JP4394792B2 - エアバッグ装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、折り畳んだエアバッグの開口部周縁が固定されるリテーナの内部にインフレータを収納し、車両の衝突時に前記インフレータが発生するガスでエアバッグを展開して乗員を拘束するエアバッグ装置であって、前記リテーナに形成されたベントホールを開閉可能な制御弁を備えたものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のエアバッグ装置は、インフレータが発生するガスで膨張するエアバッグにベントホールを設け、前記ガスの一部をベントホールから排出してエアバッグの内圧を制御している。かかるエアバッグ装置において、ベントホールを薄膜で閉鎖しておくことにより展開の初期にエアバッグを速やかに膨張させるとともに、展開が完了してエアバッグの内圧が高まると前記薄膜が破断し、ベントホールからガスを排出して乗員を柔らかく拘束するものが提案されている(実公平5−6206号公報参照)。
【0003】
またエアバッグ装置に2個のインフレータを設けておき、エアバッグ装置の近傍に乗員が存在しない場合には2個のインフレータを両方とも点火し、エアバッグ装置の近傍に乗員が存在する場合には1個のインフレータだけを点火することにより、エアバッグの展開速度および内圧を乗員の位置に応じて制御するものが提案されている(特開平9−301115号公報参照)。
【0004】
ところで、上記実公平5−6206号公報に記載されたものは、薄膜が破断する圧力にバラツキが発生し易いため、エアバッグの内圧が所定値に達したときにベントホールを的確に開放するのが難しいだけでなく、一旦開放したベントホールを再び閉じることができないので内圧の精密な制御が難しいという問題があった。また上記特開平9−301115号公報に記載されたものは、2個のインフレータを必要とするために部品点数が増加してコストアップの要因になるだけでなく、エアバッグの展開特性を2段階にしか制御できないためにきめ細かい制御が難しいという問題があった。
【0005】
そこで、インフレータを収納するリテーナにベントホールを形成し、このベントホールを制御弁で開閉することにより、エアバッグの展開速度や内圧をきめ細かく制御するものが本出願人により提案されている(特願平10−143781号参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記特願平10−143781号で提案されたものは、その制御弁が短冊状の金属板よりなるプロテクタに同形の圧電素子を接着したもので、圧電素子への通電により該圧電素子と共にプロテクタを湾曲させてベントホールを開放するようになっているため、高価な圧電素子が大型化してコストアップの要因となる問題があった。
【0007】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、リテーナに形成されたベントホールを開閉可能な制御弁を備えたエアバッグ装置において、制御弁のアクチュエータを小型化してコストダウンを図ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、折り畳んだエアバッグの開口部周縁が固定されるリテーナの内部にインフレータを収納し、車両の衝突時に前記インフレータが発生するガスでエアバッグを展開して乗員を拘束するエアバッグ装置であって、前記リテーナに形成されたベントホールを開閉可能な制御弁を備えたものにおいて、前記制御弁は、長手方向一端が前記リテーナに固定されて前記ベントホールを閉塞する短冊状の弁体と、この弁体を駆動可能な圧電素子とから構成され、前記弁体は、これの前記リテーナへの固定端に連なるヒンジ部と、そのヒンジ部の前記固定端とは反対側に連なって前記ベントホールを覆う、該ヒンジ部より長い本体部とを備え、前記ヒンジ部の前記ベントホールとは反対側の一面には前記圧電素子が接着されていて、通電状態の該圧電素子により、前記弁体をヒンジ部屈曲させベントホールを開放可能であり、前記本体部の