JP5662471B2 - 自動車用のエアバッグおよびエアバッグを製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に係るエアバッグ、および、請求項１３に係るその製造方法に関する。

いわゆるカーテンエアバッグは、自動車産業において幅広く使用される。これらのカーテンエアバッグは、側面衝突や転覆の場合に、車両搭乗者の主に頭部を保護するのに役立つ。

カーテンエアバッグは、ガスチャンバを取り囲む２つの平行な側壁を有するエアバッグスキンを備える。通常、側壁はかなり大きな表面を有し、また、エアバッグスキンは、その直径がその長さと比べて小さいパッケージへと丸められおよび／または折り畳まれる。エアバッグスキンの上縁部は車両の内部構造体に対して直接的にあるいは間接的に装着され、また、カーテンエアバッグは天井によって覆われる。ここで、一般的な問題は、内部構造体と天井との間で利用できる空間が限られているということである。

エアバッグスキンをパッケージへと形成する２つの基本的な概念は、従来技術において知られている。

第１の概念では、エアバッグスキンが、アコーディオンのように、いわゆるＺ折りで折り畳まれる。パッケージのこの種の形成は、パッケージの断面を比較的自由に規定できるという利点を有する。特に、パッケージが長辺および短辺を伴う略長方形の形状を有するようにエアバッグスキンを折り畳むことができ、この形状は、しばしば、車両の内部構造体（大抵はルーフレール）と天井との間で利用できる空間内にうまく嵌まり込む。そのような折りを伴うカーテンエアバッグは、例えば独国特許出願公開第１０２００４０５２４６６号から知られている。

第２の概念では、エアバッグスキンがパッケージへと巻回される。これは、展開挙動が折り畳まれたカーテンエアバッグの展開挙動よりも一般に優れているという利点を有する。一般に、搭乗者へと向かう緩やかな挙動をもたらすべくエアバッグスキンが展開中に外側へ向けて巻回を解かれることを意味する「アウトボード」ロールへとパッケージが巻回されることが好ましい。特に良好な展開挙動は、エアバッグスキンの上縁部が装着状態で下方へ向くときに達成される。そのような形態は例えば国際公開第２００５／０４９３９０号に示されている（いわゆるｐ−ロール）。

この種のパッケージの変形は例えば国際公開第２００２／０８５６７４号から知られる。ここで、エアバッグスキンの主要部分がパッケージへと巻回され、主要部分とエアバッグスキンの上縁部との間で延びる更なる部分が１つの折りを示す。更なる部分を含むパッケージ全体の断面は、主に、巻回されたパッケージの形状によって規定される。

そのエアバッグスキンの全体または大部分がパッケージへと巻回されるカーテンエアバッグの欠点は、パッケージが通常は円形断面を有しており、多くの場合にこの断面が利用可能な空間を理想的な方法で使用しないという点である。

一般的な特許文献国際公開第２００４／０９４１９８号は、カーテンエアバッグをパックする方法について記載している。ここで、カーテンエアバッグのエアバッグスキンは最初にパッケージへと巻回され、その後、パッケージは、１つ以上の変形要素を巻回されたパッケージへ押し込むことによって変形される。巻回パッケージのこの変形により、円形とは異なるパッケージの断面をもたらすことができるが、２つの欠点を受け入れる必要がある。第１に、新たな形成されたパッケージ（変形された巻回パッケージ）をその新たな形状に維持するために更なる手段を講じなければならない。通常はカバーがパッケージの周囲に巻き付けられるが、そのような手段がなければ、パッケージは、その当初の状態、すなわち、略円形断面を有する巻回パッケージへと戻ってしまう。カバーのこのような適用は、無論、更なる労力を必要とし、したがって、更なるコストを必要とするため、望ましくない。第２に、そのような変形により得られるパッケージは、以下の幾何学的な意味でもはやロールではない。すなわち、ロールの幾何学的特性は、ロールをたどる場合に、例えば、エアバッグスキンの下縁部から上縁部へとたどる場合に、湾曲の方向が単調である。つまり、ロールは左湾曲かあるいは右湾曲かのいずれかを有する。これは、もはや国際公開第２００４／０９４１９８号に記載されるパッケージには当てはまらない。すなわち、ここでは、左湾曲を伴う部分と、右湾曲を伴う部分とがあり、したがって、ある場合には、「真の」ロールの完全な展開挙動を得ることができない。

独国特許出願公開第１０２００４０５２４６６号 国際公開第２００５／０４９３９０号 国際公開第２００２／０８５６７４号 国際公開第２００４／０９４１９８号

これにより、本発明は、カーテンエアバッグの容易で且つ費用効率が高い製造を行えるように、また、カーテンエアバッグが巻回パッケージの展開挙動を示すように、一般的なエアバッグおよびそのようなエアバッグの製造のための一般的な方法を改良することを課題とする。

