JP3606587B2 - 可変通気孔付きエアバッグモジュール - Google Patents

Description

発明の背景および発明の概要
本発明は、概して、エアバッグインフレータシステム、モジュール、ハウジング、インフレータ（膨張器）およびエアバッグに関し、さらに詳細には、インフレータのタイプに関係なく事故パラメータ（accident parameter）に従ってエアバッグの膨張および／または収縮速度を変化させることができるハウジングに関する。
従来の固体の推進剤インフレータとハイブリッドインフレータの両方を含む一段式インフレータは、エアバッグを単一の膨張速度で膨張させるように膨張（インフレーション）ガスを発生または供給することができる。米国特許第5,199,740号は、一段式の運転者側のハイブリッドインフレータを例示している。エアバッグシステムが、特定の事故パラメータ、例えば衝突の激しさ、乗員のサイズおよび重量、乗員が所定の位置から外れて着席しているかどうかなどに応じた速度でエアバッグを膨張させる能力を有するべきであることは、長い間認識されてきた。米国特許第5,341,988号は、二つのレベルの出力能力を有するハイブリッドフインレータを例示している。このタイプのインフレータを用いると、エアバッグの膨張速度は、事故の激しさに合わせて調整されることができる。乗員が正常な着席位置にあるかまたはその位置から外れているかを検知する能力と、乗員のサイズ（重量）を検知する能力とを有するいわゆるスマート（高性能の）拘束システムを起動させると、可変の出力膨張レベルを備えるインフレータが最大限に利用されて、乗員を保護することができる。
本発明の目的は、エアバッグの膨張速度を制御することができる装置を提供することにある。本発明の別の目的は、エアバッグの収縮速度を制御することができる装置を提供することにある。本発明のさらなる目的は、可変通気孔付きハウジング（variable vented housing）であって、実効的なエアバッグ膨張速度を、従来の通気孔付きでないハウジングを備えたインフレータを用いて達成されるであろう速度から変更することができるハウジングを提供することにある。本発明の目的は、単一出力レベルのインフレータと複数の出力レベルのインフレータの両方を利用可能な装置を提供することにある。
したがって、インフレータは、エアバッグが充填される実効速度を制御するための装置を含み、この装置は、エアバッグが膨張ガスによって加圧されるときに、膨張ガスがハウジング内に入ってハウジングの内圧を増大させるようにエアバッグに作動的に連結されたハウジングを含み、ハウジングが、ある量の膨張ガスが制御可能にエアバッグから分流されて通る開口部を画定する可変通気孔手段を含み、それにより、エアバッグの膨張速度が、通気孔手段が閉鎖されているときに達成される膨張速度よりも低下する。
本発明の他の多くの目的は、以下の図面の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図において；
図１は、本発明の一部の斜視図である。
図２は、本発明を組み込んだエアバッグモジュールの断面図である。
図３および図４は、１以上の通気孔を有するハウジングを示す。
図５は、本発明の別の実施態様を示す。
図６および図７は、本発明のさらなる実施態様を示す。
図８および図９は、本発明のさらに別の実施態様を示す。
図面の詳細な説明
図１〜４を参照する。これらの図は、ハウジング22、エアバッグ24、展開カバー26、および例えばエアバッグインフレータ28のような膨張ガス源を含む可変通気孔付きのエアバッグモジュール20を示す。展開カバー26は、エアバッグの展開時に引裂される引裂継目30を含む。ガス源28は、慣用の方法、例えば複数のねじ付きファスナー32およびボルト34によって、ハウジング22に固定されている。これらのファスナーは、ハウジング22の底部36の開口部を通じて受容されている。
ハウジング22は、対向する側壁40および端部キャップ42を含み、該側壁およびキャップは、開口部46を有する空洞44を画定している。カバー26は、公知の方法で、開口部46に隣接した位置に固定されている。図２から知られるように、ガス源28は空洞44内に配置されており、エアバッグの展開前には、エアバッグは、小さい、一般的には折り畳まれた形態で、ハウジング内に配置されている。当分野で知られているように、エアバッグは、ハウジング22の壁部に、またはインフレータの周りに取り付けられることができる。図示されていないが、ハイブリッドインフレータを含むある特定の装置は、中間部材、例えば、ガス源またはインフレータ28の周りで受容された中空の円筒状マニホルドを利用する。この場合、エアバッグ24は、マニホルドの周りで受容され、または、図示されているようにハウジング22に固定され得る。ハウジングの面の１つに、複数の開口部または通気孔（vent）50a,50bが配置されている。