JPH05147490A - 自動車用膨張安全システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車用膨張安全システムにおける膨張装置
の作動を確実にする。 【構成】 ガスその他の流体を解放する弾丸が末端で一
点に収斂するようテーパー状に形成された複数の交差す
る凹面の、傾斜した面を有し、ドーム形状のデイスクの
凸側に配置されている。デイスクは、弾丸が突入すると
きそれと交差する面により定まる稜に符合する線に沿つ
て制御性よく分割され、デイスクの小部分が破片状には
千切れない。 【効果】 デイスクが破れるとき千切れないので切れ端
の破片が閉じ込め体への流れに入り込まない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に自動車の衝突な
どの場合に搭乗者を衝撃から保護するための膨張式安全
システムの分野に関し、とりわけ、制御された仕方で隔
離バリアを分割破断するために弾丸を使用して膨張を開
始しかつ膨張手段から膨張可能な閉じ込め体までの流れ
経路を形成するところのシステムに係る。

【０００２】

【従来の技術】自動車の膨張安全システムは、近年その
有効性に関する増大する意識により重要な開発努力を遂
げてきた。これらの膨張安全システムは、典型的には閉
じ込め体（風船状の袋など）の膨張が必要であることを
示す適当な検出器または感知器からの信号を受けて動作
する。これらのシステムでは、閉じ込め体を一定の効果
を提供するように拡張させるために種々の膨張手段が使
用される。多くのシステムでは、閉じ込め体と膨張手段
との間の隔離を『取り除く』ことにより膨張が開始す
る。その後、加圧ガス、推進剤の燃焼により発生したガ
ス、それらの混合物、あるいは他の適当な流体のいずれ
かなどの任意の膨張媒体が閉じ込め体に供給される。

【０００３】膨張安全システムのための開発努力の一部
は、膨張が開始された後膨張手段から閉じ込め体までの
流れを制御することに集中され、あるいは少なくとも向
けられてきた。信頼出来る膨張安全システムを提供する
ためには、タイムリーな仕方で膨張媒体が閉じ込め体ま
で充分に流れることが必要であるばかりではなく、閉じ
込め体自体が、その動作を通じて構造的に影響を受けず
に残ることが必要である。この二つの基礎的目的を達成
するため提案された最近の種々の提案は、膨張手段の種
々の部品のための材料選択に集中している。

【０００４】１９７１年３月２日エクストロム（Ｅｋｓ
ｔｒｏｍ）に与えられた米国特許第３，５６７，２４５
号では、膨張手段と閉じ込め体との間の当初の隔離を提
供するバリアのためある材料を利用することを開示して
いる。一つの具体例においては、隔離バリアは、膨張を
開始するためその中に配置された爆発装置の作動により
分解あるいは破砕される時に砕け易いあるいは分解し易
い材料である。破砕で生じた明らかに充分小さなサイズ
である材料は、膨張のために使われ出てゆく加圧流体に
より種々の道を通過せしめられ、恐らく閉じ込め体の中
に入る。このタイプの構造でエラストマー材料とりわけ
ＲＴＶゴムの利用も示唆されているが、その理由として
は生じた材料がその弾力性のおかげで閉じ込め体を傷つ
けないと主張されている。他の具体例では、予め溝をつ
けておいた隔離バリアを包含するもので、爆発装置が作
動したとき、バリアがその溝で定まる断片に破れるよう
にしている。これらの得られた断片は、閉じ込め体への
流体の流れを阻止せずに道を通過出来、しかもそれゆえ
恐らく閉じ込め体の中に入る。

【０００５】１９７５年８月１９日ラッセルら（Ｒｕｓ
ｓｅｌ ｅｔ ａｌ．）に与えられた米国特許第３，９
００，２１１号は、膨張を開始するためポペット（ｐｏ
ｐｐｅｔ）を解放するのに使われる部品に適当な材料の
選択について開示している。一般にポペットは、加圧流
体源にそれからの流れを当初阻止するように接続された
排出管の中に配置されている。支持管がポペットをこの
閉鎖位置に維持することを助け、またポペットを花火装
薬から隔離している。膨張を必要とする信号を受ける
と、この花火装薬は支持構造を分解するように活性化さ
せられる。貯蔵された流体によりポペットの面に加えら
れている圧力は、その後ポペットが流れを開始させるよ
うに排出口に露出するように動かす。この開示では、支
持管をポペットと花火装薬との間に配置しその作動後に
ポペットを装薬に向けて移動させることにより、流体の
流れの中に支持管の排物や花火装薬の残滓がないことを
指摘している。

【０００６】膨張手段の作動に際して発生する破片ある
いはその他の異物はそれが流れに入り込むことにより閉
じ込め体への通路を塞いでフローレートを制限したり、
閉じ込め体の内面に対して推進されたとき閉じ込め体を
傷つけたりして、膨張安全システムの全般的な性能に悪
影響を与え得るものであるとの認識がある。この認識に
立ち、これらの破片あるいはその他の異物を取り除くた
めのフイルター・タイプの装置の組入が提案された。１
９７１年１１月９日レイジングら（Ｌｅｉｓｉｎｇ ｅ
ｔ ａｌ．）に与えられた米国特許第３，６１８，９８
０号、１９７４年７月９日オチアイ（Ｏｃｈｉａｉ）に
与えられた米国特許第３，８２２，８９５号および１９
７８年９月１９日カサギら（Ｋａｓａｇｉ ｅｔ ａ
ｌ．）に与えられた米国特許第４，１１４，９２４号
は、これらの提案の代表例である。レイジングらの米国
特許は、ベーン構造体を推進薬室と膨張バッグとの間に
置く具体例を開示している。衝突が感知され推進薬室内
の推進薬が点火されると、その副産物がベーン構造体を
通じて流れる。より重い粒子はベーンにより外向きに押
し出され、そこでそれらがガスに変換されるまであるい
はバッグが膨張させられるまで保持されるトラップに向
かう。しかし推進薬の燃焼により発生したガスは閉じ込
め体へ流れる。また他の具体例では、ガスの他の通路に
よる通過を許容しながら推進薬の溶融液体塊が膨張バッ
グに入り込むのを防ぐためにスクリーン構造体が使われ
る。

