JPH10100851A - ハイブリッドインフレータ - Google Patents

ハイブリッドインフレータ

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JPH10100851A
JPH10100851A JP18509897A JP18509897A JPH10100851A JP H10100851 A JPH10100851 A JP H10100851A JP 18509897 A JP18509897 A JP 18509897A JP 18509897 A JP18509897 A JP 18509897A JP H10100851 A JPH10100851 A JP H10100851A
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JP
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housing
inflator
gas
chamber
propellant
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JP18509897A
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Ron J Butt
ジェイ.バット ロン
Brent A Parks
エイ.パークス ブレント
Dean W Grages
ダブリュ.グラージス ディーン
James L Baglini
エル.バリーニ ジェームズ
Robert N Renz
エヌ.レンツ ロバート
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Original Assignee
Oea Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】エア/安全バッグを所定時間内に所定量膨張さ
せるのに好適な流路の形成及び推進剤の点火ができ、さ
らにはインフレータの性能特性に悪影響を及ぼすことな
く安全かつ簡単に組立得るインフレータの提供。 【解決手段】インフレータハウジングと、少なくとも同
ハウジング内に収容された加圧媒質と、インフレータハ
ウジングに連通されたガス発生器ハウジング及び同ハウ
ジング内に配置されたガス発生剤を有するガス発生器
と、インフレータハウジング及びガス発生器ハウジング
の少なくとも一方に連通可能な出口通路と、出口通路を
シールする第一の閉鎖ディスクと、同ディスクに対して
整合された発射体と、燃焼生成物を形成する燃焼生成物
形成手段と、ガス発生剤を点火すべく燃焼生成物をガス
発生剤に対して直接接触させる手段とを有するインフレ
ータを提供する。発射体は第一の閉鎖ディスクを少なく
とも部分的に貫通して推進される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は膨張式安全システ
ム、より詳細にはハイブリッドインフレータに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
用膨張式安全システムのためのインフレータの進歩は、
加圧ガスのみを使用するインフレータ、推進剤のみを使
用するインフレータ及びハイブリッドインフレターの開
発を招来した。前記の各インフレータは多くの設計上の
課題を有する。これらの3つのシステムに共通した2つ
の主な設計上の課題としては、エア/安全バッグの効果
的な使用を実現すべく同エア/安全バッグを所定時間内
に所定量膨張させる必要性が挙げられる。前記の課題を
解決するための主な開発努力はインフレータ及びエア/
安全バッグの間における流路の形成と、エア/安全バッ
グへのフローの案内とに向けられている。貯蔵された加
圧ガスの放出と、ガス及び/または熱を形成する推進剤
の点火とを必要とするハイブリッドインフレータでは、
エア/安全バッグへの流路の形成と、推進剤の点火とは
前記の課題を満たすように実施する必要がある。
【0003】別の重要な課題としては、インフレータの
組立方法が挙げられる。複雑なハードウェアのデザイン
はインフレータのコストを増大させる複雑な組立手順を
一般的に必要とする。更に、組立時における重要な点と
しては、インフレータの性能特性に悪影響を及ぼさない
ことと、安全な組立手順を提供することが挙げられる。
【0004】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、エア/安全バッグを所定時間
内に所定量膨張させるのに好適な流路の形成及び推進剤
の点火を行うことができるとともに、インフレータの性
能特性に悪影響を及ぼすことなく安全かつ簡単に組立得
るインフレータを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様は二
元機能イニシエータ、即ち2つの機能を備えたイニシエ
ータを用いた膨張式安全システムのためのハイブリッド
インフレータに関する。ハイブリッドインフレータは適
切な加圧媒質、即ち加圧された媒質(例:流体及び/ま
たはガス)を貯蔵するインフレータハウジングと、膨張
式安全システムのエア/安全バッグに対するフローを増
大させるための適切なガス/熱発生剤、即ち推進剤を貯
蔵するガス発生器とを有する。第一の閉鎖ディスクはハ
イブリッドインフレータをエア/安全バッグから分離し
ている。本発明のハイブリッドインフレータは活性化ア
センブリを有する。活性化アセンブリはシステムの活性
化を所望/必要とする際に点火する少なくとも一つの可
燃性物質を有する。活性化アセンブリからの燃焼生成物
は推進剤を点火すべく同推進剤に対して直接接触する。
更に、活性化アセンブリからの燃焼生成物はインフレー
タからエア/安全バッグへ向かうフローの形成を開始す
べく発射体を第一の閉鎖ディスクを貫通して推進させ
る。
【0006】第一の態様の一つの例において、発射体は
エア/安全バッグへのフローの形成を開始すべく第一の
閉鎖ディスクを破断する以外に別の機能を有する。例え
ば、発射体をガス発生器の一端の内部に配置し、かつ第
一の閉鎖ディスクに対して少なくとも部分的に整合させ
得る。発射体の形状と、第一の閉鎖ディスクを破断すべ
く発射体が通過するガス発生器の一端に対する発射体の
位置関係とを適切に選択することにより、発射体はガス
発生器の前記の一端をシールするためにも使用できる。
これは活性化アセンブリからの推進剤ガス及び/または
他の燃焼生成物が破断された第一の閉鎖ディスクを通っ
てインフレータから流出する以前に、同推進剤ガス及び
/または他の燃焼生成物をガス発生器から貯蔵ガスハウ
ジング内へ案内するために望ましい。可燃性推進剤ガス
を形成する推進剤を使用する場合、これは同推進剤ガス
がエア/安全バッグ内で燃焼する可能性を低減する。
【0007】第一の態様の別の例では、伝火チューブが
ガス発生器ハウジングの内部において同ガス発生器ハウ
ジングから離間して配置されている。全ての推進剤はガ
ス発生器ハウジング及び伝火チューブの間の空間内に配
置されている。そして、伝火チューブは複数のポートを
有する。活性化アセンブリからの出力は伝火チューブの
内部に案内され、次いで推進剤を点火すべく伝火チュー
ブのポートを通って伝火チューブの外へ移動する。これ
は活性化アセンブリの始動が推進剤の構造に対して悪い
衝撃を与える可能性を低減する。更に、伝火チューブは
発射体を第一の閉鎖ディスクを貫通して推進させるべく
活性化アセンブリからの出力を発射体に向けて案内する
ためにも使用できる。
【0008】本発明の第二の態様は中間位置に配置され
た出口閉鎖ディスクを有するハイブリッドインフレータ
に関する。インフレータハウジングは第一の距離によっ
て隔てられた第一の端及び第二の端を有するとともに、
適切な加圧媒質を内包している。更に、インフレータは
ガス発生器を有する。ガス発生器はガス/熱を発生する
薬剤(以下、ガス/熱発生剤と称する)、即ち推進剤
と、インフレータハウジング及びガス発生器ハウジング
の少なくとも一方に対して連通可能な出口通路とを有す
る。第一の閉鎖ディスクは出口通路内に配置されてい
る。第一の閉鎖ディスクはインフレータからの出力と、
膨張式安全システムのエア/安全バッグとの間の障壁で
ある。第一の閉鎖ディスクはインフレータハウジングの
2つの端から第一の距離(インフレータの全長)の少な
くとも40%の長さそれぞれ離間した位置(範囲内)に
配置されている。本発明の第一の態様に関連して詳述し
た各種の特徴は本発明の第二の態様にも使用できる。
【0009】本発明の第三の態様は複数の室を有するハ
イブリッドインフレータに関する。インフレータは第一
のハウジング及び第二のハウジングアセンブリを有す
る。第二のハウジングアセンブリは第一のハウジングに
対して連通されるとともに、同第一のハウジング内に配
置されている(例えば、第二のハウジングアセンブリを
第一のハウジングと同心をなすように配置する)。第二
のハウジングアセンブリは適切なガス/熱発生剤、即ち
推進剤を内包する第一の室を有する。第二の室は第一の
ハウジング及び第二のハウジングアセンブリの間に位置
する空間によって形成されている。静的状態、即ちイン
フレータの活性化前において、第二の室は適切な加圧媒
質を有する。第二の室は第一の室に対して常に連通され
ている。この結果、第一の室も加圧媒質を有する。
【0010】第三の態様に基づく第二のハウジングアセ
ンブリは第三の室を有する。第一の閉鎖ディスクは第三
の室に付随するとともに、エア/安全バッグ及びインフ
レータの間の主分離部分を形成している。第三の室は第
二の室に対して連通可能である。しかし、第三の室は第
一の室から実質的に分離されている。第一の室内におけ
る推進剤の点火後、推進剤ガスは第一の室から第二の室
内に案内され、次いで第三の室内に案内される。第一の
閉鎖ディスクの破断後、インフレータからエア/安全バ
ッグへのフローが形成される。
【0011】第三の態様の一つの例において、第一の態
様における二元機能発射体、即ち二つの機能を有する発
射体は第一の室を第三の室から分離する機構として使用
できる。本発明の第一の態様及び第二の態様に関連して
詳述した全ての特徴は第三の態様にも使用できる。
【0012】第三の態様の別の例において、第二のハウ
ジングアセンブリは側壁及び2つの開放端を有する中央
ハウジングを含む。インフレータ活性化アセンブリは中
央ハウジングの2つの開放端の一方の内部に配置され、
かつ同一方の開放端を閉鎖するとともに、同開放端に対
して適切に固定されている(例えば、溶接による固
定)。隔壁は活性化アセンブリと協働して第二のハウジ
ングアセンブリの第一の室を形成すべく中央ハウジング
の内部に配置されている(例えば、圧入による配置)。
第二のハウジングアセンブリの第三の室をディフューザ
アセンブリを用いて形成すべく、同ディフューザアセン
ブリは中央ハウジングの他方の開放端の内部に配置さ
れ、かつ同他方の開放端を閉鎖するとともに、同開放端
に対して適切に固定されている(例えば、溶接による固
定)。隔壁は中央ハウジングに対して結合されていると
ともに、ポートを有さない。このため、隔壁は第一の室
から第三の室への流体の実施的なフローを防止してい
る。更に、中央ハウジング内への隔壁の圧入は、推進剤
を全ての溶接の実施後に中央ハウジング内に装填するこ
とを可能にする(溶接部は推進剤の近くに位置する)。
【0013】本発明の第四の態様はインフレータの組立
方法に関する。インフレータは貯蔵ガスハウジングと、
第一の開放端及び第二の開放端を有する中央ハウジング
と、ガス/熱発生剤、即ち推進剤と、隔壁と、ディフュ
ーザアセンブリとを有する。組立方法は中央ハウジング
を貯蔵ガスハウジング内に延びる開口内に配置する工程
と、中央ハウジング及び貯蔵ガスハウジングを互いに溶
接する工程とを含む。ガス発生剤点火アセンブリを中央
ハウジングの第一の開放端内に配置し、次いで同点火ア
センブリを第一の開放端に対して溶接する。その後、ガ
ス発生剤を第二の開放端を通って中央ハウジング内の点
火センブリ付近に挿入する。これはインフレータの各部
品を結合するために必要な全ての溶接を実施した後で、
推進剤をインフレータ内に装填することを可能にする。
【0014】前記の方法に基づいて推進剤を装填した
後、隔壁を第二の開放端を通って中央ハウジング内に挿
入し、かつ中央ハウジングに対して適切に結合する(例
えば、隔壁は中央ハウジング内に圧入する)。この結
果、中央ハウジングは隔壁によって2つの異なる室に分
割される。そして、推進剤は2つの室のうちの一方に収
容されている。次いで、ディフューザアセンブリを中央
ハウジングに対して溶接すべく、同ディフューザアセン
ブリを中央ハウジングの第二の開放端の内部に配置す
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一つの
実施の形態を図面に従って説明する。本発明は自動車両
の膨張式安全システム用混成インフレータに関する。即
ち、本発明は蓄積加圧ガス並びにガス及び/又は熱発生
用推進剤の双方を利用するインフレータに関するもので
ある。種々の混成インフレータがハミルトン(Hamilto
n)らによる米国特許第5,230,531号に開示さ
れている。
【0016】自動車両の膨張式安全システムの一つの実
施の形態の全体像を図1に示している。膨張式安全シス
テム10の主たる部品は検出器14、インフレータ26
及びエア/安全バッグ18である。エア/安全バッグ1
8の膨張を必要とする状況(例えば、所定の減速)を検
出器14が感知すると、インフレータ26に信号が伝送
され、管路22を介してインフレータ26からエア/安
全バッグ18へガス又は他の適正な流体が放出される。
【0017】図2に示すインフレータ30は混成インフ
レータであり、図1の膨張式安全システム10において
インフレータ26に替えて使用できる。従って、インフ
レータ30は、適正な時期にエア/安全バッグ18(図
1)に供給される加圧媒質36を有するボトル即ちイン
フレータハウジング34、及び推進剤を供給してエア/
安全バッグ18への流れを増大させる(例えば、加熱し
て加圧媒質36を膨張させ、かつ/或いは更なるガスを
発生させることによって)ガス発生器82を備えてい
る。以下に詳述するように、ガス発生器82に配置され
た推進剤グレイン90の形成にはガンタイプ推進剤(例
えば高温多燃料推進剤)が用いられ、加圧媒質36には
少なくとも一つの不活性ガス(例えばアルゴン)と酸素
との混合物が用いられている。加圧媒質36はモルベー
スで約70%から約92%の不活性ガスと、約8%から
約30%の酸素とを含むことが望ましい。更に好適に
は、モルベースで約79%から約90%のの不活性ガス
と、約10%から約21%の酸素とを含むことが望まし
い。
【0018】インフレータハウジング34とガス発生器
82とは連通され、ガス発生器82はインフレータハウ
ジング34の内側に配置され、インフレータ30に必要
な空間を狭めている。より詳細には、中空のボス66
(例えば直径約1.25インチ(3.18cm))の一
端に中空のディフューザ38が溶接されている。ディフ
ューザ38は複数列の吐出孔40(例えば、各々が直径
約0.100インチ(0.254cm)の80個の吐出
孔40)を有し、インフレータ30からここを介して
「非スラスト出力」を付与し、この吐出孔40に隣接し
てスクリーン58が配置されている。初期にインフレー
タハウジング34内に加圧媒質36を保持すべく、閉鎖
ディスク70がボス66の内部に適切に配置され、ボス
66に溶接されている。ガスの放出が必要な時には、ほ
ぼ円錐形のヘッドを有する発射体50が閉鎖ディスク7
0を貫通するように推進される。より詳細には、発射体
50はバレル54内にて閉鎖ディスク70の凸側に配置
され、膨張式安全システム10(図1)の検出器14か
ら適正な信号を受信すると、イニシエータ46の作動に
よって推進される。当初、着火前に発射体50を適正位
置に保持すべく、リング62が設けられている。
【0019】閉鎖ディスク70及び/又はボス66の端
部にオリフィススリーブ74が溶接されている。オリフ
ィススリーブ74は中空であり、複数のオリフィスポー
ト78(例えば、各々が直径約0.201インチ(0.
511cm)の4つのオリフィスポート78)を有し、
閉鎖ディスク70が発射体50によって破裂させられた
時にインフレータハウジング34の内部とボス66及び
ディフューザ38の内部とを連通する。更に、インフレ
ータハウジング34とガス発生器82との連通を完結す
べく、ガス発生器82、より詳細にはガス発生器ハウジ
ウング86がオリフィススリーブ74に溶接されてい
る。
【0020】ガス発生器ハウジング86は複数の推進剤
グレイン90を含有し、これは点火されるとエア/安全
バッグ18(図1)への流れを増大させるための加熱推
進剤の燃焼生成ガスを供給する。推進剤グレイン90は
推進スリーブ94によってガス発生器ハウジング86の
内部に保持され、この推進スリーブ94はスクリーン1
04及びバッフル100によってガス発生器ハウジング
86の端部96におけるガス発生器用吸入ノズル98か
ら隔離されている。下記のように、推進剤グレイン90
はガンタイプ推進剤から製造可能である。しかし、推進
剤グレイン90はほぼ円筒形であり、一つの孔がその中
央部を貫通している。他の形状の推進剤グレインが適切
なこともあり、少なくとも部分的には使用される推進剤
の製造法に依存している。
【0021】単体の(又は複合体の)ガス発生器用吸入
ノズル98(例えば、直径約0.516インチ(1.3
1cm)の吸入ノズル98)はガス発生器ハウジング8
6の端部96に配置され、通常、閉鎖ディスク70から
離間する方向に向けられている。ガス発生器ハウジング
86はその側壁にて円周方向に間隔をおかれた複数の出
口、即ち吐出ノズル200も有している(例えば、各々
が直径約0.221インチ(0.561cm)である1
「列」の4個の吐出ノズル200)。これら吐出ノズル
200(通常はガス発生器ハウジング86の中間部にあ
る。)の軸位置を変更するのが望ましいこともあるが、
出口に近接した位置によって作用が強化される。更に、
吐出ノズル200の数を変更するのが望ましいこともあ
る。ガス発生器ハウジング86の側壁に吐出ノズル20
0を有し、ガス発生器ハウジング86の端部96に吸入
ノズル98を有するこの構成では、推進剤グレイン90
の燃焼中に吸入ノズル98を介して加圧媒質36がガス
発生器ハウジング86の中に引き込まれ、ガス発生器ハ
ウジング86の内部からの混合ガスが吐出ノズル200
を介してガス発生器ハウジング86から流出する。詳述
すると、ガス発生器ハウジング86の側壁近傍の加圧媒
質36の流れにより圧力差が生じ、これにより加圧媒質
36は吸入ノズル98を介してガス発生器ハウジング8
6の中に引き込まれる。以下に詳述するように、これは
少なくともある種の推進ガスを生成する時にはインフレ
ータ30の性能を大幅に向上させている。
【0022】ガス発生器82は適時に推進剤グレイン9
0を点火するための点火アッセンブリ114を備えてい
る。点火アッセンブリ114は発射体50と推進剤グレ
イン90との間にて、少なくとも部分的にガス発生器ハ
ウジング86内に配置され、通常は作動ピストン12
4、少なくとも一つの撃発***120及び活性剤として
の点火/ブースタ剤144を有している。より詳細に
は、作動ガイド140がオリフィススリーブ74の端部
及びガス発生器ハウジング86の内壁に係合し、よって
作動ガイド140はここに配置された作動ピストン12
4の少なくとも一部を含み、かつ作動ピストン124を
案内する機能を少なくとも部分的に果たす。***ホルダ
116は作動ガイド140の一端に係合し、点火/ブー
スタ剤144にほぼ隣接して配置された複数の従来型撃
発***120を収容している。通例、点火/ブースタ剤
144は装薬カップ148によって撃発***120に隣
接して保持されている。点火/ブースタ剤144の好適
例に、89%のRDX、11%のアルミニウム粉末とい
う組成で0.5%のヒドロキシプロピル−セルロースが
添加されたRDXアルミニウムブースタ剤がある。***
ホルダ116と推進スリーブ94との間に保持器108
及びバッフル112が配置されている。ガス発生器ハウ
ジング86が溶接ではなく圧着によってオリフィススリ
ーブ74に取り付けられた場合は、動作中に延びる性質
を帯びることがある。従って、前記部品を確実に相互作
用させるべく、例えば保持器108とバッフル112と
の間に波型ばね座金を配置できる(図示せず)。
【0023】作動ピストン124は作動ガイド140の
内部に摺動可能に配置され、実質的に撃発***120に
配列された一つの連続的突出リム128を備えている。
理解されようが、ほぼ連続した一つの突出リム128に
替えて複数の突出部材(図示せず)を用いることもでき
る。皿座金136が(スペーサ126を介して)作動ガ
イド140及び作動ピストン124の間に配置され、か
つこれら双方の一部に係合し、当初は作動ピストン12
4の位置を撃発***120から離した状態に維持する。
その結果、作動ピストン124が撃発***120に誤っ
て係合し、ガス発生器82を作動させる可能性は低下す
る。しかし、発射体50が閉鎖ディスク70を通過した
後では、発射体50により作動ピストン124に伝達さ
れたエネルギーは皿座金136を圧倒するのに充分なも
のであり、突出リム128は少なくとも一つの撃発***
120を点火するだけの力を備えて撃発***120に係
合できる。次に、これにより点火/ブースタ剤144の
点火が生じ、推進剤グレイン90が点火する。
【0024】ガス発生器82の動作中、撃発***120
が腐食し、推進剤グレイン90の燃焼によって発生した
推進ガスが撃発***120の中を流れることを許容する
こともある。このような推進剤のガス漏れはインフレー
タ30の性能の一貫性に悪影響を与えることもある。し
かし、こうしたガスは望ましくは作動ピストン124に
作用し、これを移動させて作動ガイド140に密閉状に
係合させる。これにより、実質上如何なるガス漏れも制
限するガス発生器ハウジング86用シールが得られる。
従って、推進ガスはガス発生器用吸入ノズル98の中を
好適に流れる。
【0025】インフレータ30の作動を要約すると、検
出器14(図1)がイニシエータ46に信号を伝送し、
発射体50を推進する。発射体50はまず閉鎖ディスク
70を通過し、インフレータハウジング34とエア/安
全バッグ18との間の通路を開放する(図1)。発射体
50は前進し続けて最後には作動ピストン124に衝突
し、作動ピストン124に取り付けられた突出リム12
8が少なくとも一つの配列撃発***120に衝突する。
この結果、点火/ブースタ剤144が点火し、次に推進
剤グレイン90が点火される。ガス発生器ハウジング8
6の中の推進剤グレイン90の燃焼中、インフレータハ
ウジング34からの加圧媒質36がガス発生器ハウジン
グ86の端部96に配置された吸入ノズル98を介して
ガス発生器ハウジング86の中に引き込まれる。これは
ガス発生器ハウジング86の側壁近傍にあって圧力差を
生成する加圧媒質36の流れから生じる。この加圧媒質
36の「引込み」によりガス発生器ハウジング86内で
の推進ガスと加圧媒質36との混合が促進される。以下
に詳述するように、これは加圧媒質36に酸素が含有さ
れていて、一酸化炭素及び水素の含有量が多い推進ガス
と反応する時に特に望ましい。しかし、このガスはガス
発生器ハウジング86の側壁上の吐出ノズル200を介
してガス発生器ハウジング86から排出される。こうし
て、加圧媒質36とガス発生器ハウジング86からの燃
焼生成物とを混合することによって、エア/安全バッグ
18への流れは好適に増大する(図1)。
【0026】上記のように、混成インフレータ30は推
進剤グレイン90のために、ガンタイプ推進剤及び加圧
媒質36用の少なくとも一つの不活性ガスと酸素との混
合物を用いることができる。ここで用いるガンタイプ推
進剤はシングルベース、ダブルベース又はトリプルベー
ス推進剤のような高温多燃料推進剤並びにLOVA又は
HELOVA推進剤のようなニトラミン推進剤である。
より詳細には、従来のガンタイプ推進剤は約2,500
〜3,800°Kの範囲であって、通常は約3,000
°K以上の燃焼温度を有する推進剤であり、過剰の酸素
が存在しないと大量のCO及びH2 を発生させるという
点において多燃料性である。通常、これらの推進剤から
の燃料の過剰分を反応させてCO2 及びH2 Oを得るに
は、5〜25モル%又は時には15〜40モル%の酸素
を高圧ガスに付加する必要がある。
【0027】混成インフレータ30の推進剤グレイン9
0に使用され得る、ある特定の「従来型」ガンタイプ推
進剤に、HPC−96がある。これは重量パーセントに
して約13.25%が窒素からなる約76.6%のニト
ロセルロース、約20.0%のニトログリセリン、約
0.6%のエチルセントラライト、約1.5%の硝酸バ
リウム、約0.9%の硝酸カリウム及び約0.4%の黒
鉛という組成であり、ダブルベース無煙推進剤である。
HPC−96は米国デラウェア州ウィルミントン(Wilm
ington)在のヘラクレス社(Hercules Inc.)において
入手できる。このダブルベース推進剤は主成分としてニ
トロセルロースを含有するため、所望の弾道特性を生み
出すものの、現行の自動車産業界の長期的耐熱性の基準
を満たすことはできない。
【0028】LOVA推進剤(低脆弱性弾薬)及びHE
LOVA推進剤(高エネルギー、低脆弱性弾薬)も推進
剤グレイン90に使用可能な別の「従来型」ガンタイプ
推進剤である。これには重量パーセントにして約76.
