JP5349886B2 - エアバッグ用ガスガイドおよびエアバッグシステム - Google Patents

Description

本発明は、自動車の衝突時、乗員を保護するために設置されるエアバッグシステムの構成部品に関するものであって、エアバッグとエアバッグを膨張させるガスを供給するガス発生装置との間を連結するエアバッグ用ガスガイドとこれを用いるエアバッグシステムに関するものである。

近年、自動車の衝突時に乗員を保護する安全装置としてエアバッグシステムの普及が進んでいる。運転席や助手席の前面衝突用エアバッグはほぼ標準装備となり、さらには、側面衝突から乗員を保護するカーテン型エアバッグも本格的に搭載され始めている。

カーテン型エアバッグとしては、袋体１０１の内部空間を図６に示すような逆Ｕ字状の断面形状を有するようにして、人体の頭部を保護するエアバッグ１００が知られている（特許文献１）。このエアバッグ１００は、横長の袋体１０１の中央部分に、図６で見て逆Ｕ字形線状の縫製または製織を施すことにより、当該中央部分の内部空間１０２ａをその左右の内部空間１０２ｂ，１０２ｃよりも大幅に狭くしたものであって、当該中央部分の内部空間１０２ａを、袋体１０１の右側外周に設けられたガス受入れ口１０３を通じて右側の内部空間１０２ｃに供給されるガスを左側の内部空間１０２ｂに転送する連結路としている。図６で見て逆Ｕ字状となっている、これら中央の内部空間１０２ａと左右の内部空間１０２ｂ，１０２ｃとが、エアバッグ１００のチャンバーまたはキャビンと称される膨張部を構成している。そして、左右の内部空間１０２ｂ，１０２ｃには、それぞれの上方空間だけは空けた形で図６で見て上下方向の線状および／または点状の縫製または製織１０４を施すことにより、これらの内部空間１０２ｂ，１０２ｃをそれぞれ複数の小部屋に分けるようにしている。
袋体１０１の内部には、インフレータと称されるガス発生装置（図６では図示省略）で発生させたガスがガス受入れ口１０３を通じて吹き込まれる。
エアバッグシステムにおいては、衝突時の乗員の頭部を保護することの必要から、袋体１０１内に吹き込まれたガスが短時間に内部空間１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの全体に充満して膨張部を一気に膨張させることが求められる。そのため、ガス発生装置で発生させた高圧のガスをエアバッグ１００の袋体１０１内に一気に吹き込ませて、袋体１０１を膨張させるようにしているが、ガス発生装置から吹き込まれたガスが、まず、袋体１０１の図６で見て右側の内部空間１０２ｃ内を充満させたあと、引き続き、左側の内部空間１０２ｂを充満し始めるため、袋体全体の膨張が一気に起きないばかりでなく、局所的な内圧上昇を招き、袋体１０１の右側部分で破損が起きやすいと言う問題があった。袋体１０１の外周や内部には、縫製加工または製織加工による接合部が形成されているが、上記袋体の破損は、ガス発生装置近くの、すなわち、袋体１０１の右側部分の外周接合部や内側接合部で特に起き易かった。
このため、エアバッグの基布に使用する繊維の繊度は、基布の破断強度を高くする都合上、４７０デシテックス以上が一般的となっている。

しかし、現在、自動車に搭載される部品は、燃費改善、広い車内スペースの確保などの観点から軽量化、省スペース化が求められており、この点は、乗員保護を目的とした安全装置も例外ではなく、そのため、エアバッグの基布も軽くて収納性が高くなる４７０デシテックス未満の糸を使用したものが求められている。エアバッグ全体の膨張が一気に起きることが強く求められていることも、勿論である。
米国特許第６０１０１４９号明細書

