JP5419237B2 - エアバック構造体 - Google Patents

Description

本発明は、主に衣類の下地などに縫製することで、乗馬、自動二輪車のライダー用の安全胴衣や救命胴衣等を製造したり、膨脹させて使用するマットレス、水上に浮かべて使用するフローター等を製造する際に好適なエアバッグのインナー構造体に関するものであり、詳しくは、膨張時に湾曲部、屈曲部等が存在する立体構造の形状維持を制御するために好適なエアバッグ構造体に関するものである。

従来より、車両用の安全装置として各種のエアバッグモジュールが知られているが、多くは、合成樹脂を積層したり含浸させた非通気性の合成繊維織の布から成り、これらの布を折り畳んで硬質の容器等に格納する構造が知られている。しかし、これらのエアバッグモジュールは衣類等の人体が装着したり、手で運搬するような軽量性の求められる物品に対しては、重量があるために使用できないなどの問題がある。

そこで、本発明は、軽量であると共に製造が容易で且つ膨張時の圧力、強度が充分であり、立体構造の形状制御が容易なエアバッグ構造体を提供することを目的とする。
本発明者は、先に欧州特許１３２３３５９号により、膨張時にエアバッグが適切な形状に展開することで、従来では保護が難しかった首や腰等を保護する胴衣を発明した。これは、身体の形状に沿って湾曲して保護する立体構造のエアバッグである。
しかしながら、この種の膨張後の形状が重要な胴衣を実現するには、内蔵するエアバッグ構造体を、膨張時に所望の形状が確りと維持できる構造にしなければならない。単純に考えると、立体構造となる様に設計をし、合成樹脂製のシートを複雑な形状に裁断して端部で溶着し、筒体を形成することも可能であるが、この様にして製造した筒体は、膨張時に溶着部の一部、例えば、湾曲部分に負荷が集中し、そこから破損したり、湾曲部分に皺が寄って折れ曲がってしまったり、或いは綺麗な外観形状を保てないといった問題があった。
これに対して、溶着部を強くすることができる厚みのある材料等を使用した場合、到底、身体に装着できる軽量構造のエアバッグとすることができず、また、綺麗な外観形状を保てないことの改善にならないだけでなく、膨張のスピードが遅くなったり、エア容量の大きなインフレータを使用しなければならず、より重量のある装備となってしまうといった問題があった。

本発明は、上記の様な特殊な構造のエアバックを形成する際に、膨張時に意図する形状が実現でき、且つ膨張時には、充分な内部圧力が維持され、同時に破損等の心配がないエアバッグ構造体を開示する目的である。
本発明の要旨は、略筒状に連続的且つ屈曲部を有する通路として形成された外被と、該外被内に独立して配置されると共にインフレータとの接続口を有する合成樹脂製の非通気性の気筒とで構成されたエアバッグ構造体であって、前記エアバッグ構造体の気筒は、少なくとも長さ方向に一直線状に平坦化して形成した合成樹脂製の非通気性筒状部材から成り、該気筒へインフレータからエアを供給することで膨張する構造である。
本発明者は、以前、この様に外被と気筒とを分離したエアバッグを考案した。しかし、単にこの様な構造だけでは不十分であり、前記の課題を解決するには、その条件をより明確にする必要がある。本発明のエアバッグ構造体の構造的要旨は、前記外被の伸張限界に到達した際には、非通気性の気筒がエア通路を遮断することなく適宜な箇所でひだ状の接合壁を形成しながら外被の膨張形状に合わせて変形することを特徴とするエアバッグ構造体である。尚、製造する際の各部材の正確な寸法は、意図する膨張時の容量と使用するインフレータの容量、圧力により計算されることになる。
この発明の構造によれば、エアバッグは、外被の膨張時の形状や容量で決定されることになり、内部の気筒には負荷がかからない。従って、意図する膨張形状を安定して保つことが可能となる。

