JP4891403B2 - 車両用拘束システム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の車両用拘束システムに関する。

量産車両製から、運転者エアバッグまたは同乗者エアバッグのような、膨らませることができる拘束システムが周知である。ここでは、エアバッグは折り畳まれて収納位置に格納されている。事故が確認されるとエアバッグが着火式にガスで充填され、その結果前向きに移動する乗員に向かって急激に膨らむ。

その際、ガスクッションが速やかに有効体積に達することが重要である。そのためには、比較的多量のガスを例えば着火式に発生させ、ガス袋内に導入することが不可欠である。供給するガス体積の設計に際しては、最近では、例えば乗員のいわゆる「アウトオブポジション」（位置はずれ）でガス袋をガス体積縮小により完全サイズにまで膨らませないように、乗員パラメータおよび/または車両パラメータが評価される。ここでの課題は、考えられる全ての荷重状態への設定と、そのための比較的費用のかかる制御回路と制御技術である。

従って、自動的に相応の荷重状態に設定できる、いわゆる自動調節システムを開発する努力が行われている。

特許文献１からは、二層ガス袋を有する拘束システムが知られている。ここでは、ガスは該二層の間のみに導かれるため、完全なガスクッションではなく、球環状支持構造が生ずる。その際、支持構造は、隣接するガスクッションの横方向に膨らむ。

更に特許文献２は、負圧を克服するためには、二層のガス袋を膨らます際に内部空間に外気を吸引することが不可欠であることを示す。

両者に共通なことは、二層形成されたガス袋により、ガス袋を完全なサイズにまで膨らますために不可欠なガス体積が少なくなることである。それにより、温度と有害物質汚染を低減できる。

最後に、特許文献３は、車両用拘束システムを示し、ここでは、二層のガスクッションの内部空間内に配管状支持構造が設けられ、その長手方向伸張が膨らまされた状態、つまり、作動状態では、横方向伸張の寸法を上回るものである。該支持構造はその特殊な幾何学的形状により主にその長手伸び方向へ膨らむ。

独国特許出願公開第２３０２７３７号明細書 欧州特許第０５８９０５９Ｂ１号明細書 英国特許出願公開第１４２０２２６号Ａ明細書

ここでは、各乗員または各乗員位置などといった各荷重状態に依存したガス袋の自動設定は記載されていない。

従って本発明の課題は、一般的な拘束システムを、拘束システムの大きさが各荷重状態に適応するように改良することである。

上記課題は、本発明によると、請求項１に記載の特徴によって解決される。好適な実施形態は従属請求項によって示される。

本発明の拘束システムの原理は、ガス圧力源のガスで充填可能な一つまたは複数の支持構造により展開が行われるのに対し、拘束は柔軟保持構造により囲まれた保持体積により保証されることに基づく。拘束システムが作動すると、支持構造のみが、例えば着火式にガスで充填される。支持構造を膨らませる際または立ち上げる際には、保持体積を囲む柔軟保持構造が張り上げられ、保持体積を囲む。保持体積はシステムの急速な膨らみによる、外気の吸引により形成され、乗員を押しとどめるのに充分である。

本発明における支持構造とは、従来の球状ガス胞（ガス袋）とは異なり、骨組み状または支持フレーム状の構造をいう。これは、完全に膨らんだ状態では、従来のガス袋に相当する拘束効果を有するが、はるかに複雑な構造、例えば枝分かれした樹木構造である。それにより、不可欠なガス体積が低減されるだけでなく、同時に、乗員が膨らむ支持構造のいわば「妨げになっている」限り、膨らませるときに乗員に作用する力のピークも低減される。それと異なり、従来のガス胞内のガス量は作動開始から完全な膨らみまで実質的に高いレベルにあるため、膨らみの途中に存在する物体に、膨らみ状態とは無関係により圧力がかけられる。

