JPS6168384A - 超高速ガス発生装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は火工式の超高速ガス発生装置に係り、特に自動
車において、予め設定された加速度計により衝突を検出
した時に安全ベルトのりトラクタの様な安全装置を作動
させるために使用可能な超高速ガス発生装置忙関する。

以下糸口 〔従来の技術〕 この種のガス発生装置は強固な本体と起爆プラグとを備
えて成り、前記本体にはガス発生装薬が装入された蓋付
きの燃焼室が形成してあり、起爆プラグは抵抗フィラメ
ントにより発火される点火玉を有していて本体に固定さ
れると共に燃焼室内に延長している。

超高速ガス発生装置は公知であり、特に自動車保安の分
野に於ては極めて多種類のガス発生装置が開示されかつ
使用されており、小型のガス発生装置は、独立“した装
置を構成している場合もあるし、或いは安全ベルト緊張
用ジヤツキまたはベルト巻取り用ＩＪ　）ラクタの構造
中に直接に組込まれている。例えば、フランス特許２，
４９１，６４７号には人工式のシャツキが開示してあり
、このジヤツキは安全ベルト巻取りドラムに連結された
外部シリンダに固定されたケーブルを引張る様になって
いる。上記特許の第４図および第５図には「燃焼用装薬
カートリッジ」と称する超高速ガス発生器が示されてい
る。このカートリッジは従来構造のガス発生器忙属する
もので１強固な本体と「伝爆薬」と称する起爆プラグと
で構成され、本体には蓋付きの燃焼室が形成してあって
その中にはガス発生装薬が装入してあり、起爆プラグは
抵抗フィラメントにより【発火される点火玉として図示
されており、起爆プラグは本体く固定されていると共に
燃焼室内に貫入している。この特許には単に超高速ガス
発生器の公知の一般構造が記載されているだゆであり、
燃焼用装薬の性質およびガス発生器の特徴については何
らの詳細も記載されていない。これは、一方においてこ
の特徴が「安全ベルトの自動巻取り装置の復帰用緊張装
置のシリンダ／ぜストン式駆動装置」を請求しているこ
と、および、他方において燃焼用装薬およびガス発生器
の特徴はフランス特許２，２９５，３６０号および２．
２３９，８７０号等から知られていたことから、当然の
ことである。

フランス特許２，２９５，３６０号は自動車の安全ベル
ト式拘束装置に装着可能なガス発生器用点火装置を開示
している。この特許の第２図に示された点火ヘッドは他
の従来構造を示すもので、発火用抵抗フィラメントは高
感度の粉状組成物に直接に接触しており、この装薬は絶
縁ペースにかしめ付けた金属容器内に収容しである。こ
の会名容器はろう付ゆされたフィラメントを振動から保
護すると共にこのフィラメントを電気遮蔽することを目
的とするものである。

フランス４１２，２３９，８７０号は、ニトロセルロー
ズおよびニトログリセリンを主剤とする均質な粒状火薬
と、酸化鋼およびジルコニワムを主剤とする粉状点火用
火薬とから成るガス発生装薬を開示しており、この装薬
は安全ベルト緊張用ジヤツキのピストンを推進すること
を目的としている。