0%のRDX(ヘキサハイドロトリニトロトリアジ
ン)、約12.0%の酢酸酪酸セルロース、約4.0%
のニトロセルロース(12.6%の窒素)、約7.60
%のクエン酸アセチルトリエチル及び約0.4%のエチ
ルセントラライトの組成からなるM39LOVA推進剤
がある。M39 LOVA推進剤は米国メリーランド州
インディアンヘッド在の海軍海戦センター(The Naval
Surface Warfare Center)及び欧州(スウェーデン)の
ボフォール(Bofors)において入手でき、過剰の酸素が
存在しないと約32モルパーセントのCO及び30モル
パーセントのH2 を発生させる。LOVA及びHELO
VA推進剤は既存のダブルベース推進剤より好ましい。
それは、後者は現行の米国自動車産業界の耐熱性基準に
合格していないが、前者は合格しているためである。し
かし、LOVA及びHELOVA推進剤を安定燃焼させ
るには、比較的高い動作圧を必要とする。HPC−96
及びLOVA推進剤の特性にも関わらず、HPC−96
及びLOVA推進剤は本発明の原理/特徴の少なくとも
幾つかの点を例示するのに役立っている。
【0029】推進剤グレイン90の形成として使用され
る時のガンタイプ推進剤の性能特性に起因し、加圧媒質
36の一部として酸素が使用されることと相まって、例
えば本特許出願の譲受人から入手可能な20〜30gの
FN 1061−10を用いる現在の設計に比較して、
ガス発生器82に必要な推進剤の量を低減することが可
能である(FN 1061−10の組成は重量パーセン
トにして約7.93%のポリ塩化ビニール、7.17%
のアジピン酸ジオクチル、0.05%のカーボンブラッ
ク、0.35%の安定剤、8.5%のシュウ酸ナトリウ
ム、75%の過塩素酸カリウム及び約1%のレシチンで
ある。)。例えば、推進剤グレイン90の形成として使
用可能なガンタイプ推進剤では、通常、総粒重量は約1
0〜12gの範囲であり(助手席側で用いる場合)、好
ましくは約15g未満である。この場合、約150〜1
90gの加圧媒質36を、モルベースで加圧媒質36の
約10〜30%の酸素とともに使用することが好まし
い。より詳細には、約169gの加圧媒質36を、モル
パーセントベースで加圧媒質36の約15%の酸素とと
もに使用する時、推進剤グレイン90の総重量は約1
0.4gである。運転席側にて用いる場合、推進剤グレ
イン90の所望/必要量は約5gであり、サイドインフ
レータに用いる場合には約1.5gである。
【0030】上記のFN 1061−10推進剤の組成
と比較しての上記のガンタイプ推進剤の量の低減は、推
進剤グレイン90の総重量に対する加圧媒質36の重量
比として表すこともできる。現在、FN 1061−1
0推進剤については、本特許出願の譲受人はFN 10
61−10推進剤の重量に対してアルゴン(即ち、高圧
ガスであり、本発明に関連する加圧媒質36に相当す
る)の重量で約7.04の比率を用いている。ガンタイ
プ推進剤の使用については、FN 1061−10を用
いるインフレータと同一の出力、重量及び寸法を有する
インフレータを得るべく、推進剤グレイン90の総重量
に対する加圧媒質36の重量比は約10〜20、より好
適には約14〜18、最適には約15以上である。理解
されようが、より高温の推進剤を用いることでこれらの
比率を更に増加でき、必要な推進剤の量がより低減す
る。この点において、ガンタイプ推進剤の出力ガスには
高温粒状物質が本質的に存在しないため、インフレータ
は現在の最新型混成インフレータのような粒子負荷型イ
ンフレータよりも高温で出力ガスを生成できる。この温
度上昇により、高温ガスは相対的に膨張性であるため、
インフレータはより小さく、より軽くなる。前記に加
え、インフレータの構造上の寸法及び重量はガンタイプ
推進剤を使用する時には概して低減できる。例えば、イ
ンフレータにおいてガンタイプ推進剤に対して7.04
の比率を用いた時でも、同率のFN 1061−10を
用いた場合と同じ出力が得られるが、ガンタイプ推進剤
を有するインフレータはFN 1061−10を用いた
インフレータより更に約50%軽く、かつ小さい。7.
04という比率は運転席側で用いた場合もサイドインフ
レータで用いた場合でも、上記のように等しく好適に用
いることができる。
【0031】上記のFN 1061−10推進剤の組成
と比較して上記のガンタイプ推進剤の量が低減されたこ
とは、推進剤グレイン90の総重量に対する総ガス出力
(即ち、推進ガスと加圧媒質36との混合物)のグラム
モル数の比率として表すこともできる。現在、FN 1
061−10推進剤については、本特許出願の譲受人は
推進剤の重量に対する出力ガスのモル数については推進
剤1g当り約0.192gモルという比率を用いてい
る。これとは対照的に、通常、同一の出力、重量及び寸
法のインフレータ用のガンタイプ推進剤の場合、推進剤
グレイン90の総重量に対する出力ガスのモル数の比率
は推進剤1g当り約0.35〜0.6gモル、より好適
には約0.4〜0.5gモル、最適には約0.5gモル
である。上記したように、ガンタイプ推進剤を用い、更
には推進剤1g当り0.192gモルという比率を用い
る混成インフレータでは、インフレータの出力はFN
1061−10を使用する混成インフレータと同じであ
るが、ガンタイプ推進剤式インフレータの重量及び寸法
は約50%低減している。
【0032】加圧媒質36に複数のガスを使用すること
で、推進剤グレイン90に少なくともガンタイプ推進剤
の形成が使用され得る。通常、加圧媒質36は少なくと
も一つの不活性ガス及び酸素からなっている。適正な不
活性ガスにはアルゴン、窒素、ヘリウム及びネオンがあ
り、この中でもアルゴンが好ましい。加圧媒質36の酸
素部分は多機能性である。当初、推進剤グレイン90の
ガンタイプ推進剤のガス状燃焼生成物と酸素が反応する
ことで、不活性ガスが膨張する原因となる熱源が得られ
る。これにより、ガス発生器82に必要な推進剤の量を
少なくとも部分的に低減できる。更に、酸素と推進剤燃
焼生成物との反応により推進ガスの現存する毒性レベル
を許容レベルに低減している。例えば、酸素は好適には
現存する一酸化炭素の相当部分を二酸化炭素に(例え
ば、COの少なくとも約85%をCO2 に)、現存する
水素を水蒸気に(例えば、H2 の少なくとも約80%を
2Oに)変換し、相当部分の未燃炭化水素も同様にし
て除去される(例えば、炭化水素の少なくとも75%を
除去)。こうして、ガス発生器82の性能は上記のよう
に大幅に向上している。即ち、酸素を含有する加圧媒質
36は側壁に吐出ノズル200を有するガス発生器ハウ
ジング86の側壁近傍の加圧媒質36の流れによって生
成される圧力差によって、ガス発生器ハウジング86の
端部96における吸入ノズル98を介してガス発生器ハ
ウジング86の中に引き込まれる。その結果、加圧媒質
36とガス生成源のCO及び水素に富む燃焼生成物とが
混合され、ガス生成源の総燃焼効率、ガス生成源の燃焼
生成物と酸素に富む加圧媒質36との混合及び推進剤グ
レイン90の燃焼率が顕著に向上している。そして、ガ
ス発生器ハウジング86の側壁上の吐出ノズル200か
らガスが引き出される。こうして、ガス発生器ハウジン
グ86の上記構成によりインフレータ30の性能が大幅
に向上している(例えば、酸素と推進ガスとを迅速かつ
効率的に混合するようにして)。
【0033】通常、少なくとも一つの不活性ガスの量は
モルベースで約70〜90%であり、酸素量はモルベー
スで約10〜30%である。一般に、理論上の変換に基
づく量を上回る酸素量を用いることが望ましい。しか
し、通常、出力ガス(即ち、推進ガスと加圧媒質との混
合物)の中に約20%(モル)以上の酸素を含有しない
ことも望ましい。インフレータ30は以下のようにして
組み立てられる。まず、ガス発生器82が以下のように
組み立てられる。1)吐出し端部96に隣接するように
ガス発生器ハウジング86にバッフル100及びスクリ
ーン104を挿着し、2)推進スリーブ94をガス発生
器ハウジング86に挿着し、3)推進剤グレイン90を
推進スリーブ94内に配置し、4)ガス発生器82の吐
出し端部96の反対方向にて推進スリーブ94の端部に
隣接するようにガス発生器ハウジング86にバッフル1
12及び保持器108を挿着し、5)ガス発生器ハウジ
ング86に点火/ブースタ剤144及び装薬カップ14
8とともに***ホルダ116を挿着し、6)作動ガイド
140、皿座金136及び作動ピストン124をガス発
生器ハウジング86に挿着する。この後、各種部品が次
のように相互連結される。ガス発生器ハウジング86を
オリフィススリーブ74に溶接し、発射体50及びイニ
シエータ46をディフューザ38に配置した後に、この
ディフューザ38をボス66に溶接し、このボス66と
オリフィススリーブ74との間に閉鎖ディスク70を溶
接し、ボス66をインフレータハウジング34に溶接す
る。上記の構造を確保してインフレータハウジング34
の中に加圧媒質36を導入できる。この点において、複
数のガスの場合、アルゴンと酸素とはインフレータハウ
ジング34の端部に溶接されたエンドプラグ42を介し
てインフレータハウジング34の中に別々に導入でき
(例えば、まずアルゴン及び/又は他の不活性ガスを導
入し、次に酸素を導入するか、或いはこの逆でもよ
い。)、或いは予混合した状態でも導入できる。
【0034】以下の例はガンタイプ推進剤を混成インフ
レータにおいて使用することに関連した種々の特徴を記
載するのに更に役立っている。例1:総重量18gの推
進剤グレイン90を形成するのに上記のHPC−96推
進剤を用いた。各推進剤グレイン90は図2に概略的に
示した形状を呈し、長さ又は厚さが約0.52インチ
(1.32cm)、外径が約0.29インチ(0.73
7cm)、薬厚が約0.105インチ(0.267c
m)(推進剤グレイン90の内径と外径との差の1/
2)であった。更に、HPC−96推進剤は空気下にて
点火されると以下の特性を示した。運動力が363,4
93ft−lbs/lb、爆発熱が1,062カロリー
/g、TV が3,490°K、ガスの分子量が26.7
g/モル、特定の熱比率が1.2196、固相密度が
1.65g/cm3 であった。通常の組成の理論上の計
算に基づき、大気圧まで膨張したガン圧力での燃焼を想
定したガスの組成は、モルパーセントベースで約26.
5%の一酸化炭素、約19.1%の水、約26.2%の
二酸化炭素、約13.7%の窒素、約14.2%の水素
及び約0.3%の他のガスであった。
【0035】HPC−96の推進剤グレイン90は工業
規格のタリアニ(Taliani )耐熱性試験で120℃の温
度に晒されると、約40分以内で変色し始め、約5時間
以内で点火した。このことにより推進剤グレイン90に
HPC−96推進剤を用いる妥当性は減じる。それは、
膨張式安全システム用推進剤が400時間、107℃の
温度に晒された時にそれほど劣化せず、この後、自動点
火温度に晒された時に点火するようにと現行の一つの工
業規格で規定されているためである。しかし、HPC−
96推進剤は本発明のある種の原理を示すため、本明細
書中に記載されている。
【0036】HPC−96推進剤グレイン90について
は、約169gの加圧媒質36がインフレータハウジン
グ34に備えられ、モルパーセントベースで約5%の酸
素及び約95%のアルゴンから構成された。インフレー
タ30はオリフィススリーブ74上に4つのオリフィス
ポート78を備え、その各々の直径は約0.676cm
(0.266インチ)であり、ガス発生器用吸入ノズル
98の直径は約1.191cm(0.469インチ)で
あった。ガス発生器ハウジング86の側壁に吐出ノズル
200は設けられなかった。こうして、作動中にはガス
発生器82の中に加圧媒質36は引き込まれず、全ての
吐出しは吸入ノズル98を介して行われた。
【0037】インフレータ30の作動中におけるインフ
レータハウジング34の内部の圧力変動は図3に示すよ
うな変動であった。インフレータ30と連通された10
0リットルタンクの内部圧力は図4に示すような圧力で
あり、エア/安全バッグ18内の圧力上昇を概略的に表
している。インフレータ30からのガス出力は重量パー
セントベースで約1.2%の一酸化炭素、約1.5%の
二酸化炭素、約2%以上の水素及び約60ppmのNO
xを含有した。従って、前記の割合の酸素及びアルゴン
を使用することにより、上記のHPC−96推進剤の理
論上のガス出力に比較し、一酸化炭素及び水素の量を大
幅に低減した。この例においては、放射状孔を用いず、
唯一つのガス発生器用出口を用いた。
【0038】例2:例1の工程を反復した。しかし、推
進剤グレイン90には10.4gのHPC−96推進剤
を用い、モルパーセントベースで約15%の酸素及び約
85%のアルゴンという組成の約164.4gの加圧媒
質36を用いた。インフレータ30がこれらの推進剤グ
レイン90とともに作動させられた時の性能曲線を図
3,4に示している。インフレータ30は例1で考察し
たような形状とした。更に、インフレータ30からのガ
ス状出力はモルパーセントベースで約2.4%の二酸化
炭素、約1,000ppmの一酸化炭素、約70ppm
のNOx、約38ppmのNO2 及び約0ppmの水素
を含有した。従って、例1の5%から15%に酸素量を
増加したことによりNO及びNO2 がそれほど増加する
ことなく一酸化炭素量が大幅に減少した。更に、このこ
とにより推進剤の使用量も大幅に低減した。
【0039】例3:10.4gのHPC−96並びにモ
ルパーセントベースで約15%の酸素及び約85%のア
ルゴンという組成の169.0gの加圧媒質36を用
い、例1の工程を2回反復した。インフレータ30の性
能曲線は図3,4と同様であり、インフレータ30は例
1で考察したような形状とした。更に、インフレータ3
0からのガス状出力はそれぞれ約1,000ppm、8
00ppmの一酸化炭素、約1.0%、1.2%の二酸
化炭素、約60ppm、50ppmのNOx、約23p
pm、20ppmのNO2 を含有した。従って、15%
に酸素量を増加し、HPC−96の量を低減したとによ
り、NO及びNO2 にそれほど影響を与えることなく一
酸化炭素量が低減した。更に、酸素量の増加により推進
剤の使用量が低減した。
【0040】上記のように、本例においては、現存する
二つの「従来型」ガンタイプ推進剤が当初考慮された。
即ち、従来のダブルベースガン推進剤及び低脆弱性ニト
ラミン(LOVA)ガン推進剤である。従来のダブルベ
ースガン推進剤では想定通りにシステムが機能するが、
長期的貯蔵に対する産業基準には合格しない(例えば、
107℃にて400時間)。LOVAガン推進剤では、
高圧(例えば、9,000psi以上)で推進剤を燃焼
しなければシステム性能が不十分であると判明し、これ
では設計上の重量、コスト及び複雑性が増すことにな
る。通常、インフレータ30に用いる動作圧は僅かに約
4,000psiが望ましい。こうした条件下では本例
にふさわしい推進剤は現存しないため、新種の推進剤を
構成する新規の推進剤の形成法が開発された。即ち、ダ
ブルベース推進剤の弾道特性(低圧での点火及び燃焼に
優れる)とニトラミンLOVA推進剤の貯蔵特性(10
7℃にて400時間の貯蔵後の性能に優れる)とを組み
合わせた推進剤である。この種の推進剤は混成推進剤と
呼ばれている。
【0041】耐熱性ガンタイプ推進剤はHPC−96の
ようなニトロセルロースベースの推進剤とは異なり、推
進剤グレイン90の形成として使用されるとLOVA推
進剤の場合には二次爆薬、即ちニトラミン(RDX)を
含有している。推進剤グレイン90の形成に用いるのに
適切な他の二次爆薬には他のニトラミン、即ちHMX
(シクロテトラメチレンテトラニトラミン)があり、P
ETN(ペンタエリスリトールテトラニトレイト)及び
TAGN(トリアミノグアニジンニトレイト)もある。
次の表1はRDX、HMX及びPETN二次爆薬の燃焼
特性を示している。
【0042】
【表1】 通常、ある種の弾道特性と長期的耐熱性とを所望のよう
に合体すべく(例えば、ダブルベース推進剤の弾道特性
並びにLOVA推進剤の長期的老化特性又は長期的熱安
定性を得るべく)、推進剤グレイン90の形成として二
次爆薬がバインダー系に化合される(上記のような「混
成推進剤」)。ここで用いる「バインダー系」という用
語は推進剤の物理特性、化学特性及び/又は弾道特性を
変性させるのに有用であり、かつ推進剤に添加される一
つ又は複数の化合物をいう。有用なバインダー系には結
合剤、可塑剤、安定剤、乳白剤及びこれらの化合物から
なるグループから選択された推進添加剤を組み込むバイ
ンダー系がある。
【0043】混成インフレータ30での推進剤グレイン
90用の混成推進剤は優れた弾道特性(即ち、比較的低
い動作圧での燃焼率及び燃焼温度)を示し、妥当な長期
的安定性(例えば、長期的耐熱性を評価する業界試験の
一つに400時間、107℃の温度に(点火せず)耐え
る統計上充分な数のサンプルというものがある。)を示
す。別の試験に許容範囲を超えた性能の低下(通常、こ
れは顧客によって設定/明示される)が生じることな
く、400時間、100℃の温度に耐えるインフレータ
30というものがある。より詳細には、混成推進剤から
形成された推進剤グレイン90は約2,000〜3,8
00°Kの燃焼温度、約0.1〜1インチ/sec
(0.25〜2.5cm/sec)の速度、約4,00
0psi(27.6MPa)以下の動作圧(ガス発生器
ハウジング86内の圧力)で燃焼する。より好適には、
混成推進剤から形成された推進剤グレイン90は約2,
000〜3,800°Kの燃焼温度、約0.3〜0.5
インチ/sec(0.76〜1.26cm/sec)の
速度、約4,000psi(27.6MPa)以下の動
作圧で燃焼する。
【0044】通常、混成推進剤の形成には約50〜90
wt%の二次爆薬及び約10〜50wt%のバインダー
系が含有されている。より一般的には、これらの推進剤
の形成には約60〜80wt%の二次爆薬及び約20〜
40wt%のバインダー系が含有されている。好ましく
は、推進剤の形成には約70〜80wt%の特定の二次
爆薬及び約20〜30wt%のバインダー系が含有され
ている。これら推進剤の組成には他の添加物及び不可避
の不純物も微量(即ち、約5wt%以下の組成量)で存
在し得る。
【0045】通常、樹脂性結合剤が推進剤グレイン90
用の混成推進剤の形成のためのバインダー系の一部とな
る。普通の溶剤(即ち、アセトン、低級アルコール等)
に対して可溶性の結合剤であれば如何なる種類のもので
も大体使用できる。しかし、一般的に結合剤は活性化合
物であることが望ましい。即ち、結合剤は上記の所望燃
焼温度及び動作圧で容易に燃焼することが望ましい。更
に、可塑剤とともに用いる時は、当然ながら結合剤はこ
の可塑剤に対して融和性であることが望ましい。推進剤
の組成に用いるのに好適な典型的な結合剤にはCA(酢
酸セルロース)、CAB(酢酸酪酸セルロース)、EC
(エチルセルロース)、PVA(ポリ酢酸ビニル)、C
AP(セルロースアセテートプロピオレート)、アジド
ポリマー、ポリブタジエン、水素化ブタジエン及びポリ
ウレタン、並びにそれらの混合物があるが、これらに限
定されるものではない。アジドポリマ−はGA(グリシ
ジルアジド)モノマー、BAMO(3,3−ビス(アジ
ドメチル)オキセタン)モノマー,AMMO(アジドメ
チルメチルオキセタン)モノマーからなるグループから
選択されたモノマーを有するホモポリマー及びコポリマ
ーのいずれかからなる。更に、結合剤要素としてGAP
(活性グリシジルアジドポリマー)を用い、これはCA
よりも実質的に勢いよく燃焼する。こうすると結合剤と
してGAPのみを二次爆薬とともに使用するのが望まし
いと言える。しかし、GAPとCAとの現在の著しいコ
スト差に起因し、混成推進剤の形成にはGAP及びCA
の双方の要素が含まれる。
【0046】推進剤グレイン90用の混成推進剤の形成
のためのバインダー系の一部として可塑剤も使用でき
る。上記のように、可塑剤は結合剤に対して融和性であ
るようにする。更に、一般的に押出成形可能なバインダ
ー系を用いることが望ましい。更に、少なくともある種
の二次爆薬(例えばニトラミン)には活性可塑剤、即ち
上記の動作温度及び動作圧力内にて安定燃焼可能な可塑
剤を用いることが望ましい。有用な活性可塑剤にはTM
ETN(トリメチロールエタントリニトレイト)、BT
TN(ブタントリオールトリニトレイト)、及びTEG
DN(トリエチレングリコールジニトレイト)のような
硝酸エステル可塑剤、グリシジルアジド可塑剤並びにN
G(ニトログリセリン)及びBDNPA/F(ビス
(2,2- ジニトロプロピル)アセタール/ホルマー
ル),ATEC(アセチルトリエチルシトレート)のよ
うな他の化合物があるが、これらに限定されるものでは
ない。
【0047】推進剤グレイン90用の混成推進剤の形成
のためのバインダー系に安定剤を含有させることもでき
る。例えば、上記の硝酸エステル可塑剤のようなある種
の結合剤及び/又は可塑剤はある温度に晒されると分解
し、推進剤グレイン90の点火に影響を与える可能性が
ある(即ち、ある温度に晒されると硝酸エステル可塑剤
は点火が起こる程度にまで熱分解する)。従って、混成
推進剤の形成に安定剤が含まれ、熱分解する結合剤及び
/又は可塑剤と「反応」し、安定性を維持し(例えば、
推進剤の過早点火の危険性を低減する)、混成推進剤の
形成の長期的安定性を向上させる。例えば、硝酸エステ
ルの場合、推進剤の形成に有用な安定剤には活性剤であ
りながら硝酸受容体である安定剤がある。適正な安定剤
にはエチルセントラライト(シム(sym)-ジエチルジフェ
ニルウレア)、DPA(ジフェニルアミン)及びレゾシ
ノールがあるが、これらに限定されるものではない。
【0048】所望の弾道特性を有し、好適な長期的安定
性を充分に示した混成推進剤の形成の一つに、ニトラミ
ン二次爆薬のRDX(ヘキサハイドロトリニトロトリア
ジン)と、結合剤のCA(酢酸セルロース)、可塑剤の
TMETN(トリメチロールエタントリニトレイト)及
び安定剤のEC(エチルセントラライト)との化合があ
る。通常、この混成推進剤の形成は少なくとも約70w
t%のRDX、約5〜15wt%のCA、約5〜15w
t%のTMETN及び僅かに約2wt%のECからなっ
ている。これらの概略的相対量により混成推進剤のため
の所望弾道特性及び長期的老化特性が得られている。し
かし、推進剤グレイン90がこの形成から押出成形によ
って形成されるのであれば、上記数値範囲内の相対量を
精錬することが必要であると理解されよう。
【0049】また、推進剤を、少なくとも約70重量%
のRDX(ヘキサハイドロトリニトロトリアジン)と、
約5から約15重量%のCA(セルロ−スアセテ−ト)
と約5から約15重量%のGAP(グリシジルアジドポ
リマ−)及びATEC(アセチルエチルシトレイト)の
いずれか一方とから形成することも可能である。一般
に、バインダー系として、結合剤、可塑剤及び安定剤の
混合物を用いる場合、各薬剤の混合割合は、約5重量%
から30重量%、0重量%から20重量%及び0重量%
から5重量%であることが望ましい。
【0050】所望の衝撃特性を備え、かつ適切な長期安
定性を備えた別の混成推進剤はニトラミン二次爆薬RD
Xと、結合剤としてのCA及びGAP(グリジルアジド
ポリマー)を含むバインダー系と、適切な可塑剤(例え
ばGAP可塑剤、TMETN、ATEC及びこれらの組
合せ)とを有している。一般的に、この混成推進剤は少
なくとも約70wt%、一般的には約70〜80wt%
のRDXと、約5〜15wt%のCAと、約5〜15w
t%のGAPと、約5〜15wt%の可塑剤とを有して
いる。これらの相対量は混成推進剤に対して所望の衝撃
特性及び長期的老化特性(Long-term aging propertie
s)を付与する。しかし、推進剤グレイン90をこの混
成推進剤から押出し成形により形成する場合、前記の範
囲内における相対量の調整を必要とし得る。
【0051】前記のダブルベース推進剤及びLOVA推
進剤を含む混成推進剤の場合、大量の一酸化炭素及び水
素が燃焼時に形成される(例えば35%のCO及び19
%のH2 が燃焼時に形成される)。インフレータ用推進
剤の燃焼による一酸化炭素及び水素ガスの形成は、自動
車両の膨脹式安全システムにおいて一般的に許容される
ものではない。しかし、これらの種類の混成推進剤を混
成インフレータ30内に使用する場合、一酸化炭素及び
水素のほぼ全量(例えば95%)が燃焼時または燃焼後
の反応の一環として無害な二酸化炭素及び水蒸気に変換
されるように加圧媒質36は酸素を含む。高圧酸素を使
用することにより酸素源(例えば過塩素酸カリウム)を
混成推進剤に含める必要性が排除されるため、高圧酸素
の使用は特に望ましい。更に、推進剤から形成された燃
焼ガス及び高圧酸素の間に生じる高発熱反応は、推進剤
の発熱量を増加させ、これによってエア/安全バッグを
膨脹させるために必要な推進剤の量を最低限に抑えるた
め、同高発熱反応は特に好ましい。
【0052】混成推進剤は推進剤グレイン90として形
成され、かつ混成インフレータ30内に挿入される場
合、前記のガンタイプ推進剤において示した特定量にて
使用可能であって、かつ推進剤グレイン90及び加圧媒
質36の相対量に関する前記の特徴を特に含み得る。更
に、加圧媒質36に使用する酸素及び一つの不活性ガス
の相対量はここに開示する混成推進剤にも使用可能であ
る。
【0053】以下の例は二次爆薬及びバインダー系を含
む混成推進剤に付随する特性を示す。なお、前にも述べ
たように“Wt%”は重量パーセントを示す。例4:少
なくとも約70wt%のRDX(ヘキサハイドロトリニ
トロトリアジン)、約5〜15wt%のCA(セルロー
スアセテート)、約5〜15wt%のTMETN(トリ
メチロールエタントリニトレイト)及び約2wt%以下
のエチル セントラライトを含む混成推進剤組成物が調
製され、同推進剤組成物は約1.7132g/ccの平
均密度を有する円柱状グレインとして形成された。10
gの試料を厚壁を備えた爆弾室内に挿入し、かつタンク
内に向けて爆発させた。同試料は4,000psi(2
7.6MPa)において約2,578°Kの燃焼温度を
有し、かつ許容し得る衝撃特性(即ち、0.47インチ
/秒(1.18cm/秒))を示した。これに関する性
能曲線は一般的に図3及び図4に示す曲線とほぼ一致し
