(57)【要約】【課題】小空間の条件を提供しながら、早期のガタツキがなく、一定の力で均一かつ一定のピストンストロークを有する火薬点火式アクチュエータを提供することである。【解決手段】本発明は、花火ガス発生器と、胴体と、発生器が放出するガスの効果で前記胴体内で移動できるピストンと、ピストン内部に位置する圧力レギュレータ部材とを具備し、前記ピストンがダクトによって横行される前面を有して、ガス発生器と前記ピストンとを隔てる空間と、レギュレータ部材を収容する内部空間を連通して配置できる、定力火薬点火式アクチュエータに関する。前記アクチュエータの内部で、ピストンは拡大ヘッドで終端する中空のプッシュロッドによって延長され、前記ヘッドが排気ダクトを有し、かつ前記ロッドの内部空間が、レギュレータ部材を収容するピストンの内部空間と連通する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火薬点火式ガス発生器（２）と、胴体（３）と、発生器（２）が放出するガスの効果により前記胴体（３）内で移動できるピストン（４、１０４）と、ピストン（４、１０４）内部に位置する圧力レギュレータ部材（５、１０５）とを具備し、前記ピストン（４、１０４）は、ガス発生器（２）と前記ピストン（４、１０４）とを隔てる空間（９）と、レギュレータ部材（５、１０５）を収容する内部空間（１２、１１２）とを連通するダクト（１１、１１１）により横行される前面（１０、１１０）を有し、ピストン（４、１０４）が拡大ヘッド（２０）で終端する中空のプッシュロッド（１９、１１９）により延長され、前記ヘッド（２０）が排気ダクト（２２）を有し、かつ前記ロッド（１９、１１９）の内部空間がレギュレータ部材（５、１０５）を収容するピストン（４、１０４）の内部空間（１２、１１２）と連通することを特徴とする定力火薬点火式アクチュエータ（１）。
【請求項２】
レギュレータ部材（５、１０５）がプレストレスト部材（１３、１１３）と接触するストッパー（１４、１１４）を具備することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
ピストン（４、１０４）とストッパー（１４、１１４）が同軸上にあり、胴体（３）に沿って同じ方向に互いに独立して動けることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
ピストン（４、１０４）の前面（１０、１１０）がアクチュエータ（１）の胴体（３）の軸に交差し、プレストレスト部材（１３、１１３）がストッパー（１４、１１４）に対して押圧力をかけてダクト（１１、１１１）に押し付けることを特徴とする請求項２又は３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
プレストレスト部材（１３、１１３）がコイルばねからなることを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のアクチュエータ。
【請求項６】
ストッパー（１４）がボールからなることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
縦スプライン（１）がピストン（４）内部に設けられて、ガスがボール（１４）を押し離したら、前記ピストン（４）を通過できることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
ストッパー（１１４）が、最も直径の小さい部分（１５０）が前記ストッパー（１１４）の一端をなして、ピストン（１０４）の前面（１１０）のダクト（１１１）を遮断できる円錐形セグメントを有するレギュレータピストンであることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
レギュレータピストン（１１４）が、周りに複数のフィン（１５５）が配置される中心体（１５２）を有することを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
レギュレータピストン（１１４）が前記中心体（１５２）の周りに等間隔離れた４つのフィン（１５５）を有することを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
