(57)【要約】  膨張可能な乗り物乗員保護システムで使用されるインフレータ（１０）。該インフレータは、長さ方向のエンクロージャ（２２）およびエンクロージャ（２２）に沿って配置された第１のガス生成組成物（２４）を含む。エンクロージャガス出口開口部（４０）がエンクロージャ（２２）に沿って配置され、エンクロージャ（２２）とエンクロージャの外部との流体連絡を可能にし、第１のガス生成組成物（２４）が燃焼する際のエンクロージャ（２２）からの燃焼ガスの調整された排気を提供する。それにより第１のガス生成組成物の燃焼伝搬の速度と方向を調節する。第１のガス生成組成物（２４）の燃焼は、少なくとも第１の所定の最低内部圧力の、ハウジング内部圧力に帰着する。第２のガス生成組成物（９１）も、ハウジング内の第２の所定の最低内部圧力を少なくとも提供する膨張ガスを発生するように構成される。第２の所定の最低内部圧力は第１の所定の最低内部圧力よりも高い。第１のガス生成物質（２４）の燃焼が完了に近づくとともに、第１のガス生成組成物（２４）の燃焼からの炎は、エンクロージャ（２２）の端（２２ｂ）に達し、第２のガス生成物質（９１）に接し、第２のガス生成物質（９１）を点火し、ガスの爆発を引き起こし、インフレータハウジングの内部圧力を上昇させる。ハウジング（１２）に沿ったガス出口開口部（２０）のサイズは、インフレータ起動の後の所定時間の経過の後に、ハウジング内部圧力が少なくとも第１の所定の最低レベルで維持されるようにされる。
2007531660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下を含む、膨張可能な乗り物乗員保護システムで使用されるインフレータ：
ハウジングの内部とハウジングの外部の間の流体連絡を可能にする、穿孔されたセクションを含む長さ方向のインフレータハウジング；
ハウジング内部の少なくとも部分に沿って伸びるエンクロージャであって、該エンクロージャはエンクロージャの少なくとも一部分に沿って実質的に均一の横断面積を有し、該エンクロージャは少なくとも第１の穿孔されたセクションと第２の穿孔されたセクションを有し、エンクロージャとエンクロージャの外部との流体連絡を可能にし、第１の合計ガス出口開口部面積を有する第１の穿孔されたセクション、および第２の合計ガス出口開口部面積を有する第２の穿孔されたセクションを有し、第２の合計ガス出口開口部面積は第１の合計ガス出口開口部面積より大きい、エンクロージャ；
エンクロージャの少なくとも一部分の内に第１の長さに沿って伸びて配置された第１のガス生成組成物であって、エンクロージャの少なくとも一部分に沿って実質的に一様に分布され、該第１の長さの単位長さ当たりのガス生成組成物の第１の質量を有する所定量の第１のガス生成組成物；および
第１のガス生成組成物の燃焼に応じて第２のガス生成組成物の燃焼を可能にするように、前記エンクロージャの第２の部分内に配置された第２のガス生成組成物であって、該第２のガス生成組成物は第２の長さに沿って伸び、第２の長さの単位長さ当たりのガス生成組成物の第２の質量を有する所定量の第２のガス生成組成物を提供し、単位長さ当たりのガス生成組成物の第２の質量は、単位長さ当たりのガス生成組成物の第１の質量よりも大きい第２のガス生成組成物。
【請求項２】
第１の穿孔されたセクションは、エンクロージャの少なくとも一部分に沿って伸びる第１の複数のガス出口開口部を含み、第１の複数のガス出口開口部のそれぞれの開口は面積を有し；
第２の穿孔されたセクションは、エンクロージャの少なくとも一部分に沿って伸びる第２の複数のガス出口開口部を含み、第２の複数のガス出口開口部のそれぞれの開口は面積を有し、第１の合計のガス出口開口部面積は第１の複数のガス出口開口部における開口部面積の合計であり、第２の合計のガス出口開口部面積は第２の複数のガス出口開口部における開口部面積の合計である、請求項１記載のインフレータ。
【請求項３】
第１の複数のガス出口開口部の中の開口部は実質的に均一に間隔をおかれ、第１の複数のガス出口開口部におけるそれぞれの開口部は、隣接する開口部から第１の距離で間隔をおかれ、第２の複数のガス出口開口部の中の開口部は実質的に均一に間隔を置かれ、第２の複数のガス出口開口部におけるそれぞれの開口部は、隣接する開口部から第２の距離で間隔をおかれ、そして、第１の距離は第２の距離より大きい、請求項２記載のインフレータ。
【請求項４】
エンクロージャの少なくとも一部分に沿って形成されたガス出口開口部が、実質的に同一直線上にある、請求項２記載のインフレータ。
【請求項５】
エンクロージャの少なくとも一部分は直径を有し、第１の複数のガス出口開口部の開口部は、中心間距離で約６ミリメートルから約２６ミリメートルの距離で離れ、第１の複数のガス出口開口部の開口部は約１ミリメートルからエンクロージャの少なくとも一部分の直径の約２分の１までのサイズである、請求項２記載のインフレータ。
【請求項６】
エンクロージャはさらに、エンクロージャとエンクロージャの外部の流体連絡を可能にする少なくとも１つの第３の穿孔されたセクションを有し、該第３の穿孔されたセクションは、第１のガス出口開口部の合計面積および第２のガス出口開口部の合計面積のどちらとも異なる、第３のガス出口開口部の合計面積を有する、請求項１記載のインフレータ。
【請求項７】
第３の穿孔されたセクションは、エンクロージャの少なくとも一部分に沿って伸びる第３の複数のガス出口開口部を含み、第３の複数のガス出口開口部のそれぞれの開口は面積を有し、第３の合計のガス出口開口部面積は第３の複数のガス出口開口部における開口部面積の合計である、請求項６記載のインフレータ。
【請求項８】
第１のガス生成組成物が第２のガス生成組成物と同じである、請求項１記載のインフレータ。
【請求項９】
インフレータ中の第１のガス生成組成物の全搭載重量が、インフレータ中の第２のガス生成組成物の全搭載重量と実質的に等しい、請求項１記載のインフレータ。
【請求項１０】
第１のガス生成物質は、エンクロージャの少なくとも一部分に沿って配置された、複数の隣接したガス生成物質タブレットの形態であり、ガス生成物質タブレットの少なくとも一部分はドーム形状であり、ガス生成物質タブレットの少なくとも一部分の隣接したものの間のキャビティーを提供する、請求項１記載のインフレータ。
