JP3566082B2 - エアバッグ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、折り畳んだエアバッグの開口部周縁が固定されるリテーナの内部にインフレータを収納し、車両の衝突時に前記インフレータが発生するガスで膨張するエアバッグを展開して乗員を拘束するエアバッグ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエアバッグ装置は、インフレータが発生するガスで膨張するエアバッグにベントホールを設け、前記ガスの一部をベントホールから排出してエアバッグの内圧を制御している。かかるエアバッグ装置において、ベントホールを薄膜で閉鎖しておくことにより展開の初期にエアバッグを速やかに膨張させるとともに、展開が完了してエアバッグの内圧が高まると前記薄膜が破断し、ベントホールからガスを排出して乗員を柔らかく拘束するものが提案されている（実公平５−６２０６号公報参照）。
【０００３】
またエアバッグ装置に２個のインフレータを設けておき、エアバッグ装置の近傍に乗員が存在しない場合には２個のインフレータを両方とも点火し、エアバッグ装置の近傍に乗員が存在する場合には１個のインフレータだけを点火することにより、エアバッグの展開速度および内圧を乗員の位置に応じて制御するものが提案されている（特開平９−３０１１１５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記実公平５−６２０６号公報に記載されたものは、薄膜が破断する圧力にバラツキが発生し易いため、エアバッグの内圧が所定値に達したときにベントホールを的確に開放するのが難しいだけでなく、一旦開放したベントホールを再び閉じることができないので内圧の精密な制御が難しいという問題があった。また上記特開平９−３０１１１５号公報に記載されたものは、２個のインフレータを必要とするために部品点数が増加してコストアップの要因になるだけでなく、エアバッグの展開特性を２段階にしか制御できないためにきめ細かい制御が難しいという問題があった。
【０００５】
そこでエアバッグおよびインフレータを支持するリテーナにベントホールを形成し、アクチュエータで作動する制御弁で前記ベントホールの開度を制御すれば、エアバッグの内圧を時間の経過に応じて任意に制御することができる。この場合、エアバッグ装置の大型化およびコストの上昇を回避するために、ベントホールの開閉機構を可及的に簡素化することが望まれる。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、簡単な構造でエアバッグ装置のベントホールを的確に開閉できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、折り畳んだエアバッグの開口部周縁が固定されるリテーナの内部にインフレータを収納し、車両の衝突時に前記インフレータが発生するガスで膨張するエアバッグを展開して乗員を拘束するエアバッグ装置において、前記リテーナに形成したベントホールを開閉する圧電素子よりなるアクチュエータと、乗員状態を検出する乗員状態検出手段と、その乗員状態検出手段が検出した乗員の体重が大きい場合は小さい場合よりも各ベントホールの開度を小さくし、かつエアバッグの展開完了後の第１の期間で各ベントホールの開度を一定の小開度に保持し、前記第１の期間に続く第２の期間で各ベントホールの開度を増加させ、前記第２の期間に続く第３の期間で各ベントホールの開度を一定の大開度に保持し、前記第３の期間に続く第４の期間で各ベントホールの開度を減少させ、前記第４の期間に続く第５の期間で各ベントホールの開度を一定の小開度に保持するように、前記圧電素子に対する通電を制御してベントホールの開度を変化させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また請求項２に記載された発明は、折り畳んだエアバッグの開口部周縁が固定されるリテーナの内部にインフレータを収納し、車両の衝突時に前記インフレータが発生するガスで膨張するエアバッグを展開して乗員を拘束するエアバッグ装置において、前記リテーナに形成したベントホールを開閉する圧電素子よりなるアクチュエータと、車速を検出する車速検出手段と、その車速検出手段が検出した衝突時の車速が大きい場合はエアバッグの展開完了後に各ベントホールの開度を増加させてから減少させ、また前記車速が小さい場合はエアバッグの展開完了後に前記車速が大きい場合よりも遅い時期に各ベントホールの開度を増加させるとともに、その増加させた開度を前記車速が大きい場合の最大開度よりも大きい開度に保持するように、前記圧電素子に対する通電を制御してベントホールの開度を変化させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１，２の各構成によれば、アクチュエータでベントホールの開度を変化させることにより、車両の衝突時にインフレータが発生するガスがベントホールから排出される量を任意に制御することが可能となり、エアバッグの展開速度、エアバッグの拘束力の大きさ、エアバッグの収縮速度等を衝突の状態や乗員の状態に応じて任意に設定することができる。特に、圧電素子よりなるアクチュエータは、モータやソレノイドに比べて構造が簡単で故障が少なく、アクチュエータの部品点数の削減およびコストの削減を可能にしながら確実な作動を保証することができる。
【００１０】
また特に請求項１の上記構成によれば、乗員状態検出手段からの信号に基づいて圧電素子に対する通電を制御して、乗員状態検出手段が検出した乗員の体重が大きい場合は小さい場合よりも各ベントホールの開度を小さくするので、乗員の体重が大きい場合にエアバッグを膨張状態に維持できなくなるのを防止することができる。しかもエアバッグの展開完了後の第１の期間で各ベントホールの開度を一定の小開度に保持するので、衝突の慣性で前進する乗員がエアバッグを押し始める初期の拘束力を高めることができる。また前記第１の期間に続く第２の期間で各ベントホールの開度を増加させ、前記第２の期間に続く第３の期間で各ベントホールの開度を一定の大開度に保持するので、乗員がエアバッグから受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を柔らかく拘束することができる。更に、前記第３の期間に続く第４の期間で各ベントホールの開度を減少させ、前記第４の期間に続く第５の期間で各ベントホールの開度を一定の小開度に保持するので、エアバッグからガスが排出され難くして早期に収縮するのを防止することで、乗員の二次衝突の衝撃を充分に緩和することができる。
【００１１】
また特に請求項２の上記構成によれば、車速検出手段からの信号に基づいて圧電素子に対する通電を制御して、衝突時の車速が大きい場合はエアバッグの展開完了後に各ベントホールの開度を増加させてから減少させるのに対し、衝突時の車速が小さい場合はエアバッグの展開完了後に前記車速が大きい場合よりも遅い時期に各ベントホールの開度を増加させるとともに、その増加させた開度を前記車速が大きい場合の最大開度よりも大きい開度に保持するので、衝突時の車速が小さいために乗員がエアバッグに遅い時期に接触するのに合わせて各ベントホールを遅く開放し、かつ乗員がエアバッグから受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を一層柔らかく拘束することができる。
【００１２】
また請求項３に記載された発明は、請求項１又は２の構成に加えて、前記アクチュエータは前記ベントホールを覆うように配置されて一端が前記リテーナに固定された板状の圧電素子であることを特徴とする。上記構成によれば、極めて簡単な構造を持つ板状の圧電素子にベントホールを開閉する弁体の機能と、その弁体を駆動するアクチュエータの機能とを併せ持たせることでき、アクチュエータの小型化およびコストの削減が可能となる
