JP2006284570A

JP2006284570A - エアバッグの展開許容値を決定する方法

Info

Publication number: JP2006284570A
Application number: JP2006066048A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Nakayama; 芳和中山
Original assignee: Takata Corp
Current assignee: Takata Corp
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2006-10-19
Also published as: US20060201242A1

Abstract

【課題】エアバッグモジュール構成物中に使われているエアバッグ組立品に対する安全係数を決定する方法を提供する。
【解決手段】安全係数決定方法は、（ａ）モジュール内に収められているエアバッグの適切な展開を保証する為にエアバッグモジュールを試験する工程、（ｂ）強度初期値を決定する為にエアバッグの形成に使われている布地に相当する第１エアバッグ布地を試験する工程、（ｃ）布地の経年変化を模擬する為にエアバッグに使われて布地に相当する第２エアバッグ布地を所定継続時間の間、所定温度に加熱する工程、（ｄ）強度最終値を決定する為に第２エアバッグ布地を試験する工程、および（ｅ）強度初期値および最終値に基づいてエアバッグモジュールが適切に動作することができる安全係数を決定する工程を含む。
【選択図】図１

Description

本出願は、エアバッグの展開許容値を決定する方法に関する。特に、本発明は、通常の展開条件下でのエアバッグの基礎布地の安全係数（「展開許容値」とも呼ばれる）を計算する方法に関する。

従来、エアバッグを含むエアバッグモジュールの性能を保証するために、さまざまな展開条件下でエアバッグを試験することが知られている。たとえば、エアバッグは、多くの場合、静的条件（たとえば、エアバッグモジュールは治具上に取り付けられてインフレータの点火によって展開される）および動的条件（たとえば、衝突試験用の擬似人体を使った擬似自動車事故）の両方の条件下で試験される。

静的展開試験は、エアバッグの完全で適切な膨張およびその膨張の結果としての形状を保証するために通常実施される。これらの静的試験は、車両内のエアバッグモジュールの位置決めを模擬した形でエアバッグモジュールを治具上に取り付ける工程を含む。これらの静的展開試験は、通常、さまざまな温度で、たとえば、高温（摂氏８５±３度）試験、標準温度（摂氏２４±３度）試験、および低温（摂氏−３５±３度）試験で実行される。このような条件下で、エアバッグの展開は、合格（「ＯＫ」）または不合格（「不良」または「ＮＧ」）として判定される。

残念ながら、たとえエアバッグが特定の試験条件下で合格の認可を受けたとしても、その合格の度合いは相対的に未知である。たとえば、摂氏−３５±３度で試験された場合、エアバッグが合格となったとしても、そのエアバッグは摂氏−４０度でも合格するかどうかは未知（または少なくとも容易に分からない）である。この課題を考慮に入れてなされてきた本発明は、エアバッグの展開許容値を決定する方法に向けられている。

発明の要約

通常展開におけるエアバッグ基礎布地の劣化基準に対応する安全係数は、人工的に経年変化させたエアバッグ布地片を使って、類似の経年変化していないエアバッグ布地片と比較する静的展開試験から決定することができる。引張強度および伸張試験、引裂試験、またはミューレン破裂試験を使うことによって、この関連性を決定することができ、モジュール組立品の強度を予測することが可能になる。

本発明の好ましい実施形態は、エアバッグモジュールの適切な動作に対する安全係数を決定する方法に対処している。この決定方法は、他の可能な工程の中で、（ａ）モジュール内に収められているエアバッグの適切な展開を保証するためにエアバッグモジュールを試験する工程、（ｂ）強度初期値を決定するためにエアバッグの形成に使われている布地に相当する第１エアバッグ布地を試験する工程、（ｃ）布地の経年変化を模擬するためにエアバッグに使われている布地に相当する第２エアバッグ布地を所定継続時間の間、所定温度に加熱する工程、（ｄ）強度最終値を決定するために第２エアバッグ布地を試験する工程、および（ｅ）強度初期値および最終値に基づいてエアバッグモジュールが適切に動作することができる安全係数を決定する工程を含む。

