JP3607215B2 - 車両搭乗者拘束具を膨張させる方法 - Google Patents

Description

【０００１】
関連出願
本出願は、ジャック エル ブルメンタル（Ｊａｃｋ Ｌ． Ｂｌｕｍｅｎｔｈａｌ）及びネイハム ガット（Ｎａｈｕｍ Ｇａｔ）により出願され、そして「膨張する車両搭乗者拘束具」の名称を与えられた出願番号第０７／７６１，６８５号の一部継続出願である。前記の出願第０７／７６１，６８５号の先の出願日の利益を有し、この文書によって請求されるものである。
【０００２】
発明の分野
本発明は、車両搭乗者拘束具のような新規で改善された膨張具を膨張させる方法に関する。
【０００３】
発明の背景
膨張する車両搭乗者拘束具の公知の構造は米国特許番号第３，８０６，１５３号、３，８６８，１２４号及び３，８９５，８２１号中に開示されている。これらの特許中に開示された構造のそれぞれにおいて、空気、又は他の気体、及び気体を生じる固体物質が容器の中に貯蔵される。衝突を示す車両の急速な減速が起こると、容器の中の気体が解放されて、衝突の間車両搭乗者を拘束する車両搭乗者拘束具を膨張させる。更に衝突を示す乗り物の急速な減速が起こると、気体を生じる物質が点火される。気体を生じる物質が燃えるとき、それは貯蔵気体を加熱し貯蔵気体と混ざり合う、熱い気体又は蒸気を形成し、そして気体の加熱された混合物が車両搭乗者拘束具の中に流れ込む。
【０００４】
発明の概要
本発明は搭乗者拘束具のような、膨張する膨張具を膨張させる方法に関する。本発明による乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法は、第一のチャンバ内に第一の気体を貯蔵するステップと、可燃性の気体混合体から成る第二の気体を第二のチャンバ内に貯蔵するステップと、前記第一及び第二の気体を異なる時点にて解放し、前記異なる時点にて前記第一及び第二のチャンバから流すステップと、前記第一の気体が前記第一のチャンバから解放された後前記可燃性の気体混合体に着火するステップと、前記第一の気体及び前記着火した可燃性の気体混合体を前記乗物搭乗者用拘束具内に送るステップと、を含む。
【０００５】
好ましくは、気体の混合物は、不活性気体、可燃性気体及び酸化剤気体を含む。不活性気体は好ましくは窒素又はアルゴン又は窒素とアルゴンとの混合物である。燃料気体は好ましくは水素又はメタン又は水素とメタンとの混合物であるが、いくつかの他の可燃性気体であってもよい。酸化剤気体は好ましくは酸素である。不活性気体は除去されることができ、代わりに、燃料の乏しい可燃性気体の混合物が使用され得る。ヘリウムのような不活性のトレーサー気体の少量を、装置のガス漏れ調査を援助するために加えることもできる。
【０００６】
含有手段は種々の異なった形態をとることができる。本発明の一態様においては、含有手段は、気体混合物として不活性気体、燃料気体、及び酸化剤気体を含有するための単一の容器である。代わりに、単一の容器は非常に燃料の乏しい可燃性気体の混合物を含有することもできる。
【０００７】
他の態様においては、一次容器が燃料気体を含有し、二次容器が酸化剤気体を含有し、そして含有手段が、燃料気体と酸化剤気体を受け入れてその中で気体の混合物に点火される燃焼チャンバーを画成する。本態様では、使用される酸化剤気体の量は燃料気体の燃焼を支持するための化学量論的な量を越える。
【０００８】
本発明によれば、膨張具の膨張速度は燃料気体の点火の後に与えられた時間において膨張具の望ましい体積を与えることによって制御され得る。膨張具の膨張速度と膨張具の中の圧力は、膨張具の中への温かい気体の前以て決定された容積流速を引き続き決定する望ましい燃焼速度を得るための燃料気体と酸化剤気体の量を選択することによって制御され得る。代わりに、又は追加して、膨張速度は、フローコントロールオリフィス又は気体がそれを通って膨張具の中へ流れ込む類似のものによって制御され得る。膨張に必要とされる時間を制御するための他の技術は、含有手段の中の燃料気体が点火される位置の数を変えることである。
【０００９】
改善された点火手段は気体の混合物を点火することを与える。点火手段は、含有手段の穴のあいていない壁の部分を通ってエネルギーを伝えるために使用できる。含有手段の穴のあいていない壁の部分を通って伝えられたエネルギーは、含有手段の中の点火物質の点火をもたらす。特に、含有手段の穴のあいていない壁の部分の外側付近に位置する点火チャージは、含有手段の穴のあいていない壁の部分の内側付近に配置された点火チャージの点火を引き起こす程に点火しやすい。点火手段の他の特徴によれば、壊れやすいさやの中の延ばされた中心部分が含有手段の中に配置される。延ばされた中心部分は、結果としてさやが粉砕されそして白熱した反応生成物が含有手段の中に吹き出すことによって点火される。
【００１０】
【実施例】
（実施例１）
