特許第6385162号(P6385162)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6385162
(24)【登録日】2018年8月17日
(45)【発行日】2018年9月5日
(54)【発明の名称】車両のサイドエアバッグ設計方法
(51)【国際特許分類】
   B60R 21/207 20060101AFI20180827BHJP
【FI】
   B60R21/207
【請求項の数】1
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2014-131149(P2014-131149)
(22)【出願日】2014年6月26日
(65)【公開番号】特開2016-8000(P2016-8000A)
(43)【公開日】2016年1月18日
【審査請求日】2017年5月25日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002967
【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105980
【弁理士】
【氏名又は名称】梁瀬 右司
(74)【代理人】
【識別番号】100105935
【弁理士】
【氏名又は名称】振角 正一
(74)【代理人】
【識別番号】100178995
【弁理士】
【氏名又は名称】丸山 陽介
(72)【発明者】
【氏名】近藤 大介
【審査官】 野口 絢子
(56)【参考文献】
【文献】 特開2013−131214(JP,A)
【文献】 特開平10−053089(JP,A)
【文献】 特開平10−152013(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60R 21/16−21/33
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両シートの表皮で覆われたシートバックのサイドパッド内のシートバックフレームで一部囲まれた収容空間内に折り畳んだ状態で収容され、インフレータのガス圧により膨張して前記サイドパッドから突出し展開するサイドエアバッグを設計する車両のサイドエアバッグ設計方法において、
前記サイドエアバッグの展開力が、四角柱に模した前記サイドエアバッグの車両前方に位置する前面および前記シートの車外方向に位置する外側面に集中するものと規定し、前記インフレータの出力と前記サイドエアバッグの前面および前記外側面の面積との積により前記サイドエアバッグの前記前面および前記外側面それぞれに作用する荷重特性を導出する第1のプロセスと、
前記第1のプロセスにより導出した前記サイドエアバッグの荷重特性を前記サイドパッドに対する荷重としたときの前記サイドパッドの変位量を求めて、前記サイドパッドに要求される荷重と変位量との関係である変位量特性を導出する第2のプロセスと、
前記第1のプロセスにより導出した前記サイドエアバッグの荷重特性を前記サイドパッドに対する荷重としたときに、前記サイドパッドの前記収容空間まで最短距離の最短部位における前記サイドパッドの左方、前方、右方それぞれの圧縮荷重および引張り荷重を前記最短部位の耐力として導出する第3のプロセスと、
前記表皮に形成された少なくとも2箇所の破断用縫製部が破断に至る際の変位量をそれぞれ導出するとともに、前記表皮の前記最短部位との対応部位に最大変位量を導出する第4のプロセスと、
前記第2のプロセスにより導出した前記サイドパッドの変位量特性から、前記第4のプロセスにより導出した前記表皮の破断に至る変位量の変位に要する前記サイドパッドへの荷重を導出し、この導出した前記サイドパッドへの荷重が、前記第3のプロセスによる前記サイドパッドの前記最短部位の前記耐力を上回るかどうか判定する第5のプロセスと
を備え
前記第2のプロセスにより導出した前記サイドパッドの変位量特性から、前記第4のプロセスにより導出した前記表皮の変位量の変位に要する前記サイドパッドへの荷重による前記表皮への荷重を求め、前記第5のプロセスの判定の結果、前記サイドパッドへの荷重が前記サイドパッドの前記最短部位の前記耐力を下回り、求めた前記表皮への荷重が前記表皮の素材の引張り荷重を上回っていれば、前記インフレータの出力特性として、前記サイドパッドへの当該荷重に相当する荷重を発生するまでの展開時間を満たしていて、内爆を防止しつつ展開挙動性能と乗員保護性能の両方を満たすと判断することを特徴とする車両のサイドエアバッグ設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両シートの表皮で覆われたシートバックのサイドパッド内のシートバックフレームで一部囲まれた収容空間内に折り畳んだ状態で収容され、インフレータのガス圧により膨張してサイドパッドから突出し展開するサイドエアバッグを設計する車両のサイドエアバッグ設計方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、軽自動車等の小型車両において、側突に対する安全性を高めるために、例えば特許文献1に記載のようなサイドエアバッグを搭載することが一般的になってきている。そして、この種サイドエアバッグでは、乗員保護性能に関するデバイスとしての素質について、車両クラスに関係なく同等のものが要求されるが、軽自動車等の小型車両は中型車両に比べて衝突時の車体変形が早いために、小型車両に搭載されるサイドエアバッグにはより高い素質が要求される。
