JP2002516208A - 二段階式ガス発生器 - Google Patents
二段階式ガス発生器Info
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Abstract
Description
)で選択的にガスを放出し、エアーバッグまたは類似の膨張型安全固定(restra
ining )装置を異なる車の速度(velocity) に合わせた異なる速さ(speed )で
展開させることができるガス発生装置に関する発明である。
衝突時の乗客の人数や車の速度などの変数に応じて制御することが求められてい
る。低速での衝突事故の場合、一人あるいは複数の乗客は、比較的高速で起こる
衝突の場合に比べてより緩い力を受けて車内から排除される(たとえば前方へ放
り出される)傾向にある。エアーバッグが完全に展開(膨張)して適当な圧力を
与える状態に到達するには所定の量のガスが必要であるから、乗客が相対的に弱
い力の下で車内で排除された場合には、高速で衝突した場合より、固定するエア
ーバッグの完全な展開まで有効な時間に余裕がある。つまり、低速時の膨張率は
、高速時に比べて低くすることができる。
では、充填物(charge)を2つ離して用意しておいて、ゆっくりした膨張が要求
される際には1つに点火し、高速での衝突の際には両方を点火して、このような
状況下で必要となる、エアーバッグの非常に迅速な膨張と展開とを実現している
。この装置では、加圧下で無毒のガスを満たした筐体(hausing )の中に該充填
物が収められている。この筐体は破裂板で密封されていて、2つの充填物のどち
らかが爆発すると、この破裂板には、ピストンとロッドに類似した仕掛けで穴が
あけられる。ただし、この仕掛けは比較的複雑で、したがって比較的高価なこと
が欠点を招来する。たとえば、上記の2つの充填物を別々に格納して、さらに、
別々に導火爆管などの点火装置に接触させるには、筐体構成に加えて、少なくと
も破裂板構成が3つおよび充填物が2つ必要になる。
mbly)が開示されている。ここでは2種類の異なる充填物を用いており、この充
填物は無害なガスを加圧下で格納するために用いられるチャンバー内に収められ
ている。しかしながら、この構成は前記米国特許番号3,773,353 号よりもさらに
複雑である。この構成では、破裂円盤の一部がすべり可能な(slidable)シャト
ル弁部材の頭部を形成しており、この頭部は、2つの充填物の一方または双方の
爆轟に続くガスの流出を部分的に抑圧するために排気経路にせり出している。
感知した車の速度に合わせて展開できる、エアーバッグまたは類似の膨張型固定
装置のためのシンプルで安価なガス発生器を提供することである。
て円盤が一つを残して全て開放される多重破裂円盤構造を用いて膨張率を制御す
る、衝突時に点火される充填物を1つのみしか必要としないエアーバッグなどの
自動車用安全固定システムのためのガス発生器を提供することである。
れた流出口(exist port)の面積において、口を絞る(choked)か流れを抑えた
(throttled )燃焼室の中で燃焼する。火工(pyrotechnic )発生器では、ガス
の流量が上記流出口の面積(port area )に反比例する。よって、流出口の面積
の増加は減少した流量(flow rate )と速力の減じたバッグ膨張を結果として生
じさせる。したがって、低速衝突時には大きな流出口が要求され、より高速の事
故の場合ではより小さな流出口が要求される。
び、推進剤燃焼生成物がガス貯蔵ボトル容器内の圧縮ガス(たとえばアルゴン)
とその上記容器内で温度と圧力が上昇するように混合されるハイブリッド構成で
は、オリフィス流出係数を決定する圧縮ガスと燃焼生成物との混合比が、時間の
経過に伴って複雑に変化する。流量方程式(flow equation )の数値解析は、流
量が上記流出口の面積に比例することを示す。
れば、流量が少なくとも2つの異なった値をとるように制御でき、その結果、エ
アーバッグの膨張率が少なくとも速い膨張率と遅い膨張率とに切り替え制御可能