【請求項１１】
第２のガス生成組成物がエンクロージャに隣接して形成されたキャビティーの中に配置される、請求項１記載のインフレータ。
【請求項１２】
エンクロージャはインフレータの第１の部分に沿って伸び、キャビティーはインフレータの第１の部分に隣接するインフレータの第２の部分に沿って伸びる、請求項１１記載のインフレータ。
【請求項１３】
エンクロージャの少なくとも一部分は直径を有し、キャビティーはエンクロージャの少なくとも一部分の直径より大きな直径を有している、請求項１１記載のインフレータ。
【請求項１４】
エンクロージャはインフレータの第１の部分に沿って伸び、第２のガス生成組成物はインフレータの第１の部分に隣接するインフレータの第２の部分に沿って伸びる、請求項１記載のインフレータ。
【請求項１５】
第２のガス生成組成物は、エンクロージャの内部と流体連絡を有してキャビティーの中に配置される、請求項１記載のインフレータ。
【請求項１６】
エンクロージャの少なくとも第１および第２の穿孔されたセクションは実質的に同一直線上にあり、ハウジングの穿孔されたセクションの実質的に正反対の位置に配置される、請求項１記載のインフレータ。
【請求項１７】
第１のガス生成組成物は、インフレータの起動前に第２のガス生成組成物をと流体連絡を有する、請求項１記載のインフレータ。
【請求項１８】
少なくとも最小の所定の時間、少なくとも最終の所定の最低圧力を保持する、インフレータハウジング内の内部圧力を保持する、以下の工程を含む方法：
ハウジングの内部とハウジングの外部の間の流体連絡を可能にするために、ハウジングに沿って間隔をおいて配置された複数のガス出口開口部を有するインフレータハウジングであって、ガス出口開口部は合計ハウジングガス出口開口部面積を画定する合計の面積を有するインフレータハウジングを提供する工程；
第１の所定時間の期間内に燃焼し、ハウジング内に少なくとも第１の所定の最小の内部圧力を提供する膨張ガスを発生するために、ハウジング内に所定量の第１のガス生成組成物を配置する工程；
所定量の第２のガス生成組成物を、第１のガス生成組成物の燃焼に応じて第２のガス生成組成物の燃焼を可能にするように配置し、該第２のガス生成組成物は第２の所定時間の期間内に燃焼し、ハウジング内に少なくとも第２の所定の最小の内部圧力を提供する膨張ガスを発生するように構成され、第２の所定の最小の内部圧力は第１の所定の最小の内部圧力よりも大きいものである工程；および
ハウジングガス出口開口部面積の合計が、最小の予定時間期間の経過後に、ハウジング内部圧力が少なくとも第１の所定の最低水準であるように寸法を決定する工程。
【請求項１９】
ハウジング内に所定量の第１のガス生成組成物を配置する工程が、第１のガス生成組成物の第１の部分が第１の所定の速度で燃焼し、ハウジング内に少なくとも第１の所定の最小の内部圧力を提供する膨張ガスを発生し、第１のガス生成組成物の第２の部分が第２の所定の速度で燃焼し、ハウジング内の内部圧力を少なくとも第１の所定の最小の内部圧力に維持するように、第１のガス生成組成物を配置する工程を含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも１つのエアバッグ、およびインフレータの起動の際にエアバッグの内部と流体連絡可能なようにエアバッグと組み合わされたインフレータを含むエアバッグシステムを含む乗り物乗員拘束システムであって、
前記インフレータが、
ハウジングの内部とハウジングの外部の間の流体連絡を可能にする、穿孔されたセクションを含む長さ方向のインフレータハウジング；
ハウジング内部の少なくとも部分に沿って伸びるエンクロージャであって、該エンクロージャはエンクロージャの少なくとも一部分に沿って実質的に均一の横断面積を有し、該エンクロージャは少なくとも第１の穿孔されたセクションと第２の穿孔されたセクションを有し、エンクロージャとエンクロージャの外部との流体連絡を可能にし、第１の合計ガス出口開口部面積を有する第１の穿孔されたセクション、および第２の合計ガス出口開口部面積を有する第２の穿孔されたセクションを有し、第２の合計ガス出口開口部面積は第１の合計ガス出口開口部面積より大きい、エンクロージャ；
エンクロージャの少なくとも一部分の内に第１の長さに沿って伸びて配置された第１のガス生成組成物であって、エンクロージャの少なくとも一部分に沿って実質的に一様に分布され、該第１の長さの単位長さ当たりのガス生成組成物の第１の質量を有する所定量の第１のガス生成組成物；および
第１のガス生成組成物の燃焼に応じて第２のガス生成組成物の燃焼を可能にするように、前記エンクロージャの第２の部分内に配置された第２のガス生成組成物であって、該第２のガス生成組成物は第２の長さに沿って伸び、第２の長さの単位長さ当たりのガス生成組成物の第２の質量を有する所定量の第２のガス生成組成物を提供し、単位長さ当たりのガス生成組成物の第２の質量は、単位長さ当たりのガス生成組成物の第１の質量よりも大きい第２のガス生成組成物を含む、乗り物乗員拘束システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
この出願は、２００４年４月５日に出願された仮出願番号６０／５５９，５９１の利益を要求する。
【０００２】
本発明の背景
本発明は、乗り物エアバッグ用インフレータに関し、より特にはサイドインパクトまたは頭部のカーテンエアバッグシステムでの使用のための、インフレータの長さ方向に沿って膨張ガスを放出する、直線状のインフレータに関する。
【０００３】
転覆保護用のサイドカーテンのような特定の用途では、５−１０秒間、膨張し続けるエアバッグを有することは望ましい。さらに、同じエアバッグは、典型的に０−１００ミリセカンドである、事故の「第１衝撃」段階中に乗員を保護しなければならない。先行技術においては、密封したエアバッグと格納されたガスインフレータの使用により、この問題に対処した。この場合、ガス容器は、０−１００ミリセカンドの間に乗員を保護するために、十分な圧力を発生する短い期間においては、比較的冷たいガスを生成する。バッグが密閉され、ガスが冷たいので、衝撃の５秒後のバッグ中のガス圧力は、第１の衝撃中に生成された圧力の約５０％まで典型的には低下する。主としてガス温度が熱伝導により低下するために、圧力低下が起こる。
