JP3607215B2 - Method for inflating a vehicle occupant restraint - Google Patents

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Description

【0001】
関連出願
本出願は、ジャック エル ブルメンタル(Jack L. Blumenthal)及びネイハム ガット(Nahum Gat)により出願され、そして「膨張する車両搭乗者拘束具」の名称を与えられた出願番号第07/761,685号の一部継続出願である。前記の出願第07/761,685号の先の出願日の利益を有し、この文書によって請求されるものである。
【0002】
発明の分野
本発明は、車両搭乗者拘束具のような新規で改善された膨張具を膨張させる方法に関する。
【0003】
発明の背景
膨張する車両搭乗者拘束具の公知の構造は米国特許番号第3,806,153号、3,868,124号及び3,895,821号中に開示されている。これらの特許中に開示された構造のそれぞれにおいて、空気、又は他の気体、及び気体を生じる固体物質が容器の中に貯蔵される。衝突を示す車両の急速な減速が起こると、容器の中の気体が解放されて、衝突の間車両搭乗者を拘束する車両搭乗者拘束具を膨張させる。更に衝突を示す乗り物の急速な減速が起こると、気体を生じる物質が点火される。気体を生じる物質が燃えるとき、それは貯蔵気体を加熱し貯蔵気体と混ざり合う、熱い気体又は蒸気を形成し、そして気体の加熱された混合物が車両搭乗者拘束具の中に流れ込む。
【0004】
発明の概要
本発明は搭乗者拘束具のような、膨張する膨張具を膨張させる方法に関する。本発明による乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法は、第一のチャンバ内に第一の気体を貯蔵するステップと、可燃性の気体混合体から成る第二の気体を第二のチャンバ内に貯蔵するステップと、前記第一及び第二の気体を異なる時点にて解放し、前記異なる時点にて前記第一及び第二のチャンバから流すステップと、前記第一の気体が前記第一のチャンバから解放された後前記可燃性の気体混合体に着火するステップと、前記第一の気体及び前記着火した可燃性の気体混合体を前記乗物搭乗者用拘束具内に送るステップと、を含む。
【0005】
好ましくは、気体の混合物は、不活性気体、可燃性気体及び酸化剤気体を含む。不活性気体は好ましくは窒素又はアルゴン又は窒素とアルゴンとの混合物である。燃料気体は好ましくは水素又はメタン又は水素とメタンとの混合物であるが、いくつかの他の可燃性気体であってもよい。酸化剤気体は好ましくは酸素である。不活性気体は除去されることができ、代わりに、燃料の乏しい可燃性気体の混合物が使用され得る。ヘリウムのような不活性のトレーサー気体の少量を、装置のガス漏れ調査を援助するために加えることもできる。
【0006】
含有手段は種々の異なった形態をとることができる。本発明の一態様においては、含有手段は、気体混合物として不活性気体、燃料気体、及び酸化剤気体を含有するための単一の容器である。代わりに、単一の容器は非常に燃料の乏しい可燃性気体の混合物を含有することもできる。
【0007】
他の態様においては、一次容器が燃料気体を含有し、二次容器が酸化剤気体を含有し、そして含有手段が、燃料気体と酸化剤気体を受け入れてその中で気体の混合物に点火される燃焼チャンバーを画成する。本態様では、使用される酸化剤気体の量は燃料気体の燃焼を支持するための化学量論的な量を越える。
【0008】
本発明によれば、膨張具の膨張速度は燃料気体の点火の後に与えられた時間において膨張具の望ましい体積を与えることによって制御され得る。膨張具の膨張速度と膨張具の中の圧力は、膨張具の中への温かい気体の前以て決定された容積流速を引き続き決定する望ましい燃焼速度を得るための燃料気体と酸化剤気体の量を選択することによって制御され得る。代わりに、又は追加して、膨張速度は、フローコントロールオリフィス又は気体がそれを通って膨張具の中へ流れ込む類似のものによって制御され得る。膨張に必要とされる時間を制御するための他の技術は、含有手段の中の燃料気体が点火される位置の数を変えることである。
【0009】
改善された点火手段は気体の混合物を点火することを与える。点火手段は、含有手段の穴のあいていない壁の部分を通ってエネルギーを伝えるために使用できる。含有手段の穴のあいていない壁の部分を通って伝えられたエネルギーは、含有手段の中の点火物質の点火をもたらす。特に、含有手段の穴のあいていない壁の部分の外側付近に位置する点火チャージは、含有手段の穴のあいていない壁の部分の内側付近に配置された点火チャージの点火を引き起こす程に点火しやすい。点火手段の他の特徴によれば、壊れやすいさやの中の延ばされた中心部分が含有手段の中に配置される。延ばされた中心部分は、結果としてさやが粉砕されそして白熱した反応生成物が含有手段の中に吹き出すことによって点火される。
【0010】
【実施例】
(実施例1)
本発明は多くの異なる構造によって具体化することができる。代表として、図1に搭乗者安全装置10において具体化された本発明を例示する。搭乗者安全装置10は膨張性の搭乗者制止装置12及び搭乗者制止装置を膨らませる装置を含む。
【0011】
車両衝突を示す車両の急減速が起きた時、車両が衝突する際に搭乗者が車両のある部品(ハンドル、計器盤等)の方に移動してその部品と勢いよくぶつかる前に、搭乗者制止装置12が膨らみ、車両の中の搭乗者とその部品との間に位置する。膨らんだ搭乗者制止装置12は、搭乗者の移動の動力学的エネルギーを吸収して搭乗者の移動を制止し、このため搭乗者は車両の部品に勢いよくぶつからない。このような搭乗者制止装置は、種々の気体で膨らませることができる。搭乗者制止装置12に用いられる気体にかかわらず、搭乗者制止装置は一般に空気バッグと言われる。
【0012】
搭乗者制止装置12は、容器14から気体を流して膨らませる。容器14は、気体混合物18を入れる気体室16を有する。気体混合物18は、好ましくは燃料用ガス、燃料ガスを燃焼させる酸化ガス及び不活性ガスを含む。不活性ガスは、好ましくは窒素、アルゴン又は窒素とアルゴンの混合物である。酸化ガスは、好ましくは酸素である。燃料ガスは、好ましくは水素であるが、メタン又は水素とメタンの混合物でもよい。
【0013】
あるいは、容器14の中の気体混合物は、酸化ガスと燃料ガスの混合物であって、燃料ガスが非常に薄く、酸化ガスの量が燃料ガスを燃焼させるのに必要な量より過剰である混合物でもよい。
【0014】
容器14の中の気体混合物18は点火によって容易に燃焼するが、それ以外では爆発性ではない。気体混合物18は、種々の組成を有することができる。気体混合物18の燃料ガスは2〜16モル%である。酸化ガスは気体混合物18の7〜98モル%である。残部は不活性ガスであり、気体混合物18の0〜91モル%である。好ましくは、気体混合物18は水素10〜14モル%、酸素15〜25モル%及び不活性ガス61〜75モル%を含む。
【0015】
容器14の中の気体混合物18は、通常は圧力のかかった状態にある。圧力は、膨らませる搭乗者制止装置12の容量、膨らませるのに要する時間、所望の膨張圧力、気体混合物18の容器の容量、及び気体混合物の中の各々のガスの割合に依存する。通常は、容器14の中の気体混合物18は、約344.70×10ないし約3447.0×10パスカル(500〜5,000psi)である。好ましくは容器14の中の気体混合物18は、約689.40×10ないし約2068.20×10パスカル(1,000〜3,000psi)である。しかし、本発明は圧力にかかわらずどのような気体混合物をも用いることができる。
【0016】
本発明のひとつの態様においては、気体混合物18は乾燥空気と水素からなる。乾燥空気と水素の混合物は、空気86モル%及び水素14モル%から、空気92モル%及び水素8モル%の範囲である。しかしここでは、空気90モル%及び水素10モル%から空気87モル%及び水素13モル%の範囲が好ましい。
【0017】
車両が突然減速した場合に、減速センサー22(周知の適当な構造のいかなるものでもよい)が気体室16の中の点火装置24を作動させ、気体混合物18中の燃料ガスが点火する。酸化ガスが存在するため燃料ガスは燃焼する。燃料ガスが燃焼するにしたがって、燃料ガスの燃焼によって生じる熱によってガスが暖められ、かつ、燃料ガスの燃焼によって追加のガスや蒸気が生成するため、気体室16の圧力は上昇する。所定時間の経過後、あるいは気体室16の中の圧力が所定の値に達した時、容器14の末端の壁28が破裂し、暖かいガスが流量制御口を通って搭乗者制止装置12に流れる。ガスが搭乗者制止装置12に流れ込むと、搭乗者制止装置12はガスによって膨らみ、搭乗者を制止するための所定の位置におかれる。
【0018】
水素の量が約8モル%以下である場合には、水素に点火することは困難であろう。水素の量が14モル%以上である場合には、搭乗者制止装置12の中で許容できない圧力もしくは温度又はその両方が生じる。好ましくは気体混合物18は、容器14における燃焼によって十分に消費されるような量の燃料ガスを含む。したがって、搭乗者制止装置12は、不活性ガスが用いられている場合には不活性ガス、燃焼生成物及び残っている酸化ガスによって、あるいは、不活性ガスが用いられていない場合には、残りの酸化ガスと燃焼生成物とによって、ほぼ独占されて膨らむ。
