JPH11503398A - ガス発生化合物によって作動する車両搭乗者拘束システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （１）ニトログアニジンと、（２）酸化剤と、（３）シリコンまたはアルミニュームの酸化物、シリコンとアルミニュームとの混合酸化物またはシリケートからなるガス発生化合物を組み込んだ車両搭乗者拘束システム。車両搭乗者拘束システムはエアバッグまたはシートベルトプレテンショナーで構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス発生化合物によって作動する車両搭乗者拘束システム 本発明はガス発生化合物によって作動する車両搭乗者拘束システムに関する。 車両搭乗者拘束システムは今日、広く利用されるようになった。このようなシ ステムの典型的なものは膨張型エアバッグと、シートベルトプレテンショナーで ある。これらの両用途において、衝突の際にきわめて急速にガスを発生できる化 合物が必要である。エアバッグの場合、化合物はバッグの膨張に必要であり、シ ートベルトプレテンショナーの場合、この化合物はプレテンション印加メカニズ ムを作動させるための動的な力が供給される。このような化合物は一般的に火成 技術的性格のものであり、電気的または機械的に点火される点火装置によって点 火される。 これまでに様々なガス発生化合物が提案されてきたが、その内にはアジ化ナト リュームをベースにした化合物、単一ベースまたは二重ベースの噴射化合物及び アミノテトラゾールをベースにした化合物を挙げることができよう。しかし実際 上、このような化合物のいずれも完全に満足のいくものとして確認され たものはなかった。 アジ化ナトリュームをベースにした化合物はそれら重量の約５０％を窒素ガス として形成するに過ぎず、重量比で残りの５０％は、例えばエアバッグの膨張に 寄与せず、高温ガスの流れからフィルタ除去が必要な固体生成物からなる。アジ 化ナトリューム自体は極めて毒性が強く、製造コストが高く、処理が難しい。し かし、放出される噴射ガスはほとんど全量が窒素であり、従ってそれ自体は毒性 が低いため広く利用されている。 単一ベースまたは二重ベースの推進剤の有効な寿命期間は高温で蓄えるとき限 定された値になる。そのため、高温な気候、例えば米国やオーストラリヤの砂漠 地域を疾走する自動車中に設備されるエアバッグにニトロセルロースを含むこれ ら推進剤を用いることについて若干の懸念が表明されたが、このような推進剤か らは１５年という寿命期間が得られぬためである。更に、一酸化炭素は推進剤の 燃焼生成物の重量比で約３３％を構成し、このガスには相対的に毒性がある。し かし、単一ベース又二重ベースの推進剤にはその重量の９９．５％以上がガスに 変換され、固体の生成物をフィルタ除去するための手段を講ずる必要がほとんど 無いという大きな利点がある。 アミノテトラゾールとアミノテトラゾールの誘導体（例えば５−アミノテトラ ゾール）をベースにした化合物は単一ベースまたは二重ベースの推進剤よりも安 定性に優れ、アジ化ナトリュームよりも毒性の点で勝っている。ガスへの変換百 分率は重量比６０〜７０％で、その内の殆どは窒素であり、二酸化炭素の最大値 は１０％に及ぶけれども、一酸化炭素は極微量である。化合物はアジ化ナトリュ ーム化合物よりも少ない重量の固体粒状燃焼生成物を形成するが、単一ベースま たは二重ベースの推進剤よりも多量の固体粒状燃焼生成物を形成する。しかし、 アミノテトラゾールの初期製造コストは比較的高く、アミノテトラゾールの利点 はこの要因を凌駕するには不十分である。 毒性が低く、燃焼生成物も同様に毒性が低く、点火時に重量の内の高い割合で ガスに変換され、長い時間にわたり高温で安定性があり、比較的経済的に製造、 ハンドリングおよび処理ができるガス発生化合物を必要とすることが前文から明 らかであろう。 本発明によれば、車両搭乗者拘束システムに使用するニトログアニジンからな る安定したガス発生化合物が提供される。 本発明は、 （１）ニトログアニジンと、 （２）酸化剤と、 （３）シリコンまたはアルミニュームの酸化物、シリコンとアルミニュームと の混合酸化物またはシリケートと からなるガス発生化合物を組み込んだ車両搭乗者拘束システムを提供する。 本発明による化合物のニトログアニジン成分（１）は「Picrite」または「Ｎ Ｑ」という俗称で商業的に調達ができる。好ましくは、その成分は長く細い結晶 質の針状体からなるアルファ形態で使用する。その成分は毒性が比較的低く、比 較的安価に製造ができる。 本発明による化合物に使用する酸化剤成分（２）も好ましくは毒性が低く、燃 焼生成物は毒性が低い方がよい。