【０００４】
格納されたガスインフレータのある種の欠陥（たとえば、サイズ、コスト、重量および信頼度）のため、火工品のインフレータをエアバッグ膨張に使用することは望ましい。しかしながら、典型的な火工品のインフレータは非常に熱いガスを発生するので、他の工学上の問題を生ずる。この場合、第１の衝撃圧は所望の範囲にある。しかし、ガス圧力は熱伝導により速く低下し、５秒後のバッグ圧力は低すぎて、保護を提供することができない。参照され本明細書の一部として組み込まれる、同時に所有され、同時係属する米国出願番号０９／８４６，００４、１０／６６２，７７１、６０／５２０，９５６および６０／５３６，１３４に記載された火工品の直線状のインフレータは、典型的な火工品のインフレータより著しく冷たいガスを提供し、密封したバッグの中で格納されたガスインフレータと同じく必要条件を満たすことができる。
【０００５】
完全に密閉されるエアバッグを生産することは高価なので、１００ミリセカンドより長い、好ましくは１秒より長い期間、ガスを発生するインフレータを有することは望ましい。米国出願番号０９／８４６，００４、１０／６６２，７７１、６０／５２０，９５６および６０／５３６，１３４も、さらに長期間燃焼する直線状の火工品のインフレータを開示する。これは有用である、しかしいくつかのプロペラントは非常に低圧で燃焼するので、ある状況下においてはガスの流出は必要な仕様を満たさない。
【０００６】
本発明の要約
本発明は、前述の用途と同様に長期間の間燃焼するだけでなく、インフレータ起動後０．５−１秒に始まる迅速に燃焼する第二のチャージを有するインフレータに関する。
【０００７】
インフレータは、ハウジングの内部とハウジングの外部の間の流体連絡を可能にするための穿孔されたセクションを有する、長さ方向のインフレータハウジングを含む。長さ方向のエンクロージャは、ハウジング内部の部分に沿って伸び、該エンクロージャは、エンクロージャの少なくとも一部分に沿って実質的に均一の横断面積を有する。エンクロージャは、エンクロージャとエンクロージャの外部の間の流体連絡を可能にする、少なくとも第１および第２の穿孔されたセクションを含んでいる。第１の穿孔されたセクションは第１の合計ガス出口開口部面積を有し、第２の穿孔されたセクションは第２の合計ガス出口開口部面積を有し、該第２の合計ガス出口開口部面積は、好ましくは第１の合計ガス出口開口部面積よりも大きい。
【０００８】
第１のガス生成物質の燃焼は、インフレータハウジングの内部圧力を、少なくとも第１の所定の最小の内部圧力にする。第１のガス生成組成物はエンクロージャ内に配置され、第１のガス生成組成物は第１の長さに沿ってエンクロージャ内に実質的に均一に分布され、第１の長さの単位長さ当たりの、第１の質量のガス生成物質を有する、所定量の第１のガス生成組成物を提供するようにする。
【０００９】
第２のガス生成組成物は、第１のガス生成組成物の燃焼に応じた第２のガス生成組成物の燃焼を可能にするように配置する。第２のガス生成物質は好ましくは第２の長さに沿って伸び、該第２の長さは第１のガス生成物質がそれに沿って伸びる第１の長さより短い。第２のガス生成組成物は、第２の長さの単位長さ当たりの第２の質量のガス生成物を有する第２のガス生成組成物の所定量を提供するように配置され、単位長さ当たりの該ガス生成物質の第２の質量は、単位長さ当たりの該ガス生成物質の第１の質量より大きい。第２のガス生成組成物も、燃焼の際に、少なくとも第２の所定の最小内部圧力をハウジング内に提供する膨張ガスを発生するよう、インフレータ内に、物理的に配置される。第２の所定の最小内部圧力は、所定の第１の最小内部圧力よりも高い。第１のガス生成物質の燃焼が完了に近づくとともに、第１のガス生成組成物の燃焼からの炎は、第２のガス生成物質に点火し、ガスの爆発を引き起こし、インフレータハウジングの内部圧力を少なくとも第２の所定の最小内部圧力まで上昇させる。ハウジングに沿ったガス出口開口部のサイズは、インフレータ起動の後の所定時間の経過の後に、ハウジング内部圧力が少なくとも第１の所定の最低レベルで維持されるようにされる。
【００１０】
要するに、本発明は、複数のガス出口オリフィスと流体連絡を有する第１のプロペラント貯蔵所を有する、長さ方向のエンクロージャを画定するハウジングを含むガス生成装置であって、該第１のプロペラント貯蔵所は第２のプロペラント貯蔵所に比較して小さな直径を有し、第１のプロペラント貯蔵所は最初に点火され；第２のプロペラント貯蔵所は相対的に大きな直径を有し、第１のプロペラント貯蔵所と流体連絡を有する、ガス生成装置に関する。より小さな直径およびより大きな直径の関係を交互に有する追加のプロペラント貯蔵所も、最初に述べられた第１および第２のプロペラント貯蔵所と流体連絡を有して提供されることができる。例示的なガス生成システムは、本明細書に記載されたガス生成装置を含む乗り物乗員保護システムを含む。
【００１１】
詳細な説明
図１は、本発明のインフレータ１０の横断面図を示す。インフレータ１０は、炭素鋼または鉄のような丈夫な金属から作られた要素から好ましく構成されるが、たとえば、強靱で、耐衝撃性の大きなポリマーから作られた要素を含むこともできる。当業者は、インフレータの様々な要素のために、様々な構成方法を認識するだろう。米国特許番号５，０３５，７５７、６，０６２，１４３、６，３４７，５６６、米国特許出願番号２００１／００４５７３５、ＷＯ  ０１／０８９３６およびＷＯ  ０１／０８９３７は、様々なインフレータ要素の典型的な設計を例証し、これらは本発明を何ら制限することのないものとして、参照され本明細書の一部として組み入れられる。
【００１２】
図１を参照する。インフレータ１０は、一対の相対する端１４、１６、および長さ方向の軸「Ｌ」に沿って伸びるハウジングの壁１８を有する、筒状のハウジング１２を含む。ハウジング１２はキャスト、スタンプ、押し出し、又は他の方法で金属成形されることができる。複数のガス出口開口部２０がハウジングの壁１８に沿って形成され、ハウジングの内部とエアバッグ（図示されない）の間の流体連絡を許容する。