【0019】
ガスが容器14から搭乗者制止装置12に流れ込むと、ガスは膨張して冷える。さらに、搭乗者制止装置が膨らむにしたがって、安全装置10のまわりからの空気が搭乗者制止装置12の中に吸引される。この吸引された空気もまた、搭乗者制止装置12の中のガスを冷却する。
【0020】
気体混合物18の中の燃料ガスが燃焼して熱を発生し、気体室16の中のガスの圧力を上昇させるため、搭乗者制止装置12を所望の圧力に膨らませるために容器14の中に保存しなければならないガスの総容量を最小限にすることができる。
【0021】
更に、燃料ガスが燃焼すると、固体物質の代わりにガス状物質、即ち水蒸気が生成するので、粒子状フィルターなどは必要ではない。
【0022】
安全装置10における容器14を図4に詳細に示す。図4に示されているように、容器14は、円筒形のタンク30を有する。タンク30は、ガスの混合物18を含む室16を画定する。タンク30は、容器中に含まれるガスに対して不透過性の材料でできていなければならない。したがって、タンク30は、鋼鉄又はアルミニウムのような好適な材料で製造することができ、ガラスライニングを有していてもよい。円筒形のガス流ディフューザー32がタンク30を被包している。ディフューザー32は、多数のガス流用開口35を有する。
【0023】
点火装置ハウジング34は、タンク30の一端における開口を通って伸長しており、点火装置24を支持する。点火装置24は、多くの公知のタイプの点火装置のいずれのタイプのものであってもよい。しかして、点火装置は、スパークプラグ、フラッシュバルブ点火装置(例えば米国特許第3,695,179号に示されているようなもの)、又は火工用の点火装置であってよい。図4に示す特定の点火装置24は、好ましくはジルコニウムカリウムペルクロレートである火工材料を含む公知の導火爆管である。図4に示すような単一の点火装置、あるいは複数の点火装置を用いることができる。ガスの混合物18中の燃料ガスの割合を変化させて、単数又は複数の点火装置による燃料ガスの点火を容易にすることができる。
【0024】
円筒形のマニホールド40が、点火装置24の反対側のタンク30の端部における開口を通って伸長し、同様にディフューザー32における隣接する開口を通って伸長している。タンク30の内側に配置されているマニホールド40の円形の端壁部42は、中心に配置されている制御オリフィス44を有している。マニホールド40の円筒形の側壁46は、タンク30とディフューザー32との間に配置された円周状に配列されたガス流用開口48を有している。図1に概略的に示されている端壁部28は、制御オリフィス44とガス流用開口48との間のマニホールド40の内部に支持されている破裂板である。
【0025】
室16内のガスの混合物18中の燃料ガスが点火装置24によって点火されると、燃料ガスの燃焼によって熱及びガス状燃焼生成物が生成し、これが室16内の圧力を上昇させる。タンク30内の上昇した圧力が所定のレベルに達すると端壁部28が破裂する。次に、加圧されたガスが、マニホールド40を通って室16からディフューザー32のガス流用開口35へ流れ、ガス流用開口35を通って乗り物用乗員拘束装置(occupant restraint)12中に流れる。
【0026】
図5は、乗り物用乗員用安全装置10の操作中の、室16内の圧力と、乗り物用乗員拘束装置12内のガスの容量との関係をグラフで示すものである。室16内の圧力は図5において曲線Pで示されている。曲線Pに関するスケールは図5の左側に示されている。乗り物用乗員拘束装置12内のガスの容量は図5において曲線Vで示されている。曲線Vに関するスケールは図5の右側に示されている。時間Tにおいて、室16内のガスの混合物18中の燃料ガスが点火され、燃焼の結果として室16内の圧力が保存圧力Pを超えて上昇し始める。時間Tにおいて、端壁部28が破裂し、加圧されたガスが乗り物用乗員拘束装置12中に流れ始める。次に、曲線Vによって示されるように、乗り物用乗員拘束装置12内のガスの容量が上昇し始める。燃焼工程によって熱が発生し続け、これにより乗り物用乗員拘束装置12中にオリフィス44を通って流れ込むガスの流れよりも早い速度でガスの混合物が膨張するので、室16内の圧力は、端壁部が開放された後は、始めは一定のままで保持されるか又は上昇を続ける。燃焼が完了に近づくと、加圧されたガスが室16から乗り物用乗員拘束装置12中に移動するに連れて、室16内の圧力は低下する。室16内の圧力が低下するに連れ、乗り物用乗員拘束装置12内のガスの容量は、乗り物用乗員拘束装置12が乗り物の乗員を拘束する目的のために完全に膨らむまで上昇する。
【0027】
図5は、単に本発明の乗り物の乗員拘束用膨張装置の操作の例を示したものである。図5における曲線を多くの方法で変化させて容量対時間の曲線を変化させ、乗り物用乗員拘束装置の膨張を特定の乗り物に関する特定の用途のために調整することができる。例えば、ガスの混合物18の燃料ガス含有量を増加させることによって、及び/又は、酸化剤ガスの含有量を増加させることによって、乗り物用乗員拘束装置12を完全に膨らませるための時間を減少させることができる。更には、ガスの混合物18中の燃料ガスを点火させる場所の数、及び/又は制御オリフィス44の面積を増加させることができる。更に、これらの変更を組み合わせて、乗り物用乗員拘束装置12を膨らませる時間を減少させることができる。逆に、例えばガスの混合物18中の燃料ガス含有量及び/又は酸化剤ガス含有量を減少させることによって、乗り物用乗員拘束装置12を完全に膨らませる時間を増加させることができる。
【0028】
上記に記載した態様Iは本発明の好ましい態様である。以下に、本発明を実施する別の方法である本発明の他の態様を説明する。
【0029】
(実施例2)
図2に示されている発明の実施態様は、図1に示されているそれと一般に同じなので、同じ符号は同じ部材を表すのに使用することとする。なお、添字aは、混乱を避けるために、図2に示されている部材を表すものとして符号と共に用いる。
【0030】
乗用車安全装置10a(図2)は、膨張可能な乗車員拘束具12aを含む。該拘束具は、コンテナー14aからのガス流によって膨張する。コンテナー14aはチャンバー16aを有する。該チャンバー内には、ガス混合物18aが保持されている。ガス混合物18と同様に、ガス混合物18aは、燃料ガス、燃料ガスの燃焼を支えるための酸化ガス、及び不活性ガスを含む。また、他の態様として、ガス混合物18aは、燃料ガスと酸化ガスとを含み、且つ燃料が非常に少ない燃焼性ガス混合物であってもよい。また、ガス混合物18aは、加圧下にあってもよい。
【0031】
乗用車の減速が素早く起こると、減速センサー22aが開口器60を作動させ、コンテナー14aの端壁28aに機械的に穴を開ける。開口器60はピストンから成る。該ピストンは、爆発的なチャージによって、端壁28aに対向して動く。好ましくは、それと同時に、減速センサー22aは点火器24aを作動させ、ガス混合物18a中の燃料に点火をする。このようにして、図2に示される本発明の実施態様では、開口器60によってコンテナー14aが開き、それと同時に点火器24aによってガス混合物18a中の燃料に点火されるのである。別の態様では、ガス混合物18aは、端壁28aに穴が開けられてから短時間の後に点火されてもよい。これは、乗車員拘束具12a中に僅かに「柔らかい」又はゆっくりとした初期ガス流を送り込むためである。これに加えて、ガス混合物18aは端壁28aに穴が開けられる前に点火されてもよい。燃料ガスが燃えると、チャンバー16a内のガスが加熱される。加熱されたガスは、チャンバー16aから端壁28aの開口部を通り、乗車員拘束具12a内に流れる。その結果、乗車員拘束具12aが膨張する。
【0032】
ガス混合物18aは数多くの異なる組成であり得る。ガス混合物18aの好ましい組成は、上述のガス18と同様である。一つの具体的な実施態様によれば、ガス混合物18aは、乾燥空気を含む。該乾燥空気には、燃料ガスとして、ほぼ11モル%の水素ガスが添加されている。開口器60によってコンテナー16aの端壁28aに穴が開けられる前、且つ、ガス混合物18a中の水素ガスに点火される前に、コンテナー14a内に保持されているガス混合物18aの圧力は、ほぼ2,000psiである。ガス混合物18aの保管時の圧力は、好ましくは、上述の混合ガス18のそれと同様である。
【0033】
(実施例3)
本発明の第三の実施態様は、図3に示されている。 図3に示されている発明の実施態様は、図1及び図2に示されているそれと一般に同じなので、同じ符号は同じ部材を表すのに使用することとする。なお、添字bは、混乱を避けるために、図3に示されている部材を表すものとして符号と共に用いる。
【0034】