【０００７】オチアイの米国特許は、膨張ガス源を含む
受け器（レセプタクル）の排出領域に配置されたフィル
タリング装置を開示している。この米国特許では貯蔵ガ
スに面する凸側面と破裂誘起手段を含む凹側面とを有す
るカップ形状のバリアが、当初受け器内のガスを含んで
いる。カップ形状のバリアが破裂したとき、ガスはフィ
ルタを通じてガスバッグに流れる。しかし、カップ形状
のバリアの破片は、フィルタによりガスバッグに入らな
いようにされる。

【０００８】カサギらは、膨張手段と膨張安全バッグと
の間に収集室を配置し、膨張手段と膨張安全バッグとの
間を隔離する構造体の除去により発生した破片や粒子を
集めることを開示している。よりくわしく言うと、その
収集室は膨張手段とバッグとを結ぶ管路の曲げ部分（９
０°の曲げとして説明されている）付近に、曲がる前の
管路とほぼ整列して配置される。その結果、隔離バリア
の除去により発生したガスおよび全ての破片が収集室に
近づいたとき、重い粒子により多く与えられる慣性力が
それらを整列した収集室へと走り続けるように向けてそ
の収集室でそれらを捕らえ、一方ガスは管路の曲げ部分
を廻って流れ膨張バッグへと向かう。他の種々の具体例
は、収集室および／または管路の構造的変形、改良、な
らびに収集室内の或る収集材料の配置を扱っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の、膨張手段から
閉じ込め体への流れを制御するためのフィルタリング型
の装置などは、多くの欠点を有している。たとえば、フ
ィルタリングあるいは収集装置は、膨張手段の作動によ
り発生した全ての粒子を保持出来る訳ではない。その結
果、粒子の内あるものはフィルタリング装置をすり抜け
て閉じ込め体への流れを制限するように通路内に滞留す
るものとなり、又あるものは閉じ込め体へ入り込み、こ
れらは両者とも膨張安全システムの性能に悪影響を与え
る。フィルタリング装置が適切に機能して発生した粒子
の全てを保持したとしても、これはそれ自体、当然なが
ら通路の全部あるいは一部を閉塞し、閉じ込め体への流
れのさらなる制限をもたらす。さらに、これらのフィル
タリング型の装置は、膨張手段の材料およびその後のメ
ンテナンス・コストを高くする。

【００１０】上述した、膨張手段と閉じ込め体との間の
分離体の除去により発生する副産物に注意を集中するこ
とにより、流れの制御のシステムについての欠点が認識
された結果、最近は作動により発生する副産物の量を減
少させる膨張開始方法を利用することに努力が払われ始
めた。一つの可能な代替案は、隔離部材を『除去』する
弾丸の利用である。

【００１１】パンチング型（ｐｕｎｃｈｉｎｇ−ｔｙｐ
ｅ）の弾丸の代表例には、１９７４年１月２９日バンシ
ル（Ｖａｎｃｉｌ）に与えられた米国特許第３，７８
８，６６７号、および１９７５年３月４日メレル（Ｍｅ
ｒｒｅｌｌ）に与えられた米国特許第３，８６９，１４
３号が含まれ、一般に、各作動装置により適当な信号が
受理された後膨張手段を閉じ込め体から分離するバリア
を除去する突き当てピストン様部材の使用が開示されて
いる。これらのバリアの上には、予め定めた破裂線を提
供する溝が設けられ、突き当て部材がバリアに衝突した
とき膨張開始のためバリアがその支持構造から完全に取
り除かれるようにされている。

【００１２】１９８５年７月２８日発行のフランス特許
第２，５５７，２５１号は、弾丸を用いる加圧下の流体
の解放を開示している。より特定的には、それは複数の
金属粒子（即ち、鉛の散弾）がカップ形状の膜に向けら
れ、それを『破裂』させて加圧流体を解放する。点火さ
れた後鉛の散弾を捕えるメカニズムが設けられているよ
うには見受けられない。（即ち、鉛の散弾が、通路中で
集められることにより流れを制限するか、あるいはそこ
に源が接続されている閉じ込め体へ入り込み得る。）そ
のうえこの開示においては、デイスクの『破裂』と呼ば
れる事象により、作動に当って発生した副産物の量を減
少させるような、何らかの要望が示されているようにも
見受けられない。

【００１３】１９７４年９月１７日グロシュら（Ｇｒｏ
ｓｃｈ ｅｔ ａｌ．）に与えられた米国特許第３，８
３６，１７０号では、全般に膨張開始のための種々の弾
丸を開示している。その一具体例においては、ピストン
状突き当て部材が、破裂線を設けられた隔離バリアを取
り除くために使用され、それゆえ、上記バンシルおよび
メレルによりなされた開示のものに類似している。他の
具体例においては、管状のガイド内に配置された円筒形
状の弾丸が、花火装薬の作動により隔離バリアに向けら
れる。バリアを越えて配置されたトラップが、弾丸、花
火装薬の作動の副産物、および恐らく隔離バリアの千切
れた破片を捕らえて集めるが、これらのものの全ては、
存在している複数の通路を通じるガスの流れを妨げない
としている。さらに他の具体例は、先端の鈍い弾丸（即
ち、或る程度はテーパー状であるが一点に収斂してはい
ない）と、図面から見て圧縮ガス源の一部に露出し弾丸
の下流側へ凹んでいるように見受けられる隔離バリアと
を利用している。先端の鈍い弾丸が凹んでいるバリアに
そのほぼ平面の側で当たるときバリアは星型に引き裂か
れ、弾丸および作動に際して生じる他の副産物は、ガス
の流れを妨げないようにトラップ内に捕らえられるとし
ている。この先端の鈍い弾丸の具体例は、隔離バリアに
星型の引き裂きを生じると主張しているが、この特定の
デザインが、バリアに一貫した引き裂きパターンを生じ
させるわけではない。当初から、弾丸の鈍い先端面の部
分と本質的に一致するバリアの部分は、弾丸の衝撃によ
り『打ち抜き』され、バリアの他の部分と完全に分離さ
れるようになるものと見受けられる。若しこの打ち抜き
部分が生じないとしても、バリアの部分が引き裂かれて
離れ、流れに入り込む可能性は依然として存在する。弾
丸のテーパー状部分を形成する表面の型に関しての明示
的な開示はないが、図面から見て平滑な面と見受けられ
る。したがって、この表面はバリアを貫いて通過すると
き、バリアを予め定められやり方で切ったり分離したり
せず、バリアは部分的にはバリア内のストレスに支配さ
れた線に沿い引き裂かれものであろう。

