JP3735622B2 - 安定化されたエアーバッグ展開用開口部を備える、継目が隠されたタイプの展開用ドア構造 - Google Patents

安定化されたエアーバッグ展開用開口部を備える、継目が隠されたタイプの展開用ドア構造 Download PDF

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Description

本発明は乗用車等のエアーバック安全システムに係り、特にエアーバッグが膨張して車両の搭乗者室内へ展開していくことができるようにする展開用開口部の形成に関する。
多くの従来構造にあっては、エアーバッグ展開用開口部は、内装部品(これの後にエアーバッグが取付けられている)に形成された開口部に嵌合された蝶番式接続ドアによって形成される。エアーバッグシステムが始動すると、エアーバッグは急速に膨張し、展開用ドアを蝶番式に開き(展開用ドアがヒンジ接続されたような形で開き)、エアーバッグが搭乗者室へ展開する。
このようなエアーバッグシステムの一例が特許文献1に開示されている。この構成では、脆い(折れ易い、砕け易い)剪断タブによって展開用ドアが開口しないようにしている。この脆いタブはエアーバッグの膨張に伴い剪断破壊される(エアーバッグが膨張すると、展開用ドアの内側に圧力がかかるので)。
その他の従来例としては特許文献2がある。
上記従来の構造にあっては、展開用ドアは搭乗者から容易に見える。内装をより良いものにするため及び搭乗者にいじられないようにするために、継目を隠した展開用ドアが開発された。この構成の場合、展開用ドアと、エアーバッグ展開時に形成される開口部の輪郭線は搭乗者から見えなくなっている。即ち、展開用ドア部分はビニールカバー層等の滑らかなカバー部材によって覆われている。
米国特許第4,893,833 号(1990 年1月16日発行。発明の名称「エアーバッグ展開用開口部のための蓋材(Closure for an Air Bag Deployment Opening) 」) 米国特許第4,989,896 号(1991 年1月5日発行。発明の名称「エアーバッグ展開用開口部のためのダブルドア閉鎖部材(Double Door Closure for an Air Bag Deployment Opening) 」) 米国特許第5,217,244 号(1993年6月8日発行。発明の名称「エアーバッグ展開用開口部を形成する装置(Arrangement for Forming an Air Bag Deployment Opening) 」) 米国特許第5,080,393 号(1992 年1月14日発行。発明の名称「エアーバッグ展開用開口部を形成する方法及び装置(Method and Apparatus for Forming an Air Bag Deployment Opening)」) 米国特許第5,082,310 号(1992 年1月21日発行。発明の名称「エアーバッグ展開用開口部を形成するための装置(Arrangement for Providing an Air Bag Deployment Opening) 」)
しかし、このような構成では、エアーバッグシステムの始動の際、カバー部材を切断・破断する必要がある。
ビニール製の装飾用カバー層は比較的強靭であり、切断・破断することは難しい。また、エアーバッグは非常に短い時間内に(数ミリ秒のオーダーで)展開しなければならない。
エアーバッグの展開に大きな遅れが生ずると、エアーバッグシステムの作用効果が全くもしくはほとんど発揮されなくなる。
特許文献3及び特許文献4には、リニアエネルギ発生要素が開示されている。この要素は、展開用ドアを覆うビニールの全てもしくは一部を所定の形状・パターン(所定のパターンとは例えば、展開用ドアの輪郭にマッチするパターン)で弱化するものである。この要素により、カバー層は瞬時に破断される。
特許文献5には、カバー層を予め弱くしておき、展開用ドアによってより大きな圧力を発生させ、カバー層の破断が確実に行われるようにするための装置が開示されている。
ダブルドア構造の場合、ダブルドアの側部、またシングルドア構造の場合、シングルドア全周部におけるカバー層の破断は、展開用ドアの近くのインストゥルメントパネルに接着された固定カバー層と、展開用ドアに付設されたカバー層の可動部分とが発生する剪断効果に大きく依存している。
