JP4014103B2 - エアバッグ装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の信号が入力されたときにエアバッグを膨張展開させるエアバッグ装置に係り、特にエアバッグの展開時におけるエアバッグ内部のガスの圧力を制御する技術に関する。

エアバッグ装置は、事故に遭遇したときに乗員を保護するための装置として車両に適用されている。エアバッグ装置は、ガスによって膨張する布製のエアバッグと、エアバッグにガスを供給するインフレータなどのガス供給手段とを備えている。このようなエアバッグ装置では、加速度センサが所定値以上の車両の加速度を検出したときに、ガス供給手段によってエアバッグの内部にガスが供給され、エアバッグが膨張展開することにより、乗員を拘束して保護する。

ところで，一般的にエアバッグ装置は、エアバッグの内圧を調整するためのベントホールを備えている。ベントホールからは、エアバッグ展開初期からガス漏れが生じるため、その漏れも考慮し容量の大きなインフレータを用いる必要があった。そこで、エアバッグ展開初期のガス漏れを抑制し、乗員を効果的に拘束するためにエアバッグ内部のガスを所定の設定圧力値で解放するための種々の技術が開発されている。

たとえば特許文献１に開示されているように、エアバッグにベントホールを形成し、このベントホールを塞ぐためにエアバッグの内側に布製のカバーを設けた技術が提案されている。この技術では、エアバッグの膨張展開の開始時にカバーによりベントホールが塞がれているが、エアバッグが乗員に当たって、エアバッグの内圧が所定の設定圧力値を超えたときに、カバーをベントホールから飛び出させて、ベントホールを開放するようになっている。

特開平１０−７１９２３号（要約）

しかしながら、特許文献１のような技術では、布製のエアバッグの内側にベントホールを設け、その開口部を布製のカバーで塞いでいるため、エアバッグの収納時に、エアバッグの開口部およびカバーを常に定められた状態に折りたたむことが困難であったため、カバーによってベントホールを確実に塞ぐことができなかった。

加えて、エアバッグの膨張展開中に、カバーがばたつくことがあるため、カバーをエアバッグの所定の開放圧力値で適時にベントホールから飛び出させるのが困難であった。

そこで、上記のような問題を解決するために、たとえば特許文献２のようにベントホールに複数の弁体からなる制御弁を設け、これら弁体を圧電素子により作動させることが提案されている。

特開２００１−２１３２６６号（要約）

しかしながら、特許文献２のような技術では、圧電素子を用いるため、エアバッグの内圧制御機構が複雑なものとなり、装置の製造コストが増大するという問題があった。

したがって、本発明は、簡単な構成でエアバッグ内部のガスの放出を所定の設定圧力値で適時に行うことができるとともに、これにより装置の製造コストを低減することができるエアバッグ装置を提供することを目的としている。

本発明のエアバッグ装置は、ガスによって膨張するエアバッグと、所定の信号が入力されたときにエアバッグの内部にガスを供給するガス供給手段と、エアバッグ内部のガスの圧力を制御するガス制御手段とを備え、ガス制御手段は、基体と、この基体に形成されるとともに、エアバッグ内部に連通する開口部と、この開口部において開閉自在に設けられた蓋部と、この蓋部を開口部に向けて押圧する蓋押圧部と、この蓋押圧部を蓋部に向けて付勢する弾性部材と、蓋部の一端部に設けられ、この蓋部の他端部を開口部に対して回転自在に移動させるヒンジ機構と、開口部の縁部に設けられるとともに、蓋部の他端部の回転動作に追従するように伸縮可能なシール材とを備え、蓋部の回動軌跡と開口部内部とが一致するように蓋部を開口部内部に内接させたことを特徴としている。

本発明のエアバッグ装置では、所定の信号が入力されたときに、ガス供給手段によってエアバッグの内部にガスが供給されることにより、エアバッグが膨張展開する。このようなエアバッグの膨張展開中にその内圧が高くなり所定の設定圧力値を超えた場合、エアバッグ内部のガスによってガス制御手段の蓋部が押圧され、蓋押圧部を介して弾性部材が縮まることにより、蓋部による開口部の閉塞が解除される。これにより、エアバッグ内部のガスがガス制御手段の開口部から放出される。

