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JP4345645B2 - 膝保護用エアバッグ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、乗員の膝部を保護可能に、膨張用ガスを流入させて、収納部位から車両後方側へ突出するとともに上方へ展開膨張する構成のエアバッグを備えた膝保護用エアバッグ装置に関する。
従来、膝保護用エアバッグ装置では、乗員側壁部と車体側壁部とから構成されるエアバッグ本体内に、乗員側壁部と車体側壁部とを連結するテザーを配設させて、エアバッグ本体の膨張完了時の厚さ寸法を規制し、乗員の膝部を不必要に押圧することを抑えていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３３７６４９公報
しかし、従来の膝保護用エアバッグ装置では、膨張完了時に乗員の両足の脛部から膝部にかけてを保護するとともに、膨張用ガスの下流側に位置する下流側部位が、膨張用ガスの上流側となる上流側部位と略同時に、膨張を完了させる構成であった。そのため、乗員の両足が車体側に近接して配設された状態でエアバッグが展開膨張した場合に、特に車体側に近接して配設されることとなる乗員の脛部を、ソフトに保護する点に改善の余地があった。
本発明は、上述の課題を解決するものであり、乗員の両足が車体側に近接して配設されている場合にも、乗員の脛部をソフトに保護可能な膝保護用エアバッグ装置を提供することを目的とする。
本発明に係る膝保護用エアバッグ装置は、乗員の膝部を保護可能に、膨張用ガスを流入させて、収納部位から車両後方側へ突出するとともに上方へ展開膨張する構成とされるとともに、
膨張完了時の下端側であって、膨張用ガスの上流側となる上流側部位と、
膨張完了時の上端側に配設されて、膨張用ガスの下流側の部位を構成するとともに、エアバッグの膨張完了時に乗員の両足の脛部から膝部にかける範囲を保護可能とする下流側部位と、
を備えて構成されるエアバッグ、
を具備して構成される膝保護用エアバッグ装置であって、
下流側部位が、脛部を保護する脛部保護エリアと、膝部を保護する膝部保護エリアと、を備える構成とされ、
エアバッグが、
膨張完了時の乗員側に位置する乗員側壁部と、車体側に位置する車体側壁部と、を有するエアバッグ本体と、
エアバッグ本体内に配置されて、乗員側壁部と車体側壁部とを連結してエアバッグ本体の膨張完了時の厚さ寸法を規制し、かつ、上流側部位と脛部保護エリアとを区画するように、左右方向に略沿って配設される規制用テザーと、
エアバッグ本体内に配置されて、乗員側壁部と車体側壁部とを連結してエアバッグ本体の膨張完了時の厚さ寸法を規制し、かつ、脛部保護エリアと膝部保護エリアとを区画するように、左右方向に略沿って配設される区画用テザーと、
を備える構成とされて、
規制用テザーと区画用テザーとが、それぞれ、エアバッグ本体の内周面の全域に連結されるとともに、膨張用ガスを流通可能に、左右方向に沿って複数個配置されるガス流通孔を、備える構成とされ、
規制用テザーが、脛部保護エリアの展開膨張時における内圧のピーク発生時を、上流側部位の内圧のピーク発生時よりも、５〜１５ｍｓ遅らせるように構成され、
規制用テザーに形成されるガス流通孔が、エアバッグ本体の上端側から見た際に、区画用テザーのガス流通孔に対して左右方向側にずれた位置に、形成されていることを特徴とする。
本発明の膝保護用エアバッグ装置では、膨張完了時に乗員の脛部を保護する脛部保護エリアにおける内圧のピーク発生時を、上流側部位における内圧のピーク発生時よりも、５〜１５ｍｓ遅らせるようにして、エアバッグが膨張を完了させることとなる。すなわち、本発明の膝保護用エアバッグ装置では、下流側部位が、緩やかに内圧を上昇させるようにして、展開膨張することから、乗員の両足が車体側に近接して配設された状態でエアバッグが展開膨張する場合にも、膨張する下流側部位の脛部保護エリアが、乗員の脛部を不必要に押圧せず、乗員の脛部をソフトに保護することができる。なお、脛部保護エリアの内圧のピーク発生時間と、上流側部位の内圧のピーク発生時間と、の差が、５ｍｓ未満では、時間差が小さすぎて、膨張する脛部保護エリアにより、乗員の脛部を押圧してしまう虞れが生じ、１５ｍｓを超えると、下流側部位の膨張完了が遅くなって、下流側部位における乗員の膝部を保護する膝部保護エリアの内圧を確保できず、乗員の膝部を的確に保護できない虞れが生ずる。
したがって、本発明の膝保護用エアバッグ装置では、乗員の両足が近接して配設されている場合にも、乗員の脛部をソフトに保護することができる。
また、本発明の膝保護用エアバッグ装置では、上流側部位と脛部保護エリアとにおける内圧のピーク発生時の時間差を、脛部保護エリアと上流側部位との間に配設される規制用テザーにより設定していることから、従来の膝保護用エアバッグ装置に使用されるエアバッグのテザーを設計変更するだけで、容易に対応でき、製造コストや部品点数の増加を抑えることが可能となる。