になるという着想に基づいている。つまり、加圧下のガスが火工充填物と組み合
わせられて備えられるハイブリッド構成を用いることで、上記流量が、上記ガス
の排出される上記流出口の面積に比例する状況を作り出し、遅い膨張が要求され
る場合には、複数の流出口の少なくとも1つのみが選択的に開放され、より速い
膨張および展開率が必要な場合には、開放する流出口の数を増加することができ
る。
性ガスが加圧下で格納されているチャンバー内に配置されている1つの充填物を
備える構成によって達成される。上記チャンバーは2つ以上の破裂円盤で閉鎖し
ており、その内の1つのみが選択的に点火可能な導火爆管に接触しない。非接触
の破裂円盤は、火工充填物が点火されて規定の許容限界を超えてチャンバー内の
ガス圧が上昇した際に破壊される。その他の円盤は全てこの圧力に耐えられよう
に構成されていて、破砕(breach)が起る前に連合した(associated)導火爆管
からの熱に曝されることによって弱められることが要求される。
が破裂円盤の破砕によって開放される上記流出口の総面積とほぼ比例するように
なっている。破砕される破裂円盤の個数を限定することによって、上記流出口の
面積およびエアーバッグの膨張/展開率が、低速衝突のための制御される。上記
円盤の全ての破砕は、流出口の面積を最大化するとともに、高速衝突のために適
当なレベルまで加圧率を最大化する。一方、選択された個数の円盤の破砕は、中
速度の衝突時により適するように制御された膨張率を可能とする。
該膨張装置は、容器;該容器内部を、密封するようにシールされた第1チャンバ
ーと、複数の排出口(exit opening)を通じて出口を与えられる第2チャンバー
とに分割する隔離部;上記第1チャンバーの中に配置される火工充填物;該火工
充填物に選択的に点火する手段;第1規定圧力の下で上記第1チャンバー内に格
納される規定量で規定種類のガス;第1および第2チャンバーをつなぐ第1流出
口を閉鎖しているが、第1チャンバー内の圧力が第2規定圧力に達すると壊れる
(fail)ように適合されている第1破裂円盤手段;第1および第2チャンバーを
つなぐ第2流出口を閉鎖する第2破裂円盤手段;上記第1規定圧力とほぼ等しい
圧力で該第2破裂円盤が選択的に壊れるように誘発する手段;を備えている。
装置に存在し、この膨張装置は、圧力下ガス源と排気口(discharge opening )
との間に機能的に設けられ、第1流出口を開放するために規定圧力下で壊れるよ
うに調節されており、上記圧力下ガス源と上記排気口とをつなぐようになってい
る第1破裂円盤;上記圧力下ガス源と排気口との間に機能的に設けられ、第2流
出口を開放するために該規定圧力を超える圧力下で壊れるように調節されている
第2破裂円盤;規定圧力下で壊れて上記第2流出口を開放する程度の第2破裂円
盤の構造的強度を低下させるための手段;を備えている。
する膨張装置に存在し、この方法は、加圧されたガスと同じ体積(volume)で火
工充填物に点火されることによって圧力下でガスを生成するステップ;第1破裂
円盤を圧力下で上記ガスに曝されることによって、第1破裂円盤を破砕して第1
流出口を開放するステップ;第1流出口の面積にほぼ比例する率でガスを放出さ
せるステップ;第2破裂円盤が、圧力下の上記ガスの適用下で破砕されて第2流
出口を開放するように誘導するために、第1規定速度を超える車の速度の検出に
応答して第2破裂円盤の構造的強度を低下させるステップ;第1および第2流出
口の双方を通じて第1および第2流出口の合計面積にほぼ比例する率でガスを放
出するステップ;を備えている。
生装置100が、円筒型鋼製筐体または圧力容器102内に設けられており、該
圧力容器102は、図1に示すように、その部分で固定(たとえば溶接)されて
いる2つの蓋状の端部部材106・108によって閉鎖している1本の円筒型パ
イプ104からなっている。導火爆管または類似の点火装置110と点火円盤1
12とは、第1端部部材106中で火工充填物101に極めて近接して配置され
ている。
2端部部材108に最も近い上記パイプ104中に配置されている。隔離板11