適切な酸化剤には例えばナイトレート（硝酸塩 ）が含まれ、詳しくは金属のナイトレート、更に詳しくはアルカリ金属とアルカ リ土類金属、特にナトリューム、カリューム、ストロンチュームナイトレート（ 硝酸ストロンチューム）とが含まれる。 過塩素酸カリュームのような他の酸化剤も単独に、または金属ナイトレートと 共に使用することもできる。 ビスマス、バリューム、バナジューム及びクロムの各塩類からなる酸化剤は、 化合物自体またはその燃焼生成物、あるいは双方に毒性があるため好ましくない 。 化合物の成分（３）はシリコンまたはアルミニュームの酸化物、シリコンとア ルミニュームとの混合酸化物またはシリケートからなる。酸化剤成分の燃焼によ って形成される単一または複数の酸化物と反応しシリケート、アルミン酸塩また はそれらの混合化合物を形成することができるものが好まし材料である。第三の 成分に対応する適切な化合物にはシリカ、アルミナ、シリコアルミネート、珪藻 類の固体及びシリケートを含む材料が含まれる。第三の成分は、細かに分割され た状態で存在することが好ましい。 本発明の化合物はその総重量に基づき、重量比で５０〜６７％のニトログアニ ジンと、重量比で３０〜４５％の酸化剤と、重量比で３〜５％のシリコンと／ま たはアルミニュームを含む化合物とからなることが好ましい。 本発明による化合物は相対的には毒性がなく、０．０２％以下の一酸化炭素を 含むガスに重量の７８％以上が変換され得ることが好ましい。その化合物は例え ば２００℃までの高温で安 定していることが好ましい。 本発明による車両搭乗者拘束システムは自動車安全拘束装置またはシートベル トプレテンショナーとして使用することができる。 本発明による車両搭乗者拘束システムに組み込まれる化合物の好ましい態様を 以下の実施例に基づき説明する。実施例 本発明による固体のガス発生化合物は重量比で５８．１％のニトログアニジン と、重量比で３７．９％の粒状硝酸ナトリュームと、重量比で４％のシリカをブ レンダー内で混合することによって製造される（化合物１）。その化合物は６ヶ 月の期間にわたり１０５℃で安定していることが確認されている。 コンピュータによるモデリングによって燃焼時に於ける化合物１の以下なる特 性が予測された、 ガスの歩留まり ２９．８モル／ｋｇ 重量比での固体生成物 ２１．５％ ガスへの変換率 ７８．５％ 密度 １．９ｇ／ｃｃ コンピュータによるモデリングでは化合物１の燃焼によって 発生する以下の生成物（モル分数値）も予測された。 一酸化炭素 ０．０００２５ 二酸化炭素 ０．１５４４６ 水素 ０．０００２４ 気化した水 ０．３５７９４ 窒素 ０．４３３３７ 添付図面に図示されたように、また図面を参照のみすることによって、実施例 によって本発明をさらに詳細に説明する。 第１図は、シートベルトプレテンショナー駆動メカニズムの形態をした本発明 による車両搭乗者拘束システムの実施例の側部正面図であり、 第２図は、第１図に記載するプレテンショナーの上部正面図であり、 第３図は、動作モードを解説するためパーツを分解して取り外し、スケールを 拡大した第１図と第２図に記載のプレテンショナーの側部正面図であり、 第４図は、動作モードを解説するため再度パーツを分解して取り外し、第１図 〜第３図に記載のプレテンショナーの端部立面図を示し、 第５図は、第１図〜第４図に記載するプレテンショナーのガス発生メカニズム の部分断面図であり、そして、 第６図は、エアバッグのインフレータアッセンブリの形態をした本発明による 車両搭乗者拘束システムの他の実施例を示す。 先ず第１図を参照すると、通常１で示すプレテンショナーはシャフト４に装着 した駆動輪３の周りに巻き付けた湾曲圧力チューブ２からなる。圧力チューブ２ は、駆動輪３の軸に同心的に取り付け、駆動輪より僅かに大きな曲率直径を有す る。チューブ２にはガス発生メカニズム５を取り囲むキャップを配した密閉端と 、破線６で示すように、開放側チャンネル７を形成するため切り込んだ開放端と がある。チャンネル７の端部には突起する捕捉部材８が設けられる。第２図から 分かるように、湾曲圧力チューブ２は駆動輪３を中心として約１．５巻した輪郭 を描く。プレテンショナーはシートベルト牽引装置ハウジングの全体または一部 からなり、内部を見るための透明パネル１０を有する集合チャンバ９の内部に挿 入されている。 動作時のプレテンショナーを記載する第３図を参照すると、圧力チューブ２の チャンネル７に沿い進行する一列の金属ボール１１が描かれている。圧力チュー ブ２の内部にはこのような ボール１１を例えば３０〜５０個の範囲で配すことができる。ボール１１はチュ ーブ２の内径より僅かに小さな直径を有し、チューブ内を自由に移動ができる。 