JP3836070B2

JP3836070B2 - エアバッグ膨張試験用ガス噴出装置

Info

Publication number: JP3836070B2
Application number: JP2002322074A
Authority: JP
Inventors: 英希一瀬
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: JP2004155288A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアバッグ膨張試験用ガス噴出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の衝突事故発生時に乗員を保護するため、シートベルトと共にエアバッグが採用されている。前記エアバッグは、自動車の衝突時に瞬時に膨らみ、乗員がハンドルや計器類に直接衝突することを防ぎ、頭部や胸部への衝撃を軽減するものである。しかし、前記エアバッグの膨張速度は時速１００ｋｍ〜３００ｋｍに達するため、エアバッグが膨らむときに、乗員が擦過傷、打撲傷、骨折等の被害を受けるおそれがある。よって、エアバッグの製品化の際には、乗員がハンドルや計器類に直接衝突することを防ぐとともに、乗員が擦過傷、打撲傷、骨折等の被害を受けないことが要求されている。そのため、エアバッグ膨張試験を多数回行い、乗員に対する影響を調べる必要がある。
【０００３】
エアバッグを膨張させる手段として、インフレータと呼ばれるガス発生装置が用られ、インフレータがエアバッグ内部にガスを発生させる。このインフレータには、化学反応によるガス発生方式がある。化学反応によるガス発生方式のインフレータは、ガス発生剤を用い、エアバッグ展開信号により点火装置が点火剤に点火し、点火剤が発熱し、この熱によりガス発生剤で熱反応が起こり、ガスが発生する構造となっている。したがって、このようなインフレータは一度使うと、再度使うことができない。そのため、繰り返し試験を行うエアバッグの試験では非経済的である。そこで、エアバッグの試験では、インフレータを用いる代わりに、高圧ガスタンクによるガス噴出装置を用いる。高圧ガスタンクによるガス噴出装置では、窒素ガスなどの不活性ガスが加圧充填している容器を用い、エアバッグ展開信号により、噴出口からエアバッグ内部へと不活性ガスが噴出する構造となっている。よって、高圧ガスタンクによるガス噴出装置は、タンクにガスを封入すれば何度も使える構造となっているので、経済的である。
【０００４】
ここで、エアバッグの膨張試験に用いられる従来のエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置の一例を図５に示す。
図５に示すように、エアバッグ膨張試験用ガス噴出装置は、圧力容器１０１の中心軸上の一端部にガス噴射口１０２を形成するとともに、他端部にガス噴射口１０２より大きい径のシリンダ１０３を形成し、ガス噴射口１０２を開閉する弁体１０４とシリンダ１０３内のピストン１０５をロッド１０６で連結するようにしてあり、圧力容器１０１にガス送給孔１０７から試験用のガスを充填し、シリンダ１０３に供給したガスで弁体１０４を閉じたり、シリンダ１０３からガスを排気して弁体１０４を開いてガスをエアバッグ１０８に噴出するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、エアバッグの膨張試験に用いられる従来のエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置の他の一例を図６に示す。
図６に示すように、エアバッグ膨張試験用ガス噴出装置は、試験用流体が充填される蓄圧シリンダ１１１と連通路（ガス流路）１１２を介して連通する制御用シリンダ１１３を設け、この一端に流体噴射口１１４を形成し、制御用シリンダ１１３内に装着したトリガーピストン１１５で連通路（ガス流路）１１２の開閉を制御して蓄圧シリンダ１１１内の高圧の流動流体を流体噴射口１１４から模擬インフレータ１１６を介してエアバッグ１１０に噴出する。
この試験装置では、トリガーピストン１１５を試験用流体とは別の低圧の作動流体で制御できる（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１−２６９６３９号公報
【特許文献２】
特開平７−８３８００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示すような従来のエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置は、エアバッグ１０８が膨らむまでの時間などの噴射特性を変えようとすると、弁体１０４とピストン１０５の大きさを変えなければならず、簡単に対応できないという問題がある。
