JP2007532406A

JP2007532406A - ガス生成システム

Info

Publication number: JP2007532406A
Application number: JP2007508644A
Authority: JP
Inventors: ジェフリーエスブラックバーン
Original assignee: オートモーティブシステムズラボラトリィ、インク．
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2007-11-15
Also published as: US7367584B2; DE112005000902T5; US20050230949A1; WO2005102790A2; WO2005102790A3

Abstract

ガス生成装置（１０）はイグナイタ（２７）、並びに、またイグナイタの起動に際してイグナイタ（２７）と流体連絡を可能にするように配置された第１および第２の膨張ガス生成物質組成物（５２、５２’）を含む。流量調節器（５４および５４’）はイグナイタ（２７）から第１および第２の膨張ガス生成物質組成物（５２および５２’）への燃焼生成物の流れを調整し、対応してイグナイタ（２７）の起動と第１および第２の膨張ガス生成物質組成物（５２および５２’）の燃焼の開始の間の時間間隔を調整するために提供される。別の態様では、ガス生成装置（１０）は、コンバスションチャンバー内に配置された膨張ガス生成物質（５２）の燃焼からの燃焼生成物をその内部に受容するために、膨張ガス生成物質コンバスションチャンバー（５０）と流体連絡にある第１のバッフルチャンバー（７１）を含む、モジュールバッフルシステム（７０）を含む。
外側バッフルチャンバー（７４）は、第１のバッフルチャンバーからの燃焼生成物をその内部に受容するために、第１のバッフルチャンバー（７１）の半径方向外側に配置される。別の態様においては、ガス生成装置は第１のエンクロージャ（１２）、第２のエンクロージャ（２４）、および第１のエンクロージャおよび第２のエンクロージャのうちの１つに形成された突出部（４４）を含む。開口部（４６）は、突出部（４４）をその内部に受容するために、第１のエンクロージャ（１２）および第２のエンクロージャ（２４）の他の１つに形成される。開口部（４６）から突出部（４４）の脱離を防ぐために、突出部（４４）の少なくとも一部分は開口部（４６）の内に固定され、それにより、第１のエンクロージャ（１２）および第２のエンクロージャ（２４）は互いにしっかりと取り付けられる。

Description

相互参照される関連出願相互参照
本出願は、２００４年４月１９日に出願された米国仮出願番号６０／５６３，５２５、および２００４年５月２９日に出願された米国仮出願番号６０／５７５，６８７の利益を要求する。

技術分野
本発明は、一般にガス生成装置、およびより特には自動車中の膨張可能な乗員拘束システムのような用途で使用される、フィルターのないガス生成装置に関する。

本発明の背景
すべての新しい乗り物における標準的設備として、一般に「エアバッグ」として知られている膨張可能な乗員拘束システムの設置において、より小さく、軽く、より安価な乗員拘束システムへの探索が強化されている。そのようなシステムの中で使用されるインフレーターは、最も重く最も高価なものである傾向があり、より軽くより安価なインフレーターに対する必要がある。

典型的なインフレータは、乗り物の用途に関連する直径および長さを有している円筒状の鋼またはアルミニウムのハウジングを有し、その内部にプロペラントを含んでいる。インフレータには、メッシュと線径の異なる鋼スクリーンの１つ以上の層を含む内部フィルターが一般に提供される。プロペラントの燃焼に際して生成されたガスは、インフレータを出る前にフィルターを通過される。公知のシステムでのプロペラントの燃焼の際に生産された粒子状物質またはスラグは、ガスがフィルターを通って通過する際に実質的に除去される。

ガス生成物質技術の多くの研究開発が、燃焼の間に生産される煙、すすおよび他の微粒子を減じることに費やされた。エアバッグ起動の後の乗り物乗員による微粒子の吸入は危険になりえる。様々なガス生成物質配合物およびインフレータ設計は、ガス生成物質の燃焼に起因する微粒子が実質的に除去されたか著しく減じられるものを開発している。

しかしながら、あるタイプのプロペラントは、比較的高い割合の燃焼固形物を発生するにもかかわらず、燃焼速度、燃焼の維持、および性能の再現性のような与えられた好ましい特性を与えるため、依然として望ましい。

ガス生成装置に対する他の継続している課題は、イグナイタの起動とガス生成物質の燃焼との間の時間間隔を制御することである。特に、複数のコンバスションチャンバーを有し、膨張ガスを付随するシステムの複数の膨張可能な要素に供給するように構成されるガス生成装置中においてそうである。さらに生産効率を増加させ、かつ製造原価を減じる必要がある。

本発明の要約
本発明は、イグナイタ、並びにイグナイタの起動の際にイグナイタと流体連絡が可能なように配置された第１および第２の膨張ガス生成物質組成物を含むガス発生システムを提供する。流量調節器が、イグナイタから第１および第２の膨張ガス生成物質組成物への燃焼生成物の流れを調節し、それに対応してイグナイタの起動と第１および第２の膨張ガス生成物質組成物の燃焼の開始の間の時間間隔を調節するために提供される。別の態様では、ガス生成システムは、コンバスションチャンバー内に配置された膨張ガス生成物質の燃焼から燃焼生成物を、その内部に受容するための、膨張ガス生成物質コンバスションチャンバーと流体連絡にある第１のバッフルチャンバーを含むモジュールバッフルシステムを含む。

外側バッフルチャンバーも、第１のバッフルチャンバーの半径方向外側に、第１のバッフルチャンバーからの燃焼生成物をその内部に受容するために配置される。別の態様では、ガス生成システムは第１のエンクロージャ、第２のエンクロージャ、および第１のエンクロージャおよび第２のエンクロージャのうちの１つに形成された突出部を有する。開口部は、突出部をそこに受容するために、第１のエンクロージャおよび第２のエンクロージャの他の１つに形成される。開口部からの突出部の脱離を防ぐために、突出部の少なくとも一部分は開口部内に固定され、それにより、第１のエンクロージャおよび第２のエンクロージャを互いにしっかりと固定する。

詳細な説明
図１−８は、本発明に従うガス生成装置１０を含むガス生成システムの様々な実施態様を示す。図１−８の中で示される実施態様では、保護システムの膨張可能な要素を膨張させるための膨張ガスを生成するために、ガス生成装置１０は、乗り物乗員保護システム２００（図８）へ組み込まれるために設計されている。

図１、２および４に見られるように、本発明のガス生成装置１０は第１の端１４、第１の端１４に相対する第２の端１６、およびガス生成システムの起動に際して膨張流体がそれを通って流れるためのエンクロージャを画定する壁１８を有する実質的に円筒状のハウジング１２を含む。Ａ長さ方向の軸Ｌは、ハウジング１２を縦方向の中心を通って伸びる。開口２０は、ガス生成システムのコンバスションチャンバー内に配置した膨張ガス生成組成物５２への点火のために使用される、イグナイタアセンブリー２２（以下に詳細に説明する）の一部分をそこに受容するために、壁１８の第１の端１４と第２の端１６との間（好ましくはハウジング１２の長さに沿って中央）に形成される。さらに、開口部４６は、イグナイタアセンブリーシェル２４（以下に詳細に説明する）の表面から伸びる相補的な突出部４４をその内部に受容するために、ハウジング１２の壁１８に形成される。ハウジング１２は、鋼または他の適当な金属または、合金からキャスト、ロール形成、または他の方法で製造されることができる。あるいは、ハウジング１２は適当な高分子材料から成型されることができる。

図１、３および４を参照する。イグナイタアセンブリー２２は、ガス生成装置１０内に配置した１つ以上の膨張ガス生成物質組成物の燃焼を始めるために提供される。イグナイタアセンブリー２２は、長さ方向のシェル２４およびシェル２４内にしっかりと取り付けられられたマイクロガス生成装置２６を好ましくは含む。

突出部４４はシェル２４の外表面に沿って形成される。突出部４４は、ハウジング１２の中に形成された相補的な開口部４６へ挿入されるような寸法にされる。シェル２４は好ましくは実質的にハウジング長さ方向の軸Ｌに直角に向けられ、ハウジング開口２０内に配置され、ハウジングの開口部４６中に突出部４４を挿入ししっかりと取り付けられることにより、ハウジング１２内にしっかりと取り付けられられる。開口部からの突出部の脱離を防ぐために、突出部４４の少なくとも一部分は開口部４６内に固定され、それにより、シェル２４およびハウジング１２を互いにしっかりと取り付ける。

１つの実施態様では、図１、３および４の中で示されるように、突出部４４の長さ寸法Ｌ１はハウジング壁１８の厚さより大きな寸法にされ、壁１８の内側に沿った開口部に挿入された突出部４４の一部分が、壁の外側の表面を越えて伸びるようにする。壁１８の相対する側を越えて伸びる突出部４４の部分は、開口部４６から突出部４４の脱離を防ぐために変形することが可能である。開口部４６内への配置に際して、突出部４４は、平らにするかまたは他の方法でハウジング壁１８の外側部分に対してフランジを付けることができ、それにより部材を互いに溶接する代わりに、シェル２４をハウジング１２内の所定の位置に固定する。本質的には、リベットに類似する留め具がシェル２４の形成の際において形成され、ハウジング１８に対するシェル２４のアセンブリと適切な配置を容易にする。あるいは、異なる実施態様（図示されない）では、突起４４および開口４６は、突起が開口へ差し込まれると、インターフェレンスフィットが形成されるような寸法にされる。