そこで、本発明は、ガス発生装置からエアバッグ内に吹き込まれるガスが、まず、袋体の内部空間のガス発生装置に近い側に充満すると言う、ガス分散性の偏りを生じず、ガスの内部空間分散性を高めて、袋体の一部、特に、そのガス発生装置側の接合部にかかる過大な応力を低減することにより、４７０デシテックス未満の糸を使用して製織されたエアバッグであっても、これを破損することなく、スムーズに一気に展開させることを可能とするエアバッグ用ガスガイドとこれを用いるエアバッグシステムを提供することを課題とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、エアバッグとガス発生装置の間を所望の長さを持つガス案内路を備えたガスガイドで連結することにより、当該ガスガイドのガス案内路の長さと、ガス案内路の一端において軸方向に向けて開くように設けられたガス供給孔の孔面積の大きさとで前記エアバッグに供給するガスの流量を制御することにすれば、エアバッグ内部におけるガスの均一分散性を高めることができることの確認を得て、本発明に到達した。すなわち、本発明にかかるエアバッグ用ガスガイドとこれを用いるエアバッグシステムの構成は、下記のとおりである。
（１）エアバッグとガス発生装置の間を連結してガス発生装置で発生するガスをエアバッグに案内するガイドであって、所望の長さを持つガス案内路を備えるとともに、その一端には軸方向に向けて開いているエアバッグへのガス供給孔、他端にはガス発生装置への接合部を備え、前記ガス案内路は、その内周面に長さ方向の螺旋状もしくは直線状のリブが形成されているとともに、その長さと前記ガス供給孔の孔面積の大きさとで前記エアバッグに供給するガスの流量を制御することにより、エアバッグ内部におけるガスの均一分散性を高めるようになっていることを特徴とする、エアバッグ用ガスガイド。
（２）前記ガス供給孔の孔面積が１２ｍｍ^２以上、１１４ｍｍ^２以下である、エアバッグ用ガスガイド。
（３）前記ガス案内路の長さが３０ｍｍ以上である、エアバッグ用ガスガイド。
（４）金属よりも比重の小さい材料を用いて形成されている、エアバッグ用ガスガイド。
（５）金属よりも比重の小さい材料が樹脂である、エアバッグ用ガスガイド。
（６）エアバッグとガス発生装置を備えるエアバッグシステムにおいて、エアバッグとガス発生装置の間を上記（１）から（5）までのいずれかに記載のガスガイドで連結することを特徴とする、エアバッグシステム。
（７）前記エアバッグが４７０デシテックス未満の糸を使用して製織されたエアバッグである、エアバッグシステム。

本発明のガスガイドは、ガイドに設けたガス供給孔の大きさとガス案内路の長さによってガス発生装置から発生したガスを整流し、バッグ内に流入するガスの質量流量を調整することが可能であるため、これを用いたエアバッグシステムにおいて、ガスの分散性がエアバッグ内部全体で均一となり、エアバッグの膨張がスムーズになり、従来インフレータの近傍の接合部に発生していた過度な応力を低減することができる。この応力集中の低減により、破断強度が低い４７０デシテックス未満の低繊度の基布をエアバッグに使用することが可能となる。また、応力集中が低減することから、織物の低密度化、さらには、コーティング剤の削減が可能となり、バッグのコストダウン、軽量化や収納性の向上が期待できる。本発明によれば、エアバッグ全体の膨張も一気に起きるようになる。

ガスガイドは、鉄などの金属で形成されていても良いが、金属より比重の小さい材料、例えば、樹脂で形成することにより、エアバッグモジュールとしての軽量化が図れるとともに、樹脂を一体成型することで作製できるため、部品数の低減が期待できる。さらに、エアバッグの基布と同じ素材でガスガイドを形成することでエアバッグとの溶着接合が可能となり、エアバッグとガスガイドを接合する別部材が不要となり、部品数の低減とさらなる軽量化が可能である。

本発明を実施するための最良の形態を、以下において、詳細に説明する。
図１は、本発明にかかるガスガイドの第１の実施例を示し、この図はガスガイド１をガス発生装置５に取り付けている状態を示している。図２は、上記第１の実施例にかかるガスガイド１でガス発生装置５とエアバッグ１００を連結した状態を示している。

