JP2006123736A - 車両用エアバッグ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エアバッグを短時間で膨張展開させることができ、且つ、繰り返し使用することができる車両用エアバッグ装置を提供する。
【解決手段】 本発明の車両用エアバッグ装置は、衝突時又は衝突予知時に膨張展開するエアバッグ１と、エアバッグ１を膨張展開させるために、エアバッグ１に空気を供給する回転ファン２と、回転ファン２を回転させる電動モータ３と、電動モータ３の作動開始から所定時間作動して、回転ファン２の回転数を増加させるゼンマイばね４１とを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両用エアバッグ装置に関し、より詳細には、回転ファンによりエアバッグを膨張展開させる車両用エアバッグ装置に関する。

近年、乗用車をはじめとする自動車に、エアバッグ装置が普及している。エアバッグ装置は、車両の衝突時に、エアバッグを膨張展開させて乗員や歩行者に及ぶ衝撃を緩和し、これらを保護するものである。エアバッグの膨張展開は瞬時に行う必要があるため、エアバッグ装置には、火薬を爆発させるインフレータ式のものが一般に採用されている。

ところで、インフレータ式のエアバッグ装置は、上述のように火薬を爆発させるため、一回作動すると、繰り返し使用することが困難である。このため、エアバッグが膨張展開した場合には、車体に大きな損傷が生じていなくとも、エアバッグ装置全体を取り替える必要がある。

一方、膨張、収縮を繰り返すエアバッグの技術が特許文献１に開示されている。この技術によれば、正逆回転可能な電動ファンを用いて、エアバッグに空気を送り込み、また、エアバッグから排気する。ただし、この技術は、乗員乗車時に予めエアバッグを膨張させておくものであって、衝突時にエアバッグを膨張展開させるものではない。

実開昭５５−１４５７９４８号公報

ここで、インフレータ式の代わりに、電動ファンを用いて衝突時にエアバッグを膨張展開させれば、エアバッグ装置を繰り返し使用することができるようになると考えられる。そのためには、エアバッグが瞬時に十分に膨張展開するように、電動ファンの送風能力を高める必要がある。しかしながら、電動ファンの回転部の慣性抵抗ため、電動ファンの回転数を急激に高くすることは困難である。このため、電動ファンをそのまま使用しただけでは、エアバッグを短時間で十分に膨張展開させることは困難である。

そこで、本発明は、エアバッグを短時間で膨張展開させることができ、且つ、繰り返し使用することができる車両用エアバッグ装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明の車両用エアバッグ装置は、衝突時又は衝突予知時に膨張展開するエアバッグと、エアバッグを膨張展開させるために、エアバッグに空気を供給する回転ファンと、回転ファンを回転させる回転駆動手段と、回転駆動手段の作動開始から所定時間作動して、回転ファンの回転数を増加させる回転数増加手段と、を有することを特徴としている。

このように構成された本発明の車両用エアバック装置によれば、回転加速手段により、エアバッグの膨張展開開始から所定時間、回転ファンの回転速度を加速するので、エアバッグを短時間で膨張展開させることができる。また、本発明では、回転ファンを用いてエアバッグを膨張展開させるので、火薬を爆発させるインフレータ式のものと異なり、エアバッグ装置を繰り返し使用することができる。
なお、一旦、膨張展開したエアバッグは、手で押して収縮させてもよいが、回転ファンを逆回転させることにより、容易に排気することができる。

また、本発明において、好ましくは、回転数増加手段は、回転ファンの回転数が、回転駆動手段による定常回転時の回転数を超える回転数に達するように、回転ファンの回転数を増加させるように構成される。
これにより、エアバッグをより短時間で膨張展開させることができる。

また、本発明において、好ましくは、回転数増加手段は、回転ファンの回転数を機械的に増加させる機械的回転数増加手段である。

また、本発明において、好ましくは、機械的回転数増加手段は、回転ファンのファンシャフトに動力を伝達することができるばねシャフトと、当該ばねシャフトに巻き付けたゼンマイばねと、を有する。
これにより、回転駆動手段による動力に加えて、ゼンマイばねによる動力を、回転ファンに与えることができる。

