JP2004106834A - 自動車内に収容される安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　高効率の火薬を使用できるコンパクトで軽量の安全装置を提供する。
【解決手段】　第一シートと第二シートとを周辺領域にて取り付けて形成されるバッグと、バッグを膨張するガスを発生する平坦なシートの形に製造された火薬と、火薬を点火する点火装置と、点火装置およびバッグを支持するボディとを有する。第一シートの中央オリフィス周りの中間領域がボディ上面に固定されてバッグがボディに支持されると共に中間領域が固定されているボディ上面の領域以外の領域であって中央オリフィスに露出した領域にオリフィス部品がボディ上面との間にバネを収容した形で配置され、火薬がオリフィス部品とバネとの間に挟まれて所定位置に保持され、ボディが中央オリフィスを向くように配置された中央凹部と、中央凹部から径方向へ延びる開口とを有し、点火装置が該開口内に設けられ且つ電気コネクタに挿入された発火装置からなり且つボディの開口内に嵌め込まれる。
【選択図】　　　図１

Description

　本発明は自動車における安全の分野に関し、特に車両の衝突時に自動車の搭乗者を保護するための安全装置に関する。

　正面衝突や側面衝突の際に自動車の搭乗者が身体的な傷害に晒される危険性をできるだけ少なくするために従来からあるテキスタイル（織物）製のエアバッグを膨張させ、搭乗者の顔や胴を保護するためにガス発生システムを自動車内に搭載することが最近の約３０年に亘って提案されてきた。こうしたエアバッグの内壁面には例えば特許文献１に開示されているように火工分野におけるラッカーがコーティングされている。

　近年、こうした従来からの保護装置に加えて自動車メーカーは搭乗者の下肢を保護し、下方へと潜り込んでしまう危険性を少なくし、また自動車の実際の構造を強化するために数々の安全装置を搭載することを望んでいる。こうした場面に応用される安全装置は極めて短い時間内に作動しなければならないので極めて短い時間内に必要な量のガスを発生する非常に効率の高い火薬を採用する必要がある。ところがこうしたガスは有害であることが多く、またその温度も非常に高い。このため従来のテキスタイル製のエアバッグは非常に高温のガスにより損傷を受けやすく、またこうしたエアバッグには有害ガスを自動車の室内に通過させてしまうほどの有孔性があるので使用することができない。

独国特許出願公開第４１１６８８０号明細書 米国特許第５６１５９１４号明細書 米国特許第５８３９７５６号明細書

　こうした問題を軽減するために特許文献２および特許文献３は従来のガスジュネレータをガスダクトを介して不透過性の膨張可能な金属製バッグに接続した安全装置を提案している。しかしながらガスジェネレータを別個の構成要素として使用すると安全装置が全体として嵩張り、非常に重くなり、斯くして多くを自動車内に搭載することが困難となる。したがって当業者は高効率の火薬を使用することができるコンパクトで軽量の安全装置を探求し続けている。そこで本発明の目的はこうした問題を解決することにある。

　本発明は自動車内に収容される安全装置に関し、当該安全装置は支持部分に固定される不透過性の膨張可能な金属製バッグと、火薬と、電流源に接続される点火装置とを具備し、上記不透過性の膨張可能な金属製バッグが中央オリフィスと、上記支持部分に取り付けられる中間固定領域と、周辺固定領域とを有する第一金属シートと、周辺固定領域を有するドーム状のしっかりとした第二金属シートとからなり、これら二つの金属シートがこれらの周辺固定領域において互いに取り付けられ、上記火薬が不透過性の膨張可能な金属製バッグ内に収容されることを特徴とする。

　上記支持部分が不透過性の膨張可能な金属製バッグの第一金属シートが固定される平坦な上面を有する円筒形のボディからなることが好ましい。このボディは例えば二つの別個の要素、すなわち当該ボディの底部に相当する第一要素と、該第一要素に取り付けられるプレートからなる第二要素とを使用して作製される。

　また上記不透過性の膨張可能な金属製バッグ内に収容され、円筒形のボディの平坦な上面に固定される孔開き部品が火薬を所定位置に保持することが好ましい。本発明の第一変更例の火薬は少なくとも一つの平坦なシートの形で製造され、その平坦なシートが上記孔開き部品とバネとの間に詰め込まれ、該バネはボディの平坦な上面に当接する。本発明の第二変更例の火薬は疎な粉末からなる。また火薬が例えば過塩素酸アンモニウムと硝酸ナトリウムとの混合物といった無機酸化反応物質とシリコーン結合剤とを具備する複合燃焼性合成物からなると有利である。