ていた。形成されたガスは約36%の一酸化炭素、約2
4%の窒素、約19%の水素、約16%の水蒸気及び約
5%の二酸化炭素を有していた。混成推進剤組成物の長
期的熱安定性に関する評価を実施し、その結果として同
組成物の長期的熱安定性が許容範囲内に含まれることが
確認された(例えば、推進剤を400時間にわたって1
07℃の温度に曝したが同推進剤は発火しなかった。ま
た、推進剤を混成インフレータ内において、400時間
にわたって107℃の温度に曝したが同推進剤は発火し
なかった。その後、推進剤を活性化したがインフレータ
の性能は熱処理による影響を実質的に受けなかった)。
【0054】例5:少なくとも約70wt%のRDX
(ヘキサハイドロトリニトロトリアジン)、約5〜15
wt%のセルロースアセテート、及び約5〜15wt%
のGAP(グリジル アジド ポリマー)を含む混成推
進剤組成物が調製され、同推進剤組成物は約1.685
7g/ccの平均密度を有する円柱状グレインとして形
成された。10gの試料を厚壁を備えた爆弾室内に挿入
し、かつタンク内に向けて爆発させた。試料は4,00
0psi(27.6MPa)において約2,357°K
の燃焼温度を有し、かつ許容し得る衝撃特性(即ち、
0.48インチ/秒(1.18cm/秒))を示した。
これに関する性能曲線は一般的に図3及び図4に示す曲
線とほぼ一致していた。形成されたガスは約37%の一
酸化炭素、約25%の水素、約25%の窒素、約10%
の水蒸気及び約3%の二酸化炭素を有していた。混成推
進剤組成物の長期的熱安定性に関する評価を実施し、そ
の結果として同組成物の長期的熱安定性が許容範囲内に
含まれることが確認された(例えば、推進剤を400時
間にわたって107℃の温度に曝したが同推進剤は発火
しなかった。また、推進剤を混成インフレータ内におい
て、400時間にわたって107℃の温度に曝したが同
推進剤は発火しなかった。その後、推進剤を活性化した
がインフレータの性能は熱処理による影響を実質的に受
けなかった)。
【0055】本発明のある実施態様あるいは別の実施態
様にて使用される他の推進剤は、ヘキソーゲン(RD
X)1〜99重量部及びオクトーゲン(HMX)99〜
1重量部、さらにRDXとHMXの合計100重量部に
対し、バインダーを5〜50重量部含有している。好ま
しくは、ヘキソーゲン(RDX)80〜95重量部、及
び、オクトーゲン(HMX)20〜5重量部、さらにR
DXとHMXの合計100重量部に対し、バインダーを
5〜50重量部含有する。
【0056】上記の推進剤は本明細書中に記載したハイ
ブリッドインフレータに使用される。ハイブリッドイン
フレータは一般に加圧ガスを含む加圧ガス室、推進剤を
含むガス発生室、点火アッセンブリ、破裂板等により構
成される。加圧ガスは実質的に不活性流体及び酸素から
なる。推進剤は、車両の衝突時に点火アッセンブリによ
って点火されて燃焼し、ガス状の、酸素と反応しうる燃
焼生成物、すなわち、一酸化炭素及び水素を発生する。
一酸化炭素及び水素は加圧ガス中の酸素と反応して二酸
化炭素及び水蒸気を発生すると同時に、そのガス室の圧
力を高める。すると、破裂板が破壊されて、二酸化炭
素、水蒸気及び不活性流体がインフレータの出口からエ
アバッグ18(図1)に供給されて、エアバッグ18
(図1)が膨張する。
【0057】上記の推進剤はヘキソーゲン(RDX)、
オクトーゲン(HMX)及びバインダーより構成され
る。そして、RDX、HMX、及び、バインダーの比率
としては、RDX1〜99重量部に対して、HMX99
〜1重量部、好ましくは,RDX80〜95重量部に対
して、HMX20〜5重量部、そしてRDXとHMXの
合計100重量部に対し、バインダーが5〜50重量部
の比率である。
【0058】本発明で使用出来るバインダーは、特に制
限はないが、ポリウレタン類(PU)、エチルセルロー
ス(EC)、セルロースアセテートブチレート(CA
B)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)
等のセルロース誘導体類、ヒドロキシ末端ポリブタジエ
ン(HTPB)等のポリブタジエン類、硝酸グリシジル
ポリマー(ポリグリン)等のグリシジル酸ポリマー類、
グリシジルアジドポリマー(GAP)等のアジドポリマ
ー類、および3−ナイトレートメチル−3−メチルオキ
シメタンのポリマー(ポリニモ)を含む。これらの中で
は、セルロースアセテートブチレート(CAB)及び/
又はグリシジルアジドポリマー(GAP)が望ましい。
【0059】又、本発明の推進剤は更に、可塑剤、安定
剤、及びこれらの化合物からなるグループから選択され
た添加剤を含んでもよく、可塑剤としては、TMETN
(トリメチロールエタントリニトレイト)、BTTN
(ブタントリオールトリニトレイト)、TEGDN(ト
リエチレングリコールジニトレイト)、グリシジルアジ
ド、NG(ニトログリセリン)、BDNPA/F(ビス
(2,2−ジニトロプロピル)アセタール/ホルマー
ル)及びATEC(アセチルトリエチルシトレート)か
らなるグループから選択されたものであることが好まし
い。
【0060】さらに、上記の推進剤に使用可能な安定剤
としては、例えばエチルセントラライト、ジフェニルア
ミン、レゾシノール、アカルダイト 、アミルアルコー
ル、尿素、及び、石油ゼリー等を使用することができ
る。
【0061】尚、可塑剤の添加量は、RDX、HMX、
及び、バインダーの合計100重量部に対し、0〜30
重量部が好ましい。又、安定剤の添加量は、RDX、H
MX、及び、バインダーの合計100重量部に対し、0
〜5重量部が好ましい。又、本発明の推進剤の形態とし
ては、粉体状、粒状、ペレット状等いずれの形態でも差
支えないが、ペレット状にしたものを使用するのが好ま
しい。
【0062】以下、本発明に使用するのに適したいくつ
かの組成物の例を示す。 例6:以下に示す組成の物質を混合してペレットにし、
加圧ガス室、ガス発生室、点火アッセンブリ、及び破裂
板より構成されるハイブリットインフレータに装填し
た。そして、そのハイブリッドインフレータを作動させ
た。その結果、KClからなるスモークは発生しなかっ
た。
【0063】 ヘキソーゲン(RDX) 68重量部 オクトーゲン(HMX) 8重量部 セルロースアセテートブチレート(CAB) 12重量部 グリシジルアジドポリマー(GAP) 12重量部 尚、RDX及びHMX100重量部に対するバインダー
(CAB,GAP)の含有量は約32重量部である。 例7:以下に示す組成の物質を混合してペレットにし、
例6と同様のハイブリットインフレータに装填して、ハ
イブリッドインフレータを作動させた。その結果、スモ
ークは発生しなかった。
【0064】 ヘキソーゲン(RDX) 72重量部 オクトーゲン(HMX) 4重量部 セルロースアセテートブチレート(CAB) 12重量部 グリシジルアジドポリマー(GAP) 12重量部 尚、RDX及びHMX100重量部に対するバインダー
(CAB及びGAP)の含有量は約32重量部である。 例8:以下に示す組成の物質を混合してペレットにし、
例6と同様のハイブリットインフレータに装填して、ハ
イブリッドインフレータを作動させた。その結果、スモ
ークは発生しなかった。
【0065】 ヘキソーゲン(RDX) 64重量部 オクトーゲン(HMX) 12重量部 セルロースアセテートブチレート(CAB) 12重量部 グリシジルアジドポリマー(GAP) 12重量部 尚、RDX及びHMX100重量部に対するバインダー
(CAB,GAP)の含有量は約32重量部である。 例9:以下に示す組成の物質を混合してペレットにし、
例6と同様のハイブリットインフレータに装填して、ハ
イブリッドインフレータを作動させた。その結果、スモ
ークは発生しなかった。
【0066】 ヘキソーゲン(RDX) 75重量部 オクトーゲン(HMX) 1重量部 セルロースアセテートブチレート(CAB) 12重量部 グリシジルアジドポリマー(GAP) 12重量部 尚、RDX及びHMX100重量部に対するバインダー
(CAB,GAP)の含有量は約32重量部である。 例10:以下に示す組成の物質を混合してペレットに
し、例6と同様のハイブリットインフレータに装填し
て、ハイブリッドインフレータを作動させた。その結
果、スモークは発生しなかった。
【0067】 ヘキソーゲン(RDX) 1重量部 オクトーゲン(HMX) 75重量部 セルロースアセテートブチレート(CAB) 12重量部 グリシジルアジドポリマー(GAP) 12重量部 尚、RDX及びHMX100重量部に対するバインダー
(CAB,GAP)の含有量は約32重量部である。 例11:以下に示す組成の物質をペレットにし、例6と
同様のハイブリットインフレータに装填して、ハイブリ
ッドインフレータを作動させた。その結果、スモークは
発生しなかった。
【0068】 ヘキソーゲン(RDX) 38重量部 オクトーゲン(HMX) 38重量部 セルロースアセテートブチレート(CAB) 12重量部 グリシジルアジドポリマー(GAP) 12重量部 尚、RDX及びHMX100重量部に対するバインダー
(CAB,GAP)の含有量は約32重量部である。 例12:以下に示す組成の物質をペレットにし、例6と
同様のハイブリットインフレータに装填して、ハイブリ
ッドインフレータを作動させた。その結果、スモークは
発生しなかった。
【0069】 ヘキソーゲン(RDX) 68重量部 オクトーゲン(HMX) 8重量部 セルロースアセテートブチレート(CAB) 12重量部 グリシジルアジドポリマー(GAP) 12重量部 エチルセントラライト 2重量部 尚、RDX及びHMX100重量部に対するバインダー
(CAB,GAP)の含有量は約32重量部である。 例13:以下に示す組成の物質を混合してペレットに
し、例6と同様のハイブリットインフレータに装填し
て、ハイブリッドインフレータを作動させた。その結
果、スモークは発生しなかった。
【0070】 ヘキソーゲン(RDX) 68重量部 オクトーゲン(HMX) 8重量部 セルロースアセテートブチレート(CAB) 12重量部 グリシジルアジドポリマー(GAP) 12重量部 トリメチロールエタントリニトレイト 20重量部 (TMETN) 尚、RDX及びHMX100重量部に対するバインダー
(CAB,GAP)の含有量は約32重量部である。 例14:以下に示す組成の物質をペレットにし、例6と
同様のハイブリットインフレータに装填して、ハイブリ
ッドインフレータを作動させた。その結果、スモークは
発生しなかった。
【0071】 ヘキソーゲン(RDX) 68重量部 オクトーゲン(HMX) 8重量部 セルロースアセテートブチレート(CAB) 12重量部 グリシジルアジドポリマー(GAP) 12重量部 エチルセントラライト 2重量部 トリメチロールエタントリニトレイト 20重量部 (TMETN) 尚、RDX及びHMX100重量部に対するバインダー
(CAB,GAP)の含有量は約32重量部である。
【0072】上記のように、動作時にKClのスモーク
を発生しないハイブリッドインフレータはヘキソーゲ
ン、オクトーゲン及びバインダーを備えた推進剤を使用
することによって形成できる。
【0073】図5〜図7は図1に示す膨脹式安全システ
ム10に使用可能な混成インフレータの別の実施の形態
を示している。図5に主に示すように、混成インフレー
タ202は一般的にシリンダー状のガス発生器208
と、一般的にシリンダー状の高圧ガス用ハウジング20
4とを有し、高圧ガス用ハウジング204(第三の室)
はガス発生器208の周囲において同ガス発生器208
と同一の中心軸を有するように配置されている。一般的
に、高圧ガス用ハウジング204は適切な加圧媒質を有
し、ガス発生器208は適切な推進剤グレイン258を
有している。インフレータ202の主な利点は、そのデ
ザインが第二の閉鎖ディスク(主閉鎖ディスク)290
(第二の閉鎖ディスク290はインフレータ202及び
エア/安全バッグ18(図1参照)の間の流れを遮断す
る(図1参照))に隣接する領域における急速加圧を可
能にする点であり、これによって形成された流体圧力は
第二の閉鎖ディスク290を開放すべく同閉鎖ディスク
290上に直接作用する。インフレータ202のデザイ
ンに関する別の重要な利点は、推進剤グレイン258の
点火及び燃焼によって形成された推進ガス及び加圧媒質
の間の十分な混合を提供または可能にする点である。こ
の結果、インフレータ202は前記のガンタイプ推進剤
組成物及混成推進剤組成物のうちの少なくとも一方を複
合加圧媒質(例えば、一つの成分が酸素であって、別の
成分が少なくとも一つの不活性ガスである複合加圧媒
質)とともに使用することに特に適している。即ち、イ
ンフレータ202のデザインは、膨脹式安全システム1
0(図1参照)の動作を促進すべく、推進ガス及び推進
剤グレイン258の点火によって形成されたガス(例え
ば、以下に詳述する点火/ブースタ剤240の燃焼によ
って形成されたガス)のうちの少なくとも一方が加圧媒
質とともに効果的に燃焼されることを提供または許容す
る。この第二の燃焼はエア/安全バッグ(図1参照)へ
のガスの流動を開始すべくインフレータ202の急速加
圧能力を増強する。
【0074】ガス発生器208はシリンダー状のガス発
生器ハウジング212を有しており、同ガス発生器ハウ
ジング212は本実施の形態において第一のハウジング
216によって形成され、かつ軸方向に沿って第二のハ
ウジング278に結合されている。ガス発生器ハウジン
グ212は静的状態においてその内部全体に大量の加圧
媒質を含んでいるため、第一のハウジング216の一端
は密閉シールを形成すべくイニシエータ用アダプター2
24に結合されている(例えば溶接部248における溶
接による結合)。イニシエータ用アダプター224は適
切なイニシエータ228(例えば、電気式点火管または
他の適切な爆発装置)を有しており、同イニシエータ2
28は推進剤グレイン258に対する点火を実行するた
めに使用される。また、イニシエータ228は、適切な
シールを形成すべくオーリング232の内周に沿ってそ
の外周を係合可能である。イニシエータ228をガス発
生器208内に含まれる加圧媒質から分離するために、
第一の閉鎖ディスク(副閉鎖ディスク)236は溶接部
248を介して密閉シールを形成すべく第一のハウジン
グ216の端部及びイニシエータ用アダプター224の
端部の間に適切に固定されている。
【0075】ガス発生器ハウジング212の第一のハウ
ジング216は、第一の室254を形成している。第一
の室254はイニシエータ228に隣接し、かつ同イニ
シエータ228に対して軸方向に整合するように配置さ
れている。ガス発生器ハウジング212の第一の室25
4は主に推進剤グレイン258を有しており、同推進剤
グレイン258は点火された際にエア/安全バッグ18
(図1参照)へのガスの流れを増加すべく推進ガスを形
成する。この結果、第一の室254は推進剤室または燃
焼室として特徴づけることができる。推進剤グレイン2
58の点火を補助するために、適切な点火/ブースタ剤
240(例えば、89wt%のRDX及び11wt%の
アルミニウム粉末を含むRDX/アルミニウム・ブース
タ剤、または同RDX/アルミニウム・ブースタ剤のう
ちの0.5〜5.0wt%のRDX及びアルミニウムを
0.5〜5.0wt%のヒドロキシプロピルセルロース
と置換したブースタ剤を使用することも可能)をイニシ
エータ228及び推進剤グレイン258の間において、
イニシエータ228からの吐出に対して整合する位置に
配置可能である。以下に詳述するように、点火/ブース
タ剤240の点火によって形成されたガス生成物は、イ
ンフレータ202の急速加圧による流動の開始に関する
特性を更に高めるために加圧媒質と化学的に反応可能で
ある。適切なブースタ・カップ244またはこれに類す
るものは、点火/ブースタ剤240(一般的にパウダー
またはスラリー乾燥体の形態をなす)をその内部に保持
し、かつイニシエータ用アダプター224の端部及び第
一のハウジング216の端部のうちの少なくとも一方に
対して適切に固定可能である(例えば、溶接部248を
介してアダプター224及びハウジング216の間に保
持する)。第一の室254は、第二の室324に向けて
推進ガスを前記のように吐出する一方で、特定の大きさ
の粒状物をその内部に保持すべくスクリーン266また
はこれに類するものを有し得る。なお、インフレータ2
02の高圧ガス用ハウジング204の容量は第二の室3
24の容量よりも大きく設定されている。
【0076】第一の室254は高圧ガス用ハウジング2
04に対して一般的に少なくとも一つの抽気オリフィス
または抽気口262(本実施の形態中には二つの抽気口
が形成されている)により連通されている。この結果、
第一の室254は静的状態において大量の加圧媒質を含
む。抽気口262は半径方向に沿って延びている(即
ち、抽気口262は中心軸220上にその起点を有し、
かつ同中心軸220に対して直交する方向に延びる半径
に沿って延びている)。インフレータ202の性能を正
しく調整するために、抽気口262の使用並びに抽気口
262のサイズ及び/または数量の選択が可能である。
【0077】少なくとも一つの抽気口262を形成する
ことにより、推進剤258の点火によって形成された推
進ガスの流れのうちの特定量は高圧ガス用ハウジング2
04内に案内される。前記の種類の推進剤(例えば、ガ
ンタイプ推進剤、混成推進剤)及び加圧媒質(例えば、
酸素及び不活性流体(少なくとも一つの不活性ガスを含
む)の混合物)が使用された場合、第二の燃焼、即ち推
進ガスの更なる燃焼が高圧ガス用ハウジング204内に
おいて生じる。推進ガスのうちの一部を第一の室254
から高圧ガス用ハウジング204内に案内することは、
エア/安全バッグ18への所望の出力または吐出を実現
するため、即ちエア/安全バッグ18の所望の膨脹速度
を実現するために使用可能である。以下に詳述するよう
に、高圧ガス用ハウジング204から第二の室324へ
流れるガスのほぼ一定の流動を十分な時間にわたって維
持する速度にて、推進ガスを高圧ガス用ハウジング20
4内に提供することが好ましい。一般的に、所望の結果
を達成すべく形成された推進ガスのうちの半分未満の量
(例えば、推進ガスのうちの約40%以下、より一般的
には約30%以下の量が高圧ガス用ハウジング204内
へ案内される)が動作中に高圧ガス用ハウジング204
内へ流入することを要する。推進剤グレイン258の点
火後における高圧ガス用ハウジング204内における圧
力増加は抽気口262を使用した場合においても、多く
の商業的な混成インフレータにみられる圧力増加より大
幅に小さい。即ち、一般的に推進剤グレイン258の点
火に付随して生じる大幅な圧力増加はガス発生器208
内にほぼ限定される。この結果、高圧ガス用ハウジング
204の強度条件の軽減が可能である。これによって高
圧ガス用ハウジング204の壁の肉厚を減少させること
と、高圧ガス用ハウジング204に軽量材料を使用する
ことのうちの少なくともいづれか一方が可能となる。こ
れら両方ともインフレータ202の重量を減少させる。
【0078】第一の室254において形成された推進ガ
スの主な流れ(例えば、推進ガスの総流量の少なくとも
約50%、一般的には少なくとも約70%)は、ガス発
生器ハウジング212の第二のハウジング278によっ
て形成された第二の室324(以下に詳述する理由に基
づき、“アフターバーナー”と称される)内へと案内さ
れる。少なくとも一つのアフターバーナー・ノズルまた
はアスピレーター274(第一連通孔)は第一の室25
4から第二の室324内へガスの流れ(主に推進ガス)
を案内し、これによって所望の連通が形成される。アフ
ターバーナー・ノズル274は、第一のハウジング21
6を第二のハウジング278に対して適切に接続する
(例えば、溶接部250における溶接による接続)以前
に、第一のハウジング216の内側に形成された肩部2
70に対して係合され、かつ同第一のハウジング216
の内側に配置される。
【0079】本実施の形態では、ガス発生器ハウジング
212の第二のハウジング278の一端は、少なくとも
一つのガス発生器用出口286をその内部に備えたアフ
ターバーナー用アダプタ282の内面に対して係合され
ている。オーリング328は適切な密閉を提供すべく第
二のハウジング278及びアダプタ282の間に配置さ
れている。アフターバーナー用アダプタ282はボス2
94に対して適切に固定されており(例えば、溶接部3
08における溶接による固定)、同ボス294は高圧ガ
ス用ハウジング204に対して固定されている(例え
ば、溶接部312における溶接による固定)。第二の室
324は静的状態において大量の加圧媒質を有している
ため、これら二つの固定は密閉シールを形成するように
行われることが好ましい。加圧媒質を所望の時間が到来
するまでインフレータ202内に適切に保持するため
に、第二の閉鎖ディスク290がアフターバーナー用ア
ダプタ282の端部及びボス294の間に配置され、か
つ溶接部308によって保持されている。
【0080】第一の室254及び第二の室324の間の
連通により、推進剤グレイン258の燃焼によって形成
された推進ガス及び点火/ブースタ剤240の点火によ
って形成されたガスのうちの少なくとも一部分は、第二
の室(アフターバーナー室)324内に案内される。以
下に詳述する方法に基づいて制御される第二の室324
内の急激な圧力増加により、第二の閉鎖ディスク290
は適切な時間に開放され、インフレータ202からのガ
スの流れはディフューザ298へ案内され、次いでエア
/安全バッグ18(図1参照)内へと案内される。ディ
フューザ298はエア/安全バッグ18(図1参照)へ
のあまり破壊的でない出力を提供すべく複数のディフュ
ーザ・ポート300を備えている。特定の粒状物をイン
フレータ202内に保持することと、推進ガス及び加圧
媒質がエア/安全バッグ18(図1参照)へ向けて通過
する以前に同推進ガス及び加圧媒質の混合または反応を
更に促進することのうちの少なくともいづれか一方を実
現するために、ディフューザ298はディフューザ・ス
クリーン304を有し得る。
【0081】更に、第二の室324は高圧ガス用ハウジ
ング204に連通している。少なくとも一つ、好ましく
は複数のガス発生器用入口316は高圧ガス用ハウジン
グ204及び第二の室324の間の連通を形成してい
る。この結果、高圧ガス用ハウジング204内の加圧媒
質は適切な時間に第二の室324内に流入可能である。
即ち、特定の用途において、この特定のガスの流れの流
動方向を制御可能である。特に、バルブ320は少なく
とも一つ、好ましくは全てのガス発生器用入口316に
隣接して配置可能である。静的状態では、バルブ320
はこの領域内において高圧ガス用ハウジング204を第
二の室324から実際に分離する必要はない。事実、大
量の加圧媒質は静的状態において第二の室324内に保
持されることが好ましい。これにより密閉性を伴わない
接続をこのような供給に対して使用可能である。第二の
室324をガス発生器用入口316上において高圧ガス
用ハウジング204から分離しないバルブ320の一つ
の構成としては、ほぼ円柱状のロールからなる詰め金材
料が挙げられる(例えば300シリーズのステンレス鋼
であって、厚さが0.002インチ(約0.0508m
m)のもの)。カンチレバー接続をバルブ320及び第
二のハウジング278の内壁の間に使用可能である。こ
の際、バルブ320の後部(即ち、入口316から十分
に離間した部分)を第二のハウジング278に対して結
合し、かつ同バルブ320の前部及び中間部分を他と結
合しない構成とする。この結果、バルブ320は自由に
移動または偏向可能である。
【0082】以上のことから、高圧ガス用ハウジング2
04及びガス発生器用ハウジング212のそれぞれの内
部に拡がる圧力は静的状態においてほぼ均等であること
が分かる。しかし、動的状態または推進剤グレイン25
8の点火後において、インフレータ202の各室の圧力
は所望の性能を実現するために互いに異なる。推進剤グ
レイン258に対する点火が実施された場合、形成され
た推進ガスは第二の室324内の圧力を増加すべく少な
くとも第二の室324内への流入を開始する。インフレ
ータ202が少なくとも一つの抽気口262を有するこ
とにより、推進ガスの一部は高圧ガス用ハウジング20
4内に流入するとともに、同高圧ガス用ハウジング20
4内において小さな圧力増加をもたらす。第二の室32
4内における圧力増加速度は高圧ガス用ハウジング20
4内における圧力増加速度より更に早いことが好まし
い。この圧力増加速度の差は第二の室324及び高圧ガ
ス用ハウジング204のそれぞれに対して推進ガスが流
入することと、それらの相対的な容量差に基づいて発生
する。この圧力差によりバルブ320はガス発生器ハウ
ジング212、より詳細には第二のハウジング278の
うちの同バルブ320と整合した部分の内壁に対して押
圧される。この結果、高圧ガス用ハウジング204は、
ガス発生器用入口316がバルブ320によって遮断さ
れることにより第二の室324から分離される。前記の
バルブ320のカンチレバー接続はこのバルブ320の
移動を可能にする。第二の室324内の圧力が所定の圧
力値まで到達した場合、第二の閉鎖ディスク290上に
直接作用する流体圧力は、同ディスク290を開放、破
断または破壊する。この結果、ディスク290の開放に
よりガス発生器208からディフューザ298及びエア
/安全バッグ18(図1参照)へのガスの流れが形成さ
れる。
【0083】バルブ320は特定の用途においてエア/
安全バッグ18(図1参照)への適時におけるガスの流
動の開始を可能にする。特定のデザインにおいて、バル
ブ320を使用することにより第二の閉鎖ディスク29
0を適時に開放し得る速度にて第二の室324を急速に
加圧可能である。インフレータ202がバルブ320を
有しない場合、推進ガスは第二の室324から高圧ガス
用ハウジング204内に流入する。この場合、第二の室
324の内部圧力が第二の閉鎖ディスク290を破断し
得る圧力値まで達するのに更に長い時間を要し得る。し
かし、第二の室324を使用することにより更に小さな
加圧室が提供され、これによりエア/安全バッグ18
(図1参照)へのガスの流動を開始するために要する時
間が削減される。特定のデザインでは以下に詳述するよ
