(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
折り畳んだエアバッグ（２１，４８，７８）の開口部周縁が固定されるリテーナ（１９，４３，７５）の内部にインフレータ（２０，５０，８０）を収納し、車両の衝突時に前記インフレータ（２０，５０，８０）が発生するガスで膨張するエアバッグ（２１，４８，７８）を展開して乗員を拘束するエアバッグ装置において、
前記リテーナ（１９，４３，７５）に形成されたベントホール（２９）と、
アクチュエータ（３１，３７，５３）により作動して前記ベントホール（２９）を開閉する制御弁（３０）と、
乗員状態を検出する乗員状態検出手段（３５ｂ）と、
車速を検出する車速検出手段（３５ｃ）と、
前記エアバッグ（２１，４８，７８）の内圧を検出する内圧検出手段（３５ｄ）と、
前記エアバッグ（２１，４８，７８）の目標とする内圧パターンを記憶するマップと、  エアバッグ（２１，４８，７８）が展開して内圧が負圧になったタイミングに予め設定したプログラムに基づいて前記制御弁（３０）の開度を一時的に開けてから閉じるように制御するとともに、その後に前記エアバッグ（２１，４８，７８）の目標とする内圧パターンが得られるように、前記内圧検出手段（３５ｄ）で検出したエアバッグ内圧に基づいて前記制御弁（３０）の開度をフィードバック制御する制御手段（３４）と、
を備え、
前記制御手段（３４）は、前記乗員状態検出手段（３５ｂ）で検出した乗員状態に基づいて所定のマップを選択することで前記内圧パターンの最大値を変更するとともに、前記車速検出手段（３５ｃ）で検出した車速に基づいて所定のマップを選択することで前記内圧パターンの最大値が発生するタイミングを変更することを特徴とするエアバッグ装置。
【請求項２】
前記制御弁（３０）を開閉駆動するアクチュエータ（３１）は板状の圧電素子であり、ベントホール（２９）を外側から覆うように配置されて一端が前記リテーナ（１９，４３，７５）に固定され、ベントホール（２９）から排出されるガスによって外向きに変形することを特徴とする、請求項１に記載のエアバッグ装置。
【請求項３】
前記制御弁（３０）を開閉駆動するアクチュエータ（３１）を構成する圧電素子は前記内圧検出手段（３５ｄ）を兼ねることを特徴とする、請求項２に記載のエアバッグ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、折り畳んだエアバッグの開口部周縁が固定されるリテーナの内部にインフレータを収納し、車両の衝突時に前記インフレータが発生するガスで膨張するエアバッグを展開して乗員を拘束するエアバッグ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエアバッグ装置は、インフレータが発生するガスで膨張するエアバッグにベントホールを設け、前記ガスの一部をベントホールから排出してエアバッグの内圧を制御している。かかるエアバッグ装置において、ベントホールを薄膜で閉鎖しておくことにより展開の初期にエアバッグを速やかに膨張させるとともに、展開が完了してエアバッグの内圧が高まると前記薄膜が破断し、ベントホールからガスを排出して乗員を柔らかく拘束するものが提案されている（実公平５−６２０６号公報参照）。
【０００３】
またエアバッグ装置に２個のインフレータを設けておき、エアバッグ装置の近傍に乗員が存在しない場合には２個のインフレータを両方とも点火し、エアバッグ装置の近傍に乗員が存在する場合には１個のインフレータだけを点火することにより、エアバッグの展開速度および内圧を乗員の位置に応じて制御するものが提案されている（特開平９−３０１１１５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記実公平５−６２０６号公報に記載されたものは、薄膜が破断する圧力にバラツキが発生し易いため、エアバッグの内圧が所定値に達したときにベントホールを的確に開放するのが難しいだけでなく、一旦開放したベントホールを再び閉じることができないので内圧の精密な制御が難しいという問題があった。また上記特開平９−３０１１１５号公報に記載されたものは、２個のインフレータを必要とするために部品点数が増加してコストアップの要因になるだけでなく、エアバッグの展開特性を２段階にしか制御できないためにきめ細かい制御が難しいという問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エアバッグの展開過程を前期および後期に別けてそれぞれ別個の制御を行うことにより、エアバッグの乗員拘束力を一層的確に制御できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、折り畳んだエアバッグの開口部周縁が固定されるリテーナの内部にインフレータを収納し、車両の衝突時に前記インフレータが発生するガスで膨張するエアバッグを展開して乗員を拘束するエアバッグ装置において、前記リテーナに形成されたベントホールと、アクチュエータにより作動して前記ベントホールを開閉する