JPH10512210A - 自動車乗員保護用膨張金属袋 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガス発生装置（３２）で生成されたガス状の流れで膨張される金属袋（１０）が開示されている。この膨張金属袋（１０）は、動力付き車両用の側面衝突用エアバッグとして有用である。金属袋（１０）の熱分散特性は、高温ガスを発生し、かつ、金属袋（１０）を非常に迅速に膨張させる効果的なガス発生化学組成物の使用を許容する。ガスにより伝導される熱は、金属袋（１０）で分散され、占有者に対する損傷を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車乗員保護用膨張金属袋 本発明は、自動車の衝突の際の自動車乗員拘束装置として使用される膨張可能 なエアバッグに関する。特に、自動車が過度の力で衝撃を受けたときに、金属袋 がガス発生装置により膨張される。 自動車の衝突の際に膨張する前部装着エアバッグは、多くの動力付き車両のス テアリングコラム、グローブボックス、または、ダッシュボード内に装着される 。前端部衝突の際に、エアバッグは、ガスで膨張され、運転者または乗員で占め られていない、乗員コンパートメントの部分をほぼ満たす。シートベルトとエア バッグとの組合わせは、前端部衝突の際に自動車の乗員を拘束するのに効果的で あり、重傷の可能性を最小にする。 前部装着エアバッグは、前端部衝突には非常に効果的であるが、側面衝突と前 端部衝突から３０°より大きな角度で発生する衝突には効果的ではない。したが って、側面衝突の際に乗員を拘束するのに効果的なエアバッグを自動車に装着す る必要がある。 Hill et alに対する米国特許第５３０８１１２号明細書は、側面衝突用の織物 製エアバッグを開示している。エアバッグは、広げられ、ガスが抜かれた状態で ドアパネル内に装着される。広げられたバッグは、より迅速に展開し、巻かれ、 折り曲げられ、または、巻き付けられた状態で収容されたエアバッグよりより信 頼性のある方向性を提供する。 Taguchi et al に対する米国特許第５３１６３３６号明細書は、側面衝突の際 の乗員拘束装置を提供するゴムまたは織物製エアバッグを開示する。このエアバ ッグは、ガス発生装置の上側のドアパネル内に装着される。衝突の際に、エアバ ッグは、広げられ、ドアの内側に沿い側方を上方に延びる。ガス発生装置に対す るエアバッグの方向は、発生したガスの効率的使用とエアバッグのより迅速な膨 張とを可能とする。 織物またはゴム製エアバッグの展開速度は制限される。これらの可撓性の織物 製バッグは高温の膨張ガス温度に絶えることができない。高温の場合、エアバッ グは燃えて乗員を高温ガスに晒す。 また、織物製エアバッグは、車両内部内にガスを排出する構造を有している。 したがって、エアバッグを膨張させるために使用されるガス発生装置の化学組成 物は、比較的低温で毒性のないガスを発生する組成物に制限されなければならな い。さらに、ガス流は、過度の量の固体粒子または可燃性ガスを含んではならな い。 織物製エアバッグの可撓性は有害である。エアバッグは、迅速な展開を保証す るために、正確に折り曲げられ、または、特定の方向に支えられなければならな い。長時間にわたって、自動車は通常の運転の衝撃と遠心力とを受けるので、可 撓性のエアバッグが位置を変え、エアバッグの効果的展開が損なわれることがあ る。 衝突の際に占有者を保護する他の方法は、フードの下側またはバンパに近接す るトランク内のドアパネル内側などの自動車の中空部に装着されたエネルギ吸収 構造部材の使用である。 米国特許第３８８８５０２号明細書は、自動車用エネルギ吸収部材を開示して いる。中空の引き抜き加工された、または、スポット溶接されたチューブは、プ ラスチックビードが充填され、かつ、自動車の壁部内に挿入される。プラスチッ クビードは衝突エネルギを吸収し、中空部材のより均一かつ制御された圧潰を形 成する。 Bez に対する米国特許第４０５０５３７号明細書は、自動車の壁部内に設置さ れた中空金属部材を開示している。