このような本発明のエアバッグ装置では、蓋部を開口部に向けて、蓋押圧部を介して弾性部材で付勢して押圧するようにしたので、確実に開口部を開閉自在に塞ぐことができる。したがって、エアバッグの膨張展開の初期に開口部からガス漏れが生じることを防止することができるとともに、ガス制御手段の弾性部材の弾性定数を適宜設定することによって簡単な構成でエアバッグ内部のガスの放出を所定の設定圧力値で適時に行うことができ、これにより装置の製造コストを低減することができる。

また、蓋部を弾性部材で付勢することによって機械的に開口部を開閉自在に閉塞するので、エアバッグを常に定められた状態に折りたたむ必要がない。さらに、ガスの供給量を低減することができるので、ガス供給手段の容量を小さくすることができ、ガス供給手段の小型化を図ることができる。これにより、装置のレイアウトの自由度を向上させることができるとともに、製造コストをより低減することができる。

ここで、ガス制御手段によるエアバッグ内部のガスの開放圧力値の設定機能を高めるために種々の構成を採用することができる。

たとえば、ガス制御手段の蓋部の一端部に設けられ、この蓋部の他端部をガス制御手段の開口部に対して回転自在に移動させるヒンジ機構と、ガス制御手段の基体に向けて蓋押圧部を摺動自在に案内するシャフトと、蓋押圧部の端部に形成され、蓋部の他端部を係脱自在に押圧する切欠部とを備えることができる。

上記態様では、エアバッグの膨張展開中にその内圧が高くなり所定の開放圧力値を超えたときに、エアバッグ内部のガスによってガス制御手段の蓋部が押圧され、蓋押圧部の切欠部を介して弾性部材が縮まることにより、蓋部の他端部がヒンジ機構を中心にして回転し、切欠部との係合が解除されてフリー状態になる。これにより、蓋部による開口部の閉塞が解除されるとともに、弾性部材が伸びて切欠部はシャフトに沿って基体上に押下される。これにより、蓋部の他端部がヒンジ機構を中心として逆回転することがあっても、蓋押圧部の切欠部と再び係合することができないので、蓋部によって開口部が再び閉塞されることを防止することができる。したがって、エアバッグ内部のガスの放出をより確実に行うことができる。

さらに、ガス制御手段の蓋部の回転軌跡を正確に得ることができるので、その回転軌跡を基にして、ガス制御手段の基体での開口部の位置を正確に設計することができる。加えて、蓋押圧部の直線移動軌跡も正確に得ることができるので、開口部に対する蓋部の開閉動作をより正確に行うことができ、これによりエアバッグ内部のガスの放出を所定の設定圧力値でより適時に行うことができる。

この場合、弾性部材としてバネを用いるのが好適である。これにより、蓋押圧部に対する荷重の制御を容易に行うことができる。この場合、弾性部材としてのバネは、蓋部から蓋押圧部を介して押圧されたとき、その押圧力の変化に対して精度よく追従することができる。これにより、エアバッグ内部のガスの放出を所定の設定圧力値でより適時に行うことができる。

さらに、エアバッグの内圧をより精度よく制御するために種々の構成を用いることができる。たとえば、ガス制御手段の基体に形成された開口部の周囲に弾性を有するシール材を備えることができる。

加えて、エアバッグを支持するとともに、エアバッグ内部に連通する開口部を有する支持手段を備えるのが好適である。この場合、ガス制御手段の基体は、この基体の開口部と支持手段の開口部とを連通するようにして支持手段に設ける。

本発明のエアバッグ装置によれば、蓋部を開口部に向けて、蓋押圧部を介して弾性部材で付勢して押圧するようにしたので、確実に開口部を開閉自在に塞ぐことができる。したがって、エアバッグの膨張展開の初期に開口部からガス漏れが生じることを防止することができるとともに、簡単な構成でエアバッグ内部のガスの放出を所定の設定圧力値で適時に行うことができ、これにより装置の製造コストを低減することができる等の効果が得られる。

