JP2004501823A

JP2004501823A - エアバックシステムのための冷ガス発生器

Info

Publication number: JP2004501823A
Application number: JP2002505238A
Authority: JP
Inventors: ヴェルツ　ジークフリート
Original assignee: ヴェルツ　インドゥストリープロドゥクテ　ゲゼルシャフト　ミット　ベシュレンクテル　ハフツング
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2004-01-22
Also published as: EP1296858B1; WO2002000477A1; EP1296858A1; US6814371B2; DE50102149D1; US20030137136A1; BR0111957A; BR0111957B1; DE10031750A1; ATE265341T1

Abstract

本発明は、圧力下にあるガス（３）で内部空間（２）が充填されているリザーバ（１）を有する、エアバックシステムのための冷ガス発生器に関する。静止状態において閉鎖されているガス流出開口部（４、５）と、ガス流出開口部（４、５）を必要に応じて開放し、それと同時に、ガス（３）でエアバック（７）を充填するための開放機構（６）とが設けられている。内部空間（２）は少なくとも２つの部分空間（８、９）に分割されていて、これらの部分空間（８、９）には別個の複数のエアバック（７）を充填するための各々１つのガス流出開口部（４、５）が付設されている。これらのガス流出開口部（４、５）は開放機構（６）により共通して操作可能である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載した構成を有する、エアバックシステムのための冷ガス発生器に関する。
【０００２】
自動車両構造内で使用されているエアバックシステム、また、鉄道車両内又は航空機内でも使用され得るような周知のエアバックシステムは、主に、静止状態（非活動状態）において折り畳まれていて必要に応じてガスで充填可能なエアバックと、充填ガスを提供するガス発生器と、事故に起因する限界レベルが定義された限界値以上に位置する場合に充填過程を準備する作動装置とから成る。この際、所謂冷ガス発生器は、圧力下にあるガスで充填されているリザーバと、ガス流出開口部とを有し、このガス流出開口部は、静止状態では閉鎖されていて、必要に応じて開放機構により開放され得て、それによりエアバックが充填される。
【０００３】
安全技術に対する要求の高まりにより、更に複雑なエアバックシステムの開発が追従される。例えば、組み合わされた正面衝突と側面衝突に対する保護のためには、前方のエアバック並びに側方のエアバックをそれぞれ有する装置が合目的であり得る。この際、そのサイドエアバックは、１つのシステムとして、例えば３つの個々のエアバックにより形成され得て、この場合、各々の個々のエアバックは、その性質に関し、防護すべき体部分に適合されている。そのために要求される多数のガス発生器は、コストのかかるもので、それにより最新の安全技術の幅広い使用の妨げとなる。
【０００４】
本発明の基礎を成す課題は、コストの軽減が成されていて、改善された配位を伴うエアバックシステムの使用が可能とされている、当初に掲げた形式の冷ガス発生器を構成することである。
【０００５】
この課題は、請求項１に記載した特徴を有する冷ガス発生器により解決される。
【０００６】
リザーバの内部空間を少なくとも２つの部分空間に分割すること、及び、それらの部分空間に各々１つのガス流出開口部を付設することにより、複数のエアバックが１つのリザーバから充填可能となる。それらのガス流出開口部を共通して操作し、それにより別個のエアバックを充填する開放機構を配設することにより、定義された作動信号で、接続されている全てのエアバックが時間的に互いに同調されて充填され、それにより同調された保護システムを提供することが保証されている。更に、複数のエアバックから成るシステムのために単に１つのリザーバと単に１つの開放機構だけが必要であるということが達成されていて、このことは投資コストを軽減させる。場合により、複数の内部空間を有する対応的な１つのリザーバが標準装備として車両内に組み込まれ得て、この場合には最低数の個々のエアバックだけが接続されている。必要に応じ、僅かな追加手間で他のエアバックが顧客の要望により接続可能であり、冷ガス発生器自体が、修正、交換、又は他の冷ガス発生器により補われる必要はない。