制御弁と、乗員状態を検出する乗員状態検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記エアバッグの内圧を検出する内圧検出手段と、前記エアバッグの目標とする内圧パターンを記憶するマップと、エアバッグが展開して内圧が負圧になったタイミングに予め設定したプログラムに基づいて前記制御弁の開度を一時的に開けてから閉じるように制御するとともに、その後に前記エアバッグの目標とする内圧パターンが得られるように、前記内圧検出手段で検出したエアバッグ内圧に基づいて前記制御弁の開度をフィードバック制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記乗員状態検出手段で検出した乗員状態に基づいて所定のマップを選択することで前記内圧パターンの最大値を変更するとともに、前記車速検出手段で検出した車速に基づいて所定のマップを選択することで前記内圧パターンの最大値が発生するタイミングを変更することを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、エアバッグが展開して内圧が負圧になったタイミングに予め設定したプログラムに基づいて制御弁の開度を一時的に開けてから閉じるように制御するので、開放したベントホールから大気を吸入してエアバッグの展開を促進するアスピレーション効果を発揮することができ、しかもエアバッグ内圧が負圧になる期間を除いてベントホールが閉じられるので、容量の小さいインフレータでエアバッグを効果的に展開することができる。その後に内圧検出手段で検出したエアバッグ内圧に基づいて制御弁の開度をフィードバック制御することにより、エアバッグ内圧を目標とする内圧パターンに精密に一致させることができる。更に、乗員状態検出手段で検出した乗員状態に基づいて内圧パターンの最大値を変更するとともに、車速検出手段で検出した車速に基づいて内圧パターンの最大値が発生するタイミングを変更するので、乗員状態および車速がどのように異なっていても、常に最適の内圧パターンを選択して最適の拘束力を発生させることができる。
【０００８】
また請求項２に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、前記制御弁を開閉駆動するアクチュエータは板状の圧電素子であり、ベントホールを外側から覆うように配置されて一端が前記リテーナに固定され、ベントホールから排出されるガスによって外向きに変形することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、アクチュエータを圧電素子で構成することにより、モータやソレノイド等の他のアクチュエータに比べて部品点数の少ない簡単な構造で、かつ低コストでベントホールを開閉駆動することができる。特に、板状の圧電素子でアクチュエータを構成することにより、そのアクチュエータの構造が極めて単純になるだけでなく圧電素子そのものを弁体として利用することが可能となり、部品点数の一層の削減とコストの一層の削減とが可能となる。
【００１０】
また請求項３に記載された発明は、請求項２の構成に加えて、前記制御弁を開閉駆動するアクチュエータを構成する圧電素子は前記内圧検出手段を兼ねることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、共通の圧電素子をアクチュエータおよび内圧検出手段に兼用することにより部品点数を削減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。  図１〜図２８は本発明の一実施例を示すもので、図１は自動車の車室前部の斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の４−４線拡大断面図、図５は運転席用エアバッグ装置の分解斜視図、図６は運転席用エアバッグ装置の変形例を示す、前記図３に対応する図、図７は図６の７−７線拡大断面図、図８は図１の８−８線拡大断面図、図９は図８の９−９線断面図、図１０は図９の１０−１０線矢視図、図１１は助手席用エアバッグ装置の分解斜視図、図１２は助手席用エアバッグ装置の第１変形例を示す、前記図９に対応する図、図１３は図１２の１３−１３線断面図、図１４は図１２の１４−１４線断面図、図１５は助手席用エアバッグ装置の第２変形例を示す、前記図９に対応する図、図１６は図１５の１６−１６線断面図、図１７は図１５の１７−１７線断面図、図１８は図１の１８−１８線拡大断面図、図１９は図１８の１９方向矢視図、図２０は図１９の２０−２０線断面図、図２１は図１９の２１−２１線断面図、図２２は図１９の２２−２２線断面図、図２３はベントホールの開度の制御系を示すブロック図、図２４は態様Ａの制御内容の説明図、図２５は態様Ｂの制御内容の説明図、図２６は態様Ｃの制御内容の説明図、図２７は近接乗員の判別手法の説明図、図２８は態様Ｄの制御内容の説明図である。
【００１３】