乗用車安全装置10b(図3)は、乗車員拘束具12bを含む。該拘束具は、コンテナー14bからのガス流によって膨張し、乗車員の動きを拘束する。コンテナー14bは、第一の室、即ち上部コンパートメント70及び第二の室、即ち下部コンパートメント72を含む。上部コンパートメント70は、端壁28bを有する。上部及び下部コンパートメント70及び72は、中間壁74によって互いに仕切られている。上部コンパートメント70は膨張性のガス、即ち加圧ガス78を含む。該加圧ガスは燃焼性ではない。下部コンパートメントは可燃性のガス、即ち加圧ガス混合物80を含む。ガス混合物80は、好ましくは、燃料ガス、ガス混合物中の燃料ガスの燃焼を支えるための酸化ガス、及び不活性ガスを含む。別の態様では、ガス混合物80は酸化ガスと燃料ガスとから成っていてもよい。この場合には、該ガス混合物80は燃料が非常に少ないガス混合物である。
【0035】
乗用車が突然減速すると、減速センサー22bが開口器60bを作動させ、コンテナーの端壁28bに機械的に穴を開ける。上部コンパートメント70内のガス78は加圧下にあるので、コンテナーの端壁28bに穴が開けられると、ガス78は、上部コンパートメント70から乗車員拘束具12b中に流れる。
【0036】
ガス78が、上部コンパートメント70から乗車員拘束具12b中に流れると、上部コンパートメント70内の圧力は減少する。従って、下部コンパートメント72内のガス混合物80と、上部コンパートメント70内のガス78との圧力差は増加する。上部及び下部コンパートメント70及び72内のガスの圧力差が、予め決めておいた圧力差に達すると、中間壁74が破裂し、下部コンパートメント72と上部コンパートメント70とが流体経路によって接続される。その結果、下部コンパートメント72が流体経路によって上部コンパートメントを介して乗車員拘束具12bに接続されることになる。
【0037】
圧力差によって中間壁74が破裂したか否かはセンサー86によって検知する。別の態様では、センサー86は、中間壁74があるプリセットした位置から偏ったか否かを検知する。中間壁74が破裂したか又はあるプリセットした位置から偏ったかをセンサー86が検知すると、センサー86が点火器88を作動させ、ガス混合物80中の燃料ガスに点火をする。ガス混合物80中の燃料ガスが点火され、そして燃えると、下部コンパートメント72内のガスが加熱される。下部コンパートメント72内のガスが加熱されると、下部コンパートメント72内の圧力が増加する。それ故、中間壁74及び端壁28bを流通し乗車員拘束具12bに達するガス速度は増加し、しかも、乗車員拘束具12bを膨張せしめるのに有効なガス容積も増加する。
【0038】
上部コンパートメント70には、圧力約1378.8×10パスカル(2,000psi)の乾燥空気が充填されていてもよい。下部コンパートメント72内のガス混合物は、種々の組成を有し且つ種々の圧力を有し得る。下部コンパートメント72には、圧力約1378.8×10パスカル(2,000psi)のガス混合物が充填されていてもよい。下部コンパートメント72内のガス混合物80は、85〜90モル%の乾燥空気と10〜15モル%の水素ガスとから成っていてもよい。上部コンパートメント70には窒素ガスが充填されており、そして、下部コンパートメントには窒素ガス、水素ガス及び酸化ガスを含む混合物が充填されていることもある。下部コンパートメント72内のガス混合物は、図1に示した実施態様で述べたガス混合物18に関する如何なる組成及び/又は保管圧力をも有し得る。
【0039】
上部及び下部コンパートメント70及び72間の圧力差が予め決めておいた値に達すると中間壁74が破裂して、下部コンパートメント72と、上部コンパートメント及び乗車員拘束具12bとが流体経路によって接続されることが好ましいが、コンテナー14bの上部コンパートメント70及び下部コンパートメント72は、異なる方法の流体経路によって接続され得る。例えば、開口器60bに類似した開口器によって中間壁74に機械的に穴を開け得る。開口器を作動せしめて中間壁74に穴を開け、それと同時に点火器を作動せしめてガス混合物中の燃料ガスに点火をする操作は、減速センサー22bが乗用車の突然の減速を検知した後、予め決めておいた時間間隔が経過すると行われる。
【0040】
(実施例4)
本発明の第4の実施例を図6に示す。この実施例においては、水素を容器100に圧力を負荷した状態で貯蔵し、酸素は容器101に圧力を負荷した状態で貯蔵する。容器100には収容手段106によって境界を定められた燃焼チャンバー104と連通した出口102が備えられている。同様に、容器101には燃焼チャンバー104と連通した出口108も備えられている。
【0041】
出口102には流量制御オリフィス110及び破裂ディスク112も備えられている。破裂ディスク112が開くと、収容手段106の燃焼チャンバー104に水素が流入する。水素の流れは、流量制御オリフィス110の領域付近では一部制御される。出口108には流量制御オリフィス114及び破裂ディスク116が備えられている。破裂ディスク116が開くと、収容手段106の燃焼チャンバー104に酸素が流入する。酸素の流れは、流量制御オリフィス114の領域付近では一部制御される。従って、破裂ディスク112、116が開くと、収容手段106にガス即ち水素及び酸素が収容され、水素と酸素との可燃性混合物が形成される。
【0042】
適切な発火装置130が収容手段106と結合している。発火装置130が作動すると、収容手段106の燃焼チャンバー104内にあるガスの混合物が発火し、燃焼チャンバー104内の圧力を増大させ且つガスを暖める。ガスは、燃焼チャンバー104から流量制御オリフィス131及び出口導管132を経て膨張性搭乗者拘束具134に向かう。流量制御オリフィス131は、膨張性搭乗者拘束具134に向かうガスの流量割合及び燃焼チャンバー104内の圧力を一部制御する。膨張性車両搭乗者拘束具134は実施例1において既述されているようなものであってもよい。
【0043】
適切な開放装置140が破裂ディスク112と結合している。開放装置140が作動すると、破裂ディスク112が開く。同様に、適切な開放装置142が破裂ディスク116と結合している。開放装置142が作動すると、破裂ディスク116が開く。
【0044】
開放装置140、142は、衝突の印として車両の急激な減速を感知する車両減速センサーで作動する。結果として、水素と酸素が燃焼チャンバー104に流入し、そこで混合されて一緒になる。車両減速センサーは発火装置130をも同様に作動させ、引き続いて、燃焼チャンバー104内の水素と酸素とからなる混合物を発火させる。燃焼チャンバー104内のガスの混合物が発火することによってガスが暖まり、且つ、燃焼チャンバー104内の圧力が増大する。その後、ガスは車両搭乗者拘束具134に流入する。
【0045】
容器100、101に貯蔵する水素と酸素の量は変えられる。燃焼チャンバー104内の水素の量は、燃焼チャンバー104内の水素と酸素との総量の約10モル%であるのが好適である。一方、燃焼チャンバー104内の酸素の量は、燃焼チャンバー104内の水素と酸素との総量の約90%であるのが好適である。この場合に、水素の燃焼を促進するために必要とされる量を超える量の酸素を供給することになる。従って、車両拘束具は、燃焼チャンバー104内のガスの混合物の燃焼による生成物と酸素によって膨張する。燃焼生成物には水蒸気が含まれる。
【0046】
(実施例5)
本発明の第5の実施例を図7、8及び9に例示する。本発明のこの実施例の構成部品は、実施例1乃至4において例示されている発明の実施例の構成部品と一般的には類似するものであり、同じ符号を用いて類似する構成部品を指示している。添え字cは、混合を避けるために、図7乃至9の数字に添えられている。
【0047】
車両安全装置10c(図7)には、(図示されてはいないが)容器14cからのガスの流れによって膨張した車両搭乗者拘束具が含まれている。容器14cには、ガスの混合物18cを保持するチャンバー16cが備えられている。ガスの混合物18cには、燃料ガス、燃料ガスの燃焼を促進する酸化性ガス、及び不活性ガスが含まれるのが好ましい。別法として、容器14c内のガスの混合物18cは、酸化性ガス及び燃焼ガスを非常に可燃成分の少ない混合物となるような量で含むものであってもよい。すなわち、酸化性ガスの量が、燃料ガスの燃焼を促進するために必要とされる量を超えてもよい。
【0048】
ガスの混合物18cは発火すると、容器14c内で燃焼するが、発火しなければ爆発性ではない。容器14c内のガスの混合物18cには通常圧力が負荷される。ガスの混合物18cは、図1乃至4において例示されている発明の実施例と関連して詳述されているガスの混合物18と同じ組成である。
【0049】
突然車両が減速すると、(ここでは図示されてはいないが)公知で適切な構成からなるいずれかの種類の減速センサーが信号を伝導体150、152に伝送し発火装置24cを作動させる。発火装置24cが作動して、ガスの混合物18cの内の燃料ガスを発火させる。混合物18c内の燃料ガスの燃焼は酸化性ガスによって促進される。燃料ガスが燃焼するにつれて、チャンバー16c内の圧力は上がる。かかる圧力の増大は、発火装置24cと燃料ガスの燃焼によって供給される熱による。
【0050】
チャンバー16c内の圧力が所定の圧力に達したとき又は所定の時間の経過後に、破裂ディスクアセンブリ156内の(ここでは図示されていないが)破裂ディスクが破裂し、1個又は2個以上の流量制御オリフィスを通過して車両搭乗者拘束具に暖かいガスが流入する。ガスが車両搭乗者拘束具に流入するにつれて、ガスによって車両搭乗者拘束具が車両搭乗者を拘束するための所定の場所まで膨張される。
