JPH03153439A - 衝撃吸収装置 - 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〕 本発明は自動車の安全の分野に関する。より正確には、
本発・明は衝撃吸収によって衝突の場合に自動車の占有
者を保護する装置に関する。本発明の装置は本質的に、
花火ガス発生器、膨張可能な袋、及び前記ガス発生器を
前記袋に連結することのできる接合部材からなっている
。

〔従来の技術〕

衝突の場合に、ガスによって膨張されるシールされた保
護袋により自動車の占有者の安全を保証することが知ら
れており、前記袋は自動車の占有者の身体又は顔面とこ
の占有者の前方に位置する自動車の壁との間に来て占有
者がこれらの壁に押しつけられるのを阻止するようにし
ている。これらの膨張可能な袋は、一方において衝突検
知器に他方において前記袋に連結された花火ガス発生器
によって通常膨張される。この型の装置は、例えば、米
国特許第３，８４５，９７０号に記載されており、同特
許は、ガスの解放によりこれらガスの冷却を保証するノ
ズルを介して、シールされた膨張可能な袋に連結された
、ガス発生器について記載している。この型の方式は首
尾良く自動車の占有者の身体の前進運動をクツションで
押さえることができる。

この型の方式はそれにもかかわらず解決するのが困難な
欠点を有している。実際に、比較的冷却されたガスで袋
の適合した膨張を達成するためには、比較的大量のこれ
らのガスが使用されなければならないが、一方において
袋が膨張されすぎた場合にはこの袋はもはや自動車の占
有者の身体にとって十分なりッション特性を有しないも
のとなる。

この欠点を解消するため、同様な、しかし膨張可能な袋
に通気孔が設けられ膨張後に過剰なガスを自動車の占有
者の身体の圧力のもとに逃がしそのクツション作用が絶
対的に保証されるようにしている装置が提供された。こ
の型の装置は米国特許第３，８４０，２４６号と同第４
，８０５，９３０号に記載されている。この型の装置は
単一の衝突の場合は完全に満足されるものであるが、そ
れにもかかわらず２つの重大な欠点を有している。

一方において、花火発生器から発したガスが通気孔を通
って自動車の乗員室の内部に流入しようとするので、こ
のガスは無毒でなければならずまたできるだけ冷たくな
ければならない。これら２つの考慮すべき事柄は、例え
ば米国特許第３．８６５．６６０号に説明されているよ
うに、亜硝酸ナトリウムを基材とするガス発生花火組成
物の選択を必要とする。ここでこれらの亜硝酸ナトリウ
ムを基材とする花火組成物は欠点なしにはあり得ない。

すなわち、 ｉ）これら組成物は有毒性とエージング（熟成）に関し
湿気に敏感でありそのためガス発生器の中で周囲の大気
から完全に隔離されなければならない。

ｉｉ）これら組成物は燃焼により多くの量の熱い有毒な
腐食性の固体残留物を生じ、これら残留物はガスが袋に
入る前に注意深くろ過されなければならない。

ｉｊ）最後に、亜硝酸ナトリウムは自動車の寿命の終っ
たときに中和するのが厄介な有毒性成物である。

さらに、またこれは疑いもな（この型の方式の主なる欠
点であり、自動車の占有者の保護は、袋が通気孔のため
最初の衝突の後にそのガスの相当な部分を失うので、何
回もの衝突の場合には、保証されないこととなる。

この点に関し袋が最初の衝突に際し完全には収縮せず何
回もの衝突の場合にある程度の有効性を持続する装置を
得るための試みがなされた。提案された１つの方法は数
個の室を具備しこれら室のあるものはシールされ他のも
のは通気孔が設けられた複数の袋を用いることからなっ
ている。

例えば米国特許第３，９０７，３２７号に記載されてい
るこの型の方式はそれにもかかわらず、膨張可能な袋の
ために少なくとも２つの覆いを持ちまた高価で使用する
のに比較的厄介であるという複雑な構造を必要とする欠
点を有している。

現在においては、この技術に習熟した者は、したがって
、花火ガス発生器と、使用の全条件においてクツション
作用をするとともに何回もの衝突の場合にある程度の有
効性を維持する膨張可能な袋とからなる、自動車の占有
者を保護するためのいかなる簡単な装置をも得ることが
できない。

