专利名称：用于操作包括气/安全囊和充气器的充气安全系统的方法
技术领域：
本发明一般涉及汽车充气安全系统领域，特别是一种用于操作一种包括一气/安全囊和一充气器的充气安全系统的方法。
背景技术：
用于汽车充气安全系统的各种充气器的演化导致单纯加压气体式充气器、单纯喷气燃料式充气器以及混合式充气器的发展。对于每一上述类型的充气器，自然存在着许多设计方面的考虑事项。在所有三种系统中，两项主要的设计考虑是为了有效操作，气/安全囊必须在一预定时间内鼓胀一预定量。因此，大量的研制努力旨在如何在充气器与气/安全囊间建立气流通路，以及后续的气流如何提供给气/安全囊，以实现上面指出的目标。在各种混合式充气器中，它们都还需要释放一种储备的加压气体和点燃一种气体和/或热发生喷气燃料，建立通向气/安全囊的气流通路的方式和点燃喷气燃料的方式二者都必须以一种符合上述目标的方式从事探求。
另一项重要的设计考虑，尤其对于使用喷气燃料的充气器来说，是气体对汽车乘坐者的影响问题。亦即，在鼓胀起来的气/安全囊里面的气体终究会渗出气/安全囊而排放到大气。因此，希望能使气/安全囊里面的气体的毒性低于一定程度。美国专利no.3,690,695和no.3,788,667以及no.3,966,226大体上论述了这一问题。其次，气体的外观也很重要。举例来说，当前本领域的混合式充气器的一项难题是，它们会在输出气流中产生大量的各种金属盐烟雾(比如，氯化钾)。所以出现这种盐类，是因为在喷气燃料组成中加进了氧液(比如，高氯酸钾)以便通过把喷气燃料中的所有的碳氧化为二氧化碳尽量减少一氧化碳产物。这种盐类烟雾在失事情况下是非常有害的，因为在身体和心理压力很大的时刻施之于人，会具有生理和心理两方面的影响。这种盐类烟雾在失事后的汽车驾舱室里大大地降低了事故受害者的能见度，并使人产生可能会起火的焦虑。当前的混合式充气器使用一般含有大于70％的高氯酸钾，会生成大约占喷气燃料重量的54％的氯化钾烟雾。
由于当前汽车的重量在许多情况下是一项重要的设计考虑，所以充气器的重量也是如此。其次，由于在许多汽车设计中可供使用的空间有限，充气器的大小也是一项重要的设计考虑。多种这样的因素已经有效地使单纯加压气体式充气器陈旧过时了。在混合式充气器中，多种这样的考虑已经使充气器的结构和选来用于这种结构中的材料产生了许多变化。不过，在这些方面仍然需要各种改进。
尽管一种特定的充气器的性能会当然地影响制造厂家/供应商在市场上的地位，但是单是系统性能已不再是能解决一切问题的了。亦即，由于充气安全系统目前正在被纳入大量的汽车之内，很可能增加充气器制造厂家/供应商的教量，所以尽量降低充气器的成本对于获得某种竞争上的利益就日益重要了。因而，合乎需要的是，不仅要提供一种带竞争性性能特征的充气器，而且它在成本上也具有竞争性。
发明内容
本发明一般涉及一种混合式充气器，其中气流是在点燃喷气燃料之后通过采用快速充压技术以定时方式充进气/安全囊的。
在一第一方案中，本发明是一种混合式充气器，包括一装有一种加压介质的充气器壳体，以及一气体发生器，此发生器装有一种喷气燃料。气体发生器的壳体包括至少一个气体发生器入口，亦即在触发之后出自充气器壳体的一股气流穿之而过供向气体发生器壳体的一个或几个孔口。气体发生器壳体还包括至少一个气体发生器出口，亦即一股气流穿之而过供向气/安全囊的一个或几个孔口，可以获得预期的性能并包括及时把气流充进气/安全囊，一阀门或一阀门装置在操作上与至少一个，而最好是所有的气体发生器入口相关联。亦即，至少在喷气燃料由一适当的点火装置点燃之后的一段时间内，阀门或阀门装置牢靠地阻止充气器壳体与气体发生器壳体之间通过所述的一个或几个气体发生器入口的流体连通，直到充气器壳体里面的压力超过气体发生器壳体里面的压力达一定的程度为止。一旦达到一定的压差，阀门或阀门装置随后就允许气流通过一个或几个气体发生器入口从充气器壳体进入气体发生器壳体，从而加压介质与喷气燃料气体相混合以形成通向气/安全囊的气流。
上述阀门或阀门装置可位于第一和第二位置，以分别牢靠地阻止和允许充气器壳体与气体发生器壳体之间通过一个或几个气体发生器入口的流体连通。阀门或阀门装置可以借助于由于点燃喷气燃料而在气体发生器壳体的至少一部分里面所产生的压力增长被推移到第一位置，与气体发生器壳体的正对部分形成密封接合。因此，阀门或阀门装置可借以牢靠地防止喷气燃料气体通过一个或几个气体发生器入口流入充气器壳体。这一点可以用来以一种将会及时地把气流充进气/安全囊，或者更具体地说，打开充气器与气/安全囊之间的通路的速度加压至少一部分气体发生器壳体。
阀门或阀门装置可以由于充气器壳体之中的压力超过气体发生器壳体的至少一部分里面的压力达一定的程度而从所指第一位置移动至第二位置。亦即，阀门或阀门装置在一股气流已经充进气/安全囊之后或者更为具体地说，在打开流动通路之后，将移动到充气器壳体与气体发生器壳体之间通过一个或几个气体发生器入口形成流体连通的位置上。由于使用一种柔韧材料(比如，轧制材料(roll stock))制成阀门或阀门装置，所指移动可以大体上沿径向，在阀门装置移动至其第二位置时，实际上离开气体发生器壳体大体上沿径向向内瘪进。不过，阀门或阀门装置的一些部分可以仍然靠接于气体发生器壳体，从而其间有效地存在一种悬臂式的连接，而阀门装置的“自由”端设置在靠近一个或几个气体发生器入口的地方。
充气器的上述结构可以包含许多附加特性。比方如所指出，阀门装置还可以发挥作用以牢靠地阻止或限制喷气燃料气体从气体发生器壳体流向充气器壳体。在触发之后充气器壳体之中的峰值压力因而可以降低，这也就为降低充气器壳体的强度要求以及从而降低充气器重量提供了条件(比如，充气器壳体的壁厚可以减少)。其次，气体发生器可以分隔成第一和第二流体连通的腔室，喷气燃料在第一腔室里面，而第二腔室设置在一个或几个气体发生器出口与第一腔室之间，并使一个或几个气体发生器入口与其相关联。
再就气体发生器的多腔室设计而论，充气器壳体里面的加压介质的主要流动通路是直接进入气体发生器壳体的第二腔室的。从充气器壳体流入第二腔室的加压介质与从第一腔室流入第二腔室的喷气燃料气体的混合可以借助于选定各种流体连通的配置而合乎需要地得到加强。在喷气燃料气体与加压介质之间实际上存在某种化学反应时，诸如利用一种氧化性加压介质使喷气燃料气体发生氧化，这样作尤为所需。比方说，喷气燃料气体可以通过一吸出段从第一腔室流进第二腔室，而一个或几个气体发生器入口可以设置得把加压介质喷入出自吸出管嘴的喷气燃料气体气流之中，或者把加压介质在吸出管嘴的上游喷出。为了给喷气燃料气体与氧化性加压介质之间的充分混合和化学反应提供充分的时间，所有气体发生器入口可以设置得离开气体发生器一个或几个出口充分的距离。
第二腔室与充气器壳体和第一腔室二者之中的一个或两个之间的流体连通的方式的其它变更，可以用来取得所指各种好处。举例来说，一个或几个气体发生器入口可以这样定向使得能在第二腔室里面产生一种至少部分是由于从充气器壳体供向第二腔室的气流所造成的涡流。其次，第一腔室与第二腔室之间的一种或几种流体通道可以取向为也可引发或增加第二腔室里面的、至少部分是由于从充气器壳体供向第二腔室的气流所造成的上述涡流运动。在第二腔室里面所述涡流运动的产生在被供向气/安全囊之前会促进喷气燃料气体与氧化性加压介质的混合，并且/或者会促进它们之间的化学反应(比如，以致基本上喷气燃料气体的全部氧化都发生在充气器之中，而不是气/安全囊之中)。因而，第二腔室的长度可以减小，更为具体地说，所有气体发生器入口与所有气体发生器出口之间的距离可以减小，而仍然会保证在流向气/安全囊之前喷气燃料气体和氧化性加压介质的有效混合和反应。对于司机一方的应用场合，这一点特别令人满意而有用。
充气器结构也可包括一封闭圆盖，它可以堵住通往气/安全囊的流动通路，还可以进而与一个或向个气体发生器出口相关联并靠近第二腔室。在充气器被触发时，由于向其中送入喷气燃料气体而造成的第二腔室里面的流体压力可以用来破裂此圆盖。亦即，此流体压力可以单独作用在封闭圆盖上面使之破开。在这种情况下，设计可以是，在触发之后，第二腔室之中压力的增长速度大于充气器壳体之中压力的增长速度，以使封闭圆盖的破裂发生在预定的时刻。利用一个或多个放气口使气体发生器壳体的第一腔室与充气器壳体流体连通，充气器壳体之中压力可以增长。通过提供有限数量的喷气燃料气体(比如，以便仍可实现充气器壳体里面峰值压力的降低)流入充气器壳体，在以上述方式形成流体连通之后从充气器壳体进入第二腔室的气流可以在一足够的时间内基本上不变。