隣接するボール１１がそれぞれ窪み部に配されると、それぞれのボールの表面が 適正に接触し得る距離だけ間隔をあけて駆動輪外周に沿い配した一連の円周窪み 部が駆動輪３に設けられている。 この構成はシートベルト牽引装置（図には記 載されていない）の巻き取りリールに取り付けた駆動輪シャフト４をも提示する 第４図にも記載されている。 第５図にガス発生メカニズム５の詳細を示す。本発明による火成技術的なガス 発生化合物１３（例えば化合物１）は圧力チューブ２の端部１５にしっかり装着 した耐圧プラグ１４の内部に装填される。火成技術的な化合物１３は減速度セン サ（図には記載されていない）によって作動される電子点火装置から点火される 。フェルトプラグ１６は圧力チューブ２の端部１５に位置決めされ、一列に配し たボール１１の移動を制限する制約部材の機能を果たしている。 プレテンショナーが休止位置または非動作位置にあるとき、ボール１１の挿入 後に圧力チューブ２の内部に射出され、固ま ってボール１１を圧力チューブの内部に保持する硬質フォーム材１７によりボー ルは圧力チューブの内部に閉じ込められている。プラグ１６はフォーム材が火成 技術的な化合物に化学反応を起こさせることを防止する。ボール１１がチューブ ２の内部に保持されているとき、駆動輪３とシャフト４はシートベルト牽引装置 の巻き取りリールと共に自由に回転ができる。ボール保持手段はボールが圧力チ ューブから排出されるときに圧縮される例えば破砕しやすいプラグまたはスプリ ング手段で別様に構成することができる。 危急の事故が発生した場合、減速度センサは電子点火装置を作動し、次いで、 電子点火装置は火成技術的なガス発生化合物１３に点火する。化合物１３から発 生するガスの体積はプラグ１６を変位させ、圧力チューブ２に沿い相当な速度で 一列に配したボール１１を推進させるに充分である。ボールが圧力チューブ２か ら排出されるときフォーム部材１７は勿論、粉砕される。ボールが開放チャンネ ル７に達すると、駆動輪３に設けた窪み部１２に接触し、駆動輪３と駆動輪シャ フト４を高速で回転させる。駆動輪シャフトはシートベルト牽引装置の巻き取り リールを回転させ、シートベルトは必要量だけ牽引される。 ボールの通路は駆動輪３の円周に対し接線をなし、ボールが急に動くと開放チ ャンネル７の端部にある捕捉部材８にそれぞれ接触し、相当な減速を受けること になる。これによってボールによる集合チャンバ９の壁部の損傷が防止される。 プレテンショナーは、集合チャンバ９からなるシートベルト牽引装置のハウジン グの内部に挿入され、ボールが開放チャンネル７から排出されるとき、ボールは ハウジングの底部に集中し、そこからボールは透明パネル１０を介して観察され 、プレテンショナーが作動されたかを視覚チェックすることができることが好ま しい。使用後、ボールは復元され、適正な火成技術的化合物を新たに装填して再 使用することができる。 最後のボールが駆動輪３の外周から離れてしまった後、その時点でシートベル ト牽引装置のロックによって定位置にクランプされている駆動輪に更なる力は作 用しない。車両が停止すると、シートベルト牽引装置のロックは解除され、シー トベルトは再度正常に使用ができる。 本発明による車両搭乗者拘束システムの別な実施例をエアバッグのインフレー タアッセンブリが記載された第６図に解説する。 概括的に２１で示すインフレータアッセンブリは一体の外周フランジ２３を備 えた大体において円筒形のハウジング２２からなる。フランジ２３には車両の計 器板、ハンドルまたはハンドルコラムへの装着に用いる手段（図には記載されて いない）がある。ハウジング２２の内部に密閉される点火装置／ブースタ２５を 取り囲む化合物２１のペレット２４がハウジング２２の内部に装填される。電気 リード線２６は点火装置／ブースタ２５に接続する。フランジ２３はそれ自体を 折り返して相互間にエアバッグの口部（図には記載されていない）の端縁がクラ ンプされる第一、第二クランプ面２７、２８を形成する。提示を明確にするため エアバッグの記載は省略されているが、フランジの周囲に折りたたまれ、エアバ ッグ端縁がフランジにクランプされ、インフレータアッセンブリに対し気密な密 閉が確立されることになろう。 ハウジング２２にはスカートの形をした環状の粒子フィルタ３０を備えたキャ プ部材２９が装着される。フィルタ３０とキャップ部材２９とはハウジング２２ にしっかり固定し、動作時、エアバッグの口部内に位置決めされる。 動作時、電気リード線は電気制御ユニット（図には記載され ていない）に接続されており、この制御ユニットは急速な減速度が検出されると 点火装置／ブースタ２５を電気的に作動する。点火装置／ブースタ２５は大量の ガスを急速に発生する化合物１のペレットに点火する。