（発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、袋の膨張を保証するため、−酸化炭素
の形成に対応しない温度で発生されるためさほど有毒で
ない少量の非常に熱いガスを用いることによる保護装置
を正確に提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はしたがって、熱ガス花火発生器と前記発生器に
締結された膨張可能な袋とからなる自動車の占有者のた
めの衝撃吸収装置において、１）前記熱ガス発生器がそ
の出口での温度が少なくとも１，８００℃に等しいガス
を発生させ、ｉｉ）前記膨張可能な袋が、シールされた
又は事実上シールされた袋であり、 １ｉｉ）前記膨張可能な袋が、ガスを実質的に冷却する
ことなくガスの速度を減少させることのできる手段によ
って、前記熱ガス発生器と連通ずる、ことを特徴とする
衝撃吸収装置に関するものである。

本発明の第１の好適な変更例によれば、膨張可能な袋を
発生器に連通させるのを保証する前記手段は、ガス発生
器に設けられた一定の又は事実上一定の断面を有する少
なくとも１つの開口と偏向板とを具備している。

本発明の第２の好適な変更例によれば、前記膨張可能な
袋は、ポリアミド系繊維からなる群から選択された１つ
の材料で製造される。

最後に、本発明はさらにシートベルトに組合されたこの
装置の使用に関するものである。

本発明の新規性は、大量の冷たい又は暖かいガスで防護
袋を膨張させることにゆだねる従来技術の一般的技術手
段に比べ、本発明の装置が、できるだけ熱くまた防護袋
に流入する前に冷却することのない少量のガスで防護袋
の膨張を保証するという事実に存するものである。これ
らのガスが高温である結果として、これらのガスは、袋
の膨張を保証するのに十分な圧力が存在するのを保証し
、しかもこれと同時に非常に急速に冷却し、その全容量
が小さくなり、そのため袋に使用の全ての形式において
クツション特性を与える容積の減少を保証する。さらに
、袋はシールされ又はｆ実上シールされているので、こ
の袋は何回もの衝突の場合にもある程度の有効性を維持
する。

［実施例］ 本発明はここに、第１図ないし第３図を参照して詳細に
記載される。

本発明の装置ｌは、 一熱ガス花火発生器２、 一前記発生器２に締結された膨張可能な袋３、−前記発
生器と前記膨張可能袋との間を連通させる手段、 とを具備している。

第１図に示される発生器２は回転の本体２１からなりこ
の回転本体２１は円筒状容器２４で終っている円筒状足
部２３が取付けられている円筒基部２２を具備し、足部
２３の外径は容器２４の外径と基部２２の外径よりも小
さくなっている。前記本体２１は異なった直径の３つの
部分からなる軸方向の穴２５が貫通している。

すなわち、３つの部分とは、 基部２２と足部２３の始端とに位置し、小さな直径の下
方部分２５ａ、 一下方部分２５ａの直径より大きな直径の中央部分２５
ｂ、 中央部分２５ｂの直径よりも大きな直径の上方部分２５
ｃ、 である。

穴２５の、Ｆ方部分２５ｃにはリブ２６が設けられ発生
器の燃焼室を形成し、一方、中央部分２５ｂと下方部分
２５ａとは発生器のだめの点火室を形成する。

Ｍ２９が容器２４の平らな面上に例えば溶接によって固
着される。有利には第１図に示すように、この蓋は発生
器の燃焼室２５ｃに突入するリブ２９ａが設けられる。

発生器の本体２１とその蓋２９とは有利には、アルミニ
ウムもしくはアルミニウム合金のような軽金属から、又
は例えばガラス繊維もしくはカーボン繊維で強化された
プラスチック材料のような、非常に短い時間高温に耐え
ることのできるプラスチック材料から、あるいはこの他
に熱安定性熱可塑性マトリックスを有するガラス繊維も
しくはカーボン繊維から形成される。

本発明の第１の本質的な特徴によれば、発生器はその温
度が発生器の出口で少なくとも１．８００℃好ましくは
ほぼ２，０００℃に等しい熱いガスを発生させなければ
ならない。

