安全技術的装置、特に車両内の乗員保護装置、を作動せしめる装置

专利摘要:
本発明は、安全装置、特に車両内の乗員保護装置、を作動せしめる装置（１）に関するものであって、装置（１）は、アクチュエータ（１０）とエネルギ蓄積装置（１２）を有しており、かつ、装置（１）が永久磁石（１４）を有し、永久磁石が装置（１）の初期状態において、エネルギ蓄積装置（１２）内に蓄積されているエネルギの解放をブロックし、かつ永久磁石（１４）によってもたらされた磁束が、アクチュエータ（１０）によって、少なくとも一時的に、エネルギ蓄積装置（１２）内に蓄積されているエネルギが解放されて、安全装置を作動せしめることができるように、変化可能であることを特徴としている。
公开号:JP2011511728A
申请号:JP2010538428
申请日:2008-12-15
公开日:2011-04-14
发明作者:ツル，ダニエル；マンネバッハ，ホルスト
申请人:ハイダック エレクトロニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング；
IPC主号:B60R16-02

专利说明:

[0001] 本発明は、安全技術的装置、特に車両内の乗員保護装置、を作動せしめる装置に関する。この種の装置は、たとえば、いわゆるプレクラッシュシステムを有する自動車において、たとえばせり上がることのできるロールバー、ポップアップエンジンフードまたはアクティブなヘッドレストのような、安全技術的装置を作動せしめて、衝突の際に自動車の搭乗者をより良く保護するために、使用される。]
背景技術

[0002] この種の装置は、安全技術的装置の確実な作動を保証するために、駆動に電気的エネルギを必要とし、従ってなおざりにできない電気的な接続導線を有している。接続導線を削減するために、装置はコンデンサを有することができ、その中に電気エネルギが蓄積されて、必要な場合に短時間で、すなわち比較的高い出力で、放電される。電気的なエネルギ蓄積装置は、前もって充電されなければならず、かつ、エネルギ蓄積装置が常に、安全技術的装置の作動に必要なエネルギを蓄積していることが、保証されなければならない。このことは、駆動中に、恒久的な電気エネルギ供給を必要とする。]
[0003] 特許文献１からは、磁気−機械−力システムが知られており、それにおいて円筒状の軟鉄カップの底に、１つまたは複数の永久磁石が配置されており、その永久磁石は、磁束案内プレートを支持しており、その磁束案内プレートは、軟鉄カップの壁に対してシャント−エアギャップを形成し、かつ段階的に離れる、より小さい直径のネックを有し、そのネックの前側が軟鉄カップの端縁と共通の平面内に位置している。磁束案内プレートのネックは、電流源と接続された電流コイルによって包囲されている。ネック上と軟鉄カップの端縁上に、磁気的に付着するポールプレートが支持され、そのポールプレートは、それ自体またはそれに固定されたタペットとばねによって、接続されている装置を操作するために用いられる。]
[0004] 特許文献２からは、保持磁石が知られており、それにおいてアーマチュアは、引戻しばねの作用を受けるレバーと、アーマチュアが引きつけられた場合に磁石の極面内に位置する点を中心に回転できるように、結合されている。]
[0005] 特許文献３からは、電磁石のための磁気的なブレーキが知られており、特許文献４からは、永久磁石を有するブレーキが知られている。]
[0006] 特許文献５からは、コアと、コアを包囲する少なくとも１つの永久磁石と、永久磁石を包囲する少なくとも１つのリング状のコイルとを有する、遮断可能な自由な磁場を発生させる配置が知られており、そのコイルは、永久磁石の磁場を増幅する磁場が発生されるように、通電することができる。]
先行技術

[0007] 独国公報ＤＥ１９７２２０１３Ａ１
独国公報ＤＥ１７６８７１７Ｕ１
独国公報ＤＥＰ２１２７８ＤＡＺ
米国公報２６５６０２６
独国公報ＤＥ２０３１５４４２１]
発明が解決しようとする課題

