(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアバッグと、このエアバッグにガスを供給して膨張させるインフレータと、このインフレータから前記エアバッグにガスが流れる第１のガス通路と、前記エアバッグ内に位置し供給されたガスが流れる第２のガス通路とを具備し、
前記エアバッグは、外殻を構成するエアバッグ本体と、このエアバッグ本体の内側に配置され前記第２のガス通路を形成する内筒部とを備えるエアバッグ装置の製造方法であって、
インフレータのガス温度〔Ｋ〕をＴ1、
インフレータのガス圧力〔Ｐａ〕をＰ1、
インフレータのガス比熱比をｋ、
ガス定数〔Ｊ／ｋｇ・Ｋ〕をＲ、
音速の最小値を与えるエアバッグ作動雰囲気温度におけるガスの音速の最小値〔ｍ／ｓ〕をａ0、
音速の最小値を与えるエアバッグ作動雰囲気温度におけるガスの比熱比をｋ0、
エアバッグ内に流入するガスの質量流量速度〔ｋｇ／sec〕をｍ、
大気圧〔ＭＰa〕をＰaとしたとき、
前記第１のガス通路の断面積が最小となる部分の最小断面積Ａｔと、前記第２のガス通路の断面積が最大となる部分の最大断面積Ａｉとの比Ａｉ／Ａｔが、
数式１
Ａｉ／Ａｔ ＞ ［｛(Ｐ1／Ｐs)１／ｋ｝／ａ0］［｛２／(ｋ＋１)｝｛(ｋ＋１)／(ｋ−１)｝ｋ Ｒ Ｔ1］１／２
数式２
Ｐs＝Ｐa ｛(ｋ0＋１)／２｝｛ｋ0／(ｋ0−１)｝
を満たすように設定する
ことを特徴とするエアバッグ装置の製造方法。
【請求項２】
インフレータが供給するガスは、ヘリウムを含む
ことを特徴とする請求項１記載のエアバッグ装置の製造方法。
【請求項３】
エアバッグ装置は、第１のガス通路に連通してインフレータを起動させるイニシエータと、
このイニシエータの作動時には、前記第１のガス通路の一部を閉塞してこのイニシエータから生じたガスが第２のガス通路側に流れることを抑制するとともに、インフレータの起動後は、前記第１のガス通路を開放するガス流出制御手段とを具備した
ことを特徴とする請求項１または２記載のエアバッグ装置の製造方法。
【請求項４】
エアバッグは、自動車の室内を横断するように覆って膨張する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載のエアバッグ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車の衝突時に乗員を保護するエアバッグ装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスによりエアバッグを膨張させ自動車の乗員を保護するエアバッグ装置が用いられている。このようなエアバッグ装置(エアバッグシステム)は、前面衝突の際のシートベルトの補助として乗員を保護する目的で、ほとんどの乗用車の運転席用及び助手席用に取り付けられており、さらに、近年では、側面衝突や転覆の際における乗員保護を目的とし、サイドエアバッグやカーテンエアバッグとも呼ばれるエアバッグ装置が開発され、車に搭載されつつある。そして、このようなエアバッグ装置の構成は多様化し、複雑化してきているが、基本的には、衝突検知装置からの信号により電流がインフレータ(ガス発生装置)に送られ、この電流によりインフレータが作動し、このインフレータから供給されたガスが袋状のエアバッグに送られ、エアバッグが急速に膨張する構成となっている。そして、ガスの供給方法については、ガス発生剤の燃焼ガスを用いる燃焼ガスタイプと、ボンベに貯蔵した貯蔵ガスを用いる貯蔵ガスタイプと、これら燃焼ガスと貯蔵ガスを混成して用いるハイブリッドタイプとの３種類が知られている。そして、このように供給されたガスは、所定のガス流路を通ってエアバッグに送られるが、このガス流路には、スロートと呼ばれる断面積が最小となる部分が存在する。そして、このスロートの上流側、スロート内、及びこのスロートの下流側でのガスの特性は、ロケットや圧縮性気体の技術的専門書などに記載され、例えば、George P.Sutton 著の Rocket Propulsion Elements (Fifth Edition) に解説されており、この中で本発明に係わる部分を次に示す。流路を流れるガスは理想気体であり、流れは等エントロピ変化であると仮定する。そして、スロート部上流のガス圧力、温度、比熱比及びガス常数をそれぞれＰ1〔Ｐａ〕、Ｔ1〔Ｋ〕、ｋ及びＲ〔J/kg・K〕、スロートの断面積及びガス温度をＡｔ〔ｍ２〕、及びＴｔ〔Ｋ〕、スロート下流の圧力及び温度をＰ2〔Ｐａ〕及びＴ2〔Ｋ〕とすると、Ｐ1／Ｐ2が下記数式４の条件で、スロートの質量流量速度は下記数式５に示すｍ〔kg/s〕となり、スロートでガス速度は下記数式６で示す音速ａ〔m/s〕となり、断熱膨張により、下記数式７に示す状態変化が起こるとされている。