本発明は多くの異なる構造によって具体化することができる。代表として、図１に搭乗者安全装置１０において具体化された本発明を例示する。搭乗者安全装置１０は膨張性の搭乗者制止装置１２及び搭乗者制止装置を膨らませる装置を含む。
【００１１】
車両衝突を示す車両の急減速が起きた時、車両が衝突する際に搭乗者が車両のある部品（ハンドル、計器盤等）の方に移動してその部品と勢いよくぶつかる前に、搭乗者制止装置１２が膨らみ、車両の中の搭乗者とその部品との間に位置する。膨らんだ搭乗者制止装置１２は、搭乗者の移動の動力学的エネルギーを吸収して搭乗者の移動を制止し、このため搭乗者は車両の部品に勢いよくぶつからない。このような搭乗者制止装置は、種々の気体で膨らませることができる。搭乗者制止装置１２に用いられる気体にかかわらず、搭乗者制止装置は一般に空気バッグと言われる。
【００１２】
搭乗者制止装置１２は、容器１４から気体を流して膨らませる。容器１４は、気体混合物１８を入れる気体室１６を有する。気体混合物１８は、好ましくは燃料用ガス、燃料ガスを燃焼させる酸化ガス及び不活性ガスを含む。不活性ガスは、好ましくは窒素、アルゴン又は窒素とアルゴンの混合物である。酸化ガスは、好ましくは酸素である。燃料ガスは、好ましくは水素であるが、メタン又は水素とメタンの混合物でもよい。
【００１３】
あるいは、容器１４の中の気体混合物は、酸化ガスと燃料ガスの混合物であって、燃料ガスが非常に薄く、酸化ガスの量が燃料ガスを燃焼させるのに必要な量より過剰である混合物でもよい。
【００１４】
容器１４の中の気体混合物１８は点火によって容易に燃焼するが、それ以外では爆発性ではない。気体混合物１８は、種々の組成を有することができる。気体混合物１８の燃料ガスは２〜１６モル％である。酸化ガスは気体混合物１８の７〜９８モル％である。残部は不活性ガスであり、気体混合物１８の０〜９１モル％である。好ましくは、気体混合物１８は水素１０〜１４モル％、酸素１５〜２５モル％及び不活性ガス６１〜７５モル％を含む。
【００１５】
容器１４の中の気体混合物１８は、通常は圧力のかかった状態にある。圧力は、膨らませる搭乗者制止装置１２の容量、膨らませるのに要する時間、所望の膨張圧力、気体混合物１８の容器の容量、及び気体混合物の中の各々のガスの割合に依存する。通常は、容器１４の中の気体混合物１８は、約３４４．７０×１０^４ないし約３４４７．０×１０^４パスカル（５００〜５，０００ｐｓｉ）である。好ましくは容器１４の中の気体混合物１８は、約６８９．４０×１０^４ないし約２０６８．２０×１０^４パスカル（１，０００〜３，０００ｐｓｉ）である。しかし、本発明は圧力にかかわらずどのような気体混合物をも用いることができる。
【００１６】
本発明のひとつの態様においては、気体混合物１８は乾燥空気と水素からなる。乾燥空気と水素の混合物は、空気８６モル％及び水素１４モル％から、空気９２モル％及び水素８モル％の範囲である。しかしここでは、空気９０モル％及び水素１０モル％から空気８７モル％及び水素１３モル％の範囲が好ましい。
【００１７】
車両が突然減速した場合に、減速センサー２２（周知の適当な構造のいかなるものでもよい）が気体室１６の中の点火装置２４を作動させ、気体混合物１８中の燃料ガスが点火する。酸化ガスが存在するため燃料ガスは燃焼する。燃料ガスが燃焼するにしたがって、燃料ガスの燃焼によって生じる熱によってガスが暖められ、かつ、燃料ガスの燃焼によって追加のガスや蒸気が生成するため、気体室１６の圧力は上昇する。所定時間の経過後、あるいは気体室１６の中の圧力が所定の値に達した時、容器１４の末端の壁２８が破裂し、暖かいガスが流量制御口を通って搭乗者制止装置１２に流れる。ガスが搭乗者制止装置１２に流れ込むと、搭乗者制止装置１２はガスによって膨らみ、搭乗者を制止するための所定の位置におかれる。
【００１８】
水素の量が約８モル％以下である場合には、水素に点火することは困難であろう。水素の量が１４モル％以上である場合には、搭乗者制止装置１２の中で許容できない圧力もしくは温度又はその両方が生じる。好ましくは気体混合物１８は、容器１４における燃焼によって十分に消費されるような量の燃料ガスを含む。したがって、搭乗者制止装置１２は、不活性ガスが用いられている場合には不活性ガス、燃焼生成物及び残っている酸化ガスによって、あるいは、不活性ガスが用いられていない場合には、残りの酸化ガスと燃焼生成物とによって、ほぼ独占されて膨らむ。
【００１９】
ガスが容器１４から搭乗者制止装置１２に流れ込むと、ガスは膨張して冷える。さらに、搭乗者制止装置が膨らむにしたがって、安全装置１０のまわりからの空気が搭乗者制止装置１２の中に吸引される。この吸引された空気もまた、搭乗者制止装置１２の中のガスを冷却する。
【００２０】
気体混合物１８の中の燃料ガスが燃焼して熱を発生し、気体室１６の中のガスの圧力を上昇させるため、搭乗者制止装置１２を所望の圧力に膨らませるために容器１４の中に保存しなければならないガスの総容量を最小限にすることができる。
