(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張可能な用具を膨張させる装置であって、
相互に接触するよう貯蔵された一定量の亜酸化窒素と前もって決められた固体形状を有する燃料材料とを含有する内容物を有する第１の室と、
亜酸化窒素の量の少なくとも一部と燃料材料の量の少なくとも一部との反応を開始し少なくとも１つのガス状燃焼生成物を含む燃焼生成物を形成するための起爆薬
とを具備しており、前記燃料材料が連続気泡発泡体からなっている膨張装置。
【請求項２】
前記第１の室が加圧されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の室の内容物が約６００ポンド／平方インチから約１５００ポンド／平方インチ（約４１３６．８６kPa から約７３４２．１４kPa ）の範囲の圧力で貯蔵されている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の室の内容物が約６５０ポンド／平方インチから約７００ポンド／平方インチ（約４１３６．８６kPa から約４８２６．３３kPa ）の範囲の圧力で貯蔵されている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
発泡体がポリオレフィンからなっている請求項１に記載の装置。
【請求項６】
亜酸化窒素の貯蔵された量の少なくとも一部が発泡体の細孔の中に貯蔵されている請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の室の内容物がさらに一定量の少なくとも１つの不活性ガスを含んでいる請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の室に貯蔵された亜酸化窒素の少なくとも一部が液体相で貯蔵されている請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の室が平常時は閉鎖され、前記装置がさらに前記第１の室が開口される第２の室を具備し、前記第２の室が膨張ガスを関連の膨張可能な用具の中に案内する請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２の室が平常時は閉鎖され加圧貯蔵されたガスの供給源を収容し、前記第１の室が開口したとき燃焼生成物の少なくとも一部が加圧貯蔵されたガスと混合し膨張ガスを形成し、燃焼生成物と加圧貯蔵されたガスとの混合が前記第２の室の内部の温度と圧力とを上昇させ、前記第２の室が該第２の室内の圧力が所定圧力に上昇した時開口可能となりそれにより膨張ガスの少なくとも一部が前記第２の室から放出され膨張可能の用具を膨張させる、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
膨張可能な用具を膨張させる装置であって、
一定量の亜酸化窒素と連続気泡発泡体の形式の燃焼性の燃料材料とを含む加圧された内容物を有し、亜酸化窒素の少なくとも一部が燃焼性の連続気泡発泡体の燃料材料と接触して液体相で貯蔵されている、平常時は閉鎖されている第１の室と、
亜酸化窒素の量の少なくとも一部と燃焼性の燃料材料の量の少なくとも一部との反応を開始し少なくとも１つがガス状の燃焼生成物を含む燃焼生成物を形成する起爆薬
とを具備している膨張装置。
【請求項１２】
前記第１の室の内容物が約６００ポンド／平方インチから約１５０ポンド／平方インチ（約４１３６．８６kPa から約７３４２．１４kPa ）の範囲の圧力で貯蔵されている請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の室の内容物が約６５０ポンド／平方インチから約７００ポンド／平方インチ（約４１３６．８６kPa から約４８２６．３３kPa ）の範囲の圧力で貯蔵されている請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
発泡体がポリオレフィンからなっている請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