【０００３】
数式４
Ｐ1／Ｐ2≧{(ｋ＋１)／２}{(ｋ)／(ｋ−１)}
数式５
ｍ＝Ａｔ Ｐ1 ｋ ([{２／(ｋ＋１)}{(ｋ＋１)／(ｋ−１)}]／(ｋ Ｒ Ｔ1))１／２
数式６
ａ＝(ｋＲＴ)１／２
数式７
Ｔ1／Ｔ2＝(Ｐ1／Ｐ2)(ｋ−１／ｋ)
ここで、上記の数式４は、スロート上流と下流との圧力比が右辺の値より大きいかまたは等しい場合にスロートでガスは音速流となり、圧力比が右辺の値より小さい場合には音速に達しないことを示す。また、数式６は、一般に温度Ｔの気体の音速式であり、スロートのガス速度の計算では、ＴはＴｔとする。
【０００４】
そして、上記の数式を計算する上で、比熱比ｋは、ガス恒数をＲ1(＝８．３１４３〔J/mol Ｋ〕)、該当ガスの比熱をＣｐ〔J/mol Ｋ〕とすれば、下記数式８で計算でき、比熱Ｃｐは便覧などを採用できるほか、下記数式９のように、温度(Ｔ)の関数としてガスごとに比熱定数ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，を用いて計算できるようになっている。ガス常数Ｒ〔J/kg Ｋ〕はガスの分子量をＭｗとすれば、下記数式１０で計算された値である。
【０００５】
数式８
ｋ＝Ｃｐ／(Ｃｐ−Ｒ1)
数式９
Ｃｐ＝ｅ＋ｆ１０３Ｔ＋ｇ１０５Ｔ２＋ｈ１０６Ｔ２
数式１０
Ｒ＝１０００Ｒ1／Ｍｗ
なお、本発明の解析での比熱の具体的な数値計算は、科学技術研究所報告、第８３巻  別冊号  (１９８８)  "TABLE OF THERMODYNAMIC PROPERTIES OF INORGANIC COMPOUNDS" を用いた。また、ガスが混合ガスである場合には、混合ガスの各成分のモル分率(例えば、ｎ種の混合ガスのモル分率をＸ１，Ｘ２，…，Ｘｎ とする。この合計は１．０である。)を求め、このモル分率と各ガスの比熱定数(例えば  常数ｅの場合  ｅ１，ｅ２，…ｅｎ)との積の和(この例では、混合ガスの常数ｅ＝ｅ１Ｘ１＋ｅ２Ｘ２＋…＋ｅｎＸｎ)を求め、この常数を用いて任意の混合ガスの比熱も計算が可能である。
【０００６】
そして、ガスが理想気体である場合には、その気体の圧力Ｐ、容積Ｖ、質量ｗ、ガス常数Ｒ、温度Ｔの間で、下記の数式１１が成立することがよく知られている。
【０００７】
数式１１
ＰＶ＝ｗＲＴ
なお、これら計算における単位はＳＩ単位系が用いられる。
【０００８】
そして、スロート部より下流の流路で、等エントロピ的な膨張を起こすような構造の流路、例えば、ロケットに用いられる末広ノズル内のような構造では、ガスは超音速になることが知られている。そして、多くのインフレータでは、ガス出口がスロート部であり、また、インフレータ内部にスロート部が配置されている場合であっても、このスロート部の下流でフィルタ兼冷却材となる金網などが配置され、熱吸収が激しく起こることから、等エントロピ変化にならない構成となっている場合が多く、超音速ガス流は発生しにくい。また、近年利用が研究されているヘリウムガスを用いた貯蔵ガスタイプでは、ガスの冷却装置などは配置されないため、等エントロピ変化に近い流れとなりやすく、スロートより下流部にガスの断熱膨張を起こすような末広ノズルを設けると、超音速ガス流が発生することがあり得るが、一般には、このような膨張部は設けられていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