【００１３】
長さ方向のガス生成物質エンクロージャ２２は、ハウジング壁１８から半径方向の内側に間隔を置かれ、好ましくは長さ方向の軸Ｌに沿って、ハウジング壁１８と同軸に配向される。エンクロージャ２２は実質的に円筒状の細長いボディを有し、ハウジング１２の端１４に隣接した第１の末端２２ａ、第２の末端２２ｂ、およびその内部に所定量のガス生成組成物２４を含むための内部キャビティーを有する。
【００１４】
エンクロージャ２２は長さ方向の軸Ｌに沿って、ハウジング端１４からハウジング端１６に向かって伸び、ハウジング端１６に達する前に終了する。それにより、以下に詳細に説明するように、所定量の第２のガス生成組成物９１をその内部に受容するためにキャビティー９０を形成する。エンクロージャ２２は、以下に詳しく説明される態様で、エンクロージャに沿って第１のガス生成組成物２４の燃焼反応の伝搬を容易にするように構成される。エンクロージャ２２は、アルミニウムテープ２９または他の有効なシールで、第１の端２２ａで環境から密閉されることができる。
【００１５】
環状のディバイダ９２はハウジング端１４と１６の間に提供され、ハウジング１２内にエンクロージャの第２の端２２ｂを位置させ、確保する。
ディバイダ９２はキャスト、スタンプまたは他の方法で金属成型されることができる。
【００１６】
第１の複数のガス生成物質タブレット２４は、好ましくは第１の長さＬ１に沿って、エンクロージャ２２内に並んで実質的に均一に詰め込まれ、第一の長さＬ１の単位長さ当たり、第１の質量のガス生成物質を有する所定量の第１のガス生成組成物を提供する。タブレット２４はそれぞれ好ましくは実質的に同じ寸法を持っている。１つの実施態様では、ガス生成物質タブレット２４はそれぞれ、１／４インチの外径を有し、一般に一対のドーム型の表面２７を有し、表面間でおよそ０．１６５インチの最大のタブレット幅を提供する。図１に見られるように、タブレット２４は有利に隣接したタブレット２４の間にキャビティー２５を作るように、好ましくは賦形されるかまたは構成される。これらのキャビティー２５はエンクロージャ２２内に相対的に多くの空間を提供し、それにより、タブレット２４が点火される場合、その燃焼特性を向上させる。エンクロージャの長さに沿ったガス生成物質の異なる配置も提供されることができる。しかしながら、エンクロージャに沿ったガス生成物質のどんな配置も、好ましくはエンクロージャの長さに沿ったガス生成物質の実質的に均一な平均した分配を提供する。本発明で使用するにふさわしいガス生成物質組成物の例は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許番号５，０３５，７５７、５，８７２，３２９、６，０７４，５０２、６，２８７，４００、６，３０６，２３２および６，４７５，３１２に示される。他の適当な組成物は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許出願番号１０／４０７，３００および６０／３６９，７７５に記載される。適当なガス生成物質の範囲は引用された特許に記載されたものに制限されない。
【００１７】
所定量の公知の自動点火組成物２８がガス生成物質２４のスタックの末端、エンクロージャの第１の端２２ａの近傍に、第１のガス生成物質２４と発火の接続を有して配置されることができる。
【００１８】
イグナイタ２６はインフレータ１０にしっかりと取り付けられられ、イグナイタが衝突の際にガス生成組成物２４に点火するために、ガス生成物質エンクロージャ２２の内部と連絡を有するようにされる。示された実施態様では、イグナイタ２６は、イグナイタクロージャー３０の環状のボア内に配置される。イグナイタ２６は当該技術分野において公知のように形成されることができる。１つの例示的なイグナイタ構造は、米国特許６，００９，８０９に記載されている。これらの特許は参照され、本明細書の一部として組み込まれる。
【００１９】
イグナイタクロージャー３０はクリンプされるか、または他の方法で、ハウジング１２の第１の端１４に固定される。第１のエンドキャップ３２は、イグナイタクロージャー３０と同軸で隣接して並置され、イグナイタクロージャー３０とともに、イグナイタ２６のための内部ハウジングを形成する。第１のエンドキャップ３２は、さらにガス生成物質エンクロージャ２２のためにクロージャーを提供する。第２のエンドキャップ３４はクリンプされるか、または他の方法で、ハウジング１２の第２の端１６に固定される。Ｏリングまたは他の圧縮力のあるシール３７が、インフレータの端からの膨張ガスのマイグレーションを防ぎ、ガス漏れしない密閉を提供するために、ハウジング１２のそれぞれの端に存在するエンドキャップ３２および３４のどちらか（あるいは両方）の表面に沿って提供されることができる。エンドキャップ３２および３４、ならびにイグナイタクロージャー３０はキャストされ、スタンプされ、押し出され、または他の方法で金属成形されることができる。あるいは、エンドキャップ３２および３４は適当なポリマーから成型されることができる。
【００２０】
フィルター３６は、ガス生成物質２４の燃焼によって生成されたガスを冷却し、またガスから微粒子をろ過するためにインフレータデザインに組み入れられることができる。一般に、フィルター３６は、ガス生成物質２４と、インフレータハウジング壁１８に沿って形成された開口部２０の間に配置される。図１の中で示される実施態様では、フィルター３６はガス生成物質エンクロージャ２２の外部で、エンクロージャ２２とハウジング壁１８の間に配置され、第１のエンドキャップ３２とディバイダ９２との間に伸びる。フィルター３６は、実質的にガス生成物質エンクロージャ２２とハウジング壁１８の間の環状の空間を占める。フィルターは、ガス生成物質燃焼生成物のろ過のために当該技術分野において公知の種種の物質のうちの１つ、たとえば、カーボンファイバーメッシュ、ワイヤーまたはシートから形成されることができる。
【００２１】
