JPH06503532A - 電熱によって膨張する拘束システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 によって　る　／ステム 旦Ｉ目と１量 この発明は広く受動車の拘束システムに関し、より詳しくは、「エアーバブグＪ タイプの乗員拘束システムのエアークｙ／謬ンを膨張させるために充分な量のガ スを生成するために電熱のエネルギーを用いるガス発生器に関する。

「エアーバッグ」タイプの乗員拘束システムは、乗り物の事故によくある重大な 損傷から自動車の乗員をより良く保護する必要性への対応の中で進歩してきた。

受動的な拘束手段として有効であるためには、システムのエアークラン璽ンは衝 突の衝撃時の約５０ミリ秒又はそれ以下の間に完全に膨張させられなければなら ない。この時間は、他の種々の要因の中でも何よりも衝突の大きさと位置を感知 するために必要とされる時間に関係する。

「エアーバッグ」タイプの乗員拘束システムの改良の歴史において、適当な膨張 ガスの発生手段がないという持続する問題がある。これは、ガス発生器が、２０ 〜５０ミリ秒という時間の猶予の間に、「エアーバッグ」を完全に膨張させるに 充分な、最大で５００リツトルにも達する量のガスを発生させることができなけ ればならないことによるものである。この／ステムは一般に、エアーク１シ賃ン を膨張させるために、有毒でなく、可燃性でないガスを用いることができなけれ ばならない。なぜなら、エアークブ７１ンは、収縮の時に最終的に乗客のコンパ ートメントに開口し、また、実際の衝突時や非衝突時における意図しない膨張時 にクブン璽ンが破裂する可能性があるためである。また、ガス発生器は、何年も の間、広い範囲の通常環境条件のもとで、衝突事故の際のシステムの有用性に影 響を与えることなく、休止状態で収容されている必要がある。

長期間の有用性があり、有毒でない膨張ガスを急速に発生させることができると いうゴールが、種々の翼なるレベルの成功によって達成された。

本当の意味で機能する「エアーバッグ」タイプの乗客拘束システムに対する要求 を満たそうと試みた最初のシステムは、エアークツ／Ｎンを膨張させるために高 圧の貯蔵ガスを用いていた。事前に設定されたしきい値レベルよりも大きいよう な減速を感知したときは、貯蔵容器からガスが導出され、二アーク１ン曹ンを膨 張させる。これらの装置は、エアーク、ｖ扉ノを充分に膨張させたものの、重量 、寸法、コスト及び信頼性などについての多くの不利な点を持っていた。このよ うな装置の例は、米国特許３，８３７，６７１によって与えられ、これはここに 参照文献として取入れられている。

花火技術に基づくガス発生装置もまた用いられており、これは、乗り物が衝撃を 受けたときにアジ化ナトリウムのような推進薬が燃焼させられ、充分なガスが発 生させられるものである。アジ化ナトリウムを燃焼させるガス発生器の例として は、米国特許４，９２９．２９０があり、これはここに参照文献として取入れら れている。アジ化ナトリウムの膨張装置は多（の欠点を持っている。第１に、Ｍ ｌｌ典薬製造が本質的に危険であり、少なくとも推進薬がベレット化させられる までは、偶然の発火や爆発のかなりの危険がある。第２に、アジ化ナトリウムは 燃焼した時に有害な副生成物及び半燃焼物を生成する可能性があり、これはエア ークツ／１ンのり１シ璽ン材料を通して燃える可能性がある。半燃焼物が乗員に 損害を与えることを防止するためにガスフィルタが設けられ、エアークラン璽ン の内側には「ｌ！を過して」燃焼することを防止するための特別のコーティング が施されている。アジ化ナトリウム膨張手段のさらなる不利な点は、その好まし くない寸法、重量、コスト及び、それが試験をすることも再使用もできないとい う事実である。

提案されている第３のガス発生手段は、先に述べた貯蔵ガスと可燃性の推進薬装 置の組合わせである。この仕組は、推進薬が点火され、発生したガスが、貯蔵さ れた高圧ガスによって補われるものである。このような装置の例は、米国特許３ ．９６６．２２６によって与えられる。これは、ここに参照文献として取入れら れている。

上述した装置は、いずれも指摘された欠点のために、特別に魅力があるとは言え ない。このような制約によって、「エアーバッグ」タイプの乗員拘束システムの 開業的な製造と実施が困難になっている。消費者の要求と政府による安全上の要 請は増加し続けており、上述したような制約を乗り越えられるようなガス発生装 置に対する需要が存在する。