【０００７】
有利な構成において、冷ガス発生器のリザーバは、縦軸線に沿って延びている円筒状の中央部を有し、この中央部内に縦方向に変位可能なピストンが保持されている。この際、このピストンは、内部空間を２つの部分空間に分割するための隔壁を形成し、その静止ポジション（非活動ポジション）において、両方の部分空間のうちの１つの部分空間におけるガス流出開口部を閉鎖している。この装置に基づき、簡単に形成される開放機構だけを設ける必要があり、この開放機構は１つのガス流出開口部だけに作用する。このガス流出開口部を開放する際、ガス圧力はそれらの部分空間のうちの１つの部分空間内で低下し、その結果、ピストンがリザーバの縦軸線の方向に移動され、それにより他のガス流出開口部が開け放たれる。特に、各々の部分空間を区切り、静止ポジションにおいて、付設されている各々のガス流出開口部を閉鎖している複数のピストンを有する装置により、エアバックシステムの複数のエアバックが簡単な方式で調和されて充填可能であり、その理由は、単に唯一の開放機構だけが操作されればよいためである。この際、ピストン棒を用いたピストンの互いの連結が合目的なものとして判断され、それにより、個々の開放過程の互いの時間的な同調における精密性が改善されている。この際、これらのピストン棒は、有利には管形状で形成されていて、その理由は、それにより高い耐屈曲性が僅かな重量と同時に達成できるためである。この高い耐屈曲性は、発生する高ガス圧力のために必要であり、それと同時に、数ミリ秒の領域内の高い作動速度が必要であるために、可動部材の僅かな全重量が望まれている。
【０００８】
簡単で効果的な開放機構は、端面側のガス流出開口部を閉鎖し且つ目標破壊位置を有する密閉ディスクを配設することにより提供され、この際、この密閉ディスクはサポート要素によって支持されている。例えば、着火式アクチュエータは、密閉ディスクが最早支持されていないように、必要な場合にサポート要素を側方に又は回転させてずらすことができる。目標破壊位置は、密閉ディスクが支持されていない状態で印加するガス圧力により破壊され且つ密閉ディスクがガス流出開口部を開け放つようにサイズ決定されている。この装置は、操作のために、開放機構に蓄えられている極めて小さなエネルギーだけを必要とし、このエネルギーはサポート要素の変位だけに作用すればよい。異なるガス流出開口部の実質的な開放は、リザーバ内に圧縮されて貯蔵されているガスのエネルギーによって行われる。この際、この高ガス圧力は、ピストンシステムの有利には高い加速度と、それと同時に、異なるガス流出開口部の迅速な開放とをもたらす。そのためにリザーバの周壁は、合目的にはその端面側の端部の領域において先細りする横断面を有し、この先細りする横断面は、高速で運動するピストンを制動するように作用し、それにより、作動過程中の機械的な衝撃ピークを回避する。
【０００９】
有利な構成において、１つのピストン又は複数のピストンは、各々のピストンに隣接する２つの部分空間を圧力伝達接続するための各々１つの接続路を有し、静止状態において、冷ガス発生器の全ての部分空間内に同じ圧力が支配し、それと同時に、ピストンシステムが力平衡状態にあることが保証されている。接続路内には各々１つの気流絞りが配設されていて、それにより、一方では、製造プロセス中にリザーバを比較的低速で充填する場合に個々の部分空間内の圧力調整が過剰の圧力差を回避しながら行われ得る。それに対し、個々の部分空間内に蓄えられているガスの、各々のエアバック内への排気は、比較的極めて迅速に行われる。この際、接続路内の気流絞りは、別個のエアバック或いはそれに付属する部分空間の影響の及ぼし合いを回避させる。ピストン棒は、合目的には各々のピストンの中心軸線の領域におけるめくら穴において保持されていて、この際、めくら穴の底部には、このめくら穴と軸線をほぼ同じくして接続路が配設されている。