JP2000514014A - 非円形ベント・ホールを有するエアバッグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この開示では、非円形のベント・ホールが伝統的な円形のベント・ホールを代替しているエアバッグが記載されている。ベント・ホールは、一般的に、エアバッグのパターンにおいて幾何学的な非対称を呈し、その幾何学的形状において、応力集中を与える。エアバッグの拡開の調査によると、円形のベント・ホールは拡開の初期の段階の間に伸長することがわかる。これによって、ファブリックが歪む際に、応力の集中が、円の２つの円周上の点において生じる。この発見に基づき、発明者らは、拡開の初期の間は、楕円や菱形などの非円形のベント・ホールが効果的であると判断した。その理由は、この非円形のベント・ホールは、この初期の歪みの間はより自然な位置関係を与え、それによって、この領域に追加的な歪みを生じさせないからである。

Description

【発明の詳細な説明】 非円形ベント・ホールを有するエアバッグ 発明の背景 この出願は、１９９６年７月１０日に出願された米国特許仮出願第６０／０２ １５００号に基づいており、この仮出願は、更に、１９９６年６月２８日に出願 された米国特許仮出願第６０／０２０８５１号に基づいている。発明の分野 本発明は、可撓性を有する圧力容器構造におけるベント・ホールに関する。本 発明は、特に、エアバッグにおける非円形のベント・ホールに関する。関連技術の説明 エアバッグのベントは、通常エアバッグの背面パネル上のいずれかの位置に配 置されている１つの円形のホール（また、設計によっては、２つのホールのこと もある）であるのが一般的である。これらのベントは、インフレータ・ガスがエ アバッグの外に出るための経路を提供することによって、エアバッグを収縮させ る。収縮しつつあるエアバッグは、衝撃の間に、乗員を適切な比率で減速させる （すなわち、乗員がエアバッグに向かって衝突する際にエアバッグ内の圧力が増 加するので、ベントは、内部圧力を緩和するまたはよりよく制御する機能を有す る）。何らかのタイプのインフレータ・ガス・ベントがなければ、エアバッグは 、非常に硬質なものとなるのが一般的であり、それによって、乗員に対してより 大きな減速力がかかり、乗員をシートの方向にリバウンドさせ、むち打ち症の潜 在的な原因となる。ベントはまた、意図しない拡開が生じた場合に、エアバッグ を急速に収縮させる。 ベントの幾何学的形状は、２つの基本的な設計上の考慮に基づく。第１に、イ ンフレータ・ガスがそれを通過して流れることを可能にする程度の効率性を有す る形状でなければならない。円形のベントは、おそらく、この規準によって開発 されたものであった。というのは、それが、２次元の幾何的形状としては、最良 の面積対円周比を与えるからである。しかし、第２の設計上の規準は、効率的な 構造上の形状であり、これは、特定のエアバッグの幾何学的形状と構成とに明ら かに依存する。以下で説明する非円形の形状は、構造的に効率的であると同時に 合理的な流れの経路をも提供する幾何学形状を与えようとするものである。 発明の概要 この出願で開示されているように、非円形ベントというコンセプトは、伝統的 な円形のベント・ホールではモジュールの拡開の初期の段階の間にかなりの伸長 を被ることを本発明の発明者らが発見したことから生まれた。発明者らは、エア バッグの構成からベントの補強材（この業界では、「二重材（ダブラと称する） を取り去ると、円形の幾何学的形状において開始するエアバッグの破損が生じる ことを示す一連の静止拡開モジュール・テストを行った。このエアバッグの破損 が、エアバッグの構成からベント・ダブラを廃止したいという希望と結合して、 非円形ベントという幾何学的形状のコンセプトを示唆した。 構造的な観点からは、ベントは、ファブリックの膜構造における幾何学的な不 連続性であり、エアバッグが加圧される際に応力の集中を生じさせる（すなわち 、ベントは構造における空隙であるから、負荷が局所的に包囲しているファブリ ックによってサポートされなければならず、従って、応力の集中を生じさせる） 。ファブリックは、負荷を配分することにより存在しないファブリックの分を負 担させるので、剪断応力（これは、ファブリックの構造には有害である）が、必 然的に、ベントの周囲のファブリックに誘導される。 ベント・ホールは、エアバッグ構造の可撓性を増加させ、それにより、ホール の周囲のファブリックを伸長させる。この伸長の間のいずれかの時点で、ファブ リックは、抵抗を開始する。しかし、このファブリックは、限られた量以上の伸 長を受けると、破損してしまう。