JP3957194B2 - マルチチャンバー式のバンパエアバッグ - Google Patents

Description

本発明は自動車安全装置、特に自動車のバンパ区域で使用される膨張可能なエアバッグに関するものである。
本出願は2001年1月11日出願の米国特許出願第60/261,056号を優先権主張するものである。

自動車業界では衝突による乗客および車両の損傷および乗客の傷害を軽減するために種々の方法および製品を開発してきた。最も重要なシステムは衝突を感知した時に展開する自動車用エアバッグである。このエアバッグは自動車の車社および乗客の近くに配置され、膨張し、乗客を包って乗客が重傷を負わないようにする。
衝突時に生じる力で乗客が傷害するのを軽減する他の方法として、衝突力の一部を吸収する「衝突帯（クラッシュゾーン）」を自動車の前部および後部に備える試みもある。さらに、自動車フレーム、エンジンマウントおよびめの他の構造部材の設計を変えて、制御下に構造収縮をさせて力を吸収する方法もある。

自動車の先端に取付けられたエアバッグは衝突直前に膨張して、衝突物体（例えば自動車）と被衝突物体、例えば自動車との間に流体充填構造物を形成する。
下記文献には自動車の先端に取付けられるエアバッグが開示されている。
PCT出願第WO98/50254号公報

下記文献には自動車の先端から展開するエアバッグが開示されている。
米国特許第3,656,791号明細書

下記文献には消火材料を収容した自動車の先端部に取付けられるエアバッグが開示されている。
米国特許第3,708,194号明細書

改良バンパに関する特許も多数存在する。下記文献には衝突の可能性を感知したときにバンパを自動車から外へ伸ばす機構が開示されている。
米国特許第4,518,183号明細書

この特許ではエアバッグに空気が供給されてある程度剛性のある部材が形成され、この部材が衝突時にバンパを支持する。その後、エアバッグが収縮し、バンパは通常位置へ戻る。
下記文献には物体と接触した時に膨張するエアバッグを備えた前方および後方のバンパが開示されている。
米国特許第4,930,823号明細書

下記文献に記載のバンパの内部空洞の周りには圧潰可能なエネルギー吸収プラスチックが配置され、空洞内部にはエアバッグが配置され、このエアバッグは衝突開始時に膨張して自動車の前端部または後端部を保護する。
米国特許第5,106,137号明細書

下記文献に開示のバンパは膨張した状態のままの密閉エアバッグを有する永久緩衝バンパである。
米国特許第5,651,569号明細書

下記文献にはバンパ内部に隠されたエアバッグが開示されている。このエアバッグはバンパから外へ膨張して衝突の影響を減らす。このバンパはエアバッグの膨張時に除去される放出されるパネルをバンパの外側表面に有する。
米国特許第5,725,265号明細書

下記文献には内部衝撃吸収装置を備えた円形に展開するエアバッグが開示されている。
米国特許第6,056,336号明細書

下記文献には衝突に応答する膨張可能なバンパが開示されている。このエアバッグは円形に展開して衝突による損傷から自動車を守る空気支持部材を提供する。
米国特許第6,126,214号明細書

衝突を検知してエアバッグを展開するシステムも多数提案されている。下記文献には自動車から延びた伸縮自在なロッドが障害物と接触した時に膨張する前方または後方に取付けられたエアバッグが開示されている。
米国特許第3,822,076号明細書

下記文献には物体との衝突した時に上昇する空気圧システム内の圧力に応答して展開するエアバッグシステムを支持した空気圧バンパ複合システムが開示されている。
米国特許第4,176,858号明細書

下記文献には膨張流体を貯蔵する大きな1つの空気チャンバーの周りに複数の空気チャンバーが配置された装置が開示されている。空気チャンバーの材料は、衝突時に大きな空気チャンバーが破断し、その内部の流体が小さい空気チャンバーへ流入して衝突を緩衝するような材料である。この発明は特に自動車の側面に有用である。
米国特許第5,431,463号明細書