[0008] 本発明の課題は、従来技術の欠点を克服し、特により少ない電気的接続導線において、かつより少ないエネルギ消費において、安全技術的な装置のより確実な作動を保証する装置を提供することである。]
課題を解決するための手段

[0009] この課題は、請求項１に記載の装置によって解決される。本発明の特別な実施形態が、下位請求項に定められている。]
[0010] 実施形態において、装置は、アクチュエータとエネルギ蓄積装置の他に、永久磁石を有しており、その永久磁石が装置の初期状態において、エネルギ蓄積装置に蓄積されているエネルギの解放をブロックしている。好ましくは、永久磁石は、駆動中も作動の際も、電気的エネルギ供給を必要としない。それによって、装置は、わずかなエネルギ消費を有し、安全装置を作動せしめる場合でも、装置のパワー消費はわずかである。さらに、エネルギ蓄積装置内に蓄積されているエネルギをブロックするために、永久磁石によって比較的大きい力をもたらすことができて、効果的である。]
[0011] アクチュエータによって、永久磁石によってもたらされた磁束が少なくとも一時的に、すなわち安全装置を作動せしめる場合に、エネルギ蓄積装置内に蓄積されているエネルギが解放可能であるように、変化することができる。アクチュエータ自体は、永久磁石のブロック作用を無効にすれば済むので、比較的少ない電気的な接続導線を有することができる。]
[0012] 実施形態において、エネルギ蓄積装置は、機械的なエネルギ蓄積装置、たとえばばね弾性的に変形可能で、それによってエネルギを蓄積する部材である。原則的に、機械的なエネルギ蓄積装置のエネルギを蓄積する変形は、制御可能であって、たとえば、装置をその初期状態にセットする初期化プロセスにおいて、動力駆動で行うことができる。実施形態において、機械的エネルギ蓄積装置の変形は、手動で行われるので、エネルギを蓄積するためにも、電気的エネルギは必要とされない。実施形態において、機械的エネルギ蓄積装置は、ばね部材として、たとえばコイルばね、皿ばねなどとして、形成されている。]
[0013] 実施形態において、エネルギ蓄積装置が装置の部材に作用し、特にエネルギ蓄積装置は装置の、永久磁石によってもたらされる磁束によって少なくとも部分的に貫流される部材に作用する。磁束によって、磁気的な吸引力が部材に作用し、それによって部材は、エネルギ蓄積装置内に蓄積されているエネルギの解放をブロックする。]
[0014] 実施形態において、装置の初期状態において、永久磁石によってもたらされる磁束は、磁気ヨークを介して流れ、その磁気ヨークによってエネルギ蓄積装置内に蓄積されているエネルギがブロックされる。磁束は、好ましくはエアギャップをもたず、それによって与えられた永久磁石において、大きいブロック力をもたらすことができる。]
[0015] 安全装置を作動せしめるために、エネルギ蓄積装置内に蓄積されているエネルギが解放される。そのために、アクチュエータを設けることができ、そのアクチュエータは、永久磁石によってもたらされた磁束を、たとえばエアギャップの挿入により、あるいは存在するエアギャップの拡大によって、減少させる。それによって、エネルギ蓄積装置に蓄積されているエネルギをブロックする部材に作用する磁力が、安全装置を作動せしめるためのエネルギが解放される程度に減少可能である。これは、たとえば電気機械的に移動可能なアーマチュア、圧電アクチュエータ、磁気抵抗アクチュエータなどを介して行うことができる。]
