(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の安全ベルトのためのテンショナ装置（１０）であって、
ガスジェネレータ（１７）と、パイプ（１６）の中で案内されるピストン（２１）であって前記パイプ（１６）の中で圧力室（２０）を閉止するものとを含んでおり、
前記圧力室（２０）は前記ガスジェネレータ（１７）によって圧力で付勢可能であり、前記ピストン（２１）は前記圧力室（２０）の中に存在する圧力によって引き締め運動をするように駆動可能であり、該引き締め運動は力伝達装置によって前記安全ベルトへ伝達可能である、そのようなテンショナ装置において、
前記ピストン（２１）には、閉じられた、または狭められた開口部（１，１ａ）が形成されており、前記開口部（１，１ａ）は前記圧力室（２０）の圧力および／または流動状況による材料除去によって拡張可能であり、および／または開放でき、
前記開口部（１，１ａ）は、前記ピストン（２１）の側方の縁部面（２６）に当該ピストンのストローク方向に沿って配置された切込みによって形成されていることを特徴とするテンショナ装置。
【請求項２】
前記開口部（１，１ａ）はその長手方向に沿って変化する断面積を有していることを特徴とする、請求項１に記載のテンショナ装置（１０）。
【請求項３】
前記開口部（１，１ａ）の断面積は前記圧力室（２０）を起点として小さくなっていくことを特徴とする、請求項２に記載のテンショナ装置（１０）。
【請求項４】
前記開口部（１，１ａ）は断面で見て長手方向に沿って少なくとも区域的にテーパ状に構成されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載のテンショナ装置（１０）。
【請求項５】
前記ピストンは、前記圧力室側の径が大きな大径縁部を有する円錐台状に成形され、
前記開口部は、前記ピストンの大径縁部から先端に達しない途中まで延びていることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提項に記載されている、特に自動車の安全ベルトのためのテンショナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基本的に、当分野に属する種類のテンショナ装置では、引き締めプロセス中の圧力状況が非常に大きく変化するという問題がある。特に非常に高い圧力ピークは、テンショナ装置の部品が損傷したり、テンショナ装置の運動経過が妨げられたりするという帰結につながる可能性がある。さらに、安全ベルトが力制限装置を備えている場合、引き締めプロセスに後続する力制限されたベルトストラップ引き出し運動の開始時に、まだ存続しているテンショナ装置の圧力によって、力制限装置により定義される力制限レベルよりも高いレベルまでベルト力が一時的に上昇するという問題がある。こうした現象は一般に力制限障害とも呼ばれる。したがって、過度に高い圧力から生じるこうした欠点を回避するために、圧力ピークを回避し、安全ベルトの引き締めが行われた後の圧力をできる限り迅速に低減するためのさまざまな解決法がすでに意図されている。
【０００３】
特許文献１より、止まり穴を備える弾性的なボールによってピストンが形成されており、後続するボールには貫通孔が設けられており、止まり穴の中で保持されるロッドがこの貫通孔に挿通されているテンショナ装置が公知である。通常よりも高い圧力が発生すると、ロッドが弾性的なボールの破損を引き起こし、それによりガスが通路から外へ逃げることを可能にする。止まり穴の製作だけでなく、貫通孔およびロッドの製作も高価であり、テンショナ装置をいっそう高価にする、高いコストのかかる組み立てプロセスを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第６３４５５０４Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、ガス圧を簡単な仕方で低減させることができる、低コストであるにもかかわらず機能が確実な引き締め出力の高いテンショナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の課題は、請求項１の構成要件を備えるテンショナ装置によって解決される。その他の好ましい本発明の実施形態は、従属請求項、図面、ならびにこれに付属する説明から明らかとなる。
【０００７】
課題を解決するために、請求項１によれば、ピストンは閉じられた開口部または狭められた開口部を有しており、開口部は圧力室内の圧力および／または流動状況により引き起こされる材料除去によって拡張可能であり、および／または開放できることが提案される。
【０００８】