図１に示すように、運転席シート１の前方に配置されたステアリングホイール２の中央部に運転席用エアバッグ装置Ｒｄが設けられ、助手席シート３の前方に配置されたダッシュボード４の上部に助手席用エアバッグ装置Ｒｐが設けられ、運転席シート１および助手席シートのシートバック５，５の内部にそれぞれ側突用エアバッグ装置Ｒｓ，Ｒｓが設けられる。
【００１４】
次に、図２〜図５に基づいて運転席用エアバッグ装置Ｒｄの構造を説明する。
【００１５】
ステアリングホイール２は、ステアリングシャフト１１の後端に相対回転不能に嵌合してナット１２で固定されたステアリングボス１３と、このステアリングボス１３を囲繞するように配置された環状のホイールリム１４と、前記ステアリングボス１３に固定されたフロントカバー１５と、このフロントカバー１５に結合されたリヤカバー１６と、前記フロントカバー１５をホイールリム１４に接続する複数本のスポーク１７…とを備えており、フロントカバー１５およびリヤカバー１６により区画される空間にエアバッグモジュール１８が収納される。
【００１６】
エアバッグモジュール１８は、それをリヤカバー１６の内面に支持するためのリテーナ１９と、高圧ガスを発生するインフレータ２０と、インフレータ２０が発生した高圧ガスにより膨張するエアバッグ２１とから構成される。リテーナ１９の外周に一体に形成された取付フランジ１９1 がリヤカバー１６の内周に一体に形成された取付フランジ１６1 に複数本のリベット２２…で固定され、更にエアバッグ２１の開口部周縁とリング状のホルダー２３とが重ね合わされてリテーナ１９に複数本のボルト２４…で共締めされる。粒状のガス発生剤２５…が充填されたインフレータ２０はエアバッグ２１の内部に収納され、複数本のボルト２６でリテーナ１９に固定される。インフレータ２０の内部には着火剤２７が配置されており、インフレータ２０の内部に延びる点火器２８の先端が前記着火剤２７に臨んでいる。
【００１７】
エアバッグ２１の内部に臨むリテーナ１９に４個のベントホール２９…が直列に形成される。ベントホール２９…の開度を制御する制御弁３０は、短冊状に形成された圧電素子３１を金属板よりなる同形のプロテクタ３２に接着したもので、その一側面が前記ベントホール２９…を覆うように、その一端部がボルト３３，３３でリテーナ１９に固定される。脆くて破損し易い圧電素子３１はプロテクタ３２に接着されることで補強される。前記圧電素子３１は本発明のアクチュエータを構成する。
【００１８】
図２３に示すように、本発明の制御手段を構成するエアバッグ展開制御装置３４には、車両の衝突時の加速度を検出する加速度検出手段３５ａと、乗員の体重、体格、着座姿勢等の乗員状態を検出する乗員状態検出手段３５ｂと、車速を検出する車速検出手段３５ｃと、エアバッグ２１の内圧を検出する内圧検出手段３５ｄとが接続される。乗員状態検出手段３５ｂは、シートクッションに設けられて乗員の体重を検出することにより大人および子供を識別するもの、あるいは赤外線で乗員の座高を検出することにより大人および子供を識別するものから構成される。内圧検出手段３５ｄは通常の圧力センサから構成され、その検出部がエアバッグ２１の内部空間に臨むようにリテーナ１９に設けられる。
【００１９】
エアバッグ展開制御装置３４は、車両の衝突時に加速度検出手段３５ａが所定値以上の加速度を検出すると点火器２８に通電してインフレータ２０を点火し、インフレータ２０が発生するガスで膨張するエアバッグ２１はリヤカバー１６にＨ形に形成された薄肉のティアライン１６2 を破断して車室内に展開する。このとき、エアバッグ展開制御装置３４は乗員状態検出手段３５ｂ、車速検出手段３５ｃあるいは内圧検出手段３５ｄからの信号に基づいて制御弁３０の圧電素子３１に対する通電を制御し、ベントホール２９…の開度を変化させる。即ち、圧電素子３１への非通電時には、図４（Ａ）に示すように制御弁３０は直線状に延びてベントホール２９…を閉塞し、圧電素子３１に通電すると、図４（Ｂ）に示すように通電量に応じて制御弁３０が湾曲してベントホール２９…を開放する。このように、ベントホール２９…を覆う板状の圧電素子３１に通電して湾曲させるだけの極めて簡単な構造により、ベントホール２９…の開度を精密にかつ無段階に制御することができる。この制御弁３０の開度制御の具体的内容は後から詳述する。
【００２０】
またエアバッグ展開制御装置３４は、内圧検出手段３５ｄからの信号に基づいて、車両の衝突時にシートベルトの張力を調整するシートベルトテンショナー３８の作動を制御する。
【００２１】
図６および図７は運転席用エアバッグ装置Ｒｄの変形例を示すものであり、その制御弁３０の構造が図２〜図５で説明したものと異なっている。
【００２２】
本変形例の制御弁３０は、リテーナ１９に環状に配置されたベントホール２９…を開閉するもので、ベントホール２９…と同形かつ同数の開口３６1 …を備えた円板状の弁板３６と、この弁板３６を回転駆動する超音波モータ３７とから構成される。弁板３６が図７（Ａ）の位置にあるときに該弁板３６によってベントホール２９…が閉鎖され、弁板３６が図７（Ｂ）の位置にあるときに該弁板３６の開口３６1 によってベントホール２９…が開放される。
【００２３】