【0003】
さらに、サイドエアバッグは乗員の胸部だけでなく腹部も拘束することから、エアバッグとしての展開挙動性能および乗員拘束性能を両立させる必要があり、特にシートバック内にサイドエアバッグモジュールが配設される関係上、シートバックを構成するパッドの硬度が低いほど、上記した両性能の両立が困難になるという問題がある。
【0004】
このような問題を解決するために、最近発達してきたCAE(Computer Aided Engineering)と称されるコンピュータを用いた予測技術を駆使してサイドエアバッグとシートバックパッドとの間における展開挙動性能および乗員拘束性能どのようにすれば両立させ得るか予測した上で、実際にサイドエアバッグを試作して性能試験を繰り返すという対応がとられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平8−225052号公報(段落0013−0026および図1図4参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、上記したCAEによる予測では、開発段階におけるコンピュータによる計算時間や試作、試験時間が多くなり、工数の増大および開発コストの上昇の原因となっており、より低コストで適切にサイドエアバッグを設計できる手法の開発が望まれている。
【0007】
本発明は、低コストで適切にサイドエアバッグを設計できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記した目的を達成するために、本発明の車両のサイドエアバッグ設計方法は、車両シートの表皮で覆われたシートバックのサイドパッド内のシートバックフレームで一部囲まれた収容空間内に折り畳んだ状態で収容され、インフレータのガス圧により膨張して前記サイドパッドから突出し展開するサイドエアバッグを設計する車両のサイドエアバッグ設計方法において、前記サイドエアバッグの展開力が、四角柱に模した前記サイドエアバッグの車両前方に位置する前面および前記シートの車外方向に位置する外側面に集中するものと規定し、前記インフレータの出力と前記サイドエアバッグの前面および前記外側面の面積との積により前記サイドエアバッグの前記前面および前記外側面それぞれに作用する荷重特性を導出する第1のプロセスと、前記第1のプロセスにより導出した前記サイドエアバッグの荷重特性を前記サイドパッドに対する荷重としたときの前記サイドパッドの変位量を求めて、前記サイドパッドに要求される荷重と変位量との関係である変位量特性を導出する第2のプロセスと、前記第1のプロセスにより導出した前記サイドエアバッグの荷重特性を前記サイドパッドに対する荷重としたときに、前記サイドパッドの前記収容空間まで最短距離の最短部位における前記サイドパッドの左方、前方、右方それぞれの圧縮荷重および引張り荷重を前記最短部位の耐力として導出する第3のプロセスと、前記表皮に形成された少なくとも2箇所の破断用縫製部が破断に至る際の変位量をそれぞれ導出する第4のプロセスと、前記第2のプロセスにより導出した前記サイドパッドの変位量特性から、前記第4のプロセスにより導出した前記表皮の破断に至る変位量の変位に要する前記サイドパッドへの荷重を導出し、この導出した前記サイドパッドへの荷重が、前記第3のプロセスによる前記サイドパッドの前記最短部位の前記耐力を上回るかどうか判定する第5のプロセスとを備え、前記第2のプロセスにより導出した前記サイドパッドの変位量特性から、前記第4のプロセスにより導出した前記表皮の変位量の変位に要する前記サイドパッドへの荷重による前記表皮への荷重を求め、前記第5のプロセスの判定の結果、前記サイドパッドへの荷重が前記サイドパッドの前記最短部位の前記耐力を下回り、求めた前記表皮への荷重が前記表皮の素材の引張り荷重を上回っていれば、前記インフレータの出力特性として、前記サイドパッドへの当該荷重に相当する荷重を発生するまでの展開時間を満たしていて、内爆を防止しつつ展開挙動性能と乗員保護性能の両方を満たすと判断することを特徴としている(請求項1)。
【発明の効果】
【0009】
