KR20140010441A

KR20140010441A - 일체형 직조 에어백

Info

Publication number: KR20140010441A
Application number: KR1020137026806A
Authority: KR
Inventors: 미카엘 베커; 안드레아스 엔더레인
Original assignee: 글로벌 세이프티 텍스타일즈 게엠베하
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2014-01-24
Also published as: BR112013020228A2; WO2012139696A1; MX2013011803A; CA2832745A1; US20150367807A1; EP2697097A1; JP2014515712A; CN103492237A; DE102011017207A1

Abstract

본 발명은 가스로 채워질 수 있는 적어도 하나의 챔버를 한정하는 대향하는 두 개의 직물층들을 가지는 자동차들을 위한 일체형 직조 에어백과 관련되어 있다. 상기 직물층들은 직물층과 연결된 적어도 하나의 공간을 가지는 경사 및 위사들로 구성되고, 팽창상태에서 다른 하나로부터 직물층들의 공간을 한정하는 것을 특징으로 한다. 상기 공간은 소위 테더실들(TF2, TF3, TF4, TF5)이라고 하는 일부 경사 및 /또는 위사로 형성되며, 팽창상태가 되면 이에 대응하여, 결합된 직물층에 의해 형성된 공간을 빠져 나와 반대편 직물층의 방향으로 연장, 반대편 직물층의 경사 및/ 또는 위사들과 연결된다. 경사 테더실들이 반대편 직물층을 들어갈 때에 상기 경사 테더 실들 각각은 처음엔n개 위사들과 직조되고, 챔버의 내부에서 적어도 n + 1위사들 상부에 부상해 있으며, 위사가 반대편 직물층을 들어갈 때에 상기 위사 테더 실들 각각은 처음엔n개 경사들과 직조되고, 다음으로 챔버의 내부에서 적어도 n + 1개 경사들 상부에 부상해 있다.

Description

일체형 직조 에어백{ONE-PIECE WOVEN AIRBAG}

본 발명은 일체형 직조(OPW, One-Piece Woven) 에어백에 관한 것이다.

EP 1 080 996 A2에서 주지된 바와 같이, 자동차용 일체형 직조(OPW) 기체백 또는 에어백은 기체 팽창식 챔버를 정의하는 두 개의 대향 직물층들(woven fabric layers)을 포함하며, 상기 직물층들은 직물층들을 연결하는 테더(tether)와 함께 경사 및 위사들로 구성된다. 테더는 팽창 상태에서 직물층들간의 각각의 간격을 결정하고, 대응 직물층에 의해 형성된 영역을 빠져 나와 반대편 직물층 방향으로 연장되어 반대편 직물층 위사들과 연결되는 여러 개의 경사에 의해 형성된다. 테더는 일체형 직조 사이드 커튼 에어백(OPW side curtain airbag)의 일체적 구성요소로서 테더의 역할을 가지며, 팽창할 경우 에에백을 축소시킨다. 종래기술의 에어백에서, 부상 상태의 실(floating threads)(예. 경사)은 반대편 직물층과 각각 직각 상태로 직조된다(예. 위사). 이러한 배열은 팽창으로 인해 발생된 각기 상이한 장력들이 직조된 곳을 따라 미세 균열(microtear)들을 발생시키거나, 코팅된 곳의 경우, 미세 균열들이 에어백의 팽창에 의해 부풀어오르면서 작은 구멍들로 형성되고, 그 결과 에어백에서 누출들이 일어나게 된다는 단점이 있다. 이것의 부정적 결과는 에어백의 리크다운(leakdown) 시간의 상당한 감소이다. 충돌 및 충돌 뒤따르는 전복사고에 있어서, - 즉, 기체손실로 인해 수축이 되기 전에 5초 정도 동안 사이드 커튼 에어백은 팽챙되도록 요구되어지므로, - 상기 설명한 누출은 이러한 상황에서 치명적인 것으로 드러날 수 있다.

