JP3901498B2

JP3901498B2 - Manufacturing method of airbag device

Info

Publication number: JP3901498B2
Application number: JP2001361501A
Authority: JP
Inventors: 忠昌原田; 亜紀横山; 光宏吉田
Original assignee: Nihon Plast Co Ltd
Current assignee: Nihon Plast Co Ltd
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: JP2003160020A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車の衝突時に乗員を保護するエアバッグ装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスによりエアバッグを膨張させ自動車の乗員を保護するエアバッグ装置が用いられている。このようなエアバッグ装置(エアバッグシステム)は、前面衝突の際のシートベルトの補助として乗員を保護する目的で、ほとんどの乗用車の運転席用及び助手席用に取り付けられており、さらに、近年では、側面衝突や転覆の際における乗員保護を目的とし、サイドエアバッグやカーテンエアバッグとも呼ばれるエアバッグ装置が開発され、車に搭載されつつある。そして、このようなエアバッグ装置の構成は多様化し、複雑化してきているが、基本的には、衝突検知装置からの信号により電流がインフレータ(ガス発生装置)に送られ、この電流によりインフレータが作動し、このインフレータから供給されたガスが袋状のエアバッグに送られ、エアバッグが急速に膨張する構成となっている。そして、ガスの供給方法については、ガス発生剤の燃焼ガスを用いる燃焼ガスタイプと、ボンベに貯蔵した貯蔵ガスを用いる貯蔵ガスタイプと、これら燃焼ガスと貯蔵ガスを混成して用いるハイブリッドタイプとの３種類が知られている。そして、このように供給されたガスは、所定のガス流路を通ってエアバッグに送られるが、このガス流路には、スロートと呼ばれる断面積が最小となる部分が存在する。そして、このスロートの上流側、スロート内、及びこのスロートの下流側でのガスの特性は、ロケットや圧縮性気体の技術的専門書などに記載され、例えば、George P.Sutton 著の Rocket Propulsion Elements (Fifth Edition) に解説されており、この中で本発明に係わる部分を次に示す。流路を流れるガスは理想気体であり、流れは等エントロピ変化であると仮定する。そして、スロート部上流のガス圧力、温度、比熱比及びガス常数をそれぞれＰ1〔Ｐａ〕、Ｔ1〔Ｋ〕、ｋ及びＲ〔J/kg・K〕、スロートの断面積及びガス温度をＡｔ〔ｍ^２〕、及びＴｔ〔Ｋ〕、スロート下流の圧力及び温度をＰ2〔Ｐａ〕及びＴ2〔Ｋ〕とすると、Ｐ1／Ｐ2が下記数式４の条件で、スロートの質量流量速度は下記数式５に示すｍ〔kg/s〕となり、スロートでガス速度は下記数式６で示す音速ａ〔m/s〕となり、断熱膨張により、下記数式７に示す状態変化が起こるとされている。
【０００３】
数式４
Ｐ1／Ｐ2≧{(ｋ＋１)／２}^{( ^ｋ ⁾ ^／ ⁽ ^ｋ−１ ^)}
数式５
ｍ＝ＡｔＰ1 ｋ ([{２／(ｋ＋１)}^{( ^ｋ＋１ ⁾ ^／ ⁽ ^ｋ−１ ^)}]／(ｋＲＴ1))^１／２
数式６
ａ＝(ｋＲＴ)^１／２
数式７
Ｔ1／Ｔ2＝(Ｐ1／Ｐ2)⁽ ^{ｋ−１／ｋ} ⁾
ここで、上記の数式４は、スロート上流と下流との圧力比が右辺の値より大きいかまたは等しい場合にスロートでガスは音速流となり、圧力比が右辺の値より小さい場合には音速に達しないことを示す。また、数式６は、一般に温度Ｔの気体の音速式であり、スロートのガス速度の計算では、ＴはＴｔとする。
【０００４】
そして、上記の数式を計算する上で、比熱比ｋは、ガス恒数をＲ1(＝８．３１４３〔J/mol Ｋ〕)、該当ガスの比熱をＣｐ〔J/mol Ｋ〕とすれば、下記数式８で計算でき、比熱Ｃｐは便覧などを採用できるほか、下記数式９のように、温度(Ｔ)の関数としてガスごとに比熱定数ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，を用いて計算できるようになっている。ガス常数Ｒ〔J/kg Ｋ〕はガスの分子量をＭｗとすれば、下記数式１０で計算された値である。
【０００５】
数式８
ｋ＝Ｃｐ／(Ｃｐ−Ｒ1)
数式９
Ｃｐ＝ｅ＋ｆ１０^３Ｔ＋ｇ１０^５Ｔ^２＋ｈ１０^６Ｔ^２
数式１０
Ｒ＝１０００Ｒ1／Ｍｗ
なお、本発明の解析での比熱の具体的な数値計算は、科学技術研究所報告、第８３巻別冊号 (１９８８) "TABLE OF THERMODYNAMIC PROPERTIES OF INORGANIC COMPOUNDS" を用いた。また、ガスが混合ガスである場合には、混合ガスの各成分のモル分率(例えば、ｎ種の混合ガスのモル分率をＸ１，Ｘ２，…，Ｘｎとする。この合計は１．０である。)を求め、このモル分率と各ガスの比熱定数(例えば常数ｅの場合ｅ１，ｅ２，…ｅｎ)との積の和(この例では、混合ガスの常数ｅ＝ｅ１Ｘ１＋ｅ２Ｘ２＋…＋ｅｎＸｎ)を求め、この常数を用いて任意の混合ガスの比熱も計算が可能である。
【０００６】
そして、ガスが理想気体である場合には、その気体の圧力Ｐ、容積Ｖ、質量ｗ、ガス常数Ｒ、温度Ｔの間で、下記の数式１１が成立することがよく知られている。
【０００７】
数式１１
ＰＶ＝ｗＲＴ
なお、これら計算における単位はＳＩ単位系が用いられる。
【０００８】
そして、スロート部より下流の流路で、等エントロピ的な膨張を起こすような構造の流路、例えば、ロケットに用いられる末広ノズル内のような構造では、ガスは超音速になることが知られている。そして、多くのインフレータでは、ガス出口がスロート部であり、また、インフレータ内部にスロート部が配置されている場合であっても、このスロート部の下流でフィルタ兼冷却材となる金網などが配置され、熱吸収が激しく起こることから、等エントロピ変化にならない構成となっている場合が多く、超音速ガス流は発生しにくい。また、近年利用が研究されているヘリウムガスを用いた貯蔵ガスタイプでは、ガスの冷却装置などは配置されないため、等エントロピ変化に近い流れとなりやすく、スロートより下流部にガスの断熱膨張を起こすような末広ノズルを設けると、超音速ガス流が発生することがあり得るが、一般には、このような膨張部は設けられていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
インフレータからの流出ガスが折り畳まれた内筒部を膨張させ、さらに、外側にあるエアバッグを膨張させるエアバッグ装置について、通常の解析では超音速がないような系で、膨張実験を行っていた際、作動開始の電流を流すスイッチを押してから数ミリ秒以内に、内筒部は損傷しないのに、この内筒部の外側にある同一材料の布で作成されたエアバッグに内筒部以上の大きな損傷が加わるという現象が発見された。このような現象は、超音速ガスに起因するものと考えられるが、超音速ガスがどうして発生しているのかは不明であった。そこで、このような点を解明し、超音速ガス流を発生させないエアバッグ装置が好ましいが、これらに配慮したエアバッグ装置は知られていない。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、超音速ガス流が発生せず、エアバッグに加わる負荷を軽減できるエアバッグ装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のエアバッグ装置の製造方法は、エアバッグと、このエアバッグにガスを供給して膨張させるインフレータと、このインフレータから前記エアバッグにガスが流れる第１のガス通路と、前記エアバッグ内に位置し供給されたガスが流れる第２のガス通路とを具備し、前記エアバッグは、外殻を構成するエアバッグ本体と、このエアバッグ本体の内側に配置され前記第２のガス通路を形成する内筒部とを備えるエアバッグ装置の製造方法であって、
インフレータのガス温度〔Ｋ〕をＴ1、
インフレータのガス圧力〔Ｐａ〕をＰ1、
インフレータのガス比熱比をｋ、
ガス定数〔Ｊ／ｋｇ・Ｋ〕をＲ、
音速の最小値を与えるエアバッグ作動雰囲気温度におけるガスの音速の最小値〔ｍ／ｓ〕をａ0、
音速の最小値を与えるエアバッグ作動雰囲気温度におけるガスの比熱比をｋ0、
エアバッグ内に流入するガスの質量流量速度〔ｋｇ／sec〕をｍ、
大気圧〔ＭＰa〕をＰaとしたとき、
前記第１のガス通路の断面積が最小となる部分の最小断面積Ａｔと、前記第２のガス通路の断面積が最大となる部分の最大断面積Ａｉとの比Ａｉ／Ａｔが、
数式１
Ａｉ／Ａｔ＞［｛(Ｐ1／Ｐs)^１／ｋ｝／ａ0］［｛２／(ｋ＋１)｝^｛ ⁽ ^ｋ＋１ ⁾ ^／ ⁽ ^ｋ−１ ⁾ ^｝ｋＲＴ1］^１／２