　本発明の第一実施例では円筒形のボディは第一金属シートの中央オリフィスを向くように配置された中央凹部により延長される径方向へ延びる開口を有する。

　本発明の第一実施例の第一変更例の点火装置は電気コネクタ内に挿入される電子発火性発火装置からなり、且つ円筒形のボディの径方向へ延びる開口内に嵌め込まれる。第一実施例の第二変更例の点火装置は発火性送電コードと、リレー火薬とからなる。リレー火薬が円筒形のボディの径方向へ延びる開口内に収容され、発火性送電コードが径方向へ延びる開口内に挿入され且つリレー火薬に接触する一端を有することが有利である。

　非作動状態において本発明の第一実施例の安全装置の最大高さはボディの高さと、しっかりとしたドーム状の第二金属シートと第一金属シートとを分離する距離のうち最大の距離との合計にのみ一致する。

　本発明の第二実施例では円筒形のボディは側壁を有するディスク状のプレートからなり、該側壁から始まって平坦な上面にて少なくとも二つの拡がった終端部分となって終るようにディスク状のプレートを径方向へ延びる通路が通る。採用する火薬の量に応じて拡がった終端部分の数を増やす必要がある。好ましくは径方向へ延びる通路は電流を伝導する二つの電極を有し、径方向へ延びる通路の二つの拡がった終端部分のそれぞれが二つの電極に電気的に接続された点火粒を収容する。

　本発明の第二実施例の安全装置はボディが実際には薄い厚さのディスク状のプレートにまで薄くされているので非常にコンパクトである。概して第一金属シートと円筒形のボディの平坦な上面との間にシールを配置することが有利である。

　また本発明は（１）下に潜り込んでしまう危険性を大幅に小さくすることができるように衝突に続いて非常に素早く搭乗者を持ち上げるために搭乗者の座席の着座部分の前方において、或いは（２）衝突時に車両の前部座席の搭乗者の下肢を保護するためにダッシュボードの底部において、或いは（３）衝突時に車両の構造の或る部分、例えばバンパーや側方ドアを強化するために上述した安全装置を一つ以上使用することにも関する。

　以下、図１〜図７を参照して本発明の四つの安全装置を説明する。図１〜図４を参照すると本発明の第一実施例の第一変更例の安全装置１と、本発明の第一実施例の第二変更例の安全装置１０１とが示されており、これらは円筒形のボディ２を具備する。ボディ２は詳細は後述するが点火装置３または１０３を有し、また平坦な上面４を有する。上面４には火薬を収容した不透過性の膨張可能な金属製バッグ５が取り付けられる。

　特に円筒形のボディ２は中央凹部９へと続く径方向へ延びる開口８を有する下方の第一要素７と、中央孔を備えた円形プレート１０の形に製造された上方の第二要素とからなる。下方の第一要素７と円形プレート１０とは中央凹部９が円形プレート１０の中央孔を向いて配置されるように溶接により互いに取り付けられる。

　火薬は平坦なシート６の形で製造される。この火薬はシリコーン結合剤と酸化反応物質とを具備する複合燃焼性合成物からなり、ここで酸化反応物質は本質的に過塩素酸アンモニウムと硝酸ナトリウムとをベースにした物質である。またシート６はバネ１４と孔開き部品１５との間に挟まれるように詰め込まれる。バネ１４は円形のプレート１０の中央孔を包囲する円形の内部窪みのところの平坦な上面４に当接するように配置される。孔開き部品１５はカップ状であり、上面４に溶接により取り付けられた周辺環状部分１６と、オリフィス１７を備えた側壁と、平坦なシート６に接触するボス１９を有する中央ディスク１８とを具備する。

　不透過性の膨張可能な金属製バッグ５は第一金属シート２０と、しっかりとした（堅固な）ドーム状の第二金属シート２１とからなる。これら二つの金属シート２０，２１は鋼鉄製である。さらに第一金属シート２０は中央オリフィスを有し、これにより金属シート２０は孔開き部品１５の環状部分１６を包囲することができる。また第一金属シート２０は中間固定領域２２を有する。中間固定領域２２はボルト２３を用いたネジ締結具により円形プレート１０に固定される。また第一金属シート２０は周辺固定領域２４を有し、第二金属シート２１は周辺固定領域２５を有する。これら金属シート２１，２１はこれら周辺固定領域２４，２５において溶接により互いに取り付けられる。