【００２１】
更に、燃料ガスが燃焼すると、固体物質の代わりにガス状物質、即ち水蒸気が生成するので、粒子状フィルターなどは必要ではない。
【００２２】
安全装置１０における容器１４を図４に詳細に示す。図４に示されているように、容器１４は、円筒形のタンク３０を有する。タンク３０は、ガスの混合物１８を含む室１６を画定する。タンク３０は、容器中に含まれるガスに対して不透過性の材料でできていなければならない。したがって、タンク３０は、鋼鉄又はアルミニウムのような好適な材料で製造することができ、ガラスライニングを有していてもよい。円筒形のガス流ディフューザー３２がタンク３０を被包している。ディフューザー３２は、多数のガス流用開口３５を有する。
【００２３】
点火装置ハウジング３４は、タンク３０の一端における開口を通って伸長しており、点火装置２４を支持する。点火装置２４は、多くの公知のタイプの点火装置のいずれのタイプのものであってもよい。しかして、点火装置は、スパークプラグ、フラッシュバルブ点火装置（例えば米国特許第３，６９５，１７９号に示されているようなもの）、又は火工用の点火装置であってよい。図４に示す特定の点火装置２４は、好ましくはジルコニウムカリウムペルクロレートである火工材料を含む公知の導火爆管である。図４に示すような単一の点火装置、あるいは複数の点火装置を用いることができる。ガスの混合物１８中の燃料ガスの割合を変化させて、単数又は複数の点火装置による燃料ガスの点火を容易にすることができる。
【００２４】
円筒形のマニホールド４０が、点火装置２４の反対側のタンク３０の端部における開口を通って伸長し、同様にディフューザー３２における隣接する開口を通って伸長している。タンク３０の内側に配置されているマニホールド４０の円形の端壁部４２は、中心に配置されている制御オリフィス４４を有している。マニホールド４０の円筒形の側壁４６は、タンク３０とディフューザー３２との間に配置された円周状に配列されたガス流用開口４８を有している。図１に概略的に示されている端壁部２８は、制御オリフィス４４とガス流用開口４８との間のマニホールド４０の内部に支持されている破裂板である。
【００２５】
室１６内のガスの混合物１８中の燃料ガスが点火装置２４によって点火されると、燃料ガスの燃焼によって熱及びガス状燃焼生成物が生成し、これが室１６内の圧力を上昇させる。タンク３０内の上昇した圧力が所定のレベルに達すると端壁部２８が破裂する。次に、加圧されたガスが、マニホールド４０を通って室１６からディフューザー３２のガス流用開口３５へ流れ、ガス流用開口３５を通って乗り物用乗員拘束装置（ｏｃｃｕｐａｎｔ ｒｅｓｔｒａｉｎｔ）１２中に流れる。
【００２６】
図５は、乗り物用乗員用安全装置１０の操作中の、室１６内の圧力と、乗り物用乗員拘束装置１２内のガスの容量との関係をグラフで示すものである。室１６内の圧力は図５において曲線Ｐで示されている。曲線Ｐに関するスケールは図５の左側に示されている。乗り物用乗員拘束装置１２内のガスの容量は図５において曲線Ｖで示されている。曲線Ｖに関するスケールは図５の右側に示されている。時間Ｔ_０において、室１６内のガスの混合物１８中の燃料ガスが点火され、燃焼の結果として室１６内の圧力が保存圧力Ｐ_Ｓを超えて上昇し始める。時間Ｔ_１において、端壁部２８が破裂し、加圧されたガスが乗り物用乗員拘束装置１２中に流れ始める。次に、曲線Ｖによって示されるように、乗り物用乗員拘束装置１２内のガスの容量が上昇し始める。燃焼工程によって熱が発生し続け、これにより乗り物用乗員拘束装置１２中にオリフィス４４を通って流れ込むガスの流れよりも早い速度でガスの混合物が膨張するので、室１６内の圧力は、端壁部が開放された後は、始めは一定のままで保持されるか又は上昇を続ける。燃焼が完了に近づくと、加圧されたガスが室１６から乗り物用乗員拘束装置１２中に移動するに連れて、室１６内の圧力は低下する。室１６内の圧力が低下するに連れ、乗り物用乗員拘束装置１２内のガスの容量は、乗り物用乗員拘束装置１２が乗り物の乗員を拘束する目的のために完全に膨らむまで上昇する。
【００２７】
図５は、単に本発明の乗り物の乗員拘束用膨張装置の操作の例を示したものである。図５における曲線を多くの方法で変化させて容量対時間の曲線を変化させ、乗り物用乗員拘束装置の膨張を特定の乗り物に関する特定の用途のために調整することができる。例えば、ガスの混合物１８の燃料ガス含有量を増加させることによって、及び／又は、酸化剤ガスの含有量を増加させることによって、乗り物用乗員拘束装置１２を完全に膨らませるための時間を減少させることができる。更には、ガスの混合物１８中の燃料ガスを点火させる場所の数、及び／又は制御オリフィス４４の面積を増加させることができる。更に、これらの変更を組み合わせて、乗り物用乗員拘束装置１２を膨らませる時間を減少させることができる。逆に、例えばガスの混合物１８中の燃料ガス含有量及び／又は酸化剤ガス含有量を減少させることによって、乗り物用乗員拘束装置１２を完全に膨らませる時間を増加させることができる。