異なる３社に夫々属するこれら３件の先行特許に従えば
、かつ、大工技術に関する知識に従えば。

作動時間を非常に短くする必要がある場合には点火用火
薬は発火用抵抗フィラメン）Ｋ直接に接触する様に配置
されるのであり、点火用火薬が高感度を有し一級爆発物
に近い場合には発火用フィラメントは裸とされ、或いは
、点火用火薬が活性の火薬であるが感度が十分でない場
合には一級爆発物から成る点火玉によって発火用フィラ
メントが囲゛まれる。公知の様に、この様な配置にしな
ければ、１９７０−１９７２年来自動車安全の責任者と
自動車製造業界とによって起草された基準（定められた
２または３ミリ秒以下という作動時間を保障し得ないの
である。ところが、この様な配置は、点火用火薬が裸の
フィラメントに直接に接触するべく配置される場合には
かなりの量の高感度火薬を使用しなければならないとい
う難点があるか、或いは、−級爆発物から成る点火玉が
点火用組成物との摩擦に晒されるという難点があり、前
者の場合には温度が異常に上昇した時または市販された
爆発物を濫りに回収する時に危険が伴い、後者の場合に
は多少の危険が生じるのみならず信頼性の計算に当り自
然発火を考慮しなければならない。更に、この種のガス
発生器は主として自動車に装着することを目的としてお
り、従って、車両走行に伴う振動を長年にわたり受ける
ので、後者の場合には点火用組成物との摩擦により点火
玉が侵蝕されかつ摩耗するというはるかに重要な危険が
生じる。また、この種のガス発生器は最も危険な条件下
でも偶発的発火が全く生じない様に電気的に保護しなけ
ればならない。

〔発明の開示〕

本発明の目的は、偶発的作動もしくは不作動の主たる原
因を排除することくより安全性を強化しながらも、ガス
発生装置の作動時間を要求限度以内に維持し、しかもガ
ス発生装置の製造上の安全性を改良することにある。

本発明の特徴は、起３ａ７°ラグはフードを有しこのフ
ードは点火玉の周りに気密な起爆呈を画成していること
、ならびに、ガス発生装薬（これは、ら成る）は誘電性
フードの外部のみに配置されており、このフードはニト
ロセルローズを主剤とする前記粒状火薬の安定性を変化
させることの無い材料で形成されていることである。

即ち、特定の点火装薬を使用することを条件として、特
定の条件下では、作動期間をｆｌｌ、１ミｌＪ秒または
０．２ミリ秒増大させること無く点火用火薬と点火玉と
の接触を絶つことが可能であることが見出されたのであ
り、これは点火用火薬が高感度でない場合でも可能であ
ることが判りた。また、点火玉を点火用火薬に接触させ
ないことが可能である事だけでなく、更に、点火玉の周
りにフードを配置することが可能であることが見出され
たのであり、これによりて作動時間がｏ、ａミｉ秒また
は０．４ミリ秒以上増大しないことが判った。このフー
ドは発火用フィラメントとガス発生装置本体との間のス
・ぐ−りの発生を一切阻止する様な絶縁耐力を呈するに
十分な厚さを有する。金属を含有した点火用火薬が７−
ト９の外側に薄い導電性層を形成し得る場合には電気的
保護は更に強化される。

このフードは如何なる場合にも点火玉のまわりの起爆室
内に点火用火薬を侵入させない様な十分な気密性を有さ
ねばならない。起爆室内は空になっていなげればならず
、フードの内側に火薬があってはならない。気密性に関
する特別の条件ならびにフードの材料によってニトロセ
ルローズ系粒状火薬の安定性が変化してはならないとい
う条件に加えて、ガス発生装薬の燃焼の初期が重要な役
割を有することが発見された。即ち、燃焼室の蓋は２０
０バール以下の圧力で開いてはならない。作動時間が３
ミリ秒以上に達してもよい様な特殊な場合には５０バー
ルの圧力も許容できるが、作動時間を短縮するためおよ
び実験的に定めた時間に応じて圧力値がばらつくのを低
減させるためには、蓋開放圧力は可能な限り少なくとも
３００バールにしなければならない。