図１〜４に示された実施形態においては、これらの通気孔は予備形成された開口部として側壁40の１つの内部に形成されているが、これらの通気孔は、側壁40の両側および／または端部キャップ42上に配置されることもできる。通気孔50a,bの各々を選択的に開くための手段がそれらの通気孔と結合している。その手段を設ける目的は、以下の説明から明らかになるであろう。かかる手段は、対応する蝶番54aおよび54bによってハウジングに対して蝶番付けされたドア52a,bを含む。各ドア52a,bは、各ドア52a,bが開く時点を制御するアクチュエータ60を支持している。図示された実施態様において、アクチュエータ60は、電子制御装置（ECU;electronic control unit）64から線62を介して送信される制御信号に応答するソレノイドを含む。各ソレノイドは、ハウジングに固定されたピンホルダ68内に受容される可動ピンまたはプランジャ66を含む。ピンホルダは、非作動位置におけるピン66を覆うのに十分な寸法の棚状部72を有する、折り曲げられた金属またはプラスチックの要素70を含む。
当分野において知られているように、一般的なエアバッグインフレータは、エアバッグを、得られるエアバッグの内圧が、48キロメートル毎時（30マイル毎時）で正面衝突する間に大柄な男性乗員を保護する圧力に達するように定められた充填速度で、膨張ガスにより満たすように、設計されている。この、大柄な男性乗員に望ましい保護の程度を達成することは、エアバッグが、ハウジングから強制的に発射され、かつ、より小柄な乗員、適切に着席していない乗員すなわち所定位置から外れた位置に着席している乗員を保護し、または、前向きもしくは後向きのチャイルドシート内に着席している子供に対して最適に作用するのに最適な膨張速度よりも低いであろう膨張速度で充填され得ることを意味する。したがって、エアバッグの膨張速度を制御して、より小柄な乗員、所定位置から外れた位置に着席している乗員などに適応させることができることが望ましい。先に述べたように、１つの解決法は、エアバッグを、上記の種々の状況のいくつかまたはそれらの各々に応じた複数の膨張速度で膨張させることができるエアバッグインフレータを与えることである。理解されるように、これはインフレータ28の構造を複雑にすることになる。
これに対し、本発明は、より大きい物理的寸法の範囲内に属する乗員、例えば95番目の百分位数（percentile）にいるような乗員を保護する膨張速度およびガス容量能力を有するインフレータを用い、同時に、より小さい乗員、適切な位置に着席していない乗員、およびチャイルドシート内の子供などの保護を達成する融通性を提供する。再び図１を参照する。センサ74が、入力データをECU64に出力するように図示されている。概略的に示されたセンサ74は、衝突の激しさを判断するのに十分な複数のセンサとして、例えば加速度計または衝撃センサ、乗員が正常に着席しているかもしくは所定の位置から外れて着席しているか、または、膨張するエアバッグの経路内にチャイルドシートがあるかどうかを判断することができる１または複数のセンサ、乗員のサイズおよび重量を識別することができる１または複数のセンサとして、解釈されるべきである。この種のセンサは、適応性がありインテリジェントなまたは高性能のエアバッグシステムを提供することと関連して、すでに他者により提示されている。ECU64は、複数のセンサ74からデータを受けて、エアバッグが膨張される速度が乗員を保護するのに適切であるかどうか、または、膨張速度が、１以上の衝突パラメータに基づいて下げられるべきであるかどうかを判断するように動作する。
図２を簡単に参照する。理解されるように、ガス源28の作動時には、十分な量の膨張ガスがガス源から排出されて、エアバッグ24を、測定可能な時間で、すなわち測定可能な膨張速度で、測定可能な内圧に膨張させる。エアバッグが膨張するにしたがい、加圧された膨張ガスは、ハウジング40の内部を満たし、ハウジング内部の圧力を周囲の圧力よりも上昇させる。理解されるように、もし通気孔またはガス抜き通路がハウジング内部に設けられていれば、測定可能な量の膨張ガスがこれらの通気孔またはガス抜き通路を通って流出し、それにより、エアバッグを膨張させるために利用可能な膨張ガスの量を減少させることができ、したがって、エアバッグは、通気孔付きハウジングを有さない場合に生じるであろう膨張速度よりも低い速度で膨張される。より低い膨張速度を適用できる代表的な状況は、センサ74およびECU64が、乗員が所定位置から外れており、または、乗員が、一般的に設計されたインフレータが最適に保護する乗員よりも小さいと判断した場合、チャイルドシートを検知した場合、衝突速度が設定衝突速度（典型的には48キロメートル毎時）よりも低いと判断した場合であろう。この状況において、１つまたは両方のソレノイド60が作動され、それにより、ピン66をピン保持部70から引き抜く。ドア52a,bはハウジングの低い方の側に取り付けられており、ピン66がピンの保持部70から引き抜かれたならば、それぞれのドア52aまたは52bは、重力の作用とドアの両側の圧力差との両方によって強制的に開かれる。図３を簡単に参照する。図３は、ドア52bが開かれ、ハウジングから測定可能な量の膨張ガス80がパージされているところを示す。１つのドア、例えば52bを開放することによって達成されるであろう膨張速度よりも低い速度でエアバッグを膨張させることが望ましいならば、図４に示されるように、もう一方のドア52aを開放することができる。