また、図６に示すような従来のエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置は、エアバッグが膨らむまでの時間などの噴出特性を変えることができるものの、１試験中にガス噴出特性を調整することができないという問題がある。
さらに、図５や図６に示すような従来のエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置は、自動車に装備されたエアバッグと接続できないので、エアバッグの使用環境と同一条件で、エアバッグ膨張試験ができないという問題がある。
【０００８】
このようなことから、本発明は、ガス噴出特性が調整可能なエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決する第１の発明に係るエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置の構成は、エアバッグが接続されるガス供給通路と、前記ガス供給通路に高圧ガスを供給するガス供給手段と、前記ガス供給通路における前記エアバッグが接続される部分と前記ガス供給手段との間に設けられ、前記ガス供給通路を開閉する流量制御弁と、前記流量制御弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、上記高圧ガスの温度および圧力に応じて、上記制御手段による前記流量制御弁の開閉の制御を調整するようにしたことを特徴とする。
前記ガス供給手段としては、例えば蓄圧タンクとこの蓄圧タンクにガスを高圧充填するガスチャージャとからなるものが挙げられる。また、前記制御手段としては、例えば計算機とこの計算機からの制御情報により開閉制御されるサーボ弁からなるものが挙げられる。
この発明に係るエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置によれば、ガス供給通路に流量制御弁があり、この流量制御弁の開閉を制御装置で制御するので、エアバッグへのガス噴出量の調整ができる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明に係るエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置において、前記ガス供給通路を自動車に装備されたエアバッグに接続して、前記エアバッグの膨張試験を行うことを特徴とする。
この発明に係るエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置を用いれば、ガス供給通路を自動車に装備されたエアバッグに直接接続できる。
【００１３】
第３の発明は、第１の発明に係るエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置において、可搬式としたことを特徴とする。
可搬式とする手段としては、装置をラックに搭載することなどが考えられる。この装置では、試験を行う自動車の側に搬送できるので、エアバッグ膨張試験の効率化が図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明によるエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置の実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１は本発明の一実施形態であるエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置の概略図である。
図１に示すように、このエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置は、エアバッグ１が接続されるガス供給通路５１と、前記ガス供給通路５１に高圧ガスを供給するガス供給装置５２と、前記ガス供給通路５１における前記エアバッグ１が接続される部分と前記ガス供給装置５２との間に設けられ、前記ガス供給通路５１を開閉する流量制御弁１１と、前記流量制御弁１１の開閉を制御する制御装置５３と、を備える。
ここで、ガス供給通路５１は、ガス流路２と高圧ホース３２からなる。また、ガス供給装置５１は、ガスチャージャ５と蓄圧タンク６などからなる。さらに、制御装置５３は、計算機２０とサーボ弁１７と油圧シリンダ１４などからなる。ガス流路２の一端には、遮断弁３を介してガス供給装置５２の蓄圧タンク６が接続される。遮断弁３を閉じることで、ガス流路２と蓄圧タンク６との系が閉じる。ガス流路２の他端には、高圧ホース３２が取り付けられ、高圧ホース３２の先端がエアバッグ１に接続される。