예를들면, EP 1 080 996 A2에서, 테더들은 X-테더라는 X자형 단면을 가지며, 이로 인해 팽창시 25% 면적감소가 일어난다. 에어백 벽부 또는 직물층의 “제어된” 전체 표면적과 달리 테더 영역에서는 포물선형의 볼록한 부분이 형성된다. 수축은 부상된(float) 테더 실들에 의해 수행된다. 상기 특징에서 개시된 테더들은 경사 테더 실들을 포함하며, 이들 모두는 각각의 직물층에 진입함에 따라, 그 일단 및 이들이 끌어 당겨지는 동일한 제 1위사에 동시에 병치되도록 포함된다. 이에 따라, 상기 단 하나의 위사(weft thread) 상에 과도한 충격이 가해짐에 따라, 인접 코팅 영역 상에 상기 미세 균열이 발생하거나, 직조층에서 코팅의 부분적 박리가 일어나게 된다.

사이드 커튼 에어백들의 충돌 후 상태를 위한 규칙에 관한 법률 -미국 표준 FMVSS 226(이탈 경감) - 의무 사항을 비추어 볼 때, 상기 선행 기술의 기체 에어백 성능은 명시된 이유로 요건을 갖추기 어렵다.

본 발명의 목적은 선행 기술로부터 알려진 단점을 방지하거나 적어도 크게 감소시키는 일체형 직조 에어백를 제공하는데 기초를 두고 있다.

이러한 목적은 청구항 1항에 의한 일체형 직조 에어백에 의해 우선적으로 달성되며, 청구항 1항은 적어도 하나의 기체 팽창식 챔버를 정의하는 두 개의 대향 직물층 들을 포함한다. 직물층들은 적어도 하나의 테더를 가지는 경사 및 위사들을 포함하며, 테더는 직물층들로 연결되고, 팽창시 일 직물층과 타 직물층 간들의 공간을 정의한다. 상기 테더는 테더 실들이라고 칭하는 일부 경사 및/또는 위사들에 의해 형성되며, 팽창상태가 되면 이에 대응하여, 결합된 직물층에 의해 형성된 공간을 빠져 나와 반대편 직물층의 방향으로 연장, 반대편 직물층의 경사 및/ 또는 위사들과 연결된다. 상기 경사 테더 실들 각각은 처음에 루프모양을 형성하며 위사들로 직조되고, 챔버 내부에서 적어도 n + 1개의 위사들 상에 부상되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 에어백의 팽창을 일으키는 장력들은 테더 실들의 향상된 직조법에 의해 감소되거나, 통계적으로 일부 위치들로 분배되는 이점이 제공된다. 이에 따라, 부상된 직물의 코팅 또는 라미네이션의 찢어짐을 방지한다. 또한, FMVSS 226의 요구사항도 현재 본 발명에 따른 구조에 의해 만족시키며, 더 높은 경도 강성을 가지는 비대칭 에어백에도 적합하다.

도 1은 종래 기술의 X-테더(X-tether)의 기본 구조를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 에어백의 일부의 간략 단면도로, 각 경우에 있어 팽창된 테더 실들이 반대측 직물층과 직조되면서 볼록부(bulge) 영역 내에 루프를 형성하는 것을 도시한다.
도 3은 도 2의 상황에서 각각의 부상된 테더 실들을 순차적으로 직조한 것을 도시한다.
도 4는 도 3 및 도 4의 직물 변형예(variant)들의 상면도(top-down view)이다.
도 5는 종래 기술의 에어백의 일부를 간단하게 단순화하여 도시한다.
도 6a 내지 도 6d는 도 2 및 도 3의 경우에서, 각각의 부상된 테더 실들을 순차적으로 직조하는 것에 대한 다른 실시예를 도시한다.

