JP3183910B2 - 乗員拘束装置用の液体推進剤膨張装置 - Google Patents

乗員拘束装置用の液体推進剤膨張装置

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Description

【発明の詳細な説明】この発明は安全装置、特に事故に
巻込まれた原動機車輌の乗員の重大な怪我を防止する
為、膨張可能な安全バッグを利用した受動形拘束装置に
関する。
【０００１】
【発明の背景】政府、保険会社及び消費者の圧力の結果
として、（普通のシ―トベルトの様に）作用する為には
乗員の意識的な努力を必要とする「能動形」拘束装置と
は対照的に、作用させるのに車輌の乗員の動作を必要と
しない「受動形」拘束装置が次第に原動機車輌に普通に
取付けられる様になった。経験並びに試験によると、最
も有効な受動形乗員拘束方式は、強い衝撃を受ける事故
で起った車輌速度の突然の変化に応答して、安全バッグ
を自動的に突然に（数ミリ秒以内に）膨張させることで
ある。膨張した安全バッグが乗員をその座席に押え付
け、重大な怪我を防ぐのに十分な期間の間、事故の影響
から乗員がクッション作用によって守られる様にする。
【０００２】安全バッグを適時に膨張させる機構は、基
本的に２種類ある。１つの種類は、高圧の液化ガスを貯
蔵槽に貯蔵するものである。衝撃が加わった時、液化ガ
スが脱出して気相に変わるのを許し、安全バッグを膨張
させる。この方式はいろいろな欠点がある。ガスを発生
する液体を処理する為の部品の嵩と重量の為、原動機車
輌の舵取カラム及びダッシュボ―ドに安全装置を収める
のが困難であると共に費用がかゝる。大幅に変化する周
囲条件の長期間にわたって貯蔵が完全であることは期し
がたい。更に、最も有効で実用的なガスを発生する液体
は、フレオンの様なクロロフロロカ―ボンであるが、こ
れは環境に悪影響がある。
【０００３】この結果、液化ガスを放出することによっ
て安全バッグを膨張させることは、発熱反応によって大
量のガスを速やかに発生することが出来る点火可能な推
進剤を使うことに大部分置換えられて来た。これまで、
推進剤と云えば、いつもアジド・アルカリ金属、酸化第
二銅、硝酸硼素等の様なエネルギの低い組成物で構成さ
れた固形又は粒状であった。固体推進剤は加圧して貯蔵
する必要がなく、時間並びに変化する周囲条件に対して
安定であり、受動形拘束装置に詰込むのに便利である。
然し、こう云う種類の固形推進剤を使うことには、発生
されたガスが毒性副生成物及び粒子状物質が含まれる点
で、重要な欠点がある。その結果、安全バッグを膨張さ
せるガスを最初にフィルタにかけて、毒性副生成物を除
去すると共に、安全バッグを燃やしてその中に孔をあけ
る惧れのある燃焼している粒子状物質を捕捉しなければ
ならない。こう云うフィルタが、受動形拘束装置の寸
法、重量及びコストを増加する。
【０００４】
【発明の目的】従って、この発明の目的は、発熱反応に
よって大量のガスを発生して膨張可能な部材を展開させ
る改良された装置を提供することである。
【０００５】別の目的は、上に述べた性格であって、原
動機車輌の乗員拘束用安全バッグを突然に膨張させる装
置を提供することである。
【０００６】別の目的は、上に述べた性格であって、発
生されたガスに危険を及ぼす惧れのある副生成物が本質
的にない様な乗員拘束装置を提供することである。
【０００７】別の目的は、上に述べた性格であって、構
造が簡単で、重量が軽く、こじんまりして、動作に信頼
性のある乗員拘束装置を提供することである。
【０００８】この発明のその他の目的は一部分は明らか
であろうし、一部分は以下の説明から明らかになろう。
【０００９】
【発明の要約】この発明では、原動機車輌に対する受動
形拘束装置として、車輌事故に伴って衝撃が加えられた
瞬間に膨張させられて、乗員を怪我から保護する安全バ
ッグを含む受動形拘束装置を提供する。安全バッグの膨