このように、環状に配置した複数のベントホール２９…の開度を複数の開口３６1 …を有する弁板３６をモータ３７で回転させて制御するので、弁板３６を１個のベントホール２９の中心角に相当する僅かな角度回転させるだけで、ベントホール２９…の開度を全閉状態から全開状態まで変化させることが可能となり、モータ３７の小型化と応答性の向上とが同時に達成される。
【００２４】
次に、図８〜図１１に基づいて助手席用エアバッグ装置Ｒｐの構造を説明する。
【００２５】
ダッシュボード４の上面に形成された開口４1 に固定されたリッド４１から下方に延びる支持部４１1 …に、エアバッグモジュール４２のリテーナ４３が固定される。リテーナ４３は複数本のボルト４４…で固定されたアッパーリテーナ４５およびロアリテーナ４６から構成されており、アッパーリテーナ４４が複数本のボルト４７…で前記リッド４１の支持部４１1 …に固定される。アッパーリテーナ４５およびロアリテーナ４６の結合部にエアバッグ４８の開口部周縁が挟まれて前記ボルト４７…で共締めされる。リッド４１には、エアバッグ４８が膨張する際に破断する薄肉のティアライン４１2 が形成される。ロアリテーナ４６の底部に一対の取付ブラケット４９，４９を介して円筒状のインフレータ５０が支持される。またロアリテーナ４６の底部に形成された４個のベントホール２９…を開閉すべく、前記運転席用エアバッグ装置Ｒｄのものと同じ構造の制御弁３０が装着される。エアバッグ４８の内圧はロアリテーナ４６に設けられた内圧検出手段３５ｄにより検出される。
【００２６】
加速度検出手段３５ａ、乗員状態検出手段３５ｂ、車速検出手段３５ｃおよび内圧検出手段３５ｄからの信号が入力されるエアバッグ展開制御装置３４により、インフレータ５０および制御弁３０に対する通電が制御される。即ち、車両の衝突時に加速度検出手段３５ａが所定値以上の加速度を検出すると、エアバッグ展開制御装置３４からの指令でインフレータ５０が点火して高圧ガスが発生し、その圧力で膨張するエアバッグ４８はリッド４１のティアライン４１2 を破断して車室内に展開する。このとき、乗員状態検出手段３５ｂ、車速検出手段３５ｃあるいは内圧検出手段３５ｄからの信号によって制御弁３０の開度が制御される。
【００２７】
図１２〜図１４は助手席用エアバッグ装置Ｒｐの第１変形例を示すものであり、その制御弁３０の構造が図８〜図１１で説明したものと異なっている。
【００２８】
本変形例の制御弁３０は、インフレータ５０の外周に回転自在に支持された横断面円弧状の弁板５１と、この弁板５１を回動させるアクチュエータとしてのモータ３７とを備える。回動する弁板５１がリテーナ４３の内面に沿って摺動すると、そのリテーナ４３に形成された２個のスリット状のベントホール２９，２９が、それらに対応する２個のスリット状の開口５１1 ，５１1 を有する弁板５１によって開閉される。
【００２９】
このように、複数のベントホール２９，２９の開度を複数の開口５１1 ，５１1 を有する弁板５１をモータ３７で回動させて制御するので、弁板５１を１個のベントホール２９の中心角に相当する僅かな角度回転させるだけで、ベントホール２９，２９の開度を全閉状態から全開状態まで変化させることが可能になって応答性が高められる。
【００３０】
図１５〜図１７は助手席用エアバッグ装置Ｒｐの第２変形例を示すものであり、その制御弁３０の構造が図８〜図１１で説明したものと異なっている。
【００３１】
本変形例の制御弁３０は、リテーナ４３の底面に設けた一対のガイドレール４３1 ，４３1 に摺動自在に支持された弁板５２と、この弁板５２をガイドレール４３1 ，４３1 に沿って往復駆動するアクチュエータとしてのリニアソレノイド５３とを備える。弁板５２には一直線上に配置された４個のベントホール２９…と同形かつ同数の開口５２1 …が形成されており、リニアソレノイド５３で駆動された弁板５２の開口５２1 …がベントホール２９…に重なると、該ベントホール２９…が開放される。
【００３２】
このように、一直線上に配置された複数のベントホール２９…の開度を複数の開口５２1 …を有する弁板５２をリニアソレノイド５３で往復動させて制御するので、弁板５２を１個のベントホール２９の長さに相当する僅かな距離を移動させるだけで、ベントホール２９…の開度を全閉状態から全開状態まで変化させることが可能となって応答性が高められる。尚、リニアソレノイド５３に代えて、多数の圧電素子を積層したアクチュエータを採用することも可能である。
【００３３】
次に、図１８〜図２２に基づいて側突用エアバッグ装置Ｒｓの構造を説明する。
【００３４】
シートバック５の右側縁に沿って上下方向に延びるパイプフレーム６１に車体前方に延びる金属製の取付ブラケット６２が溶接により固定されており、この取付ブラケット６２の右側面にエアバッグモジュール６３がボルト６４，６４で固定される。粗毛布よりなる保形材６５がエアバッグモジュール６３の前面からシートバック５の厚さ方向中間部を車体左側に延び、車体左側のパイプフレーム（図示せず）に接続される。パイプフレーム６１の内周にはメッシュ状のスプリング６６が張られており、このスプリング６６の前面と、保形材１６の後面と、取付ブラケット６２の後面とに囲まれた部分にスポンジよりなるパッド６７が装着される。また保形材６５の前面には同じくスポンジよりなるパッド６８が装着される。
