本発明は、エアバッグをカバーするために自動車内に配置され、成形されたエアバッグカバーに関する。そのエアバッグカバーは、エアバッグカバーの実質的に大部分を占める第1の部分と、裂け目を画定する第2の部分とを備えている。第1の部分は第1の肉厚を有し、第2の部分は第1の肉厚よりも厚い第2の肉厚を有する。エアバッグカバーは、エアバッグが膨張したとき、エアバッグによって力が加えられた際に表面破壊することによって、エアバッグがエアバッグカバーを通過できるように開く。第2の部分の肉厚は、エアバッグカバーの望ましくない破壊を抑制するように構成されている。
また、本発明は、エアバッグをカバーするために自動車内に配置されたエアバッグカバーに関する。そのエアバッグカバーは、第1の部分と第2の部分とを備えている。第1の部分は、乗員のいる自動車の内部空間に面しているように構成された外側表面と、外側表面の反対側の内側表面とを備えている。第2の部分は第1の部分に設けられており、また、裂け目を越えて第1の部分が分離することを制限するために、第1の部分よりも厚い肉厚を有している。エアバッグカバーの内側表面は、溝または凹部を有する裂け目を備えており、その溝または凹部は、第2の部分の内側表面上の一対の対向する表面によって画定されている。裂け目は、間隔を置いて配置された複数の部材またはブリッジを備えており、その部材またはブリッジは、溝の対向する表面同士の間で裂け目の全幅にわたって延びている。エアバッグカバーは、エアバッグが膨張したとき、エアバッグによって力が加えられた際に表面破壊することによって開く。さらに、本発明は、エアバッグカバーを形成する方法に関するものであり、その方法は、鋳型キャビティとコアとの間に高分子材料を導入する段階と、第1の肉厚を有する第1の部分と、乗員のための自動車の内部空間に面しているように構成された外側表面と、外側表面の反対側の内側表面とを形成する段階と、第1の部分に設けられた第2の破壊制限部分であって、第1の肉厚よりも厚い第2の肉厚を有し、裂け目を画定する第2の破壊制限部分を形成する段階と、射出材料を型抜きする段階とを含んでいる。エアバッグカバーが反応射出成形材料(RIM)同士の反応によって形成されるように、高分子材料は反応射出成形材料を含んでいてもよい。
さらに、本発明は、エアバッグをカバーするために自動車内で使用される成形されたエアバッグカバーに関する。そのエアバッグカバーは、内側表面と、その内側表面の反対側の外側表面とを有する第1の部分であり、内側表面はある長さおよびある幅を有する溝によって画定された裂け目を備えた第1の部分と、溝の全幅にわたって延びて第1の部分を構造的に支持し、尚且つ裂け目に沿った第1の部分の変形を抑制する複数の部材とを備えている。そのエアバッグカバーは、エアバッグが膨張してエアバッグによって力が加えられた際に溝に沿って表面破壊することによってエアバッグがエアバッグカバーを通過できるように開く。
さらに、本発明は、開示された実施形態で示し、説明した様々な特徴および特徴の組合せに関するものである。開示された実施形態の目的および特徴を達成する他の方式は、以下の明細書において説明されており、また、当業者にはこの明細書を読めば明らかとなるであろう。そのような他の方式は、開示された実施形態の範囲に含まれる場合、開示された実施形態の範囲に含まれていると考えられる。
本発明の好ましい例示的実施形態および他の実施形態を詳細に説明する前に、本発明の適用性および範囲についていくつか一般的な説明を行う。理解してもらいたいこととして、本発明は、以下の説明で述べる内容、または図面に示した詳細な説明または方法論に限定されるわけではない。本発明は、他の実施形態をなすことが可能であり、また様々な方式で実施または実行することも可能である。また、理解してもらいたいこととして、本明細書において用いる表現法および用語法は、説明を目的としたものであり、限定するものとしてみなされるべきではない。