この方法のさらなる好ましい実施形態においては、安全係数を決定する工程は、強度初期特性を強度最終特性で除算する工程を含む。

この方法のさらなる別の好ましい実施形態においては、第１エアバッグ布地を試験する工程は、第１エアバッグ布地を引張試験にかける工程を含むことができる。同様に、第２エアバッグ布地を試験する工程は、第２エアバッグ布地を同じ引張試験にかける工程を含むことができる。

この方法のさらなる別の好ましい実施形態においては、第１エアバッグ布地を試験する工程は、第１エアバッグ布地を引裂試験にかける工程を含むことができる。同様に、第２エアバッグ布地を試験する工程は、第２エアバッグ布地を同じ引裂試験にかける工程を含むことができる。

この方法のさらなる別の好ましい実施形態においては、第１エアバッグ布地を試験する工程は、第１エアバッグ布地を破裂試験にかける工程を含むことができる。同様に、第２エアバッグ布地を試験する工程は、第２エアバッグ布地を同じ破裂試験にかける工程を含むことができる。

本発明の別の好ましい実施形態は、エアバッグモジュールが適切に動作することができる安全係数を決定する方法に対処している。この決定方法は、他の可能な工程の中で、（ａ）モジュール内に収められているエアバッグの適切な展開を保証するためにエアバッグモジュールを試験する工程、（ｂ）強度初期特性を決定するためにエアバッグの形成に使われている布地に相当する第１のエアバッグ布地を試験する工程、（ｃ）エアバッグに使われている布地に相当する第２のエアバッグ布地を人工的に経年変化させる工程、（ｄ）強度最終特性を決定するために第１所定条件下で人工的に経年変化させた第２エアバッグ布地を試験する工程、および（ｅ）強度の初期特性および最終特性に基づいてエアバッグモジュールが適切に動作することができる安全係数を決定する工程を含む。

この方法のさらなる好ましい実施形態においては、第２のエアバッグ布地を人工的に経年変化させる工程は、所定継続時間の間、所定温度で加熱する工程を含むことができる。

この方法のさらなる別の好ましい実施形態においては、第１エアバッグ布地を試験する工程は、第１エアバッグ布地を引張試験にかける工程を含むことができる。同様に、人工的に経年変化させた第２エアバッグ布地を試験する工程は、第２エアバッグ布地を同じ引張試験にかける工程を含むことができる。

この方法のさらなる別の好ましい実施形態においては、第１エアバッグ布地を試験する工程は、第１エアバッグ布地を引裂試験にかける工程を含むことができる。同様に、人工的に経年変化させた第２エアバッグ布地を試験する工程は、第２エアバッグ布地を同じ引裂試験にかける工程を含むことができる。

この方法のさらなる別の好ましい実施形態においては、第１エアバッグ布地を試験する工程は、第１エアバッグ布地を破裂試験にかける工程を含むことができる。同様に、人工的に経年変化させた第２エアバッグ布地を試験する工程は、第２エアバッグ布地を同じ破裂試験にかける工程を含むことができる。

この方法のさらなる別の好ましい実施形態においては、安全係数を決定する工程は、強度初期特性を強度最終特性で除算する工程を含む。

前述の一般的な記載および以下の詳細な記載はともに、典型例であり、単なる説明例にすぎず、特許請求された本発明を限定するものではないことは明白である。

発明の詳細な説明

本発明の好ましい実施形態を、図を参照しながら説明する。本明細書中に記載の本発明の好ましい実施形態それぞれにある同一または類似の部品に言及するとき、図面全体にわたって同様の番号を使うものとする。

経年変化させた後のエアバッグモジュールの性能の確度を評価するためには、経年変化していないエアバッグモジュールを最初に（たとえば、静的展開試験によって）試験して、そのエアバッグモジュールが十分に機能するかどうかを確認する。次に、エアバッグモジュールに相当するエアバッグ布地の試験片を最初に室温で試験して、強度の初期特性を確認する。エアバッグ布地片をかける試験は、引張および伸張試験、引裂試験、および／またはミューレン破裂試験を含むことができる。