4は、密封するようにシールされて、圧力下でアルゴンやヘリウムのような適当
な無毒のガスで充填された上記パイプ104中でチャンバー116を限定するよ
うにその部分で固定されている。充填口117は、上記装置が組み立てられ、種
々の部品が互いに固定された後に、上記選択された無毒のガスでチャンバー11
6のチャージング(charging)を促進するために第1端部部材106中に備えら
れている。
118・120により形成されている。第1円盤118は、規定圧力の適用下で
壊れて破砕するように適合されており、第2円盤120は、より高い圧力かまた
は破壊が起る前に弱くなるようなある形状を要するように設計されている。第2
導火爆管122は、第2破裂円盤120に極めて近接して筐体の第2端部部材1
08に固定されている。第2導火爆管122は、第1破裂円盤118を破砕する
圧力で第2破裂円盤120も破砕するように第2破裂円盤120を加熱して弱め
るために調整されている。
プ104の壁を突き抜けて形成されており、該ガスは、破裂円盤118・120
の一方または両方が壊れるように誘導された際に開放される上記流出口(the po
rts )を介して、エアーバッグまたは類似の膨張型固定装置(図示せず)に上記
ガスを流入させる導管または導管構造(図示せず)に流出するために、隔離板1
14および第2端部部材108の間を限定するサブチャンバー126に放出され
る。
とすることができるので、簡潔にするために同様の詳細な説明を省略する。しか
しながら、本装置のこの側面に関連するさらなる参考文献として、たとえば、発
明者Ochi他の1996年1月9日に発行された米国特許番号 5,482,579号、発明
者Onishi他の1995年8月8日に発行された米国特許番号 5,439,251号、発明
者Hoc 他の1995年7月11日に発行された米国特許番号 5,431,103号、発明
者Poole 他の1990年8月14日に発行された米国特許番号4,948,439 号、お
よび発明者Warrenの1971年10月19日に発行された特許番号 3,613,579号
のような参考文献を挙げることができる。
減速度を検出するGセンサー201の出力および車速センサー202の出力に応
答する回路200に機能的に接続されていて、導火爆管110・122の両方が
同時に点火される必要があるか、110のみが最初に点火される必要があるか決
定するために構成されている。
ことを注記しておく。高速で衝突した場合、両方の破裂円盤118・120を爆
破(破砕)して、エアーバッグ固定システムのより迅速な膨張を許すように両方
の出口を開放するように両方同時に点火する必要がある。しかしながら、低速で
衝突した場合には、第1導火爆管110が最初に点火され、続いて第2導火爆管
122が遅らせて点火される。この遅延は約100msに設定されていて、この
時間内でチャンバー116内で発生した圧力のほとんど大部分が実質的に発する
ようになっている。この遅延では、第2導火爆管122の点火が、エアーバッグ
の膨張率には本質的に影響がなく、事実、第2破裂円盤120の破砕を結果とし
て引き起こさないくてもよい。つまり、第2導火爆管122による破裂円盤12
0の加熱は、火工充填物101の爆轟を結果として引き起こすようなチャンバー
116内で発生する上昇圧力がそれを破砕する程度まで、第2円盤120を弱め
るように設計されている。しかしながら、第2円盤120の加熱が遅れると、第
2導火爆管が点火された時点でチャンバー116内に残存する上記圧力は、第2
破裂円盤120を実際に破壊するとともに第2流出口を開放するために実際十分
ではない場合がある。
固定システムの展開を保障するために、導火爆管110・120の両方が、非常
に短い期間内でそれぞれが点火されることが好ましく、上記ユニットは全体とし
て作用しなくなり、望ましくない側面の効果を誘導するかもしれないさらなる爆
轟ができない状態となる。たとえばひどい事故が発生した場合、不注意に第2導
火爆管の遅れた(たとえば20秒以上)爆轟が燃料蒸気を点火する状態は非常に
望ましくない。衝突後にエアーバッグを取り替える際の予期しない爆轟もまた上