【0051】
本発明のこの実施例の特徴によれば、発火装置24cを作動させて、エネルギーを容器14cの無孔壁部160(図8)を通過して伝送し、容器14c内のガスの混合物18cを発火させることが燃焼させることができる。発火装置24cは、壁部160の無孔外壁表面166に隣接して配置する。外側の装填材料164は、シリンダー状の金属ハウジング170に包まれている。かかる金属ハウジング170は、壁部160の無孔外側部166に溶接されている。外側の装填材料164は、壁部160の無孔外側部166と嵌合している。
【0052】
内側の発火性の装填材料174は、壁部160の無孔内側部176と嵌合状態で配置する。内側の装填材料174は、シリンダー状の金属ハウジング178に包まれている。かかる金属ハウジング178は、壁部160の無孔内側部176に溶接されている。シリンダー状の封止ディスク186は、チャンバー18c内のガスの混合物への内側の装填材料の暴露を防ぐ。
【0053】
本発明のある特別な実施例においては、外側の発火性装填材料164はRDX(Royal Danish Explosive)であってもよい。しかしながら、望むならば、HMX(Her Majesty’s Explosive)を使用することも可能であった。外側の装填材料164及び内側の装填材料174の断面は両方とも、直径が約0.254cm(約0.100インチ)のシリンダー状である。
【0054】
本発明の既に例示されている特定の実施例においては、内側の装填材料174は2つの区画部に含まれる。シリンダー状の外側の区画部180とシリンダー状の内側の区画部182である。外側の区画部180は、ペンタエリトリトールテトラニトレート製である。内側の区画部182は硝酸ボロンカリウム(BKNO)製である。本発明のこの特別な実施例においては、シリンダー14cは304ステンレス鋼を真空アークで再溶解して形成したものである。外側の装填材料164と内側の装填材料174との間のシリンダー壁部160の厚さは約0.216cm(約0.085インチ)である。
【0055】
点火器24cは伸長された点火ライン192を含む。点火ライン192は端部194を有し、内部チャージ174とシーリングディスク186に隣接して配置される。図8において点火ライン192の端部194は、ハウジング178に入れ子状にマウントされ、点火ライン192の端部がシーリングディスク196と隣接して連結され、内部チャージ174の近くに隣接して配置される。点火ライン192の長手方向の中心軸は、コンテナー14cの長手方向の中心軸と一致するように配置される。点火ライン192はハウジング178からコンテナー14cの中心部を通り、図7のコンテナーの右端部分へ伸びる。点火ライン192は図7に196で示された端部を有し、これはバーストディスクアッセンブリ156に隣接して配置される。
【0056】
点火ライン192の端部196は、図7において支持されていないように図示されているが、支持体をバーストディスクアッセンブリの内側、またはコンテナー14cの横壁に設けることができる。さらに、所望であれば、点火ライン192は、コンテナー14cの中心軸の一方へ軸をずらして(offset)配置することができる。
【0057】
図8に示された点火ライン192は円筒状の鞘202を有する。鞘202は、プラスチック、セラミックまたは複合材のようなもろい材料の織物である。伸長されたコア204が鞘202の内側に配置される。コア204は非爆発性、点火性の材料であって、高い燃焼熱を有する材料で形成される。
【0058】
コア204は3つの円筒状のストランド206、208、および210(図9)で形成され、鞘202の開口していない円筒状横壁により閉じ込められる。ストランド206、208および210は長手方向に伸びた支持部材214を含み、該部材は非爆発性、点火性の粉末燃料、オキシダントおよび適当なバインダーの混合物で被覆されている。支持部材214はガラス繊維、金属またはポリマー材料のようなものの織物である。
【0059】
鞘202で区切られる面積はコア204の断面積よりも大きい。そのため、コアストランド206、208、210と鞘202の間、およびコアストランド自身の間に空間が生ずる。ストランド206、208、210と同じ材料で作られる粉末接着性点火層222が、鞘202の内部に配置される。
【0060】
点火ライン192は Explosive Technology (Fairfield California) から商業的に利用でき、ITLXとして知られている。3つのストランド206、208、および210で形成されるコア204と円筒状の鞘202を有する点火ライン192はすでに開示されており、点火ライン192が種々の異なる構成を採れるように企図されている。たとえば、「線状点火フューズ」の名称で1980年9月7日に発行された米国特許4,220,087に示されている。
【0061】
乗り物が突然減速された時、減速センサー(図示せず)は信号をライン150、152を介して伝え、外部チャージ164を点火させる。外部チャージ164の点火は、コンテナー14cの非開口壁部分160を振動させる。チャージ164と174の間の壁部分160の振動により伝えられた力が内部チャージ174の点火部分180の点火を引き起こす。これがチャージ部分182を点火する。内部チャージ174のチャージ部分180と182の点火がシーリングディスク186を破壊し、点火ライン192の端部にあるコア204を点火する。
【0062】
コア204の点火の際、点火反応が非常に早い速度、1,000ー1,500メートル毎秒のオーダーの速度で点火ラインに沿って伝播する。反応が点火ライン192に沿って伝播するので、鞘202が破壊される。鞘202が破壊され、点火ライン192から半径方向に放出された反応生成物の小さな白熱した粒子となる。
【0063】
点火ライン192の点火により得られる熱は、鞘202の表面近傍のガスを急速に加熱し、約1,000°Fまで速やかに昇温する。これがチャンバー16c内のガスの燃焼性混合物18cを点火する。さらに、鞘が破壊されたために生ずる、点火ライン192から半径方向に放出された反応生成物の小さな白熱した粒子は、点火ラインから離れた場所にある燃焼性ガス混合物18cを効果的に点火する。
【0064】
すなわち、点火ライン192は、コンテナー14c内部のガス混合物18cの加熱と、ガス混合物の点火という2つの役割を果たす。点火ライン192はガス混合物18cへの実質的な熱量を増加させ、異なるタイプの点火器が使用された場合に比較してより少ない燃料ガスしか必要としない。
【0065】
本発明に関する上記の説明に基づき、当業者は応用、改良、変更および修正を行うことができる。たとえば、図6のコンテナー101内部のガスは窒素などの不活性ガスを酸素とともに含むことができる。図6の実施例の変形において、不活性ガスをコンテナー100および101と同様な分離されたコンテナー内部に加圧下で貯蔵することもできる。本発明にかかる装置は、エアーバッグとして知られる、車の搭乗者の拘束用の他、他の膨張装置としても使用できる。たとえば、本発明にかかる装置は、膨張する自動車用シートベルト、いかだ、脱出用シュートなどに使用できる。当業者の容易にすることができる応用、改良、変更および修正などは、本発明の技術範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の概略図である。
【図2】本発明の第2の実施例の概略図である。
【図3】本発明の第3の実施例の概略図である。
【図4】本発明による車両搭乗者安全装置の1部の断面図である。
【図5】本発明による代表的な車両搭乗者安全装置の性能特性を示すグラフ図である。
【図6】本発明の第4の実施例の概略図である。
【図7】本発明の第5の実施例の概略図である。
【図8】図7の装置の1部の断片拡大概略図ある。
【図9】図8のライン9−9に沿って切断された断面図である。
【符号の説明】
10 搭乗者安全装置
12 膨張性車両搭乗者拘束具
14 容器
18 ガス混合物
22 減速センサー
24 点火器
[0001]
Related applications
This application is filed by Jack L. Blumenthal and Nahum Gat and has been assigned the title “Inflatable Vehicle Passenger Restraint” No. 07 / 761,685. Is a continuation-in-part application. It has the benefit of the earlier filing date of said application 07 / 761,685 and is claimed by this document.
[0002]
Field of Invention
The present invention relates to a new and improved method of inflating an inflator, such as a vehicle occupant restraint.
