高速で事故が起きたときドライバーがシートベルトを締めていてもエアバッグがなければこんなことが起こってしまいます。
100ミリ秒という短い時間の中で人体に大きなダメージを与えることなく拘束状態から人体を静止させることは工学的にも大きなチャレンジです。
今回はそんな命を救う技術、面白いことに化学物質の爆発によって起こるエアバッグが膨らむメカニズムを理解しながら学んでいきましょう。
シートベルトは本来人間の身体の動きを妨げるものですが、事故が起きる際にはそのシートベルトが胸部に大きな力を与え、内臓を損傷させてしまうことがあります。
この胸部への大きな力を避けるために最近のシートベルトはトーションバーの力を借りてシートベルトをわずかに開放する仕組みになっています。
この動作により上半身はわずかに前方に移動し、トーションバーによるベルトリリースが終わると上半身の動きはここで止められます。
なお、シートベルトは首と頭を除いた上半身の動きを拘束するものである点にご注意ください。
首と頭が固定されていない場合、何が起こるかは皆さんも想像できますよね。
拘束状態の事故では頭が完全な振り子運動になってしまい、シートベルトをしていてもその惨状は恐ろしいものになるのです。
そこで技術者が考え出したのがエアバッグ。
エアバッグにはクッション効果があり、同時にダッシュボードにぶつかるのを防ぐ効果もあります。
まず圧縮空気を使ってエアバッグを膨らませようとした最初の試みは失敗に終わりました。
この設計には二つの大きな問題があったのです。
一つはスプリングが衝突を正確に判断できなかったこと、もう一つは圧縮空気が衝突によるダメージを防ぐのに十分な速度でエアバッグを満たすことができなかったことです。
このような理由から最初の施策は実用化に至りませんでした。
これらの問題を解決するためにジョイスん社の創業者であるあ連携ブリード氏は画期的な発明をします。
まずボール in 中部センサーを使ってセンサーの精度を高め、このセンサーでは磁石の力で高級を固定します。
衝突するとクルマは急減速しますが、ボールはその感性で磁石から離れます。
ボールが前進することで回路が閉じ、インフレーターに信号が送られるわけです。
二つ目の功績であり最大の功績は、圧縮空気の代わりに科学爆発物を使用した点。
ブリード氏が使用したのはアジ化ナトリウムという化学物質です。
アジ化ナトリウムにおける重要な特性は、摂氏300度以上の温度でトリガーされると急速に直接ガス状に変化すること。
500グラムのアジ化ナトリウムからは70L近い窒素が発生し、ステアリングホイールの機密性の高いシリンダー内に充填されます。
ボールセンサーから送られてくる電気信号は細い抵抗線のば色テクニックデバイスを通過します。
これに電流が流れると300度以上の温度が発生し、これによりアジ化ナトリウムが爆発し窒素ガスが急速に発生、そして30ミリ秒以内にバッグを膨らませることができるのです。
この2つの画期的な技術によりエアバッグの実用化が実現したわけです。
ブリード社の特許設計は1988年にクライスラー社がダッジデイトナモデルに搭載して発売し、これが大成功をおさめ、他の自動車メーカーも同様のエアバッグ技術を導入し始めました。
100ミリ秒という短い時間の中で人体に大きなダメージを与えることなく拘束状態から人体を静止させることは工学的にも大きなチャレンジです。
今回はそんな命を救う技術、面白いことに化学物質の爆発によって起こるエアバッグが膨らむメカニズムを理解しながら学んでいきましょう。
シートベルトは本来人間の身体の動きを妨げるものですが、事故が起きる際にはそのシートベルトが胸部に大きな力を与え、内臓を損傷させてしまうことがあります。
この胸部への大きな力を避けるために最近のシートベルトはトーションバーの力を借りてシートベルトをわずかに開放する仕組みになっています。
この動作により上半身はわずかに前方に移動し、トーションバーによるベルトリリースが終わると上半身の動きはここで止められます。
なお、シートベルトは首と頭を除いた上半身の動きを拘束するものである点にご注意ください。
首と頭が固定されていない場合、何が起こるかは皆さんも想像できますよね。
拘束状態の事故では頭が完全な振り子運動になってしまい、シートベルトをしていてもその惨状は恐ろしいものになるのです。
そこで技術者が考え出したのがエアバッグ。
エアバッグにはクッション効果があり、同時にダッシュボードにぶつかるのを防ぐ効果もあります。