請求項1に係る発明によれば、サイドエアバッグを四角柱の簡単なモデルに模して、サイドエアバッグの展開力が四角柱のサイドエアバッグの車両前方に位置する前面および車外側に位置する側面に集中するものと規定することにより、サイドエアバッグの前面および車外側の側面それぞれに作用する荷重特性を簡単な計算により導出でき、導出した荷重特性をサイドパッドに対する荷重としたときに、サイドパッドの変位量を簡単に導出できるとともに、サイドパッドの収容空間まで最短距離の最短部位におけるサイドパッドの左方、前方、右方それぞれの圧縮荷重および引張り荷重を最短部位の耐力として導出でき、表皮に形成された破断用縫製部が破断に至る際の表皮の変位量を導出して、サイドパッドの変位量特性から、表皮が破断に至る際の変位量の変位に要するサイドパッドへの荷重による表皮への荷重を簡単に導出でき、導出した表皮の破断に至る変位量の変位に要するサイドパッドへの荷重が、サイドパッドの最短部位の耐力を上回るかどうか判定し、該判定が下回るとの判定結果で、表皮への荷重が表皮の素材の引張り荷重を上回っていれば、インレータの出力によるサイドパッドへの荷重が、サイドパッドの最短部位の耐力を超えることにより当該最短部位が破損するいわゆる内爆が生じることがないように、サイドエアバッグを設計することができる。そして、このような方法により設計されたサイドエアバッグが、ほぼ設計通りに適切な展開挙動性能と乗員保護性能とを両立させ得ることを、本願発明者は実験的に検証した。
【0010】
したがって、従来のようなコンピュータによる複雑な予測計算(CAE)や試作を繰り返す必要もなく、低コストで適切にサイドエアバッグを設計することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の一実施形態におけるサイドエアバッグ装置の側面図である。
図2】一実施形態に係るサイドエアバッグ設計方法の説明図である。
図3】一実施形態に係るサイドエアバッグ設計方法の説明図である。
図4】一実施形態に係るサイドエアバッグ設計方法の説明図である。
図5】一実施形態に係るサイドエアバッグ設計方法の説明図である。
図6】一実施形態に係るサイドエアバッグ設計方法の説明図である。
図7】一実施形態に係るサイドエアバッグ設計方法の説明図である。
図8】一実施形態に係るサイドエアバッグ設計方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明に係る車両のサイドエアバッグ設計方法の一実施形態について、図1ないし図8を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態でいう前、後、左、右とはシートに着座した状態で見た前、後、左、右を意味する。
【0013】
図1に示すように、本実施形態におけるサイドエアバッグ装置1は、折り畳まれたサイドエアバッグ2と、このサイドエアバッグ2に出力する膨張用ガスを発生させるガス発生器であるインフレータ3とを備え、通常時は車両用シートSのシートバック5の車室外側の側部内に形成された収納空間に配設される。そして、他車両の側方衝突(以下、側突という)時などに、インフレータ3から出力されたガスが折り畳まれた状態のサイドエアバッグ2に充填されることによりサイドエアバッグ2が膨張し、図1に示すように、サイドエアバッグ2が車両用シートSに着座してシートバック5にもたれた状態の乗員Mの腰部から脇の範囲に膨張・展開し、車両の側突時などに加わる乗員Mへの衝撃を吸収して乗員を保護する。
【0014】
一方、インフレータ3は、点火装置、伝火剤、ガス発生剤等で構成されており、ガス発生剤は、車両の側突時などに、サイドエアバッグ2を膨張・展開させるための窒素ガス発生源となっている。また、このインフレータ3は、シートバック5の内部に固定され、この実施形態では、上端部にガス噴出口3aが配設されるとともに、該ガス噴出口3aの対極に位置する下端部にハーネス3bが配設されている。
【0015】
また、エアバッグ2は、2枚の織布等からなる表皮がそれらの周縁において全体として袋状を成すように縫製されて形成され、車両の側突時などに、エアバッグ2が膨張・展開し易いように、シートバック5の車室外側の側部に形成された収納空間の前方位置には、エアバッグ2の膨張力により破断する脆弱な縫製を施した破断用縫製部が形成されている。
【0016】
より詳細には、シートバック5は、図2に示すように、センターパッド5aおよび該センターパッド5aの左右の両側に一体形成された一対のサイドパッド5bと、これらパッド5a,5b内部等に設けられた板材やパイプ材からなるシートバックフレーム5cと、各パッド5a,5bを包被する表皮5dとにより構成され、両サイドパッド5cのうちドア側に位置する左方のサイドパッド5cの内部に形成され当該サイドパッド5cとシートバックフレーム5dとにより囲まれて形成された収容空間6内に、サイドエアバッグ2がインフレータ3とともに収容される。