また請求項４に記載された発明は、請求項３の構成に加えて、前記圧電素子に金属板よりなるプロテクタを積層したことを特徴とする。上記構成によれば、脆弱な圧電素子に金属板よりなるプロテクタを積層して耐久性を高めることができる。
【００１３】
また請求項５に記載された発明は、請求項１又は２の構成に加えて、前記リテーナに複数のベントホールを形成するとともに、前記ベントホールにそれぞれ対応する複数の開口を備えた弁板を前記リテーナに摺動自在に支持し、圧電素子を積層してなる前記アクチュエータで前記弁板を摺動させて前記ベントホールを開閉することを特徴とする。上記構成によれば、リテーナに形成した複数のベントホールと弁板に形成した複数の開口とを組み合わせることにより、弁板を僅かなストローク移動させるだけでベントホールの開度を全閉状態から全開状態まで変化させることが可能となり、アクチュエータの小型化と応答性の向上とが同時に達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 図１〜図２１は本発明の一実施例を示すもので、図１は自動車の車室前部の斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の４−４線拡大断面図、図５は運転席用エアバッグ装置の分解斜視図、図６は図１の６−６線拡大断面図、図７は図６の７−７線断面図、図８は図７の８−８線矢視図、図９は助手席用エアバッグ装置の分解斜視図、図１０は助手席用エアバッグ装置の変形例を示す、前記図７に対応する図、図１１は図１０の１１−１１線矢視図、図１２は図１０の１２−１２線断面図、図１３は図１の１３−１３線拡大断面図、図１４は図１３の１４方向矢視図、図１５は図１４の１５−１５線断面図、図１６は図１４の１６−１６線断面図、図１７は図１４の１７−１７線断面図、図１８はベントホールの開度の制御系を示すブロック図、図１９はベントホールの開度パターンの一例を示す図、図２０は乗員の状態によるベントホールの開度パターンの変化を示す図、図２１は車速によるベントホールの開度パターンの変化を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、運転席シート１の前方に配置されたステアリングホイール２の中央部に運転席用エアバッグ装置Ｒｄが設けられ、助手席シート３の前方に配置されたダッシュボード４の上部に助手席用エアバッグ装置Ｒｐが設けられ、運転席シート１および助手席シートのシートバック５，５の内部にそれぞれ側突用エアバッグ装置Ｒｓ，Ｒｓが設けられる。
【００１６】
次に、図２〜図５に基づいて運転席用エアバッグ装置Ｒｄの構造を説明する。
【００１７】
ステアリングホイール２は、ステアリングシャフト１１の後端に相対回転不能に嵌合してナット１２で固定されたステアリングボス１３と、このステアリングボス１３を囲繞するように配置された環状のホイールリム１４と、前記ステアリングボス１３に固定されたフロントカバー１５と、このフロントカバー１５に結合されたリヤカバー１６と、前記フロントカバー１５をホイールリム１４に接続する複数本のスポーク１７…とを備えており、フロントカバー１５およびリヤカバー１６により区画される空間にエアバッグモジュール１８が収納される。
【００１８】
エアバッグモジュール１８は、それをリヤカバー１６の内面に支持するためのリテーナ１９と、高圧ガスを発生するインフレータ２０と、インフレータ２０が発生した高圧ガスにより膨張するエアバッグ２１とから構成される。リテーナ１９の外周に一体に形成された取付フランジ１９1 がリヤカバー１６の内周に一体に形成された取付フランジ１６1 に複数本のリベット２２…で固定され、更にエアバッグ２１の開口部周縁とリング状のホルダー２３とが重ね合わされてリテーナ１９に複数本のボルト２４…で共締めされる。粒状のガス発生剤２５…が充填されたインフレータ２０はエアバッグ２１の内部に収納され、複数本のボルト２６でリテーナ１９に固定される。インフレータ２０の内部には着火剤２７が配置されており、インフレータ２０の内部に延びる点火器２８の先端が前記着火剤２７に臨んでいる。
【００１９】
エアバッグ２１の内部に臨むリテーナ１９に４個のベントホール２９…が直列に形成される。ベントホール２９…の開度を制御する制御弁３０は、短冊状に形成された圧電素子３１を金属板よりなる同形のプロテクタ３２に接着したもので、その一側面が前記ベントホール２９…を覆うように、その一端部がボルト３３，３３でリテーナ１９に固定される。脆くて破損し易い圧電素子３１はプロテクタ３２に接着されることで補強される。前記圧電素子３１は本発明のアクチュエータを構成する。
【００２０】
図１８に示すように、本発明の制御手段を構成するエアバッグ展開制御装置３４には、車両の衝突時の加速度を検出する加速度検出手段３５ａと、乗員の体重、体格、着座姿勢等の乗員状態を検出する乗員状態検出手段３５ｂと、車速を検出する車速検出手段３５ｃとが接続される。乗員状態検出手段３５ｂは、シートクッションに設けられて乗員の体重を検出することにより大人および子供を識別するもの、あるいは赤外線で乗員の座高を検出することにより大人および子供を識別するものから構成される。
【００２１】
エアバッグ展開制御装置３４は、車両の衝突時に所定値以上の加速度が検出されると点火器２８に通電してインフレータ２０を点火し、インフレータ２０が発生するガスで膨張するエアバッグ２１はリヤカバー１６にＨ形に形成された薄肉のティアライン１６2 を破断して車室内に展開する。このとき、エアバッグ展開制御装置３４は乗員状態検出手段３５ｂあるいは車速検出手段３５ｃからの信号に基づいて制御弁３０の圧電素子３１に対する通電を制御し、ベントホール２９…の開度を変化させる。即ち、圧電素子３１への非通電時には、図４（Ａ）に示すように制御弁３０は直線状に延びてベントホール２９…を閉塞し、圧電素子３１に通電すると、図４（Ｂ）に示すように通電量に応じて制御弁３０が湾曲してベントホール２９…を開放する。このように、ベントホール２９…を覆う板状の圧電素子３１に通電して湾曲させるだけの極めて簡単な構造により、ベントホール２９…の開度を精密にかつ無段階に制御することができる。
【００２２】
このとき、ベントホール２９…の複数の開度パターン、つまり時間の経過に対するベントホール２９…の開度変化が予めマップとして記憶されており、エアバッグ展開制御装置３４は前記複数の開度パターンのうちから所定の開度パターンを選択して制御弁３０を制御する。この制御弁３０の開度制御の具体的内容は後から詳述する。
【００２３】
次に、図６〜図９に基づいて助手席用エアバッグ装置Ｒｐの構造を説明する。
【００２４】
ダッシュボード４の上面に形成された開口４1 に固定されたリッド４１から下方に延びる支持部４１1 …に、エアバッグモジュール４２のリテーナ４３が固定される。リテーナ４３は複数本のボルト４４…で固定されたアッパーリテーナ４５およびロアリテーナ４６から構成されており、アッパーリテーナ４４が複数本のボルト４７…で前記リッド４１の支持部４１1 …に固定される。アッパーリテーナ４５およびロアリテーナ４６の結合部にエアバッグ４８の開口部周縁が挟まれて前記ボルト４７…で共締めされる。リッド４１には、エアバッグ４８が膨張する際に破断する薄肉のティアライン４１2 が形成される。ロアリテーナ４６の底部に一対の取付ブラケット４９，４９を介して円筒状のインフレータ５０が支持される。またロアリテーナ４６の底部に形成された４個のベントホール２９…を開閉すべく、前記運転席用エアバッグ装置Ｒｄのものと同じ構造の制御弁３０が装着される。
【００２５】