提案される解決法の利点は、引き締めプロセスの開始時には開口部が閉じられており、または狭められた断面を有しており、それによってこの時点では高い引き締め出力を伝達可能であるという点に見ることができる。そして開口部は、引き締めプロセス中に圧力室内で生じる圧力および／または流動状況によって開放および／または拡張され、それにより、圧力室内で生じている圧力が、開放および／または拡張されたピストンの開口部を通って外へ逃げることができる。開放および／または拡張された開口部に基づき、引き締めプロセスにとってのデメリットなしに圧力ピークを低減することができ、引き締めプロセスに引き続いてピストンは、引き締め運動と反対向きの力制限されたベルトストラップ引き出し中に、力制限レベルを高めることなく再び復帰運動することができる。本発明によると、開口部の開放および／または拡張のために材料除去の現象が利用され、これは、引き締めプロセス中に自由開口断面積が連続的に広くなり、および／または引き締めプロセスの開始時にはまだ開口部が閉じられており、引き締めプロセス中に初めて開かれるという利点を有している。それにより、引き締めプロセスの開始時には、テンショナ装置のできる限り高い効率が生じるように高い引き締め出力を伝達するとともに、引き締めプロセスの終了時には、圧力室内に残っている圧力をできる限りすみやかに低減して、力制限障害を回避することが可能となる。浸食とも呼ばれる材料除去は、圧力室内で生じている圧力および／または流動状況によって引き起こされるので、開口部の開放ないし拡張は、テンショナ装置の作動それ自体によって直接的に惹起される。このとき、過度に大きくなると最終的にはやはり上に説明したようなテンショナ装置の好ましくない挙動につながる、開口部の開放および／または拡張の特性量は、圧力と因果関係にある。圧力が何らかの理由で大幅に低くなっている場合には、すなわち上に説明した欠点も発生しない場合には、開口部も拡張せず、もしくはわずかしか拡張せず、それにより、この場合には引き締め出力が不必要に引き下げられることがない。さらに材料除去の現象は、発生する温度状況や、ガスジェネレータの作動時に発生する粒子によっても促進することができる。
【０００９】
次に、好ましい実施例を参照しながら本発明について詳しく説明する。具体的には、各図面には次のものが示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】パイプの中で案内されるピストンを備える、ベルト巻き取り器に連結されたテンショナ装置である。
【図２】側方の縁部面に配置された切込みを備えるピストンである。
【図３】インサートによって狭められた開口部を備えるピストンの断面図である。
【図４ａ】ピストンとは異なる素材からなる薄い分離壁を備えるピストンの開口部である。
【図４ｂ】ピストンと同じ素材からなる薄い分離壁を備えるピストンの開口部である。
【図５ａ】テーパ状に拡張する断面をもつ開口部である。
【図５ｂ】直径の異なる複数の円筒状の区域にわたって拡張した断面を有する開口部である。
【図５ｃ】テーパ状に拡張する円筒状の区域を備える開口部である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に模式的に示すベルト巻き取り器は、側方脚部１３を備えるハウジング１１と、その中で支承された、図示しない安全ベルトストラップのためのベルト巻き取り軸１２と、始動後にベルト巻き取り軸１２に作用するテンショナ装置１０とを含んでいる。テンショナ装置１０は、たとえば外歯１５を有する、ベルト巻き取り軸１２と回転不能に結合された駆動輪１４と、ガス圧を生成するための特に着火式のガスジェネレータ１７と、駆動輪１４を介してガスジェネレータ１７をベルト巻き取り軸１２と連結するパイプ１６とを含んでいる。パイプ１６は、ハウジング１１の一部である、または別案として別個のコンポーネントであってもよい、パイプ壁２４により形成される。
【００１２】
パイプ１６の中には、ガスジェネレータ１７により生成されるガス圧を駆動輪１４を介してベルト巻き取り軸１２へ伝達するために、特に金属でできた一連のボール１９が設けられている。ベルト巻き取り器は、ボール列１９と駆動輪の間の相互作用領域１８の構成に関して、ならびに場合により駆動輪１４とベルト巻き取り軸１２との間の連結装置の構成に関して、これに限定されるものではない。摩擦の少ない力伝達のために、ボール１９の外径はパイプ１６の内径よりも若干小さいのが好都合である。
【００１３】
さらにパイプ１６の中には、図１では模式的にのみ図示するピストン２１が設けられており、このピストンは、ガスジェネレータ１７とボール列１９の間の領域２３に、すなわち力伝達方向で見てボール列１９の第１のボール１９ａの直前に、配置されているのが好都合である。ピストン２１は、ガスジェネレータ１７によってガス圧で付勢可能であるパイプ１６の中の圧力室２０を閉止し、それにより、ガスジェネレータ１７によって圧力室２０が圧力付勢されたときに、引き締め運動をするように駆動可能である。ピストン２１の引き締め運動は、ボール１９と駆動輪１４とで構成される力伝達装置によってベルト軸１２へと伝達され、それによってベルトストラップが引き締められる。一例として、一連のボール１９と駆動輪１４とで構成される力伝達装置を有するベルト巻き取り器への適用について、テンショナ装置１０を説明してきたが、たとえばラック式駆動装置やロープ式駆動装置のようなこれ以外の種類の力伝達装置も考えられる。本発明は、駆動装置がピストン・シリンダユニットを含んでいる、事実上すべての種類のテンショナ装置に適用可能である。テンショナ装置は、ベルトバックルまたはエンドフィッティングに配置されていてもよい。
【００１４】