在一第二方案中，本发明涉及一混合式充气器，包括一充气器壳体，它装有一种加压介质，以及一气体发生器，它装有一种喷气燃料。气体发生器壳体包括第一和第二流体连通的腔室，每一腔室也流体连通/可连通充气器壳体。喷气燃料装在第一腔室里面，而一喷气燃料点火装置用来点燃喷气燃料以生成喷气燃料气体。一主封闭圆盖设置在一个或几个气体发生器出口与气/安全囊之间。因此，配置一种装置用以打开此圆盖把气流充进气/安全囊，而此装置包括用于使第二腔室里面的喷气燃料气体发生器氧化并使流体压力直接作用在此圆盖上，通过使之比如破裂而打开此圆盖。
以上就本发明的第一方案所述的一些特性也可用于这一第二方案。不过，通过利用以上指出的喷气燃料气体的二次燃烧以及/或者选定一较小容积的第二腔室，针对第一方案所提及的阀门/阀门装置不必用于所有设计/应用场合。比方说，在点燃喷气燃料之后二次燃烧本身可以占/产生至少大约30％的，还可能大约50％的，第二腔室里面的压力增长速度或压力增长。对于某些设计/应用场合来说，比如在一种司机一例混合式充气器里，这可能足以及时地把气流充进气/安全囊。这一第二方案的一项变型是一种充气安全系统的操作方法，利用在一接近主封闭圆盖区域里面的喷气燃料气体的上述燃烧来实现气流向气/安全囊充进。
本发明的第三方面是关于一种操作一种包括一气/安全囊和一混合式充气器的充气安全系统的方法。混合式充气器包括一充气器壳体、一种装在充气器壳体里面的加压介质、一设置在加压介质与气/安全囊之间的主封闭圆盖、以及流体连通充气器壳体的气体发生器。气体发生器分隔为第一和第二流体连通的腔室，第一腔室装有一种喷气燃料。第二腔室设置在第一腔室与主封闭圆盖之间，与主封闭圆盖面接，并且流体连通于充气器壳体。
此第三方面的方法包括的步骤是生成喷气燃料气体；直接从第一腔室向第二腔室提供至少一些这种喷气燃料气体(亦即，一些喷气燃料气体也可以同时提供给充气器壳体)；在生成喷气燃料气体步骤的起始阶段牢靠地阻止第二腔室里面的这种喷气燃料气体流向充气器壳体；以及利用这一点打开主封闭圆盖，此后某个时刻允许气流从充气器壳体进入第二腔室，以及在打开步骤之后使气流流向气/安全囊。由于在操作起始阶段第二腔室与充气器壳体之间的流动受到限制，由于喷气燃料气体进入第二腔室而造成的第二腔室本身之内的压力增长可以用来打开主安全隔膜(比如，流体压力直接作用在主封闭圆盖上面)。其次，这也为以下的补充步骤提供了条件，即使得第二腔室里面的加压速度超过充气器壳体里面的加压速度以便及时打开主封闭圆盖。
在一种火药型喷气燃料(比如，双基硝胺)被用作喷气燃料时，会产生有毒的喷气燃料燃烧气体产物。本发明的第三方面的方法则可能包括以下各步骤使喷气燃料气体与加压介质相混合以降低这种毒性，并且进一步使这种喷气燃料气体燃烧，从而也会为通向气/安全囊的气流形成增强了的膨胀能力。通过采用一种两组分加压介质-一个组分是氧气，而另一组分是一种惰性流体(比如，至少一种惰性气体)，这是容易做到的。使用所指类型的喷气燃料连同所指类型的加压介质也会减少充气器所需的喷气燃料数量，并从而也减少了充气器的重量。特别是在这种情况下，由于从充气器壳体向第二腔室供应加压介质是在喷气燃料气体已经生成并供向第二腔室之后才开始，所以此方法还可包括这样一个步骤，即至第二腔室里面保持某一供应量的加压介质，以便与那些起初供向第二腔室并供向气/安全囊的喷气燃料和引燃气体相混合。
充气器壳体与气体发生器壳体的第二腔室之间的流动调节可以通过一种阀门或一种阀门装置进行，借助于把这种阀门或阀门装置移离充气器壳体与第二腔室之间的流动通路，比如以压偏阀门或阀门装置的至少一部分的方式，而使气流从充气器壳体充进第二腔室。这种移动还可以由一产生在第二腔室与充气器壳体之间的压差来控制，而阀门本身可以监测这种压差。比方说，在充气器壳体里面的压力超过第二腔室里面的压力达一定程度时，阀门可以移动，而气流可以从充气器壳体充进第二腔室。
在出自充气器壳体的气流(加压介质以及还可能有的一定量的已经与加压介质混合并发生反应的喷气燃料气体)送进第二腔室时，可能与从第一腔室供向第二腔室的喷气燃料气体相混合。依靠在第二腔室里面产生一种涡流，这种混合可以得到加强，而这种涡流是由在供向第二腔室的或是一股或是两股气流中激起旋转而造成的。这种“得到加强的混合”还可以为喷气燃料气体和加压介质在供向气/安全囊之前提供充分的“反应”时间。为了在充分的一段时间里保证一股基本上恒定的气流从充气器壳体进入第二腔室，一定数量的喷气燃料气体也可从第一腔室送进充气器壳体(由于送入其中一部分喷气燃料气体，比方说，以保持充气器壳体里面的压头)。
图1是一种汽车充气安全系统的示意图；图2A-B分别是一种混合式充气器的一实施例的纵向剖面视图和其一部分的放大视图；图3是实例2的喷气燃料组合物的一条充气器内部压力对时间的性能曲线；图4是实例2的喷气燃料组合物的一条接收罐压力对时间的性能曲线；图5是一种混合式充气器的另一项实施例的纵向剖面视图；图6A-D是在操作期间不同时刻图5的充气器的阀和封闭圆盖的放大纵向剖面视图；图7A-D是图6A-D中的阀的端视图；图8是一种混合式充气器的另一项实施例的纵向剖面视图；图9是沿着图8的直线9-9所剖取的中央壳体的横向剖面视图；图10是图8中气体发生器壳体的第一与第二腔室之间的隔板的顶视图；具体表明各喷气燃料孔口的取向；图11A-C是在操作期间不同时刻图8中充气器的阀和封闭圆盖的放大纵向剖面视图；图12表明在操作期间图8中的充气器的各个腔室里面的压力；图13A-D表明在操作期间不使用阀/阀系统时图8中的充气器的各个腔室里面的压力；图14A和B是图5和8中混合式充气器的阀的、其它各实施例的横向剖面视图；图15是一种混合式充气器的另一项实施例的纵向剖面视图；图16是一种混合式充气器的另一项实施例的纵向剖面视图；图16A是图16中混合式充气器的一种改型。
具体实施例方式
本发明将参照有助于显示本发明各种特点的各附图予以说明。在这方面，本发明一般地涉及汽车充气安全系统的混合式充气器。亦即，本发明涉及一种同时利用储备的加压气体和气和/或热发生喷气燃料(propellant)的充气器。Hamilton等人的美国专利No.5,230,531中披露了各种类型的混合式充气器，此专利被转让给本申请的受让人，因而此专利的整个公开内容在此作为参照予以引用。
一种汽车充气安全系统的一项实施例大体上示于图1。充气安全系统10的主要部件包括一检测器14，一充气器26，以及一气/安全囊18。在检测器14检测出一要求气/安全囊18膨胀的情况(比如一种预定的减速)时，一讯号即发给充气器26，以便从充气器26经由导管22向气/安全囊18释放气体或其他适当的流体。
示于图2的充气器30是一种混合式充气器，并且可以代替充气器26而用在图1的充气安全系统10中。相应地，充气器30包括一容器或充气器壳体34，具有某种加压介质36，该加压介质在适当时刻提供给气/安全囊18(图1)，以及一气体发生器82，可提供喷气燃料气体以增加通向气/安全囊18的流量(比如，通过提供热量使加压介质36膨胀和/或生成另外一些气体)。如下面将较为详细说明的，一种火药型(gun-type)燃料(比如，一种高温、富油喷气燃料)可以用于制成置放在气体发生器82中的喷气燃料颗粒90，而至少一种惰性气体(比如，氩)和氧的混合气可以用作加压介质36。对于与本发明有关的一个或几个方面，最好是，以充分子计，加压介质包括从大约70％至大约92％的惰性流体和从大约8％至大约30％的氧，而更为可取的是，以克分子计，加压介质包括从大约79％至大约90％的惰性流体和从大约10％至大约21％的氧。
充气器壳体34和气体发生器82是相互连接的，气体发生器82置放在充气壳体34里面以减少充气器30所需的空间。更为具体地说，一空心扩散管38焊接于一空心套管66(比如，具有大约1.25英寸的直径)的一端。扩散管38具有通过自身的多排排气孔40(比如，80个排气孔40，每个直径大约0.100英寸)，这些气孔从充气器30提供一种“无推压输出”，一滤网58靠近各排气孔40设置。一封闭圆盖70以适当方式安置在套管66里面并且焊在其上，以便起初把加压介质36挡在充气器壳体34里面。在需要释放时，一具有基本为锥形端头的射弹50被推进而穿透封闭圆盖70。更为具体地说，射弹50安置在一圆筒54里面、位于封闭圆盖70的凸出侧，并在从充气安全系统(图1)的检测器14接收到一适当讯号时通过启动一引爆器46而被推射出去。一圆环62用来在发射之前起初把射弹50保持就位。