さらに、本発明の膝保護用エアバッグ装置では、上流側部位と脛部保護エリアとを区画する規制用テザーは、エアバッグ本体の内周面の全域に連結されて、膨張用ガスを流通可能に、左右方向に沿って複数個配置されるガス流通孔を、備える構成とされていることから、上流側部位内に流入した膨張用ガスは、規制用テザーに形成されるガス流通孔を介して、下流側部位における脛部保護エリア内に流入することとなる。そのため、エアバッグの膨張初期において、上流側部位がある程度膨張を完了させた後、脛部保護エリア内に、膨張用ガスが流入することとなって、脛部保護エリアにおける内圧のピーク発生時間を、上流側部位における内圧のピーク発生時間よりも、確実に、遅らせることが可能となる。さらにまた、本発明の膝保護用エアバッグ装置では、エアバッグの膨張初期において、上流側部位を、左右方向に幅広く迅速に展開させることができることから、その後の下流側部位の上方への展開を円滑にさせることができる。
さらにまた、本発明の膝保護用エアバッグ装置では、下流側部位を構成する脛部保護エリアと膝部保護エリアとの間に、脛部保護エリアと膝部保護エリアとを区画する区画用テザーが、配設されることから、この区画用テザーにより、下流側部位の膨張完了時における厚さ寸法を規制することができて、脛部保護エリアが、乗員の脛部を押圧するように厚く膨張することを抑えることができる。
さらにまた、本発明の膝保護用エアバッグ装置では、膨張用ガスの流路が、規制用テザーと区画用テザーとに形成されたガス流通孔により、構成されることから、ガス流通孔の開口面積を変更するだけで、膨張用ガスの流路断面積を調整することができて、例えば、テザーを、エアバッグ本体の内周面の全域に連結させる構成ではなく、部分的にエアバッグ本体に連結させる構成として、エアバッグ本体を構成する基布とテザーとの間の部位で、膨張用ガスの流路を構成する場合と比較して、流路断面積の設定が容易となる。
また、本発明の膝保護用エアバッグ装置において、規制用テザーにおけるガス流通孔の開口面積を、区画用テザーに設けられたガス流通孔の開口面積より、小さくするように構成すれば、脛部保護エリアにおけるピーク発生時間を、的確に遅らせることができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。実施形態の膝保護用エアバッグ装置Ｓは、図１・４に示すごとく、乗員としての運転者ＭＤの膝部Ｋ（ＫＬ・ＫＲ）を保護できるように、運転者ＭＤの車両前方側であるステアリングコラム９の下方に配設されている。
なお、本明細書における上下、左右、及び、前後は、膝保護用エアバッグ装置Ｓを車両に搭載させた際の車両の上下・左右・前後に対応するものである。
ステアリングコラム９は、図１に示すように、ステアリングホイール８に連結されるコラム本体１０と、ステアリングホイール８の下方のコラム本体１０を覆うように配設されるコラムカバー１３と、を備えて構成されている。コラム本体１０は、メインシャフト１１と、メインシャフト１１の周囲を覆うコラムチューブ１２と、を備えて構成されている。
コラムカバー１３は、略四角筒形状の合成樹脂製として、コラム本体１０を覆うように、コラム本体１０の軸方向に沿って配設されている。コラムカバー１３におけるインストルメントパネル（以下「インパネ」と省略する）１４から突出する部位の後面１３ａは、略長方形板状とし、車両前後方向で、後上がりの曲面状に形成されている。
膝保護用エアバッグ装置Ｓは、折り畳まれたエアバッグ４４、エアバッグ４４に膨張用ガスを供給するインフレーター３７、折り畳まれたエアバッグ４４とインフレーター３７とを収納するとともに車両後方側を開口させたケース１７、及び、ケース１７における開口１８ａの車両後方側を覆うエアバッグカバー２６を、備えて構成されている。
ケース１７は、図２〜４に示すように、板金製として、ステアリングコラム９の下部側に配設されており、箱状の本体部１８と、本体部１８から外方に延びるパネル部２３と、から構成されている。本体部１８は、略四角筒形状の周壁部１９と、周壁部１９の車両前方側を塞ぐ底壁部２１と、を備えるとともに、車両後方側に略長方形状の開口１８ａを備えて、構成されている。周壁部１９における上下方向で対向する壁部１９ａ・１９ｂの外表面側には、それぞれ、エアバッグカバー２６の後述する上下の連結壁部２９・３０をケースに組み付けるための複数の係止爪２０が、配設されている。この係止爪２０は、実施形態の場合、パネル部２３と一体とされて、本体部１８と別体とされている。各係止爪２０は、断面略Ｌ字形状として、エアバッグカバー２６における連結壁部２９・３０の係止穴部２９ａ・３０ａに挿入されて、係止穴部２９ａ・３０ａの周縁を係止可能とされている。
また、周壁部１９における側方側の壁部１９ｃには、インフレーター３７の後述する本体３８を挿通可能な挿通孔１９ｄが、形成されている（図３参照）。また、底壁部２１には、インフレーター３７のボルト３９ｃを挿通させるための２つの挿通孔２１ａが、形成されている。
パネル部２３は、本体部１８と別体とされて、ケース１７の開口１８ａの周囲を囲むように、形成されている。また、パネル部２３には、図４に示すように、ケース１７をボディ１側に連結固定するための連結部２４が、配設されている。実施形態の場合、連結部２４は、本体部１８の上方の２箇所と、左下隅付近と、右側の上下端付近と、の５箇所に、形成されている。各連結部２４を連結させるボディ１側には、図４に示すように、ブラケット４・５・６・７が、配設される。上部側に配設される連結部２４Ａ・２４Ｂを連結させるブラケット４・５は、ボディ１側のインパネリインフォースメント２に連結されている。そして、下部側に配設される連結部２４Ｃ・２４Ｄを連結させるブラケット６・７は、ボディ１側の図示しないセンターブレースやフロントボディピラー等に連結されている。さらに、パネル部２３には、図２に示すように、エアバッグカバー２６の上側壁部２９を挿通させる挿通孔２３ａが、形成されている。