加速度検出手段３５ａ、乗員状態検出手段３５ｂおよび車速検出手段３５ｃからの信号が入力されるエアバッグ展開制御装置３４により、インフレータ５０および制御弁３０に対する通電が制御される。即ち、車両の衝突時に加速度検出手段３５ａが所定値以上の加速度を検出すると、エアバッグ展開制御装置３４からの指令でインフレータ５０が点火して高圧ガスが発生し、その圧力で膨張するエアバッグ４８はリッド４１のティアライン４１2 を破断して車室内に展開する。このとき、乗員状態検出手段３５ｂおよび車速検出手段３５ｃからの信号によって制御弁３０の開度が制御される。
【００２６】
図１０〜図１２は助手席用エアバッグ装置Ｒｐの変形例を示すものであり、その制御弁３０の構造が図６〜図９で説明したものと異なっている。
【００２７】
本変形例の制御弁３０は、リテーナ４３の底面に設けた一対のガイドレール４３1 ，４３1 に摺動自在に支持された弁板５２と、この弁板５２をガイドレール４３1 ，４３1 に沿って往復駆動すべく多数の圧電素子を積層してなるアクチュエータ５３とを備える。弁板５２には一直線上に配置された４個のベントホール２９…と同形かつ同数の開口５２1 …が形成されており、アクチュエータ５３で駆動された弁板５２の開口５２1 …がベントホール２９…に重なると、該ベントホール２９…が開放される。
【００２８】
このように、一直線上に配置された複数のベントホール２９…の開度を複数の開口５２1 …を有する弁板５２をリニアソレノイド５３で往復動させて制御するので、弁板５２を１個のベントホール２９の長さに相当する僅かな距離を移動させるだけで、ベントホール２９…の開度を全閉状態から全開状態まで変化させることが可能となって応答性が高められる。
【００２９】
次に、図１３〜図１７に基づいて側突用エアバッグ装置Ｒｓの構造を説明する。
【００３０】
シートバック５の右側縁に沿って上下方向に延びるパイプフレーム６１に車体前方に延びる金属製の取付ブラケット６２が溶接により固定されており、この取付ブラケット６２の右側面にエアバッグモジュール６３がボルト６４，６４で固定される。粗毛布よりなる保形材６５がエアバッグモジュール６３の前面からシートバック５の厚さ方向中間部を車体左側に延び、車体左側のパイプフレーム（図示せず）に接続される。パイプフレーム６１の内周にはメッシュ状のスプリング６６が張られており、このスプリング６６の前面と、保形材１６の後面と、取付ブラケット６２の後面とに囲まれた部分にスポンジよりなるパッド６７が装着される。また保形材６５の前面には同じくスポンジよりなるパッド６８が装着される。
【００３１】
シートバック５の前面中央部は第１被覆材６９により覆われるとともに、その第１被覆材６９の左右両側部および上部は第２被覆材７０により覆われ、また第２被覆材７０に連なるシートバック５の左右両側面および上面は第３被覆材７１により覆われ、更にシートバック５の後面は第４被覆材７２により覆われる。第１被覆材６９と第２被覆材７０とは縫製部７３において縫製され、また第２被覆材７０と第３被覆材７１とは縫製部７４において縫製される。
【００３２】
エアバッグモジュール６３は、合成樹脂で一体に形成されたリテーナ７５と、その内部に支持されたホルダー７７とを備えており、これらリテーナ７５およびホルダー７７は前記ボルト６４，６４で取付ブラケット６２に共締めされる。リテーナ７５は車体右側に向けて開口するトレー状の本体部７５1 と、この本体部７５1 の後縁にヒンジ部７５2 を介して接続された蓋部７５3 とを備えており、本体部７５1 の上縁、前縁および下縁に設けた５個の係止爪７５4 …を蓋部７５3 の上縁、前縁および下縁に設けた５個の係止孔７５5 …に係止することにより、本体部７５1 の開口を覆うように蓋部７５3 が固定される。 折り畳んだエアバッグ７８がプロテクトカバー７９により包装される。エアバッグ７８の開口部周縁とプロテクトカバー７９の両端とがリテーナ７５およびホルダー７７に挟まれて固定され、これによりホルダー７７に固定されたインフレータ８０がエアバッグ７８の内部に収納される。尚、エアバッグ７８の膨張時にプロテクトカバー７９は容易に破断するため、その膨張を妨げることはない。
【００３３】
ホルダー７７に形成された開口７７1 と、リテーナ７５の本体部７５1 に形成された４個のベントホール２９…と、取付ブラケット６２に形成された開口６２1 と、パッド６８に形成されたガス通路６８1 と、シートバック５の後面側に形成された空間８１とを介して、エアバッグ７８の内部がシートバック５の外部に連通する。また前記４個のベントホール２９…を開度を制御すべく、前記運転席用エアバッグ装置Ｒｄおよび前記助手席用エアバッグ装置Ｒｐのものと同じ構造の制御弁３０がリテーナ７５の内部に装着される。
【００３４】
加速度検出手段３５ａ、乗員状態検出手段３５ｂおよび車速検出手段３５ｃからの信号が入力されるエアバッグ展開制御装置３４により、インフレータ８０および制御弁３０に対する通電が制御される。而して、車両の衝突時にインフレータ８０がガスを発生すると、リテーナ７５の内部でエアバッグ７８が膨張する。エアバッグ７８が膨張する圧力がリテーナ７５の蓋部７５3 に作用すると、係止爪７５4 …が係止孔７５5 …から外れて蓋部７５3 がヒンジ部７５2 回りに回転し、本体部７５1 が開放される。蓋部７５3 が開く圧力がシートバック５の第３被覆材７１に伝達されると、縫製部７４が破断して第２被覆材７０と第３被覆材７１とが分離し、その隙間を通過したエアバッグ７８がフロントドアの内面に沿うように前方に展開する。
【００３５】
次に、運転席用エアバッグ装置Ｒｄ、助手席用エアバッグ装置Ｒｐおよび側突用エアバッグ装置Ｒｓ，Ｒｓのベントホール２９…の開閉制御の内容を、図１８〜図２１を参照して具体的に説明する。
【００３６】
図１９（Ａ）の横軸はエアバッグ２１，４８，７８が展開を完了してからの時間を示し、縦軸は乗員がエアバッグ２１，４８，７８から受ける荷重の大きさを示している。また図１９（Ｂ）の横軸は同じくエアバッグ２１，４８，７８が展開を完了してからの時間を示し、縦軸はベントホール２９…の開度（全開状態を１００％としたもの）を示している。ここで破線はエアバッグ２１，４８，７８に一定面積のベントホールを設けた従来のものに対応し、実線はリテーナ１９に形成したベントホール２９…の開度を制御弁３０で制御する本実施例に対応する。
【００３７】
同図から明らかなように、本実施例では、時刻ｔ0 〜ｔ1 の領域ａでベントホール２９…の開度を小さく抑えてエアバッグ２１，４８，７８からガスが排出され難くすることにより、衝突の慣性で前進する乗員がエアバッグ２１，４８，７８を押し始める初期の拘束荷重を高めている。続く時刻ｔ1 〜ｔ2 の領域ｂでベントホール２９…の開度を増加させ、時刻ｔ2 〜ｔ3 の領域ｃでベントホール２９…の開度を大きな値に保持することにより、乗員がエアバッグ２１，４８，７８から受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を柔らかく拘束している。続く時刻ｔ3 〜ｔ4 の領域ｄでベントホール２９…の開度を減少させ、時刻ｔ4 〜の領域ｅでベントホール２９…の開度を小さく抑えてエアバッグ２１，４８，７８からガスが排出され難くすることにより、エアバッグ２１，４８，７８が早期に収縮するのを防止して乗員がステアリングホイール、ダッシュボード、センターピラー等に二次衝突する衝撃を充分に緩和している。
【００３８】
このように、ベントホール２９…の開度を予め設定した開度パターンに応じて制御するので、乗員がエアバッグ２１，４８，７８から受ける荷重の特性を任意に制御して理想の特性に近づけることができる。
【００３９】