この課題は、請求項１に係るエアバッグによって、および、請求項１３に係るそのようなエアバッグの製造のための方法によって解決される。

本発明によれば、エアバッグスキンの少なくとも一部が非円形断面を有する巻回パッケージであり、この巻回パッケージは「成形パッケージ」と称される。非円形断面は、エアバッグが展開されない限り、すなわち、ガスチャンバ内の圧力が外部の圧力を超えない限り、不変である。この不変の非円形断面は、巻回パッケージ、特に円形断面を有する巻回パッケージの塑性変形、特に熱塑性変形によって得ることができる。

本発明に係るエアバッグの製造は非常に容易である。すなわち、エアバッグスキンが最初に「従来型の」巻回エアバッグのようなパッケージへと丸められる。その後、エアバッグ全体が、少なくとも２つのプレートを有するプレスに挿入される。巻回パッケージは、これらの２つのプレート間で押圧され、そのまま一定の時間にわたって維持される。エアバッグスキンの材料および／またはエアバッグスキンのコーティングに応じて、好ましくはプレートの少なくとも一方を加熱することにより、押圧されたパッケージに熱が加えられる。エアバッグスキンおよび／またはそのコーティングの記憶効果に起因して、巻回パッケージは、その当初の円形断面へ戻らず、基本的にプレートによって加えられた形状のままである。最も簡単で且つ最も一般的なケースでは、パッケージが互いに平行な２つのプレート間で押圧される。結果として、成形パッケージは、長辺と短辺とを伴う（数学的に更に正確に言うと、最大直径と最小直径とを伴う）楕円形状を有する。前述した記憶効果は、殆どの場合、プレス中のエアバッグスキン材料および／またはコーティング材料の軟化または「ほぼ溶融」と、パッケージのプレス後の「再凝固」とに起因する。

エアバッグスキンのプラスチック基布のために通常使用されるポリアミド（ナイロン、ＰＡ）はかなり高い融点を有するため、多くの用途では、好ましくは熱可塑性成分から成るコーティング剤によってエアバッグスキンがコーティングされるのが好ましい。
ここで、本発明を添付図面を考慮して例を挙げながら詳しく説明する。

カーテンエアバッグの俯瞰図である。 図１のＡ−Ａ切断面に沿う断面図である。 図３に示されているものおよびシリンダである。 エアバッグスキンがシリンダの周囲に巻回された後の図３のカーテンエアバッグである。 シリンダが除去された後の図４のカーテンエアバッグである。 プレスのプレート間に位置される図５のカーテンエアバッグである。 プレスが作動された後の図６に示されるものである。 プレスから解放された後のカーテンエアバッグおよび硬質装着要素である。 取り付けられた硬質装着要素が車両のルーフレールに設置された状態の図８のカーテンエアバッグである。 本発明の第２の実施形態の図９に係る図である。 本発明の第３の実施形態の図９に係る図である。

図１〜図８は、本発明の好ましい実施形態に係るカーテンエアバッグの製造における最後のステップを概略的に示している。

図１は、展開されたカーテンエアバッグ１０の俯瞰図である。図２は、図１の平面Ａ−Ａに沿う断面図である。カーテンエアバッグ１０は、２つの側壁１４，１６を有するエアバッグスキン１２を備える。側壁１４，１６、および、したがってエアバッグスキン１２は、図示の実施形態では２つのサブチャンバＧ１，Ｇ２を有するガスチャンバＧを取り囲む。エアバッグスキンは、４つの縁部、すなわち、上縁部１２ａ、下縁部１２ｂ、右縁部１２ｃ、左縁部１２ｄを有する。２つの側壁は縁部縫い目１８によって互いに接続されるが、側壁間で他の種類の接続も想定し得ることが強調される必要がある。例えば、エアバッグスキンをワンピース織り技術で形成することができる。

縁部縫い目１８によって示される実施形態では、装着ラグ３０，３０’，３０”が上縁部に取り付けられる。ガス供給要素が上縁部の部分を貫通してガスチャンバ内へ延びる。このガス供給要素２０は、その上側部分２２がガス発生器（図示せず）を受け入れる役目を果たしており、非常に概略的に描かれているにすぎない。このガス供給要素を国際公開第２００６／１１７１２１号に開示されるガス供給要素のように形成することができる。無論、ガスをガスチャンバ内へ供給する他の可能性も使用できる。

エアバッグスキンはプラスチック基布から形成されるのが好ましい。このプラスチック基布に適した好ましい材料はポリアミド（ＰＡ、ナイロン）である。特に熱可塑性成分から成るコーティング剤によってエアバッグスキンがコーティングされることが更に好ましい。