最初の試験が完了し、強度初期特性が決定された後、エアバッグ布地の類似片を人工的に経年変化させる。本発明の１つの好ましい実施形態においては、人工的に経年変化させる工程は、指定された時間、特定温度（たとえば、摂氏１００度、１５０度、２００度など）において乾熱オーブン内でエアバッグ布地片を加熱する工程を含む。次に、人工的に経年変化させたエアバッグ布地の各片を経年変化していない布地片と同様の方法で試験する。強度最終特性を定義している人工的に経年変化させた布地片の試験結果を強度初期特性と比較することによって、詳細に後述するとおり、安全係数を定義することができる。

安全係数に基づけば、さまざまな条件下の適切なエアバッグ展開の確度を容易に予測することができる。その結果として、特定のエアバッグモジュールがさらされそうな条件にもよるが、正確に適合するエアバッグ組立品を選択することが可能になる。特殊な例としては、自動車が販売され、フロリダ州、マイアミなどの一般に暑い気候で予想通り使われる場合、そのような暑い気候向けに適合されたエアバッグ組立品を特定の安全係数に基づいて選択することができる。別の例としては、自動車が販売され、アラスカ州、アンカレッジなどの一般に寒い気候で予想通り使われる場合、そのような極寒の気候向けに適合された別のエアバッグ組立品を別の安全係数に基づいて選択することができる。

前述に加えて、各布地片を複数の経年変化条件下で試験し、その後、強度初期特性と比較することができる。換言すれば、各布地片を、たとえば、約２時間、６時間、１２時間、２４時間、３６時間、４８時間、７２時間など、（たとえば、摂氏２００度で加熱乾燥して）経年変化させることができる。エアバッグ布地の少なくとも３つの試験片を各経年変化条件に対して準備することが望ましい。

各擬似経年変化条件が完了した後、エアバッグ布地片をオーブンから取り出して、通常、少なくとも４時間冷却させる。冷却後、人工的に経年変化させたエアバッグ布地片を、経年変化していないエアバッグ布地片をかけた試験と同じ試験にかける。経年変化させたエアバッグ布地片に対する試験結果によって、強度最終特性が定義される。

その後、各エアバッグ布地片に対する強度初期特性を各エアバッグ布地片に対する強度最終特性と比較する。たとえば、強度初期特性を強度最終特性で除算することができる。特定の例としては、布地初期強度が分かっているエアバッグ布地片が、たとえば、摂氏２００度で７２時間加熱乾燥させたことによる経年変化によって５５．４％だけ劣化した（すなわち、強度最終特性は４４．６％となった）場合、そのエアバッグの安全係数は、２．２４であると定義される。詳細に述べると、安全係数は以下のとおり計算することができる。
安全係数（たとえば、２．２４）＝初期強度（たとえば、１００％）／最終強度（たとえば、４４．６％）

新しいエアバッグ布地片および人工的に経年変化させたエアバック布地片のそれぞれに対する引張および伸張試験は、特定の大きさの布地試験片１００、１１０を使うことによって実施することができる。たとえば、図１Ａに示されるとおり、布地試験片１００は、２５０ｍｍｘ４０ｍｍ（タテ糸ｘヨコ糸方向）の大きさを有する。同様に、図１Ｂに示されるとおり、別の布地試験片１１０は、４０ｍｍｘ２５０ｍｍ（タテ糸ｘヨコ糸方向）の大きさを有する。図１Ａに示される例において、試験片１００は、全幅４０ｍｍを有し、その幅は各側に５ｍｍのヨコ糸を含み、そのため３０ｍｍの有効幅を定義している。同様に、図１Ｂに示される例において、試験片１１０は、全高４０ｍｍを有し、その高さは各側に５ｍｍのタテ糸を含み、そのため３０ｍｍの有効高さを定義している。

指定数（たとえば、５）の試験片を準備し、いくつか（たとえば、２）の試験片を、経年変化していない条件下で試験し、残りの試験片を擬似経年変化させた後に試験し、それによって、比較の基礎を準備することができる。その次に、従来の布地材料引張試験機（不図示）を使って、片１００、１１０を以下の方法で試験する。