【0017】
このとき、サイドエアバッグ装置1の最適設計を行うために、図2および図3に示すように、サイドエアバッグ2を四角柱に模し、この四角柱に模したサイドエアバッグ2の展開力がその車両前方に位置する前面2aおよびシートSの車外側に位置する左側面2bに集中し、前方および車外方向である左方にそれぞれ膨張展開するものと規定する。なお、図3において、インフレータの点火出力によってサイドエアバッグ2の膨張展開により、F1は四角柱に模したサイドエアバッグ2の前面2aにかかる荷重を示し、F2はサイドエアバッグ2の車外側の左側面2bにかかる荷重を示す。
【0018】
このように、四角柱に模したサイドエアバッグ2の展開力がその車両前方に位置する前面2aおよび車外側の左側面2bに集中するものと規定すると、サイドエアバッグ2の前面2aおよび左側面2bそれぞれに作用する荷重F1,F2を簡単な計算によりに導出することができる。
【0019】
すなわち、インフレータ3の出力特性つまりインフレータ3のガスタンク圧特性が図4(a)に示すような特性を有する場合に、インフレータ出力をI(kPa)とし、サイドエアバッグ2の前面2aおよび左側面2bそれぞれのサイドパッド5bとの接触面積をS1(mm),S2(mm)とすると、荷重F1(kN)、F2(kN)は、
F1=I×S1 …(1)
F2=I×S2 …(2)
の式によりそれぞれニュートン単位で算出でき、サイドエアバッグ2の前面2aに作用する荷重F1(kN)は図4(b)に示すような特性になり、サイドエアバッグ2の左側面2bに作用する荷重F2(kN)は図4(c)に示すような特性になる。この(1),(2)式の演算により、サイドエアバッグ2の前面2aおよび左側面2bそれぞれに作用する荷重F1,F2の特性を導出するプロセスが第1のプロセスである。
【0020】
つぎに、第2のプロセスとして、第1のプロセスにより導出したサイドエアバッグ2の荷重特性をサイドパッド5bに対する荷重としたときのサイドパッド5bの変位量を求め、サイドパッド5bに要求される荷重Fと変位量Dとの関係である変位量特性を導出するが、通常、荷重F(N)に対する変位量D(mm)の特性は、サイドパッド5bの材質に応じて例えば図5に示すようになり、サイドパッド5bの材質がすでにわかっているため、サイドパッド5bの材質に応じた変位量特性も既知となる。
【0021】
そして、図6に示すように、サイドパッド5bの収容空間6まで最短距離の最短部位をTとして、上記した第1のプロセスにより導出したサイドエアバッグ2の荷重特性をサイドパッド5bに対する荷重としたときに、サイドパッド5bの最短部位Tにおけるサイドパッド5bの圧縮耐力および引張り耐力を導出する。これらの耐力の導出が第3のプロセスである。
【0022】
ここで、図6に示すように、サイドエアバッグ2の左側面2b、前面2a、右側面2cの変位量をZ1,Z2,Z3とし、サイドパッド5bの最短部位Tが圧縮耐力によって変位する方向をX、引張り耐力により変位する方向をYとし、方向Yと前方向との角度をθとすると、方向Xにおけるサイドパッド5bの変位量Zxは、
Zx=−Z1cosθ+Z2sinθ+Z3cosθ (3)
の演算により導出され、方向Yにおけるサイドパッド5dの変位量Zyは、
Zy=Z1sinθ+Z2cosθ+Z3sinθ (4)
の演算により導出され、本来の破断箇所ではない箇所におけるサイドパッド5bの破損(亀裂)つまり内爆は、サイドパッド5bに作用する荷重が方向X,Yそれぞれへの圧縮荷重および引張り荷重として作用するため、これら(3),(4)式の演算によって導出される最短部位Tにおけるサイドパッド5bの変位量Zx,Zyそれぞれの変位に要するサイドパッド5bの荷重が、サイドパッド5bの素材に固有の最短部位Tの圧縮耐力Rc、引張り耐力Rpを超えなければ内爆は生じないことになる。
【0023】
しかし、サイドパッド5bへの荷重が上記した圧縮耐力Rc、引張り耐力Rpを超えていても、表皮5dの素材に固有の耐力が低ければ表皮5dの破断縫製部が簡単に破断して内爆を回避できるため、表皮5dの破断に関する性能を判断する第4のプロセスとして、図7に示すように、サイドパッド5bの前左端部に脆弱な上下方向の破断用縫製部8が1箇所形成されているときの破断用縫製部8が破断に至る際の限界変位量を導出する。
【0024】