本発明との関連での柔軟保持構造とは、各支持構造を相互に結合する構造をいう。その際、保持構造は、エアバッグ生地、網または類似の柔軟シートであってよい。

本発明の利点は、支持構造を充填するためにのみ、ガス圧力源のガスを用いることである。それにより、ガス量と同時に乗員の負担を著しく減らすことができる。更に、支持構造が膨らむ間のガス体積が小さいことからも、わずかな力だけで膨らみが阻止され得ることが明らかになった。つまり、乗員の「アウトオブポジション」では、当該支持構造の膨らみを、乗員に過剰な応力をかけることなしに、より簡単に止める、制限する、もしくは、再配分する一方、他の支持構造は、引き続き膨らむことができるので、柔軟保持構造を張り上げ、それにもかかわらず、同時に保持体積を拘束効果が生じるまで広く形成できる。

作動状態の支持構造の長手伸張が、その横伸張寸法をあきらかに上回ると、主にチューブ状に形成された、請求項２に記載の支持構造が提供されることになる。チューブ形状の断面が縮小されているため、物理法則の圧力＝力/面積により、一定圧力では乗員にかかる力を低減できるようになる。それにより、支持構造は膨らます際にわずかな力で止められる。これは、例えば折り曲げることにより可能である。支持構造の特殊幾何学的形状、つまり、断面を上回る長手伸張により、膨らます間に物体に突き当たった場合に、完全に展開したときに有するであろう安定性および/または最終体積もしくは最終伸張に達しない。該支持構造はその偏長な形成により、膨らむ間、異なった安定性を備える。該支持構造は、最初はむしろ不安定、つまり、膨らみが阻まれがちであるが、完全に膨らんだ支持構造は、完全な安定性を有する。これは、例えばずっと前へ屈んだ（アウトオブポジション）乗員でのように、支持構造が膨らむ際に物体に突き当たると、支持構造のまだ不安定な形成により膨らみがわずかな力だけで阻止され得るか、再配分され得ることを意味する。これらのわずかな力は、乗員への衝撃を少なくする。

支持構造が、作動後まずガス圧力源のガスで充填されるパイロットチューブとして形成され得ると好適である。つまり、このパイロットチューブは、エアバッグのリッドを意図的に開くために利用できる。パイロットチューブは、必ずしもチューブ形状でなくてよい。パイロットチューブは、例えば正四面体形をとってもよい。

上記パイロットチューブがエアバッグカバーの下方の設定分割の線ないし箇所と重なり合って存在すると好適である。該パイロットチューブが充填されると、その断面は、限界は狭いながら開くのに非常に効果的な領域において急激に大きくなるため、エアバッグのリッドは、より少ないガスで押し広げられ、拘束システムを外へ出すことができる。それにより、リッドを開けるのに必要なエネルギーが少なくなり、負担を減らすことが可能となる。

本発明の他の実施例では、拘束システム内に流出および/または流入口を設けることができ、これらにより、荷重状態による外気の流れ込みまたは流出が可能となる。

上記流出および/または流入口が、支持構造の膨らみ度に依存して設定できる可変断面を有すると、拘束システムを自動調整式に形成できる。つまり、流出および/または流入口の断面は、拘束システムの伸張にわたって、各荷重状態に適応する。例えば、支持構造が膨らめば膨らむほど、開口断面は、例えばスライドにより開閉可能である。スライドと支持構造の間の結合は、例えば制御ケーブルまたはリバウンドストラップを介して行うことができる。

従来のコンパクトなガス袋では、今までは、流出口を乗員の方へ向けることは、ガス温度が高くなりすぎるため、度外視されてきた。保持体積内には、着火式に発生したガスではなく、冷たい外気が流入するため、温度が低くなったおかげで流出口を乗員へ向けることができる。こうして、乗員とエアバッグの間の異なった接触面において、乗員がそれに依存した流出口断面を密封することにより、異なった周囲条件に適応してエアバッグの作用を抑止できるようになる。