【００２８】
上記に記載した態様Ｉは本発明の好ましい態様である。以下に、本発明を実施する別の方法である本発明の他の態様を説明する。
【００２９】
（実施例２）
図２に示されている発明の実施態様は、図１に示されているそれと一般に同じなので、同じ符号は同じ部材を表すのに使用することとする。なお、添字ａは、混乱を避けるために、図２に示されている部材を表すものとして符号と共に用いる。
【００３０】
乗用車安全装置１０ａ（図２）は、膨張可能な乗車員拘束具１２ａを含む。該拘束具は、コンテナー１４ａからのガス流によって膨張する。コンテナー１４ａはチャンバー１６ａを有する。該チャンバー内には、ガス混合物１８ａが保持されている。ガス混合物１８と同様に、ガス混合物１８ａは、燃料ガス、燃料ガスの燃焼を支えるための酸化ガス、及び不活性ガスを含む。また、他の態様として、ガス混合物１８ａは、燃料ガスと酸化ガスとを含み、且つ燃料が非常に少ない燃焼性ガス混合物であってもよい。また、ガス混合物１８ａは、加圧下にあってもよい。
【００３１】
乗用車の減速が素早く起こると、減速センサー２２ａが開口器６０を作動させ、コンテナー１４ａの端壁２８ａに機械的に穴を開ける。開口器６０はピストンから成る。該ピストンは、爆発的なチャージによって、端壁２８ａに対向して動く。好ましくは、それと同時に、減速センサー２２ａは点火器２４ａを作動させ、ガス混合物１８ａ中の燃料に点火をする。このようにして、図２に示される本発明の実施態様では、開口器６０によってコンテナー１４ａが開き、それと同時に点火器２４ａによってガス混合物１８ａ中の燃料に点火されるのである。別の態様では、ガス混合物１８ａは、端壁２８ａに穴が開けられてから短時間の後に点火されてもよい。これは、乗車員拘束具１２ａ中に僅かに「柔らかい」又はゆっくりとした初期ガス流を送り込むためである。これに加えて、ガス混合物１８ａは端壁２８ａに穴が開けられる前に点火されてもよい。燃料ガスが燃えると、チャンバー１６ａ内のガスが加熱される。加熱されたガスは、チャンバー１６ａから端壁２８ａの開口部を通り、乗車員拘束具１２ａ内に流れる。その結果、乗車員拘束具１２ａが膨張する。
【００３２】
ガス混合物１８ａは数多くの異なる組成であり得る。ガス混合物１８ａの好ましい組成は、上述のガス１８と同様である。一つの具体的な実施態様によれば、ガス混合物１８ａは、乾燥空気を含む。該乾燥空気には、燃料ガスとして、ほぼ１１モル％の水素ガスが添加されている。開口器６０によってコンテナー１６ａの端壁２８ａに穴が開けられる前、且つ、ガス混合物１８ａ中の水素ガスに点火される前に、コンテナー１４ａ内に保持されているガス混合物１８ａの圧力は、ほぼ２，０００ｐｓｉである。ガス混合物１８ａの保管時の圧力は、好ましくは、上述の混合ガス１８のそれと同様である。
【００３３】
（実施例３）
本発明の第三の実施態様は、図３に示されている。 図３に示されている発明の実施態様は、図１及び図２に示されているそれと一般に同じなので、同じ符号は同じ部材を表すのに使用することとする。なお、添字ｂは、混乱を避けるために、図３に示されている部材を表すものとして符号と共に用いる。
【００３４】
乗用車安全装置１０ｂ（図３）は、乗車員拘束具１２ｂを含む。該拘束具は、コンテナー１４ｂからのガス流によって膨張し、乗車員の動きを拘束する。コンテナー１４ｂは、第一の室、即ち上部コンパートメント７０及び第二の室、即ち下部コンパートメント７２を含む。上部コンパートメント７０は、端壁２８ｂを有する。上部及び下部コンパートメント７０及び７２は、中間壁７４によって互いに仕切られている。上部コンパートメント７０は膨張性のガス、即ち加圧ガス７８を含む。該加圧ガスは燃焼性ではない。下部コンパートメントは可燃性のガス、即ち加圧ガス混合物８０を含む。ガス混合物８０は、好ましくは、燃料ガス、ガス混合物中の燃料ガスの燃焼を支えるための酸化ガス、及び不活性ガスを含む。別の態様では、ガス混合物８０は酸化ガスと燃料ガスとから成っていてもよい。この場合には、該ガス混合物８０は燃料が非常に少ないガス混合物である。
【００３５】
乗用車が突然減速すると、減速センサー２２ｂが開口器６０ｂを作動させ、コンテナーの端壁２８ｂに機械的に穴を開ける。上部コンパートメント７０内のガス７８は加圧下にあるので、コンテナーの端壁２８ｂに穴が開けられると、ガス７８は、上部コンパートメント７０から乗車員拘束具１２ｂ中に流れる。
【００３６】