数式２
Ｐs＝Ｐa ｛(ｋ0＋１)／２｝^｛ｋ ⁰ ^／ ⁽ ^ｋ ⁰ ^−１ ⁾ ^｝
を満たすように設定するものである。
【００１２】
そして、この構成では、エアバッグ装置のインフレータ内のガスがエアバッグに流出する際に、予期せぬ超音速ガス流が発生せず、この超音速現象を原因とするエアバッグに対する負荷を軽減し、容易に信頼性が向上するエアバッグ装置が提供される。さらに、エアバッグを補強する部材が不要になり、部品点数を削減して、小さく収納することが可能になる。そして、エアバッグ本体の内側に内筒部を備えた構成において、予期せぬ超音速ガス流が発生せず、この超音速現象を原因とするエアバッグに対する負荷を軽減し、容易に信頼性が向上するエアバッグ装置が提供される。
【００１３】
請求項２記載のエアバッグ装置の製造方法は、請求項１記載のエアバッグ装置の製造方法において、インフレータが供給するガスは、ヘリウムを含むものである。
【００１４】
そして、この構成では、ヘリウムが使用される条件で、超音速現象を原因としてエアバッグに加わる負荷が軽減され、かつ、エアバッグの必要以上の大型化が抑制され、容易に信頼性が向上する。
【００１５】
請求項３記載のエアバッグ装置の製造方法は、請求項１または２記載のエアバッグ装置の製造方法において、エアバッグ装置は、第１のガス通路に連通してインフレータを起動させるイニシエータと、このイニシエータの作動時には、前記第１のガス通路の一部を閉塞してこのイニシエータから生じたガスが第２のガス通路側に流れることを抑制するとともに、インフレータの起動後は、前記第１のガス通路を開放するガス流出制御手段とを具備したものである。
【００１６】
そして、この構成では、高温のガスの第２のガス通路側への流出が抑制され、超音速現象の発生が抑制される。
【００１７】
請求項４記載のエアバッグ装置の製造方法は、請求項１ないし３いずれか一記載のエアバッグ装置の製造方法において、エアバッグは、自動車の室内を横断するように覆って膨張するものである。
【００１８】
そして、この構成では、形状により超音速現象が発生する可能性のあるサイドウィンドウを覆うエアバッグ装置などにおいて、超音速現象の発生を抑制し、エアバッグに対する負荷を軽減し、容易に信頼性が向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエアバッグ装置の製造方法の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１及び図２において、10はエアバッグ装置で、このエアバッグ装置10は、自動車のサイドウィンドウの上縁部に沿って折り畳んで配置され、このサイドウィンドウを覆うように膨張展開するいわゆるカーテンエアバッグ装置である。そして、このエアバッグ装置10は、インフレータ11と、このインフレータ11に接続されたリテーナ12に固定具14を用いて固定されたエアバッグ15とを備えている。そして、エアバッグ15は、エアバッグ15の外殻を構成するエアバッグ本体としての袋状のカーテンバッグ17と、内筒部としての略円筒状に膨らむインナチューブ18とを備えている。また、これらカーテンバッグ17及びインナチューブ18は、それぞれガス流出部をもつリテーナ12に固定具14により固定され、ガスが流通可能に連続されている。そして、カーテンバッグ17は、基布を縫製などして、サイドウィンドウを覆うように対向する一対の壁部を有した扁平な膨張形状を有している。また、インナチューブ18は、基布を縫製などして略円筒状に膨らむように形成され、カーテンバッグ17の内側に配置されており、このインナチューブ18の内側に、第２のガス通路19が形成されている。そこで、インフレータ11が作動しガスがインナチューブ18に供給されると、折り畳まれたインナチューブ18が膨張し、さらに、折り畳まれたカーテンバッグ17が膨張するようになっている。なお、図１は、エアバッグ15が展開した状態を示す縦断面図であるが、カーテンバッグ17は一部を省略して示す部分断面図となっている。
【００２１】
そして、インフレータ11は、図２などに示すように、インフレータ容器21と、このインフレータ容器21の開口部22に連続する第１のガス通路としてのガス流路24を設けたマニホルド25と、このマニホルド25に固定されたイニシエータ26となどを備えている。そして、インフレータ容器21内には、燃焼ガスタイプではガス発生剤と冷却剤などが充填され、貯蔵ガスタイプではヘリウムガスを主成分とする混合ガスが充填され、また、ハイブリッドタイプではアルゴンガスなどのイナートガスと加熱剤などが充填され、それぞれ開口部22を覆うシール部28で環境的及び／又は耐圧的にシールされている。
【００２２】
また、マニホルド25は、図３などに示すように、上流側に位置する第１ハウジング31と、この第１ハウジング31の下流側に溶接などして接合された第２ハウジング32とを備え、例えばクランク状に屈曲したガス流路24を形成している。
【００２３】
また、リテーナ12は、マニホルド25に接続され、ガス流路24の一部を構成するリテーナガス流路34を備えている。さらに、このリテーナ12の内周部すなわちリテーナガス流路34あるいはリテーナ12の外周部に接合し、図４などに示すように、供給されるガス中の固体粒子を取り除くストレーナ36が一般的に配置されている。そして、このストレーナ36は、例えば円筒状をなし、外周面に複数のガス出口孔37を形成したいわば多孔円筒状になっている。また、このストレーナ36の基端部には、リテーナ12の内周部に螺合して接続されるねじ溝を有した接続部38が設けられている。
【００２４】
また、イニシエータ26は、開口部22すなわちシール部28に対向してマニホルド25の第１ハウジング31に固定されている。そして、このイニシエータ26に通電されると、このイニシエータ26から発火し、貯蔵ガスタイプではシール部28が破れてインフレータ容器21の中のガスが、また、ハイブリットタイプや燃焼ガスタイプでは加熱剤やガス発生剤の燃焼が始まると同時にこのインフレータ容器21の中のガスが、それぞれ開口部22の下流に配置されたガス流路24に流出する。
【００２５】
そして、いわゆるスロートは、このガス流路24内に配置されるのが一般的であり、このガス流路24について、図２に示すように、シール部28直近外側の位置Ａから、ストレーナ36のガス出口孔37の直近内側の位置Ｂまでのいずれかの位置で、流路の断面積が最小となる箇所が、スロート部40となる。このスロート部40は、シール部28のすぐ外側である場合が多いが、図３では、第１ハウジング31と第２ハウジング32とを溶接して接合してマニホルド25を形成した際に、このマニホルド25を構成する部材が一部内側すなわちガス流路24側に膨出し、断面積がＡｔとなるスロート部40が形成された例を示している。
【００２６】
なお、スロート部は、１個の孔で構成される場合のほか、複数の孔により構成される場合もある。そして、複数の孔でスロート部が構成される場合は、スロート部の断面積は、各孔の断面積の合計となる。
【００２７】
図５は、このエアバッグ装置10の作動直後のインナチューブ18及びこのインナチューブ18の外側のカーテンバッグ17の膨張過程を模式的に示した図である。すなわち、この図５に示す時点では、ガスが供給されるガス出口孔37の近傍のみで、インナチューブ18及びカーテンバッグ17が膨張した膨張部18a，17aとなり、ガス出口孔37から離間した部分は、折り畳まれたままの状態の未膨張部18b，17bとなっている。なお、この図５では、インナチューブ18及びカーテンバッグ17の一部のみが示されている。
【００２８】
通常、このインナチューブ18は、インフレータ11から供給されるガス流により発生する力学的負担を受ける機能を有し、すなわち、この機能により、カーテンバッグ17に加わる力学的負担を軽減する。従って、力学的に強い円筒状に形成されている。また、カーテンバッグ17は、通常、図１に示す導入部42を有し、この導入部42は、円筒状に膨張する。
【００２９】
以上のような条件で、上記のロケットノズルにおけるガスの流れの数式などにより、ガスの流れの解析を行った。
【００３０】
そして、インフレータ11から供給されるガスは、スロート部40で流量が規制される。そして、質量流量速度は、上記の数式４の条件を満たすとき、数式５で表される。この時、スロート部40でのガス速度は音速であり、ガスの比熱、温度、及び分子量で定まる。インフレータ11で用いられるガスは主にヘリウム(Ｈｅ)、アルゴン(Ａｒ)、及び燃焼ガスであり、燃焼ガスの代表成分としては、窒素(Ｎ２)及び二酸化炭素(ＣＯ２)を選んで計算した。この計算結果を、以下の表１及び表２の「音速」と表記した欄に示している。また、この計算に用いた基礎数値、比熱定数などを、表３及び表４に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
【表３】