記の導火爆管122の遅れた点火によって除去される。
に自動点火ピル(AIP)301を第2導火爆管に備えることも本発明の範囲内
である。図4に概要を示すように、同ピル301は、サブチャンバー126を通
って漏れ出す熱い流出物からの熱を適当な膜302で保護しており、この熱はそ
の点火と、約100msの遅れの後に起る第2導火爆管122’の続いて起る爆
轟を保証し、開放され、エアーバッグの膨張率を制御する上記多数の流出口に影
響のない遅れた効果を伴って上記ピル301に伝達する。このAIP301の装
備は、第2導火爆管122が点火して、第2遅延点火信号を送信できなくなるよ
うな衝突による損傷を受けても制御回路200に関係なく無害にすることを保証
するようになっている。
siまで満たされ、60リットルタンクに発射した(fired )。破裂円盤構成は、
流出口の面積の合計が主流出口のそれよりも75%大きくなるようにした。
器の圧力の上昇によって開放され、副流出口は、圧力の上昇および第2導火爆管
122からの熱の組み合わせにより開放された。その結果、迅速なブロウダウン
(blowdown)となり、ほんの10msでアルゴンボトル容器の圧力が最大5821 p
siに達し、76msで60リットルタンク圧力が最大88.34 psi に達した。
みが開放された。副流出口は、第2導火爆管122の遅れた活性化のために開放
されずに残った。減少された流量面積のために、ブロウダウンは、タンク圧量が
100msが経過するまで88.34 psi に到達しないほど緩やかに起った。
も関わらず、エアーバッグの膨張率は相応して緩やかになったが、該推進力は、
高速衝突の模擬実験において観察された10msと比較して、23msでより緩
やかに最大化するように発生した。
てタンク圧力4.6%の増加、上昇時間の5.5%の減少、およびその結果とし
て推進力(つまりボトル容器の圧力)は15%減少したにもかかわらずタンク圧
力上昇率の11%の増加を生じさせた。
限定されるものではなく、様々な変更や修飾は本発明の範囲から外れるものでは
ないことは認識されるだろう。たとえば、上記発生器は、1つまたはそれ以上の
他の円盤も破砕するために、選択的に弱くされる導火爆管として備えられる1つ
を除く、3つまたはそれ以上の破裂円盤、および、第1をブロウする圧力を許容
する破裂円盤を備えていてもよい。これは、流出口の面積を二段階に変化させる
のではなく、三段階、あるいは四段階に変化させて、適応できる速度を多段階に
増加することを可能にすることを意味している。さらなる修飾は、異なる隔離部
材/位置としての破裂円盤の配置を含むこともできる。
の形態の記述から、より明らかに認識されるものと思われる。次に図面を説明す
る。
成されている、図1に示す実施の形態の要部を形成する破裂円盤としての板の概
略要部図である。
することに用いられる回路構成を示すブロック図である。
めに用いられる自動点火ピル(AIP)を含む修飾導火爆管の概略描写図である
。
Claims (16)
- 【請求項1】 筐体と、 該筐体内部を、密封するようにシールされた第1チャンバーと、複数の排出口
を通じて出口を与えられる第2チャンバーとに分割する隔離部と、 上記第1チャンバー内に配置された火工充填物と、 上記火工充填物に選択的に点火するための手段と、 第1規定圧力の下で上記第1チャンバー内に規定量で格納されている規定種類
のガスと、 第1および第2チャンバーをつなぐ第1流出口を閉鎖しており、第1チャンバ
ー内の圧力が上記第1規定圧力より高い第2規定圧力に達すると壊れるように調
整されている第1破裂円盤手段と、 第1および第2チャンバーをつなぐ第2流出口を閉鎖する第2破裂円盤手段と
、 上記第1円盤手段とほぼ同時あるいは直後に、上記第2規定圧力よりも低い圧
力で該第2破裂円盤手段が選択的に壊れるように誘発する手段とを備えている車
安全固定用膨張装置。 - 【請求項2】 上記選択的破壊誘発手段が、点火されると上記第2破裂円盤を加熱して弱くす
る導火爆管を含む請求項1記載の膨張装置。 - 【請求項3】 上記規定種類のガスは、アルゴンおよびヘリウムを含むグループから選択され