ガス７８が、上部コンパートメント７０から乗車員拘束具１２ｂ中に流れると、上部コンパートメント７０内の圧力は減少する。従って、下部コンパートメント７２内のガス混合物８０と、上部コンパートメント７０内のガス７８との圧力差は増加する。上部及び下部コンパートメント７０及び７２内のガスの圧力差が、予め決めておいた圧力差に達すると、中間壁７４が破裂し、下部コンパートメント７２と上部コンパートメント７０とが流体経路によって接続される。その結果、下部コンパートメント７２が流体経路によって上部コンパートメントを介して乗車員拘束具１２ｂに接続されることになる。
【００３７】
圧力差によって中間壁７４が破裂したか否かはセンサー８６によって検知する。別の態様では、センサー８６は、中間壁７４があるプリセットした位置から偏ったか否かを検知する。中間壁７４が破裂したか又はあるプリセットした位置から偏ったかをセンサー８６が検知すると、センサー８６が点火器８８を作動させ、ガス混合物８０中の燃料ガスに点火をする。ガス混合物８０中の燃料ガスが点火され、そして燃えると、下部コンパートメント７２内のガスが加熱される。下部コンパートメント７２内のガスが加熱されると、下部コンパートメント７２内の圧力が増加する。それ故、中間壁７４及び端壁２８ｂを流通し乗車員拘束具１２ｂに達するガス速度は増加し、しかも、乗車員拘束具１２ｂを膨張せしめるのに有効なガス容積も増加する。
【００３８】
上部コンパートメント７０には、圧力約１３７８．８×１０^４パスカル（２，０００ｐｓｉ）の乾燥空気が充填されていてもよい。下部コンパートメント７２内のガス混合物は、種々の組成を有し且つ種々の圧力を有し得る。下部コンパートメント７２には、圧力約１３７８．８×１０^４パスカル（２，０００ｐｓｉ）のガス混合物が充填されていてもよい。下部コンパートメント７２内のガス混合物８０は、８５〜９０モル％の乾燥空気と１０〜１５モル％の水素ガスとから成っていてもよい。上部コンパートメント７０には窒素ガスが充填されており、そして、下部コンパートメントには窒素ガス、水素ガス及び酸化ガスを含む混合物が充填されていることもある。下部コンパートメント７２内のガス混合物は、図１に示した実施態様で述べたガス混合物１８に関する如何なる組成及び／又は保管圧力をも有し得る。
【００３９】
上部及び下部コンパートメント７０及び７２間の圧力差が予め決めておいた値に達すると中間壁７４が破裂して、下部コンパートメント７２と、上部コンパートメント及び乗車員拘束具１２ｂとが流体経路によって接続されることが好ましいが、コンテナー１４ｂの上部コンパートメント７０及び下部コンパートメント７２は、異なる方法の流体経路によって接続され得る。例えば、開口器６０ｂに類似した開口器によって中間壁７４に機械的に穴を開け得る。開口器を作動せしめて中間壁７４に穴を開け、それと同時に点火器を作動せしめてガス混合物中の燃料ガスに点火をする操作は、減速センサー２２ｂが乗用車の突然の減速を検知した後、予め決めておいた時間間隔が経過すると行われる。
【００４０】
（実施例４）
本発明の第４の実施例を図６に示す。この実施例においては、水素を容器１００に圧力を負荷した状態で貯蔵し、酸素は容器１０１に圧力を負荷した状態で貯蔵する。容器１００には収容手段１０６によって境界を定められた燃焼チャンバー１０４と連通した出口１０２が備えられている。同様に、容器１０１には燃焼チャンバー１０４と連通した出口１０８も備えられている。
【００４１】
出口１０２には流量制御オリフィス１１０及び破裂ディスク１１２も備えられている。破裂ディスク１１２が開くと、収容手段１０６の燃焼チャンバー１０４に水素が流入する。水素の流れは、流量制御オリフィス１１０の領域付近では一部制御される。出口１０８には流量制御オリフィス１１４及び破裂ディスク１１６が備えられている。破裂ディスク１１６が開くと、収容手段１０６の燃焼チャンバー１０４に酸素が流入する。酸素の流れは、流量制御オリフィス１１４の領域付近では一部制御される。従って、破裂ディスク１１２、１１６が開くと、収容手段１０６にガス即ち水素及び酸素が収容され、水素と酸素との可燃性混合物が形成される。
【００４２】
適切な発火装置１３０が収容手段１０６と結合している。発火装置１３０が作動すると、収容手段１０６の燃焼チャンバー１０４内にあるガスの混合物が発火し、燃焼チャンバー１０４内の圧力を増大させ且つガスを暖める。ガスは、燃焼チャンバー１０４から流量制御オリフィス１３１及び出口導管１３２を経て膨張性搭乗者拘束具１３４に向かう。流量制御オリフィス１３１は、膨張性搭乗者拘束具１３４に向かうガスの流量割合及び燃焼チャンバー１０４内の圧力を一部制御する。膨張性車両搭乗者拘束具１３４は実施例１において既述されているようなものであってもよい。
【００４３】
適切な開放装置１４０が破裂ディスク１１２と結合している。開放装置１４０が作動すると、破裂ディスク１１２が開く。同様に、適切な開放装置１４２が破裂ディスク１１６と結合している。開放装置１４２が作動すると、破裂ディスク１１６が開く。
【００４４】