また、理解してもらいたいこととして、本明細書で説明する本エアバッグカバーは、ステアリングホイールと共に用いるように設けることもでき、さらに、このエアバッグカバーは、限定はしないが、助手側の計器パネル、シート、ドアフレーム、ルーフラインなどを含め、自動車内の任意の数の他の位置において利用することができ、いかなる乗員を保護するために利用することもできる。さらに、裂け目の1つの特定の全体的形状(例えば、伸張または変形された「H」字型の構成)を図に示しているが、任意の数の裂け目および/または形状を利用することができる。例えば、全体的な裂け目の形状は、「H」字型、「X」字型、「U」字型などの他の任意の好適な構成であってもよく、エアバッグによって力が加えられたときに裂け目が分離し、それによってエアバッグカバーを通過するための場所がもたらされるようなものであればよい。
図1を参照すると、エアバッグカバー10を示している。カバー10は、第1の側面(例えば表面)または乗員側面12(例えば、A側面、A表面、外側、外部など)と、第2の側面(例えば表面)または非乗員側面14(例えば、B側面、B表面、内側、内部など)とを備えている。図2に示すように、非乗員側面14は一次裂け目16と、1つまたは複数の二次裂け目18とを備えており、その1つまたは複数の二次裂け目18は一次裂け目16と交差している。
カバー10は、第1の部分19と第2の部分20(例えば、境界、区分、領域、範囲、補強部材など)とをさらに備えており、その第2の部分は裂け目16、18を囲んでいる。第1の部分19は、エアバッグカバーの大部分を占めている。第2の部分20は、エアバッグカバー10の第1の部分19の表面および裂け目16、18上に少なくとも部分的に上昇または隆起している。第2の部分20は、カバー10の第1の部分19よりも厚さが厚くなっている。一般に、エアバッグカバー10は、エアバッグが膨張したときに、エアバッグによって裂け目に沿って力が加えられて表面破壊することにより、エアバッグがエアバッグカバー10を通過できるように開く。第2の部分20の肉厚はエアバッグカバー10の残り(例えば第1の部分19)に対してより厚くなっている。この第2の部分20の肉厚は、裂け目16、18の外側のエアバッグカバー10の表面に沿った点、または裂け目16、18の外側のエアバッグカバー10の範囲における望ましくない表面破壊または引き裂きを抑制するように構成されたものである。第2の部分20の厚く形成された肉厚は、裂け目16、18を越えて生じるエアバッグカバー10の引き裂き動作または分離に対して十分な抵抗をもたらし、それによっていかなる引き裂きが生じた場合でも第1の部分19(裂け目の外側)または第2の部分20内に引き裂きを制限することを意図したものである。したがって、境界区分20は、エアバッグカバー10のひずみおよび/または緊張を緩和するための部分であり、また、裂け目16、18以外のカバー10の位置または部分(例えば、範囲、点など)におけるカバー10の望ましくない分離または分解(例えば、第1の部分または第2の部分の裂け目を越えた分離)を防止または抑制するように遮断または補強をもたらすことを意図したものである。図9に示すように、他の実施形態によれば、エアバッグカバーは第2の部分20を設けずに(すなわち第1の部分と裂け目16、18を備えて)成形される。様々な例示的実施形態によれば、裂け目の長さおよび裂け目同士の相対的角度は、任意の構成に応じて異なっていてもよい。
例示的実施形態によれば、表面28と表面30との間のカバー10の肉厚は、約0.5mmから1.5mmの範囲内、好ましくは約0.75mmから1.25mmの範囲内である。図4に示すように、カバー10は、カバー10の表面30の上方に延びる(隆起した)境界区分20を備えている。例示的実施形態によれば、境界区分20の肉厚は、表面28と表面32との間で約1.5mmから2.5mmの範囲内である。好ましい例示的実施形態によれば、境界区分20の肉厚は、表面28と表面32との間で約1.75mmから2.25mmの範囲内である。例示的実施形態によれば、境界区分20とカバー部分21との間の肉厚の比は、約4:1から1.25:1の範囲内である。境界区分20は、カバー10の表面30に対して約20度から40度の範囲内の角度で交差する壁または側面34を備えている。例示的実施形態によれば、裂け目18の端部と側面34との間の境界区分20の幅は、約5mmから15mmの範囲内であり、好ましくは約7mmから13mmの範囲内にある。他の実施形態によれば、エアバッグカバー10は、裂け目を囲む厚さの大きな境界区分20を備えることなく(すなわち、裂け目を囲む範囲が、実質的にカバーの残りの部分とほぼ同じ厚さを有する)裂け目を設けている。