エアバッグカバー２６は、オレフィン系等の熱可塑性エラストマーから形成されて、ケース１７の車両後方側を覆い可能なように構成されて、ケース１７に組み付けられている。また、エアバッグカバー２６は、アッパパネル１４ａとロアパネル１４ｂとからなるインパネ１４におけるロアパネル１４ｂ側に、配設されており、ケース１７の開口１８ａ付近に配設される扉配設部２８と、扉配設部２８の周囲においてパネル部２３の車両後方側を覆い可能に配設される被覆部２７と、を備えて構成されている。扉配設部２８は、扉部３５と、扉部３５の周縁近傍となる部位に配設される上・下・左・右側壁部２９・３０・３１・３２と、を備えて構成されている。
扉部３５は、ケース１７の開口１８ａより僅かに大きく形成されて、開口１８ａを覆う略長方形板状とされている。扉部３５は、実施形態では、上下方向に開く２枚の扉部から構成されている。そして、扉部３５は、上端及び下端に、開き時の回転中心となるヒンジ部３４を配設させるとともに、扉部３５の周囲における車両後方側から見て略Ｈ字形状となる部位に、薄肉の破断予定部３３を、配設させて構成されている。
上側壁部２９、下側壁部３０、左側壁部３１、及び、右側壁部３２は、それぞれ、ケース本体部１８における周壁部１９の外周側に隣接して、車両前方側に突出するように、配設されている。そして、実施形態の場合、周壁部１９の上壁部１９ａ近傍に配設される上側壁部２９と、下壁部１９ｂ近傍に配設される下側壁部３０と、が、エアバッグカバー２６をケース１７に連結させる連結壁部とされている。上側・下側壁部２９・３０には、それぞれ、係止爪２０を係止させるための複数の係止穴部２９ａ・３０ａが、形成されている。
インフレーター３７は、図２・３に示すように、軸方向を車両の左右方向に沿って配設されるシリンダタイプとして構成され、略円柱状の本体３８とディフューザー３９とを備えて構成されている。本体３８の一端側（実施形態の場合左端側）には、複数のガス吐出口３８ａが、配設されている。そして、本体３８における他端側（右端側）には、作動信号入力用のリード線４２を結線させたコネクタ４１が、接続されることとなる。ディフューザー３９は、本体３８を覆い可能な略円筒状の板金製の保持筒部３９ａと、保持筒部３９ａから突出する複数（実施形態では２本）のボルト３９ｃと、を備えて構成されている。保持筒部３９ａは、本体３８のガス吐出口３８ａから吐出される膨張用ガスを流出可能な複数のガス流出口３９ｂを、車両搭載状態の保持筒部３９ａにおける車両後方側の面に、開口させて構成されている。
なお、このインフレーター３７には、車両に搭載されたエアバッグ作動回路が、車両の前面衝突を検知した際に、ステアリングホイール８に搭載された図示しないエアバッグ装置とともに、リード線４２を介して、作動信号が入力されることとなる。
エアバッグ４４は、図５〜９に示すように、可撓性を有したポリエステルやポリアミド糸等からなる織布から形成されて、エアバッグ本体４５と、エアバッグ本体４５内に配設されて膨張完了時のエアバッグ本体４５の厚さ寸法を規制するテザー５４・５５と、を備えて構成されている。
エアバッグ本体４５は、膨張完了の形状を、図５・６に示すように、略長方形板状とするとともに、膨張完了時の下端側であって膨張用ガスの上流側となる上流側部位４９と、膨張完了時の上端側に配設されて膨張用ガスの下流側の部位を構成する下流側部位５０と、を備える構成とされている。下流側部位５０は、エアバッグ４４の膨張完了時に、乗員としての運転者ＭＤの両足の脛部Ｌから膝部Ｋにかける範囲を保護可能とされるもので、運転者ＭＤの膝部ＫＬ・ＫＲを保護可能な左右方向の幅寸法を備える形状としている（図４参照）。また、エアバッグ本体４５は、膨張完了時の乗員ＭＤ側に位置する乗員側壁部４６と、車体側のコラムカバー１３側に位置する車体側壁部４７と、を備えて構成され、両壁部４６・４７の外形形状を、長方形と台形とを連結させたような形状として、略等しくした平面エアバッグとしている。
上流側部位４９は、エアバッグ４４の展開膨張完了時に、大部分がケース本体部１８内に配設されるとともに、インフレーター３７を利用して、ケース本体部１８に保持される部位となる。車体側壁部４７の下部側における上流側部位４９を構成する部位には、２つの挿通孔４９ａ・４９ａと１つのスリット４９ｂとが形成されている（図３・５参照）。挿通孔４９ａ・４９ａは、インフレーター３７の各ボルト３９ｃを挿通させるものであり、スリット４９ｂは、インフレーター３７の本体３８を挿通させるものである。そして、エアバッグ４４は、スリット４９ｂからインフレーター３７の本体３８を突出させ、各挿通孔４９ａの周縁を、保持筒部３９ａとケース本体部１８の底壁部２１とに挟持されて、ケース本体部１８に取り付けられている。なお、エアバッグ４４の膨張完了時、ケース本体部１８から突出する上流側部位４９の上部４９ｄは、図１１に示すごとく、乗員ＭＤの脚部（脛部Ｌ）に干渉しない状態とされている。