　図１および図２を参照すると安全装置１の点火装置３は従来の電子発火性の発火装置１１を使用して形成される。発火装置１１は点火ヘッド１２を有し、電気コネクタ１３内に組み込まれる。斯くして構成された点火装置３は点火ヘッド１２が中央凹部９内に配置されるように下方の第一要素７の径方向に延びる開口８内に挿入される。電力は電気回路を介して供給される。電気回路は電気コネクタ１３に差し込まれる第一端部と、中央制御装置に接続される第二端部とを有する。

　図３および図４を参照すると安全装置１０１の点火装置１０３は可撓性のある発火性送電コード１３０と、リレー（導火）火薬１３１とを有する。なお送電コード１３０は図３および図４では断面では示していない。特にリレー火薬１３１は中央凹部９近くの径方向に延びる開口８内に収容される。可撓性のある発火性送電コード１３０は第一のネジ端部１３２と、第二の端部とを有する。第一のネジ端部１３２は径方向に延びる開口８内に導入せしめられ、リレー火薬１３１に接触せしめられる。一方、第二の端部は中央制御装置に接続される。

　作動時には安全装置１，１０１は次のようにして作動する。すなわち中央制御装置は衝突を検出すると安全装置１，１０１を起動し、点火装置３，１０３を始動させる。点火装置３，１０３は下方の第一要素７の中央凹部９内に高温ガスを生成し、これら高温ガスは円形プレート１０の中央孔を通り、最終的には火薬を構成する平坦なシート６の燃焼を開始させる。この燃焼によりシート６は極めて短い時間で高温ガスを生成し、この高温ガスは孔開き部品１５の側壁の孔１７を通り、不透過性の膨張可能な金属製バッグ５をその中央から始めて完全に膨張させることができる。

　これら安全装置１，１０１はその最大高さが約２ｃｍほどのオーダーであるので実際には非常にコンパクトである。
　さらに所望とするところの安全装置１，１０１の配置や使用に応じて第一金属シート２０および第二の金属性シート２１の全体形状を例えば円形、矩形、または三角形とすることもできる。
　最後に孔開き部品１５により所定位置に保持される可燃性の袋（または包み）内に粉末を疎に収容することにより火薬を製造することができる。

　図５および図６を参照すると本発明の第二実施例の安全装置２０１は円筒形のボディ２０２を有する。ボディ２０２は点火装置を収容する。またボディ２０２は平坦な上面２０４を有する。上面２０４には火薬を収容した不透過性の膨張可能な金属製バッグ２０５が取り付けられる。

　特にボディ２０２は円盤の形状をしたプレート２５０を有する。この円盤状のプレート２５０は側壁２４０と、径方向に延びる通路２０７とを有する。通路２０７は側壁２４０から始まり、上面２０４のところで二つの拡がった終端部分となる。点火装置は外被２０８内に収容された二つの電気ワイヤを有する。外被２０８は径方向に延びる通路２０７内に滑るようにして挿入される。径方向に延びる通路２０７の二つの拡がった終端部分の一方には第一点火粒２０９が導入される。一方、他方の拡がった終端部分には第二点火粒２１０が導入される。これら二つの点火粒２０９，２１０は外被２０８内に収容された二つの電気ワイヤに平行に接続される。電気ワイヤは中央電気装置に接続される。

　火薬は平坦なシート２０６の形で製造される。火薬はシリコーン結合剤と酸化反応物質とからなる複合燃焼性合成物を具備する。上記酸化反応物質は本質的に過塩素酸アンモニウムと硝酸ナトリウムとをベースにした物質である。シート２０６は平坦な上面２０４に当接するように配置されたバネ２１４と孔開き部品２１５との間に挟まれるように詰め込まれる。孔開き部品２１５はカップ状であり、平坦な上面２０４に溶接により取り付けられる周辺環状部分２１６と、オリフィス２１７を備えた側壁と、ボス２１９を備えた中央ディスク２１８とを具備する。ボス２１９は平坦なシート２０６に接触する。