ガス発生器（２）が火薬（３５）と前記火薬（３５）を点火するシステムとを具備することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、ピストンを具備し、ピストンを持ち上げることによって物体を動かす圧力を及ぼす基本機能を有する火薬点火式アクチュエータである。本発明による火薬点火式アクチュエータは特に自動車で使用する安全システムに適し、例えば、自動車と歩行者が正面衝突した場合に、例えば自動車のシートベルト、フロントフェンダー、自動車のステアリングコラムやボンネットなど、外部エレメントにより自動車が機械的な衝撃を受けるときに動かされた特定の部品の動きを減衰させることを意図する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンを利用した火薬点火式アクチュエータはすでにいくつかの特許出願の主題になっている。
【０００３】
いかなるタイプのエネルギー吸収システムで使用できる減衰ストローク火薬点火式ジャックを記載した特許ＥＰ０５５０３２１を挙げることができる。このジャックは、火薬点火式ガス発生器と、ピストンと、火薬燃焼室と、背圧室と、前記燃焼室とピストンの一端の間に含まれる中間室とを具備する。ダクトが中間室と背圧室を接続する。発生器が放出するガスが中間室を加圧してピストンの動きに対抗するので、そのストロークを減衰するとともに、前記ガスの一部がダクトを経由して背圧室に向かう。
【０００４】
特許文献１は、それに関する限り、胴体と、ピストンと、前記ピストンを前記胴体に保持する保持座金を有する火薬点火式アクチュエータに関係する。胴体におけるピストンの初期位置によって、アクチュエータは前記ピストンを前記胴体から持ち上げて物体に圧力をかけるか、又はピストンを前記胴体に進入させて機械的な部品をリリースすることができる。
【０００５】
ピストンのスライド室の機械的な圧力調整装置を利用し、前記ピストンの動きの振幅を制御させることのできる火薬点火式アクチュエータに関係する特許文献２が挙げられる。このようにして、火薬点火式アクチュエータは可変圧力効果又はプログラム可能なストロークさえも有し、そのためピストンの動きをより大きく又はより小さくする必要のある複数の構成に適する。
【０００６】
最後に、圧力ピストンを利用する火薬点火式アクチュエータに基づき動作する、自動車のシートベルトプリテンショナーを主題とする特許文献３を指摘できる。前記アクチュエータは前記アクチュエータの外側に置いた圧力制限部材により一定の力を有する。
【０００７】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２８２４８７５号明細書
【特許文献２】仏国特許出願公開第２８５７４２１号明細書
【特許文献３】仏国特許発明第２８４８９５０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許に記載される火薬点火式アクチュエータのいずれも、特に小空間の条件を満たす意図で設計されていない。本発明による火薬点火式アクチュエータは、機械的な圧力レギュレータ部材を追加したおかげで一定の力で動作することができ、ピストン内部に前記レギュレータ部材を有するという特別な特徴を有する。このように、本発明による火薬点火式アクチュエータが解決する問題は、通常空間が限られる自動車に関して特に需要の高い小空間の条件を提供しながら、早期のガタツキがなく、一定の力で均一かつ一定のピストンストロークを有することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の主題は、火薬点火式ガス発生器と、胴体と、発生器から放出するガスの効果で前記胴体内で動くことのできるピストンと、圧力レギュレータ部材とを具備する定力火薬点火式アクチュエータで、前記レギュレータ部材がピストン内部に位置することを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、レギュレータ部材は複数の中実部材を含む機械的部材である。
【００１１】
発明の一実施形態によると、ガス発生器は胴体の両端の一方に位置し、ピストンの外面が胴体の内面に接触しながら、ピストンが前記胴体で気密に滑動できる。
【００１２】
レギュレータ部材はプレストレスト部材に接するストッパーを具備することが有利である。好ましくは、ストッパーは火薬点火式発生器が放出するガスの効果で動かせる中実部品である。
【００１３】
ピストンとストッパーは同軸上にあり、胴体に沿って同じ方向に、前記胴体内のピストンと前記ピストン内のストッパーを互いに独立して動かすことができることが有利である。
【００１４】
好ましくは、ピストンはガス発生器と前記ピストンを隔てる空間とレギュレータ部材を収容するピストンの内部空間を連通して配置させることのできるダクトが横行する前面を有する。
【００１５】
ピストンの前面はアクチュエータの胴体の軸に対して交差し、プレストレスト部材がストッパーに押圧力をかけて、ダクトに押し付けることが有利である。ピストンは胴体内で気密に滑動するため、ガス発生器が放出するガスはピストンダクトからしか逃げない。好ましくは、プレストレスト部材はコイルばねからなる。