衝突の際に、中空部材は、一般的に爆発的な 装填で、加圧され、中空金属部材の壁部を外方に変形させて座屈に対する抵抗を 増す。 これらの構造部材は、効果的であるが、価値は制限される。ポリマービードは ７５〜１５０ｋｇ／ｍ³の容積重量を有し、自動車に望ましくない重量を加える 。バーストせずに爆発に耐えることができる構造部材は、注意深く形成され、腐 蝕、熱、および、その他の強度を減ずる条件から保護されなければならない。 側面衝突用エアバッグと内部構造部材との双方についての上記問題は、膨張金 属袋で解決される。防備施設(munitions) を分散する膨張金属袋が、Schneider et al に対する米国特許第５１０７７６７号明細書に開示されている。しかし、 この特許は、防備施設を推進する推進力を提供することに向けられ、自動車の乗 員を拘束または保護するために金属袋を使用することができる機構を示唆してい ない。 従来技術の問題を有していない膨張金属袋を用いるエアバッグ組立体の必要性 が存在する。 したがって、本発明の目的は、自動車の衝突の際に膨張する金属袋を提供する ことである。本発明の特徴は、金属袋が、側面衝突用エアバッグとして、下方の 脚部の損傷を防止する膨張可能なニーボルスタとして、自動車内に挿入される構 造部材として、または、バンパとして特に適しているということである。 本発明の利点の１つは、膨張金属袋が織物またはゴム製エアバッグより強く、 かつ、多孔質でないということである。金属袋は自動車の操作中に位置を変えず 、破裂するおそれはない。金属袋は多孔質でないために、ガス流の成分は、多孔 質の織物製バッグが使用されるときと同様の厳格な毒性基準に合致する必要はな い。この結果は効果的なガス発生化合物のより広範囲の選択が採用可となること である。 本発明の他の利点は、金属袋は可燃性を有さず、膨張用に高温ガスが使用可能 であることである。高温ガスの使用は、より高いガス圧でのより早い展開を可能 とし、膨張のために必要とされるガス生成化学物質の量を減少させる。これは膨 張機構の大きさと重量とを減少させる。本発明に従い、動力付き車両用エアバッ グ組立体が提供される。この組立体は膨張金属袋とガス発生装置とを備えている 。ガス発生装置は、動力付き車両が過度の力で衝撃を受けたときに、ガス状の流 れを発生する。管路はガス状の流れを膨張金属袋に向ける。 上述およびその他の目的、特徴および利点は以下の明細書および図面からより 明らかとなるであろう。 図１は本発明の金属袋を示す。 図２は図１の金属袋の第１の実施の形態の断面図を示す。 図３は図１の金属袋の第２の実施の形態の断面図を示す。 図４は展開前の側面衝突用エアバッグとしての金属袋を示す。 図５は展開後の図４の金属袋を示す。 図６は展開前の側面衝突用エアバッグとしての金属袋の第２の実施の形態を示 す。 図７は展開後の図６の金属袋を示す。 図８は下方の脚部の損傷を減少しかつ占有者の位置決めを助けるニーボルスタ として使用される金属袋を示す。 図９は自動車のドア内に装着された膨張可能な構造部材を示す。 図１０は第２の膨張構造部材の等尺図である。 図１１は自動車のバンパとしての金属袋を示す。 図１は本発明の金属袋１０の平面図を示している。金属袋１０は、塑性変形可 能な薄い金属シートから形成され、この金属は、６００℃より高い温度で融解し 、好ましくは、１０００℃を越える温度で融解する。金属袋１０を膨張させるた めに使用されるガスは、約２２００℃（４０００°Ｆ）以下の温度で金属袋に流 入することができる。金属袋１０の優れた熱分散特性と組合わされたガスの低熱 容量は金属袋の融解を防止する。 金属袋１０の好適な材料は、銅と、真鍮（銅／亜鉛合金）のような銅合金と、 アルミニウムと、アルミニウム合金と、低・中炭素鋼およびステンレス鋼のよう な種々の鉄をベースとした合金とを含んでいる。シートは約０．１ｍｍから約０ ．７５ｍｍ（０．００４〜０．０３０インチ）の厚さを有している。好ましい厚 さは、約０．１５ｍｍから約０．３０ｍｍ（０．００６〜０．０１２インチ）で ある。 