[0003]
Background of the Invention
Known structures for inflating vehicle occupant restraints are disclosed in U.S. Pat. Nos. 3,806,153, 3,868,124 and 3,895,821. In each of the structures disclosed in these patents, air, or other gas, and solid material that produces the gas is stored in a container. When the vehicle decelerates, indicating a collision, the gas in the container is released, inflating the vehicle occupant restraint that restrains the vehicle occupant during the collision. In addition, when a rapid deceleration of the vehicle indicating a collision occurs, the gas-producing substance is ignited. As the gas-producing substance burns, it forms a hot gas or vapor that heats and mixes with the stored gas, and the heated mixture of gas flows into the vehicle occupant restraint.
[0004]
Summary of the Invention
The present invention relates to a method for inflating an inflating inflator, such as an occupant restraint. A method for inflating a vehicle occupant restraint according to the present invention includes storing a first gas in a first chamber and a second gas comprising a combustible gas mixture in the second chamber. Storing, releasing the first and second gases at different times and flowing from the first and second chambers at the different times, and the first gas being in the first chamber Igniting the combustible gas mixture after being released from the vehicle, and sending the first gas and the ignited combustible gas mixture into the vehicle occupant restraint.
[0005]
Preferably, the gas mixture comprises an inert gas, a combustible gas and an oxidant gas. The inert gas is preferably nitrogen or argon or a mixture of nitrogen and argon. The fuel gas is preferably hydrogen or methane or a mixture of hydrogen and methane, but may be some other combustible gas. The oxidant gas is preferably oxygen. The inert gas can be removed and instead a fuel-poor combustible gas mixture can be used. A small amount of an inert tracer gas, such as helium, can also be added to assist in the device gas leak investigation.
[0006]
The containing means can take a variety of different forms. In one aspect of the invention, the containing means is a single container for containing an inert gas, a fuel gas, and an oxidant gas as a gas mixture. Alternatively, a single container can contain a very fuel-poor mixture of combustible gases.
[0007]
In other embodiments, the primary container contains fuel gas, the secondary container contains oxidant gas, and the containing means receives the fuel gas and oxidant gas and ignites the gas mixture therein. Define a combustion chamber. In this embodiment, the amount of oxidant gas used exceeds the stoichiometric amount to support the combustion of the fuel gas.
[0008]
In accordance with the present invention, the inflation rate of the inflator can be controlled by providing the desired volume of the inflator at a given time after ignition of the fuel gas. The inflation rate of the inflator and the pressure in the inflator are the amounts of fuel gas and oxidant gas to obtain the desired combustion rate that will continue to determine the predetermined volumetric flow rate of the warm gas into the inflator. Can be controlled by selecting. Alternatively or additionally, the inflation rate can be controlled by a flow control orifice or the like through which gas flows into the inflator. Another technique for controlling the time required for expansion is to change the number of locations in the containing means where the fuel gas is ignited.
[0009]
An improved ignition means provides for igniting a mixture of gases. The ignition means can be used to transfer energy through the unperforated wall portion of the containment means. The energy transmitted through the non-perforated wall portion of the containing means results in ignition of the igniting material in the containing means. In particular, an ignition charge located near the outside of the non-perforated wall portion of the containing means ignites so as to cause ignition of an ignition charge located near the inside of the non-perforated wall portion of the containing means. It's easy to do. According to another feature of the ignition means, an extended central part in the fragile sheath is arranged in the containing means. The extended central part is ignited as a result of the shattering of the sheath and the glowing reaction product blowing out into the containing means.
[0010]
【Example】
(Example 1)
The present invention can be embodied by many different structures. As a representative, the present invention embodied in the passenger safety device 10 is illustrated in FIG. The occupant safety device 10 includes an inflatable occupant restraint device 12 and a device for inflating the occupant restraint device.
[0011]
When a vehicle suddenly decelerates, indicating a vehicle collision, the occupant moves to a certain part of the vehicle (handle, instrument panel, etc.) and hits the part vigorously when the vehicle collides. The restraining device 12 swells and is located between the passenger in the vehicle and its components. The inflated occupant restraint device 12 absorbs the kinetic energy of the occupant's movement and stops the occupant's movement, so that the occupant does not hit the vehicle parts vigorously. Such an occupant restraint device can be inflated with various gases. Regardless of the gas used for the occupant restraint device 12, the occupant restraint device is commonly referred to as an air bag.
[0012]
The occupant restraint device 12 is inflated by flowing gas from the container 14. The container 14 has a gas chamber 16 into which a gas mixture 18 is placed. The gas mixture 18 preferably includes a fuel gas, an oxidizing gas that burns the fuel gas, and an inert gas. The inert gas is preferably nitrogen, argon or a mixture of nitrogen and argon. The oxidizing gas is preferably oxygen. The fuel gas is preferably hydrogen, but may be methane or a mixture of hydrogen and methane.
[0013]
Alternatively, the gas mixture in the container 14 may be a mixture of oxidizing gas and fuel gas, where the fuel gas is very thin and the amount of oxidizing gas is in excess of that required to burn the fuel gas. Good.
[0014]
The gas mixture 18 in the container 14 burns easily upon ignition, but is otherwise not explosive. The gas mixture 18 can have various compositions. The fuel gas of the gas mixture 18 is 2 to 16 mol%. The oxidizing gas is 7 to 98 mol% of the gas mixture 18. The balance is an inert gas and is 0 to 91 mol% of the gas mixture 18. Preferably, the gas mixture 18 comprises 10-14 mol% hydrogen, 15-25 mol% oxygen and 61-75 mol% inert gas.
[0015]
The gas mixture 18 in the container 14 is normally under pressure. The pressure depends on the capacity of the occupant restraint device 12 to be inflated, the time required to inflate, the desired inflation pressure, the capacity of the container of the gas mixture 18, and the proportion of each gas in the gas mixture. Typically, the gas mixture 18 in the container 14 is about 344.70 × 104To about 3447.0 × 104Pascal (500-5,000 psi). Preferably, the gas mixture 18 in the container 14 is about 689.40 × 104To about 2068.20 × 104Pascal (1,000-3,000 psi). However, the present invention can use any gas mixture regardless of pressure.
[0016]
In one embodiment of the invention, the gas mixture 18 consists of dry air and hydrogen. The mixture of dry air and hydrogen ranges from 86 mole% air and 14 mole% hydrogen to 92 mole% air and 8 mole% hydrogen. However, here, the range of 90 mol% air and 10 mol% hydrogen to 87 mol% air and 13 mol% hydrogen is preferred.
[0017]
When the vehicle suddenly decelerates, a deceleration sensor 22 (which can be of any well-known suitable structure) activates an ignition device 24 in the gas chamber 16 and the fuel gas in the gas mixture 18 ignites. Since the oxidizing gas exists, the fuel gas burns. As the fuel gas is combusted, the gas is warmed by the heat generated by the combustion of the fuel gas, and additional gas and steam are generated by the combustion of the fuel gas, so the pressure in the gas chamber 16 increases. After the elapse of a predetermined time or when the pressure in the gas chamber 16 reaches a predetermined value, the end wall 28 of the container 14 is ruptured, and warm gas flows to the occupant restraint device 12 through the flow control port. . When the gas flows into the occupant restraint device 12, the occupant restraint device 12 is inflated by the gas and placed in a predetermined position for restraining the occupant.
[0018]
If the amount of hydrogen is about 8 mol% or less, it will be difficult to ignite the hydrogen. When the amount of hydrogen is 14 mol% or more, unacceptable pressure and / or temperature is generated in the occupant restraint device 12. Preferably, the gas mixture 18 includes an amount of fuel gas that is sufficiently consumed by combustion in the vessel 14. Accordingly, the occupant restraint device 12 is left with an inert gas, a combustion product and a remaining oxidizing gas when an inert gas is used, or when an inert gas is not used. It swells almost exclusively by the oxidation gas and combustion products.
[0019]
As the gas flows from the container 14 into the occupant restraint device 12, the gas expands and cools. Further, as the occupant restraint device swells, air from around the safety device 10 is sucked into the occupant restraint device 12. This sucked air also cools the gas in the occupant restraint device 12.
[0020]
The fuel gas in the gas mixture 18 burns to generate heat and raises the pressure of the gas in the gas chamber 16, so that the occupant restraint device 12 is inflated into the container 14 to the desired pressure. The total volume of gas that must be stored can be minimized.
[0021]
Further, when the fuel gas burns, a gaseous substance, that is, water vapor is generated instead of a solid substance, so that a particulate filter or the like is not necessary.
[0022]
The container 14 in the safety device 10 is shown in detail in FIG. As shown in FIG. 4, the container 14 has a cylindrical tank 30. The tank 30 defines a chamber 16 that contains a mixture 18 of gases. The tank 30 must be made of a material that is impermeable to the gas contained in the container. Accordingly, the tank 30 can be made of a suitable material such as steel or aluminum and may have a glass lining. A cylindrical gas flow diffuser 32 encloses the tank 30. The diffuser 32 has a number of gas flow openings 35.