シングルドア構造の全周部の剪断は特に重要(クリティカル)である。なぜなら、シングルドア構造では、エアーバッグが展開用開口部を通過するためには、展開用ドアが大きな蝶番式旋回動作を行わなければならないからである。
本願の発明者は、展開用開口部近傍の内装部品(即ち、展開用ドアが取付けられる(嵌合する)開口部を区画形成するインストゥルメントパネル)がエアーバッグ展開中にかなり変形する(曲がったり、ゆがんだりする)こと、及びこの変形が展開用ドアの周部におけるカバー層の剪断破壊・破断にかなり影響を及ぼすことを発見した。
展開用ドアを形成するドア基盤パネルと、これの近傍のインストゥルメントパネル基盤とは、両者を覆うカバー層によって連結されている。このカバー層は、継目を見えなくするためのものである。また、中間フォーム(foam)層が設けられるのが典型的である。この中間フォーム層は、カバー層と、展開用ドア基盤パネルと、インストゥルメントパネル基盤とに接着される。
したがって、展開用ドア基盤パネルが蝶番式に開こうとすると、インストゥルメントパネル構造に力が作用し、インストゥルメントパネル構造を外方に隆起させる。
この外方への隆起は幾つかの問題点を引起こす。第1に、インストゥルメントパネル自体の隆起がかなり大きいものであれば、十分な剪断力(インストゥルメントパネルのカバー層を切断・破断するのに十分な剪断力)が生ずるのが遅れる。そして、展開用ドアは剪断応力と動作を解放してしまう。
第2に、インストゥルメントパネルの隆起と、展開用ドアの中央部からの隆起が生ずると、剪断応力がカバー層の引張応力に変わる傾向がある。カバー層は通常プラスチック材料(例:ビニール)から成っており、引張力が作用すると破損する前にかなり伸びる(特に、周囲温度が高いときには)。
このような伸びが生ずると、カバー層の破断が完了するまでにかなりの時間を要してしまう。
また、展開用ドアのエッヂと、展開用開口部を形成するインストゥルメントパネルのエッヂの位置は所定の位置からずれてしまう。ビニールカバー層は好ましくはカバー層の内側の溝切りもしくはカッティングによって予め弱くされ、エアーバッグシステムのカバー層が上記溝に沿って破断するように構成されている。この溝は、展開用ドアと同じ形(パターン)で作られる。上記のように展開用ドアエッヂ等が所定の位置からずれると、カバー層に作用する最大応力は、予め弱められたパターンから外れてしまう。
展開用開口部を形成する内装部品(インストゥルメントパネル)が過度に変形することに伴って生ずるその他の問題点は、上記内装部品が塑性変形してしまい、エアーバッグシステムの作動後に内装部品の交換が必要となることである(たとえ、エアーバッグシステムの作動を引起こす衝突が内装部品を破壊するような大きなダメージを車両に与えない場合でも)。したがって、エアーバッグシステムの作動後にエアーバッグを交換する場合、インストゥルメントパネル全体を交換しなければならない。このことにより、交換・修理のコストが大きく増大する。
上記より本発明の目的は、展開用ドアに作用するエアーバッグ圧力が素早く且つ高い信頼度でカバー層に剪断応力を発生させ(上記剪断応力はカバー層の完全な破断に十分な剪断応力である)、展開用ドアができるだけ早く蝶番式に開くことができるようにして、エアーバッグが搭乗者室内で適切に展開するようにする装置を提供することである。
発明の他の目的は、エアーバッグシステムの作動によって内装部品・構造が破損されるのを防ぐために、内装部品・構造を安定化且つ強化することである。
本発明の上記及びその他の目的は、以下の詳細な説明と特許請求の範囲を読むことによって理解されるであろう。
上記目的を達成するために本発明は、自動車の助手席側コンパートメントの内装構造の後に、始動すると膨張するエアーバッグが格納されており、且つ、上記内装構造が基盤パネルを有するタイプの自動車における、上記内装構造にエアーバッグ展開用開口部を形成する方法において、
内装構造基盤パネルを、上記格納されたエアーバッグと整列する1つ又は複数の展開用ドア基盤パネルを含むように形成し、