張が、燃焼性推進剤に関係する発熱反応で、速やかにガ
スを発生することによって達成される。この発明の１つ
の特徴として、燃焼性推進剤は、従来の様な固形推進剤
ではなく、この明細書で一種推進剤と呼ぶ液体推進剤で
ある。
【００１０】液体推進剤が、潰れた状態の安全バッグの
口に封入した反応室の中に配置される気密封じの貯蔵槽
に貯蔵される。衝撃の強い車輌事故があった場合、小さ
な伝火薬を起爆して、液体推進剤を加圧し、この液体推
進剤が、普通は脆い封じによって閉塞されている貯蔵槽
の壁にあるポ―トを介して、反応室の中に押出される。
反応室内の液体推進剤が、燃焼している伝火薬によって
制御された形で点火されて、発熱反応により、大量のガ
スを速やかに発生し、このガスが反応室の壁の孔を通っ
て安全バッグを膨張させる。
【００１１】従って、この発明は、以下説明する様な構
造の特徴、要素の組合せ及び部品の配置で構成されてお
り、この発明の範囲は特許請求の範囲に記載してある。
【００１２】この発明の性質及び目的が十分理解される
様に、次に図面について説明する。
【００１３】
【詳しい説明】図面について説明すると、この発明の乗
員拘束装置が全体を１０で示す膨張装置を含み、これが
潰れた状態で示す安全バッグ１２を膨張させる。膨張装
置は、逆さの鍋形の容器１６と端蓋１８とで構成された
反応室１４を含む。容器の側壁の下側の縁部分を外向き
に曲げて円形フランジ１７を作り、端蓋がこのフランジ
に対して一連のリベット２０によって固定される。膨張
装置を安全バッグに密封する為、バッグの開口又は口の
周囲にあるバッグの材料の縁部分２１が、容器のフラン
ジと端蓋の間に締付けられる。バッグの材料は普通のも
の、例えばネオプレン又はシリコ―ン被覆のナイロンで
ある。容器及び端蓋の材料は、少なくとも１０KPSIの圧
力に耐えるのに十分な厚さを持つ合金鋼であってよい。
環状流体封じ２２を容器と端蓋が相接する場所に向い合
う所定位置に取付けて、流体の漏れが起らない様に保証
することが出来る。バッグの内部と流体を連通させる
為、容器の端壁２４には円形配列で通路を設ける。通路
は例として合計８個あるが、その内の２つを２６に示
す。これらの通路は普通は、端壁２４の外面に軽く接着
した熱遮蔽体２８によって覆われている。
【００１４】容器と端蓋からなる集成体に、全体を３０
で示した推進剤−起爆薬モジュ―ルが取付けられる。こ
れは管状貯蔵槽３２を含み、その開放端がプラグ３４の
上端に設けられた凹部３３に、スウェ―ジ及び溶接継手
の様な適当な手段によって固定されている。流体封じと
して、この継手にガスケット３５を取入れることが出来
る。プラグは、端蓋１８の中心のねじ孔３７にモジュ―
ルを取付ける為、３６に示す様にねじ山を設けてある。
プラグは中心の通抜けの孔３８をも有し、これは電気雷
管４０を受入れる様に皿形になっていると共に、雷管に
対する一方の電極４４を通すプラグ４２を受入れる様に
ねじ山を設けてある。もう１つの電極４６はこのプラグ
の本体で電気的に終端する。電極が衝撃を感知する常開
の慣性スイッチ５０を介して車輌の電池４８に配線され
ている。
【００１５】貯蔵槽３２の中には、硝酸ヒドロキシル・
アンモニウムをベ―スとした液体一種推進剤の様なある
量の液体推進剤５２が蓄えられている。貯蔵槽の下端に
はド―ム形ピストン又はプランジャ５４が摺動自在には
まっていて、それが雷管４０の上方のフラグの孔３８の
端と共に、スイッチ５０が閉じた時、雷管によって起爆
することが出来る伝火薬５６を収容する空所５５を構成
している。伝火薬は、例えば無煙粉末、液体推進剤等で
構成することが出来る。電気雷管４０は、爆破されるブ
リッジ・ワイヤとか、スチフニン酸鉛の様な導電性の化
学混合物等の様な種々の周知の形式であってよい。
【００１６】スイッチ５０によって感知される衝撃の強
い事故が起った瞬間に、安全バッグ１２を膨張させる
為、雷管４０が伝火薬５６を起爆し、プランジャ５４を