亜酸化窒素の貯蔵された量の少なくとも一部が発泡体の細孔の中に貯蔵されている請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１の室の内容物がさらに一定量の少なくとも１つの不活性ガスを含んでいる請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の室が開口できる第２の室をさらに具備し、前記第２の室が膨張ガスを関連の膨張可能な用具の中に案内する請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第２の室が平常時は閉鎖され加圧貯蔵されたガスの供給源を収容し、前記第１の室が開口すると燃焼生成物の少なくとも一部が加圧貯蔵されたガスと混合し膨張ガスを形成し、燃焼生成物と加圧貯蔵されたガスとの混合が前記第２の室内部の温度と圧力とを上昇させ、前記第２の室が該案内の圧力に所定量の上昇が生じた時に開口可能となりそれにより膨張ガスの少なくとも一部が前記第２の室から放出され膨張可能な用具を膨張させるようにする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
膨張可能な安全用具を膨張させる方法であって、
亜酸化窒素と接触して装置の中に貯蔵された前もって決められた固体形状を有する燃料材料を燃焼し少なくとも１つのガス状燃焼生成物を含む燃焼生成物を形成する段階と、
前記少なくとも１つのガス状燃焼生成物の少なくとも一部を含む膨張ガスを前記装置から解放し膨張可能な安全用具を膨張させる段階
とを含んでおり、前記燃焼される燃料材料が連続気泡発泡体からなっている膨張可能な安全用具を膨張させる方法。
【請求項２０】
少なくとも最初に前記燃焼が周囲の圧力より高い圧力で行われる請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
発泡体がポリオレフィンからなっている請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
燃料材料と亜酸化窒素とが平常時は閉鎖された第１の室に貯蔵され、前記装置がさらに平常時閉鎖された第１の室が開口することのできる第２の室を含み、前記燃焼が第１の室内部の温度と圧力とを上昇させ、前記方法がさらに、
第１の室に所定の圧力増加が生じた時第１の室を開口し第１の室から燃焼生成物を第２の室の中に放出する段階を含んでいる請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の室が平常時は閉鎖され加圧貯蔵されたガスの供給源を収容し、第１の室が開口すると、燃焼生成物の少なくとも一部が加圧貯蔵されたガスと混合し、膨張ガスを形成し前記第２の室内部の温度と圧力を上昇させ、前記方法がさらに、
第２の室内部に所定の圧力上昇が生じた時第２の室を開口しそれにより膨張ガスの少なくとも一部が第２の室から放出され安全用具を膨張させるようにする段階を含んでいる請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は一般に膨張可能な拘束装置に関し、さらに詳細には前記拘束装置に普通に用いられる膨張可能な自動車乗員拘束エアバッグクッションのような膨張可能な装置を膨張させる装置と方法に関する。
【０００２】
自動車が衝突のような突然の減速に遭遇した時ガスにより拡張され又は膨張されるクッション又は袋、例えばエアバッグを用いて自動車の乗員を保護することが良く知られている。このような装置では、エアバッグクッションは平常時には膨張されず折りたたまれた状態で収容され所要空間を最小にするようにしている。この装置が作動すると、クッションは一般に膨張器と称される装置により発生又は供給されたガスによりおよそ２．３ミリ秒のみで膨張し始める。
【０００３】
多くの型の膨張装置が膨張可能な拘束装置のエアバッグクッションを膨張させるため当該技術において開示されてきた。従来技術の膨張装置は貯蔵ガス膨張器、火薬式膨張器、及び混成膨張器を含んでいる。不運にも、これら型式の膨張装置の各々は、例えば所望の重量や所要の空間よりも大きい、不都合もしくは好ましくない燃焼生産物を所望量より多く発生する、所望の温度より高いガスを発生もしくは放出する、という一定の欠点を有している。
【０００４】