　不透過性の膨張可能な金属製バッグ２０５は第一金属シート２２０と、しっかりとした（堅固な）ドーム状の第二の金属製バッグ２２１とを有する。これら二つの金属シート２２０，２２１は鋼鉄製である。特に第一金属シート２２０はオリフィスを有し、これにより金属シート２２０は孔開き部品２１５の環状部分２１６を包囲することができる。また第一金属シート２２０は中間固定領域２２２を有する。中間固定領域２２２はボルト２２３を使用したネジ締結具により円盤状のプレート２５０に取り付けられる。また第一金属シート２２０は周辺固定領域２２４を有し、第二金属シート２２１も周辺固定領域２２５を有する。これら金属シート２２０，２２１はこれら周辺固定領域２２４，２２５において溶接により互いに取り付けられる。

　作動時には安全装置２０１は次のように作動する。すなわち中央電気装置は衝突を検出すると安全装置２０１を起動し、電流を二つの電気ワイヤに供給する。これにより二つの点火粒２０９，２１０が点火せしめられる。これら点火粒２０９，２１０は高温ガスを生成し、この高温ガスは火薬を構成する平坦なシート２０６に直接接触する。次いで平坦なシート２０６が高温ガスを生成し、この高温ガスは孔開き部品２１５の側壁のオリフィス２１７を通り、この高温ガスにより不透過性の膨張可能な金属製バッグ２０５をその中央から始めて完全に膨張させることができる。

　安全装置２０１は上述した安全装置よりもさらにコンパクトであり、最大高さは約１ｃｍのオーダーである。
　さらに所望とするところの安全装置２０１の配置や使用に応じて第一金属シート２２０および第二金属シート２２１の全体形状を例えば円形、矩形、或いは三角形とすることもできる。
　最後に孔開き部品２１５により所定位置に保持された可燃性の袋（または包み）内に粉末を疎に収容することにより火薬を製造することができる。

　図７を参照すると本発明の実施例の別の変更例の安全装置３０１は円筒形のボディ３０２を具備する。ボディ３０２内には点火装置が固定される。またボディ３０２は上面３０４を有する。上面３０４には火薬を収容した不透過性の膨張可能な金属製バッグ３０５が取り付けられる。

　さらにボディ３０２は中央に不連続部分３６０を備えたプレートの形をしている。不連続部分３６０は中央オリフィスを有する。中央オリフィスはリングにより上方へと延長せしめられる。点火装置は点火粒３１２を備えた従来の円筒形の電子発火性の発火装置３１１を使用して製造される。発火装置３１１は中央制御装置に接続される。また点火装置は上記中央オリフィス内に挿入され、リングが発火装置３１１をかしめ止めの形で所定位置に保持するように発火装置３１１上に叩き倒される。斯くして円筒形の発火装置３１１は安全装置３０１の軸線に一致した回転軸線を有することとなる。

　火薬は疎な粉末３０６の形にて製造される。火薬はシリコーン結合剤と酸化反応物質とを具備する複合燃焼性合成物からなる。酸化反応物質は本質的に過塩素酸アンモニウムと硝酸ナトリウムとをベースにした物質である。粉末３０６は平坦な上面３０４と孔開き部品３１５との間に挟まれるように詰め込まれた可燃性の袋（または包み）（図示せず）内に収容される。孔開き部品３１５はカップ状であり、平坦な上面３０４に溶接により取り付けられた周辺環状部分と、オリフィス３１７を備えた側壁と、中央ディスクとを具備する。

　不透過性の膨張可能な金属製バッグ３０５は第一金属シート３２０と、しっかりとした（堅固な）ドーム状の第二金属シート３２１とを有する。これら二つの金属シートは鋼鉄製である。さらに第一金属シート３２０はオリフィスを有し、これにより金属シート３２０は孔開き部品３１５の環状部分３１６を包囲することができるようになる。また第一金属シート３２０は中間固定領域３２２を有する。中間固定領域３２２はボルト３２３を使用したネジ締結具によりボディ３０２に固定される。第一金属シート３２０は周辺固定領域３２４を有し、第二金属シート３２１は周辺固定領域３２５を有する。これら金属シート３２０，３２１はこれら周辺固定領域３２４，３２５において溶接により互いに取り付けられる。