うに、第二の室324の容積を十分に小さくすること
と、バルブ320を使用しなくても満足できる動作を達
成できるように推進剤及び加圧媒質を選択することのう
ちの少なくともいづれか一方を実施可能である(例え
ば、第二の室324内における急速加圧を実施すべく推
進剤グレイン258並びに点火/ブースタ剤240のう
ちの少なくとも一方の燃焼によって形成されたガスの燃
焼を利用する)。
【0084】バルブ320はエア/安全バッグ18(図
1参照)へのガスの流れを形成すべく第二の閉鎖ディス
ク290が開放された後において、その配置位置を維持
し、かつ、これによってガス発生器用入口316を特定
の時間にわたって遮断する。しかし、特定の圧力差が高
圧ガス用ハウジング204及び第二の室324の間に形
成された場合、バルブ320はガス発生器用入口316
を露出すべくこの圧力差がもたらす押圧力によって移動
される。バルブ320が前記のように形成された場合、
バルブ320の自由端は中心軸220に向かって半径方
向に沿って内側へ移動するか、または少なくともガス発
生器用入口316に対して半径方向に沿って整合された
領域内にバルブ320を陥入させることにより、ガス発
生器用入口316を通る所望のガスの流れを許容する。
しかし、バルブ320は第二のハウジング278に対す
るその接続により保持される。ガス発生器用入口316
が露出された場合、高圧ガス用ハウジング204から第
二の室324内へのガスの流動が開始される。前記バル
ブ320は第一の位置から第二の位置へ移動可能であ
る。つまり、バルブ320は使用時に第一の位置に配置
されて前記流れを実質的に阻止する。高圧ガス用ハウジ
ング204内の圧力がガス発生器ハウジング212内の
圧力を所定量上回った時に、バルブ320は第二の位置
へ移動して前記流れを許容し、かつ、前記第二の位置は
半径方向に沿って第一の位置より内側に位置している。
【0085】第二の室324の急速加圧によって第二の
閉鎖ディスク290が破断された後における第二の室3
24の主な働きは、推進ガス及び加圧媒質がエア/安全
バッグ18(図1参照)内へ向けて吐出される以前に同
推進ガス及び加圧媒質の効果的な混合を提供または許容
することである。前記の種類の推進剤組成物(例えば、
ガンタイプ推進剤、混成推進剤)及び前記の種類の加圧
媒質(例えば、少なくとも一種類の不活性ガスを含むも
のに代表される不活性流体及び酸素の混合物)が使用さ
れた場合、この混合は前記の効果(例えば、毒性を軽減
することと、更なる燃焼及びその燃焼によって得られた
膨脹能力の増加によりインフレータ202に使用する推
進剤の総量を削減することを含む)を提供すべく推進ガ
スの更なる燃焼をもたらす。この場合、第二の室324
はアフターバーナーとして更に特徴づけられる。好まし
くは推進ガス及び点火/ブースタ剤240の点火によっ
て形成されたガスの全燃焼の少なくとも約99%、更に
好ましくはこのような燃焼の約100%がインフレータ
202内において発生する。これはエア/安全バッグ1
8(図1参照)に対する損傷の危険性を軽減する。
【0086】この第二の燃焼の十分な効果を実現するた
めに、第二の室324は以下に詳述するようにその長さ
または乱流の形成のうちのいづれか一方により、形成さ
れたガス及び加圧媒質の十分な混合を提供または許容す
る必要がある。図5に示す実施の形態では、運転席側で
の使用においてアフターバーナー・ノズル274及び全
てのガス発生器用入口316のうちのガス発生器用出口
286に最も近い部分は、同ガス発生器用出口286か
ら少なくとも15mm離間している。この間隔は4mm
から80mmの範囲で設定可能である。第二の室324
の長さが増加することにより、高圧ガス用ハウジング2
04から第二の室324へのガスの流動が開始される以
前に形成された推進ガスと反応する十分な量の加圧媒質
が静的状態において第二の室324内に含まれることが
可能となる。即ち、前記のバルブ320の移動により高
圧ガス用ハウジング204から第二の室324への加圧
媒質の流動が開始されるまで推進ガスと反応する十分な
量の加圧媒質が第二の室324内に最初から含まれてい
ることが好ましい。
【0087】前記の“長い”第二の室324の効果を実
現すべく、ガス発生器用入口316は、ガス発生器用出
口286から十分に離間した位置に形成されることが好
ましい。好ましくは、推進ガス及び加圧媒質の更なる混
合を促進すべく、全てのガス発生器用入口316のうち
の最も近心に位置する部分または最も前方に位置する部
分(ガス発生器用入口316の各中心線によって定義さ
れる)は、第二のハウジング278の長さ方向に沿って
アフターバーナー・ノズル274の端部と整合する位置
に配置され、更に同前方に位置する部分は図に示すよう
にアフターバーナー・ノズル274の端部より更に後方
(即ち、イニシエータ228に近づく方向)に配置され
ることが好ましい。
【0088】インフレータ202の任意のデザインの寸
法は変更可能であるが、表2に示すように特に、インフ
レータハウジング204の容量はインフレータの用途に
よってその好適範囲が異なる。例えば、インフレータハ
ウジング204の容量は約150cm3 から約450c
3 、第一の室254の容量は約10cm3 から約40
cm3 、及び第二の室324の容量は約1cm3 から約
50cm3 である。
【0089】また、本発明の原理を示すために一つの実
施の形態におけるその寸法を以下に例示する。1)高圧
ガス用ハウジング204の直径は約59mmである。
2)高圧ガス用ハウジング204の長さは約200mm
である。3)高圧ガス用ハウジング204は軟鋼管から
形成され、かつその壁は約2.5mmの肉厚を有してい
る。4)高圧ガス用ハウジング204の内部容積(高圧
ガス用ハウジング204の内部のうちの加圧媒質を含む
部分の容積であって、これにはその中心に位置するガス
発生器208の容積は含まれない)は約375ccであ
る。5)ガス発生器ハウジング212のうちの第一のハ
ウジング216の直径は約20mmである。6)第一の
室254の長さは約55mmである。7)第一のハウジ
ング216は軟鋼から形成され、かつその壁は約1.5
mmの肉厚を有している。8)ガス発生器ハウジング2
12のうちの第一の室254の内部容積は約11ccで
ある。9)ガス発生器ハウジング212のうちの第二の
ハウジング278の直径は約17mmである。10)第
二の室324の長さは約90mmである。11)第二の
ハウジング278は軟鋼から形成され、かつその壁は約
1.25mmの肉厚を有している。12)ガス発生器ハ
ウジング212のうちの第二の室324の内部容積は約
14ccである。13)インフレータ202は約3mm
の直径を有する六つの抽気口262を備えている。1
4)アフターバーナー・ノズル274の内径は約2.5
mmである。15)ガス発生器用出口286は約10m
mの直径を備えている。16)全てのガス発生器用入口
316はガス発生器用出口286から約76mm離間し
た位置に配置されている。17)ノズル274はガス発
生器用出口286から約75mm離間した位置に配置さ
れている。18)ディフューザ298の内部容積は約4
ccである。19)インフレータ202は12個のディ
フューザ・ポート300を有している。20)推進剤グ
レインの総重量は約9gであり、同推進剤グレインはR
DX、CA、TMETN及び安定剤を有する前記の種類
の組成物を含む。21)インフレータ202内の静圧は
約20.7MPaであり、インフレータ202内には約
140gの加圧媒質が含まれている。同加圧媒質の85
%(モルパーセント)はアルゴンであり、15%(モル
パーセント)は酸素である。22)インフレータ202
の総重量は約1,200gである。なお、加圧媒質にガ
スの漏れを検出するためにヘリウムを含める場合、その
組成はモルベースで、酸素が約8%から約30%、アル
ゴンが約60%から約91%、及びヘリウムが約0.5
%から約10%であることが好ましい。
【0090】インフレータ202の動作を図6A〜図6
D及び図7A〜図7Dに基づいて詳述する。図6A及び
図7Aに示すように、第二の閉鎖ディスク290は静的
状態において無傷であり、バルブ320は高圧ガス用ハ
ウジング204を第二の室324から分離する必要がな
い。エア/安全バッグ18(図1参照)の展開が必要な
ことを示す適切な信号が検出器/センサ14(図1参
照)によって検出された場合、イニシエータ228が活
性化される。イニシエータ228の活性化は第一の閉鎖
ディスク236を破断し、点火/ブースタ剤240を発
火させ、同点火/ブースタ剤240の発火は推進剤グレ
イン258を発火させる。推進剤グレイン258の燃焼
は第一の室254内において推進ガスを形成する。推進
ガスはガス発生器ハウジング212のうちの第二の室3
24及び高圧ガス用ハウジング204内に流入する。高
温推進ガスが第一の室254内に存在することと、この
高温推進ガスを第二の室324及び高圧ガス用ハウジン
グ204内へ流入させることにより、これらの“容器”
内にこれに対応した圧力増加が生じる。
【0091】第二の閉鎖ディスク290を適切な時間に
破断し、これによってエア/安全バッグ18(図1参
照)内へのガスの流動を開始するために、第二の室32
4内における圧力増加速度は、その内部へ高温推進ガス
を案内することにより高圧ガス用ハウジング204内に
おける圧力増加速度より更に早くなるように設計されて
いる。図6B及び図7Bに示すように、この圧力差は第
二の室324の急速加圧に作用すべく高圧ガス用ハウジ
ング204を第二の室324から分離するようにバルブ
320を第二のハウジング278の内壁に向けて押圧す
る。推進ガスと反応する加圧媒質の供給が停止されるた
め、静的状態において第二の室324内に存在する加圧
媒質の総量は、高圧ガス用ハウジング204及び第二の
室324の間の直接的な連通を形成する以前にその内部
へ案内された推進ガスと反応するのに十分な量であるこ
とを要する。
【0092】図6Cに示すように、第二の室324内の
圧力が所定の値まで到達した場合、第二の閉鎖ディスク
290上に直接作用する流体圧力は第二の閉鎖ディスク
290を破断し、これによってガス発生器用出口286
を通ってディフューザ298及びエア/安全バッグ(図
1参照)へ向かうガスの流れが形成される。しかし、図
6C及び図7Cに示すように、バルブ320はガス発生
器用入口316を閉鎖することにより高圧ガス用ハウジ
ング204から第二の室324への直接的なガスの流れ
を阻害する。図6D及び図7Dに示すように、高圧ガス
用ハウジング204及び第二の室324の間に特定の圧
力差が形成された後で、この圧力差は高圧ガスハウジン
グ204から第二の室324への加圧媒質の流れを形成
すべくバルブ320をガス発生器用入口316から離間
させる。例えば、ここに示すバルブ320の構造(例え
ば、金属箔のシリンダー状をなすロール)により、ガス
発生器用入口316に対して隣接または整合する領域に
おいて前記の特定圧力差が形成さた際にバルブ320の
前部は陥入するか、または半径方向に沿って内側へ向か
って移動する。しかし、バルブ320の後部は第二のハ
ウジング278との間の結合を維持する。
【0093】以上のことから、インフレータ202のデ
ザインは前記の推進剤(例えば、ガンタイプ推進剤、混
成推進剤)及び加圧媒質(例えば、酸素及び少なくとも
一つの不活性ガスの混合物)を含むシステムの性能を向
上させるのに特に適していることが分かる。例えば、前
記の推進剤及び加圧媒質が使用された場合、第二の室3
24内において推進ガス及び加圧媒質の第二の燃焼が生
じる。この別の燃焼はガスを更に膨脹させる。ガスが更
に膨脹されることにより必要とされる推進剤の量を減少
させることができる。この推進剤の量の減少はインフレ
ータ202の重量の減少を可能とする。更に、この第二
の燃焼は推進ガスの毒性を軽減する。第二の室324が
長いこと、特にアフターバーナー・ノズル274及びガ
ス発生器用入口316のうちのガス発生器用出口286
に最も近い部分と、ガス発生器用出口286との間の距
離が長いことにより、エア/安全バッグ18(図1参
照)へ向けてガスが流出する以前に第二の燃焼を行うた
めの十分な時間が得られる。
【0094】前記のように特定のデザインにおいて、イ
ンフレータ202はバルブ320の使用を除いて前記の
ような構成とすることができる。これは前記の種類の推
進剤及び加圧媒質の使用により実現可能である。同推進
剤は第二の室324内において酸化加圧媒質(例えば、
一種類以上の不活性ガスを含むものなどに代表される不
活性流体と酸素の複合体からなる酸化加圧媒質)と混合
することにより更に燃焼可能な推進ガスを形成する。こ
の場合、第二の室324内において生じる推進ガスの燃
焼と、点火/ブースタ剤240の点火によって形成され
たガスの第二の燃焼とはバルブ320を必要としない程
に十分な圧力増加または圧力増加速度をもたらす。例え
ば、インフレータ202を活性化した後で第二の室32
4内において発生する第二の燃焼は、圧力増加または圧
力増加速度の少なくとも約30%を占め、最大で約50
%を占めることも可能である。この場合、第二の室32
4内における化学反応を利用して急速加圧による流動の
開始を実現可能であり、これによりバルブ320の必要
性が軽減される。
【0095】図8〜図11は図1に示す膨脹式安全シス
テム10に使用可能な混成インフレータの別の実施の形
態を示している。インフレータ350の機能または動作
は前記のインフレータ202に類似しているが、同イン
フレータ350は特に運転席側での使用に適応して形成
されている。インフレータ350は、特に前記の種類の
推進剤(例えば、ガンタイプ推進剤、混成推進剤)及び
複合加圧媒質(例えば、少なくとも一つの不活性ガスを
含むものに代表される不活性流体と酸素の混合物)を使
用することにより、膨脹式安全システム10の性能を向
上し得る。
【0096】図8に主に示すように、混成インフレータ
350は密閉シールを実現すべく一般的に二つの主構成
部材を有しており、同二つの主構成部材とはガス発生器
362及びディフューザ458を含む中央ハウジング3
58と、中央ハウジング358の外周に沿って取付けら
れた高圧ガス用ハウジング354とである(例えば、高
圧ガス用ハウジング354は溶接部442,450にお
ける溶接によって中央ハウジング358に対して結合可
能である)。高圧ガス用ハウジング354はドーナッツ
状をなし、かつ加圧媒質をその内部に有している。イン
フレータ350の主な利点は、同インフレータ350は
第二の閉鎖ディスク428を開放すべく同ディスク42
8上に流体圧力を直接作用させるために第二の閉鎖ディ
スク428(第二の閉鎖ディスク428はインフレータ
350及びエア/安全バッグ18(図1参照)の間のガ
スの流れを分離する)に隣接した領域での急速加圧に作
用する点である。更に、以下に詳述するように、インフ
レータ350の別の利点は、同インフレータ350が推
進剤の活性に付随して主にガス発生器362内における
実質的な圧力増加をもたらす点が挙げられる。この結
果、高圧ガス用ハウジング354の壁の肉厚は従来の混
成インフレータより更に薄くなり(即ち、高圧ガス用ハ
ウジング354に加わる圧力の割合は従来の混成インフ
レータと比べて減少している)、インフレータ350の
重量を減少させることができる。
【0097】中央ハウジング358はインフレータ35
0の長さ方向に延びる中心軸352の周囲に配置されて
おり、同中央ハウジング358はガス発生器362と、
同ガス発生器362に対してその長さ方向に沿って整合
され、かつ同ガス発生器362から離間したディフュー
ザ458とを有している。ガス発生器362及びディフ
ューザ458はその少なくとも一部分が中央ハウジング
358によって形成されている。例えば、ガス発生器3
62はほぼシリンダー状のガス発生器ハウジング366
を有しており、同ガス発生器ハウジング366は中央ハ
ウジング358の一部、点火アッセンブリ用ホルダー3
70、ドーム状の隔壁390、及びガス発生器端部キャ
ップ・アッセンブリ420によって形成されている。特
に、ガス発生器ハウジング366は静的状態において大
量の加圧媒質を有しているため、これに対応した密閉シ
ールを形成すべく点火アッセンブリ用ホルダー370は
中央ハウジング358の下部及び高圧ガス用ハウジング
354の両方に対して適切に結合されている(例えば、
溶接部442における溶接による結合)。点火アッセン
ブリ用ホルダー370は適切な点火アッセンブリ374
(例えば、電気式点火管または他の適切な爆発装置)を
保持しており、シールを形成すべくオーリング372を
使用し得る。ガス発生器362内において点火アッセン
ブリ374を加圧媒質から分離するための密閉シールを
形成すべく、第一の閉鎖ディスク(副閉鎖ディスク)3
78は点火アッセンブリ用ホルダー370の端部に対し
て適切に結合されている(例えば、溶接部446におけ
る溶接による結合)。本実施の形態において、第一の閉
鎖ディスク378は点火アッセンブリ用ホルダー370
の主ハウジング382の端部と、点火アッセンブリ用ホ
ルダー370のうちの点火アッセンブリ用ホルダー37
0の端部キャップ386との間において溶接部446に
よって保持されている。
【0098】隔壁390はガス発生器ハウジング366
を第一の室394及び第二の室418に分離する。第一
の室394は中央ハウジング358の下部、点火アッセ
ンブリ用ホルダー370、及び隔壁390の底面によっ
て形成されており、更に同第一の室394は点火アッセ
ンブリ374に隣接して形成されている。ガス発生器ハ
ウジング366の第一の室394は基本的に推進剤グレ
イン404を有しており、同推進剤グレイン404は点
火時にエア/安全バッグ18(図1参照)へのガスの流
れを増加すべく推進ガスを形成する。この結果、第一の
室394は推進剤室として特徴づけることができる。推
進剤グレイン404の点火を補助するために、適切な点
火/ブースタ剤408(例えば、89wt%のRDX及
び11wt%のアルミニウム粉末を含むRDX/アルミ
ニウム・ブースタ剤、または同RDX/アルミニウム・
ブースタ剤のうちの0.5〜5.0wt%のRDX及び
アルミニウムを0.5〜5.0wt%のヒドロキシプロ
ピルセルロースと置換したブースタ剤を使用することも
可能)を点火アッセンブリ374の少なくとも一部分と
整合するように第一の室394の中央に配置し得る。適
切なスクリーン412、ブースタ・カップまたはこれら
に類するものは推進剤グレイン404を点火/ブースタ
剤408から分離することができる。
【0099】第一の室394は、一般的に少なくとも一
つの抽気オリフィスまたは抽気口400(本実施の形態
では二つ)によって高圧ガス用ハウジング354に対し
て連通されている。この結果、前記のように加圧媒質は
静的状態において第一の室394内にも含まれる。本実
施の形態において、抽気口400は半径方向に延びると
ともに(即ち、抽気口400は中心軸220上にその起
点を有する半径に沿って延びるようにそれぞれ配置され
ている)、ほぼ水平方向に延びている(即ち、中心軸3
52に対して直交する方向に拡がる平面内に含まれてい
る)。抽気口400のサイズ及び/または数量の選択
は、インフレータ202において前記したようにインフ
レータ350の性能を正しく調整するために使用可能で
ある。
【0100】以下に詳述するように、点火/ブースタ剤
408の点火によって形成されたガスはインフレータ3
50の急速加圧による流動の開始に関する特性を更に高
めるべく加圧媒質と更に化学的に反応可能である。
【0101】推進ガスのうちの一部を第一の室394か
ら高圧ガス用ハウジング354内に案内することは、エ
ア/安全バッグ18への所望の出力または吐出を実現す
るため、即ちエア/安全バッグ18の所望の膨脹速度を
実現するために使用可能である。以下に詳述するよう
に、高圧ガス用ハウジング354から第二の室418へ
流れるガスのほぼ一定の流動を十分な時間にわたって維
持する速度にて、推進ガスを高圧ガス用ハウジング35
4内に提供することが好ましい。一般的に、所望の結果
を達成すべく形成された推進ガスのうちの半分未満の量
(例えば、推進ガスのうちの約40%以下、より一般的
には約30%以下の量が高圧ガス用ハウジング354内
へ案内される)が動作中に高圧ガス用ハウジング354
内へ流入することを要する。
【0102】推進剤グレイン404の点火後における高
圧ガス用ハウジング354内における圧力増加は抽気口
400を使用した場合でも、多くの他の商業用混成イン
フレータより大幅に小さい。即ち、一般的に推進剤グレ
イン404の点火に付随して生じる大幅な圧力増加はガ
ス発生器362内にほぼ限定される。この結果、高圧ガ
ス用ハウジング354の強度条件の軽減が可能である。
これによって高圧ガス用ハウジング354の壁の肉厚を
減少させることと、高圧ガス用ハウジング354に軽量
材料を使用することのうちの少なくともいづれか一方が
可能となる。これら両方ともインフレータ350の重量
を減少させる。例えば、高圧ガス用ハウジング354が
軟鋼から形成され、かつ静的状態におけるその内部圧力
が一平方インチ(6.45平方センチメートル)当たり
約4,000ポンド(4,000psi)の場合、高圧
ガス用ハウジング354の壁の最大所用肉厚は約0.0
75インチ(約1.91mm)とすることができる。
【0103】第一の室394からの推進ガスの主な流れ
(例えば、推進ガスの総流量の少なくとも約50%、更
に一般的には少なくとも約70%)は、第二の室418
(前記の理由から“アフターバーナー”と称される)内
へと案内される。ガス発生器ハウジング366の第二の
室418はガス発生器ハウジング366の第一の室39
4に対して少なくとも一つの推進ガス用通気口416
(本実施の形態では二つ)によって連通されており、同
推進ガス用通気口416はガス発生器隔壁390を貫通
して延びている。以下に更に詳述するように、高圧ガス
用ハウジング354内に存在する加圧媒質のエア/安全
バッグ18(図1参照)に対する主な流路は、更に第二
の室418内に直接連なっている。第一の室394から
第二の室418内へ流れる推進ガスと、高圧ガス用ハウ
ジング354から第二の室418内へ流入する加圧媒質
との十分な混合を実施すべく(例えば、ガスを十分な時
間にわたって第二の室418の内部に保持すべく)、推
進ガス用通気口416は第二の室418内において渦流
(例えば、少なくとも半径方向速度成分を伴う流動)を
形成するように配向可能である。この渦流を形成する一
つの方法としては、ガス発生器の推進ガス用通気口41
6を図9に示すようにほぼ直線状に延びるよう形成する
ことである。通気口416はその対応する平面内におい
て互いに反対側に傾斜するように配置されている。
【0104】ガス発生器ハウジング366の第二の室4
18は第一の室394に対してその長さ方向に沿って整
合され、かつガス発生器隔壁390によって第一の室3
94から分離されており、高圧ガス用ハウジング354
の一部はその外周にそって配置されている。第二の室4
18は中央ハウジング358の中間部分、ガス発生器隔
壁390及びガス発生器端部キャップ・アッセンブリ4
20によって形成されている。ガス発生器端部キャップ
・アッセンブリ420は中央ハウジング358に対して
適切に結合されており(例えば、溶接部454における
溶接による結合)、中央ハウジング358の上部は高圧
ガス用ハウジング354の上部に対して適切に結合され
ている(例えば、溶接部450における溶接による結
合)。第二の室418は静的状態において大量の加圧媒
質を有しているため、溶接部450,454は密閉シー
ルを形成することが好ましい。ガス発生器端部キャップ
・アッセンブリ420は少なくとも一つのガス発生器用
出口424(一つが図示されている)を有している。加
圧媒質を所望の時間までインフレータ350、特に第二
の室418内に適切に保持するための密閉シールを形成
すべく、第二の閉鎖ディスク428はガス発生器端部キ
ャップ・アッセンブリ420に対して適切に結合されて
いる(例えば、溶接部454における溶接による結
合)。
【0105】第一の室394及び第二の室418の間の
連通により、推進剤グレイン404の燃焼によって形成
された推進ガス及び点火/ブースタ剤408の点火によ
って形成されたガスのうちの少なくとも一部は第二の室
418内に案内される。以下に詳述する制御に基づく第
二の室418内における急速な圧力増加により、第二の
閉鎖ディスク428は適切な時間に開放される。この結
果、インフレータ350からのガスの流れがディフュー
ザ458及びエア/安全バッグ18(図1参照)へと案
内される。エア/安全バッグ18(図1参照)へのあま
り破壊的でないガスの出力を提供すべく、ディフューザ
458は複数のディフューザ・ポート462を備えてい
る。ディフューザ458は、破断した閉鎖ディスクの破
片をインフレータ350内に保持することと、推進ガス
及び加圧媒質がエア/安全バッグ18(図1参照)へ向
けて通過する以前に同推進ガス及び加圧媒質の混合また
は反応を更に促進することのうちの少なくともいづれか
一方を達成すべくディフューザ・スクリーン(図示略)
を有することが可能である。
【0106】第二の室418は高圧ガス用ハウジング3
54と連通している。これに関して、少なくとも一つ、
好ましくは複数のガス発生器用入口432は高圧ガス用
ハウジング354及び第二の室418の間の連通を提供
している。この結果、高圧ガス用ハウジング354内の
加圧媒質は第二の室418内へ適時に流入する。即ち、
特定のデザインまたは用途において、この特定のガスの
流動はその流動の方向を制御可能である。特に、バルブ
438は少なくとも一つ、好ましくは全てのガス発生器
用入口432に隣接して配置可能である。静的状態にお
いて、バルブ438がこの領域において高圧ガス用ハウ
ジング354を第二の室418から実際に分離する必要
はない。事実、大量の加圧媒質は、静的状態において第
二の室418内に保持されることが好ましく、密閉シー
ルでない接続はこのような供給を提供可能である。第二
の室418をガス発生器用入口432上において高圧ガ
ス用ハウジング354から分離しないバルブ438の一
つの形態は、ロール状をなす詰め金材料(例えば、0.
