JP5296473B2 - パイロアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、点火器で発生するガスでピストンを作動させるパイロアクチュエータに関する。

従来、アクチュエータのピストンを、火工式（パイロテクニック）の点火器を用いて作動（移動）するようにしたパイロアクチュエータとして、ピストンを摺動可能に収納したハウジングの作動室内に点火器で発生したガスを供給し、そのガス圧でピストンを迅速に作動するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、ピストンに一体に設けたピストンロッドの一端部を、ハウジングに形成した軸受部（第２開口部）に摺動可能に密接させて挿通し、その一端部をハウジングから突出させている。そして、点火器で発生したガスによるピストンの作動に伴って、ピストンロッドの一端部がハウジング内に移動するようになっている。
特開２００８−１６３９７１号公報

しかしながら、かかる従来のパイロアクチュエータでは、ピストンロッドんの軸受部から突出する一端部を、軸受部に支持された部分と同径に形成してあるため、ピストンの作動に伴ってピストンロッドが移動する際に、軸受部から突出する部分が軸受部に密接しつつ摺動してハウジング内に取り込まれることになる。

このため、ピストンロッドの一端部は常に軸受部から摺動抵抗を受けつつ移動することになり、その摺動抵抗によってピストンの移動速度が低下してしまい、より迅速な作動が阻害されてしまう。

そこで、本発明は、ピストンをより迅速に作動させることのできるパイロアクチュエータを得ることを目的とする。

請求項１の発明は、内部に作動室を設けたハウジング本体部と、前記ハウジング本体部の作動室内に摺動可能に収納され、ピストンロッドの一端部をハウジング本体部から出没可能に突出したピストンと、前記ハウジング本体部の側壁に設けられ、前記作動室に通ずる連通路を有するガスハウジング部と、前記ガスハウジング部内に設置され、高圧ガスを前記連通路を介して前記作動室に供給する点火器と、前記ハウジング本体部に設けられ、前記ピストンロッドの突出側端部を摺動可能に嵌挿支持する軸受部と、を備えるパイロアクチュエータにおいて、前記ピストンロッドの前記軸受部よりも前記ピストンの作動方向の反対側に、当該軸受部に支持された軸径よりも小さい小径部が設けられていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１のパイロアクチュエータにおいて、前記ピストンロッドの前記軸受部よりも前記ピストンの作動方向側の直近に、当該軸受部に支持された軸径よりも大きい大径部が設けられていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２のパイロアクチュエータにおいて、前記ピストンロッドは、前記軸受部と前記小径部との間で当該ピストンロッドの外周に所定の係止力をもって摺動可能となっており、かつ、前記軸受部の外側面に当接する係止部材が嵌着されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のうちいずれか１項のパイロアクチュエータにおいて、前記ハウジング本体部の前記ピストンの作動方向側の端部には、前記ピストンの挿入を許容する開口部が形成されており、当該開口部は、前記ピストンの組み付け後に閉止部材によって閉塞されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、一端部をハウジング本体部から出没可能に突出したピストンロッドにおける、当該ピストンロッドの突出側端部を摺動可能に嵌挿支持する軸受部よりもピストンの作動方向の反対側に、当該軸受部に支持された軸径よりも小さい小径部を設けたので、ピストンが作動方向に移動すると小径部が軸受部に位置することになり、軸受部とピストンロッドとの間に隙間が形成されるため、軸受部とピストンロッドとの間の摺動抵抗を低減することができ、ピストンをより迅速に作動させることができる。

請求項２の発明によれば、ピストンロッドの軸受部よりもピストンの作動方向側の直近に、当該軸受部に支持された軸径よりも大きい大径部を設けたので、当該大径部が軸受部に挿通されてしまうのが抑制され、ピストンロッドが不意に作動方向の反対側に移動してしまうのを抑制することができる。

請求項３の発明によれば、ピストンロッドに、軸受部と小径部との間で当該ピストンロッドの外周に所定の係止力をもって摺動可能となり、かつ、軸受部の外側面に当接する係止部材を嵌着させたので、ピストンの非作動状態では係止部材がピストンロッドに所定の係止力をもって軸受部に係止されることになる。これにより、ピストンロッドには係止部材の係止力が働くので、ピストンを安定的に定位置に保持することができる。また、ピストンが作動してピストンロッドが移動すると、ピストンロッドの小径部が前記係止部材に位置するようになるので、係止力が解除されてピストンを円滑に作動させることができるようになる。