一孔口套筒74焊接于封闭圆盖70和/或套管66的端部上。孔口套筒74是空心的，并且包括许多孔口小孔78(比如，四个小孔，每个直径大约是0.201英寸)，以便在封闭圆盖70被射弹50捅破时与充气器壳体34内部和套管66的内部以及扩散管38流体连通。此外，气体发生器82，更为具体地说，气体发生器壳体86焊接于孔口套筒74以实现充气器壳体34与气体发生器82的相互连接。
气体发生器壳体86盛放许多燃料颗粒90，在点燃之后它们会提供加热的喷气燃料燃烧气体产物，用以增加通向气/安全囊18(图1)的流量。燃料颗粒90由一喷气燃料套管94保持在气体发生器壳体86里面，此套筒由一滤网104和挡板100使之与气体发生器壳体86的端部96上的气体发生器入口管嘴98隔离开来。如以下将要说明的那样，喷气燃料颗粒90可以由一种火药型喷气燃料制成，并且是“无烟的”。不过，颗粒90基本上是圆筒形的，带有一单独孔眼穿过其中心部分。其它喷气燃料颗粒形状可能也适用，这将至少部分取决于所使用的特定喷气燃料配制方法。
一单个(或多个)气体发生器入口管嘴98(比如，一直径大约0.516英寸的单个管嘴98)设置在气体发生器壳体86的端部96上面，并且大体上指向离开封闭圆盖70的一方。气体发生器壳体86还包括许多位于壳体86侧壁上的沿周向间隔开来的出口或排放管嘴200(比如，一“排”四个管嘴，各自直径大约0.221英寸)。可能会希望改变一下这些管嘴200的轴向配置(它们一般可以处在壳体86的中部)，尽管由于更为接近于出口的位置会增加许多操作计算。其次，还可能希望改变一下这些管嘴200的数量。在气体发生器壳体86的侧壁上具有一些排放管嘴200和在壳体86的端部96上面具有一入口管嘴98的这种结构情况之下，在嘴气燃料颗粒90燃烧期间，加压介质36通过入口管嘴98被吸进气体发生器壳体86，而从气体发生器壳体86里面出来的混合气体则通过各管嘴200流出壳体86，具体地说，沿着气体发生器壳体86侧壁的加压介质36的气流造成一种压差，把加压介质36通过入口管嘴98吸进气体发生器壳体86。这就大大地改进了充气器30的性能，至少是在形成某些类型的喷气燃料气体的时候；下面将较为详细地予以说明。
气体发生器82包括一点火装置114，用于在适当时间点燃喷气燃料颗粒90。点火装置114至少部分地位于射弹50与喷气燃料颗粒90之间的气体发生器壳体86里面，并且一般包括一驱动活塞124，以及至少一个碰炸起爆药包120和一种用作引发器的点火/引爆材料144。更为具体地说，一驱动导向器140触合孔口套筒74的一个端部和气体发生器壳体86的内部壁板，驱动导向器140从而至少部分地用于容纳至少一部分设置于其中的驱动活塞124并予以引导。起爆药包托座116触合驱动导向器140的一端并装有许多贴近点火/引爆材料144放置的常用碰炸起爆药包120。点火/引爆材料144一般由一药帽148卡持在起爆药包120附近。一种适当的点火/引爆材料144的实例是一种RDX铝质引爆材料，其组成是89％RDX、11％铝粉，并添加有0.5％羟丙基纤维素。卡圈108和挡板112设置在起爆药包托座116和喷气燃料套筒94之间。在气体发生壳体86是用卷边而不是用焊接方法连接于孔口套筒74的情况下，气体发生器壳体86在操作期间会具有一种伸长的趋势。于是，为了保持上述各部件的稳固相互作用，可以设置一个波形弹簧垫圈(未画出)，比如说，在卡圈108与挡板112之间。
驱动活塞124可滑动地设置在驱动导向器140里面并包括一大体上与起爆药包120对中的连续的边缘突出件128。可以理解，多个突出件(未示出)可以代替大体上连续的边缘突出件128。一贝氏(belleville)垫圈136设置在驱动导向器140与驱动活塞之间并与二者的一部分接合(经由一垫套126)，以便在起初使驱动活塞124保持在离开起爆药包120的位置。于是，驱动活塞124与起爆药包120的、会触发气体发生器的偶然触合的潜在可能性就减少了。不过，在射弹50穿过封闭圆盖70之后，由射弹50传给驱动活塞124的能量足以克服贝氏垫圈136，从而突出边缘128能够以充分的力量触合起爆药包120，以点燃至少一个这种起爆药包120。这本身又导致点燃点火/引爆材料144，并从而造成燃料颗粒90的点燃。
在气体发生器82运作期间，起爆药包120会受侵蚀并因而允许由喷气燃料颗粒90的燃烧而生成的燃料气体流过起爆药包120。燃料气体的任何这种方式的逸漏都可能对充气器30的性能稳定造成不良影响。不过，这些气体却合乎需要地作用在驱动活塞124上而推动活塞124与驱动导向器140形成密封触合。这就为气体发生器壳体86提供一种密封，牢靠地限制住气体穿过壳体的任何逸漏。因而，喷气燃料气体合乎需要地流过气体发生器管嘴98。
现在概括一下充气器30的运作。检测器14(图1)发出一讯号给引爆器46以推动射弹50。射弹50起初穿过封闭圆盖70以打开充气器壳体34与气/安全囊18(图1)之间的通道。射弹50继续前行，直至它撞到驱动活塞124为止，此活塞使连接于其上的突出边缘128击打至少一个对中的起爆药包120。结果，点火/引爆药144被点燃，它本身再点燃喷气燃料颗粒90。在颗粒90在壳体86里面燃烧期间，来自充气器壳体34的加压介质36通过设置在壳体86端部96的入口管嘴98被吸进气体发生器壳体86。这是由于可以产生压差的、加压介质36沿着气体发生器壳体86侧壁的流动造成的。这种加压介质36的“吸入”促进了喷气燃料气体和加压介质36在壳体86里面的掺混，而且正如将要较为详细地说明的那样，在氧包含在加压介质36之中而与具有大含量的一氧化碳和氢的喷气燃料气体相反应时，这一点尤其合乎需要。不过，各种气体还是经由壳体86侧壁上的各排气管嘴200从气体发生器壳体86排出的。这样，通向气/安全囊的气流通过加压介质36与出自气体发生器壳体86的燃料产物相掺混而合乎需要地得以增强(图1)。
如上所指出，混合式充气器可以利用一种火药型喷气燃料制成的喷气燃烧颗粒90，和一种至少一种惰性气体和氧气的混合物形成的加压介质36。火药型喷气燃料，象在此所用者，是诸如单、双或三基喷气燃料那样的高温、富油喷气燃料，以及诸如LOVA或HELOVA喷气燃料那样的硝胺喷气燃料。更为具体地说，传统的各种火药型喷气燃料是那些燃烧温度从大约2500K至大约3800K，而一般大于大约3000K，并且是富油的喷气燃料；因为没有过量的氧，这些喷气燃料会产生相当大量的CO和H2。出自这些喷气燃料的过度可燃物一般要求补充氧气在所储备气体的5与25克分子百分数之间，或者有时在15与40克分子百分数之间，以引起得到CO2和H2O的反应平衡。
可以用于混合式充气器30的喷气燃料颗粒90的、具体地“传统”火药型喷气燃料包括HPC-96，一种双基、无烟喷气燃料，以重量百分数计，其组成是大约76.6％的硝化纤维，其中大约13.25％是氮；大约20.0％的硝化甘油；大约0.6％的乙基中定剂；大约1.5％的硝酸钡；大约0.9％的硝酸钾；以及大约0.4％的石墨。HPC-96可以从特拉华州、威尔明顿市的赫克拉斯公司(Hercules，Inc.in Wilmington，Delaware)购得。由于这种特定的双基燃料包括硝化纤维作为一种主要成分，它不符合目前汽车工业对于长期热稳性的标准，尽管它的确会产生合乎需要的冲击作用。
LOVA喷气燃料(低损害性弹药)和HELOVA喷气燃料(高能、低损害性弹药)是另一种“传统”火药型喷气燃料，也可以用于喷气燃料颗粒90，比如一种M39 LOVA喷气燃料，以重量百分比计，其组成是大约76.0％的RDX(六氢化三硝基三嗪)；大约12.0％的乙酸丁酯纤维；大约4.0％的硝化纤维(12.6％的氮)；大约7.6％的乙酰柠檬酸三乙酯；以及大约0.4％的乙基中定剂。M39 LOVA燃料可从马里兰州印第安亥得市海军地面作战中心(the NavalSurface Warfare Center in Indiahead，Maxyland)和欧洲(瑞典)的勃佛斯市(Bofors in Europe)购得，并且可在无过量氧的情况下产生大约32克分子百分数的CO和30克分子百分数的H2。LOVA和HELOVA优于现有的双基喷气燃料，因为它们通过了当前的美国汽车工业热稳定性标准，而双基喷气燃料没有。不过，LOVA和HELOVA喷气燃料的稳定燃烧需要相对高的操作压力。不管HPC-96和LOVA喷气燃料的特性如何，它们的确可用来显示本发明的至少某些原理/特性。