こうして、この接触面とそれによる封鎖は、体積の大きめな（よって概して体重の大きめな）人ではより大きくなる結果、これにより、より大きな拘束効果が達成される。より激しい事故では、接触面および、同時に拘束効果は、乗員がエアバッグに一層沈み込むことによりやはり高まる。この原理は、乗員が、シートベルトを着けていない場合エアバッグに沈み込む強度が減るため、シートベルト着用乗員とシートベルトを着用していない乗員に異なったエアバッグの抑止作用をも可能とする。

流出口が例えば繊維網のように、穿孔、つまり、多数の小さな開孔として形成されると、乗員の寸法に応じた投影面を塞ぐことができる。多数の小さな流出口により、結果の再現性が平均して増す。

支持構造用のガス量を発生するためには、寸法が小さくてすむガス圧力源、とりわけガス発生部材が必要であるため、拘束システムは、収納位置としてルーフ部分に配置できる。通常ステアリングホイールまたは車室部分に格納されたエアバッグは、かように、場所をとらずにルーフフレーム部分内に格納され乗員の方向へ斜め上から膨らむ拘束システムのために省略可能となり得る。その際の利点は、運転者エアバッグと同乗者エアバッグの区別がこれ以上要らなくなることである。構造の同じ拘束システムを運転者、同乗者の双方またはリヤ乗員用にも設けることができる。

例えば支持構造が荷重軽減時に少なくとも部分的に再び立ち上がるまでその内圧を長めに（１００msより長く）保持するように、支持構造が設計/シールされることにより、保持体積を最初の作動後また再起動することが可能である。それにより、外気を再び吸引することにより、再び保持体積が発生する。これは、あり得る付随衝突のために、乗員に有利である。

好適な実施形態では、支持構造の少なくとも一つが、例えば支柱のような剛性構造と少なくとも部分的にオーバーラップして延びる。乗員間でインターアクションバッグとして膨らむ支持構造を設けることも可能である。

膨らまし可能な成分と柔軟平面構造を有する本発明の複雑な支持構造を組み立てられるには、ワンピース織技術が奨められる。この技術は、同じかつ一つの装置上に必要に応じて、膨らまし可能な支持構造用に二層に、柔軟平面構造用に一層に製造可能、もしくは、三次元構造を織ることが可能であることにより特徴づけられる。

支持構造が膨らむときに物体に突き当たると、再配分手段により支持構造内に後方から流れるガスは、他の隣り合った支持構造または周囲に再配分され得る。後方からの流れにより支持構造内に発生した内圧が、支持構造の断面増大により低減されることもまた考えられる。この結果、ティアーシームが一定の圧力では機能しないので、支持構造はその横方向へ拡大できる。内圧が高くなりすぎると開く逃し弁も考えられる。

複数の支持構造が柔軟保持構造、とりわけ、平面構造により相互に結合されると、それにより囲まれた保持体積内のガスが拘束作用へ使われることが可能である。乗員の拘束に用いられる保持体積内のガスは、加熱装置（熱および場合によってはわずかなガス体積を発生する、例えば着火錠剤または小型ガス発生部材）で、加熱もしくは、補充されることができる。それにより、ガス体積もしくは内圧が増し、それにより、拘束効果も相応に増す。

以下、本発明の好適な実施形態を図面を用いて詳述する。

ガス発生器の作動後まもなくの支持構造を示す。 物体に突き当たったときの、図１の支持構造のふくらみ制止を示す。 物体iに突き当たったときの、図１の支持構造の回避を示す。 完全に膨らんだ状態の図１の支持構造を示す。 複合支持構造を有する拘束システムを示す。 物体に突き当たったときの、図４の拘束システムを示す。 複合支持構造を有する他の実施形態の拘束システムを示す。 物体に突き当たったときの、図５の拘束システムを示す。 柔軟平面構造により相互に結合した二つの支持構造を示す (SIC !)

