JP3875995B2 - 膨脹式ガスバッグおよびその製造法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の搭乗者拘束システム用の膨張式ガスバッグおよびかかるガスバッグの製造法に関する。
エアバッグと呼ばれることも多い、激しい事故の発生時に自動的に膨張するガスバッグを具備した搭乗者拘束システムは、今日では、車両の激しい正面衝突の場合に、前部座席に着座している車両搭乗者の頭部および胸部の負傷を回避するために、多数の乗用車の運転席および助手席の両方に設置されている。これらシステムの殆んどは、火工技術によるガス発生器と、ガスバッグと、さらに関連する制御電子装置とから実質的に成る。こうしたシステムは、側面衝突の場合に、車両に作用する力を減衰し大きい面積に分散し、それにより衝突側に着座している車両搭乗者の負傷の危険を軽減するために、乗用車の側部領域に使用することが増えている。このような側部配置のガスバッグによる衝撃防止システムは、サイドバッグとも呼ばれ、例えば車両のドアまたはバックレストに収容される。
ガスバッグから成るこのような衝撃防止システムは、より広い範囲でトラックやバスにも採用する傾向がある。
最初に示した種類の搭乗者拘束システムでは、膨張した状態のガスバッグは、最適効果を達成するために、厳密に定義された形状でなければならない。例えば、いわゆる運転席エアバッグは、膨張した状態では、ほぼ風船形となり、いわゆる助手席エアバッグは、膨張した状態では、ほぼクッション形となる。サイドエアバッグは、それに課せられる要求事項に適合できるようにするため、さらに複雑な形をしていることが多い。
また、ガスバッグは二つの矛盾する要求事項を満たさなければならない。すなわち、一方では、必要なときに、できる限り素早く膨張できなければならず、他方では、保護すべき車両搭乗者と衝突物体との間の距離をできるだけ大きくしなければならない。第１要求事項からは、小さいガスバッグ容量が要求されるが、第２要求事項のためには、比較的大きいガスバッグ容量が要求される。しかし、その保護効果ができるだけ高い方がよいので、今日では、大きいガスバッグ容量が好まれる。
従来のガスバッグは、平面布材料（textile flat material）から切り出した後、一つに縫合された二つ以上の個別布部分により構成される。したがって、運転席エアバッグの場合、一般に、円形に構成された二つの２次元布部分を縫合する。これらのガスバッグは、所望の保護効果を達成するために３次元状態に膨張させると、特に縫い目領域（継ぎ目領域）に、縫い目に対し直交方向に延びるしわが生じる。これらのしわは、縫い目によってすでに弱くなっている縫い目領域に高い応力ピークが生じさせる。荷重下における縫い目領域でのガスバッグの破裂を防止するために、ガスバッグの製造には非常に重い布地を使用する。これらの重い布地は、適正な保護効果を達成するために選択された比較的大きいガスバッグ容量とあいまって、結果的に従来のガスバッグは比較的重くなる。それにもかかわらず必要なときに急速な膨張を確保するためには、比較的大きい質量のガスバッグを急速に加速するために、大きめのガス発生器を使用しなければならない。大型火工技術ガス発生器は、膨張中にガス発生器によって生成されるガスの温度が非常に高い値に達するという点、およびこうした高温がガスバッグに悪影響を及ぼし、その繊維を破壊しかねないという点で、不利である。さらに、質量の大きいガスバッグは、その慣性が高いために、広がるのが遅くなるので、ガス発生器によって生成される高温ガスは、ガス発生器付近に配置されたまだ折り畳まれた状態の布地により長い時間作用する。燃焼ガスにより、ガスバッグの布地が破壊されないようにするために、赤熱した粒子が布地に衝突し個々の糸が溶融し始めても、布地が駄目にならないよう、太い繊維（約２５０ないし７００ｄｔｅｘ）が使用される。
比較的大きい質量の従来のガスバッグは、加速させなければならないだけでなく、膨張過程が終了したときに、再び停止させることも必要である。この場合にも、特に縫い目に大きい荷重が発生するので、対応する縫い目の補強または複数の縫い目により、これを補う必要がある。それらの対策の結果、ガスバッグの重量はさらに増加する。
