专利名称：用于预拉力器的气体压力致动器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在紧急情况发生时拉紧座椅安全带系统中织带的预拉力器。更具体地，本发明涉及使用在这样一种预拉力器中的气体压力致动器装置。
车辆、例如小汽车，设有用于使乘座者身体限制在座位上的座椅安全带系统。已经有人提出将预拉力器附设在座椅安全带系统中，用作对紧急情况如撞车时作用在车辆上的过大加速度传感的装置，并用于将原先松弛地系在乘座者身上的织带位紧，由此提高限制效果。该预拉力器需能在极短的时间内起到可靠的作用。因此，使用气体压力直接作用的致动器作为其驱动源的各种预拉力器被提出来了。也有人提出使用气体压力转动致动器作为卷收器的卷带轴转动类型的预拉力器的驱动源。
在传统气体压力旋转致动器中，将工作气体提供给致动器的气体发生器设置在致动器活塞转子中并设计成直接地将产生的气体通过连通孔释放到汽缸室中(见日本专利申请公开文献NO.58-195571)。这种气体发生器的布置在降低转动致动器的尺寸方面被认为是有效的。
但是在具有上述布置的旋转致动器中，在气体发生器中由反应(如燃烧)产生的气体直接地通过通孔被供给到汽缸室中。因此，供给到汽缸室的气体压力是脉动的，并且高温气体的火焰到达汽缸室。因而具有这样的可能性预拉力器将超载工作或由于超载或过热而不能工作。
顺便提一下，一种用于空气囊系统的充气机采用了一种结构布置，其中来自气体发生器的气体经过一个罩(用作气体压力缓冲室)供给到空气囊中(见日本专利申请审查后公告文献NO.47-15482)。利用这种结构布置就解决了上述问题。但是这种结构布置不能用于预拉力器，因为相比于空气囊系统它的安装空间受到限制。
本发明是根据上述情况作出的，本发明的一个目的在于提出一种用于预拉力器的气体压力致动器装置，它通过改善从气体发生器到旋转致动器的工作气体供给方式以便启动预拉力器设计得能够避免进载工作或工作失败，并且不致引起装配空间的额外增加。
为了达到上述目的，本发明提供了一种气体压力致动器装置，它具有用作驱动一座椅安全带系统预拉力器的驱动源的旋转致动器，及用于将工作气体供给致动器的气体发生器。旋转致动器包括一个汽缸体及一个旋转活塞。汽缸体具有一个汽缸室，一个与汽缸室相邻的前室及一个在汽缸和前室之间连通用的连通孔。气体发生器这样地连接到所述汽缸上，以致使释放产生气体的出气孔通到前室中。
根据具有上述布置的本发明，与汽缸体相邻的前室起到释放气体脉动峰压，气体发生器工作初始阶段中气体动态压力及火焰的前置空间的作用，因此阻止将气体压力及火焰直接地供给到汽缸室中。气体供给到汽缸室中，是在前室中气压升高后通过在两个室之间作连通用的连通孔来实现的。因此，前室起汽缸室气体压力缓冲空间的作用，也起到如下容量元件的作用在旋转活塞操作的初始阶段，在汽缸室中限定出的施压室的容积非常小，该前室降低施加在旋转活塞上的气体压力;另一方面在旋转活塞操作后期，在施压室容积增大了的情况下，前室升高施加在旋转活塞上的气体压力。这个在施压室中平均气体压力的作用就使由于对施压室施加过高的压力引起的气体从致动器中的漏泄减至最小程度，并且也防止了对有关的机械部件施加脉动的过载力。
根据本发明，设置前室用于调平施加到旋转致动器的汽缸室的气体压力。因此，就可以防止将脉动过载力施加在相关的机械部件上;否则的话，因为高压及高温气体在气体发生器工作的初期直接地供给到汽缸室中就会在相关的机械部件上施加脉动过载力。这也可能使气体从汽缸室中的泄漏减至最小程度。尤其是当布置得使前室与汽缸室相邻放置及在旋转活塞的转动平面中时，就可以阻止汽缸体轴向长度的增加。这样就提供了一种气体压力致动器装置，它适用于装配空间受限制的预拉力器。
图1是根据本发明第一实施例的气体压力致动器装置的解体透视图;
图2是该第一实施例的气体压力致动器装置与卷收器一起的轴向截面图;