茜μＢλＡ１ この発明によれば、「エアーバッグ」タイプの乗員拘束システムが与えられ、こ れは、１つのセンサ又は自動車の種々の点に搭載された一連のセンサを含み、こ の搭載点は、衝突に基づく乗り物の減速が、その位置と大きさについて感知する ことができるように配置されている。

電熱装置が、電子制御ユニブト（以下、ＥＣＵという）に電気的に接続されてお り、種々のセンサからの情報を受け、それによって、事前に設定した大きさでか つ位置における減速によって直ちにＥＣＵに連絡され、ガス発生工程が開始させ られる。

電熱手段は、その中に搭載された電極を有する部屋つまりキャビティを形成する 中空の空間を有する。膨張工程を開始するという指令を受けて、ＥＣＵは、電極 に対して高電圧パルスを送り、これが電極間においてアークを発生させ、プラズ マのバブル又はジェツトを生成する。このガス発生工程を開始させる高電圧・低 電流のパルスは、１つのコンデンサ、コンデンサ群、又はバッテリー装置のよう なエネルギー貯蔵装置によって与えられる。このエネルギー貯蔵装置は、ＥＣＵ と一体であっても、またそれと分離していてもよい。

このＥＣＵは、電熱装置にエネルギーを供給しつづけ、プラズマジェットは連絡 通路を介して反応性材料を収容する第２の部屋に導かれる。プラズマジＪＬ　ツ ）の高温によって、反応性材料は加圧されたガスに変換させられ、これはさらに 、順次エアークツシーンの中に移動してエアーク１シ謬ンを膨張させる。反応性 材料を含む部屋は、連絡通路を介してシステムのエアークラン１ンの内部に通じ ており、この連絡通路はガスが部屋からエアーク１シ１ンへ流れることを許容し 、それによって、ニアークツ／Ｍンを膨張させる。この連絡通路には、エアーク ラン璽ンを膨張させる前に、ガスから粒状物を取り除くためのフィルタが設けら れている。用いられるエアークラン１ンは、音を出すもの、又は音を出さないも ののいずれでもよい。音を出すエアークフシ１ンの一例が米国特許３，９１０， ５９５で与えられている。

反応性材料は、従来技術の花火装置とは具なり、不燃性化学反応によって加圧ガ スに変換させられる。この発明の反応性材料は広い範囲の環境条件において安定 であり、プラズマによって生成されるような高温においてのみ反応する。このた め、現在使われている装置において起る製造上及び保存上の危険は解消されてい る。

この発明のＥＣＵは、電源が電熱手段にエネルギーを供給する時間を調整するこ とができ、従って、ガスに変換される反応性材料の置を調整することができる。

衝撃と「エアーバッグ」が完全に膨張する間の時間は、減速を感知してガス発生 工程を開始させる時間が与えられている場合でも、この種の装置に必要とされる 時間の中に充分入っている。さらに、このガス発生装置によって生成されるガス は毒性かなく、乗客を健康に影響を与えることな（ガスに晒すことができる。

１１亘皇ｍ 図１は、この発明の主要な構成部品の模式的な図である。

図２は、この発明の電熱手段と、電熱ガス発生器の詳細な図面である。

図３は、この電熱ガス発生装置の第２の実施例の詳細な図面である。

ましい　の　に こで、図１を参照すれば、膨張可能な乗員拘束システム（１１）は、１つの又は １群の減速セ／す（１０）、電熱装置（１４）、電熱ガス発生器（１６）、電子 制御ユニブトつまりＥＣＵ（１２）とそれに関連する電ｆｉ（１３１、膨張可能 なエアークラン１ン（１８）及びエアークブ／ＩＩンを乗客用区画から分離し、 膨張条件下において開（カバー（２０）を含むものとして示されている。参照文 献としてここに取入れられている米国特許４，９５７，０３５及び４．７１５． ２−６１に例示されている如く、電熱膨張の技術の分野でよく知られているよう に、電源（１３）は、コ／デ／す、バブテリー又はそれらの結合等、高電圧・低 電流の／４ルスを提供するのに適当な形態のものとすることができる。電源（１ ３）はＥＣＵ（１２）と一体とすることもできる。

事前に設定した衝撃方向から設定した最大レベルを超える減速が起きたことを指 示するセンサ（ｌＯ）からの信号に対応して、ＥＣＵ（１２）は衝突の事実をそ の位置とレベルを確認して、もししきい値を超えるような減速であることが確認 された場合には、ＥＣＵは電源（１３）を電熱装置（１４）に電気的に接続させ る。