図２と図３には、ピストン２１がそれぞれ斜視図と断面図で拡大して示されている。ピストン２１は、第１のボール１９ａとの当接面としての役目をする円冠状の端面３を有している。この端面３を起点として、ピストン表面は側方の縁部面２６へと移行しており、この縁部面は半径方向外側に向かって拡張し、最終的に、周回するシールリップ４で終わっている。端面３の円冠形状に基づき、ピストンはできる限り広い面積で第１のボール１９ａに当接する。さらにピストン２１は第１のボール１９ａに対して、接触を失うことなく、さまざまに異なる形でアライメントされていてもよく、それにより、湾曲したパイプ形状であっても、第１のボール１９ａへのピストン２１の確実な当接が与えられる。半径方向外側に向かって拡張する縁部面２６に基づいてカップ形状が生じており、このカップ形状により、圧力室２０で印加される圧力は部分的にシールリップ４に働く半径方向力へと変換され、ピストン２１はシールリップ４を介して、いっそう高い封止作用をもってパイプ１６の内面に当接する。ピストン２１の側方の縁部面２６には、外部に向かって開いた切込みの形態の開口部１が設けられている。パイプ１６の内面に当接する側方の縁部面２６に基づき、切込みの開いている側は再び閉じられるので、円周方向で閉じた開口部１が得られることになる。
【００１５】
開口部１のさらに別の考えられる形態を図３に見ることができ、この図では開口部が貫通孔として製作されている。図３の開口部１は、インサート２によって、断面積の小さい開口部１ａをなすように狭められている。
【００１６】
図４ａと図４ｂには、開口部１が薄い分離壁５，６によって閉止された、２つの異なる別案の本発明の実施形態を見ることができ、分離壁５は、図４ａに示す実施例ではピストン２１と異なる素材で形成されており、図４ｂに示す実施例ではピストン２１の素材と同じ素材で形成されている。開口部１を閉止する分離壁５，６の素材の選択は、実現されるべき材料除去に準じて行うのがよく、材料除去による開口部１の開放プロセスは、分離壁５，６の厚みによっても調節することができる。
【００１７】
図５ａから図５ｃには、圧力室２０を起点として小さくなっていく断面積を有する、開口部１のさまざまな実施形態を見ることができる。図５ａでは、開口部１は先細になるテーパ部７によって形成されている。図５ｂの実施例では、開口部１は、移行部で段部９を形成する２つの円筒状の穴２２および２５によって形成されている。図５ｃには、テーパ部７と円筒状の区域８との組み合わせによって形成された開口部１を見ることができる。どの実施例においても、圧力室２０を起点として小さくなっていく断面積によって、引き締めプロセス中に圧力室２０の圧力が印加される面積を減少させていく。このような断面積の縮小に基づき、本発明に基づいて目的とされる材料除去も、開口部１の長手方向に沿って増大していく。それは、開口部１を貫いて通るガス流の流速が上昇するからである。
【００１８】
本発明の要部は、圧力室２０の圧力および／またはその結果として生じる流動状況に基づき、開口部１が材料除去によって開放および／または拡大されるという点に見ることができる。材料除去という現象は、作用する圧力状況および／または流動状況のもとで、温度によって、およびガスジェネレータ１７の作動時に生成される粒子によって促進されながら、開口部１の素材表面から比較的小さい部分が削ぎ取られることによって理由づけられる。このとき材料除去の現象は、素材そのものの意図的な選択によって、ならびに開口部１の形状によって、調節することができる。開口部１はたとえばＰＯＭのような素材によって閉じられていてよく、またはプラスチック製のインサート２によって狭められていてよく、それに対して、ピストンはこれよりも硬質の素材で製作されている。この場合、材料除去の現象は開口部１の領域で特別に強く発生し、それに対してピストン２１自体は材料除去をうけることがない。
【００１９】
さらに開口部１は、断面で見て、たとえば正方形、６角形、円形のようにさまざまに異なる形状を有することもでき、それによって材料除去を変えることができる。材料除去についてもっとも重要な特性量は、材料除去が引き起こされるべき表面に沿った高温ガスの流速である。この流速は、一方では圧力それ自体によって変更することができる。圧力は、ガスの流動発生の原因だからである。さらに、すでに開いている開口部１の幅が決定的に重要である。この幅が、開口部１における流速を規定するからである。この場合、開口部１での非常に高い流速に基づいて、材料除去を制限するために、開口部１の素材をピストンよりも硬質に選択せざるを得ないことさえある。その一例は、たとえば開口部に挿入される金属のパイプ片である。
【００２０】
開口部１がすでに開いているとき、または引き締めプロセスの初期にすでに狭くなった開口部１ａが存在しているとき、開口部１はノズルとして作用するので、圧力室２０に高い圧力のもとで存在しているガスは、開口部１へ入るときにまず加速される。開口部１における高い流速に基づき、開口部はガス流によっていわばえぐられて、開口部１における高い流速が、高い表面負荷および素材表面からの一部分のはぎ取りを惹起するばかりでなく、その部分が迅速に運び出されて開口部１を詰まらせることがないという帰結にもつながる。開口部の狭くなっていく断面積により、開口部１における流動をいっそう加速させることができる。さらに、狭くなっていく断面積の利点は、開口部１を狭めるためのインサート２がガス流によって急激に吹き飛ばされ、そのために開口部１が突然広くなることがないという点にある。
【００２１】
提案される方策は、引き締めプロセス中にパラメータが変化して、開口部の拡張が連続的に行われるのでなく、引き締めプロセスの終了時に増大するように調整することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
0005606541.tif 000007
【図５ｂ】
0005606541.tif 000008
【図５ｃ】
0005606541.tif 000009