本発明の好ましい実施態様では、誘電性のフードは緻密
な材料で形成する（もっとも、そうすれば点火玉の発火
に続く破壊の際の機械的強度が大きくなる）が、独立気
泡型の多孔性材料を用いてもよい。より詳しくは、フー
ドの材料はポリエチレンとぼりプロピレンから成るグル
ープから選ばれる。この好ましい条件はニトロセルロー
ズを主剤とする粒状火薬が安定剤としてノフェニルアミ
ンを含有している場合には不可欠となる。何故ならば、
自動車産業に固有の特定の品質条件においてはエチレン
ビニルアセテート樹脂およびポリアミド、特に火工品の
分野で今日使用されているポリアミド１１、を使用する
ことができないことが判ったからである。特に、エチレ
ンビニルアセテートの場合には、この樹脂とニトロセル
ローズ系火薬（これは安定剤としてジフェニルアミンを
含み、可塑剤としてジニトロトルエンとジブチル７タレ
ートとの混合物を含んでいる）との混合物を２日間にわ
たり１０５℃に保持するだけでガス放出が起ることが判
ったのであり、これはエチレンビニルアセテートの存在
下ではニトロセルローズ系粒状火薬は不安定であること
を示している。ポリアミド１１から成る「リルサン」の
様な材料は、フードの外側面をメタライズする場合、或
いは細い金属外皮で外側を被覆する場合（これは静電荷
が局部的に集中するのを防止するという利点がある）に
は使用可能であり最良の特性を有するのであるが、製造
が複雑となると共に、摩擦によりメタライズ部が蝕され
た場合にはガス発生装置の信頼性が低下するという難点
がある。この様な複雑な構成（即ち、メタライズもしく
は被覆）は不要なのであって、非常に小さな粒径の少な
くとも一種の金属を含有した粉状点火火薬を用いるなら
ば、フードの外側表面にデポジットが僅かに形成される
ことが判明した。このデポジットは静電荷の局在を防止
するに十分な導電性を有するので、フードを横断してス
・や−クが発生する危険を更に減少させる。この様に、
フードを誘電性材料のみで形成する場合には、迷走電流
または漏洩電流に応じた導電性を有する点火用火薬を使
用するのが特に有利である。

より詳しくは、誘電性材料から成るフードの厚さは、０
．２〜０，５鴎である。前記厚さは許容できる程度の僅
かな作動時間の遅延を生じさせるものであるが、フィラ
メントと点火玉とで構成される点火具の電気的保護を良
好に行うことを可能にするものである。これはフードの
材料として非常に大きな絶縁耐力を有する高密度ポリエ
チレンを使用する場合に特に好ましい。

好ましい実施態様では、誘電性フードは環状溝内に嵌合
したビードによりて起嘱グラグ（固定され、起爆グラブ
の内端にはＯリングを締付けるための円錐部を設けて、
燃焼室から延長した座ぐり穴の底部と円柱形表面とに向
りてＯリングを楔止する。

他の好適な実施態様にあっては、ニトロセルローズを主
剤とする粒状火薬の燃焼厚さは０．１〜０、６　ｗａｓ
であり、より詳しくは、十分な機械的強度を呈するため
の０．１．５　ｍと、燃焼室内に粒状火薬をランダムに
装入する場合に十分な充填係数を得るための０．４ｗｍ
との間にする。ニトロセルローズを主剤とする粒状火薬
はニトログリセリンの様な爆発性オイルを含んでいない
ので最良の安全性を保障する。安定剤としてノフェニル
アミンを含み可塑剤としてジニトロトルエンとノブチル
フタレートとの混合物を含む非孔隙性緻密な単管状のＢ
火薬は特に好適である。

他の好ましい実施例にあっては、酸化還元火薬は少なく
とも３０％の金属、より詳しくはジルコニウムを含み、
後者はクロム酸バリウムおよび過塩素酸アンモニウムと
緊密に混合されている。

好ましくは、酸化還元火薬とニトロセルローズを主剤と
する粒状火薬との重量比は０．０５〜１であり、酸化還
元火薬がジルコニウム、クロム酸パリ９ム、過塩素酸ア
ンモニウム、および重クロム酸アンモニウムを主剤とす
る場合は前記比は０．５以下であり、燃焼室の蓋が３０
０バール以下の圧力で破壊する場合は０．１以上である
。