上向きに駆動して、貯蔵槽３２内にある液体推進剤５２
を加圧する。その結果、液体推進剤が、貯蔵槽の壁に設
けられていて、普通は破壊し得るプラグ６０によって封
じられている複数個のポ―ト５８を介して、反応室１４
に押出される。こう云うプラグは例えばＲＴＶシリコ―
ン密封剤で構成することが出来る。プラグは、貯蔵槽の
壁に圧力に対して脆い点を加工し、加圧された液体推進
剤によってそれが壊されて、ポ―ト５８を作る様にして
構成することが好ましい。こう云うポ―トが管状貯蔵槽
の長さに沿って分布しており、その為、反応室１４内の
液体推進剤は、プランジャ５４が相次ぐポ―トを通り越
して、貯蔵槽の長さにわたって上向きに駆動される時、
燃焼している伝火薬に制御された形で露出される。液体
推進剤に点火するのは、プランジャによって覆われなく
なったポ―トを通って反応室に入る燃焼している伝火薬
材料であるから、反応室に於ける液体推進剤の制御され
た点火が達成される。その結果生ずる発熱反応が急速に
増加する大容積のガスを発生し、それが容器の開口２６
を通って出て行き、安全バッグ１２を膨張させる。バッ
グを膨張させるガスによって容器から熱遮蔽体２８が吹
飛ばされて開口２６をあけるので、ガスの高温に直接的
に晒されることによって、膨張の初期の間に起り得る損
傷から安全バッグを保護するのに役立つ。
【００１７】プランジャ５４がド―ム形で、貯蔵槽３２
の閉じた上端と同形であって、プランジャが行程の終り
に達した時、液体推進剤の全部が貯蔵槽から押出される
様に保証することが好ましい。この構造により、貯蔵槽
内での液体推進剤の点火が防止される。更に、貯蔵槽の
閉端が、モジュ―ル３０を組立てる際、容器の端壁２４
の下側に接し、安全バッグの膨張過程の間、貯蔵槽とプ
ラグの継目が破壊されるのを防止する。
【００１８】開口２６を容器の端壁２４に設けた場合を
示したが、破線２６′で示す様に、容器の側壁に設けて
もよいことは云うまでもない。この場合、熱遮蔽体２８
は、膨張の初期、安全バッグを保護する為に、こう云う
側壁の開口に及ぶ様に作る。
【００１９】乗員拘束用安全バッグを膨張させるのに液
体推進剤を使うことは、固形推進剤に較べて幾つかの顕
著な利点がある。硝酸ヒドロキシル・アンモニウムの水
溶液と、硝酸トリエタノ―ル・アンモニウムの様な炭化
水素硝酸塩の様な液体推進剤の場合、発熱反応によって
発生されたガスは、窒素、二酸化炭素及び水蒸気で構成
され、これらは毒性ではない。更に、液体推進剤の燃焼
による粒子状の副生成物がない。その為、バッグを膨張
させるガスをフィルタに通すことは不要である。硝酸ヒ
ドロキシル・アンモニウム及び硝酸トリエタノ―ル・ア
ンモニウムの様な液体推進剤は従来の固形推進剤よりも
エネルギ密度が高く、その為推進剤の装填量を減らすこ
とが出来る。この発明に従って液体推進剤を使った時の
正味の結果として、寸法、重量及び複雑度の低下した一
層安全な受動形乗員拘束装置が得られる。特に適した液
体推進剤の組成は、質量で、酸化剤としての約６０％の
硝酸ヒドロキシル・アンモニウム、燃料としての２０％
の硝酸トリエタノ―ル・アンモニウム及び溶媒としての
２０％の水で構成される。硝酸ヒドロキシル・アンモニ
ウム自体は推進剤としては不良であって、その燃焼生成
物は綺麗ではない。
【００２０】この発明を乗員拘束装置の安全バッグを膨
張させるのに使った場合について説明したが、こゝで説
明したことは、膨張可能な部材の速やかな制御された展
開が必要とされるその他の用途にも応用することが出来
ることが理解されよう。
【００２１】以上詳しい説明から明らかになるものも含
め、最初に述べた目的が効率よく達成されたことが理解
されよう。この発明の範囲内でこゝで述べた構造に変更
を加えることが出来るから、こゝで説明した細部はこの
発明を例示するものであって、この発明を制約するもの
ではないことを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の１実施例の乗員拘束装置の断面図で