下流側部位５０は、エアバッグ４４の展開膨張完了時に、ケース開口１８ａから車両後方側に突出して、乗員ＭＤの両足の脛部Ｌから膝部Ｋにかける範囲を、保護するように、乗員ＭＤとコラムカバー１３との間に配設される部位であり、膨張完了時に上流側部位４９の上方側に配設されて乗員ＭＤの脛部Ｌを保護する脛部保護エリア５１と、脛部保護エリア５１の上方側（エアバッグ本体４５の上端側）に配設されて乗員ＭＤの膝部Ｋを保護する膝部保護エリア５２と、を備えて構成されている。実施形態の場合、脛部保護エリア５１と膝部保護エリア５２とは、テザー（区画用テザー）５５により、区画されている。また、脛部保護エリア５１と上流側部位４９とも、テザー（規制用テザー）５４により、区画されている。
テザー５４・５５は、エアバッグ本体４５の膨張完了時の厚さ寸法を規制するもので、それぞれ、エアバッグ本体４５の乗員側壁部４６と車体側壁部４７とを連結するように、上下二段に配設されている。これらのテザー５４・５５は、図６〜９に示すごとく、エアバッグ本体４５内を上下に区画するように、左右方向に沿ってエアバッグ本体４５の内周面の全域に、縫合されて連結されるもので、それぞれ、左右方向に長い帯状（略長方形板状）とされている。
テザー５４は、規制用テザーとして、上流側部位４９と脛部保護エリア５１とを区画するように、配設されるもので、上流側部位４９内に流入した膨張用ガスＧを脛部保護エリア５１側に流出可能なガス流路を構成するガス流通孔５４ａを、備えている。実施形態の場合、ガス流通孔５４ａは、テザー５４における左右方向の中央付近となる位置において、左右方向に沿った２箇所に略円形に開口して、形成されている。このガス流通孔５４ａは、開口面積（流路断面積）Ａ１（図９参照）を、エアバッグ４４の展開膨張時において、脛部保護エリア５１の内圧のピーク発生時と、上流側部位４９における内圧のピーク発生時と、に時間差を生じさせるように、設定されている。具体的には、ガス流通孔５４ａの開口面積Ａ１は、脛部保護エリア５１が、上流側部位４９における内圧のピーク発生時の５〜１５ｍｓ（望ましくは６〜１０ｍｓ）後に、内圧のピーク発生を迎えて膨張を完了させるように、設定されている。脛部保護エリア５１の内圧のピーク発生時間と、上流側部位４９の内圧のピーク発生時間と、の差が、５ｍｓ未満では、時間差が小さすぎて、膨張する脛部保護エリア５１により、乗員ＭＤの脛部Ｌを押圧してしまう虞れが生じ、１５ｍｓを超えると、下流側部位５０の膨張完了が遅くなって、膝部保護エリア５２の内圧を確保できず、乗員ＭＤの膝部Ｋを的確に保護できない虞れが生ずるためである。
テザー５５は、区画用テザーとして、下流側部位５０の領域内において、脛部保護エリア５１と膝部保護エリア５２とを区画するように、配設されるもので、脛部保護エリア５１内に流入した膨張用ガスＧを膝部保護エリア５２側に流出可能なガス流路を構成するガス流通孔５５ａを、備えている。実施形態の場合、ガス流通孔５５ａは、左右方向に沿った３箇所に略楕円形に開口して形成されており、上方側から見た際に、テザー５４のガス流通孔５５ａに対して左右方向側にずれた位置となるように、テザー５４に形成されるガス流通孔５４ａ・５４ａの間と、左右両側と、の３箇所に、形成されている（図８参照）。また、ガス流通孔５５ａは、開口面積（流路断面積）Ａ２（図８参照）を、テザー５４のガス流通孔５４ａの開口面積Ａ１よりも、大きくするように、形成されている。具体的には、ガス流通孔５５ａは、ガス流通孔５４ａとの開口面積比Ａ１／Ａ２を、０．１〜０．４（望ましくは０．２〜０．３）の範囲内とするように、設定されている。
実施形態の場合、エアバッグ本体４５は、容積を１５〜２０Ｌに設定されており、インフレーター３７の本体３８は、出力を２００〜２５０ｋＰａ／ｆｔ3（５．６６〜７．０８ｋＰａ／ｍ3）に設定されている。そして、上流側部位４９は、容積を５〜８Ｌに設定されており、下流側部位５０は、容積を１０〜１４Ｌに設定されている。また、脛部保護エリア５１は、容積を３〜６Ｌに設定されており、膝部保護エリア５２は、容積を７〜１０Ｌに設定されている。規制用テザー５４に形成されるガス流通孔５４ａは、開口面積Ａ１を、１５〜２５ｃｍ2に設定されており、区画用テザー５５に形成されるガス流通孔５５ａは、開口面積Ａ２を、６０〜１００ｃｍ2に設定されている。通常、膝保護用エアバッグ装置Ｓでは、インフレーター３７の本体３８の作動開始から、前進移動してくる乗員ＭＤの膝部Ｋが膨張完了時のエアバッグ４４と干渉する時間となる３０ｍｓより前までの時間でエアバッグ４４の膨張を完了させることが望ましく、実施形態のエアバッグ４４では、膝部保護エリア５２が、インフレーター本体３８の作動開始から２２〜２６ｍｓ後に、内圧をピークに到達させるように、設定されることとなる。
また、実施形態の場合、エアバッグ本体４５は、上下方向の長さ寸法Ｌ１を４５０〜４７０ｍｍに、上流側部位４９の下縁から規制用テザー５４までの距離Ｌ２を１７０〜２００ｍｍに、上流側部位４９の下縁から区画用テザー５５までの距離Ｌ３を２６０〜３００ｍｍに、それぞれ、設定されている（図５参照）。そして、エアバッグ本体４５における上流側部位４９の下縁と、上流側部位４９の縁部を構成する斜辺と下流側部位５０（膝保護エリア５２）の縁部との交点Ｐと、の距離Ｌ４を、２１５〜２３５ｍｍに、設定されている（図５参照）。また、エアバッグ本体４５は、膝保護エリア５２の左右方向の幅寸法Ｗ１を５５０〜６００ｍｍに、上流側部位４９の下縁側の左右方向の幅寸法Ｗ２を２７５〜３０５ｍｍに、設定され（図５参照）、規制用テザー５４の短手方向側の幅寸法Ｗ３を５０〜６０ｍｍに、区画用テザー５５の短手方向側の幅寸法Ｗ４を５０〜８０ｍｍに、設定されている（図１０参照）。