請求項４の発明によれば、ハウジング本体部に、ピストンの作動方向の端部にピストンの挿入を許容する開口部を形成し、当該開口部をピストンの組み付け後に閉止部材によって閉塞するようにしたので、ピストンの組み付け性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、パイロアクチュエータとしてエアバッグのテザーベルトを離脱可能に支持する装置を例示する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかるパイロアクチュエータの断面図、図２は、パイロアクチュエータの点火器および係止部材を示す分解斜視図、図３は、本実施形態の変形例を示すピストンの正面図である。

図１、図２に示すように、本実施形態にかかるパイロアクチュエータ１は、内部に作動室２１を設けたハウジング本体部２と、ハウジング本体部２の作動室２１内に摺動可能に収納され、ピストンロッド３１の一端部３１ａをハウジング本体部２から出没可能に突出したピストン３と、ハウジング本体部２の側壁２２に設けられ、作動室２１に通ずる連通路４１を有するガスハウジング部４と、ガスハウジング部４内に設置され、必要に応じて発生させた高圧ガスを連通路４１を介して作動室２１に供給する点火器５と、を備えている。

ハウジング本体部２は、アルミニウムやアルミ合金などの金属を用いて鋳造により成形しており、一端部２ａを閉止し、他端部２ｂを開放した有底筒状に形成している。そして、ハウジング本体部２の側壁２２に筒状のガスハウジング部４を一体成形し、ガスハウジング部４の内方とハウジング本体部２内の作動室２１とを連通路４１で連通している。

このとき、ピストン３は、ハウジング本体部２の連通路４１よりも一端部２ａ側に配置している。

また、ハウジング本体部２の他端部２ｂには、ピストンロッド３１の突出側端部となる一端部３１ａを摺動可能に嵌挿支持する軸受部７が設けられている。そして、ピストン３と後述する軸受部７との間の空間部が作動室２１になっている。

ピストン３は、ハウジング本体部２の内面にほぼ密接する形状をしており、ピストン３の外周に形成した周溝３２に耐熱シリコンで形成したＯリング６を嵌着し、Ｏリング６によってピストン３とハウジング本体部２の内周との間の気密性を確保している。

ピストン３には、ハウジング本体部２の他端部２ｂ側に面する一側面３ａの中心部からピストンロッド３１が一体に突設されており、ピストンロッド３１の一端部３１ａ側をハウジング本体部２の開放された他端部２ｂに嵌着した軸受部７に摺動可能に挿通している。

軸受部７は、内周に形成した周溝７１に嵌着したＯリング８によりピストンロッド３１との間の気密性を確保している。また、軸受部７のハウジング本体部２への固定は、ハウジング本体部２の他端部２ｂの内周に形成した拡径部２３に、拡径部２３の段差部２３ａに軸受部７を当接させつつ嵌合するとともに、ハウジング本体部２の他端部２ｂに設けた加締め片２４を加締めることにより気密性をもって結合している。

ガスハウジング部４は、一体成形によりハウジング本体部２と一体に設けられており、ガスハウジング部４の先端部４ａ側内周に形成した大径部４２に点火器５が取り付けられる。なお、点火器５の取り付け部分からハウジング本体部２に至る部分が連通路４１となっている。

本実施形態では、連通路４１は、点火器５を取り付けた大径部４２からハウジング本体部２に向かって第１〜第３段差部４３ａ、４４ａ、４５ａをもって段階的に縮径する第１通路部４３、第２通路部４４および第３通路部４５となっている。

そして、点火器５は、第１段差部４３ａに突き当てた状態で大径部４２に嵌合するとともに、ガスハウジング部４の先端部４ａに設けた加締め片４６を加締めることにより気密性をもって固定している。なお、本実施形態では連通路４１を第１〜第３段差部４３ａ、４４ａ、４５ａをもって段差状に形成したが、これに限ることなく軸方向に同径として形成してもよい。

点火器５は、火工式（パイロテクニック）であり、内部に燃焼薬剤が封入されている。そして、その点火器５に接続されるハーネス１１のコネクタ１１ａ（図２参照）を介して通電させることにより、燃料薬剤が爆発的に燃焼して瞬時に大量の不活性ガス（例えば窒素ガス）を、連通路４１に面した図外の排出口から噴出するようになっている。このとき、排出口から噴出したガスは高温高圧状態となっている。

そして、点火器５で発生したガスは連通路４１を介してシリンダ本体部２内の作動室２１に供給され、そのガス圧でピストン３をシリンダ本体部２の一端部２ａ側に移動させる。

ここで本実施形態では、図１に示すように、ピストンロッド３１の軸受部７よりもピストン３の作動方向（図１中右方）の反対側、つまり、ピストンロッド３１の突出した一端部３１ａ側に、軸受部７に支持された第１縮径部３３の軸径Ｄ２よりも小さい小径部としての第２縮径部３４を設けている。