【００１６】
ストッパーはボールからなることが有利である。
【００１７】
好ましくは、縦スプラインをピストン内部に設けて、ダクトからボールを押し離したら、ガスが前記ピストンを通過できるようにする。
【００１８】
ストッパーは、最も直径の小さな部分が前記ストッパーの一端をなす円錐形セグメントを有するレギュレータピストンであって、ピストンの前面のダクトを遮断できるようにすることが有利である。
【００１９】
好ましくは、ピストンは前面に対向する裏面を有し、前記裏面が排気スロットを有して、レギュレータピストンから押し出された前記ガスがアクチュエータのピストンを通過できるようにする。有利なことに、排気スロットは１つの同じ円の周囲に描かれる円弧によって表される。
【００２０】
発明の別の実施例によると、レギュレータピストンは中心体を有し、その周りに、開口部から前記レギュレータピストンを押し離されたら、ガスが通過できるように複数のフィンを配置する。具体的には、レギュレータピストンがダクトから押し離されたら、フィンの間の空間がガスの通り道となる。
【００２１】
レギュレータピストンは前記中心体の周りに等間隔離れた４つのフィンを有することが有利である。
【００２２】
ピストンは拡大ヘッドで終わる中空のプッシュロッドにより延長され、前記ヘッドが排気ダクトを有し、前記ロッドの内部空間がレギュレータ部材を収容するピストンの内部空間と連通することが有利である。このようにして、圧力レギュレータ部材のおかげでピストンに進入したガスはロッド内部で膨張し、その後拡大ヘッドの排気ダクトによってアクチュエータから排出される。このガスの膨張により、特に前記アクチュエータが作動しているときの騒音を抑える。
【００２３】
好ましくは、ガス発生器は、火薬と前記火薬を点火するシステムとを具備する。
【００２４】
発明による火薬点火式アクチュエータは、圧力レギュレータ部材の全体がアクチュエータピストン内に入れられるため、極めて小さな空間の条件を満たす利点をもつ。そのため、前記アクチュエータは、小空間しか与えられないが効果的で信頼性がなければならない搭載型安全デバイスに完全に適する。加えて、発明によるアクチュエータで使用できる火薬組成の可変性が高いため、前記アクチュエータは反応速度、生成されるガスフロー、および吐き出し力の点で多数の特徴をもつので、非常に多くの構成に適応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図１から図８を参照しながら、発明の３つの実施例を詳しく説明する。
【００２６】
図１を参照して、発明による火薬点火式アクチュエータ１の第１実施例は、火薬点火式ガス発生器２と、胴体３と、ピストン４と、圧力レギュレータ部材５とを具備する。火薬点火式ガス発生器２は、例えばプロパノールである火薬３５および火薬３５を起爆するために使う点火器６からなり、点火器６には外部電源に接続できるようにする２本のピン７が備えられる。胴体３は円形で横平面８で画定される端部を有し、中央の円形開口部を具備し、花火ガス発生器２が前記端部に、胴体３の内部で中央の位置に置かれて、２本のピン７が中央の開口部で再び現れて、面８と同一平面上になる。このようにして、ピン７は外部電源に接続できるように、アクチュエータ１の外部から直接接続できる。ピストン４がアクチュエータ１の胴体３の内部に置かれ、燃焼室９として使う自由空間９によって花火ガス発生器２と隔てられる。ピストン４と胴体３は円筒形の形状をしており、ピストン４の外側面が胴体３の内側面と接触するので、ピストン４は胴体３に気密に滑動できる。
【００２７】
図３を参照して、ピストン４は断面が円形の前横断面１０を有し、前面１０は中央ダクト１１が横行するので、ガス発生器２とピストン４を隔てる燃焼室９として機能する空間と、レギュレータ部材５を収容するピストン４の内部空間１２とを連通して配置できる。内部空間１２はピストン４の内側壁によって画定され、前記壁の一端はダクト１１で終端し、他端は中央開口部１６を備える円形横断面１５で終端する。レギュレータ部材５はボール１４とプレストレストばね１３とを具備し、これら２つのエレメント１３、１４は、ばね１３が中央開口部１６を備えるピストン４の内壁の面１５とボール１４の両方に押し当たるような関係に配設される。このようにして、ばね１３がボール１４に押圧力をかけて、ダクト１１に押し付ける。ピストン４の軸に対して縦方向のスプライン１７が、ボール１４が位置するピストン４の内部空間１２に設けられる。スプライン１７の長さは、ボール１４とばね１３が収容される内部空間１２の全長の半分を占める。