上記ベントホール２９…の開度パターンは、乗員状態検出手段３５ｂの検出結果に応じて変更される。即ち、図２０に示すように、乗員が体重の小さい子供である場合には前記領域ｃにおけるベントホール２９…の全開開度が１００％に設定されるが、乗員が体重の大きい大人である場合にはその体重が増加するのに応じて全開開度が１００％から例えば７０％まで漸減される。その理由は、乗員の体重が大きい場合にベントホール２９…の全開開度が大き過ぎると、乗員がエアバッグ２１，４８，７８を圧縮する荷重でベントホール２９…から排出されるガス量が多くなり過ぎ、エアバッグ２１，４８，７８を膨張状態に維持できなくなる可能性があるためである。
【００４０】
上記ベントホール２９…の開度パターンは、車速検出手段３５ｃの検出結果に応じて変更される。即ち、図２１に示すように、衝突時の車速が小さい場合には必要な拘束力も小さくなるため、ベントホール２９…の全開開度が大きく設定され、かつその全開開度を最後まで維持される。これにより、乗員がエアバッグ２１，４８，７８から受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を一層柔らかく拘束することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように請求項１，２の各発明によれば、アクチュエータでベントホールの開度を変化させることにより、車両の衝突時にインフレータが発生するガスがベントホールから排出される量を任意に制御することが可能となり、エアバッグの展開速度、エアバッグの拘束力の大きさ、エアバッグの収縮速度等を衝突の状態や乗員の状態に応じて任意に設定することができる。特に、圧電素子よりなるアクチュエータはモータやソレノイドに比べて構造が簡単で故障が少なく、アクチュエータの部品点数の削減およびコストの削減を可能にしながら確実な作動を保証することができる。
【００４３】
また特に請求項１の発明によれば、乗員状態検出手段からの信号に基づいて圧電素子に対する通電を制御して、乗員状態検出手段が検出した乗員の体重が大きい場合は小さい場合よりも各ベントホールの開度を小さくするので、乗員の体重が大きい場合にエアバッグを膨張状態に維持できなくなるのを防止することができる。しかもエアバッグの展開完了後の第１の期間で各ベントホールの開度を一定の小開度に保持するので、衝突の慣性で前進する乗員がエアバッグを押し始める初期の拘束力を高めることができる。また前記第１の期間に続く第２の期間で各ベントホールの開度を増加させ、前記第２の期間に続く第３の期間で各ベントホールの開度を一定の大開度に保持するので、乗員がエアバッグから受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を柔らかく拘束することができる。更に、前記第３の期間に続く第４の期間で各ベントホールの開度を減少させ、前記第４の期間に続く第５の期間で各ベントホールの開度を一定の小開度に保持するので、エアバッグからガスが排出され難くして早期に収縮するのを防止することで、乗員の二次衝突の衝撃を充分に緩和することができる。
【００４４】
また特に請求項２の発明によれば、車速検出手段からの信号に基づいて圧電素子に対する通電を制御して、衝突時の車速が大きい場合はエアバッグの展開完了後に各ベントホールの開度を増加させてから減少させるのに対し、衝突時の車速が小さい場合はエアバッグの展開完了後に前記車速が大きい場合よりも遅い時期に各ベントホールの開度を増加させるとともに、その増加させた開度を前記車速が大きい場合の最大開度よりも大きい開度に保持するので、衝突時の車速が小さいために乗員がエアバッグに遅い時期に接触するのに合わせて各ベントホールを遅く開放し、かつ乗員がエアバッグから受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を一層柔らかく拘束することができる。
【００４５】
また特に請求項３の発明によれば、極めて簡単な構造を持つ板状の圧電素子にベントホールを開閉する弁体の機能と、その弁体を駆動するアクチュエータの機能とを併せ持たせることでき、アクチュエータの小型化およびコストの削減が可能となる
また特に請求項４の発明によれば、脆弱な圧電素子に金属板よりなるプロテクタを積層して耐久性を高めることができる。
【００４６】
また特に請求項５の発明によれば、リテーナに形成した複数のベントホールと弁板に形成した複数の開口とを組み合わせることにより、弁板を僅かなストローク移動させるだけでベントホールの開度を全閉状態から全開状態まで変化させることが可能となり、アクチュエータの小型化と応答性の向上とが同時に達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車の車室前部の斜視図
【図２】図１の２−２線拡大断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図３の４−４線拡大断面図
【図５】運転席用エアバッグ装置の分解斜視図
【図６】図１の６−６線拡大断面図
【図７】図６の７−７線断面図
【図８】図７の８−８線矢視図
【図９】助手席用エアバッグ装置の分解斜視図
【図１０】助手席用エアバッグ装置の変形例を示す、前記図７に対応する図
【図１１】図１０の１１−１１線矢視図
【図１２】図１０の１２−１２線断面図
【図１３】図１の１３−１３線拡大断面図
【図１４】図１３の１４方向矢視図
【図１５】図１４の１５−１５線断面図
【図１６】図１４の１６−１６線断面図
【図１７】図１４の１７−１７線断面図
【図１８】ベントホールの開度の制御系を示すブロック図
【図１９】ベントホールの開度パターンの一例を示す図
【図２０】乗員の状態によるベントホールの開度パターンの変化を示す図
【図２１】車速によるベントホールの開度パターンの変化を示す図
【符号の説明】
１９ リテーナ
２０ インフレータ
２１ エアバッグ
２９ ベントホール
３１ 圧電素子（アクチュエータ）
３２ プロテクタ
３４ エアバッグ展開制御装置（制御手段）
３５ｂ 乗員状態検出手段
３５ｃ 車速検出手段
４３ リテーナ
４８ エアバッグ
５０ インフレータ
５２ 弁板
５２1 開口
５３ アクチュエータ
７５ リテーナ
７８ エアバッグ
８０ インフレータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、折り畳んだエアバッグの開口部周縁が固定されるリテーナの内部にインフレータを収納し、車両の衝突時に前記インフレータが発生するガスで膨張するエアバッグを展開して乗員を拘束するエアバッグ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエアバッグ装置は、インフレータが発生するガスで膨張するエアバッグにベントホールを設け、前記ガスの一部をベントホールから排出してエアバッグの内圧を制御している。かかるエアバッグ装置において、ベントホールを薄膜で閉鎖しておくことにより展開の初期にエアバッグを速やかに膨張させるとともに、展開が完了してエアバッグの内圧が高まると前記薄膜が破断し、ベントホールからガスを排出して乗員を柔らかく拘束するものが提案されている（実公平５−６２０６号公報参照）。
【０００３】
またエアバッグ装置に２個のインフレータを設けておき、エアバッグ装置の近傍に乗員が存在しない場合には２個のインフレータを両方とも点火し、エアバッグ装置の近傍に乗員が存在する場合には１個のインフレータだけを点火することにより、エアバッグの展開速度および内圧を乗員の位置に応じて制御するものが提案されている（特開平９−３０１１１５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記実公平５−６２０６号公報に記載されたものは、薄膜が破断する圧力にバラツキが発生し易いため、エアバッグの内圧が所定値に達したときにベントホールを的確に開放するのが難しいだけでなく、一旦開放したベントホールを再び閉じることができないので内圧の精密な制御が難しいという問題があった。また上記特開平９−３０１１１５号公報に記載されたものは、２個のインフレータを必要とするために部品点数が増加してコストアップの要因になるだけでなく、エアバッグの展開特性を２段階にしか制御できないためにきめ細かい制御が難しいという問題があった。