下記文献には、近接を感知して展開する自動車の回りに配置される各種エアバッグの格納・展開方法が開示されている。この特許は大きさの異なる自動車を個別に制御できる。
米国特許第5,646,613号明細書

下記文献には自動車に設置されたエアバッグと協働して展開する、検知装置、制御装置および展開装置を有するシステムが開示されている。このシステムは衝突前にエアバッグを展開する。この特許には衝突する自動車または物体と衝突される自動車または物体との間の距離と速度を判断する方法が記載されている。
米国特許第5,732,785号明細書

下記文献には歩行者と自動車とが衝突する前に膨張するバンパ・ボンネットバッグが開示されている。このエアバッグは膨張して歩行者の腰から下の部分と自動車との間の衝突力を吸収する。
欧州特許第1,024,063号明細書

下記文献には歩行者またはバイクと自動車との衝突による衝撃を減らすためにバンパの前部で展開するエアバッグが開示されている。
特開平06-144,154号公報

一般的な自動車、例えばセダンまたはスポーツカーより人気が高いスポーツ用多目的車（SUV）、パッセンジャトラック、その他の自動車は標準的な自動車よりも車高が高く、衝突に関して新しい問題を生じている。すなわち、これら車高の高い自動車は標準車の側面と衝突した時には、2台の自動車の車高差のために、車高の高い自動車のバンパが衝突された標準車のドア部分でなく側部の窓と接触することになる。従って、高速で衝突した場合には窓に隣接して座っている乗客の頭部が窓から外へ投げ出され、車高の高い自動車のバンパと接触する危険がある。
従って、衝突時の重症性を低下させることができるエアバッグが必要とされている。

本発明は車高の高い自動車が通常の自動車と衝突したときに伝達されるエネルギーを減らすことができるという利点がある。
本発明はさらに、衝突した自動車の乗客に伝わるエネルギーを減らすことができるとうい利点もある。

本発明は自動車のバンパと一緒に用いるマルチチャンバー式のエアバッグにある。このエアバッグは1つのメインチャンバーと、それを取り囲んだ1つまたは複数の同心な第２チャンバーとから成る。この第２チャンバーは破断し易い縫目によって隣接する第２チャンバーから分離されている。メインチャンバーは衝突寸前に第1内圧まで膨張する（すなわち「硬い状態」になる）。それによって衝突した自動車に伝達される運動量を減らす。接触すると内圧が上昇し、破断し易い縫目が破断して第２チャンバーが膨張できるようにする。第２チャンバーが膨張するとエアバッグ内の圧力が低下して第２チャンバーが軟らかくなる。この軟らかさは接触した場合の衝突した自動車の乗客のクッションとなるのに十分なものである。本発明のエアバッグは一般的なバンパよりも広い前面面積を有するので、衝突した自動車のより広い面積上に広がり、それによって運動量の伝達量を減らすことができる。
本発明の上記以外の特徴および利点は添付図面を参照した本発明の好ましい実施例の説明からより良く理解できよう。

[図1]〜[図3]は本発明のバンパエアバッグを一般記号10で表している。これらの図ではバンパエアバッグ10は部分的に膨張、展開した状態で示されている。本明細書ではバンパエアバッグ10を自動車の前方バンパに取付けられた場合を説明するが、本発明のバンパエアバッグ10は自動車の他の場所、例えば自動車の後方バンパ等に取付けることもできるということは当業者には理解できよう。

[図1]〜[図3]および[図7]〜[図9]を参照すると、本発明のバンパエアバッグ10は後方織布部材24と前方織布部材26とを規定する２枚の織布を縫合して作られる。すなわち、２枚の織布の各周辺端縁に沿って縫合して自動車の前方を見た時に上側端縁110、下側端縁112、右側端縁114、左側端縁116となる端縁を形成する。１つまたは複数の周辺ステッチ30を用いて２枚の織布部材24、26を結合する。変形例では1枚の織布を折り曲げて後方部材24および前方部材26とし、これらを縫合してバンパエアバッグ10にすることもできる。このエアバッグ10の後方部材24は膨張した時に自動車と当接し、前方部材26は衝突時に衝突した自動車、歩行者または他の物体と接触する。