幅方向両側縁部には、弁体の長手方向に沿って各々延びる一対のフランジ部が、該本体部の前記ベントホールとは反対側の一面より突出して形成されることを特徴とするエアバッグ装置が提案され、また請求項2に記載された発明によれば、折り畳んだエアバッグの開口部周縁が固定されるリテーナの内部にインフレータを収納し、車両の衝突時に前記インフレータが発生するガスでエアバッグを展開して乗員を拘束するエアバッグ装置であって、前記リテーナに形成されたベントホールを開閉可能な制御弁を備えたものにおいて、前記制御弁は、長手方向一端が前記リテーナに固定されて前記ベントホールを閉塞する短冊状の弁体と、この弁体を駆動可能な圧電素子とから構成され、前記弁体は、これの前記リテーナへの固定端に連なるヒンジ部と、そのヒンジ部の前記固定端とは反対側に連なって前記ベントホールを覆う、該ヒンジ部より長い本体部とを備え、前記ヒンジ部の前記ベントホールとは反対側の一面には前記圧電素子が接着されていて、通電状態の該圧電素子により、前記弁体を該ヒンジ部で屈曲させてベントホールを開放可能であり、前記本体部の幅方向両側縁部には、弁体の長手方向に沿って各々延びる一対のビード部が、該本体部の前記ベントホールとは反対側の一面より突出して形成されることを特徴とするエアバッグ装置が提案される。
【0009】
上記構成によれば、インフレータが発生する高圧ガスでエアバッグを展開させる際に、高圧ガスを逃がすベントホールの開度を制御弁で制御することにより、エアバッグの展開速度、エアバッグの拘束力の大きさ、エアバッグの収縮速度等を衝突の状態や乗員の状態に応じて任意に設定することができる。またベントホールを覆う短冊状弁体のヒンジ部に接着した圧電素子に通電して該ヒンジ部を湾曲させるだけの極めて簡単な構造により、ベントホールの開度を精密にかつ無段階に制御することができ、しかも圧電素子は弁体のヒンジ部だけに設けられているため、高価な圧電素子の使用量を減少させてコストダウンに寄与することができるだけでなく、圧電素子の僅かな動きを拡大して弁体に伝達することで弁体を大きく作動させることができ、アクチュエータ(圧電素子)を大幅に小型化してコストダウンを図ることができる。さらに弁体の本体部の剛性を、幅方向両側縁のフランジ部で高めているので、本体部をリテーナに密着させてベントホールを確実に閉塞することができる。
【0012】
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1又は2の発明の構成に加えて、前記制御弁の弁体はリテーナの外側からベントホールを覆うことを特徴とするエアバッグ装置が提案される。
【0013】
上記構成によれば、制御弁の弁体が内部にインフレータを収納するリテーナの外側からベントホールを覆っているので、アクチュエータの作動不足や不作動により制御弁が充分に開放しない場合であっても、リテーナの内圧の増加により制御弁を強制的に開放してエアバッグの内圧が過剰に高まるのを防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0015】
図1〜図15は本発明の一実施例を示すもので、図1は自動車の車室前部の斜視図、図2は図1の2−2線拡大断面図、図3は図2の3−3線断面図、図4は図2の4−4線拡大矢視図、図5は図4の5−5線断面図、図6は運転席用エアバッグ装置の分解斜視図、図7は図2の7−7線拡大断面図、図8は図7の8−8線断面図、図9は図8の9−9線拡大矢視図、図10は図9の10−10線断面図、図11は助手席用エアバッグ装置の分解斜視図、図12はベントホールの開度の制御系を示すブロック図、図13はベントホールの開度パターンの一例を示す図、図14は乗員の状態によるベントホールの開度パターンの変化を示す図、図15は車速によるベントホールの開度パターンの変化を示す図である。
【0016】
図1に示すように、運転席シート1の前方に配置されたステアリングホイール2の中央部に運転席用エアバッグ装置Rdが設けられ、また助手席シート3の前方に配置されたダッシュボード4の上部に助手席用エアバッグ装置Rpが設けられる。
【0017】