従来使用されている重い布地は、動的に不利であるばかりでなく、比較的剛性があるために、収納容量（packing volume）も比較的大きくなる。縫い目領域は特に剛性であり、したがって、ガスバッグが広がるときに搭乗者が所定位置からはずれた（out-of-position）姿勢を取っていた場合、搭乗者の皮膚の擦過傷など、望ましくない傷害を引き起こす可能性がある。ガスバッグに対し最適位置に対応しない姿勢を、技術的に「位置ずれ」という。例えば、搭乗者の着座位置が、ガスバッグに近すぎたり、ガスバッグに対し側方にずれている場合などである。そうした位置ずれ姿勢では、剛性のある縫い目にまともにぶつかる危険性が特に高い。
ガスバッグはその保護機能を果たすために、再び矛盾する二つの追加要求事項に従わねばならない。上述の通り、ガスバッグはできるだけ急速に膨張しなければならない。この要求事項は一般的に、非常に気密性の高いガスバッグによってのみ満たされる。なぜならば、ガス発生器によって生成されるガスが完全に膨張のために使用されるようにするためには、気密性が求められる。一方、膨張状態のガスバッグは、車両の搭乗者の衝撃を減衰しなければならない。この目的を達成するには、ガスバッグは、その充填ガスの所定の通気が可能でなければならない。なぜならば、そうしないと、衝突した搭乗者が跳ね返るからである。したがって、従来のガスバッグは、車両の搭乗者から反対側に開口部を設ける。開口部は最高５０ｍｍまでの直径を持つことができる。これらの開口部は、「通気口」とも呼ばれる。これらの開口部は膨張中に閉じないので、ガス発生器によって生成されるガスのかなりの部分が漏れる。したがって、ガスバッグが確実に膨張できるようにするために、ガス発生器は、それに対応してより強力な、すなわちより大きい設計にしなければならない。しかし大型ガス発生器は、上述の通り、ガスバッグの布地に熱ストレスを生じさせる。
最後に、従来使用されている重い布地は、比較的太い糸を使用しているので、あまり気密性が高くない。したがって、要求される気密性を達成するために、これらの布地は一般に追加的に別の材料で被覆しなければならない。しかし、被覆にはしばしば、耐老化安定性が低くなるという問題点があるので、長年の経過後には、ガスバッグの満足できる機能が確保できなくなるおそれがある。
ガスバッグによる既知の衝撃防止システムは、搭乗者の安全性を決定的に向上させ、大規模に使用されるようになった。しかし、これらのシステムにはまだ、さらに優れた保護効果を達成することを妨げ、さらにシステムの製造コストを増大させる多数の欠点がある。
ＤＥ−Ａ−４１ ４２ ８８４から、上部バッグ部品および下部バッグ部品を備え、それらの縁部をひとつに接合して成るエアバッグが知られている。上部バッグ部品は、２成分複合繊維の布から形成された気密性の布材料（web material）から成る。複合繊維の１成分は、もう１つの繊維成分の融点より低い融点を持つ熱可塑性重合体である。これらの複合繊維から成る平面布を加熱し、必要な場合にはプレス加工することにより、複合繊維の低融点の重合体材料を溶融し、これを繊維の間隙内に浸透させて、間隙を密封する。１実施例により、平面材料は２層化することもできる。その後、ホットプレスによって製造した布から、打抜き加工によって所望の布部品を形成し、それらを縁部でひとつに接合する。ホットプレスおよび打抜き加工を、１回の操作で実行することもできる。
本発明は、保護効果の向上により、上述の問題点ができるだけ多く解決されるような方法で、従来の衝撃保護システムを改良するという目的に基づいている。
本発明では、この目的は、少なくとも１層の布材料およびこの布材料の溶融範囲より低い溶融範囲を持つ１層の高分子材料で構成される多層布複合材料から成る、搭乗者拘束システム用の膨張式ガスバッグによって達成される。この布複合材料をガスバッグの膨張中に展開される所定の３次元形状に成形し、布複合材料の個々の層を、ガスバッグの３次元形状にして、ひとつに接合する。
したがって、本発明によるガスバッグは、従来知られているガスバッグとは本質的に全く異なり、その製造中にすでに、膨張状態のときに取る３次元の形状に成形される。本発明のガスバッグは、熱処理により、この３次元形状に熱硬化される。２次元の平面部材からそれぞれ結合または縫合される従来のガスバッグとは対照的に、従来のガスバッグで生じる上述のしわの形成は、本発明のガスバッグの膨張中には発生しない。
本発明のガスバッグは製造中にその３次元機能状態に形成される。それによってガスバッグのガスバッグ材料の応力分布の均一性がずっと高くなるので、その材料の強度は、これまで採用されてきた材料に比べて、かなり低く選択することができる。したがって、本発明では、かなり軽量の布をガスバッグ材料として使用できる。上述の利点のほかに、製造中に本発明のガスバッグをその３次元機能状態に形成することにより、ガスバッグの容量を、同一保護効果を持つ従来のガスバッグに比べて、小さくすることができる。なぜならば、本発明のガスバッグは例えば楕円形に予め形成することができ、この方法により、従来は球型でありしたがってより大きい容量のガスバッグが必要とされた同じ距離を埋めることできるからである。