さらに、実施形態では、エアバッグ４４は、図１０に示すごとく、３枚の本体用基布５８・５９・６０と、２枚のテザー用基布６２・６３と、３枚の補強布６５・６６・６７と、を、縫合糸６９を用いて縫合して、形成されている。実施形態の場合、本体用基布５８・５９・６０と、補強布６６と、が、表面にシリコン等からなるコーティング剤を塗布させたコート布から構成され、テザー用基布６２・６３と、残りの補強布６５・６７と、は、コーティング剤を塗布させないノンコート布から構成されている。
本体用基布５８・５９は、上流側部位５１を構成する部位であり、外形形状を略同一とした台形状に、形成されている。基布５８は、上流側部位５１における乗員側壁部４６を構成する部位であり、経糸ＶＴと緯糸ＨＴとを、上下方向に対して４５゜の角度で交差させるように、裁断して、形成されている。基布５９は、上流側部位５１における車体側壁部４７を構成する部位であり、挿通孔４９ａ・スリット４９ｂを構成する開口５９ａ・スリット５９ｂを備えている。基布５９は、経糸ＶＴを上下方向に略沿わせ、緯糸ＨＴを上下方向に対して９０゜で交差させるように、裁断して、形成されている。本体用基布６０は、下流側部位５０における乗員側壁部４６と車体側壁部４７とを構成する部位であり、略長方形状とされている。基布６０は、各基布５８・５９と糸目を交差させるように構成されており、実施形態の場合、経糸ＶＴを上下方向に対して２２．５゜の角度で交差させるように、裁断して、形成されている。
テザー用基布６２は、規制用テザー５４を構成するもので、略長方形状とされている。このテザー用基布６２は、短手方向側の中央付近で長手方向に沿った折目を付けて折り返し、折り返した周縁を、本体用基布５８・５９・６０に縫着させて、テザー５４を構成するもので、対応した４箇所に、ガス流通孔５４ａを構成する略円形の開口６２ａが、形成されている。
テザー用基布６３は、区画用テザー５５を構成するもので、略長方形状とされている。このテザー用基布６３は、上述のテザー用基布６２と同様に、短手方向側の中央付近で長手方向に沿った折目を付けて折り返し、折り返した周縁を、本体用基布６０に縫着させて、テザー５５を構成するもので、対応した６箇所に、ガス流通孔５５ａを構成する略楕円形の開口６３ａが、形成されている。
補強布６５は、本体用基布５９における下部側の部位の内周側を覆うように配設されるもので、略台形状とされている。補強布６５には、挿通孔４９ａ・スリット４９ｂを構成する開口６５ｂ・スリット６５ｃが形成されている。また、補強布６５には、スリット４９ｂの周縁部位を補強するための突出部６５ａが、形成されており、突出部６５ａにも、スリット４９ｂを構成するスリット６５ｄが、形成されている。
補強布６６は、補強布６５の内周側におけるインフレーター３７の先端側の部位（実施形態の場合、車両搭載時における左側半分の部位）を覆うように、配設されるもので、インフレーター３７のガス吐出口３８ａから膨張用ガスが吐出される際に発生する熱によるダメージを抑えるために、耐熱性を向上させたコート布から構成されている。補強布６６には、挿通孔４９ａを構成する開口６６ａが、形成されている。補強布６７は、テザー５４と乗員側壁部４６との連結部位付近を補強するために、配設されるもので、左右方向に沿った帯状に形成されている。
次に、実施形態のエアバッグ４４の製造について説明する。まず、テザー用基布６３を、短手方向側の中央付近で長手方向に沿った折目を付けて折り返しておく。そして、本体用基布６０における短手方向側の縁部（下縁）６０ａ・６０ａと、各本体用基布５８・５９の上縁５８ａ・５９ｃと、を、それぞれ、縫合糸６９を使用して縫合させる。このとき、同時に、各本体用基布５８・５９の内周側に、折り返したテザー用基布６３を配置させて、テザー用基布６３の短手方向側の縁部６３ｂ・６３ｂを、各本体用基布５８・５９に縫着させる。また、本体用基布６０の下縁６０ａ・６０ａは、それぞれ、各本体用基布５８・５９の上縁５８ａ・５９ｃの外周側に位置するように、縫着されることとなる。
その後、本体用基布５８の内周側に、補強布６７と、短手方向側の中央付近で長手方向に沿った折目を付けて折り返したテザー用基布６２と、を配置させ、補強布６７の上縁６７ａを、縫合糸６９を使用して、テザー用基布６２とともに、本体用基布５８に縫着させる。同時に、補強布６７の下縁６７ｂを、テザー用基布６２における短手方向側の一方の縁部６２ｂとともに、本体用基布５８に縫着させる。また、本体用基布５９の内周側に、補強布６５を配置させ、補強布６５の上縁６５ｅを、縫合糸６９を使用して、テザー用基布６２とともに、本体用基布５９に縫着させる。次いで、補強布６５とテザー用基布６２との間に上縁６６ａを配設させるようにして、補強布６６を配置させ、テザー用基布６２の短手方向側の他方の縁部６２ｂを、補強布６６の上縁６６ａとともに、縫合糸６９を使用して、本体用基布５９に縫着させる。
次いで、補強布６５に形成される突出部６５ａを内周側に向かって折り返し、スリット４９ｂの周囲となる部位を、本体用基布５９と補強布６５と突出部６５ａとを重ねた状態で略楕円形状に縫合させて、補強部位４９ｃを形成する。その後、本体用基布６０における長手方向側の縁部６０ｂ・６０ｂ相互、及び、本体用基布５８・５９における残部周縁５８ｂ・５９ｄ相互を、テザー用基布６２・６３・補強布６７における長手方向側の縁部６２ｂ・６３ｂ・６７ｃや、補強布６５・６６の残部周縁６５ｆ・６６ｂとともに、縫合糸６０を使用して縫着させれば、エアバッグ４４を製造することができる。なお、挿通孔４９ａやスリット４９ｂを構成する各基布５９・６５・６６に形成される開口５９ａ・６５ａ・６６ａやスリット５９ｂ・６５ｃ・６５ｄは、予め、各基布５９・６５・６６に形成しておいてもよく、さらには、本体用基布５９に補強布６５・６６を縫着させた後で、孔明け加工等により、一括して形成してもよい。