本発明によれば、シェル２４（図３および３Ａ）は、シェルの長さに沿って配置した第１のシェルオリフィス２８および第２のシェルオリフィス３６を含むように形成され、以下に詳述するように、それぞれの膨張ガス生成物質コンバスションチャンバーと流体連絡を可能にするように形成される。図３および３Ａの中で示されるように、第１のシェルオリフィス２８は好ましくは第２のシェルオリフィス３６の１８０度反対側に配置する。さらに、シェルオリフィス２８および３６は両方とも、好ましくはハウジング１２の内壁の側から等価な半径距離で配置される。シェル２４はスタンプ、引き抜き、キャスト、機械加工または他の方法で、鋼または別の適当な金属または、合金から形成されることができる。

図１および４を参照する。公知のマイクロ−ガス生成装置２６がシェル２４と組み合わされ、シェルの内部と流体連絡を有するようにされる。図１および４中に示される実施態様では、マイクロ−ガス生成装置２６はシェル２４内にしっかりと取り付けられる。マイクロ−ガス生成装置２６は好ましくはクリンプされるか、または他の方法でシェル２４内に適切にしっかりと取り付けられられ、マイクロガス生成装置２６の起動に際して、ガス生成装置がシェル２４の内部と流体連絡にあるようにする。

マイクロ−ガス生成装置２６は、好ましくは公知のイグナイタ２７（たとえば、ブリッジワイヤーイグナイタ）をその内部に、マイクロ−ガス生成装置２６内に含まれているガス生成物質（図示されない）と発火に関する接続を有して含む。図１および４に示される実施態様では、イグナイタ２７はシェル２４の環状のボア内に配置される。イグナイタ２７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。適当なイグナイタの１つ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６，００９，８０９に記載されている。

図１および４の中に示されるように、ハウジング１２内にイグナイタアセンブリー２２を配置してしっかりと固定することは、イグナイタアセンブリー２２とハウジングの第１の端１４の間に伸びる第１のガス生成物質チャンバー１３ａ、およびイグナイタアセンブリー２２とハウジングの第２の端１６の間に伸びる第２のガス生成物質チャンバー１３ｂにハウジングの内部を有効に分割する。ガス生成物質チャンバー１３ａおよび１３ｂは等しいか異なる体積であることができる。好ましい実施態様では、ガス生成物質チャンバー１３ａおよび１３ｂには、同じ構成要素（以下に詳述する）が設けられ、それにより、互いに鏡像を構成する別個のガス生成物質チャンバーを本質的に形成する。

図１および４を再び参照する。第１のシェルオリフィス２８は、公知のメーカーによって提供されるシリコーンチューブ材料から作られた、対応するシリコーンガスシール４０と整列される。同様に、第２のシェルオリフィス３６は、シリコーンチューブ材料から作られた対応するシリコーンガスシール４２と整列される。ガスシール４０および４２は、シェル２４とガスシールの間の結合部で気密シールを提供する任意の方法によって、それぞれの位置でしっかりと取り付けられることができる。例えば、インターフェレンスフィットが、シェルオリフィス２８および３６のそれぞれの１つに挿入された各々のガスシール４０および４２の間で形成されることができる。本発明によれば、第１のシール４０および第２のシール４２はその内部に提供される流体流路を有し、それらは等しいかまたは異なる横断面積を有することができる。

図１、４、５、および５Ａを参照する。イグナイタ燃焼生成物と流体連絡を有したときに発火することのできる、膨張ガス生成組成物５２を収容するために、エンクロージャ５０が提供される。エンクロージャ５０は好ましくは実質的に円形の基体部分５０ａ、および基体部分５０ａから伸びる実質的に円筒状の壁５０ｂを有する。基体部分５０ａおよび壁５０ｂは結合されて、膨張ガス生成組成物５２を収容するコンバスションチャンバー５０ｃを画定する。図１および４に見られるように、エンクロージャ５０はハウジング１２内へスライドして挿入され、シェル２４に接して配置されることができる。エンクロージャ５０はスタンプ、引き抜き、キャスト、機械加工、または他の方法で鋼または別の適当な金属または合金から形成されることができる。

エンクロージャ５０内に配置されるガス生成組成物５２は、エアバッグ用途において有用である任意の既知のガス生成組成物であることができ、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に記載される組成物およびプロセスが例示されるが、これらに制限されるものではない。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。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に開示される。

米国特許５，０３７，７５７は、テトラゾール化合物、たとえば、アミノテトラゾール、テトラゾール、ビテトラゾールおよびこれらの化合物の金属塩類、並びにトリアゾール化合物、たとえば、１，２，４−トリアゾール−５−オン、または３−ニトロ１，２，４−トリアゾール−５−オン、およびこれらの化合物の金属塩類をはじめとする、アジド非含有ガス生成物質を開示する。これらの化合物のある種の金属塩類（アルカリ土類金属塩類）は、少なくとも部分的に、高温スラグ形成剤として機能することができる。例えば、テトラゾールまたはビテトラゾールのカルシウム塩は、燃焼して酸化カルシウムを形成し、これは高温スラグ形成剤として機能する。マグネシウム、ストロンチウム、バリウムおよび恐らくセリウム塩類は同様に作用するだろう。低温スラグ形成剤と組み合わされて、濾過可能なスラグが形成されるだろう。それらが燃焼により、より低い融点のケイ酸塩または炭酸塩を与えることができるので、アルカリ金属塩類（リチウム、ナトリウム、カリウム）を低温スラグ形成剤と、少なくとも一部分見なすことができる。

酸化剤は、一般にシステムの中にある酸素のすべてまたは大部分を供給する。さらに、しかしながら、それらは、反応系に高温スラグ形成剤を含ませる好ましい方法である。アルカリ土類金属硝酸塩および硝酸セリウムはすべて高温スラグ形成能を備えた酸化剤であるが、ほとんどのこれらの塩類は吸湿性で、有効に使用するのが難しい。硝酸ストロンチウムと硝酸バリウムは、無水の状態で得るのが簡単で、優れた酸化剤である。高温スラグ形成剤と組み合わされたとき、アルカリ金属の硝酸塩、塩素酸塩および過塩素酸塩は他の有用な酸化剤である。

高温スラグ形成剤として機能する物質は、燃焼温度以上の融点を有しているか、または燃焼温度以上の融点を有する化合物へ分解する。アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物およびシュウ酸塩は有用な高温スラグ形成剤である。溶融する前に分解して、非常に高い融点（２８００℃）を有する酸化マグネシウムを形成するので、炭酸マグネシウムおよび水酸化マグネシウムは非常に有用な高温スラグ形成剤である。上述のように、それらが高温スラグ形成剤および酸化剤としての両方として役立ち、それにより、単位重量当たりの生成ガス量を増加させるので、硝酸ストロンチウムのような酸化剤は特に有益である。

酸化剤ほど効率的でないが、５−アミノテトラゾール、テトラゾールまたはジテトラゾールのカルシウムまたはストロンチウム塩のような、燃料としての金属塩類も、有用な高温スラグ形成剤である。チタン、ジルコニウムおよびセリウムの酸化物のような高い融点を有する他の金属酸化物も、有用な高温スラグ形成剤である。

低温スラグ形成剤として機能する物質は、燃焼温度以下の融点を有しているか、または燃焼の間に燃焼温度以下の融点を有する化合物を形成する。二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、三酸化二硼素（Ｂ_２Ｏ_３）、五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、ケイ酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳｉＯ_３）、ケイ酸カリウム（Ｋ_２ＳｉＯ_３）、炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）および炭酸カリウム（Ｋ_２ＣＯ_３）のような化合物は、低温スラグ形成剤の例である。

それが燃焼の間に変換することができる適当な物質を含んでいる場合、酸化剤または燃料は低温スラグ形成剤の役割をすることができることに留意するべきである。
例えば、さらに、二酸化ケイ素が存在する場合、硝酸ナトリウムまたはテトラゾールのナトリウム塩は、燃焼反応中に、炭酸ナトリウムまたはケイ酸ナトリウムに変化することができる。

硝酸ストロンチウムが、酸化剤および高温スラグ形成剤の両方として役立つ場合、燃料または酸化剤（または両方）、および高温スラグ形成剤を一緒にして１つの成分とすることは望ましい。この場合、硝酸ストロンチウムは、燃焼の際、酸素および窒素ガス、および高い融点（２４３０℃）を有する酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）を生成するだろう。低温スラグ形成剤として使用される二酸化ケイ素は、約１５００℃から１７００℃の融点を有する、非常に細かいサブミクロンの粒子から粗い砂のような物までの範囲の多くの形態で利用することができる。酸化ストロンチウムと二酸化ケイ素の組み合わせは、ほぼ１５８０℃の融点のストロンチウムケイ酸塩（ＳｒＳｉＯ_３）を形成する。
ＳｒＯ＋ＳｉＯ_２→ＳｒＳｉＯ_３