インフレータからの流出ガスが折り畳まれた内筒部を膨張させ、さらに、外側にあるエアバッグを膨張させるエアバッグ装置について、通常の解析では超音速がないような系で、膨張実験を行っていた際、作動開始の電流を流すスイッチを押してから数ミリ秒以内に、内筒部は損傷しないのに、この内筒部の外側にある同一材料の布で作成されたエアバッグに内筒部以上の大きな損傷が加わるという現象が発見された。このような現象は、超音速ガスに起因するものと考えられるが、超音速ガスがどうして発生しているのかは不明であった。そこで、このような点を解明し、超音速ガス流を発生させないエアバッグ装置が好ましいが、これらに配慮したエアバッグ装置は知られていない。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、超音速ガス流が発生せず、エアバッグに加わる負荷を軽減できるエアバッグ装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のエアバッグ装置の製造方法は、エアバッグと、このエアバッグにガスを供給して膨張させるインフレータと、このインフレータから前記エアバッグにガスが流れる第１のガス通路と、前記エアバッグ内に位置し供給されたガスが流れる第２のガス通路とを具備し、前記エアバッグは、外殻を構成するエアバッグ本体と、このエアバッグ本体の内側に配置され前記第２のガス通路を形成する内筒部とを備えるエアバッグ装置の製造方法であって、
インフレータのガス温度〔Ｋ〕をＴ1、
インフレータのガス圧力〔Ｐａ〕をＰ1、
インフレータのガス比熱比をｋ、
ガス定数〔Ｊ／ｋｇ・Ｋ〕をＲ、
音速の最小値を与えるエアバッグ作動雰囲気温度におけるガスの音速の最小値〔ｍ／ｓ〕をａ0、
音速の最小値を与えるエアバッグ作動雰囲気温度におけるガスの比熱比をｋ0、
エアバッグ内に流入するガスの質量流量速度〔ｋｇ／sec〕をｍ、
大気圧〔ＭＰa〕をＰaとしたとき、
前記第１のガス通路の断面積が最小となる部分の最小断面積Ａｔと、前記第２のガス通路の断面積が最大となる部分の最大断面積Ａｉとの比Ａｉ／Ａｔが、
数式１
Ａｉ／Ａｔ ＞ ［｛(Ｐ1／Ｐs)１／ｋ｝／ａ0］［｛２／(ｋ＋１)｝｛(ｋ＋１)／(ｋ−１)｝ｋ Ｒ Ｔ1］１／２
数式２
Ｐs＝Ｐa ｛(ｋ0＋１)／２｝｛ｋ0／(ｋ0−１)｝
を満たすように設定するものである。
【００１２】
そして、この構成では、エアバッグ装置のインフレータ内のガスがエアバッグに流出する際に、予期せぬ超音速ガス流が発生せず、この超音速現象を原因とするエアバッグに対する負荷を軽減し、容易に信頼性が向上するエアバッグ装置が提供される。さらに、エアバッグを補強する部材が不要になり、部品点数を削減して、小さく収納することが可能になる。そして、エアバッグ本体の内側に内筒部を備えた構成において、予期せぬ超音速ガス流が発生せず、この超音速現象を原因とするエアバッグに対する負荷を軽減し、容易に信頼性が向上するエアバッグ装置が提供される。
【００１３】
請求項２記載のエアバッグ装置の製造方法は、請求項１記載のエアバッグ装置の製造方法において、インフレータが供給するガスは、ヘリウムを含むものである。
【００１４】
そして、この構成では、ヘリウムが使用される条件で、超音速現象を原因としてエアバッグに加わる負荷が軽減され、かつ、エアバッグの必要以上の大型化が抑制され、容易に信頼性が向上する。
【００１５】
請求項３記載のエアバッグ装置の製造方法は、請求項１または２記載のエアバッグ装置の製造方法において、エアバッグ装置は、第１のガス通路に連通してインフレータを起動させるイニシエータと、このイニシエータの作動時には、前記第１のガス通路の一部を閉塞してこのイニシエータから生じたガスが第２のガス通路側に流れることを抑制するとともに、インフレータの起動後は、前記第１のガス通路を開放するガス流出制御手段とを具備したものである。
【００１６】
そして、この構成では、高温のガスの第２のガス通路側への流出が抑制され、超音速現象の発生が抑制される。
【００１７】
請求項４記載のエアバッグ装置の製造方法は、請求項１ないし３いずれか一記載のエアバッグ装置の製造方法において、エアバッグは、自動車の室内を横断するように覆って膨張するものである。
【００１８】