【００１４】製造処理の一般的法則として、ある金属素
材の厚みはその曲げの領域における素材を切り割くこと
なく曲げ得る曲げ半径を一部決定する。ある素材の一片
の曲げ半径がその当初の厚みより小さくなったとき、そ
の曲げにおけるクラックが発展するか、あるいはその領
域における素材の切断の可能性が増大する。したがっ
て、この領域において切断動作が望ましいとき、素材を
その厚みより小さい半径で、好ましくはこの領域におい
て切断乃至裁断が生じることを確実にするために、厚み
よりかなり小さい半径で、『曲げ』ておくのが良い。

【００１５】グロシュらの先端の鈍い弾丸の構造が隔離
バリアの何らの部分をも完全には打ち抜かないと仮定す
ると、前述のことに基づけば、弾丸のテーパー状部分に
わたる平滑な表面はそれがバリアを通過するときバリア
を切るより曲げることになる。というのは、そこには制
御された切断乃至裁断を生じ得る『稜』が開示されてい
ないからである。（即ち、テーパー状表面の半径は、図
面からも、隔離バリアの厚みより小さくない）。貫通す
る弾丸により得られるバリアの曲げは、それゆえバリア
を、バリア中に存在するストレスに部分的に依存する線
に沿い『引き裂く』こととなる。それゆえ、グロシュら
の先端の鈍い弾丸の構造によるバリアの分離は制御出来
ず、（即ち、引き裂きのためのパターンは典型的に種々
のファクタに依存して変化し）、それによりバリアはそ
の部分が破断し、流れに入り込むことになる仕方で分割
される可能性を生じる。

【００１６】１９５７年１１月１８日発行のフランス特
許第１，１４７，００５号および１９８４年１０月５日
発行のフランス特許第２，５４３，６５８号は、それぞ
れ一般的に容器からの加圧流体の解放のための弾丸を開
示している。開示された弾丸は、一点までのテーパー状
となっており、テーパー状表面全体にわたり連続的に平
滑なように見受けられる。弾丸のテーパー状部分の見掛
けの平滑さは、バリアの（テーパー状部分の半径に基づ
く）結果的な曲げ、およびそれに続くバリアの、部分的
にはその内部ストレスに依存する線に沿う制御されない
『引き裂き』により、上で論じたようなバリアの不整
合、または制御不能な『取り除き』あるいは分割という
結果を生じるであろう。実際、フランス特許第２，５４
３，６５８号では、その中で使用した弾丸が隔離体を本
当は『粉砕』し、それが無数の粒子を発生しそれをシス
テム内に導入することとなるのであり、バリアの分割に
より発生した副産物の量を制御することが好ましいとの
認識さえしていないことを開示している。

【００１７】１９７５年５月６日発行のカナダ特許第９
６７，１９２号は、圧縮ガスの解放のための他の弾丸ヘ
ッドのデザインを開示している。スプリング装填プラン
ジャが延びて圧縮ガスのボトルに貫通する。衝突が感知
されたとき、プランジャが圧縮ガスを膨張部材から隔離
している膜を貫通して駆動されガスを解放する。プラン
ジャの末端は一連の会合していない（即ち、非交差の）
傾斜した平な表面を有しているように見受けられる。そ
の表面もテーパー状となっているが、一点に到るテーパ
ー状とは見受けられない。得られた弾丸は、それゆえゴ
シュらにより使用された先端の鈍い構造のもので、上述
の欠点を有する。さらにこの弾丸ヘッド構造が、隔離部
材をその破片を減らす一貫した仕方で切るかどうかが図
面から明らかでなく、また明細書も示しているとは見受
けられない。弾丸の傾斜した面は交差していないので、
その傾斜した面により形成された稜は稜の膜に対する半
径の関係のためバリアを切るより曲げることとなる。そ
れ故上述したような膜の不安定で制御不能な『引き裂
き』のタイプをもたらす。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、無視出来ない
量の異物が、ガスその他の流体の源からの流れに入り込
む結果とならないようにしつつガスその他の流体を放出
する。その一実施例において、本発明は、ガスその他の
適当な流体の源を有するハウジング、当初ガスをハウジ
ングに収容するバリア、およびバリアの一側に配置され
た弾丸を含んでいる。ガスの解放が望まれるとき、弾丸
はバリアに向かって推進され、それを貫通して通過し、
ハウジングからのガスの流れに通路を与えるような制御
された仕方でバリアを分割する。バリアは制御された分
割をするので、バリアは破片その他の異物発生の可能性
を減らすように工夫された弾丸に貫通された後、実質的
にそこなわれずに残る。その結果、ガスの源とガスを受
け入れる物とを接続する通路内での破片の発生ひっかか
りにより流れが制限される可能性、およびこのような破
片が実際に受け入れる物の中に入る可能性は有意に減少
する。それゆえ本発明は、自動車の膨張安全システムに
対しとりわけ有用である。

【００１９】

【作用】弾丸のこの構造は、本発明の性能即ちバリアの
分割を制御することに貢献する。弾丸の一実施例は、弾
丸の先端で実質的に一点に収斂する複数の傾斜し交差し
た面を利用する。弾丸の一点に収斂した先端は効果的に
バリアに貫通する機能をもたらせ、隣接する面の交差が
形成する複数の稜は、弾丸がバリアを通過するときこれ
らの稜により定まる線に沿ってバリアを制御性よく切断
する。これらの稜の明確さを更に増強してバリアの制御
された分割をより改善する効果的な切断作用を示すた
め、他の実施例における弾丸の面は、稜をより鋭い角度
に効果的に『上げる』ように、凹面形状にされる。

【００２０】上述の弾丸の構造の効果的な結果は、バリ
アが、弾丸が有している面および稜の数に一致する数の
実質的に三角形状の花弁状体（ペタル）に分割されると
いう点である。これらの個々の花弁状体は、それぞれが
バリアの周辺に取りついたまま残り、流れの方向になび
くように向けられる。したがってバリアは、弾丸の上述
した切断作用によってよく制御された仕方で分割され、
バリアの一部分が砕け落ちたり流れに入り込む可能性の
少ないバリア端部構造となる。