【００３４】
【表４】

【００３５】
一方、エアバッグ15が膨張する環境は一般には２３３〜３７３〔Ｋ〕(−４０〜１００〔℃〕)の大気圧の空気であり、以下の解析において、空気音速が遅いほうが超音速が生じやすい厳しい条件であると考えられるため、大気圧(０．１０１〔ＭＰa〕)の空気で２３３〔Ｋ〕の環境(以下、低温空気という)とした。この場合、低温空気の温度(Ｔ0)、ガス定数(Ｒ0)、比熱比(ｋ0)は、表３の値として、以下に示す数式１２を用いて計算した。この結果を表３の「低温空気音速」の欄に示す。
【００３６】
数式１２
ａ0＝(ｋ0 Ｒ0 Ｔ0)^１／２
また、表１及び表２において、ガスの音速は、ヘリウムガスでは室温程度の低温であっても低温空気音速よりもかなり大きく、また、燃焼ガスやハイブリッドガスは通常５００〜１５００〔Ｋ〕に加熱されており、この加熱ガスは低温空気温度よりかなり大きい。これらのガスが折り畳まれたインナチューブ18内に供給されてこのインナチューブ18が膨張する場合、このインナチューブ18は、特に膨張先端において、外側の低温空気内を、低温空気の音速以上の速度で膨張する場合があることが判明し、この現象は、空気中を超音速の物体が移動する時の現象(以下、超音速膨張と称する)であることが判明した。そして、この超音速膨張では、インナチューブ18の膨張先端の外側では、衝撃波の発生もあり得るし、衝撃波が発生しなくとも、インナチューブ18の先端にある低温空気は剛体に近い特性を示し、外側にあるカーテンバッグ17に強い力を及ぼす。そして、インナチューブ18はインフレータ11のガスの動きに追従できても、外側のカーテンバッグ17の動きは、内外面両方が低温空気の超音速流となった場合には、追従しにくい場合もあり得る。
【００３７】
そこで、特殊な素材などを用いることなく、外側のカーテンバッグ17を容易に円滑に展開させるためには、インナチューブ18の外側境界にある低温空気の圧力と大気圧の比を、音速限界圧力比以下にすればよい。すなわち、低温空気の音速限界圧力をＰs、大気圧をＰaとして、数式４のｋをｋ0とした、以下の数式１３すなわち数式１４が守られることが重要になる。
【００３８】
数式１３
Ｐs／Ｐa≦｛(ｋ0＋１)／２｝^｛ｋ ⁰ ^／ ⁽ ^ｋ ⁰ ^−１ ⁾ ^｝
従って
数式１４
Ｐs≦Ｐa ｛(ｋ0＋１)／２｝^｛ｋ ⁰ ^／ ⁽ ^ｋ ⁰ ^−１ ⁾ ^｝
上記の数式１３では、ガス速度は、不等号の時は音速以下となり、等号の場合には音速となる。従って、インナチューブ18内圧力も、このＰs以下とする必要がある。
【００３９】
また、点火から時間ｔの間に流出する質量流量速度ｍを有するインフレータ11からのガスの体積(Ｖg)は、以下の数式１５ないし数式１７で表される。
【００４０】
数式１５
Ｖg＝ｗＲＴs／Ｐs
ここで、
数式１６
ｗ＝∫ｍｄｔ
または短時間で
数式１７
ｗ＝ｍｔ
これら数式１６及び数式１７で、ｗはｍの時間積分であり、ｍが時間で変化しないと考えられる短時間ではｗ＝ｍｔであることを示す。この解析では、後者の数式１７について検討した。
【００４１】
また、Ｔsは断熱膨張したあとのインフレータガスの温度であり、このＴsは、上記の数式７を変形した以下の数式１８及び数式１９で表される。
【００４２】
数式１８
Ｔ_１／Ｔs＝(Ｐ1／Ｐs)⁽ ^{ｋ−１／ｋ} ⁾
従って
数式１９
Ｔs＝Ｔ1／(Ｐ1／Ｐs)⁽ ^{ｋ−１／ｋ} ⁾
そして、上記の体積Ｖgのガスが断面積Ａｉのインナチューブ18に流れ込むと、長さが設定される。インナチューブ18内の容積及び長さをそれぞれＶｉｔ及びＬとすれば、Ｖg＝Ｖｉｔ＝ＡｉＬとなる。
【００４３】
ここで、Ｌは単位時間に膨張する速度が音速まで許容されるから、
Ｌ＝ａ0 ｔである。この時、上記の数式１３は等号となる。この関係を示すと、以下の数式２０及び数式２１となる。
【００４４】
数式２０
Ｖg＝ｍｔＲＴs／Ｐs＝Ｖｉｔ＝ＡｉＬ＝Ａｉａ0 ｔ
このとき
数式２１
Ｐs＝Ｐa ｛(ｋ0＋１)／２｝^｛ｋ ⁰ ^／ ⁽ ^ｋ ⁰ ^−１ ⁾ ^｝
ここで、数式２０及び数式２１の条件を満足するＡｉは、これら数式２０及び数式２１に、数式５、数式１８及び数式１９を代入して、Ａｉ／Ａｔについて整理すると、数式１を得ることができ、この数式１を満足すれば超音速膨張が起こらない。表１及び表２に、ヘリウム(Ｈｅ)、アルゴン(Ａｒ)、窒素(Ｎ２)、及び二酸化炭素(ＣＯ２)について、スロート上流ガス温度及び圧力を変化させて計算した結果を示す。この表１及び表２は、該当温度及び圧力でＡｉ／Ａtを計算しており、該当条件下でこの値が大きい場合、超音速膨張は起こらないことを示している。例えばヘリウム(Ｈｅ)ガスでインフレータの内圧４０〔ＭＰa〕、温度３００〔Ｋ〕でＡｉ／Ａｔは４６．０であり、スロート断面積Ａｉに対してインナチューブ断面積が４６倍以上であれば、超音速膨張しない。しかし、同圧力で温度が４００〔Ｋ〕のときは、Ａｉ／Ａｔが５３．１以上でなければならない。
【００４５】
ここで、一般的なインフレータからのガスの温度及び圧力は、燃焼ガスタイプ及びハイブリッドタイプでは、燃焼ガス温度は２０００〜３０００〔Ｋ〕、冷却後の流出ガスの温度は５００〜１５００〔Ｋ〕、圧力は燃焼ガスタイプでは３０〔ＭＰa〕以下、ハイブリッドタイプでは７０〔ＭＰa〕以下、貯蔵ガスタイプでは、ヘリウム(Ｈｅ)の断熱膨張最低温度である３０〜２５００〔Ｋ〕まで変わると考えられ、圧力は５０〔ＭＰa〕以下である。そして、多くのガスで、Ａｉ／Ａｔは５０以上で、また、圧力が５０〔ＭＰa〕となっても、Ａｉ／Ａｔが１５０であれば、超音速膨張は起こりにくいという計算結果であった。また、高温ガスが流出すると、超音速流が生成しやすい傾向である。
【００４６】
そこで、Ａｉ／Ａｔの値は、５０〜１５０、好ましくは、６０〜１２０の範囲を選定すれば良い。そして、Ａｉ／Ａｔの値がこの範囲より小さいと、外側のカーテンバッグに加わる負荷が大きくなり、また、Ａｉ／Ａｔの値が大きい場合は、エアバッグがかさばる結果となり、特に、カーテンエアバッグにおいては、インナチューブが小さいことが好ましいとの条件に反することとなる。
【００４７】
このように、本実施の形態のエアバッグ装置10によれば、インフレータ11からのガスが折り畳まれたインナチューブ18を膨張させ、さらに、このインナチューブ18の外側のカーテンバッグ17を膨張させる構成において、超音速ガス流が発生せず、エアバッグ15の予期せぬ超音速現象である超音速膨張を防止でき、この超音速膨張を原因とするカーテンバッグ17に対する負荷を軽減でき、容易に信頼性を向上できるエアバッグ装置10を提供できる。
【００４８】
特に、インフレータ11から供給されるガスが通過するガス流路24と円筒状のインナチューブ18を備えるカーテンエアバッグについて、超音速膨張を容易に防止でき、容易に信頼性を向上できる。
【００４９】
なお、上記の条件に適合するインナチューブ、すなわち、Ａｉ／Ａｔの値が５０〜１５０、好ましくは、６０〜１２０の範囲を選定できる構成としては、例えば、小径の取付部と、下流側に位置する最大断面積部とが断面積拡大部を介して連通された構造を採り、特に、低温ガスを発生できる場合、質量流量速度を抑制し、スロート部の断面積を小さくできる場合には、より小さい径寸法のインナチューブを用いることが可能であり、かつ、好都合となる。そして、これら条件に適合する構成は、例えば、図６の部分縦断面図に示すインナチューブ18のように、小径の円筒状の取付部51と、この取付部51から円周全方向に拡開する断面積拡大部52と、この断面積拡大部52に連続する円筒状の最大断面積部53とを備えた構成とすることができる。また、例えば、図７の部分縦断面図に示すインナチューブ18のように、小径の円筒状の取付部51と、この取付部51から円周一方向に偏って拡開する断面積拡大部52と、この断面積拡大部52に連続する円筒状の最大断面積部53とを備えた構成とすることもできる。さらに、本発明は細長い流路を膨らませて本体エアバッグにガスを供給する構成のエアバッグ装置に広く適用が可能である。
【００５０】
また、Ａｉ／Ａｔの値を５０〜１５０、好ましくは、６０〜１２０とし、超音速膨張を防ぐためには、高温のガスの初期流出を抑制すると、さらに良好な結果を実現できる。この点、特に初期(作動開始時)に高温ガスが流出するタイプは、図１、図２、及び図５に示すように、シール部28の外側にイニシエータ26を配置した構造のインフレータ11である。そして、この構造のインフレータ11では、イニシエータ26の作動によりシール部28が破れる過程で、イニシエータ26から発生する高温のガスがガス流路24のエアバッグ15側すなわち下流側に流出する量を制限していないため、この高温のガスの多くの部分がガス流路24を下流側に流れる。このような場合、高温のガスの初期流出を抑制するためには、イニシエータ26のガスがガス流路24を下流側に流れることを抑制するガス流出制御手段を設けることが有効である。そして、このガス流出制御手段は、イニシエータ26から瞬間的に発生する高温のガスをガス流路24の下流側に流れにくくするとともにインフレータ容器21側に案内してシール部28を迅速に破壊し、一方、シール部28の破壊後は、インフレータ11から供給されるガスの流れを妨げない機能を有する必要がある。
【００５１】
上記の実例として、インナチューブの直径を二つの異なる寸法のもので比較した結果を説明する。ヘリウムガスを封入した、スロート径８．４ｍｍである同一仕様のインフレータ11を用いて、一の場合には、リテーナ12の径大部（つば部）の径にならってインナチューブ径を３９ｍｍ、Ａｉ／Ａｔ値は１７．５とし、二の場合には、リテーナ12に保持される部分の３９ｍｍから図６のように径を拡大してインナチューブ径を６０ｍｍ、Ａｉ／Ａｔ値は５１．４とし、それぞれについて展開実験を行った。一の場合は、バッグの膨張部17aにおいて損傷が認められたが、二の場合には損傷を全く認めなかった。なお、Ａｉ／Ａｔ値の上限値１５０を超える場合、すなわち、上記インフレータを基礎に求めるとインナチューブ径１０２ｍｍを超える場合に相当し、超音速の発生という点では問題にはならないが、スロート部が特に問題となるような用途、本実施例のカーテンタイプのエアバッグにおいては、コンパクトであることのために、重要な意味を持っている。
【００５２】
例えば、図８に示すガス流出制御手段61は、アルミニウムや銅などの金属製で、薄く軟質の円筒状の部品であり、イニシエータ26のガス発生部位とシール部28とを結ぶように配置されている。
【００５３】
また、例えば、図９に示すガス流出制御手段63は、軟質の金属で円盤状に形成され、イニシエータ26の取付部位と下流側のガス流路24との間を塞ぐように配置されている。
【００５４】
そして、これらガス流出制御手段61，63は、イニシエータ26から流出する初期発生高温ガスに対しては、ガス流路24の下流側に流出しにくくできるとともに、シール部28が破壊してインフレータ11の開口部22からガスが流出した場合には、このガスの高い圧力により、完全にあるいは一部が破壊され、ガス流路24を開放するものである。
【００５５】
さらに、上記の各実施の形態では、インナチューブ18を使用した構成について説明したが、このようなインナチューブを介することなく、エアバッグの外殻を構成するカーテンバッグなどのエアバッグ本体に設けたガス導入口に、直接的にインフレータを取り付ける構造とすることもできる。
【００５６】
また、エアバッグは、自動車のサイドウィンドウ覆うように膨張展開するいわゆるカーテンエアバッグ装置のほか、座席の側部に備えられるサイドエアバッグ装置、助手席に対向してインスツルメントパネルに配置される助手席乗員用のエアバッグ装置、あるいは、ステアリングホイールに備えられるエアバッグ装置などに適用することができる。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１記載のエアバッグ装置の製造方法によれば、エアバッグ装置のインフレータ内のガスがエアバッグに流出する際に、予期せぬ超音速ガス流が発生せず、この超音速現象を原因とするエアバッグに対する負荷を軽減でき、容易に信頼性を向上できるエアバッグ装置を提供できる。さらに、エアバッグを補強する部材が不要になり、部品点数を削減して、小さく収納できる。そして、エアバッグ本体の内側に内筒部を備えた構成において、予期せぬ超音速ガス流が発生せず、この超音速現象を原因とするエアバッグに対する負荷を軽減でき、容易に信頼性を向上できるエアバッグ装置を提供できる。
【００５８】
請求項２記載のエアバッグ装置の製造方法によれば、請求項１記載の効果に加え、ヘリウムが使用される条件で、超音速現象を原因としてエアバッグに加わる負荷を軽減でき、かつ、エアバッグの必要以上の大型化を抑制して、容易に信頼性を向上できる。
【００５９】
請求項３記載のエアバッグ装置の製造方法によれば、請求項１または２記載の効果に加え、高温のガスの第２のガス通路側への流出を抑制できるので、内筒部を小径にでき、よりコンパクトな形状で超音速現象の発生を抑制できる。
【００６０】
請求項４記載のエアバッグ装置の製造方法によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の効果に加え、形状により超音速現象が発生する可能性のあるサイドウィンドウを覆うエアバッグ装置において、超音速現象の発生を抑制し、エアバッグに対する負荷を軽減でき、容易に信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエアバッグ装置の製造方法の一実施の形態を示すエアバッグが膨張した状態の一部を省略した説明図である。
【図２】同上エアバッグ装置のエアバッグを省略した断面図である。
【図３】同上エアバッグ装置のインフレータの一部を拡大して示す断面図である。
【図４】同上エアバッグ装置のストレーナを拡大して示す断面図である。
【図５】同上エアバッグ装置のエアバッグが膨張する初期の状態の一部を省略した説明図である。
【図６】本発明のエアバッグ装置のインナチューブの他の実施の形態を示す一部を省略した説明図である。
【図７】本発明のエアバッグ装置のインナチューブのさらに他の実施の形態を示す一部を省略した説明図である。
【図８】本発明のエアバッグ装置のガス流出制御手段の一実施の形態を示す一部の断面図である。
【図９】本発明のエアバッグ装置のガス流出制御手段の他の実施の形態を示す一部の断面図である。
【符号の説明】
10 エアバッグ装置
11 インフレータ
15 エアバッグ
17 エアバッグ本体としてのカーテンバッグ
18 内筒部としてのインナチューブ
19 第２のガス通路
24 第１のガス通路としてのガス流路
26 イニシエータ
61，63 ガス流出制御手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention provides an airbag device that protects an occupant in the event of a car collision, for example.Manufacturing methodAbout.