上記展開用ドア基盤パネルを上記内装構造基盤パネルの一側に沿って蝶番式に連結すると共に蝶番式接続されていない側部に上向きのエッヂを形成して、上記展開用ドア基盤パネルが上記エアーバッグの膨張によって押されると旋回して開くことができるようにし、 上記内装構造基盤パネルを、上記内装構造基盤パネル及び上記展開用ドア基盤パネル上を途切れることなく延出するカバー層で覆い、
上記展開用ドア基盤パネルの周りに延び、上記内装構造基盤パネルと一体的に形成された周部強化フレームを設け、
上記エアーバッグが膨張して上記展開用ドア基盤パネルが旋回して開き上記カバー層を貫通するときに上記内装構造基盤パネルが移動・変形することを制限すべく、上記周部強化フレームを強固な車両構成部材につなぎ止めることを特徴とする方法を提供するものである。
上記及びその他の目的は、展開用開口部を形成する内装部品を、カバー層に発生する力による変形作用に対して安定化する(抵抗力を有するようにする)ことによって達成される。この安定化によって、開口部の周部の大きなたわみ、片寄り、そり(deflection) がなくなる(特に、展開用ドアのフリーサイドにおいて)(フリーサイドとは蝶番式接続されていない辺・側のこと)。したがって、展開用ドアの大きな隆起は起こらなくなり、上述した問題点を解決することができる。
展開用開口部の周部を区画形成する内装部品の境界部分の安定化は、補強フレームを展開用開口部の周りに設け、内装部品・構造に取付けるか、あるいは、内装部品と一体化したフレームを設けることによって達成される(詳細は、後述の実施形態において説明する)。
上記補強フレームは、強固な車両構成部材(例:インストゥルメントパネルを取付ける防火壁)にアンカリングする(anchoring:固定する・つなぎ止める)ことが好ましい。このようにすると、エアーバッグの圧力による荷重が作用しても、展開用開口部近傍の内装部品・構造は大きくたわまない。エアーバッグが膨張するのに伴い展開用ドアが開こうとすると圧力が発生するわけだが、上記構成によればこの圧力によって剪断応力が瞬時に発生し、カバー層に作用する。
すると、カバー層は展開用ドアの圧力により非常に短時間に且つ高い信頼度で破断される。したがって、エアーバッグの適切な展開が保証される。
上記補強フレームはインストゥルメントパネルに対するダメージも解消する。従来の構成ではエアーバッグの作動後にインストゥルメントパネルの交換が必要であったことを考えると、本発明によればエアーバッグ作動後の修理コストが削減される。
本発明によれば、エアーバッグが短時間で展開できるという優れた効果を奏するものである。
以下の説明において、特定の用語が用いられているが、それは下記の実施形態の説明を明確に行うためであり、本発明の技術的範囲を限定する意図はない。本発明は、特許請求の範囲に定義された発明の範囲内で多くの態様をとることができる。
図1を参照すると、エアーバッグ装置は自動車の助手席側に設けられている。車両10の一部が図1に示されている。
エアーバッグ装置は内装部品・構造に設けられており、この内装構造はインストゥルメントパネル12から成っている。インストゥルメントパネル12は、運転席の隣りの助手席コンパートメント14に面している。エアーバッグは符号16で示されている開口部を通って展開すると、当業者に周知のプロセスで車両内の助手席に座っている人を保護する。
本実施形態のエアーバッグ装置は展開用ドア基盤パネル18を有し、このパネル18はカバー層20に接触して、もしくは離れて下方に位置される。カバー層20はインストゥルメントパネル12を覆うように延びており、また、展開用ドア基盤パネル18の上にも延びている。
囲繞フレーム(周部強化フレーム)11は展開用開口部16の周部に沿って延びている。これら部品の全てはカバー層20によって搭乗者からは見えなくなっている。カバー層20は、エアーバッグが設けられるインストゥルメントパネル部分の上をスムースに且つ途切れることなく覆っている。
図2及び図3を参照すると、展開用ドア基盤パネル18(典型的には、適当な成形プラスチック材料もしくはアルミニウムから作られている)は、インストゥルメントパネル基盤(内装構造基盤パネル)22に形成された展開用開口部16に嵌合する形状を有している。展開用ドア基盤パネル18はほぼ長方形を呈しており、その一側は一体的な湾曲ヒンジ部24によって蝶番式に接続されている。このヒンジ部24は開口部16近傍のインストゥルメントパネル基盤22の前方部分に取付けられている。