[0016] 好ましい実施形態において、アクチュエータは電磁石によって形成されており、その電磁石の通電によって、永久磁石によってもたらされる磁束は、少なくとも一時的かつ局所的にエネルギ蓄積装置に蓄積されているエネルギを解放して、安全装置を作動せしめることができるように、変化することができる。それによって作動のために比較的わずかな電流と従ってわずかな電気的パワーしか必要とされないことが、特に効果的である。このことは、多くの適用場合において複数のこの種の安全装置が多かれ少なかれ同時に作動せしめられるので、複数の本発明に基づく装置の電気的パワーが車両の電気系統にとって合計される状況を考慮すると、それだけ重要になる。]
[0017] 電磁石の通電によってもたらされる磁束が、少なくとも部分的に永久磁石の磁束と重畳される。電磁石を通電する際の電流方向は、いずれにせよ、エネルギ蓄積装置に蓄積されたエネルギをブロックする磁気ヨークの領域において、もたらされる磁力が、エネルギ蓄積装置によってもたらされる力よりも小さくなるように、選択されるので、エネルギ蓄積装置内に蓄積されているエネルギが、安全装置を作動せしめるために解放される。実施形態において、電磁石の通電によって装置の、エネルギ蓄積装置が作用する部材を通る磁束が、いずれにせよ一時的に減少可能である。]
[0018] 実施形態において、作動部材は、装置内に移動可能に軸承されている。作動部材は、エネルギ蓄積装置のエネルギの解放後に、装置に対して相対移動することによって、安全装置を作動せしめる。実施形態において、作動部材は少なくとも部分的に、好ましくは全体として、線形運動を実施する。実施形態において、装置は、作動部材の相対移動のためのストッパも有しているので、安全装置の作動後も、作動部材は定められた位置にある。好ましくは作動部材は初期状態において、永久磁石によってもたらされる磁束によって貫流される。作動部材は、リセット可能であって、好ましくは手動でリセット可能である。]
[0019] 実施形態において、安全装置は、本発明に基づく装置によって間接的にのみ作動可能である。そのために装置は、安全装置の作動装置に作用する。たとえば、安全装置は、機械的エネルギ蓄積装置、たとえばばね部材によって付勢しておくことができ、安全装置の作動は、ブロッキング装置によってブロックされている。本発明に基づく装置は、ブロッキング装置に作用して、ブロッキング装置を非作動にし、それによって安全装置が作動されることによって、安全装置を作動せしめる。]
[0020] 実施形態において、装置は、作動後に初期状態へ復帰可能である。これは、好ましくは手動で、本発明に基づく装置自体において、安全装置の作動装置において、かつ／または安全装置において、行うことができる。好ましくは本発明に基づく装置は、安全装置と、安全装置の復帰運動によって、たとえば作動せしめられたヘッドレストを引き戻すことによって、装置がその初期位置へ復帰可能であって、かつ自動的に行われる磁気回路の閉成によって再び安定した初期状態をとるように、機械的に結合されている。]
[0021] 本発明の他の利点、特徴および詳細が、下位請求項と以下の説明から明らかにされ、その説明において、図面を参照しながら実施例が詳細に記述される。請求項と明細書において述べられた特徴は、それぞれそれ自体単独で、あるいは任意の組合せにおいて、発明の本質をなすことができる。]
図面の簡単な説明