图3是该第一实施例的气体压力致动器的操作图;
图4是第二实施例的部分剖视侧视图。在该实施例中，本发明的气体压力致动器被用在带扣的预拉力器中。
以下将参照附图描述本发明实施例、图1至图3表示第一个实施例，其中本发明的致动器装置是应用于设计来使一个卷收器轴转动的预拉力器的。首先，将该实施例的布置概述如下该装置构成具有一个转动致动器1及将工作气体提供给转动致动器1的气体发生器2的气体压力致动器装置。转动致动器1包括一个汽缸体10及一个旋转活塞(在以下对该实施例的描述中简称为“活塞”)14。汽缸体10具有一个汽缸室101，一个与该汽缸室101相邻的前室102，一个在这两个缸室之间提供连通的连通孔121。气体发生器2与汽缸体10这样地连接，以使得将发生的气体由出气孔21释放到前室102中。连通孔121及出气孔21布置成它们的轴线L1及L2互相相交。
以下更具体地描述该装置的每个部件。如图1所示，该实施例的汽缸体10包括缸身11，隔块12及盖13，缸身11中构有一个汽缸室101，该室的一侧是开口的并且该室被汽缸周壁及一侧壁所包围;及一个前室102，它的一侧同样是开口的并且该室被一拱形周壁及一侧壁所包围。前室102和汽缸室101在其之间隔有隔块12而相邻。在缸身11的预定部分设有螺孔(图例中为六个)，用于将该装置固定到卷收器的座上。在该实施例中，在汽缸室101及前室102面对着的地方的周壁、大约有一半长度被切去，该切去的部分被作为隔离体的隔块12隔挡住。缸身11上还设有围绕汽缸室101及前室102外围的密封槽114、此外，缸身11还设有一个圆环状凸缘115，它从其侧壁伸到汽缸室101中，用以围着一个轴孔，及一个排气孔116，它使汽缸室101通向缸身11的外部。
隔块12与前室102的平周壁相连，并具有与这两个室101及102相交的隔件122，及一个与隔件122交叉相连的隔件123。隔块12的一个端面上设有相交叉的密封槽124及125，它们各自平行于两个部分122及123。应该指出，在隔块12的反面也设有与上述相同的密封槽(见图2及下述，在该图中只描绘了与密封槽124对应的一个槽)。此外，在隔件122上设有穿过它的连通孔121。隔件123的未端设有一个切口部分126，用于安放一个密封件。在切口部分126的底部设有一个弹簧放置孔(见图3及下述)。在切口部分126中放置一个密封件128，用于密封隔件123未端及活塞14环形部分141的外周面之间的区域。密封件128利用圈形弹簧129压在环形部分141的外周面上。
盖13构成平板状构形并具有与缸身11相同的外部轮廓。盖13在接近外缘的地方设有与缸身11的螺孔对应的螺孔。此外，在盖13的中间设有轴孔131，并设有一个环形凸缘132(见图2)用来围绕轴孔131。该环形凸缘132伸入到汽缸室中与环形凸缘115面对着。
其次，活塞14具有环形部分141，它确定了在汽缸室101内部环绕一个棘轮G(见图2)外围的啮合空间，并且该活塞环形部分构成这样一个部分;通过它活塞14可支承于汽缸体10上转动;及一个从环形部分14径向伸出的叶板142，它起到作为一个压力接收部分的作用。一个作成方形柱孔状的引导柱孔143设在叶板142的后方，用于放入一个棘爪3(如下所述)。
一个弹性密封件144放置在叶板142的受压力侧上。密封件144设有一个支承部分144b，它具有延其两侧缘及一端面缘延伸的连续密封盖144a，及贴合到棘爪引导柱孔143外侧的贴放部分144C。密封盖144a与两个侧表面(其中一个为盖13的侧表面)及汽缸室101的周表面、在活塞14转动时由气体压力形成压力接触。由此一方面密封缸身11及盖13之间的间隙，另一方面密封缸身11和活塞14之间的间隙。贴合部分144C的上表面及支承部分144b的一部分与棘爪3的压力接受头31形成弹性接触(如下所述)，由此密封棘爪引导柱孔143的开口。