【００２１】バリア自体の構造もまた、本発明の性能に
貢献する。一実施例において、バリアは、凹側と凸側と
を有するドーム形状のデイスクである。好ましくは、そ
の凹側はそこに力を加えている加圧ガスに露出され、凸
側が弾丸に面している。この構造は、弾丸が、当初デイ
スクの中央領域でデイスクの凸側部分に接触するときデ
イスクを凹ませ、デイスク内のストレスを増大させる効
果がある。この結果、弾丸がデイスクに貫通し、その結
果弾丸の上記のように定められた稜が上記の切断作用に
より分割線を作り始めたとき、その凹ませによりもたら
されたストレスおよび加圧ガスによりデイスクの凹側に
加えられた力が、デイスク上で弾丸の稜により定められ
た線に沿って行なわれる分割を促進する。

【００２２】上述のことに基づき、本発明は一般に、或
る型の膨張装置と拡大可能な閉じ込め体とよりなる自動
車の膨張安全システムに対しとりわけ有用であることが
判る。この点に関して言えば、弾丸は衝突、衝撃あるい
は減速検出器に共通接続された導火雷管あるいはその他
の電気爆発装置に適当に取り付けられている。導火雷管
により適当な信号が受理されると、弾丸が上述の結果を
もたらすようにバリアを貫通して推進される。その後、
膨張装置が種々の方法で閉じ込め体にガスその他の流体
を供給する。このようにして閉じ込め体に供給されたガ
スの流れは、膨張安全システムの性能に対し潜在的に不
利に影響するおそれのある破片を本質的に含まない。

【００２３】本発明は、既知の膨張安全システムのため
のガス解放メカニズムが、今までに提供していなかった
ような多くの利点を提供する。たとえば、本発明の利点
はまずガス解放に際して生じる破片などの物の減少と言
う点に集中する。その結果、膨張装置と閉じ込め体との
間の追加的な、場合により複雑な接続手段に対する必要
性が除去される。さらに、全ての粒子を効果的には取り
除くことができないばかりか閉塞により膨張装置の性能
にも不利に影響することのあり得るフィルタのような追
加部材が不必要となる。本発明は、弾丸に対する傾斜し
た面と切断稜の適切な数を選択することにより、膨張装
置および／または膨張可能な閉じ込め体の性能に不利な
影響を与える程の量の破片を発生させずに、ガスをむら
なく解放する。

【００２４】

【実施例】以下本発明を、その適切な特徴を図解する添
付図面に示す実施について説明する。一般に本発明は、
無視出来ない量の破片その他の砕片を容器からのガスの
流れに導入しないようにしつつ、容器からガスその他の
流体を解放する装置である。本発明は、ガスその他の流
体のどんな源でも、解放することが望ましい全ての応用
に使用できるが、本発明の破片が少ないと云う特徴は、
本発明を自動車の膨張安全システムに対しとりわけ有用
なものとする。

【００２５】図１に典型的な膨張安全システム２２が概
略的に図解する。この膨張安全システム２２の主要な構
成部材には、検出器２６、膨張装置３０および拡大可能
な閉じ込め体１５８が含まれる。検出器２６が、閉じ込
め体１５８を拡大させる必要のある条件を感知すると、
信号を膨張装置３０に送り、ガスその他適当な流体を膨
張装置３０から導管１５４を経て閉じ込め体１５８へと
解放する。ここでは膨張装置３０の一つの特定の型が説
明されるが、本発明は種々の膨張装置３０とともに使用
可能であること認識されるべきであり、その中には加圧
したガスその他の流体の源のみを含むもの、流れを増強
するため膨張中のある点で点火される推進薬と組合せら
れた加圧ガスの源を利用するもの、あるいは閉じ込め体
１５８を拡大させるために推進薬の点火およびその後の
燃焼のみを利用するものなどが含まれる。

【００２６】本発明とともに使用される膨張装置３０の
一具体例を図２に示す。膨張装置３０は概略的に次のも
のを具備する：加圧ガス源を収容する貯蔵ガス・ハウジ
ング３４、検出器２６（図１）により膨張が必要な条件
が感知されるまで貯蔵ガス・ハウジング３４内にガスを
収容する加圧されたドーム型隔離デイスク３８、制御さ
れた仕方（後に詳細に説明する）で閉じ込め体１５８
（図１）へのガスの流れを開始させるようにデイスク３
８を分割して貯蔵ガス・ハウジング３４からのガスを解
放をさせることを行なう作動アセンブリー５８、および
ガスの初期の拡大の後そこに含まれている推進薬１４６
の点火とそれに続く燃焼により閉じ込め体１５８（図
１）への流れを増強させるガス発生器１１０、である。

【００２７】図２の膨張装置３０の動作においては、検
出器２６（図１）が膨張安全システム２２の動作を要求
する条件を感知すると、検出器２６からの信号がリード
線７８を通ってデイスク３８に接近して配置されている
作動アセンブリー５８に送られる。作動アセンブリー５
８は、そこに適切に取り付けられた弾丸８２を有する電
気爆発装置７４を含む。上記信号を受理すると、電気爆
発装置７４は弾丸８２をデイスク３８に向け（先に述べ
た）制御された仕方で推進してデイスク３８を貫通させ
てこれを分割する。このためガスが貯蔵ガス・ハウジン
グ３４から、内部排出口６６、排出コネクタ６２、外部
排出口７０および導管１５４を通って閉じ込め体１５８
に流れ始める。弾丸８２はその有効直径の関係で外部排
出口７０を通過することは出来ず、膨張中膨張装置３０
内に留まる。

【００２８】ガス発生器１１０は貯蔵ガス・ハウジング
３４内に同軸的に配置され、閉じ込め体１５８が貯蔵ガ
ス・ハウジング３４からの加圧ガスの流れにより初期の
拡大をした後での閉じ込め体１５８への流れを増強す
る。この増強された流れは或る種の変化する条件（その
一つは圧力における変化である）に応じて開始される。
それゆえこの膨張装置３０は、推進薬室１４２に入って
いる推進薬１４６の作動を補助するカップ型の双安定膜
１１８により加圧ガスを収容しているところの参照室１
１４を利用する。