第1織布部材24および第2織布部材26は３つの破断し易い破断縫目（シーム）14、16、18に沿ってさらに結合されて、内部チャンバーまたはメインチャンバー20と、第1チャンバー21、第2チャンバー22、第3チャンバーチャンバー23とが区画される。各縫目14、16、18は内部チャンバー20の周りにあり、縫目16は縫目14より放射方向外側にあり、縫目18は縫目16より放射方向外側にあり且つ周辺ステッチすなわち周辺縫目30より放射方向内側にある。各縫目14、16、18は脆弱な破断し易いナイロン糸で形成される。これらの縫目は独立した縫目にするか、交差縫いをして第1縫目と第2縫目とを合わせた連続縫目にすることもできる。各縫目14、16、18は実質的にリークはしないが、破断し易い糸で縫われているので圧力が上昇して応力が増加すると破断して隣りのチコンバーと連通する。周辺縫目30は破断しない糸で縫われている。エアバッグ10の全外周端縁に沿って補強テープ64を折曲げ、この補強テープ64と周辺縫目30でエアバッグ10を密封する。

[図７]〜[図10]に示す第1弁組立体28は後方織布部材24を貫通した開口部35に取り付けられて、エアバッグ10の内部と膨張装置27とを流体連通させる。この第１弁組立体28は後方織布部材24の内側に貼り付けられた補強パッチ36を有する。後方織布部材24と補強パッチ36との間の空間にはネジ穴38を有する部材37が開口部35と同一線上に配置されている。ネジ穴38は膨張装置27に連結された対応ネジ付ノーズ（鼻部）39を受けるようになっている。膨張装置27のノーズ39はロックナット41によって織布部材24に固定されている。補強パッチ36はナイロン糸のような強い糸の目の詰まったステッチによって織布部材24に固定される。上記の部材37を固定するために織布部材24および/または補強パッチ36と接触する表面に接着剤を塗布することができる。膨張装置27を２つ使用する場合には、弁組立体28と同一の第２弁組立体29を第1弁組立体から離れた位置で織布部材24を貫通させ、第２の膨張装置と一緒に使用する。

[図4]〜[図6]を参照する。バンパエアバッグ10はドア62を有するエアバッグ容器60内に折畳まれる。容器60はバンパ12の後方に取り付けられ、ドア62は好ましくはバンパの一部をなす。近接センサ等のセンサ40、42は自動車の両側に取付けられ、起り得る衝突を感知する。衝突を感知すると、センサ40、42は制御装置44に信号を送り（[図12]参照）、この信号によって膨張装置27が点火する。膨張装置が点火信号を受けてから約10ミリ秒で膨張装置から出たガスが弁組立体28を通って内部チャンバーまたはメインチャンバー20に入り、メインチャンバーを膨張させ、ドア62を吹き飛ばす。メインチャンバー20は膨張した時にエアバッグ10の中心部分となり、バンパ表面および膨張時の第２チャンバー21、22、23を超えて所定の距離だけ延びる。第1チャンバー20は衝突した自動車のドアおよび／または窓と接触し、接触エネルギーを吸収する。この衝突によってチャンバー20内の圧力が増加する。圧力が所定閾値に達すると、破断し易い縫目14が破断して第1チャンバー21が膨張する。チャンバー21が膨張するとガス量が減少し、エアバッグ10内のガス圧が降下する。このプロセスは残りの全てのチャンバー22、23が膨張するか、衝突がおさまるまで続く。チャンバー21〜23内の圧力はメインチャンバー20内の圧力よりも低くなる。すなわち、硬いメインチャンバー20がエアバッグ対自動車の接触エネルギーを吸収し、軟らかいチャンバー21〜23がエアバッグ対乗客の接触エネルギーを吸収する。1つのプロトタイプのエアバッグ10のメインチャンバー20の圧力は約10〜50psig（すなわちハードな状態）であり、膨張したときの最も外側のチャンバー23の圧力は5〜10 psigである。各チャンバー20〜23の寸法および破断し易い縫目14、16、18の強度を選択することによってエアバッグ10のエネルギー減衰特徴を衝突事象のタイミングを含めた各種の衝突シナリオに合わせることができる点は重要である。