図１は、エアバッグ構造体の気筒の膨張時の状態を示す説明図であり、図２は、エアバッグ構造体の気筒が膨張した際の接合壁の状態を示す説明図であり、図３は、気筒の通常時の状態を示す説明図であり、図４は、気筒を複雑な形状の外被へ挿入した際の状態を示す説明図であり、図５は、気筒と外被の膨張状態を示す説明図であり、図６は、気筒と外被のそれぞれの膨張状態を示す説明図であり、図７は、外被を網目構造体とした場合の膨張状態を示す説明図であり、図８は、気筒の方向と厚さ制御を実現する接続構造を示す平面概要図であり、図９は、図８の接続構造を説明する断面概要図であり、図１０は、図８及び図９の気筒を適宜な外被へ挿入して用いた場合の説明図であり、図１１は、本発明のエアバッグ構造で実現する各種の衣料品の実施例を示す説明図であり、図１２は、本発明のエアバッグ構造で実現する各種のバッグ類の実施例を示す説明図であり、図１３は、本発明のエアバッグ構造で実現する各種の立体構造物である。
本発明のエアバッグ構造体は、図１０乃至図１３に図示の如く、首専用の単体の構造体、胴衣１の首部や腰のパッド１ｂ内に縫製して埋め込んで一体化した構造体、リュックサック６に装着した構造体、表示器７として構成した構造体として提供される基本的な要素となるものである。そして、本発明のエアバッグ構造体Ａは、図１１に示されている通り、インフレータ２と接続口５を介して接続するため、図３及び図４に図示の通り、平時は縮小化した構造であり、必要時にはインフレータ２を作動させて拡張させて使用する。本発明のエアバッグ構造体は、とりわけ外被３の膨張時の形状が、複数個所で屈曲部を有する複雑な構造の立体構造物に好適である。
本発明のエアバッグ構造体Ａは、図６（Ａ）に図示の如く、伸張限界までは容易な伸張性がある布等の外被３により、所望の膨張用通路を形成する。この外被３は、衣料に使用される布生地で良く、衣料の腕部分を構成するように、縫製部３ａにより強固に連続的な筒状に形成される。そして、この外被３は、膨張時にどのような形状になるかを想定して設計された立体構造の筒状態とする。尚、図７に図示の如く、伸張限界に達すると復元性を有する網組構造の繊維材で構成された外被３を使用することで、更に衣類等のインナー構造体として形成することができる。
気筒４は、図５の（Ａ）（Ｂ）に図示のごとく、前記の外被３内に挿入して配置されるが、この気筒４は、少なくとも長さ方向に一直線状に平坦化して形成した合成樹脂製の非通気性筒状部材を、例えば、ブロー成形により一直線状に押し出した筒部材や、帯状の合成樹脂製のシートを長さ方向に沿って折り込んで一方の端部を溶着することで溶着部４ａを設けた筒部材等である。通常、長さ方向の両端部は、閉塞する様に溶着させて、図３及び図４に図示の通り、平坦な筒部材の一部にインフレータ２と接続する接続口５を設けた構造としたものを使用する。
本発明の一つの特徴は、図６に図示の如く、外被３の膨張時の最大径または最大断面積をＯｍａｘとし、前記気筒４の伸張限界（伸びきって塑性変形して元に戻らなくならない限界）に到達するまでの膨張時の最大径または最大断面積をＩｍａｘとした場合、外被３の最大径または最大断面積Ｏｍａｘ＜気筒４の最大径または最大断面積Ｉｍａｘとした多重筒構造としている。
本発明の重要な点は、外被３の最大径または最大断面積Ｏｍａｘと気筒４の最大径または最大断面積Ｉｍａｘの差は、次の通りに設定されていることである。
先す、図６（Ｂ）に図示の如く、外被３が存在しないと仮定した場合、気筒４は、材質と供給されるエア容量に従って最大膨張時には、Ｉｍａｘまでの膨張を起こす。
この際、エアは、気筒４の塑性変形を起こさない程度に供給される。つまり、前記外被３の最大径または最大断面積Ｏｍａｘは、膨張による気筒４の塑性変形をもたらせない程度の大きさ以下に限定されている。これは、前記外被３内に配置される合成樹脂フィルムの気筒４が、ポリウレタン系の透明な伸縮性があり略扁平に形成された筒構造とした場合、ある程度の容量を超えると塑性変形が始まり、全体の膨張形状を崩してしまい、内部圧力を適切に保てなくなるためである。ここで言う塑性変形は、復元力を低下させる状態を言い、一般的な風船の様に塑性変形を生じさせると再利用時に部分的に炸裂したり、劣化の原因にもなるからである。
従って、気筒４の最大径または最大断面積Ｉｍａｘは、筒が破損する伸張限界よりも更に気筒が塑性変形を開始する限界にまで小さく設定しておくことが重要である。また、気筒４は外被３内に挿入して多重管構造として製造するために、極度に大きさに差を設けることは好ましくない。外被３内に気筒４を挿入し易くするためには、気筒４を滑り易い外表面の素材とするが、前記外被３の最大径または最大断面積Ｏｍａｘと気筒４の最大径または最大断面積Ｉｍａｘの差となるＸは、後述する通り、気筒４をひだ状に変形しながら外被３内に無理なく挿入できる程度の許容範囲となる。