酸化ストロンチウムは、さらに、二酸化炭素と反応とすることができ、高圧で約１５００℃で溶融する炭酸ストロンチウムを形成する。
ＳｒＯ＋ＣＯ_２→ＳｒＣＯ_３

これらの反応の各々の程度は、燃焼温度、圧力、各成分の粒径および様々な物質間の接触時間のような様々な条件に依存する。
低温スラグ形成剤の機能は、溶融して、高温固形微粒子を互いに固着させることであると信じられている。低温残留物だけでは、物質は液体であり、ろ過するのが困難である。高温物質だけでは、細粒が形成され、ろ過するのが困難である。目的は、ばらばらでない塊またはスラグを形成するのにはちょうど十分であるが、低粘度の液体を作るのには十分にではない量の低温物質を生成することである。

上記の文脈において、米国特許５，０３７，７５７に示された火工品とスラグ成形ガス生成物質混合物は、以下の物質のそれぞれの少なくとも１つを含む。
ａ．アミノテトラゾール、テトラゾール、ビテトラゾール、およびこれらの化合物の金属塩類からなるテトラゾール化合物、並びにトリアゾール化合物およびトリアゾール化合物の金属塩類から選ばれた燃料。
ｂ．アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニドおよびアンモニウムの硝酸塩および過塩素酸塩からなる群から選択されるか、またはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩素酸塩または過酸化物から成る群から選ばれた、酸素含有酸化剤化合物。
ｃ．アルカリ土類金属または遷移金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、シュウ酸塩、過酸化物、硝酸塩、塩素酸塩および過塩素酸塩から成る群、または、テトラゾール類、ビテトラゾール類およびトリアゾール類のアルカリ土類金属塩類から成る群から選ばれた高温スラグ成形物質。
ｄ．二酸化ケイ素、三酸化二硼素および五酸化バナジウムから成る群、アルカリ金属のケイ酸塩、ホウ酸塩、炭酸塩、硝酸塩、過塩素酸塩または塩素酸塩から成る群、テトラゾール類、ビテトラゾール類およびトリアゾール類のアルカリ金属塩類から成る群または、様々な天然のクレーおよびタルクから成る群から選ばれた低温スラグ成形物質。

実際上は、ある種の物質は置換または交換されることができる。特に、燃料および高温スラグ成形物質の両方が、テトラゾール類、ビテトラゾール類およびトリアゾール類のアルカリ土類金属塩類から成る群から選ばれることができる。酸素含有酸化剤化合物および高温スラグ成形物質の両方が、アルカリ土類金属とランタニドの硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩および過酸化物から成る群の１つ以上で構成されることができる。燃料および低温スラグ成形物質の両方が、テトラゾール類、ビテトラゾール類およびトリアゾール類のアルカリ金属塩類から成る群の１つ以上を含むことができる。酸素含有酸化剤化合物および低温スラグ成形物質の両方が、アルカリ金属の硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩および過酸化物から成る群の１つ以上を含むことができる。

燃料は５−アミノテトラゾールを含むことができ、これは約２２重量％から約３６重量％の濃度で存在することができ、酸素含有酸化剤化合物および高温スラグ成形物質は硝酸ストロンチウムであり、これは約３８重量％から約６２重量％の濃度で存在することができ、低温スラグ形成剤は二酸化ケイ素であり、これは約２重量％から約１８重量％の濃度で存在することができる。

あるいは、燃料および高温スラグ成形物質は５−アミノテトラゾールのストロンチウム塩を含むことができ、これは約３０重量％から約５０重量％の濃度で存在することができ、酸素含有酸化剤化合物は硝酸カリウムであり、これは約４０重量％から約６０重量％の濃度で存在することができ、低温スラグ形成剤はタルクであり、これは約２重量％から約１０重量％の濃度で存在することができる。タルクはクレーで置き換えられることができる。

他の組み合わせは、５−アミノテトラゾールが約２２重量％から約３６重量％の濃度で存在し、酸素含有酸化剤化合物は硝酸ナトリウムであり、これは約３０重量％から約５０重量％の濃度で存在し、高温スラグ成形物質は炭酸マグネシウムであり、これは約８重量％から約３０重量％の濃度で存在し、低温スラグ形成剤は二酸化ケイ素であり、これは約２重量％から約２０重量％の濃度で存在する。炭酸マグネシウムは水酸化マグネシウムと置き換えられることができる。

さらなる別の組み合わせは、５−アミノテトラゾールのカリウム塩を含み、これは約２重量％から約３０重量％の濃度で存在し、これは一部は燃料として働き、一部は低温スラグ形成剤として働き、５−アミノテトラゾールが約８重量％から約４０重量％の濃度で存在し、燃料として作用し、クレイが約２重量％から約１０重量％の濃度で存在し、一部が低温スラグ形成剤として作用し、硝酸ストロンチウムが約４０重量％から約６６重量％の濃度で存在し、酸素含有酸化剤化合物および高温スラグ形成剤の両方として作用する。

米国特許５，８７２，３２９は、酸化剤として硝酸アンモニウムを使用し、硝酸アンモニウム相安定剤として硝酸カリウムを使用する、乗り物乗客拘束システムのための非アジ化物ガス生成物質を開示する。相安定化された硝酸アンモニウムと組み合わされる燃料は、カチオン性アミン成分およびアニオン成分を有する、テトラゾール類およびトリアゾールのアミン塩類から成る群から選ばれる。アニオン性の成分はテトラゾールまたはトリアゾール環を含み、テトラゾール環の５−位置に１つのＲ基が置換しているか、またはトリアゾール環の３−位置および５−位置に２つのＲ基が置換している。Ｒ基は、水素、および任意の窒素含有化合物、たとえば、アミノ、ニトロ、ニトロアミノ、テトラゾリル、およびトリアゾリル基から選ばれる。カチオン性アミン成分は、アンモニア、ヒドラジン、グアニジン化合物、たとえば、グアニジン、アミノグアニジン、ジアミノグアニジン、トリアミノグアニジン、ジシアンジアミド、ニトログアニジン、窒素置換されたカルボニル化合物、たとえば、尿素、カルボヒドラジド、オキサミド、オキサミックヒドラジド、ビス−（カルボンアミド）アミン、アゾジカルボンアミド、およびヒドラゾジカルボンアミド、およびアミノアゾール、たとえば、３−アミノ−１、２、４−トリアゾール、３−アミノ−５−ニトロ−１、２、４−トリアゾール、５−アミノテトラゾールおよび５−ニトロアミノテトラゾールから選択される。任意の不活性添加物、たとえば、クレーまたはシリカを、バインダー、スラグ形成剤、クーラントまたは加工助剤として使用することができる。非アジ化物プロペラントで構成された任意の点火助剤も、公知の点火助剤、たとえばＢＫＮＯ_３の代わりに利用されることができる。ガス生成物質は、粉砕された成分の乾式混合および圧密によって調製される。

ガス生成物質組成物中の主燃料として使用される好ましい高窒素非アジ化物としては、特に以下から選択されるテトラゾールおよびトリアゾールのアミン塩があげられる：５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノグアニジニウム塩（ＢＨＴ・１ＧＡＤ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジグアニジニウム塩（ＢＨＴ・２ＧＡＤ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノアミノグアニジニウム塩（ＢＨＴ・１ＡＧＡＤ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジアミノグアニジニウム塩（ＢＨＴ・２ＡＧＡＤ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノヒドラジニウム塩（ＢＨＴ・１ＨＨ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジヒドラジニウム塩（ＢＨＴ・２ＨＨ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノアンモニウム塩（ＢＨＴ・１ＮＨ_３）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジアンモニウム塩（ＢＨＴ・２ＮＨ_３）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノ−３−アミノ−１，２，４−トリアゾリウム塩（ＢＨＴ・１ＡＴＡＺ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジ−３−アミノ−１，２，４−トリアゾリウム塩（ＢＨＴ・２ＡＴＡＺ）、５，５’−アゾビス−１Ｈ−テトラゾールのジグアニジニウム塩（ＡＢＨＴ−２ＧＡＤ）、および５−ニトロアミノ−１Ｈ−テトラゾールのモノアンモニウム塩（ＮＴＡ−１ＮＨ_３）。非アジ化物燃料は一般にガス生成組成物の合計の重量の、１５−６５％、好ましくは２０−５５％を構成する。