上述の多層布複合材料の使用により、さらに利点が得られる。すなわち、ここで使用するより軽量の布材料はこれを別の材料で被覆する必要がなく、ガスバッグの気密性は、３次元形状の布材料層と接合される高分子材料層によって達成される。接合工程中の適切な温度管理により、得られる布複合材料に、所定のガス通気性を与えることができ、この通気性は局所的に異なるように調整することも可能である。例えば、ガスバッグの搭乗者とは反対側に、より高いガス通気性の領域を形成することができるので、従来の通気口なしに済ますことができる。従来の通気口が省かれるために、一方で、本発明によるガスバッグの膨張損失はずっと小さくなるので、より小さいガス発生器の使用が可能になり、他方で従来の通気口は安定性のために１つまたは幾つかの縫い目により縫合されるので、本発明のガスバッグは重量を再び減少することができる。
さらに、布複合材料の通気性に対する局所的に異なる調整により、本発明によるガスバッグの膨張動力学に影響を与えることができる。すなわち、膨張中に形状を正確に制御することができる。それにより、例えば、従来発生した望ましくない「マッシュルーミング」（膨張過程の初期段階におけるガスバッグのきのこ型の排出）を防止することができる。「マッシュルーミング」を防止するためにこれまで使用されていたガスバッグ内の拘束ストラップは、本発明のガスバッグではなしで済ませることができ、これにより本発明のガスバッグはさらに軽量化される。本発明に従って使用される布複合材料の通気性を正確に定義することにより、膨張跡のガスバッグの通気のさらなる制御が可能になり、したがって、衝突する搭乗者の動きをほぼ線形的に減衰することができる。言い換えると、本発明のガスバッグによれば、正確に定義された変形エネルギ吸収を達成することができる。
要するに、本発明のガスバッグは最も単純な形状でも、以下の利点を提供する。
− これまで使用されてきたガスバッグの布地は、例えば運転席のガスバッグの場合、単位面積当たりの質量が約１８０ｇ／ｍ ² ないし２２０ｇ／ｍ ² の範囲であるが、本発明に従って使用される多層布複合材料は、成形後の状態で、単位面積当たり３０ないし１００パーセント低くなる。
− これまで使用されてきたガスバッグの布地は、引張り強さが約１，８００ないし２，２００Ｎ／５ｃｍの範囲（ＤＩＮ５３８７５、第１部）であるが、本発明のガスバッグの多層布複合材料は、この引張り強さの約２５ないし５０パーセントあればよい。
− これまで使用されてきた糸の太さは約２５０ないし７００ｄｔｅｘにのぼったが、本発明のガスバッグに使用される布材料の糸の太さは、約２０ないし４０ｄｔｅｘの範囲とすることができる。
− 本発明によるガスバッグは、その容量を最小限に止めながら、同時に、安全性の観点から望ましいどんな形にでもすることができる。
− 本発明によるガスバッグは、これまでのガスバッグより軽量であり、したがって、より小型のガス発生器を使用することができる。
− 本発明のガスバッグに必要な収納容量はかなり小さく、車両製造者は例えば、一般的にスポーツカーのステアリングホイールに使用されるような、より小さく、視覚的により魅力的なステアリングホイールハブ内に、大容量のガスバッグをも収容することができる。
本発明のガスバッグは、それぞれガスバッグの３次元形状の１部品に形成された幾つかの部分から成り、それらを特にラップシーリング（lap sealing）によりガスバッグの３次元形状としてひとつに接合する。この構成に従って、運転席のガスバッグは、例えばほぼ半球形の二つの部分を結合することによって形成することが望ましい。そうした構成により、ガスバッグの搭乗者の反対側とは異なる布材料を搭乗者側に使用することが可能になるので、布材料を様々な要求事項に最適に適応させることができる。個々の部品を接合するために、どのような既知の接合技術（挿入補助テープを使用してもしなくてもよい）をも一般に使用することができる。個々の部分をひとつに接着または縫合することもできる。しかし、後者の種類の接合は利点が少ない方法と考えられる。