由于在用作喷气燃料颗粒90组成时火药型喷气燃料的性能特征，连同使用氧气作为加压介质36的一部分，与目前使用(比如说)可从本专利申请受让人那里获得的20-30克FN1061-10(FN1061-10的组成是以重量百分比计，大约7.93％的聚氯乙烯，7.17％的己二酸二辛酯，0.05％的炭黑，0.35％的稳定剂，8.5％的草酸钠，75％高氯酸钾，以及大约1％的卵磷脂)的设计相比，有可能减少气体发生器82所需喷气燃料量。比如，一般对于可以用以制成喷气燃料颗粒90的火药型喷气燃料来说，总颗粒重量可以(乘客一方的使用情况)从大约10克至大约12克，而最好是少于大约15克。在这种情况下，最好使用大约150克与大约190克之间的加压介质36，而氧气以克分子计是在此介质36的大约10％至30％之间。更为具体地说，在使用大约169克加压介质36，而以克分子百分数计其15％是氧气时，喷气燃料颗粒90的总重量可以是大约10.4克。在司机一侧的使用情况下，所希望/所需要的喷气燃料颗粒90的量可以是大约5克，而对于侧面充气器的应用场合，大约1.5克。
与上述FN 1061-10喷气燃料制剂相比，火药型燃料数量方面的上述减少也可以表达为加压介质36的重量对喷气燃料颗粒90的总重量的比值。就FN 1061-10喷气燃料而言，本申请的受让人目前使用了氩(亦即，所储备的气体，并与关联于本发明的加压介质36相对应)的重量对FN 1061-10喷气燃料的重量为大约7.04的比值。就使用一种火药型喷气燃料而言，为了使一充气器达到象使用FN 1061-10的充气器同样的输出量、重量和大小，加压介质36的重量对喷气燃料颗粒90的总重量的比值为从大约10至大约20，更为可取的是从大约14至大约18，而最为可取的是大于大约15。可以理解，使用比较猛烈的喷气燃料，这些比值还会增大，这会需要甚至更少的喷气燃料。在这方面，因为火药型燃料的输出气体基本上不含灼热的颗粒物质，充气器就可以在某一较高温度下产生输出气体，而诸如目前的混合式充气器则不能。温度提高还会使充气器小一些和轻一些，因为较热的气体相对来说是更具膨胀性的。除了上述的以外，在使用火药型喷气燃料时，一般可以实现充气器结构尺寸和重量的减少。比如，在一充气器中使用即使是比值为7.04的火药型喷气燃料时，可以获得与在使用同一比值的FN 1061-10的情况下同样的输出量，但是使用火药型喷气燃料的充气器可以比使用FN 1061-10的充气器轻和小大约50％。比值7.04可以以上述方式同样良好地用于司机一侧的使用场合和侧面充气器。
与上述FN 1061-10喷气燃料制剂相比，火药型喷气燃料数量方面的上述减少也可以表达为全部气体出量(亦即，喷气燃料气体和加压介质36的综合)的克分子数对喷气燃料颗粒90的总重量的比值。就FN 1061-10而言，本申请的受让人目前使用了大约0.192克分子数/每克喷气燃料这样的输出气体克分子数对喷气燃料重量的一种比值。对比之下，以及一般在火药型喷气燃料用于具有同样输出量、重量、以及大小的一充气器中的情况下，输出气体克分子数对喷气燃料颗粒90总重量的比值可以从大约0.35克分子数每克喷气燃料至大约0.6克分子数每克喷气燃料，比较可取的是从大约0.4克分子数每克喷气燃料至大约0.5克分子数每克喷气燃料，而最为可取的是大约0.5克分子数每克喷气燃料。如上所述，对于使用火药型喷气燃料以及甚至使用比值为0.192克分子数/每克喷气燃料的混合式充气器来说，充气器输出量与使用FN 1061-10的混合式充气器的输出量一样，但是火药型喷气燃料混合式充气器的重量和大小都减少大约50％。
多种气体用作加压介质36可为至少一种火药型喷气燃料配剂用于喷气燃料颗粒90提供了条件。一般，加压介质36是由至少一种惰性气体以及氧气组成的。合适的惰性气体包括氩、氮、氦和氖，以氩优先。加压介质的氧气部分是多功能的。起初，氧气与喷气燃料颗粒90的火药型喷气燃料的气态燃烧产物的反应可提供有助于惰性气体膨胀的热源。这一点至少部分地为减少气体发生器82所需的喷气燃料量提供了条件。其次，氧气与喷气燃料燃烧产物的反应还可以把任何现有的喷气燃料气体毒性水平降低到可以接受的水平。比如，氧气会优先把相当大部分的现有一氧化碳转变为二氧化碳(比如，把至少大约85％的CO转变为CO2)以及现有的氢转变为水蒸汽(比如，把至少大约80％的H2转变为H2O)，而相当一部分未燃烧的碳氢化合物将同样被消除(比如，消除至少大约75％的碳氢化合物)。这样，上述的气体发生器82的性能就大大地得到改进。亦即，介质36，并包括氧气在内，借助于因加压介质36沿着其上带有排出管嘴200的气体发生器壳体86的侧壁流动而造成的压差，通过壳体86的端部96上的入口管嘴98被引进气体发生器壳体86。结果，介质36与气体发生剂的CO和富氢燃烧产物发生掺混，大大地提高了气体发生剂的总的燃烧效率、气体发生剂燃料产物与富氧介质36的掺混以及喷气燃料颗粒的燃烧速度。各种气体随后被吸出壳体86侧壁上的排气管嘴200。气体发生器壳体86的上述结构因而大大地改善了充气器30的性能(比如，通过促进氧气与喷气燃料气体的快速和有效混合)。
至少一种惰性气体的量，以克分子计，一般在大约70％与大约90％之间，而氧气量，以克分子计，一般在大约10％与大约30％之间。不过，如上所述，加压介质可以包含以克分子计的从大约70％至大约92％的惰性流体和从大约8％至大约30％的氧气。一般，最好使用超过依据理论变换所确定的氧气量。不过，一般最好是在输出气体(亦即，喷气燃料气体与加压介质的综合)中不具有多于大约20％(克分子计)的氧气。
充气器30可以下述方式组装。起初，组装气体发生器82如下1)把挡板100和滤网104嵌入气体发生器壳体86，靠近排放端96；2)把喷气燃料套筒94嵌入气体发生器壳体86；3)把喷气燃料颗粒90放置在喷气燃料套筒94里面；4)把挡板112和卡圈108嵌入气体发生器壳体86，靠近喷气燃料套筒94的与发生器排放端96相对一端；5)把起爆药包托116，连同点火/引爆材料144和火药罩148一起，装入气体发生器壳体86；6)把驱动导向器140、贝氏垫圈136、以及驱动活塞124嵌入气体发生器壳体86。此后，把各部件连接起来，比如把气体发生器壳体86焊接于孔口套筒74，把扩散器38在把射弹50和引爆器46置入扩散器38之后焊接于套管66，把封闭圆盖70焊接在套管66与孔口套筒74之间，以及把套管66焊接于充气器壳体34。在上述结构原封不动的情况下，加压介质36可以送入充气器壳体34。在这方面以及在多种气体的情况下，氩气和氧气可以通过焊接于充气器壳体34端部的端塞42分别地送入(比如，先送入氩气和/或其它惰性气体，然后送入氧气，或者相反)充气器壳体34，或者以预混状态送入。
以下各实例可进一步协助说明与在混合式充气器中使用火药型喷气燃料相关联的各种特性。
实例1上述HPC-96喷气燃料曾用于制作具有18克总重量的喷气燃料颗粒90。每一喷气燃料颗粒90具有大体上示于图2的形态，长度或厚度大约是0.52英寸，外径大约是0.29英寸，而壁厚(喷气燃料颗粒90的内外直径之差的一半)大约是0.105英寸。此外，HPC-96喷气燃料在存在空气的情况下点燃时具有以下特性推力为363，493英尺-磅/磅(ft-1bs/1bs)；爆炸热量为1.062卡路里/克；Tv为3490K；气体分子量为26.7克/克分子；比热比(specificheat ratio)为1.2196；以及固态密度为1.65克/立方厘米。气体组成，根据标准组成的理论计算并假定在膨胀至大气压力的火药压力下燃烧；以克分子百分数计，是大约26.5％的一氧化碳；大约19.1％的水；大约26.2％的二氧化碳；大约13.7％的氮；大约14.2％的氢，以及大约0.3％的其它各种气体。