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, an airbag device that inflates an airbag with gas to protect an occupant of an automobile has been used. Such an airbag device (airbag system) is attached to the driver's seat and front passenger seat of most passenger cars for the purpose of protecting passengers as an aid to the seat belt in the event of a frontal collision. Then, for the purpose of protecting passengers in the case of a side collision or rollover, an airbag device called a side airbag or a curtain airbag has been developed and is being installed in a vehicle. And the configuration of such an airbag device has been diversified and complicated, but basically, a current is sent to an inflator (gas generator) by a signal from the collision detection device, and the inflator is caused by this current. It operates, and the gas supplied from this inflator is sent to the bag-like airbag, and the airbag is inflated rapidly. And about the supply method of gas, the combustion gas type using the combustion gas of a gas generating agent, the storage gas type using the storage gas stored in the cylinder, and the hybrid type using these combustion gas and storage gas mixedly Three types are known. The gas supplied in this way is sent to the airbag through a predetermined gas flow path, and this gas flow path has a portion having a minimum cross-sectional area called a throat. The characteristics of the gas upstream, inside the throat, and downstream of the throat are described in technical technical books on rockets and compressible gases, such as Rocket Propulsion Elements by George P. Sutton. (Fifth Edition), and the parts related to the present invention are shown below. It is assumed that the gas flowing through the flow path is an ideal gas and the flow is an isentropic change. And the gas pressure, temperature, specific heat ratio and gas constant upstream of the throat part are P1 [Pa], T1 [K], k and R [J / kg · K], respectively, and the throat cross-sectional area and gas temperature are At [m², And Tt [K], and the pressure and temperature downstream of the throat are P2 [Pa] and T2 [K], P1 / P2 is the condition of Equation 4 below, and the mass flow rate of the throat is shown in Equation 5 below. [Kg / s], the gas velocity at the throat becomes the sound velocity a [m / s] shown in the following formula 6, and the state change shown in the following formula 7 occurs due to adiabatic expansion.
[0003]
  Formula 4
  P1 / P2 ≧ {(k + 1) / 2}^{( ^k ⁾ ^/ ⁽ ^k-1 ^)}
  Formula 5
  m = At P1 k ([{2 / (k + 1)}^{( ^{k + 1} ⁾ ^/ ⁽ ^k-1 ^)}] / (K R T1))^1/2
  Formula 6
  a = (kRT)^1/2
  Formula 7
  T1 / T2 = (P1 / P2)⁽ ^{k-1 / k} ⁾
  Here, the above equation 4 shows that when the pressure ratio between the upstream and downstream of the throat is greater than or equal to the value on the right side, the gas becomes a sonic flow at the throat, and reaches the speed of sound when the pressure ratio is less than the value on the right side. Indicates not to. Equation 6 is generally a sound velocity equation for a gas of temperature T, and T is Tt in the calculation of the gas velocity of the throat.
[0004]
  In calculating the above formula, if the specific heat ratio k is R1 (= 8.3143 [J / mol K]) and the specific heat of the gas is Cp [J / mol K], It can be calculated by the following formula 8, and the specific heat Cp can be adopted by handbook or the like, and can be calculated by using specific heat constants e, f, g, h for each gas as a function of the temperature (T) as in the following formula 9. It has become. The gas constant R [J / kg K] is a value calculated by Equation 10 below, where Mw is the molecular weight of the gas.
[0005]
  Formula 8
  k = Cp / (Cp-R1)
  Formula 9
  Cp = e + f10³T + g10⁵T²+ H10⁶T²
  Formula 10
  R = 1000R1 / Mw
  In addition, the specific numerical calculation of the specific heat in the analysis of the present invention used Science and Technology Research Institute report, Vol. 83, separate volume (1988) "TABLE OF THERMODYNAMIC PROPERTIES OF INORGANIC COMPOUNDS". When the gas is a mixed gas, the molar fraction of each component of the mixed gas (for example, the molar fraction of n kinds of mixed gases is X1, X2,..., Xn. This total is 1.0. And the sum of the product of the molar fraction and the specific heat constant of each gas (for example, e1, e2,... En in the case of the constant e) (in this example, the constant e of the mixed gas e = e1X1 + e2X2 + ... + enXn) And the specific heat of any mixed gas can be calculated using this constant.
[0006]
  When the gas is an ideal gas, it is well known that the following formula 11 is established among the pressure P, volume V, mass w, gas constant R, and temperature T of the gas.
[0007]
  Formula 11
  PV = wRT
  Note that the SI unit system is used as the unit in these calculations.
[0008]
  And, it is known that the gas becomes supersonic in a flow path that is isentropicly expanded in the flow path downstream from the throat part, for example, in a structure like a divergent nozzle used in a rocket. ing. In many inflators, the gas outlet is a throat portion, and even when the throat portion is disposed inside the inflator, a wire mesh or the like serving as a filter and coolant is disposed downstream of the throat portion. Since the heat absorption occurs violently, the structure often does not cause an isentropic change, and the supersonic gas flow hardly occurs. In addition, the storage gas type using helium gas, which has been studied for use in recent years, is not equipped with a gas cooling device, so it tends to be a flow close to isentropic change and causes adiabatic expansion of the gas downstream from the throat. If a divergent nozzle is provided, a supersonic gas flow may be generated, but in general, such an expansion portion is not provided.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
  For the airbag device that inflates the inner cylinder part where the outflow gas from the inflator is folded and further inflates the airbag on the outside, an expansion experiment was conducted in a system where there was no supersonic speed in normal analysis In this case, the inner cylinder part is not damaged within a few milliseconds after pressing the switch for starting the operation, but the airbag made of the same material cloth outside the inner cylinder part is more than the inner cylinder part. The phenomenon that a large damage was added was discovered. Such a phenomenon is considered to be caused by the supersonic gas, but it is not clear why the supersonic gas is generated. Therefore, an air bag device that clarifies such points and does not generate a supersonic gas flow is preferable, but an air bag device that takes these into consideration is not known.
[0010]
  The present invention has been made in view of the above points, and an air bag apparatus that does not generate a supersonic gas flow and can reduce a load applied to the air bag.Manufacturing methodThe purpose is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  The airbag device according to claim 1.Manufacturing methodThe air bag, the inflator for supplying and inflating the gas to the air bag, the first gas passage through which the gas flows from the inflator to the air bag, and the supplied gas flowing in the air bag flows A second gas passage, and the airbag includes an airbag main body constituting an outer shell, and an inner cylinder portion which is disposed inside the airbag main body and forms the second gas passage.A manufacturing method for an airbag device comprising:
  Inflator gas temperature [K] is T1,
  The gas pressure [Pa] of the inflator is P1,
  The gas specific heat ratio of the inflator is k,
  Gas constant [J / kg · K] is R,
  The minimum value [m / s] of the sound velocity of the gas at the air bag working atmosphere temperature that gives the minimum value of the sound velocity is a0,
  The specific heat ratio of the gas at the air bag operating atmosphere temperature that gives the minimum value of the sonic velocity is k0
  The mass flow rate [kg / sec] of the gas flowing into the airbag is m,
  Atmospheric pressure [MPa] to PaWhen,
  The ratio Ai / At between the minimum cross-sectional area At where the cross-sectional area of the first gas passage is minimum and the maximum cross-sectional area Ai where the cross-sectional area of the second gas passage is maximum is:
  Formula 1
  Ai / At> [{(P1 / Ps)^{1 / k}} / A0] [{2 / (k + 1)}^{ ⁽ ^{k + 1} ⁾ ^/ ⁽ ^k-1 ⁾ ^}k R T1]^1/2
  Formula 2
  Ps = Pa {(k0 + 1) / 2}^{K ⁰ ^/ ⁽ ^k ⁰ ^-1 ⁾ ^}
MeetTo setIs.
[0012]