本発明に従って提供される高分子材料の層は、プラスチックフィルムまたはプラスチックフリース（plastic fleece）で構成することができる。高分子材料層自体は、例えば二つの薄い溶融接着剤の層の間にプラスチックフィルムを配置するなど、幾つかの層で構成することができる。さらに溶融接着剤の層は、薄いフリース（いわゆるホットメルトフリース）により形成することができる。この形の高分子材料層の多層構造の場合、中心の高分子材料層を流動状態に加熱する必要がないので、ホットシーリング後も、接合領域は柔らかく、柔軟性が維持される。代わりに、薄い溶融接着層だけを流動状態に加熱し、布複合材料を密着させて相互に接続させることができる。
本発明のガスバッグの特に好適な実施例では、布複合材料は、少なくとも２層の布材料層の間に配置された高分子材料層で構成される。この実施例では、ガスバッグ外部表面の布材料とは異なる布材料をガスバッグ内部表面に適用することができ、様々な要求事項（内部表面温度抵抗、外部表面の柔らかさなど）によりよく適応できる。さらに、この実施例では、例えば２軸方向の伸びの差を補償するために、角度の異なるねじりを持つ２層の布材料をひとつに接合することにより、本発明の布複合材料の性質として等方性をいっそう高めることもできる。さらに高い等方性を達成するために、３層以上の布材料を使用することもできる。２層の布材料の間に必ず１層の高分子材料を配置する。より高い等方性を達成するために、個々の布層を異なる材料で構成する必要はなく、同一布材料で構成できることは言うまでも無い。
本発明のガスバッグの場合、編み布（メリヤス）、たてメリヤス布（たて編み生地）、または織布を使用することができる。しかし、メリヤスを使用すると、布層が少数にすぎない（２〜３層）場合でも、３次元機能状態のガスバッグで非常に良好な等方性を達成できるので、メリヤス、例えばたてメリヤス布または単にメリヤス地を使用することが望ましい。しかし、織布は必ずたて糸およびよこ糸方向があるので、高い等方性を達成することは困難である。
本発明によるガスバッグのリサイクルを促進するために、布材料層および高分子材料層を同一材料、例えばポリアミドまたはポリエステルで形成することが望ましい。
前述した従来のガスバッグによる衝撃防止システムの問題点は、少なくとも１層の布材料と布材料の溶融範囲より低い溶融範囲の１層の高分子材料とで構成される層構造を、加熱した鋳型によって、ガスバッグの膨張時に展開される所望の３次元形状または前記形状の一部分として形成し、この状態で熱硬化し、同時に積層化して布複合材料とする、本発明の膨張式ガスバッグの製造法によって解決される。
本発明による製造法では、層がまだ相互にしっかりと接合されていない層構造を、通常二つの加熱した鋳型の間で完成したガスバッグまたはその一部分に対応する所望の３次元形状にし、この状態で熱硬化させ、同時に積層化して布複合材料とする。したがって、本発明による方法は、３次元布積層化および成形法である。本発明のガスバッグの製造法では、鋳型間に過剰な成形圧力が生成されないようにし、形成される布複合材料がその布としての性質をできるだけ維持するようにしなければならない。
得られる３次元形状の熱硬化は、布材料が溶融し始めたり、損傷されず、所望の３次元形状に熱硬化されるように、鋳型の温度を選択することによって実施する。必要な場合、化学補助剤または鋳型の機械的摩擦運動によって、熱硬化を促進することができる。この方法で生成される積層化のため、本発明によるガスバッグの布複合材料は、低重量できわめて高い強度を有する。使用する３次元機能状態の布複合材料の単位面積当たりの質量は、約１００ｇ／ｍ²ないし約１５０ｇ／ｍ²の範囲であることが望ましい。
本発明では、溶融は、布層（単数または複数）との密着接続を達成するために、高分子材料層でのみ開始される。高分子材料層の溶融の開始は、同時に、生成される布複合材料の通気性が正確に調整されるように、制御することができる。これにより、温度を局所的に異なるように制御することができるので、局所的に異なる通気性を達成することができる。本発明の製造法で温度を制御することによりガスバッグの通気性を調整する可能性に加えて、またはその代替法として、成形、熱硬化、および積層化工程中に、例えば針を具備した鋳型によって、層構造または形成される布複合材料に特定の機械的穿孔を施すこともできる。
