(57)【要約】【課題】完全に膨張したエアバッグの３Ｄ演算モデルから複数のエアバッグ織物パネルの対応する２Ｄメッシュモデルを数値的に生成するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】３Ｄ演算モデルは、複数のノードと複数のシェル有限要素とを有する。それぞれのシェル要素は、そのシェル要素が属する、エアバッグを形成する複数の織物パネルのうちの一つに分類される。それぞれの織物パネルは、エアバッグの連続的な表面積を占める。特定の織物パネルのシェル有限要素は、一つの織物パネルの２Ｄメッシュに同時に展開される。特定の織物パネルの総表面積は、対応する２Ｄモデルの総面積と比較される。面積が所定の許容量内となるまで、２Ｄメッシュモデルが調整される。最終的な「総面積が整合した」２Ｄメッシュモデルを、製造性を決定するのに適した縦糸および横糸の織物材料座標系にさらに配置する。【選択図】図１
2013131214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車衝突時の乗員安全向上のための車両安全装置として用いられるエアバッグの設計方法であって、
完全に膨張した構成のエアバッグを表す三次元（３Ｄ）演算モデルを受け取るステップであって、前記３Ｄ演算モデルが複数のシェル有限要素を有しており、該シェル有限要素のそれぞれが前記エアバッグを形成する複数の織物パネルのうちの一つに指定されるステップと、
前記シェル有限要素のそれぞれを前記完全に膨張した構成の第一配置から２Ｄメッシュモデルの平面幾何学的形状の第二配置へ展開することによって前記織物パネルのそれぞれに指定される前記シェル有限要素を用いて二次元（２Ｄ）メッシュモデルを生成するステップと、
２Ｄメッシュモデルの総面積が、前記織物パネルのそれぞれに指定される前記シェル要素の総表面積と比較したとき、許容量内となるよう、前記２Ｄメッシュモデルを調整するステップと、
製造性を決定するのに適した縦糸および横糸の織物材料座標系によって前記２Ｄメッシュモデルを配置するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
請求項１の方法であって、さらに、２Ｄメッシュモデルにおいて３Ｄ演算モデルの前記シェル要素の前記それぞれの要素識別子を保持するステップを備える方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、前記シェル要素の前記それぞれは、３Ｄ演算モデルにおいては第一セットのノード番号によって、そして２Ｄメッシュモデルにおいては第二セットのノード番号によって定義される方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、第一配置は第一セットのノード番号において定義され、第二配置は第二セットのノード番号において定義される方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、シェル有限要素は四辺形の要素を備える方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記シェル有限要素はさらに三角形の要素を備える方法。
【請求項７】
請求項１の方法であって、さらに、エアバッグベントが占める領域を２Ｄメッシュモデルから取り除くステップを備える方法。
【請求項８】
自動車衝突時の乗員安全向上のための車両安全装置として用いられるエアバッグの設計システムであって、
アプリケーションモジュールに関するコンピュータ可読コードを記憶しているメインメモリと、
前記メインメモリに接続される少なくとも１つのプロセッサであって、該少なくとも１つのプロセッサが前記メインメモリ内の前記コンピュータ可読コードを実行して、アプリケーションモジュールに、方法に基づいてオペレーションを実行させるシステムであって、
完全に膨張した構成のエアバッグを表す三次元（３Ｄ）演算モデルを受け取るオペレーションであって、前記３Ｄ演算モデルが複数のシェル有限要素を有しており、該シェル有限要素のそれぞれが前記エアバッグを形成する複数の織物パネルのうちの一つに指定されるオペレーションと、
前記シェル有限要素のそれぞれを前記完全に膨張した構成の第一配置から２Ｄメッシュモデルの平面幾何学的形状の第二配置へ展開することによって前記織物パネルのそれぞれに指定される前記シェル有限要素を用いて二次元（２Ｄ）メッシュモデルを生成するオペレーションと、
２Ｄメッシュモデルの総面積が、前記織物パネルのそれぞれに指定される前記シェル要素の総表面積と比較したとき、許容量内となるよう、前記２Ｄメッシュモデルを調整するオペレーションと、
製造性を決定するのに適した縦糸および横糸の織物材料座標系によって前記２Ｄメッシュモデルを配置するオペレーションと、
を備えるシステム。
【請求項９】