好ましくは、ガス発生装薬の体積は蓋と本体とフード付
き起爆プラグとにより画定される燃焼室の容積より小さ
い。この様にすれば、製造時に起爆プラグを本体に取付
けた時には、フードの底部はガス発生装薬の自由面に接
触しないこととなり、最良の保安条件で作業することが
可能となる。更に、非常に多数の試験を行ったところ、
この取込まれた空気は作動時間に何ら実質的な影響を与
えないことが判ったばかりでなく、この空気は実験的に
定めた時間に応じて圧力値がばらつくのを低減させるこ
とに寄与すること、ならびに、この空気はフードの外側
表面に形成された酸化還元火薬の弱導電性７′ポジツト
を維゛持することを何ら害さないことが判った。ガス発
生装置の本体は電荷を流通させることの可能な材料で形
成されるもので、この材料は金属でもよいし、真鍮の微
小球の様な導電性粒子を配合したプラスチックで形成し
てもよい。

本発明により得られる利点は、基本的に、ガス発生装置
の作動の信頼性が著しく向上することであり、自動車に
装着される年数が増すにつれてこの信頼性向上は重要と
なる。点火玉が劣化する惧れは殆んど無く、劣化は本発
明のガス発生装置に起因するのでなく点火具自体の劣化
のみに因る。

安全ベルトの様な人身保護装置においては最大の信頼性
が得られることは特に重要であって、斯る信頼性の向上
は安全性の強化をもたらす。この様な安全性の強化は、
一方において、点火玉の摩擦または静電気放電による偶
発的な作動の危険を無くしたことにより得られるもので
あると共に、他方において、伝爆可能な高感度の点火用
組成物の使用に伴う危険を無くしたことにより得られる
のであり、更に、温度の異常上昇に伴５危険を低減した
ことにより得られるのである。

〔実施例〕

次に、添附図面を参照して本発明の好適な実施態様をよ
り詳しく説明する。

図面には超高速ガス発生装置は約３倍（拡大して示しで
ある。このガス発生装置は強固な本体１を有し、この本
体１は取付は用７ランジ１＆を有する。本体１は蓋８の
機械加工のため加工用ジュラルミンで形成してあり、起
爆プラグ４のペース９も同じ素材で形成されている。蓋
８の厚さは約０．６ｍであり、これは理論的には燃焼室
２内の圧力が５００バールよりやや高い時に剪断される
ことに相当する。剪断は起爆具１１の端子１０に発火用
電気パルスを印加した後１．２〜１．４ミリ秒で起る。

この起爆具１１はベース９の内側にモールド成形された
絶縁材料で形成されており、この材料は外部端子１０に
接続された２本のピン１２を包囲している。２本のピン
１２の間には抵抗フィラメントが接続してあり、点火玉
５はこれらのピンの自由端とフィラメントを包囲してい
る。この様な点火具は市販されており１例えばＮＣ８（
ヌーベル・カルトウーシュリーズ・ド・シュルビイエ）
社から入手可能な点火具の点火玉は塩化カリとチオシア
ン酸鉛と水素化ジルコニウムとを主剤としており、本発
明の実施上満足すべきものである。

起爆具１１の内端には先ずＱ　ＩＪング１３締付は用の
円錐部が設けてあり１．０リング１３は燃焼室の外側に
設けた座ぐり穴の底部と円柱部に向って押し付けられる
様に楔入されている。起爆具１１の自由端には、次に、
円柱形肩部の基部のところにおいて円周方向溝が設けて
あり、この溝にはフード６の開口部に設けた内向きのピ
ード１４が気密に嵌合していて、誘電性フード６を十分
に支持している。

このフード６は高密度ポリエチレンを射出成形して形成
してあり、その厚さは０．２５ｍである。

この様なフードは、例えば、一方の端子１０と本体１と
の間に５キロオームの直列抵抗を接続した時に２５　ｋ
Ｖで５５０　ｐＦのコンデンサの放電を可能にするもの
で、これは１５６　ｍＪの放電エネルギに相当し、この
エネルギでは起爆具は発火しない。