ガスガイド１は、エアバッグ１００とガス発生装置５の間を連結してガス発生装置５で発生するガスをエアバッグ１００に案内する働きをしている。ガスガイド１は、その一端にエアバッグ１００へのガス供給孔３、他端にガス発生装置５への接合部４を備え、これらガス供給孔３と接合部４の間が、所望の長さＬを持つガス案内路２で繋がれている。ガス案内路２の長さＬは、ガス発生装置５の取付け部分（接合部４）を除いた部分の全長を指す。
ガス案内路２の内周面は円形状その他任意の断面形状を採ることができる。そして、その断面形状の大きさはガス案内路２の全長に亘って均一であることもできるが、テーパ状のように変化していっても良い。さらに、ガス案内路２の内周面が軸方向に向かって緩やかに湾曲する凹凸面などの変化を持っていても良い。図２では、ガス供給孔３は、図に示すように、ガス案内路２にはその内周面に広い断面積を持たせておいてその一端でこの断面積を絞るようにし、その絞り部の中央部を開口して形成しているが、ガス供給孔３の形成方法はこの形態に限らない。
本発明のガスガイドにおいては、ガス案内路２の長さＬとガス供給孔３の孔面積の大きさＳとでエアバッグ１００に供給するガスの流量を制御することにより、エアバッグ１００の内部におけるガスの均一分散性を高めている。
このため、このガスガイド１を用いたエアバッグシステムにおいては、４７０デシテックス未満の糸を使用して製織されたエアバッグであっても、これを破裂させることなく、その展開（膨張）を可能とするものである。

ガスガイド１のガス案内路の軸方向に設けられたガス供給孔の面積は１２ｍｍ^２以上、１１４ｍｍ^２以下であることが好ましく、１９ｍｍ^２以上、６４ｍｍ^２以下であることがより好ましい。ガス供給孔の面積が１２ｍｍ^２未満の場合、エアバッグに流入するガスの質量流量が小さくなり、折畳まれたエアバッグの展開に時間が掛かり過ぎ、適切な時間でエアバッグが展開できにくくなる。他方、ガス供給孔の面積が１１４ｍｍ^２を超えると、エアバッグに注入するガスの分散性の均一化ができないため、エアバッグの破裂を招くことがあるが、ガス供給孔の面積が１２ｍｍ^２以上、１１４ｍｍ^２以下の範囲内であるとエアバッグに流入するガスの質量流量が適度になり、エアバッグの接合部にかかる応力が低減し、エアバッグの展開速度も速くなる。ガス供給孔は、合計面積が上記面積の範囲内であれば、１つである必要はなく、複数の孔で構成されていてもよい。本発明のガスガイドにおいて、孔の形状も、円状である必要はなく、やはり、上記面積の範囲内であれば、楕円、多角形など任意の形状でよい。

ガス案内路の長さＬは３０ｍｍ以上であることが好ましい。ガス案内炉２の長さＬが３０ｍｍ以上の場合、エアバッグ１００に流入するガスの質量流量が適度になり、エアバッグ１００におけるガス発生装置５との接合部１０３付近にかかる応力が低減し、エアバッグ１００の展開速度も速くなる。ガイドの長さＬが３０ｍｍ未満の場合、ガスの整流が充分ではなくなり、エアバッグ１００におけるガス発生装置５との接合部１０３付近に過大な力がかかり、エアバッグ１００の接合部１０３付近にかかる応力が高くなり、その結果、エアバッグ１００の破裂に至る場合もある。ガス案内路の長さＬの上限は、特になく、ガスガイド１の挿入部がエアバッグ１００の奥行きに納まる範囲内であれば良い。
ガスガイド１に備えられるガス案内路２は、１本でも良いが、複数本からなるものであっても良い。