テトラゾールまたはトリアゾールの先のアミン塩類は相安定化された硝酸アンモニウムと乾燥混合される。酸化剤は、ガス生成組成物の合計の重量の、約３５から８５重量％の濃度で一般に使用される。同時に所有され、１９９６年７月２日に許可され、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許５，５３１，９４１、「ＰｒｏｃｅｓｓＦｏｒＰｒｅｐａｒｉｎｇＡｚｉｄｅ−ＦｒｅｅＧａｓＧｅｎｅｒａｎｔＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ」に教示されるように、硝酸アンモニウムは硝酸カリウムによって安定される。ＰＳＡＮは８５−９０％のＡＮおよび１０−１５％のＫＮを含み、ＡＮとＫＮの共結晶化のような任意の適当な手段によって形成され、それにより−４０℃から１０７℃の間で起こる純粋な硝酸アンモニウム（ＡＮ）に生じる固体−固体の相変化が防止される。ＫＮは純粋なＡＮを安定させるために好ましく使用されるが、当業者には他の安定化剤がＡＮと共に使用されてもよいことを容易に認識するだろう。

スラグ形成剤、バインダー、加工助剤またはクーラントが望まれる場合、クレー、珪藻土、アルミナまたはシリカのような不活性な成分が、ガス生成組成物の０．１−１０％の濃度で提供され、燃焼に際して生成される有毒の流出物が最小限にされる。

本発明と共に使用される任意の点火助剤は、トリアゾール、テトラゾロン、アミノテトラゾール、テトラゾールまたはビテトラゾール、またはその内容が参照され本明細書の一部として組み込まれる、Ｐｏｏｌｅの米国特許第５，１３９，５８８に記載されたものを含む群から選ばれた燃料を含む、非アジ化ガス生成物質組成物から選択される。ＢＫＮＯ_３のような公知の点火助剤は必要とされない。なぜなら、テトラゾールまたはトリアゾールに基づいた燃料が、相安定化された硝酸アンモニウムと組み合わされた時、プロペラントの点火性を著しく改善し、さらに持続する燃焼速度を提供するからである。

米国特許６，０７４，５０２は、相安定化された硝酸アンモニウム（ＰＳＡＮ）、１つ以上の非アジ化物高窒素燃料の一次燃料、および、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）およびヒドラゾジカルボンアミド（ＡＨ）を含む群から選ばれた１つ以上の非アジ化物高窒素燃料の二次燃料を含む、非アジ化物ガス生成物質組成物を開示する。１つ以上の非アジ化物高窒素燃料の一次燃料は、テトラゾール類およびビテトラゾール類、たとえば、５−ニトロテトラゾールおよび５，５’−ビテトラゾール；トリアゾール類およびニトロトリアゾール類、たとえば、ニトロアミノトリアゾールおよび３−ニトロ−１，２，４−トリアゾール−５−オン；ニトロテトラゾール類；およびトリアゾールの塩類およびテトラゾールの塩類、を含む群から選択される。

より具体的には、テトラゾール類の塩類としては特に以下があげられる；テトラゾールおよびトリアゾールのアミン、アミノ、およびアミドの非金属塩であって、以下から選択される物である：５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノグアニジニウム塩（ＢＨＴ・１ＧＡＤ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジグアニジニウム塩（ＢＨＴ・２ＧＡＤ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノアミノグアニジニウム塩（ＢＨＴ・１ＡＧＡＤ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジアミノグアニジニウム塩（ＢＨＴ・２ＡＧＡＤ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノヒドラジニウム塩（ＢＨＴ・１ＨＨ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジヒドラジニウム塩（ＢＨＴ・２ＨＨ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノアンモニウム塩（ＢＨＴ・１ＮＨ_３）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジアンモニウム塩（ＢＨＴ・２ＮＨ_３）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノ−３−アミノ−１，２，４−トリアゾリウム塩（ＢＨＴ・１ＡＴＡＺ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジ−３−アミノ−１，２，４−トリアゾリウム塩（ＢＨＴ・２ＡＴＡＺ）、および５，５’−アゾビス−１Ｈ−テトラゾールのジグアニジニウム塩（ＡＢＨＴ・２ＧＡＤ）。

トリアゾールのアミン塩類としては以下があげられる：３−ニトロ−１，２，４−トリアゾールのモノアンモニウム塩（ＮＴＡ・１ＮＨ_３）、３−ニトロ−１，２，４−トリアゾールのモノグアニジニウム塩（ＮＴＡ・１ＧＡＤ）、ジニトロビトリアゾールのジアンモニウム塩（ＤＮＢＴＲ・２ＮＨ_３）、ジニトロビトリアゾールのジグアニジニウム塩（ＤＮＢＴＲ・２ＧＡＤ）、および３，５−ジニトロ−１，２，４−トリアゾールのモノアンモニウム塩（ＤＮＴＲ・１ＮＨ_３）。

好ましいガス生成組成物は、ガス生成組成物の重量の５％−４５％、より好ましくは９％−２７％を構成する、１つ以上の非アジ化物高窒素燃料の一次燃焼；ガス生成組成物の重量の１％−３５％、より好ましくは１％−１５％を構成する、１つ以上の非アジ化物高窒素燃料の二次燃焼；およびガス生成組成物の重量の５５％−８５％、より好ましくは６６％−７８％を構成するＰＳＡＮ、の混合物から得られる。テトラゾール類は、より高い窒素含量および低炭素含量に起因する、大きな燃焼速度およびより少ない一酸化炭素のため、トリアゾール類よりも好ましい。テトラゾールの塩類は、優れた点火安定性のためにより好ましい。参照され本明細書の一部として組み込まれる、Ｏｎｉｓｈｉによる、米国特許第５，４３９，２５１は、テトラゾールの塩類は摩擦と衝撃にそれほど敏感ではなく、そのためプロセス安全性を向上することを教示する。ビテトラゾールの非金属の塩類は、優れた熱的安定性のため、テトラゾールの非金属の塩類よりも好ましい。さらにＯｎｉｓｈｉによって教示されるように、ビテトラゾールの非金属の塩類はより高い融点およびより高い発熱ピーク温度を有しているので、ＰＳＡＮと組み合わされた時に、より大きな熱的安定性を与える。それが多量に生産され、適切なコストで容易に利用可能なので、ビテトラゾールのジアンモニウム塩は最も好ましい。

ガス生成組成物の重量に基づいて０−１０重量％の任意の燃焼速度改良剤が；テトラゾール類またはトリアゾール類のアルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属の塩；アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硝酸塩または亜硝酸塩；ＴＡＧＮ；ジシアンジアミドおよびジシアンジアミドのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩類；アルカリ金属とアルカリ土類金属のボロンハイドライド；またはそれの混合物を含む群から選ばれる。スラグ形成剤およびクーラントの任意の組み合わせは、０〜１０重量％の範囲で、クレー、シリカ、ガラスおよびアルミナ、またはそれの混合物を含む群から選ばれる。記載された任意の添加物、または当業者に公知の他のものを組み合わせる場合、受容可能な熱的安定性、燃焼速度およびバリスティック特性を付与するように、調整に注意するべきである。

米国特許６，２８７，４００は、用途に応じて、ガス生成物質の重量に基づいて、２５−１００重量％で提供される５−アミノテトラゾール硝酸塩（５−ＡＴＮ）を含むガス生成物質組成物を開示する。５−ＡＴＮは、硝酸塩基中の酸素に起因する、酸素に富んだ燃料として特徴を有する。したがって、ガス生成組成物中での５−ＡＴＮの使用は、再び用途に応じて、付加的な酸化剤をほとんどまたは全く必要としない。５−ＡＴＮは、ガス生成組成物の重量に基づいて、好ましくは３０−９５重量％、および最も好ましくは５５−８５重量％で提供される。

特定の用途では、オリジナル装置製造者による毒性必要条件による、低減された一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を提供するために、酸素収支を調整しなければならない。例えば、乗り物乗員拘束システム内のガス生成物質の燃焼に際して生成されるガスは、これらの有毒ガスの生成を最小限にするか生成しないようにしなければならない。したがって、５−ＡＴＮに酸化剤を加える場合、ガス生成物質がエアバッグインフレータにおいて使用される場合、約−４．０から＋４．０の酸素収支が望ましいことが一般に理解される。５−ＡＴＮの好ましいパーセンテージはこの特徴を反映する。

たとえば、１つ以上の酸化剤が、非金属、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の硝酸塩、亜硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩および亜塩素酸塩から選ばれることができる。当該技術分野において公知の他の酸化剤も使用されることができる。例えば、これらはアルカリ金属、アルカリ土類金属および遷移金属の酸化物を含んでいる。好ましい酸化剤としては、相安定化された硝酸アンモニウム（ＰＳＡＮ）、硝酸アンモニウム、硝酸カリウムおよび硝酸ストロンチウムがあげられる。１つ又は複数の酸化剤はガス生成組成物の重量に基づいて、５−７０重量％、より好ましくは２０−４５重量％で提供される。

バインダー、スラグ形成剤、燃焼速度改良剤およびクーラントのような標準的な添加物も、所望であれば組込まれることができる。不活性成分も含まれることができ、たとえば、クレー、珪素、ケイ酸塩、珪藻土、および酸化物、たとえば、ガラス、シリカ、アルミナおよびチタニアを含む群から選ばれる。ケイ酸塩としては、タルクのような層状構造を有するケイ酸塩、およびクレーおよび雲母の珪酸アルミニウム；アルミノケイ酸塩；硼珪酸塩；またケイ酸ナトリウムおよびケイ酸カリウムのような他のケイ酸塩があげられるが、これらに制限されるものではない。