各布地試験片１００、１１０（経年変化していないものおよび経年変化させたもの）を、試験機のクランプ部分に、たとえば、１５０ｍｍクランプを引き離した状態で取り付け、それによって、引張荷重を均等に加えることが可能になる。つぎに、初期荷重（たとえば、Ｎ）を布地片１００、１１０に加えて、布地片１００、１１０内の不自然なしわを取り除く。荷重がかかった布地片１００、１１０の中央領域、たとえば、布地片１００（図１Ａ）のヨコ糸方向の中央領域１００ｍｍ以内に、または布地片１１０（図１Ｂ）のタテ糸方向の中央領域１００ｍｍ以内に伸び計をくっつける。特定のゲージ線もまた伸び計とともに使うことができる。

つぎに、張力を布地片１００、１１０に加える。たとえば、張力は、２００±１０ｍｍ毎分の速度で加えることができる。試験された各布地片に対して、布地片１００、１１０が裂けたり、破れたり、または違った風に破損（以下まとめて「破損」）したときに確認された最大強度および伸びが記録される。クランプ部分の１０ｍｍ以内で破損した、異常に破損した、または伸び計セット内で破損した試験片もまた確認することができる。

低温、常温、および高温の引張試験は、上記のプロトコルによって各布地片１００、１１０に対して行うことができる。たとえば、各布地片１００、１１０（経年変化していないものおよび経年変化させたもの）は、さまざまな周囲温度、たとえば、摂氏約−３５±３度（低温試験）、摂氏約２４±３度（標準室温試験）、および摂氏約８５±３度（高温試験）で試験することができる。

前述に加えて、試験速度もまた調節可能である。詳細に述べれば、前述の試験が２００ｍｍ毎分で行われたのに対して、試験はまた別の速度で実施することも可能である。特定の例としては、布地片１００、１１０（経年変化していないものおよび経年変化させたもの）は、たとえば、約０．５ｍ毎秒、約１．０ｍ毎秒、約５．０ｍ毎秒、および約１０．０ｍ毎秒（すなわち、それぞれ約３０，０００、６０，０００、３００，０００、および６００，０００ｍｍ毎分）の速度で高速引張試験にかけることができる。引張強度および最大破断強度は、両布地片１００、１１０を使って、各経年変化条件において、タテ糸およびヨコ糸の両方向に対して表示されることが望ましい。

経年変化していない条件および人工的に経年変化させた条件のそれぞれに対して、引張／伸張試験の結果を平均化または標準化（たとえば、タテ糸方向およびヨコ糸方向に特に起因する差異を考慮に入れて）し、それによって、強度初期特性および最終特性をより正確に定義することができる。異常な試験結果は記録され、場合によっては、強度特性の平均化または標準化に使われない可能性がある。つぎに、結果として標準化／平均となる可能性のある引張強度最終特性を、結果として標準化／平均となる可能性のある引張強度初期特性と、前述の方法で比較することができる。この比較の結果によって、各試験片１００、１１０に対する安全係数が決定される。

引張および伸張試験を使って強度初期特性および最終特性を決定する場合、引張伸張データは、以下のひずみ式からタテ糸方向およびヨコ糸方向それぞれに対して表示することができる。
伸張＝（Ｌ_２−Ｌ_１）／（Ｌ_１）
ただし、Ｌ_１は初期荷重（たとえば、１５０ｍｍ）におけるゲージ長であり、Ｌ_２は最大荷重（たとえば、破断時）（たとえば、１７５ｍｍ）におけるゲージ長である。引張強度の単位は、Ｎ／ｃｍであるが、伸張には単位はない。したがって、従来から伸張は以下のとおり百分率で測定される。
伸張１６．６７％＝｛（１７５ｍｍ−１５０ｍｍ）／１５０ｍｍ｝ｘ１００％