本発明は、この様な上記の構造とすることで、長さ方向に一直線状に平坦化して形成した合成樹脂製の非通気性の筒状部材を使用することが可能となっている。更に、本発明は、この様に塑性変形と挿入可能さのみを考慮した設定では不十分である点にも着目している。それは、例え、気筒４自体の塑性変形が起こらない最大径としても、膨張時点で溶着部４ａに引張負荷が生じる。このため、本発明では、図６（Ａ）の通り、縫製部３ａにより確りと縫製された外被３を使用し、この外被３の最大径または最大断面積Ｏｍａｘによって、気筒４の溶着部４ａに引張負荷が生じないように設定させている。これは、気筒４が図５の（Ｂ）の場合に考慮される。
この様にして構成されたエアバッグ構造体は、図５の通り、前記気筒４の膨張時の容量が、外被３の伸張限界に到達した際の膨張時の容量により決定される。
そして、本発明のエアバッグ構造体の最も重要な構造は、更に図１に図示の膨張時の構造として表現される。即ち、前記の外被３の最大径または最大断面積Ｏｍａｘと気筒４の最大径または最大断面積Ｉｍａｘの差（Ｉｍａｘ−Ｏｍａｘ）は、膨張時の構造においてひだ状の接合壁４ａが内部に自然に発生することを想定して設計されたものである。
前述の如く、本発明のエアバッグ構造体は、図１０乃至図１２に図示の如く、立体構造の膨張時の通路を外被３により製造する。そして、気筒４は、図４に図示の如く、外被３に挿入されるが、膨張時に気筒４の余剰部分としてひだ状の接合壁４ａが形成されることを想定して設計される。ひだ状の接合壁４ａの高さは、膨張時の通路である外被３の最大径または最大断面積Ｏｍａｘと、湾曲部の個数、曲率等によって決定されるが、図１に図示の如く、気筒４内に供給されるエアの圧力損失が膨張速度に影響しない程度、つまり、インフレータ２の圧力にもよるが、瞬間的に膨張する必要があるエアバッグの特性を損なわない程度にエア通路Ｘが阻害されないように設定されることを特徴としている。
図７に図示の構造の場合は、外被３を通気性構造として、衣服のインナーにエアバッグ構造体Ａを埋め込む場合に好適な例である。本発明の実施例では、この前記外被３は、網組構造の繊維材で構成させている。より限定的には、この外被３は、伸張の限界に達するまでは容易に伸張する。これは、繊維素材そのものの伸縮性というよりは、網組構造がもたらす性質である。そして、この構造では、同時に伸縮限界からの復元作用が働く。より詳細には、単に素材の性質ではなく、網組という構造にしたことで、部分的な箇所に生じる力は、当該部分とはやや離れた箇所に対しても伝達されるため、従って、筒全体としての形状維持作用が働く。特に、伸張の限界に達した場合、つまり、膨張時には部分的な箇所に対して少しでも力が加わると、それを網組構造自身が全体の構造バランスを維持させようとして復元するため、屈曲等が生じにくく、全体の膨張形状が常に維持されることになる。
本発明は、外被３の形状のみで、膨張時の全体の形状を制御できるので、例えば、衣類に対してエアバックモジュールを取り付ける場合には、衣類の形状や最終的に衣類上に形成させたい外被３の形状や配置を想定し、先ず、外被３を適宜な形状で製造し、その中に単に直線状に形成した気筒４を挿入させることで、極めて簡単にエアバックのインナー構造を構成することが可能である。
また、本発明の要旨は、複雑な立体構造のエアバック構造体を軽量に且つ頑丈に提供することにあるが、図１０に示される様に、極端に鋭角な角度に変形させる場合には、図８及び図９の気筒４の組み合わせ構造が適している。このエアバッグ構造体の気筒４は、少なくとも平坦な合成樹脂製シートを長さ方向の端部を溶着して形成した非通気性の部材からなり、複数の気筒４．４をそれぞれの片面に設けた通孔４ｃを介して溶着して接続している。
この様に構成したエアバッグ構造体Ａは、図１０の様に一つの気筒４から垂直方向に部分的に他の気筒４を膨張させたり、部分的に気筒４の径を拡大したり厚さを設ける場合などで効果を発揮する。前述の基本的構造を組み合わせることで、より柔軟な立体構造の設計が可能になる。
本発明のエアバッグ構造体Ａは、膨張時に複雑な湾曲部を有する立体形状の構造物に最適であり、図１２の通り、リュックサックＡ等のバッグ類に用いたり、図１３の様に簡易的に立体化する表示器７、標識、看板、バリケード等の立体構造物に応用することができる。
発明の効果
本発明は、上記の如く構成したことにより、衣類等にエアーバックを採用する際に、極めて軽量に形成することができるので、これを主に衣類の下地などに縫製したり取り付けることで、ライダー用の安全胴衣や救命胴衣等を簡単に製造することが可能である。また、エアーにより膨張可能とする構造として、長さ方向に一直線状に平坦化して形成した合成樹脂製の非通気性の筒状部材を使用することができるので、低コストで製造できる等のメリットがある。