これを達成するため、ガス発生花火組成物はその火焔温
度が少なくとも１，８００℃に等しいものが使用される
。ポリウレタンのような有機結合剤とヘキソーゲンもし
くはオクトゲンのようなニトロアミンとからなる組成物
粉末、又はこれに代えニトロセルローズとニトログリセ
リンの混合物から形成された２つの基剤を有する粉末、
あるいは単一のニトロセルローズ基剤を有するある種の
粉末が、この花火組成物として好ましい。

非常に高温のガスを発生する組成物を用いる本発明の範
囲における基本的な重要性は本明細書で後述される。

燃焼室２５ｃ内部に配備された熱ガス発生組成物の装填
物４０は第１図に示されている。この装填物は、相互の
頂部に重ねられまた燃焼室２５ｃと蓋２９とによって担
持されたリブ２６と２９ａにより固定された、ガス発生
組成物の３つのリング４１からなっている。

ガス発生組成物の点火は点火器によって保証される。軸
穴２５の下方部分２５ａと中央部分２５ｂとに配置され
た点火器４２は第１図に示されている。

この型の構造において、点火器４２は燃焼室２５ｃを通
って発生器の本体２１の中に導入されそして有利にはわ
ずかにテーパーのつけられた断面を有している中央部分
２５ｂの中にその幅広部分４３によって無理に押し込ま
れる。装填物４０が次に燃焼室２５ｃに置かれ１ｉ２９
が本体２１上にシール状に固定される。

発生器ｌは第１図に示されるように膨張可能の袋３によ
って取り巻かれている。この膨張可能袋は後述される理
由によりガス発生器によって生じた熱ガスの高温に非常
に短い時間耐えることができなければならず、また好ま
しくは、ポリアミド系繊維からなる群から選ばれた１つ
の材料から、またより一般的には同等の特性を有する任
意の繊維から、作られる。

本発明の第２の本質的な特徴によれば、この袋はシール
され又は事実上シールされなければならない。

シールされた袋が用いられた時、その内側表面は有利に
はゴム又はネオブレンポリマーのようなガスを透過させ
ない塗布物により被覆される。ある場合には、しかしな
がら、事実上シールされかつわずかな有孔性の袋を用い
ることが好ましい。

この計画案においては、袋の内側表面は一部分だけが塗
布物により被覆され又は完全に自由となる。

有孔性をさらに増進させるために、膨張可能袋の壁を貫
通する小さなオリフィスを設けることもできる。

本発明の一変更例によれば、−酸化炭素を吸収し又は解
離することのできる生成物を膨張可能袋の内部に設ける
ことができる。この型の製品は特に、活性炭素、又は例
えば’ＨＯＰＣＡＬＩＴＥ”の商標名のちとに販売され
ている混合物のようなマンガン、銅、コバルト及び銀の
酸化物の混合物からなっている。

本発明の第３の本質的な特徴によれば、前記膨張可能な
袋は、ガス速度をガスを冷却することなく減少させるこ
とのできる手段によって、前記熱ガス発生器と連通ずる
。

事実、すく後で述べる理由により、これは本発明の範囲
における本質的なものであり、これは米国特許第３．８
４５，９７０号のような熱ガス発生器に顧る従来特許の
全ての教示とは反対のものであり、膨張可能袋に入るガ
スはできるだけ熱くかつ圧力の減少によって何らの冷却
作用を受けないものである。この思想は特に本発明の範
囲において、熱ガス発生器と膨張可能袋との間の連通を
保証するため“集中−分散°°型の狭い通路を有するノ
ズルの使用を阻止するものである。

本発明の好ましい実施態様によれば、膨張可能袋と発生
器との間の連通を保証する手段は、発生器の本体又は苦
に配設された一定の又は事実上−定の断面を有する少な
くとも１つの開口と偏向板とからなっている。発生器上
に配設された開口は当該技術に習熟した者によって計算
されそれにより自動車の安全に要求される応答時間に適
合した燃焼速度を保持するのに十分な燃焼室内の圧力を
保証するようにし、また同時に、ガスが偏向板に衝突し
たときのガスの過度に高い熱損失をなくすようにする。