[0022] 本発明に基づく装置の第１の実施例を示す上面図である。
図１の第１の実施例をII−II線に沿って示す断面図である。
本発明に基づく装置の第２の実施例を示す上面図である。
図３の第１の実施例をIV−IV線に沿って示す断面図である。] 図１ 図３
実施例

[0023] 図１は、安全技術的装置、特に車両内の乗員保護装置、を作動せしめるための、本発明に基づく装置１の第１の実施形態を上面で示している。図２は、図１の第１の実施例をII-II線に沿って示す断面図である。] 図１ 図２
[0024] 装置１は、アクチュエータ１０、エネルギ蓄積装置１２および永久磁石１４を有している。アクチュエータ１０は、電磁石によって形成され、その電磁石がコイルボディ１６を有し、その上に少なくとも１つの巻き線１８が、装置１の長手軸２０を中心に巻かれている。コイルボディ１６は、磁束を案内しない、あるいは案内しにくい材料から形成することができる。電磁石は、カップ形状の基体２２内に挿入されており、その基体は、電磁石を有する基体２２の終端を形成する作動部材２４と同様に、磁束を良好に案内する材料から形成されている。]
[0025] 長手軸２０へ向いた径方向内側において、基体２２のピン形状の突出部上に、永久磁石１４が取り付けられており、その永久磁石は、中央の開口部もってリング状に形成されており、長手軸２０の方向に軸方向に分極されている。作動部材２４の方向において、永久磁石１４に、磁束を良好に案内するリング部材２６が連続しており、そのリング部材は、その径方向内側に、コイルばねによって形成されるエネルギ蓄積装置１２を添接させるための、好ましくはリング状の段部を有している。エネルギ蓄積装置１２の反対側の端部は、直接あるいはディスク２８を用いて作動部材２４に支持されており、その作動部材は、図示の横断面において帽子形状に形成されており、かつリング部材２６と共に、エネルギ蓄積装置１２を収容するための、実質的に円筒状の中空室を形成している。]
[0026] 作動部材２４によって画成される中空室の内部に、ディスク２８と結合された、好ましくは少なくとも部分的に円筒状のタペット３０が配置されており、そのタペットは、好ましくは長手軸２０に対して同心に延びて、装置１の基体２２へ向いた端面３２において基体２２から出ている。基体２２ないし装置１の端面３２から張り出す、タペット３０の張出しは、作動部材２４の最大ストロークよりも小さいか、あるいはそれに等しい。タペット３０は、軸方向に互いに離間して、アクチュエータ１０の領域内に配置された２つの滑り軸受３４によって、装置１内に移動可能に軸承されている。]
[0027] 装置１の、図２に示す初期状態において、作動部材２４は、永久磁石１４によって基体２２ないしリング部材１６に添接して保持されており、それによってエネルギ蓄積装置１２内に蓄えられているエネルギの解放をブロックしている。永久磁石１４が磁束をもたらし、その磁束は、永久磁石１４から軸方向に−長手軸２０に関して−リング部材２６を介して作動部材２４内へ、その後作動部材２４のフランジ状の部分を介して径方向に、そして軸方向に戻り、その後径方向に基体２２を介して永久磁石１４へ流れる。] 図２
[0028] アクチュエータ１０の巻き線１８の通電によって、磁束は、特に作動部材２４のフランジ状の領域内でエネルギ蓄積装置１２によってもたらされるばね力に対して保持力がもはや十分ではなくなるように減少されて、作動部材２４は、エネルギ蓄積装置１２によって永久磁石１４から離れるように、長手軸２０の方向へ移動される。たとえば数ミリのストロークの後に、作動部材２４のフランジ状の部分が、ハウジングエレメント３６によって形成される添接部３８に添接し、その添接部は、この実施例においてはリング形状である。]
[0029] 装置１は、作動部材２４の加速を可能にするために、作動部材２４の移動によって増大する体積のための通気開口部を有している。そのために、図示の実施例において、作動部材２４のフランジ状の部分は、少なくとも１つの孔６０、好ましくは、長手軸２０に対して同心の円ライン上に等間隔で配置することができる、多数の孔６０を有している。]
[0030] 作動部材２４が基体２２ないしリング部材２６から持ち上げられるとすぐに、磁気的な保持力が著しく減少するので、巻き線１８の極めて短時間の通電しか必要とされない。それに対して、エネルギ蓄積装置１２の力は、いずれにしてもエネルギ蓄積装置１２の軸方向の長さに比較して比較的小さいストロークの内部では、ほぼ一定である。それによって作動部材２４の極めて大きい加速が保証され、それが、作動部材２４が添接部３８に添接するまでの、たとえば５ｍｓより少ない、好ましくは２ｍｓより少ない、特に１ｍｓより少ない、極めて短い切替え時間をもたらす。この状態において、タペット３０のピン形状に細くなる終端部分が孔４０内へ消えて、その端部は端面３２を越えて張り出さない。このようにタペット３０が引き戻されることによって、安全技術的装置を作動せしめることができる。]