開放装置１４０、１４２は、衝突の印として車両の急激な減速を感知する車両減速センサーで作動する。結果として、水素と酸素が燃焼チャンバー１０４に流入し、そこで混合されて一緒になる。車両減速センサーは発火装置１３０をも同様に作動させ、引き続いて、燃焼チャンバー１０４内の水素と酸素とからなる混合物を発火させる。燃焼チャンバー１０４内のガスの混合物が発火することによってガスが暖まり、且つ、燃焼チャンバー１０４内の圧力が増大する。その後、ガスは車両搭乗者拘束具１３４に流入する。
【００４５】
容器１００、１０１に貯蔵する水素と酸素の量は変えられる。燃焼チャンバー１０４内の水素の量は、燃焼チャンバー１０４内の水素と酸素との総量の約１０モル％であるのが好適である。一方、燃焼チャンバー１０４内の酸素の量は、燃焼チャンバー１０４内の水素と酸素との総量の約９０％であるのが好適である。この場合に、水素の燃焼を促進するために必要とされる量を超える量の酸素を供給することになる。従って、車両拘束具は、燃焼チャンバー１０４内のガスの混合物の燃焼による生成物と酸素によって膨張する。燃焼生成物には水蒸気が含まれる。
【００４６】
（実施例５）
本発明の第５の実施例を図７、８及び９に例示する。本発明のこの実施例の構成部品は、実施例１乃至４において例示されている発明の実施例の構成部品と一般的には類似するものであり、同じ符号を用いて類似する構成部品を指示している。添え字ｃは、混合を避けるために、図７乃至９の数字に添えられている。
【００４７】
車両安全装置１０ｃ（図７）には、（図示されてはいないが）容器１４ｃからのガスの流れによって膨張した車両搭乗者拘束具が含まれている。容器１４ｃには、ガスの混合物１８ｃを保持するチャンバー１６ｃが備えられている。ガスの混合物１８ｃには、燃料ガス、燃料ガスの燃焼を促進する酸化性ガス、及び不活性ガスが含まれるのが好ましい。別法として、容器１４ｃ内のガスの混合物１８ｃは、酸化性ガス及び燃焼ガスを非常に可燃成分の少ない混合物となるような量で含むものであってもよい。すなわち、酸化性ガスの量が、燃料ガスの燃焼を促進するために必要とされる量を超えてもよい。
【００４８】
ガスの混合物１８ｃは発火すると、容器１４ｃ内で燃焼するが、発火しなければ爆発性ではない。容器１４ｃ内のガスの混合物１８ｃには通常圧力が負荷される。ガスの混合物１８ｃは、図１乃至４において例示されている発明の実施例と関連して詳述されているガスの混合物１８と同じ組成である。
【００４９】
突然車両が減速すると、（ここでは図示されてはいないが）公知で適切な構成からなるいずれかの種類の減速センサーが信号を伝導体１５０、１５２に伝送し発火装置２４ｃを作動させる。発火装置２４ｃが作動して、ガスの混合物１８ｃの内の燃料ガスを発火させる。混合物１８ｃ内の燃料ガスの燃焼は酸化性ガスによって促進される。燃料ガスが燃焼するにつれて、チャンバー１６ｃ内の圧力は上がる。かかる圧力の増大は、発火装置２４ｃと燃料ガスの燃焼によって供給される熱による。
【００５０】
チャンバー１６ｃ内の圧力が所定の圧力に達したとき又は所定の時間の経過後に、破裂ディスクアセンブリ１５６内の（ここでは図示されていないが）破裂ディスクが破裂し、１個又は２個以上の流量制御オリフィスを通過して車両搭乗者拘束具に暖かいガスが流入する。ガスが車両搭乗者拘束具に流入するにつれて、ガスによって車両搭乗者拘束具が車両搭乗者を拘束するための所定の場所まで膨張される。
【００５１】
本発明のこの実施例の特徴によれば、発火装置２４ｃを作動させて、エネルギーを容器１４ｃの無孔壁部１６０（図８）を通過して伝送し、容器１４ｃ内のガスの混合物１８ｃを発火させることが燃焼させることができる。発火装置２４ｃは、壁部１６０の無孔外壁表面１６６に隣接して配置する。外側の装填材料１６４は、シリンダー状の金属ハウジング１７０に包まれている。かかる金属ハウジング１７０は、壁部１６０の無孔外側部１６６に溶接されている。外側の装填材料１６４は、壁部１６０の無孔外側部１６６と嵌合している。
【００５２】
内側の発火性の装填材料１７４は、壁部１６０の無孔内側部１７６と嵌合状態で配置する。内側の装填材料１７４は、シリンダー状の金属ハウジング１７８に包まれている。かかる金属ハウジング１７８は、壁部１６０の無孔内側部１７６に溶接されている。シリンダー状の封止ディスク１８６は、チャンバー１８ｃ内のガスの混合物への内側の装填材料の暴露を防ぐ。
【００５３】
本発明のある特別な実施例においては、外側の発火性装填材料１６４はＲＤＸ（Ｒｏｙａｌ Ｄａｎｉｓｈ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ）であってもよい。しかしながら、望むならば、ＨＭＸ（Ｈｅｒ Ｍａｊｅｓｔｙ’ｓ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ）を使用することも可能であった。外側の装填材料１６４及び内側の装填材料１７４の断面は両方とも、直径が約０．２５４ｃｍ（約０．１００インチ）のシリンダー状である。