ガスガイド１に使用する素材は、部材の剛性や難燃性を重視する場合は鉄やアルミ合金などの金属を使用してもよいし、軽量性を重視する場合は、金属より比重の小さい材料を使用してもよい。金属より比重の小さい材料を使用する場合は、成型の容易性や部材の一体化を重視して、樹脂を使用するのが好ましい。樹脂を使用する場合は、パイプの機械的強度が不足する場合が多いため、繊維強化樹脂や樹脂の複合材料を使用することがより好ましい。使用する樹脂の例としては、ポリエーテルエーテルケトンや炭素繊維とエポキシの複合材料、セルロースナノファイバー強化材料などが挙げられる。また、エアバッグとの溶着接合が容易なため、ポリアミド系樹脂を使用するのがより好ましい。

ガスガイド１を樹脂で形成する場合は、形状が単純ならば、押出成型や切削加工で成型してもよいし、形状が複雑ならば射出成型で成型してもよい。樹脂を使用した場合において、機械的強度が不足する場合は、ガスガイド１の外周面にリブを形成して補強するなどすれば、必要な剛性を確保することもできる。例えば、ガスガイド１をナイロン６６のガラス繊維強化樹脂で形成した場合、ガス発生装置５の固定位置近傍、すなわち、接合部４の外周面に高さ１０ｍｍのリブを立てて補強することで金属と同等の剛性を確保するとともに、金属のガスガイドに比べて約３４％の軽量化を実現することができる。図１では上記のリブ１１を示しているが、図２ではリブの図示を省いている。

ガスガイド１のガス案内路２の断面形状が円形である場合、その内周面には、螺旋状リブ、もしくは、ガスの流れ方向に並行な直線状リブを設けることが好ましい。この場合、ガス案内路２の断面形状が方形などの多角形である場合はガスの流れ方向に並行な直線状リブを形成することになる。内周面にリブを設けることにより、ガス発生装置から流出するガスの流れ方向を一方向に整流し、エアバッグ１００内にスムーズにガスを供給することができるため、エアバッグ１００の接合部１０３近傍にかかる応力が低減し、エアバッグ１００の膨張速度も速くなる。上記リブを設けることにより、ガスガイド１の剛性を上げることもできる。

図２に見るように、この実施例では、ガスガイド１におけるガス発生装置５との接合部４は嵌め込み接合でなされ、エアバッグ１００との接合も嵌め込み接合でなされているが、この場合、接着剤を介在させても良いし、ネジ結合を併用しても良い。嵌め込み接合したのち、当該接合部の外周をリングで締め付けるなどしても良く、これらの接合部の構成は限定されない。もっとも、ガス発生装置５との接合部４は、部分的にねじなどで止めると、局所的に応力集中を招き破損することもあるため、一般には、面どうしで接合する「嵌め込み」によるのが好ましい。
図２において、番号５１で示す部分はガス発生装置５のガス発生口である。
本発明によれば、ガス発生装置５で発生したガスは、ガスガイド１の内部に流入し、ガスガイド１の軸方向に整流され、ガス供給孔３からエアバッグ１００の内部へ導かれる。この際、ガスガイド１におけるガス案内路２の長さＬとガス供給孔３の大きさ（孔面積）でエアバッグ１００内に流入するガスの質量流量を変化させることができる。

次に、実施例と比較例によって本発明を具体的に説明する。

＜展開試験＞
Ａｕｔｏｌｉｖ社製コールドガスタイプインフレータ（２３．８ｌタンク圧試験において最大圧力２２０ｋＰａ）にガスガイドのガス受入れ側端を取り付けて、当該ガスガイドのガス供給側端をエアバッグのインフレータ挿入口に取り付けた後、室温でエアバッグの展開試験（膨張試験）を行い、エアバッグの損傷の有無を観察した。