従来技術の膨張装置のこれらのまた他の関連のもしくは同様の問題点に鑑み、流体燃料膨張器と称される新しい型の膨張装置が開発されている。このような膨張装置は普通に譲渡された１９９５年１１月２８日発行のスミス他の米国特許第５，４７０，１０４号、１９９６年２月２７日発行のリンクの米国特許第５，４９４，３１２号、および１９９６年７月２日発行のリンク他の米国特許第５，５３１，４７３号の主題であり、これら特許の開示は本明細書中に参照例として記載されている。
【０００５】
上記のような膨張装置は流体の形式の燃料材料、例えばガス、液体、粉砕された固体の形式の、又は関連の膨張可能な用具のための膨張ガスを形成するこれらのうちの１つ又は複数を組合せた燃料材料を用いている。１つのこのような膨張装置においては、流体の燃料材料は燃焼され大量の貯蔵された加圧ガスに接触するガスを発生し対応の膨張可能な用具を膨張させるのに用いる膨張ガスを発生する。
【０００６】
このような流体燃料による膨張装置は従来の膨張装置の上記した欠点の少なくとも一部を回避又は最小にするが、燃料材料を対応の強酸化性物質と共に正しく貯蔵することは特に、数年間にわたる反応寿命を必要とする自動車の膨張可能拘束装置に通常又は典型的に組合されるような長期間にわたっては困難となる。また、燃料と強酸化性物質とを別々に貯蔵することはこのような貯蔵上の問題のうちのある種の問題を緩和又は減少させるが、このような燃料と強酸化性物質との分離貯蔵を行う膨張装置の設計と製造上の複雑性とコストは必要以上に大きくなる。
【０００７】
このため、１つ又はそれより多い以下の目的を満足させる膨張装置が依然として必要とされる。すなわち設計と構造をより簡単にする、貯蔵に関連する危険又は問題をなくし又は最小にする、種々の選択されたガス発生材料を処理し分配する、および組立体の重量とコストをさらに低減させる、膨張装置が必要である。
【０００８】
発明の概要
本発明の総括的な目的は膨張可能な用具を膨張させる改良された装置と方法を提供することである。
本発明のさらに特別の目的は上記の問題の１つ又はそれ以上を克服することである。
【０００９】
本発明の総括的な目的は膨張可能な用具を膨張させる装置により達成されるが、この装置は一定量の亜酸化窒素と相互に接触して貯蔵された前もって決められた固体形状を有する燃料材料とを含む内容物を有する第１の室を含んでいる。この装置はまた亜酸化窒素の量の少なくとも一部と燃料材料の量の少なくとも一部との反応を開始し少なくとも１つのガス状の燃焼生成物を含む燃焼生成物を形成する膨張装置を含んでいる。
【００１０】
従来技術は一般に、燃料材料と分離して供給される強酸化物質とが燃焼されて関連の膨張可能な拘束用具を膨張させるのに用いる膨張ガスを発生し又は形成する膨張装置の設計と構造を所望のように簡単にすることはできない。この結果、従来技術の膨張装置の重量、コスト及び寸法のうちの１つ又はいくつかが所望のものよりは大きくなってしまう。
【００１１】
本発明はさらに、一定量の亜酸化窒素と連続気泡発泡体の形式の可燃性の燃料材料とを含む加圧された内容物を有する平常時は閉鎖された第１の室を含む、膨張可能な用具を膨張させる装置を包含している。亜酸化窒素の少なくとも一部が第１の室の中に、液相で可燃性の連続気泡発泡体の燃料材料と接触して貯蔵される。本発明装置はまた亜酸化窒素の量の少なくとも一部と可燃性燃料材料の量の少なくとも一部との反応を開始し少なくとも１つのガス状燃焼生成物を含む燃焼生成物を形成する膨張装置を含んでいる。
【００１２】
本発明はさらに、膨張可能な安全装置を膨張させる方法を包含している。この方法は、
亜酸化窒素の強酸化性物質と接触して貯蔵されている前もって決められた固体形状を有する燃料材料を燃焼させ少なくとも１つのガス状燃焼生成物を含む燃焼生成物を形成する段階と、
前記少なくとも１つのガス状燃焼生成物の少なくとも一部を含む膨張ガスを本発明装置から解放し膨張可能な安全用具を膨張させる段階
とを含んでいる。燃焼される燃料材料は、連続気泡発泡体からなっている。
【００１３】
他の目的と利点は当業者にとって、特許請求の範囲と添付図面とに関連する以下の詳細な記載から明らかとなるであろう。
【００１４】
発明の詳細な記載