一个棘爪3这样插入在引导柱孔143的开口中，以使得棘爪能在活塞14的径向移动。棘爪3构成啮合机构的一个致动器侧啮合装置。棘爪3具有按受气体压力的压力接受头31，及构作一个可与棘轮G啮合的啮合部分的楔形爪32。棘爪3被放置得其爪32面向着棘轮G。
密封件128具有一个楔形体128a及一个导轴128b，后者从楔形体128a伸出并装入到弹簧放置孔中。楔形体128a的未端构成了一个滑动接触密封部分，它与活塞14的环形部分141的外周面形成压力接触。
在该实施例中，一对支承环15及16作为隔离件被放置在活塞14的支承部分中，以使得活塞14可转动地支承在汽缸10中。这些支承环利用其内径使支承环15及16能与伸入到汽缸10的汽缸室121中的各环形凸缘形成配合，而利用其外径使支承环15及16能与活塞14的环形部分141的内周面部分形成配合。因此，在如图2所示的组装状态中，活塞14以其内周面通过两个支承环15及16支承在两个环形凸缘115及132的外周面上。
此外，两个“O”形环弹性密封件17及18(见图2)被放置在致动器1中。这些密封件17及18被放置在密封槽114，124及125，以及在这些密封槽114，124及125反面的对应密封槽中，由此密封缸身11及盖13之间的区域、前室102及汽缸室101之间的区域及施压室101a及反压室101b之间的密封。
如上述布置的气体压力致动器装置被连接到卷收器R的基座B的一侧上，被用作使卷收器R的卷带轴旋转的驱动装置，如图2所示。该装置与一个离合机构共同作用构成一个预拉力装置P。在该实施例中，离合机构是由棘轮G及棘爪3构成的，棘轮G与从卷收器R基座B伸出的卷带轴R1的方轴部分相配合并具有设在外周上的棘齿，棘爪3与棘轮G形成啮合或脱开啮合。应该指出，还有一个弹簧单元S放置在该预拉力器P的外侧上用于卷绕卷收器R。
接着来说明上述实施例的操作。图3表示为上述布置的预拉力器P的操作。当该装置在非操作位置时，活塞14处于图3(A)中所示的位置上。在该状态中，施压室101a处于最缩小的状态。棘爪3利用一个安全销或另外合适部件被置在不与棘轮G外围上的啮合齿G1相啮合的位置上。因此卷带轴R1完全地与活塞14脱离连接。于是卷收器R的作用保持在正常的操作状态中。
如果气体发生器2被公知装置启动，例如被一个电信号启动，则被产生的气体由气体发生器2释放到前室102中，使前室102中的压力上升。最后，高压气体经过连通孔12被引入到施压室101a中。因为轴线L1为高温气体从气体发生器2释放的方向，轴线2为连通孔121的轴线，它们彼此交叉，因而就可阻止气体的火焰直接地吹入到施压室101a中。棘爪2由压力接受头31接受导入到施压室101a中的气体压力，由此径向地被压向内部。这样棘爪3就位移到图3(B)中所示的位置上。在此时，爪32就贴合到棘轮G一个啮合齿G1的根部。于是，活塞14就通过棘爪3与棘轮G形成连接。这个时间点上，卷带轴R1与致动器1相连接。
与此同时，气体压力也作用到活塞14的叶板142上，并推动叶板142。因此活塞14绕其轴线反时针转动，如图3(C)中箭头所示。当活塞14转动时在反压室101b中产生的压力通过作在缸身11上的排气孔116被释放到大气中。由此阻止了由于反压室101b中压力升高形成阻力。于是活塞14的转动力被经过棘爪3及棘轮G传递到卷带轴R1上。
当卷带轴R1以此方式转动时，织带就被卷绕到卷带轴R1上。因此，就由织带的拉紧施加了预拉力。最后活塞14到达图3(D)中所示的位置，于是就完成了预拉力施加的操作。
在上述一系列操作中，在由圈形弹簧129施加的弹簧力作用下，密封件128持续地压在活塞14环形部分141的外周面上。因而就可能阻止气体从施压室101a经过隔件123未端与环形部分141之间的间隙逸到反压室101b中。