また、ピストンロッド３１の軸受部７よりもピストン３の作動方向側の直近には、軸受部７に支持された第１縮径部３３の軸径Ｄ２よりも大きい大径部としての一般軸部３５を設けている。そして、一般軸部３５と第１縮径部３３との間の段差部３３ａを軸受部７の内側面７ａに当接させている。

すなわち、ピストンロッド３１が軸受部７に挿通される部分には、ピストンロッド３１の一般軸部３５から一端部３１ａ側に向かって第１縮径部３３と第２縮径部３４とが順に形成されている。そして、第１縮径部３３が軸受部７に嵌挿支持される部分となり、点火器５が作動しない通常状態では、第１縮径部３３が軸受部７の内周に位置している。

本実施形態では、ピストンロッド３１の一般軸部３５の軸径Ｄ１を６ｍｍとし、第１縮径部３３の軸径Ｄ２を５ｍｍとし、第２縮径部３４の軸径Ｄ３を４．６ｍｍとしてある。したがって、一般軸部３５と第１縮径部３３との間の段差部３３ａの高さが０．５ｍｍとなり、第１縮径部３３と第２縮径部３４との間の段差部３４ａの高さが０．２ｍｍとなる。

また、本実施形態では、ピストンロッド３１に、軸受部７と第２縮径部３４との間でピストンロッド３１の外周に所定の係止力をもって摺動可能となり、かつ、軸受部７の外側面７ｂに当接する係止部材としてのスピードナット９（プッシュオンフィックスともいう）を嵌着している。このとき、軸受部７の外側面７ｂから所定距離ａだけ離した部分から先端部３１ａ側に第２縮径部３４を形成し、当該所定距離ａ部分に、所定の摺動抵抗を持つようにスピードナット９を圧入するとともに、スピードナット９を軸受部７の外側面７ｂに当接させることで、スピードナット９をピストンロッド３１に取り付けている。

ところで、通常状態では、軸受部７から外方に突出した第２縮径部３４にテザーベルト（図示せず）の一端部が係止されている。テザーベルトは、図示省略したエアバッグの内側に他端部を固定して、エアバッグの膨張形状を規制するための紐状部材である。そして、点火器５が作動してガスが発生することによりピストン３が移動し、ピストン３に伴ってピストンロッド３１が同方向に移動することにより、ピストンロッド３１の一端部３１ａがシリンダ本体部２の内方に向かって移動し、テザーベルトを抜脱するようになっている。

以上の本実施形態によれば、ハウジング本体部２の作動室２１内に摺動可能に収納したピストン３のピストンロッド３１の軸受部７よりもピストン３の作動方向の反対側に、軸受部７に支持された軸径Ｄ２よりも小さい第２縮径部３４を設けたので、ピストン３が作動方向に移動すると第２縮径部３４が軸受部７に位置することになり、軸受部７とピストンロッド３１との間に隙間が形成されるため、軸受部７とピストンロッド３１との間の摺動抵抗を低減することができ、ピストン３をより迅速に作動させることができる。

また、ピストンロッド３１の軸受部７よりもピストン３の作動方向側の直近に、軸受部７に支持された軸径Ｄ２よりも大きい一般軸部３５を設けたので、一般軸部３５が軸受部７に挿通してしまうのが抑制され、ピストンロッド３１が不意に作動方向の反対側（図１中左方）に移動してしまうのを抑制することができる。

さらに、ピストンロッド３に、軸受部７と第２縮径部３４との間でピストンロッド３１の外周に所定の係止力をもって摺動可能となり、かつ、軸受部７の外側面に当接するスピードナット９を嵌着させたので、ピストンの非作動状態ではスピードナット９をピストンロッド３１に所定の係止力をもって軸受部７に係止させることができる。これにより、ピストンロッド３１にはスピードナット９の係止力が働くので、ピストン３を安定的に定位置に保持することができる。また、ピストン３が作動してピストンロッド３１が移動すると、ピストンロッド３１の第２縮径部３４がスピードナット９に位置するようになるので、係止力が解除されてピストン３を円滑に作動させることができるようになる。

なお、ピストンロッド３１として、図３の変形例に示すような、ピストンロッド３１の一般軸部３５をピストン３の作動方向（図３中右方）の反対側に拡径させたテーパ状のものを用いてもよい。

このように一般軸部３５をテーパ状に形成することにより、一般軸部３５は軸受部７の内側面７ａの直近で最大径となって、ピストン３との結合面積を小さくしつつ軸受部７との係合面積を増大させることができる。したがって、ピストンロッド３１と軸受部７との係止力をより増大することができるため、ピストンロッド３１が不意に作動方向の反対側（図３中左方）に移動してしまうのをより効果的に抑制することができる。