起爆室７の容積は作動時間に殆んど影響しない。

最も重要な特性は点火玉５内部のいずれかの導体要素と
フードの内側面との間の最小距離である。

何故ならば、この自由短端は安全用絶縁を強化すること
に寄与し、従って、誘電性フード６により得られる絶縁
を補完することに寄与するからである。使用するニトロ
セルローズを主剤とする粒状火薬は５ＮＰＥ　（ソシエ
テ・ナショナル・デ・ゲートル・工・エクスプロシフ）
社から市販されているＢＴＵ型のＢ火薬であり、その安
矩剤はソフェニルアミンであり、その可塑剤はソニトロ
トルエンとジブチルフタレートとの混合物である。この
粒状火薬は単管状であり、その外径は１ｍ、内径は０．
２団である。燃焼厚さは肉厚の半分であるので、これは
０．２　ｍｘの燃焼厚さに相当している。好ましくは、
点火用火薬として使用する粉状の酸化還元火薬は５ＮＰ
Ｅ社から市販されているＭＩＲＡ火薬である。この火薬
の突き固めに対する感度は特に低く、異常な使用条件に
おいてさえも爆発することはない。多くの点火用火薬お
よび黒色火薬の場合にはそうでなく、成る種の条件下で
は爆発することがある。前記２種の火薬の組合せは特に
重要なものであって、酸化還元火薬は非常に急速な圧力
の立上りを保障し、Ｂ火薬は最良のガス発生率を有する
。また、Ｂ火薬は蓋が破壊された後のガス発生の時間を
僅かに拡げることを可能にする。何故ならば、用いる点
火用火薬の量および蓋の厚さに応じ、Ｂ火薬の粒子の燃
焼の合計時間は３〜５ミリ秒だからである。数々の試験
を行った中で、ＭＩＲＡ火薬を用いた試験では０．１７
〜０．３４グラムの火薬を使用し、これを夫々０．９〜
０．６グラムのＢＴＵ火薬と組合せた。すべての試験に
おいて作動時間は２．２ミリ秒以内であった。ＭＩＲＡ
火薬の量を０，０５または０．０６グラムに制限した場
合には２０℃の試験ではなお許容できる結果が得られた
が、低温での試験では作動時間は長くなりすぎた。

本発明は他の実施態様でも実施可能であり、特に点火用
火薬の選択は変えることができる。即ち、点火用火薬は
金属を含有した非爆発性の火薬でなければならない。何
故ならば、完全に電気絶縁性の火薬は作動時間をそれ程
短縮させることはできないからである。ジルコニウム含
有火薬はアルミニウム含有火薬よりも良くフード６の外
側表面に電荷を分散させることができる。異なる型式の
フードを形成することも可能である。特に独立気泡型の
半硬質発泡体でフードを形成した場合には、フードは燃
焼室の側面に接触しながら滑ると共に点火玉の周囲に適
合する。この場合には、起爆室７は極めて小さくなるが
、ガス発生装薬３は燃焼室の自由容積のすべてを占める
ことができる。この場合、電気絶縁は、空気が入った空
隙と、発泡体を形成するポリマーフィルムとが交互に配
置されることにより保障される。この様な発泡材料は良
好な絶縁性を維持しなから７−ト°の機械的強度を低減
させることを可能にするもので、行にフードの厚さが大
きい様な場合には他の手段、例えば弱化用の溝を用いて
フードの底部の強度を低下させることができる。同様に
、蓋８の剪断が高圧で急激に起るのを回避するため、蓋
８に弱化用の溝を設げることが可能である。半径方向に
弱化溝を設ければ蓋が扇状にめくれて開かれる。こうす
れば金属が突出することは防げるが、作動時間は若干長
くなる。