【００２９】双安定膜１１８の第１の位置では双安定膜
１１８の凸表面が参照室１１４内のガスに露出してお
り、その凹表面は、ガス発生器１１０の壁および膜１１
８と推進薬室１４２との間に配置されたデバイダ１３０
に設けられた複数の圧力ポート１２６を通じ貯蔵ガス・
ハウジング３４内のガスに露出している。その結果、上
述の弾丸８２によるデイスク３８の制御された分割の後
でガスが貯蔵ガス・ハウジング３４から閉じ込め体１５
８へと流れるとき、膜１１８の初期の凹表面に加えられ
る圧力は、膜１１８の凸表面に力を加え続ける参照室１
１４内の圧力との関連では減少する。或る程度の圧力差
が発生した後、膜１１８は急速にその第２の位置に反転
し（即ち今度は凸表面が推進薬室１４２に面するように
なる）、衝撃塊１２２を打撃雷管１３８と係合させるよ
うに推進して推進薬１４６を点火する。推進薬１４６の
燃焼により発生した推進薬のガスは、推進薬室１４２か
らガス発生器ポート１５０を通じて排出され、上述の通
路を通じる閉じ込め体１５８への流れを増強する。

【００３０】本発明の重要な点は、膨張装置３０から閉
じ込め体１５８（図１）への充分かつタイムリーな流れ
を許容するばかりでなく、デイスク３８が実質的に無傷
で残り、膨張装置３０の作動に際し発生する異物の量を
有意に減少させるような仕方でデイスク３８が制御され
た方法で分割される点にある。弾丸８２の構造はデイス
ク３８のこの制御された分割に貢献するもので、弾丸８
２の具体例は図３〜８に示される。デイスク３８は、図
２、９〜１０および１５で、ドーム型として示されてお
り、その特に優れた例の利点を以下で述べるが、本発明
の実施によれば、他の構造でも弾丸８２により所望の制
御された仕方で適切に分割することはできる。

【００３１】特に図３〜５に示すように、弾丸８２は、
弾丸８２の先端９０で一点に収斂する複数の傾斜した交
差する面８６を含む。これらの面８６の交差は、それに
より複数の稜９４を決定し、それらはデイスク３８の稜
９４に対応する線に沿う分割を開始するのに用いられ
る。以下でより詳しく論じるように、各面８６は、好ま
しくはほぼ同一のサイズおよび構造で稜９４がほぼ等し
く隔てられ、図１１〜１２および１５に示すようにデイ
スク３８がその各々がデイスク３８の周辺に配置された
リム４２に取り付いたままで残るように、ほぼ等しいサ
イズの花弁状体（ペタル）５４に分割されかつそれらが
流れの方向になびくような結果とする。

【００３２】弾丸８２の先端９０が尖っているので、デ
イスク３８の有意に実質的な部分を何ら取り除くような
こと無しにデイスク３８が効果的に貫通される（即ち、
弾丸８２の貫通によって、デイスク３８の有意な部分が
打ち抜かれたりデイスク３８の残りの部分から分離され
ることは無い）。弾丸８２がデイスク３８を貫通して進
むとき、稜９４に当たる線に沿い稜９４がデイスク３８
を切る。この切断作用は、弾丸８２がその先端９０から
ベース９８までにわたって外向きにテーパー状にされて
いる（即ち、弾丸８２の実効直径が、先端９０からべー
ス９８まで増大している）ことにより達成される。更
に、各稜９４は加圧されたデイスク３８を稜９４に当た
る線に沿って切断または裁断するのに充分な『鋭利さ』
を有している。このことは、デイスク３８の制御された
分割を達成し、膨張装置３０の全作動を通じて破片その
他の異物を流れに導入せずその機能に不利な影響を与え
ない。このようにデイスク３８を実質上千切らずに残す
には上記の端部構造が必要である。デイスク３８の切断
または裁断は、デイスク３８の凹側５０へのガスの圧力
によるデイスク３８内のストレス・レベルにより大いに
増強される。

【００３３】製造処理の一般的法則として、ある金属素
材片の厚みは、その曲げの領域における素材を破断また
は切断せずに形成し得る曲げ半径を決定する要素とな
る。ある金属素材の一片の曲げ半径がその当初の厚みよ
り小さくなったとき、その曲げにおけるクラックが発展
するかあるいは、その領域における素材の実際の切断が
生じる可能性は増大する。したがって、この領域におい
て切断作用を達成することが望ましいときは、素材をそ
の厚みより小さい半径に曲げるべきである。ここに記述
された型の膨張装置３０に使用される典型的なデイスク
３８の厚みは、約０．２５４ｍｍ（０．０１０ｉｎ）で
ある。それゆえ、前述の一般的法則に基づいて、図６に
最も良く示されているところの、稜９４を決定する弾丸
８２の面８６の交差により定まる半径『Ｒ』は、所望の
切断作用を達成するためには約０．２５４ｍｍ（０．０
１０ｉｎ）より小さくすべきである。しかしながら所望
の切断または裁断作用がこれらの領域において達成され
ることを確実にするためには、半径Ｒをデイスク３８の
厚みより有意に小さくすべきである。それゆえこの場合
半径Ｒは、好ましくは、約０．０５１ｍｍ（０．００２
ｉｎ）より小さくすべきである。

【００３４】弾丸８２上での稜９４の明確さを増強する
ためには、面８６は、図３、４および７で最も良く示さ
れるように或る程度の凹面性を有してもよいが、そうし
た凹面性は必ずしも必要でない（即ち稜９４は既に上述
した所望の切断作用を生じるのに充分な小さい半径を有
している）。面８６は所望の凹面性を生じるため稜９４
から下向きにテーパー状にされている。その結果稜９４
は、より効果的な切断作用を生じることによりデイスク
３８の分割を増強するため、本質的に『盛り上げ』られ
ている。これで判るように、稜９４がうんと明確に作ら
れていると、デイスク３８のそれによって定まる予め定
めた線に沿う制御された分割の能力を増強する。しかし
かような明確さが余りに極端だと、弾丸８２がデイスク
３８を貫通するとき弾丸８２の角の部分が残りの部分か
らこわれて外れ去る可能性を不所望に増大させるかもし
れない。