センサ（ｌＯ）がシステム（１１１を動作させるために必要な減速のしきい値レ ベルは、このシステムが用いられる自動車の特性に依存する。従って、ＥＣＵの 中のセンサをも含むセンサ（ｌＯ）によって動作するシステムの感受性は、この 技術分野においてよく知られているように、自動車乗員拘束システムの要請に沿 うように調整することができる。

図２を参照すると、この発明の電熱装置（１４）は、電熱ガス発生器（１６）の ／％ウジング〈２４）の開口部（２２）の内側にシール可能な状態で嵌合するよ うに設計されたハウジング（２１）を含んでいる。図示された実施例においては 、ノールは、電熱ガス発生器のハウジング（２４）の開口部（２２）の結合ねし く２５）と共同して機能する電熱手段のハウジング（２１）のねじ（２３）を用 いることによって達成されるが、しかしながら、いくつかの他の等価なンーリン グ方法も用いることができることも認識されている。

図示された実施例においては、電熱装置の／＼ウノング（２１）と電熱ガス発生 器のハウジング（２４）の形状は、この発明の構造的特徴どうしの間の関係を図 解するように与えられている。当然に、電熱ガス発生器（１６）と電熱装置１４ の形状は、この装置が用いられる自動車上に与えられた領域、又は利用できる領 域に依存することになる。典型的には、運転者側のユニットに対しては電熱ガス 発生器（１６）と電熱装置（１４）は円形の断面を持つほぼ環状の形状をしてお り、一方、乗客側のユニットは、通常、はぼ円形の断面を維持しつつ、しかもよ り長くそしてより円筒状の形状をしている。

電熱装置のハウジング（２１）における一連の連絡用開口部（２６）が、電熱ガ ス発生器（１６）のハウジング（２４）における対応する開口部（２７）と適合 するように配置されており、それによって相互の流通が可能となっている。整列 された流体流通開口部（２６，２７）は、電熱手段（１４）と電熱ガス発生器（ １６）の間の迅遣で！［接的な連絡を行わせるように配置されている。

ＩＩ電熱装置１４）はほぼ中空であり、可融性のリック（３０）によって連結さ れた電極（２８）を提供する。この可融性のリンク（３０）は、既知の操作特性 を有する材料の中から、作動の信頼性があり、テストが可能であるようなものが 選ばれる。

この技術分野において知られた可融性のリンクには多くのタイプのものがあり、 必要とされる特徴に応じてそのタイプが選択される。しかしながら、好ましい実 施例においては、このリンクは薄いアルミニウムのワイヤである。

可融性リンク（３０）の継続的な使用可能性は、それを昇華させるのに必要なレ ベルよりも低いエネルギーのパルスを与え、それを流れる電流を検知することに よってテストすることができる。この方法によって、例えば、自動車が発進する 毎に、又は稼動中に、自動車の点検の一部として、システムの一部の自動的なテ ストが可能である。この発明のＥＣＵ（ｔ２）はまた、システムの全ての要素の 状況をモニターするシステムの完全な診断機能を提供することもできる。

固体状又は液体状の反応性材料（３４）は、電熱装置（１４）を取り囲む電熱ガ ス発生器のハウジング（２４）の中に収容されている。電熱ガス発生器のハウジ ングの開口端部（３２）には、従来からある粒子フィルタ（３６）が設けられて いるが、これらのフィルタは特定の反応性材料の場合には不要である。

好ましい実施例においては、反応性材料（３４）は金属アルミニウムパウダーと 、水性ゲルの混合物の組合わせとしてもよい。この組合わせは広い範囲の環境条 件において非常に安定であり、電熱装置（１４）によって生成されるような高温 高圧においてのみ反応する。当然ながら、添付された請求の範囲の中で具体化さ れるこの発明の概念の視野から外れることなしに、現在ここで開示されている材 料を他の反応性材料で置き換えることは可能である。

発明の電熱装置とガス発生器の操作について、先に述べた図面を参照しつつ、以 下に説明する。

センサ（１０）によって事前に設定されたしきい値レベルを超える減速が検知さ れ、ＥＣＵ（１２）に伝達されて確認されると、電源（１３）が電熱装置（１４ ）の電極（２８）の間に接続され、可融性のリンク（３０）を溶融又は昇華させ 、プラズマ発生の技術において知られているように、電極（２８）の間にアーク を維持し、イオン化ガス又はプラズマを生成する。電極（２８）の間のアークは また、可融性のワイヤ（３０）を用いることなく、電極（２８）の間の距離と電 源（１３）から供給される電圧を電極の間の電圧がアークを形成するように調整 することによっても、。