再び図２を参照する。図２は、ばね82がドア52a,bの蝶番の位置に隣接して組み込まれている様子を概略的に示す。ばね82は、ドアを外方向に付勢するように構成されている。アクチュエータ60が作動すると、ばね82は、重力にもハウジング内の内圧にも関係なく迅速にドアを開放することになる。ドアと結合するばねを組み込むことは、これらのドアの開放速度を増大する必要がある状況において、ドアをハウジングの頂部または端部キャップ42上に（任意の方向、例えば水平、垂直、傾斜した方向に）配置することを可能にする。先に例示した本発明の実施態様は、２つの分離した通気孔とともに示されているが、任意の数の通気孔およびドアがハウジング内に組み込まれ得る。
以下に本発明の別の作動方法を例示する。上記のドア52aおよび52bは、別々にまたは直列（tandem）に作動されて、エアバッグの実効的な膨張速度を制御することができる。当分野で知られているように、エアバッグは、一般に、衝突の開始から30〜70ミリ秒以内に完全に膨張される。続いて、乗員はエアバッグに負荷をかけ始め、乗員が徐々にエアバッグ内へさらに移動するにしたがいエアバッグの内圧を増加する。したがって、ECU64は、衝突の激しさを測定したならば、遅延信号すなわちエアバッグが膨張された後に発生する信号をドア52aのためのアクチュエータ60に対して発生し、予め閉じられたドア52aを時間が決められた順序で開放させて、バッグを迅速に減圧させまたは収縮させることができる。
図５を簡単に参照する。図５は、側壁40の１つの一部を示す部分平面図である。この実施態様においては、分離した通気孔を画定するための開口部50aまたは50bは用いられない。壁部40は、例えばハウジング20′の側壁40をレーザ切断することにより達成されるような一連の薄い開口部分によって、穴があいた状態にされている。これらの開口部90の外周は、通気孔開口部の望ましい領域を画定している。薄い不連続の複数のウェブ92aが、側壁40と移動可能なフラップまたはドア部94（側壁40の開口部90の内側の部分）とを連結するように保持されている。種々のウェブ92aは、フラップ94を、大きさ的に安定であり、かつ側壁40の残りの部分と一列になるように保持している。これらのウェブのうち、96aおよび96bとして示された１以上のウェブは、十分に長く、頑丈な蝶番を画成し、その蝶番の周りをフラップ94が回転する。ウェブ92aの総面積は、予め決められたレベルにハウジング40を加圧したときにこれらのウェブが破裂し、蝶番を画成するこれらのウェブ部96a,bの周りにフラップ94が外方向に回転することを可能にするように、選択される。図５のハウジング20は、さらに、電気的アクチュエータ、例えば、壁部40に取り付けられたアクチュエータ60を含み得る。アクチュエータ60は、フラップ94の一部と重なる作動ピン66を有して、フラップが開放されるときのハウジングの内圧に関してより高度な制御をもたらす。
図５に説明された本発明の実施態様において、種々のウェブ92は、第１の低い圧力レベルにおいて開放するように設計されるであろう。アクチュエータ60が作動されると、すなわち（ECU64からの信号に応答して）ピン66がフラップとの係わりから引き外されると、フラップ94は、ハウジング内の内圧がこの第１の圧力レベルを超えたときに開放し、それにより、エアバッグの膨張中またはエアバッグの減圧中に膨張ガスを放出させる。あるいは、もしアクチュエータ60が作動されなければ、ピン66は、フラップ94が第１の圧力レベルで開放されることを防止するであろう。ECUによって発生された信号に応答してアクチュエータが作動した時に、フラップ94の開放が遅延されることになり、次いでハウジングに対する内圧によって押し開けられることになる。望むのであれば、98として概略的に示された圧力センサがハウジング内に設置されて、圧力センサは、種々のアクチュエータ60が実際の圧力測定値に応答して作動されることができるように、ECU64に接続されることができる。