フォーム(foam)層26は、インストゥルメントパネル基盤22と、展開用ドア基盤パネル18とを覆う。インストゥルメントパネル基盤22とドア基盤パネル18はフォーム層26に接着されている。カバー層20もフォーム層26に接着されている。フォーム層26は通常、当業者には周知の製造技術により所定の位置に成形(molding) される。
エアーバッグキャニスタ(容器)28はインストゥルメントパネル12の後に取付けられている。その位置は、インストゥルメントパネル基盤22の展開用開口部16と整列する位置である。
周部強化フレーム11はインストゥルメントパネル基盤22の一部に取付けられる。一部とは、展開用開口部16の周部(境界)を区画する部分である。フレーム11はシート状の金属から作られてもよいし、成形プラスチックから作られてもよい。フレーム11は、開口部16の周部の周りの区域においてパネル基盤22を強固にし安定化するためのものである。
フレーム11は図示されるようにリベット30によってインストゥルメントパネル基盤22に固定されてもよい。あるいは、インストゥルメントパネル基盤22と一体的な構造としてもよい。
フレーム11は、インストゥルメントパネル基盤22、カバー層20に対してほぼ直交し、下方に曲げられた側部と、接続用の底部とを有す。この接続用底部は、展開用開口部16の周部の周りに延びているインストゥルメントパネル基盤22の部分に対向するように位置されている。
下方に延びるフランジ32と34によって、フレーム11は外方に曲げようとする力に対して硬性を有することになる。
フレーム11は一体型ヒンジ24の反対側の展開用ドア基盤パネル18のフリーサイド近傍において屈曲部を有し、この屈曲部によって支持用停止部材36が形成される。この停止部材36上には、展開用ドア基盤パネル18が着座する。したがって、展開用ドア基盤パネル18を内方に押そうとする圧力に対して抵抗することができる。
展開用ドア基盤パネル18の上方に湾曲されたリム38はエッヂを形成する。カバー層20の切断の際、このエッヂによって展開用ドア基盤パネル18の圧力が上昇する。
カバー層20は、特許文献5に記載されているように、内側から部分的にスコアリング(scoring: 刻み目、切れ目、溝を作ること)されてもよい。
図3に示された展開用ドアパネル18のフリーサイドは、インストゥルメントパネル基盤22のオフセット部分40の上に着座する。
本発明の技術思想によれば、フレーム11は一連のアンカ要素(アンカーフランジ:anchoring flanges) 46A−46Cによってさらに安定化・強化される。フランジ46Aは周部強化フレーム11の左サイドに固定され、フランジ46Bはフレーム11の右サイドに取付けられ、一連の板状かつほぼ三角形状のアンカーフランジ(アンカ要素)46Cはフランジ11のフロント及びリアサイドに沿って取付けられる。
アンカータブ46A−46Cは車両の強固な部品・部分48(例:防火壁)に取付けられる。そこにはインストゥルメントパネル12が固定され、かなり強いアンカー構造が作られる。したがって、インストゥルメントパネル12が大きく隆起することが防止される。
したがって、本発明は、展開用ドア基盤パネル18が発生する、外方への圧力によって引起こされるインストゥルメントパネル基盤22の展開用開口部16の境界部(周部)の動きを抑える一方で、少なくとも1つの展開用ドア基盤パネル18と内装部品・構造の基盤パネルを覆うカバー層20に開口部を形成する方法を提供する。もしこのようにしなければ、インストゥルメントパネル基盤22の展開用開口部16近傍は外方に隆起し、展開用ドア基盤パネル18の3つのフリーサイド(ヒンジ接続サイド以外のサイド)に沿って変形してしまう。本発明のように上記動きを抑制すると、剪断応力がカバー層20内で展開用ドア基盤パネル18の周部に沿って、可能な限り急速に発生する。よって、カバー層20の破断が展開工程(サイクル)中の可能な限りの最も早い時期に起こる。したがって、エアーバッグは、搭乗者を保護するのに十分素早く且つ適切に展開する。
インストゥルメントパネル基盤22の安定化は、展開用ドア基盤パネル18の3つのフリーサイドに沿って主として行われると最大の効果を発揮する。