可融性ワイヤの昇華によって形成されるアークと同様に形成される。

高温のプラズマジェットは、流通開口部（２６，２７１を介して電熱装置（１４ ）から排出され、電熱ガス発生器（１６）に入る。プラズマジェットは、反応性 材料（３４）をガスに変換し、このガスは電熱ガス発生器ハウジング（２４）の 流通路く３２）を通うてフィルタ（３６）を通り、エアークフン璽ン（１８）の 中に流れる。フィルタ（３６）は、ガスがエアークラン欝ン（１８）に入る前に 、ガスからどのような粒状物体をも除去する。エアークフシ欝ンが加圧すること により、カバー（２０）を破って乗客用区画に入り、その中の乗員を拘束し、保 護する。ガスはエアークプン習ン（１８）の中に流入するに従い冷却され、その 中の乗員の燃焼の危険性を少なくする。

電源（１３）が電熱装置Ｉ（１４）に接続されている時間の長さは、ＥＣＵ（２ ２）によって制御される。この制御機能は、それが間接的に、生成されたガスの 圧力の時間に対する関係を決定するという点で重要であり、この関係は、特定の 乗り物と、これに想定される乗員についての運動学的見地から最適なものにする 必要がある。ＥＣＵは、電［（１３）を電熱手段（１４）から切り離すことによ って、エアークブ／璽ン（１８）の膨張を停止させることができる。電圧がプラ ズマの形成に有効である時間の長さを調整することによって、ガスの発生を制御 することができる。従って、生成し、エアークラン１ンに流入するガスの圧力及 び量又は体積は、このようにして電源が電熱装置に接続されている時間の長さを 調整することにより、制御することができる。このように、発生したガスの圧力 と量が、用いられる特定の自動車の衝突条件下におけるエアーク１ｖＷンに対す る要求について差別化される。

この工程によって生成されたガスが、それがエアークラン１ンを充満するときに 急速に冷却される点は重要であり、留意する必要がある。通常はガスは乗客コン パートメントに流通するため、及びり１７重ンが破裂した場合において、温度が 低い場合には乗員が燃えるという危険性が排除される。

好適な実施例においては、／ステムは使用の後で再装備され、これによってそれ が再使用可能となる。これは電熱手段（１４）を除去し、電極（２８）の間の可 融性リンク（３０）を交換し、電熱ガス発生１１（１６）の中に反応性材料（３ ４）を再充填し、もし汚れている場合にはフィルタ（３６）を新しいものと交換 することによって達成される。

図３に示されているような第２の実施例においては、膨張性乗員拘束／ステム（ １１）には、いくつかの独立な電熱ガス発生器（１６）と電熱装置（１４）が設 けられている。全ての電熱ガス発生器（１６）が、エアーク１／嘗ン（１８）と そのそれぞれのフィルタ（３６）を介して連絡されているが、１つの電熱装置（ １４）のみがＥＣＵ（１２１によって起動させられる。第１の電熱ガス発生器（ １６）の中の反応性材料（３４）がガスを発生させるために用いられた後、次の 電熱装置（１４）がＥＣＬＩに電気的に接続されることによって、システムが使 用可能な状態になる。このようにして、／ステム（１１）は、交換や再充填を行 う必要なしに、いくつかの衝突に対して用いることができる。

同様に、電熱装置（１４）が同時に起動され、ＥＣＵ（１２）によって制御され るようにすることもでき、いずれの手段の起動も感知された減速の強度と方向に 関係する。ＥＣＵの論理回路は、必要な場合には、どの部屋がエアークノン腸ン を膨張する必要があるかを決定する。このようにして、このり１／ツンは、最後 まで完全に膨張してしまうのではな（、制御しながら膨張させることができる。

この装置はまた、乗り物の事故においてよく見られる第２の衝撃の際に、多重的 膨張を行わせることができる。

ここまで、発明の１つの特定の実施例が説明され、図解されてきたが、この発明 の説明は実施例を介して行われており、ここに添付される請求の範囲の中で具体 化された発明の概念を変えることなく改変させることができることは明らかであ る。例えば、この発明の電極の間にアークを発生させるには、可融性のリンクを 用いることなく電極の間で直接的に行うような数多くの方法があり、上で説明さ れた方法は、出願人によって選ばれた方法にすぎない。