【０００５】
そこでエアバッグおよびインフレータを支持するリテーナにベントホールを形成し、アクチュエータで作動する制御弁で前記ベントホールの開度を制御すれば、エアバッグの内圧を時間の経過に応じて任意に制御することができる。この場合、エアバッグ装置の大型化およびコストの上昇を回避するために、ベントホールの開閉機構を可及的に簡素化することが望まれる。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、簡単な構造でエアバッグ装置のベントホールを的確に開閉できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、折り畳んだエアバッグの開口部周縁が固定されるリテーナの内部にインフレータを収納し、車両の衝突時に前記インフレータが発生するガスで膨張するエアバッグを展開して乗員を拘束するエアバッグ装置において、前記リテーナに形成したベントホールを開閉する圧電素子よりなるアクチュエータと、乗員状態を検出する乗員状態検出手段と、その乗員状態検出手段が検出した乗員の体重が大きい場合は小さい場合よりも各ベントホールの開度を小さくし、かつエアバッグの展開完了後の第１の期間で各ベントホールの開度を一定の小開度に保持し、前記第１の期間に続く第２の期間で各ベントホールの開度を増加させ、前記第２の期間に続く第３の期間で各ベントホールの開度を一定の大開度に保持し、前記第３の期間に続く第４の期間で各ベントホールの開度を減少させ、前記第４の期間に続く第５の期間で各ベントホールの開度を一定の小開度に保持するように、前記圧電素子に対する通電を制御してベントホールの開度を変化させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また請求項２に記載された発明は、折り畳んだエアバッグの開口部周縁が固定されるリテーナの内部にインフレータを収納し、車両の衝突時に前記インフレータが発生するガスで膨張するエアバッグを展開して乗員を拘束するエアバッグ装置において、前記リテーナに形成したベントホールを開閉する圧電素子よりなるアクチュエータと、車速を検出する車速検出手段と、その車速検出手段が検出した衝突時の車速が大きい場合はエアバッグの展開完了後に各ベントホールの開度を増加させてから減少させ、また前記車速が小さい場合はエアバッグの展開完了後に前記車速が大きい場合よりも遅い時期に各ベントホールの開度を増加させるとともに、その増加させた開度を前記車速が大きい場合の最大開度よりも大きい開度に保持するように、前記圧電素子に対する通電を制御してベントホールの開度を変化させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１，２の各構成によれば、アクチュエータでベントホールの開度を変化させることにより、車両の衝突時にインフレータが発生するガスがベントホールから排出される量を任意に制御することが可能となり、エアバッグの展開速度、エアバッグの拘束力の大きさ、エアバッグの収縮速度等を衝突の状態や乗員の状態に応じて任意に設定することができる。特に、圧電素子よりなるアクチュエータは、モータやソレノイドに比べて構造が簡単で故障が少なく、アクチュエータの部品点数の削減およびコストの削減を可能にしながら確実な作動を保証することができる。
【００１０】
また特に請求項１の上記構成によれば、乗員状態検出手段からの信号に基づいて圧電素子に対する通電を制御して、乗員状態検出手段が検出した乗員の体重が大きい場合は小さい場合よりも各ベントホールの開度を小さくするので、乗員の体重が大きい場合にエアバッグを膨張状態に維持できなくなるのを防止することができる。しかもエアバッグの展開完了後の第１の期間で各ベントホールの開度を一定の小開度に保持するので、衝突の慣性で前進する乗員がエアバッグを押し始める初期の拘束力を高めることができる。また前記第１の期間に続く第２の期間で各ベントホールの開度を増加させ、前記第２の期間に続く第３の期間で各ベントホールの開度を一定の大開度に保持するので、乗員がエアバッグから受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を柔らかく拘束することができる。更に、前記第３の期間に続く第４の期間で各ベントホールの開度を減少させ、前記第４の期間に続く第５の期間で各ベントホールの開度を一定の小開度に保持するので、エアバッグからガスが排出され難くして早期に収縮するのを防止することで、乗員の二次衝突の衝撃を充分に緩和することができる。
【００１１】
また特に請求項２の上記構成によれば、車速検出手段からの信号に基づいて圧電素子に対する通電を制御して、衝突時の車速が大きい場合はエアバッグの展開完了後に各ベントホールの開度を増加させてから減少させるのに対し、衝突時の車速が小さい場合はエアバッグの展開完了後に前記車速が大きい場合よりも遅い時期に各ベントホールの開度を増加させるとともに、その増加させた開度を前記車速が大きい場合の最大開度よりも大きい開度に保持するので、衝突時の車速が小さいために乗員がエアバッグに遅い時期に接触するのに合わせて各ベントホールを遅く開放し、かつ乗員がエアバッグから受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を一層柔らかく拘束することができる。
【００１２】
また請求項３に記載された発明は、請求項１又は２の構成に加えて、前記アクチュエータは前記ベントホールを覆うように配置されて一端が前記リテーナに固定された板状の圧電素子であることを特徴とする。上記構成によれば、極めて簡単な構造を持つ板状の圧電素子にベントホールを開閉する弁体の機能と、その弁体を駆動するアクチュエータの機能とを併せ持たせることでき、アクチュエータの小型化およびコストの削減が可能となる
また請求項４に記載された発明は、請求項３の構成に加えて、前記圧電素子に金属板よりなるプロテクタを積層したことを特徴とする。上記構成によれば、脆弱な圧電素子に金属板よりなるプロテクタを積層して耐久性を高めることができる。
【００１３】
また請求項５に記載された発明は、請求項１又は２の構成に加えて、前記リテーナに複数のベントホールを形成するとともに、前記ベントホールにそれぞれ対応する複数の開口を備えた弁板を前記リテーナに摺動自在に支持し、圧電素子を積層してなる前記アクチュエータで前記弁板を摺動させて前記ベントホールを開閉することを特徴とする。上記構成によれば、リテーナに形成した複数のベントホールと弁板に形成した複数の開口とを組み合わせることにより、弁板を僅かなストローク移動させるだけでベントホールの開度を全閉状態から全開状態まで変化させることが可能となり、アクチュエータの小型化と応答性の向上とが同時に達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 図１〜図２１は本発明の一実施例を示すもので、図１は自動車の車室前部の斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の４−４線拡大断面図、図５は運転席用エアバッグ装置の分解斜視図、図６は図１の６−６線拡大断面図、図７は図６の７−７線断面図、図８は図７の８−８線矢視図、図９は助手席用エアバッグ装置の分解斜視図、図１０は助手席用エアバッグ装置の変形例を示す、前記図７に対応する図、図１１は図１０の１１−１１線矢視図、図１２は図１０の１２−１２線断面図、図１３は図１の１３−１３線拡大断面図、図１４は図１３の１４方向矢視図、図１５は図１４の１５−１５線断面図、図１６は図１４の１６−１６線断面図、図１７は図１４の１７−１７線断面図、図１８はベントホールの開度の制御系を示すブロック図、図１９はベントホールの開度パターンの一例を示す図、図２０は乗員の状態によるベントホールの開度パターンの変化を示す図、図２１は車速によるベントホールの開度パターンの変化を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、運転席シート１の前方に配置されたステアリングホイール２の中央部に運転席用エアバッグ装置Ｒｄが設けられ、助手席シート３の前方に配置されたダッシュボード４の上部に助手席用エアバッグ装置Ｒｐが設けられ、運転席シート１および助手席シートのシートバック５，５の内部にそれぞれ側突用エアバッグ装置Ｒｓ，Ｒｓが設けられる。