請求項８のシステムであって、さらに、２Ｄメッシュモデルにおいて３Ｄ演算モデルの前記シェル要素の前記それぞれの要素識別子を保持するオペレーションを備えるシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、前記シェル要素の前記それぞれは、３Ｄ演算モデルにおいては第一セットのノード番号によって、そして２Ｄメッシュモデルにおいては第二セットのノード番号によって、定義されるシステム。
【請求項１１】
請求項８のシステムであって、さらに、エアバッグベントが占める領域を２Ｄメッシュモデルから取り除くオペレーションを備えるシステム。
【請求項１２】
コンピュータシステムにおいて実行されたときに、方法に基づいて、自動車衝突時の乗員安全向上のための車両安全装置として用いられるエアバッグを設計する命令を備えるコンピュータ可読記憶媒体であって、
完全に膨張した構成のエアバッグを表す三次元（３Ｄ）演算モデルを受け取る命令であって、前記３Ｄ演算モデルが複数のシェル有限要素を有しており、該シェル有限要素のそれぞれが前記エアバッグを形成する複数の織物パネルのうちの一つに指定される命令と、
前記シェル有限要素のそれぞれを前記完全に膨張した構成の第一配置から２Ｄメッシュモデルの平面幾何学的形状の第二配置へ展開することによって前記織物パネルのそれぞれに指定される前記シェル有限要素を用いて二次元（２Ｄ）メッシュモデルを生成する命令と、
２Ｄメッシュモデルの総面積が、前記織物パネルのそれぞれに指定される前記シェル要素の総表面積と比較したとき、許容量内となるよう、前記２Ｄメッシュモデルを調整する命令と、
製造性を決定するのに適した縦糸および横糸の織物材料座標系によって前記２Ｄメッシュモデルを配置する命令と、
を備えるコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、自動車衝突時の乗員安全向上のための車両安全装置であるエアバッグの設計に関し、特に、完全に膨張した構成のエアバッグの三次元演算モデルからエアバッグを形成する織物（ファブリック）パネルの複数の二次元メッシュモデル（例えば有限要素解析モデル）を生成する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エアバッグは、互いに縫い合わせられた複数の織物パネルで形成され、自動車衝突時の乗員拘束を行うよう自動車に設置されている。エアバッグは、車の事故のときに急速に膨張し、自動車乗員がステアリングホイールや窓などの内部部材とぶつかることを防止するよう、設計された可撓性の袋状部材を有する。最近の自動車は、乗員が座っている側部や正面のいろいろな位置に複数のエアバッグを有するものがあり、センサーが、衝撃の種類および程度に基づいて調節可能な速さで衝撃ゾーンにおける一つ以上のエアバッグを展開させることができる。
【０００３】
コンピューティング技術の登場によって、エアバッグは、コンピュータ支援エンジニアリング分析（例えば、エンジニア／デザイナーの二つのグループの間で共同で作業される有限要素解析（ＦＥＡ）を用いて設計されている。第一グループは、エアバッグが自動車衝突で完全に膨張したときに自動車乗員を保護する責任を担っており、一方、第二グループは、エアバッグの生産性（製造性）の責任を担っている。これらの設計目標を満たすために、第一グループではエアバッグの三次元の完全に膨張した幾何学的形状が用いられ、一方、第二グループではパネルの二次元の平面的幾何学的形状が用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
設計フローは第一グループから第二グループへの流れとなるので、完全に膨張した構成のエアバッグの三次元演算モデルから織物パネルの対応二次元モデルを数値的に生成する方法およびシステムを提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
完全に膨張したエアバッグの三次元（３Ｄ）演算モデルからエアバッグを形成する複数の織物パネルの対応する二次元（２Ｄ）メッシュモデルを数値的に生成するシステム、方法およびソフトウェア製品を開示する。
【０００６】
本発明の一の例示的な態様では、完全に膨張したエアバッグの３Ｄ演算モデル（例えば有限要素解析モデル、グリッドモデルなど）が定義される。３Ｄ演算モデルは、複数のノードと複数のシェル有限要素とを有する。それぞれのシェル要素は、そのシェル要素が属する、エアバッグを形成する複数の織物パネルのうちの一つに指定される。それぞれの織物パネルは、エアバッグの連続的な表面積（サーフェス・エリア）を占める。それぞれの三次元空間配列すなわち三次元幾何学的形状における特定の織物パネルのシェル有限要素は、一つの織物パネルの二次元メッシュモデルに同時に展開される。特定の織物パネルの総表面積（トータル・サーフェス・エリア）は、対応する２Ｄメッシュモデルの総面積（トータル・エリア）と比較される。面積が所定の許容量内となるまで、２Ｄメッシュモデルが調整される。最終的な「総面積が整合した」２Ｄメッシュモデルを、製造性を決定するのに適した縦糸および横糸の織物材料座標系にさらに配置する。