［実施例１］
ガラス繊維強化ナイロン６６（旭化成ケミカルズ社製、レオナ、９０Ｇ６０）の棒材を切削加工し、図３のようなガスガイド１Ａを作製した。ガスガイド１Ａは、右側端部は拡径してガス発生装置の接合部４となり、左側端部は縮径してガス供給孔３を持つようになっている。すなわち、ガスガイド１Ａは、その全長にわたり肉厚は３．０ｍｍで、ガス発生装置側の最大内径は２６．５ｍｍ、ガス案内路２の断面は円形、ガス案内路２における両端を除く部分の内径は１８ｍｍである。ガスガイド１Ａ全体の長さは１４４ｍｍ、ガス供給孔の壁厚とガス発生装置接合部の長さが合計２０ｍｍであるので、ガス案内路２の長さＬは１２４ｍｍであり、ガス供給孔は、内径９ｍｍの円孔であるので、その孔面積は６４ｍｍ^２である。

エアバッグ１００は、図７に示すものであって、旭化成ケミカルズ社製、ナイロン６６原糸の繊度２３５ｄＴｅｘを使用し、図７に示す内部断面形状の織物袋体として製織した。図７において、符号１０２は袋体１０１の内部空間を示し、符号１０３はガス発生装置との接合部、符号１０４は内部空間を区分けするための縫製部を示す。

前記ガスガイドは、エアバッグに取り付けて展開試験を実施した。試験結果を表１に示す。

［実施例２］
実施例１と同一の方法で図４に示す形状のガスガイド１Ｂを作製した。ガスガイド１Ｂは、ガイドの全長を図３のものの２倍とし、ガス供給孔の孔面積を約半分に小さくしたほかは図３のものと構造は同じである。図４では、図示面積を小さくしたため、ガス発生装置の接合部４の外径が小さくなって見えている。したがって、ガスガイド１Ｂは、その全長にわたり肉厚は３．０ｍｍで、ガス発生装置側の最大内径は２６．５ｍｍ、ガス案内路２の断面は円形、ガス案内路２における両端を除く部分の内径は１８ｍｍである。ガスガイド１Ｂ全体の長さは２８８ｍｍ、ガス案内路２の長さＬは２６８ｍｍであり、ガス供給孔は、内径６．３ｍｍの円孔であるので、その孔面積は３１ｍｍ^２である。

エアバッグは、旭化成ケミカルズ社製、ナイロン６６原糸の繊度２３５ｄＴｅｘを使用し、図８に示す内部断面形状の織物袋体として製織した。図８において、符号１０２ａ，ｂ，ｃは袋体１０１の中央と左右の内部空間を示し、符号１０３はガス発生装置との接合部、符号１０４は内部空間を区分けするための縫製部を示す。

前記ガスガイドは、エアバッグに取り付けて展開試験を実施した。試験結果を表１に示す。

［比較例１］
肉厚１．２ｍｍ、内径２６．５ｍｍ、長さ３５０ｍｍの鉄のパイプを用いて図５に示すガスガイド１Ｃとした。ガスガイド１Ｃは、パイプからなるので、その全長にわたり均一な断面を有する。ガスガイド１Ｃにおけるガス発生口接合部４を除いた部分の全体の長さ（ガス案内路２の長さ）Ｌは３３３ｍｍである。パイプの内径が２６．５ｍｍであるので、ガス供給孔３の内径は５５２ｍｍ^２となる。

エアバッグは、旭化成ケミカルズ社製、ナイロン６６原糸の繊度２３５ｄＴｅｘを使用し、実施例２と同一の図８に示す内部断面形状の織物袋体として製織した。
前記ガスガイドは、前記エアバッグに取り付けて前記展開試験を実施した。試験結果を表１に示す。
［比較例２］
比較例１において、鉄パイプを内径１３ｍｍの細いものにしガス供給孔の孔面積を１３３ｍｍ^２と狭くしたほかは比較例１と同様にした。試験結果を表１に示す。
［比較例３］
実施例１において、ガスガイド１Ａの全長を短くしガス案内路の長さＬを２０ｍｍに縮めたほかは実施例１と同様にした。試験結果を表１に示す。