まず圧縮空気を使ってエアバッグを膨らませようとした最初の試みは失敗に終わりました。
この設計には二つの大きな問題があったのです。
一つはスプリングが衝突を正確に判断できなかったこと、もう一つは圧縮空気が衝突によるダメージを防ぐのに十分な速度でエアバッグを満たすことができなかったことです。
このような理由から最初の施策は実用化に至りませんでした。
これらの問題を解決するためにジョイスん社の創業者であるあ連携ブリード氏は画期的な発明をします。
まずボール in 中部センサーを使ってセンサーの精度を高め、このセンサーでは磁石の力で高級を固定します。
衝突するとクルマは急減速しますが、ボールはその感性で磁石から離れます。
ボールが前進することで回路が閉じ、インフレーターに信号が送られるわけです。
二つ目の功績であり最大の功績は、圧縮空気の代わりに科学爆発物を使用した点。
ブリード氏が使用したのはアジ化ナトリウムという化学物質です。
アジ化ナトリウムにおける重要な特性は、摂氏300度以上の温度でトリガーされると急速に直接ガス状に変化すること。
500グラムのアジ化ナトリウムからは70L近い窒素が発生し、ステアリングホイールの機密性の高いシリンダー内に充填されます。
ボールセンサーから送られてくる電気信号は細い抵抗線のば色テクニックデバイスを通過します。
これに電流が流れると300度以上の温度が発生し、これによりアジ化ナトリウムが爆発し窒素ガスが急速に発生、そして30ミリ秒以内にバッグを膨らませることができるのです。
この2つの画期的な技術によりエアバッグの実用化が実現したわけです。
ブリード社の特許設計は1988年にクライスラー社がダッジデイトナモデルに搭載して発売し、これが大成功をおさめ、他の自動車メーカーも同様のエアバッグ技術を導入し始めました。
しかしこの設計には2つの大きな欠点があります。
まずアジ化ナトリウムの爆発後に発生するガスが有毒である点で、廃棄される金属ナトリウムがトラブルの原因となるのです。
ただし科学者たちは硝酸カリウムと二酸化ケイ素を加えることでこの問題を中和することに成功しています。
皆さんは高田車のエアバッグ6700万県リコール事件を覚えているでしょうか。
この事件はアジ化ナトリウムが水分を吸収しやすいという特性のために起こった事件で、設計段階や製造段階で漏れがあるとアジ化ナトリウムは水分を吸収します。
水分を吸収した後、この化学物質がトリガーとなって激しい爆発を起こし、エアバッグが破裂して乗客に破片が飛び散ります。
これがまさにタカタのエアバッグで起きたことです。
結局この事件によりタカタは倒産しています。
このような不幸な事故を避けるためには乾燥剤の添加が有効であり、エアバッグのような部品には厳しい員室管理が求められるのです。
現在、ガス発生剤としてアジ化ナトリウムの代わりにアジ化ナトリウムよりも毒性が低く、爆発性も低く、水分にも弱い硝酸グアニジンが使われています。
これで爆発や有害ガスの心配をしなくても良くなっています。
この2つの設計変更の後にもって電気機械式センサーを使ったエアバッグにはもう一つ問題がありました。
それは大きめの道路のくぼみに落ちても作動してしまうことがあるという問題。
理由としては電気スイッチでは衝突の度合いを判断するのに必要な減速度の情報が得られないからであり、つまり大きな窪みと衝突の区別がつかないという問題です。
そこでより正確に衝突を検知するために現在ではMEMSセンサーを高度な電子制御ユニットと組み合わせて使用しています。
これは静電容量方式で衝突の度合いを簡単に判断することができるようになっています。
ECUはホイールスピードセンサー、ジャイロスコープ、ブレーキ圧センサー、着座センサーなどからも入力を受け、衝突の度合いに応じてガス発生器をいつ作動させるか、エアバッグをどの程度膨らませるかをアルゴリズムで決定。
イグナイターは2ミリ秒以内に火薬に点火し、20から30ミリ秒以内にバッグを膨らませます。
エアバッグは100ミリ秒後に全開になります。
これでエアバッグがクッションになる準備が整いました。
エアバッグは衝撃力をより広い範囲に分散させます。
エアバッグは膨らむだけでなく収縮することで衝撃時に体の速度を落とすことができます。
収縮している間は移動する時間が長くなります。
エアバッグには2つのベントホールがあり、この穴から空気が抜け、エアバッグが膨らむことで身体の動きが遅くなるのです。
ちなみに、なぜシートベルトをしていないとエアバッグが作動しない車種があるかご存知ですか?