[0023]
The igniter housing 34 extends through an opening at one end of the tank 30 and supports the igniter 24. The ignition device 24 may be any type of many known types of ignition devices. Thus, the igniter may be a spark plug, a flash valve igniter (such as that shown in US Pat. No. 3,695,179), or a pyrotechnic igniter. The particular igniter 24 shown in FIG. 4 is a known squib containing a pyrotechnic material, preferably zirconium potassium perchlorate. A single ignition device as shown in FIG. 4 or a plurality of ignition devices can be used. The proportion of the fuel gas in the gas mixture 18 can be varied to facilitate ignition of the fuel gas by one or more igniters.
[0024]
A cylindrical manifold 40 extends through an opening at the end of the tank 30 opposite the igniter 24 and likewise extends through an adjacent opening in the diffuser 32. The circular end wall portion 42 of the manifold 40 disposed inside the tank 30 has a control orifice 44 disposed at the center. The cylindrical side wall 46 of the manifold 40 has gas flow openings 48 arranged between the tank 30 and the diffuser 32 and arranged circumferentially. The end wall 28 schematically shown in FIG. 1 is a rupture disc supported within the manifold 40 between the control orifice 44 and the gas flow opening 48.
[0025]
When the fuel gas in the gas mixture 18 in the chamber 16 is ignited by the igniter 24, the combustion of the fuel gas produces heat and gaseous combustion products that increase the pressure in the chamber 16. When the increased pressure in the tank 30 reaches a predetermined level, the end wall portion 28 bursts. The pressurized gas then flows through the manifold 40 from the chamber 16 to the gas flow opening 35 of the diffuser 32 and through the gas flow opening 35 into the vehicle occupant restraint 12.
[0026]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the pressure in the chamber 16 and the gas volume in the vehicle occupant restraint device 12 during operation of the vehicle occupant safety device 10. The pressure in the chamber 16 is indicated by the curve P in FIG. The scale for curve P is shown on the left side of FIG. The volume of gas in the vehicle occupant restraint device 12 is shown by the curve V in FIG. The scale for curve V is shown on the right side of FIG. Time T0, The fuel gas in the gas mixture 18 in the chamber 16 is ignited and the pressure in the chamber 16 as a result of combustion is reduced to the storage pressure PSBegin to rise beyond. Time T1, The end wall 28 ruptures and the pressurized gas begins to flow into the vehicle occupant restraint device 12. Next, as indicated by curve V, the volume of gas in the vehicle occupant restraint device 12 begins to rise. As the combustion process continues to generate heat, this causes the gas mixture to expand at a faster rate than the gas flow that flows through the orifice 44 into the vehicle occupant restraint 12 so that the pressure in the chamber 16 is increased by the end wall After the part is opened, it is initially kept constant or continues to rise. As the combustion approaches completion, the pressure in the chamber 16 decreases as the pressurized gas moves from the chamber 16 into the vehicle occupant restraint device 12. As the pressure in the chamber 16 decreases, the volume of gas in the vehicle occupant restraint device 12 increases until the vehicle occupant restraint device 12 is fully inflated for the purpose of restraining the vehicle occupant.
[0027]
FIG. 5 simply shows an example of the operation of the vehicle occupant restraint inflation device of the present invention. The curve in FIG. 5 can be varied in a number of ways to vary the capacity versus time curve, and the expansion of the vehicle occupant restraint system can be tailored for a particular application for a particular vehicle. For example, reducing the time to fully inflate the vehicle occupant restraint 12 by increasing the fuel gas content of the gas mixture 18 and / or by increasing the oxidant gas content. be able to. Furthermore, the number of locations where the fuel gas in the gas mixture 18 is ignited and / or the area of the control orifice 44 can be increased. Further, by combining these changes, the time for inflating the vehicle occupant restraint device 12 can be reduced. Conversely, the time to fully inflate the vehicle occupant restraint 12 can be increased, for example, by reducing the fuel gas content and / or oxidant gas content in the gas mixture 18.
[0028]
Embodiment I described above is a preferred embodiment of the present invention. In the following, another embodiment of the present invention, which is another method for carrying out the present invention, will be described.
[0029]
(Example 2)
Since the embodiment of the invention shown in FIG. 2 is generally the same as that shown in FIG. 1, the same reference numerals will be used to represent the same parts. Note that the subscript a is used together with a symbol to represent the member shown in FIG. 2 in order to avoid confusion.
[0030]
The passenger car safety device 10a (FIG. 2) includes an inflatable passenger restraint 12a. The restraint is expanded by the gas flow from the container 14a. The container 14a has a chamber 16a. A gas mixture 18a is held in the chamber. Similar to the gas mixture 18, the gas mixture 18a includes a fuel gas, an oxidizing gas to support the combustion of the fuel gas, and an inert gas. As another aspect, the gas mixture 18a may be a combustible gas mixture that includes fuel gas and oxidizing gas and has very little fuel. The gas mixture 18a may be under pressure.
[0031]
When the passenger vehicle decelerates quickly, the decelerating sensor 22a activates the opening device 60 to mechanically puncture the end wall 28a of the container 14a. The opening device 60 consists of a piston. The piston moves against the end wall 28a by an explosive charge. Preferably, at the same time, deceleration sensor 22a activates igniter 24a to ignite the fuel in gas mixture 18a. Thus, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the container 14a is opened by the opening device 60 and at the same time the fuel in the gas mixture 18a is ignited by the igniter 24a. In another aspect, the gas mixture 18a may be ignited shortly after the end wall 28a is pierced. This is to send a slightly "soft" or slow initial gas flow into the occupant restraint 12a. In addition, the gas mixture 18a may be ignited before the end wall 28a is pierced. When the fuel gas burns, the gas in the chamber 16a is heated. The heated gas flows from the chamber 16a through the opening of the end wall 28a and into the occupant restraint 12a. As a result, the occupant restraint 12a expands.
[0032]
The gas mixture 18a can be many different compositions. A preferred composition of the gas mixture 18a is the same as that of the gas 18 described above. According to one specific embodiment, the gas mixture 18a includes dry air. Approximately 11 mol% hydrogen gas is added to the dry air as a fuel gas. Before the end wall 28a of the container 16a is pierced by the opening device 60 and before the hydrogen gas in the gas mixture 18a is ignited, the pressure of the gas mixture 18a held in the container 14a is approximately 2 , 000 psi. The pressure during storage of the gas mixture 18a is preferably the same as that of the gas mixture 18 described above.
[0033]
(Example 3)
A third embodiment of the present invention is shown in FIG. The embodiment of the invention shown in FIG. 3 is generally the same as that shown in FIGS. 1 and 2, and so the same reference numerals will be used to represent the same members. Note that the subscript b is used together with a symbol to represent the member shown in FIG. 3 in order to avoid confusion.
[0034]
The passenger car safety device 10b (FIG. 3) includes a passenger restraint 12b. The restraint is inflated by the gas flow from the container 14b and restrains the movement of the occupant. The container 14b includes a first chamber or upper compartment 70 and a second chamber or lower compartment 72. The upper compartment 70 has an end wall 28b. Upper and lower compartments 70 and 72 are separated from each other by an intermediate wall 74. The upper compartment 70 contains an inflatable gas, ie a pressurized gas 78. The pressurized gas is not flammable. The lower compartment contains a combustible gas, ie a pressurized gas mixture 80. The gas mixture 80 preferably includes a fuel gas, an oxidizing gas to support combustion of the fuel gas in the gas mixture, and an inert gas. In another aspect, the gas mixture 80 may consist of oxidizing gas and fuel gas. In this case, the gas mixture 80 is a gas mixture with very little fuel.
[0035]
When the passenger car suddenly decelerates, the deceleration sensor 22b actuates the opening device 60b and mechanically punctures the end wall 28b of the container. Since the gas 78 in the upper compartment 70 is under pressure, the gas 78 flows from the upper compartment 70 into the occupant restraint 12b when a hole is drilled in the end wall 28b of the container.
[0036]
As gas 78 flows from upper compartment 70 into occupant restraint 12b, the pressure in upper compartment 70 decreases. Accordingly, the pressure difference between the gas mixture 80 in the lower compartment 72 and the gas 78 in the upper compartment 70 increases. When the gas pressure difference in the upper and lower compartments 70 and 72 reaches a predetermined pressure difference, the intermediate wall 74 is ruptured and the lower compartment 72 and the upper compartment 70 are connected by a fluid path. As a result, the lower compartment 72 is connected to the occupant restraint 12b through the upper compartment by the fluid path.