【００３５】
シートバック５の前面中央部は第１被覆材６９により覆われるとともに、その第１被覆材６９の左右両側部および上部は第２被覆材７０により覆われ、また第２被覆材７０に連なるシートバック５の左右両側面および上面は第３被覆材７１により覆われ、更にシートバック５の後面は第４被覆材７２により覆われる。第１被覆材６９と第２被覆材７０とは縫製部７３において縫製され、また第２被覆材７０と第３被覆材７１とは縫製部７４において縫製される。
【００３６】
エアバッグモジュール６３は、合成樹脂で一体に形成されたリテーナ７５と、その内部に支持されたホルダー７７とを備えており、これらリテーナ７５およびホルダー７７は前記ボルト６４，６４で取付ブラケット６２に共締めされる。リテーナ７５は車体右側に向けて開口するトレー状の本体部７５1 と、この本体部７５1 の後縁にヒンジ部７５2 を介して接続された蓋部７５3 とを備えており、本体部７５1 の上縁、前縁および下縁に設けた５個の係止爪７５4 …を蓋部７５3 の上縁、前縁および下縁に設けた５個の係止孔７５5 …に係止することにより、本体部７５1 の開口を覆うように蓋部７５3 が固定される。  折り畳んだエアバッグ７８がプロテクトカバー７９により包装される。エアバッグ７８の開口部周縁とプロテクトカバー７９の両端とがリテーナ７５およびホルダー７７に挟まれて固定され、これによりホルダー７７に固定されたインフレータ８０がエアバッグ７８の内部に収納される。尚、エアバッグ７８の膨張時にプロテクトカバー７９は容易に破断するため、その膨張を妨げることはない。
【００３７】
ホルダー７７に形成された開口７７1 と、リテーナ７５の本体部７５1 に形成された４個のベントホール２９…と、取付ブラケット６２に形成された開口６２1 と、パッド６８に形成されたガス通路６８1 と、シートバック５の後面側に形成された空間８１とを介して、エアバッグ７８の内部がシートバック５の外部に連通する。また前記４個のベントホール２９…を開度を制御すべく、前記運転席用エアバッグ装置Ｒｄおよび前記助手席用エアバッグ装置Ｒｐのものと同じ構造の制御弁３０がリテーナ７５の内部に装着される。
【００３８】
加速度検出手段３５ａ、乗員状態検出手段３５ｂ、車速検出手段３５ｃおよび内圧検出手段３５ｂからの信号が入力されるエアバッグ展開制御装置３４により、インフレータ８０および制御弁３０に対する通電が制御される。而して、車両の衝突時にインフレータ８０がガスを発生すると、リテーナ７５の内部でエアバッグ７８が膨張する。エアバッグ７８が膨張する圧力がリテーナ７５の蓋部７５3 に作用すると、係止爪７５4 …が係止孔７５5 …から外れて蓋部７５3 がヒンジ部７５2 回りに回転し、本体部７５1 が開放される。蓋部７５3 が開く圧力がシートバック５の第３被覆材７１に伝達されると、縫製部７４が破断して第２被覆材７０と第３被覆材７１とが分離し、その隙間を通過したエアバッグ７８がフロントドアの内面に沿うように前方に展開する。
【００３９】
次に、運転席用エアバッグ装置Ｒｄ、助手席用エアバッグ装置Ｒｐおよび側突用エアバッグ装置Ｒｓ，Ｒｓのベントホール２９…の開閉制御の内容を具体的に説明する。ベントホール２９…の開閉制御には４種類の態様があり、何れの場合にもエアバッグ２１，４８，７８の展開前期と展開後期とで異なるアルゴリズムによる制御が行われる。前記４種類の態様は以下の表１に示す通りである。尚、エアバッグ２１，４８，７８の展開前期とは、インフレータ２０，５０，８０が点火してからエアバッグ２１，４８，７８が乗員を拘束し得る状態に展開するまでの期間を指し、展開後期とはエアバッグ２１，４８，７８が乗員を拘束し得る状態に展開してからエネルギー吸収を終えるまでの期間を指す。
【００４０】
【表１】
0003646005.tif 000002
【００４１】
先ず、図２４に基づいて態様Ａ（展開前期はプログラム動作、展開後期はフィードバック動作）の制御内容を具体的に説明する。
【００４２】
エアバッグ２１，４８，７８の展開前期には、図２４に示すように、予め設定した開度パターンで制御弁３０を制御してベントホール開度を一時的に全開状態にする。ベントホール開度を全開状態にするタイミングは、インフレータ２０，５０，８０が点火により、運転席用エアバッグ装置Ｒｄではリヤカバー１６のティアライン１６2 （図５参照）が破断する直後、助手席用エアバッグ装置Ｒｐではリッド４１のティアライン４１2 （図１１参照）が破断する直後、側突用エアバッグ装置Ｒｓ，Ｒｓでは縫製部７４（図１８参照）が破断する直後に設定されている。
【００４３】