[図1]、[図7]、[図11]に示すように、エネルギー減衰特徴は1つまたは複数の通気穴32、33、34を用いてさらに制御することができる。好ましい実施例では各チャンバー21、22、23が織布部材24を貫通した４つの通気穴と、織布部材26を貫通した４つの通気穴の８つの通気穴を有する。織布部材24の各通気穴は対応する織布部材26の通気穴と整合している。これらの通気穴を使用することによってチャンバー21、22、23の収縮のタイミングを制御することができる。通気穴32〜34内に弁（図示せず）を設けることによってさらなる制御が可能になる。

織布部材24、26は互いに接着された２層の織布ポリエステルおよび／またはナイロンの無孔材料で形成されるのが好ましい。この材料はバッグを確実に無孔にするために片側または両側にシリコンを被覆したものにすることができる。用途によっては織布部材24、26を単層のナイロン材料で構成することもできる。織布部材24、26の外側表面は耐穿孔性および耐磨耗性を有する。耐穿孔性は衝突した自動車との接触で材料が破断するのを防ぎ、耐磨耗性は膨張したエアバッグ10によって衝突した自動車の乗客が怪我しないように保護する。

膨張装置27は低温ガスの膨張装置にするのが好ましい。低温ガスの膨張装置にする理由の1つはエアバッグ内のガスの膨張時間が大部分のエアバッグで見られる高温ガスの膨張装置よりも長いからである。低温ガスおよび高温ガスのいずれも用いることができるが、２つ以上の膨張装置を用いる場合は、全て同じ型にしなければならない。

[図12]を参照する。制御装置44は記憶セクション48と、この記憶セクションに内蔵された展開アルゴリズム46とを有するマイクロプロセッサ50を含む。アルゴリズム46はセンサ40、42からの感知電気信号を制御する。マイクロプロセッサ50は自動車の運転状態に関連する自動車上の他のセンサからの信号を受けることもできる。起り得る衝突をアルゴリズムが示した場合にはマイクロプロセッサ50が膨張装置27に点火信号を送る。段階的に計画された（staged）膨張システム54を用いる場合には点火信号の時間を調整し(56)、第2点火信号が生成され、２段階膨張装置58に出力される。エアバッグの膨張したチャンバーを収縮するために制御された収縮時間を必要とするシステムもある。この場合は作動を指示する信号から別のタイマー59を作動させてエアバッグ10内の1つ以上の通気穴を開ける。

本発明のバンパエアバッグ10の製造方法は、第1織布部材と第２織布部材24、26を製造する段階と、これら２つの織布部材の周辺部が整合するように位置決めする段階とを含む。変形例では第１織布部材24を折り返して第2織布部材26を作ることもできる。次に、第1の破断し易い縫目14を周辺部より放射方向内側に縫い付けて２つの織布部材を接合させてメインチャンバー20を区画する。第2の破断し易い縫目16は第1の縫目14より放射方向外側に縫い付け、織布部材24、26を互いに接合させてメインチャンバー20に対して同心な第２チャンバー21を区画する。同様に、第2破断し易い縫目16から放射方向外側に第3破断し易い縫目18を追加して第2チャンバー21と同心な第3チャンバー22を区画する。最後に、1つ以上の破断しない縫目30を周辺部に隣接して縫い付けて第3チャンバー22と同心な第4チャンバー23を区画し、エアバッグ10を密封する。破断し易い縫目14、16、18は全ての縫目を連続した長さの破断し易い糸で形成し、第1の縫目が完全に終了した時に第2チャンバーを横切った糸で第2の縫目を始める。さらにチャンバーを増やす場合には、新しいチャンバーを横切って連続した縫目を連続させ、閉じるまで続ける。変形例ではチャンバー20〜22が区画されるだけの長さにして、破断し易い糸で各縫目14、16、18を個別に閉じることもできる。一連のチャンバーをそれぞれ個別に閉じる時に所定長さの破断し易い糸を使用する場合は各縫目の長さが長くなる。最後に、一方の織布部材に弁組立体28を挿入して膨張装置27を連結する。