  In this configuration, when the gas in the inflator of the airbag device flows into the airbag, an unexpected supersonic gas flow does not occur, and the load on the airbag caused by this supersonic phenomenon is reduced. Easy to improve reliabilityAirbag device is provided. Furthermore, a member that reinforces the airbag is not necessary, and the number of parts can be reduced and the apparatus can be stored small. And in the structure provided with the inner cylinder part inside the airbag body, an unexpected supersonic gas flow does not occur, the load on the airbag caused by this supersonic phenomenon is reduced, and reliability is easily achieved. improvesAirbag device is provided.
[0013]
  The airbag apparatus according to claim 2.Manufacturing methodThe airbag device according to claim 1.Manufacturing methodThe gas supplied by the inflator contains helium.
[0014]
  In this configuration, the load applied to the airbag due to the supersonic phenomenon is reduced under the condition where helium is used, and the unnecessarily large size of the airbag is suppressed, and the reliability is easily improved. .
[0015]
  The airbag apparatus according to claim 3.Manufacturing methodThe airbag device according to claim 1 or 2.Manufacturing methodInAirbag deviceAn initiator that communicates with the first gas passage and activates the inflator, and when the initiator is activated, a part of the first gas passage is closed and the gas generated from the initiator flows to the second gas passage side In addition to suppressing this, after the inflator is activated, a gas outflow control means for opening the first gas passage is provided.
[0016]
  In this configuration, the outflow of the high-temperature gas to the second gas passage side is suppressed, and the occurrence of the supersonic phenomenon is suppressed.
[0017]
  The airbag device according to claim 4.Manufacturing methodThe airbag device according to any one of claims 1 to 3.Manufacturing methodIn this case, the airbag covers and inflates so as to cross the interior of the automobile.
[0018]
  In this configuration, in an airbag device that covers a side window in which a supersonic phenomenon may occur depending on the shape, the occurrence of the supersonic phenomenon is suppressed, the load on the airbag is reduced, and reliability is easily achieved. improves.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the airbag apparatus of the present inventionManufacturing methodOne embodiment will be described with reference to the drawings.
[0020]
  1 and 2, reference numeral 10 denotes an airbag device. The airbag device 10 is arranged so as to be folded along the upper edge of a side window of an automobile, and is a so-called curtain air that is inflated and deployed so as to cover the side window. It is a bag device. The airbag device 10 includes an inflator 11 and an airbag 15 fixed to a retainer 12 connected to the inflator 11 using a fixing tool 14. The airbag 15 includes a bag-like curtain bag 17 as an airbag main body constituting the outer shell of the airbag 15, and an inner tube 18 inflating in a substantially cylindrical shape as an inner cylinder portion. Further, the curtain bag 17 and the inner tube 18 are fixed to a retainer 12 having a gas outflow portion by a fixing tool 14 and are continuously connected so that gas can flow. The curtain bag 17 has a flat inflated shape having a pair of wall portions facing each other so as to cover the side window by sewing a base fabric or the like. The inner tube 18 is formed so as to swell in a substantially cylindrical shape by sewing a base cloth, and is disposed inside the curtain bag 17, and a second gas passage 19 is formed inside the inner tube 18. Is formed. Therefore, when the inflator 11 is activated and gas is supplied to the inner tube 18, the folded inner tube 18 is inflated, and further, the folded curtain bag 17 is inflated. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a state where the airbag 15 is deployed, but the curtain bag 17 is a partial sectional view showing a part thereof omitted.
[0021]
  The inflator 11 includes, as shown in FIG. 2 and the like, an inflator container 21, a manifold 25 provided with a gas flow path 24 as a first gas passage continuing to the opening 22 of the inflator container 21, and the manifold And an initiator 26 fixed to 25. In the inflator container 21, the combustion gas type is filled with a gas generating agent and a coolant, the storage gas type is filled with a mixed gas mainly composed of helium gas, and the hybrid type is filled with an argon gas or the like. An inert gas, a heating agent, and the like are filled, and each is sealed environmentally and / or withstand pressure by a seal portion 28 that covers the opening 22.
[0022]
  Further, as shown in FIG. 3 and the like, the manifold 25 includes a first housing 31 located on the upstream side and a second housing 32 joined to the downstream side of the first housing 31 by welding or the like, for example, A gas flow path 24 bent in a crank shape is formed.
[0023]
  The retainer 12 includes a retainer gas flow path 34 that is connected to the manifold 25 and forms a part of the gas flow path 24. Furthermore, as shown in FIG. 4 and the like, a strainer 36 that is joined to the inner peripheral portion of the retainer 12, that is, the retainer gas flow path 34 or the outer peripheral portion of the retainer 12, is generally disposed. ing. The strainer 36 has, for example, a cylindrical shape, and has a so-called porous cylindrical shape in which a plurality of gas outlet holes 37 are formed on the outer peripheral surface. Further, a connecting portion 38 having a thread groove that is screwed into and connected to the inner peripheral portion of the retainer 12 is provided at the proximal end portion of the strainer 36.
[0024]
  The initiator 26 is fixed to the first housing 31 of the manifold 25 so as to face the opening 22, that is, the seal portion 28. When the initiator 26 is energized, it ignites from the initiator 26, and in the stored gas type, the seal portion 28 is broken and the gas in the inflator container 21 is heated, and in the hybrid type and the combustion gas type, the heating agent and gas are used. Simultaneously with the start of combustion of the generating agent, the gas in the inflator container 21 flows out to the gas flow path 24 arranged downstream of the opening 22, respectively.
[0025]
  A so-called throat is generally disposed in the gas flow path 24. With respect to the gas flow path 24, as shown in FIG. A portion where the cross-sectional area of the flow path is the smallest at any position up to the position B immediately inside the gas outlet hole 37 is the throat portion 40. In many cases, the throat portion 40 is just outside the seal portion 28. In FIG. 3, the manifold 25 is formed when the first housing 31 and the second housing 32 are welded and joined to form the manifold 25. In this example, a part of the member 25 is swelled partially inside, that is, toward the gas flow path 24, and a throat portion 40 having a cross-sectional area of At is formed.
[0026]
  In addition, the throat portion may be configured by a plurality of holes in addition to the case of being configured by one hole. And when a throat part is comprised with a some hole, the cross-sectional area of a throat part becomes the sum total of the cross-sectional area of each hole.
[0027]
  FIG. 5 is a view schematically showing the inflating process of the inner tube 18 immediately after the operation of the airbag apparatus 10 and the curtain bag 17 outside the inner tube 18. That is, at the time shown in FIG. 5, the inner tube 18 and the curtain bag 17 are inflated portions 18a and 17a only in the vicinity of the gas outlet hole 37 to which the gas is supplied, and the portion separated from the gas outlet hole 37 is The