前記リヤカバー１６、リッド４１あるいは縫製部７４が破断してエアバッグ２１，４８，７８が車室内に勢い良く飛び出すと、その慣性でエアバッグ２１，４８，７８の容積が増加するために、エアバッグ内圧は急激に低下して一時的に負圧になるが、それにタイミングを合わせてベントホール開度が全開になると、開放したベントホール２９…から大気が吸入されてエアバッグ２１，４８，７８の展開が促進されるため、所謂アスピレーション効果が発揮される。しかもエアバッグ内圧が負圧になる期間を除いてベントホール開度が全閉状態に保持されるので、容量の小さいインフレータ２０，５０，８０でエアバッグ２１，４８，７８を効果的に展開することが可能となる。
【００４４】
エアバッグ２１，４８，７８の展開後期には、予めマップとして記憶されたエアバッグ２１，４８，７８の目標内圧パターンが得られるように制御弁３０の開度がフィードバック制御される。このときの目標内圧パターン、特に展開したエアバッグ２１，４８，７８で乗員を拘束する際のエアバッグ内圧の最大値は、乗員状態検出手段３５ｂで検出した乗員の体格により変更される。具体的には、乗員が体重の小さい子供である場合には、体重の大きい大人である場合に比べて、ベントホール２９…の開度を増加させてエアバッグ２１，４８，７８の内圧を減少させることにより、乗員の体格に応じた最適の拘束力を発生させるようになっている（図２４の破線参照）。
【００４５】
また前記目標内圧パターンは、車速検出手段３５ｃで検出した車速により変更される。具体的には、衝突時の車速が小さい場合には乗員がエアバッグ２１，４８，７８に拘束されるタイミングが遅れるとともに必要な拘束力も小さくなるため、高速衝突時の目標内圧パターンに比べて、低速衝突時の目標内圧パターンは、その内圧の最大値が発生するタイミングが遅らされ、かつ内圧の最大値が減少するように設定される（図２４の鎖線参照）。
【００４６】
さて、上述したように乗員状態や車速に応じて適切な目標内圧パターンが選択されると、内圧検出手段３５ｄで検出した実際のエアバッグ内圧と目標内圧とを比較し、実際のエアバッグ内圧が目標内圧以上である場合にはベントホール２９…の開度を増加させ、また実際のエアバッグ内圧が目標内圧未満である場合にはベントホール２９…の開度を減少させることにより、実際のエアバッグ内圧を目標内圧に一致させるフィードバック制御が行われる。
【００４７】
前記フィードバック制御におけるベントホール２９…の開度Ａ（ｔ）は、時間ｔの関数として、以下の例１の（１）式、あるいは例２の（２）式および（３）式により決定される。ここで、Ｒ（ｔ）は目標内圧、Ｐ（ｔ）は実内圧、Ｃ1 （ｔ）〜Ｃ4 （ｔ）は修正係数である。
0003646005.tif 000003
次に、図２５に基づいて態様Ｂ（展開前期はプログラム動作、展開後期はセンサ動作）の制御内容を具体的に説明する。
【００４８】
エアバッグ２１，４８，７８の展開前期には、上述した態様Ａの展開前期と同様のプログラム動作が実行され、ベントホール開度を一時的に全開状態にしてアスピレーション効果を発揮させることにより、容量の小さいインフレータ２０，５０，８０でエアバッグ２１，４８，７８を効果的に展開させる。また展開後期には内圧検出手段３５ｄによってエアバッグ内圧がモニターされ、検出されたエアバッグ内圧に応じてシートベルトテンショナー３８を作動させることにより、エアバッグ２１，４８，７８およびシートベルトテンショナー３８がトータルとして必要かつ充分な乗員拘束力を発揮するように制御される。  次に、図２６および図２７に基づいて態様Ｃ（展開前期はセンサ動作、展開後期はプログラム動作）の制御内容を具体的に説明する。
【００４９】
例えば助手席用エアバッグ装置Ｒｐのエアバッグ４８がリッド４１を破断して車室内に展開するとき、助手席シート３に大人が正しい姿勢で着座している場合と、助手席シート３の前方に子供が立っている場合とで、適切なエアバッグ内圧は異なっている。即ち、乗員の位置が助手席用エアバッグ装置Ｒｐに近い場合にはエアバッグ４８の内圧を低めに制御し、逆に乗員の位置が助手席用エアバッグ装置Ｒｐから遠い場合にはエアバッグ４８の内圧を高めに制御すれば、何れの場合にも適切な拘束力で乗員を拘束することができる。而して、図２６に示すように、エアバッグ２１，４８，７８の展開前期には、内圧検出手段３５ｄによってエアバッグ内圧がモニターされ、検出されたエアバッグ内圧に応じて近接乗員の有無が判定される。
【００５０】
図２７はエアバッグ内圧Ｐに基づいて近接乗員の有無を判定する手法を示すものであり、縦軸はエアバッグ内圧Ｐの時間微分値ｄＰ／ｄｔであり、横軸は時間ｔである。前述したように、エアバッグ２１，４８，７８がリヤカバー１６、リッド４１あるいは縫製部７４を破断して車室内に勢い良く飛び出すとき、慣性でエアバッグ２１，４８，７８の容積が増加するためにエアバッグ内圧は減少し、エアバッグ内圧Ｐの微分値ｄＰ／ｄｔは負値になる。このとき、近接乗員が存在すると、その近接乗員に衝突して慣性によるエアバッグ２１，４８，７８の容積増加が阻害されるため、検出された微分値ｄＰ／ｄｔのマイナス側の変曲点は比較的に小さい負値Ｖ1 を示すことになり、逆に近接乗員が存在すると、前記微分値ｄＰ／ｄｔのマイナス側の変曲点は比較的に大きい負値Ｖ2 を示すことになる。従って、前記負値Ｖ1 ，Ｖ2 を所定の閾値と比較することにより、近接乗員の有無を的確に判定することができる。