これらの開口は一定の又はわずかに変え得る断面を有す
る−これは“事実上一定′°なる表現による本明細書の
記載を意味するものである。

偏向板の作用は、発生器の全周を回って袋の中に熱ガス
が侵入するのを保証しまたこれらの熱ガスが膨張可能袋
の覆いを損傷するような噴流の形式で侵入するのをなく
すことである。

一定の円形断面を有し穴２５の中央部分２５ｂに配設さ
れまたその軸線が穴２５の軸線に直角な開口２７が第１
図に示されている。偏向板２８は発生器の本体２１の容
器２４の基部に固定され前記オリフィス２７に対向する
円筒状の壁からなっている。これらオリフィス２７は有
利にはアルミニウム箔のような、熱ガスによって容易に
破壊される材料によって被覆され、それにより装填物４
０の点火と圧力の上昇とを促進するようにしている。

偏向板は第１図に示すように、発生器に固定された発生
器本体２１の分離片からなり、又は発生器本体と一体の
部分からなっている。発生器の本体の基部２２は特に、
その開口が穴２５の軸線に平行な軸線又は穴２５の軸線
に対し傾斜した軸線を有する偏向板の役目を果たすこと
ができる。

本発明の装置の作動は第２図を参照して以下に記載され
る。

必要な時は、図示しない衝突検知器により発せられた電
気パルスが点火器４２を点火し、点火器４２は熱ガス発
生組成物の装填物４０に着火する。

これら熱ガスは開口２７を通って発生器から出て行き、
偏向板２８のため発生器２の全周にわたって分配され、
袋３を膨張させる。これらの条件において、燃焼室から
やって来る熱ガスは事実上何らの熱損失をも受けないこ
とが注目されるべきである。事実、一方において、その
構造により、開口２７はノズルの役割りを果たさず、他
方において、偏向板２日は主として多くの量のエネルギ
を吸収することなく発生器の全周を回ってガスを分配す
る働きをし、オリフィス２７の数と表面積は過度に高い
ガス出口速度をなくすよう計算されている。これはした
がって少なくとも１，８００℃に実質的に等しい温度の
非常に熱いガスであり、これらのガスが膨張可能袋３の
中に入る。

膨張可能袋は非常に速く膨張し、小数のガス分子さえも
伴う。実際に、これは正確には本発明の基本的独創性の
存在するところであり、袋の膨張は、等しい容積を有す
る１つの袋に要求される量に対して小量の花火組成物を
その生産物のために必要とする小量の非常に熱いガスに
より、又は窒化組成物のような冷ガス発生組成物により
、あるいは袋に入る前に冷却された熱ガス発生組成物に
よっても、保証される。１つの指標として、窒化物−基
剤の組成物の８０ｇが通常の装置で６０リツトルの袋を
膨張させるのに必要とされるが、これに対し、２つの基
剤、ニトログリセリンとニトロセルローズの基剤を有す
る１６ｇより少ない粉末で本発明の装置に対しては十分
である。しかし、同時に袋の膨張が保証されるので、ガ
スは袋による熱交換によって袋の中で非常に急速に冷却
し、ガスは小量が袋の中に存在するだけであるので、そ
の交換はなおさらに迅速となる。袋の温度の上昇は、お
およそ１０より大きい、袋の質量とガスの質量との間の
比率を考慮して、適度なものとすることが注目されるべ
きである。

袋はガスの冷却のため少々収縮するが、これは自動車の
占有者と袋との間により大きな接触表面積が得られるた
めクツション作用を向上させ、そしてこれは最初の衝突
から達成される。袋の覆いのだめにある程度の有孔性を
有することが望ましいということは、その部分的な収縮
と関連して袋のクツション特性を向上させるためである
。

本発明の好適な実施態様によれば、膨張直後の袋内の到
達する圧力がｉ　、　ｏｏｏと１　、２００ミリバール
（１，０Ｘ１０’Ｐａと１．２　Ｘ１０’Ｐａ　）の間
であるように、ある量の熱ガスが用いられる。