002インチ(約0.05mm)の厚さを備えたステン
レス鋼)である。カンチレバー接続をバルブ438及び
ガス発生器ハウジング366の内壁の間に使用可能であ
る。即ち、バルブ438の後部が中央ハウジング358
及び隔壁390の間に結合され、かつバルブ438の前
部が他と結合されていないためバルブ438は移動/偏
向が可能である。
【0107】バルブ438の形状は現在のものが好まし
いが、個々のプラグ438a,438b(図14
(A),(B))を各入口432内に配置することも可
能である。これらのプラグ438a,438bはテサー
439等(図14(B)のみに図示)によってインフレ
ータ350に連結されていることが望ましい。また、プ
ラグ438a,438bを可撓性部材433によって入
口432内に支持することが望ましい。プラグ438
a,438bは本明細書に記載の他のハイブリッドイン
フレータにも使用可能である。
【0108】以上のことから、高圧ガス用ハウジング3
54及びガス発生器362のそれぞれの内部に拡がる圧
力は静的状態においてほぼ均等であることが分かる。し
かし、動的状態または推進剤グレイン404の点火後に
おいて、インフレータ350の各室の圧力は所望の性能
を達成するために互いに異なる。推進剤グレイン404
に対する点火が実施された場合、推進ガスは第二の室4
18内の圧力を増加すべく少なくとも第二の室418内
に対する流入を開始する。インフレータ202が少なく
とも一つの抽気口400を有する場合、推進ガスの一部
は高圧ガス用ハウジング354内に流入するとともに、
同高圧ガス用ハウジング354内の圧力を増加させる。
第二の室418内における圧力増加速度は高圧ガス用ハ
ウジング354内における圧力増加速度より更に早いこ
とが好ましい。この圧力増加速度の差は第二の室418
及び高圧ガス用ハウジング354のそれぞれに対して推
進ガスが流入することと、それらの相対的な容量差に基
づいて生じる。この圧力差によりバルブ438は同バル
ブ438に対して整合したガス発生器ハウジング366
の内壁の一部分に向けて押圧される。この結果、高圧ガ
ス用ハウジング354は、ガス発生器用入口432が遮
断されることにより第二の室418から隔離される。前
記のバルブ320のカンチレバー接続はこのバルブ32
0の移動を可能にする。第二の室418内の圧力が所定
の圧力値まで到達した場合、流体圧力は第二の閉鎖ディ
スク428を開放、破断または破壊する。この結果、デ
ィスク428の開放によりガス発生器362からディフ
ューザ458及びエア/安全バッグ18(図1参照)へ
のガスの流れが形成される。
【0109】バルブ438は特定のデザインまたは用途
においてエア/安全バッグ18(図1参照)へのガスの
流れを適時に形成することを許容する。特に特定のデザ
インにおいて、バルブ438を使用することにより第二
の閉鎖ディスク428を適時に開放し得る速度にて第二
の室418を急速に加圧可能である。インフレータ35
0がバルブ438を有しない場合、推進ガスは第二の室
418から高圧ガス用ハウジング354内に流入する。
この場合、第二の室418の内部圧力が第二の閉鎖ディ
スク428を破断し得る圧力値まで増加するのに更に長
い時間を要する。しかし、第二の室418を使用するこ
とにより更に小さな加圧室が提供され、これによりエア
/安全バッグ18(図1参照)へのガスの流動を開始す
るために要する時間が削減される。以下に詳述するよう
に、特定のデザインにおいて第二の室418の容積を十
分に小さくすることと、バルブ438を使用しなくても
満足できる動作を達成できるように推進剤及び加圧媒質
を選択することのうちの少なくとも一方を実施可能であ
る(例えば、第二の室418内における急速加圧に作用
すべく推進剤グレイン404並びに点火/ブースタ剤4
18のうちの少なくとも一方の燃焼によって形成された
ガスの燃焼を利用することによって実施する)。バルブ
438はエア/安全バッグ18(図1参照)へのガスの
流れを形成すべく第二の閉鎖ディスク428が開放され
た後において、その配置位置を維持し、かつ、これによ
ってガス発生器用入口432を特定の時間にわたって遮
断する。しかし、特定の圧力差が高圧ガス用ハウジング
354及び第二の室418の間に形成された場合、バル
ブ438の上部自由端はガス発生器用入口432を露出
すべくこの圧力差がもたらす押圧力によって移動され
る。この結果、高圧ガス用ハウジング354から第二の
室418内へのガスの流動が開始される。バルブ438
の下端はガス発生器ハウジング366に対して結合され
た状態に維持される。バルブ438がロール状をなす詰
め金材料から形成された場合、バルブ438は中心軸3
52に向かって半径方向に沿って内側へ移動するか、ま
たはガス発生器用入口432に対して半径方向に整合さ
れた領域内にバルブ438を陥入させることにより、そ
こを通る所望のガスの流れを許容する。
【0110】急速加圧によって第二の閉鎖ディスク42
8が破断された後での第二の室418の主な働きは、推
進ガス及び加圧媒質がエア/安全バッグ18(図1参
照)へ吐出される以前に、同推進ガス及び加圧媒質の効
果的な混合を提供または許容することである。前記の種
類の推進剤組成物(例えば、ガンタイプ推進剤、混成推
進剤)及び前記の種類の加圧媒質(例えば、少なくとも
一種類の不活性ガスを含むものに代表される不活性流体
及び酸素の混合物)が使用された場合、この混合は顕著
な効果(例えば、毒性を軽減することと、更なる燃焼及
びそれに関連した膨脹能力の増加により推進剤の総量を
削減することを含む)を提供すべく推進ガスの更なる燃
焼をもたらす。この場合、第二の室418はアフターバ
ーナーとして更に特徴づけられる。好ましくは推進ガス
及び点火/ブースタ剤によって形成されたガスの全燃焼
の少なくとも約99%、更に好ましくはこのような燃焼
の約100%がインフレータ350内において発生す
る。これはエア/安全バッグ18(図1参照)に対する
損傷の危険性を軽減する。
【0111】運転席側への使用に課せられた制約によ
り、アフターバーナーとしての機能を提供するためにイ
ンフレータ202において使用したような“長い”第二
の室418を使用することは実用的でない。運転席側に
インフレータ350を使用する際における、“短い”第
二の室418の使用を補うべく、第二の室418内にお
ける推進ガス及び加圧媒質の混合を更に高めることが可
能であり、この混合は加圧媒質及び推進ガスの混合を促
進するための高圧ガスハウジング354から第二の室4
18へのガスの流れ(主に加圧媒質、或いは大量の推進
ガス及び/または点火/ブースタ剤の点火によって形成
されたガス)に渦流を導入することにより実現し得る。
これは、推進ガス及び加圧媒質を化学的に反応させるた
めに第二の室418内における同推進ガス及び加圧媒質
の存在時間を増加させる。
【0112】前記の渦流を形成する一つの方法として
は、図9に示すように一般的に直線状に延びるガス発生
器用入口432を実質的に水平方向に拡がる基準面内に
配置し、これらの入口432の中心軸が図9に示すよう
にインフレータ350の長さ方向に延びる中心軸352
を通過しないように配向することによって実現可能であ
る。即ち、実質的に直線状に延びる入口432は、第二
の室418及び高圧ガス用ハウジング354を接続する
ために長さ方向に延びる中心軸352から半径方向に沿
って外側に向かって延びることがない。これに代わっ
て、任意の入口432の一部は一つの半径方向に延びる
線上に配置され、任意の入口432の別の部分は別の半
径方向に延びる線上に配置されている。この場合、高圧
ガス用ハウジング354から第二の室内418へのガス
の流れは、一般的に図9に示す矢印Aの方向に沿って形
成される。推進ガス及び流入する加圧媒質の更なる混合
を実施するために、図9及び図10に示す推進ガス用通
気口416は、ガス発生器用入口432が更に第二の室
418の内部と接する部分に向くように形成することが
できる。
【0113】インフレータ350の任意のデザインの寸
法は変更可能である。特に、インフレータ350の各室
の容量はインフレータの用途に応じて異なる。例えば、
インフレータハウジング全体の容量は約50cm3 から
約150cm3 、第一の室394の容量は約5cm3
ら約15cm3 、及び第二の室418の容量は約1cm
3 から約20cm3 である。また、本発明の原理を示す
ために一つの実施の形態におけるその寸法を以下に例示
する。1)インフレータ350の直径は約3.25イン
チ(約8.26cm)である。2)中央ハウジング35
8の高さは約1.6インチ(約4.06cm)である。
3)高圧ガス用ハウジング354の高さは約1.2イン
チ(約3.05cm)である。4)高圧ガス用ハウジン
グ354の内部容積は約5立方インチ(約82立方セン
チメートル)である。5)ガス発生器ハウジング366
のうちの第一の室394の内部容積は約7ccである。
6)ガス発生器ハウジング366の第二の室418の内
部容積は約2ccである。7)インフレータ350は約
1.5mmの直径を備えた二つの抽気口400を有して
いる。8)インフレータ350は約2mmの直径を備え
た二つの推進ガス用通気口416を有している。9)推
進剤グレイン404の総重量は約3.5gであり、同推
進剤グレインはRDX、CA、TMETN及び安定剤を
有する前記の種類の組成物を含む。10)高圧ガス用ハ
ウジング354内の静圧は約4,000psiであり、
高圧ガス用ハウジング354内には約40gの加圧媒質
が含まれており、同加圧媒質の85%(モルパーセン
ト)はアルゴンであり、15%(モルパーセント)は酸
素である。11)インフレータ350は軟鋼から形成さ
れている。12)高圧ガス用ハウジング354の壁の肉
厚は約0.075インチ(1.91mm)であり、かつ
圧力割合(Pressure rating)(破壊)は約18,000
psiである。13)中央ハウジング358の壁の肉厚
は約0.0625インチ(1.59mm)である。1
4)インフレータ350の総重量は約400gである。
【0114】インフレータ350の動作を図11A〜図
11Cに基づいて詳述する。図11Aに示すように、適
切な信号が検出器/センサー14(図1参照)から送信
された場合、点火アッセンブリ374は活性化され、同
点火アッセンブリ374は第一の閉鎖ディスク378を
破断し、かつ点火/ブースタ剤408の点火を実施す
る。次いで、点火/ブースタ剤408の点火により推進
剤グレイン404が点火される。推進剤グレイン404
の燃焼により第一の室394内に推進ガスが形成され、
同推進ガスはガス発生器ハウジング366の第二の室4
18及び高圧ガス用ハウジング354内に流入し、かつ
そこで加圧媒質と混合される。高温推進ガスが第一の室
394内に存在することと、同高温推進ガスが第二の室
418及び高圧ガス用ハウジング354内に流入するこ
とにより、これらの容器内の圧力も増加する。
【0115】第二の閉鎖ディスク428を適時に破断
し、これによってエア/安全バッグ18(図1参照)へ
のガスの流動を開始するために、第二の室418及び高
圧ガス用ハウジング354内への高温推進ガスの流入
と、第二の室418及び高圧ガス用ハウジング354の
各容量とに基づいて第二の室418内における圧力増加
速度が高圧ガス用ハウジング354内における圧力増加
速度を更に上回るように設計されている。図11Aに示
すように、この圧力差はこの領域内において高圧ガス用
ハウジング354を第二の室418から分離すべくバル
ブ438をガス発生器ハウジング366の内壁に向けて
押圧する。これによって推進ガスと反応する加圧媒質の
供給が停止されるため、高圧ガスハウジング354及び
第二の室418間の連通を形成する以前の静的状態にお
ける第二の室418内の加圧媒質の総量は、第二の室4
18内に流入した推進ガスと反応するのに十分な量であ
ることを要する。
【0116】図11Bに示すように、第二の室418内
の圧力が所定の圧力値に到達した場合、この圧力により
第二の閉鎖ディスク428が破断され、これによってガ
ス発生器用出口424を通過してディフューザ458及
びエア/安全バッグ18(図1参照)へと流入するガス
の流動が形成される。しかし、バルブ438はガス発生
器用入口432を閉鎖することにより、高圧ガス用ハウ
ジング354から第二の室418内へガスが直接流入す
ることを阻害し続ける。特定の圧力差が高圧ガス用ハウ
ジング354及び第二の室418の間に形成された後、
この圧力差によりバルブ438は、高圧ガス用ハウジン
グ354から第二の室418へ向かう加圧媒質の流動を
形成すべくガス発生器用入口432から離間する方向に
移動または偏向される。例えば、ここに示すバルブ43
8の構造(ロール状をなす詰め金材料など)により、一
方向チェック・バルブ438は前記の圧力差によって少
なくともガス発生器用入口432に対して隣接または整
合する領域内へ陥入する。前記のように第一の室394
を通って第二の室418内に継続的に流入する加圧媒質
及び推進ガスの混合を促進するために、第二の室418
内への加圧媒質及び推進ガスの流動は渦流をなし得る。
これにより加圧媒質及び推進ガスがエア/安全バッグ1
8(図1参照)内へ供給される以前に同加圧媒質及び推
進ガスの混合物が第二の室418内において保持される
時間を増加し得る。
【0117】図12は類似した大きさ及び特性を備えた
前記実施の形態の試験モデルに関する複数の圧力曲線を
示している。これらの曲線は以下に詳述するように図1
3に示す曲線とほぼ同一である。初期におけるインフレ
ータ350内の静圧は約4,000psiである。時間
T1(約5ミリ秒)において、インフレータ350を活
性化し、かつ推進剤グレイン404に点火した。この
際、推進剤グレイン404の点火によって形成された推
進ガスにより、第一の室394、高圧ガス用ハウジング
354及び第二の室418のそれぞれの内部圧力が増加
した。第一の室394及び第二の室418内の最大圧力
は時間T2において形成され、同時点において第二の閉
鎖ディスク428の破断が生じた。時間T2(活性化の
約1ミリ秒後)において、第一の室394内の圧力は
4,000psiの静的状態から約10,000psi
まで増加し、第二の室418内の圧力は4,000ps
iの静的状態から約7,000psiまで増加し、更に
高圧ガス用ハウジング354内の圧力は4,000ps
iの静的状態から約4,500psiまで増加した。
【0118】第二の閉鎖ディスク428が開放された
後、第二の室418内の圧力は低下した。時間T3で
は、高圧ガス用ハウジング354及び第二の室418の
間の圧力差はバルブ438を開放し、これによってガス
発生器用入口432を露出させるのに十分な値に達し
た。この結果、第二の室418内の圧力は再度増加し
た。即ち、時間T3の経過後に、高圧ガス用ハウジング
354及び第一の室394から第二の室418へガスが
流動した。第二の室418内の圧力は時間T4において
約4,750psiの最大値まで増加し、その後同圧力
は低下した。この時間は高圧ガス用ハウジング354内
に約5,000psiの最大圧力が形成された時間とほ
ぼ一致した。この際、インフレータ350内において生
じる圧力増加は高圧ガス用ハウジング354よりもガス
発生器362内に主に集中された。この結果、高圧ガス
用ハウジング354の壁の肉厚を前記のように減少させ
得る。更に、第二の室418の内部圧力が比較的一定
(4000〜4600psiの間で推移するのみ)なた
め、エア/安全バッグ18(図1参照)に対して所望の
出力を提供可能である。
【0119】前記のように特定のデザインにおいて、イ
ンフレータ350はバルブ438の使用を除いて前記の
ような構成とすることができる。これは前記の種類の推
進剤及び加圧媒質の使用により実現でき、同推進剤は第
二の室324内において酸化加圧媒質(例えば、アルゴ
ン及び窒素など一種類以上の不活性ガスを含むものなど
に代表される不活性流体と酸素の複合体からなる酸化加
圧媒質)と混合することにより更に第二の室418内で
の燃焼が可能な推進ガスを形成する。この場合、第二の
室418内において生じる推進ガスの“第二の”燃焼
と、点火/ブースタ剤408の点火によって形成された
ガスの第二の燃焼とは、バルブ438を必要としない程
に十分な圧力増加または圧力増加速度をもたらす。例え
ば、インフレータ350を活性化した後に第二の室41
8内において発生する第二の燃焼は、圧力増加または圧
力増加速度の少なくとも約30%を占め、最大で約50
%を占めることも可能である。この場合、第二の室41
8内における化学反応を利用して急速加圧による流動の
開始を実現可能であり、これによりバルブ438の必要
性が軽減される。
【0120】図13はバルブ438を除いた前記の構造
を備えたインフレータ350における第一の室394、
第二の室418及び高圧ガス用ハウジング354、並び
にエア/安全バッグ18(図1参照)を示す固定壁を備
えた容器のそれぞれの内部圧力を表した圧力曲線を示し
ている。図12及び図13の比較から明らかなように、
バルブ438を使用しなくても同等の性能を実現するこ
とができる。これは第二の閉鎖ディスク428を開放す
べく第二の室418内における急速加圧を行うために第
二の室418内でのガスの燃焼を提供する特定の種類の
推進剤及び加圧媒質を使用したことに基本的に起因す
る。
【0121】図15は本発明のハイブリッドインフレー
タの変形例を示す。この変形例のインフレータは図5の
インフレータに類似した構成を備えているため、その類
似点については同一の符号を引用してその説明を省略
し、図5のインフレータとの相違点について以下に説明
する。
【0122】第一の室501は第二の室502よりも大
きな内径を備えている。第二の室502の長さは図5の
第二の室324よりも大幅に短く設定されている。従っ
て、第二の室502は第一の室501に比べて、極めて
小さな容量を有する。この実施の形態における第二の室
502の容量は第一の室501の容量の約20分の1で
ある。
【0123】伝火チューブ503は第一の室501の軸
線上に配置され、イニシエータ228とアスピレータノ
ズル274とを接続している。伝火チューブ503は中
空状をなし、その周壁に複数の通気孔504を備えてい
る。従って、前記伝火チューブ503及びアスピレータ
ノズル274によって第一の室501が第二の室502
に連通している。(例えば、それはイニシエータ228
とディスク290との間において軸方向の通路外に固体
の推進剤を保持することを補助する。)また、第一閉鎖
ディスク236はイニシエータ228と第一の室501
との間の通路507を常には閉鎖している。
【0124】第二の室502はアフターバーナーパイプ
505によって出口286に接続されている。第二の室
502及びアスピレータノズル274の近傍に配置され
た第二閉鎖ディスク290はパイプ505を介して出口
286を常には閉鎖している。
【0125】抽気口262は第一の室501と高圧ガス
用ハウジング204の内部とを連通している。入口31
6は第二の室502に設けられ、静的状態においては、
バルブ320が第二の室502の内壁に密着していない
ので、開放されている。
【0126】従って、静的状態においては、アスピレー
タノズル274、伝火チューブ503、入口316及び
抽気口262によって、高圧ガス用ハウジング204、
第一の室501及び第二の室502の内部の圧力がほぼ
均一に保たれている。この状態で、イニシエータ228
の作動されると、第一閉鎖ディスク236が破壊され、
かつ推進剤258が燃焼される。推進剤から生じる燃焼
ガスは第一の室501内の圧力を高めた後、伝火チュー
ブ503及びアスピレータノズル274を介して第二の
室502内の圧力を高める。その圧力はバルブ320を
第二の室502の壁に向かって移動させ、入口316を
閉鎖させる。そして、燃焼ガスはアスピレータノズル2
74からパイプ505内に噴射され、第二の閉鎖ディス
ク290を破壊する。
【0127】すると、第二の室502内の圧力が一時的
に低下し、バルブ320が入口316を開放する。よっ
て、加圧媒質は入口316を通って第二の室502、並
びにパイプ505内に進入する。その後、加圧媒質中の
酸素は第二の室502並びにパイプ505内において燃
焼ガス中の一酸化炭素及び水素と化学的に反応して、二
酸化炭素及び水に変換される。これらの高圧の二酸化炭
素、水、及び加圧媒質中のアルゴンは出口286を通
り、ディフューザ508からエアバッグ(図示略)に供
給されて、エアバッグを膨張させる。
【0128】上記のように、この実施の形態では第二の
室502が第一の室501に比べて小さく設定され、か