当業者は上記の好ましい実施例に種々の改良、変更を行うことができるということは理解できよう。上記の説明は実施例を説明するためのものであって、請求の範囲に記載の本発明の範囲および精神をなんら限定するものではない。

本発明のバンパエアバッグを備えた自動車の正面部分図。 [図1]の自動車の平面図。 [図1]の自動車の側面図。 バンパエアバッグ容器が閉じた状態での[図１]の自動車の斜視図。 ドアが開いた時のバンパエアバッグ容器を示す[図１]の自動車の斜視図。 ドアが開き、エアバッグが展開した時のバンパエアバッグ容器を示す［図１］の自動車の斜視図。 本発明のバンパエアバッグの好ましい実施例の平面図。 膨張していない状態での[図７]のバンパエアバッグの側面図。 バンパエアバッグの中心チャンバーが部分的に膨張した状態での［図7］の線9-9沿った部分断面図。 [図7]の線10-10沿った弁本体の部分断面図。 バンパエアバッグの中心チャンバーが部分的に膨張した状態で[図7]の線11-11沿いに取った部分断面図。 本発明のバンパエアバッグ用制御システムの概念的制御ブロック図。

Claims (16)

1. マルチチャンバー式のバンパエアバッグ（１０）と、所定の最大膨張圧力まで膨張させるための膨張装置（２７）を有する、自動車に取付けられるマルチチャンバー式のバンパエアバッグ装置であって、
   上記バンパエアバッグ（１０）は第1織布部材（２４）と第２織布部材（２６）とで構成され、第1織布部材（２４）の周辺部と第２織布部材（２６）周辺部は破断しない縫目（３０）で結合されて第1織布部材と第２織布部材との間には一つのチャンバーが区画され、このチャンバーは上記の破断しない縫目（３０）の放射方向内側に位置した第1織布部材（２４）と第２織布部材（２６）とを結合する、上記の所定の最大膨張圧力では破断せず且つこの所定の最大圧力を超えた圧力で破断する破断し易い縫目（１４）によってメインチャンバー（２０）と第２チャンバー（２１、２２、２３）とに分割され、第1織布部材（２４）はメインチャンバー（２０）を膨張装置（２７）と流体連通させる弁組立体（２８）を有することを特徴とするバンパエアバッグ装置。
2. メインチャンバー（２０）の大きさが第２チャンバー（２１、２２、２３）よりも大きい請求項１に記載のバンパエアバッグ装置。
3. 第２チャンバー（２１、２２、２３）を２つのチャンバー（２１；２２、２３）に分割する、放射方向で第1の破断し易い縫目（１４）と上記の破断しない縫目（３０）との間に位置した、第1織布部材と第２織布部材とを結合する第２の破断し易い縫目（１６）をさらに有する請求項２に記載のバンパエアバッグ装置。
4. 第２チャンバー（２１、２２、２３）をエアバッグの周りの周囲大気と流体連通させるための少なくとも1つの通気穴（３２、３３、３４）が織布部材（２４、２６）のいずれか一方に形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のバンパエアバッグ装置。
5. 第1の破断し易い縫目（１４）が破断し易い糸の連続縫目である請求項１〜４のいずれか一項に記載のバンパエアバッグ装置。
6. 第２織布部材（２６）の外側表面が耐穿孔性および耐磨耗性を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のバンパエアバッグ装置。
7. 第1織布部材（２４）の外側表面が耐穿孔性および耐磨耗性を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載のバンパエアバッグ装置。
8. 第1織布部材（２４）および第２織布部材（２６）が織成された無孔のポリエステル材料で作られている請求項１〜７のいずれか一項に記載のバンパエアバッグ装置。
9. 第２チャンバー（２１、２２、２３）を３つのチャンバーに分割するために、放射方向で第1の破断し易い縫目（１４）と上記の破断しない縫目（３０）との間に、第1織布部材（２４）と第2織布部材（２６）とを結合する第２の破断し易い縫目（１６）と第3の破断し易い縫目（１８）を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載のバンパエアバッグ装置。