不活性成分は、約０．１−２０重量％で、より好ましくは約０．１−８重量％で、最も好ましくは０．１−３重量％で存在する。最も好ましい実施態様では、７３．１２％の５−ＡＴＮおよび２６．８８％のＰＳＡＮ１０（１０％の硝酸カリウムで安定された）を含む。

米国特許５，８７２，３２９は、相安定化された硝酸アンモニウム（ＰＳＡＮ）、ニトログアニジン（ＮＱ）および１つ以上の非アジ化物高窒素燃料をを含む非アジ化物ガス生成物質を開示する。１つ以上の高窒素燃料は、テトラゾール類、たとえば、５−ニトロテトラゾール、５，５’−ビテトラゾール；トリアゾール類、たとえば、ニトロアミノトリアゾール、ニトロトリアゾール類、ニトロテトラゾール類、トリアゾールの塩類およびテトラゾールの塩類、および３−ニトロ−１，２，４−トリアゾール−５−オンを含む群から選択される。

より具体的には、トリアゾールのアミンとしては、特にトリアゾールおよびテトラゾールのアミン、アミノ、およびアミド塩であって、以下から選択される物があげられる：５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノグアニジニウム塩（ＢＨＴ・１ＧＡＤ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジグアニジニウム塩（ＢＨＴ・２ＧＡＤ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノアミノグアニジニウム塩（ＢＨＴ・１ＡＧＡＤ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジアミノグアニジニウム塩（ＢＨＴ・２ＡＧＡＤ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノヒドラジニウム塩（ＢＨＴ・１ＨＨ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジヒドラジニウム塩（ＢＨＴ・２ＨＨ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノアンモニウム塩（ＢＨＴ・１ＮＨ_３）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジアンモニウム塩（ＢＨＴ・２ＮＨ_３）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノ−３−アミノ−１，２，４−トリアゾリウム塩（ＢＨＴ・１ＡＴＡＺ）、５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジ−３−アミノ−１，２，４−トリアゾリウム塩（ＢＨＴ・２ＡＴＡＺ）、および５，５’−アゾビス−１Ｈ−テトラゾールのジグアニジニウム塩（ＡＢＨＴ・２ＧＡＤ）。

トリアゾールのアミン塩類としては以下があげられる：３−ニトロ−１，２，４−トリアゾールのモノアンモニウム塩（ＮＴＡ・１ＮＨ_３）、３−ニトロ−１，２，４−トリアゾールのモノグアニジニウム塩（ＮＴＡ・１ＧＡＤ）、ジニトロビトリアゾールのジアンモニウム塩（ＤＮＢＴＲ・２ＮＨ_３）、ジニトロビトリアゾールのジグアニジニウム塩（ＤＮＢＴＲ・２ＧＡＤ）、および３，５−ジニトロ−１，２，４−トリアゾールのモノアンモニウム塩（ＤＮＴＲ．１ＮＨ_３）。

好ましい１つまたは複数の燃料は、窒素含有カチオン成分、並びにテトラゾールおよび／またはトリアゾールアニオン成分のを有する、テトラゾールおよびトリアゾールのアミンおよび他の非金属塩からなる群から選択される。アニオン性の成分はテトラゾールまたはトリアゾール環を含み、テトラゾール環の５−位置に１つのＲ基が置換しているか、またはトリアゾール環の３−位置および５−位置に２つのＲ基が置換している。Ｒ基は、水素、および任意の窒素含有化合物、たとえば、アミノ、ニトロ、、ニトロアミノ、テトラゾリル、およびトリアゾリル基から選ばれる。カチオン性成分は、アンモニア、ヒドラジン、グアニジン化合物、たとえば、グアニジン、アミノグアニジン、ジアミノグアニジン、トリアミノグアニジン、ジシアンジアミド、ニトログアニジン、窒素置換されたカルボニル化合物、たとえば、尿素、カルボヒドラジド、オキサミド、オキサミックヒドラジド、ビス−（カルボンアミド）アミン、アゾジカルボンアミド、およびヒドラゾジカルボンアミド、およびアミノアゾール類、たとえば、３−アミノ−１、２、４−トリアゾール、３−アミノ−５−ニトロ−１、２、４−トリアゾール、５−アミノテトラゾールおよび５−ニトロアミノテトラゾールをはじめとする、アミン、アミノおよびアミドを含む群の要素から形成される。任意の不活性添加物、たとえば、クレー、アルミナ、またはシリカを、バインダー、スラグ形成剤、クーラントまたは加工助剤として使用することができる。非アジ化物プロペラントで構成された任意の点火助剤も、公知の点火助剤、たとえばＢＫＮＯ_３の代わりに利用されることができる。

ある種の開示されたガス生成物質組成物は、水和されたか無水のニトログアニジンの混合物；グアニジン、テトラゾール、トリアゾール、テトラゾールの塩類およびトリアゾールの塩類から成る群から選ばれた少なくとも１つの非アジ化物高窒素燃料；並びに相安定化された硝酸アンモニウムおよび過塩素酸アンモニウムから成る群から選ばれた酸化剤を含む。非アジ化物燃料はさらに、トリアゾールの１−、３−および５−置換のトリアゾールの非金属塩類、およびテトラゾールの１−および５−置換の非金属塩類であって、該塩類が非金属のカチオン性およびアニオン性成分からなる物、並びに水素または窒素含有化合物で置換された塩から成る群から選ばれた物質をさらに含むことができる。

好ましいガス生成組成物は、ガス生成組成物の重量の１％から３０％のニトログアニジン、ガス生成組成物の重量の４％−４０％の１以上のテトラゾールおよび／またはトリアゾールのアミン塩類、ガス生成組成物の重量の４０％−８５％のＰＳＡＮを含むガス生成物質成分の混合物から得られる。与えられたパーセンテージでは、さらに好ましい実施態様は、ＮＱ、ＰＳＡＮおよび５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのアミン塩類から本質的に成るガス生成物質成分の混合物から得られる。与えられたパーセンテージでは、最も好ましい組成物は、ＮＱ、ＰＳＡＮおよび５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジアンモニウム塩（ＢＨＴ・２ＮＨ_３）から本質的に成るガス生成物質成分の混合物から得られる。一緒にされる時、ＮＱおよびここに記載されている１つ以上の高窒素燃料から成る燃料成分は、ガス生成組成物の１５重量％−６０重量％を構成する。

過塩素酸アンモニウムのような他の非金属無機酸化剤、または上記の燃料と一緒にされ、燃焼されたときに最小限の固体を生成する酸化剤も使用することができる。酸化剤の燃料に対する比率は好ましくは、平衡排気ガス中で許容された酸素の量が３重量％未満、より好ましくは２重量％以下となるように調節される。酸化剤はガス生成組成物の４０重量％−８５重量％を構成する。

ガス生成組成物中の０−１０重量％の、任意の燃焼速度改良剤は、テトラゾールまたはトリアゾールのアルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属の塩；アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硝酸塩または亜硝酸塩；ＴＡＧＮ；ジシアンジアミドおよびジシアンジアミドのアルカリ金属およびアルカリ土類金属の塩類；アルカリ金属とアルカリ土類金属のボロンヒドリド；またはそれの混合物を含む群から選ばれる。０−１０重量％の任意の組み合わせのスラグ形成剤およびクーラントは、クレー、シリカ、ガラスおよびアルミナ、またはそれの混合物を含む群から選ばれる。記載された任意の添加物、または当業者に公知である他の物質を一緒にする場合、受容可能な熱的安定性、燃焼速度およびバリスティック特性を付与するように、調整に注意するべきである。

米国特許５，８７２，３２９は、用途に応じて、ガス生成物質の２５−１００重量％で提供される、５−アミノテトラゾール硝酸塩（５−ＡＴＮ）を含むガス生成物質を開示する。５−ＡＴＮは、硝酸塩基中の酸素に起因する、酸素に富んだ燃料として特徴を有する。したがって、ガス生成組成物中での５−ＡＴＮの使用は、再び用途に応じて、付加的な酸化剤をほとんどまたは全く必要としない。５−ＡＴＮは、ガス生成組成物の重量に基づいて、好ましくは３０−９５重量％、および最も好ましくは５５−８５重量％で提供される。

１つ以上の酸化剤が、非金属、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の硝酸塩、亜硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩および亜塩素酸塩から例えば選ばれることができる。当該技術分野において公知の他の酸化剤も使用されることができる。例えば、これらはアルカリ金属、アルカリ土類金属および遷移金属の酸化物を含んでいる。好ましい酸化剤としては、相安定化された硝酸アンモニウム（ＰＳＡＮ）、硝酸アンモニウム、硝酸カリウムおよび硝酸ストロンチウムがあげられる。１つまたは複数の酸化剤はガス生成組成物の重量に基づいて、５−７０重量％、より好ましくは２０−４５重量％で提供される。