図６を参照する。図６は、複数の独立した開口部または通気孔50aおよび50bを有する側壁40を有するハウジング20″の側面図を示す。ハウジングは、概して図７に100と示された、壁40の材料の対向する２つの湾曲部分によって画定され得るトラックまたは溝を画定している。トラック100の各々（１つは開口部50a用であり、１つは開口部50b用である）の内部に、アクチュエータ60′によって移動されるスライド可能なドア100a（および100b）が配置されている。さらに詳細には、ドア100a,bは、各アクチュエータ60′のアクチュエータピン66′に連結している。各アクチュエータ60′は、一段または多段のソレノイドであり得る。一段のアクチュエータに関しては、ピンを引き抜く動作が、ドア100a,bを十分に移動させて、相当する通気孔50a,bの開放領域全体を露出させる。あるいは、多段のソレノイドのアクチュエータに関しては、各通気孔50a,50bが露出される距離は、ソレノイドの段階的な作動に正比例するであろう。各アクチュエータ60′は、ドア100a,bを付勢して閉鎖するバイアスばね106を含み得る。アクチュエータ60′に対する制御信号がなく、または制御信号が終了したときに、ドアは、通気孔開口部110a,bを十分に覆う閉鎖位置に移動される。このようにして、エアバッグの膨張中と、それに続くエアバッグの減圧中の膨張ガスのガス抜き量またはパージ量が、さらに細かく制御されることができる。
本発明のさらに別の実施態様を示す図８および９を参照する。図８は、ハウジング20の壁部40の一部を示す部分図である。壁部は、少なくとも１つの開口部、例えば50aを含み、開口部50aは54aにて蝶番付けされたフラップまたはドア52aによって囲まれている。ハウジングおよびドアは、互いに噛み合う部材120および122を含む。部材120は、ドア材料から形成されてドア52a内の開口部124上に配置された、ボスもしくは突出部121を含む。突出部121は、対向する複数の開口部126を含む。部材122もまた、側壁材料の突出部もしくはボス130、または側壁に取り付けられた他の突出した物体として形成され得る。ボス130は、対向する開口部132aおよびｂを含む。図８においては、部材120と122はずれた状態で示されているが、部材122が部材120内に嵌め込まれた、それらの部材の実際の噛み合い位置が図９に示されている。火工技術によるワイヤ切断機構140、例えば、イーグル・ピッチャー社（Eagle−Picher Inc.）によって製造されたモデル1SE192が、部材122内に形成された空洞内に配置されている。ロックワイヤ142が、開口部132a,b;126a,bと、ワイヤカッター140内の開口部146とを通されている。ワイヤカッター140のワイヤ148に送信される活性化信号に応答して、ロックワイヤ142が切断され、部材120が部材122から分離して、それによりドア52aが、ハウジング20内で増加した圧力に応じてドア52aの蝶番54a上で回転させられる。理解されるように、ドア52a,bは、電気的火工ワイヤカッター、切断機構、爆発ボルト、または（約30ミリ秒の反応時間を有して）十分迅速に作動する他の手段により、ソレノイドを用いて電気的に制御されることができる。
もちろん、上記の本発明の実施形態における多くの変更および修正が、本発明の範囲から逸脱することなく実行されることができる。したがって、発明の範囲は、添付の請求の範囲によってのみ限定されるものとする。

Claims (4)

1. エアバッグ（24）が充填される実効速度を制御するための装置（20）であって、
   ハウジング（22）を有し、前記ハウジングが、前記エアバッグが膨張ガスによって加圧されるときに前記ガスが前記ハウジング内に入るように、前記エアバッグに作動的に連結され、
   前記ハウジング（22）は、ある量の膨張ガスが前記エアバッグから制御可能に分流されて通る開口部を画定する可変通気孔手段（54,50,52）を含み、それにより、前記エアバッグの膨張速度が、前記可変通気孔手段が閉鎖されているときに達成される膨張速度よりも低下し、前記 可変通気孔手段は、前記ハウジング（22）の壁部（40） 内の少なくとも１つの開口部と、ドア（52a,b;100a,b） とを含み、前記ドアの移動がアクチュエータ（60,60′, 60″）によって制御され、前記ドアは、ドアが前記開口 部から移動するときに膨張ガスを前記開口部から排出さ せ、
   前記アクチュエータが前記ドアに取り付けられかつ前記 ドアとともに移動可能であり、前記アクチュエータの移 動可能な要素（66）が、保持部（70）上に支持されて前 記ドアの開放を防止し、かつ、前記移動可能な要素が前 記保持部から移動するときに、各ドアが、膨張ガスが自 由に前記開口部（50a）と通って流れる開放位置に移動 可能であり、
   さらに、複数のセンサ74からデータを受けて、エアバッ グが膨張される速度が乗員を保護するのに適切であるか どうか、または、膨張速度が、１以上の衝突パラメータ に基づいて下げられるべきであるかどうかを判断するよ うに動作し、前記判断に基づいて前記アクチュエータ （60,60′,60″）を制御する電子制御装置を有する装置。
2. 前記膨張ガスが、前記ハウジング内のインフレータまたはガスジェネレータによって供給される請求項１に記載の装置。
3. 前記アクチュエータが電気的に作動される請求項１に記載の装置。
4. 前記ドア（54a,b）が前記ハウジング（22）に対して回転可能に取付られている請求項１に記載の装置。

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