[0037]
Whether or not the intermediate wall 74 is ruptured due to the pressure difference is detected by the sensor 86. In another aspect, sensor 86 detects whether intermediate wall 74 has deviated from a preset position. When sensor 86 detects that intermediate wall 74 has ruptured or deviated from a preset position, sensor 86 activates igniter 88 and ignites the fuel gas in gas mixture 80. As the fuel gas in the gas mixture 80 is ignited and burned, the gas in the lower compartment 72 is heated. As the gas in the lower compartment 72 is heated, the pressure in the lower compartment 72 increases. Therefore, the gas velocity flowing through the intermediate wall 74 and the end wall 28b and reaching the occupant restraint 12b increases, and the gas volume effective to inflate the occupant restraint 12b also increases.
[0038]
The upper compartment 70 has a pressure of about 1338.8 × 104Pascal (2,000 psi) dry air may be filled. The gas mixture in the lower compartment 72 can have different compositions and different pressures. The lower compartment 72 has a pressure of about 1338.8 × 104It may be filled with a gas mixture of Pascal (2,000 psi). The gas mixture 80 in the lower compartment 72 may consist of 85-90 mol% dry air and 10-15 mol% hydrogen gas. The upper compartment 70 is filled with nitrogen gas, and the lower compartment may be filled with a mixture containing nitrogen gas, hydrogen gas and oxidizing gas. The gas mixture in the lower compartment 72 can have any composition and / or storage pressure for the gas mixture 18 described in the embodiment shown in FIG.
[0039]
When the pressure difference between the upper and lower compartments 70 and 72 reaches a predetermined value, the intermediate wall 74 ruptures, and the lower compartment 72 and the upper compartment and occupant restraint 12b are connected by a fluid path. Preferably, the upper compartment 70 and the lower compartment 72 of the container 14b can be connected by different ways of fluid paths. For example, the intermediate wall 74 can be mechanically punctured by an opener similar to the opener 60b. The operation of activating the opening device to make a hole in the intermediate wall 74 and simultaneously igniting the fuel gas in the gas mixture by operating the igniter is performed after the deceleration sensor 22b detects a sudden deceleration of the passenger car in advance. It is done when the time interval that has been decided has passed.
[0040]
(Example 4)
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, hydrogen is stored in a state where pressure is applied to the container 100, and oxygen is stored in a state where pressure is applied to the container 101. The vessel 100 is provided with an outlet 102 in communication with a combustion chamber 104 delimited by containment means 106. Similarly, the vessel 101 is also provided with an outlet 108 in communication with the combustion chamber 104.
[0041]
The outlet 102 is also provided with a flow control orifice 110 and a rupture disk 112. When the rupture disc 112 is opened, hydrogen flows into the combustion chamber 104 of the containing means 106. The hydrogen flow is partially controlled near the area of the flow control orifice 110. The outlet 108 is provided with a flow control orifice 114 and a rupture disc 116. When the rupture disc 116 is opened, oxygen flows into the combustion chamber 104 of the containment means 106. The oxygen flow is partially controlled near the area of the flow control orifice 114. Thus, when the rupture discs 112, 116 are opened, gas, ie hydrogen and oxygen, is contained in the containment means 106 and a combustible mixture of hydrogen and oxygen is formed.
[0042]
A suitable ignition device 130 is associated with the containment means 106. When the ignition device 130 is activated, the gas mixture in the combustion chamber 104 of the containment means 106 ignites, increasing the pressure in the combustion chamber 104 and warming the gas. Gas travels from the combustion chamber 104 through the flow control orifice 131 and the outlet conduit 132 to the inflatable occupant restraint 134. The flow control orifice 131 partially controls the flow rate of gas toward the inflatable occupant restraint 134 and the pressure in the combustion chamber 104. The inflatable vehicle occupant restraint 134 may be as already described in the first embodiment.
[0043]
A suitable opening device 140 is coupled to the rupture disc 112. When the opening device 140 is activated, the rupture disc 112 is opened. Similarly, a suitable opening device 142 is coupled to the rupture disc 116. When the opening device 142 is activated, the rupture disc 116 is opened.
[0044]
The opening devices 140 and 142 are operated by a vehicle deceleration sensor that senses a sudden deceleration of the vehicle as a sign of a collision. As a result, hydrogen and oxygen flow into the combustion chamber 104 where they are mixed together. The vehicle deceleration sensor similarly activates the ignition device 130 and subsequently ignites the mixture of hydrogen and oxygen in the combustion chamber 104. As the mixture of gases in the combustion chamber 104 ignites, the gas warms and the pressure in the combustion chamber 104 increases. Thereafter, the gas flows into the vehicle occupant restraint tool 134.
[0045]
The amount of hydrogen and oxygen stored in the containers 100 and 101 can be changed. The amount of hydrogen in the combustion chamber 104 is preferably about 10 mol% of the total amount of hydrogen and oxygen in the combustion chamber 104. On the other hand, the amount of oxygen in the combustion chamber 104 is preferably about 90% of the total amount of hydrogen and oxygen in the combustion chamber 104. In this case, an amount of oxygen exceeding that required to promote hydrogen combustion is supplied. Thus, the vehicle restraint expands with products and oxygen from the combustion of the gas mixture in the combustion chamber 104. The combustion product contains water vapor.
[0046]
(Example 5)
A fifth embodiment of the present invention is illustrated in FIGS. The components of this embodiment of the invention are generally similar to the components of the embodiments of the invention illustrated in Examples 1-4, and like reference numerals are used to indicate similar components. doing. The subscript c is added to the numbers in FIGS. 7 to 9 to avoid mixing.
[0047]
The vehicle safety device 10c (FIG. 7) includes a vehicle occupant restraint that is inflated by a gas flow from the container 14c (not shown). The container 14c is provided with a chamber 16c for holding a gas mixture 18c. The gas mixture 18c preferably includes a fuel gas, an oxidizing gas that promotes combustion of the fuel gas, and an inert gas. Alternatively, the gas mixture 18c in the container 14c may contain an oxidizing gas and a combustion gas in an amount that results in a mixture with very low combustible components. That is, the amount of oxidizing gas may exceed the amount required to promote combustion of fuel gas.
[0048]
When the gas mixture 18c ignites, it burns in the container 14c, but is not explosive if it does not ignite. A normal pressure is applied to the gas mixture 18c in the container 14c. The gas mixture 18c is of the same composition as the gas mixture 18 detailed in connection with the embodiment of the invention illustrated in FIGS.
[0049]
When the vehicle suddenly decelerates (not shown here), any type of deceleration sensor of known and appropriate construction transmits a signal to the conductors 150, 152 to activate the ignition device 24c. The ignition device 24c is activated to ignite the fuel gas in the gas mixture 18c. Combustion of the fuel gas in the mixture 18c is promoted by the oxidizing gas. As the fuel gas burns, the pressure in the chamber 16c increases. Such an increase in pressure is due to heat supplied by the ignition device 24c and the combustion of the fuel gas.
[0050]
When the pressure in the chamber 16c reaches a predetermined pressure or after a predetermined time has elapsed, the rupture disc (not shown here) in the rupture disc assembly 156 has ruptured and one or more flow rates. Warm gas flows into the vehicle occupant restraint through the control orifice. As the gas flows into the vehicle occupant restraint, the gas causes the vehicle occupant restraint to expand to a predetermined location for restraining the vehicle occupant.
[0051]
According to features of this embodiment of the present invention, the ignition device 24c is activated to transmit energy through the non-porous wall 160 (FIG. 8) of the container 14c, and the gas mixture 18c in the container 14c is transferred. It can be burned to ignite. The ignition device 24 c is disposed adjacent to the non-porous outer wall surface 166 of the wall portion 160. The outer loading material 164 is enclosed in a cylindrical metal housing 170. The metal housing 170 is welded to the non-porous outer portion 166 of the wall portion 160. The outer loading material 164 is engaged with the non-porous outer portion 166 of the wall 160.
[0052]
The inner ignitable loading material 174 is placed in engagement with the non-porous inner portion 176 of the wall 160. Inner charge material 174 is encased in a cylindrical metal housing 178. The metal housing 178 is welded to the non-porous inner portion 176 of the wall portion 160. The cylindrical sealing disk 186 prevents exposure of the inner charge material to the gas mixture in the chamber 18c.
[0053]
In one particular embodiment of the present invention, the outer ignitable charge 164 may be RDX (Royal Danish Explosive). However, if desired, HMX (Her Majesty's Explosive) could be used. Both cross sections of the outer charge material 164 and the inner charge material 174 are cylindrical with a diameter of about 0.100 inch.
[0054]
In the particular embodiment already illustrated of the present invention, the inner loading material 174 is contained in two compartments. A cylindrical outer partition 180 and a cylindrical inner partition 182. The outer partition 180 is made of pentaerythritol tetranitrate. The inner compartment 182 is boron potassium nitrate (BKNO3). In this particular embodiment of the invention, cylinder 14c is formed by remelting 304 stainless steel with a vacuum arc. The thickness of the cylinder wall 160 between the outer charge material 164 and the inner charge material 174 is about 0.085 inches.