（１）実施形態の構成
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエアバッグ装置１の概略構成を示す側断面図である。図２は、エアバッグ装置１に設けられたガス制御装置２０の概略構成を示す拡大上面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線における側断面図である。図４は、図２の矢視方向Ｂから見た側面図である。なお、図２では、ガス制御装置２０に設けられたシール材２５、蓋押圧部２７、バネ２８、バネ座２９およびスライダ３０の図示は省略している。本実施形態では、ガス制御装置２０について詳述し、それ以外の構成および作用の説明は省略する。

エアバッグ装置１は、たとえば車両（図示略）の運転席（図示略）の前方に配置されたステアリングコラムＣの中央部に取り付けられ、車両が事故に遭遇したときに乗員を保護するための装置である。

エアバッグ装置１はハウジング２を備えている。ハウジング２はフロントハウジング２Ａとリアハウジング２Ｂとを有し、これら部位２Ａ，２Ｂの境界部には取付フランジ３が設けられている。フロントハウジング２Ａの内部には、エアバッグモジュール１０が収納されている。リアハウジング２Ｂの内部には、エアバッグモジュール１０内部のガスの圧力を制御するためのガス制御装置（ガス制御手段）２０が取り付けられている。

エアバッグモジュール１０は、図１に示すように、それをフロントハウジング２Ａの内部で支持するための支持手段としてのリテーナ１１と、ガスによって膨張するエアバッグ１２と、所定の信号が入力されたときに、エアバッグ１２に対して高圧ガスを供給するインフレータ（ガス供給手段）１３と、中央でインフレータ１３を支持するブラケット１４とを備えている。リテーナ１１の外周部、エアバッグ１２の周縁部およびブラケット１４の外周部は、取付フランジ３において重ね合わされ、たとえばボルト（図示略）で固定されている。

リテーナ１１の中央部には、開口部としてベントホール１１Ａが形成されている。エアバッグ１２は、袋状に形成され、その下面に開口部１２Ａを有する。エアバッグ１２は、フロントハウジング２Ａの内部に折り畳まれて収納されている。インフレータ１３は、高圧ガスを噴出するためのガス噴出口１３ａを有している。ガス噴出口１３ａは、エアバッグ１２の内部空間に連通している。インフレータ１３に入力される上記信号としては、たとえば車両に設けられた加速度センサが車両の所定値以上の加速度を検出したときに出力する信号がある。ブラケット１４の上部は、リテーナ１１の上面に対して所定の間隔をおいて位置し、そこに上記インフレータ１３が設けられている。ブラケット１４の側部には、複数の通孔（図示略）が形成されている。エアバッグ１２の内部空間は、ブラケット１４の上記通孔を通じて、リテーナ１１とブラケット１４とに挟まれた空間に連通している。

ガス制御装置２０は、図２〜４に示すように、開口部２１Ａが形成された基体２１を備えている。開口部２１Ａにおける基体２１の底面側は、リテーナ１１の中央に形成されたベントホール１１Ａと同一形状を有する。基体２１は、その開口部２１Ａとリテーナ１１のベントホール１１Ａとの位置が一致するようにしてリテーナ１１の下面に取り付けられている。

基体２１における開口部２１Ａの外側には、シャフトホルダ２２が一体的に設けられている。基体２１とシャフトホルダ２２の上部との間には、ロッド形状をなしたシャフト２３が取り付けられている。

基体２１の開口部２１Ａには、そこを開閉自在に閉塞するための蓋部２４が設けられている。基体２１の開口部２１Ａの周囲には、弾性を有するシール材２５が設けられている。この場合、シール材２５の内周部は、開口部２１Ａの上周部から突出している。シール材２５は、蓋部２４が開口部２１Ａを閉塞しているとき、その蓋部２４により圧縮されている。

このようなシール材２５によって、開口部２１Ａと蓋部２４との間の気密性をより良好に保持することができる。この場合、蓋部２４の側部の全面が開口部２１Ａに接触していないときでも、シール材２５は、予め設定された伸縮可能な範囲内で蓋部２４と開口部２１Ａとの隙間を塞ぐことができる。また、シール材２５の伸縮可能長を適宜選択することにより、開口部２１Ａに対する蓋部２４のガス排出開始位置を設定することができる。

