(57)【要約】【課題】  解体時の作業安全性が確保されたパイロアクチュエータの提供。【解決手段】  点火器25の作動により、ピストン30及びピストンロッド32が所定位置まで上昇し、ガス排出口18が開放され、円柱状空間19内の圧力が低下する。ピストン30及びピストンロッド32が作動前の状態まで戻ったときでも、円柱状空間19内の圧力は低い状態で維持されている。よって、車両からパイロアクチュエータ10を取り外すときでも、加圧部分が存在しないので安全に作業できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が開口した筒状ハウジングと、前記筒状ハウジングの一端開口部を閉塞するように設置された電気式点火手段と、前記筒状ハウジング内に挿入され、軸方向に移動自在なピストン及びピストンロッドを有するパイロアクチュエータであり、
前記筒状ハウジングが周面にガス排出口を有し、作動前においては前記ガス排出口が前記ピストンで閉塞されており、作動後において前記ピストンが移動することにより前記ガス排出口が開放される、パイロアクチュエータ。
【請求項２】
前記ピストンが、前記筒状ハウジングの内径と近似し、かつ前記筒状ハウジングの開口部の径よりも大きな外径を有するものであり、前記ピストンロッドが、ピストンと一体になった、前記筒状ハウジングの開口部の径よりも小さな外径のものである、請求項１記載のパイロアクチュエータ。
【請求項３】
前記筒状ハウジングが、前記開口部側に内向きのフランジ部を有し、前記内向きのフランジ部がガス抜き孔を有している、請求項１又は２記載のパイロアクチュエータ。
【請求項４】
前記内向きのフランジ部に設けられたガス抜き孔がシールテープで閉塞されている、請求項３記載のパイロアクチュエータ。
【請求項５】
更に、パイロアクチュエータの作動前に前記ピストンの移動を防止するための手段を有している、請求項１〜４のいずれかに記載のパイロアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車両の人員拘束装置に使用できるパイロアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の乗員拘束装置や歩行者保護装置に使用されるエアバッグ式の拘束装置以外にも、例えば、歩行者保護の目的で衝突の際に車両のボンネットを持ち上げる装置や、ステアリング（ハンドル）を引っ込める（車両前方に引き込む）装置がある。
【０００３】
これらの装置には、パイロ式のアクチュエータ（作動器）が使用されているが、火薬の力を利用してピストンを動かすもので、火薬のエネルギーを圧力の形でピストンに伝えるため、アクチュエータ作動後のいずれかの段階で装置自体に圧力がかかった状態となる。
【０００４】
特許文献１には、ハウジング２、３の中に、点火器６、ピストン８、ピストンロッド９が配置されており、ピストン８の周壁部にはＯリング１５が配置されている。点火器６の作動により、ピストン８が押され、ピストンロッド９がハウジング２、３から突き出される。
【特許文献１】ＵＳ2003/0167959
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、点火器６が作動してガスが発生し、ピストン８が押され、ピストンロッド９が突き出されたとき、ガスの逃げ場所がないため、ハウジング２、３内は加圧状態のままとなる。このようにハウジング２、３が加圧状態のままであると、車体からパイロ式のアクチュエータを取り外す際、圧力の解放により破片等が飛散して作業員を傷つけるおれもある。よって、車体解体時の作業安全性を考慮すると、前記したような加圧状態が残ることは好ましくない。
【０００６】
本発明は、ガス圧により所定動作をした後、圧力を解放することで、車体の解体時における作業安全性が高められた、パイロアクチュエータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、課題の解決手段として、
両端が開口した筒状ハウジングと、前記筒状ハウジングの一端開口部を閉塞するように設置された電気式点火手段と、前記筒状ハウジング内に挿入され、軸方向に移動自在なピストン及びピストンロッドを有するパイロアクチュエータであり、
前記筒状ハウジングが周面にガス排出口を有し、作動前においては前記ガス排出口が前記ピストンで閉塞されており、作動後において前記ピストンが移動することにより前記ガス排出口が開放される、パイロアクチュエータを提供する。
【０００８】