【００５１】
また別の手法として、微分値ｄＰ／ｄｔがマイナス側からプラス側に移行するときの傾きＥ1 ，Ｅ2 を算出し、その傾きＥ1 が所定の閾値以上である場合には近接乗員有りと判定し、その傾きＥ2 が所定の閾値未満である場合には近接乗員無しと判定することができる。なぜならば、近接乗員が存在するとエアバッグ２１，４８，７８の容積増加が阻害されるため、インフレータ２０，５０，８０から供給されるガスによってエアバッグ内圧が急激に増加し、破線で示すように微分値ｄＰ／ｄｔの傾きＥ1 が大きくなるからである。このようにして、展開初期のエアバッグ２１，４８，７８の内圧をモニターするだけで近接乗員の有無を的確に判定することができるので、従来の赤外線や超音波で近接乗員の有無を判定するものに比べてコストの削減に寄与することができる。
【００５２】
このようにして展開前期におけるエアバッグ内圧に基づいて近接乗員の有無が判定されると、図２６に示すように、前記判定結果に基づいて展開後期におけるベントホール２９…の開度パターンが選択され、その開度パターンに基づいて制御弁３０がプログラム制御される。具体的には、近接乗員が存在する場合には破線で示すようにベントホール開度を速やかに１００％に増加させることにより、エアバッグ２１，４８，７８の内圧を低めに抑えて乗員を柔らかく拘束できるようにし、近接乗員が存在しない場合には実線で示すようにベントホール２９…を適切なタイミングで中間開度（例えば、５０％）に開放することにより、正規の姿勢で着座した乗員を適切な拘束力で拘束できるようなエアバッグ内圧が確保される。
【００５３】
次に、図２８に基づいて態様Ｄ（展開前期はセンサ動作、展開後期はフィードバック動作）の制御内容を具体的に説明する。
【００５４】
エアバッグ２１，４８，７８の展開前期には、前述した態様Ｃと同様に内圧検出手段３５ｄによりエアバッグ内圧が検出され、その検出結果に応じて近接乗員の有無が判定される。近接乗員の有無が判定されると、図２８に示すように、展開後期におけるエアバッグ２１，４８，７８の目標とする内圧パターンが選択され、前述した態様Ａと同様にして前記内圧パターンに基づく制御弁３０のフィードバック制御が実行される。具体的には、近接乗員が存在する場合に、破線で示すように目標とするエアバッグ内圧を速やかに低下させて乗員を柔らかく拘束できるようにし、近接乗員が存在しない場合に、実線で示すように目標とするエアバッグ内圧を高めに保持して乗員を適切な拘束力で拘束できるようにする。
【００５５】
上記実施例では内圧検出手段３５ｄとして市販の圧力センサを用いているが、それ以外に以下のような内圧検出手段３５ｄを用いることができる。
【００５６】
図２９に示す実施例は、圧電素子８３を金属製のプロテクタ８４に接着してなる内圧検出手段３５ｄを、リテーナ１９に形成した開口８５を外側から覆うようにボルト８６で固定したものである。エアバッグ内圧が増加して開口８５から排出されるガス量が増加すると内圧検出手段３５ｄの圧電素子８３が外向きに変形し、その変形量に応じた電位差が発生する。従って、前記電位差をモニターすることによりエアバッグ内圧を検出することができる。
【００５７】
また図３０に示す実施例は、リテーナ１９の内壁面に歪みゲージ８７を張りつけたもので、エアバッグ内圧の変化に応じてリテーナ１９が変形すると前記歪みゲージ８７の抵抗値が変化することに基づき、エアバッグ内圧を検出することができる。
【００５８】
また図３１に示す実施例は、制御弁３０に内圧検出手段３５ｄを一体化したものである。制御弁３０は、プロテクタ３２と圧電素子３１との間に別の圧電素子８８よりなる内圧検出手段３５ｄを積層してなり、リテーナ１９の外面側からベントホール２９…を覆うようにボルト３３で固定される。エアバッグ内圧が増加すると制御弁３０が鎖線位置に撓み、圧電素子８８よりなる内圧検出手段３５ｄが外向きに変形して変形量に応じた電位差を発生するため、その電位差をモニターしてエアバッグ内圧を検出することができる。内圧検出手段３５ｄでエアバッグ内圧を検出した後は、制御弁３０の圧電素子３１への通電を制御してベントホール２９…の開度を変更することができる。
【００５９】
尚、内圧検出手段３５ｄによる内圧検出と、制御弁３０によるベントホール２９…の開度制御とは同時に行われることがないため、図３１の実施例において、制御弁３０の圧電素子３１に内圧検出手段３５ｄの機能を持たせることができる。具体的には、展開前期に制御弁３０の圧電素子３１を内圧検出手段３５ｄとして機能させてエアバッグ内圧を検出し、展開後期に該圧電素子３１をアクチュエータとして機能させてベントホール２９…の開度を制御することができる。このようにすれば、特別の内圧検出手段３５ｄ（つまり前記圧電素子８８）が不要になって部品点数が更に削減される。
【００６０】