本発明は様々な異なった構造で具体化される。典型例として、図１は全体が参照番号１０で示される自動車乗員安全装置に具現された本発明を示す。自動車乗員安全装置１０は膨張可能な自動車乗員拘束具１２、例えば膨張可能なエアバッグクッションと、本発明の一実施態様による全体が参照番号１４で示され普通には乗員拘束具を膨張させるのに用いる膨張装置と称される装置とを含んでいる。
【００１５】
自動車安全装置１０が正しく作動すると、自動車乗員拘束具１２が膨張装置１４からの膨張流体、例えばガスの流れによって膨張され自動車の乗員の動きを拘束する。膨張可能な自動車乗員拘束具１２は典型的には乗員とドア、操縦車輪、計器パネルその他のような自動車内装品との間の自動車内部の局所へと膨張されるように設計され、乗員が自動車内部の上記の部分に強く衝突する可能性と激しさを減少させるようにしている。
【００１６】
以下に記載される発明が、例えばバン、ピックアップトラックを含む自動車両のような車両、特に自動車の種々の種類又は型のための運転者側、乗客側及び側部のエアバッグ組立体に一般的な用途を有していることが理解されるであろう。
【００１７】
膨張装置１４は第１及び第２の室１６と１８を含んでいる。以下にさらに詳細に記載されるように第１の室１６は亜酸化窒素と接触する固体形式の燃料材料を含み時には「燃焼室」又は「反応室」と称される。第２の室１８は以下にさらに詳細に記載されるように反応室１６から第２の室に入る反応生成物を急冷するのを助ける働きをし、そして時には「急冷室」と称される。
【００１８】
反応室１６は基端部２２と反対側の開放端部２４とを有するカップ形状の基体２０によって一部が区画形成されている。基端部２２は開口２６を含み、この開口２６を通って膨張装置３０がレーザー溶接、Ｏリング、かしめ又はその他の適当な密封シールなどにより、反応室１６とシール関係に取付けられる。
【００１９】
一般に、膨張装置３０は任意の適当な型の発火手段とすることができ、例えばブリッジワイヤ、スパーク放電、加熱もしくは爆発性ワイヤ又は箔、隔壁型（例えば金属密封シールの形式のような隔壁を通って放出する起爆薬）を含む発火手段とすることができ、また所望により任意に所望量の火薬を装填することができる。実際には、起爆薬からのような比較的大きな熱入力は燃料と貯蔵された亜酸化窒素との所望の反応をより完全に開始させるのを助長する。このため、発火薬を収容した起爆薬がより容易に比較的小さな寸法の点火装置から比較的大きな熱入力を生み出すので、このような起爆薬を有する本発明の実施は特に有利となる。
【００２０】
図示された実施態様の固体燃料は発泡体の形式でありまた参照番号３２で示されており、好ましくは圧縮され空間を最大限に利用しまた基体２０の中に取付けられている。組立て、製造及び作動を容易にするため、本発明の好ましい実施態様では、固体燃料の発泡体３２が摩擦を介して基体２０の内部の所定位置に保持される。しかし例えば粘着剤又は接着剤を用いることで実現される他の又は補足的な形式の取付けもまた又は代わりに用いられこのような又は同様な固体燃料を所望に応じて基体２０に固定することのできることが理解されるであろう。
【００２１】
基体２０は当該技術において公知のように充填ポート３４を含み、このポート３４を通って例えば亜酸化窒素を単独で又は１つもしくは複数の不活性ガスと組合せて含む選択された反応室充填材料が反応室１６の中に入り例えば固体燃料３２と直接物理的に接触して置かれる。本発明を記載するに当り、この亜酸化窒素と固体燃料との直接の物理的接触は時には「密接接触」と称される。
【００２２】
反応室の中に通され又は供給される単独の又は１つもしくは複数の不活性ガスと組合せた亜酸化窒素のような充填材料は例えばガス、液体、又はガスと液体との組合せの形式とすることができる。本発明の１つの好適な実施態様では、固体燃料−収容反応室を充填するのに用いられる充填材料は本質的に亜酸化窒素からなっている。このような実施態様において、反応室内の貯蔵圧力は典型的には約６００ポンド／平方インチから約１５００ポンド／平方インチ（約４１３６．８６kPa から約１０３４２．１kPa ）の範囲また好ましくは平常の周囲温度で約６５０ポンド／平方インチから約７００ポンド／平方インチ（４４８１．５９kPa から４８２６．３３kPa ）の範囲とすることができる。
【００２３】