幾つかの部分を結合してガスバッグを形成する場合、本発明による製造法では、望ましくはラップシーリングにより、これらの部分を所望の３次元形状に結合する。これまで使用されてきた縫合技術の場合、縫い目領域の強度が最高でも布強度の５０ないし６０パーセントになるのに比較して、ラップシーリングによって、接合領域でも、その他の布複合材料部分と少なくともほぼ同等の強度が達成される。これは、本発明の方法に従って製造されるガスバッグの重量のかなりの節約につながる。さらに、本発明の方法に従って製造されるガスバッグの個々の部分の縁部は、これまでのように縫い目が外側または内側に向かって伸長することなく、ガスバッグの３次元形状と同じ高さの縫い目で、正確に継ぎ合わせることができる。したがって、個々の部分を接合するときに縫い目の突出が形成されず、接合領域もガスバッグの包絡面内に配置される。この方法により、個々の部分の正確なラップシーリングが可能になる。また、ラップシーリングによって得られる接合は、従来の縫合縫い目より強度が高く、しかも軽量である。
本発明の製造法では、成形工程中に、個々の布材料層を、同様に局所的に定義された残留伸び（residual elongation）にまで延伸させることができる。本発明による上述のガスバッグに関連してすでに説明した通り、その影響を膨張動力学に正確に及ぼすことができる。さらに、布材料層の延伸により、布複合材料の引張り強さが増加する。
本発明の製造法は、市販のあらゆる合成繊維から作成された布材料を用いて実施することができるが、例えばシルケット加工した綿など、天然繊維の布材料でも実施できる。重要なことは、高分子層の溶融温度範囲が布材料の溶融温度範囲より低く、望ましくはごくわずかに低いことである。多数の効果的な試験見本がすでに、ポリアミドおよびポリエステル布材料からそれぞれ製造されている。一般に、そうした布材料は、約２１０ないし２４０℃の溶融温度範囲を有する。したがって、そのような布材料を使用するときに、本発明の製造法で選択する温度は、布材料が損傷されず、高分子材料層がちょうど溶融し始めるように、約１８０ないし２１０℃の範囲内とする。
上述の有利な特徴を持つガスバッグは、本発明の方法により製造することができる。多層布複合材料の生成にもかかわらず、製造コストは、単位面積当たりの質量がかなり低下するので、重い布材料を使用しなければならない従来のガスバッグの製造コストより、かなり低くなる。
上述の製造法は、これまで衝撃防止システム用のガスバッグに関連して説明したが、この製造法は、布材料から形成される他の成形部品にも非常に有利に使用できることが、当業者には明白である。例えば作業、スポーツ、レジャー用の衣服のため、またはリュックサックやバッグなどの布材料の容器のための布成形部品を製造することができる。１つの見本適用例として、本発明の方法により、耐雨性だが通気性のある衣服の肩部の作成がある。この方法により、気密性の問題につながる、あるいはかなりの努力により別個に密閉しなければならない従前の肩の縫い目を省略することができる。したがって、本発明による方法は、激しい肉体労働中に汗をかいたときに発生する水蒸気を放出できるように、一方向に水蒸気を透過することができ、反対方向には例えば雨に対する保護のために耐水性とする成形布部品を製造するのに特に適している。
以下で、本発明のガスバッグの好適な実施例の略図を参照しながら、本発明について説明する。
図１は、車両における衝撃保護システム用の従来のガスバッグを示し、図１のＡはその側面図、図１のＢは一部を省略した断面図である。
図２は、本発明に従って製造した、二つの部分を接合して成るガスバッグを示す側面図である。
図３は、図２のガスバッグの二つの部分の間の接合領域（詳細部３）を示す断面拡大図である。
図４は、本発明に従って使用される布複合材料の断面拡大図を示す。
図５は、本発明によるガスバッグの半部分の製造を示す。
図６は、本発明に従って製造した二つのガスバッグ半部分の接合を示す。
図７は、本発明のガスバッグの製造用の１部品のみから成る鋳型の一例を示す。
図１のＡは、車両の運転席側に配置され、運転席エアバッグとも呼ばれる、従来の方法で製造された周知の衝撃保護システムのガスバッグ１を示す。ガスバッグ１は、運転者の方を向いた上半部分２と、運転手の反対側を向いた下半部分４とから成る。二つの半部分２、４は、図示の例では二重の縫い目として構成される縫合縫い目５によってひとつに接合される。縫合縫い目５は、本質的にガスバッグ１から直角に突出し、詳細部１ａおよび２ａによると、ガスバッグ１の内側へ、またはガスバッグ１から外側に向かって突出する縫い目を形成する。半部分２、４は両方とも、平面布材料の円板形布部品から形成される。
図１のＢに示すように、二つの半部分２、４から成る平面布部品を３次元状態に膨張すると、その過程で変形が発生する。それは半部分２、４の接合領域に形成される複数のしわ６、およびガスバッグ１の接続円錐部からガスバッグの下半部分４全体にわたって伸長するしわ７である。しわ６は本質的に縫合縫い目５に直交する方向に伸びる、その結果、しわ７と同様に、ガスバッグの布地に望ましくない応力ピークが生じる。