また図３２に示す実施例も制御弁３０と内圧検出手段３５ｄとを一体化したものであり、圧電素子３１よりも大型に形成されたプロテクタ３２に歪みゲージ８７よりなる内圧検出手段３５ｄが接着される。エアバッグ内圧が増加すると制御弁３０のプロテクタ３２が矢印方向に撓み、歪みゲージ８７よりなる内圧検出手段３５ｄが変形して電気抵抗値が変化するため、その電気抵抗値をモニターしてエアバッグ内圧を検出することができる。尚、歪みゲージ８７に代えて圧電素子８８を採用しても同様の効果を得ることができる。
【００６１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、エアバッグが展開して内圧が負圧になったタイミングに予め設定したプログラムに基づいて制御弁の開度を一時的に開けてから閉じるように制御するので、開放したベントホールから大気を吸入してエアバッグの展開を促進するアスピレーション効果を発揮することができ、しかもエアバッグ内圧が負圧になる期間を除いてベントホールが閉じられるので、容量の小さいインフレータでエアバッグを効果的に展開することができる。その後に内圧検出手段で検出したエアバッグ内圧に基づいて制御弁の開度をフィードバック制御することにより、エアバッグ内圧を目標とする内圧パターンに精密に一致させることができる。更に、乗員状態検出手段で検出した乗員状態に基づいて内圧パターンの最大値を変更するとともに、車速検出手段で検出した車速に基づいて内圧パターンの最大値が発生するタイミングを変更するので、乗員状態および車速がどのように異なっていても、常に最適の内圧パターンを選択して最適の拘束力を発生させることができる。
【００６３】
また請求項２に記載された発明によれば、アクチュエータを圧電素子で構成することにより、モータやソレノイド等の他のアクチュエータに比べて部品点数の少ない簡単な構造で、かつ低コストでベントホールを開閉駆動することができる。特に、板状の圧電素子でアクチュエータを構成することにより、そのアクチュエータの構造が極めて単純になるだけでなく圧電素子そのものを弁体として利用することが可能となり、部品点数の一層の削減とコストの一層の削減とが可能となる。
【００６４】
また請求項３に記載された発明によれば、共通の圧電素子をアクチュエータおよび内圧検出手段に兼用することにより部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  自動車の車室前部の斜視図
【図２】  図１の２−２線拡大断面図
【図３】  図２の３−３線断面図
【図４】  図３の４−４線拡大断面図
【図５】  運転席用エアバッグ装置の分解斜視図
【図６】  運転席用エアバッグ装置の変形例を示す、前記図３に対応する図
【図７】  図６の７−７線拡大断面図
【図８】  図１の８−８線拡大断面図
【図９】  図８の９−９線断面図
【図１０】  図９の１０−１０線矢視図
【図１１】  助手席用エアバッグ装置の分解斜視図
【図１２】  助手席用エアバッグ装置の第１変形例を示す、前記図９に対応する図
【図１３】  図１２の１３−１３線断面図
【図１４】  図１２の１４−１４線断面図
【図１５】  助手席用エアバッグ装置の第２変形例を示す、前記図９に対応する図
【図１６】  図１５の１６−１６線断面図
【図１７】  図１５の１７−１７線断面図
【図１８】  図１の１８−１８線拡大断面図
【図１９】  図１８の１９方向矢視図
【図２０】  図１９の２０−２０線断面図
【図２１】  図１９の２１−２１線断面図
【図２２】  図１９の２２−２２線断面図
【図２３】  ベントホールの開度の制御系を示すブロック図
【図２４】  態様Ａの制御内容の説明図
【図２５】  態様Ｂの制御内容の説明図
【図２６】  態様Ｃの制御内容の説明図
【図２７】  近接乗員の判別手法の説明図
【図２８】  態様Ｄの制御内容の説明図
【図２９】  内圧検出手段の第２実施例を示す図
【図３０】  内圧検出手段の第３実施例を示す図
【図３１】  内圧検出手段の第４実施例を示す図
【図３２】  内圧検出手段の第５実施例を示す図
【符号の説明】
１９        リテーナ
２０        インフレータ
２１        エアバッグ
２９        ベントホール
３０        制御弁
３１        圧電素子（アクチュエータ）
３４        エアバッグ展開制御装置（制御手段）
３５ｂ 乗員状態検出手段
３５ｃ 車速検出手段
３５ｄ      内圧検出手段
３６        弁板
３６1       開口
３７        モータ（アクチュエータ）
３８        シートベルトテンショナー
４３        リテーナ
４８        エアバッグ
５０        インフレータ
５１        弁板
５１1       開口
５２        弁板
５２1       開口
５３        リニアソレノイド（アクチュエータ）
７５        リテーナ
７８        エアバッグ
８０        インフレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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