在HPC-96喷气燃料颗粒90在120℃温度下经受工业标准中塔里阿尼(Taliani)热稳定性测试时，颗粒90在大约40分钟内开始变色并在大约5小时内点燃。这一点减低了HPC-96喷气燃料用于喷气燃料颗粒90和需要性，因为一种当前的工业标准要求一种用于充气安全系统的喷气燃料在暴露于107℃温度下、在400小时的期间内不得显著地退化，以及，此种喷气燃料随后在暴露于其自燃温度时会点燃起来。不过，HPC-96喷气燃料的确可显示本发明的某些原理，所以包括在此。
相对于HPC-96喷气燃料颗粒90，大约169克加压介质36提供给充气器壳体34，并且，以克分子百分数计，由大约5％的氧气和大约95％的氩气组成。充气器30在孔口套筒74上具有四个孔口78，每个的直径大约是0.266英寸，而气体发生器管嘴98的直径大约是0.469英寸。在气体发生器壳体86的侧壁上没设置任何排气管嘴200。这样，在运作期间没有任何加压介质36被吸进气体发生器82，而所有排放都是经过管嘴98的。
在充气器30工作期间，充气器壳体34里面的压力变化类似于图3所示者，而一与充气器30流体连通的100升贮气瓶里面的压力类似于图4所示者，并且一般代表气/安全囊18里面的压力形成。充气器30的气体出量包括，以重量百分比计，大约1.2％的一氧化碳，大约1.5％的二氧化碳，大于大约2％的氢，以及大约60ppm的NOx。因而，以上述比例使用氢气和氧气与上述HPC-96喷气燃料的理论气体出量相比大大地减少了一氧化碳和氢的含量。在此实例中，未曾使用径向孔眼，只用了单独一个气体发生器出口。
实例2实例1的过程予以重复，但是10.4克的HPC-96喷气燃料用于颗粒90，而使用大约164.4克的加压介质36，其组成以克分子百分数计是大约15％的氧气和大约85％的氩气。在以这种喷气燃料90驱动时，充气器30的性能曲线示于图3和4，而充气器30结构以实例1中说明的方式予以设计。其次，充气器30的气体出量，以克分子百分数计，包括大约2.4％的二氧化碳，大约1000ppm一氧化碳，大约70ppm NOx，大约38ppm NO2，以及大约0ppm氢。于是，随着氧气数量从实例中的5％增加到15％，一氧化碳数量大大地减少了，而NO和NO2没有明显的增加。此外，这也为使用非常少的喷气燃料提供了条件。
实例3实例1的过程予以重复两次，使用10.4克HPC-96和169.0克加压介质36，后者以克分子百分数计包括大约15％的氧气和大约85％的氩气。充气器30的性能曲线类似示于图3-4所示者，而充气器30结构以实例1中说明的方式予以设计。其次，充气器30的气体出量包括分别是大约1000ppm和800ppm的一氧化碳，分别是大约1.0％和1.2％的二氧化碳，分别是大约60ppm和50ppm的NOx，以及分别是大约23ppm和20ppm的NO2，于是，氧气数量增加到15％HPC-96数量的减少降低了一氧化碳数量，而对于NO和NO2没有显著的影响。其次，氧气数量增加为使用较少喷气燃料提供了条件。
如上指出，两种现有的“传统”火药型喷气燃料起初曾被考虑用于这种场合-传统的双基火药喷气燃料(gun propellant)和低损害性硝胺(LOVA)火药喷气燃料。使用传统的双基火药喷气燃料时，系统功能如所预期，但不会通过对于长期贮存(比如，在107℃下400小时)的工业标准。使用LOVA火药喷气燃料时，系统性能经测定是不能令人满意的，除非喷气燃料在很高压力(比如，超过9000磅/平方英寸)下燃烧，这就增大了装置的重量、成本和复杂性。一般，用于充气器的操作压力最好不大于大约4000磅/平方英寸。由于在这些条件下没有一种现有的喷气燃料可以令人满意地用于这种场合，曾经研制了一种新的喷气燃料配制方法，构成了新的一类喷气燃料-一种把双基喷气燃料(在低压下点火和燃烧良好)的冲击特性与硝胺LOVA喷气燃料(在107℃下贮存400小时后性能良好)的贮存特性结合起来的喷气燃料。这类喷气燃料将称之为混合式喷气燃料。
热稳的火药型喷气燃料，不象HPC-96那样的硝化纤维式的喷气燃料，在用以制作喷气燃料颗粒90时包括一种二次炸药(secondary explosive)，亦即在LOVA喷气燃料情况下的一种硝胺(RDX)。其它可以用于制作喷气燃料颗粒90的合适的二次炸药包括另一种硝胺，亦即HMX(环四亚甲基四硝胺)，以及PETN(季戊四醇四硝酸脂)和TAGN(硝酸三氨基胍)。下面的表1提供了RDX、HMX和PETN二次炸药的某些燃烧特性。
表1
一般，为了获得一种特定冲击特性与长期热稳性的理想组合(比如，企图获得一种双基喷气燃料的冲击特性和一种LOVA喷气燃料的长期时效特性或长期热稳性)，一种二次炸药可以与一种粘合物质相结合作为喷气燃料颗粒90(以上所指“混合式喷气燃料”)的配料。在此所使用的术语“粘合物质”指的是添加于喷气燃料的一种或多种化合物，用于改变喷气燃料的物理、化学和/或冲击性能。可用的粘合物质包括那些内含选自粘合剂、增塑剂、稳定剂、遮光剂、以及其各种组合所组成的群体中的喷气燃料添加剂的物质。
用于混合式充气器30中的喷气燃料颗粒90的各种混合式喷气燃料具有良好的冲击特性(亦即，在相对较低操作压力下的燃烧速度和燃烧温度)，并具有合格的长期稳定性(比如，一种评估长期稳定性的工业试验是，统计上充分数量的样品经受住(不点火)107℃的温度持续400小时时间的暴露)。另一种试验是，充气器经受100℃的温度、持续400小时的暴露不产生不可接受的性能损失(这一般是由顾客制定/规定的)。特别地，由一种混合式喷气燃料制成的喷气燃料颗粒90在从大约2000K至大约3800K的燃烧温度下、以从大约0.1英寸每秒(0.25厘米/秒)至大约1英寸每秒(2.5厘米/秒)的速率、以及在大约4000磅/平方英寸(27.6MPa)或更低的操作压力(气体发生器壳体84里面的压力)下发生燃烧。比较可取的是，由一种混合式喷气燃料制成的喷气燃料颗粒90在从大约2000K至大约3800K的燃烧温度下、以从大约0.3英寸每秒(0.76厘米/秒)至大约0.5英寸每秒(1.26厘米/秒)的速率、以及在大约4000磅/平方英寸(27.6MPa)或更低的操作压力下发生燃烧。
总的来说，混合式喷气燃料组成包括从大约50重量百分比至大约90重量百分比的某种二次炸药和从大约10重量百分比至大约50重量百分比的某种粘合物质。比较典型的是，这些喷气燃料组成包括从大约60重量百分比至大约80重量百分比的某种二次炸药和从大约20重量百分比至大约40重量百分比的某种粘合物质。最好是，喷气燃料组成包括从大约70重量百分比至大约80重量百分比的某种特定二次炸药和从大约20重量百分比至大约30重量百分比的某种粘合物质。其它各种添加剂和不可避免的杂质也可能以微小数量(亦即，以少于组合物大约5重量百分比的量)存在于这些喷气燃料组合物之中。
典型地，一种树脂型粘合剂会是用于喷气燃料颗粒90的混合式喷气燃料组成的粘合物质的一部分。几乎任何类型的可溶于普通溶剂(亦即丙酮、低度酒精，等)的粘合剂都可使用。不过，一般希望，此种粘合剂是一种活性或高能化合物。亦即，这种粘合剂最好是一种在上述预定的燃烧温度和操作压力下易于燃烧的粘合剂。此外，在一种粘合剂结合一种增塑剂使用时，当然希望这种粘合剂是与这种增塑剂相容的。适用于喷气燃料组合物中的一般粘合剂包括，但不局限于CA(乙酸纤维素)，CAB(纤维素醋酸丁酸酯)，EC(乙基纤维素)，以及PVA(聚乙酸乙烯酯)。其它一些适用于与本发明相关联的一个或多个方面的粘合剂包括CAP(醋酸丙酸纤维素)，叠氮聚合物，聚二丁烯，聚丁二烯氢化物，聚氨基甲酸乙酯和其组合。所指叠氮聚合物是包括单体的一种均聚物和共聚物，此单体选自以下物质组成的群体GA(缩水甘油基叠氮化物)单体，BAMO(3，3-(叠氮基甲基)环氧丙烷)单体，以及AMMO(叠氮基甲基甲基环氧丙烷)单体。此外，GAP(一种高能缩水甘油叠氮化物的聚合物)可以用作一种粘合剂组分，从而燃烧起来基本上较CA强烈。这样仅作GAP作为粘合剂与一种二次炸药一起使用是可取的。不过，由于目前GAP与CA之间在成本方面的巨大差异，一种混合式喷气燃料组成可以既包括GAP也包括CA这两种粘合剂组分。