エアバッグそれ自体の組み付け後の次のステップは、エアバッグスキン１２のローリングである。エアバッグスキン１０の巻回パッケージを中空として、巻回パッケージ２５がチューブの形状を有するようにすることが望ましいため、図３および図４に示されるようにエアバッグスキンをシリンダ６０の周囲に巻き付けることによりローリングを行うことができる。パッケージのローリングが完了した後、シリンダが取り除かれ、それにより、エアバッグスキンの巻回パッケージ２５は、図５に示されるような状態、すなわち、チューブの形態にとどまる。

次のステップでは、カーテンエアバッグ１０がプレス５０の２つのプレート５２，５４間に挿入される。このステップでは、何本かの弾性バンドを巻回パッケージの外面の周囲に配置する（図示せず）ことによって巻回パッケージ２５の形状を維持することが必要となり得る。２つのプレートは、加熱することができ、好ましくは８０℃〜１１０℃まで加熱される。最大温度は、エアバッグスキンの材料および／またはエアバッグスキンのコーティング（もしあれば）によって制限される。前述した材料を用いると、好ましい温度は１１０℃である。

図７に示されるように、プレスは、上側プレート５４を下側プレート５２へ向けて下げることにより作動される。力は、巻回されたエアバッグスキンの１メートル当たり５０００〜１００００Ｎであることが好ましい。先に与えられた材料および温度における圧力に関する良好な値は７５００Ｎ／ｍである。カーテンエアバッグは、しばらくの間、例えば５分間にわたって、加圧されたままである。プレスでは、巻回パッケージのエアバッグスキンが平坦化され、それにより、巻回パッケージのエアバッグスキンは、互いに略平行な層を示すとともに、鋭い曲げラインを示し、この曲げラインに沿ってエアバッグスキンが１８０°にわたって曲げられる。特に、曲げ領域では、エアバッグスキンおよび／またはエアバッグスキンのコーティングが熱塑性変形される。また、加熱して押圧することにより、成形パッケージのエアバッグスキンの隣り合う層同士の間に一定の接着効果が生じ得る。

プレスが開放されると、巻回パッケージは、ある程度まで拡張するが、熱塑性変形に起因して円形断面を有するその当初の形状には戻らない。円形断面を有する当初の巻回パッケージから前述した塑性変換（または塑性変形）によって得られるこのパッケージを成形パッケージ２７（図８）と称する。成形パッケージ２７の形状は、十分な力が加えられない限り不変であり、したがって、エアバッグの休止状態にある。無論、ガス発生器が起動されて、ガスチャンバ内の圧力が上昇し、エアバッグが展開するときには、成形パッケージがその形状を解放する。

成形パッケージ２７の断面は、円形断面を有する巻回パッケージ２５の塑性変形後は楕円である。曲げ領域は最も激しい湾曲を示す。なお、ここで、成形パッケージ２７を形成するエアバッグスキンの湾曲の大きさは（楕円の特性のように）一定ではないが、湾曲の方向は（同様に楕円の特性のように）成形パッケージ２７内で変化しない。数学的表現で言うと、成形パッケージ２７のエアバッグスキンの曲率は単調である。

数学的に正確ではないが、成形パッケージは、長さａを伴う長辺と、長さｂを伴う短辺とを有する。数学的に正確に述べると、「ａ」は最大直径を示し、「ｂ」は最小直径を示す。好ましくは、ａは２０ｍｍ〜５０ｍｍであり、ｂは１０ｍｍ〜２５ｍｍである。また、ａは少なくとも１．５×ｂであることが好ましい。

図８から分かるように、エアバッグスキンの上縁部１２ａは長辺に沿って延びる（先で与えられた定義による）。また、図８から分かるように、装着ラグ（示されているのは装着ラグ３０である）は長辺と略平行に延びて上縁部１２ａで終わっており、それにより、装着ラグ３０および成形パッケージ２７が図示の断面で「ｂ」を形成する。硬質装着要素（図８には硬質装着要素３２が示されている）をそれぞれの装着ラグ３０，３０’，３０”に取り付けることができる。例えば、特に金属薄板またはプラスチックから形成できるこの硬質装着要素３２を接着することができ、あるいは、装着ラグ３０が二重壁である場合にはこの装着ラグ３０の内側に硬質装着要素を置くことができる。これらの硬質装着要素３２を用いると、車両のルーフレール６５で、成形パッケージの長辺が通常は好ましい略上下方向に延びるようにカーテンエアバッグを装着できることが達成される（図９）。

図１０は、請求項８に係る第２の実施形態を断面図で示している。第１の実施形態との違いは、装着ラグ３０および硬質装着要素３２の方向が反対であるという点である。装着ラグ３０および成形パッケージは「ｐ」を形成する。