ある程度の有孔性を持った袋によってさえも、自動車の
占有者にとってガスの有毒性に関し何ら素の危険のない
ことが認められるべきである。実際に、一方において、
各袋は小さな部分だけが自動車の中に広がる小量のガス
で膨張され、また他方においてガスは一酸化炭素を形成
するよりも二酸化炭素を形成するのに対応する温度でつ
くり出されるのでほんの少ししか一酸化炭素を含有して
いない。さらに、−酸化炭素を吸収し又は解離すること
のできる生成物が袋の中に存在することはさらに有毒性
の危険を減少させる。

またさらに、袋は完全にシールされるか又はわずかに有
孔性を持って事実−Ｅシールされているので、この袋は
その全ての形式において、通気孔の設けられた通常の袋
に比べ、連続した何回もの衝突の場合に依然としてクツ
ション作用をするのに十分な量のガスを維持する。

本発明の装置の２つの相補的な利点はこの装置の重量と
値段である。

本発明の装置は、上記のようにその全体の大きさと重量
とを前もって限定する小量の花火組成物で作動する。さ
らに、熱ガス発生組成物はほこり粒子を生じることがな
く、そしてこれは特に、本発明の好ましい組成物、すな
わち組成物粉末及び１つ又は２つの基剤を有する粉末に
とって、当てはまることである。したがって本発明の装
置は何らのろ過装置を必要とせず、これが冷ガス発生器
を有する普通の装置に対しその重量を大きく減少するの
に寄与する。この重量の減少は、もちろん、前記普通の
装置に対し本発明の装置の値段を相当減少することを伴
う。

本発明の装置は自動車の全ての占有者、すなわち運転者
又は乗客の保護に良く適合する。しかし、本発明の装置
は自動車の運転者を保護するためのシートベルトと組合
せた時に特に有利に適用できる。この特別の用途はまた
本発明の一部を構成する。

シートベルトを備えた自動車において、乗客の保護は適
切に保証される。しかし、運転者の保護は、ベルトは、
全ての場合に運転者が操縦車輪に向って投げつけられ重
大な傷を負わされるのを防止するものではないため、上
記のようにはならない。

本発明の装置はその小さな寸法であることにより、自動
車の操縦車輪に非常に容易に収容されそれにより非常に
急激な減速の場合に袋の膨張を保証しベルトによりもた
らされる保護に対する補足手段として運転者の衝撃をク
ツションで緩和する。

同じ計画案においてこの膨張可能袋はさらに、減少され
た容積の袋とすることができ、約３０リツトルの袋がこ
の場合に良く適合し、非常に小さな容積の発生器を必要
とする。１つの指標として、本発明の装置は、３０リツ
トルの袋を８ｇの２つの基剤を有し１　、８００℃で燃
焼する粉末で有効に膨張させることができる。

尖拠　第１図に示されたような衝撃吸収装置が作られた
。

その発生器はアルミニウムから作られた。その全体の高
さは４６ｍｍで容器２４の外径は４１ｍ＋ａであった。

装填物４０は次のような寸法の２つの基剤を有する粉末
の３つのリングからなるものであった。

外径：３０嗣 内径：１１ｍｍ 厚さ：２．６ｍｍ 粉末の組成物は次のようなものであった。

ニトロセルローズ：５５．５重量部（窒素含有￥１１，
７％） ニトログリセリン：３７重量部 −添加物ニア、５重量部 この組成物の火焔温度は７０バール（７Ｘ１０’Ｐａ　
）で２，３００℃である。

この発生器はそれぞれが２ｒ！ｎの直径を有する４つの
開口２７が設けられた。

袋は通気孔なしの３０リツトルのポリアミド袋であった
。

袋の内側表面は被覆されなかった。時間の関数としての
袋の中の圧力の発生段階の曲線は第３図に示されている
。

この曲線は膨張可能袋３の内部と自動車の内部に広くゆ
きわたる圧力との間の、ミリバールで表わされた圧力差
ΔＰの進展を、この装置の発動後のミリ秒で表わされた
時間りの関数として示している。