次に、図2〜図6に基づいて運転席用エアバッグ装置Rdの構造を説明する。
【0018】
ステアリングホイール2は、ステアリングシャフト11の後端に相対回転不能に嵌合してナット12で固定されたステアリングボス13と、このステアリングボス13を囲むように配置された環状のホイールリム14と、前記ステアリングボス13に固定されたフロントカバー15と、このフロントカバー15に結合されたリヤカバー16と、前記フロントカバー15をホイールリム14に接続する複数本のスポーク17…とを備えており、フロントカバー15およびリヤカバー16により区画される空間にエアバッグモジュール18が収納される。
【0019】
エアバッグモジュール18は、それをリヤカバー16の内部に支持するためのリテーナ19と、高圧ガスを発生するインフレータ20と、インフレータ20が発生した高圧ガスにより膨張するエアバッグ21とから構成される。四角い板状のリテーナ19の外周部と、中央にインフレータ20を支持するブラケット22の外周部と、エアバッグ21の開口部周縁とが重ね合わされ、リヤカバー16の内周に一体に形成された取付フランジ16aに複数本のボルト23…で共締めされる。インフレータ20のガス噴出口20a…はエアバッグ21の内部空間に開放しており、またエアバッグ21の内部空間はブラケット22に形成した4個の通孔22a…を介して、ブラケット22およびリテーナ19に挟まれた空間に連通する。
【0020】
ブラケット22に臨むリテーナ19に長方形のベントホール29が形成される。ベントホール29の開度を制御する制御弁30は、短冊状に形成されて長手方向一端がボルト31…でリテーナ19の外表面に固定された弁体32を備える。弁体32はベントホール29を覆う本体部32aと、該本体部32aの前記ボルト31…に近い位置に設けられたヒンジ部32bとから構成される。弁体32の本体部32aの剛性を高めるべく、その幅方向の両側縁が折り曲げられて、弁体32の長手方向に各々延びる一対のフランジ32c,32cが形成される。また弁体32をヒンジ部32bにおいて屈曲させるべく、該ヒンジ部32bの背面にアクチュエータとしての四角形の圧電素子33が接着される。
【0021】
図12に示すように、エアバッグ展開制御装置34には、車両の衝突時の加速度を検出する加速度検出手段35aと、乗員の体重、体格、着座姿勢等の乗員状態を検出する乗員状態検出手段35bと、車速を検出する車速検出手段35cとが接続される。乗員状態検出手段35bは、シートクッションに設けられて乗員の体重を検出することにより大人および子供を識別するもの、あるいは赤外線で乗員の座高を検出することにより大人および子供を識別するものから構成される。
【0022】
エアバッグ展開制御装置34は、車両の衝突時に所定値以上の加速度が検出されるとインフレータ20を点火し、インフレータ20が発生するガスで膨張するエアバッグ21はリヤカバー16にH形に形成された薄肉のティアライン16b(図6参照)を破断して車室内に展開する。このとき、エアバッグ展開制御装置34は乗員状態検出手段35bあるいは車速検出手段35cからの信号に基づいて制御弁30の圧電素子33に対する通電を制御し、ベントホール29の開度を変化させる。
【0023】
即ち、圧電素子33への非通電時には、図5に実線で示すように制御弁30の弁体32のヒンジ部32bは直線状に延びており、ヒンジ部32bに連なる本体部32aはベントホール29を閉塞している。この状態から圧電素子33に通電すると、図5に鎖線で示すように通電量に応じて圧電素子33が収縮するため、弁体32のヒンジ部32bが湾曲して本体部32aがベントホール29を開放する。
【0024】
このように、ベントホール29を覆う弁体32に設けた圧電素子33に通電して湾曲させるだけの極めて簡単な構造により、ベントホール29の開度を精密にかつ無段階に制御することができる。しかも圧電素子33は制御弁30の弁体32のヒンジ部32bだけに設けられているため、その圧電素子33を弁体32の本体部32aの全面に設ける場合に比べて、高価な圧電素子33の使用量を減少させてコストダウンに寄与することができるだけでなく、圧電素子33の僅かな動きを拡大して弁体32に伝達することができる。また弁体32の本体部32aの剛性をフランジ32c,32cで高めているので、本体部32aをリテーナ19に密着させてベントホール29を確実に閉塞することができる。