ガスバッグ１の下半分４には、車両搭乗者がガスバッグ１に衝突したときにガス抜きすることができるオリフィスまたは開口部８を設けることができる。これらの開口部８はガスバッグ１の膨張中に閉じないので、実際には充填ガスのかなりの量が、膨張過程の途中で排出されてしまう。
図１に示すガスバッグ１は、ステアリングホイール９のハブ内に収容されるガス発生器（ここには図示せず）に取り付けられる。
図２は、膨張状態の本発明によるガスバッグ１０を示す。上述した従来のガスバッグとは対照的に、ガスバッグ１０の二つの半部分１２、１４は、所望の３次元形状に形成され、３次元形状のままで、本発明による方法で熱硬化される。二つの半部分１２、１４は、縫合縫い目によってではなく、ラップシール１６によってひとつに接合される。このラップシールは、例えば超音波シーリングによって達成できる。ラップシール１６は強度が非常に高く、接合領域の材料厚さの増加は微小なので、従来存在した突出縫い目および／または剛性縫い目による負傷の危険性は最小限にとどまる。この製造方法により、本発明のガスバッグ１０を、膨張状態でしわができない形にすることができる。Ｓ１は、膨張状態でステアリングホイールリム１８によって定義される領域と、車両搭乗者に向かう方向におけるガスバッグ１０の最大伸長部との間の機能距離を表わす。
図３および図４は、本発明のガスバッグ１０を構成する布複合材料の構造を詳細に示す。図示する実施例の布複合材料は３層から成り、２層２０、２２の布材料と、その間に配置され、ここではプラスチックフィルムとして形成された１層２４の高分子材料とで構成される。ガスバッグ１０の二つの半部分１２、１４の接合領域では、高分子材料が布材料の層２０、２２に浸透して、半部分１２または１４のそれぞれの隣接する布材料層と結合するように、例えば超音波により、高分子材料の層２４を流動可能な状態にする。二つの半部分１２、１４が重なる部分は流動状態にされた高分子材料が冷却すると、生成されたラップシール１６によって確実にひとつに接合される。高分子材料の層２４の厚さは、ヒートシーリング中に減少するので、半部分１２、１４間のラップシールの領域は、隣接する布複合材料よりごくわずか厚くなるだけである。
図４に、布複合材料の構造の断面を示す。布材料層２０、２２は相互に異なってもよく、例えば異なる布材料で構成することができる。
次に、図５および図６を参照しながら、ガスバッグ１０の製造について詳しく説明する。ガスバッグ１０の製造にあたっては、加熱式雌の鋳型２６および加熱式雄の鋳型２８から成る装置を使用する（図５参照）。二つの鋳型２６、２８の間に、図４に示した２層２０、２２のたて編み布材料と、それらの間に配置されたプラスチックフィルムの形態の１層２４の高分子材料とから成る層状材料３０を配置する。最初、層状材料３０の個々の層はまだ接合されていない。
次の段階で、層状材料３０を、ガスバッグ１０が膨張した状態の１部分をなすような形にするために、二つの鋳型２６、２８を相互に接触した状態にする。図５は、運転席のエアバッグの上半分を製造する場合の例として、二つの鋳型２６、２８を閉じた状態を示す。鋳型２６、２８を閉じた状態にするときに、層状材料３０を雌の鋳型２６内に滑り込ませやすいように、鋳型２６に真空を適用すると便利である。二つの鋳型２６、２８を閉じるときに、層状材料３０を所定の逆応力（counterstress）状態に維持することにより、二つの鋳型２６、２８の間に配置された布材料層２０、２２を所定の残留伸びにまで延ばすことができる。
二つの鋳型２６、２８の最終閉止位置で、層状材料３０の布としての性質ができるだけ維持されるように、層状材料３０に余分な成形圧力をかけないことが重要である。そのために、二つの鋳型２６、２８の加熱層３２、３４は、それらの間に、定義された間隙を設ける。この間隙の幅は、それぞれの層状材料３０によって異なる。
図５に示す鋳型２６、２８の配置によって、層状材料３０は同時に熱硬化され、鋳型２６、２８によって特定される３次元形状の布複合材料に形成される。そのさい、図４に示した二つの層２０、２２がアイアニング工程（ironing process）と同様の方法で鋳型２６、２８によって特定されるしわの無い形になるように加熱され、高分子中間層２４が二つの布材料層２０、２２の間にあって、ちょうど溶融し始めるのに充分な温度となるように、鋳型２６、２８の温度を選択する。層２４の高分子材料を、布材料２０、２２の溶融温度範囲よりごくわずか、例えば約２０ないし４０℃低い溶融温度範囲となるように選択すると、好都合であることが立証されている。