ダブルドア構造の場合(特許文献5に示されているもの。2枚のドアで開口部を塞ぐタイプ)、ドアのサイド(辺)の近くのインストゥルメントパネル基盤部分を制止化(動作がないようにすること・隆起が起きないようにすること)及び安定化することによって上記の効果と同じものが発揮される。
ダブルドア構造の2枚のドアを結合する継目の破断は、上述したシングル展開用ドアの場合と比べると、少し異なる力(力学)によって行われる。
特にドアのフリーサイドにおける開口部の周部の制止化は大きければ大きい程良い。即ち、インストゥルメントパネル基盤22の開口部16の周部区画部分の変形は最小にすることが好ましい。
これは、フレーム11を上記アンカ要素46によって強固な車両構成部材(固定部分・部品)にアンカリング(anchoring) するというステップによって達成される。いくらかの変形は許容されるが、展開用ドア基盤パネル18のフリーサイド近傍の基盤の変形を25mm未満にする点は設計上の基準としなければならない。
アンカータブ(anchoring tab) 46A−46Cは、もしインストゥルメントパネル12の十分な補強・強化(周部の部分の変形が上記距離を超えないようにするのに十分な補強)がなされているならば、設けなくてもよい。しかし、インストゥルメントパネル12の重量が大きい場合はアンカータブを用いた方が好ましいことが多い。
隠されたシームを有する展開用ドアを備える自動車の助手席側の部分斜視図。 図1に示された展開用ドア及びインストゥルメントパネルの部分断面図(図1の2−2線矢視断面図)。 展開用ドアとインストゥルメントパネルの部分横断面(図1の3−3線矢視断面図)。 展開用開口部のフレームとアンカータブの斜視図。
符号の説明
10 車両
11 フレーム
12 インストゥルメントパネル
14 助手席コンパートメント
16 開口部
18 展開用ドア基盤パネル
20 カバー層
22 インストゥルメントパネル基盤
24 蝶番接続部(ヒンジ部)
26 フォーム層
28 エアーバッグキャニスタ
30 リベット
32,34 フランジ
36 停止部材
38 リム
40 インストゥルメントパネル基盤のオフセット部分
46A−46C アンカーフランジ
48 車両の強固な部分・部品

Claims (4)

  1. 自動車の助手席側コンパートメントの内装構造の後に、始動すると膨張するエアーバッグが格納されており、且つ、上記内装構造が基盤パネルを有するタイプの自動車における、上記内装構造にエアーバッグ展開用開口部を形成する方法において、
    内装構造基盤パネルを、上記格納されたエアーバッグと整列する1つ又は複数の展開用ドア基盤パネルを含むように形成し、
    上記展開用ドア基盤パネルを上記内装構造基盤パネルの一側に沿って蝶番式に連結して、上記展開用ドア基盤パネルが上記エアーバッグの膨張によって押されると旋回して開くことができるようにし、かつ上記展開用ドア基盤パネルの蝶番式に接続されていない側部に上向きのエッヂを形成し、
    上記内装構造基盤パネルを、上記内装構造基盤パネル及び上記展開用ドア基盤パネル上を途切れることなく延出するカバー層で覆い、
    上記展開用ドア基盤パネルの周りに延び、上記内装構造基盤パネルと一体的に形成された周部強化フレームを設け、
    上記エアーバッグが膨張して上記展開用ドア基盤パネルが旋回して開き上記カバー層を貫通するときに上記内装構造基盤パネルが移動・変形することを制限すべく、上記周部強化フレームを強固な車両構成部材につなぎ止めることを特徴とする方法。
  2. 自動車の助手席側コンパートメントの内装構造の後に、始動すると膨張するエアーバッグが格納されており、且つ、上記内装構造が基盤パネルを有するタイプの自動車における、上記内装構造にエアーバッグ展開用開口部を形成する方法において、
    内装構造基盤パネルを、上記格納されたエアーバッグと整列する1つ又は複数の展開用ドア基盤パネルを含むように形成し、
    上記展開用ドア基盤パネルを上記内装構造基盤パネルの一側に沿って蝶番式に連結して、上記展開用ドア基盤パネルが上記エアーバッグの膨張によって押されると旋回して開くことができるようにし、かつ上記展開用ドア基盤パネルの蝶番式に接続されていない側部に上向きのエッヂを形成し、
    上記内装構造基盤パネルを、上記内装構造基盤パネル及び上記展開用ドア基盤パネル上を途切れることなく延出するカバー層で覆い、