エアバッグ構造体の気筒の膨張時の状態を示す説明図である。 エアバッグ構造体の気筒が膨張した際の接合壁の状態を示す説明図である。 気筒の通常時の状態を示す説明図である。 気筒を複雑な形状の外被へ挿入した際の状態を示す説明図である。 気筒と外被の膨張状態を示す説明図である。 気筒と外被のそれぞれの膨張状態を示す説明図である。 外被を網目構造体とした場合の膨張状態を示す説明図である。 気筒の方向と厚さ制御を実現する接続構造を示す平面概要図である。 図８の接続構造を説明する断面概要図である。 図８及び図９の気筒を適宜な外被へ挿入して用いた場合の説明図である。 本発明のエアバッグ構造で実現する各種の衣料品の実施例を示す説明図である。 本発明のエアバッグ構造で実現する各種の衣料品の実施例を示す説明図である。 本発明のエアバッグ構造で実現する各種の立体構造物である。

Ａ エアバッグ構造体
１ 胴衣
１ａ フード
１ｂ パッド
２ インフレータ
３ 外被
３ａ 縫製部
４ 気筒
４ａ ひだ状の接合壁
４ｂ 融着部
４ｃ 通孔
５ 接続口
６ リュックサック
７ 表示器
Ｘ エア通路

Claims (4)

1. 略筒状に連続的且つ屈曲部を有する通路として形成された外被と、該外被内に独立して配置されると共にインフレータとの接続口を有する合成樹脂製の非通気性の気筒とで構成されたエアバッグ構造体であって、前記エアバッグ構造体の気筒は、少なくとも長さ方向に一直線状に平坦化して形成した合成樹脂製の非通気性筒状部材からなり、該気筒へインフレータからエアを供給することで膨張する構造であり、前記外被の膨張時の形状を複数の屈曲部を有する立体構造とすると共に、前記外被の伸張限界に到達した際には、非通気性の気筒がエア通路を遮断することなく適宜な箇所でひだ状の接合壁を形成しながら外被の膨張形状に合わせて変形し、前記気筒の接合壁は、前記外被の屈曲部の近傍に形成されることを特徴とするエアバッグ構造体。
2. 前記外被の膨張時の最大径または最大断面積をＯｍａｘとし、前記気筒の伸張限界に到達するまでの膨張時の最大径または最大断面積をＩｍａｘとした場合、外被の最大径または最大断面積Ｏｍａｘ＜気筒の最大径または最大断面積Ｉｍａｘであり、外被の最大径または最大断面積Ｏｍａｘと気筒の最大径または最大断面積Ｉｍａｘの差は、膨張時に気筒の溶着部に引張負荷を生じず、且つ前記ひだ状の接合壁によって気筒内に供給されるエアの圧力損失が膨張速度に影響しない程度に設定されることを特徴とする請求項１に記載のエアバッグ構造体。
3. 前記気筒の膨張時の容量が外被の伸張限界に到達した際の膨張時の容量により決定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のエアバッグ構造体。
4. 伸張限界までの容易な伸張性と復元性を有する網組構造の繊維材で構成された外被と、該外被内に独立して配置されると共にインフレータとの接続口を有する合成樹脂製の非通気性の気筒とで構成されたエアバッグ構造体であって、前記エアバッグ構造体の気筒は、少なくとも平坦な合成樹脂製シートを長さ方向の端部を溶着して形成した非通気性の部材からなり、該気筒へインフレータからエアを供給することで膨張する構造であり、前記外被の膨張時の形状を複数の屈曲部を有する立体構造とすると共に、前記外被の伸張限界に到達した際には、非通気性の気筒がエア通路を遮断することなく適宜な箇所でひだ状の接合壁を形成しながら外被の膨張形状に合わせて変形し、前記気筒の接合壁は、前記外被の屈曲部の近傍に形成されることを特徴とするエアバッグ構造体。

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