【００１６】
ここで、ガス供給通路５１に高圧ガスを供給するガス供給装置５２は、ボンベ（例えば、Ｎ₂ガスボンベ）４が止め弁７とガスチャージャ５を介して蓄圧タンク６に接続される。ボンベ４からガスチャージャ５を介して、蓄圧タンク６内に高圧ガスを充填する。ガスチャージャ５を使うことで、ボンベ４内に封入されるガスを使い切ることができると共に、蓄圧タンク６内にあるガスを高圧状態に保つことができる。また、ボンベ４とガスチャージャ５との間に止め弁７が設けられ、この止め弁７を閉じることで、ボンベ４と蓄圧タンク６との間の系が閉じ、ボンベ４の交換が容易となる。
また、蓄圧タンク６には、圧力計８および安全弁９および逃がし弁１０が設けられる。この逃がし弁１０を操作することにより、蓄圧タンク６内の圧力を下げることができる。
【００１７】
ガス供給通路５１を構成するガス流路２に設けられ、このガス流路２を開閉する流量制御弁１１は、弁体１２と弁座１３とで形成される。弁体１２は、ロッド１６を介して、油圧シリンダ１４内のピストン１５と連結する。
油圧シリンダ１４内のピストン１５が駆動すると、ロッド１６を介して連結する弁体１２が駆動し、流量制御弁１１が開閉する。油圧シリンダ１４内のピストン１５は、サーボ弁１７による油圧の給排により駆動され、サーボ弁１７はサーボアンプ１８、インターフェイス１９を介して、計算機（ＣＰＵ）２０により制御される。また、サーボ弁１７は、アキュムレータ２１、油圧ポンプ２２と連結する。なお、図１では、油圧シリンダ１４にサーボ弁１７が並列にて連結することにより、ピストン１５の駆動速度を上げている。
【００１８】
油タンク２３から供給される作動油を使用し、この油圧タンク２３から油圧ポンプ２２を介して接続するアキュムレータ２１にて、油圧が蓄圧される。この油圧ポンプ２２は、電動機２４により駆動される。
また、サーボ弁１７へ油圧がかかりすぎないように、アキュムレータ２１と油圧ポンプ２２との間に圧力計２５とリリーフ弁２６が設けられ、油圧シリンダ１４へ油圧がかかりすぎないように、油圧シリンダ１４とサーボ弁１７との間にリリーフ弁２７が設けられる。
【００１９】
ここで、流量制御弁１１の開閉を制御する制御装置５３は、蓄圧タンク６内に充填されるガス状態を検出する機能とともに検出した情報および計算機２０にあるプログラムに応じて、流量制御弁１１を制御する機能を備える。
【００２０】
蓄圧タンク６内に充填されるガス状態の検出は、蓄圧タンク６に設けられる温度センサ２８および圧力センサ２９によりなされる。この温度センサ２８およびこの圧力センサ２９が検出した蓄圧タンク６内に充填されるガス状態に関する情報は、インターフェイス１９を介して、計算機２０に送られる。また、ガス体積量は、一定圧力下では、温度に依存するので、蓄積タンク６から流出するガス体積量とエアバッグ１内へ噴出するガス体積量とが異なることがある。エアバッグ１へ適切なガス体積量を噴出するため、温度センサ３０により実験を行う自動車内の温度を検出する。検出した自動車内の温度情報は、インターフェイス１９を介して計算機２０に送られる。
【００２１】
また、検出した情報および計算機２０にあるプログラムに応じた、流量制御弁１１の制御は、上記蓄圧タンク６内のガス状態情報および上記自動車内の温度情報に応じ、入力されたガス噴出特性を補正し、計算機２０にあるプログラムで計算機２０が流量制御弁１１の制御情報を計算し、計算機２０がインターフェイス１９とサーボアンプ１８を介してサーボ弁１７に制御情報を送り、サーボ弁１７を開閉することにより、サーボ弁１７から油圧シリンダ１４への作動油流量を制御し、ピストン１５を駆動することによりなされる。つまり、計算機２０は、流量制御弁１１の開閉を制御するので、ガス噴出特性を調整できる。
【００２２】
また、変位センサ３１が油圧シリンダ１４に設けられ、油圧シリンダ１４の変位情報を検出する。この変位情報は、インターフェイス１９を介して、計算機２０へ送られ、サーボ弁１７を制御する精度を上げるために用いられることができる。
上記エアバッグ膨張試験用ガス噴出装置は、ラックなどの台車に搭載され、試験を行う自動車の側に搬送されるようになっている。なお、エアバッグ膨張試験用ガス噴出装置は、工場内の設備として設け、この装置の近くに試験すべき自動車を搬入するようにしてもよい。
【００２３】
次に、本発明の一実施形態である図１に示したエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置を用いた試験手順について説明する。