【００１６】
次に、図２〜図５に基づいて運転席用エアバッグ装置Ｒｄの構造を説明する。
【００１７】
ステアリングホイール２は、ステアリングシャフト１１の後端に相対回転不能に嵌合してナット１２で固定されたステアリングボス１３と、このステアリングボス１３を囲繞するように配置された環状のホイールリム１４と、前記ステアリングボス１３に固定されたフロントカバー１５と、このフロントカバー１５に結合されたリヤカバー１６と、前記フロントカバー１５をホイールリム１４に接続する複数本のスポーク１７…とを備えており、フロントカバー１５およびリヤカバー１６により区画される空間にエアバッグモジュール１８が収納される。
【００１８】
エアバッグモジュール１８は、それをリヤカバー１６の内面に支持するためのリテーナ１９と、高圧ガスを発生するインフレータ２０と、インフレータ２０が発生した高圧ガスにより膨張するエアバッグ２１とから構成される。リテーナ１９の外周に一体に形成された取付フランジ１９1 がリヤカバー１６の内周に一体に形成された取付フランジ１６1 に複数本のリベット２２…で固定され、更にエアバッグ２１の開口部周縁とリング状のホルダー２３とが重ね合わされてリテーナ１９に複数本のボルト２４…で共締めされる。粒状のガス発生剤２５…が充填されたインフレータ２０はエアバッグ２１の内部に収納され、複数本のボルト２６でリテーナ１９に固定される。インフレータ２０の内部には着火剤２７が配置されており、インフレータ２０の内部に延びる点火器２８の先端が前記着火剤２７に臨んでいる。
【００１９】
エアバッグ２１の内部に臨むリテーナ１９に４個のベントホール２９…が直列に形成される。ベントホール２９…の開度を制御する制御弁３０は、短冊状に形成された圧電素子３１を金属板よりなる同形のプロテクタ３２に接着したもので、その一側面が前記ベントホール２９…を覆うように、その一端部がボルト３３，３３でリテーナ１９に固定される。脆くて破損し易い圧電素子３１はプロテクタ３２に接着されることで補強される。前記圧電素子３１は本発明のアクチュエータを構成する。
【００２０】
図１８に示すように、本発明の制御手段を構成するエアバッグ展開制御装置３４には、車両の衝突時の加速度を検出する加速度検出手段３５ａと、乗員の体重、体格、着座姿勢等の乗員状態を検出する乗員状態検出手段３５ｂと、車速を検出する車速検出手段３５ｃとが接続される。乗員状態検出手段３５ｂは、シートクッションに設けられて乗員の体重を検出することにより大人および子供を識別するもの、あるいは赤外線で乗員の座高を検出することにより大人および子供を識別するものから構成される。
【００２１】
エアバッグ展開制御装置３４は、車両の衝突時に所定値以上の加速度が検出されると点火器２８に通電してインフレータ２０を点火し、インフレータ２０が発生するガスで膨張するエアバッグ２１はリヤカバー１６にＨ形に形成された薄肉のティアライン１６2 を破断して車室内に展開する。このとき、エアバッグ展開制御装置３４は乗員状態検出手段３５ｂあるいは車速検出手段３５ｃからの信号に基づいて制御弁３０の圧電素子３１に対する通電を制御し、ベントホール２９…の開度を変化させる。即ち、圧電素子３１への非通電時には、図４（Ａ）に示すように制御弁３０は直線状に延びてベントホール２９…を閉塞し、圧電素子３１に通電すると、図４（Ｂ）に示すように通電量に応じて制御弁３０が湾曲してベントホール２９…を開放する。このように、ベントホール２９…を覆う板状の圧電素子３１に通電して湾曲させるだけの極めて簡単な構造により、ベントホール２９…の開度を精密にかつ無段階に制御することができる。
【００２２】
このとき、ベントホール２９…の複数の開度パターン、つまり時間の経過に対するベントホール２９…の開度変化が予めマップとして記憶されており、エアバッグ展開制御装置３４は前記複数の開度パターンのうちから所定の開度パターンを選択して制御弁３０を制御する。この制御弁３０の開度制御の具体的内容は後から詳述する。
【００２３】
次に、図６〜図９に基づいて助手席用エアバッグ装置Ｒｐの構造を説明する。
【００２４】
ダッシュボード４の上面に形成された開口４1 に固定されたリッド４１から下方に延びる支持部４１1 …に、エアバッグモジュール４２のリテーナ４３が固定される。リテーナ４３は複数本のボルト４４…で固定されたアッパーリテーナ４５およびロアリテーナ４６から構成されており、アッパーリテーナ４４が複数本のボルト４７…で前記リッド４１の支持部４１1 …に固定される。アッパーリテーナ４５およびロアリテーナ４６の結合部にエアバッグ４８の開口部周縁が挟まれて前記ボルト４７…で共締めされる。リッド４１には、エアバッグ４８が膨張する際に破断する薄肉のティアライン４１2 が形成される。ロアリテーナ４６の底部に一対の取付ブラケット４９，４９を介して円筒状のインフレータ５０が支持される。またロアリテーナ４６の底部に形成された４個のベントホール２９…を開閉すべく、前記運転席用エアバッグ装置Ｒｄのものと同じ構造の制御弁３０が装着される。
【００２５】
加速度検出手段３５ａ、乗員状態検出手段３５ｂおよび車速検出手段３５ｃからの信号が入力されるエアバッグ展開制御装置３４により、インフレータ５０および制御弁３０に対する通電が制御される。即ち、車両の衝突時に加速度検出手段３５ａが所定値以上の加速度を検出すると、エアバッグ展開制御装置３４からの指令でインフレータ５０が点火して高圧ガスが発生し、その圧力で膨張するエアバッグ４８はリッド４１のティアライン４１2 を破断して車室内に展開する。このとき、乗員状態検出手段３５ｂおよび車速検出手段３５ｃからの信号によって制御弁３０の開度が制御される。
【００２６】
図１０〜図１２は助手席用エアバッグ装置Ｒｐの変形例を示すものであり、その制御弁３０の構造が図６〜図９で説明したものと異なっている。
【００２７】
本変形例の制御弁３０は、リテーナ４３の底面に設けた一対のガイドレール４３1 ，４３1 に摺動自在に支持された弁板５２と、この弁板５２をガイドレール４３1 ，４３1 に沿って往復駆動すべく多数の圧電素子を積層してなるアクチュエータ５３とを備える。弁板５２には一直線上に配置された４個のベントホール２９…と同形かつ同数の開口５２1 …が形成されており、アクチュエータ５３で駆動された弁板５２の開口５２1 …がベントホール２９…に重なると、該ベントホール２９…が開放される。
【００２８】
このように、一直線上に配置された複数のベントホール２９…の開度を複数の開口５２1 …を有する弁板５２をリニアソレノイド５３で往復動させて制御するので、弁板５２を１個のベントホール２９の長さに相当する僅かな距離を移動させるだけで、ベントホール２９…の開度を全閉状態から全開状態まで変化させることが可能となって応答性が高められる。
【００２９】
次に、図１３〜図１７に基づいて側突用エアバッグ装置Ｒｓの構造を説明する。
【００３０】