そして、この構成では、形状により超音速現象が発生する可能性のあるサイドウィンドウを覆うエアバッグ装置などにおいて、超音速現象の発生を抑制し、エアバッグに対する負荷を軽減し、容易に信頼性が向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエアバッグ装置の製造方法の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１及び図２において、10はエアバッグ装置で、このエアバッグ装置10は、自動車のサイドウィンドウの上縁部に沿って折り畳んで配置され、このサイドウィンドウを覆うように膨張展開するいわゆるカーテンエアバッグ装置である。そして、このエアバッグ装置10は、インフレータ11と、このインフレータ11に接続されたリテーナ12に固定具14を用いて固定されたエアバッグ15とを備えている。そして、エアバッグ15は、エアバッグ15の外殻を構成するエアバッグ本体としての袋状のカーテンバッグ17と、内筒部としての略円筒状に膨らむインナチューブ18とを備えている。また、これらカーテンバッグ17及びインナチューブ18は、それぞれガス流出部をもつリテーナ12に固定具14により固定され、ガスが流通可能に連続されている。そして、カーテンバッグ17は、基布を縫製などして、サイドウィンドウを覆うように対向する一対の壁部を有した扁平な膨張形状を有している。また、インナチューブ18は、基布を縫製などして略円筒状に膨らむように形成され、カーテンバッグ17の内側に配置されており、このインナチューブ18の内側に、第２のガス通路19が形成されている。そこで、インフレータ11が作動しガスがインナチューブ18に供給されると、折り畳まれたインナチューブ18が膨張し、さらに、折り畳まれたカーテンバッグ17が膨張するようになっている。なお、図１は、エアバッグ15が展開した状態を示す縦断面図であるが、カーテンバッグ17は一部を省略して示す部分断面図となっている。
【００２１】
そして、インフレータ11は、図２などに示すように、インフレータ容器21と、このインフレータ容器21の開口部22に連続する第１のガス通路としてのガス流路24を設けたマニホルド25と、このマニホルド25に固定されたイニシエータ26となどを備えている。そして、インフレータ容器21内には、燃焼ガスタイプではガス発生剤と冷却剤などが充填され、貯蔵ガスタイプではヘリウムガスを主成分とする混合ガスが充填され、また、ハイブリッドタイプではアルゴンガスなどのイナートガスと加熱剤などが充填され、それぞれ開口部22を覆うシール部28で環境的及び／又は耐圧的にシールされている。
【００２２】
また、マニホルド25は、図３などに示すように、上流側に位置する第１ハウジング31と、この第１ハウジング31の下流側に溶接などして接合された第２ハウジング32とを備え、例えばクランク状に屈曲したガス流路24を形成している。
【００２３】
また、リテーナ12は、マニホルド25に接続され、ガス流路24の一部を構成するリテーナガス流路34を備えている。さらに、このリテーナ12の内周部すなわちリテーナガス流路34あるいはリテーナ12の外周部に接合し、図４などに示すように、供給されるガス中の固体粒子を取り除くストレーナ36が一般的に配置されている。そして、このストレーナ36は、例えば円筒状をなし、外周面に複数のガス出口孔37を形成したいわば多孔円筒状になっている。また、このストレーナ36の基端部には、リテーナ12の内周部に螺合して接続されるねじ溝を有した接続部38が設けられている。
【００２４】
また、イニシエータ26は、開口部22すなわちシール部28に対向してマニホルド25の第１ハウジング31に固定されている。そして、このイニシエータ26に通電されると、このイニシエータ26から発火し、貯蔵ガスタイプではシール部28が破れてインフレータ容器21の中のガスが、また、ハイブリットタイプや燃焼ガスタイプでは加熱剤やガス発生剤の燃焼が始まると同時にこのインフレータ容器21の中のガスが、それぞれ開口部22の下流に配置されたガス流路24に流出する。
【００２５】
そして、いわゆるスロートは、このガス流路24内に配置されるのが一般的であり、このガス流路24について、図２に示すように、シール部28直近外側の位置Ａから、ストレーナ36のガス出口孔37の直近内側の位置Ｂまでのいずれかの位置で、流路の断面積が最小となる箇所が、スロート部40となる。このスロート部40は、シール部28のすぐ外側である場合が多いが、図３では、第１ハウジング31と第２ハウジング32とを溶接して接合してマニホルド25を形成した際に、このマニホルド25を構成する部材が一部内側すなわちガス流路24側に膨出し、断面積がＡｔとなるスロート部40が形成された例を示している。
【００２６】