この試験は、シートベルトが設けられた人形を用い５０
ｈ／ｈでシミュレートされた衝突によって行われた。

この曲線の部分Ａは袋の膨張に対応し、これに対し部分
Ｂは袋に対する人形の頭の衝撃に対応する。

この曲線を見ることにより、本発明の装置が約３０ミリ
秒の後（曲線のＡ部分）の袋の正しい膨張を保証し、通
気孔を持たない袋が、特にガスの付随する冷却のため人
形の頭の衝撃をクツションこの試験５９０に存在し、こ
れが本発明の装置を最良の公知の装置、特に通気孔を有
する装置と同じ高さの性能に格づけするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の作動する前の状態を断面で示し
、 第２図は作動中の同上装置を断面で示し、第３図は本発
明の装置の膨張可能な袋の作動中の圧力の発生段階を示
すものである。 ｌ・・・衝撃吸収装置、　　　２・・・熱ガス花火発生
器、３・・・膨張可能袋、　　　２１・・・本体、２２
・・・基部、　　　　　　２３・・・足部、２４・・・
容器、　　　　　２５・・・軸方向穴、２５ａ・・・穴
下方部分、　　２５ｂ・・・穴中央部分、２５ｃ・・・
穴上方部分、　　２７・・・開口、４０・・・装填物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱ガス花火発生器（２）と該発生器に固定された膨
   張可能な袋（３）とからなる、自動車の占有者のための
   衝撃吸収装置（１）において、 ｉ）その温度が前記発生器の出口で少なくとも１，８０
   ０℃に等しいガスを、前記熱ガス発生器が発生させ、 ｉｉ）前記膨張可能袋がシールされた又は事実上シール
   された袋であり、 ｉｉｉ）前記膨張可能袋が、ガスの速度を実質的にガス
   を冷却することなしに減少させる手段によって前記熱ガ
   ス発生器と連通する、 ことを特徴とする衝撃吸収装置。 ２、膨張可能袋（３）と発生器（２）との連通を保証す
   る前記手段が、発生器上に配設された一定の又は事実上
   一定の断面を有する少なくとも１つの開口（２７）を具
   備していることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３、膨張可能袋が、ポリアミド系繊維からなる群から選
   ばれた材料で製造されていることを特徴とする請求項１
   に記載の装置。 ４、前記膨張可能袋の少なくとも一部が多孔性であるこ
   とを特徴とする請求項３に記載の装置。 ５、前記膨張可能袋が一酸化炭素を吸収し又は解離する
   ことのできる生成物を収容することを特徴とする請求項
   ３に記載の装置。 ６、前記生成物が活性炭素とマンガン、銅、コバルト及
   び銀の酸化物とからなる群から選ばれることを特徴とす
   る請求項４に記載の装置。 ７、前記熱ガス花火発生器（２）が点火器（４２）と熱
   ガス発生花火組成物（４０）とを具備していることを特
   徴とする請求項１に記載の装置。 ８、前記花火組成物が、その火焔温度が少なくとも１，
   ８００℃に等しい、合成粉末又は２つの基剤を有する粉
   末からなる群から選ばれることを特徴とする請求項６に
   記載の装置。 ９、前記熱ガス花火発生器（２）が、円筒状容器（２４
   ）で終る円筒状足部（２３）が取付けられている円筒体
   基部（２２）を具備する回転の本体（２１）を有し、足
   部（２３）の外径が容器（２４）と基部（２２）の外径
   より小さく、前記本体（２１）が、異なる直径を有する
   下方部分（２５ａ）と中央部分（２５ｂ）と上方部分（
   ２５ｃ）とからなる軸方向の穴（２５）によって貫通さ
   れていることを特徴とする請求項６に記載の装置。 １０、点火器（４２）が、穴（２５）の下方部分（２５
   ａ）と中央部分（２５ｂ）に配設され、一定の円形断面
   を有する開口（２７）が穴（２５）の中央部分（２５ｂ
   ）に配設されていることを特徴とする請求項９に記載の
   装置。 １１、発生器（２）の本体（２１）がガラス繊維又は炭
   素繊維で強化されたプラスチック材料からなっているこ
   とを特徴とする請求項１から１０のうちの１項に記載の
   装置。 １２、請求項１から７のうちの１項に記載の装置をシー
   トベルトと組合せる使用方法。