次に、実施形態の膝保護用エアバッグ装置Ｓの車両への搭載について述べる。まず、挿通孔４９ａからボルト３９ｃを突出させ、スリット４９ｂから本体３８の端部を突出させるようにして、インフレーター３７をエアバッグ４４内に収納させ、エアバッグ４４を折り畳み、折り畳まれたエアバッグ４の周囲を、折り崩れ防止用の破断可能な図示しないラッピング材により、くるむ。このとき、挿通孔４９ａ及びスリット４９ｂから突出したインフレーター３７のボルト３９ｃや本体３８の端部は、ラッピング材から突出させておく。
次いで、インフレーター３７の各ボルト３９ｃを挿通孔２１ａから突出させてボルト４０止めするとともに、インフレーター本体３８の端部を挿通孔１９ｄから突出させるようにして、インフレーター３７を、折り畳まれたエアバッグ４４とともに、ケース本体部１８内に収納させる。
その後、ケース１７に、エアバッグカバー２６を組み付ける。具体的には、上側壁部２９をパネル部２３の挿通孔２３ａに挿通させるようにして、エアバッグカバー２６をケース１７に移動させ、上側壁部２９と下側壁部３０との各係止穴部２９ａ・３０ａに、各係止爪２０を挿入させて、各係止穴部２９ａ・３０ａ周縁に係止させれば、ケース１７にエアバッグカバー２６を組み付けることができる。
そして、ケース１７の各連結部２４を、ブラケット４・５・６・７を利用してボディ１側に取付固定し、同時に、リード線４２を結線させたコネクタ４１を、インフレーター本体３８に接続させる。その後、インパネ１４やアンダーカバー１２（図１・２参照）を取り付ければ、エアバッグ装置Ｓを車両に搭載することができる。
エアバッグ装置Ｓの車両への搭載後、リード線４２を経てインフレーター本体３８に作動信号が入力されれば、インフレーター３７のガス吐出口３８ａから膨張用ガスが吐出され、膨張用ガスが、ディフューザー３９のガス流出口３９ｂを経て、エアバッグ４４内に流入することとなる。そして、エアバッグ４４は、膨張して、図示しないラッピング材を破断させ、エアバッグカバー２６の扉部３５を押圧し、破断予定部３３を破断させることとなる。そして、扉部３５が、ヒンジ部３４を回転中心として上下に開くこととなり、エアバッグ４４が、図１・４の二点鎖線、及び、図１１の実線で示すごとく、展開膨張することとなる。
そして、実施形態の膝保護用エアバッグ装置Ｓでは、膨張完了時に乗員ＭＤの脛部Ｌを保護する脛部保護エリア５１における内圧のピーク発生時を、上流側部位４９における内圧のピーク発生時よりも、５〜１５ｍｓ遅らせるようにして、エアバッグ４４が膨張を完了させることとなる。すなわち、実施形態の膝保護用エアバッグ装置Ｓでは、下流側部位５０が、緩やかに内圧を上昇させるようにして、展開膨張することから、乗員ＭＤの両足（特に脛部Ｌ）がコラムカバー１３側に近接して配設された状態でエアバッグ４４が展開膨張する場合にも、膨張する下流側部位５０の脛部保護エリア５１が、乗員ＭＤの脛部Ｌを不必要に押圧せず、乗員ＭＤの脛部Ｌをソフトに保護することができる。なお、脛部保護エリア５１の内圧のピーク発生時間と、上流側部位４９の内圧のピーク発生時間と、の差が、５ｍｓ未満では、時間差が小さすぎて、膨張する脛部保護エリア５１により、乗員ＭＤの脛部Ｌを押圧してしまう虞れが生じ、１５ｍｓを超えると、下流側部位５０の膨張完了が遅くなって、下流側部位５０における乗員ＭＤの膝部Ｋを保護する膝部保護エリア５１の内圧を確保できず、乗員ＭＤの膝部Ｋを的確に保護できない虞れが生ずる。
実施形態の膝保護用エアバッグ装置Ｓに使用されるエアバッグ４４の展開膨張時における内圧を測定したグラフ図を、図１２のＡに示す。内圧測定に使用したエアバッグ４４では、各部位の長さ寸法Ｌ１〜Ｌ４を、それぞれ、Ｌ１：４７０ｍｍ、Ｌ２：２００ｍｍ、Ｌ３：３００ｍｍ、Ｌ４：２３５ｍｍ、に設定され、各部位の幅寸法Ｗ１〜Ｗ４を、それぞれ、Ｗ１：６００ｍｍ、Ｗ２：３０５ｍｍ、Ｗ３：５０ｍｍ、Ｗ４：８０ｍｍ、に設定されている。また、内圧測定に使用したエアバッグ４４では、エアバッグ本体４５の容積を１８Ｌ（下流側部位５０：１３Ｌ、脛部保護エリア５１：３Ｌ、及び、膝部保護エリア５２：１０Ｌ）に設定されており、規制用テザー５４に形成されるガス流通孔５４ａの開口面積Ａ１を１９．２ｃｍ2に設定され、区画用テザー５５に形成されるガス流通孔５５ａの開口面積Ａ２を９３．２ｃｍ2に設定されている。