これらの最小値未満の厚さは、抵抗溶接が困難であり、自動車内で組立ておよ び維持するのが困難な取扱いにくい部材を形成する。これらの最大値より厚い材 料は、膨張したときに、非常に強固な構造体を形成し、自動車の占有者に接触し たときに、最適な減衰特性を提供しない。 膨張金属袋１０が、内部で加圧される前部、後部および側部バンパのような剛 性部材として作用するために自動車の外部に取付けられる場合、強度を向上する ためにより厚い金属シートが好ましい。 耐蝕性および抵抗溶接の容易化のために、ステンレス鋼が最も好ましい。 金属袋１０は、ディスク状または矩形状のような所望の形状に形成される。通 常の金属成形技術を使用して、薄い金属シートは、ドアインテリア、ドアパネル 、ダッシュボード、フロントガラスヘッダ、ニーボルスタなどのような、自動車 の外形に適合する複雑な形状に形成することができる。膨張ガスの入口部１２ま たは通気孔１４を形成する孔が金属シートに形成され得る。 図１と図２との双方を参照すると、金属袋１０は、第１金属シート１６と第２ 金属シート１８とを一緒に溶接して形成される。これらのシートの縁部は、溶落 ち開先溶接部(melt down edge weld)、または、機械ロール抵抗溶接部(machine rolling resistance weld)２０で最も効果的に結合される。溶接は、ろう付け、 はんだ付け、および、追加の結合剤を使用する結合法より好ましい。縁部の結合 部は、金属袋が膨張したときに、剥離荷重を受ける。結合剤はこの剥離荷重に耐 える能力を有していない。また、金属袋の縁部の溶接は、経済的袋構造を形成す る機械ロール抵抗溶接装置(machine resistance roll welders)を使用したとき に、非常に迅速に行うことができる。 膨張袋で占められる容積を高めるために、金属シートの一方または双方は、図 ３に示したように、折り曲げ部２２を有することができる。この部分はアコーデ ィオンの形式またはその他の容易に開口する態様に折り曲げることができる。金 属は織物またはゴムより剛性を有しているので、折り曲げ部２２は、自動車の通 常の操作の際に位置を変えない。 図４は側方衝突用エアバッグとしての金属袋１０を示している。第１金属シー ト１６は車のドア２６を形成するパネル２４の一部を形成する。自動車の乗員３ ０に晒されている第１金属シート１６の表面２８は、装飾トリムとして露出する ことができるか、または、織物、革またはベニア板で覆うことができる。 第２金属シート１８にガス発生装置３２が取付けられている。ガス発生装置は 、着火されたときに、大きなガス流を生成する。一般的に、自動車内に装着され たセンサ（図示せず）は、自動車が過度の力で衝撃を受けたときに、作動信号を 電気イグニッタに送る。ガス発生装置により生成されるガスの低熱容量と第１金 属シート１６と第２金属シート１８とを形成する金属の優れた熱分散容量とによ り、 ニトロセルロースのようなエネルギ発生化合物をガス発生装置３２内で使用する ことができる。 ニトロセルロースをベースとしたガス発生剤が着火されたときに、大量、すな わち、１グラム当たり約４モルのガスが発生する。このガスは、高温であり、約 １５ミリ秒より少ない時間で金属袋１０を膨張させる。化学組成物とガス流を金 属袋１０に向ける管路３４の位置とを最適化することにより、５ミリ秒未満の膨 張時間が達成される。 数ミリ秒で大量のガスを生成するガス発生化学組成物が使用可能である。一般 的に、生成されるガス流は約６００℃から約２２００℃のオーダーの高温である 。 金属袋１０は、織物またはゴム製エアバッグより非常に優れた耐断裂性を有し ている。占有者３０は、ガス発生装置３２により生成されたガスに晒されるおそ れはない。ガスは非多孔質の袋内に内包されるために、前述の排出毒性レベルを 越えるガスを使用することが許容される。また、向上した内包性を考慮したとき 、可燃性ガスも考慮することができる。 ガスの許容温度が高温であることから、金属袋を膨張させるために必要な推進 ガスは少量であり、ガス発生装置３２の大きさを最小とし、かつ、構造を簡略化 する。