[0055]
The igniter 24c includes an extended ignition line 192. The ignition line 192 has an end 194 and is disposed adjacent to the internal charge 174 and the sealing disk 186. In FIG. 8, the end 194 of the ignition line 192 is nested in the housing 178, the end of the ignition line 192 is connected adjacent to the sealing disc 196, and is positioned adjacent to the internal charge 174. . The central axis in the longitudinal direction of the ignition line 192 is disposed so as to coincide with the central axis in the longitudinal direction of the container 14c. The ignition line 192 extends from the housing 178 through the center of the container 14c to the right end portion of the container in FIG. The ignition line 192 has an end, indicated at 196 in FIG. 7, which is positioned adjacent to the burst disk assembly 156.
[0056]
Although the end 196 of the ignition line 192 is shown as not supported in FIG. 7, the support can be provided inside the burst disk assembly or on the lateral wall of the container 14c. Further, if desired, the ignition line 192 can be offset off to one of the central axes of the container 14c.
[0057]
The ignition line 192 shown in FIG. 8 has a cylindrical sheath 202. The sheath 202 is a woven fabric of brittle material such as plastic, ceramic or composite. An elongated core 204 is disposed inside the sheath 202. The core 204 is a non-explosive and ignitable material, and is formed of a material having high combustion heat.
[0058]
The core 204 is formed of three cylindrical strands 206, 208, and 210 (FIG. 9) and is confined by the open cylindrical side wall of the sheath 202. Strands 206, 208 and 210 include a longitudinally extending support member 214, which is coated with a mixture of non-explosive, ignitable powdered fuel, oxidant and a suitable binder. The support member 214 is a fabric such as glass fiber, metal or polymer material.
[0059]
The area delimited by the sheath 202 is larger than the cross-sectional area of the core 204. As a result, spaces are created between the core strands 206, 208, 210 and the sheath 202, and between the core strands themselves. A powder adhesive ignition layer 222 made of the same material as the strands 206, 208, 210 is disposed inside the sheath 202.
[0060]
Ignition line 192 is commercially available from Explosive Technology (Fairfield California) and is known as ITLX. An ignition line 192 having a core 204 formed of three strands 206, 208, and 210 and a cylindrical sheath 202 has already been disclosed, and it is contemplated that the ignition line 192 can take a variety of different configurations. For example, it is shown in US Pat. No. 4,220,087 issued September 7, 1980 under the name “Linear Ignition Fuse”.
[0061]
When the vehicle is suddenly decelerated, a deceleration sensor (not shown) transmits a signal via lines 150, 152 to ignite the external charge 164. The ignition of the external charge 164 causes the non-opening wall portion 160 of the container 14c to vibrate. The force transmitted by the vibration of wall portion 160 between charges 164 and 174 causes ignition of ignition portion 180 of internal charge 174. This ignites the charge portion 182. The ignition of charge portions 180 and 182 of internal charge 174 destroys sealing disk 186 and ignites core 204 at the end of ignition line 192.
[0062]
Upon ignition of the core 204, the ignition reaction propagates along the ignition line at a very fast rate, on the order of 1,000-1500 meters per second. As the reaction propagates along the ignition line 192, the sheath 202 is broken. The sheath 202 is broken, resulting in small incandescent particles of reaction product released radially from the ignition line 192.
[0063]
The heat obtained by ignition of the ignition line 192 rapidly heats the gas near the surface of the sheath 202 and quickly raises the temperature to about 1,000 ° F. This ignites the combustible mixture 18c of gas in the chamber 16c. Furthermore, the small incandescent particles of reaction product released radially from the ignition line 192 resulting from the destruction of the sheath effectively ignite the combustible gas mixture 18c at a location remote from the ignition line.
[0064]
That is, the ignition line 192 plays two roles of heating the gas mixture 18c inside the container 14c and igniting the gas mixture. The ignition line 192 increases the substantial amount of heat to the gas mixture 18c and requires less fuel gas than when a different type of igniter is used.
[0065]
Based on the above description of the present invention, those skilled in the art can make applications, improvements, changes and modifications. For example, the gas inside the container 101 of FIG. 6 may contain an inert gas such as nitrogen together with oxygen. In a variation of the embodiment of FIG. 6, the inert gas can also be stored under pressure inside a separate container similar to containers 100 and 101. The device according to the present invention can be used as another inflating device in addition to restraining a vehicle occupant known as an air bag. For example, the device according to the present invention can be used for an inflatable automobile seat belt, raft, escape chute, and the like. Applications, improvements, changes, modifications, and the like that can be easily made by those skilled in the art are included in the technical scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of a part of a vehicle occupant safety device according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing performance characteristics of a typical vehicle occupant safety device according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic view of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view of a fifth embodiment of the present invention.
8 is a fragmentary enlarged schematic view of a portion of the apparatus of FIG.
9 is a cross-sectional view taken along line 9-9 of FIG.
[Explanation of symbols]
10 Passenger safety device
12 Inflatable vehicle occupant restraint
14 containers
18 Gas mixture
22 Deceleration sensor
24 igniter

Claims (6)

乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法にして、
第一のチャンバ内に第一の気体を貯蔵するステップと、
可燃性の気体混合体から成る第二の気体を第二のチャンバ内に貯蔵するステップと、
前記第一及び第二の気体を異なる時点にて解放し、前記異なる時点にて前記第一及び第二のチャンバから流すステップと、
前記第一の気体が前記第一のチャンバから解放された後前記可燃性の気体混合体に着火するステップと、
前記第一の気体及び前記着火した可燃性の気体混合体を前記乗物搭乗者用拘束具内に送るステップと、
を含む方法。
A method of inflating a vehicle occupant restraint,
Storing a first gas in the first chamber;
Storing a second gas comprising a combustible gas mixture in a second chamber;
Releasing the first and second gases at different times and flowing from the first and second chambers at the different times;
Igniting the combustible gas mixture after the first gas is released from the first chamber;
Sending the first gas and the ignited combustible gas mixture into the vehicle occupant restraint;
Including methods.
乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法にして、
少なくとも一つの貯えられた燃料気体と前記燃料気体の燃焼を促進する貯えられた酸化剤の気体とから成る可燃性の気体混合体を燃焼チャンバ内に供給するステップと、
前記燃焼チャンバ内の燃料気体に着火して前記燃焼チャンバ内にて加熱した気体及び高圧を提供し、それによって乗物搭乗者用拘束具の膨張気体を前記燃焼チャンバ内で形成するステップと、
前記膨張気体を、前記燃焼チャンバから前記乗物搭乗者用拘束具に、前記膨張気体を他の貯えられた気体と混合することなく供給する方法。
A method of inflating a vehicle occupant restraint,
Supplying a combustible gas mixture into the combustion chamber comprising at least one stored fuel gas and a stored oxidant gas that promotes combustion of the fuel gas;
Igniting a fuel gas in the combustion chamber to provide a heated gas and high pressure in the combustion chamber, thereby forming an inflation gas for a vehicle occupant restraint in the combustion chamber;
A method of supplying the expansion gas from the combustion chamber to the vehicle occupant restraint without mixing the expansion gas with other stored gas.
請求項2に記載の乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法にして、
可燃性の気体混合体を供給する前記ステップが、前記燃焼チャンバ内に不活性気体を提供することを含む方法。
A method for inflating the vehicle occupant restraint according to claim 2,
The method wherein providing the combustible gas mixture comprises providing an inert gas in the combustion chamber.
請求項2又は請求項3に記載の乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法にして、
可燃性の気体の気体混合体を供給する前記ステップが前記燃料気体を一つの容器内に貯蔵するステップと、
前記酸化剤の気体を別の容器内に貯蔵するステップと、
乗物の急激な減速に応答して、前記燃料気体と酸化剤の気体とを前記燃焼チャンバ内で混合して、可燃性の気体混合体を発生させるステップとを含む方法。
A method for inflating a vehicle occupant restraint device according to claim 2 or claim 3,
The step of supplying a gas mixture of combustible gas storing the fuel gas in a container;
Storing the oxidant gas in a separate container;
Responsive to rapid vehicle deceleration, mixing the fuel gas and oxidant gas in the combustion chamber to generate a combustible gas mixture.
請求項2に記載の乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法にして、
前記容器内の前記燃料気体を着火する前記ステップが、容器の壁の無孔部分を通してエネルギを伝達することを含む方法。
A method for inflating the vehicle occupant restraint according to claim 2,
The method wherein the step of igniting the fuel gas in the vessel includes transferring energy through a non-porous portion of the vessel wall.
請求項2に記載の乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法にして、
前記容器内の燃料気体に着火する前記ステップが、白熱材料を前記容器の一端部分から前記容器の中央部分を通して伸長する細長の経路に沿って前記容器内の気体混合体中に放出することを含む方法。
A method for inflating the vehicle occupant restraint according to claim 2,
The step of igniting the fuel gas in the container includes releasing incandescent material into a gas mixture in the container along an elongated path extending from one end portion of the container through a central portion of the container. Method.
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