このような条件のもとに、貯蔵された亜酸化窒素の量のある部分そして好ましくは大部分が有利には液体相で貯蔵される。気体相で貯蔵するのに比べて液体相で貯蔵するのに関連して密度が増加する結果、液体相の貯蔵は必要とする又は要求される貯蔵容積を減少し又は最小にすることになり、またそのため膨張装置はよりコンパクトな構造又は設計となる。
【００２４】
さらに、このような貯蔵圧力は一般に、上記したように通常又は典型的には混成の流体燃料膨張装置に用いられる貯蔵圧力よりも実質的に低くなっている。したがって、対応の膨張装置はこの低い圧力に設計することができまた通常その高い圧力での貯蔵に関連する比較的厚くて重い壁を含む必要がなくなる。この結果、軽い重量で典型的には低いコストの膨張装置の設計を実現することができる。
【００２５】
本発明の特に好ましい実施態様はまた固体燃料３２と接触して貯蔵できるような１つ以上の不活性ガスを含むことが理解されるであろう。例えばヘリウムのような比較的小量の与えられた不活性ガス成分を含有することは、この技術においては普通に知られているように加圧された容器からの漏れの可能性を検出するのに用いるために望ましいことである。これに加えて又はこれに代えて、例えばアルゴンのような不活性ガスが必要又は所望に応じて反応室１６に内包され室１６内部での燃料の燃焼の速度を効果的に減少させ、それにより反応室内部の燃料と強酸化性物質の相対濃度を減少する働らきをさせるようにする。
【００２６】
反応室１６が適当に充填された後、充填ポート３４は公知のようにピン又はボール３４ａなどによって適当に閉鎖され又は栓がされる。
【００２７】
カップ形状の基体２０の開放端部２４が室ドーム３６によって閉じられる。図示の実施態様では、室ドーム３６は一部材構造であり基体２０の内面４２の溶接４０によって基体２０に固定される。室ドーム３６は反応室１６と急冷室１８との間を流体が連通するようにした開口部分４４を含んでいる。図示の実施態様では開口部分４４は室３６の十字形部分であり、開口部分４４の対向表面４４ａと４４ｂの所定圧力差が生じた時に破壊し又は開口するようになっている。この開口により、反応室１６は急冷室１８と流体が連通するようになる。
【００２８】
実際には、このような室ドーム組立体はこの組立体が製造と組立てとを容易にしまた信頼性を向上させるので好ましいものとなる。しかし、反応室１６からの流体の連通が得られる他の形式、手段及び技術もまた本発明に包含されるものであることが理解されるべきである。例えば、第１の室を急冷室から隔離するドーム又は壁は簡単に適当な所定圧力で破れるような破裂円盤によって平常時被覆された開口を含むようにしてもよい。
【００２９】
膨張装置１４はまた第２の室組立体４６を含み、この室組立体４６は共に急冷室１８と拡散部分５４とを形成する作用をする外壁５０と流れ制御器５２とを含んでいる。図示の実施態様では、室組立体４６は第２の室組立体の外壁５０を内部溶接５６により反応室基体２０に固定することにより反応室１６に固定される。しかし、他の形式と取付け又は接合の個所とを必要ならば用いることのできることが理解されるであろう。
【００３０】
第２の室組立体の外壁５０は拡散器６０を一体の連続した部材に形成する。この一体形成は組立てと製造を簡単にするという種々の利点をもたらすが、他の形式又は型の拡散器が必要ならば本発明の実施において用いることができることが理解されるべきである。例えば別体に製造された拡散器を貫通溶接のような種々の取付け技術を用いることにより膨張装置組立体に固定することができる。
【００３１】
拡散器６０は外壁５０に複数の出口ポート６２を含み、膨張ガスを膨張装置１４から関連の自動車乗員拘束具１２の中に通過させる。
【００３２】
流れ制御器５２は圧力ばめ挿入によって拡散部分５４に固定される。流れ制御器５２は複数の開口６４を含み、開口６４を通って急冷室１８からのガスが拡散器６０へと通され関連の膨張可能な自動車乗員拘束具１２に向けられる。流れ制御器５２は急冷室１８内部のガスの流量と圧力とを制御する計量オリフィスとして作用する。
【００３３】
上記のように、休止状態では反応室は亜酸化窒素と接触する固体形式の燃料材料を収容している。以下に理解されるように、固体形式の燃料は一般により大きな燃料密度となりそのため固体燃料形式はより小さな貯蔵容器を必要としまた膨張装置の大きさを同様に減少させることになる。
【００３４】