図１から図３は概略側面図に、起動されていない状態で巻き取られている支持構造１を示す。代わりに、ジグザグ畳み込みまたは他の畳み込みも可能である。

とりわけ図３から分かるように、支持構造の長さＬは作動状態では断面Ｑの寸法をはるかに上回る。その際、支持構造１が如何なる断面形状をとるかは重要ではない。

支持構造１に組み込まれたガスジェネレータが作動されると、急激に発生するガスＧは、支持構造１の壁２により形成された内部空間３内に達する。

展開する途中で物体５があると、まだ膨らまされていない部分領域４が断面が小さくなることにより連通しなくなるため、これ以上のガスＧは後方から流れることができない（図２ａ参照）。この状態では、支持構造１は作用するせん断力（横切る方向の力）に関して際立って不安定である結果、物体に突き当たると、まだ膨らんでいない部分領域は符号６を付された位置で単純に連通しなくなる。それにより、支持構造は、膨らむ間、完全に膨らむ場合に有するであろう安定性ないし最終体積もしくは、最終伸張に達しないので、乗員への荷重値がはるかに低減されている。

物体５と支持構造１の間の衝突角度によっては、完全な遮断の代わりに、支持構造１の回避が可能である（図２ｂ参照）。ここでも、膨らむ間支持構造は、完全に膨らんだ場合に有するであろう安定性には達しない。

それに反して支持構造１が完全にガスで充填されると（図３参照）、完全な安定性が達成される。

図１から図３は個々の支持構造の原理上の機能方法を示す。拘束システムは、柔軟保持構造と相互作用してはじめてその拘束効果を全面的に展開する。このことは、以下に図４から図７により詳述される。

図４は複数の支持構造１とこれらを相互に結合する柔軟保持構造７を有する、拘束位置にある拘束システム８を示す。

上記拘束システム８は車室９内収納位置から乗員１０へ向けて拡がったものである。

横方向に延びる支持構造１２を介して流体力学的に相互に結合した支持構造１１が設けられている。該支持構造１１、１２の間には、柔軟保持構造７、とりわけ柔軟平面構造が固定されている。これにより、該柔軟保持構造７は、この場合は平行六面体の保持体積１３を囲む。該保持体積１３の外形が支持構造と保持構造の空間的輪郭に依存することは自明のことである。

拘束システム８が膨らむ際、まず、支持構造１１がガスで充填される結果立ち上がり、ガスが矢印方向Ｇに横方向へ延びる支持構造１２内にも流れることができる。それにより、柔軟保持構造７が支持構造１１、１２間に固定され、保持体積１３が囲まれる。拘束効果に必須な外気は、相応の流入口を介して拘束システム８内部に吸引される。拘束システム８内に発生する負圧は、外気の急速な吸引を引き起こすため、付加的な圧力源は不要である。それにもかかわらず、内圧が低すぎるのであれば、ガスは加熱装置（熱および場合によってはわずかなガス体積を発生する、例えば着火錠剤または小型ガス発生部材）で、加熱もしくは、補充されるため、ガスが急激に膨張しそれにより内圧が増す。

例えば乗員の「アウトオブポジション」で展開しつつある拘束システム８が物体５に突き当たると、支持構造１１の膨らみは、ねじれまたは屈曲により妨げられる。それにもかかわらず、保持構造７を少なくとも部分的に固定することにより、相応の拘束効果を引き起こす保持体積１３が囲まれる。

図６は第二実施例を示す。同一の構成部品には同一の符号を付す。異なった実施形態には、ダッシュを付す。

支持構造１１’は矢印方向Ｇにガス圧力源のガスで充填される。支持構造１１’からは、横方向に延びる支持構造１２’にガスが流れる。支持構造１１’、１２’の立ち上がりにより、柔軟保持構造７’が再び固定される結果、保持体積１３’が発生する。横方向に延びる支持構造１２’を越える支持構造１１’がとりわけ重要である。これらの突出セグメント１１ａにより、側方支持体が形成でき、これらは、例えば、オフセット正面衝突時に左右方向の力を吸収できる。

図７は物体に突き当たったときの拘束システム８’の挙動を示す。左の支持構造１１’は、この部分領域がこれ以上立ち上がらないように連通しなくなる。連通遮断は図２ｂに記載のように行われる。