본 발명의 더 바람직한 실시예에서, 챔버 외부에서 상기 경사 테더 실들은 챔버직(chamber weave), 특히 L 1/1 평직(plain weav)에서 반대편 직물층으로 직조되기전, 적어도 n + 1개의 위사실들 상부에 연속적으로 부상 된다. 이에 따라, 구조의 신축성을 향상시키며, 직조층에서 테더의 직조된 지역에서 찢어짐에 대한 에어백의 저항력을 높이는 등의 이점이 제공된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 복수 개의 테더를 배열함에 있어서 부상된 경사 테더 실에 체계적 교번이 일어나도록 함에 따라, 제1 테더 내에서는 상기와 같이 팽창되는 경사 테더 실들이 다음 테더에서는 팽창되지도 않으며, 또한 테더로 기능하지도 않게 된다. 이로 인해, 단일의 테더의 테어 실들 상에 가해지던 충격이 복수 개의 테더 실들로 좀 더 균일하게 분배될 수 있다. 또한 이로 인해 테더 방향 (종축 방향)의 모든 실들에 균일하고 주름없는 작업(working-in)이 이루어질 수 있고, 따라서 이어지는 배열에서 팽창 테더 실들의 체계적 교번으로 인해 느슨한 종축방향 (경사)의 형성이 방지된다. 또한 세 개의 횡방향 실들에 의해, 반대측 직물층 내의 테더 실들의 직조에 전단력(shear forces)이 수용됨에 따라, 테더 구조가 전반적으로 좀 더 안정적이고 탄력적으로 되어, 기능적 신뢰성이 더해진다. 결과적으로 장력경감을 강화시키면서 수명을 증가시킨다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 데터 지역에서 직조된 실들 사이에 남아있는 실들과 해당 직물층에서 부상된 실들의 비율은 ≤ 6:1인 것이 최적이라고 증명되었다. 예를 들어, 7: 1 또는 더 높은 실 비율은 장력의 차이를 증가시킬 수 있다. 바람직하게, 네번째 실마다 테더 길이 상으로 부상된다.

상기 목적은 또한 청구항 5에 기술된 일체형 직조 에어백에 의해 달성될 수도 있는데, 상세 사항은 상기 설명된 바와 동일하며, 다만 테어 실들이 경사와 직조된 위사라는 점이, 경사가 위사와 직조된 것이 특징인 청구항 1과의 유일한 차이점이다.

본 발명의 더 나은 이해를 위해 디자인된 방법을 보여주는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 방식으로 간략하게 설명한다. 여기서, 에어백, 일체형 직조 에어백, 커튼백은 다른 것이 아닌 동일한 것으로 즉, 일체형 직조 에어백을 포함하는 것으로 이해된다.

도 1은 종래 기술의 X-테더(X-tether)의 기본 구조를 도시한다.

도 2는 본 발명에 따른 에어백의 일부의 간략 단면도로, 각 경우에 있어 팽창된 테더 실들이 반대측 직물층과 직조되면서 볼록부(bulge) 영역 내에 루프를 형성하는 것을 도시한다.

도 3은 도 2의 상황에서 각각의 부상된 테더 실들을 순차적으로 직조한 것을 도시한다.

도 4는 도 3 및 도 4의 직물 변형예(variant)들의 상면도(top-down view)이다.

도 5는 종래 기술의 에어백의 일부를 간단하게 단순화하여 도시한다.

도 6a 내지 도 6d는 도 2 및 도 3의 경우에서, 각각의 부상된 테더 실들을 순차적으로 직조하는 것에 대한 다른 실시예를 도시한다.

도 1을 참조하면, 41° 20'의 각으로 팽창된 X-테더의 기본 구조 및 d에서 s로 25%까지 짧아진 형태를 도시하고 있다.