多くの固体燃料材料が本発明の実施において用いるのに適しており、この燃料は例えば、ポリオレフィン、ワックス、及びポリエステル、ポリエーテル、アクリリックポリマー、フェノール、ポリサッカリド（セルロースもしくはスターチのような）、セルロースエーテル、セルロースエステル、アミンの硝酸塩、ニトロアミン、のような内部が部分的に酸化された化合物、上記材料の２つ以上のニトロ化合物と混合物を含んでいる。さらに詳細には、本発明の実施に用いるのに適した固体燃料材料は、エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースプロピオネート、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ヒドロキシ−ターミネイテッドポリブタジエン、ポリメチルアクリレート、ナフタリン、及びニトロセルロース、とこれらの組合せによって代表される。
【００３５】
本発明の１つの好ましい形式では、固体燃料は発泡体の形式、好ましくは連続気泡の形式である。例えばポリエステル、ポリエーテル、ポリスチレン、ポリプロピレン及びポリエチレンのような種々のポリオレフィンの発泡体が所望ならば用いられる。例えば、約２０〜４０kg／ｍ3 の範囲の密度と約１〜３mmの範囲の微細孔の大きさとを有するポリエチレン発泡体のような比較的長い真直ぐなポリオレフィンで形成された発泡体の使用が特に有利である。
【００３６】
さらに、水酸化硼素のような触媒及び燃焼速度調節剤と酸化銅のような金属酸化物もまた所望ならば添加され又は含有される。
【００３７】
長い鎖状重合体が本発明に用いることのできる他のカテゴリーの固体形式燃料材料を形成する。種々の重合体材料が本発明の実施に用いることができるが、特に有用な重合体材料は
（１）例えばポリエチレングリコールとポリエチレンのような熱可塑性材料と、
（２）例えばセルロースアセテートとセルロースアセテートブチレートのようなセルロース材料と、
（３）例えばヒドロキシ−ターミネイテッドポリブタジエンのような熱硬化性材料
とを含んでいる。
【００３８】
このような固体材料の形式は、ここに確認され記載された発泡体材料とはこのような材料の表面の多孔が最小とされ燃焼接触面が実質的に固体燃料の外面と保持されるようになる点で異なっていることが理解されるであろう。したがって、この固体の重合体形式は、特定のエアバッグクッションを所望のように膨張させるのに必要もしくは望まれる反応速度と燃焼生成物の質量流量との一方又は両方が得られるような形状とすることができる。例えば、固体の形状は条件に合うように作られ最初の段階の展開の間は最初に低い質量流量でありその後に高い質量流量が続きエアバッグクッションがその正しい展開位置に達した後エアバッグクッションを正しく膨張させるようにすることができる。したがって、この固体燃料形式と対応のエアバッグ膨張装置、膨張可能な拘束装置、及び作動の方法は対応の位置の外の自動車乗員に傷害を及ぼす可能性を回避し又は最小にするために用いることができる。
【００３９】
ポリエチレングリコールのような酸素含有熱可塑性材料の使用は特に有利である。燃料材料に含まれる添加酸素は反応速度を増進させるのに有用でありそれにより燃料材料の正しい燃焼がエアバッグクッションを膨張するため短い時間の間に生じるようになる。このような好ましい型の燃料材料は必要ならば一体構造の固体粒子又は多量の押出しペレットの形式とすることのできることが理解されるであろう。さらにこのような材料は典型的には低コストの押出し工程を介して容易に作ることができる。さらにまた所望ならば、過塩酸カリウム、塩基性硝酸銅などのような添加酸化剤化合物を押出し工程の間に添加し反応速度を容易に高めることができる。典型的にはこのような添加酸化剤化合物は添加するならば、比較的低いレベルで添加されそれにより最終調合物が、燃料比率が高くそのため完全燃焼するため亜酸化窒素によって与えられる余分の酸素を必要とする燃料と酸化剤との混合物となるようにする。
【００４０】
作動時、例えば衝突を感知すると、電気信号が起爆薬３０に送られる。起爆薬３０は熱入力を反応室１６に供給し反応室１６の内部に収容された燃料の燃焼を開始する。
【００４１】