それにより、自動化可能な唯一の作業工程で、接続路も、ピストン棒のための保持受部も製造可能であり、このことは、作成コストを少なく維持するし、ピストンの機械的な弱体化も回避させる。特に、管形状のピストン棒に関連し、このような装置では、これらのピストン棒が、充填バルブから各々の部分空間に充填する際に、ガス流の定義された案内のためのガス導管としても用いられる。更に、作動過程時において精密に定義された気流状況を達成するために、リザーバの周壁に対し、特にＯリングを用いてピストンを密閉することが合目的である。それにより、十分な密閉性で、ピストンと周壁との間の良好な滑り作用も提供されている。
【００１０】
構造を簡素化するために、ガス流出開口部は、これらのガス流出開口部が付属するピストンによりその静止ポジションにおいて覆われているように周壁に配設されている。それにより、簡単な手段で、静止状態におけるガス流出開口部の密閉維持も、ガス流出開口部の必要に応じた開放も達成可能である。この際、合目的にはガス流出開口部が各々１つの密閉スリーブにより閉鎖されていて、この場合、この密閉スリーブは、リザーバの周壁に固定されている基本ボディと、ピストンに固定された閉鎖ボディとから構成されている。この基本ボディと閉鎖ボディは、目標破壊位置により互いに連結されていて、その結果、静止状態において、一方では、リザーバ内部空間の信頼性のある密閉、及びそれと同時に、十分なほど長期間に渡って所望の圧力レベルを維持することが保証されている。他方では、各々のピストンが上述したように縦方向運動を実施し、この際、目標破壊位置において閉鎖ボディを基本ボディから切り離すことにより、ガス流出開口部が信頼性をもって且つ僅かな操作力で必要に応じて開放され得る。そのために合目的には基本ボディが円形ディスクとして形成されていて、この円形ディスクには一体式に差込部が成形されている。この差込部は、ピストンにおける対応的な穴内に嵌り込み、それに対し、円形ディスクは特に密閉溶接継目を用いて周壁に固定されている。円形ディスクと差込部と軸線を同じくして流出穴が設けられていて、この流出穴の直径は、差込部の直径よりも僅かに小さく、この流出穴の深さは、少なくとも円形ディスクの厚さにほぼ対応する。それにより、円形ディスクと差込部との間の接続位置の領域には薄壁の短い管部分が得られ、この管部分が上記の目標破壊位置を形成する。差込部の切断時には、流出穴により精密に定義されたガス流出開口部が残り、目標破壊位置における所望の切断力は、差込部直径と流出穴直径の調整により簡単な方式で精密に調整可能である。この際、ピストンは、その流出ポジションの反対側に有利には流出穴に対して定義されたオーバーラップ長を有する。このオーバーラップ長は、個々のピストンで異なってサイズ決定され得て、その結果、場合により、個々のエアバックの膨張過程の開始の互いの時間的なずれが制御可能である。
【００１１】
充填ガスとしてはヘリウムが有利であるとされ、その理由は、このガスが圧力と温度に対して僅かな依存性を有するためである。それにより、リザーバの充填圧力は、一方では低い周囲温度でエアバックの確実な充填が可能とされていて、他方では例えば集中的な日光照射の際にガス圧力が過剰に増加しないように選択され得て、それにより、高温時のエアバックの過剰負荷が回避されている。更に、ヘリウムは傑出した流れ特性（流動性）を有し、この流れ特性は、対応する長さの導管を介してエアバックをリザーバにつなぐことを可能にする。それにより、例えば、エアバックを装着する場所とは一致しない自動車両内の適切な位置にリザーバを位置決めすることが可能である。また、異なる場所に装着された複数のエアバックを必要に応じて中央のリザーバから対応する圧力導管を介してガス供給することも可能である。更に、ヘリウムで充填されたエアバックは傑出した減衰特性を有し、それにより、保護すべき人物に対する衝撃荷重、特にＨＩＣファクタ（ＨｅａｄＩｎｊｕｒｙＣｒｉｔｅｒｉｏｎ、頭部損傷ファクタ）が減少可能である。
【００１２】
次に、図面に基づき、本発明の実施形態を更に詳細に説明する。
【００１３】