蓋部２４は、ヒンジ機構２６を介して基体２１に回転自在に設けられている。具体的には、蓋部２４の上端部の一方は、ヒンジ機構２６を介して基体２１に固定されている。蓋部２４の上端部の他方は、蓋押圧部２７により係脱自在に押圧されている。ここで、蓋部２４の上端部の他方は、蓋押圧部２７による押圧が解除されたときにヒンジ機構２６を中心にして基体２１に対して回転自在になる。蓋押圧部２７の底面における蓋部２４の押圧箇所には、切欠部２７ａが形成されているのが好ましい。切欠部２７ａは、蓋部２４の端部を係脱自在に係合している。

ここで、ヒンジ機構２６を中心とした蓋部２４の回転軌跡が正確に得られるので、その回転軌跡をもとにして、基体２１の開口部２１Ａと、それに開閉自在に閉塞する蓋部２４との形状を精度よく設計することができる。これにより、エアバッグ１２内部のガスの開放圧力値を正確に設定することができる。

蓋押圧部２７を介して、蓋部２４を基体２１の開口部２１Ａに向けて付勢するバネ２８（弾性部材）が取り付けられている。バネ２８は、予めその長さを調整しておくことにより、蓋押圧部２７に対する初期荷重を正確に設定することができる。この場合、バネ２８の初期荷重は、エアバッグ１２内部のガスの開放圧力値に対応させて設定することができるので、このガスの開放圧力値を正確に設定することができる。

バネ２８は、下端が蓋押圧部２７の上端に係止され、上端がバネ座２９に係止されている。バネ座２９は、シャフトホルダ２２の上部の下面に設けられている。

蓋押圧部２７、バネ２８、およびバネ座２９には、上記シャフト２３が貫通するようにして設けられている。シャフト２３と蓋押圧部２７との間には、蓋押圧部２７をシャフト２３に沿って摺動自在に案内するスライダ３０が設けられている。スライダ３０は、摩擦係数の小さな樹脂などからなるのが好ましく、これにより蓋押圧部２７との摩擦抵抗を低減することができる。

（２）実施形態の動作
上記のような構成を有するエアバッグ装置１の動作について、主に図５（Ａ）〜５（Ｃ）を参照して説明する。なお、図５（Ａ）〜５（Ｃ）では、図１のエアバッグ装置１のガス制御装置２０のみを図示している。

エアバッグ装置１では、たとえば車両の衝突時において、加速度センサが所定値以上の車両の加速度を検出すると、その検出信号がインフレータ１３に入力されることにより、インフレータ１３が点火し、そこで高圧ガスを発生する。発生した高圧ガスは、インフレータ１３のガス噴出口１３ａを通じてエアバッグ１２内部に供給される。すると、エアバッグ１２は、高圧ガスによって膨張展開して運転席の乗員を拘束する。

このようなエアバッグ１２の膨張展開では、エアバッグ１２が乗員に当たって、エアバッグ１２内部のガスの圧力が所定の開放圧力値を超えることがあるので、ガス制御装置２０は、次のようにエアバッグ１２内部のガスの圧力制御を実行する。まず、エアバッグ１２の膨張展開開始前は、図５（Ａ）に示すように蓋部２４は、その端部が蓋押圧部２７の切欠部２７ａに係合し、バネ２８によって初期荷重で押圧されることにより、基体２１の開口部２１Ａを閉塞している。

次いで、エアバッグ１２の膨張展開が開始されると、エアバッグ１２の内部のガスの圧力が高くなる。これにより、ガス制御装置２０では、蓋部２４にはバネ２８による初期荷重に抗して、それを持ち上げようとする力が働き始める。

この場合、エアバッグ１２内部のガスの圧力が、予め設定された所定の圧力値に到達するまで、バネ２８は蓋押圧部２７を介して蓋部２４の端部を押圧するので、図５（Ａ）に示すような基体２１の蓋部２４による開口部２１Ａの閉塞状態が保持される。