布地試験片の引裂試験もまた特定の大きさの片を使って行う。たとえば、図２Ａに示されるとおり、布地片２００は、５０ｍｍｘ１００ｍｍ（タテ糸ｘヨコ糸方向）の大きさを有するように切ることができる。同様に、図２Ｂに示されるとおり、類似の布地片２１０は、１００ｍｍｘ５０ｍｍ（タテ糸ｘヨコ糸方向）の大きさを有するように切ることができる。試験片２００、２１０のそれぞれは、片２００、２１０の短い側端部２０４、２１４に通常直角に片２００、２１０の中央部に向かって長い切り込み２０２、２１２を入れることによって作成される。

つぎに、引裂試験片２００、２１０（経年変化していないものおよび経年変化させたもの）のそれぞれを従来の引張試験機のクランプ間に取り付け、それによって、片２００、２１０が切り込み２０２、２１２のせいで、すなわち、切り込みがクランプ間に延在する想像線に対して直角方向に配向されるせいで引裂かれる可能性があるような方向に片２００、２１０を位置合わせする。つぎに、試験片２００、２１０を（たとえば、２００±１０ｍｍ／ｍｉｎで）引っ張り、引裂かれる時点の荷重を記録する。高温試験および低温試験もまた、前述の方法、で行うことができる、すなわち、引裂試験もまた、摂氏約−３５±３度（低温試験）、摂氏約２４±３度（標準室温試験）、および摂氏約８５±３度（高温試験）で実行することができる。

経年変化していない条件および経年変化させた条件のそれぞれに対して、複数の引裂試験片２００、２１０を試験することが望ましい。これらの引裂試験の結果を標準化／平均化することによって、強度初期特性および最終特性を定義することができる。異常な試験結果は記録され、場合によっては、強度特性の確認に使われない可能性がある。つぎに、結果として標準化／平均となる可能性のある引裂強度最終特性を、結果として標準化／平均となる可能性のある引裂強度初期特性と、前述の方法で比較することができる。この比較の結果によって、試験片２００、２１０に対する安全係数が決定される。

ミューレン破裂試験もまた、エアバッグ布地の経年変化していない試験片および経年変化させた試験片で実行することができる。詳細に述べると、図１Ａ、１Ｂに示される布地試験片などの布地試験片を従来のミューレン破裂試験機内の２つの平坦で水平な環状プレートの間に固定する。一定速度で動くピストンによって流体がチャンバーから排出され、それによって、下部プレート内の開口部を通して、クランププレートによって支持されていない試験片の領域に対抗して膨張するダイヤフラムが膨らまされる。シリンダに連結されている計器がシリンダ内の圧力上昇を測定する。試験片が破裂したとき、シリンダ内の最大圧力が表示され、それによって、試験片の破裂強度が示され、その破裂強度を強度特性として定義することができる。

経年変化していない条件および経年変化させた条件のそれぞれに対して、複数の破裂試験片を試験することが望ましい。これらの破裂試験の結果を標準化／平均化することによって、強度初期特性および最終特性を定義することができる。異常な試験結果は記録され、場合によっては、強度特性の確認に使われない可能性がある。つぎに、結果として標準化／平均となる可能性のある破裂強度最終特性を、結果として標準化／平均となる可能性のある破裂強度初期特性と、前述の方法で比較することができる。この比較の結果によって、試験片に対する安全係数が決定される。

エアバッグ布地の強度初期特性および最終特性に基づいて特定のエアバッグ組立品に対して安全係数を計算した結果、ある長期環境条件下で、そのエアバッグ組立品がどのように機能するかを予測することができる。この予測可能な性能の視点から、エアバッグ組立品が使われると予想される環境を熟考しかつ敏感に感じ取る態度で特定のエアバッグ組立品を選択することが可能になり、それによって、必要とされたとき意図したとおりにエアバッグ組立品が機能する確度を高めることができる。

本発明の開示にあたって、技術分野の当業者には明らかなように、本発明の精神と範囲内において別の好ましい実施形態および変形が可能である。したがって、本発明の精神と範囲内において本開示から技術分野の当業者によって達成可能なすべての変形は、本発明の更なる好ましい実施形態として含まれるものとする。本発明の範囲は、以下のクレームで述べられるとおり定義されるものとする。