筒状ハウジングの幅方向の断面形状は円形が好ましいが、必要に応じて、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形、楕円形にすることもできる。ピストン及びピストンロッドの幅方向の断面形状は、筒状ハウジングの幅方向の断面形状に応じて設定される。
【０００９】
電気式点火手段は、公知の電気式点火器のみでもよく、電気式点火器と少量のガス発生剤を組み合わせたものでもよい。
【００１０】
本発明のパイロアクチュエータは、筒状ハウジング周面にガス排出口を有し、このガス排出口が電気式点火手段の作動前には閉塞され、作動後には開放される。このため、電気式点火手段の作動により、ピストンが所定の動作（軸方向への移動）をした後、開放されたガス排出口からガスが排出されるため、電気式点火手段とピストン間の空間は減圧状態（常圧又は常圧に近い圧力）になり、ピストンが作動前の状態に戻ってガス排出口を閉塞する。よって、加圧状態が解消されているため、車両解体時における作業安全性が確保される。
【００１１】
また、ガス排出口の開口面積を調整することにより、ガスの排出時間（単位時間当たりのガス排出量）を調整し、ピストン及びピストンロッドの軸方向への往復運動時間を調整できる。往復運動とは、電気式点火手段の作動により、ピストン及びピストンロッドが直線運動をして最大限移動した後、再度元の状態に戻る過程をいう。なお、ガス排出口は、ハウジングの周面に複数が均等間隔で形成されているか、又はガス排出口からガスが排出されたときに推力を相殺できるように配置することが好ましい。
【００１２】
本発明は、課題の他の解決手段として、前記ピストンが、前記筒状ハウジングの内径と近似し、かつ前記筒状ハウジングの開口部の径よりも大きな外径を有するものであり、前記ピストンロッドが、ピストンと一体になった、前記筒状ハウジングの開口部の径よりも小さな外径のものである、請求項１記載のパイロアクチュエータを提供する。
【００１３】
ピストン及び筒状ハウジングの開口部径を関連づけることにより、作動後において、ピストンが筒状ハウジングから飛び出して脱落することがなくなる。
【００１４】
本発明は、課題の他の解決手段として、前記筒状ハウジングが、前記開口部側に内向きのフランジ部を有し、前記内向きのフランジ部がガス抜き孔を有している、請求項１又は２記載のパイロアクチュエータを提供する。
【００１５】
電気式点火手段の作動により、ピストン及びピストンロッドが直線運動すると、ピストン、ピストンロッド及び筒状ハウジングで囲まれる空間に存在する空気（アクチュエータの製造時に入り込む空気）は圧縮されて圧力が高められ、ピストン及びピストンロッドの直線運動を抑制するように作用する。電気式点火手段の作動によるピストンの押圧力は、前記した空間の圧縮力よりも充分に高いが、前記空間に存在する空気を排除しない限りは、ピストン及びピストンロッドの直線運動に抵抗力が発生する。このため、内向きのフランジ部にもガス抜き孔を設けていると、前記空間は常圧に維持されるので、ピストン及びピストンロッドの直線運動が円滑になる。なお、このガス抜き孔の開口面積を調整することで、ピストン及びピストンロッドの移動速度を調整することができる。
【００１６】
本発明は、課題の他の解決手段として、前記内向きのフランジ部に設けられたガス抜き孔がシールテープで閉塞されている、請求項３記載のパイロアクチュエータを提供する。
【００１７】
電気式点火手段の作動により、ピストン及びピストンロッドが直線運動すると、ピストン、ピストンロッド及び筒状ハウジングで囲まれる空間は圧縮されて圧力が高められ、ピストン及びピストンロッドの直線運動を抑制するように作用する。しかし、前記空間内が一定圧力（シールテープの破壊強度）になった時点でシールテープが破壊され、内向きのフランジ部に設けられたガス抜き孔が開放されるようにすることで、前記空間内の圧力を下げられ、ピストン及びピストンロッドの直線運動が円滑に進行される。この構造は、作動途中でピストンの移動速度を変更する場合に好適である。
【００１８】
シールテープが破壊されてガス抜き孔が開放されるタイミングは、シールテープの強度（厚み、材質、接着剤等）、ガス抜き孔の径を調整することにより設定する。
【００１９】
本発明は、課題の他の解決手段として、更に、パイロアクチュエータの作動前に前記ピストンの移動を防止するための手段を有している、請求項１〜４のいずれかに記載のパイロアクチュエータ。
【００２０】
車両の通常の走行時において加えられる振動等により、作動前に筒状ハウジング内からピストンが飛び出すことを防止できる。
【００２１】