図６と図７の実施形態でも保持体積を熱源により拡大して、つまり、内圧を上げながら形成できる。

なお、拘束システムの実施形態が単に概略的であることを指摘したい。本発明の教示が、例えば枝分かれした樹木構造または支持フレームのような構造を示すことができることは自明のことである。保持体積内の枝分かれも考えられる。

柔軟保持構造と相互作用する支持構造、とりわけ平面構造の構成は、車両内の拘束システムの位置および予想される荷重状態に適応する。それゆえ、側面衝突保護用のメンバ様構造は配置上の理由からしてすでに、正面衝突用支持構造とは別様に形成されるであろう。しかし、実際、偏長な支持構造は、従来のガス袋ではそれに必要なガス体積により到達できない車両内の多数の位置に到達することができる。

Claims (18)

1. 収納位置から拘束位置へ展開する車両用拘束システムであって、ガス圧力源によって膨らませることができる一つ以上の支持構造（１，１１，１１’，１２，１２’）によって展開が起こり、少なくとも一つの柔軟な保持構造（７，７’）によって取り囲まれた保持体積（１３，１３’）をもって乗員（１０）を拘束位置において拘束し、
   支持構造（１，１１，１１’，１２，１２’）を膨ませることによって保持体積（１３，１３’）を取り囲むための柔軟な保持構造（７，７’）が張り上げられ、保持体積が外気を吸引することで充填され、
   支持構造の作動状態において前記外気から吸引された気体を加熱するための加熱装置が設けられることを特徴とする拘束システム。
2. 支持構造（１，１１，１１’，１２，１２’）の作動状態における長手伸張が横伸張をはるかに上回ることを特徴とする請求項１記載の拘束システム。
3. 支持構造の一つがパイロットチューブとして形成され、起動直後に充填されることを特徴とする請求項２記載の拘束システム。
4. パイロットチューブが設定分割線と重なり合ってエアバッグカバーの下に配置されていることを特徴とする請求項３記載の拘束システム。
5. 流出口ないし流入口を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の拘束システム。
6. 上記流出口ないし流入口が支持構造の膨張程度に依存して調節できる可変断面を有することを特徴とする請求項５記載の拘束システム。
7. 流出口が乗員の方に向かい、前方移動する乗員によって覆われることを特徴とする請求項５あるいは６に記載の拘束システム。
8. 流出口が保持体積を取り囲む柔軟な保持構造（７，７’）に組み込まれた目打ち穴のような通孔であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の拘束システム。
9. 収納位置がルーフ領域にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の拘束システム。
10. 保持体積（１３，１３’）が一回目の起動の後にまた起動できることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の拘束システム。
11. 支持構造（１，１１，１１’，１２，１２’）の一つが車両の支柱のような硬い構造と少なくとも局部的に重なり合っていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の拘束システム。
12. 支持構造（１，１１，１１’，１２，１２’）の少なくとも一つが相互作用エアバッグとして乗員の間に展開することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の拘束システム。
13. 一つないし複数の支持構造（１，１１，１１’，１２，１２’）及び／又は柔軟な保持構造，特に柔軟シートが一体製織技術で製造されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の拘束システム。
14. 過剰ガスを再配分するために再配分手段を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の拘束システム。
15. 再配分手段が過剰なガスを隣り合った支持構造（１，１１，１１’，１２’）へ再配分することを特徴とする請求項１４記載の拘束システム。
16. 内圧が高すぎたときに再配分手段が支持構造（１，１１，１１’，１２，１２’）の断面増大を引き起すことを特徴とする請求項１４あるいは１５に記載の拘束システム。
17. 再配分手段が過剰ガスを周囲又は隣り合った支持構造（１，１１，１１’，１２，１２’）に逃す逃し弁であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれかに記載の拘束システム。
18. 加熱装置が着火錠剤又は小型ガス発生器であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の拘束システム。

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