（第２実施形態）
図４は、本実施形態にかかるパイロアクチュエータの断面図である。なお、本実施形態にかかるパイロアクチュエータは、上記第１実施形態にかかるパイロアクチュエータと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態にかかるパイロアクチュエータ１Ａは、図４に示すように、基本的に上記第１実施形態と同様にハウジング本体部２と、ピストンロッド３１を突設したピストン３と、ガスハウジング部４と、点火器５と、を備えている。

ここで、本実施形態が上記第１実施形態と主に異なる点は、ハウジング本体部２に、ピストン３の作動方向の端部（一端部２ａ）にピストン３の挿入を許容する開口部２５を形成し、その開口部２５をピストン３の組み付け後に閉止部材としてのエンドプレート２６によって閉塞したことにある。

開口部２５には、エンドプレート２６を取り付けるためにピストン２の摺動部よりも大径に形成した大径部２５ａを設けている。そして、ピストン３の組み付け後に、大径部２５ａにエンドプレート２６を嵌合し、一端部２ａの先端部に設けた加締め片２７を加締めることにより気密性をもって結合している。また、大径部２５ａからピストン３の摺動部に至る部分には、ピストン３の組み付けを容易にするための面取り部２８を設けている。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、ハウジング本体部２に、ピストン３の作動方向となる一端部２ａにピストン３の挿入を許容する開口部２５を形成し、その開口部２５をピストン３の組み付け後にエンドプレート２６によって閉塞するようにしているため、軸受部７Ａをハウジング本体部２を鋳造する際に一体に成形することができ、ピストンの組み付け性を向上させることができる。なお、本実施形態にあってもハウジング本体部２に一体成形した軸受部７ＡにＯリング８Ａを設け、ピストンロッド３１との間の気密性を確保するようになっている。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、ハウジング本体部とガスハウジング部とを別体に形成し、それぞれを一体に組み付けることも可能である。

また、パイロアクチュエータとして、エアバッグのテザーベルトを離脱させる装置を例示したが、これに限ることなく、ピストンの移動を利用した他の装置にあっても本発明を実施することができる。例えば、跳上げ式ボンネット装置の付勢機構に使用されるバネを、通常時に、圧縮状態で保持しておくための保持機構のストッパとして利用できる。

本発明の第１実施形態にかかるパイロアクチュエータの断面図である。 本発明の第１実施形態にかかるパイロアクチュエータの点火器および係止部材を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態の変形例を示すピストンの正面図である。 本発明の第２実施形態にかかるパイロアクチュエータの断面図である。

符号の説明

１ パイロアクチュエータ
２ ハウジング本体部
２１ 作動室
２２ 側壁
３ ピストン
３１ ピストンロッド
３１ａ ピストンロッドの一端部
４ ガスハウジング部
４１ 連通路
５ 点火器
７ 軸受部
３４ 第２縮径部（小径部）
３５ 一般軸部（大径部）
９ スピードナット（係止部材）
２５ 開口部
２６ エンドプレート（閉止部材）

Claims (4)

1. 内部に作動室を設けたハウジング本体部と、
   前記ハウジング本体部の作動室内に摺動可能に収納され、ピストンロッドの一端部をハウジング本体部から出没可能に突出したピストンと、
   前記ハウジング本体部の側壁に設けられ、前記作動室に通ずる連通路を有するガスハウジング部と、
   前記ガスハウジング部内に設置され、高圧ガスを前記連通路を介して前記作動室に供給する点火器と、
   前記ハウジング本体部に設けられ、前記ピストンロッドの突出側端部を摺動可能に嵌挿支持する軸受部と、を備えるパイロアクチュエータにおいて、
   前記ピストンロッドの前記軸受部よりも前記ピストンの作動方向の反対側に、当該軸受部に支持された軸径よりも小さい小径部が設けられていることを特徴とするパイロアクチュエータ。
2. 前記ピストンロッドの前記軸受部よりも前記ピストンの作動方向側の直近に、当該軸受部に支持された軸径よりも大きい大径部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパイロアクチュエータ。
3. 前記ピストンロッドは、前記軸受部と前記小径部との間で当該ピストンロッドの外周に所定の係止力をもって摺動可能となっており、かつ、前記軸受部の外側面に当接する係止部材が嵌着されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパイロアクチュエータ。
4. 前記ハウジング本体部の前記ピストンの作動方向側の端部には、前記ピストンの挿入を許容する開口部が形成されており、当該開口部は、前記ピストンの組み付け後に閉止部材によって閉塞されることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のパイロアクチュエータ。

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