燃料の燃焼で生じた熱ガスは反応室１６の内部に吸息な圧力上昇をもたらす。さらに、燃焼工程の間に解放された熱は添加の液体相亜酸化窒素の蒸発をもたらしまたそれにより、その反応が主として気体相で起きると考えられているため、添加の亜酸化窒素が与えられた燃料との燃焼反応のために利用できるようになる。さらに詳細には、蒸気相の亜酸化窒素はもともと反応室内に存在し又は反応室内で貯蔵された液体相の亜酸化窒素の蒸発を介して形成され、分解又は解離し、固体燃料と反応してすなわち燃焼して燃焼反応生成物を形成するガス状の酸素を含む解離生成物を形成すると考えられる。したがって、亜酸化窒素は少なくとも一部が貯蔵された固体燃料の燃焼に用いられる強酸化性物質の源として作用すると考えられる。
【００４２】
反応室１６内部の圧力が開口部分４４の構造上の能力を超過した時、開口部分４４は破壊し又は熱い燃焼ガスが反応室１６から急冷室１８に入ることができるようにする。
【００４３】
急冷室１８では、反応室１６から放出された熱い燃焼ガスが冷却し流れ制御器５２を通過しそして拡散器６０を通過して関連の膨張可能な自動車乗員拘束具１２の中に入る。
【００４４】
上記の実施態様では貯蔵された亜酸化窒素が貯蔵された固体燃料の燃焼に用いられる強酸化性物質の源として利用されているが、貯蔵された亜酸化窒素の添加量又は添加部分は関連のエアバッグクッションの膨張のガス源材料として利用することができる。例えば、普通に譲渡された１９９７年９月２３日発行のリンクの米国特許第５，６６９，６２９号に図示され記載されその開示が本明細書に参照例として包含されその一部となっているように、この亜酸化窒素は分解され膨張可能な用具を膨張させるのに用いられる分解生成物を形成又はつくり出すガス源材料として作用することができる。
【００４５】
図２は本発明の他の実施態様による、全体が参照番号２１０で示される自動車乗員安全装置を示す。自動車安全装置２１０は上記の自動車安全装置１０とほぼ同様であり、膨張可能な自動車乗員拘束具２１２、例えば膨張可能なエアバッグクッションと、参照番号２１４で全体が示された、乗員拘束具２１２を膨張させるための膨張装置とを含んでいる。
【００４６】
膨張装置２１４は上記の膨張装置１４とほぼ同様であり、第１の室２１６（燃焼又は反応室とも云われる）と第２の室２１８（急冷又は混合室とも云われる）とを含んでいる。反応室２１６は亜酸化窒素と接触する固体形式の燃料材料（参照番号２３２で示される）を収容している。上記した実施態様の室１６と同様の室２１６は基端部２２２と反対側の開口端部２２４とを有するカップ形状の基体２２０によって一部が区画形成される。基端部２２２は開口２２６を含み、この開口２２６を通って起爆薬２３０が室２１６とシール関係に取付けられている。基体２２０は充填ポート２３４を含みこの充填ポート２３４を通って例えば亜酸化窒素のような材料が反応室２１６の中に入ることができる。反応室２１６が充填された後、充填ポート２３４は公知のように例えばピン又はボール２３４ａによって適当に閉鎖され又は栓がされる。
【００４７】
カップ形状の基体２２０の開口端部２２４は反応室２１６から急冷室２２０へと流体が連通できるように設計された開口部分２４４を有する室ドーム２３６により閉じられている。
【００４８】
膨張装置２１４はまた、急冷室２１８と拡散器部分２５４とを形成する作用をする外壁２５０と流れ制御器２５２とを含む第２の室２４６を含んでいる。
【００４９】
第２室組立て外壁２５０は一体で連続する一部材の拡散器２６０を形成する。拡散器２６０は外壁２５０に複数の出口ポート２６２を含み、膨張ガスを膨張装置２１４から関連の膨張可能な自動車乗員拘束具２１２へと通過させるようにする。
【００５０】
流れ制御器２５２は急冷室２１８からのガスが拡散器２６０に通され関連の膨張可能な自動車乗員拘束具２１２に向けられるようになっている複数の開口２６４を含んでいる。
【００５１】
しかし膨張装置２１４は膨張装置１４とは、急冷室２１８が平常時は閉鎖され又はシールされアルゴン又は窒素のような不活性ガスで充たされ典型的には２０００〜４０００ポンド／平方インチ（１３７８９．５〜２７５７９．０kPa ）の範囲の圧力に加圧されている点で相違している。急冷室２１８のこの閉鎖は破裂円盤２７０その他を含み平常時は急冷室２１８の内容物を拡散器２５４から隔離することにより実現される。
【００５２】