つアスピレータノズル274に近接して第二の閉鎖ディ
スク290が配置されている。従って、図5及び図8に
示すインフレータと同様の作用効果を発揮することに加
え、第一及び第二の室501,502内における燃焼ガ
スの圧力の増加が迅速に行われて、そのディスク290
の破壊を迅速に行うことができる。
【0129】また、第一の室501内に多数の通気孔5
04を備えた伝火チューブ503が配置されているた
め、各通気孔504を燃焼ガスが通過するときにその流
速を早めることができる。これは、ディスク290の早
期破壊を補助する。
【0130】尚、伝火チューブ503は図5の実施の形
態にも適用できる。また、図5、図8の実施の形態にお
けるアスピレータノズルの開口面積と、抽気口の開口面
積の総和とについては、第一の室へ加圧媒質を導くか、
あるいは、推進剤の燃焼ガスを加圧媒質側へ導くかによ
って、どちらの面積を大きくするかを決定することがで
きる。
【0131】表2は、図5,8,14に示す各インフレ
ータの物理的特性、すなわち本発明の特徴を示す。例え
ば、表2は推進剤グレイン、推進剤ガス及び加圧媒質の
数値範囲を示す。
【0132】
【表2】 表2に示す各特性値が下限値を下回ると、エア安全バッ
グを膨張させるのに十分な量のガスが得られない。ま
た、各特性値が上限値を上回ると、インフレータ全体を
十分に小型化することができなくなる。更に、本発明の
インフレータでは表2に示す推進剤の重量に関する条件
を備えることは必須である。しかし、他の特性について
は、必要に応じて適宜に選択可能である。
【0133】図16(A)は本発明を具体化した別の実
施態様におけるハイブリッドインフレータを示し、図1
の膨張式安全システム10に組み入れることが可能であ
る。インフレータ614はエア/安全バッグ18(図
1)に供給するための加圧媒質620を備えたシリンダ
型のインフレータハウジング622と、加圧媒質620
を膨張させるための推進ガスを発生してエア/安全バッ
グ18への流れを増大させるガス発生器624とを備え
る。
【0134】このインフレータ614は、車両のシート
やドアに装着され、車両に側方から衝撃が加わったとき
に、乗員を保護するために使用される(例えば、側方衝
撃インフレータ)。加圧媒質620はアルゴンなどの不
活性ガスと酸素とを含んでいる。
【0135】インフレータハウジング622の右端の開
口642にはガス発生器ハウジング644が溶接により
固定され、その一部がインフレータハウジング622内
に配置されている。ガス発生器ハウジング644の収容
室645内には燃焼時に推進ガスを発生する推進剤64
6が収容され、かつ、点火アッセンブリ648が装着さ
れている。ガス発生器ハウジング644及び点火アッセ
ンブリ648はインフレータハウジング622の軸線6
17上に配置されている。
【0136】前記推進剤646はニトラミン系であり、
例えば、約70重量%のRDX(ヘキサハイドロトリニ
トロトリアジン)、約5から約15重量%のセルロース
アセテート及び約5から約15重量%のGAP(グリシ
ジルジアジドポリマー)を含むものが望ましい。この推
進剤は燃焼時に一酸化炭素及び水素を含んだ可燃性ガス
を発生する。
【0137】ガス発生器ハウジング644はその内端に
連通孔650を備え、その連通孔650は常には第一デ
ィスク652によって閉鎖されている。インフレータハ
ウジング622の左端開口625にはリング状のコネク
タ626が溶接により固定されている。コネクタ626
の左端の開口628にはキャップ状のディフューザ63
0が固定されている。ディフューザ630は周壁630
a及び頂壁630bを備え、その周壁630aには複数
の通気口632が形成されている。ディフューザ630
はインフレータハウジング622の軸線617上に配置
され、かつ、エア/安全バッグ18(図1)に接続され
ている。
【0138】前記コネクタ626の右端の開口はインフ
レータハウジング622の出口634を構成している。
その出口634には第二ディスク636が装着され、常
にはその出口634を閉鎖している。前記ディフューザ
630はこの出口634に連通する開口630cを備え
ている。また、この出口634を覆うように前記コネク
タ626には複数の通気口638を備えたキャップ64
0が装着されている。従って、インフレータハウジング
622の内部は常には2つのディスク636,652及
びインフレータハウジング622の周壁によって密閉さ
れている。また、第一ディスク652及び第二ディスク
636の破壊時には、連通孔650により、収容室64
5がインフレータハウジング622の内部に連通し、通
気口638により、インフレータハウジング622の内
部が出口634に連通する。
【0139】前記第一ディスク652と第二ディスク6
36との間の間隔は約20mmから約70mmであるこ
とが望ましい。この間隔が下限値を下回ると、エア/安
全バッグ18(図1)を膨張させるのに十分な量のガス
が得られず、上限値よりも大きいと、インフレータが十
分に小型化されない。前記インフレータハウジング62
2内の加圧媒質の量は、約40cm3 から約100cm
3 である。この加圧媒質620の量は上記の間隔と同様
の理由に基づいて設定される。より好ましくは、約50
cm3 から約90cm3 である。また、インフレータハ
ウジング622の内部は4000psi程度の高圧に保
たれている。
【0140】さて、前記検出器612からの信号に応じ
て点火アッセンブリ648が作動されると、推進剤64
6が燃焼して、可燃性ガスを発生する。このガスは一酸
化炭素及び水素を含有している。また、このガスはガス
発生器ハウジング644内の圧力を高め、第一ディスク
652を破壊する。すると、可燃性ガスは連通孔650
を通ってインフレータハウジング622内に流入し、そ
こで加圧媒質620と混合される。
【0141】加圧媒質620は酸素を含んでいる。この
酸素は可燃性ガス中の一酸化炭素及び水素と反応して二
酸化炭素及び水蒸気を生成する。前記可燃性ガスはイン
フレータハウジング622内の圧力を高め、その圧力が
通気口638を介して第二ディスク636に作用する。
すなわち、ガスはキャップ640の端部壁641の周り
を流れて、孔638に進入しなければならない。これ
は、ハウジング622内におけるより完全な燃焼を容易
にする。従って、キャップ640の端部壁641はいわ
ば推進剤トラップとして機能し、インフレータ614に
対する出口に配置されている。
【0142】第二ディスク636付近の圧力が増大する
ことにより、同第二ディスク636が破断される。第二
ディスク636が破断された際、高圧の二酸化炭素、水
蒸気及び不活性ガスが出口634及びディフューザ63
0の通気口632を通ってエア/安全バッグ18(図
1)に供給される。従って、エア/安全バッグ18(図
1)は効果的に所定の時間内に所定量膨張する。
【0143】上記のようにこの実施態様では、第一、第
二のディスク652,636及びディフューザ630が
インフレータハウジング622の軸線617上に配置さ
れているため、インフレータ全体をコンパクトなシリン
ダ型に形成することができる。よって、車両のドアやシ
ートの内部などの限られたスペース内に対しても、ドア
やシートの形状を変更することなく、確実に装着するこ
とができる。
【0144】また、この実施態様では、推進剤646が
その燃焼時に一酸化炭素及び水素を含む可燃性ガスを発
生する。そのガスは加圧媒質620中の酸素と反応して
二酸化炭素及び水に変換される。従って、搭乗者にはほ
とんど無害のガスによってエア/安全バッグ18(図
1)を膨張させることができる。
【0145】前記ディフューザ630はキャップ状をな
すとともに周壁630a及び頂壁630bを備え、かつ
前記出口634に連通する開口630cを備え、周壁6
30aには開口630cに連通する複数の孔632を有
している。従って、インフレータハウジング622から
ガスが放出されるとき、複数の孔632から四方にガス
を噴射してエア/安全バッグ18(図1)をより一層効
率的に膨張させることができる。
【0146】図16(B)は図16(A)におけるイン
フレータの変形例を示す。この変形例では、ガス発生器
ハウジング624がベース部分660と室部分662と
から構成されている。ベース部分660は点火アッセン
ブリ648を支持している。室部分662は推進剤64
6を収容している。ディスク664はベース部分660
と室部分662との間に配置され、それらによって挟持
されている。ディスク664は室部分662の貫通孔6
66を常には閉鎖している。室部分662は連通孔65
0を介してインフレータハウジング622に連通してい
る。従って、室部分662の内部は圧力下にある。
【0147】点火アッセンブリ648が動作されると、
点火アッセンブリ648はディスクを直接破壊し、かつ
推進剤を燃焼させて可燃性ガスを発生させる。可燃性ガ
スは加圧媒質620中の酸素と反応して、二酸化炭素及
び水蒸気に変換される。従ってエア/安全バッグが搭乗
者に対して実質的に無害のガスによって膨張させられ
る。
【0148】貯蔵ガスハウジング354を形成する1つ
の方法を、図17,18及び19に示す。一般に、貯蔵
ガスハウジング354は、軸線方向に圧縮もしくはすえ
込みされた1本のチューブ470をすえ込みすることに
よって形成される。チューブ470は、ほぼ円筒状の側
壁474を有し、上端及び下端部478,482が軸方
向に間隔をおいて配置されている。一つの実施の形態に
おいて、貯蔵ガスハウジング354の形成に用いられる
チューブ470は、熱間圧延され、かつ冷間成形され、
継ぎ合わされたものであり、このようなシームドチュー
ブは、全体にわたってほぼ均一の特性を有する(例え
ば、ピッツバーグ・チューブ・コーポレーションから入
手可能な外径3・1/4インチ(約82.6mm)のも
の)。チューブ470に適する材料としては、貯蔵ガス
ハウジング354に関して、既に記載されたものも含ま
れる。前述の寸法を有し、かつ前述のように運転席に適
用できるインフレータ350を供給するため、このチュ
ーブは一般的には全長が約2・1/2インチ(約63.
5mm)以下、側壁の厚さが約3/32インチ(約2.
4mm)以下、外径が約3・1/4インチ(約82.6
mm)以下となっている。
【0149】チューブ470は、上側ダイ490と下側
ダイ508の相互作用によって、貯蔵ガスハウジング3
54の形状に順応させられる。上側ダイ490及び下側
ダイ508は、それぞれ環状の溝494,512を有
し、これら環状の溝は、いずれもほぼ凹状をなしてい
る。各溝494,512は内壁、外壁(各ダイの中心を
通る長手方向の軸に関して)及びそれらの間に配置され
た底壁を有する点に特徴を有する。内壁及び外壁は各溝
の内側部分と外側部分の深さをほぼ定義する。これらの
各種のセグメント(即ち、内壁、外壁及び底壁)は円弧
状に形成され、一つの実施の形態においては各溝49
4,512は実際には単一の半径によって定義されてい
る。
【0150】上側ダイ490の外周部498は、上側ダ
イ490の内周部500に関してオフセットされてい
る。特に、外周部498は、上側基準面504内に含ま
れているが、内周部500は、上側基準面504より上
に位置している。同様に、下側ダイ508の外周部51
6は、下側ダイ508の内周部520に関してオフセッ
トされている。特に、外周部516は、下側基準面52
4内に含まれているが、内周部520は、下側基準面5
24より下に位置している。
【0151】上側及び下側ダイ490,508は軸線方
向に配列されており、特にこれらのそれぞれの溝49
4,512が図17に示すように互いに向かって突出し
て配列されている(例えば、溝494、512は対向す
るように配置されている)。チューブ470は、上側及
び下側ダイ490,508の間に配置され、かつチュー
ブ470の外径は、一般的には溝494,512の各々
の外径に極めて近いあるいは等しいように選択される。
上側490及び下側ダイ508は、それぞれが軸線方向
にお互いに向かって進められる。その結果、チューブ4
70は、図18,19に示すように、軸線方向に圧縮さ
れ、上側及び下側ダイ490,508のそれぞれの溝4
94,512の形状にほぼ順応させられる。一つの実施
の形態において、ダイ490,508は毎分約10イン
チの速度で相対的に軸線方向に互いに向かって進めら
れ、その際、約40トンの力が加えられる。
【0152】一般に、ダイ490,508が上記のよう
に軸方向へ相対的に進められる結果、チューブ470の
上半部は上側ダイ490の溝494に順応させられ、チ
ューブ470の下半部は下側ダイ508の溝512に順
応させられる。溝494,512がそれぞれ単一半径に
よって形成されている場合、チューブの側壁474のほ
ぼすべての部分がある程度半径方向内方へ押しつけられ
る。
【0153】更に、ダイ490、508間の相対的な移
動がある程度まで及んだとき、上側ダイ490に順応さ
せられていたチューブ470の端部は下側ダイ508に
向かって突出し、一方、下側ダイ508に順応させられ
ていたチューブの端部は上側ダイ490に向かって突出
する。
【0154】図18に示すように、前記圧縮順応におい
て、チューブ470の上端部478及び下端部482
は、上側及び下側ダイ490,508によってチューブ
470に軸線方向に圧力が加えられた場合、上側及び下
側ダイ490,508のそれぞれの溝494,512を
区画形成する面にほぼ沿って進む。チューブ470の圧
縮係合は、チューブ470の初期長さ及び/あるいは溝
494,512の形状に依存するので、図19に示すよ
うに、この圧縮係合によりチューブ470の上端及び下
端部478,482は、各々が中間基準面486に向か
って内方に延びる。これは、チューブ470の2つの端
部がほぼ互いに向かって突出し、よって、対向するダイ
に向かって突出することを意味する。しかも、半径方向
内方に配置された環状の溝488は、ダイ490,50
8の操作完了後もそのままの形状にて維持されうる。す
なわち、チューブ470は、閉じた面、ドーナッツ状外
面あるいは真のトロイドを形成するために、すえ込み加
工される必要はない。図19及び図8に示すように、貯
蔵ガスハウジング354の半径方向内方の部分は実際に
は開口しており、ほぼC字型横断面を呈している。貯蔵
ガスハウジングの断面は180度を越える角度範囲を有
する円弧に沿って延びている。このように、貯蔵ガスハ
ウジング354の外側側壁は、ほぼトーラス状もしくは
トロイダル状の形状を有していると特徴づけることもで
きる。
【0155】図示した実施の形態において、チューブ4
70の長さは、それぞれ上側及び下側ダイ490,50
8の第1及び第2の円弧の長さ528,532の総和よ
りも長くならないように選択されている。これによりチ
ューブ470全体がすえ込みの間に、「支持される」こ
とを許容し、貯蔵ガスハウジング354のほぼC字型断
面が得られる。第1の円弧の長さ528は、上側ダイ4
90の環状の溝494の凹みの度合いを定義し、第2の
円弧の長さ532は、下側ダイ508の環状の溝512
の凹みの度合いを定義する。この長さのチューブ470
を選択することによって、たとえ上側及び下側ダイ49
0,508が完全に係合(図示しない)することによっ
て閉じた面が形成されたとしても(例えば上側及び下側
ダイが対面すると、溝によって閉じた面が形成されるよ
うな場合)、ほぼC字型の断面が形成される。図示した
実施の形態において、上側及び下側ダイ490,508
のそれぞれの内周部500,520は係合しないので、
チューブ470の長さは、第1及び第2の円弧の長さ5
28,532の前記の合計より長くなるように選択する
ことができ、かつ、内側の環状の溝488を提供するこ
とができる。しかしながら、すえ込みの間、チューブ4
70のすべての部分が関連する溝494,512にほぼ
係合していることが望ましく、従って、チューブ470
の長さは、前記のように特定するのがよい。
【0156】図示した実施の形態においては、前述のよ
うに、上側及び下側ダイ490,508の表面の間で、
それぞれの対応する溝494,512の近傍にて、オフ
セットも存在する。すなわち、上側ダイ490の外周部
498、特に少なくとも溝494に近接してかつ溝から
半径方向外方に位置する部分は、上側ダイ490の内周
部500、特に少なくとも溝494に近接してかつ溝か
ら半径方向内方に位置する部分に関してオフセットされ
ている。さらに、下側ダイ508の外周部516は、特
に少なくとも溝512に近接してかつ溝から半径方向外
方に位置する部分は、下側ダイ508の内周部520、
特に少なくとも溝512に近接してかつ溝から半径方向
内方に位置する部分に関してオフセットされている。こ
れにより、ダイ490,508が係合される際に、図1
9に示すように、上側及び下側ダイ490,508の外
周部498,516は係合するが、内周部500,52
0は、垂直方向に離間している。従って、チューブ47
0の長さが、前記のように、第1及び第2の円弧52
8,532の長さの総和よりも長くならないように選定
されていれば、チューブ470は、すえ込みの間も支持
され、貯蔵ガスハウジング354は、ほぼC字型横断面
に形成される。
【0157】貯蔵ガスハウジング354が所望の形状に
形成されると、中央ハウジング358を中央開口内53
6に配置することができる。中央ハウジング358は、
前記のような形式の単一の材料から打ち抜き加工するこ
とができ、かつ、一般的には貯蔵ガスハウジング354
内に設置する前に組み立てられる(例えば、第1のチャ
ンバ394及び第2のチャンバ418が形成され、推進
体粒子404が第1のチャンバ394内に収容され
る)。図8に示すように、中央ハウジング358の高さ
は、貯蔵ガスハウジングより高くなっている。(例え
ば、中央ハウジング358の上端部は、貯蔵ガスハウジ
ング354の最上端の部分を含む基準面を越えて垂直に
延びている)。中央ハウジング358が適切な位置に置
かれた後、インフレータ350の内部をシールするため
に溶接450,454が実施される。その後、所定の膨
張媒体がインフレータ350に供給される(例えば、貯
蔵ガスハウジング354に穴を開け、圧力をかけられた
ガスをここに供給し、その後再びハウジング354をシ
ールすることによって)。
【0158】図20は金型の変形例を示す。この変形例
では、一対の保持部材530が設けられている。これら
の保持部材530は、チューブ470の第1及び第2端
部を前記第1及び第2のダイ490及び508の間に配
置する際に、そのチューブ470に両側外方から係合し
て所定位置に保持する。また、これらの保持部材530
は第1及び第2のダイ490及び508が互いに接近し
始める前に、所定の図示しない駆動手段により、前記チ
ューブ470から離間させられる。従って、この変形例
では、チューブ470を金型内の所定の位置に正確に配
置することができる。
【0159】図20及び21に示すように、第1及び第
2のダイ490及び508における溝494,512の
内周縁は、円弧の内端から、対向するダイ490又は5
08に向かって延びる直線部分に沿って形成された第1
の面532,534を備えている。溝494,512の
外周縁は円弧の外端から保持部材530の外方へ向かっ
て延びる直線部分に沿って形成された第2の面536,
538を備えている。チューブ470の上端及び下端は
チューブ470を金型にセットしたときに、対応する第
2の面536,538に係合する。ハウジングの成形を
終了する時には、チューブ470の上端及び下端が第1
の面532,534に係合する。
【0160】次に、上記の原理を使用しているが、図2
及び図5に示すものと類似したシリンダ状のハウジング
34,204及びの製造方法について、図22から24
に従って説明する。これらのハウジング34,204は
基本的には図8に示す前記貯蔵ガスハウジング350と
同様に(例えば、貯蔵ガスハウジング350に類似した
形状を有するようにハウジング34,240の端部を形
成するため)、チューブ670をすえ込み加工すること
によって形成される。但し、そのチューブ670は貯蔵
ガスハウジング350用のチューブ470よりも長く、
例えば、ハウジング34のチューブは一つの実施の形態
では251mmの長さを有し、一つの実施の形態のハウ
ジング204のチューブは139mmの長さを有する。
チューブの長さの好適な範囲は100mmから300m
mであり、最適範囲は130mmから260mmであ
る。
【0161】このチューブ670は円筒形の周壁及び軸
方向に離間した上端678及び下端682を有する。周
壁の厚さは、好適には2mmから4mm、最適には2.