バインダー、スラグ形成剤、燃焼速度改良剤およびクーラントのような標準的な添加物も、所望であれば組込まれることができる。不活性成分も含まれることができ、たとえば、クレー、珪素、ケイ酸塩、珪藻土、および酸化物、たとえば、ガラス、シリカ、アルミナおよびチタニアを含む群から選ばれる。ケイ酸塩としては、タルクのような層状構造を有するケイ酸塩、およびクレーおよび雲母の珪酸アルミニウム；アルミノケイ酸塩；硼珪酸塩；またケイ酸ナトリウムおよびケイ酸カリウムのような他のケイ酸塩があげられるが、これらに制限されるものではない。不活性成分は、約０．１−２０重量％で、より好ましくは約０．１−８重量％で、最も好ましくは０．１−３重量％で存在する。最も好ましい実施態様では、７３．１２％の５−ＡＴＮおよび２６．８８％のＰＳＡＮ１０（１０％の硝酸カリウムで安定させられた）を含む。

図１および５を再び参照する。少なくとも１つのオリフィス５４は膨張ガス生成物質コンバスションチャンバー５０ｃとシェル２４の内部の間の流体連絡を可能にするように提供される。シェル２４中のイグナイタ２７から膨張ガス生成物質コンバスションチャンバー５０ｃへの燃焼生成物の流れを調節し、それに対応してイグナイタ２７の起動と、膨張ガス生成組成物５２の燃焼の開始との間の時間間隔を調節するために、オリフィス５４は流量調節器の役割をするように寸法づけられる。

図１および５を参照する。１つの実施態様では、オリフィス５４は、ガスシール４０の端部分をカバーするように配置したプレート５５に組み入れられる。その後、カウンタシンクされたスルーホール５６が、エンクロージャ基体部分５０ａ（図５）中に形成され、エンクロージャ５０がシェル２４に接するように配置された場合に、ガスシール４０をその内部に収容するような寸法とされる。ホール５６は、プレート５５中のオリフィス５４とコンバスションチャンバー５０ｃの間の流体連絡を可能にする。オリフィスプレート５５は、鋼または他の適当な金属または、合金からスタンプされることができる。

図４を参照する。異なる実施態様では、突出部５８は、エンクロージャ５０の基体部分５０ａに沿って形成される。突出部５８およびシェルオリフィス２８は、突出部５８がオリフィス２８内へ差し込まれた時にインターフェレンスフィットが形成されるような寸法にされ、それによりエンクロージャ５０をシェル２４にしっかりと取り付け、シェルとエンクロージャ５０の間に気密シールを形成するようにする。この実施態様では、流体の流れオリフィス５４は突出部５８を通って伸び、シェル２４の内部とコンバスションチャンバー５０ｃの間の流体連絡を可能にしている。

チャンバー１３ａの中に配置されたものと同様の、ガス生成物質チャンバー１３ｂ中のガス生成装置要素を参照する時、同様の要素番号が使用される。図１を参照する。先に記載されたエンクロージャ５０からのイグナイタアセンブリー２２の反対側では、エンクロージャ５０’が、イグナイタ燃焼生成物と流体連絡を有する際に点火可能である膨張ガス生成組成物５２’を収容するために、チャンバー１３ｂ内に提供される。エンクロージャ５０’は好ましくは実質的に円形の基体部分５０ａ’、および基体部分５０ａ’から伸びる実質的に円筒状の少なくとも１つの壁５０ｂ’を有する。基体部分５０ａ’および壁５０ｂ’は結合されて、膨張ガス生成組成物５２’を収容するコンバスションチャンバー５０ｃ’を画定する。図１に見られるように、エンクロージャ５０’はハウジング１２内へスライドして挿入され、シェル２４に接して配置されることができる。エンクロージャ５０’はスタンプ、引き抜き、キャスト、機械加工、または他の方法で鋼または別の適当な金属または合金から形成されることができる。エンクロージャ５０’内に配置されるガス生成組成物５２’は、エンクロージャ５０に関連して記載された、任意の既知のガス生成組成物であることができる。

再度図１を参照する。オリフィス５４’は、膨張ガス生成物質コンバスションチャンバー５０ｃ’とシェル２４の内部の間の流体連絡を可能にするために提供される。シェル２４中のイグナイタ２７から膨張ガス生成物質コンバスションチャンバー５０ｃ’への燃焼生成物の流れを調節し、それに対応してイグナイタ２７の起動と、膨張ガス生成組成物５２’の燃焼の開始との間の時間間隔を調節するために、オリフィス５４’も流量調節器の役割をするように寸法づけられる。図１に示される実施態様では、オリフィス５４’は、先に記載されたプレート５５と同等のオリフィスプレート５５’に組み入れられる。

特定の実施態様では、オリフィス５４はイグナイタアセンブリー２２からの膨張ガス生成組成物５２への燃焼生成物の流れを調節するために適応され、オリフィス５４’はイグナイタアセンブリー２２からの膨張ガス生成組成物５２’への燃焼生成物の流れを調節するために適応され、イグナイタの起動と膨張ガス生成組成物５２の燃焼の開始の間の時間間隔と、イグナイタの起動と膨張ガス生成組成物５２’の燃焼の開始の間の時間間隔とが異なるようにされる。したがって、流れオリフィス５４および５４’の適切な寸法は、各々のガス生成物質チャンバー１３ａおよび１３ｂへの個別のプログラム可能性を提供し、ガス生成装置の各端について異なる展開時間を提供することが可能となる。

図１および４を再び参照する。脆弱なシール６２（例えば破裂板またはテープシール）は、ガス生成装置の起動の前にオリフィス５４を密閉するために提供されることができる。図１および４に見られるように、オリフィス５４をカバーするためにシール６２はプレート５５に沿って配置することができ、または、シールはオリフィス５４をカバーするためにエンクロージャベース部分５０の適当な表面に適用されることができる。

同様に、脆弱なシール６２’は、ガス生成装置の起動の前にオリフィス５４’を密閉するために提供される。図１および４に見られるように、オリフィス５４’をカバーするためにシール６２’はプレート５５’に沿って配置することができ、または、シールはオリフィス５４をカバーするためにエンクロージャベース部分５０の適当な表面に適用されることができる。シール６２および６２’は、イグナイタ２７の起動に起因する燃焼生成物からの熱および／または圧力によって破裂することができるように設計される。シール６２および６２’は、当該技術分野において公知の任意の種種のガスまたは流体非透過性の物質から、スタンプまたは成形されることができる。物質の例としてはアルミニウム、鋼、錫および非金属シールがあげられる。あるいは、同じかまたは類似する物質から形成されたシールテープも使用されることができる。シールの材質および構造は、ガス生成装置の所望の性能特性に依存するだろう。例えば、相対的により簡単に破壊するか、またはより破壊しにくい材質および／または構造を有するシールを使用することもできる。

図１および６を参照する。一般に７０で示されるモジュールのバッフルシステムは、コンバスションチャンバー５０ｃ内の膨張ガス生成組成物５２によって生成された燃焼生成物を冷却し、スラグを除去するために提供される。ここで使用される用語「バッフル」は流体の流れを調整する装置を指す。図１および６を参照する。１つの実施態様のバッフルシステム７０は、第１のバッフル要素７１および第２のバッフル要素７６を含む。バッフル要素７１および７６は、バッフル要素がハウジング１２内に配置される場合に、ハウジング壁１８と間隔を置いて配置されるようなサイズにされる。

図１および６を参照する。１つの実施態様では、第１のバッフル要素７１は好ましくは実質的に円形の基体部分７１ａ、および基体部分７１ａから伸びる実質的に円筒状の壁７１ｂを有する。コンバスションチャンバー５０ｃ内の膨張ガス生成物質５２の燃焼からの燃焼生成物をその内部に受容するために、基体部分７１ａおよび壁７１ｂは一緒になって第１のバッフルチャンバー７２を画定する。少なくとも１つ、好ましくは複数のオリフィス７１ｄが壁７１ｂ中に形成され、コンバスションチャンバー５０ｃから受容された燃焼生成物の、外側バッフルチャンバー７４（以下に記載される）への流入を可能にする。図１および６の中で示される実施態様では、いくつかのオリフィス７１ｄが、壁７１ｂの周縁に沿って、ほぼ９０度の間隔をおいて配置される。

第２のバッフル要素７６は好ましくは実質的に円形の基体部分７６ａ、および基体部分７６ａから伸びる実質的に円筒状の壁７６ｂを有する。基体部分７６ａおよび壁７６ｂは一緒になって第２のバッフルチャンバー７７を画定する。これは外側バッフルチャンバー７４（以下に記載される）の半径方向内側に配置される。少なくとも１つ、好ましくは複数のオリフィス７６ｄが壁７６ｂ中に形成され、外側バッフルチャンバー７４からの燃焼生成物を第２のバッフルチャンバー７７内に受容する。

