を受けず，例えば気体袋保護装置用区画より下にあ
る。圧力容器に蓄えられる不活性気体例えば窒素は，事
故の場合数ミリ秒以内に圧力容器から気体袋へ放出さ
れ，それにより気体袋が膨らまされて，同乗者を同乗者
座席に拘留する。計器盤の範囲に僅かな空間しかとらな
いようにするため，圧力容器１，２，３ は比較的小さ
い寸法を持つている。実施例では，圧力容器１，２，
３，６は約２００ないし２５０ｍｍの長さ及び約６０ｍ
ｍの直径を持つている。約１５０ないし１７０ｌの容積
を持つ気体袋を，所望の時間内に，圧力容器に蓄えられ
る気体により膨らますことができるようにするため，圧
力容器内の気体は約４００ないし５００ｂａｒの非常に
高い圧力を受けている。１５年までの長い時間にわたつ
てこの高い圧力に耐えることができるようにするため，
圧力容器１，２，３，は以下に述べる特別な構成を持つ
ている。
【００１１】圧力容器１，２，３，は軽金属例えばアル
ミニウムから作られる中空体から成り，縦軸線１０に対
してほぼ回転対称に構成されている。この中空体はほぼ
中空円筒状で，その両端を閉鎖され，計器盤に取付ける
ための支持管片４をそれぞれ持つている。中空体はその
中央に中心機能部材２を持ち，この機能部材２は環状の
鍛造中空異形部品から作られている。この機能部材２は
その周囲にわたつてそれぞれ直径上に分布する４つの円
筒状接続部５を持ち，これらの接続部５は機能部材２か
ら半径方向外方へ突出している。機能部材２の互いに対
向する両方の端面には，それぞれ押出しにより製造され
る２つの半殻状容器部分１，３が気密に溶接されてい
る。容器部分１，３の肉厚は機能部材２の肉厚より小さ
い。従つて機能部材２の壁は容器部分１，３の壁より安
定である。接続部５の互いに対向する２つの接続部５は
それぞれ流出開口を持ち，これらの流出開口にそれぞれ
流出弁が溶接されている。第３の接続部５は気密に密封
される火薬装置を持ち，この火薬装置は機能部材２内に
まとめられて，点火の際ピストンを動かし，このピスト
ンが所定破断個所に沿つて流出弁を屈曲させ，それによ
り気体袋への流出開口を開く。互いに対向する２つの流
出弁によつて，気体袋への気体の反動のない流出が行わ
れる。支持管片４又は第４の接続部５には気密に閉鎖可
能な充填開口があり，この充填開口を通して気体が容器
内部へ充填される。しかしこの充填は，中空体１，２，
３の完成後ではなく，圧力容器１，２，３の全体の完成
後にはじめて行われる。本来気密な軽金属製中空体１，
２，３を補強して，必要な高い圧力にも耐えるようにす
るため，中空体１，２，３は複合繊維巻線６を持つてい
る。この複合繊維巻線６は複数層の補強繊維７，８，９
から成り，これらの補強繊維７，８，９は結合プラスチ
ツク例えばエポキシ樹脂により所定の荷重負担能力を持
つ積層組織を形成して，中空体１，２，３の周りに巻付
けられる。補強繊維７，８，９として，使用事例に応じ
てアラマイド繊維，炭素繊維又はガラス繊維が役立つ。
しかし圧力容器１，２，３がひび割れする場合破片の形
成を避けるため，積層組織の少なくとも一部は，極めて
じん性があり抗張力も大きいアラマイド繊維から成つて
いる。
【００１２】図１の実施例では，複合繊維巻線６の積層
組織は互いに平行な補強繊維７，８，９の３つの層から
成り，周方向及び軸線方向に生ずる応力を考慮するた
め，これらの層の補強繊維は例えば３つの異なる角度で
中空体１，２，３の周りに巻付けられる。中空体１，
２，３への巻付けの際，この中空体は圧力容器１，２，
３，６の気密性を保証するライナとして役立つ。この中
空体１，２，３は複合繊維巻線６の荷重を負担する組織
用の心を形成している。３つの層をなす平行な補強繊維
の一部７は，周方向に即ち縦軸線１０に対してそれぞれ
直角に中空体１，２，３の周りに巻付けられ，内端巻線
７′は接続部５の所までのみ機能部材２を包囲してい
る。これは次の理由から目的に適つている。即ち機能部