本発明のパイロアクチュエータは、自動車両の各種人員拘束装置に使用できる。ここで「人員」とは、自動車の乗員と歩行者の両方を含む意味である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のパイロアクチュエータは、作動時においては加圧部分が存在するが、作動後においては加圧部分が存在しない。このため、車両からパイロアクチュエータを取り外す場合でも、加圧部分が存在する場合のように圧力の解放により破片が飛散して作業員を傷つけるような問題が生じることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（１）図１のパイロアクチュエータ
図１は、パイロアクチュエータ１０の縦方向の断面図である。
【００２４】
幅方向の断面が円形である金属製筒状ハウジング１１には、一端側の開口部１２を閉塞するように電気式点火器２５が取り付けられている。筒状ハウジング１１の他端側には内向きフランジ部１３が形成され、内向きフランジ部１３で囲まれた部分が開口部１４となっている。
【００２５】
電気式点火器２５は、点火器カラー２６と点火部２７とを有しており、筒状ハウジング１１の内周面に設けられた段部１５に点火器カラー２６が当接されるように嵌め込まれ、更に一端開口部１２の周縁をかしめる（かしめ部１６）ことで固定されている。
【００２６】
筒状ハウジング１１の周面１７には、周方向に均等間隔で配置された複数（例えば、２〜１０個、好ましくは２〜６個）のガス排出口１８が設けられている。ガス排出口１８の径は、ピストン３０の往復運動時間との関係等を考慮して決定されるが、例えば０．５〜３ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍにすることができる。
【００２７】
金属製のピストン３０は、筒状ハウジング１１内を軸方向に移動可能なものであり、ピストン３０の外径は、筒状ハウジング１１の内径と同程度であるか、僅かに小さい程度であり、かつ開口部１４の径よりも大きな外径を有するものである。よって、ピストン３０は、ピストン３０の外周面が筒状ハウジング１１の内周面に接した状態で摺動するものでもよいし、ピストン３０の外周面と筒状ハウジング１１の内周面の間に僅かな間隙が存在した状態で移動するものでもよい。いずれの場合もピストン３０の円滑な移動のため、ピストン３０の外周面と筒状ハウジング１１の間に潤滑剤を介在させてもよい。パイロアクチュエータ１０では、ピストン３０は１往復するだけであるため、摺動しても問題はない。
【００２８】
ピストン３０は、下部に筒状のスカート部３１を有し、スカート部３１で囲まれた円柱状空間１９内に電気式点火器２５の点火部２７が位置している。そして、スカート部３１の開口端面は点火器カラー２６に当接されており、このようにスカート部３１と電気式点火器２５を組み合わせることで、ピストン３０が位置決めされている。スカート部３１の外周面はガス排出口１８と近接乃至は接触して正対しているため、ガス排出口１８は閉塞状態にある。
【００２９】
金属製のピストンロッド３２は、ピストン３０と一体に形成されており、ピストンロッド３２の外径は、ピストン３０の外径よりも小さく、筒状ハウジングの開口部１４の径と同程度であるか、それよりも僅かに小さい。よって、ピストンロッド３２は、ピストンロッド３２の外周面が開口部１４に接した状態で摺動するものでもよいし、ピストンロッド３２の外周面と開口部１４の間に僅かな間隙が存在した状態で移動するものでもよい。この場合も、ピストンロッド３２の外周面と開口部１４の間に潤滑剤を介在させてもよい。パイロアクチュエータ１０では、ピストンロッド３２は１往復するだけであるため、摺動しても問題はない。
【００３０】
ピストンロッド３２の頂面３３は平面で、内向きフランジ部１３と面一となっており、内向きフランジ部１３（開口部１４）の開口周縁をかしめることで（かしめ部２０）、作動前のピストン３０及びピストンロッド３２の軸方向への移動が防止されている。なお、ピストンロッド３２の頂面３３は、作動前において開口部１４から外側に突き出した状態でもよく、ピストンロッド３２と筒状ハウジング１１の間の筒状空間２２は常圧である。
【００３１】
図１では、ピストンロッド３２の頂面３３は平面になっているが、人員拘束装置の適用状態に応じて、具体的には、頂面３３が当接する他部材の形状に応じて、頂面３３を斜面や曲面にすることができるほか、平面、斜面又は曲面とした上で、表面の全部又は一部に凹凸を有するようにすることもできる。
【００３２】