与此同时，利用装入到密封槽114及设在其反面的密封槽中的密封件对17及18，阻止了一方面通过隔件123两侧面之间间隙的气体泄漏，另一方面通过缸身11的端壁和盖13之间间隙的气体泄漏。通过叶板142及汽缸10之间气隙的气体泄漏是用弹性密封件144的密封盖144a阻止的。此外，从棘爪引导柱孔143到啮合空间的气体泄漏是由弹性密封件144的贴合部分144C阻止的。
根据该实施例的气压致动器装置，离合机构(棘爪3及棘轮G)，汽缸室101及前室102均布置在同一平面中。因此，与传统的气压致动器装置相比较，就可以减少包括预拉力器在内的卷收器的轴向尺寸，在传统的装置中离合机构与汽缸室是边靠边地同轴布置的。此外，因为气体发生器2以其轴线平行于卷收器R轴线地布置及装在气压致动器装置的一侧上，卷收器R的整个外部形状也包括预拉力器P在内，就能被紧凑地设置。
接下来，将说明本发明的第二个实施例。图4表示第二个实施例，其中本发明应用在使带扣拉下的预拉力器上。这个实施例中的气压致动器装置基本上与第一实施例中的相同，但与上述装置在前室102A的位置上和气体发生器2A连接的方向上是不同的。在该实施例中，前室102A构成由扇形汽缸室101A限定的一个弧状空间气体发生器2A连接到缸身11A的周壁上，其轴线偏离汽缸体10A的轴线布置。应该指出，可以省略对第二实施例的详细说明，以及在图4中标号PA表示预拉力器座，AA′表示与预拉力器座PA相连接的气压致动器装置，BA表示带扣，它用基座部分BA1经过螺杆BA2可滑行地支承在预拉力器座PA上，PA1表示用于螺杆BA2的滑动导槽，CA1表示可转动地支承在螺杆BA2上的锁爪，PA2表示将锁爪CA1与一滑轮PA3连接起来的线绳，滑轮PA3与气压致动器装置的活塞14A相连接，CA2表示与锁爪CA1形成啮合和脱开啮合的棘齿。
因为在该带扣预拉力器中气压致动器装置的操作与第一实施例中的相似，因而省去了详细的说明。拉下带扣的操作大致地说明如下当滑轮PA3响应活塞14A的转动而转动时，其一端与滑轮PA3相连的线绳PA2被拉下，致使带扣BA经由锁爪CA1及螺杆BA2被拉下，后二者与线绳PA2的另一端相连接。带扣BA的返回运动由于锁爪CA1与棘齿CA2之间的啮合而阻止。
根据该实施例的气压致动器装置，由于前室102A构成由扇形汽缸室101A限定的弧形空间，该气压致动器装置的汽缸部分可以被设置成非常紧凑的形状。
虽然，本发明以上描述成二个实施例的方式，但应该指出本发明不必局限在所述的实施例上，并且在不脱离仅由附设权利要求限定的本发明范围的情况下可对这些实施例每个部件的具体设置作出各种改变及变型。
权利要求
1.一种气体压力致动器装置，具有用作驱动一座椅安全带系统预拉力器的驱动源的旋转致动器(1)，及用于将工作气体提供给所述致动器的气体发生器(2)，其中所述旋转致动器包括一个汽缸体(10)及一个旋转活塞(14)，所述汽缸体具有一个汽缸室(101)，一个与所述汽缸室相邻的前室(102)，及一个在所述汽缸及前室(101及102)之间提供连通的连通孔(121)，以及所述气体发生器(2)这样连接到所述汽缸体(10)上，以致使释放产生气体的出气孔通到所述前室(102)中。
全文摘要
一种气体压力致动器装置具有用作驱动一座椅安全带系统预拉力器的驱动源的旋转致动器(1)及用于将工作气体供给所述致动器的气体发生器(2)。旋转致动器包括一个汽缸体(10)及一个旋转活塞(14)。汽缸体具有一个汽缸室(101)及与101相邻的前室(102)及一个在所述汽缸及前室之间连通用的连通孔(121)。气体发生器这样地连接到所述汽缸体上，以致使释放产生气体的出气孔通到所述前室中。
文档编号B60R22/34GK1104967SQ9410019
公开日1995年7月12日 申请日期1994年1月3日 优先权日1994年1月3日
发明者书田满彦, 吉田良一, 西泽宗雄, 平松幸治, 滨上哲也 申请人:塔卡塔株式会社