材２は鍛造異形部品から成り，容器部分１，３より大き
い肉厚を持つているので，容器部分１，３より高い安定
性を持つており，また接続部５の巻付け面は外方へ突出
する４つの接続部５により小さく，この範囲で３つの補
強繊維層７，８，９で完全に巻くと，積層組織が不必要
に厚くなつてしまうからである。すべての補強繊維は，
予め含浸することができるエポキシ樹脂により，互いに
かつ中空体１，２，３上に固定されている。別の層８，
９の補強繊維は，縦軸線１０に対して鋭角αをなして互
いに交差して互いに逆向きにらせん状に中空体１，２，
３の周りに巻付けられている。これらの層８，９の補強
繊維は接続部５の間の機能部材２の範囲上にも延びてい
る。４つの接続部５は，例えば５つの異なる巻付け角を
なして巻付け層を設けることによつて一緒に包囲され，
それにより生ずる積層間隙のためこの範囲における強度
低下は機能部材２の大きい肉厚により補償される。この
範囲における巻付け角は例えば縦軸線１０に対して対称
に±１５°，±３０゜及び９０゜である。補強繊維の層
７，８，９の異なる巻付け角により，巻付けの際生ずる
積層間隙も充分閉鎖される。
【００１３】巻付けのために最適な繊維軌道が計算さ
れ，それから複合繊維巻線の層によりできるだけよい近
似で実現される。異なる補強繊維層７，８，９がそれぞ
れ複数の層に重ねて巻付けられ，それぞれ交互にそれぞ
れ１つの層がそれぞれ１つの角をなして設けられるか，
又はまず１つの層が複数の層で完全に巻付けられ，他の
層がこれに続くようにすることができる。補強繊維を互
いにからませて，中空体１，２，３上に網を形成するこ
とも可能である。巻き心（ライナ）を形成する中空体
１，２，３は，巻付けのため巻付け機の回転ヘツドに締
付けられる。プラスチツクマトリツクスで含浸するため
エポキシ樹脂浴を通過した連続繊維束（ロービング）と
して，補強繊維７，８，９が回転する中空体１，２，３
上に巻付けられる。中空体１，２，３の縦軸線１０に対
して平行に支持体上を異なる速度で動かされる繊維案内
装置によつて，異なる巻付け角が生ずる。異なる速度で
動かされる２つの支持体によつて，同時に周囲層及び交
差角層が設けられて，互いに編み合わされる。こうして
機能部材２の接続部５の範囲に生ずる積層間隙が，例え
ば周囲層で閉鎖されるか又は第２の交差角層により小さ
くされる前に，層厚まで増大するのを防止される。
【００１４】複合繊維巻線６の完成及び硬化後，圧力容
器１，２，３ に気体を充填することができる。複合繊
維巻線６により補強される圧力容器１，２，３ の安全
度は，圧力容器の過負荷でもひび割れを確実に防止でき
るような大きさである。
【００１５】図２及び３による別の実施例では，乗用車
の運転者用気体袋保護装置１５に使用できるように圧力
容器１４が構成されている。この気体袋保護装置１５は
乗用車のかじ取りハンドル１７の範囲に設けられてい
る。運転者用の気体袋１６は同乗者用気体袋より小さい
容積を持つているので，圧力容器１４をそれに応じて小
さくすることができる。圧力容器１４は，同様に複合繊
維巻線６で包囲される中空体１２，１３から成つてい
る。複合繊維巻線６は図１による圧力容器の複合繊維巻
線にほぼ一致しているので，これ以上説明しない。しか
し中空体１２，１３は，一方の端面のみに半殻状容器部
分１２を気密に溶接される機能部材１３を持つている。
機能部材１３の他方の端面は閉鎖されている。図１によ
る機能部材２と同様に，機能部材１３は半径方向外方へ
突出する２つの流出開口用接続部を持つている。接続部
を半径方向に配置すると，気体袋１６へ気体が反動なし
に流出するという利点を生ずる。しかし機能部材１３に
おける接続部の配置は図２及び３には示されてない。僅
かな大きさでも大きい安定性のため，圧力容器１４を直
接かじ取りハンドル１７に一体化することができる。
【００１６】別の使用目的のため別の圧力媒体を満たさ