すなわち、サイドエアバッグ2の膨張展開により、サイドパッド5aが変位して表皮5dの左側面および前面が、サイドパッド5bの水平断面である図7中の1点鎖線に示すようにそれぞれ変位量Z1,Z2ずつ変形するとし、四角柱に模したサイドエアバッグ2の前左端におけるある点の左方位置および前方位置それぞれに対応する表皮5b上の点をP1,P2としたきに、図7に示すように、破断用縫製部8を示す点Pから点P1までの距離Lが、破断の狙い目である破断用縫製部8の当該水平断面における点Pからサイドエアバッグ2の前左端までの前方向距離に相当し、破断用縫製部8を示す点Pから点P2までの距離Wが、破断の狙い目である破断用縫製部8の点Pからサイドエアバッグ2の前左端までの横方向距離に相当する。なお、このときの距離L(点Pから点P1までの距離)は、サイドパッド5bの側面視においてサイドエアバッグ2の前左端から最も長い距離を選定するのが望ましい。
【0025】
そして、点Pから点P1までの辺および点Pから点P2までの辺がそれぞれ角度θ1,角度θ2ずつ回転するように変形したときに、点Pの破断用縫製部8が破断する表皮5dの左側面側の変位量H1(mm)および前面側の変位量H2(mm)は、
H1=[L/cos{tan−1(Z1/L)}]−L …(5)
H2=[W/cos{tan−1(Z2/W)}]−W …(6)
の式によりそれぞれ算出することができ、これら(5),(6)式の演算により導出される変位量H1,H2の和の変位量Hが、表皮5dの素材に基づく限界変位量Hlim以上になればよい。
【0026】
さらに、表皮5dへの荷重f(N)と変位量H(mm)との関係である引張りモードにおける表皮荷重特性つまり表皮の引張り特性は、例えば図8に示すような曲線となり、表皮5dの素材・材質がすでにわかっていることから表皮5dの素材に基づく表皮の引張り特性は既知であり、図8の曲線のピーク点における荷重fmax(N)をそのときの変位量Hlim(mm)(限界変位量)で割ったものが表皮破断特性に相当し、図8のような引張り特性から、破断用縫製部8の限界変位量Hlimとそのときに必要な表皮5dへの荷重fmaxを導出することができる。
【0027】
つぎに、第5のプロセスとして、第2のプロセスにより導出したサイドパッド5bの変位量特性(図5参照)から、第4のプロセスにより導出した表皮5dを破断させるのに要するサイドパッド5bへの荷重を求め、求めたサイドパッド5bへの荷重が、第3のプロセスによるサイドパッド5bの最短部位Tの圧縮耐力Rcおよび引張り耐力Rpを上回るかどうか判定し、さらに第6のプロセスとして、第2のプロセスにより導出したサイドパッド5bの変位量特性(図5参照)から、第のプロセスにより導出した表皮5dの変位量H1,H2の和Hだけ変位させるのに要する表皮5dへの荷重fを求め、求めた表皮5dへの荷重fが、図8のような引張り特性における表皮5dの素材に基づく限界変位量Hlimに対応する引張り荷重fmaxを上回るかどうかにより、インフレータ3の出力特性が、サイドパッド5bへの当該荷重を発生するまでの展開時間を満たすかどうかを判定する。
【0028】
このように、第5のプロセスでの判定の結果、表皮5dを破断させるのに要するサイドパッド5bへの荷重が、第3のプロセスでのサイドパッド5bの最短部位Tの圧縮耐力Rc、引張り耐力Rpを下回り、第6のプロセスでの判定の結果、第2、第のプロセスを経て求めた表皮5dへの荷重fが図8から導出される表皮5dの素材の引張り荷重fmaxを上回っていれば、インフレータ3の出力特性として、サイドパッド5bへの当該荷重fに相当する荷重を発生するまでの展開時間を満たしていて、内爆を防止しつつ展開挙動性能と乗員保護性能の両方を満たすと判断することができる。なお、このような方法により設計されたサイドエアバッグ2が、ほぼ設計通りに適切な展開挙動性能と乗員保護性能とを両立させ得ることを、本願発明者は実験的に検証した。
【0029】
したがって、上記した実施形態によれば、従来のようなコンピュータによる複雑な予測計算(CAE)や試作を繰り返す必要もなく、低コストで適切にサイドエアバッグを設計することができる。
【0030】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。
【0031】
例えば、上記した実施形態では、左側のサイドパッド5bに設けられたサイドエアバッグ装置1について説明したが、右側のサイドパッド5bに設けられたサイドエアバッグ装置についても本発明を適用できるのは勿論である。
【0032】
また、上記した実施形態では表皮5dの破断用縫製部8を1箇所とした場合について説明したが、2箇所以上であってもよい。
【0033】
また、本発明は、車両クラスを問わず、いずれのタイプの車両に搭載されるサイドエアバッグ装置についても適用可能である。
【符号の説明】
【0034】
1 …サイドエアバッグ装置
2 …サイドエアバッグ
2a …前面
2b …左側面
3 …インフレータ
5 …シートバック
5b …サイドパッド
5c …シートバックフレーム
5d …表皮
6 …収容空間
8 …破断用縫製部
T …最短部位
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8