また、本発明において、好ましくは、機械的回転数増加速手段は、ばねシャフトとファンシャフトとを接続するクラッチ機構を更に有し、クラッチ機構は、回転駆動手段の作動開始から所定時間経過後、ばねシャフトとファンシャフトとを切り離す。
このように、クラッチ機構を設けることにより、ゼンマイばねの動力を所定時間だけ選択的に回転ファンに与えることができる。これにより、ばねシャフトに巻き付けられていたゼンマイばねが解けていって、ばねシャフトの回転力が低下する前に、クラッチ機構を切り離すことができる。その結果、解けたゼンマイばねが、回転ファンの回転の妨げとなることを防ぐことができる。

また、本発明において、好ましくは、回転駆動手段は、エアバッグが膨張展開した後、上記ばねシャフトを逆回転させて、ゼンマイばねを当該ばねシャフトに再び巻き付ける。
これにより、解けたゼンマイばねを容易に巻き戻すことができる。このため、エアバッグ装置を容易に繰り返し使用することができる。

また、本発明において、好ましくは、回転駆動手段は、電動モータであり、回転数増加手段は、電動モータの回転数を電気的に増加させる電気的回転数増加手段である。

また、本発明において、好ましくは、電気的回転数増加手段は、エアバッグの膨張展開の開始から所定時間、電動モータに、当該電動モータの定格電圧及び／又は定格電流を超える過電圧及び／又は過電流を印加する電源部である。
これにより、一時的に、電動モータの回転力を高くして、回転ファンの回転数を急速に高くすることができる。
なお、電動モータに、定格を超える電圧や電流を継続的に印加すれば、一般に、電動モータが発熱し、電動モータが故障することが予想される。しかしながら、本発明では、電動モータに定格を超える電圧等を印加する時間は短時間であるので、電動モータが故障するおそれは低い。

このように、本発明の車両用エアバッグ装置によれば、エアバッグを短時間で膨張展開させることができ、且つ、繰り返し使用することができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の車両用エアバッグ装置の第一実施形態を説明する。
まず、図１に、乗用車に搭載した種々の車両用エアバッグ装置の配置例を示す。図１では、乗用車に、運転席用エアバッグ装置１００、助手席用エアバッグ装置１００ａ、ウインドウエアバッグ装置１００ｂ、及びバンパーエアバッグ装置１００ｃを搭載した例を示す。各エアバッグ装置は、それぞれエアバッグ１、１ａ、１ｂ及び１ｃと、それらのエアバッグの各々を衝突時又は衝突予知時にそれぞれ膨張展開させる作動部１０、１０ａ、１０ｂ及び１０ｃとから構成される。
なお、図１では、運転席用エアバッグ１、助手席用エアバッグ１ａ、ウインドウエアバッグ１ｂ、バンパーエアバッグ１ｃの各々が膨張展開した状態をそれぞれ仮想線で示している。

さらに、図１に示す例では、衝突検知部７が、インスツルメントパネル１０３の中央部の内部に配置され、衝突予知部８が、乗用車の車体１０５の前端中央部に配置されている。衝突検知部７は、例えば、加速度センサであり、また、衝突予知部８は、例えば、レーダや、赤外線センサであり、いずれも任意好適な従来技術を利用することができる。

次に、図２を参照して、本実施形態の車両用エアバッグ装置の構成について説明する。ここでは、図１に示した車両用エアバッグのうち、運転席用エアバッグ装置１００について、代表して説明する。
なお、図１に示した車両用エアバッグ１００ａ、１００ｂ及び１００ｃの各々の作動部１０ａ、１０ｂ及び１０ｃの構成も、運転席用エアバッグ装置１００の作動部１０の構成と同一である。

図２に示すように、本実施形態のエアバッグ装置１００は、エアバッグ１と作動部１０とを備え、作動部１０は、エアバッグ１を膨張展開させるために、エアバッグ１に空気を供給する回転ファン２と、この回転ファン２を回転させる電動モータ（ブロアファンモータ）３と、機械的回転数増加部４とを有する。

電動モータ３及び機械的回転数増加部４の動作は、ＣＰＵ６によって制御される。ＣＰＵ６は、衝突検知部７又は衝突予知部８が衝突を検知し、或いは予知すると、電動モータ３を作動させると共に、この電動モータ３の作動開始から所定時間、機械的回転数増加部４を作動させる。電動モータ３の動力は、モータシャフト３０、歯車機構５を介して、ファンシャウト２０に伝達され、回転ファン２を回転させる。さらに、機械的回転数増加部４は、電動モータ３の作動開始から所定時間作動して、回転ファン２の回転数を機械的に増加させる。