上述の成形および熱硬化工程の後、得られた成形布部品は、雄の鋳型２８と同軸的に配置されたリング３６と雌の鋳型２６に設けられた円周上の溝３８により、刃（図示せず）を溝３８に係合することによって、余分の縁部を切り落として正確に所望の寸法に形成される。仕上げ加工は、例えば雄の鋳型２８に埋め込まれた抵抗線を短時間加熱し、それにより余分の縁部を溶融切断することによって、行なうこともできる。仕上げ作業後、二つの鋳型２６、２８を開け、成形された布部品（図示した例の場合はガスバッグの半部分）を取り出す。布成形部品は、布片と同様に柔らかく、しなやかであり、したがって非常にうまく折り畳むことができる。
図６は、別個に製造された二つのガスバッグ半部分を接合する方法を示す。この場合、ガスバッグの下半部分４０を最初に雌の鋳型２６′に配置し、次に内側に曲げた上半部分４２を下半部分４０の内面上に配置する。鋼またはＰＴＦＥで形成された環状ルーズパート（loose part）４４を、ガスバッグの上半部分４２と下半部分４０との間の接合領域に配置する。このとき、上半部分４２の折り返した縁部と下半部分４０の縁部が、このルーズパート４４の外側の円周方向の表面に重なるようにする。図６において、重なり合う縁部が小さい間隙をおいて概略的に示されている。
その後、ガスバッグの上半部分と下半部分の二つの重なり合った縁部を、例えば超音波ソノトロード（sonotrode）４６および対抗支持体としてのルーズパート４４により、相互に溶着（ヒートシール）する。こうして、ガスバッグの二つの半部分４０、４２は接合され、ガスバッグ１０が形成される。鋳型２６′、２８′を開けた後、成形ガスバッグ１０からルーズパート４４だけを取り除く必要がある。
上述の製造法において、両方の鋳型２６、２８の温度は正確に、かつ局所的に制御されるので、正確に定められた通気性を備えたガスバッグ半部分４０、４２を製造することができる。または追加的に、雌の鋳型２６に針を具備しておき、生成された布複合材料に穿孔することもできる（図示せず）。したがって、上述の製造法によって、特定の車両の種類に個々に適合するガスバッグ形状と、局所的に異なる気密性とを備えたガスバッグを製造することができ、車両搭乗者の衝撃エネルギを最適に吸収し、減衰させることができる。さらに、特別なノズルを設けることなく、ガスバッグ１０のフィルタ効果を調整することができるので、膨張過程における最適な動的挙動を達成することができ、また有害なガスの車内領域への漏れが大幅に防止される。
最後に、図７は、ヒートシール接合を使用することなく、１つの部品でガスバッグ１０を製造する可能性を示す。この場合、積層材料３０をそれぞれ中空の鋳型４８内に吸い込むか吹き込み、次にホットエアをガス発生器接続口５０からガスバッグ内１０に吹き込むことにより、層構造の個々の層を鋳型４８の中空表面にぴったりと合わせ、そこで積層材料を熱硬化させ、積層化した複合材料を形成する。次にガス発生器接続口５０から冷却エアを吹き込み、冷却し完成したガスバッグを取り外す。

Claims (26)

1. 車両の搭乗者拘束システム用の膨張式ガスバッグ（１０）であって、少なくとも１層（２０）の布材料と前記布材料の溶融範囲より低い溶融範囲を持つ１層（２４）の高分子材料とで構成される多層布複合材料から成るガスバッグ（１０）において、
   前記多層布複合材料を、鋳型を用いて鋳型内で、平板な状態から、前記ガスバッグ（１０）の膨張した形状の３次元形状に成形し、かつ
   前記多層布複合材料の個々の層（２０、２４）を、鋳型内で前記３次元形状の状態において加熱し接合して成る、
   ことを特徴とするガスバッグ。
2. ガスバッグ（１０）が、二つの部分（１２、１４）から形成され、ラップシール（１６）により３次元形状において接合されて成ることを特徴とする請求項１記載のガスバッグ。
3. 個々の部分（１２，１４）の布材料が相互に異なることを特徴とする請求項２記載のガスバッグ。
4. 前記高分子材料の層（２４）をプラスチックフィルムまたはフリースで形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のガスバッグ。
5. 前記高分子材料の層（２４）が二つの薄い溶融接着層とプラスチックフィルムの中間層とで構成されることを特徴とする請求項４記載のガスバッグ。
6. 前記多層布複合材料が少なくとも２層（２０、２２）の布材料とその間に配置される高分子材料の層（２４）とで構成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のガスバッグ。