【００５４】
本発明の既に例示されている特定の実施例においては、内側の装填材料１７４は２つの区画部に含まれる。シリンダー状の外側の区画部１８０とシリンダー状の内側の区画部１８２である。外側の区画部１８０は、ペンタエリトリトールテトラニトレート製である。内側の区画部１８２は硝酸ボロンカリウム（ＢＫＮＯ_３）製である。本発明のこの特別な実施例においては、シリンダー１４ｃは３０４ステンレス鋼を真空アークで再溶解して形成したものである。外側の装填材料１６４と内側の装填材料１７４との間のシリンダー壁部１６０の厚さは約０．２１６ｃｍ（約０．０８５インチ）である。
【００５５】
点火器２４ｃは伸長された点火ライン１９２を含む。点火ライン１９２は端部１９４を有し、内部チャージ１７４とシーリングディスク１８６に隣接して配置される。図８において点火ライン１９２の端部１９４は、ハウジング１７８に入れ子状にマウントされ、点火ライン１９２の端部がシーリングディスク１９６と隣接して連結され、内部チャージ１７４の近くに隣接して配置される。点火ライン１９２の長手方向の中心軸は、コンテナー１４ｃの長手方向の中心軸と一致するように配置される。点火ライン１９２はハウジング１７８からコンテナー１４ｃの中心部を通り、図７のコンテナーの右端部分へ伸びる。点火ライン１９２は図７に１９６で示された端部を有し、これはバーストディスクアッセンブリ１５６に隣接して配置される。
【００５６】
点火ライン１９２の端部１９６は、図７において支持されていないように図示されているが、支持体をバーストディスクアッセンブリの内側、またはコンテナー１４ｃの横壁に設けることができる。さらに、所望であれば、点火ライン１９２は、コンテナー１４ｃの中心軸の一方へ軸をずらして（ｏｆｆｓｅｔ）配置することができる。
【００５７】
図８に示された点火ライン１９２は円筒状の鞘２０２を有する。鞘２０２は、プラスチック、セラミックまたは複合材のようなもろい材料の織物である。伸長されたコア２０４が鞘２０２の内側に配置される。コア２０４は非爆発性、点火性の材料であって、高い燃焼熱を有する材料で形成される。
【００５８】
コア２０４は３つの円筒状のストランド２０６、２０８、および２１０（図９）で形成され、鞘２０２の開口していない円筒状横壁により閉じ込められる。ストランド２０６、２０８および２１０は長手方向に伸びた支持部材２１４を含み、該部材は非爆発性、点火性の粉末燃料、オキシダントおよび適当なバインダーの混合物で被覆されている。支持部材２１４はガラス繊維、金属またはポリマー材料のようなものの織物である。
【００５９】
鞘２０２で区切られる面積はコア２０４の断面積よりも大きい。そのため、コアストランド２０６、２０８、２１０と鞘２０２の間、およびコアストランド自身の間に空間が生ずる。ストランド２０６、２０８、２１０と同じ材料で作られる粉末接着性点火層２２２が、鞘２０２の内部に配置される。
【００６０】
点火ライン１９２は Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｆａｉｒｆｉｅｌｄ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ） から商業的に利用でき、ＩＴＬＸとして知られている。３つのストランド２０６、２０８、および２１０で形成されるコア２０４と円筒状の鞘２０２を有する点火ライン１９２はすでに開示されており、点火ライン１９２が種々の異なる構成を採れるように企図されている。たとえば、「線状点火フューズ」の名称で１９８０年９月７日に発行された米国特許４，２２０，０８７に示されている。
【００６１】
乗り物が突然減速された時、減速センサー（図示せず）は信号をライン１５０、１５２を介して伝え、外部チャージ１６４を点火させる。外部チャージ１６４の点火は、コンテナー１４ｃの非開口壁部分１６０を振動させる。チャージ１６４と１７４の間の壁部分１６０の振動により伝えられた力が内部チャージ１７４の点火部分１８０の点火を引き起こす。これがチャージ部分１８２を点火する。内部チャージ１７４のチャージ部分１８０と１８２の点火がシーリングディスク１８６を破壊し、点火ライン１９２の端部にあるコア２０４を点火する。
【００６２】
コア２０４の点火の際、点火反応が非常に早い速度、１，０００ー１，５００メートル毎秒のオーダーの速度で点火ラインに沿って伝播する。反応が点火ライン１９２に沿って伝播するので、鞘２０２が破壊される。鞘２０２が破壊され、点火ライン１９２から半径方向に放出された反応生成物の小さな白熱した粒子となる。
【００６３】
点火ライン１９２の点火により得られる熱は、鞘２０２の表面近傍のガスを急速に加熱し、約１，０００°Ｆまで速やかに昇温する。これがチャンバー１６ｃ内のガスの燃焼性混合物１８ｃを点火する。さらに、鞘が破壊されたために生ずる、点火ライン１９２から半径方向に放出された反応生成物の小さな白熱した粒子は、点火ラインから離れた場所にある燃焼性ガス混合物１８ｃを効果的に点火する。