【００３５】図３〜８の弾丸８２およびそのデイスク３
８の、その予め定めた線に沿う切断または裁断による制
御された分割を可能とする幾つかの構造を以下に説明す
る。図１３に示された従来型の円錐状弾丸１６２は図１
１〜１２および１７に示したようにデイスク３８の端部
構造を一様に生じさせることの出来ないものである。円
錐状弾丸１６２の外に凸で平滑な、テーパー状にされた
表面１６６は、デイスク３８の、先に論じた曲げの原理
に基づく曲げの領域における切断を誘導するには到らな
い（即ち、テーパー状表面１６６の半径は、デイスク３
８を予め定めた線に沿って切断するのに充分な程小さく
ない）。円錐状弾丸１６２がデイスク３８を通過すると
き、デイスク３８の曲げは、デイスク３８を、数多くの
ファクタに依存して場合毎に変化し得るデイスク３８内
部のストレスに部分的に符合する線に沿って、引き裂く
ようになる。円錐状弾丸１６２を用いた場合の、デイス
ク３８の予期される典型的な端部構造は、それゆえ図１
４に示される。図１４のデイスク３８の構造から明らか
なように、円錐状弾丸１６２を用いたときは結果が本質
的に予測不可能で、バリア３８の一部が破れ去り膨張装
置３０からの流れに入る可能性がある。

【００３６】弾丸８２の各稜９４の『鋭利さ』は、デイ
スク３８の制御された分割を生じるための所望の切断作
用を達成するのに重要であるが、その他にもこのことに
寄与するフアクタがある。例えば、面８６の傾斜角によ
り定まる稜９４のテーパーの程度も切断作用に影響す
る。或る実施例においては、面は、効果的な切断作用を
提供するため弾丸８２の長軸に関して４５°（或いは、
図４に示すように、先端９０に接する平面に関して４５
°）だけ傾斜している。稜９４の長さは、この角付けお
よび弾丸８２の有効直径に直接影響されるが、以下に論
じるように、望ましい長さはむしろ分割されるデイスク
３８の直径の関数である。しかも各稜９４の長さは、ほ
ぼ等しいことが望ましい。これに加えて、弾丸８２の稜
９４は、切断を実効上突然終わらせる（以下に論じるよ
うに他の力で続いていても良いが）ため、弾丸８２のベ
ース９８まで完全に延び、その全長にわたり上述の『鋭
利さ』を維持すべきである。稜９４が弾丸８２のベース
９８に達するより前にその角を丸めると、弾丸８２がデ
イスク３８を貫通した後デイスク３８の制御不能な引き
裂きを生ずる潜在的な原因となり、その部分の千切れ落
ちの可能性を増大させる。

【００３７】弾丸８２はまた、そのベース９８からその
底部１０２までを、稜９４により生じる分割線と干渉し
ないように構成すべきである。（即ち、ベース９８が、
稜９４の端部を、若し６つの稜９４があれば、弾丸８２
が六方晶系となるように、ほぼ直線的に接続すべきであ
る）。また、弾丸８２のベース９８と底部１０２の間に
ある平行な稜の部分１００を平たくすることも必要ある
いは望ましいことである。更に、所望の切断作用の達成
を確実にするのに、弾丸８２および稜９４の硬度は、デ
イスク３８のそれより定量的に大きくすることが望まし
い。典型的なデイスク３８はインコネル６２５で作られ
るので、弾丸８２のための適当な材料の一つはステンレ
ス・スチールである。

【００３８】弾丸８２の上述の構造が、ほぼ円形のデイ
スク３８を貫いて通過するとき、その切断作用は、図１
１〜１２および１７に示すように、デイスク３８のリム
４２に付いたまま残り、弾丸８２の稜９４および面８６
の数と一致する多数のほぼ三角形状の花弁状体５４を有
するデイスク３８の端部構造を生じる。例えば、若し弾
丸８２が６個の同様なサイズの面８６を有していれば、
分割されたデイスク３８は図１１に示すように一様に６
個の同様なサイズの花弁状体５４を有するものとなる。
一方若し弾丸８２が３個の同様なサイズの面８６を有し
ていれば、分割されたデイスク３８は図１２に示すよう
に、一様に３個の同様なサイズの花弁状体５４を有する
ものとなる。

【００３９】そのようにデイスク３８が分割される花弁
状体５４の得られた数は、デイスク３８の部分が破れ切
れて流れに入る可能性の所望の減少に直接影響する。例
えば花弁状体５４の数が減少すると、その個々のサイズ
が対応して増大するのが当然である。したがってこれら
の花弁状体５４がデイスク３８のリム４２に付いたまま
残るベースの『幅』が増大する。このベース幅が或る程
度まで増大するとこの領域における材料のストレスがデ
イスク３８の制御不能な引き裂きを促進することにな
る。その結果デイスク３８の一部は、当初は弾丸８２に
より制御された仕方で分割されるのであるけれども、こ
れらのストレスで引き裂かれあるいは破れ切れてその後
膨張装置３０からの流れに入ることになる。

【００４０】花弁状体５４の数の増大は、その個々のサ
イズを減少させ、それゆえこれらの花弁状体５４の、デ
イスク３８のリム４２に付いたまま残るベースの『幅』
を減少させ、またこの領域における材料のストレスも減
少させる。しかしながら、花弁状体５４の数が増大する
とき、個々の花弁状体５４が膨張装置３０からの流れに
より千切られあるいは引き裂かれ得るのに充分な程、花
弁状体５４のベースが小さくなる点に到達する。更に、
複数の交差する面８６が、図１３で示した円錐形弾丸１
６２により保持されたような平滑面に近ずく点に到達す
る。（即ち、図６に示す稜９４の半径Ｒが増大し、所望
の切断作用が上で論じた曲げの原理により達成できない
程までになる。）したがって、デイスク３８は稜９４の
切断作用によってではなく主として弾丸８２の曲げ作用
により生じたデイスク３８内のストレスにより支配され
る仕方で引き裂かれることとなり、それらの部分が破れ
千切れあるいは引き裂かれて流れに入る可能性を増大さ
せる。また、図１３の円錐形弾丸１６２に近くなる程に
余りに多すぎる稜９４を有する弾丸８２が貫通した後の
デイスク３８の予想端部構造も、図１４で示されるよう
になる。