図１には、概観図として、３つの別個のエアバック７を有するエアバックシステムが示されていて、これらのエアバック７は、示唆されている圧力導管３５を介して冷ガス発生器４６に接続されている。冷ガス発生器４６はリザーバ１を含み、このリザーバ１の内部空間２はガス３で充填されていて、この際、図示されている実施形態においてガス３はヘリウムである。内部空間２は、３つのピストン１３により、端面側の端部２１の領域における部分空間８、並びに残りの３つの部分空間９に分割されている。端面側の部分空間８は、閉鎖されているガス流出開口部４を有し、残りの部分空間９には、リザーバ１の周側に配設されている各々１つのガス流出開口部５が付設されている。端面側の端部２１の領域内には開放機構６が設けられていて、この開放機構６は作動器ケーシング３９内に保持されている。リザーバ１は、その中央部１１において、縦軸線１０に沿って延びている円筒状の周壁１２を有し、この周壁１２は、端面側の端部２１では作動器ケーシング３９により、端部２１に対向する端部３６では蓋３７により閉鎖されている。蓋３７には充填バルブ３８が設けられている。ピストン１３は、管形状のピストン棒１６を介して互いに連結されていて、図示されているそれらの静止ポジション１４から示唆されている流出ポジション１５へと縦軸線１０の方向に共同で変位可能である。
【００１４】
図２には、図１による開放機構６の領域に関し、リザーバ１の拡大横断面図が示されている。開放機構６は密閉ディスク１８を含み、この密閉ディスク１８は、目標破壊位置１７を用いて作動器ケーシング３に接続されていて、端面側のガス流出開口部４を閉鎖している。端面側の部分空間８内のガス圧力に対し、密閉ディスク１８は、軸ボルト４１を中心に旋回可能に備えられているサポート要素１９を用いて支持されている。サポート要素１９で見て密閉ディスク１８の反対側には、衝撃ピストン４２を有する着火式アクチュエータ２０が配設されていて、この着火式アクチュエータ２０は、必要に応じてサポート要素１９に対して衝突され得る。部分空間８、９は同じガス圧力で充填されていて、それにより、ピストン１３とピストン棒１６とから成るシステムが力平衡状態で保持されている。また、端面側の端部２１の領域内に位置するピストン１３が直接的に又は他のピストン棒を用いてサポート要素１９に対して支持されているという装置も可能である。静止ポジション１４で図示されているこれらのピストン１３は、周側のガス流出開口部５を覆い、これらのガス流出開口部５は、各々の目標破壊位置２９を有する密閉スリーブ２７により閉鎖されている。
【００１５】
図３には、図２による装置が、作動された状態で示されている。この場合、着火式アクチュエータ２０によって衝撃ピストン４２がサポート要素１９に対して押圧され、密閉ディスク１８が端面側の部分空間８内のガス圧力によりガス流出開口部４から飛び出している。予め端面側の部分空間８内に設けられているガスは、ガス流出開口部４並びに作動器ケーシング３９における他の２つの流出開口部４０を通じて外へ漏れ出し得る。また、ガス流出開口部４に他のエアバック７（図１）が接続されているという装置も合目的であり得る。端面側のガス流出開口部４の開放により、ピストン１３とピストン棒１６とから成るシステムは、最早、力平衡状態にはなく、その結果、このシステムは、印加するガス圧力により、図２に示された静止ポジション１４から図３により流出ポジション１５へと移動される。この際、密閉スリーブ２７の目標破壊位置２９（図２）は切断されていて、それにより、周側のガス流出開口部５は、各々の部分空間９と接続されていて、その結果、図１によるエアバック７が充填される。円筒状の周壁１２に端面側で溶接されている作動器ケーシング３９は、その内側で、この領域内で円筒状の中央部１１が先細りするような半径を伴う輪郭線を有する。この領域内で、端面側の部分空間８に隣接するピストン１３は、その端面側のエッジ４７を用いて次のように保持されている。即ち、そこに発生する塑性変形が、定義された制動経路を発生させるようである。端面側のガス流出開口部４の横断面と流出開口部４０の横断面の適合により、ピストン１３の運動速度が適切にエアバック７（図１）の要求に適合可能である。
【００１６】