エアバッグの膨らむスピードは時速320kmほどとかなり高いものです。
この膨張中にエアバッグにぶつかってしまうと人体にとって致命的になってしまうのです。
ですからエアバッグの技術を最大限に生かすためにもシートベルトの着用をお忘れなく。
それではまた次の動画でお会いしましょう。
ご視聴ありがとうございました。
まずアジ化ナトリウムの爆発後に発生するガスが有毒である点で、廃棄される金属ナトリウムがトラブルの原因となるのです。
ただし科学者たちは硝酸カリウムと二酸化ケイ素を加えることでこの問題を中和することに成功しています。
皆さんは高田車のエアバッグ6700万県リコール事件を覚えているでしょうか。
この事件はアジ化ナトリウムが水分を吸収しやすいという特性のために起こった事件で、設計段階や製造段階で漏れがあるとアジ化ナトリウムは水分を吸収します。
水分を吸収した後、この化学物質がトリガーとなって激しい爆発を起こし、エアバッグが破裂して乗客に破片が飛び散ります。
これがまさにタカタのエアバッグで起きたことです。
結局この事件によりタカタは倒産しています。
このような不幸な事故を避けるためには乾燥剤の添加が有効であり、エアバッグのような部品には厳しい員室管理が求められるのです。
現在、ガス発生剤としてアジ化ナトリウムの代わりにアジ化ナトリウムよりも毒性が低く、爆発性も低く、水分にも弱い硝酸グアニジンが使われています。
これで爆発や有害ガスの心配をしなくても良くなっています。
この2つの設計変更の後にもって電気機械式センサーを使ったエアバッグにはもう一つ問題がありました。
それは大きめの道路のくぼみに落ちても作動してしまうことがあるという問題。
理由としては電気スイッチでは衝突の度合いを判断するのに必要な減速度の情報が得られないからであり、つまり大きな窪みと衝突の区別がつかないという問題です。
そこでより正確に衝突を検知するために現在ではMEMSセンサーを高度な電子制御ユニットと組み合わせて使用しています。
これは静電容量方式で衝突の度合いを簡単に判断することができるようになっています。
ECUはホイールスピードセンサー、ジャイロスコープ、ブレーキ圧センサー、着座センサーなどからも入力を受け、衝突の度合いに応じてガス発生器をいつ作動させるか、エアバッグをどの程度膨らませるかをアルゴリズムで決定。
イグナイターは2ミリ秒以内に火薬に点火し、20から30ミリ秒以内にバッグを膨らませます。
エアバッグは100ミリ秒後に全開になります。
これでエアバッグがクッションになる準備が整いました。
エアバッグは衝撃力をより広い範囲に分散させます。
エアバッグは膨らむだけでなく収縮することで衝撃時に体の速度を落とすことができます。
収縮している間は移動する時間が長くなります。
エアバッグには2つのベントホールがあり、この穴から空気が抜け、エアバッグが膨らむことで身体の動きが遅くなるのです。
ちなみに、なぜシートベルトをしていないとエアバッグが作動しない車種があるかご存知ですか?
エアバッグの膨らむスピードは時速320kmほどとかなり高いものです。
この膨張中にエアバッグにぶつかってしまうと人体にとって致命的になってしまうのです。
ですからエアバッグの技術を最大限に生かすためにもシートベルトの着用をお忘れなく。
それではまた次の動画でお会いしましょう。
ご視聴ありがとうございました。