【０００７】
他の面では、それぞれのシェル要素（例えば素子数、要素ラベルなど）の識別子は、３Ｄおよび２Ｄモデルにおいて同じに保持されるが、ノードの識別子（例えばノード番号、ノード・ラベルなど）は二つのモデルにおいて異なる。
【０００８】
さらに他の面では、エアバッグベントの領域（エリア）は、展開動作においては当初含まれ、その後、面積が３Ｄモデルの表面積と整合した最終２Ｄメッシュモデルから取り除かれる。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の特徴、面および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲および添付した図面を考慮してより理解されよう。図面は次の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態にかかる、完全に膨張した３Ｄ演算モデルからエアバッグ織物パネルの２Ｄメッシュモデルを生成する例示的なプロセスを例示するフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態にかかる、完全に膨張した構成におけるエアバッグの３Ｄ演算モデルを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる、３Ｄ演算モデルを２Ｄメッシュモデルに展開するスキームを示す図である。
【図４】図２の３Ｄ演算モデルから展開される２Ｄメッシュモデルを示す。
【図５】図２の３Ｄ演算モデルから展開される２Ｄメッシュモデルを示す。
【図６】本発明の実施形態にかかる、織物材料座標系において用いられる例示的な縦糸および横糸定義を示す図である。
【図７】本発明の実施形態を実現可能である例示的なコンピュータの主要な部品を示す機能図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に、自動車衝突時の乗員安全向上のための車両安全装置として用いられるエアバッグを設計する、特に、本発明の実施形態にかかる、完全に膨張した構成におけるエアバッグの３Ｄ演算モデルからエアバッグの織物パネルの２Ｄメッシュモデルを生成する例示的なプロセス１００を示す。プロセス１００は、好ましくは、この図を参照して理解されるように、ソフトウェアにおいて実行される。
【００１２】
プロセス１００は、ステップ１０２において、完全に膨張した構成においてエアバッグの３Ｄ演算モデル（例えば有限要素解析（ＦＥＡ）モデル）を受け取ることによって、スタートする。３Ｄ演算モデルは、複数のノードと複数のシェル有限要素と（例えば四辺形要素、三角形要素など）を有する。エアバッグが複数の織物パネルで形成されているので、それぞれのシェル有限要素はさらに織物パネルのうちの一つに指定される。言いかえれば、それぞれの織物パネルは、３Ｄ演算モデルの、一部のシェル要素を有する。完全に膨張した構成におけるエアバッグの例示的な３Ｄ演算モデル２００の斜視図を、図２に示す。エアバッグ２００は、３つの織物パネル２０１、２０２、２０３で形成されている（第三パネル２０３は隠れている）。
【００１３】
次に、ステップ１０４では、それぞれの織物パネルに対する２Ｄメッシュモデルは、特定の織物パネルを表しているシェル有限要素を完全に膨張した構成における第一配置から平面幾何学的形状の第二配置へ展開することにより、生成される。第一配置は、３Ｄ演算モデルにおいて１セットのノード番号によって定義され、第二配置は、２Ｄメッシュモデルの他のセットのノード番号によって定義される。それぞれの展開された有限要素の要素識別子（例えば要素番号、要素ラベル）は保持される、つまり同じままとされる。３Ｄ対象を２Ｄに展開するオペレーションの例として、図３は、２Ｄメッシュモデル３０４に展開される例示的な３Ｄ演算モデル３０２を示す。３Ｄ演算モデル３０２は、第一セットのノード番号を有する１セットのノード３１２によって定義された曲面状ドーム構造の一部を表す。２Ｄメッシュモデル３０４は平面化された３Ｄ演算モデル３０２を表し、第二セットのノード番号を有する他のセットのノード３１４によって定義される。織物パネル２０１、２０２の２Ｄメッシュモデル４０１、５０２を、図４および図５にそれぞれ示す。
【００１４】