ガス発生装置３２は、ガスの膨張温度を下げるための冷却スクリーンまた はその他の装置を必要としない。インフレータの大きさの減少は、金属袋１０と 、自動車の窓３６、ドアハンドル３８、または、これらの部材を作動するリンク 機構４０の操作との干渉を制限する。 図５は、膨張後の金属袋１０´を示している。金属袋１０´は、占有者３０の 拘束面を形成する乗員コンパートメント内に向けて内方に延びる。側部衝突用エ アバッグとして使用される場合、約３４．５Ｐａ（５ｐｓｉｇ）から約３４５Ｐ ａ（５０ｐｓｉｇ）、好ましくは、約６９Ｐａ（１０ｐｓｉｇ）から約２７６Ｐ ａ（４０ｐｓｉｇ）の膨張圧が使用される。 図６は、本発明の第２の実施の形態における、パネル２４の背部に装着される 金属袋１０を示している。この実施の形態の場合、自動車製造者は、パネル２４ の外形を変更する必要はない。第１金属シート１６は、溶接、ろう付け、はんだ 付けまたはボルト止のような好適な手段でパネル２４に結合される。ガス発生装 置３２は、自動車が十分な力で衝撃を受けたときに、作動して、第１金属シート １６と第２金属シート１８との間の分離部４２を膨張させる。 図７に示すように、金属袋１０´が展開したときに、パネル２４は歪む。この パネルは、占有者３０を拘束する革または織物のような装飾トリムで通常、被覆 される。この実施の形態は車のドア２６の破壊とリンク機構４０に対する損傷と を生じるであろう。しかし、車のドアが側面衝突で通常、損傷を受けるので、こ の損傷は許容することができる。 図８において、金属袋１０は、ダッシュボード４４の下側に装着され、パッド 付きニーボルスタ４５と一体とされるか、または、このパッド付きニーボルスタ の背部に配置される。金属袋１０は衝突の際に迅速に膨張する。膨張したニーボ ルスタ１０´はエネルギの吸収を改善する。ダッシュボード下側のニーボルスタ は、運転者または乗員の前部装着エアバッグ４９より、一般的に約３〜約１０ミ リ秒だけより迅速に膨張し、自動車の乗員が前部装着エアバッグ４９の下側に潜 るのが防止される。 占有者の脚部は占有者の側部より剛性を有し、したがって、ガス発生装置３２ は、側面衝突用金属袋で使用されるときより、高い膨張圧を分離部４２に送る。 エアバッグ１０´を展開する膨張圧は、好ましくは、約１３８Ｐａ（２０ｐｓｉ ｇ）から約１０３４Ｐａ（１５０ｐｓｉｇ）であり、より好ましくは、約１７２ Ｐａ（２５ｐｓｉｇ）から約５１７Ｐａ（７５ｐｓｉｇ）である。 図９は、本発明の膨張金属袋の他の応用例を示している。金属袋１０は、通常 のチューブ引抜き加工でまたは図１０に示したように、溶接で形成可能な中空ビ ームである。この中空ビームは、自動車のドア２６の限界内に容易に収容され、 ドアおよび窓の操作を妨害しない。中空ビーム１０は軽量で、自動車の全体重量 に大きな影響を与えない。非膨張状態の中空ビーム１０は側方にあまり剛性を有 していない。しかし、中空ビームは、内部で加圧された管状構造体に展開したと きに、ドアにかなりの強度を追加する。 中空ビームが膨張したときに、ドアの内部および外部が変形し、かつ、窓およ びドアのリンク機構が移動または破壊されることがあるが、これらの部材は側面 衝突により、おそらく破壊されるであろう。内部で加圧された中空ビームの迅速 な膨張は、自動車にぶつかる対象物の減速を助け、かつ、自動車のドアの剛性を 増し、これらの双方の効果は、衝突の際の占有者の損傷の可能性を最小にするの に貢献する。 通常のエアバッグ発生装置（図示せず）は管路を介して中空ビーム１０に接続 される。剛性が最大の場合、エアバッグは、約１３，７９０Ｐａ（２０００ｐｓ ｉｇ）から約３４，４７５Ｐａ（５０００ｐｓｉｇ）の圧力を分離部４２内に形 成する。 図１１において、金属袋１０は自動車４６のバンパを形成する。衝突の際に、 金属袋１０は位置１０´に膨張し、分離部４２は少なくとも１３７９０Ｐａ（２ ０００ｐｓｉｇ）に、好ましくは、約３４，４７５Ｐａ（５０００ｐｓｉｇ）か ら約６８，９５０Ｐａ（１０，０００ｐｓｉｇ）に加圧される。