エアバッグ１２内部のガスの圧力が上記圧力値に到達すると、蓋部２４は、バネ２８による付勢力に抗して蓋押圧部２７を持ち上げ、ヒンジ機構１６を中心に反時計回りに回転し始める。

ここで、蓋部２４の回転動作では、図５（Ｂ）に示すように開き角度が所定値θ（＝バネ２８の初期荷重に対応）に達するまで、蓋部２４の端部は蓋押圧部２７の切欠部２７ａに押さえられ、バネ２８の付勢力が初期荷重で作用する。この場合、蓋部２４が持ち上げられるのに従って、弾性を有するシール材２５が伸びることにより、基体２１の開口部２１Ａと蓋部２４との間からガスが抜けるのを防止する。

続いて、エアバッグ１２内部のガスの圧力が所定の開放圧力値を超えた場合、蓋部２４は、図５（Ｂ）に示す状態からさらに反時計回りに回転して開くことにより、図５（Ｃ）に示すように基体２１の開口部２１Ａが開放される。これにより、エアバッグ１２内部のガスが、ブラケット１４の通孔およびリテーナ１１のベントホール１１Ａを通じて、基体２１の開口部２１Ａからリアハウジング２Ｂに放出される。

この場合、蓋部２４の端部は、蓋押圧部２７の切欠部２７ａから外れてフリー状態となる。一方、蓋押圧部２７は、バネ２８によって基体２１の上面に押圧されるので、蓋部２４は、開口部２１Ａを閉塞することがない。

以上のように本実施形態のエアバッグ装置１では、蓋部２４を開口部２１Ａに向けて、蓋押圧部２７を介してバネ２８で付勢して押圧するようにしたので、確実に開口部２１Ａを開閉自在に塞ぐことができる。したがって、エアバッグ１２の膨張展開の初期に開口部２１Ａからガス漏れが生じることを防止することができるとともに、ガス制御装置２０のバネ２８の弾性定数を適宜設定することによって簡単な構成でエアバッグ１２内部のガスの放出を所定の設定圧力値で適時に行うことができ、これにより装置の製造コストを低減することができる。

また、蓋部２４をバネ２８で付勢することによって機械的に開口部２１Ａを開閉自在に閉塞するので、エアバッグ１２を常に定められた状態に設定する必要がない。さらに、ガスの供給量を低減することができるので、インフレータ１３の容量を小さくすることができ、インフレータ１３の小型化を図ることができる。これにより、装置のレイアウトの自由度を向上させることができるとともに、製造コストをより低減することができる。

特に、蓋部２４の他端部がヒンジ機構２６を中心として逆回転することがあっても、蓋部２４によって開口部２１Ａが再び閉塞されることを防止することができるので、エアバッグ１２内部のガスの放出をより確実に行うことができる。

さらに、蓋部２４の回転軌跡を正確に得ることができるので、その回転軌跡を基にして、基体２１での開口部２１Ａの位置を正確に設計することができる。加えて、蓋押圧部２７の直線移動軌跡も正確に得ることができるので、開口部２１Ａに対する蓋部２４の開閉動作をより正確に行うことができ、これによりエアバッグ１２内部のガスの放出を所定の設定圧力値でより適時に行うことができる。

また、弾性部材としてのバネ２８は、蓋部２４から蓋押圧部２７を介して押圧されたとき、その押圧力の変化に対して精度よく追従することができる。これにより、エアバッグ１２内部のガスの放出を所定の設定圧力値でより適時に行うことができる。

（３）変形例
以上、上記実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、上記実施形態では、蓋部２４を開口部２１Ａに対して回転自在に移動させるヒンジ機構２６を用いたが、このヒンジ機構２６に、蓋部２４による開口部２１Ａの再閉塞を防止する機能を付加してもよい。たとえば、図６，７に示すヒンジ機構１２６のように、両端部がヒンジ機構１２６の側部に固定されるとともにロッド形状をなしたシャフト１２６Ａと、シャフト１２６Ａに巻回されたコイルバネ１２６Ｂとを備える。コイルバネ１２６Ｂは、内周面全体がシャフト１２６Ａに接触するとともに、一端部が蓋部２４上に固定され、他端部がシャフト１２６Ａ上でフリーとなっており、いわゆるワンウェイのクラッチスプリングとして機能する。