本発明の発明者らは、ベント・ホールが円から 楕円に最初に変形すると、ベント・ホールの周囲のファブリックがきわめて容易 に伸長することを、発見した。最初に変形がなされた後で初めて、ファブリック は、伸長に対する著しい抵抗を開始する。しかし、その時点までに、ファブリッ クの有する使用可能な「伸長」の多くは使い果たされており、抵抗が、僅かの間 の最終的な伸びの間だけ維持されて、破損に至る。 非円形のベント・ホールというコンセプトは、ファブリック構造の空隙によっ て生じる可撓性を最小化する幾何学的形状を与えることになる（ベント・ホール を横断する部分にはファブリックが存在しないので、ファブリックが存在する場 合よりも必然的に可撓性は大きくなる。この可撓性が大きい領域によってファブ リック内での負荷の分配が妨げられ、周囲のファブリックは、追加的な負荷を、 従って、追加的な応力を負担することが強いられる）。特に、設置されたベント の幾何学的形状が実際の拡開の間の歪んだベントの幾何学的形状と類似している 場合には、生じる応力を著しく少なくすることができる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の実施例による楕円形のベント・ホールを示す図である。 図２は、本発明の第１の実施例による菱形のベント・ホールの図である。 図３は、逆三角形のベント・ホールを示す図である。 図４は、三角形のベント・ホールを示す図である。 図５は、楕円形のベント・ホールを有するエアバッグの背面図である。 図６は、逆（反転された）三角形のベント・ホールを有するエアバッグの背面 図である。 図７は、エアバッグ材料の直交異方的な性質に従って選択された大きさを有す るベント・ホールを示す図である。図面の詳細な説明 図１に示されている楕円形のベントは、モジュールの拡開の間に円形のベント が卵形に伸長したことの発見から生み出された。楕円を用いることによって、フ ァブリックは、負荷をより効率的に負担するように配置され、円形のホールから 楕円に移動するのに要求される可撓性が不要になる。従って、予め「変形」され た状態にあるファブリックは、直ちに伸長に対して抵抗し、従って、このファブ リックは、その「伸長能力」のすべてを発揮して、変形や破れに耐えることが可 能になる。これによって、より効率的で堅固な構成が得られる。 ファブリックの連続的な応力を利用するには、ベント・ホールの形状が楕円に 限定される必要はない。スリット、長方形または任意の引き延ばされた形状であ れば、伸長および破れに対する連続的な抵抗を直ちに提供してくれる。 伸長の方向は、伸長係数が低である軸に平行な方向であるのが好ましい。例え ば、図５には、ほぼ長方形であるエアバッグが示されている。最大の伸長は、膨 張軸の方向にほぼ平行である（すなわち、エアバッグが膨張する際の運転者の方 向）。しかし、最大の伸長が他のいずれかの方向を向くことも、この出願の開示 の範囲に含まれる。これは、典型的には、エアバッグの幾何学的形状とファブリ ックの向きとに依存し、容易に決定することができる。 楕円が効果的であるのは、周囲が滑らかで連続的であるために、長方形の頂点 やスリットの端部などとは異なり、応力が集中する領域が生じないという観点に よる。しかし、長方形の頂点やスリットの端部を丸くすることにより、これらの 領域における応力の集中を減少させることができる。楕円の長軸は、バイアス・ ファブリック方向に、即ち、ワープおよびフィルの方向の間を向いている。 図２に示されている菱形のベントの幾何学的形状は、異なる強化機構を利用し ており、ファブリック織りのワープおよびフィル方向と平行である。そうするこ とによって、発明者らは、エアバッグのメインの対角線方向のシームに適用され ているのと類似の直交性の原理を、ベント領域における負荷耐性に適用している 。菱形は、ワープおよびフィル作成の方向が、菱形の平坦面に垂直となるように 、向けられる。この設計により、ファブリックは、その最適な構成において、す なわち、ワープおよびフィルの方向において、負荷を負担することが強制される 。菱形の頂点は、応力がかかると鋭角であるコーナーにおいてファブリックの構 造が裂ける傾向を最小化するために、丸くすることができる。 図３および図４に示されている（コーナーは丸くされている）三角形および逆 （反転された）三角形もまた、ファブリックのワープおよびフィル・ラインと平 行であるエッジを有し、適切な流れ面積を与える。特に、逆三角形は、図６に示 されているエアバッグの作成された幾何学的形状と類似の形状を与える。 ベントの幾何学的形状に関する観察を最後にひとつ行う。