unexpanded portions

18b and 17b remain in a folded state. In FIG. 5, only the inner tube 18 and a part of the curtain bag 17 are shown.
[0028]
  Normally, the inner tube 18 has a function of receiving a mechanical load generated by the gas flow supplied from the inflator 11, that is, the mechanical load applied to the curtain bag 17 is reduced by this function. Therefore, it is formed in a mechanically strong cylindrical shape. Moreover, the curtain bag 17 normally has the introduction part 42 shown in FIG. 1, and this introduction part 42 expand | swells cylindrically.
[0029]
  Under the above conditions, the gas flow was analyzed by the mathematical formula of the gas flow in the rocket nozzle.
[0030]
  The flow rate of the gas supplied from the inflator 11 is regulated by the throat section 40. The mass flow rate is expressed by Equation 5 when the condition of Equation 4 is satisfied. At this time, the gas velocity at the throat portion 40 is the speed of sound, and is determined by the specific heat, temperature, and molecular weight of the gas. The gas used in the inflator 11 is mainly helium (He), argon (Ar), and combustion gas, and nitrogen (N2) and carbon dioxide (CO2) are selected and calculated as representative components of the combustion gas. The calculation results are shown in the column labeled “Sonic velocity” in Tables 1 and 2 below. Tables 3 and 4 show basic numerical values, specific heat constants, and the like used in this calculation.
[0031]
[Table 1]

[0032]
[Table 2]

[0033]
[Table 3]

[0034]
[Table 4]