自動車安全装置２１０の作動は最初は上記した装置１０の作動とほぼ同様であり、衝突を感知すると、電気信号が起爆薬２３０に送られる。起爆薬３０は熱入力を反応室２１６に与えその中に収容されている燃料と亜酸化窒素の燃焼を開始する。
【００５３】
燃料と亜酸化窒素の燃焼で生成された熱ガスは反応室２１６内部に急激な圧力上昇をもたらす。さらに、燃焼工程の間に放出された熱は添加した液体相亜酸化窒素の蒸発をもたらしそれにより添加の亜酸化窒素が、その反応が主として気体相で起きると考えられているように、与えられた燃料との燃焼反応に利用できるようになる。
【００５４】
反応室２１６内部の圧力が開口部分２４４の構造上の能力を超えた時、開口部分２４４は破裂し又は熱い燃焼ガスが急冷室２１８に入ることができるようにする。
【００５５】
急冷室２１８では、反応室２１６から放出された熱い燃焼ガスは急冷室２１８の内部に貯蔵されている加圧されたガスと混合し膨張可能な自動車乗員拘束具２１２を膨張させるのに用いる膨張ガスを生成する。
【００５６】
燃焼ガスに貯蔵された不活性ガスを添加することは燃焼ガス単独よりも低い温度と減少された副産物濃度（例えば（ＣＯ，ＮＯx ，Ｈ2 Ｏ、等）の膨張ガスを生成することが理解されるであろう。
【００５７】
急冷室２１８内部のガス圧力が破裂円盤２７０の構造上の能力を超えた時、円盤は破裂し又は膨張ガスが拡散器２６０を通過し拡散器出口ポート２６２から出て関連の膨張可能な自動車乗員拘束具２１２の中に入ることができるようにする。
【００５８】
本発明の好ましい形式によれば、固体燃料と強酸化性物質との間の反応速度は、強酸化性材料と関連する液体又はガスのような流体形式の燃料材料の燃焼に依存する燃焼方式には一般に適用又は利用できないパラメータの制御又は調節を介して、少なくとも一部を制御することができることが特に注目される。例えば、連続気泡形式の燃料と強酸化性物質との間の反応速度は、例えば１つ以上の選択された直径、長さ又は外形を有する細孔又は空隙を生じるよう発泡体の特定の形状特性を調節及び制御することにより、調節し又は制御することができる。
【００５９】
固体形式の燃料を用いる本発明の実施においては、強酸化性物質が燃料固体の表面に対して拡散する速度は燃焼反応の速度を制御する主なる現象であると考えられる。燃料固体の量と表面の形状とは一般に固体燃料の部分が消費されるにつれて変わるようになる。この結果、燃焼反応に関与するのに利用可能な燃料材料の相対量もまた時間に関して変化するようになる。したがって、特定の膨張装置の設計にとっての燃焼特性は固体燃料の形状と特性に対して行われる調節を介して有利に制御され又は変更される。例えば、固体粒子形式の燃料は、反応を介して選択された表面形状が得られそれにより燃料の特定の所望もしくは所定の反応速度又は関連のエアバッグクッションの中への膨張ガスの質量流量が得られるように設計することができる。
【００６０】
上記のような本発明の膨張装置組立体は、例えば減少された貯蔵圧力の利用と膨張装置組立体の重量、コスト及び大きさのうちの１つ以上の減少とを含む多くの利点をもたらし又は生み出すことができる。
【００６１】
燃料と亜酸化窒素との間の燃焼反応が例えば主として気体相で生じるという問題のような理論の検討は本発明の理解を助け、また本発明をより広く適用することを限定するものではないことが理解されるべきである。
【００６２】
ここに図示して開示された本発明はここに詳細には開示されていない任意の要素、部分、段階、成分、又は材料を欠いて適当に実施される。
【００６３】
上記の詳細な記載において本発明は一定の好ましい実施態様に関して記載されまた多くの細部が例示のために記載されてきたが、当業者にとって、本発明が他の実施態様によることができ、またここに記載された一定の細部は本発明の基本原理から逸脱することなく変更できることが明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施態様による自動車乗員安全装置の簡略化された一部切断概略図である。
【図２】  本発明の他の実施態様による自動車乗員安全装置の簡略化された一部切断概略図である。
【図１】
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【図２】
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