5mmから3.5mmである。チューブ670の外径は
好適には40mmから75mmであり、最適には55m
mから65mmである。チューブの長さ、厚さ及び外径
は貯蔵ガスハウジング中の貯蔵ガスの量、貯蔵ガスの圧
力、及びインフレータが装着される車両中のスペースの
大きさを含む各種のパラメータに応じて選択可能であ
る。
【0162】チューブ670は図22に示す下方の第1
のダイ608及び上方の第2のダイ690によってハウ
ジング34,204に成形される。第1のダイ608及
び第2のダイ690は図17の各ダイとほぼ同一の形状
の第1及び第2のリング溝612及び694を備えてい
る。各ダイ608,690の周壁610,692はチュ
ーブ670の長さに応じて図17の各ダイよりも長く形
成されている。
【0163】図22に示すように、第1及び第2のダイ
608,690にチューブ670が装着され、そのチュ
ーブ670の上端678及び下端682が対応するリン
グ溝612,694に係合された時、両ダイ608,6
90の間には所定の大きさL10のギャップが形成され
る。前記ギャップ内には、チューブ670からハウジン
グを成形する際のダイ608,690のストロークを調
節するための一対のスペーサ700が着脱可能に装着さ
れている。各スペーサ700は所定の厚さtを有する。
前記リング溝612,694を形成する2つの円弧は同
一の半径を有し、かつそれぞれL31及びL21で表さ
れる長さを有する。前記各円弧はそれぞれ90度以上1
80度未満の角度範囲を備える。前記ギャップの大きさ
L10は前記円弧の長さの和L21+L31に等しい
か、それよりも大きく設定される。この実施の形態では
両者が等しく設定されている。また、当然のことなが
ら、前記円弧の長さの和L21+L31はチューブ67
0の長さよりも短い。
【0164】前記チューブ670からハウジング34,
204が形成されるとき、前記第1及び第2のダイ60
8,690が互いに接近するように移動して、図23に
示すように、それらの対向端部がそれぞれ前記スペーサ
700に係合する。ここまでの両ダイ608,690の
移動距離はL10−tで表される。このとき、チューブ
670の上端及び下端は対応する円弧の全長L21また
はL31の内、L20またはL30に相当する距離だけ
移動する。距離L20はL21よりも小さく、距離L3
0はL31よりも小さい。そして、L10−t=L20
+L30の関係が成立する。
【0165】その後、スペーサ700がダイ608,6
90から取り外され、第1及び第2のダイ608,69
0がさらに互いに接近するように移動して、図24に示
すように、それらの対向端部が互いに係合する。この時
点で、ハウジング34,204の成形が終了する。従っ
て、ダイ608,690の全ストロークはL10=L2
1+L31で表される。その後、両ダイを互いに離間さ
せれば、ハウジング34,204をダイから取り外すこ
とができる。ハウジング34、204は中央開口を備
え、その中央開口は両端すなわち、第1端及び第2端に
おいて開口している。ハウジング204の第1端及び第
2端には開口の大きさを調節するための研削加工が必要
に応じて施される。
【0166】尚、端部の湾曲の度合いは図23に示す状
態でプレス動作を終了することによって調節することが
可能である。また、円弧の半径やスペーサの厚さを変更
することにより、端部の湾曲の度合いを調節することも
できる。これはハウジング34または204の設計の自
由度を増大させる。
【0167】次に、上記のように製造したハウジング2
04を用いて、図5に示すインフレータを組み付ける手
順について説明する。まず、中央ハウジング216が組
み立てられる。中央ハウジング216は径の異なる2本
のパイプから構成されている。大径のパイプはガス発生
器ハウジング212を構成し、小径のパイプは第二ハウ
ジング278を構成している。
【0168】大径のパイプの一端にはスクリーン266
及びアフターバーナーノズル274が装着される。一端
に弁320を装着した小径のパイプを大径のパイプの一
端に挿入して、両パイプを部分的に重ね合わせる。この
とき、ノズル274の先端は弁320内に配置される。
その後、両パイプの重ね合わせ部分において溶接250
により両パイプが連結される。次に、連結されたパイプ
の大径パイプ側の開放端(第1端)に、イニシエータを
収容したアダプター224が溶接によって固定されて、
中央ハウジング216の組立が完了する。
【0169】引き続き、予めアフターバーナーアダプタ
282及び第二の閉鎖ディスク290が装着されたボス
294が、ハウジング204の中央開口の第1端に挿入
されて溶接により固定される。次に、連結されたパイプ
がハウジング204の中央開口の第2端からハウジング
204内に挿入され、その連結されたパイプの小径パイ
プ側の開放端がアフターバーナーアダプター282に嵌
合される。最後に、アダプター224をハウジング20
4の第2端に溶接により固定すれば、図5のインフレー
タ202の組立が終了する。
【0170】図25は図1の膨張式安全システム10に
使用可能な別の実施の形態に基づくハイブリッドインフ
レータを示す。ハイブリッドインフレータ800は円筒
形インフレータ、即ち貯蔵ガスハウジング862を含
む。貯蔵ガスハウジング862は適切な加圧媒質868
(例:一つ以上の液体及び/または一つ以上のガスを含
む加圧流体)と、エア/安全バッグ18(図1参照)へ
のフローを増大させるための適切なガス/熱発生剤、即
ち推進剤818(例:システムの膨張能力を増大すべく
使用される熱の少なくとも約85%は推進剤818の燃
焼によって形成される)を内包する円筒形ガス発生器8
04と、加圧媒質868の放出(インフレータ800及
びエア/安全バッグ18(図1参照)の間の流路を形成
することにより実現)及び推進剤818の点火を実現す
るための活性化アセンブリ832と、フローをインフレ
ータ800からエア/安全バッグ18(図1参照)まで
案内するためのディフューザ890とを有する。インフ
レータ800はガンタイプ推進剤及び/または混成推進
剤からなる組成物と、複数の成分を含む加圧媒質802
(例:一つの成分は酸素であり、他方の成分は少なくと
も一つの不活性流体(例:気体/液体)である)とを有
することが好ましい。インフレータ800はディフュー
ザ890の“上流”に配置されたアフターバーナーチュ
ーブ870を含む。アフターバーナーチューブ870は
フローがディフューザ890を通ってインフレータ80
0から排出される前に同フローの十分な燃焼を可能にす
る。
【0171】インフレータ800の一部は加圧媒質86
8を静的状態、即ち活性化アセンブリ832の始動前に
含有する圧力容器を形成している。一般的に、活性化ア
センブリ832は貯蔵ガスハウジング862の一端を閉
鎖するとともに、第一の溶接部852を有する。第一の
溶接部852は貯蔵ガスハウジング862と、活性化ア
センブリ832の活性化アセンブリハウジング834と
を結合し、かつシールを形成している。貯蔵ガスハウジ
ング862の他端はアフターバーナーチューブ870及
びディフューザ890によって閉鎖されている。アフタ
ーバーナーチューブ870及びディフューザ890は別
のシールを形成する溶接部896,898により貯蔵ガ
スハウジング862に対してそれぞれ固定されている。
インフレータ800の他のシールは以下に詳述する。加
圧媒質868は貯蔵ガスハウジング862の壁に形成さ
れた充填ポート864を通じて組立済みインフレータ8
00内に案内される。所望の量の加圧媒質868をイン
フレータ800に対して充填した後、充填ポート864
は貯蔵ガスハウジング862に対して適切に固定された
プラグ866(例:充填ポート864の内部及び/また
は表面に対して圧入及び/または溶接によって取付けら
れたスチールボール)によってシールされる。
【0172】静的状態中、加圧媒質868はインフレー
タ800内の複数の室内に収容されている。そして、同
複数の室はインフレータ800からのフローの流出を動
作中に可能にする流路を形成すべく互いに連通されてい
る。ガス発生器804はガス発生器ハウジング806を
有する。ガス発生器ハウジング806は貯蔵ガスハウジ
ング862と同心をなすように同貯蔵ガスハウジング8
62内に配置されるとともに、第一の室882を画定し
ている。推進剤818はガス発生器ハウジング806の
第一の室882内に収容されている。第二の室884は
ガス発生器ハウジング806の第一の室882に対して
連通されている。第二の室884は加圧媒質868を静
的状態中、即ち活性化アセンブリ832の始動前に収容
している。第二の室884は貯蔵ガスハウジング862
及びガス発生器804の間の環状空間と、貯蔵ガスハウ
ジング862及びアフターバーナーチューブ870の間
の環状空間とによってそれぞれ部分的に形成されてい
る。第一の室882及び第二の室884の間は常に連通
されている。この結果、静的状態中、即ち活性化アセン
ブリ832の始動前において、ガス発生器ハウジング8
06内の第一の室882も加圧媒質868を有する。
【0173】ガス発生器ハウジング806は第一の端8
10及び第二の端812を有する。ガス発生器ハウジン
グ806の第一の端810は活性化アセンブリ832の
一部によって閉鎖されている。以下に詳述するように、
これはインフレータ800内における加圧媒質868の
保持を静的状態において補助する。ガス発生器ハウジン
グ806の第二の端812は同ガス発生器ハウジング8
06の第一の端810より僅かに大きい直径を有し、か
つ開放されている。更に、ガス発生器ハウジング806
の第二の端812はアフターバーナーチューブ870の
一部から放射方向に外側へ離間した位置に配置されてい
る。この空間は第二の室884の一部と見なすか、また
は第二の室884と、オリフィススリーブ872によっ
て画定された第三の室886との間の流路の一部と見な
し得る。
【0174】第二の室884及び第三の室886間の連
通は少なくとも一つ、好ましくは複数のオリフィススリ
ーブポート873によって形成されている。オリフィス
スリーブポート873はオリフィススリーブ872上に
放射方向に互いに離間して形成されており、かつ常に開
放されている。オリフィススリーブ872はアフターバ
ーナーチューブ870及びガス発生器804を接続して
いる。オリフィススリーブ872の一端はガス発生器8
04の第二の端部壁824に対して適切に固定されてい
る(両者の端をそれぞれ折曲げて互いに結合するクリン
プ結合を使用)。更に、ガス発生器804の第二の端部
壁824はガス発生器ハウジング806の第一の室88
2の一端を閉鎖している。オリフィススリーブ872の
他端は溶接部880によってアフターバーナーチューブ
870の端に対して結合されている。静的状態中、即ち
活性化アセンブリ832の始動前において、加圧媒質8
68を第一の室882、第二の室884及び第三の室8
86内にそれぞれ保持すべく第三の室886をシールす
る。このシールを実現すべく、第二のディスク874は
アフターバーナーチューブ870の端及びオリフィスス
リーブ872の間に配置され、かつ溶接部880によっ
て同位置に保持されている。第二の閉鎖ディスク874
はインフレータ800及びエア/安全バッグ18(図1
参照)の間の主分離部分を形成するとともに、出力ディ
スクとして特徴付けできる。
【0175】第二の閉鎖ディスク874はインフレータ
800内の中間位置に配置し得る。本実施の形態におい
て、第二の閉鎖ディスク874は貯蔵ガスハウジング8
62内において同貯蔵ガスハウジング862のほぼ中央
に配置されている。貯蔵ガスハウジング862の2つの
端の間の距離をL1とする。一つの実施の形態におい
て、前記の第二の閉鎖ディスク874の“中間”位置は
貯蔵ガスハウジング862の両端からL1の少なくとも
40%の距離それぞれ離間した位置(範囲内)に配置さ
れているとして特徴付けできる。
【0176】アフターバーナーチューブ870は第二の
閉鎖ディスク874が以下に詳述するように破断、即ち
開放された後で第三の室886に対して連通される。そ
して、アフターバーナーチューブ870は複数のディフ
ューザ・ポート894及びディフューザ・スクリーン8
92を有するディフューザ890に対して接続されてい
る。ディフューザ890から放出されたフローはエア/
安全バッグ18(図1参照)内に案内される。アフター
バーナチューブ870及びディフューザ890はインフ
レータ800に対する出口通路を形成している。ディフ
ューザ890に対して接続されたアフターバーナーチュ
ーブ870の一端は末広形状の端部領域876を有す
る。この端部領域876は第二のディスク874に対し
て接続されたアフターバーナーチューブ870の他端よ
り大きい直径を有するとともに、インフレータ800か
ら放出されるフローの流速を減少させる。
【0177】第一の室882はガス発生器804内に配
置されている。より詳細には、第一の室882は中空伝
火チューブ814によって画定されている。伝火チュー
ブ814はガス発生器ハウジング806及び環状保持器
828と同心をなすように同ガス発生器ハウジング80
6及び環状保持器828の内部に配置されている。そし
て、環状保持器828はガス発生器ハウジング806の
内面及び伝火チューブ814の外面に対してそれぞれ当
接している。推進剤818は保持器828と、活性化ア
センブリ832に隣接したガス発生器ハウジング806
の第一の端810との間において、伝火チューブ814
の放射方向外方に配置されている(例えば、推進剤81
8を点火中に損傷する可能性を低減するため)。
【0178】少なくとも一つ、常には複数のガス発生器
出口ポート808が貯蔵ガスハウジング862と、ガス
発生器ハウジング806、より詳細には同ガス発生器ハ
ウジング806内の推進剤818が配置された第一の室
882とを常に連通すべくガス発生器ハウジング806
に形成されている。出口ポート808は保持器828
と、ガス発生器ハウジング806の第一の端810との
間のガス発生器ハウジング806上に形成されている。
エア/安全バッグ18(図1参照)へのフローを増大さ
せるべく、推進剤818の全ての燃焼副産物及び活性化
アセンブリ832から流出した全ての副産物はガス発生
器出口ポート808を通じてガス発生器ハウジング80
6から流出させることが好ましい。これらの燃焼副産物
がインフレータ800の性能に対して悪影響を及ぼす可
能性を低減すべく、スクリーン820を少なくともガス
発生器出口ポート808を被覆するようにガス発生器ハ
ウジング806の内部に配置し得る。
【0179】推進剤818は活性化アセンブリハウジン
グ834を有する活性化アセンブリ832によってガス
発生器ハウジング806内で点火される。貯蔵ガスハウ
ジング862及びガス発生器ハウジング806は静的状
態、即ち活性化アセンブリ832の始動前に加圧媒質を
有する。このため、好ましくは気密シールを形成すべ
く、活性化アセンブリハウジング834は貯蔵ガスハウ
ジング862と、ガス発生器ハウジング806の第一の
端810とに対して第一の溶接部852及び第二の溶接
部854を介してそれぞれ結合されている。活性化アセ
ンブリハウジング834は推進剤818の点火を招来す
る燃焼生成物を形成する適切なイニシエータ836
(例:電気式導火爆管または適切な他の火工装置)を保
持している。イニシエータ836をインフレータ800
内において加圧媒質868から分離し、さらにはインフ
レータ800に対するシールを形成すべく、第一の閉鎖
ディスク858はガス発生器804及びイニシエータ8
36の間に配置されている。本実施の形態において、こ
れは第一の閉鎖ディスク858を第三の溶接部856に
よって互いに固定されたガス発生器804の第一の端部
壁822(同第一の端部壁822は伝火チューブ814
の一方の端上に折り曲げられている)と、活性化アセン
ブリハウジング834の端との間に配置することによっ
て実現される。
【0180】円筒形伝火チューブ814はガス発生器ハ
ウジング806に対して同心をなすように同ガス発生器
ハウジング806内に配置されている。更に、円筒形伝
火チューブ814は活性化アセンブリ832の始動によ
って形成された燃焼生成物の“フロー”を収容すべくイ
ニシエータ836に対して整合されている。推進剤81
8はガス発生器ハウジング806の第一の室882内、
即ち伝火チューブ814の放射方向外方に配置されてい
る。イニシエータ836の始動によって形成される圧力
波、即ちパルスは推進剤818の燃焼特性を変化させる
亀裂を推進剤818のグレインに形成し得る。伝火チュ
ーブ814は前記の圧力波、即ちパルスの発生の可能性
を低減することにより、活性化アセンブリ832の始動
が推進剤818に対して好ましくない衝撃を及ぼす可能
性を低減する。活性化アセンブリ832によって形成さ
れた燃焼生成物を推進剤818に対して接触させること
により同推進剤818を点火すべく同燃焼生成物を推進
剤に対して連通する。これを実現すべく少なくとも一
つ、好ましくは複数の伝火チューブポート816が伝火
チューブ814上に形成されている。複数の伝火チュー
ブポート816を伝火チューブ814の周囲において放
射方向に配置するとともに、同伝火チューブ814の長
手方向に互いに離間させ得る。
【0181】活性化アセンブリ832は同活性化アセン
ブリ832の能力を増大すべく適切な点火/ブースタ剤
859を有する(例えば、89重量%のRDX及び11
重量%のアルミニウム粉末を混合したRDX/アルミニ
ウムブースタ剤を使用できる。そして、同RDX/アル
ミニウムブースタ剤のうちの0.5〜5.0重量%を
0.5〜5.0重量%のヒドロキシプロピル−セルロー
スと置換してもよい)。点火/ブースタ剤859をイニ
シエータ836からの放出、即ち出力に対して整合させ
た状態で、同点火/ブースタ剤859をイニシエータ8
36及び推進剤818の間に配置可能である。イニシエ
ータ836の活性化により、同イニシエータ836内の
可燃性物質が点火される。そして、同可燃性物質の燃焼
により、点火/ブースタ剤859が点火される。イニシ
エータ836において形成された燃焼生成物と、点火/
ブースタ剤859から形成された燃焼生成物との少なく
とも一方を推進剤818に対して直接接触させ、かつ同
推進剤818を点火すべく、前記の燃焼生成物を伝火チ
ューブ814及び伝火チューブポート816を通じて推
進剤818まで案内する。点火/ブースタ剤859はパ
ウダーの形態をなす。このため、同点火/ブースタ剤8
59は薄壁カップ860内に収容されている。カップ8
60は伝火チューブ814の一方の端部の内側に配置さ
れている(例:端部内へのカップ860の圧入等によ
る)。更に、カップ860はイニシエータ836に対し
て指向された開放端と、同開放端の反対側に配置された
閉塞端とを有する。従って、推進剤818を点火するた
めの燃焼生成物は伝火チューブ816内を移動する。
【0182】活性化アセンブリ832の起動により、推
進剤818に点火される以外に、インフレータ800及
びエア/安全バッグ18の間の主分離部分である第二の
ディスク874が破断される。これにより、インフレー
タ800及びエア/安全バッグ18(図1参照)の間の
通路を形成する。これを実現すべく活性化アセンブリ8
32は発射体/バルブ838を有する。発射体/バルブ
838は点火/ブースタ剤859の反対側に位置する伝
火チューブ814の一端の内側に部分的に収容されてい
る。更に、発射体/バルブ838はイニシエータ836
及び点火/ブースタ剤859に対して整合され、さらに
は剪断リング850によって固定位置に保持されてい
る。また、発射体/バルブ838は伝火チューブ814
の一端を越えてガス発生器ハウジング806の第二の端
部壁824を貫通して延びている。更に、発射体/バル
ブ838は第二のディスク874に対して軸方向に整合
されるとともに、同第二のディスク874から離間して
いる。一般的に、活性化アセンブリ832(イニシエー
タ836及び/または点火/ブースタ剤859)から放
出された燃焼生成物は伝火チューブ814を通って案内
される。そして、同燃焼生成物は剪断リング850を破
壊し、かつ発射体/バルブ838を第二のディスク87
4を貫通して推進させるべく同発射体/バルブ838を
押圧する。これにより、加圧媒質868、推進剤ガス及
び他の燃焼生成物は第二の室884からオリフィススリ
ーブポート873を通って第三の室886内へ案内さ
れ、次いで破断された第二のディスク874を通ってア
フターバーナーチューブ870内へ案内され、さらには
ディフューザ890を通ってインフレータ800から放
出され、かつエア/安全バッグ18(図1参照)に向け
て案内される。
【0183】活性化アセンブリ832の発射体/バルブ
838はインフレータ800からのフローの流出を開始
させる他に別の役割を有する。特に、発射体/バルブ8
38は第一の室882内に存在する活性化アセンブリ8
32から形成された推進剤ガス及び他の燃焼生成物をガ
ス発生器804からガス発生器出口ポート808を通っ
て第二の室884内に流入させる。これは発射体/バル
ブ838の形状と、ガス発生器804に対する発射体/
バルブ838の取付け方法との少なくとも一方によって
提供される。発射体/バルブ838はイニシエータ83
6に向かって延びる第一の円錐形ヘッド840を有す
る。第一の円錐形ヘッド840は発射体/バルブ838
を伝火チューブ814の内面に沿って摺動させるべく、
同伝火チューブ814の内径より僅かに小さい最大直径
を有する。更に、発射体/バルブ838は第二のディス
ク874に向かって延びる第二の円錐形ヘッド842を
有する。第二の円錐形ヘッド842は第一のヘッド84
0の最大直径より小さい最大直径を有する。ボディ84
4は第一のヘッド840及び第二のヘッド842を結合
している。ボディ844は第一のボディ部分846及び
第二のボディ部分848を有する。第一のボディ部分8
46はガス発生器804の第二の端部壁824に対して
摺動可能に接している。第二のボディ部分848は第一
のボディ部分846から第二の端部壁824を越えて第
二のヘッド842まで延びている。第二のボディ部分8
48は第一のボディ部分846より小さい直径を有す
る。
【0184】静的状態、即ち活性化アセンブリ832の
活性化前において、発射体/バルブ838は剪断リング
850によって固定位置に保持されている。環状剪断リ
ング850は第一のボディ部分846に形成された溝内
に係止されている。更に、剪断リング850はガス発生
器804の第二の端部壁824と、伝火チューブ814
の一端との間に保持されている。活性化アセンブリ83
2を活性化した後、イニシエータ836及び点火/ブー
スタ剤859から形成された燃焼生成物は、発射体/バ
ルブ838を第二のディスク874を貫通して推進させ
るべく剪断リング850を剪断するのに十分な力を発射
体/バルブ838に対して付与する。発射体/バルブ8
38は前記の燃焼生成物によって駆動されるのみであ
り、推進剤818の燃焼によって形成された燃焼生成物
によって駆動されものではない。発射体/バルブ838
は第一のヘッド840がガス発生器の第二の端部壁82
4に対して当接するまで活性化アセンブリ832からの
燃焼生成物によって軸方向に移動される。第一のヘッド
840の直径は発射体/バルブ838が通過する第二の
端部壁824に形成された孔、即ち開口の直径より大き
いため、同第一のヘッド840は第一の室882をシー
ルする。この結果、ガス発生器804から流出するフロ
ーはガス発生器出口ポート808を通って第二の室88
4内に流入し、さらには前記の要領でインフレータ80
0から流出する。推進剤818の燃焼によって形成され
る第一の室882内の圧力は前記のシールを形成する発
射体/バルブ838の係合を維持する。しかし、第三の
室886内の圧力が動作中に第一の室882内の圧力よ
り高くなった場合、発射体/バルブ838はガス発生器
804の第二の端部壁824をシールすべくイニシエー
タ836に向かって軸方向に後方へ移動する。この移動
は第二のヘッド842がガス発生器804の第二の端部
壁824に対して係合するまで継続する。
【0185】図26は図1の膨張式安全システム10に
使用可能な別の実施の形態に基づくハイブリッドインフ
レータを示す。インフレータ900はハイブリッドであ
り、かつ2つの主な部材を有する。インフレータ、即ち
貯蔵ガスハウジング908はハイブリッドインフレータ
900の“低温ガス”成分を提供すべく加圧媒質を有す
る。中央ハウジングアセンブリ916は貯蔵ガスハウジ
ング908の中央部分を通って延びている。更に、好ま
しくは気密シールを形成すべく、中央ハウジングアセン
ブリ916は貯蔵ガスハウジング908に対して適切に
取付けられている(例:溶接部1028,1040にお
ける溶接による取付けなど)。中央ハウジングアセンブ
リ916は推進剤986を内包するガス発生器950を
形成している。エア/安全バッグ18(図1参照)に対
するフローを増大させるべく、推進剤986はハイブリ
ッドインフレータ900に対して“高温ガス”成分
(例:高温の推進剤ガス)を供給する(例えば、システ
ムの膨張能力を増大すべく使用される熱の少なくとも約
85%は推進剤986の燃焼によって形成される)。イ
ンフレータ900に使用する加圧媒質及び推進剤は前記
の加圧媒質及び推進剤であり得るとともに、前記の範囲
/相対量内で使用できる。
【0186】貯蔵ガスハウジング908は環状をなすと
ともに、インフレータ900の中心軸904に対して同
心をなすよう配置されている。貯蔵ガスハウジング90
8の上部は第一の半径R1によって画定されている。貯
蔵ガスハウジング908の下部は第二の半径R2によっ
て画定されている。半径R1の中心及び半径R2の中心は
垂直方向に互いに離間するとともに、垂直方向に互いに
整合されている。これにより、ほぼ円筒形をなす貯蔵ガ
スハウジング908の環状部分が形成される。一つの実
施の形態において、第一の半径R1及び第二の半径R2
それぞれ約0.6インチ(約15.24mm)である。
更に、第一の半径R1の中心及び第二の半径R2の中心は