【００４１】上述のことに基づき、所望の切断作用によ
り材料の無視出来ない量を流れに導入させないようなデ
イスク３８の端部構造を一様に生じさせるようにするた
めには、弾丸８２に対する面８６および稜９４の数は、
４〜１０の範囲、好ましくは５〜８の範囲がよい。六方
晶系状の弾丸８２（即ち、６個の面８６）が、とりわけ
望ましい結果を生じた。

【００４２】上記した構造の弾丸８２は、デイスク３８
に向けて推進されデイスク３８を所望の仕方で分割す
る。これに関連して、弾丸８２は当初図２および１５に
最も良く示されるように電気爆発装置７４の端部に取り
付けられている。弾丸８２を電気爆発装置７４に取り付
けるには、モールド、クリンプあるいは接着材の使用な
どの数多くの方法が使用できる。検出器２６（図１）が
閉じ込め体１５８（図１）の拡大を要する条件を感知し
たときは、電気爆発装置７４（図２および１５）が弾丸
８２をデイスク３８（図２および１６）に向けて外部ガ
イドまたは他の穴（ｂｏｒｅ）を使用せずに、活性化さ
れて推進される。外部ガイドを使用しないので、弾丸８
２はその底部１０２に空洞１０６（図７及び図８）を有
してもよく、これらの図に最も良く示されるように電気
爆発装置７４の力がそこに集中されるようにしてもよ
い。この力の所望の集中を増強するため、例えば、黒色
火薬を収容している電気爆発装置７４の延長部７５が弾
丸８２の空洞１０６（図７および８に示す）内に嵌合す
るようにされても良い。したがって、材料コストを増大
させ余分な構造的考慮を要する別の外部ガイドに対する
必要性はなくなり、それに代わって、弾丸８２の運動
は、弾丸８２の空洞１０６の電気爆発装置７４の延長部
７５に対する嵌合により当初誘導される。

【００４３】デイスク３８の構造はまたその弾丸８２に
よる制御された分割に寄与する。凹側４６と凸側５０と
を有するドーム形状のデイスク３８は、図９〜１０に最
も良く示されかつ図２および１５に概括的に示されるよ
うに同様な結果を達成するために使用され得る。好まし
くは凹側４６が、貯蔵ガス・ハウジング３４（図２）内
のガスに露出しており、一方凸側５０は弾丸８２（図
２）に面するように配置されている。この特定の配置は
貯蔵ガス・ハウジング３４からのガスの解放により発生
する破片の数を減少させ、かつ電気爆発装置７４および
付属のリード線７８を貯蔵ガス・ハウジング３４の加圧
室の外側に配置することを可能とするなど数多くの利点
を提供する。

【００４４】図１５〜１７を参照すると、デイスク３８
は、図２に示す貯蔵ガス・ハウジング３４内の加圧ガス
によりその凹側４６上に加えられた力で当初からストレ
スを受けた状態にあることが判る。弾丸８２がデイスク
３８に向けて推進され先ずそれと接触するとき、デイス
ク３８は、図１６に示されるように『窪む』こととな
り、弾丸８２はデイスク３８を『貫通し』始めることと
なる。このデイスク３８の窪みはその中のストレスを更
に増大させる。デイスク３８が弾丸８２に貫通されたと
きこれらのストレスが解放され、弾丸８２の稜９４によ
り定まる線に沿うデイスク３８の分割を助ける（即ち、
所望の切断作用が増強される）。貯蔵ガス・ハウジング
３４からのガスの流れがデイスク３８のこれらの線に沿
う制御された分割に更に寄与する。したがって最終結果
は、図１７に示されるようにほぼ同様なサイズの複数の
花弁状体５４となり、その一部が破れて膨張装置３０か
らの流れに入る可能性を更に減少させる。

【００４５】上記したデイスク３８の『ドーム形状』構
造を使用するとき、弾丸８２の直径はデイスク３８の制
御された分割の達成を確保するために必ずしもデイスク
３８のそれと同様である必要はない。例えば、弾丸８２
からのデイスク３８の上述の当初の『窪み』より生じる
デイスク３８内のストレスおよび貯蔵ガス・ハウジング
３４からのガスによるデイスク３８の凹側４６上に加え
られた力によって弾丸８２の稜９４が、完全な分割を達
成するためにデイスク３８をリム４２まで全部切る必要
は無い。制御された切断が或る距離に達する限り、これ
らの他の力が、その一部が千切られる危険を無視出来な
い程増大させないよう、制御された仕方でデイスク３８
の分割を完成する。実際、弾丸８２の直径は、無視出来
ない量の破片の発生または不本意な増大をさせないため
には、デイスク３８のそれの約１／２であった。本発明
の上述の説明は、図解および記述の目的でなされたもの
である。この説明は、本発明をここに記述された形に限
定することを意図していない。したがって、上述の教
示、および当該技術の熟練および知識に釣り合った変更
および改良は本発明の範囲内にある。上に述べた実施例
は、更に本発明を実施する既知の最良の様式を説明し、
当該技術において熟練した者に、そのような、あるいは
他の実施例で、本発明の特定の応用または利用に際して
要求される種々の改良をもって、本発明を利用させるこ
とを意図している。添付の特許請求範囲は、先行技術に
より許容される程度までの代替的実施例を含むものと解
釈されるべきことを意図したものである。

【００４６】

【発明の効果】図１〜２に示した型の膨張安全システム
２２に組み込まれた場合の本発明の動作において、検出
器２６は、膨張安全システム２２の活性化が要求された
とき、電気爆発装置７４に信号を送り、電気爆発装置７
４がこの信号を受理すると、弾丸８２は、所望の結果を
達成するため、デイスク３８に貫通するように推進され
る。先端部に稜をもつ構造の弾丸８２が当初例えばデイ
スク３８から約８ｍｍ（１／４ｉｎ）のところに置か
れ、毎秒、約１５０〜１８０ｍ（５００〜６００フィー
ト）の範囲の初期速度でデイスク３８に向け推進され、
デイスクを制御性よく破片を生じないように花弁状に分
割する。先端部の鋭い稜によってデイスクが均一にむら
なく分割される。その後ガスが貯蔵ガス・ハウジング３
４から閉じ込め０１５８に流れ込む。このとき膨張安全
システム２２の性能に不利に影響するような量の異物は
混入しない。弾丸８２の直径を個々の内部および外部排
出ポート６６、７０の直径より大きく選ぶことにより、
弾丸８２は動作中膨張装置３０内に留まり、閉じ込め体
１５８に入り込まない。