【0025】
また弁体32はリテーナ19の外表面(インフレータ20が臨む面と反対側の面)からベントホール29を覆っているので、インフレータ20が高圧ガスを発生したときに圧電素子33の作動不足や不作動により弁体32が充分に開放しなくても、リテーナ19の内部のガス圧の増加により弁体32を外側に強制的に開放することができ、これによりエアバッグ21の内圧が過剰に高まるのを防止することができる。
【0026】
尚、ベントホール29の複数の開度パターン、つまり時間の経過に対するベントホール29の開度変化が予めマップとして記憶されており、エアバッグ展開制御装置34は前記複数の開度パターンのうちから所定の開度パターンを選択して制御弁30を制御する。この制御弁30の開度制御の具体的内容は後から詳述する。
【0027】
次に、図7〜図11に基づいて助手席用エアバッグ装置Rpの構造を説明する。
【0028】
ダッシュボード4の上面に形成された開口4aに固定されたリッド41から下方に延びる支持部41a…に、エアバッグモジュール42のリテーナ43が固定される。リテーナ43は複数本のボルト44…で固定されたアッパーリテーナ45およびロアリテーナ46から構成されており、アッパーリテーナ44が複数本のボルト47…で前記リッド41の支持部41a…に固定される。アッパーリテーナ45およびロアリテーナ46の結合部にエアバッグ48の開口部周縁が挟まれて前記ボルト47…で共締めされる。リッド41には、エアバッグ48が膨張する際に破断する薄肉のティアライン41bが形成される。ロアリテーナ46の底部に一対の取付ブラケット49,49を介して円筒状のインフレータ50が支持される。
【0029】
またロアリテーナ46の底部に形成された長方形のベントホール29を開閉する制御弁30は、前記運転席用エアバッグ装置Rdのものと実質的に同じ構造を備えており、弁体32のヒンジ部32bに設けた圧電素子33への通電により該ヒンジ部32bを屈曲させ、本体部32aをベントホール29から離反させるようになっている。但し、運転席用エアバッグ装置Rdの制御弁30の弁体32は、フランジ32c,32cによって本体部32aに剛性を与えているのに対し、助手席用エアバッグ装置Rpの制御弁30の弁体32は、ビード32d,32dによって本体部32aに剛性を与えている点が相違しており、その他の構造および作用は同じである。
【0030】
加速度検出手段35a、乗員状態検出手段35bおよび車速検出手段35cからの信号が入力されるエアバッグ展開制御装置34により、インフレータ50および制御弁30に対する通電が制御される。即ち、車両の衝突時に加速度検出手段35aが所定値以上の加速度を検出すると、エアバッグ展開制御装置34からの指令でインフレータ50が点火して高圧ガスが発生し、その圧力で膨張するエアバッグ48はリッド41のティアライン41bを破断して車室内に展開する。このとき、乗員状態検出手段35bおよび車速検出手段35cからの信号によって制御弁30の開度が制御される。
【0031】
次に、運転席用エアバッグ装置Rdおよび助手席用エアバッグ装置Rpのベントホール29の開閉制御の内容を、図13〜図15を参照して具体的に説明する。
【0032】
図13(A)の横軸はエアバッグ21,48が展開を完了してからの時間を示し、縦軸は乗員がエアバッグ21,48から受ける荷重の大きさを示している。また図13(B)の横軸は同じくエアバッグ21,48が展開を完了してからの時間を示し、縦軸はベントホール29の開度(全開状態を100%としたもの)を示している。ここで破線はエアバッグ21,48に一定面積のベントホールを設けた従来のものに対応し、実線はリテーナ19に形成したベントホール29の開度を制御弁30で制御する本実施例に対応する。
【0033】