シートバック５の右側縁に沿って上下方向に延びるパイプフレーム６１に車体前方に延びる金属製の取付ブラケット６２が溶接により固定されており、この取付ブラケット６２の右側面にエアバッグモジュール６３がボルト６４，６４で固定される。粗毛布よりなる保形材６５がエアバッグモジュール６３の前面からシートバック５の厚さ方向中間部を車体左側に延び、車体左側のパイプフレーム（図示せず）に接続される。パイプフレーム６１の内周にはメッシュ状のスプリング６６が張られており、このスプリング６６の前面と、保形材１６の後面と、取付ブラケット６２の後面とに囲まれた部分にスポンジよりなるパッド６７が装着される。また保形材６５の前面には同じくスポンジよりなるパッド６８が装着される。
【００３１】
シートバック５の前面中央部は第１被覆材６９により覆われるとともに、その第１被覆材６９の左右両側部および上部は第２被覆材７０により覆われ、また第２被覆材７０に連なるシートバック５の左右両側面および上面は第３被覆材７１により覆われ、更にシートバック５の後面は第４被覆材７２により覆われる。第１被覆材６９と第２被覆材７０とは縫製部７３において縫製され、また第２被覆材７０と第３被覆材７１とは縫製部７４において縫製される。
【００３２】
エアバッグモジュール６３は、合成樹脂で一体に形成されたリテーナ７５と、その内部に支持されたホルダー７７とを備えており、これらリテーナ７５およびホルダー７７は前記ボルト６４，６４で取付ブラケット６２に共締めされる。リテーナ７５は車体右側に向けて開口するトレー状の本体部７５1 と、この本体部７５1 の後縁にヒンジ部７５2 を介して接続された蓋部７５3 とを備えており、本体部７５1 の上縁、前縁および下縁に設けた５個の係止爪７５4 …を蓋部７５3 の上縁、前縁および下縁に設けた５個の係止孔７５5 …に係止することにより、本体部７５1 の開口を覆うように蓋部７５3 が固定される。 折り畳んだエアバッグ７８がプロテクトカバー７９により包装される。エアバッグ７８の開口部周縁とプロテクトカバー７９の両端とがリテーナ７５およびホルダー７７に挟まれて固定され、これによりホルダー７７に固定されたインフレータ８０がエアバッグ７８の内部に収納される。尚、エアバッグ７８の膨張時にプロテクトカバー７９は容易に破断するため、その膨張を妨げることはない。
【００３３】
ホルダー７７に形成された開口７７1 と、リテーナ７５の本体部７５1 に形成された４個のベントホール２９…と、取付ブラケット６２に形成された開口６２1 と、パッド６８に形成されたガス通路６８1 と、シートバック５の後面側に形成された空間８１とを介して、エアバッグ７８の内部がシートバック５の外部に連通する。また前記４個のベントホール２９…を開度を制御すべく、前記運転席用エアバッグ装置Ｒｄおよび前記助手席用エアバッグ装置Ｒｐのものと同じ構造の制御弁３０がリテーナ７５の内部に装着される。
【００３４】
加速度検出手段３５ａ、乗員状態検出手段３５ｂおよび車速検出手段３５ｃからの信号が入力されるエアバッグ展開制御装置３４により、インフレータ８０および制御弁３０に対する通電が制御される。而して、車両の衝突時にインフレータ８０がガスを発生すると、リテーナ７５の内部でエアバッグ７８が膨張する。エアバッグ７８が膨張する圧力がリテーナ７５の蓋部７５3 に作用すると、係止爪７５4 …が係止孔７５5 …から外れて蓋部７５3 がヒンジ部７５2 回りに回転し、本体部７５1 が開放される。蓋部７５3 が開く圧力がシートバック５の第３被覆材７１に伝達されると、縫製部７４が破断して第２被覆材７０と第３被覆材７１とが分離し、その隙間を通過したエアバッグ７８がフロントドアの内面に沿うように前方に展開する。
【００３５】
次に、運転席用エアバッグ装置Ｒｄ、助手席用エアバッグ装置Ｒｐおよび側突用エアバッグ装置Ｒｓ，Ｒｓのベントホール２９…の開閉制御の内容を、図１８〜図２１を参照して具体的に説明する。
【００３６】
図１９（Ａ）の横軸はエアバッグ２１，４８，７８が展開を完了してからの時間を示し、縦軸は乗員がエアバッグ２１，４８，７８から受ける荷重の大きさを示している。また図１９（Ｂ）の横軸は同じくエアバッグ２１，４８，７８が展開を完了してからの時間を示し、縦軸はベントホール２９…の開度（全開状態を１００％としたもの）を示している。ここで破線はエアバッグ２１，４８，７８に一定面積のベントホールを設けた従来のものに対応し、実線はリテーナ１９に形成したベントホール２９…の開度を制御弁３０で制御する本実施例に対応する。
【００３７】
同図から明らかなように、本実施例では、時刻ｔ0 〜ｔ1 の領域ａでベントホール２９…の開度を小さく抑えてエアバッグ２１，４８，７８からガスが排出され難くすることにより、衝突の慣性で前進する乗員がエアバッグ２１，４８，７８を押し始める初期の拘束荷重を高めている。続く時刻ｔ1 〜ｔ2 の領域ｂでベントホール２９…の開度を増加させ、時刻ｔ2 〜ｔ3 の領域ｃでベントホール２９…の開度を大きな値に保持することにより、乗員がエアバッグ２１，４８，７８から受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を柔らかく拘束している。続く時刻ｔ3 〜ｔ4 の領域ｄでベントホール２９…の開度を減少させ、時刻ｔ4 〜の領域ｅでベントホール２９…の開度を小さく抑えてエアバッグ２１，４８，７８からガスが排出され難くすることにより、エアバッグ２１，４８，７８が早期に収縮するのを防止して乗員がステアリングホイール、ダッシュボード、センターピラー等に二次衝突する衝撃を充分に緩和している。
【００３８】
このように、ベントホール２９…の開度を予め設定した開度パターンに応じて制御するので、乗員がエアバッグ２１，４８，７８から受ける荷重の特性を任意に制御して理想の特性に近づけることができる。
【００３９】
上記ベントホール２９…の開度パターンは、乗員状態検出手段３５ｂの検出結果に応じて変更される。即ち、図２０に示すように、乗員が体重の小さい子供である場合には前記領域ｃにおけるベントホール２９…の全開開度が１００％に設定されるが、乗員が体重の大きい大人である場合にはその体重が増加するのに応じて全開開度が１００％から例えば７０％まで漸減される。その理由は、乗員の体重が大きい場合にベントホール２９…の全開開度が大き過ぎると、乗員がエアバッグ２１，４８，７８を圧縮する荷重でベントホール２９…から排出されるガス量が多くなり過ぎ、エアバッグ２１，４８，７８を膨張状態に維持できなくなる可能性があるためである。
【００４０】
上記ベントホール２９…の開度パターンは、車速検出手段３５ｃの検出結果に応じて変更される。即ち、図２１に示すように、衝突時の車速が小さい場合には必要な拘束力も小さくなるため、ベントホール２９…の全開開度が大きく設定され、かつその全開開度を最後まで維持される。これにより、乗員がエアバッグ２１，４８，７８から受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を一層柔らかく拘束することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように請求項１，２の各発明によれば、アクチュエータでベントホールの開度を変化させることにより、車両の衝突時にインフレータが発生するガスがベントホールから排出される量を任意に制御することが可能となり、エアバッグの展開速度、エアバッグの拘束力の大きさ、エアバッグの収縮速度等を衝突の状態や乗員の状態に応じて任意に設定することができる。特に、圧電素子よりなるアクチュエータはモータやソレノイドに比べて構造が簡単で故障が少なく、アクチュエータの部品点数の削減およびコストの削減を可能にしながら確実な作動を保証することができる。
【００４３】