図４には、ピストン１３の領域に関し、図１による冷ガス発生器４６の横断面が示されている。そこでは、管形状のピストン棒１６がピストン１３内の中央で締付ピン４３により保持されている様子が示されている。ピストン１３を包囲する周壁１２には密閉スリーブ２７が固定されていて、この密閉スリーブ２７は、基本ボディ２８と、この基本ボディ２８に対して目標破壊位置２９を用いて結合されている閉鎖ボディ３０とを含んでいる。密閉スリーブ２７はガス流出開口部５を閉鎖する。基本ボディ２８は、円形ディスク３１として形成されていて、この円形ディスク３１は、密閉溶接継目により周壁１２に固定されている。閉鎖ボディ３０は、円筒状の差込部３２として形成されていて、ピストン１３における対応的な穴３３によって包囲係合されている。円形ディスク３１には、この円形ディスク３１と軸線を同じくして流出穴３４が配設されていて、その直径Ｄ_２は、差込部３２の直径Ｄ_１よりも僅かに小さい。更に、流出穴３４は深さｄ_２を有し、この深さｄ_２は、円形ディスク３１の厚さｄ_１よりも僅かに大きい。それにより、リング形状の目標破壊位置２９が形成されている。
【００１７】
図５には、図４に示されているＶ−Ｖ線に沿った冷ガス発生器４６の縦断面図が示されている。ピストン１３は、その両側において、管形状のピストン棒１６を受け入れるための各々１つのめくら穴２４を有する。めくら穴２４の底部２５には接続路２２が設けられていて、この接続路２２内には気流絞り２３が配設されている。この際、管形状のピストン棒１６はガス導管として作用し、この場合、ピストン棒１６における圧力調整穴４４を通じ、隣り合う両方の部分空間９の接続が提供されている。両方の部分空間９の圧力伝達接続のためには、場合により、ピストン棒１６とこれらのピストン棒１６を保持するめくら穴２４の間の定義された非密閉性、或いは、締付ピン４３の領域内の定義された非密閉性でも足り得る。ピストン１３は、周回するＯリング２６により、円筒状の周壁１２に対して密閉されていて、更に、流出穴３４に対し、ピストン１３において流出ポジション１５（図１〜図３）の反対側４５でオーバーラップ長Ｌを有する。このオーバーラップ長Ｌを流出穴３４に適合することにより、接続されているエアバック（図１）の定義された作動・充填過程が達成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
概略的に描かれたエアバックを有する冷ガス発生器を概観図で示す図である。
【図２】
静止ポジションにおける図１による冷ガス発生器の部分的な横断面を示す図である。
【図３】
図２に示されている装置を流出ポジションで示す図である。
【図４】
ピストンの領域における冷ガス発生器の横断面を示す図である。
【図５】
図４に示されているＶ−Ｖ線に沿った領域の縦断面を示す図である。

Claims

圧力下にあるガス（３）で内部空間（２）が充填されているリザーバ（１）と、静止状態において閉鎖されているガス流出開口部（４、５）と、ガス流出開口部（４、５）を必要に応じて開放し、ガス（３）でエアバック（７）を充填するための開放機構（６）とを有する、エアバックシステムのための冷ガス発生器において、
内部空間（２）が少なくとも２つの部分空間（８、９）に分割されていて、これらの部分空間（８、９）には別個の複数のエアバック（７）を充填するための各々１つのガス流出開口部（４、５）が付設されていて、これらのガス流出開口部（４、５）が開放機構（６）により共通して操作可能であることを特徴とする冷ガス発生器。
リザーバ（１）が、縦軸線（１０）に沿って延びているほぼ円筒状の中央部（１１）を含み、この中央部（１１）が円筒状の周壁（１２）を有し、中央部（１１）の領域における内部空間（２）内にはピストン（１３）が設けられていて、このピストン（１３）が、開放機構（６）の操作により、静止ポジション（１４）から縦軸線（１０）の方向に流出ポジション（１５）へと変位可能であり、ピストン（１３）の静止ポジション（１４）ではガス流出開口部（５）が閉鎖されていて、ピストン（１３）の流出ポジション１５）では開放されていることを特徴とする、請求項１に記載の冷ガス発生器。
複数のピストン（１３）が各々の部分区間（９）を区切るために設けられていて、これらのピストン（１３）の領域には各々１つのエアバック（７）を充填するための各々１つのガス流出開口部（５）が配設されていることを特徴とする、請求項２に記載の冷ガス発生器。