続いて、図３を参照して、機械的回転数増加部４の構成について説明する。
図３に示すように、機械的回転数増加部４は、回転ファン２のファンシャフト２０に動力を伝達することができるばねシャフト４０と、このばねシャフト４０に一端を巻き付けたゼンマイ４１ばねとを有する。ゼンマイばねの他端は、図３に仮想線で示すケース４４に固定されている。

さらに、機械的回転数増加速部４は、ばねシャフト４０とファンシャフト２０とを接続するクラッチ機構４２と、ばねシャフト４０を係止するロック機構４３を更に有する。このクラッチ機構４２は、電磁コイルを内蔵した電磁クラッチ機構であり、ＣＰＵ６によって、接続、切り離しが制御される。また、ロック機構４３は、ばねシャフト４０の軸線に垂直に開口した穴に差し込まれるピンと、このピンを前後に移動させる電磁ソレノイドとから構成される。電磁ソレノイドは、ケース４４に固定されている。そして、ロック機構４３の係止、解除は、ＣＰＵ６によって制御される。

次に、図４を参照して、作動部１０の動作について説明する。図４の上段は、電動モータの作動のタイムチャートであり、中段は、クラッチ機構の作動のタイムチャートであり、下段は、ロック機構のタイムチャートである。
まず、初期状態において、電動モータ３には電圧が印加されておらず、クラッチ機構４２は分離状態であり、且つ、ロック機構４３は、係止状態である。

そして、時刻ｔ０に、衝突検知部７が衝突を検知し、或いは、衝突予知部８が衝突を予知すると、ＣＰＵ６は、電動モーター３に正の電圧を印加して、電動モータ３のモータシャフト３０を、図３の矢印Ａの方向に正回転させる。電動モータ３による動力は、モータシャフト３０から、歯車機構５を介して、ファンシャフト２０に伝達され、回転ファン２を回転させる。
なお、このとき電動モータ３に印加する電圧は、例えば、その電動モータ３の定格電圧が望ましい。

同時に、時刻ｔ０に、ＣＰＵ６は、ロック機構４３の電磁ソレノイドに係止ピンを移動させて、ロック機構４３を解除状態にする。これにより、ゼンマイばね４１が解放されて、ばねシャフト４０が、図３の矢印Ｂの方向に正回転する。このとき、クラッチ機構４２は接続状態であるので、ゼンマイばね４１による動力は、ばねシャフト４０から、クラッチ機構４２を介して、ファンシャフト２０に伝達される。

ここで、図５のグラフに、回転ファン２の回転数の時間変化の様子を模式的に示す。図５のグラフの横軸は時間を表し、縦軸は、回転ファン２の回転数を表す。そして、図５のグラフに、本実施形態の場合の回転ファン２の回転数の時間変化を曲線Ｉで模式的に示し、併せて、電動モータ３だけの場合の回転ファン２の回転数の時間変化を破線IIで模式的に示す。

本実施形態では、上述のように、電動モータ３の作動開始直後に、電動モータ３からの動力に加えて、ゼンマイばね４１からの動力がファンシャフト２０に伝達される。このため、曲線Ｉで示すように、回転ファン２回転数は、破線IIで示す電動モータ３だけの場合の回転数に比べて、急激に上昇し、電動モータ３だけによる定常回転時の回転数を超える回転数に達する。このため、電動モータ３の作動開始直後から、エアバッグに大風量で空気を供給することができる。その結果、エアバッグを短時間で膨張展開させることができる。

続いて、時刻ｔ０から所定時間Δｔ経過後の時刻ｔ１に、ＣＰＵ６は、クラッチ機構４２を分離状態にする。これにより、ゼンマイばね４１からの動力が、回転ファン２に伝達されなくなる。これは、ゼンマイばね４１の回転力が時間と共に低下するため、ゼンマイばね４１が、回転ファン２の回転を妨げることを防ぐためである。ここで、所定時間Δｔは、電動モータの機械特性によるが、一例として、バンパーエアバッグ用電動モータの場合、例えば１秒間である。

時刻ｔ１以降、回転ファン２は、電動モータ３による動力だけで回転する。このため、図５の曲線Ｉに示すように、回転ファン２の回転数は、ピーク回転数から減少して、定常状態の回転数となる。

続いて、時刻ｔ２に、ＣＰＵ６は、電動モータ３に印加する電圧を０にする。これにより、回転ファン２の回転が停止する。
なお、電動モータ３の作動の継続時間は、例えば、乗員の体格等に合わせて調節されることが好ましい。