7. 前記少なくとも２層（２０、２２）の布材料が相互に異なる布材料から成ることを特徴とする請求項６記載のガスバッグ。
8. 前記布材料がメリヤス、たて編みメリヤス、または織布であることを特徴とする上記請求項１ないし７のいずれか１項に記載のガスバッグ。
9. 前記多層布複合材料の単位面積当たりの質量が約１００ｇ／ｍ²ないし約１５０ｇ／ｍ²の範囲であることを特徴とする上記請求項１ないし８のいずれか１項に記載のガスバッグ。
10. 前記多層布複合材料が圧力に依存するように定義された局所的に異なる通気性を持つことを特徴とする上記請求項１ないし９のいずれか１項に記載のガスバッグ。
11. 前記多層布複合材料が方向に依存するように定義された残留伸びを持つことを特徴とする上記請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のガスバッグ。
12. 前記多層布材料および前記高分子材料が同一材料から成ることを特徴とする上記請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のガスバッグ。
13. 少なくとも１層の布材料と、前記布材料の溶融温度範囲より低い溶融温度範囲を持つ１層の高分子材料とから成る平板な層状材料を、鋳型内で、前記ガスバッグの膨張により形成される３次元形状の少なくとも１部分として成形し、次いでこの第３次元形状の状態で熱硬化させ、積層化して多層布複合材料にすることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載された膨張式ガスバッグの製造方法。
14. ３次元形状の各部分を、所望の３次元形状において接合することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記高分子材料の層をプラスチックフィルムまたはフリースで形成することを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記層状材料が少なくとも２層の布材料とその間に配置された高分子材料の層とで構成されることを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記少なくとも２層の布材料が異なる布材料から成ることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記布材料がメリヤス、たて編みメリヤス、または織布であることを特徴とする請求項１３ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記多層布複合材料の単位面積当たりの質量が約１００ｇ／ｍ²ないし約１５０ｇ／ｍ²の範囲であることを特徴とする請求項１３ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記熱硬化を化学補助物質によって促進することを特徴とする請求項１３ないし１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記熱硬化を鋳型の機械的摩擦運動によって促進することを特徴とする請求項１３ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 生成される多層布複合材料が定義された局所的に異なる通気性を持つように、前記成形、熱硬化、および積層化工程中に鋳型の温度を局所的に制御することを特徴とする請求項１３ないし２１のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記成形、熱硬化、および積層化工程中に特定の機械的穿孔を実行することを特徴とする請求項１３ないし２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記布材料および前記高分子材料が同一材料から成ることを特徴とする請求項１３ないし２３のいずれか１項に記載の方法。
25. 請求項１３ないし２４のいずれか１項に記載の方法に従って製造されることを特徴とする布成形部分。
26. 請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のガスバッグ（１０）を備えたことを特徴とする、車両の搭乗者拘束システム用のガス発生器と前記ガスバッグのモジュール。

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