　作動時には安全装置３０１は次のように作動する。すなわち中央制御装置は衝突を検出すると安全装置３０１を起動し、発火装置３１１を始動させ、これにより発火装置３１１は高温ガスを生成し、この高温ガスが流出して疎な粉末３０６に直接接触する。粉末は燃焼により極めて短時間で高温ガスを生成し、この高温ガスは孔開き部品３１５のオリフィス３１７を通り、不透過性の膨張可能な金属製バッグ３０５をその中央から始めて完全に膨張させる。

　上述したように第一金属シート３２０および第二金属シート３２１の全体形状を例えば円形、矩形、或いは三角形とすることもできる。

本発明の第一実施例における第一変更例の安全装置の断面図である。 図１に示した安全装置の部分拡大図である。 本発明の第一実施例における第二変更例の安全装置の断面図である。 図３に示した安全装置の一部の拡大図である。 本発明の第二実施例の安全装置の断面図である。 図５に示した安全装置の一部の拡大図である。 緩く固められた粉末からなる火薬を備えた安全装置の断面図である。

符号の説明

１…安全装置
３…点火装置
５…金属製バッグ
６…火薬

Claims (12)

1. 　自動車内に収容される安全装置であって、第一金属シートと第二金属シートとをこれらの周辺固定領域において互いに取り付けることによって形成される不透過性の膨張可能な金属製のバッグと、該バッグを膨張するためのガスを発生する火薬と、該火薬を点火するための点火装置と、該点火装置および上記バッグを支持するためのボディとを具備する安全装置において、上記第一金属シートが中央オリフィスを備え、該第一金属シートの中央オリフィス周りの中間固定領域が上記ボディの平坦な上面に固定されることによって上記バッグがボディに支持されると共に、上記中間固定領域が固定されている上記ボディの平坦な上面の領域以外の領域であって該第一金属シートの中央オリフィスに露出した領域にオリフィスを備えた部品が上記ボディの上面との間にバネを収容した形で配置され、該オリフィスを備えた部品が上記ボディの上面に取り付けられる環状部分（１６）とオリフィスを備えた側壁部分とボス（１９）を備えた中央ディスク部分（１８）とを有し、上記火薬が平坦なシートの形に製造されており、該シートの形の火薬が上記オリフィスを備えた部品のボスと上記バネとの間に挟まれることによって所定位置に保持されていることを特徴とする安全装置。
2. 　上記火薬が疎な粉末（３０６）からなることを特徴とする請求項１に記載の安全装置。
3. 　上記火薬がシリコーン結合剤と無機酸化反応物質とを具備する複合燃焼性合成物からなることを特徴とする請求項１または２に記載の安全装置。
4. 　上記ボディ（２）が上記第一金属シート（２０）の中央オリフィスを向くように配置された中央凹部（９）と、該中央凹部から径方向へ延びる開口（８）とを有し、上記点火装置が該開口内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の安全装置。
5. 　上記点火装置（３）が電気コネクタ（１３）に挿入された電子発火性発火装置（１１）からなり、該発火装置が上記ボディ（２）の開口（８）内に嵌め込まれることを特徴とする請求項４に記載の安全装置。
6. 　上記点火装置（１０３）が発火性送電コード（１３０）とリレー火薬（１３１）とからなり、上記リレー火薬が上記ボディ（２）の開口（８）内に収容されていることを特徴とする請求項４に記載の安全装置。
7. 　上記発火性送電コード（１３０）が上記ボディの開口内に挿入され且つ上記リレー火薬に接触する一端（１３２）を有することを特徴とする請求項６に記載の安全装置。
8. 　（ｉ）上記ボディ（２０２）が側壁（２４０）を有するディスク状のプレート（２５０）からなり、（ｉｉ）該側壁から始まって上記平坦な上面（２０４）にて少なくとも二つの拡がった終端部分となって終わるように径方向へ延びる通路（２０７）が上記ディスク状のプレートを通り、上記点火装置が該通路（２０７）内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の安全装置。
9. 　電流を伝達するための二つの電気ワイヤが上記通路（２０７）内に設けられ、該通路の二つの拡がった終端部分のそれぞれが点火粒（２０９，２１０）を収容することを特徴とする請求項８に記載の安全装置。
10. 　衝突に続いて非常に素早く搭乗者を持ち上げるための搭乗者の座席の着座部分の前方において使用されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の安全装置。
11. 　衝突時に車両の前部座席の搭乗者の下肢を保護するためにダッシュボードの底部において使用されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の安全装置。
12. 　衝突時に車両の構造の或る部分を強化するために使用されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の安全装置。

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