100 x cos α

75%

h1 = d x sin α (에어백 벽들 사이의 두께)

s = d x cos α (수축된 테더 길이)

테더의 길이 및 수축과 상관관계의 곡선들은 모두 45°의 각도이다. 이론적으로, 테더의 스탠딩 각도(standing angle)는 30%의 수축에 해당하는 것으로 도출된다. 그러나 실제 팽창 테스트에서, 팽창각 α = 41° 20'으로, 즉, 평평하게 펼쳐질 때와 비교하여 축소는 길이의 25% 내지 75%가 된다.

cos α = 0.75088 x 100 = 75%

N/cm2 x 0.70711 (sin 45°)에서 가압은 - LD-dyn를 측정한 후 시그마 값을 계산한 것처럼- N/cm에서 날실 및 씨실 방향에서 견인 하중(traction load)을 가한다.

다음 식에 의해 계산된 테더에 관한 견인하중은 테더(씨실)의 방향에 대해 가로방향으로 균일하다.

N/cm x 100

---------------- = cN/Fd

Fd/cm

테더(날실)의 방향에서, 실(thread)상에는 다음의 총 세 개의 상이한 견인 하중이 존재한다:

- 전체 표면적(실의 총 수/ cm)

- 볼록한 부분의 얇은 표면부

- 비율 3:1, 견인 하중의 1.33배에 해당, 및

- 테더 실들의 경우, 실의 밀도 및 테더 기능, 그리고 다음 식에 의해 주어지는 길이 수축으로 인해, 반대 직물층의 수용측 실들 상에는 8배의 견인 하중이 응력(shear force)으로 인가된다.

N/cm x 100 x 2

--------------------- = cn/테더 실

Fd/cm

-----------

4

테더 실들의 견인 하중을 구조(데니어(denier), 계수, 실의 비율)적으로 계산하면, 8배의 견인하중은 훅의 범위(Hooke's range)내에서 < 1% 변형(strain)에 해당한다.

팽창될 때 커튼백(curtain bag)의 두께는 다음을 포함한다:

-에어백 2층 구조 몸체의 두께(도1의 h1) 및

-테더 영역에서 최종 포물선으로 돌출부상부로 확장된 높이.

도 1을 참조하여 예를 들면, 백의 높이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

h1 = d x sin α

= 63.83 x 0.66044

h1 = 42.17 mm

s = d x cos α

= 63.83 x 0.75088

s = 47.93 mm

에어백이 팽창되면 테더 실들은 d에서 s로 축소된다. β각 하의 원형 단면부분의 호(d)의 길이는 증가된 반지름 또는 현을 의미할 수 있다. 따라서, 영역 F1(원형 단면)은 영역 F2(포물선 단면)와 동일하다.

도 2에 따르면, 상응하는 반대편 직물층을 직조하는데 있어서 볼록한 부분에 부상된 테더 실(floating tether thread) TF2의 굽은 부분 A2를 도시한다. 각각의 원은 X-테더 직조 XTA1 및 XTA2를 정의하며, d는 테더의 폭을 나타낸다.

경사(TF2)는 원으로 표현된 위사들(SU)의 아래쪽 직물층을 빠져나가 위치(XTTA1)까지 다다르고, 아래쪽 직물층 중에서 두번째 위사들(SU) - 즉, 테더 지역이 시작하는 곳- 하부에 부상되어(float), 그런 다음 세번째 위사들 (SU) 상부로 부상한다. 다음으로, 다시 하나의 위사(S1)가 직조되고, 이에 따라, 테더 실(TF2)이 하부 직물층(U)을 빠져 나가 위쪽 직물층(O)으로 연장됨으로서, 테더(T)의 중심축(MA)에 대해 대칭적인 점모양을 이루며, 위쪽 직물층으로 직조된다. 에어백이 팽창될 때, 테더 실(TF2)은 견인력의 영향을 받게 되며, 이에 의해 테더 지역 안에서 위사들(S1 및 S2)이 견인되어, 위사들(S1 및 S2)이 에어백의 중심부의 휘어진 부분에서 견인되도록 한다. 기체팽창 챔버에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각각의 테더 실이 세개의 위사에 걸쳐 부상되어 있기 때문에, 견인이 직물의 평면상에 미치는 영향은 약하다(mild).