金属袋１０´の 膨張は自動車４６にぶつかる対象物を減速し、緩衝作用を果たし、衝突の衝撃を 最小とする。 自動車を参照して本発明の金属袋について説明したが、この金属袋は他の形式 の動力付き車両にも有用な拘束装置である。この他の動力付き車両は航空機、船 舶およびトラックを含むが、これらに制限されない。 その特定の実施の形態との組合わせで本発明について説明したが、本発明に従 い、前述の目的、手段および利点を完全に満足する膨張金属袋が提供されること は明らかである。上記説明を鑑みると、多くの置換、変更および修正が当業者に 明らかであることは明白である。したがって、添付請求の範囲の精神および広範 囲内の全ての置換、変更および修正を含むことが意図されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 イタリアーヌ，ジョン アール. アメリカ合衆国 98144 ワシントン州シ アトル，レイクサイド アベニュー サウ ス 1415

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．動力付き車両用エアバッグ組立体であって、 前記動力付き車両の中空ボデイ部内に装着され、０．１ミリメートルから０． ７５ミリメートルの厚さの金属を有する膨張金属袋（１０）と、 作動されたときにガス状の流れを発生するガス発生装置（３２）と、 このガス状の流れを前記膨張金属袋（１０）に向け、この金属製の袋体（１０ ´）を膨張させる管路（３４）と、を備えることを特徴とするエアバッグ組立体 。 ２．前記膨張金属袋（１０）は、第２金属シート（１８）に対して、その間に 膨張可能な分離部（４２）を介挿して結合される第１金属シート（１６）を含む ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエアバッグ組立体。 ３．前記膨張可能な分離部（４２）は、前記第１金属シート（１６）を前記第 ２金属シート（１８）に結合する溶接ビード（２０）により画定されることを特 徴とする請求の範囲第２項に記載のエアバッグ組立体。 ４．前記膨張可能な分離部（４２）は、溶接ビード（２０）と、前記第１金属 シート（１６）と前記第２金属シート（１８）との少なくとも一方の折り曲げ部 （２２）との組合わせにより画定されることを特徴とする請求の範囲第２項に記 載のエアバッグ組立体。 ５．前記第１金属シート（１６）は、前記動力付き車両のドアパネル（２４） の一部（２８）を形成することを特徴とする請求の範囲第３項に記載のエアバッ グ組立体。 ６．前記第１金属シート（１６）は、前記動力付き車両のドアパネル（２４） の表面（２８）に装着されることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のエアバ ッグ組立体。 ７．前記膨張金属袋（１０）は、前記動力付き車両のドア（２６）内に装着さ れることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエアバッグ組立体。 ８．前記膨張金属袋（１０）は、前記動力付き車両のダッシュボード（４４） の下側に装着されることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のエアバッグ組立 体。 ９．動力付き車両用エアバッグ組立体であって、 前記動力付き車両の前面または後面に装着され、０．１ミリメートルから０． ７５ミリメートルの厚さの金属を有する膨張金属袋（１０）と、 作動されたときにガス状の流れを発生するガス発生装置（３２）と、 このガス状の流れを前記膨張金属袋（１０）に向け、この金属袋（１０´）を 膨張させる管路（３４）と、を備えることを特徴とするエアバッグ組立体。 10．前記第１金属シート（１６）と前記第２金属シート（１８）とは、銅と、 銅をベースとした合金と、アルミニウムと、アルミニウムをベースとした合金と 、ステンレス鋼と、鉄をベースとして合金からなる群からそれぞれ選択されるこ とを特徴とする請求の範囲第１項から第９項のいずれか１項に記載のエアバッグ 組立体。