る無毒ガスである請求項1記載の膨張装置。 - 【請求項4】 第1規定圧力が約3000 psiである請求項1記載の膨張装置。
- 【請求項5】 圧力下ガス源および排気口の間に機能的に配置され、圧力下ガス源および排気
口をつなぎ、第1流出口を開放するために規定圧力下で壊れるように調整されて
いる第1破裂円盤と、 圧力下ガス源および排気口の間に機能的に配置され、圧力下ガス源および排気
口をつなぐ第2流出口を開放するために規定圧力を超える圧力下で壊れるように
調整されている第2破裂円盤と、 上記規定圧力下で壊れて第2流出口を開放するための上記第2破裂円盤の構造
強度を低下する手段とを備えた膨張型固定部材を含む車固定システムに使用する
膨張装置。 - 【請求項6】 上記圧力下ガス源が、上記規定圧力より低い圧力下で規定種類のガスで満たさ
れる容器と、点火により、上記規定種類のガスを混合して上記規定圧力と少なく
ともほぼ同じ高さのガス圧力を生成する、加熱ガス状生成物を生成する選択的に
点火可能な火工充填物とを含む請求項5記載の膨張装置。 - 【請求項7】 さらに、上記選択的に点火可能な火工充填物の点火タイミングの制御、および
上記第2破裂円盤を弱めるために上記構造強度を低くする制御のための制御手段
を含む請求項6記載の膨張装置。 - 【請求項8】 上記制御手段は、車の加速および車速に応答し、 上記制御手段は、上記火工充填物を点火して、車速が規定限界値を超えて検出
された際には、上記規定圧力下で壊れる上記第2破裂円盤の強度を低下させる上
記構造強度低下手段を制御する請求項7記載の膨張装置。 - 【請求項9】 上記制御手段は、火工充填物を点火して、上記車速が上記規定限界値よりも低
く検出された際には、上記火工充填物の点火後に規定時間遅らせて上記第2破裂
円盤の強度を低下させる上記構造強度低下手段を制御する請求項8記載の膨張装
置。 - 【請求項10】 上記強度低下手段が、上記第2破裂円盤を加熱して弱めるために点火される導
火爆管を含む請求項5記載の膨張装置。 - 【請求項11】 上記導火爆管が、上記火工充填物の点火後に規定時間遅らせて導火爆管に点火
する起因となる、第1流出口に通って放出されるガスの熱に応答する点火ピル手
段を含む請求項10記載の膨張装置。 - 【請求項12】 上記圧力下ガス源が、火工充填物および上記規定圧力より低い圧力下の規定量
のガスを含み、上記火工充填物が高温ガス状燃焼生成物を生成するために選択的
に燃え易く、上記高温ガス状燃焼生成物は、上記第1破裂円盤が壊され、上記第
2破裂円盤が完全に残される上記規定圧力と少なくとも同じ高さの圧力となるよ
うに規定量のガスを混合して加熱する請求項5記載の膨張装置。 - 【請求項13】 上記規定種類のガスは、アルゴンおよびヘリウムを含むグループから選択され
る無毒ガスである請求項6記載の膨張装置。 - 【請求項14】 加圧されたガスと同じ体積で火工充填物に点火されることによって圧力下でガ
スを生成するステップと、 第1破裂円盤を圧力下で上記ガスに曝されることによって、第1破裂円盤を破
砕して第1流出口を開放するステップと、 第1流出口の面積にほぼ比例する率でガスを放出させるステップと、 第2破裂円盤が、圧力下の上記ガスの適用下で破砕されて第2流出口を開放す
るように誘導するために、第1規定速度を超える車の速度の検出に応答して第2
破裂円盤の構造的強度を低下させるステップと、 車速が上記規定速度を超えた際には、第1および第2流出口の双方を通じて第
1および第2流出口の合計面積にほぼ比例する率でガスを放出するステップとを
含む膨張型安全固定装置の膨張を制御する方法。 - 【請求項15】 上記構造強度を低下させるステップが、第2破裂円盤を加熱して弱める導火爆
管を用いることを含む請求項14記載の方法。 - 【請求項16】 上記車速が上記規定車速を超えない際には、火工充填物が点火された後に規定
時間遅らせて上記点火可能な導火爆管が点火される請求項15記載の方法。
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