最初に、止め弁７および遮断弁３を閉じるとともに、高圧ホース３２を介して、本エアバッグ膨張試験用ガス噴出装置と、自動車に装備されたエアバッグ１とを接続する。また、例えば乗員への影響を検証する際には、自動車の運転席にダミー人形を搭載する。止め弁７とガスチャージャ５を介して蓄圧タンク６にボンベ４を接続し、止め弁７を開く。ガスチャージャ５により蓄圧タンク６に窒素ガスが充填される。ここで、流量制御弁１１が閉じていることを確認し、遮断弁３を開く。窒素ガスが流量制御弁１１まで、充満した状態となる。
【００２４】
計算機２０は、蓄圧タンク６に設けられた温度センサ２８および圧力センサ２９から蓄圧タンク６内のガス状態情報と、温度センサ３０から自動車内の温度情報とを収集する。上記蓄圧タンク６内のガス状態情報および上記自動車内の温度情報に応じて、計算機２０は、入力したガス噴出特性から、流量制御弁１１の制御情報を計算する。この計算機２０がインターフェイス１９とサーボアンプ１８を介して、サーボ弁１７に制御情報を送る。アキュムレータ２１が油タンク２３から油圧ポンプ２２を介して流入する作動油に油圧をかけるとともに蓄圧し、電動機２４により駆動される油圧ポンプ２２が作動油に油圧をかける。ここで、サーボ弁１７が開閉すると、作動油は、サーボ弁１７を介して油圧シリンダ１４内へ流入し、ピストン１５を駆動する。このピストン１５が駆動すると、ロッド１６を介して連結する弁体１２が駆動し、流量制御弁１１が開閉する。この流量制御弁１１が開閉することにより、エアバッグ１へのガス噴出量が制御される。
【００２５】
ガスが抜けるための穴あきエアバッグなどのエアバッグの種類やエアバッグのたたみ方により、エアバッグの膨らみ方が変わり、エアバッグ内の圧力が安定しないため、ガス噴出特性が一特性とならない。そのため、エアバッグ膨張試験の際、試験したいガス噴出特性を特定するために、エアバッグの代わりに、定容積タンクが使われる。
ここで、例として定容積タンクへのガス噴出における圧力の時間的特性を図２に示す。実線は１段式を示し、点線は２段式を示す。１段式とは、ガスを１回噴出することによりエアバッグを膨張させる方法であり、２段式とは、ガスを２回噴出することによりエアバッグを膨張させる方法である。１段式のガス噴出特性では、圧力が短時間で一定値となり、２段式のガス噴出特性では、圧力がある値まで増加して一定となり、さらに増加して一定となる。
【００２６】
定容積タンクへのガス噴出をガス流量の時間的特性で示すと図３のようになる。ここで、実線は１段式を示し、点線は２段式を示す。
１段式のガス噴出特性では、ガス流量が、短時間で急激に増加して最大ガス流量となり、ガス流量が増加する時間より長い時間で緩やかに減少している。また、２段式のガス噴出特性では、ガス流量が、短時間に増加して、最大ガス流量となり、短時間で減少して０となる。再び、短時間で増加して、最大ガス流量となり、短時間で減少して０となる。
【００２７】
さらに、エアバッグ膨張試験用ガス噴出装置のサーボ弁における作動油流量の時間的変化を図４に示す。ここで、実線は１段式を示し、点線は２段式を示す。
１段式のガス噴出特性では、作動油流量がプラス側で短時間に増加減少して０となり、マイナス側で緩やかな増加減少の曲線を描き０となる。また、２段式のガス噴出特性では、作動油流量がプラス側で増加減少の２次曲線およびマイナス側で増加減少の２次曲線を描き、プラス側の曲線およびマイナス側の曲線が２つ連続する。
【００２８】
計算機２０に図２に示すようなガス噴出特性を入力すると、計算機２０が図４に示すようなサーボ弁１７での作動油流量の情報を算出し、サーボ弁１７の開閉を制御することで、流量制御弁１３の開閉を制御し、図３に示すようなガス噴出特性となるようにエアバッグ１へのガス噴出量が制御される。
【００２９】
つまり、図２の実線で示すような１段式のガス噴出特性を計算機２０に入力すると、蓄圧タンク６内のガス状態に応じて、計算機２０が図４に示すようなサーボ弁１７での作動油流量の情報を計算して、サーボ弁１７の開閉を制御し、サーボ弁１７から油圧シリンダ１４へ作動油を給排し、油圧シリンダ１４内のピストン１５を駆動し、ピストン１５がロッド１６を介して連結する弁体を駆動し、流量制御弁１１の開閉を制御し、図３の実線で示す１段式のガス噴出特性となるようにエアバッグ１へのガス噴出量が制御される。
【００３０】
図２の点線で示すような２段式のガス噴出特性を計算機２０に入力すると、蓄圧タンク６内のガス状態に応じて、計算機２０が図４に示すようなサーボ弁１７での作動油流量の情報を計算して、サーボ弁１７の開閉を制御し、サーボ弁１７から油圧シリンダ１４へ作動油を給排し、油圧シリンダ１４内のピストン１５を駆動し、ピストン１５がロッド１６を介して連結する弁体を駆動し、流量制御弁１１の開閉を制御し、図３の点線で示す２段式のガス噴出特性となるようにエアバッグ１へのガス噴出量が制御される。