キャビティー９０は、好ましくは、ハウジング壁１８の半径方向の内側に形成され、１つの端はエンクロージャの第２の端２２ｂに並置され、反対の端はハウジング端１６に並置される。キャビティー９０は好ましくはエンクロージャ２２より大きな直径を持っており、したがって、第１のエンクロージャ２２よりも多量の、単位長さ当たりのプロペラントを好ましくは提供する。第２のガス生成組成物９１は、第１のガス生成物質２４と等価な物または異なる組成物であり、キャビティー９０内に好ましくはランダムに充填され収容される。第２のガス生成物質９１は第２の長さＬ２に沿って伸びる。第２の長さＬ２は、第１のガス生成物質２４がそれに沿って伸びる第１の長さＬ１よりも短い。第２のガス生成組成物９１は、第２の長さＬ２の単位長さ当たりの第２の質量のガス生成物質を有する所定量の第２のガス生成組成物を提供するように配置され、該単位長さ当たりの第２のガス生成物質の質量は、単位長さ当たりの第１のガス生成物質の質量よりも大きい。公知の自動点火組成物２８の所定量が、ハウジング１２の端１６に、キャビティー９０と接続し、第２のガス生成物質９１との発火の連絡を有しつつ配置することができる。
【００２２】
本発明では、エンクロージャ２２に沿って、複数のガス出口開口部４０が形成され、エンクロージャに沿ったガス生成物質２４の燃焼反応の伝搬の速度を調整する。以下に詳細に記載されるように、開口部４０はエンクロージャ２２に沿って間隔を置かれて配置され、図１に示されるように、好ましくはガス出口開口部２０と１８０度反対側に形成される。エンクロージャ２２は、金属シートから形成され、次に、穿孔されて開口部４０を生産することができる。エンクロージャ開口部４０は、アルミニウムテープ４２または他の有効なシールで環境から密閉される。
【００２３】
燃焼伝搬速度をコントロールするための多くの遅延メカニズムが火工品および爆薬中で認識され、特定の期間で燃えるように設計された圧縮した組成物から成ることができる。第１のチャンバー２４の比較的より小さな直径と第２のチャンバー３４の比較的より大きな直径の間の大幅な圧力差のために、本発明のエアバッグインフレータにおいて使用される場合、このアプローチは十分に有効ではない。本発明では、エンクロージャ２２内のガス生成物質２４の燃焼伝搬速度は、エンクロージャに出口を設け、第１のガス生成物質２４が比較的より遅い速さで最初に燃焼し、ついで第２のガス生成物質９１が燃焼することにより、調節される。このように、第１のガス生成物質と第２のガス生成物質の間の物理的分離は必要ではない。炎が第二のガス生成物質に達すると、それは非常に速く燃焼し、５秒までバッグを膨張しておくためにガスの爆発を提供する。図２は、従前の開示において記載されたインフレーターを示すのに対し、図１は本発明に記載されたインフレータを示す。
【００２４】
上述のように、エンクロージャ２２に沿った燃焼伝搬速度の制御は、設計基準にしたがって、第１のガス生成物質２４の燃焼の間にエンクロージャ２２内で、生成された燃焼ガスの制御された排出によって達成される。制御された排出は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、同時に所有され同時係属する特許出願番号１１／０３４，８９２に示された態様で、群の間の開口径、および開口間距離が変化する、多数の群のガス出口開口を提供することにより達成することができる。出願番号１１／０３４，８９２は、１つの開口部の群内でのガス出口開口部のサイズおよび／または間隔を、開口部の群の間で、設計基準およびインフレータの長さのような要因に基づいて、反復して変えることができ、ガス生成物質エンクロージャ内での所定の燃焼伝搬速度を達成することができることを記載する。２つのサンプルインフレータが、本発明の原理を例証するために構成された。
【００２５】
実施例１：
図２の中で示されるように、インフレータが組み立てられた。エンクロージャ２２は、長さ４８インチ、外側直径３／８インチ、壁厚さ０．０３５インチのチューブだった。同一直線上の１列の開口部４０が、以下のようにしてエンクロージャにあけられた：１つの端から１−１２インチで、１インチの中心間距離（ＯＣ）で、直径４．０ｍｍの穴を１２個、同じ端から１３−２４インチで、１／２インチの中心間距離（ＯＣ）で、直径４．０ｍｍの穴を２３個、同じ端から２４．５−４７インチで、１／４インチの中心間距離（ＯＣ）で、直径５．０ｍｍの穴を９１個。フィルター３６は、エンクロージャの周囲に１０回巻かれた３０メッシュ／０．０１２インチスクリーンだった。ハウジング１２は、１インチの直径および０．０３５インチの壁厚を持っていた。直径１／４インチの９７個のガス出口開口部は、１列に、１／２インチの中心間距離で、インフレータハウジング１２に沿って穿孔された。ハウジング１２の開口２０は、エンクロージャ２２に沿った開口部４０から１８０度離れて配置された。６６ｇの、直径１／４インチ、厚さ０．１６５インチで、両側が０．０４０インチのドームである複数のプロペラントタブレットが、エンクロージャ２２に詰められた。インフレータは６０リットルのタンクの中で点火された。結果は図３および４に示される。
【００２６】
実施例２：
インフレータは、図１に示されたように組み立てられた。エンクロージャ２２は実施例１の中で使用されるそれと同じで、プロペラントの同じ質量およびタイプが詰められた。フィルター３６は実施例１の中で使用されたものと同じ物だった。ハウジング１２は、第２のガス生成物質９１を含むキャビティー９０を提供するために６インチ長かった以外は実施例１でのものと同じ物だった。キャビティー９０に直径３／８インチ、厚さ０．１４５インチのプロペラント１９ｇが詰められた。インフレータは６０リットルのタンクの中で点火された。結果は図３および４に示される。
【００２７】
第１の群の開口部（１インチの中心間距離で配置された１２個の穴）の合計面積は、第１の合計ガス出口面積を決定する。第２の群の開口部（１／２インチの中心間距離で配置された２３個の穴）の合計面積は、第２の合計ガス出口面積を決定する。第３の群の開口部（１／４インチの中心間距離で配置された９１個の穴）の合計面積は、第３の合計ガス出口面積を決定する。エンクロージャ２２に沿って形成された開口部４０のすべての面積の合計は、ガス出口開口部面積の合計を決定する。ハウジング１２に沿って形成された開口部２０のすべての面積の合計は、ハウジングガス出口開口部面積の合計を決定する。