れる圧力容器の別の実施例も考慮することができる。し
かし軽金属から成る中空体とこれを補強する複合繊維巻
線とを持つ基本構造には変りがない。このような圧力容
器は例えばタイヤ又は空気ばね装置用圧力補償容器又は
液圧蓄圧槽として役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】中心機能部材を持ちかつ複合繊維巻線により包
囲される圧力容器の実施例の一部切欠き側面図である。
【図２】複合繊維巻線により包囲されかつ端面に機能部
材を設けられる圧力容器の側面図である。
【図３】乗用車のかじ取りハンドルの範囲に設けられる
運転者用気体袋保護装置に組込まれる図２の圧力容器の
側面図である。
【符号の説明】
１，３ 容器部材 ２ 機能部材 ５ 接続部 ６ 複合繊維巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴオルフガング・ヘンゼレル ドイツ連邦共和国テユービンゲン・シユタ ウフエンベルクシユトラーセ88 (72)発明者 ハインツ・クノル ドイツ連邦共和国シユトウツトガルト80・ シユメルバツハシユトラーセ38 (72)発明者 ヴオルフ−デイートリヒ・ミユンツエル ドイツ連邦共和国アルトドルフ・リンデン ヴエーク14

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧力漏れなく閉鎖可能な細長い中空体
    と，弁により閉鎖可能な少なくとも１つの圧力媒体流出
    用開口とを持ち，中空体の周囲が複合繊維巻線で包囲さ
    れ，中空体がほぼ回転対称であるものにおいて，中空体
    （１，２，３）がその周囲にわたつて対称に分布して半
    径方向外方へ突出する複数の接続部（５）を持つている
    ことを特徴とする，圧力媒体を蓄える圧力容器。
  2. 【請求項２】 接続部（５）が中空体（１，２，３）の
    両端から等しい間隔において設けられる中心環状機能部
    材（２）の一部であり，この機能部材（２）の両側に半
    殻状容器部材（１，３）が圧力漏れなく接続されている
    ことを特徴とする，請求項１に記載の圧力容器。
  3. 【請求項３】 中空体（１２，１３）が端面に設けられ
    て接続部を持つ機能部材（１３）を持ち，この機能部材
    （１３）が片側を閉鎖され，この機能部材の反対側に半
    殻状容器部材（１２）が圧力漏れなく接続されているこ
    とを特徴とする，請求項１に記載の圧力容器。
  4. 【請求項４】 複合繊維巻線として補強繊維（７，８，
    ９）が複数の層をなして中空体（１，２，３）の周りに
    巻付けられて，プラスチツクマトリツクスにより所定の
    積層組織で互いにかつ中空体（１，２，３）上に固定さ
    れていることを特徴とする，請求項１に記載の圧力容
    器。
  5. 【請求項５】 積層組織の補強繊維の少なくとも１つの
    層（７）が中空体（１，２，３）の縦軸線（１０）に対
    して直角に巻付けられていることを特徴とする，請求項
    ４に記載の圧力容器。
  6. 【請求項６】 積層組織が，互いに交差して縦軸線（１
    ０）に対してそれぞれ鋭角（±α）をなして中空体
    （１，２，３）の周りに巻付けられる少なくとも２つの
    補強繊維層（８，９）を持つていることを特徴とする，
    請求項４又は５に記載の圧力容器。
  7. 【請求項７】 補強繊維（８，９）が縦軸線（１０）に
    対して互いに対称に交差していることを特徴とする，請
    求項６に記載の圧力容器。
  8. 【請求項８】 補強繊維（７，８，９）が網状にからみ
    合つていることを特徴とする，請求項１ないし７の１つ
    に記載の圧力容器。
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