また特に請求項１の発明によれば、乗員状態検出手段からの信号に基づいて圧電素子に対する通電を制御して、乗員状態検出手段が検出した乗員の体重が大きい場合は小さい場合よりも各ベントホールの開度を小さくするので、乗員の体重が大きい場合にエアバッグを膨張状態に維持できなくなるのを防止することができる。しかもエアバッグの展開完了後の第１の期間で各ベントホールの開度を一定の小開度に保持するので、衝突の慣性で前進する乗員がエアバッグを押し始める初期の拘束力を高めることができる。また前記第１の期間に続く第２の期間で各ベントホールの開度を増加させ、前記第２の期間に続く第３の期間で各ベントホールの開度を一定の大開度に保持するので、乗員がエアバッグから受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を柔らかく拘束することができる。更に、前記第３の期間に続く第４の期間で各ベントホールの開度を減少させ、前記第４の期間に続く第５の期間で各ベントホールの開度を一定の小開度に保持するので、エアバッグからガスが排出され難くして早期に収縮するのを防止することで、乗員の二次衝突の衝撃を充分に緩和することができる。
【００４４】
また特に請求項２の発明によれば、車速検出手段からの信号に基づいて圧電素子に対する通電を制御して、衝突時の車速が大きい場合はエアバッグの展開完了後に各ベントホールの開度を増加させてから減少させるのに対し、衝突時の車速が小さい場合はエアバッグの展開完了後に前記車速が大きい場合よりも遅い時期に各ベントホールの開度を増加させるとともに、その増加させた開度を前記車速が大きい場合の最大開度よりも大きい開度に保持するので、衝突時の車速が小さいために乗員がエアバッグに遅い時期に接触するのに合わせて各ベントホールを遅く開放し、かつ乗員がエアバッグから受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を一層柔らかく拘束することができる。
【００４５】
また特に請求項３の発明によれば、極めて簡単な構造を持つ板状の圧電素子にベントホールを開閉する弁体の機能と、その弁体を駆動するアクチュエータの機能とを併せ持たせることでき、アクチュエータの小型化およびコストの削減が可能となる
また特に請求項４の発明によれば、脆弱な圧電素子に金属板よりなるプロテクタを積層して耐久性を高めることができる。
【００４６】
また特に請求項５の発明によれば、リテーナに形成した複数のベントホールと弁板に形成した複数の開口とを組み合わせることにより、弁板を僅かなストローク移動させるだけでベントホールの開度を全閉状態から全開状態まで変化させることが可能となり、アクチュエータの小型化と応答性の向上とが同時に達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車の車室前部の斜視図
【図２】図１の２−２線拡大断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図３の４−４線拡大断面図
【図５】運転席用エアバッグ装置の分解斜視図
【図６】図１の６−６線拡大断面図
【図７】図６の７−７線断面図
【図８】図７の８−８線矢視図
【図９】助手席用エアバッグ装置の分解斜視図
【図１０】助手席用エアバッグ装置の変形例を示す、前記図７に対応する図
【図１１】図１０の１１−１１線矢視図
【図１２】図１０の１２−１２線断面図
【図１３】図１の１３−１３線拡大断面図
【図１４】図１３の１４方向矢視図
【図１５】図１４の１５−１５線断面図
【図１６】図１４の１６−１６線断面図
【図１７】図１４の１７−１７線断面図
【図１８】ベントホールの開度の制御系を示すブロック図
【図１９】ベントホールの開度パターンの一例を示す図
【図２０】乗員の状態によるベントホールの開度パターンの変化を示す図
【図２１】車速によるベントホールの開度パターンの変化を示す図
【符号の説明】
１９ リテーナ
２０ インフレータ
２１ エアバッグ
２９ ベントホール
３１ 圧電素子（アクチュエータ）
３２ プロテクタ
３４ エアバッグ展開制御装置（制御手段）
３５ｂ 乗員状態検出手段
３５ｃ 車速検出手段
４３ リテーナ
４８ エアバッグ
５０ インフレータ
５２ 弁板
５２1 開口
５３ アクチュエータ
７５ リテーナ
７８ エアバッグ
８０ インフレータ
Claims (5)
- 折り畳んだエアバッグ（２１，４８，７８）の開口部周縁が固定されるリテーナ（１９，４３，７５）の内部にインフレータ（２０，５０，８０）を収納し、車両の衝突時に前記インフレータ（２０，５０，８０）が発生するガスで膨張するエアバッグ（２１，４８，７８）を展開して乗員を拘束するエアバッグ装置において、
前記リテーナ（１９，４３，７８）に形成したベントホール（２９）を開閉する圧電素子（３１，５３）よりなるアクチュエータと、
乗員状態を検出する乗員状態検出手段（３５ｂ）と、
その乗員状態検出手段（３５ｂ）が検出した乗員の体重が大きい場合は小さい場合よりも各ベントホール（２９）の開度を小さくし、かつエアバッグ（２１，４８，７８）の展開完了後の第１の期間で各ベントホール（２９）の開度を一定の小開度に保持し、前記第１の期間に続く第２の期間で各ベントホール（２９）の開度を増加させ、前記第２の期間に続く第３の期間で各ベントホール（２９）の開度を一定の大開度に保持し、前記第３の期間に続く第４の期間で各ベントホール（２９）の開度を減少させ、前記第４の期間に続く第５の期間で各ベントホール（２９）の開度を一定の小開度に保持するように、前記圧電素子（３１，５３）に対する通電を制御してベントホール（２９）の開度を変化させる制御手段（３４）とを備えたことを特徴とする、エアバッグ装置。 - 折り畳んだエアバッグ（２１，４８，７８）の開口部周縁が固定されるリテーナ（１９，４３，７５）の内部にインフレータ（２０，５０，８０）を収納し、車両の衝突時に前記インフレータ（２０，５０，８０）が発生するガスで膨張するエアバッグ（２１，４８，７８）を展開して乗員を拘束するエアバッグ装置において、
前記リテーナ（１９，４３，７８）に形成したベントホール（２９）を開閉する圧電素子（３１，５３）よりなるアクチュエータと、
車速を検出する車速検出手段（３５ｃ）と、
その車速検出手段（３５ｃ）が検出した衝突時の車速が大きい場合はエアバッグ（２１，４８，７８）の展開完了後に各ベントホール（２９）の開度を増加させてから減少させ、また前記車速が小さい場合はエアバッグ（２１，４８，７８）の展開完了後に前記車速が大きい場合よりも遅い時期に各ベントホール（２９）の開度を増加させるとともに、その増加させた開度を前記車速が大きい場合の最大開度よりも大きい開度に保持するように、前記圧電素子（３１，５３）に対する通電を制御してベントホール（２９）の開度を変化させる制御手段（３４）とを備えたことを特徴とする、エアバッグ装置。 - 前記アクチュエータ（３１）は前記ベントホール（２９）を覆うように配置されて一端が前記リテーナ（１９，４３，７５）に固定された板状の圧電素子であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のエアバッグ装置。
- 前記圧電素子に金属板よりなるプロテクタ（３２）を積層したことを特徴とする、請求項３に記載のエアバッグ装置。
- 前記リテーナ（４３）に複数のベントホール（２９）を形成するとともに、前記ベントホール（２９）にそれぞれ対応する複数の開口（５２1 ）を備えた弁板（５２）を前記リテーナ（４３）に摺動自在に支持し、圧電素子を積層してなる前記アクチュエータ（５３）で前記弁板（５２）を摺動させて前記ベントホール（２９）を開閉することを特徴とする、請求項１又は２に記載のエアバッグ装置。
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