【００２８】
ピストン４は前面１０に対向する裏面１８を有し、そこから、直径がアクチュエータ１の胴体３の直径よりも大きい丸い拡大ヘッド２０で終端する中空のプッシュロッド１９が現れる。ロッド１９の直径はピストン４の直径よりも小さい。中央開口部１６を備える円形横断面１５で終端する内部空間１２の端部がロッド１９の内部に開口する。
【００２９】
ロッド１９の拡大ヘッド２０は、ロッド１９の内側とヘッド２０を囲む空間を接続する２本の排気ダクト２２を有する。燃焼室として機能する自由空間９とロッド１９が位置する自由空間２１は、ピストン４によって胴体３の内部で気密に隔てられる。
【００３０】
図１、図２および図４に従うアクチュエータ１は、ベルトプリテンショナータイプの用途向けのものを示している。アクチュエータ１の胴体３は細長い形状で丸い端部を有するケーシング２３によって延長される。シートベルトに接続されるケーブル２４がピストン４のロッド１９の拡大ヘッド２０を周回しながらケーシング２３を貫通する。ケーブル２４はケーシング２３に突き当たる拡大自由端部２５を有する。
【００３１】
発明による火薬点火式アクチュエータの本第１実施例の実施態様は以下の工程に従う。
【００３２】
図１および図２を参照して、電気信号が点火器６を起動させて火薬３５を起爆し、火薬３５が放出したガスが燃焼室として機能する空間９を加圧する。さらにピストン４がアクチュエータ１の胴体３の動きを開始させる一方で、ガスの一部がピストン４のダクト１１に進入し、ボール１４を押し離してダクト１１を開けさせるので、前記ガスがピストン４の内部を通って燃焼室９から逃げることができる。このようにして、燃焼室９の圧力はこのように誘導されるガスの逃げによって調整し、前記逃げはばね１３の硬さによって調整される一定の限界圧力レベルを超えるときのみ可能となる。ピストンの内部空間１２に進入したガスがロッド１９の内部に入り込み、拡大ヘッド２０に設けられる２本の排気ダクト２２を経由してアクチュエータ１の外側に向かって排出される。ロッド１９の内部空間は前記ガスの膨張室として機能するため、アクチュエータ１の運転中の騒音を減衰することができる。さらにピストン４は胴体３の動きの全長にわたり一定の力でそのストロークを行う。
【００３３】
図１、図２、および図４に図示するベルトプリテンショナーの例では、ピストン４の拡大ヘッド２０はケーシング２３の内部で一定の力で動き、ヘッド２０を周回するケーブル２４の牽引力を生じさせる。ケーブル２４の両端の一方２５がケーシング２３に固定されるため、この牽引力がシートベルトの素早い動きを生じさせる。ピストン４のロッド１９の内部にあったガスがケーシング２３の内部に排出されて、ケーシング２３の周辺で、炎と白熱発光粒子とガスからなる燃焼生成物の望ましくない影響を封じ込めることができる。
【００３４】
図５および図６を参照して、発明による火薬点火式アクチュエータの第２実施例は、圧力レギュレータ部材１０５のボールがレギュレータピストン１１４に置き換わっている点で前述の第１実施例とは異なる。レギュレータピストン１１４は直径が最も小さい部品１５０がレギュレータピストン１１４の端部をなして、ピストン１０４の前面１１０のダクト１１１を遮断できる円錐形のセグメントを具備する。レギュレータピストン１１４は細長い円筒形の中心体１５２を具備し、その周りに、前記胴体の周りに等間隔離れて、縦方向に４つの細長いフィン１５５が配置される。そのためレギュレータピストン１１４は、２つの連続する枝１５１が直角を成すような関係に配置される４つの枝１５１を具備する十字の形状の断面を有する。各フィン１５５はその長さが最も長い中央部に、円錐形セグメントと接し、大きな断面を有するフィン１５５の部分に対応する上流ゾーン１５６と、断面の最も小さいフィン１５５の部分に対応する下流ゾーン１５７とを区別できるクランク１５３を有する。各フィンは、長さがレギュレータピストン１１４の縦軸に沿った寸法であり、高さがレギュレータピストン１１４の横軸に沿った寸法であり、幅がレギュレータピストン１１４の縦軸と横軸の両方と直交する方向の寸法であることを特徴とする。フィン１５５の各々の上流部１５６における断面の高さは、フィン１５５がアクチュエータのピストン１０４の内側壁と接触するような高さである。ピストン１０４の前記内側壁とフィン１５５の各々の下流部分１５７の間の空間を、フィン１５５の各々のクランク１５３に突き当たるばね１１３の一部が占める。
【００３５】
発明による火薬点火式アクチュエータの本第２実施例の実施態様は、第１実施例について説明したものと同じである。
【００３６】