[0035]
  On the other hand, the environment in which the airbag 15 is inflated is generally air at an atmospheric pressure of 233 to 373 [K] (−40 to 100 [° C.]). In the following analysis, a supersonic speed is more likely to occur when the air sound speed is slower. Since it is considered to be a harsh condition, an atmosphere of atmospheric pressure (0.101 [MPa]) and an environment of 233 [K] (hereinafter referred to as low temperature air) were used. In this case, the temperature (T0), the gas constant (R0), and the specific heat ratio (k0) of the low-temperature air were calculated as the values in Table 3 using the following formula (12). The results are shown in the column of “Low-temperature air sound velocity” in Table 3.
[0036]
  Formula 12
  a0 = (k0 R0 T0)^1/2
  In Tables 1 and 2, the sound velocity of gas is considerably larger than that of low-temperature air even with a helium gas at a low temperature of about room temperature, and combustion gas and hybrid gas are usually heated to 500-1500 [K]. This heated gas is much larger than the cold air temperature. When these gases are supplied into the folded inner tube 18 and the inner tube 18 expands, the inner tube 18 moves at a speed equal to or higher than the speed of sound of the low-temperature air, particularly at the expansion tip. It has been found that this phenomenon sometimes expands, and this phenomenon has been found to be a phenomenon when a supersonic object moves in the air (hereinafter referred to as supersonic expansion). In this supersonic expansion, shock waves may be generated outside the expansion tip of the inner tube 18, and even if no shock wave is generated, the low-temperature air at the tip of the inner tube 18 shows characteristics close to a rigid body, A strong force is exerted on the curtain bag 17 on the outside. Even if the inner tube 18 can follow the gas movement of the inflator 11, the movement of the outer curtain bag 17 may be difficult to follow if both the inner and outer surfaces become supersonic flow of low-temperature air. obtain.
[0037]
  Therefore, in order to easily and smoothly deploy the outer curtain bag 17 without using a special material, the ratio of the pressure of low-temperature air and the atmospheric pressure at the outer boundary of the inner tube 18 is set to the sonic limit pressure ratio. What is necessary is as follows. In other words, it is important that the following formula 13, that is, formula 14, where the sonic limit pressure of low-temperature air is Ps, the atmospheric pressure is Pa, and k in formula 4 is k0, is maintained.
[0038]
  Formula 13
  Ps / Pa ≦ {(k0 + 1) / 2}^{K ⁰ ^/ ⁽ ^k ⁰ ^-1 ⁾ ^}
  Therefore
  Formula 14
  Ps ≦ Pa {(k0 + 1) / 2}^{K ⁰ ^/ ⁽ ^k ⁰ ^-1 ⁾ ^}
  In the above equation 13, the gas velocity is equal to or lower than the sound speed when the sign is inequality, and the sound speed when the sign is equal. Therefore, the inner tube 18 pressure needs to be equal to or lower than Ps.
[0039]
  Further, the volume (Vg) of the gas from the inflator 11 having the mass flow rate m flowing out from the ignition during the time t is expressed by the following formulas 15 to 17.
[0040]
  Formula 15
  Vg = w R Ts / Ps
  here,
  Formula 16
  w = ∫mdt
  Or in a short time
  Formula 17
  w = mt
  In these formulas 16 and 17, w is the time integration of m, and indicates that w = mt in a short time that m is considered not to change with time. In this analysis, the latter equation 17 was examined.
[0041]
  Moreover, Ts is the temperature of the inflator gas after adiabatic expansion, and this Ts is expressed by the following