垂直方向に約0.12インチ(3.05mm)互いに離
間している。
【0187】中央ハウジングアセンブリ916はインフ
レータ900の長手方向に延びる中心軸904の周囲に
配置されるとともに、ほぼカップ形の中央ハウジング9
20を有する。中央ハウジング920はほぼ円筒形の中
央ハウジング側壁924と、中央ハウジング側壁924
と一体成形された中央ハウジング底壁928と、開放端
932とを有する。中央ハウジング底壁928は中央ハ
ウジング側壁924から実質的に開放端932に向かっ
て内側に延びている。一つの実施の形態において、水平
基準面に対する中央ハウジング底壁928の角度は約2
6度である。この角度配置は構造的強度を高める。
【0188】中央ハウジング底壁928の中央部は活性
化アセンブリ954を収容すべく開口を有する。活性化
アセンブリ954は主ハウジング962を備えたホルダ
アセンブリ958を有する。主ハウジング962は好ま
しくは気密シールを形成すべく環状溶接部1032によ
って中央ハウジング底壁928に対して結合されてい
る。適切なイニシエータ974は主ハウジング962内
に収容されている。そして、オーリング970は別のシ
ールを形成すべくイニシエータ974及び主ハウジング
962の間に配置されている。活性化された際、イニシ
エータ974からの出力は同イニシエータ974に対し
て軸方向に整合された主ハウジング962の開口を通っ
て案内される。
【0189】ホルダアセンブリ958の端部キャップ9
66はイニシエータ974の一端を覆っている。更に、
端部キャップ966は同端部キャップ966の中央部を
貫通して延びる開口を有する。第一の閉鎖ディスク97
6は端部キャップ966の開口内に配置されるととも
に、端部キャップ966及び主ハウジング962の間に
保持されている。そして、端部キャップ966及び主ハ
ウジング962は環状溶接部1048によって互いに結
合されている。適切な点火/ブースタ剤990は第一の
閉鎖ディスク976を挟んでイニシエータ974の反対
側に位置するとともに、同第一の閉鎖ディスク976に
対して整合されている。一つの実施の形態において、点
火/ブースタ剤990はRDX/アルミニウムブースタ
剤である。RDX/アルミニウムブースタ剤は89重量
%のRDX及び11重量%のアルミニウム粉末を含む。
そして、同RDX/アルミニウムブースタ剤のうちの
0.5〜5.0重量%を0.5〜5.0重量%のヒドロ
キシプロピル−セルロースと置換してもよい。点火/ブ
ースタ剤990は活性化アセンブリ954の一部を構成
するとともに、推進剤986の点火を補助する。更に、
点火/ブースタ剤990は発泡体構造物内に収容し得
る。
【0190】隔壁936は中央ハウジング920内の中
間位置に配置されている。隔壁936は隔壁側壁940
及び隔壁底壁944を有する。隔壁側壁940の底部は
中央ハウジング側壁924の内部に圧入されている。更
に、隔壁側壁940の頂部は中央ハウジング側壁924
から放射方向に内側に離間している。第一の室978は
隔壁底壁944と、中央ハウジング920の底部と、活
性化アセンブリのホルダアセンブリ958とによって画
定されている。活性化アセンブリのホルダアセンブリ9
58は前記のように中央ハウジング底壁928内の開口
を閉鎖している。隔壁底壁944は適切な空間を隔壁底
壁944と、活性化アセンブリのホルダアセンブリ95
8の主ハウジング962に取付けられた端部キャップ9
66の一端との間に形成すべく第一の室978に対して
凹状、即ちドーム状をなす。
【0191】点火/ブースタ剤990は第一の室978
内に収容されている。更に、第一の室978は推進剤9
86を有する。この結果、第一の室978を形成する構
造物はガス発生器ハウジングを備えたガス発生器950
として特徴付けできる。複数の第一のポート982は第
一の室978を貯蔵ガスハウジング908に対して常に
連通している。貯蔵ガスハウジング908及び中央ハウ
ジング側壁924の間に形成された空間は第二の室91
2を形成している。従って、静的状態、即ち活性化アセ
ンブリ954の始動前において、加圧媒質はガス発生器
950の第一の室978内にも収容されている。
【0192】中央ハウジング920の開放端932はデ
ィフューザハウジング998を有するディフューザアセ
ンブリ994によって閉鎖されている。インフレータ9
00からの出力はディフューザアセンブリ994を通っ
て流れる。第三の室1020はディフューザアセンブリ
994、中央ハウジング920及び隔壁936によって
画定されている。第三の室1020は貯蔵ガスハウジン
グ908に対して常に連通されている。この連通を実現
すべく、放射方向に互いに離間した複数の第二のポート
1024が中央ハウジング側壁924に形成されてい
る。隔壁側壁940の頂端はディフューザハウジング9
98に対して係合している。このため、複数の隔壁スロ
ット948が隔壁側壁940の頂部にも形成されてい
る。各隔壁スロット948は隔壁側壁940の頂端に形
成されるとともに、中央ハウジング側壁924から放射
方向に内側に離間している。インフレータ900から流
出する全てのフローは第三の室1020を通って流動す
る。このフローは第一の室978からの推進剤ガスを含
む。同推進剤ガスは第一の室978から貯蔵ガスハウジ
ング908、即ち第二の室912内に案内され、次いで
隔壁側壁940の頂部及び中央ハウジング920の間の
空間内に案内され、さらにはディフューザハウジング9
98に隣接するスロット948を通って第三の室102
0内に案内される。
【0193】ディフューザアセンブリ994は中央ハウ
ジング920の開放端932を閉鎖し、かつインフレー
タ900からの全てのフローをエア/安全バッグ18
(図1参照)に向けて案内する。ディフューザアセンブ
リ994はディフューザハウジング998を含む。ディ
フューザハウジング998は環状溶接部1044によっ
て中央ハウジング側壁924に対して結合されている。
中央通路1000はディフューザハウジング998の内
部を通ってインフレータ900の中心軸904に沿って
延びている。中央通路1000は複数のディフューザ・
ポート1004に対して連通されている。複数のディフ
ューザ・ポート1004は減圧された出力をエア/安全
バッグ18(図1参照)に対して供給する。加圧媒質を
静的状態中にインフレータ900内に保持すべく、ディ
フューザアセンブリ994は第二の閉鎖ディスク101
6を有する。第二の閉鎖ディスク1016はインフレー
タ900をエア/安全バッグ18(図1参照)から分離
すべく中央通路1000を被覆している。第二の閉鎖デ
ィスク1016は活性化アセンブリ954に対して指向
されたディフューザハウジング998の一端に形成され
た皿穴1008内に配置されている。更に、第二の閉鎖
ディスク1016はディフューザハウジング998及び
ディフューザ端部キャップ1012の間に保持されてい
る。ディフューザ端部キャップ1012は環状溶接部1
036によってディフューザ・ハウジング998に対し
て結合されている。更に、ディフューザ端部キャップ1
012はインフレータ900の中心軸904を通って延
びる開口を有する。
【0194】前記のインフレータ900の構成は製造に
おいて特に効果を示す。これに関連して、中央ハウジン
グ920は貯蔵ガスハウジング908内に配置されると
ともに、同貯蔵ガスハウジング908に対して適切に整
合されている。更に、中央ハウジング920は貯蔵ガス
ハウジング908に対して環状溶接部1028を介して
結合されている。活性化アセンブリ954の主ハウジン
グ962は中央ハウジング底壁928の開口内に配置さ
れるとともに、同開口に対して適切に整合されている。
更に、主ハウジング962は中央ハウジング底壁928
に対して溶接部1032を介して結合されている。活性
化アセンブリ954を中央ハウジング920内へ挿入す
る前に溶接部1048を形成すべく、第一の閉鎖ディス
ク976を主ハウジング962及び端部キャップ966
の間に配置することが好ましい。2つの溶接部102
8,1032を形成する順序は重要な問題ではない。中
央ハウジング920の頂部及び貯蔵ガスハウジング90
8を互いに結合する溶接部1040は組立作業中の任意
の時点で形成し得る。
【0195】溶接部1028,1032を形成した後、
推進剤986は中央ハウジング920の開放端932を
通って同中央ハウジング920内に挿入され、かつ活性
化アセンブリ954の付近に配置される。発泡体ディス
クに加えられた点火/ブースタ剤990は端部キャップ
966の開口上に配置される。次いで、隔壁936は第
一の室978を画定すべく中央ハウジング920の開放
端932を通って中央ハウジング920内に挿入し得
る。点火/ブースタ剤990を保持する発泡体ディスク
を隔壁936によって押圧することにより、同発泡体デ
ィスクは適切な位置に保持される。インフレター900
の前記の構成の使用において、溶接部をインフレータの
組立中に推進剤986に隣接して形成しないことを認識
できる。これは推進剤986を組立中に点火する可能性
を大きく低減することと、溶接による推進剤986の望
ましくない加熱に対する注意の必要性を低減することの
少なくともいずれか一方を実現する。
【0196】インフレータ900の組立はディフューザ
アセンブリ994を中央ハウジング920の開放端93
2内に取付けることによって完了する。この取付けを実
施する前に、第二の閉鎖ディスク1016が装着され
る。これはディフューザハウジング998を溶接部10
36において端部キャップ1036に対して溶接するこ
とによって行われる。溶接部1044はディフューザア
センブリ994を適切な位置に保持した状態で形成され
る。この時点において、インフレータ900のハードウ
ェアの組立を完了すべく溶接部1040を形成し得る。
次いで、加圧媒質をシールされたインフレータ900内
に注入し得る。例えば、これは加圧媒質を貯蔵ガスハウ
ジング908の充填ポートを通じて注入することにより
達成される。
【0197】インフレータ900の動作の概略を以下に
示す。活性化アセンブリ954の始動前、インフレータ
900内の圧力は全体に均一である。加圧媒質は第一の
室978、第二の室912及び第三の室1020内にそ
れぞれ収容されている。適切な信号を活性化アセンブリ
954に対して供給した際、イニシエータ974の可燃
性物質が点火される。イニシエータ974からの燃焼生
成物は第一の閉鎖ディスク976を破断し、かつ点火/
ブースタ剤990を点火する。点火/ブースタ剤990
の点火により、推進剤986が点火される。
【0198】活性化アセンブリ954からの全ての推進
剤ガス及び他の燃焼生成物は第一の室978から第二の
室912内に案内され、さらには第三の室1020内に
案内される。隔壁936は推進剤ガスが第一の室978
から第三の室1020内に直接流入することを防止して
いる。第三の室1020内へのフローは第二のポート1
024を通って流動する。そして、同フローは隔壁側壁
940の頂部及び中央ハウジング側壁924の間の空間
内に案内される。次いで、フローはディフューザハウジ
ング998に対して係合する隔壁側壁940の端に形成
されたスロット948を通って第三の室1020内に案
内される。第三の室1020内の圧力が所定値に達した
後、第二の閉鎖ディスク1016が破断されることによ
り、ディフューザアセンブリ994を通ってエア/安全
バッグ18(図1参照)へ流れるフローが形成される。
インフレータ900のサイズが比較的小さいことと、イ
ンフレータ900内の圧力が推進剤986の点火後に迅
速に増大することと、推進剤ガスが前記の要領で燃焼す
ることに起因して、第二の閉鎖ディスク1016の破断
によるエア/安全バッグ18(図1参照)へのフローは
適切な時間内で開始される。第二の閉鎖ディスク101
6の破片がガスフローとともに流出する可能性を最小限
に抑制すべく、刻印を第二の閉鎖ディスク1016表面
に形成し得る。
【0199】以上、本発明の例示を目的として本発明を
詳述した。また、本開示内容は本発明を前記の実施の形
態に限定することを意図しない。従って、当業者にとっ
て自明な本発明の別例及び変更は本発明の範囲に含まれ
る。前記の実施の形態は本発明を実施するための最良の
態様を示すとともに、他の当業者が本発明を本発明の実
施または利用に必要な各種の変更をともなって実施する
ことを可能にする。更に、請求の範囲は別の実施の形態
を従来技術において認められる範囲内で含むことを意図
する。
【0200】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
エア/安全バッグを所定時間内に所定量膨張させるのに
好適な流路の形成及び推進剤の点火を行うことができる
とともに、インフレータの性能特性に悪影響を及ぼすこ
となく安全かつ簡単にインフレータを組立得るという優
れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】自動車の膨張安全システムの概略図である。
【図2】(B)はハイブリッドインフレータの1つの実
施の形態における長手方向の断面図、(A)は図2
(B)の(A)部分における拡大縦断面図である。
【図3】例2の推進体組成に関するインフレータ内部圧
力対時間の特性曲線を示す。
【図4】例2の推進体組成に関する収容タンク圧対時間
の特性曲線を示す。
【図5】ハイブリッドインフレータの別の実施の形態に
おける長手方向の断面図である。
【図6】(A)〜(D)は、動作中の異なる時間におけ
る図5のインフレータのバルブと閉鎖ディスクの長手方
向の拡大断面図である。
【図7】(A)〜(D)は、図6(A)〜(D)のバル
ブの端面図である。
【図8】ハイブリットインフレータの別の実施の形態の
長手方向の断面図である。
【図9】図8の9−9線における中央ハウジングの断面
図である。
【図10】ガス発生ハウジングの第1及び第2のチャン
バの間の図8の隔壁の平面図であり、特に推進体ポート
の位置を示す。
【図11】(A)〜(C)は、動作中の異なる時間にお
ける図8のインフレータのバルブと閉鎖ディスクの長手
方向の拡大断面図である。
【図12】動作中における図8のインフレータの種々の
チャンバ内における圧力を示す。
【図13】バルブ/バルブシステムを利用しない場合の
動作中における図8のインフレータの種々のチャンバ内
における圧力を示す。
【図14】(A),(B)は図5及び8のハイブリッド
インフレータ用のバルブの変形例を示す断面図。
【図15】ハイブリッドインフレータの別の実施の形態
の縦断面図。
【図16】(A)はハイブリッドインフレータの別の実
施の形態の縦断面図。(B)は図16(A)のハイブリ
ッドインフレータの変形例を示す。
【図17】図8のインフレータの貯蔵ガスハウジングの
形成方法を示す。
【図18】同じく貯蔵ガスハウジングの形成方法を示
す。
【図19】同じく貯蔵ガスハウジングの形成方法を示
す。
【図20】ダイの別の実施の形態の断面図。
【図21】図20のダイの部分拡大断面図。
【図22】図2,5又は15のインフレータの貯蔵ガス
ハウジングの形成方法を示す。
【図23】同じく貯蔵ガスハウジングの形成方法を示
す。
【図24】同じく貯蔵ガスハウジングの形成方法を示
す。
【図25】別の実施の形態に基づくハイブリッドインフ
レータの縦断面図。
【図26】更に別の実施の形態に基づくハイブリッドイ
ンフレータの縦断面図。
【符号の説明】
800,900…インフレータ、804,950…ガス
発生器、806…ガス発生器ハウジング、808…ガス
発生器出口ポート、814…伝火チューブ、816…伝
火チューブポート、818,986…ガス発生剤として
の推進剤、832,954…活性化アセンブリ、838
…発射体/バルブ、858,976…第一の閉鎖ディス
ク、859,990…点火/ブースタ剤、862…イン
フレータハウジングとしての貯蔵ガスハウジング、90
8…第一のハウジングとしての貯蔵ガスハウジング、8
68…加圧媒質、882,978…第一の室、884,
912…第二の室、886,1020…第三の室、92
0…第二のハウジングアセンブリとしての中央ハウジン
グ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブレント エイ.パークス アメリカ合衆国 80111 コロラド州 エ ングルウッド イー.パワーズ アベニュ ー 11618 (72)発明者 ディーン ダブリュ.グラージス アメリカ合衆国 80013 コロラド州 オ ーロラ エス.オレーセ ウェイ 3248 (72)発明者 ジェームズ エル.バリーニ アメリカ合衆国 80112−2527 コロラド 州 エングルウッド エス.ポンティアッ ク コート 7856 (72)発明者 ロバート エヌ.レンツ アメリカ合衆国 80220 コロラド州 デ ンバー ナイアガラ ストリート 1225

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 膨張式安全システムのためのインフレー
    タであって、 インフレータハウジングと、 少なくとも前記インフレータハウジング内に収容された
    加圧媒質と、 ガス発生器と、前記ガス発生器は前記インフレータハウ
    ジングに対して連通されたガス発生器ハウジングと、同
    ガス発生器ハウジング内に配置されたガス発生剤とを有
    することと、 前記インフレータハウジング及びガス発生器ハウジング
    の少なくとも一方に連通可能な出口通路と、 前記出口通路をシールする第一の閉鎖ディスクと、 前記第一の閉鎖ディスクに対して整合された発射体と、 燃焼生成物を形成する燃焼生成物形成手段と、 前記ガス発生剤を点火すべく燃焼生成物をガス発生剤に
    対して直接接触させる手段と、 前記発射体は前記燃焼生成物形成手段を使用することに
    よって第一の閉鎖ディスクを少なくとも部分的に貫通し
    て推進されることを含むインフレータ。
  2. 【請求項2】 前記出口通路はインフレータハウジング
    内に配置され、かつ同インフレータハウジングの一端を
    貫通して延びるとともに、前記ガス発生器ハウジングに
    対して少なくとも部分的に整合されている請求項1に記
    載のインフレータ。
  3. 【請求項3】 前記出口通路はインフレータハウジング
    内に配置された第一の部分及び第二の部分を有し、前記
    第一の部分は第一の有効直径を有し、第二の部分は第一
    の有効直径より大きい第二の有効直径を有し、インフレ
    ータハウジングからのフローは出口通路の第一の部分を
    最初に通り、次いで出口通路の第二の部分を通る請求項
    1に記載のインフレータ。
  4. 【請求項4】 前記インフレータハウジングは第一の距
    離によって隔てられた第一の端及び第二の端を有すると
    ともに、第一の端及び第二の端の中間位置には前記第一
    の閉鎖ディスクを有し、同第一の閉鎖ディスクはインフ
    レータハウジングの第一の端及び第二の端から前記第一
    の距離の少なくとも40%の長さそれぞれ離間している
    請求項1に記載のインフレータ。
  5. 【請求項5】 前記発射体はガス発生器ハウジング内に
    少なくとも部分的に配置され、前記ガス発生器ハウジン
    グは少なくとも一つのガス発生器出口ポートを有し、同
    ガス発生器出口ポートはガス発生器ハウジング及びイン
    フレータハウジングを互いに連通し、前記発射体は燃焼
    生成物形成手段の活性化前に加圧媒質に対して露出され
    ている請求項1に記載のインフレータ。
  6. 【請求項6】 前記ガス発生器は燃焼生成物伝火ハウジ
    ングを有し、同燃焼生成物伝火ハウジングは前記燃焼生
    成物形成手段に対して連通可能であって、かつガス発生
    器ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、前記ガ
    ス発生剤は前記伝火ハウジング及びガス発生器ハウジン
    グの間に配置され、前記伝火ハウジングは複数の伝火ハ
    ウジングポートを有し、同複数の伝火ハウジングポート
    は伝火ハウジングをガス発生器ハウジングに対して連通
    する請求項1に記載のインフレータ。
  7. 【請求項7】 前記ガス発生器ハウジングは第一の端、
    第二の端及び側壁を有し、前記燃焼生成物形成手段は実
    質的にガス発生器ハウジングの第一の端に配置され、前
    記発射体はガス発生器ハウジングの第二の端に対して係
    合し、かつ前記燃焼生成物形成手段及び第一の閉鎖ディ
    スクの間に配置され、ガス発生器ハウジングの第二の端
    は発射体開口を有し、ガス発生器ハウジングの第二の端
    の残りの部分は実質的に閉鎖されており、前記発射体は
    発射体開口内に摺動可能に収容されており、発射体は第
    一の発射体部分及び第二の発射体部分を有し、前記第二
    の発射体部分は第一の発射体部分より大きい有効直径を
    有し、前記第一の発射体部分は第一の閉鎖ディスク及び
    第二の発射体部分の間に配置され、かつ発射体開口に対
    して係合しており、前記第二の発射体部分は発射体を推
    進させた後に発射体開口を暫くの間実質的にシールする
    請求項1に記載のインフレータ。
  8. 【請求項8】 前記インフレータハウジングは第一の端
    及び第二の端を有し、前記ガス発生器ハウジングはイン
    フレータハウジングの第一の端からインフレータハウジ
    ングの内部へ延び、前記出口通路はインフレータハウジ
    ングの内部においてガス発生器ハウジングに対して連通
    され、かつインフレータハウジングの第二の端を貫通し
    て延びることと、 前記ガス発生器は燃焼生成物伝火ハウジングを有し、前
    記燃焼生成物伝火ハウジングは燃焼生成物形成手段に対
    して連通可能であり、前記ガス発生剤は伝火ハウジング
    及びガス発生器ハウジングの間に配置され、前記伝火ハ
    ウジングは複数の伝火ハウジングポートを有し、同複数
    の伝火ハウジングポートは伝火ハウジングをガス発生器
    ハウジングに対して連通することと、 前記ガス発生器ハウジングは第一の発生器端、第二の発
    生器端及びガス発生器側壁を有し、前記燃焼生成物形成
    手段は実質的に第一の発生器上に配置され、かつ伝火ハ
    ウジングに対して少なくとも部分的に整合され、前記発
    射体は第二の発生器に対して係合し、かつ伝火ハウジン
    グ及び第一の閉鎖ディスクに対して少なくとも部分的に
    整合され、前記ガス発生器ハウジングは前記ガス発生器
    側壁に形成された複数のガス発生器出口ポートを有する
    ことを含む請求項1に記載のインフレータ。
  9. 【請求項9】 前記第一の閉鎖ディスクとガス発生器の
    第二の端との間に位置する前記出口通路上に配置された
    少なくとも一つの出口ポートを有し、同少なくとも一つ
    の出口ポートがインフレータハウジング及び出口通路の
    間を連通する請求項8に記載のインフレータ。
  10. 【請求項10】 エア/安全バッグを有する膨張式安全
    システムのためのインフレータであって、 第一のハウジングと、 前記第一のハウジングに対して連通された第二のハウジ
    ングアセンブリと、前記第二のハウジングアセンブリは
    第一の室及び第三の室を有し、前記第一のハウジングは
    第二のハウジングアセンブリの周囲に配置され、かつ同
    第二のハウジングアセンブリから離間していることと、 前記第一のハウジング及び第二のハウジングアセンブリ
    の間に形成された第二の室と、 前記第二のハウジングアセンブリに形成された第一のポ
    ートと、前記第一のポートは第一の室及び第二の室を互
    いに連通していることと、前記第一の室及び第二の室は
    常に互いに連通されていることと、 前記第二のハウジングアセンブリに形成された第二のポ
    ートと、前記第二のポートは第二の室及び第三の室を互
    いに連通していることと、前記第二の室及び第三の室は
    常に互いに連通されていることと、 第一の室内に配置されたガス発生剤と、 前記活性化アセンブリの活性化前に第一の室、第二の室
    及び第三の室内に収容されている加圧媒質と、 第三の室及びエア/安全バッグの間に配置された第一の
    閉鎖ディスクと、 二元機能活性化アセンブリと、前記活性化アセンブリは
    第一の閉鎖ディスクを破断するとともに、ガス発生剤を
    点火することと、 第一の室及び第三の室の間の直接的連通を常に実質的に
    防止する手段と、ガス発生剤の点火によって発生したガ
    スは第一の室から第二の室内へ強制的に流され、次いで
    第三の室内に流されることを含むインフレータ。
  11. 【請求項11】 前記直接的連通を実質的に防止する手
    段は、 第一の室を第三の室から分離すべく第二のハウジングア
    センブリ内に配置された隔壁と、 前記隔壁を貫通して延びる開口と、 前記開口内に摺動可能に収容された発射体と、 前記発射体を隔壁に対してシールする手段とを含む請求
    項10に記載のインフレータ。
  12. 【請求項12】 前記第二のハウジングアセンブリは中
    央ハウジングを有し、前記中央ハウジングは第一の開放
    端、第二の開放端及び隔壁を有し、前記隔壁は中央ハウ
    ジング内の中間位置に配置され、かつ第一の室を第三の
    室から分離し、前記活性化アセンブリは中央ハウジング
    の第一の開放端に配置され、前記インフレータは活性化
    アセンブリ及び中央ハウジングを互いに結合する第一の
    溶接部と、中央ハウジングの第二の開放端に配置された
    ディフューザアセンブリと、ディフューザアセンブリ及
    び中央ハウジングを互いに結合する第二の溶接部とを有
    する請求項10に記載のインフレータ。
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