ある。
【符号の説明】
１２ 安全バッグ １４ 反応室 ３０ 推進剤起爆モジュール ３２ 貯蔵槽 ５２ 液体推進剤 ５８ ポート ６０ プラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60R 21/16 - 21/32

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 膨張可能な部材を展開する装置であっ
    て、 Ａ．前記膨張可能な部材と流体連通するように接続され
    た反応室と、 Ｂ．この反応室内に配置された貯蔵槽であり、前記反応
    室と連通する複数のポートと、このポートを通常閉止す
    る感圧封止手段とを有する貯蔵槽と、 Ｃ．この貯蔵槽の中に貯蔵された液体推進剤と、 Ｄ．この液体推進剤を加圧して前記感圧封止手段を開放
    すると共に、前記液体推進剤を前記貯蔵槽から前記ポー
    トを介して前記反応室へ押し出し、前記液体推進剤を前
    記反応室へ入った後に点火して、発熱反応によってガス
    を発生させて膨張可能な部材を膨張させる手段とを備え
    る装置。
  2. 【請求項２】 前記液体推進剤を加圧及び点火する手段
    が、前記貯蔵槽の一端に隣接して配置されたプランジャ
    と、爆薬とを含み、前記プランジャは、前記爆薬の起爆
    によって高温ガスが発生されるのに応答して、前記貯蔵
    槽の前記一端から遠ざかる向きに駆動されて前記液体推
    進剤を前記反応室へ押し出し、前記高温ガスは前記ポー
    トを介して前記反応室に入って前記液体推進剤を点火す
    る請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記貯蔵槽が管状であって、前記一端に
    対向する閉止端を有し、前記ポートは、前記貯蔵槽の前
    記閉止端と前記一端との間の前記貯蔵槽の長さに沿って
    分布した位置に設けられている請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記液体推進剤が、酸化剤としての硝酸
    ヒドロキシル・アンモニウムの水溶液及び燃料としての
    炭化水素硝酸塩である請求項１乃至３の何れか一項に記
    載の装置。
  5. 【請求項５】 原動機車輌のための乗員拘束装置であっ
    て、 Ａ．膨張可能な安全バッグと、 Ｂ．この安全バッグと流体連通するように接続された反
    応室と、 Ｃ．前記反応室と流体が流通するように配置された貯蔵
    槽と、 Ｄ．この貯蔵槽の中に貯蔵された液体推進剤と、 Ｅ．衝撃の大きい車輌事故に応答して、前記液体推進剤
    を前記貯蔵槽から前記反応室へ押し出すと共に、前記反
    応室の中で前記液体推進剤を点火して、発熱反応によっ
    て、安全バッグを膨張させる大量のガスを発生する膨張
    開始装置であり、前記液体推進剤が前記貯蔵槽内にある
    ときに前記液体推進剤の点火を防止する手段を含む膨張
    開始装置とを備える乗員拘束装置。
  6. 【請求項６】 前記貯蔵槽が脆いシールによって通常閉
    止された複数のポートを有し、前記開始装置が、前記シ
    ールを破るように働き、前記液体推進剤が前記ポートを
    介して前記反応室に押し出されるようにされた請求項５
    記載の乗員拘束装置。
  7. 【請求項７】 前記膨張開始装置が、前記貯蔵槽の一端
    に隣接して配置されたプランジャと、爆薬とを含み、前
    記プランジャは、前記爆薬の起爆に応答して、前記貯蔵
    槽の前記一端から遠ざかる向きに駆動されて、前記貯蔵
    槽内の前記液体推進剤を加圧して前記シールを破って前
    記液体推進剤を前記貯蔵槽から前記反応室へ押し出す請