図2および3を参照すると、裂け目16および外側の裂け目18は、複数の部材22(例えば、支持体、ブリッジ、リッジ、突起、バンプ、スパナなど)を備えており、この部材22は裂け目16、18を画定する溝の壁面同士の間に延びている。(溝を画定する)壁が溝(すなわち応力集中部)で崩壊することを防止または抑制するようにカバー10が形成された後、部材22は、裂け目16、18の全幅にわたって延び、裂け目16、18の変形(例えば、裂け目の壁が内向きに湾曲したり、またはたわんだりすること)に対して支持するように構成されている。部材22は、裂け目16、18の全長に沿って間隔を置いて設けられている。図に示すように、部材22は、裂け目の経路に沿って実質的に一定の間隔を置いて配置されている。図に示すように、部材22は、裂け目16、18に沿って(例えば、裂け目の最も低い点から測定して)高さが実質的に均一であり、また裂け目16、18に沿って(例えば、裂け目の側面同士の間で測定して)幅が実質的に均一であることが好ましい。別の方法として、部材を互いに異なる距離で、または異なる深さ(または高さ)で溝内に配置することができる。また、部材22は長さ方向に沿った裂け目の見え方を分割することにより、A側面12からの裂け目18の視認性を弱めることを意図したものである。例示的実施形態によれば、外側の裂け目18は、外側の裂け目18へ下向きにテーパの付いたランプ部または傾斜部24を備えている。傾斜部24は、分離されている材料の量を再び基準値(すなわち、第2の部分20の厚さ)へ漸次的に増加させることにより、裂け目18の端部における分離または破壊の速度および方向を制御することを意図したものである。理解してもらいたいこととして、エアバッグカバーの構成要素の測定値は、エアバッグカバーに対する所望の破壊特性に応じて変化させるようにしてもよい。
図4を参照すると、裂け目18が三角形の溝(例えば、くぼみ、切り込み、開口部など)として表示されている。例示的実施形態によれば、裂け目18は、ある角度(α)で交差する2つの側面を備えた概ね三角形の形状を有している。様々な実施形態によれば、αは、所望の表面破壊をもたらすためのいかなる構成であってもよい。図8に示す他の実施形態によれば、裂け目16、18はアール溝または半円溝62としてもよい。別の方法として、裂け目は、方形溝または他の任意の好適な形状で形成されていてもよい。
エアバッグカバー10は、裂け目16、18の視認性が自動車の乗員に対して最小化できるように構成することが望ましい。各裂け目に沿ったより高い均一性は不規則性が減少し、それによって裂け目16、18の視認性を最小化することが容易となる。また、理解されていることであるが、裂け目の変化や変化する寸法および/もしくは形状は、裂け目の視認性を最小にすることになる。したがって、様々な裂け目の構成が企図されている。
図5および6Aから6Dを参照すると、エアバッグカバー10を形成するための反応射出成形(「RIM」)工程を、例示的実施形態に従って示している。カバーおよび境界区分の肉厚を制御するためにRIM工程を用いることが好ましい。図6Aに示すように、エアバッグカバー10(例えばスキン)の形成に使用される射出された要素を受け入れるために、キャビティ42を有する鋳型40が提供される。図6Aは、非常に簡略化された鋳型40の例を示し、その鋳型40は、エアバッグカバーのA側面12およびB側面14ならびに対応する裂け目16、18(図2に示す)を形成するために利用することができる。