同図から明らかなように、本実施例では、時刻t0〜t1の領域aでベントホール29の開度を小さく抑えてエアバッグ21,48からガスが排出され難くすることにより、衝突の慣性で前進する乗員がエアバッグ21,48を押し始める初期の拘束荷重を高めている。続く時刻t1〜t2の領域bでベントホール29の開度を増加させ、時刻t2〜t3の領域cでベントホール29の開度を大きな値に保持することにより、乗員がエアバッグ21,48から受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を柔らかく拘束している。続く時刻t3〜t4の領域dでベントホール29の開度を減少させ、時刻t4〜の領域eでベントホール29の開度を小さく抑えてエアバッグ21,48からガスが排出され難くすることにより、エアバッグ21,48が早期に収縮するのを防止して乗員がステアリングホイール2やダッシュボード4に二次衝突する衝撃を充分に緩和している。
【0034】
このように、ベントホール29の開度を予め設定した開度パターンに応じて制御するので、乗員がエアバッグ21,48から受ける荷重の特性を任意に制御して理想の特性に近づけることができる。
【0035】
上記ベントホール29の開度パターンは、乗員状態検出手段35bの検出結果に応じて変更される。即ち、図14に示すように、乗員の体重が小さい場合には前記領域cにおけるベントホール29の全開開度が100%に設定されるが、乗員の体重が大きい場合にはその体重が増加するのに応じて全開開度が100%から例えば70%まで漸減される。その理由は、乗員の体重が大きい場合にベントホール29の全開開度が大き過ぎると、乗員がエアバッグ21,48を圧縮する荷重でベントホール29から排出されるガス量が多くなり過ぎ、エアバッグ21,48を膨張状態に維持できなくなる可能性があるためである。
【0036】
上記ベントホール29の開度パターンは、車速検出手段35cの検出結果に応じて変更される。即ち、図15に示すように、衝突時の車速が小さい場合には必要な拘束力も小さくなるため、ベントホール29の全開開度が大きく設定され、かつその全開開度が最後まで維持される。これにより、乗員がエアバッグ21,48から受ける拘束荷重の最大値を低減して乗員を一層柔らかく拘束することができる。
【0037】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0038】
例えばベントホール29の形状、制御弁30の弁体32の形状、圧電素子3の形状は、実施例に限定されず適宜変更可能である
【0039】
【発明の効果】
以上のように請求項1,2にそれぞれ記載された発明によれば、インフレータが発生する高圧ガスでエアバッグを展開させる際に、高圧ガスを逃がすベントホールの開度を制御弁で制御することにより、エアバッグの展開速度、エアバッグの拘束力の大きさ、エアバッグの収縮速度等を衝突の状態や乗員の状態に応じて任意に設定することができる。またベントホールを覆う短冊状弁体のヒンジ部に接着した圧電素子に通電して該ヒンジ部を湾曲させるだけの極めて簡単な構造により、ベントホールの開度を精密にかつ無段階に制御することができ、しかも圧電素子は弁体のヒンジ部だけに設けられているため、高価な圧電素子の使用量を減少させてコストダウンに寄与することができるだけでなく、圧電素子の僅かな動きを拡大して弁体に伝達することで弁体を大きく作動させることができ、アクチュエータ(圧電素子)を大幅に小型化してコストダウンを図ることができる。さらに弁体の本体部の剛性を、幅方向両側縁のフランジ部で高めているので、本体部をリテーナに密着させてベントホールを確実に閉塞することができる。
【0041】
また請求項3に記載された発明によれば、制御弁の弁体が内部にインフレータを収納するリテーナの外側からベントホールを覆っているので、アクチュエータの作動不足や不作動により制御弁が充分に開放しない場合であっても、リテーナの内圧の増加により制御弁を強制的に開放してエアバッグの内圧が過剰に高まるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】自動車の車室前部の斜視図