【図面の簡単な説明】

【図１】典型的自動車膨張安全システムのブロック図

【図２】それとともに本発明が利用される膨張装置の或
る型の長手方向断面図

【図３】弾丸の一実施例の斜視図

【図４】図３の弾丸の側面図

【図５】図３の弾丸の上面図

【図６】図３の弾丸の隣接面の交差を説明する図面

【図７】図３の弾丸の底部から見た第２の斜視図

【図８】図３の弾丸の底面図

【図９】本発明に有用な、隔離デイスクの好ましい構造
の斜視図

【図１０】図９のデイスクの線１０〜１０に沿う断面図

【図１１】図９の隔離デイスクの、弾丸の一実施例が貫
通した後の斜視図

【図１２】図９の隔離デイスクの、弾丸の他の実施例が
貫通した後の斜視図

【図１３】尖つ先端と、先端を形成する平滑な表面のテ
ーパー状部を有する弾丸の斜視図

【図１４】図９の隔離デイスクの、図１３の弾丸が貫通
した後の期待構造における斜視図

【図１５】図９の隔離デイスクに向け推進される前の、
弾丸の一実施例の側面図

【図１６】弾丸の一実施例の、図９の隔離デイスクに最
初に接触し貫通するときの側面図

【図１７】弾丸の一実施例の、図９の隔離デイスクに完
全に貫通し通過した後の側面図

【符号の説明】

２２ 膨張安全システム ２６ 検出器 ３０ 膨張装置 ３４ 貯蔵ガス・ハウジング ３８ ドーム型隔離デイスク ４２ リム ４６ 凹面 ５０ 凸面 ５４ 花弁状体 ５８ 作動アセンブリー ６２ 排出コネクタ ６６ 内部排出口 ７０ 外部排出口 ７４ 電気爆発装置 ７５ 電気爆発装置７４の延長部 ７８ リード線 ８２ 弾丸 ８６ 面 ９０ 弾丸８２の先端 ９４ 稜 ９８ ベース １００ 部分 １０２ 底部 １０６ 空洞 １１０ ガス発生器 １１４ 参照室 １１８ カップ型の双安定膜 １２２ 衝撃塊 １２６ 圧力ポート １３０ デバイダ １３８ 打撃雷管 １４２ 推進薬室 １４６ 推進薬 １５０ ガス発生器ポート １５４ 導管 １５８ 閉じ込め体 １６２ 円錐状弾丸 １６６ 表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブレント エー． パークス アメリカ合衆国 コロラド州 80111 エ ングルウツド， サウス メイコン ウエ イ 6153

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧ガスを収容するための第１の手段；
   加圧ガスの逸出に対するバリアを提供するための第２の
   手段；および前記第１の手段からの加圧ガスの流れを許
   容するため、前記第２の手段を破裂させるための第３の
   手段であって、弾丸を含み、前記弾丸が動くようにされ
   た時、前記弾丸は前記第２の手段を貫通して通過し、前
   記第２の手段の殆ど全てが一緒に残り、かつ実質的に前
   記第２の手段の破片を生じないようにした第３の手段；
   を具備する膨張装置。
2. 【請求項２】 前記弾丸が、複数の面を有するヘッドを
   含み、前記面の各々が少なくとも一個の境界稜を用いて
   定められ、前記境界稜が、前記面の二つの境界を決定す
   ることを特徴とする請求項１の膨張装置。
3. 【請求項３】 前記境界稜の各々が、半径により規定さ
   れ、前記半径が、前記第２の手段の前記弾丸が通過する
   部分の厚さより実質的に小さいものである請求項２の膨
   張装置。
4. 【請求項４】 前記境界稜が、ほぼ直線である請求項２
   の膨張装置。
5. 【請求項５】 前記弾丸ヘッドが、実質的に一点である
   突端を含み、前記点および前記境界稜が、前記弾丸が前
   記第２の手段を貫通して動く時、切断作用を提供するも
   のである請求項２の膨張装置。
6. 【請求項６】 前記面の各々が、前記面の他のものとサ
   イズにおいてほぼ等しく、かつ前記境界稜および面が、
   実質的に一点である突端に向かい収斂している請求項２
   の膨張装置。
7. 【請求項７】 前記面の各々が、凹面である請求項２の
   膨張装置。
8. 【請求項８】 前記面の数が、３より大きく１１より小
   さい請求項２の膨張装置。
9. 【請求項９】 前記第２の手段の部分の前記厚さが、前
   記半径の大きさより約３〜１０倍大きい範囲にある請求
   項３の膨張装置。
10. 【請求項１０】 前記弾丸が複数の面を含み、弾丸が前
    記第２の手段を貫通して通過した後、前記第２の手段が
    多数の花弁状体（ペタルズ）を有するものとなり、その
    花弁状体の数が、前記面の数に依存するものである請求
    項１の膨張装置。
11. 【請求項１１】 前記第２の手段が、前記弾丸に面する
    凸側と、そこに加圧気体が作用する凹側とを有するデイ
    スク手段を含む請求項１の膨張装置。
12. 【請求項１２】 前記デイスク手段が予めストレスされ
    ている請求項１１の膨張装置。
13. 【請求項１３】 前記弾丸が前記第２の手段を貫通して
    通過した後、前記第２の手段が花弁状体を含むものとな
    り、前記花弁状体が、前記弾丸の前記第２の手段を貫通
    通過に際して動く方向と反対の方向に向いている請求項
    １１の膨張装置。
14. 【請求項１４】 弾丸をバリア手段に向けて推進させる
    ステツプ、および前記弾丸を使用し前記バリア手段のほ
    ぼ全部の部分が共に残っている間に前記バリア手段の断
    片が実質的に生じないように前記バリア手段を破裂させ
    るステツプ、 を備えた膨張装置中の気体の流れを許容するための方
    法。
15. 【請求項１５】 前記破裂ステツプが前記バリア手段中
    に花弁状体を生じさるステツプを含み、そして前記花弁
    状体の数が前記弾丸の面の数に依存していること、を特
    徴とする請求項１４の方法。
16. 【請求項１６】 前記破裂ステツプが、前記花弁状体を
    前記弾丸の運動方向と反対の前記方向に動かすガス流の
    使用を含む方法であるところの、請求項１５の方法。