なお、スロート部は、１個の孔で構成される場合のほか、複数の孔により構成される場合もある。そして、複数の孔でスロート部が構成される場合は、スロート部の断面積は、各孔の断面積の合計となる。
【００２７】
図５は、このエアバッグ装置10の作動直後のインナチューブ18及びこのインナチューブ18の外側のカーテンバッグ17の膨張過程を模式的に示した図である。すなわち、この図５に示す時点では、ガスが供給されるガス出口孔37の近傍のみで、インナチューブ18及びカーテンバッグ17が膨張した膨張部18a，17aとなり、ガス出口孔37から離間した部分は、折り畳まれたままの状態の未膨張部18b，17bとなっている。なお、この図５では、インナチューブ18及びカーテンバッグ17の一部のみが示されている。
【００２８】
通常、このインナチューブ18は、インフレータ11から供給されるガス流により発生する力学的負担を受ける機能を有し、すなわち、この機能により、カーテンバッグ17に加わる力学的負担を軽減する。従って、力学的に強い円筒状に形成されている。また、カーテンバッグ17は、通常、図１に示す導入部42を有し、この導入部42は、円筒状に膨張する。
【００２９】
以上のような条件で、上記のロケットノズルにおけるガスの流れの数式などにより、ガスの流れの解析を行った。
【００３０】
そして、インフレータ11から供給されるガスは、スロート部40で流量が規制される。そして、質量流量速度は、上記の数式４の条件を満たすとき、数式５で表される。この時、スロート部40でのガス速度は音速であり、ガスの比熱、温度、及び分子量で定まる。インフレータ11で用いられるガスは主にヘリウム(Ｈｅ)、アルゴン(Ａｒ)、及び燃焼ガスであり、燃焼ガスの代表成分としては、窒素(Ｎ２)及び二酸化炭素(ＣＯ２)を選んで計算した。この計算結果を、以下の表１及び表２の「音速」と表記した欄に示している。また、この計算に用いた基礎数値、比熱定数などを、表３及び表４に示す。
【００３１】
【表１】
0003901498.tif 000002
【００３２】
【表２】
0003901498.tif 000003
【００３３】
【表３】
0003901498.tif 000004
【００３４】
【表４】
0003901498.tif 000005
【００３５】
一方、エアバッグ15が膨張する環境は一般には２３３〜３７３〔Ｋ〕(−４０〜１００〔℃〕)の大気圧の空気であり、以下の解析において、空気音速が遅いほうが超音速が生じやすい厳しい条件であると考えられるため、大気圧(０．１０１〔ＭＰa〕)の空気で２３３〔Ｋ〕の環境(以下、低温空気という)とした。この場合、低温空気の温度(Ｔ0)、ガス定数(Ｒ0)、比熱比(ｋ0)は、表３の値として、以下に示す数式１２を用いて計算した。この結果を表３の「低温空気音速」の欄に示す。
【００３６】
数式１２
ａ0＝(ｋ0 Ｒ0 Ｔ0)１／２
また、表１及び表２において、ガスの音速は、ヘリウムガスでは室温程度の低温であっても低温空気音速よりもかなり大きく、また、燃焼ガスやハイブリッドガスは通常５００〜１５００〔Ｋ〕に加熱されており、この加熱ガスは低温空気温度よりかなり大きい。これらのガスが折り畳まれたインナチューブ18内に供給されてこのインナチューブ18が膨張する場合、このインナチューブ18は、特に膨張先端において、外側の低温空気内を、低温空気の音速以上の速度で膨張する場合があることが判明し、この現象は、空気中を超音速の物体が移動する時の現象(以下、超音速膨張と称する)であることが判明した。そして、この超音速膨張では、インナチューブ18の膨張先端の外側では、衝撃波の発生もあり得るし、衝撃波が発生しなくとも、インナチューブ18の先端にある低温空気は剛体に近い特性を示し、外側にあるカーテンバッグ17に強い力を及ぼす。そして、インナチューブ18はインフレータ11のガスの動きに追従できても、外側のカーテンバッグ17の動きは、内外面両方が低温空気の超音速流となった場合には、追従しにくい場合もあり得る。
【００３７】
そこで、特殊な素材などを用いることなく、外側のカーテンバッグ17を容易に円滑に展開させるためには、インナチューブ18の外側境界にある低温空気の圧力と大気圧の比を、音速限界圧力比以下にすればよい。すなわち、低温空気の音速限界圧力をＰs、大気圧をＰaとして、数式４のｋをｋ0とした、以下の数式１３すなわち数式１４が守られることが重要になる。