【００２８】
「中心間距離」の用語は、１つの開口の中心点から隣接した開口の中心点までの距離と定義される。穴またはガス出口開口部のサイズは、好ましくは約１ミリメートルから、プロペラントチューブの直径の約半分までである。１ミリメートル未満の穴は、一貫したサイズで、所望の効率で製造することがしばしば難しい。プロペラントチューブの直径の半分より大きな穴またはガス出口開口部は、チューブの構造を弱くし、したがって生産するのが比較的難しい。
【００２９】
ガス出口開口部は、中心間距離で、好ましくは約６ミリメートルから２６ミリメートルの間隔を置かれる。約６ｍｍ未満の間隔は、構造を弱めることがあり、ある場所またはそれに伴うガス出口開口部サイズが、比較的大きいかまたはプロペラントチューブの直径に近い場合、さらに構造上の問題が生ずる。２６ｍｍよりも大きい場合も可能であるが、スクリーンの冷却する効率が結果的に減じられることがある。
【００３０】
図３および４は、上記のガス出口開口部のあらかじめ定められたパターンを使用する、エンクロージャ２２からの燃焼ガスの制御された排出の影響を示す。図３および４はさらに上記のインフレータ設計内に第２のコンバスションチャンバー（すなわちキャビティー９０）を組み入れた時の結果を示す。
【００３１】
第１のガス生成物質２４の燃焼は、少なくとも１つの第１の所定の最小の内部圧力のタンク圧力を与える膨張ガスを生じる。タンク圧力は対応する所望のエアバッグ圧力と直接関係する。ガス生成物質の組成、エンクロージャ２２の長さ、または両方を反復して決定して調整することにより、時間の単位長さにわたる、付随するエアバッグ膨張圧が調整されることが認識される。エンクロージャ２２のサイズおよびキャビティー９０のサイズは調節され、それぞれのプロペラント容量および組み合わされるエアバッグ膨張プロフィールを改良することができる。図１に示されるように、第２のガス生成物質９１は、第１のガス生成物質２４が拡がる第１の長さＬ１より短い第２の長さＬ２に沿って拡がる。第２のガス生成組成物９１はエンクロージャ２２に隣接するハウジングキャビティー９０の中に配置され、第１のガス生成組成物２４の燃焼に応じた第２のガス生成組成物９１の燃焼を可能にする。第２のガス生成組成物（９１）は、第２の長さＬ２の単位長さ当たり第２の質量のガス生成物質を有する所定量の第２のガス生成組成物を提供するように配置され、ここで単位長さ当たりのガス生成物質の第２の質量は、単位長さ当たりのガス生成物質の第１の質量よりも大きい。第２のガス生成組成物（９１）も、燃焼して、少なくとも第２の所定のハウジング中の最小内部圧力を提供する膨張ガスを生成するように構成される。第２の所定の最小内部圧力は、第１の所定の最小内部圧力よりも高い。
【００３２】
転覆保護用のサイドカーテンのような特定の用途では、最大５−１０秒の間、膨張し続けるエアバッグを有することは望ましい。さらに、同じエアバッグは、事故の「第１衝撃」段階中に乗員を保護しなければならない。それは典型的には０−１００ミリセカンドである。先行技術装置は、密封したエアバッグと格納されたガスインフレータの使用により、この問題に取り組んだ。この場合、ガス容器は、短い時間で比較的冷たいガスを発生し、乗員を０から１００ミリセカンドの間保護するのに十分な圧力を与える。バッグが密閉され、ガスが冷たいので、衝撃の５秒後にはバッグ中のガス圧力は、第１の衝撃中に生成された圧力の約５０％まで典型的には低下する。主としてガス温度が熱伝導により低下するために、圧力が低下する。以下に説明するように、本発明においては、キャビティー９０中の第２のガス生成物質９１の燃焼によって提供される圧力の高まりが、インフレータに流体的に連結されたエアバッグ中の圧力低下を遅延し、インフレータが比較的長期間膨張させられ続けることを可能にする。
【００３３】
第１のガス生成物質２４の燃焼が完了に近づいたとき（インフレータハウジング内部圧力がそれの後に低下し始める）に、第１のガス生成組成物２４の燃焼からの火炎がエンクロージャ２２の端２２ｂに達し、第２のガス生成物質９１に接触し、第２のガス生成組成物９１を点火し、ガスを爆発させ、インフレータハウジング内部圧力の増加をもたらす。ハウジング１２に沿ったガス出口開口部２０のサイズは、インフレータ起動の後の所定の時間期間の経過の間に、少なくとも第１の所定の最低レベルでハウジング内部圧力が保持されるように決定される。
【００３４】
実施例１
図３（０−１．０秒の時間枠）および図４（０−５秒の時間枠）で見られるように、実施例１のインフレータ中の「第１衝撃」インフレータタンク圧力は、０から１００ミリセカンドの間、６０−７５ｋＰａで一定である。この時間は、乗員が最初の衝撃からバッグに最初に接触する間隔である。実施例１では、エンクロージャ２２の長さの約２／３に沿ったガス生成物質は、およそ１００ミリセカンドで消費された。エンクロージャの長さの残りの１／３のガス生成物質は、１００ミリセカンドから９００ミリセカンドまで、よりゆっくり燃える。イグナイタ起動の後約９００ミリセカンドで、実施例１中の第１のガス生成物質の燃焼は完了している。また、ガスが冷えるとともに、インフレータ内部圧力は減少し始める。
【００３５】
実施例２
図３（０−１．０秒の時間枠）および図４（０−５秒の時間枠）で見られるように、実施例２のインフレータに関する「第１衝撃」のタンク圧力は、０から１００ミリセカンドの間、６０−７５ｋＰａで一定である。この時間は、乗員が最初の衝撃からバッグに最初に接触する間隔である。エンクロージャ２２の長さの約２／３に沿ったガス生成物質は、およそ１００ミリセカンドで消費された。エンクロージャの長さの残りの１／３のガス生成物質は、１００ミリセカンドから９００ミリセカンドまで、よりゆっくり燃える。実施例２では、イグナイタ起動の後約９００ミリセカンドで、第１のガス生成物質２４の燃焼からの炎はキャビティー９０に到着し、第２のガス生成物質９１に点火し、約２００ミリセカンドのガス爆発を引き起こす。イグナイタ起動の後およそ５秒では、実施例２でのタンク圧力は約９０ｋＰａであるのに対して、実施例１のタンク圧力は約７０ｋＰａである。キャビティー９０内の第２のガス生成物質９１の燃焼によって提供される圧力増加は、インフレータに流体的に連結されたエアバッグの圧力減少の時間を遅らせ、それにより比較的長期間、エアバッグが膨張させられ続けることを可能にする。