도 3을 참조하면, 도 2에서 나타낸 것과 같이 테더 실(TF3)의 루프부(loopings, A3)가 도시되어 있는데, 다만 테더 T의 중심축(MA, (도 2 및 도 4참조) 방향에서 도시된 것처럼, 테더(T)가 제 1위사 상에 루프부를 형성한다는 차이가 있다. 포물성 형태의 볼록부 영역 내의 루프부와 더불어, 앞의 두 개의 횡방향 실들(위사, QF)이 반대측 직물층의 전체 표면적 안에서 테더 실들의 횡방향 견인을 수용하고 있다.

도 4를 참조하면, 도6(TF2 내지 TF5)의 상면도 뿐만 아니라 도 2 및 도 3(TF2 및 TF3)에서 도시된 것처럼, 테더 실들이 반대편의 직물층에서 루프를 형성하거나 직조되는 방법의 변형예를 도시한다. 도 4의 좌측에서, 경사들은 직물층의 세로방향으로 하단부터 1 내지 15로 번호가 매겨져 있다. 부상된 테더 실들 사이에 게재된 것은 실 비율 4/1로 각각의 직물층 내에 짜여진 “일반” 경사들이다. 이것의 실시예로, 각방향(angular direction)을 따라 아래서부터 위의 직물층들까지 부상된 테더 실들이 도시된다. 도1에서 보여진 테더의 기본 구조에 상응하여, 이것은 반대각 방향으로 동일하게 적용된다.

도 5를 참조하면, 종래 에에백 기술의 일부가 간단하게 단순화하여 도시된다. 경사들(11)은 자유롭게 정의된 점(13)에서 교대로 L 1/1 직조에 아래쪽 직물층(12)에서 위쪽 직물층(14)으로 직조된다. L1/1 직조에서 -아래쪽 직물층(12)에서처럼- 직조되는 것을 특징으로 한다. 그렇게 해서, 모든 부상된 경사들은 동일한 위사상에 직조된다. 이로 인해 팽창시 장력이 증가할 수 있으며, 결과적으로 직조선을 따라 매우 작은 구멍이 발생되고, 따라서 원활한 전개가 이루어지지 않을 수 있다.

도 6a 내지 도 6d를 참조하면, X-테더의 볼록한 부분으로 TF2에서 TF5 각각을 구조화한 다양한 예들을 도시한다. 또한 테더 실들이 상응하는 반대편 직물층으로 직조되는 방법을 나타낸다. 단층에서 이러한 직조는 보통 평직(plain weave)으로 완성된다. 또한 레프직(rep weave) 또는 바스켓직(basket weave)으로 완성되거나 상기 설명했던 3가지 방식을 결합하여 완성할 수 있다. 그러나, 모든 부상된 경사들이 동일한 위사를 루프화 하지는 않는다(도 6a, 6b 및 6c). 대신에 적어도 두 개의 위사들에 분배됨으로써, 에어백 전개시 하중이 일부 위사들에 걸쳐서 분배되는 이점이 있다. 이러한 것 중 가장 특별한 이점은 위사가 두 개 또는 세 개 위사들에 걸쳐 떠있는 지역에서 일정 거리 벗어날 수 있도록 쉽게 늘어난다는 것이다. 이러한 길이의 증가는 위사에 가해지는 순간힘을 감소시키며, 테더의 굽은 위치의 결과로 가해지는 순간힘은 더 감소한다.

상기 설명에서 본 발명은 테더 실들이 각 경사들과 위사들이 직조되는 것을 설명한다. 그러나 5 내지 8항에 있어서 본 발명은 테더 실들이 위사로서 경사와 직조되는 일체형 직조 에어백을 포함한다. 일체형 직조 에어백의 천이 직물 짜는 기계에 놓이는 방법에 따라 하나 이상의 다른 접근법이 채용될 수 있다. 다른 모든 관점에서, 세부사항은 동일하게 유지된다. 즉, 청구항 5 내지 8에 있어서, 테더 지역안에서 날실 시스템들은 청구항 1 내지 4에 명시된 것들의 반대의 개념으로 간단하게 실시할 수 있다.