【００３８】
数式１３
Ｐs／Ｐa≦｛(ｋ0＋１)／２｝｛ｋ0／(ｋ0−１)｝
従って
数式１４
Ｐs≦Ｐa ｛(ｋ0＋１)／２｝｛ｋ0／(ｋ0−１)｝
上記の数式１３では、ガス速度は、不等号の時は音速以下となり、等号の場合には音速となる。従って、インナチューブ18内圧力も、このＰs以下とする必要がある。
【００３９】
また、点火から時間ｔの間に流出する質量流量速度ｍを有するインフレータ11からのガスの体積(Ｖg)は、以下の数式１５ないし数式１７で表される。
【００４０】
数式１５
Ｖg＝ｗ Ｒ Ｔs／Ｐs
ここで、
数式１６
ｗ＝∫ｍｄｔ
または  短時間で
数式１７
ｗ＝ｍｔ
これら数式１６及び数式１７で、ｗはｍの時間積分であり、ｍが時間で変化しないと考えられる短時間ではｗ＝ｍｔであることを示す。この解析では、後者の数式１７について検討した。
【００４１】
また、Ｔsは断熱膨張したあとのインフレータガスの温度であり、このＴsは、上記の数式７を変形した以下の数式１８及び数式１９で表される。
【００４２】
数式１８
Ｔ１／Ｔs＝(Ｐ1／Ｐs)(ｋ−１／ｋ)
従って
数式１９
Ｔs＝Ｔ1／(Ｐ1／Ｐs)(ｋ−１／ｋ)
そして、上記の体積Ｖgのガスが断面積Ａｉのインナチューブ18に流れ込むと、長さが設定される。インナチューブ18内の容積及び長さをそれぞれＶｉｔ及びＬとすれば、Ｖg＝Ｖｉｔ＝Ａｉ Ｌ となる。
【００４３】
ここで、Ｌは単位時間に膨張する速度が音速まで許容されるから、
Ｌ＝ａ0 ｔ である。この時、上記の数式１３は等号となる。この関係を示すと、以下の数式２０及び数式２１となる。
【００４４】
数式２０
Ｖg＝ｍｔＲＴs／Ｐs＝Ｖｉｔ＝Ａｉ Ｌ＝Ａｉ ａ0 ｔ
このとき
数式２１
Ｐs＝Ｐa ｛(ｋ0＋１)／２｝｛ｋ0／(ｋ0−１)｝
ここで、数式２０及び数式２１の条件を満足するＡｉは、これら数式２０及び数式２１に、数式５、数式１８及び数式１９を代入して、Ａｉ／Ａｔについて整理すると、数式１を得ることができ、この数式１を満足すれば超音速膨張が起こらない。表１及び表２に、ヘリウム(Ｈｅ)、アルゴン(Ａｒ)、窒素(Ｎ２)、及び二酸化炭素(ＣＯ２)について、スロート上流ガス温度及び圧力を変化させて計算した結果を示す。この表１及び表２は、該当温度及び圧力でＡｉ／Ａtを計算しており、該当条件下でこの値が大きい場合、超音速膨張は起こらないことを示している。例えばヘリウム(Ｈｅ)ガスでインフレータの内圧４０〔ＭＰa〕、温度３００〔Ｋ〕でＡｉ／Ａｔは４６．０であり、スロート断面積Ａｉに対してインナチューブ断面積が４６倍以上であれば、超音速膨張しない。しかし、同圧力で温度が４００〔Ｋ〕のときは、Ａｉ／Ａｔが５３．１以上でなければならない。
【００４５】
ここで、一般的なインフレータからのガスの温度及び圧力は、燃焼ガスタイプ及びハイブリッドタイプでは、燃焼ガス温度は２０００〜３０００〔Ｋ〕、冷却後の流出ガスの温度は５００〜１５００〔Ｋ〕、圧力は燃焼ガスタイプでは３０〔ＭＰa〕以下、ハイブリッドタイプでは７０〔ＭＰa〕以下、貯蔵ガスタイプでは、ヘリウム(Ｈｅ)の断熱膨張最低温度である３０〜２５００〔Ｋ〕まで変わると考えられ、圧力は５０〔ＭＰa〕以下である。そして、多くのガスで、Ａｉ／Ａｔは５０以上で、また、圧力が５０〔ＭＰa〕となっても、Ａｉ／Ａｔが１５０であれば、超音速膨張は起こりにくいという計算結果であった。また、高温ガスが流出すると、超音速流が生成しやすい傾向である。
【００４６】
そこで、Ａｉ／Ａｔの値は、５０〜１５０、好ましくは、６０〜１２０の範囲を選定すれば良い。そして、Ａｉ／Ａｔの値がこの範囲より小さいと、外側のカーテンバッグに加わる負荷が大きくなり、また、Ａｉ／Ａｔの値が大きい場合は、エアバッグがかさばる結果となり、特に、カーテンエアバッグにおいては、インナチューブが小さいことが好ましいとの条件に反することとなる。
【００４７】
このように、本実施の形態のエアバッグ装置10によれば、インフレータ11からのガスが折り畳まれたインナチューブ18を膨張させ、さらに、このインナチューブ18の外側のカーテンバッグ17を膨張させる構成において、超音速ガス流が発生せず、エアバッグ15の予期せぬ超音速現象である超音速膨張を防止でき、この超音速膨張を原因とするカーテンバッグ17に対する負荷を軽減でき、容易に信頼性を向上できるエアバッグ装置10を提供できる。