10. 下記の（１）〜（５）：
    （１）バンパの外側表面と同一平面上にあるドア（６２）を有する、バンパ内部に設けられた収容部（６０）、
    （２）上記ドア（６２）の背面側で上記収容部（６０）の内部に収容され、折畳まれた膨張していないバンパエアバッグ（１０）であって、このエアバッグはメインチャンバー（２０）と、このメインチャンバー（２０）の回りに同心状に配置された第１の外側チャンバー（２１）を有し、この第１の外側チャンバー（２１）は破断し易い糸の縫目（１４）によってメインチャンバー（２０）から分離されているバンパエアバッグ（１０）、
    （３）物体との衝突を感知して信号を発生する自動車に設置された少なくとも1つのセンサ（４０、４２）、
    （４）衝突より所定時間前に上記センサ（４０、４２）からの信号を処理し、点火信号を発生するアルゴリズムを内蔵したマイクロプロセッサ（５０）を有する制御装置（４４）、
    （５）メインチャンバー（２０）を所定の最大膨張圧力まで膨張させて上記ドア（６２）を破裂させ、自動車の幅の少なくとも一部にわたってエアバッグ（１０）を延ばし、上記点火信号に応答し、メインチャンバー（２０）に機能的に結合してメインチャンバーに膨張流体を供給する膨張装置（２７）、
    を有する、膨張可能なマルチチャンバー式の自動車用バンパエアバッグシステムであって、
    第１の外側チャンバー(２１)からメインチャンバー（２０）を分離している破断し易い糸の上記縫目（１４）が上記所定の最大膨張圧力では破断せず且つこの所定の最大圧力を超えた圧力で破断する縫目であって、メインチャンバー（２０）と物体とが衝突してメインチャンバー（２０）が上記所定の最大膨張圧力を超えて過圧された時に上記の破断し易い糸の縫目（１４）が破断して第１の外側チャンバー（２１）が膨張する、ことを特徴とする自動車用バンパエアバッグシステム。
11. メインチャンバー（２０）が物体との接触によるエネルギーを吸収し、それと同心なチャンバー（２１，２２，２３）が乗客との接触によるエネルギーを吸収する請求項１０に記載のシステム。
12. 上記の所定時間が1000ミリ秒以下である請求項１０または１１に記載のシステム。
13. 膨張装置が低温のガスを出す膨張装置である請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 膨張装置が段階的に低温のガスを出す膨張装置である請求項１０に記載のシステム。
15. 同心状のチャンバー（２１，２２，２３）が収縮するときの収縮速度を制御する通気穴（３２、３３、３４）をさらに有する請求項１０に記載のシステム。
16. (a)〜(g)の段階を含むマルチチャンバー式のバンパエアバッグの製造方法：
    (a) 第1周辺部を有する第1織布部材（２４）を作り、
    (b) 第2周辺部を有する第2織布部材（２６）を作り、
    (c) 第1織布部材（２４）と第2織布部材（２６）を上記の第1周辺部と第２周辺部とが互いに整合するように位置決めし、
    (d) 上記の最大膨張圧力では破断せず且つこの最大圧力を超えた圧力で破断する第1の破断し易い縫目（１４）によって第1織布部材（２４）と第2織布部材（２６）とを互いに結合して、上記の各周辺部の内側にメインチャンバー（２０）を区画し、
    (e) 第1の破断し易い縫目（１４）より放射方向外側に第２の破断し易い縫目（１６）を縫い付けて第1織布部材（２４）と第２織布部材（２６）とを互いに結合して、上記メインチャンバー（２０）と同心な第２チャンバー（２２）を区画し、
    (f) 上記の第1周辺部および第２周辺部に隣接させて破断しない縫目（３０）を縫い付けて、第1織布部材（２４）と第２織布部材（２６）とを互いに結合して、上記第２チャンバー（２２）と同心な第３チャンバー（２３）を区画し、
    (g) 第1織布部材（２４）に弁組立体（２８）を取り付ける。

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