    上記展開用ドア基盤パネルの周りに延び、上記内装構造基盤パネルに固定された周部強化フレームを設け、
    上記エアーバッグが膨張して上記展開用ドア基盤パネルが旋回して開き上記カバー層を貫通するときに上記内装構造基盤パネルが移動・変形することを制限すべく、上記周部強化フレームを強固な車両構成部材につなぎ止め、
    上記内装構造基盤パネル及び上記展開用ドア基盤パネルの上を覆い延びると共に、上記カバー層の下に位置するフォーム層を設けたことを特徴とする方法。
  3. 自動車の助手席側コンパートメントに設けられるエアーバッグ装置において、
    上記助手席側コンパートメントに内装構造が設けられ、上記内装構造は上記助手席側コンパートメント内の強固な車両構成部材に取付けられた内装構造基盤パネルを有し、
    少なくとも1つの展開用ドア基盤パネルが上記内装構造基盤パネル内に取り付けられ、上記展開用ドア基盤パネルの一側が上記内装構造基盤パネルの隣接する一部に蝶番式に接続され、蝶番式に接続されていない他の側部に上向きのエッヂが形成され、
    エアーバッグ格納用キャニスタが上記内装構造基盤パネルの後に設けられ、上記エアーバック格納用キャニスタは上記展開用ドア基盤パネルと整列し、上記エアバッグ格納用キャニスタには、膨張すると展開するエアーバッグが収容されており、
    上記展開用ドア基盤パネル上に位置して、内側から部分的な刻み目が形成され、上記内装構造基盤パネルと上記展開用ドア基盤パネルの上を途切れずに覆うカバー層が設けられ、上記カバー層によって上記展開用ドア基盤パネルは搭乗者からは見えなくなり、上記展開用ドア基盤パネルは上記エアーバッグが展開すると上記カバー層を突抜けるようになっており、
    周部強化フレームが上記展開用ドア基盤パネルの周りに設けられ、上記周部強化フレームは上記内装構造基盤パネルと一体的に形成され、
    アンカ要素が上記周部強化フレームに設けられると共に上記助手席側コンパートメント内の強固な車両構成部材に取り付けられ、上記フレーム及びアンカ要素は、上記エアーバッグの膨張、及び上記蝶番式に接続された展開用ドア基盤パネルによる上記カバー層の突抜けによって上記内装構造基盤パネルが外側へ隆起することを確実に制限するのに充分な強度を有することを特徴とするエアーバッグ装置。
  4. 自動車の助手席側コンパートメントに設けられるエアーバッグ装置において、
    上記助手席側コンパートメントに内装構造が設けられ、上記内装構造は上記助手席側コンパートメント内の強固な車両構成部材に取付けられた内装構造基盤パネルを有し、
    少なくとも1つの展開用ドア基盤パネルが上記内装構造基盤パネル内に取り付けられ、上記展開用ドア基盤パネルの一側が上記内装構造基盤パネルの隣接する一部に蝶番式に接続され、蝶番式に接続されていない他の側部に上向きのエッヂが形成され、
    エアーバッグ格納用キャニスタが上記内装構造基盤パネルの後に設けられ、上記エアーバック格納用キャニスタは上記展開用ドア基盤パネルと整列し、上記エアバッグ格納用キャニスタには、膨張すると展開するエアーバッグが収容されており、
    上記展開用ドア基盤パネル上に位置して、内側から部分的な刻み目が形成され、上記内装構造基盤パネルと上記展開用ドア基盤パネルの上を途切れずに覆うカバー層が設けられ、上記カバー層によって上記展開用ドア基盤パネルは搭乗者からは見えなくなり、上記展開用ドア基盤パネルは上記エアーバッグが展開すると上記カバー層を突抜けるようになっており、
    上記内装構造基盤パネル及び上記展開用ドア基盤パネルの上を覆い延びると共に、上記カバー層の下に位置するフォーム層が設けられ、
    周部強化フレームが上記展開用ドア基盤パネルの周りに設けられ、上記周部強化フレームは上記内装構造基盤パネルに固定され
    アンカ要素が上記周部強化フレームに設けられると共に上記助手席側コンパートメント内の強固な車両構成部材に取り付けられ、上記フレーム及びアンカ要素は、上記エアーバッグの膨張、及び上記蝶番式に接続された展開用ドア基盤パネルによる上記カバー層の突抜けによって上記内装構造基盤パネルが外側へ隆起することを確実に制限するのに充分な強度を有することを特徴とするエアーバッグ装置。
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