図１１は、請求項８に係る第３の実施形態を断面図で示している。ここで、エアバッグスキンは２つの部分を有する。第１の部分は、巻回パッケージへと丸められて、前述した楕円断面を有する成形パッケージへと変形され、また、第２の部分は、第１の部分と１つの折り１９を示す上縁部との間で延びる。この折りは、パッケージの塑性変形の前または後に適用できる。

最初の２つの実施形態では、通常、成形パッケージをその形状に維持するために巻回体などが必要とされない。第３の実施形態は、通常、その形状を維持するために１つ以上の巻回体を必要とする。

前述した実施形態において、成形パッケージは、略楕円断面を有しており、通常は円形断面を有する巻回パッケージの塑性変形によって得られる。この形状は、通常、それを２つのプレートを用いた簡単なプレスにより作ることができるため好ましい。しかし、より複雑な断面、例えば三角形断面を有する成形パッケージを生成することも可能である。そのような形状の利点は、カーテンエアバッグがルーフレールと天井との間で利用できる空間内に非常にうまく嵌まり込むことができるという点である。欠点は、より複雑なプレス、すなわち、少なくとも３つのプレートを有するプレスが必要であるという点である。

最も重要な用途となる可能性が高いカーテンエアバッグの例で本発明を説明してきたが、本発明に係るエアバッグを他の種類のエアバッグ、特にサイドエアバッグまたは膝エアバッグにすることもできることを強調する必要がある。

１０ カーテンエアバッグ
１２ エアバッグスキン
１２ａ 上縁部
１２ｂ 下縁部
１２ｃ 右縁部
１２ｄ 左縁部
１４ 第１の側壁
１６ 第２の側壁
１８ 縁部縫い目
１９ 折り
２０ ガス供給要素
２２ ガス供給要素の上側部分
２５ 巻回パッケージ
２７ 成形パッケージ
３０，３０’，３０” 装着ラグ
３２ 硬質装着要素
５０ プレス
５２ 下側プレート
５４ 上側プレート
６０ シリンダ
６５ ルーフレール
Ｇ ガスチャンバ
Ｇ１，Ｇ２ サブチャンバ

Claims (13)

1. 自動車用の内部構造と天井との間に収容されるカーテンエアバッグにおいて、
   ガスチャンバ（Ｇ）を取り囲む２つの側壁（１４，１６）を有し、熱可塑性成分によってコーティングされたエアバッグスキン（１２）を備え、
   前記エアバッグスキン（１２）は、広げた状態から巻き上げることによって、断面略円形の中空チューブ状の巻回パッケージ（２５）を形成し、
   前記巻回パッケージ（２５）をプレスによって塑性変形させ、互いに平行な対向面を有する非円形断面の成形パッケージ（２７）を形成する構成であり、
   前記成形パッケージ（２７）は、前記ガスチャンバ（Ｇ）内の圧力が外部の圧力を超えない限り不変とすることを特徴とする、カーテンエアバッグ。
2. 成形パッケージにおける側壁（１６，１８）の湾曲の方向が単調であることを特徴とする、請求項１に記載のカーテンエアバッグ。
3. 成形パッケージ（２７）が長辺（ａ）と短辺（ｂ）とを有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のカーテンエアバッグ。
4. 長辺（ａ）が短辺（ｂ）の少なくとも１．５倍の長さであることを特徴とする、請求項３に記載のカーテンエアバッグ。
5. 成形パッケージ（２７）が楕円断面を有することを特徴とする、請求項３または請求項４に記載のカーテンエアバッグ。
6. エアバッグの縁部（１２ａ）が長辺に沿って延びることを特徴とする、請求項３から請求項５の一項に記載のカーテンエアバッグ。
7. 装着要素（３０，３０’，３０”）がエアバッグスキンの縁部から延びることを特徴とする、請求項１から請求項６の一項に記載のカーテンエアバッグ。
8. 装着要素が少なくとも１つの硬質装着要素（３２）を備えることを特徴とする、請求項７に記載のカーテンエアバッグ。
9. エアバッグスキン（１２）がプラスチック基布から形成されることを特徴とする、請求項１から請求項８の一項に記載のカーテンエアバッグ。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のカーテンエアバッグを製造するための方法であって、
    エアバッグスキンを円形断面を有する巻回パッケージ（２５）へと丸めるステップと、
    巻回パッケージ（２５）をプレート（５２，５４）を用いて少なくとも２つの側からプレスすることによって巻回パッケージを成形パッケージ（２７）へと変換するステップと、
    を有する方法。
11. プレスは、パッケージ１メートル当たり少なくとも５０００Ｎで行われることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. プレス中にパッケージに対して更に熱が加えられることを特徴とする、請求項１０または請求項１１に記載の方法。
13. 少なくとも１つのプレートが８０℃を超えて加熱されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
    

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