    求項６記載の乗員拘束装置。
  8. 【請求項８】 前記爆薬が前記貯蔵槽内で前記液体推進
    剤から前記プランジャの反対側に配置されており、起爆
    された前記爆薬が高温ガスを発生し、このガスが前記ポ
    ートを介して前記反応室へ入ってその中にある前記液体
    推進剤を点火する請求項７記載の乗員拘束装置。
  9. 【請求項９】 前記貯蔵槽が管状であって、前記一端に
    対向する閉止端を有し、前記ポートは、前記貯蔵槽の前
    記閉止端と前記一端との間の前記貯蔵槽の長さに沿って
    分布した位置に設けられている請求項７または８記載の
    乗員拘束装置。
  10. 【請求項１０】 前記プランジャの前記液体推進剤に対
    向する側が、前記貯蔵槽の閉止端と同形である請求項７
    乃至９の何れか一項に記載の乗員拘束装置。
  11. 【請求項１１】 前記液体推進剤が、酸化剤としての硝
    酸ヒドロキシル・アンモニウムの水溶液と、燃料として
    の硝酸トリエタノール・アンモニウムとを含む単元推進
    剤である請求項５乃至１０の何れか一項に記載の乗員拘
    束装置。
  12. 【請求項１２】 前記爆薬が無煙火薬からなる請求項７
    乃至１１の何れか一項に記載の乗員拘束装置。
  13. 【請求項１３】 前記爆薬が液体推進剤である請求項７
    乃至１１の何れか一項に記載の乗員拘束装置。
  14. 【請求項１４】 前記反応室が通路を有し、この通路を
    介して膨張ガスが安全バッグの内部へ流れると共に、前
    記乗員拘束装置は、前記通路の上に開放自在に配置され
    て前記安全バッグを初期膨張の間に保護する熱遮蔽体を
    更に備える請求項５乃至１０の何れか一項に記載の乗員
    拘束装置。
  15. 【請求項１５】 前記反応室が、中央のねじ孔を更に有
    し、前記貯蔵槽とプランジャと爆薬とが開始モジュール
    としてねじプラグに予め組立てられ、このねじプラグを
    前記中央のねじ孔に螺合させて前記開始モジュールを前
    記反応室に組込む請求項９乃至１４の何れか一項に記載
    の乗員拘束装置。
  16. 【請求項１６】 膨張可能な部材を展開する方法であっ
    て、 Ａ．前記膨張可能な部材と流体連通する反応室をも設け
    る工程と、 Ｂ．液体推進剤を収容する貯蔵槽を設ける工程と、 Ｃ．前記貯蔵槽を前記反応室の中に配置する工程と、 Ｄ．前記液体推進剤を前記貯蔵槽から前記反応室へ強制
    的に送出して展開を開始する工程と、 Ｅ．前記反応室内のみの前記液体推進剤に点火して、発
    熱反応によって大量のガスを発生させて前記膨張可能な
    部材を膨張させる工程とを含む方法。
  17. 【請求項１７】 前記液体推進剤を送出する工程が、前
    記液体推進剤を加圧して別々の圧力点で貯蔵槽を破壊し
    て複数のポートを形成し、前記液体推進剤が前記ポート
    を介して前記反応室の中へ送出されるようにすることを
    含む請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記点火する工程が、爆薬を起爆して
    燃焼物質を発生し、この燃焼物質が前記ポートを介して
    前記反応室に入り、制御された方式で液体推進剤を点火
    する請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記爆薬の起爆が、前記プランジャを
    前記貯蔵槽の中で駆動して、液体推進剤を加圧する請求
    項１８記載の方法。
JP19820691A 1990-07-23 1991-07-15 乗員拘束装置用の液体推進剤膨張装置 Expired - Fee Related JP3183910B2 (ja)

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