そして、プロセス１００は決定１０６に移行する。決定１０６においては、３Ｄ演算モデルの特定の織物パネルを表すシェル要素の総表面積と比較され、２Ｄメッシュモデルの総面積が許容量内にあるか否かを判定する。許容量は、既知の技術、例えばユーザによって定義された差の割合によって、設定される。「ｎｏ」の場合、プロセス１００は、２Ｄメッシュモデルが総表面積と整合するよう調整されるステップ１０８に移行する。次に、決定１１０では、展開されるエアバッグにさらにパネルがある場合、プロセス１００はステップ１０４に戻り、他の織物パネルに対するプロセスを繰り返す。他の場合、プロセス１００はステップ１１２に移行し、２Ｄメッシュモデルを、製造性を決定するのに適したそれぞれの縦糸および横糸の織物材料座標系にさらに配置する。最後に、ステップ１１４において、プロセス１００が終了する前に、エアバッグベントが占める領域４０８（図４）は対応する２Ｄメッシュモデルから取り除かれる。例示的な縦糸６０２および横糸６０４の定義を図６に示す。
【００１５】
一の面において、本発明は、ここに説明した機能を実行可能な１つ以上のコンピュータシステムに対してなされたものである。コンピュータシステム７００の一例を、図７に示す。コンピュータシステム７００は、プロセッサ７０４など１つ以上のプロセッサを有する。プロセッサ７０４は、コンピュータシステム内部通信バス７０２に接続されている。種々のソフトウェアの実施形態を、この例示的なコンピュータシステムの点から説明する。この説明を読むと、いかにして、他のコンピュータシステムおよび／またはコンピューターアーキテクチャーを用いて、本発明を実行するかが、関連する技術分野に習熟している者には明らかになるであろう。
【００１６】
コンピュータシステム７００は、また、メインメモリ７０８好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有しており、そして二次メモリ７１０を有することもできる。二次メモリ７１０は、例えば、１つ以上のハードディスクドライブ７１２、および／またはフレキシブルディスクドライブ、磁気テープドライブ、光ディスクドライブなどを表わす１つ以上のリムーバブルストレージドライブ７１４を有することができる。リムーバブルストレージドライブ７１４は、よく知られている方法で、リムーバブルストレージユニット７１８を読み取りおよび／またはリムーバブルストレージユニット７１８に書き込む。リムーバブルストレージユニット７１８は、リムーバブルストレージドライブ７１４によって読み取り・書き込みされるフレキシブルディスク、磁気テープ、光ディスクなどを表わす。以下にわかるように、リムーバブルストレージユニット７１８は、コンピューターソフトウェアおよび／またはデータを内部に記憶しているコンピュータで使用可能な記憶媒体を有している。
【００１７】
代替的な実施形態において、二次メモリ７１０は、コンピュータプログラムあるいは他の命令をコンピュータシステム７００にロードすることを可能にする他の同様な手段を有することもできる。そのような手段は、例えば、リムーバブルストレージユニット７２２とインタフェース７２０とを有することができる。そのようなものの例には、プログラムカートリッジおよびカートリッジのインタフェース（ビデオゲーム機に見られるようなものなど）と、リムーバブルメモリチップ（消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュメモリ、あるいはＰＲＯＭなど）および関連するソケットと、ソフトウェアおよびデータをリムーバブルストレージユニット７２２からコンピュータシステム７００に転送することを可能にする他のリムーバブルストレージユニット７２０およびインタフェース７２２と、が含まれうる。一般に、コンピュータシステム７００は、プロセススケジューリング、メモリ管理、ネットワーキングおよびＩ／Ｏサービスなどのタスクを行なうオペレーティングシステム（ＯＳ）ソフトウェアによって、制御され連係される。
【００１８】
通信用インタフェース７２４も、また、バス７０２に接続することができる。通信用インタフェース７２４は、ソフトウェアおよびデータをコンピュータシステム７００と外部装置との間で転送することを可能にする。通信用インタフェース７２４の例には、モデム、ネットワークインターフェイス（イーサネット（登録商標）・カードなど）、コミュニケーションポート、ＰＣＭＣＩＡ(Personal Computer Memory Card International Association)スロットおよびカードなど、が含まれうる。コンピュータ７００は、専用のセットの規則（つまりプロトコル）に基づいて、データネットワーク上の他の演算装置と通信する。一般的なプロトコルのうちの１つは、インターネットにおいて一般に用いられているＴＣＰ／ＩＰ（伝送コントロール・プロトコル／インターネット・プロトコル）である。一般に、通信インタフェース７２４は、データファイルをデータネットワーク上で伝達される小さいパケットへのアセンブリングを管理し、あるいは受信したパケット元のデータファイルへと再アセンブルする。さらに、通信インタフェース７２４は、正しい宛先に届くようそれぞれのパケットのアドレス部分に対処し、あるいはコンピュータ７００が宛先となっているパケットを他に向かわせることなく受信する。この書類において、「コンピュータプログラム媒体」および「コンピュータで使用可能な媒体」という用語は、リムーバブルストレージドライブ７１４および／またはハードディスクドライブ７１２に組み込まれたハードディスクなどの媒体を概ね意味して用いられている。これらのコンピュータプログラム製品は、コンピュータシステム７００にソフトウェアを提供する手段である。本発明は、このようなコンピュータプログラム製品に対してなされたものである。