【００４８】
特に、インフレータ11から供給されるガスが通過するガス流路24と円筒状のインナチューブ18を備えるカーテンエアバッグについて、超音速膨張を容易に防止でき、容易に信頼性を向上できる。
【００４９】
なお、上記の条件に適合するインナチューブ、すなわち、Ａｉ／Ａｔの値が５０〜１５０、好ましくは、６０〜１２０の範囲を選定できる構成としては、例えば、小径の取付部と、下流側に位置する最大断面積部とが断面積拡大部を介して連通された構造を採り、特に、低温ガスを発生できる場合、質量流量速度を抑制し、スロート部の断面積を小さくできる場合には、より小さい径寸法のインナチューブを用いることが可能であり、かつ、好都合となる。そして、これら条件に適合する構成は、例えば、図６の部分縦断面図に示すインナチューブ18のように、小径の円筒状の取付部51と、この取付部51から円周全方向に拡開する断面積拡大部52と、この断面積拡大部52に連続する円筒状の最大断面積部53とを備えた構成とすることができる。また、例えば、図７の部分縦断面図に示すインナチューブ18のように、小径の円筒状の取付部51と、この取付部51から円周一方向に偏って拡開する断面積拡大部52と、この断面積拡大部52に連続する円筒状の最大断面積部53とを備えた構成とすることもできる。さらに、本発明は細長い流路を膨らませて本体エアバッグにガスを供給する構成のエアバッグ装置に広く適用が可能である。
【００５０】
また、Ａｉ／Ａｔの値を５０〜１５０、好ましくは、６０〜１２０とし、超音速膨張を防ぐためには、高温のガスの初期流出を抑制すると、さらに良好な結果を実現できる。この点、特に初期(作動開始時)に高温ガスが流出するタイプは、図１、図２、及び図５に示すように、シール部28の外側にイニシエータ26を配置した構造のインフレータ11である。そして、この構造のインフレータ11では、イニシエータ26の作動によりシール部28が破れる過程で、イニシエータ26から発生する高温のガスがガス流路24のエアバッグ15側すなわち下流側に流出する量を制限していないため、この高温のガスの多くの部分がガス流路24を下流側に流れる。このような場合、高温のガスの初期流出を抑制するためには、イニシエータ26のガスがガス流路24を下流側に流れることを抑制するガス流出制御手段を設けることが有効である。そして、このガス流出制御手段は、イニシエータ26から瞬間的に発生する高温のガスをガス流路24の下流側に流れにくくするとともにインフレータ容器21側に案内してシール部28を迅速に破壊し、一方、シール部28の破壊後は、インフレータ11から供給されるガスの流れを妨げない機能を有する必要がある。
【００５１】
上記の実例として、インナチューブの直径を二つの異なる寸法のもので比較した結果を説明する。ヘリウムガスを封入した、スロート径８．４ｍｍである同一仕様のインフレータ11を用いて、一の場合には、リテーナ12の径大部（つば部）の径にならってインナチューブ径を３９ｍｍ、Ａｉ／Ａｔ値は１７．５とし、二の場合には、リテーナ12に保持される部分の３９ｍｍから図６のように径を拡大してインナチューブ径を６０ｍｍ、Ａｉ／Ａｔ値は５１．４とし、それぞれについて展開実験を行った。一の場合は、バッグの膨張部17aにおいて損傷が認められたが、二の場合には損傷を全く認めなかった。なお、Ａｉ／Ａｔ値の上限値１５０を超える場合、すなわち、上記インフレータを基礎に求めるとインナチューブ径１０２ｍｍを超える場合に相当し、超音速の発生という点では問題にはならないが、スロート部が特に問題となるような用途、本実施例のカーテンタイプのエアバッグにおいては、コンパクトであることのために、重要な意味を持っている。
【００５２】
例えば、図８に示すガス流出制御手段61は、アルミニウムや銅などの金属製で、薄く軟質の円筒状の部品であり、イニシエータ26のガス発生部位とシール部28とを結ぶように配置されている。
【００５３】
また、例えば、図９に示すガス流出制御手段63は、軟質の金属で円盤状に形成され、イニシエータ26の取付部位と下流側のガス流路24との間を塞ぐように配置されている。
【００５４】