このグラフ図によれば、実施形態のエアバッグ装置Ｓにおけるエアバッグ４４では、インフレーター３７から膨張用ガスが吐出されると、まず、上流側部位４９の内圧が急激に上昇することとなる。そして、上流側部位４９の内圧が、１３ｍｓ付近においてピークに到達した際には、脛部保護エリア５１は内圧を緩やかに上昇させるように膨張しており、上流側部位４９の内圧が急激な下降に転じ、上流側部位４９の内圧のピーク発生から８ｍｓ程度時間が経過した２１ｍｓ付近において、脛部保護エリア５１の内圧がピークに到達し、その後、２５ｍｓ付近において膝部保護エリア５２の内圧がピークに到達して、エアバッグ本体４５が膨張を完了させることとなる。そのため、乗員ＭＤの両足（特に脛部Ｌ）がコラムカバー１３側に近接して配設された状態でエアバッグ４４が展開膨張する場合にも、膨張する下流側部位５０の脛部保護エリア５１が、乗員ＭＤの脛部Ｌを不必要に押圧せず、乗員ＭＤの脛部Ｌをソフトに保護することができる。なお、実施形態のエアバッグ４４では、膨張初期において、上流側部位４９の内圧が急激に上昇することとなるが、この上流側部位４９は、図１１に示すごとく、エアバッグ４４の膨張完了時において、主にケース本体部１８内に配設される部位であり、ケース本体部１８から突出している上部４９ｄ（図１１参照）も、乗員ＭＤの両足と干渉しないことから、上流側部位４９の内圧が高くとも、乗員ＭＤの脛部Ｌを、支障なく保護することができる。
これに対し、エアバッグ本体４５´の容量をエアバッグ４４のエアバッグ本体４５と同一に設定し、図８・９に示すごとく、エアバッグ本体４５´内に、規制用テザー５４´と区画用テザー５５´とを、それぞれ、エアバッグ本体４５´の左右両縁側との間に隙間を設けるようにして、上下に並設させ、下部側に配設される規制用テザー５４´の中央付近に、下流側部位から脛部保護エリアに向かって膨張用ガスを流出可能なガス流通孔５４ａ´を配設させた構成のエアバッグ（比較例）では、図１２のＢに示すように、上流側部位の内圧の上昇に伴って脛部保護エリアも急激に内圧を上昇させるように膨張し、上流側部位の内圧が、１４ｍｓ付近においてピークに到達した直後、１７ｍｓ付近において、脛部保護エリアの内圧がピークに到達することとなる。このような構成のエアバッグでは、上流側部位と脛部保護エリアとにおける内圧のピーク時間の差が小さすぎて、膨張する脛部保護エリアにより、乗員の脛部を押圧してしまう虞れが生じ、好ましくない。
したがって、実施形態の膝保護用エアバッグ装置Ｓでは、乗員ＭＤの両足が近接して配設されている場合にも、乗員ＭＤの脛部Ｌをソフトに保護することができる。
また、実施形態のエアバッグ装置Ｓでは、上流側部位４９と下流側部位５０との間に配設される規制用テザー５４に形成されるガス流通孔５４ａの開口面積（流路断面積）Ａ１により、上流側部位４９と脛部保護エリア５１とにおける内圧のピーク発生時の時間差を、設定していることから、従来の膝保護用エアバッグ装置に使用されるエアバッグのテザーを設計変更するだけで、容易に対応でき、製造コストや部品点数の増加を抑えることが可能となる。勿論、このような点を考慮しなければ、例えば、膨張用ガスを吐出するインフレーターのガス吐出量を調整することにより、上流側部位と膝部保護エリアとにおける内圧のピーク発生時の時間差を調整する構成としてもよい。
さらに、実施形態のエアバッグ装置Ｓでは、規制用テザー５４を、エアバッグ本体４５の内周面の全域に連結させ、規制用テザー５４に、膨張用ガスを流通可能なガス流通孔５４ａを配設させた構成である。すなわち、実施形態のエアバッグ装置Ｓでは、上流側部位４９と脛部保護エリア５１とが、規制用テザー５４により区画され、上流側部位４９内に流入した膨張用ガスＧは、規制用テザー５４に形成されるガス流通孔５４ａを介して、下流側部位５０における脛部保護エリア５１内に流入することから、エアバッグ４４の膨張初期において、上流側部位４９がある程度膨張を完了させた後、脛部保護エリア５１内に、膨張用ガスＧが流入することとなって、脛部保護エリア５１における内圧のピーク発生時間を、上流側部位４９における内圧のピーク発生時間よりも、確実に、遅らせることが可能となる。さらに、実施形態のエアバッグ装置Ｓでは、エアバッグ４４の膨張初期において、上流側部位４９を、左右方向に幅広く迅速に展開させることができることから、その後の下流側部位５０の上方への展開を円滑にさせることができる。
さらにまた、実施形態のエアバッグ装置Ｓでは、下流側部位５０の領域内に、脛部保護エリア５１と膝部保護エリア５２とを区画する区画用テザー５５を配設させていることから、この区画用テザー５５により、下流側部位５０の膨張完了時における厚さ寸法を規制することができて、脛部保護エリア５１が、乗員ＭＤの脛部Ｌを押圧するように厚く膨張することを抑えることができる。勿論、実施形態のエアバッグ装置Ｓでは、規制用テザー５４におけるガス流通孔５４ａの開口面積Ａ１を、区画用テザー５５に配設されるガス流通孔５５ａの開口面積Ａ２より、小さく設定している構成であることから、脛部保護エリア５１におけるピーク発生時間を、的確に遅らせることも可能となる。
さらにまた、実施形態のエアバッグ装置Ｓでは、規制用テザー５４と区画用テザー５５とを、それぞれ、エアバッグ本体４５の内周面の全域に連結させるとともに、膨張用ガスを流通可能なガス流通孔５４ａ・５５ａを備えた構成としている。すなわち、実施形態のエアバッグ装置Ｓでは、膨張用ガスの流路が、各テザー５４・５５に形成されたガス流通孔５４ａ・５５ａにより、構成されることとなる。そのため、テザー５４・５５に形成されるガス流通孔５４ａ・５５ａの開口面積を変更するだけで、膨張用ガスの流路断面積を調整することができて、例えば、テザーを、エアバッグ本体の内周面の全域に連結させる構成ではなく、部分的にエアバッグ本体に連結させる構成として、エアバッグ本体を構成する基布とテザーとの間の部位で、膨張用ガスの流路を構成する場合と比較して、流路断面積の設定が容易となる。