[0031] 好ましくは基体２２の幾何学配置および／または材料は、基体２２の少なくとも１つの部分、好ましくは基体２２の、作動部材２４に隣接する部分が、永久磁石によってもたらされる磁場により磁気飽和されるように、選択されている。この実施例において、基体２２は、リング状の部分６２を有しており、その部分は、端面３２を形成するプレート形状の部分と一体的に形成されており、かつ図示の初期状態において、作動部材２４に隣接する。リング状の部分６２の厚みは、リング状の部分６２が磁気的に飽和されるように、選択されている。それによって切替え挙動がさらに最適化され、特に磁気的保持力の勾配が、基体２２からの作動部材２４の距離に従って増大する。]
[0032] 好ましくは基体２２および／または作動部材２４の幾何学配置および／または材料は、特に安全技術的装置が作動せしめられた場合に、電気的または磁気的損失が減少され、特に装置１内の渦電流が減少され、あるいは抑圧されるように、選択されている。そのために、基体２２のリング状の部分６２は、少なくとも１つのスリット、特に長手軸に対して平行に延びる、少なくとも１つのスリットを有することができ、かつ／または作動部材２４、特に作動部材２４のフランジ状の部分は、少なくとも１つのスリット、特に長手軸２０に関して径方向に延びるスリットを有することができる。]
[0033] 磁束を案内しない材料からなることができ、本実施例においてはプラスチックまたはアルミニウムからなる、ハウジング部材３６は、径方向外側に、円セグメント状に約４５度の角度にわたって延びる径方向の開口部４２を有しており、その開口部は、基体２２内の他の開口部４４と関連しており、巻き線１８のための接続導線を引き出すために用いられる。]
[0034] 図３は、本発明に基づく装置１０１の第２の実施例を示しており、図４は、装置１０１の第２の実施例を、図３のIV−IV線に沿って示す断面図である。第１の実施例を補足して、第２の実施例は、ハウジングシェル１５０内へ挿入され、そのハウジングシェルは、装置１０１、特にアクチュエータ１１０を電気的に螺合接続または差込み接続するために、一体的に接続ニップル１５２を形成している。装置１０１の第２の実施例が、図１と２の第１の実施例と一致する限りにおいて、そこの図面説明を参照されたい。] 図１ 図３ 図４
[0035] 第１の実施例とは異なり、装置１０１は、作動部材１２４としてプレートを有しており、そのプレートは、長手軸１２０に対して同心に、タペット１３０を挿通するための孔を有している。作動部材１２４は、端縁側において外側にリング形状の段部を有しており、その段部は、エネルギ蓄積装置１１２内に蓄えられたエネルギが解放される場合に、ハウジング部材１３６の添接部１３８に添接する。エネルギ蓄積装置１１２は、第２の実施例において、皿ばねとして形成されており、その径方向内側の端部がコイルボディ１１６に添接し、径方向外側の端部は、作動部材１２４の、コイルボディ１１６へ向いた端面に設けられたリング形状の溝に添接する。]
[0036] ハウジングシェル１５０に、軸１５４が偏心して配置されており、その軸は、ハウジングシェル１５０の両側で、長手軸１２０に沿って軸方向に突出している。ハウジングシェル１５０の内部に、揺動ロック１５６が軸承されており、その揺動ロックは、図示の状態においてばね力によって、タペット１３０の、基体１２２を越えて突出する端部に径方向に添接して保持されている。アクチュエータ１１０の操作、すなわち電磁石の巻き線の通電によって、永久磁石１１４によってもたらされる、作動部材１２４を通る磁束が減少されて、作動部材１２４がエネルギ蓄積装置１１２の作用を受けて持ち上がり、作動部材１２４といずれにしても軸方向に移動結合されている、好ましくは作動部材１２４と結合されている、タペット１３０が、基体１２２内へ移動される。]
[0037] それによって揺動ロック１５６のための揺動ルートが解放されて、それによって安全技術的装置が作動せしめられる。そのために、揺動ロックは、たとえばばね力で付勢されているボルトを解放することができるように、揺動され、そのボルトの移動によって、たとえばヘッドレストが、車両の搭乗者の頭部の方向へ移動されて、それによって衝突の場合に、搭乗者にとって損傷の危険が減少される。揺動ロック１５６を手動で戻して、次にエネルギ蓄積装置１１２を締め付けることによって、たとえばハウジングシェル１５０内の開口部１５８を通して作動部材１２４が再び基体１２２に係止するように添接することによって、装置をリセットすることができる。]