図６を再び参照する。ハウジング壁１８は、第１のバッフル要素７１の外側の表面と一緒になって、第１のバッフルチャンバー７２および第２のバッフルチャンバー７７の半径方向外側に配置された外側バッフルチャンバー７４を画定する。これは第１のバッフルチャンバーからの燃焼生成物をその内部に受容する。外側バッフルチャンバー７４は、第１および第２のバッフル要素７１、７６を囲む環状のプレナムまたは流路を好ましくは形成する。

図１および６の中で示される実施態様では、第１のバッフル要素基体部分７１ａはエンクロージャ５０とは間隔をおいて配置され、第２のバッフル要素基体部分７６ａは第１のバッフル要素基体部分７１ａと隣接して配置される。バッフル要素７１および７６の基体部分７１ａおよび７６ａの隣接は、第１のバッフルチャンバー７２と第２のバッフルチャンバー７７の間の直接の流体連絡を防ぐ。

オリフィスプレート８０は、エンクロージャ５０の壁５０ｂの端部分とかみ合い、コンバスションチャンバー５０ｃに気密シールを提供する。オリフィス８２はプレート８０内に形成され、コンバスションチャンバー５０ｃと第１のバッフルチャンバー７２の間の流体連絡を可能にする。所望であれば、オリフィス８２はさらに膨張ガス生成物質コンバスションチャンバーからの燃焼生成物の第１のバッフルチャンバーへの流れを、所望の方法で調整するようなサイズにすることができる。

第１のバッフル要素７１はハウジング１２の端へ差し込まれ、オリフィスプレート８０にかみ合うように配置することができる。好ましくはショルダー８４がプレート８０の表面に沿って形成され、第１のバッフル要素壁７１ｂの端部分がショルダーに沿って整列され、第１のバッフル要素壁７１ｂがオリフィスプレート８０の表面とかみ合うように配置される。

図４および７中で、図１および７に関して記述したものに類似するバッフルシステム・エレメントを参照する際には、同様の数字が使用されるだろう。図４および７を参照する。異なる実施態様では、第１のバッフル要素１７１は好ましくは実質的に円形の基体部分１７１ａ、基体部分１７１ａ中に形成されたオリフィス１７１ｄ、および基体部分１７１ａから伸びる少なくとも１つの実質的に円筒状の壁１７１ｂを有する。基体部分１７１ａおよび壁１７１ｂは一緒になって、第１のバッフルチャンバー１７２を画定し、（オリフィス１７１ｄを介して）コンバスションチャンバー５０ｃ中の膨張ガス生成物質５２の燃焼からの燃焼生成物をその内部に受容する。少なくとも１つ、好ましくは複数のオリフィス１７１ｅが壁１７１ｂ中に形成され、コンバスションチャンバー５０ｃから受容された燃焼生成物の外側バッフルチャンバー１７４への流入を可能にする。

第２のバッフル要素１７６は好ましくは実質的に円形の基体部分１７６ａ、および基体部分１７６ａから伸びる実質的に円筒状の壁１７６ｂを有する。基体部分１７６ａおよび壁１７６ｂは一緒になって第２のバッフルチャンバー１７７を画定する。これは外側バッフルチャンバー１７４の半径方向内側に配置される。少なくとも１つ、好ましくは複数のオリフィス１７６ｄが壁１７６ｂ中に形成され、外側バッフルチャンバー１７４からの燃焼生成物をバッフルチャンバー１７７内に受容する。

好ましくは円形のショルダー１７５が、第２のバッフル要素基体部分１７６ａに沿って形成され、ショルダーに沿って第１のバッフル要素壁１７１ｂの端を整列させ、第２のバッフル要素基体部分１７１ａが第１のバッフル要素壁１７１ｂにかみ合うように配置される。

上に記載されたバッフル要素はすべてスタンプ、引き抜き、キャスト、機械加工、または他の方法により、鋼または別の適当な金属または、合金から形成されることができる。さらに、図１および６の中で示される実施態様では、第２のバッフル要素７６の第２のバッフルチャンバー７７はハウジング１２の端に向かって開いている。エンドキャップ９０は、第２のバッフル要素壁７６ｂの端に接して配置され、第２のバッフル要素とエンドキャップ９０の間の気密シールを提供する。エンドキャップ９０はクリンプされるか、または他の方法でハウジングの端に固定され、ハウジング１２のふたを提供する。ガス生成装置の端を介する膨張ガスのマイグレーションを防ぐための気密シールを提供するために、ハウジング壁１８の反対側に存在するエンドキャップ９０の表面に沿って、Ｏリング９２または他の圧縮性のシールを提供することができる。エンドキャップ９０はキャスト、スタンプ、押し出し、または他の方法で金属形成されることができる。あるいは、エンドキャップ９０は適当なポリマーから成型されることができる。

図１、４、６および７を参照する。ここに記載されたバッフルシステムはモジュールであり、図１に示された１対のバッフル要素７１および７６（または図４および７に示された１７１および１７６）は、ガス生成物質チャンバー１３ａおよび１３ｂのいずれの長さに沿って並べることができ、膨張ガスの冷却の程度を変えるために、所望によりバッフルシステムを通るガスの流路の長さを調整することができる。ガス生成装置の操作が以下に議論される。図１および６を参照する。クラッシュセンサーからの信号を受け取ると、して、電気的な起動信号がイグナイタ２７に送られる。イグナイタからの燃焼生成物はシェル２４内へ拡がり、シェルオリフィス２８および３６を通り、流量調節器オリフィス５４および５４’を通り、シェル２４を出る。コンバスションチャンバー５０ｃおよび５０ｃ’内のガス生成物質の燃焼の開始に必要な時間は、オリフィス５４および５４’のサイズに依存すると考えられる。例えば、流量調節器オリフィス５４および５４’のサイズが比較的小さい場合、シェル２４からコンバスションチャンバー５０ｃおよび５０ｃ’へのイグナイタ燃焼生成物の伝搬は遅れるだろうと信じられており、それにより、膨張ガス生成物質燃焼の開始を相応して遅らせる。ガス生成物質５２および５２’からの燃焼生成物は、プレートオリフィス８２および８２’を通り、それぞれの第１のバッフルチャンバー７２および７２’内へ入り、その後外側バッフルチャンバー７４および７４’に入り、ついで第２のバッフルチャンバー７７および７７’へ進む。そこから、ガスはエンドキャップ９０内に形成された開口部９９を通って排出され、組み合わせられたエアバッグ（示されない）を膨張させる。

図４および８の中で示される実施態様の操作は、図１および６の中で示される実施態様のために記載されたものと実質的に同一である。

ここに記載されたガス生成装置は、公知の設計に対していくつかの利点を有する。ガス生成物質チャンバー１３ａおよび１３ｂのそれぞれは、以下のような要因に関して、独立してプログラム可能である；イグナイタの起動とガス生成物質燃焼の開始の間の時間間隔；それぞれのガス生成物質チャンバー内に配置されるガス生成物質の種類と量；およびモジュールバッフルシステムによって達成可能な冷却の程度。さらに、インターフェレンスフィットおよび他の固定手段の使用は、ガス生成装置のアセンブリーでの溶接の必要を回避する。マイクロガス生成装置とガス生成物質の間に配置するオリフィスの制御によって、イグナイタの起動とガス生成物質組成物の燃焼の開始の間の時間間隔を、対応して制御することができる。

図８を参照する。本明細書に記載されたすべての実施態様のガス生成装置は、エアバッグシステム２００に組み入れることができる。エアバッグシステム２００は少なくとも１つのエアバッグ（図示せず）、およびエアバッグの内部と流体連絡可能にエアバッグと組み合わされたガス生成装置１０を含む。エアバッグシステム２００は、衝突の場合に例えばイグナイタ２７（図８には示されていない）の活性化によって、エアバッグシステム２００に作動の信号をおくる公知の衝突センサーアルゴリズムと動作可能に接続される衝突センサー２１０と接続される。

図８を参照する。ガス生成装置または、ガス生成装置の実施態様を含むエアバッグシステムの実施態様は、安全ベルトアセンブリーのような追加の要素を含む、より広範な、より包括的な乗り物乗員拘束システム１８０に組み入れられることができる。安全ベルトアセンブリー１５０は、安全ベルトハウジング１５２、およびハウジング１５２から伸びる本発明の安全ベルト１００含む。安全ベルトリトラクタメカニズム１５４（例えば、ばねを使用するメカニズム）を、ベルトの末端部分に連結することができる。さらに、衝突の場合にリトラクターメカニズムを作動させるために、安全ベルトプリテンショナー１５６がベルトリトラクターメカニズム１５４に連結されることができる。安全ベルト１００と共に使用されることができる典型的なシートベルトリトラクターメカニズムは、米国特許番号５，７４３，４８０、５，５５３，８０３、５，６６７，１６１、５，４５１，００８、４，５５８，８３２および４，５９７，５４６に記載され、これらは参照のために本明細書に組み込まれる。安全ベルト１６０と共に使用できる典型的なプリテンショナーの例は、米国特許番号６，５０５，７９０および６，４１９，１７７に記載され、これらは参照のために本明細書に組み込まれる。