さらに、乗用車が停車後、所定時間が経過した後の時刻ｔ３に、ＣＰＵ６は、電動モータ３に今度は、負の電圧を印加して、電動モータ３のモータシャフト３０を、図３の矢印Ｃの方向に逆回転させる。電動モータ３による動力は、モータシャフト３０から、歯車機構５を介して、ファンシャフト２０に伝達され、回転ファン２を逆回転させる。これにより、膨張展開したエアバッグ１内の空気が排気される。

同時に、時刻ｔ３に、ＣＰＵ６は、クラッチ機構４２を接続状態にする。これにより、ファンシャフト２０の回転がばねシャフト４０に伝達され、ばねシャフト４０が、図３の矢印Ｄの方向に逆回転する。その結果、ゼンマイばね４１が、ばねシャフト４０に再び巻き付けられる。

続いて、時刻ｔ４に、ＣＰＵ６は、クラッチ機構４２を再び分離状態にさせ、同時に、ロック機構４３を再びロック状態とする。

さらに、エアバッグ１が十分に排気された後の時刻ｔ５に、ＣＰＵ６は、電動モータ３に印加電圧を０にして、電動モータ３の回転を停止させる。その後、ＣＰＵ６は、クラッチ機構４２を再び接続状態とする。これにより、電動モータ、クラッチ機構４２及びロック機構４３が、初期状態と同じ状態となり、エアバッグ装置を繰り返し使用する準備がされる。

次に、本発明の車両用エアバッグ装置の第二実施形態について説明する。
まず、図６を参照して、第二実施形態の車両用エアバッグ装置の構成について説明する。図６に示すように、第二実施形態の車両用エアバッグ装置は、衝突時又は衝突予知時に膨張展開するエアバッグ１と、エアバッグ１を膨張展開させるために、エアバッグ１に空気を供給する回転ファン２と、回転ファン２を回転させる直流電動モータ３と、電動モータ３の作動開始から所定時間作動して、回転ファン２の回転数を電気的に増加させる電気的回転数増加としての電源部９とから構成される。

次に、図７のタイムチャートを参照して、本実施形態の車両用エアバッグ装置の動作について説明する。
まず、初期状態において、電動モータ３には電圧が印加されておらず、電動モータ３は停止している。

そして、時刻ｔ０に、衝突検知部７が衝突を検知し、或いは、衝突予知部８が衝突を予知すると、ＣＰＵ６は、電源部９に、エアバッグの膨張展開の開始から１秒未満の短い所定時間Δｔだけ、電動モータ３に、その電動モータ３の定格電圧を超える過電圧を印加させる。ここで、所定時間Δｔは、電動モータの電気的特性によるが、一例として、バンパーエアバッグ用電動モータの場合、例えば、約０．５秒である。また、ここでは、例えば、定格電圧１２Ｖに対して、その１．５倍の１８Ｖの過電圧を印加する。
なお、本実施形態は、過電圧を印加する例について説明するが、過電流を流す場合も同様である。

このように、電動モータ３に、過電圧を短時間印加することにより、上述した第一実施形態と同様に、回転ファン２回転数が急激に上昇し、電動モータ３に定格電圧を印加した場合の定常回転時の回転数を超える回転数に達する。このため、電動モータ３の作動開始直後から、エアバッグに大風量で空気を供給することができる。その結果、エアバッグを短時間で膨張展開させることができる。

続いて、時刻ｔ０から所定時間Δｔ経過後の時刻ｔ１に、ＣＰＵ６により、電源部９が電動モータ３に印加する電圧が、定格電圧に下げられる。これにより、電源モータ３が過電流により損傷することを防ぐためである。

時刻ｔ１以降、回転ファン２は、電動モータ３による動力だけで回転する。このため、図５の曲線Ｉに示すように、回転ファン２の回転数は、ピーク回転数から減少して、定常状態の回転数となる。

続いて、時刻ｔ２に、ＣＰＵ６は、電動モータ３に印加する電圧を０にする。これにより、回転ファン２の回転が停止する。
さらに、乗用車が停車後、所定時間が経過した後の時刻ｔ３に、ＣＰＵ６は、電動モータ３に今度は、負の電圧を印加して、回転ファン２を逆回転させる。これにより、膨張展開したエアバッグ１内の空気が排気される。