表１に示すとおり、本発明に基づくガスガイドを使用することで、エアバッグの糸が細くても袋体の破裂を避けることができるので、４７０デシテックス未満の低繊度の糸を使用したエアバッグを損傷もなく展開（膨張）させることが可能である。
なお、実施例１のように、ガスの分散性を高めた内部断面形状のエアバッグを用いると、ガスガイドのガス供給孔を大きくすることができ、エアバッグの展開（膨張）速度が速くなり、また、ガスガイドの長さを短くすることもできるため、エアバッグシステム全体を軽量化できるというより好ましい効果も得られる。

本発明にかかるエアバッグ用ガスガイドとこれを用いるエアバッグシステムは、自動車が側面衝突した際、自動車の乗員を保護する装置として極めて有効である。本発明にかかるエアバッグ用ガスガイドとこれを用いるエアバッグシステムは、他の保護装置、例えば、シートやドアに収納され、乗員の側部を保護するためのサイドバッグ、歩行者保護用バッグや二輪車用エアバッグにも応用できる。

本発明に係るガスガイドの第１の実施例を示す斜視図であって、この図はガスガイドをガス発生装置に取り付けている状態を示す。 本発明にかかる上記第１の実施例のガスガイドでガス発生装置とエアバッグを連結した状態を示す側断面図である。 本発明にかかるガスガイドの第２の実施例を示す一部断面側面図と左正面図である。 本発明にかかるガスガイドの第３の実施例を示す一部断面側面図と左正面図である。 本発明との比較にかかるガスガイドを示す一部断面側面図と左正面図である。 従来のカーテン型エアバッグの断面模式図である。 実施例１で使用したカーテン型エアバッグの断面模式図である。 実施例２と比較例１で使用したカーテン型エアバッグの断面模式図である。

符号の説明

１ ガスガイド
２ ガス案内路
３ ガス供給孔
４ ガスガイドにおけるガス発生装置との接合部
５ ガス発生装置
１００ エアバッグ
１０１ エアバッグの袋体
１０２ａ 袋体の中央部分の内部空間
１０２ｂ 袋体の図６で見て左側部分の内部空間
１０２ｃ 袋体の図６で見て右側部分の内部空間
１０３ エアバッグのガス受入れ口

Claims (7)

1. エアバッグとガス発生装置の間を連結してガス発生装置で発生するガスをエアバッグに案内するガイドであって、所望の長さを持つガス案内路を備えるとともに、その一端には軸方向に向けて開いているエアバッグへのガス供給孔、他端にはガス発生装置への接合部を備え、前記ガス案内路は、その内周面に長さ方向の螺旋状もしくは直線状のリブが形成されているとともに、その長さと前記ガス供給孔の孔面積の大きさとで前記エアバッグに供給するガスの流量を制御することにより、エアバッグ内部におけるガスの均一分散性を高めるようになっていることを特徴とする、エアバッグ用ガスガイド。
2. 前記ガス供給孔の孔面積が１２ｍｍ^２以上、１１４ｍｍ^２以下である、請求項１に記載のエアバッグ用ガスガイド。
3. 前記ガス案内路の長さが３０ｍｍ以上である、請求項１または２に記載のエアバッグ用ガスガイド。
4. 金属よりも比重の小さい材料を用いて形成されている、請求項１から３までのいずれかに記載のエアバッグ用ガスガイド。
5. 金属よりも比重の小さい材料が樹脂である、請求項４に記載のエアバッグ用ガスガイド。
6. エアバッグとガス発生装置を備えるエアバッグシステムにおいて、エアバッグとガス発生装置の間を請求項１から５までのいずれかに記載のガスガイドで連結することを特徴とする、エアバッグシステム。
7. 前記エアバッグが４７０デシテックス未満の糸を使用して製織されたエアバッグである、請求項６に記載のエアバッグシステム。

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