すなわち、蓋部２４が閉じる方向に回転したときには、コイルバネ１２６Ｂはその断面径が縮径し、コイルバネ１２６Ｂによるシャフト１２６Ａへの巻回力が強くなることにより、蓋部２４の閉方向への回転に制動をかける。一方、蓋部２４が開く方向に回転したときには、コイルバネ１２６Ｂはその断面径が拡大し、コイルバネ１２６Ｂによるシャフト１２６Ａへの巻回力が弱くなることにより、蓋部２４の開方向への回転は円滑に作動する。このようにコイルバネ１２６Ｂは、蓋部２４が開じるのを抑制する制動力を発生するワンウェイのクラッチスプリングとして作用するので、蓋部２４による開口部２１Ａの再閉塞をよりよく防止することができる。したがって、エアバッグ１２内部のガスの放出をより確実に行うことができる。

また、上記実施形態ではエアバッグ装置１を車両の運転席の乗員用に設置するようにしたが、これに限定されるものではない。この場合、設置場所に応じて適宜構成を変更することができ、たとえば車両の助手席用として用いることができる。さらに、乗員用に限らず、車両外部に展開する歩行者保護用としても用いることができる。

加えて、上記実施形態では、加速度センサを用いてインフレータ１３に高圧ガス発生のための信号を入力したが、これに限定されるものではなく、加速度センサの代わりに種々の検出装置を用いることができる。

本発明の一実施形態に係るエアバッグ装置の概略構成を示す側断面図である。 図１のエアバッグ装置に設けられたガス制御装置の概略構成を示す拡大上面図である。 図２のＡ−Ａ線におけるガス制御装置の側断面図である。 図２の矢視方向Ｂから見たガス制御装置の側面図である。 （Ａ）はエアバッグ装置に設けられたエアバッグの内圧が所定の圧力値より小さいときのガス制御装置の状態、（Ｂ）はエアバッグ装置に設けられたエアバッグの内圧が所定の開放圧力値に達したときのガス制御装置の状態、（Ｃ）はエアバッグ装置に設けられたエアバッグの内圧が開放圧力値を超えたときのガス制御装置の状態をそれぞれ表す側断面図である。 本発明の一実施形態に係るエアバッグ装置に設けられたガス制御装置の変形例の概略構成を示す拡大上面図である。 図６の矢視方向Ｂから見たガス制御装置の変形例の側面図である。

符号の説明

１…エアバッグ装置、１１Ａ…ベントホール、１２…エアバッグ、１３…インフレータ（ガス供給手段）、２０…ガス制御装置（ガス制御手段）、２１…基体、２１Ａ…開口部、２４…蓋部、２５…シール材、２６…ヒンジ機構、２７…蓋押圧部、２８…バネ

Claims (2)

1. ガスによって膨張するエアバッグと、
   所定の信号が入力されたときに前記エアバッグの内部に前記ガスを供給するガス供給手段と、
   前記エアバッグ内部のガスの圧力を制御するガス制御手段とを備え、
   前記ガス制御手段は、
   基体と、
   この基体に形成されるとともに、前記エアバッグ内部に連通する開口部と、
   この開口部において開閉自在に設けられた蓋部と、
   この蓋部を前記開口部に向けて押圧する蓋押圧部と、
   この蓋押圧部を前記蓋部に向けて付勢する弾性部材と、
   前記蓋部の一端部に設けられ、この蓋部の他端部を前記開口部に対して回転自在に移動させるヒンジ機構と、
   前記開口部の縁部に設けられるとともに、前記蓋部の他端部の回転動作に追従するように伸縮可能なシール材とを備え、
   前記蓋部の回動軌跡と前記開口部内部とが一致するように前記蓋部を前記開口部内部に内接させたことを特徴とするエアバッグ装置。
2. 前記ガス制御手段の前記基体に向けて前記蓋押圧部を摺動自在に案内するシャフトと、
   前記蓋押圧部の端部に形成され、前記蓋部の他端部を係脱自在に押圧する切欠部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のエアバッグ装置。

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