また、前述したような好適な実施例において、全てのセ／す機能をＥＣ１Ｊの中 に置くことも可能である。また、ＥＣ１Ｊと電源、センサ、電熱装置、ガス発生 装置を１つのユニットに一体化することもまた可能である。従って、全ての膨張 性乗員拘束システムをユニットとして製造し、搭載することができ、これによっ て、装着と交換が簡単になる。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．「エアーバッグ」タイプの乗員拘束システムであって、１又はそれ以上の減 速センサと、上記センサに反応する制御ユニットと、上記制御ユニットによって 制御される電源と、膨張性の乗員拘束用クッションと、上記電源に対して接続可 能なプラズマ形成手段と、そして、上記プラズマ形成手段との間に流体の流通路 を持つガス発生手段とを有し、上記ガス発生手段は反応性材料を含み、ここにお いて、上記センサからの信号は制御ユニットをして上記プラズマ形成手段を起動 させてプラズマを発生させ、このプラズマは上記反応性材料と流通させられ、こ の反応性材料は上記プラズマによって加熱されてガスに変換され、これは上記膨 張性クッションを膨張させる。
2. ２．「エアーバッグ」タイプの乗員拘束システムであって、１又はそれ以上の減 速センサと、上記センサに反応する制御ユニットと、上記制御ユニットによって 制御きれる電源と、膨張性の乗員拘束用クッションと、上記電源に対して接続可 能なプラズマ形成手段と、そして、上記プラズマ形成手段との間に流体の流通路 を持つガス発生手段とを有し、上記プラズマ形成手段は少なくとも一対の電極を 含み、上記ガス発生手段は反応性材料を含み、ここにおいて、上記センサからの 信号によって制御ユニットが上記電源からの電圧を上記一対の電極に負荷し、そ れによって、プラズマを形成させ、上記プラズマは上記反応性材料に流通させら れ、上記反応性材料は上記プラズマによって加熱されて上記膨張性クッションを 膨張させるガスに変換される。
3. ３．「エアーバッグ」タイプの乗員拘束システムであって、１又はそれ以上の減 速センサと、上記センサに反応する制御ユニットと、上記制御ユニットによって 制御される電源と、膨張性の乗員拘束用クッションと、上記電源に対して接続可 能なプラズマ形成手段と、そして、上記プラズマ形成手段との間に流体の流通路 を持つガス発生手段とを有し、上記プラズマ形成手段は少なくとも一対の電極と 可融性のワイヤを有し、上記ガス発生手段は反応性材料を有し、上記センサから の信号によって制御ユニットが上記電源から上記可融性ワイヤに対して電圧を負 荷してワイヤを昇華させ、それによってプラズマを形成し、このプラズマは上記 反応性材料に流通させられ、上記反応性材料は上記プラズマによって加熱されて 上記膨張性クッションを膨張させるガスに変換される。
4. ４．請求の範囲２に記載の乗員拘束システムであって、上記プラズマ形成手段は さらに、上記一対の電極を接続する可融性のワイヤと、上記一対の電極を取り囲 む第１のハウジングとを有し、上記第１のハウジングには、ハウジングの中に形 成されたプラズマが出てゆくのを許容する流体の流通用開口部が形成されている 。
5. ５．請求の範囲４に記載の乗員拘束システムであって、上記ガス発生手段はさら に第２のハウジングを有し、この第２のハウジングは上記第１のハウジングをシ ール可能に受入れるための開口部を形成し、上記第２のハウジングは上記流通用 開口部を介して上記第１のハウジングの内部と連通し、上記第２のハウジングは さらに、上記膨張性クッションと流体的流通関係にある。
6. ６．請求の範囲５に記載の乗員拘束システムであって、上記反応性材料が上記第 ２のハウジングの中に保持されている。
7. ７．請求の範囲６に記載の乗員拘束システムであって、上記流通用開口部は、上 記反応性材料を加熱してガスに変換するために、上記第１のハウジングの中に形 成されたプラズマが上記第２のハウジングの中へ流人することを許容する。
8. ８．請求の範囲７に記載の乗員拘束システムであって、上記第２のハウジングは 、上記プラズマと上記反応性材料によって形成された上記ガスが上記膨張性バッ グの中に流人することを許容する開口部を提供する。
9. ９．請求の範囲８に記載の乗員拘束システムであって、上記開口部は、上記ガス が上記バッグに入るときに上記ガスから粒状物を取り除くためのフィルタを含む 。
10. １０．「エアーバッグ」タイプの乗り物乗員拘束システムにおいて用いられる膨 張性クッションを膨張させる方法であって、事前に設定されたしきい値レベルを 超える乗り物の減速を検知する工程と、 上記検知された減速に応答して電源をプラズマ発生手段の間に接続して電圧を負 荷することによってプラズマを形成する工程と、上記プラズマを固体又は液体の 反応性材料に流通させ、上記反応性材料を加熱して電熱的にガスに変換する工程 と、及び上記ガスを上記膨張性クッションに流通させて、上記クッションを上記 ガスによって膨張させる工程とを有する。