一些增塑剂也可以是用于喷气燃料颗粒90的混合式喷气燃料组成的粘合物质的一部分。如所指出，增塑剂应当是与粘合剂相容的。其次，一般希望使用一种可挤压的粘合物质。再有，至少对于某些二次炸药来说(比如硝胺)，希望使用高能增塑剂，也就是在上述各操作温度和压力范围内能够稳定燃烧的那些增塑剂。可用的高能增塑剂包括，但不局限于，那些选自各种硝酸酯增塑剂所组成的群体的增塑剂，这些增塑剂有TMETN(三甲氧基乙烷硝酸酯)，BTTN(丁三醇三硝酸酯)，以及TEGDN(三甘醇二硝酸酯)和缩水甘油叠氮化物的增塑剂和诸如NG(硝化甘油)这样的其它一些化合物，以及BDNPA/F(双(2，2-二硝基苯基)乙缩醛/缩甲醛)。另一种可适于与本发明相关联的一个或多个方面的增塑剂包括ATEC(乙酸基三乙基柠檬酸盐)。
一些稳定剂也可以包括在用于喷气燃料颗粒90的混合式喷气燃料组成的粘合物质之中。比如，某些粘合剂和/或诸如上述硝酸酯增塑剂那样的增塑剂在暴露于某些温度之下时将会分解，并可能影响喷气燃料颗粒90的点燃(亦即，在暴露于某些温度之下时，硝酸酯增塑剂热解到发生点火的温度)。于是，一些稳定剂可以包括在混合式喷气燃料组成之中，它们会与热解的粘合剂和/或增塑剂“起反应”而保持稳定性(比如，减少喷气燃料过早点火的潜在可能性)，并从而提高混合式喷气燃料组成的长期稳定性。比如，在某种硝酸酯增塑剂的情况下，用于喷气燃料组成的一些可用的稳定剂包括那些是活性物质，也是硝酸盐受体的稳定剂。适当的一些稳定剂包括，但不局限于，乙基中定剂(均二乙基二苯基脲)、DPA(二苯胺)以及间苯二酚。
一种具有所需要的冲击特性并已经提供关于合适的长期稳定性的充分显示的混合式喷气燃料组成包括硝胺二次炸药RDX(六氢三硝基三嗪)与一种粘合物质的组合，此粘合物质包含粘合剂CA(乙酸纤维素)、增塑剂TMETN(三甲氧基乙烷三硝酸酯)、以及稳定剂EC(乙基中定剂)。一般，这种混合式喷气燃料组成可以包括至少大约70重量百分比的RDX、从大约5重量百分比至大约15重量百分比的CA、从大约5重量百分比至大约15重量百分比的TMETN、以及不大于大约2重量百分比的EC。这些一般的相对数量为这种混合式喷气燃料提供了所需要冲击和长期时效特性。不过，将会理解，如果喷气燃料颗粒90要按照这种组成用挤压办法制成，可能必需细化在所指范围内的各相对量。对于与本发明相关联的一个或多个方面来说，这种喷气燃料可以包括大约70重量百分比的RDX(六氢三硝基三嗪)、从大约5重量百分比至大约15重量百分比的CA(乙酸纤维素)、以及从大约5重量百分比至大约15重量百分比的GAP(缩水甘油基叠氮化物的聚合物)和ATEC(乙酸基三乙基柠檬酸酯)之中的一种。在粘合物质包括一种粘合剂、一种增塑剂和一种稳定剂的混合物的场合下，混合物中每一剂量的比值最好依次是从大约5至大约30重量百分比、从零至大约20重量百分比以及从零至5重量百分比。
另一种具有所需要的冲击特性并充分显示出适当的长期稳定性的混合式喷气燃料组成包括带有一种包括粘合剂CA和GAP(缩水甘油基叠氮化物的聚合物)的粘合物质的硝胺二次炸药RDX，以及一种适当的增塑剂(比如，GAP增塑剂、TMETN、ATEC和其各种组合)。一般，这种混合型喷气燃料组成包括从至少大约70wt％而一般在大约70wt％与80wt％之间的RDX、从大约5wt％至大约15wt％的CA、以及从大约5wt％至大约15wt％的GAP、以及大约5wt％至大约15wt％的增塑剂。这些大体上的相对量为此混合型喷气燃料提供了所需要的冲击和长期时效特性。不过，将会理解，如果喷气燃料颗粒90按照这种组成用挤压方法制成，可能需要细化在所指范围内的这些相对数量。
在这里披露的各种混合式喷气燃料的情况下，就象在上述双基和LOVA喷气燃料的情况下一样，燃烧期间会产生大量的一氧化碳和氢(比如，35％的CO和19的H2)。再者，通过燃烧一种充气器喷气燃料而生成的一氧化碳和氢这两种气体一般对于汽车充气器安全系统会是不可接受的。不过，在这类型的混合式喷气燃料用于混合式充气器30之中时，则一如上述，加压介质36包含氧气，从而很大一部分一氧化碳和氢(比如，95％)在燃烧期间或者作为部分后燃烧反应而转变为无害的二氧化碳和水蒸汽。使用贮备的氧气尤其合适，因为这不需要在混合式喷气燃料组成中包括某种氧气源(比如，高氯酸钾)。其次，在所产生的喷气燃料的燃烧气体与所贮备的氢气之间的高热反应尤其合适，因为这会提高喷气燃料的热值，从而尽量减少了需要用来使气/安全囊膨胀的喷气燃料量。
这些混合式喷气燃料，在配制成喷气燃料颗粒90并装入混合式充气器30时，可以按照以上关于火药型喷气燃料所规定的数量予以使用，并且具体地包括以上关于喷气燃料颗粒90和加压介质36的相对数量所提供的各项细节。其次，用于加压介质36的氧气和一种惰性气体的相对数量也可以用在这里所披露的各混合式喷气燃料的情况之中。
以下各实例进一步有助于说明包括某种二次炸药和某种粘合物质在内的各种混合式喷气燃料组成的适当特性。如前所指出的，所有提到的“wt％”均指重量百分比。
实例4一种混合式喷气燃料组合物，包括至少大约70wt％的RDX(六氢三硝基三嗪)、从大约5wt％至大约15wt％的CA(醋酸纤维素)、从大约5wt％至大约15wt％的TMETN(三甲氧基乙烷三硝酸酯)，以及不大于大约2wt％的乙基中定剂，被制备并加工成平均密度大约是1.7132克/立方厘米的圆筒形颗粒。一10克试样置放到一厚壁弹腔之中并射入到一筒罐。试样的燃烧温度是大约2578K，并具有合格的冲击特性(亦即，在4000磅/平方英寸(27.6MPa)的压力下，燃烧速率是0.47英寸每秒(1.18厘米/秒)。一般，性能曲线大体上接近图3-4中所示的那样。所生成的气体包含大约36％的一氧化碳、大约24％的氮、大约19％的氢，大约16％的水蒸汽，以及大约5％的二氧化碳。此组合物的长期热稳性经评估和测定是合格的(比如，喷气燃料本身暴露于107℃的温度中400小时而并未点燃；喷气燃料盛放在一混合式充气器之中，暴露于107℃的温度中400小时之后并未点燃，而且此后一当触发此喷气燃料时，充气器的性能基本上未受这种加热处理的影响)。
实例5一种喷气燃料组合物，包括至少大约70wt％的RDX(六氢三硝基三嗪)、从大约5wt％至大约15wt％的乙酸纤维素、以及从大约5wt％至大约15wt％的GAP(缩水甘油基叠氮化物的聚合物)，被配制并加工成平均密度是大约1.6857克/立方厘米的圆筒形颗粒。一10克试样置放在一厚壁弹腔之中并射入到一筒罐。试样的燃烧温度是大约2357K，并具有合格的冲击特性(亦即，在4000磅/平方英寸(27.6MPa)的压力下，燃烧速率是0.48英寸每秒(1.18厘米/秒)。一般，性能曲线大体上接近图3-4中所示者。所生成的废气包含大约37％的一氧化碳、大约25％的氢，大约25％的氮、大约10％的水蒸汽，以及大约3％的二氧化碳。长期热稳性经评估和测定是合格的(比如，喷气燃料本身暴露于107℃的温度中400小时，并未点燃；喷气燃料盛放在一混合式充气器之中，暴露于107℃的温度中400小时之后，并未点燃，而且此后一当触发此充气器时，其特征基本上未受这种加热处理的影响)。
可用于与本发明相关联的一个或多个方面的喷气燃料的另一性能表述包括黑索今(hexogen)(RDX)，按重量从大约1至99份；奥克托今(octogen)(HMX)，按重量从大约1至99份；以及一种粘合剂，与按重量100份的黑索今和奥克托今总和相混合。这种粘合剂按重量从5至50份。最好是，所指出的喷气燃料包括按重量从80至95份的黑索今(RDX)和按重量从大约5至20份的奥克托今(HMX)。
上述喷气燃料可以用于诸如本文中所述的那种混合式充气器。再有，一混合式充气器一般包括一装有一种加压气体的加压气空、一装有喷气燃料的气体发生室、一点火装置、以及一安全隔膜。加压气体基本上由一种惰性气体和氧气组成。喷气燃料在比如说某种大小的减速发生时由点火装置点燃，并燃烧起来以生成与氧发生反应的气态产物(比如，一氧化碳和氢)。一氧化碳和氢与加压气体中的氧发生反应，生成二氧化碳和水蒸汽，同时增大气体发生室中的压力。随后，安全隔膜被打开，把二氧化碳、水蒸汽和惰性气体供给气/安全囊18(图1)。这样就使气/安全囊18(图1)得以充气。