权利要求:

請求項1
安全装置、特に車両内の乗員保護装置、を作動せしめる装置（１）であって、装置（１）がアクチュエータ（１０）とエネルギ蓄積装置（１２）を有している、ものにおいて、装置（１）が、永久磁石（１４）を有し、 永久磁石が装置（１）の初期状態において、エネルギ蓄積装置（１２）内に蓄積されているエネルギの解放をブロックし、かつ 永久磁石（１４）によってもたらされた磁束が、アクチュエータ（１０）によって、少なくとも一時的に、エネルギ蓄積装置（１２）内に蓄積されているエネルギが解放されて、安全装置を作動せしめるように、変化可能である、ことを特徴とする装置。
請求項2
エネルギ蓄積装置（１２）が、機械的なエネルギ蓄積装置であって、特にばね弾性的に変形可能で、それによってエネルギを蓄積する部材である、ことを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
請求項3
エネルギ蓄積装置（１２）が、装置（１）の部材に作用し、特に装置（１）の、永久磁石（１４）によってもたらされる磁束によって、少なくとも部分的に貫流される部材に添接する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置（１）。
請求項4
装置（１）の初期状態において、永久磁石（１４）によってもたらされる磁束が、磁気ヨークを介して流れ、磁気ヨークよってエネルギ蓄積装置（１２）内に蓄積されているエネルギがブロックされている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の装置（１）。
請求項5
アクチュエータ（１０）が、電磁石であって、電磁石の通電によって永久磁石（１４）によってもたらされる磁束が、少なくとも一時的にエネルギ蓄積装置（１２）内に蓄積されているエネルギが解放されて、安全装置を作動せしめることができるように、変化可能である、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置（１）。
請求項6
電磁石の通電によって装置（１）の、エネルギ蓄積装置（１２）が作用する部材を通る磁束が、一時的に減少可能である、ことを特徴とする請求項５に記載の装置（１）。
請求項7
作動部材（２４）が、装置（１）内に移動可能に軸承されており、かつ作動部材（２４）は、エネルギ蓄積装置（１２）のエネルギの解放後に、装置（１）に対する相対移動によって、安全装置を作動せしめる、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の装置（１）。
請求項8
作動部材（２４）の高い加速を可能にするために、装置（１）が、作動部材（２４）の移動によって増大する体積のための通気開口部を有している、ことを特徴とする請求項７に記載の装置（１）。
請求項9
装置（１）が、作動部材（２４）の相対移動のためのストッパを有している、ことを特徴とする請求項７または８に記載の装置（１）。
請求項10
装置（１）が安全装置の作動装置に作用することによって、安全装置が装置（１）によって間接的に作動可能である、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の装置（１）。
請求項11
装置（１）が、作動後に初期状態へリセット可能であり、特に手動でリセット可能である、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置（１）。
請求項12
アクチュエータ（１０）が、電磁石によって形成されており、電磁石が、カップ形状で磁束を良好に案内する材料から形成された基体（２２）内へ挿入されており、かつ基体（２２）の幾何学配置および／または材料が、基体（２２）の少なくとも一部が、永久磁石（１４）によりもたらされる磁束によって磁気飽和するように、選択されている、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置（１）。