さらにまた、エアバッグ４４Ａとして、図１３に示すように、規制用テザー５４Ａのガス流通孔５４ａと区画用テザー５５Ａのガス流通孔５５ａとを、相互に、で直列的に配置されるように、配設させた構成のものを使用してもよい。このような構成のエアバッグ４４Ａを使用した場合、上流側部位４９から、ガス流通孔５４ａを介して脛部保護エリア５１に流入した膨張用ガスＧが、ガス流通孔５４ａと直列的に配置されるガス流通孔５５ａを介して、ダイレクトに、膝部保護エリア５２の上端まで到達することとなって、膝部保護エリア５２を迅速に膨張させることが可能となる。
なお、実施形態では、エアバッグ本体４５内にテザー５４・５５を二つ配設させているが、テザーの数はこれに限られるものではなく、下流側部位５０の領域内に複数のテザーを配設させる構成としてもよい。また、実施形態では、テザー５４・５５として、それぞれ、テザー用基布６２・６３を二つ折りした状態のものを使用しているが、テザー用基布の形状はこれに限られるものではなく、例えば、各テザー用基布６２・６３を折り返し部位付近で２分割させた形状の基布（外形形状をテザーと略同一とした基布）を、２枚重ねで使用して、テザーを構成してもよい。
さらに、実施形態では、ステアリングコラム９の下方に配設されて運転者ＭＤの膝部Ｋを保護するための膝保護用エアバッグ装置Ｓを例に採り説明したが、本発明の膝保護用エアバッグ装置は、助手席に着座した乗員の膝を保護するために、助手席前方に配設される膝保護用エアバッグ装置にも適用可能である。
本発明の一実施形態である膝保護用エアバッグ装置の使用状態を示す車両前後方向の概略縦断面図である。 膝保護用エアバッグ装置の車両前後方向の概略拡大縦断面図である。 図２のIII−III部位の概略断面図である。 膝保護用エアバッグ装置の使用状態を示す車両後方側から見た概略正面図である。 実施形態で使用するエアバッグの正面図である。 実施形態で使用するエアバッグの背面図である。 図５のVII−VII部位の概略拡大断面図である。 図５のVIII−VIII部位の概略拡大断面図である。 図５のIX−IX部位の概略拡大断面図である。 実施形態のエアバッグを構成する基布を示す展開図である。 実施形態の膝保護用エアバッグ装置において、エアバッグの膨張完了状態を示す概略断面図である。 実施形態の膝保護用エアバッグ装置において、エアバッグの展開膨張時の内圧を示すグラフ図である。 本発明の他の実施形態であるエアバッグの正面図である。
符号の説明
１３…コラムカバー、
１７…ケース、
２６…エアバッグカバー、
３７…インフレーター、
４４…エアバッグ、
４６…乗員側壁部、
４７…車体側壁部、
４９…上流側部位、
５０…下流側部位、
５１…脛部保護エリア、
５２…膝部保護エリア、
５４…規制用テザー、
５４ａ…ガス流通孔、
５５…区画用テザー、
５５ａ…ガス流通孔、
Ａ１・Ａ２…開口面積、
Ｇ…膨張用ガス、
Ｋ（ＫＬ・ＫＲ）…膝部、
Ｌ…脛部、
ＭＤ…乗員、
Ｓ…膝保護用エアバッグ装置。

Claims (2)

  1. 乗員の膝部を保護可能に、膨張用ガスを流入させて、収納部位から車両後方側へ突出するとともに上方へ展開膨張する構成とされるとともに、
    膨張完了時の下端側であって、前記膨張用ガスの上流側となる上流側部位と、
    膨張完了時の上端側に配設されて、前記膨張用ガスの下流側の部位を構成するとともに、前記エアバッグの膨張完了時に前記乗員の両足の脛部から膝部にかける範囲を保護可能とする下流側部位と、
    を備えて構成されるエアバッグ、
    を具備して構成される膝保護用エアバッグ装置であって、
    前記下流側部位が、前記脛部を保護する脛部保護エリアと、前記膝部を保護する膝部保護エリアと、を備える構成とされ、
    前記エアバッグが、
    膨張完了時の乗員側に位置する乗員側壁部と、車体側に位置する車体側壁部と、を有するエアバッグ本体と、
    該エアバッグ本体内に配置されて、前記乗員側壁部と前記車体側壁部とを連結して前記エアバッグ本体の膨張完了時の厚さ寸法を規制し、かつ、前記上流側部位と前記脛部保護エリアとを区画するように、左右方向に略沿って配設される規制用テザーと、
    前記エアバッグ本体内に配置されて、前記乗員側壁部と前記車体側壁部とを連結して前記エアバッグ本体の膨張完了時の厚さ寸法を規制し、かつ、前記脛部保護エリアと前記膝部保護エリアとを区画するように、左右方向に略沿って配設される区画用テザーと、
    を備える構成とされて、
    前記規制用テザーと前記区画用テザーとが、それぞれ、前記エアバッグ本体の内周面の全域に連結されるとともに、前記膨張用ガスを流通可能に、左右方向に沿って複数個配置されるガス流通孔を、備える構成とされ、
    前記規制用テザーが、前記脛部保護エリアの展開膨張時における内圧のピーク発生時を、前記上流側部位の内圧のピーク発生時よりも、５〜１５ｍｓ遅らせるように構成され、
    前記規制用テザーに形成される前記ガス流通孔が、前記エアバッグ本体の上端側から見た際に、前記区画用テザーの前記ガス流通孔に対して左右方向側にずれた位置に、形成されていることを特徴とする膝保護用エアバッグ装置。
  2. 前記規制用テザーが、前記ガス流通孔の開口面積を、前記区画用テザーに設けられたガス流通孔の開口面積より、小さくして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の膝保護用エアバッグ装置。
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