【図面の簡単な説明】

添附図面は本発明の実施例の拡大断面図である。 １・・・本体、２・・・燃焼室、３・・・ガス発生装薬
、４・・・起爆プラグ、５・・・点火玉、６・・・フー
ド、７・・・起爆室、８・・・蓋、９・・・ペース、１
０・・・端子、１１・・・起爆具、１２・・・ピン、１
３・・・０リング、１４・・・ビード。 以下余白 手続補正書（自発） 昭和６０年１１月　７１日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第１９３９８３号 ２、発明の名称 超高速ガス発生装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名称　ソシエテ　ナシオナル　デ　プードルエ　エクス
プロシフ ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５、
補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容 明細書第１１頁、第９行の「定めた」を「知られている
様に」と補正します。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガス発生装薬（３）が装入された蓋付きの燃焼室（
   ２）を備えた強固な本体（１）と、抵抗フィラメントに
   より発火される点火玉（５）を備え前記本体（１）に固
   定され前記燃焼室内に貫入した起爆プラグ（４）、とを
   備えて成り、特に自動車に使用可能な、超高速ガス発生
   装置であって、前記起爆プラグ（４）は点火玉（５）の
   囲りに気密な起爆室（７）を画成するフード（６）を備
   え、ニトロセルローズを主剤とする粒状火薬と少なくと
   も一種の金属を含んだ粉状の酸化還元火薬とから成る前
   記ガス発生装薬（３）は前記フード（６）の外部のみに
   配置され、前記フード（６）はニトロセルローズを主剤
   とする前記粒状火薬の安定性を変化させることのない材
   料で形成されていることを特徴とする超高速ガス発生装
   置。 ２、燃焼室の蓋（８）は１００バールより大きな圧力下
   でなければ開放しないことを特徴とする特許請求１に基
   くガス発生装置。 ３、前記フード（６）は、緻密な誘電性材料を含む誘電
   性材料のみにより形成されていることを特徴とする特許
   請求１に基くガス発生装置。 ４、前記フード（６）の材料はポリエチレンとポリプロ
   ピレンとから成るグループより選ばれることを特徴とす
   る特許請求１に基くガス発生装置。 ５、前記フード（６）の厚さは０．２〜０．５ｍｍであ
   る特許請求３に基くガス発生装置。 ６、前記フード（６）は環状溝内に嵌合したビード（１
   ４）により起爆プラグ（４）に固定されていることを特
   徴とする特許請求３に基く発生装置。 ７、前記起爆プラグ（４）の内端にはＯリングシール（
   １３）を締付けるための円錐部を設け、燃焼室（２）か
   ら延長した座ぐり穴の底部と円柱形表面とに向って前記
   Ｏリングシール（１３）を楔止したことを特徴とする特
   許請求１に基くガス発生装置。 ８、ニトロセルローズを主剤とする前記粒状火薬の燃焼
   厚さは０．１〜０．６ｍｍであることを特徴とする特許
   請求１に基くガス発生装置。 ９、ニトロセルローズを主剤とする前記火薬の安定剤は
   ジフェニルアミンであり、可塑剤はジニトロトルエンと
   ジブチルフタレートとの混合物であることを特徴とする
   特許請求１に基くガス発生装置。 １０、ニトロセルローズを主剤とする前記粒状火薬は単
   管状であり、緻密な火薬として構成されていることを特
   徴とする特許請求１、８、または９に基くガス発生装置
   。 １１、前記酸化還元火薬は少なくとも３０％の金属を含
   有することを特徴とする特許請求１に基くガス発生装置
   。 １２、前記酸化還元火薬はジルコニウムを含有すること
   を特徴とする特許請求１に基くガス発生装置。 １３、前記酸化還元火薬はジルコニウム、クロム酸バリ
   ウム、および過塩素酸アンモニウムを主成分とすること
   を特徴とする特許請求１１または１２に基くガス発生装
   置。 １４、前記酸化還元火薬とニトロセルローズを主剤とす
   る火薬との重量比は０．０５〜１であることを特徴とす
   る特許請求１、８、または１３に基くガス発生装置。 １５、前記重量比は０．１〜０．５であることを特徴と
   する特許請求１４に基くガス発生装置。 １６、前記ガス発生装薬（３）の体積は燃焼室（２）の
   容積より小さいことを特徴とする特許請求１に基くガス
   発生装置。