続いて、エアバッグ１が十分に排気された後の時刻ｔ４に、ＣＰＵ６は、電動モータ３に印加電圧を０にして、電動モータ３の回転を停止させる。これにより、エアバッグ装置を繰り返し使用する準備がされる。

上述した各実施形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び組み合わせを行うことができ、これに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、図１に示した種々のエアバッグ装置のすべてを本発明によるものとしたが、例えば、車両に複数のエアバッグ装置を搭載する場合、いずれかのエアバッグ装置を本発明によるものとし、残りのエアバッグ装置を従来のインフレータ式のものとしてもよい。

また、一つの作動装置を配管を介して複数のエアバッグに連結して、一つの回転ファンにより複数のエアバッグに空気を供給してもよい。
また、本発明の車両用エアバッグ装置の適用は、図１に示したエアバッグの配置に限定されず、例えば、サイドエアバッグ等の任意の位置に配置されたエアバッグについて適用することができる。
また、上述の実施形態では、回転駆動手段として電動モータを用いた例について説明したが、本発明では、回転駆動手段は直流電動モータに限定されない。

乗用車に搭載した車両エアバッグ装置の配置例を示す概略図である。 第一実施形態の車両用エアバッグ装置の構成を示す概略図である。 第一実施形態の車両用エアバッグ装置の作動部の構成を示す斜視図である。 第一実施形態の車両用エアバッグ装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 第一実施形態の車両用エアバッグ装置による回転ファンの回転数の時間変化を模式的に示すグラフである。 第二実施形態の車両用エアバッグ装置の構成を示す概略図である。 第二実施形態の車両用エアバッグ装置の動作を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ エアバッグ
２ 回転ファン
３ 電動モータ
４ 機械的回転数増加部
５ 歯車機構
６ ＣＰＵ
７ 衝突検知部
８ 衝突予知部
９ 電源部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 作動部
２０ モータ回転軸
３０ ファンシャフト
４０ ばねシャフト
４１ ゼンマイばね
４２ クラッチ機構
４３ ロック機構
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ エアバッグ装置
１０１ ステアリング
１０２ インスツルメントパネル
１０３ 運転席
１０４ 助手席
１０５ 車体

Claims (8)

1. 衝突時又は衝突予知時に膨張展開するエアバッグと、
   上記エアバッグを膨張展開させるために、上記エアバッグに空気を供給する回転ファンと、
   上記回転ファンを回転させる回転駆動手段と、
   上記回転駆動手段の作動開始から所定時間作動して、上記回転ファンの回転数を増加させる回転数増加手段と、
   を有することを特徴とする車両用エアバッグ装置。
2. 上記回転数増加手段は、上記回転ファンの回転数が、上記回転駆動手段による定常回転時の回転数を超える回転数に達するように、上記回転ファンの回転数を増加させるように構成される、請求項１記載の車両用エアバッグ装置。
3. 上記回転数増加手段は、上記回転ファンの回転数を機械的に増加させる機械的回転数増加手段である、請求項１又は２記載の車両用エアバッグ装置。
4. 上記機械的回転数増加手段は、回転ファンのファンシャフトに動力を伝達することができるばねシャフトと、
   当該ばねシャフトに巻き付けたゼンマイばねと、を有する、請求項３記載の車両用エアバッグ装置。
5. 上記機械的回転数増加速手段は、上記ばねシャフトと上記ファンシャフトとを接続するクラッチ機構を更に有し、
   上記クラッチ機構は、上記回転駆動手段の作動開始から所定時間経過後、上記ばねシャフトと上記ファンシャフトとを切り離す、請求項４記載の車両用エアバッグ装置。
6. 上記回転駆動手段は、上記エアバッグが膨張展開した後、上記ばねシャフトを逆回転させて、上記ゼンマイばねを当該ばねシャフトに再び巻き付ける、請求項４又は５記載の車両用エアバッグ装置。
7. 上記回転駆動手段は、電動モータであり、
   上記回転数増加手段は、上記電動モータの回転数を電気的に増加させる電気的回転数増加手段である、請求項１又は２記載の車両用エアバッグ装置。
8. 上記電気的回転数増加手段は、上記エアバッグの膨張展開の開始から所定時間、上記電動モータに、当該電動モータの定格電圧及び／又は定格電流を超える過電圧及び／又は過電流を印加する電源部である、請求項７記載の車両用エアバッグ装置。

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