【００３６】
エンクロージャ２２の燃焼ガスの排出は以下のように作動すると考えられる。イグナイタ２６が活性化された後、エンクロージャに沿った燃焼反応の伝搬速度は、開口部４０の数、およびエンクロージャ２２に沿った開口部間の間隔に依存すると信じられている。より具体的には、開口部間隔が１インチのＯＣであるエンクロージャのセクションに沿って、燃焼反応は熱いガスによって伝搬すると信じられている。なぜなら、エンクロージャのこの部分の内部圧力は、圧力を解放する開口部の相対的な不足のため比較的高いと考えられるからである。すなわち、熱いガスにさらにエンクロージャに沿って移動することを促進する駆動力が存在する。開口部間隔が１／２インチのＯＣであるセクションでは、燃焼反応はまだ熱いガスによって伝搬するが、速度は低下する。なぜなら、開口部間の短かい距離により、内部圧力が比較的低くなるからである。開口部間隔が１／４インチのＯＣであるセクションでは、開口部４０は比較的多数であり、エンクロージャ内部圧力がより容易に解放されることを可能にしている；すなわち、熱いガスにさらにエンクロージャに沿って移動することを促進する駆動力が最小限しか存在しない。この場合、それぞれのタブレット２４が燃焼すると、次の隣接するタブレットを点火するように、燃焼反応は比較的より遅い速さで伝搬し続ける。
【００３７】
例えばエンクロージャ開口部４０間に比較的より大きな間隔を有するエンクロージャの部分に沿っては、燃焼反応のより迅速な伝搬が、ガス生成物質のより迅速な燃焼、およびしたがって膨張ガスのより迅速な生成、および組み合わされるエアバッグのより迅速な膨張に帰着する。したがって、エンクロージャの一部分に沿った燃焼反応の伝搬速度に影響を与えるために、エンクロージャの部分に沿った開口部は、開口部間に配置したガス生成物質の燃焼反応の所望の伝搬速度に比例した距離に離すことができる。燃焼伝搬速度はエンクロージャ開口部の適切な配置を使用して調節することができ、より速いかまたはより遅い所望のエアバッグ膨張速度、および所望のより短いかまたはより長い膨張期間を提供することができる。
【００３８】
エンクロージャ２２内の燃焼反応の伝搬が排出によって制御されるので、第１のガス生成物質２４と第２のガス生成物質９１の間に物理的分離または障壁は必要ではない。
【００３９】
エンクロージャ２２に沿った、互いに隣接したガス生成物質タブレット２４の実質的に均一な詰め込みは、エンクロージャに沿ったガス生成物質の比較的平均した密度を提供する。さらに、エンクロージャの長さに沿って実質的に一定の横断面積を有するエンクロージャの使用は、エンクロージャの単位長さ当たりの実質的に一定の体積を提供する。これらの特徴は、エンクロージャの体積の変化のような要因によるエンクロージャ内の圧力変化を最小限にすることおよび、エンクロージャに沿ったガス生成物質分配における相違に起因する、局所的なホットスポットおよびより高い圧力領域を最小限にすることを助ける。各プロペラントタブレットのドーム型の表面は、アセンブリーの容易さをさらに促進する。それぞれのドーム型の表面がそのアペックスにおいてそれぞれピボットポイントを提供し、隣接したタブレットのプロペラント表面のアペックスで物理的に連絡するからである。従って、個々のドーム型の表面上に作成されたピボットポイントによって、各プロペラントタブレットの同じ並置配向は、不適当な複雑さなしで保証される。
【００４０】
図６の中で例証されるような異なる実施態様では、インフレータ１０は、複数の交互の上記のエンクロージャ２２およびキャビティー９０が提供されることができる。すべては互いに、およびハウジングガス出口開口部２０との流体連絡を有する。比較的より小さな直径を有しているエンクロージャ２２が、キャビティー９０と交互に配置され、エンクロージャ２２の比較的より小さな直径とキャビティー９０の比較的より大きな直径との間で交互に変化する直径を有している、長さ方向の、流体的に接続するコンバスションチャンバーを提供することができる。エンクロージャ２２およびキャビティー９０が交互に配置されたものは、設計の要求による所定の膨張プロフィールを提供するように設計される。ガス生成物質２４および９１の組成、エンクロージャ２２のサイズ、および／またはキャビティー９１のサイズは、時間の単位長さにわたる、組み合わせられるエアバッグの膨張圧力を調整するために変えられることができる。
【００４１】
図５を参照する。上に概説された本発明の原理に従って構築されたガス生成装置は、乗り物乗員拘束システム２００のような例示的なガス生成システムに組み入れられることができる。乗り物乗員拘束システム２００は少なくとも１つのエアバッグ２０２、および本発明に従って構築され、エアバッグの内部と流体連絡を可能にするようにエアバッグ２０２に連結されたインフレータ１０を含んでいる。乗り物乗員拘束システム２００は、例えばエアバッグインフレータ１０の起動によって乗り物乗員拘束システム２００の起動を衝突の際に発する公知のクラッシュセンサーアルゴリズムと接続された衝突センサー２１１との作動可能に接続されることができる。
【００４２】
上記の記載は単に本発明の１つの実施態様の詳述で、示された実施態様への多数の変更は、本発明の精神または範囲から外れずに、本明細書の開示に従って行なうことができることが理解されるべきである。例えば、エンクロージャ２２およびキャビティー９０内のガス生成物質の相対量は、インフレータのための所望の膨張プロフィールに応じて、上記の例において示された量とは異なることができる。上記の記述は、したがって、本発明の範囲を制限するのが目的ではない。より正確に言えば、本発明の範囲は、特許請求の範囲およびそれらの等価物によってのみ決定される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
図面は本発明の実施態様を例証する。