【図2】図1の2−2線拡大断面図
【図3】図2の3−3線断面図
【図4】図2の4−4線拡大矢視図
【図5】図4の5−5線断面図
【図6】運転席用エアバッグ装置の分解斜視図
【図7】図2の7−7線拡大断面図
【図8】図7の8−8線断面図
【図9】図8の9−9線拡大矢視図
【図10】図9の10−10線断面図
【図11】助手席用エアバッグ装置の分解斜視図
【図12】ベントホールの開度の制御系を示すブロック図
【図13】ベントホールの開度パターンの一例を示す図
【図14】乗員の状態によるベントホールの開度パターンの変化を示す図
【図15】車速によるベントホールの開度パターンの変化を示す図
【符号の説明】
19 リテーナ
20 インフレータ
21 エアバッグ
29 ベントホール
30 制御弁
32 弁体
32a 本体部
32b ヒンジ部
32c フランジ部
32d ビード部
33 圧電素
43 リテーナ
48 エアバッグ
50 インフレータ

Claims (3)

  1. 折り畳んだエアバッグ(2)の開口部周縁が固定されるリテーナ(1)の内部にインフレータ(2)を収納し、車両の衝突時に前記インフレータ(2)が発生するガスでエアバッグ(2)を展開して乗員を拘束するエアバッグ装置であって、前記リテーナ(1)に形成されたベントホール(29)を開閉可能な制御弁(30)を備えたものにおいて、
    前記制御弁(30)は、長手方向一端が前記リテーナ(19)に固定されて前記ベントホール(29)を閉塞する短冊状の弁体(32)と、この弁体(32)を駆動可能な圧電素子(33)とから構成され、
    前記弁体(32)は、これの前記リテーナ(19)への固定端に連なるヒンジ部(32b)と、そのヒンジ部(32b)の前記固定端とは反対側に連なって前記ベントホール(29)を覆う、該ヒンジ部(32b)より長い本体部(32a)とを備え、
    前記ヒンジ部(32b)の前記ベントホール(29)とは反対側の一面には前記圧電素子(33)が接着されていて、通電状態の該圧電素子(33)により、前記弁体(32)をヒンジ部(32b)屈曲させベントホール(29)を開放可能であり、
    前記本体部(32a)の幅方向両側縁部には、弁体(32)の長手方向に沿って各々延びる一対のフランジ部(32c)が、該本体部(32a)の前記ベントホール(29)とは反対側の一面より突出して形成されることを特徴とするエアバッグ装置。
  2. 折り畳んだエアバッグ(8)の開口部周縁が固定されるリテーナ(3)の内部にインフレータ(0)を収納し、車両の衝突時に前記インフレータ(0)が発生するガスでエアバッグ(8)を展開して乗員を拘束するエアバッグ装置であって、前記リテーナ(3)に形成されたベントホール(29)を開閉可能な制御弁(30)を備えたものにおいて、
    前記制御弁(30)は、長手方向一端が前記リテーナ(43)に固定されて前記ベントホール(29)を閉塞する短冊状の弁体(32)と、この弁体(32)を駆動可能な圧電素子(33)とから構成され、
    前記弁体(32)は、これの前記リテーナ(43)への固定端に連なるヒンジ部(32b)と、そのヒンジ部(32b)の前記固定端とは反対側に連なって前記ベントホール(29)を覆う、該ヒンジ部(32b)より長い本体部(32a)とを備え、
    前記ヒンジ部(32b)の前記ベントホール(29)とは反対側の一面には前記圧電素子(33)が接着されていて、通電状態の該圧電素子(33)により、前記弁体(32)をヒンジ部(32b)屈曲させベントホール(29)を開放可能であり、
    前記本体部(32a)の幅方向両側縁部には、弁体(32)の長手方向に沿って各々延びる一対のビード部(32d)が、該本体部(32a)の前記ベントホール(29)とは反対側の一面より突出して形成されることを特徴とするアバッグ装置。
  3. 前記制御弁(30)の弁体(32)はリテーナ(19,43)の外側からベントホール(29)を覆うことを特徴とする、請求項1又は2に記載のエアバッグ装置。
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