安全ベルトアセンブリ１５０は、たとえば、プリテンショナー内に組み込まれた火工品（図示せず）の活性化により、ベルトプリテンショナー１５６の起動の信号を発する公知のクラッシュセンサーアルゴリズムと作動可能に接続された公知の衝突センサ１５８（例えば慣性センサあるいは加速度計）と典型的に接続される。先に参照され本明細書に組み込まれた米国特許番号６，５０５，７９０および６，４１９，１７７は、そのような方法で作動するプリテンショナーの例を提供する。

上に記載された様々な要素が公知の方法で形成されることが認識されるだろう。例えば、バッフルおよび様々なエンクロージャは、炭素鋼、アルミニウム、合金またはポリマーおよびその等価物から成型、スタンプ、または他の方法で金属形成されることができる。さらに、チャンバー１３ａおよび１３ｂに類似する追加のガス生成物質チャンバーを、イグナイタアセンブリー２２から外側へ伸びて形成し、単一のガス生成装置の一部として追加の独立してプログラム可能な膨張ガス源を提供することができる。

本発明の実施態様の上記の記述は、例示の目的だけのためにあることが理解されるだろう。そのため、ここに示された様々な構造・操作上の機能は、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲を逸脱することなく、当業者による多くの改良を受けることができる。したがって、上記の記載は本発明の範囲を何ら制限するものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲の記載およびそれらの等価物によってのみ決定される。

図１は、本発明に従うガス生成システムの第１の実施態様の側断面図である；図２は本発明に従うガス生成装置ハウジングの側断面図である；図３は本発明に従うシェルの側横断面図である；図３Ａは、図３の中で示されるシェルの平面図である；図４は、本発明に従うガス生成システムの第２の実施態様の側横断面図である；図５は本発明に従うガス生成物質エンクロージャの側横断面図である；図５Ａは、図５の中で示されるシェルの端面図である；図６は、図１の中で示されるガス生成装置の一部分の側横断面図である；図７は、図４の中で示されるガス生成装置の一部分の側横断面図である；図８は、本発明に従うガス生成装置を組込むエアバッグシステムおよび乗り物乗員拘束システムについての概要図である。

Claims

イグナイタ；
イグナイタの起動に際して、イグナイタと流体連絡を可能にするように配置した第１の膨張ガス生成組成物；および
イグナイタから第１の膨張ガス生成組成物への燃焼生成物の流れを調整し、対応してイグナイタの起動と第１の膨張ガス生成組成物の燃焼の開始の間の時間間隔を調整するために適合された第１の流量調節器、
を含むガス生成装置を含むガス生成システム。
イグナイタの起動に際してイグナイタと流体連絡を可能にするように配置された第２の膨張ガス生成組成物；および
イグナイタから第２の膨張ガス生成組成物への燃焼生成物の流れを調整し、対応してイグナイタの起動と第２の膨張ガス生成組成物の燃焼の開始の間の時間間隔を調整するために適合された第２の流量調節器、を更に含む請求項１記載のガス生成システム。
第１の流量調節器が、イグナイタから第１の膨張ガス生成組成物への燃焼生成物の流れを調整するように適合され、第２の流量調節器が、イグナイタから第２の膨張ガス生成組成物への燃焼生成物の流れを調整するように適合され、イグナイタの起動と第１の膨張ガス生成組成物の燃焼の開始の間の時間間隔と、イグナイタの起動と第２の膨張ガス生成組成物の燃焼の開始の間の時間間隔を異なるようにする、請求項２記載のガス生成システム。
コンバスションチャンバー内に配置された膨張ガス生成物質の燃焼からの燃焼生成物をその内部に受容するための、膨張ガス生成物質コンバスションチャンバーと流体連絡を有する第１のバッフルチャンバー；および
第１のバッフルチャンバーから燃焼生成物をその内部に受容するための、第１のバッフルチャンバーの半径方向外側に配置された外側バッフルチャンバー、を有するバッフルシステムを含むガス生成システム。
外側バッフルチャンバーから燃焼生成物をその内部に受容するための、外側バッフルチャンバーの半径方向内側に配置された第２のバッフルチャンバーをさらに含む、請求項４記載のガス生成システム。
膨張ガス生成物質コンバスションチャンバーを画定するエンクロージャ；および
膨張ガス生成物質コンバスションチャンバーから第１のバッフルチャンバーへの燃焼生成物の流れを調整するために、エンクロージャ内に形成された少なくとも１つのオリフィス、を更に含む請求項４記載のガス生成システム。
以下を有するモジュールバッフルアセンブリーを含むガス生成システム：
エンクロージャ；
エンクロージャ内に配置された複数の個別のバッフル要素であって、複数のバッフル要素のそれぞれのバッフル要素はエンクロージャの壁とは間隔を置かれて配置され、複数のバッフル要素のそれぞれのバッフル要素と壁の間の膨張流体の流れ通路を画定し、複数のバッフル要素の第１のバッフル要素は第１のバッフルチャンバーを画定し、第１のバッフルチャンバーは流れ通路と流体連絡を有し、
複数のバッフル要素の第２のバッフル要素は第２のバッフルチャンバーを画定し、第２のバッフルチャンバーは流れ通路と流体連絡を有し、第１のバッフルチャンバーと第２のバッフルチャンバーの少なくとも１つは、ガス生成装置の起動に際して膨張ガス生成組成物を含んでいるエンクロージャと流体連絡を可能にするように配置されている。
第１のバッフル要素が第２のバッフル要素に隣接して配置されている、請求項７記載のガス生成システム。
第１のバッフルチャンバーと第２のバッフルチャンバーの間の直接の流体連絡を実質的に防ぐために障壁をさらに含む、請求項７記載のガス生成システム。
第１のバッフル要素が第１のバッフルチャンバーからの膨張流体の流れが流れ通路内に流れるように適合され、該流れ通路は第１のバッフルチャンバーからの膨張流体の流れが第２のバッフルチャンバーに流れるように適合されている、請求項７記載のガス生成システム。
第２のバッフル要素が、第２のバッフルチャンバーからの膨張流体の流れがガス生成システムの外部へ流れるように適合される、請求項１０記載のガス生成システム。
複数のバッフル要素の第３のバッフル要素が第３のバッフルチャンバーを画定し、第３のバッフルチャンバーは第２のバッフルチャンバーと流体連絡にあり、第２のバッフル要素は第２のバッフルチャンバーからの膨張流体のながれが第３のバッフルチャンバー内に流れるように適合される、請求項１０記載のガス生成システム。
複数のバッフル要素の第４のバッフル要素が第４のバッフルチャンバーを画定し、第４のバッフルチャンバーは流れ通路と流体連絡にあり、第３のバッフル要素は流れ通路と流体連絡にあり、該流れ通路が第３のバッフルチャンバーからの膨張流体が第４のバッフルチャンバー内に流れるように適合される、請求項１２記載のガス生成システム。
第１のバッフル要素および第２のバッフル要素の少なくとも１つが、基体部分、および基体部分から伸びる壁を有し、該基体部分および壁部分がそれぞれのバッフルチャンバーを画定する、請求項７記載のガス生成システム。
以下を含むガス生成装置を含むガス生成システム：
第１のエンクロージャ；
第２のエンクロージャ；
第１のエンクロージャおよび第２のエンクロージャのうちの１つに形成された突出部；および
前記突出部をその内部に受容するための、第１のエンクロージャおよび第２のエンクロージャのうちの他方に設けられた開口部であって、突出部の少なくとも一部分が開口部から突出部の脱離を防ぐために開口部内に固定され、それにより第１のエンクロージャおよび第２のエンクロージャをしっかりと互いに固定する開口部。
第１のエンクロージャがイグナイタアセンブリーを含み、第２のエンクロージャはガス生成装置ハウジングを含む、請求項１５記載のガス生成システム。
第１のエンクロージャがイグナイタアセンブリーを含み、第２のエンクロージャは膨張ガス生成組成物のためのコンバスションチャンバーを画定し、第２のエンクロージャはガス生成装置の起動に際して第１のエンクロージャと流体連絡を可能にするように配置される、請求項１５記載のガス生成システム。
突出部が第２のエンクロージャに形成され、オリフィスが第２のエンクロージャ内に、突出部を通って伸び、第１のエンクロージャと第２のエンクロージャの間の流体の流れを調整する、請求項１７記載のガス生成システム。
開口部からの突出部の脱離を防ぐために、突出部と開口部の間でインターフェレンスフィットが形成される、請求項１５記載のガス生成システム。
第１のエンクロージャおよび第２のエンクロージャの少なくともつ１が第１の側面と、第１の側面の反対側の第２の側面を有する壁を有し、突出部の長さは壁の厚さよりも大きいサイズにされ、壁の第１の側面に沿って開口部内に挿入された突出部の一部分は壁の第２の側面を越えて伸び、壁の第２の側面を越えて伸びた突出部の一部分は開口部からの突出部の脱離を防ぐために変形可能である、請求項１５記載のガス生成システム。