【図１】図１は、本発明のガス生成装置の一般的な構造を示す横断面の側面図である。
【図２】図２は、図１の中で示される設計への実験的な比較に使用された異なるインフレータ設計を示す横断面の側面図である。
【図３】図３は、図１および２の中で示されるインフレータ設計の起動によって提供されるそれぞれのエアバッグインフレーション圧力のグラフ表示である。
【図４】図４は、図１および２の中で示されるインフレータ設計の起動によって提供されるそれぞれのエアバッグインフレーション圧力のグラフ表示である。
【図５】図５は、本発明のインフレータを組込む例示的な乗り物乗員拘束システムの概要図である。
【図６】図６は、本発明のガス生成装置の第２の実施態様の構造を示す横断面の側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年2月13日(2007.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下を含む、膨張可能な乗り物乗員保護システムで使用されるインフレータ：
ハウジングの内部とハウジングの外部の間の流体連絡を可能にする、穿孔されたセクションを含む長さ方向のインフレータハウジング；
ハウジング内部の少なくとも部分に沿って伸びるエンクロージャであって、該エンクロージャはエンクロージャの少なくとも一部分に沿って実質的に均一の横断面積を有し、該エンクロージャは少なくとも第１の穿孔されたセクションと第２の穿孔されたセクションを有し、エンクロージャとエンクロージャの外部との流体連絡を可能にし、第１の合計ガス出口開口部面積を有する第１の穿孔されたセクション、および第２の合計ガス出口開口部面積を有する第２の穿孔されたセクションを有し、第２の合計ガス出口開口部面積は第１の合計ガス出口開口部面積より大きい、エンクロージャ；
エンクロージャの少なくとも一部分の内に第１の長さに沿って伸びて配置された第１のガス生成組成物であって、エンクロージャの少なくとも一部分に沿って実質的に一様に分布され、該第１の長さの単位長さ当たりのガス生成組成物の第１の質量を有する所定量の第１のガス生成組成物；および
第１のガス生成組成物の燃焼に応じて第２のガス生成組成物の燃焼を可能にするように、前記エンクロージャの第２の部分内に配置された第２のガス生成組成物であって、該第２のガス生成組成物は第２の長さに沿って伸び、第２の長さの単位長さ当たりのガス生成組成物の第２の質量を有する所定量の第２のガス生成組成物を提供し、単位長さ当たりのガス生成組成物の第２の質量は、単位長さ当たりのガス生成組成物の第１の質量よりも大きい第２のガス生成組成物。
【請求項２】
第１の穿孔されたセクションは、エンクロージャの少なくとも一部分に沿って伸びる第１の複数のガス出口開口部を含み、第１の複数のガス出口開口部のそれぞれの開口は面積を有し；
第２の穿孔されたセクションは、エンクロージャの少なくとも一部分に沿って伸びる第２の複数のガス出口開口部を含み、第２の複数のガス出口開口部のそれぞれの開口は面積を有し、第１の合計のガス出口開口部面積は第１の複数のガス出口開口部における開口部面積の合計であり、第２の合計のガス出口開口部面積は第２の複数のガス出口開口部における開口部面積の合計である、請求項１記載のインフレータ。
【請求項３】
エンクロージャはさらに、エンクロージャとエンクロージャの外部の流体連絡を可能にする少なくとも１つの第３の穿孔されたセクションを有し、該第３の穿孔されたセクションは、第１のガス出口開口部の合計面積および第２のガス出口開口部の合計面積のどちらとも異なる、第３のガス出口開口部の合計面積を有する、請求項１記載のインフレータ。
【請求項４】
第２のガス生成組成物がエンクロージャに隣接して形成されたキャビティーの中に配置される、請求項１記載のインフレータ。
【請求項５】
エンクロージャはインフレータの第１の部分に沿って伸び、第２のガス生成組成物はインフレータの第１の部分に隣接するインフレータの第２の部分に沿って伸びる、請求項１記載のインフレータ。
【請求項６】
第２のガス生成組成物は、エンクロージャの内部と流体連絡を有してキャビティーの中に配置される、請求項１記載のインフレータ。
【請求項７】
エンクロージャの少なくとも第１および第２の穿孔されたセクションは実質的に同一直線上にあり、ハウジングの穿孔されたセクションの実質的に正反対の位置に配置される、請求項１記載のインフレータ。
【請求項８】
第１のガス生成組成物は、インフレータの起動前に第２のガス生成組成物と流体連絡を有する、請求項１記載のインフレータ。
【請求項９】
少なくとも最小の所定の時間、少なくとも最終の所定の最低圧力を保持する、インフレータハウジング内の内部圧力を保持する、以下の工程を含む方法：
ハウジングの内部とハウジングの外部の間の流体連絡を可能にするために、ハウジングに沿って間隔をおいて配置された複数のガス出口開口部を有するインフレータハウジングであって、ガス出口開口部は合計ハウジングガス出口開口部面積を画定する合計の面積を有するインフレータハウジングを提供する工程；
第１の所定時間の期間内に燃焼し、ハウジング内に少なくとも第１の所定の最小の内部圧力を提供する膨張ガスを発生するために、ハウジング内に所定量の第１のガス生成組成物を配置する工程；
所定量の第２のガス生成組成物を、第１のガス生成組成物の燃焼に応じて第２のガス生成組成物の燃焼を可能にするように配置し、該第２のガス生成組成物は第２の所定時間の期間内に燃焼し、ハウジング内に少なくとも第２の所定の最小の内部圧力を提供する膨張ガスを発生するように構成され、第２の所定の最小の内部圧力は第１の所定の最小の内部圧力よりも大きいものである工程；および
ハウジングガス出口開口部面積の合計が、最小の予定時間期間の経過後に、ハウジング内部圧力が少なくとも第１の所定の最低水準であるように寸法を決定する工程。
【請求項１０】
少なくとも１つのエアバッグ、およびインフレータの起動の際にエアバッグの内部と流体連絡可能なようにエアバッグと組み合わされた請求項１記載のインフレータを含むエアバッグシステムを含む乗り物乗員拘束システム。
【国際調査報告】
2007531660.tif 000009