ファブリックの係数 が直交異方的である（例えば、時として用いられる非平衡構成ファブリックに対 して、ワープ係数が、フィル係数よりも低いのが典型的である）と仮定すると、 ベントの当初の形状は、既に示した例ほどには対称的ではあり得ない。すなわち 、ファブリックがワープ方向に沿ってより大きな伸長を経験すると仮定すると、 （例えば）菱形は、当初は、正方形というよりもより長方形に近く、それによっ て、最終的には菱形は対称的である。ベントの当初の形状は、ファブリックの構 成の実際の係数に従ってベントの寸法をスケーリングすることによって、決定す ることができる。この例は図７に示されており、長い距離に対する短い距離の比 率は、長い距離に平行な方向における伸長係数に対する短い距離に平行な方向に おける伸長係数にほぼ等しい。 例 ４つのエアバッグが、４５Ｘ１００デニールのカレンダされたナイロンから作 られ、ＤＩ−１インフレータを用いてＴ３００モジュールから９０°で拡開され た。はじめの２つのエアバッグは、楕円形のベント・ホールを有し、次の２つの エアバッグは、菱形のベント・ホールを有していた。楕円の幾何学的形状は、２ ８．５ｍｍの長軸と２０．１ｍｍの短軸とを有するように（すなわち、およそ４ ５゜の楕円）作られた。菱形の幾何学的形状は、２２ｍｍ²として作られ、ただ し、頂点は、５ｍｍの半径を有するように丸められた。両方のベントの幾何学的 形状が、５ｍｍ幅のジグザグのステッチによってその位置に縫い込まれている４ ２０デニールのベント・ダブラを用いて補強された（ベントのエッジからは、５ ｍｍ離れている）。すべてのテストは、成功裏に拡開され、テスト後の検査でも 、ベント領域における構造上の疲労は観察されなかった。しかし、この一連のテ ストにおける比較の対称であった円形のベントでは、ベントにおける深刻なコー ミングが見られた。 一連の第２のテストも行われた。再び、楕円形および菱形のベントがテストさ れた。今回のテストでは、モジュールおよびテスト条件は前回のテストと同じで あったが、エアバッグは、１００Ｘ２００デニールのカレンダされたナイロン・ ファブリックから作られたものであった。ベントは前回と同じ寸法であったが、 ベント・ダブラは用いられなかった。行われた４回のテストの中で、３回は、成 功裏に完了した。モジュール・カバーのコーナーが拡開の初期の段階の間にベン ト・ホールにひっかかりベントを破いてしまったときに、テスト１回を、考慮か ら外さなければならなかった。菱形が２つで楕円が１つである残りのベントは、 拡開し、構造上の疲労は示さなかった。 本発明のベント・ホールは、ここで説明した強化機構の一方または両方を利用 する限り、多くのサイズや形状を有することができる。理想的には軽量の（すな わち、４２０未満のデニール）のエアバッグに適しているのだが、非円形のベン ト・ホールは、重いまたは中間的な重さのファブリックによるエアバッグにおい ても用いることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 グウィン，ケネス・ダブリュー アメリカ合衆国ニューメキシコ州87008, シーダー・クレスト，ツイン・ツリー・コ ート ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．可撓性の圧力容器であって、 少なくとも１つの壁部を有する膨張可能なチャンバと、 前記壁部における非円形のベント・ホールと、 を備えていることを特徴とする圧力容器。 ２．請求項１記載の可撓性の圧力容器において、 前記ベント・ホールは楕円であることを特徴とする圧力容器。 ３．請求項１記載の可撓性の圧力容器において、 前記ベント・ホールは菱形であることを特徴とする圧力容器。 ４．請求項３記載の可撓性の圧力容器において、 前記菱形は丸められたコーナーを有することを特徴とする圧力容器。 ５．請求項１記載の可撓性の圧力容器において、 前記ベント・ホールは長方形であることを特徴とする圧力容器。 ６．請求項５記載の可撓性の圧力容器において、 前記長方形は丸められたコーナーを有することを特徴とする圧力容器。 ７．請求項１記載の可撓性の圧力容器において、 前記ベント・ホールは三角形であることを特徴とする圧力容器。 ８．請求項７記載の可撓性の圧力容器において、 前記三角形は丸められたコーナーを有することを特徴とする圧力容器。 ９．請求項７記載の可撓性の圧力容器において、 前記三角形は逆三角形であることを特徴とする圧力容器。 １０．請求項９記載の可撓性の圧力容器において、 前記逆三角形は丸められたコーナーを有することを特徴とする圧力容器。 １１．請求項１記載の可撓性の圧力容器において、 前記ベント・ホールはスリットであることを特徴とする圧力容器。