formulas

18 and 19 obtained by modifying the above formula 7.
[0042]
  Formula 18
  T₁/ Ts = (P1 / Ps)⁽ ^{k-1 / k} ⁾
  Therefore
  Formula 19
  Ts = T1 / (P1 / Ps)⁽ ^{k-1 / k} ⁾
  When the gas having the volume Vg flows into the inner tube 18 having the cross-sectional area Ai, the length is set. If the volume and length in the inner tube 18 are Vit and L, respectively, Vg = Vit = Ai L.
[0043]
  Here, since L is allowed to expand at a unit time up to the sound speed,
L = a0 t. At this time, the above equation 13 becomes an equal sign. If this relationship is shown, it will become the following Numerical formula 20 and Numerical formula 21.
[0044]
  Formula 20
  Vg = mtRTs / Ps = Vit = Ai L = Ai a0 t
  At this time
  Formula 21
  Ps = Pa {(k0 + 1) / 2}^{K ⁰ ^/ ⁽ ^k ⁰ ^-1 ⁾ ^}
  Here, Ai that satisfies the conditions of Formula 20 and Formula 21 can obtain Formula 1 by substituting Formula 5, Formula 18 and Formula 19 into Formula 20 and Formula 21 and rearranging Ai / At. If the numerical formula 1 is satisfied, supersonic expansion does not occur. Tables 1 and 2 show the calculation results of helium (He), argon (Ar), nitrogen (N 2), and carbon dioxide (CO 2) by changing the throat upstream gas temperature and pressure. Tables 1 and 2 calculate Ai / At at the corresponding temperature and pressure, and show that supersonic expansion does not occur when this value is large under the corresponding conditions. For example, if helium (He) gas has an inflator internal pressure of 40 [MPa], a temperature of 300 [K], Ai / At is 46.0, and the inner tube cross-sectional area is 46 times or more than the throat cross-sectional area Ai, No supersonic expansion. However, when the temperature is 400 [K] at the same pressure, Ai / At must be 53.1 or more.
[0045]
  Here, the temperature and pressure of the gas from a general inflator are the combustion gas type and the hybrid type, the combustion gas temperature is 2000 to 3000 [K], the temperature of the effluent gas after cooling is 500 to 1500 [K], The pressure is considered to vary from 30 [MPa] or less for the combustion gas type, 70 [MPa] or less for the hybrid type, and 30 to 2500 [K] which is the lowest adiabatic expansion temperature of helium (He) for the storage gas type. Is 50 [MPa] or less. In many gases, Ai / At is 50 or more, and even if the pressure is 50 [MPa], if Ai / At is 150, supersonic expansion hardly occurs. Moreover, when high temperature gas flows out, a supersonic flow tends to be generated.
[0046]
  Therefore, the value of Ai / At may be selected in the range of 50 to 150, preferably 60 to 120. If the value of Ai / At is smaller than this range, the load applied to the outer curtain bag becomes large, and if the value of Ai / At is large, the airbag becomes bulky. Is contrary to the condition that the inner tube is preferably small.
[0047]
  As described above, according to the airbag device 10 of the present embodiment, the inner tube 18 in which the gas from the inflator 11 is folded is inflated, and the curtain bag 17 outside the inner tube 18 is further inflated. Supersonic gas flow does not occur, the supersonic expansion, which is an unexpected supersonic phenomenon of the airbag 15, can be prevented, the load on the curtain bag 17 caused by this supersonic expansion can be reduced, and it is easily reliable It is possible to provide the airbag device 10 that can improve the efficiency.
[0048]
  In particular, for a curtain airbag including a gas flow path 24 through which a gas supplied from the inflator 11 passes and a cylindrical inner tube 18, supersonic expansion can be easily prevented, and reliability can be easily improved.
[0049]
  An inner tube that meets the above conditions, that is, a configuration in which the value of Ai / At is 50 to 150, preferably 60 to 120 can be selected. The maximum cross-sectional area portion that communicates with the cross-sectional area enlarged portion, especially when low-temperature gas can be generated, when mass flow rate can be suppressed and the cross-sectional area of the throat portion can be reduced, It is possible and advantageous to use a small diameter inner tube. A configuration that meets these conditions is, for example, a small-diameter cylindrical mounting portion 51 and an expansion from the mounting portion 51 in all directions like the inner tube 18 shown in the partial longitudinal sectional view of FIG. The cross-sectional area enlarging part 52 and a cylindrical maximum cross-sectional area part 53 continuous with the cross-sectional area enlarging part 52 can be provided. Further, for example, like the inner tube 18 shown in the partial longitudinal sectional view of FIG. 7, a small-diameter cylindrical mounting portion 51, and a cross-sectional area expanding portion 52 that expands from the mounting portion 51 in a circumferential direction. Also, a configuration having a cylindrical maximum cross-sectional area portion 53 continuing to the cross-sectional area expanding portion 52 can be adopted. Furthermore, the present invention can be widely applied to an airbag apparatus configured to inflate an elongated channel and supply gas to a main body airbag.
[0050]
  In order to prevent the supersonic expansion by setting the value of Ai / At to 50 to 150, preferably 60 to 120, further excellent results can be realized by suppressing the initial outflow of high-temperature gas. In this regard, in particular, the type in which the high temperature gas flows out in the initial stage (at the start of operation) is an inflator 11 having a structure in which an initiator 26 is disposed outside the seal portion 28 as shown in FIGS. . In the inflator 11 having this structure, the amount of high-temperature gas generated from the initiator 26 flowing out to the airbag 15 side, that is, the downstream side of the gas flow path 24 in the process of breaking the seal portion 28 by the operation of the initiator 26 is limited. Therefore, a large part of this high-temperature gas flows downstream in the gas flow path 24. In such a case, in order to suppress the initial outflow of the high-temperature gas, it is effective to provide a gas outflow control means for suppressing the gas in the initiator 26 from flowing downstream through the gas flow path 24. And this gas outflow control means makes the high temperature gas generated instantaneously from the initiator 26 difficult to flow downstream of the gas flow path 24 and guides it to the inflator container 21 side to quickly break the seal portion 28, On the other hand, after the seal portion 28 is broken, it is necessary to have a function that does not hinder the flow of gas supplied from the inflator 11.
[0051]
  As an example of the above, the result of comparing the diameter of the inner tube with two different dimensions will be described. In the case of using an inflator 11 of the same specification having a throat diameter of 8.4 mm filled with helium gas, in one case, the inner tube diameter is 39 mm in accordance with the diameter of the large diameter portion (collar portion) of the retainer 12. / At value is 17.5. In the second case, the inner tube diameter is increased to 60 mm and the Ai / At value is 51.4 from 39 mm of the portion held by the retainer 12 as shown in FIG. A deployment experiment was conducted for each. In one case, damage was observed in the inflatable portion 17a of the bag, but in the second case, no damage was observed at all. It should be noted that when the upper limit value 150 of the Ai / At value is exceeded, that is, when the above-mentioned inflator is obtained, it corresponds to the case where the inner tube diameter exceeds 102 mm, and this is not a problem in terms of supersonic speed generation. The curtain type airbag of the present embodiment, which is particularly problematic, has an important meaning because of its compactness.
[0052]
  For example, the gas outflow control means 61 shown in FIG. 8 is a thin and soft cylindrical part made of metal such as aluminum or copper, and is arranged so as to connect the gas generation part of the initiator 26 and the seal part 28. Yes.
[0053]
  Further, for example, the gas outflow control means 63 shown in FIG. 9 is formed in a disk shape with a soft metal and is disposed so as to block between the attachment site of the initiator 26 and the gas flow path 24 on the downstream side.
[0054]
  The gas outflow control means 61 and 63 can prevent the initially generated high temperature gas flowing out from the initiator 26 from flowing out to the downstream side of the gas flow path 24, and the seal portion 28 is broken to When gas flows out of the opening 22, the gas flow path 24 is opened completely or partly due to the high pressure of the gas.
[0055]
  Furthermore, in each of the above-described embodiments, the configuration using the inner tube 18 has been described. However, the inner tube 18 is provided on an airbag body such as a curtain bag that constitutes the outer shell of the airbag without using such an inner tube. It can also be set as the structure which attaches an inflator directly to a gas inlet.
[0056]
  In addition to the so-called curtain airbag device that inflates and deploys so as to cover the side windows of the automobile, the airbag is arranged on the instrument panel so as to face the side airbag device provided on the side of the seat and the passenger seat. The present invention can be applied to an airbag device for a passenger on the passenger seat or an airbag device provided in a steering wheel.
[0057]
【The invention's effect】
  The airbag device according to claim 1.Manufacturing methodAccording to the above, when the gas in the inflator of the airbag device flows into the airbag, an unexpected supersonic gas flow does not occur, and the load on the airbag caused by this supersonic phenomenon can be reduced and easily Can improve reliabilityAir bag device can be provided. Furthermore, a member that reinforces the airbag is not necessary, and the number of components can be reduced and the airbag can be stored small. And, in the configuration with the inner cylinder part inside the airbag body, unexpected supersonic gas flow does not occur, the load on the airbag caused by this supersonic phenomenon can be reduced, and reliability is easily achieved. Can improveAir bag device can be provided.
[0058]
  The airbag apparatus according to claim 2.Manufacturing methodAccording to the invention, in addition to the effect of claim 1, the load applied to the airbag due to the supersonic phenomenon can be reduced under the condition that helium is used, and the airbag is prevented from being unnecessarily large. Can easily improve the reliability.
[0059]
  The airbag apparatus according to claim 3.Manufacturing methodAccording to the present invention, in addition to the effect of the first or second aspect, the outflow of the high temperature gas to the second gas passage side can be suppressed, so that the inner cylinder portion can be made small in diameter and the supersonic phenomenon can be reduced with a more compact shape. Generation can be suppressed.
[0060]
  The airbag device according to claim 4.Manufacturing methodAccording to the present invention, in addition to the effect according to any one of claims 1 to 3, in the airbag device that covers the side window in which the supersonic phenomenon may occur depending on the shape, the occurrence of the supersonic phenomenon is suppressed, and the airbag Can be reduced and reliability can be improved easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an airbag apparatus according to the present invention.Manufacturing methodIt is explanatory drawing which abbreviate | omitted a part of the state which the airbag which shows one embodiment of the air bag expanded.
FIG. 2 is a cross-sectional view in which the airbag of the airbag device is omitted.
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a part of the inflator of the airbag device.
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a strainer of the airbag apparatus.
FIG. 5 is an explanatory diagram in which a part of the initial state where the airbag of the airbag device is inflated is omitted.
FIG. 6 is an explanatory view in which a part of another embodiment of the inner tube of the airbag device of the present invention is omitted.
FIG. 7 is an explanatory view with a part omitted showing still another embodiment of the inner tube of the airbag device of the present invention.
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of the gas outflow control means of the airbag apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing another embodiment of the gas outflow control means of the airbag apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
        10 Airbag device
        11 Inflator
        15 airbag
        17 Curtain bags as airbag bodies
        18 Inner tube as inner tube
        19 Second gas passage
        24 Gas flow path as first gas passage
        26 Initiator
        61, 63 Gas outflow control means

Claims

An air bag, an inflator for supplying and inflating gas to the air bag, a first gas passage through which gas flows from the inflator to the air bag, and a second gas through which the supplied gas flows in the air bag. Gas passage,
The airbag and the airbag main body forming the outer shell, a method of manufacturing an airbag apparatus Ru and a cylindrical portion in which forming the second gas passage is disposed inside the airbag body,
Inflator gas temperature [K] is T1,
The gas pressure [Pa] of the inflator is P1,
The gas specific heat ratio of the inflator is k,
Gas constant [J / kg · K] is R,
The minimum value [m / s] of the sound velocity of the gas at the air bag working atmosphere temperature that gives the minimum value of the sound velocity is a0,
The specific heat ratio of the gas at the air bag operating atmosphere temperature that gives the minimum value of the sonic velocity is k0,
The mass flow rate [kg / sec] of the gas flowing into the airbag is m,
When the atmospheric pressure [MPa] was Pa,
The ratio Ai / At between the minimum cross-sectional area At where the cross-sectional area of the first gas passage is minimum and the maximum cross-sectional area Ai where the cross-sectional area of the second gas passage is maximum is:
Formula 1
Ai / At> [{(P1 / Ps) ^{1 / k} } / a0] [{2 / (k + 1)} ^{ ⁽ ^{k + 1} ⁾ ^/ ⁽ ^k-1 ⁾ ^} kR T1] ^1/2
Formula 2
Ps = Pa {(k0 + 1 ) / 2} {k 0 / (k 0 -1)}
It sets so that it may satisfy | fill. The manufacturing method of the airbag apparatus characterized by the above-mentioned .

The method for manufacturing an airbag apparatus according to claim 1, wherein the gas supplied by the inflator includes helium.

The airbag device includes an initiator that communicates with the first gas passage and activates the inflator;
During the operation of the initiator, a part of the first gas passage is blocked to prevent the gas generated from the initiator from flowing to the second gas passage, and after the inflator is activated, the first gas passage is started. The method for manufacturing an airbag device according to claim 1 or 2, further comprising gas outflow control means for opening the gas passage.

The method of manufacturing an airbag device according to any one of claims 1 to 3, wherein the airbag covers and inflates so as to traverse the interior of the automobile.