上述喷气燃料还包括黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)和一种粘合剂。RDX和HMX的含量分别按重量从1至99份和按重量从1至99份。最好是，RDX和HMX的含量分别按重量从80至95份和按重量从5至20份。一种粘合剂与按重量100份的黑索今和奥克托今的总和相混合，粘合剂按重量从5至50份。
适当与上述喷气燃料一起使用的典型粘合剂包括，但并不局限于聚氨基甲酸乙酯(PU)；纤维素衍生物，诸如乙基纤维素(EC)、纤维素醋酸丁酸酯(CAB)、醋酸丙酸纤维素(CAP)、聚丁二烯，诸如羟端化聚丁二烯(hydroxy-terminated polybutadien)(HTPB)；缩水甘油酸聚合物，诸如硝酸缩水甘油酯聚合物(polyglyn)；叠氮化物聚合物，诸如缩水甘油基叠氮化物的聚合物(polynimmo)。最好是纤维素醋酸丁酸酯(CAB)和/或缩水甘油基叠氨化物的聚合物(GAP)。
上述喷气燃料可以包括一种添加剂，选自由一种增塑剂、一种稳定剂和基组合所组成的群体。增塑剂可以选自由以下各物质组成的群体，即TMETN(三甲氧基乙烷三硝酸酯)，BTTN(三硝酸丁三酯)，TEGDN(二硝酸三甘酯(triethylen glycol dinitrate))，缩水甘油基叠氮化物，NG(硝化甘油)，BDNPA/F(双(2，2-二硝基丙基)乙缩醛/缩甲醛)，以及ATEC(乙酰基柠檬酸乙酯)。
一些稳定剂可以用于上述喷气燃料，它们包括乙基中定剂、二苯胺、间苯二酚、akaldite II、戊醇、尿素和凡士林。
增塑剂最好是在按重量从0至30份的范围内添加到按重量总共100份的RDX、HMX、以及粘合剂之中。稳定剂的含量最好是在按重量从0至5份的范围内添加到按重量总共100份的RDX、HMX、以及粘合剂之中。上述喷气燃料可以制成粉末、颗粒和丸粒形状，最好是丸粒形状。
上述喷气燃料组合物的许多实例提供如下。
实例6以下各种材料彼此混合并制成丸粒，然后填入一混合式充气器，它包括一加压气室、一气体发生室、一点火装置、以及一安全隔膜。此混合式充气器予以触发。结果，未产生KCL烟雾。
黑索今(RDX) 按重量68份奥克托今(HMX) 按重量8份纤维素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份缩水甘油基叠氮化物的聚合物(GAP) 按重量12份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合剂(CAB和GAP)含量按重量是大约16份。
实例7以下各种材料相互混合并制成丸粒，然后填入结构与实例6相同的混合式充气器。此混合式充气器予以触发。结果，未产生任何烟雾。
黑索今(RDX) 按重量72份奥克托今(HMX) 按重量4份纤维素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份缩水甘油基叠氮化物的聚合物(GAP) 按重量12份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合剂(CAB和GAP)含量按重量是大约32份。
实例8以下各种材料相互混合并制成丸粒，然后填入结构与实例6相同的混合式充气器。此混合式充气器予以触发。结果，未产生任何烟雾。
黑索今(RDX) 按重量64份奥克托今(HMX) 按重量12份纤维素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份缩水甘油基叠氮化物的聚合物(GAP) 按重量12份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合剂(CAB和GAP)含量按重量是大约32份。
实例9以下各种材料相互混合并制成丸粒，然后填入结构与实例6相同的混合式充气器。此混合式充气器予以触发。结果，未产生任何烟雾。
黑索今(RDX) 按重量75份奥克托今(HMX) 按重量1份纤维素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份缩水甘油基叠氮化物的聚合物(GAP) 按重量12份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合剂(CAB和GAP)含量按重量是大约32份。
实例10以下各种材料相互混合并制成丸粒，然后填入结构与实例6相同的混合式充气器。此混合式充气器予以触发。结果，未产生任何烟雾。
黑索今(RDX) 按重量1份奥克托今(HMX) 按重量75份纤维素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份缩水甘油基叠氮化物的聚合物(GAP) 按重量12份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合剂(CAB和GAP)含量按重量是大约32份。
实例11以下各种材料相互混合并制成丸粒，然后填入结构与实例6相同的混合式充气器。此混合式充气器予以触发。结果，未产生任何烟雾。
黑索今(RDX) 按重量38份奥克托今(HMX) 按重量38份纤维索醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份缩水甘油基叠氮化物的聚合物(GAP) 按重量12份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合剂(CAB和GAP)含量按重量是大约32份。
实例12以下各种材料相互混合并制成丸粒，然后填入结构与实例6相同的混合式充气器。此混合式充气器予以触发。结果，未产生任何烟雾。
黑索今(RDX) 按重量68份奥克托今(HMX) 按重量8份纤维素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份缩水甘油基叠氮化物的聚合物(GAP) 按重量12份乙基中定剂 按重量2份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合剂(CAB和GAP)含量按重量是大约32份。
实例13以下各种材料相互混合并制成丸粒，然后填入结构与实例6相同的混合式充气器。此混合式充气器予以触发。结果，未产生任何烟雾。
黑索今(RDX) 按重量68份奥克托今(HMX) 按重量8份纤维素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份缩水甘油基叠氮化物的聚合物(GAP) 按重量12份三甲氧基乙烷三硝酸酯(TMETN) 按重量20份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合剂(CAB和GAP)含量按重量是大约32份。
实例14以下各种材料相互混合并制成丸粒，然后填入结构与实例6相同的混合式充气器。此混合式充气器予以触发。结果，未产生任何烟雾。
黑索今(RDX) 按重量68份奥克托今(HMX) 按重量8份纤维素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份缩水甘油基叠氮化物的聚合物(GAP) 按重量12份三甲氧基乙烷三硝酸酯(TMETN) 按重量20份乙基中定剂 按重量2份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合剂(CAB和GAP)含量按重量是大约32份。
如上所述，这种混合式充气器，在触发后不产生KCL烟雾，可以使用包括黑索今、奥克托今以及粘合剂的喷气燃料制成。
可以用在图1的充气安全系统之中的一种混合式充气器的另一项实施例示于图5-7。首先参照图5，混合式充气器202包括一个一般是圆筒形的气体发生器208和一个一般是圆筒形的储备气体壳体204，此壳体围绕气体发生器208同心设置并以适当方式与气体发生器208相互连接。一般，储备气体壳体204(第三腔室)盛放某种适当的加压介质，而气体发生器208盛放某种适当喷气燃料的颗粒258。充气器202的主要优点是，其结构会实现接近第二封闭圆盖290或主封闭圆盖(它隔绝了充气器202与气/安全囊18(图1)之间的流动)区域的迅速加压，因为流体压力直接作用在第二封闭圆盖290上把它“打开”。充气器202这种结构的另一重大优点是，它为喷气燃料颗粒258在点火后燃烧时所产生的各种喷气燃料气体与加压介质的充分“混合”提供了条件。于是，充气器202特别适于与上述各种火药型喷气燃料和/或混合式喷气燃料的组合物，连同一种多组分的加压介质(比如，一种组分是氧，而另一组分是至少一种惰性气体)一起使用。亦即，充气器202的结构为各种喷气燃料气体和/或由于点燃喷气燃料颗粒258所产生的各种气体(比如，由于以下要说明的点火/引爆材料240的燃烧所产生的各种气体)与加压介质的充分燃烧以增强充气安全系统10(图1)的作用提供了条件。这种二次燃烧进一步增大了充气器202向气/安全囊(图1)充进气流的迅速加压能力。