ピストン（１３）がピストン棒（１６）により互いに連結されていることを特徴とする、請求項３に記載の冷ガス発生器。
ピストン棒（１６）が管形状で形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の冷ガス発生器。
ピストン（１３）が、それらの静止ポジション（１４）において、印加するガス圧力により平衡状態に保持されていること、及び、開放機構（６）が、リザーバ（１）の端面側の端部（２１）の領域に配設されている部分空間（８）のガス流出開口部（４）に作用することを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の冷ガス発生器。
開放機構（６）が、目標破壊位置（１７）を備え且つガス流出開口部（４）を閉鎖する密閉ディスク（１８）と、この密閉ディスク（１８）を支持するサポート要素（１９）と、このサポート要素（１９）に作用する着火式アクチュエータ（２０）とを含むことを特徴とする、請求項６に記載の冷ガス発生器。
周壁（１２）が、その端面側の端部（２１）の領域において、先細りする横断面を有することを特徴とする、請求項６又は７に記載の冷ガス発生器。
ピストン（１３）には、各々のピストン（１３）に隣接する２つの部分空間（８、９）を圧力伝達接続するための各々１つの接続路（２２）が設けられていて、これらの接続路（２２）には各々１つの気流絞り（２３）が配設されていることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の冷ガス発生器。
ピストン（１３）が、ピストン棒（１６）を受け入れるためのめくら穴（２４）を有すること、及び、このめくら穴（２４）の底部（２５）には、このめくら穴（２４）と軸線をほぼ同じくして接続路（２２）が配設されていることを特徴とする、請求項４〜９のいずれか一項に記載の冷ガス発生器。
ピストン（１３）が特にＯリング（２６）を用いて周壁（１２）に対して密閉されていることを特徴とする、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の冷ガス発生器。
ガス流出開口部（５）が、周壁（１２）に配設されていて、付属するピストン（１３）の静止ポジション（１４）でこのピストン（１３）により覆われていることを特徴とする、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の冷ガス発生器。
ガス流出開口部（５）が、ピストン（１３）の静止ポジション（１４）で密閉スリーブ（２７）により閉鎖されていて、この密閉スリーブ（２７）が、周壁（１２）に固定されている基本ボディ（２８）と、この基本ボディ（２８）に目標破壊位置（２）を用いて結合されていて且つピストンに固定された閉鎖ボディ（３０）とから成ることを特徴とする、請求項１２に記載の冷ガス発生器。
基本ボディ（２８）が、ほぼ、厚さ（ｄ_１）を有する円形ディスク（３１）の形状を有すること、閉鎖ボディ（３０）が、一体式で軸線を同じくして円形ディスク（３１）に成形されていて且つ直径（Ｄ_１）を有する円筒状の差込部であり、この差込部が、ピストン（１３）における対応的な穴（３３）内に嵌り込むこと、及び、円形ディスク（３１）には実質的に軸線を同じくした流出穴（３４）が設けられていて、この流出穴（３４）の直径（Ｄ_２）が差込部（３２）の直径（Ｄ_１）よりも僅かに小さく、この流出穴（３４）の深さ（ｄ_２）が少なくとも円形ディスク（３１）の厚さ（ｄ_１）にほぼ対応することを特徴とする、請求項１３に記載の冷ガス発生器。
ピストン（１３）が、その流出ポジション（１５）の反対側（４５）において、流出穴（３４）に対するオーバーラップ長（Ｌ）で延びていることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の冷ガス発生器。
内部空間（２）内に充填されたガス（３）が主としてヘリウムであることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の冷ガス発生器。