そして、これらガス流出制御手段61，63は、イニシエータ26から流出する初期発生高温ガスに対しては、ガス流路24の下流側に流出しにくくできるとともに、シール部28が破壊してインフレータ11の開口部22からガスが流出した場合には、このガスの高い圧力により、完全にあるいは一部が破壊され、ガス流路24を開放するものである。
【００５５】
さらに、上記の各実施の形態では、インナチューブ18を使用した構成について説明したが、このようなインナチューブを介することなく、エアバッグの外殻を構成するカーテンバッグなどのエアバッグ本体に設けたガス導入口に、直接的にインフレータを取り付ける構造とすることもできる。
【００５６】
また、エアバッグは、自動車のサイドウィンドウ覆うように膨張展開するいわゆるカーテンエアバッグ装置のほか、座席の側部に備えられるサイドエアバッグ装置、助手席に対向してインスツルメントパネルに配置される助手席乗員用のエアバッグ装置、あるいは、ステアリングホイールに備えられるエアバッグ装置などに適用することができる。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１記載のエアバッグ装置の製造方法によれば、エアバッグ装置のインフレータ内のガスがエアバッグに流出する際に、予期せぬ超音速ガス流が発生せず、この超音速現象を原因とするエアバッグに対する負荷を軽減でき、容易に信頼性を向上できるエアバッグ装置を提供できる。さらに、エアバッグを補強する部材が不要になり、部品点数を削減して、小さく収納できる。そして、エアバッグ本体の内側に内筒部を備えた構成において、予期せぬ超音速ガス流が発生せず、この超音速現象を原因とするエアバッグに対する負荷を軽減でき、容易に信頼性を向上できるエアバッグ装置を提供できる。
【００５８】
請求項２記載のエアバッグ装置の製造方法によれば、請求項１記載の効果に加え、ヘリウムが使用される条件で、超音速現象を原因としてエアバッグに加わる負荷を軽減でき、かつ、エアバッグの必要以上の大型化を抑制して、容易に信頼性を向上できる。
【００５９】
請求項３記載のエアバッグ装置の製造方法によれば、請求項１または２記載の効果に加え、高温のガスの第２のガス通路側への流出を抑制できるので、内筒部を小径にでき、よりコンパクトな形状で超音速現象の発生を抑制できる。
【００６０】
請求項４記載のエアバッグ装置の製造方法によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の効果に加え、形状により超音速現象が発生する可能性のあるサイドウィンドウを覆うエアバッグ装置において、超音速現象の発生を抑制し、エアバッグに対する負荷を軽減でき、容易に信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のエアバッグ装置の製造方法の一実施の形態を示すエアバッグが膨張した状態の一部を省略した説明図である。
【図２】  同上エアバッグ装置のエアバッグを省略した断面図である。
【図３】  同上エアバッグ装置のインフレータの一部を拡大して示す断面図である。
【図４】  同上エアバッグ装置のストレーナを拡大して示す断面図である。
【図５】  同上エアバッグ装置のエアバッグが膨張する初期の状態の一部を省略した説明図である。
【図６】  本発明のエアバッグ装置のインナチューブの他の実施の形態を示す一部を省略した説明図である。
【図７】  本発明のエアバッグ装置のインナチューブのさらに他の実施の形態を示す一部を省略した説明図である。
【図８】  本発明のエアバッグ装置のガス流出制御手段の一実施の形態を示す一部の断面図である。
【図９】  本発明のエアバッグ装置のガス流出制御手段の他の実施の形態を示す一部の断面図である。
【符号の説明】
10    エアバッグ装置
11    インフレータ
15    エアバッグ
17    エアバッグ本体としてのカーテンバッグ
18    内筒部としてのインナチューブ
19    第２のガス通路
24    第１のガス通路としてのガス流路
26    イニシエータ
61，63    ガス流出制御手段
【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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