【００６４】
すなわち、点火ライン１９２は、コンテナー１４ｃ内部のガス混合物１８ｃの加熱と、ガス混合物の点火という２つの役割を果たす。点火ライン１９２はガス混合物１８ｃへの実質的な熱量を増加させ、異なるタイプの点火器が使用された場合に比較してより少ない燃料ガスしか必要としない。
【００６５】
本発明に関する上記の説明に基づき、当業者は応用、改良、変更および修正を行うことができる。たとえば、図６のコンテナー１０１内部のガスは窒素などの不活性ガスを酸素とともに含むことができる。図６の実施例の変形において、不活性ガスをコンテナー１００および１０１と同様な分離されたコンテナー内部に加圧下で貯蔵することもできる。本発明にかかる装置は、エアーバッグとして知られる、車の搭乗者の拘束用の他、他の膨張装置としても使用できる。たとえば、本発明にかかる装置は、膨張する自動車用シートベルト、いかだ、脱出用シュートなどに使用できる。当業者の容易にすることができる応用、改良、変更および修正などは、本発明の技術範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例の概略図である。
【図２】本発明の第２の実施例の概略図である。
【図３】本発明の第３の実施例の概略図である。
【図４】本発明による車両搭乗者安全装置の１部の断面図である。
【図５】本発明による代表的な車両搭乗者安全装置の性能特性を示すグラフ図である。
【図６】本発明の第４の実施例の概略図である。
【図７】本発明の第５の実施例の概略図である。
【図８】図７の装置の１部の断片拡大概略図ある。
【図９】図８のライン９−９に沿って切断された断面図である。
【符号の説明】
１０ 搭乗者安全装置
１２ 膨張性車両搭乗者拘束具
１４ 容器
１８ ガス混合物
２２ 減速センサー
２４ 点火器

Claims (6)

1. 乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法にして、
   第一のチャンバ内に第一の気体を貯蔵するステップと、
   可燃性の気体混合体から成る第二の気体を第二のチャンバ内に貯蔵するステップと、
   前記第一及び第二の気体を異なる時点にて解放し、前記異なる時点にて前記第一及び第二のチャンバから流すステップと、
   前記第一の気体が前記第一のチャンバから解放された後前記可燃性の気体混合体に着火するステップと、
   前記第一の気体及び前記着火した可燃性の気体混合体を前記乗物搭乗者用拘束具内に送るステップと、
   を含む方法。
2. 乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法にして、
   少なくとも一つの貯えられた燃料気体と前記燃料気体の燃焼を促進する貯えられた酸化剤の気体とから成る可燃性の気体混合体を燃焼チャンバ内に供給するステップと、
   前記燃焼チャンバ内の燃料気体に着火して前記燃焼チャンバ内にて加熱した気体及び高圧を提供し、それによって乗物搭乗者用拘束具の膨張気体を前記燃焼チャンバ内で形成するステップと、
   前記膨張気体を、前記燃焼チャンバから前記乗物搭乗者用拘束具に、前記膨張気体を他の貯えられた気体と混合することなく供給する方法。
3. 請求項２に記載の乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法にして、
   可燃性の気体混合体を供給する前記ステップが、前記燃焼チャンバ内に不活性気体を提供することを含む方法。
4. 請求項２又は請求項３に記載の乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法にして、
   可燃性の気体の気体混合体を供給する前記ステップが前記燃料気体を一つの容器内に貯蔵するステップと、
   前記酸化剤の気体を別の容器内に貯蔵するステップと、
   乗物の急激な減速に応答して、前記燃料気体と酸化剤の気体とを前記燃焼チャンバ内で混合して、可燃性の気体混合体を発生させるステップとを含む方法。
5. 請求項２に記載の乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法にして、
   前記容器内の前記燃料気体を着火する前記ステップが、容器の壁の無孔部分を通してエネルギを伝達することを含む方法。
6. 請求項２に記載の乗物搭乗者用拘束具を膨張させる方法にして、
   前記容器内の燃料気体に着火する前記ステップが、白熱材料を前記容器の一端部分から前記容器の中央部分を通して伸長する細長の経路に沿って前記容器内の気体混合体中に放出することを含む方法。

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