図１は、引張試験用エアバッグの典型的試験片を示す。図２は、引裂試験用エアバッグの典型的試験片を示す。

Claims

エアバッグモジュールの適正動作に対する安全係数を決定する方法であって、前記方法は、
エアバッグモジュールを、前記モジュール内に収容されているエアバッグの適正展開を保証するために試験する工程と、
前記エアバッグの形成に使われている布地に相当する第１エアバッグ布地を、強度初期値を決定するために試験する工程と、
前記エアバッグの形成に使われている前記布地に相当する第２エアバッグ布地を、前記布地の経年変化を模擬するために所定継続時間の間、所定温度に加熱する工程と、
前記第２エアバッグ布地を、強度最終値を決定するために試験する工程と、
前記強度初期値および最終値に基づいて前記エアバッグモジュールの適正動作に対する安全係数を決定する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
安全係数を決定する前記工程は、前記強度初期値を前記強度最終値で除算する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の前記方法。
前記第１エアバッグ布地を試験する前記工程は、前記第１エアバッグ布地を引張試験にかける工程を含むことを特徴とする請求項１記載の前記方法。
前記第２エアバッグ布地を試験する前記工程は、前記第２エアバッグ布地を前記同様の引張試験にかける工程を含むことを特徴とする請求項３記載の前記方法。
前記第１エアバッグ布地を試験する前記工程は、前記第１エアバッグ布地を引裂試験にかける工程を含むことを特徴とする請求項１記載の前記方法。
前記第２エアバッグ布地を試験する前記工程は、前記第２エアバッグ布地を前記同様の引裂試験にかける工程を含むことを特徴とする請求項５記載の前記方法。
前記第１エアバッグ布地を試験する前記工程は、前記第１エアバッグ布地を破裂試験にかける工程を含むことを特徴とする請求項１記載の前記方法。
前記第２エアバッグ布地を試験する前記工程は、前記第２エアバッグ布地を前記同様の破裂試験にかける工程を含むことを特徴とする請求項７記載の前記方法。
エアバッグモジュールの適正動作に対する安全係数を決定する方法であって、前記方法は、
エアバッグモジュールを、前記モジュール内に収容されているエアバッグの適正展開を保証するために試験する工程と、
前記エアバッグの形成に使われている布地に相当する第１エアバッグ布地を、第１所定条件下で、強度初期特性を決定するために試験する工程と、
前記エアバッグの形成に使われている前記布地に相当する第２エアバッグ布地を人工的に経年変化させる工程と、
前記人工的に経年変化させた第２エアバッグ布地を、前記第１所定条件下で、強度最終特性を決定するために試験する工程と、
前記強度初期および最終特性に基づいて前記エアバッグモジュールの適正動作に対する安全係数を決定する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
前記第２エアバッグ布地を人工的に経年変化させる前記工程は、前記第２エアバッグ布地を所定継続時間の間、所定温度で加熱する工程を含むことを特徴とする請求項９記載の前記方法。
前記第１エアバッグ布地を試験する前記工程は、前記第１エアバッグ布地を引張試験にかける工程を含むことを特徴とする請求項９記載の前記方法。
前記人工的に経年変化させた第２エアバッグ布地を試験する前記工程は、前記第２エアバッグ布地を前記同様の引張試験にかける工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の前記方法。
前記第１エアバッグ布地を試験する前記工程は、前記第１エアバッグ布地を引裂試験にかける工程を含むことを特徴とする請求項９記載の前記方法。
前記人工的に経年変化させた第２エアバッグ布地を試験する前記工程は、前記第２エアバッグ布地を前記同様の引裂試験にかける工程を含むことを特徴とする請求項１３記載の前記方法。
前記第１エアバッグ布地を試験する前記工程は、前記第１エアバッグ布地を破裂試験にかける工程を含むことを特徴とする請求項９記載の前記方法。
前記人工的に経年変化させた第２エアバッグ布地を試験する前記工程は、前記第２エアバッグ布地を前記同様の破裂試験にかける工程を含むことを特徴とする請求項１５記載の前記方法。
安全係数を決定する前記工程は、前記強度初期特性を前記強度最終特性で除算する工程を含むことを特徴とする請求項９記載の前記方法。