図示したように、鋳型40aは内部または鋳型表面46(例えばキャビティ側面)を備えており、その鋳型表面46は、密閉してキャビティ42を画定するために、コア49のコア表面44に結合される。例示的実施形態によれば、コア表面44は、裂け目16、18と境界区分20とを有する(切り込まれた)輪郭48を備えている。輪郭48内の溝49は、部材22を裂け目内に形成する。コア49(コア表面44、輪郭48、溝49を含む)は表面構成を画定し、材料が鋳型キャビティ42に射出されたときのエアバッグカバー10のB側面14の全体的な形状は、輪郭48および表面44によって画定された形状となる。説明を目的として、コア表面44の輪郭48の例示的実施形態を図7に示す。
例示的実施形態によれば、RIM工程ではポリウレタンを使用して成形品を製造する。ポリウレタンは、最初は2つの液体成分、すなわちイソシアネートとポリオールである。イソシアネート材料は、芳香族材料(一般に光安定ではない)または脂肪族材料(一般に光安定である)のいずれであってもよい。芳香族材料を使用する場合、光に対する保護のために塗料または他の被覆剤を加えることが好ましい。例示的実施形態においては、ポリウレタンRIMシステムがどのように整備されているかに応じて、ポリウレタンRIMシステムで成形される部品は発泡体にも中実体にも形成することができ、それらの部品は柔軟なものから極端に硬いものまで変化させることができる。密度も同様に、約0.2から1.8に及ぶ比重で変化させることができる。
ポリウレタンRIM工程は、2つの液体成分の間の化学反応であり、それら2つの液体成分は、図5に示すように、温度制御された別個の供給タンク50、52に保持されている。図5を参照すると、イソシアネートおよびポリオールが、これらのタンク50、52から別個の供給管路54、56を介して計量装置58、60へ供給されて混合ヘッド64内へ送られている。例示的実施形態によれば、液体を鋳型40内へ射出するとき、混合ヘッド64の弁は開いている。液体反応物質は、所定の圧力(例えば20,684KPa(3,000psi)未満)でチャンバに入り、高速衝突によって混合される。混合チャンバから、液体はほぼ大気圧で鋳型40に流入する。鋳型40の内部において、液体は発熱化学反応を受け、その発熱化学反応によってポリウレタンポリマーが鋳型40内に形成される。様々な例示的実施形態によれば、サイクル時間は部品寸法および反応条件によって変化する。多くの場合、鋳型40は、約90秒以内に材料を射出され、硬化処理される。次いでスキンの型抜きが行われる。
図6Aから6Dは、鋳型がキャビティ内でどのように形成されるかをより詳細に示す。図6Aを参照すると、離型スプレー66が空洞40a内、および/または空洞40aに吹き付けられている。図6Aに示すように、離型スプレー66は鋳型表面46に吹き付けられている。離型スプレー66は、型抜き後にエアバッグカバーを鋳型から取り出すことを容易にするためのものである。図6Bを参照すると、塗料スプレー68がキャビティ40a内、および/またはキャビティ40aに吹き付けられている。図6Bに示すように、塗料スプレー68が鋳型表面46に吹き付けられている。塗料スプレー68は、完成品(例えばエアバッグカバー)に適切な色彩および外観特性をもたらし、さらには芳香族ベースの材料(イソシアネート)に光安定性をもたらしている。離型スプレー66および/または塗料スプレー68は、手動でまたはスプレー装置によって吹き付けることができる。他の様々な実施形態によれば、離型スプレーおよび/または塗料スプレーは、キャビティ内、および/またはキャビティへ吹き付けられない。図6Cを参照すると、コア49は鋳型40aの上に配置されて、鋳型表面46とコア表面44との間にキャビティ42を形成している。射出領域または部分70がコア49を通じて設けられており、材料72をキャビティ42に射出することが可能となっている。図6Dを参照すると、材料72が、コア49のコア表面44と鋳型40aの型表面46との間のキャビティ42内に射出されている。例示的実施形態によれば、射出材料72は、鋳型表面46に対して約80度から100度の範囲内の角度で射出される。