電気信号が花火ガス発生器を起動させて、花火ガス発生器が放出するガスが燃焼室として機能する空間を加圧する。さらにピストン１０４がアクチュエータの胴体内での動きを開始する一方で、ガスの一部がピストン１０４のダクト１１１に進入し、ダクト１１を開くためにレギュレータピストン１１４を押し離し、前記ガスは燃焼室からピストン１０４の内部を経由して、レギュレータピストン１１４のフィン１５５の間に位置する空間に逃げる。このようにして、燃焼室の圧力はこのように誘導されたガスの逃げによって調整され、前記逃げはばね１１３の硬さによって調整される限界圧力レベルを超えるときのみ可能となる。ピストン１０４の内部空間に進入したガスはロッド１１９の内部に入り込み、ロッド１１９の拡大ヘッドに設けられる２つの排気ダクトを経由してアクチュエータの外部に向かって排出される。さらにピストン１０４は胴体内での動きの全長にわたって一定の力でそのストロークを行う。
【００３７】
図７および図８を参照して、発明による火薬点火式アクチュエータの第３実施例は、圧力レギュレータ部材２０５のレギュレータピストン２１４が変型した形をもつ点で、前述した第２実施例とは異なる。
【００３８】
図７を参照して、レギュレータピストン２１４は、直径が最も小さい部分２５０がレギュレータピストン２１４の端部をなして、ピストン２０４の前面２１０のダクト２１１を遮断できる円錐形セグメントを具備する。アクチュエータのピストン２０４は、外面がアクチュエータの胴体２０３の内側壁と接する側壁２３０によって画定される。レギュレータピストン２１４の円錐形セグメントは、外径がアクチュエータのピストン２０４の内側壁の直径より小さい中空の円筒部によって延長される。この直径の差が自由な内部空間２１２となる。アクチュエータのピストン２０４は一端にピストン２０４の側壁２３０の内側に装着する拡大円筒部２３１を有するロッド２１９を有し、拡大円筒部２３１は直径がより小さな円筒部２３２で終端し、円筒部２３１、２３２の間の境はショルダーで表される。レギュレータピストン２１４の中空の円筒部は、ロッド２１９の両端の一方をなす拡大円筒部２３１を延長しながら、直径の最も小さな部分２３２で嵌り合う。プレストレストばね２１３はレギュレータピストン２１４の中空の円筒部とショルダーの両方に当たる。
【００３９】
図８を参照して、レギュレータピストン２１４は一方を胴体２０３の内側壁によって、他方をロッド２１９の外側面によって画定される環状空間の平面に対応する裏面２３３を有する。裏面２３３は円弧の形状の３つの排気スロット２３５を有し、スロット２３５が１つの同じ円の周りに描かれる。スロット２３５は、ピストン２０４の側壁とレギュレータピストン２１４の間に位置する内部空間２１２と連続する。
【００４０】
発明による火薬点火式アクチュエータの本第３実施例の実施態様は、第２実施例について説明したものと同じである。
【００４１】
電気信号が花火ガス発生器を起動させて、花火ガス発生器が放出するガスが燃焼室として機能する空間を加圧する。さらにピストン２０４はアクチュエータの胴体２０３内で動きを開始する一方で、ガスの一部がピストン２０４のダクト２１１に進入し、レギュレータピストン２１４を押し離してダクト２１１を開くので、前記ガスがピストン２０４の内部を経由して燃焼室から逃げることができる。このようにして、燃焼室の圧力はこのように誘導されたガスの逃げによって調整され、前記逃げはばね１３の硬さで調整される限界圧力レベルを超えた場合のみ可能にする。ピストン２０４の内部空間２１２に進入したガスは、ピストン２０４の裏面２３３のスロット２３５を通って、ロッド２１９を具備するアクチュエータの胴体２０３の一部に逃げる。さらにピストン２０４は胴体２０３内での動きの全長にわたって一定の力でストロークを行う。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ボールとばねを利用し、アクチュエータを運転していない、本発明による火薬点火式アクチュエータの縦軸断面図である。
【図２】運転後の図１のアクチュエータを表す。
【図３】ボールとばねを具備する図１のアクチュエータのピストンの拡大縦軸断面図である。
【図４】図１のアクチュエータの部分斜視図である。
【図５】星形のレギュレータピストンとばねを具備する、本発明による火薬点火式アクチュエータのピストンの縦軸断面図である。
【図６】図５のレギュレータピストンの斜視図である。
【図７】円錐形のレギュレータピストンとばねを具備する、本発明による火薬点火式アクチュエータのピストンの縦軸断面の略図である。
【図８】図７のピストンの裏部分の横軸断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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