【００３１】
【発明の効果】
第１の発明に係るエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置によれば、エアバッグが接続されるガス供給通路と、前記ガス供給通路に高圧ガスを供給するガス供給手段と、前記ガス供給通路における前記エアバッグが接続される部分と前記ガス供給手段との間に設けられ、前記ガス供給通路を開閉する流量制御弁と、前記流量制御弁の開閉を制御する制御手段とを備え、計算機が流量制御弁の開閉を制御し、エアバッグへのガス噴出量を調整するので、エアバッグへのガス噴出特性の設定が容易になり、実験の効率化が図れる。また、上記高圧ガスの温度および圧力に応じて、上記制御手段による前記流量制御弁の開閉の制御を調整できるようにし、計算機が蓄圧タンク内に充填されたガス状態情報および自動車内の温度情報を流量制御弁の制御情報の算出に利用するので、エアバッグへのガス噴出量を正確に設定でき、エアバッグ膨張試験の精度が向上する。
【００３４】
また、第２の発明に係るエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置を用いた試験方法によれば、前記ガス供給通路を自動車に装備されたエアバッグに接続して、前記エアバッグの膨張試験を行うので、エアバッグ膨張試験用ガス噴出装置は、自動車に装備されたエアバッグを膨らませるインフレータの代わりとし、自動車に装備されたエアバッグと高圧ホースを介して連結でき、エアバッグ膨張試験用ガス噴出装置から噴出したガスが自動車に装備されたエアバッグを膨張させるので、エアバッグの使用環境と同じ条件でエアバッグ膨張試験を実施でき、またエアバッグ膨張による乗員への影響を検証でき、エアバッグ膨張試験の精度が向上する。
【００３５】
さらに、第３の発明に係るエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置によれば、これらの装置はラックに搭載し、試験を行う自動車の側に搬送できるようにしたので、容易にエアバッグ膨張試験を行うことができ、エアバッグ膨張試験の効率化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置の一実施例のシステム図である。
【図２】本発明によるエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置を使用した場合の定容積タンクへのガス噴出方法における時間−圧力特性を示すグラフである。
【図３】本発明によるエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置を使用した場合の定容積タンクへのガス噴出方法における時間−ガス流量特性を示すグラフである。
【図４】本発明によるエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置を使用した場合の定容積タンクへのガス噴出方法におけるサーボ系での時間−作動油流量特性を示すグラフである。
【図５】従来のエアバッグ試験装置の一例の縦断面図である。
【図６】従来のエアバッグ試験装置の一例の縦断面図である。
【符号の説明】
１エアバッグ
２ガス流路
４ボンベ
５ガスチャージャ
６蓄圧タンク
１１流量制御弁
１２弁体
１３弁座
１４油圧シリンダ
１５ピストン
１６ロッド
１７サーボ弁
１８サーボアンプ
１９インターフェイス
２０計算機（ＣＰＵ）
２１アキュムレータ
２２油圧ポンプ
２８温度センサ
２９圧力センサ
３２高圧ホース

Claims

エアバッグが接続されるガス供給通路と、前記ガス供給通路に高圧ガスを供給するガス供給手段と、前記ガス供給通路における前記エアバッグが接続される部分と前記ガス供給手段との間に設けられ、前記ガス供給通路を開閉する流量制御弁と、前記流量制御弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、上記高圧ガスの温度および圧力に応じて、上記制御手段による前記流量制御弁の開閉の制御を調整するようにしたことを特徴とするエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置。
前記ガス供給通路を自動車に装備されたエアバッグに接続して、前記エアバッグの膨張試験を行うことを特徴とする請求項１に記載のエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置。
可搬としたことを特徴とする請求項１に記載のエアバッグ膨張試験用ガス噴出装置。