【００１９】
コンピュータシステム７００は、また、コンピュータシステム７００をアクセスモニタ、キーボード、マウス、プリンタ、スキャナ、プロッタなどに提供する入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース７３０を有することができる。
【００２０】
コンピュータプログラム（コンピュータ制御ロジックともいう）は、メインメモリ７０８および／または二次メモリ７１０にアプリケーションモジュール７０６として記憶される。コンピュータプログラムを、通信用インタフェース７２４を介して受け取ることもできる。このようなコンピュータプログラムが実行された時、コンピュータプログラムによって、コンピュータシステム７００がここに説明した本発明の特徴を実行することが可能になる。詳細には、コンピュータプログラムが実行された時、コンピュータプログラムによって、プロセッサ７０４が本発明の特徴を実行することが可能になる。したがって、このようなコンピュータプログラムは、コンピュータシステム７００のコントローラを表わしている。
【００２１】
ソフトウェアを用いて発明が実行される実施形態において、ソフトウェアをコンピュータプログラム製品に記憶でき、リムーバブルストレージドライブ７１４、ハードドライブ７１２あるいは通信用インタフェース７２４を用いてコンピュータシステム７００へとロードすることができる。アプリケーションモジュール７０６は、プロセッサ７０４によって実行された時、アプリケーションモジュールによって、プロセッサ７０４がここに説明した本発明の機能を実行する。
【００２２】
所望のタスクを達成するために、Ｉ／Ｏインタフェース７３０を介したユーザ入力によってあるいはよることなしに、１つ以上のプロセッサ７０８によって実行することができる１つ以上のアプリケーションモジュール７０６を、メインメモリ７０４に、ロードすることもできる。動作においては、少なくとも１つのプロセッサ７０４がアプリケーションモジュール７０６のうちの１つが実行されると、結果が演算されて二次メモリ７１０（つまりハードディスクドライブ７１２）に記憶される。有限要素解析の状況は、テキストあるいはグラフィック表現で、Ｉ／Ｏインタフェース７３０を介してユーザに報告される。
【００２３】
一の態様において、アプリケーションモジュール７０６は、完全に膨張したエアバッグの３Ｄ演算モデルからの２Ｄメッシュモデルの生成を円滑化するよう構成される。アプリケーションモジュール７０６は、さらに２Ｄメッシュモデルを織物材料座標系によって配置できる。他の態様において、アプリケーションモジュール７０６は、２Ｄメッシュモデルからエアバッグベント領域の除去を円滑化するよう構成される。
【００２４】
本発明を具体的な実施形態を参照しながら説明したが、これらの実施形態は単なる例示であって、本発明を限定するものではない。開示した例示的な実施形態に対する種々の変更あるいは変形を、当業者は思いつくであろう。例えば、特定のタイプのエアバッグを本発明の一の態様の実施に関して例示し記載したが、他のタイプのエアバッグを用いても同様に本発明を達成できる。さらに、３つの織物パネルをエアバッグの形成に関して例示し説明したが、他の数のパネルを用いても同様にエアバッグの形成を達成できる。最後に、３Ｄ演算モデルおよび２Ｄメッシュモデルを例として例示し説明したが、他のメッシュ密度または形状を有するモデルを本発明の目的の達成することもできる。つまり、発明の範囲は、ここで開示した具体的で例示的な実施形態に限定されず、当業者が容易に想到するあらゆる変更が、本願の精神および認識範囲そして添付の特許請求の範囲の権利範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２５】
２００  エアバッグ
２０１〜２０３  織物パネル
３０２  ３Ｄ演算モデル
３０４  ２Ｄメッシュモデル
３１２  ノード
３１４  ノード
４０１  ２Ｄメッシュモデル
４０８  エアバッグベント領域
５０２  ２Ｄメッシュモデル
６０２  縦糸
６０４  横糸
【図１】
2013131214.tif 000003
【図２】
2013131214.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013131214.tif 000007
【図６】
2013131214.tif 000008
【図７】
2013131214.tif 000009