次に、パイロアクチュエータ１０の動作について説明する。電気式点火器２５の作動により、ガス（又は熱、衝撃波等）が発生して、円柱状空間１９内の圧力を上昇させる。円柱状空間１９内の圧力上昇を受けて、ピストン３０がかしめ部２０を破壊して軸方向に移動し、ピストンロッド３２が開口部１４から突き出される。このとき、筒状空間２２は圧縮されて圧力が高くなるが、電気式点火器２５の作動による押圧力を充分に高くしておけば、筒状ハウジング１１の上面からのピストンロッド３２の充分な突き出し量が確保される。ピストンロッド３２の移動は、ピストン３０の肩部３５と内向きフランジ部１３の内面２１とが当接した状態で停止される（移動停止状態＝最大移動状態）。
【００３３】
このような過程において、ピストン３０のスカート部３１が軸方向に移動することにより、円柱状空間１９の容積が拡大されると共に、ガス排出口１８が開放される。そして、円柱状空間１９内の高圧ガスがガス排出口１８から排出される結果、円柱状空間１９内の圧力が減少され、ピストン３０及びピストンロッド３２を支えきれなくなった時点で、筒状空間２２内の圧力も作用して、ピストン３０及びピストンロッド３２が下降して、作動前の状態になる。このとき、円柱状空間１９内の圧力は、常圧又は常圧に近い圧力まで低下されているので（加圧部分が存在していないので）、解体時における作業の安全性が確保される。
【００３４】
電気式点火器２５の出力及びガス排出口１８の総開口面積の一方又は両方を調整することにより、ピストン３０及びピストンロッド３２の往復運動時間（作動前の状態から、移動停止状態を経て、再度作動前の状態に至るまでに要する時間）を調整することができる。ガス排出口１８の総開口面積は、ガス排出口１８の径及び／又は数により調整される。
【００３５】
例えば、図１において、ガス排出口１８の総開口面積を大きくした場合（但し、電気式点火器２５の出力が一定の場合）、ピストン３０及びピストンロッド３２の移動によりガス排出口１８が開放されたとき、ガスの排出量が増加するため、移動停止状態からピストン３０及びピストンロッド３２が下降するまでの時間（ピストンの往復運動時間）が短くなり、ガス排出口１８の総開口面積を小さくした場合、逆にピストンの往復運動時間が長くなる。
【００３６】
（２）図２のパイロアクチュエータ
図２は、パイロアクチュエータ100の縦方向の断面図である。図２のパイロアクチュエータ100は、図１のパイロアクチュエータ１０とほぼ同一構造であるため、異なる部分のみ説明する。図１と同一番号は、同一のものであることを意味する。
【００３７】
図２では、電気式点火器２５の点火部２７の周面に環状溝２８が設けられており、環状溝２８にはＯリング２９が嵌め込まれている。Ｏリング２９はゴム又はプラスチック製のもので、ピストン３０のスカート部３１の内周面に当接されている。Ｏリング２９とスカート部３１の内周面が当接されていることに伴う摩擦力により、作動前のピストン３０及びピストンロッド３２の軸方向への移動が防止されている。図１におけるかしめ部２０は設けられていないが、Ｏリング２９とかしめ部２０を併用してもよい。
【００３８】
（３）図３のパイロアクチュエータ
図３は、パイロアクチュエータ200の縦方向の断面図である。図３のパイロアクチュエータ200は、図１のパイロアクチュエータ１０とほぼ同一構造であるため、異なる部分のみ説明する。図１と同一番号は、同一のものであることを意味する。
【００３９】
ガス抜き孔３８は、内向きフランジ部１３に設けられている。ガス抜き孔３８には、内面２１側から環状のシールテープ２４が貼り付けられている。シールテープ２４は、アルミやステンレス製の粘着剤層を有するものを用いることができる。シールテープ２４の厚み、材質、粘着剤の種類等と、ガス抜き孔３８の径の大きさを関連づけることにより、破壊のタイミングを調整することができる。なお、シールテープ２４を貼り付けず、ガス抜き孔３８が開放された状態にしてもよい。
【００４０】
次に、パイロアクチュエータ200の動作について説明する。電気式点火器２５の作動により、ガス（又は熱、衝撃波等）が発生して、円柱状空間１９内の圧力を上昇させる。円柱状空間１９内の圧力上昇を受けて、押されたピストン３０が軸方向に移動し、連動してピストンロッド３２も軸方向に移動して、開口部１４から突き出される。
【００４１】
ピストン３０の移動により、筒状空間２２が圧縮され、圧力が上昇する。そして、この圧力上昇に抗し切れなくなった時点でシールテープ２４が破壊され、ガス抜き孔３８が開放されるため、筒状空間２２内は急速に減圧される。よって、ピストン３０及びピストンロッド３２の直線運動が速やかに進行され、ピストン３０の肩部３５と内向きフランジ部１３の内面２１とが当接した状態で停止される。
【００４２】