好ましい実施形態によれば、射出材料72は、キャビティ40aに対して約90度の角度で射出される。キャビティ42内に射出されると、射出材料72はある期間の後に硬化し、型抜きされるが、その期間は温度、構成要素の材料特性などの複数の要素に依存する。例示的な実施形態によれば、射出材料72は、摂氏約37.8度(華氏約100度)を超える温度で硬化して型抜きされる。様々な例示的実施形態によれば、(A表面を形成する)キャビティ表面および(B表面を形成する)コア表面は、ニッケルシェル(例えば、電気めっきニッケル蒸着など)や、鋼(機械加工されたものなど)、アルミニウム(機械加工、鋳造など)、噴霧合金などを含んでいてもよい。
好ましい実施形態によれば、エアバッグカバー10を形成する工程は、反応射出成形材料を混合ヘッド64内に供給して射出材料72を形成する段階と、鋳型キャビティ42とコア49とを備えた鋳型40内に射出材料72を導入して、エアバッグカバー10が反応射出成形材料同士の間の反応によって形成されるようにする段階と、第1の肉厚を有する第1の部分19と、自動車の内部空間に面するように構成された外側表面28と、外側表面30、32の反対側の内側表面32とを形成する段階と、第1の部分19と一体であり、第1の肉厚よりも厚い第2の肉厚を有し、裂け目16、18を画定する第2の部分20を形成する段階と、裂け目の全幅にわたって延びる複数の支持部材22を裂け目内に形成する段階と、射出材料を型抜きする段階とを含んでいる。また、この工程は、射出材料72を導入する前に塗料スプレー68を鋳型キャビティ42に吹き付ける段階と、射出材料72を導入する前に離型スプレー66を鋳型キャビティ42に吹き付ける段階とを含んでもよい。この工程はまた、鋳型キャビティ42を利用して外側表面28を形成する段階を含んでもよい。
反応射出成形されたポリウレタンは、エアバッグカバーを製作するための好ましい方法であり、かつ好ましい材料である。例示的な実施形態によれば、カバー10は形状が実質的に平坦であってもよい。他の実施形態によれば、カバーは、周辺部がステアリングモジュール上の基部要素に取り付け可能となるように、カップ形状など他の幾何学的構成を有していてもよい。カバーの他の形状は、含まれる部品の特定の幾何学的形状に応じて変更してもよい。
また、好ましい実施形態および他の実施形態において示したエアバッグカバーの要素の構造および構成は、単に例示的なものであることに留意することが重要である。本発明の少数の実施形態についてのみ本開示において詳細に説明したが、本開示を検討する当業者であれば、特許請求の範囲に記載した主題の新規な教示および利点から大きく逸脱することなく、多数の修正(例えば、様々な要素の寸法、大きさ、構造、形状および釣合い、パラメータの値、固定装置、材料、色、向きなどの変更)が可能であることは容易に理解されよう。例えば、一体に形成されたものとして示した要素を複数の部品で構成(例えば、エアバッグカバーを複数の層で作製)してもよく、また複数の部品として示した要素を一体に形成してもよく、インターフェースの操作を逆にしても変更してもよく、システムの構造および/または他の要素の長さまたは幅を変更してもよい。留意されたいこととして、システムの要素および/またはアセンブリは、広範な色、風合いおよび組合せのいずれにおいても、十分な強度および耐久性をもたらす広範な材料のいずれでも構成することができる。したがって、そのようなすべての修正は、添付の特許請求の範囲で定められる本発明の範囲内に含まれることを意図している。任意の工程または方法における段階の順番および順序は、他の実施形態に従って変更されてもよいし、再び順序を付けられてもよい。特許請求の範囲において、機能に関する説明は、記載した機能を実施するものとして本明細書で説明した構造、また、構造に関する等価物だけでなく等価な構造をもカバーすることを意図したものである。本明細書で説明した本発明の精神から逸脱することなく、好ましい実施形態および他の例示的な実施形態の設計、動作条件および構成において、他の代替、修正、変更および/または省略をなすことができる。