Claims

적어도 하나의 기체 팽창식 챔버를 한정하는 대향하는 두개의 직물층들을 특징으로 하는 자동차용 일체형 직조 에어백에 있어서,
상기 직물층들은 상기 직물층들과 연결된 적어도 하나의 테더(tether)와 함께 경사 및 위사들로 구성되고, 팽창 상태에서 또 다른 하나로부터 직물층들의 공간을 한정하고,
상기 테더는 경사 및/또는 위사들, 소위 테더 실들의 일부에 의해 형성되고, 팽창 상태에 비례하여 결합된(associated) 직물층에 의해 형성된 공간을 빠져 나오고, 반대편 직물층의 방향으로 연장되고, 경사 및/또는 위사들과 연결되며, 반대편 직물층을 들어갈 때에 상기 경사 테더 실들 각각은 처음엔n개 위사들과 직조되고, 다음으로 챔버의 내부에서 적어도 n + 1개 위사들 상부에 부상(float)해 있는 것을 특징으로 하는 일체형 직조 에어백.
제 1항에 있어서,
상기 경사 테더 실들은 챔버직(chamber weave), 특히 L 1/1 평직(plain weav)에서 반대편 직물층으로 직조되기 전, 상기 챔버의 외부에서 적어도 n + 1 개 위사들 위에 연속적으로 부상되어 있는 것을 특징으로 하는 일체형 직조 에어백.
제 2항에 있어서,
복수의 테더들을 배열함에 있어, 경사 테더 실들이 체계적으로 교번하게 함으로써,
제1테더에서 상기 부상된 경사 테더 실들이 다음 테더에서는 부상되지 않는 것을 특징으로 하는 일체형 직조 에어백.
제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서,
직조된 실들 사이에서 남아있는 실들과 해당 직물층에서 부상된 실들의 비율은 ≤ 6:1인 것을 특징으로 하는 일체형 직조 에어백.
적어도 하나의 기체 팽창식 챔버를 한정하는 대향하는 두개의 직물층들을 특징으로 하는 자동차용 일체형 직조 에어백에 있어서,
상기 직물층들은 상기 직물층들과 연결된 적어도 하나의 테더(tether)와 함께 경사 및 위사들로 구성되고, 팽창 상태에서 또 다른 하나로부터 직물층들의 공간을 한정하고,
상기 테더는 경사 및/또는 위사들, 소위 테더 실들의 일부에 의해 형성되고, 팽창 상태에 비례하여 결합된(associated) 직물층에 의해 형성된 공간을 빠져 나오고, 반대편 직물층의 방향으로 연장되고, 경사 및/또는 위사들과 연결되며, 반대편 직물층을 들어갈 때에 상기 위사 테더 실들 각각은 처음엔n개 경사들과 직조되고, 다음으로 챔버의 내부에서 적어도 n + 1개 경사들 상부에 부상해(float) 있는 것을 특징으로 하는 일체형 직조 에어백.
제 1항에 있어서,
상기 경사 테더 실들은 챔버직(chamber weave), 특히 L 1/1 평직(plain weav)에서 반대편 직물층으로 직조되기 전, 상기 챔버의 외부에서 적어도 n + 1개 경사들 위에 연속적으로 부상 되어 있는 것을 특징으로 하는 일체형 직조 에어백.
제 2항에 있어서,
복수의 테더들을 배열함에 있어, 위사 테더 실들이 체계적으로 교번하게 함으로써,
제 1테더에서 상기 부상된 위사 테더 실들이 다음 테더에서는 부상되지 않는 것을 특징으로 하는 일체형 직조 에어백.
제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서,
직조된 실들 사이에서 남아있는 실들과 해당 직물층에서 부상된 실들의 비율은 ≤ 6:1인 것을 특징으로 하는 일체형 직조 에어백.