このような過程において、ピストン３０のスカート部３１が軸方向に移動することにより、円柱状空間１９の容積が拡大されると共に、ガス排出口１８が開放される。そして、円柱状空間１９内の高圧ガスがガス排出口１８から排出される結果、円柱状空間１９内の圧力が減少され、ピストン３０及びピストンロッド３２を支えきれなくなった時点で、ピストン３０及びピストンロッド３２が下降して、作動前の状態になる。このとき、円柱状空間１９内の圧力は、常圧又は常圧に近い圧力まで低下されているので、解体時における作業の安全性が確保される。
【００４３】
（４）図１のパイロアクチュエータを用いた実施例（図４）
図４は、図１のパイロアクチュエータ１０を用いた歩行者の保護装置（ボンネットリフティング）の実施例を示す図であるが、ピストンロッド３２は、金具６０との接続のため、作動前において筒状ハウジング１１の開口部１４から少し突き出した状態のものである。図４は、パイロアクチュエータ１０による動作を説明するためのものであり、実際の寸法を表示するものではない。
【００４４】
パイロアクチュエータ１０は、車両５０の幅方向両側に１つずつ配置されている（図示しているのは１つ）。ピストンロッド３２とボンネット５１は、ボンネット５１の所定位置に固定された略半円形の２枚の金具６０（図示しているのは１枚）により両側から挟み付けられ、２枚の金具６０間に掛け渡され、脱落しないように、かつ回転自在に固定された棒状の支持具６１により、結合されている。金具６０は、ピストンロッド３２の周面形状に対応させた曲面を有するものを用いてもよいし、平板状の金具６０を用い、金具６０と接触するピストンロッド３２を部分的に平面状にしてもよい。
【００４５】
このような金具６０と支持具６１を用いてピストンロッド３２とボンネット５１を接続することにより、ピストンロッド３２の上昇に応じて、任意の角度でボンネット５１を支持できるので好ましい。
【００４６】
車両５０の前面と歩行者が衝突したとき、衝撃検知センサ及び電子制御ユニット（ＥＣＵ）による指令により、電気式点火器２５が作動して、ピストン３０及びピストンロッド３２が上昇する。そして、ピストンロッド３２と当接状態にあるボンネット５１が速やかに押し上げられる。図４は、ピストンロッド３２が最大限上昇した状態を示している。
【００４７】
車両５０の前面と歩行者が衝突したとき、歩行者はボンネット５１に乗り上げ、打ち付けられることが多い。その場合、ボンネット５１自体は柔らかいものの、ボンネット５１の直下に内蔵されているエンジンのシリンダブロック、カムカバー等の部品は硬いため、歩行者がボンネット５１に打ち付けられたとき、ボンネット５１を介して前記した硬い部品に衝突し、怪我の程度が大きくなるおそれがある。
【００４８】
しかし、図４に示すように、パイロアクチュエータ１０の作動により、ボンネット５１が跳ね上げられることにより、ボンネット５１と硬い部品との間に空間が形成されるため、歩行者がボンネット５１に打ち付けられた場合の衝撃が大幅に緩和される。
【００４９】
そして、予め設定された時間（過去の事故のデータ等から導かれる、歩行者の保護ができる充分な時間）の後、ピストンロッド３２は作動前の位置に戻るため、ボンネット５１も元の状態に戻る。このときには、既に歩行者とボンネット５１との接触は終了しているものと考えられるため、歩行者の保護は充分に達成される。また、ガス排出口１８のガス排出作用により、歩行者がボンネット５１と当たったときのクッション性が向上されるため、歩行者への衝撃がより緩和される。
【００５０】
そして、パイロアクチュエータ１０の作動終了後、円柱状空間１９内は、常圧乃至はそれに近い圧力となっている。このため、事故後の車両５０の解体時においてパイロアクチュエータ１０を取り外すときにも加圧部分が存在していないので、作業の安全性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】パイロアクチュエータの縦断面図。
【図２】別形態のパイロアクチュエータの縦断面図。
【図３】別形態のパイロアクチュエータの縦断面図。
【図４】図１のパイロアクチュエータを用いた人員保護装置の実施例を示す図。
【符号の説明】
【００５２】
１０、100、200  パイロアクチュエータ
１１  筒状ハウジング
１９  円柱状空間
２５  電気式点火器
３０  ピストン
３２  ピストンロッド
【図１】
2006256396.tif 000003
【図２】
2006256396.tif 000004
【図３】
2006256396.tif 000005
【図４】
2006256396.tif 000006