ガスは粒子フィルタ３０ を通過し、エアバッグの内部に入り、急速に膨張させる。 本出願との関連で本明細書と同時に、あるいは本明細書に先行して提出され、 本明細書と共に公開された総ての論文と文献に読者はその注意を向けられ、更に 、このような論文と文献の総ての内容は参照することで本明細書に組み入れられ る。 本明細書（付属する請求の範囲、要約書及び図面いずれを含む）に開示された 全ての特徴は、および／または、そのように開示されたいずれかの方法、あるい はプロセスのステップの総ては、このような特徴および／またはステップの内、 若干のものが互いに排除される組み合わせを除き、何らかの組み合わせで複合さ せることができる。 本明細書（付属する請求の範囲、要約書及び図面のいずれを含む）に開示され た各特徴は別途明確に述べられていない限り、同一の、均等な、あるいは類似す る目的を果たす別様な特徴で置き換えることができる。こうして、別途明確に述 べられてい ない限り、開示された各特徴は一般的一連の均等な、あるいは類似する特徴の内 の僅かに一例に過ぎない。 本発明は前文に例証した実施例の詳細に拘束されるものではない。本発明は本 明細書（付属する請求の範囲、要約書及び図面のいずれをも含む）に開示された 特徴の内、新規なものいずれかまたは新規な組み合わせのいずれかにまで、ある いはそのように開示されたいずれかの方法またはプロセスステップの、新規なも のいずれかまたは新規な組み合わせのいずれかにまで及ぶ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバートソン，ジヨン イギリス国、ランカシヤー・ピー・アー ル・５・３・ピー・ジエイ、プレストン、 フアリントン・モーズ、クロストン・ロー ド、シハリオン（番地なし) (72)発明者 フイリツプス，マーク・イニゴウ イギリス国、サマーセツト・テイー・エ イ・８・２・エイ・テイー、バーナム−オ ン−シー、セント・アンドリユーズ・ロー ド・10

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ガス発生化合物を組み込んだ車両搭乗者拘束システムであって、ガス発生化 合物が、 （１）ニトログアニジンと、 （２）酸化剤と （３）シリコンまたはアルミニュームの酸化物、シリコンとアルミニューム との混合酸化物またはシリケートと からなる車両搭乗者拘束システム。 ２．酸化剤が金属ナイトレートからなる請求の範囲第１項に記載の車両搭乗者拘 束システム。 ３．酸化剤がアルカリ金属ナイトレートからなる請求の範囲第１項または第２項 に記載の車両搭乗者拘束システム。 ４．化合物（３）がシリカからなる、請求の範囲第１項から第３項のいずれか一 項に記載の車両搭乗者拘束システム。 ５．化合物（３）が細かに分割された状態で存在する、請求の範囲第１項から第 ４項のいずれか一項に記載の車両搭乗者拘束システム。 ６．請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載する車両搭 乗者拘束システムであって、ガス発生化合物がその総重量に従い、 （１）重量比で５０〜６７％のニトログアニジンと、 （２）重量比で３０〜４５％の酸化剤と、 （３）重量比で３〜５％のシリコンを含む化合物と／またはアルミニューム を含む化合物と からなる車両搭乗者拘束システム。 ７．請求の範囲第１項から第６項のいずれか一項に記載する車両搭乗者を拘束す るものであって、ガス発生化合物がニトログアニジンと、硝酸ナトリュームと、 シリカとからなる車両搭乗者を拘束するもの。 ８．実質的に実施例に記載したものであるガス発生化合物からなる、請求の範囲 第１項から第７項のいずれか一項に記載の車両搭乗者拘束システム。 ９．実質的にこれまでに記載したものであるガス発生化合物を組み込んだ車両搭 乗者拘束システム。 １０．請求の範囲第１項から第９項のいずれか一項に記載のガス発生化合物が内 部に組み込まれた、請求の範囲第９に記載の車両搭乗者拘束システム。 １１．ガス発生化合物によって膨張するようにしたエアバッグに接続されたイン フレータアッセンブリの内部にガス発生化合物を収容する請求の範囲第９項また は第１０項に記載の車両搭乗者拘束システム。 １２．実質的にこれまでに記載の車両搭乗者拘束システム。 １３．エアバッグと、ニトログアニジンからなるガスを発生する火成技術的な化 合物とからなり、それによってエアバッグを膨張させることができる車両搭乗者 拘束システム。 １４．エアバッグのためのインフレータアッセンブリからなる車両搭乗者拘束シ ステムであって、インフレータアッセンブリがニトログアニジンからなるガスを 発生する火成技術的な化合物からなる車両搭乗者拘束システム。