气体发生器208包括一圆筒形气体发生器壳体212，在图示实施例中由一第一壳体216和一沿轴向对中的并相互连接的第二壳体278形成。第一壳体216的一端连接于引爆器异径接头224(比如，焊接在焊缝248处)，以实现一种最好是气密的密封，因为整个气体发生器壳体212盛有大量的静态加压介质。引爆器异径接头224卡持着一适当的引爆器228(比如，一种可电气触发的雷管或其它适当的烟火装置)，用以点燃喷气燃料颗粒258并可座放在一O形圈232里面以形成适当的密封。为了把引爆器228与气体发生器208里面的加压介质隔绝开来，一第一封闭圆盖(二次封闭圆盖)236以适当方式固定在第一壳体216的端部与引爆器异径接头224端部之间，以通过焊缝248达到一种最好是气密的密封。
气体发生器壳体212的第一壳体216限定一第一腔室254，设置在邻近于并沿轴向对中于引爆器228。气体发生器壳体212的第一腔室254主要盛放喷气燃料颗粒258，它们在点燃之后产生各种喷气燃料气体以增大通向气/安全囊18(图1)的气流。因而，第一腔室254也具有一种喷气燃料后燃烧室的特征。为了协助点燃喷气燃料颗粒258，可以在引爆器228与喷气燃料颗粒258之间、与引爆器228出口相对中地置放某种适当的点火/引爆材料240(比如，一种RDX/铝引爆材料，具有一种89wt％RDX、11wt％铝粉的组成，可能加有0.5wt％至5.0wt％的羟丙基纤维素以按比例代替0.5wt％至5.0wt％RDX和铝粉)。如下面将要说明的，因点燃点火/引爆材料240而产生的各种气体的反应产物可以在化学上与加压介质起反应而进一步增强充气器202的快速加压式气流充进特性。一适当的引爆药帽244或类似物卡持住点火/引爆材料240(一般是粉末或干燥软管形式)从而可以被适当地固定在引爆器异径接头224和/或第一壳体216的端部(比如，经由焊缝248卡持在异径接头244与壳体216之间)。第一腔室254还可包括一滤网266或类似物，以便如下所述在从第一腔室254向第二腔室324排放各种喷气燃料气体时挡住其中的某种大小的颗粒状物质。充气器202的储备气体壳体204的容量设定得大于第二腔室324的容量。
第一腔室254一般通过至少一个放气孔口或开孔262(图示实施例中为两个)与储备气体壳体204流体连通，以便在静态下一定量的加压介质也被包含在第一腔室254里面。在图示实施例中，放气孔口262沿径向伸展(亦即，沿着一条起自心中纵向轴线220并相对于轴线220垂直配置的半径伸展)。使用放气孔262并选定放气孔口262的尺寸和/或数量可以用来“调定”充气器202的性能。
在使用至少一个放气孔口262时，点燃喷气燃料颗粒258之后所生成的一定量的喷气燃料气体气流会冲向储备气体壳体204。在使用上述各种类型的喷气燃料(比如，火药型、混合式)和加压介质(比如，一种氧气和惰性流体(至少一种惰性气体)的混合物)的情况下，在储备气体壳体204中会发生各种喷气燃料气体的某种二次燃烧，亦即进一步燃烧。可以采用把某些喷气燃料气体从第一腔室254引向储备气体壳体204以获得通向气/安全囊18的所需出量或放排量，亦即获得所需要的气/安全囊膨胀速度。具体地说，最好发如下面将要说明的，以在充分的时间内可维持从储备气体壳体204进入第二腔室324的流量基本上不变的一种速度来向储备气体壳体204提供喷气燃料气体。一般，只是所产生的喷气燃料气体的一少部分需要在运作期间流入储备气体壳体204以实现预期的结果(比如，不超过大约百分之四十(40％)，而更一般的是，不超过大约百分之三十(30％)的喷气喷料气体流量被引入储备气体壳体204)。
即使在使用多个放气孔口262时，在点燃喷气燃料颗粒之后储备气体壳体204之中压力的增大也显著地小于许多工业用混合式装置。亦即，通常与点燃喷气燃料颗粒358相关联的显著压力增大基本上被局限于气体发生器208。因而，储备气体壳体204的“强度”要求可以降低。这就为储备气体壳体204使用较薄的壁厚和/或轻材料提供了条件，这两方面都会使充气器202的重量减小。
出自第一腔室254的喷气燃料气体的主要流量(比如，至少大约百分之五十(50％)的总喷气燃料气体流量，而一般至少大约百分之七十(70％)通向由气体发生器壳体212的第二壳体278所限定的第二腔室324(由于下述原因，称作“后燃烧器”)。至少一个后燃烧器管嘴或吸气嘴274(一第一连通口)使来自第一腔室254的气流(主要是喷气燃料气体)进入第二腔室324并因而形成所需要的流体连通。后燃烧器管嘴274可以坐靠第一壳体216内部的一台肩270并在以适当方式把第一壳体216与第二壳体278相互连接(比如，在焊缝250处焊接)之前安置在第一壳体之中。
在图示实施例中，气体发生器壳体212的第二壳体278的一端座放在其上具有至少一个气体发生器出口286的一个后燃烧器转换接头282里面。一O形圈328可以用在第二壳体278与转换接头282之间以保证适当的密封界面。后燃烧器转换接头282以适当方式固定于(比如，焊接在焊缝308处)一衬套294，此衬套随后又以适当方式固定于(比如，焊接于焊缝312处)储备气体壳体204，二者都最好是达到气密性密封，因为第二腔室盛有大量静态加压介质。为了以适当方式把加压介质保持在充气器202里面直至需用的时候，在后燃烧器转换接头282的端部与衬套294之间设置一第二封闭圆盖290并因而由焊缝308卡持住。
基于第一腔室254与第二腔室324之间的流体连通，由于喷气燃料颗粒258的燃烧所产生的喷气燃料气体，以及由于点火/引爆材料240的点燃所产生的气体因而至少部分地被送入第二腔室(后燃烧器)324。由于其中的快速压力增长并以如下所述的方式予以控制，第二安全隔膜290在适当的时刻破开，以致来自充气器202的气流进入扩散器298，随后进入气/安全囊18(图1)。为了保证对于空气/安全囊18(图1)来说相对无推力的输出，扩散器298采用许多扩散口300。一扩散器滤网304也可装在扩散器298里面以挡住充气器202里面的某种颗粒性物质并且/或者进一步促进喷气燃料气体和加压介质在通往气/安全囊18(图1)之间的混合/反应。
第二腔室324与储备气体壳体204也是可以流体连通的。在这方面，至少一个而最好是多个气体发生器入口316保证储备气体壳体204与第二腔室324之间的流体连通，以致出自储备气体壳体204的加压介质在适当的时间流入第二腔室324。亦即，对于某些应用场合，这种特殊气流可以就流动方向予以控制。具体地说，一只阀320可以设置得邻近至少一个而最好是所有气体发生器入口316。在静态中，并不需要此阀320实际上在这一区域内把储备气体壳体204与第二腔室324隔绝开来。事实上，大量加压介质最好是在静态下保持在第二腔室324里面，以致一种非密封界面可能会适应这一弥补方式。阀320的一种不会把第二腔室324在各入口316处与储备气体壳体204隔绝开来的结构是一卷基本上圆筒形填隙垫片原料(比如，300系列不锈钢，0.002英寸厚)。在阀320与第二壳体278的内面之间可以采用悬臂式连接。亦即，后面部分(亦即，离孔口316足够远的)可以装到第二壳体上，而其前面或中间部分则未予固定并因而可自由移动/挠曲而形成阀320的操作可能性。
根据上述，将会理解，在静态中遍及储备气体壳体204和气体发生器壳体212的压力是基本上相等的。不过，在动态中或在点燃喷气燃料颗粒258之后，遍及充气器202不同“腔室”的压力即有不同以实现所需的功能。在这方面，在喷气燃料颗粒258点燃之后，所生成的喷气燃料气体开始流入至少第二腔室324，在其中造成压力增长。在此装置包含至少一个放气口262时，某些喷气燃料气体也会流入储备气体壳体204，在其中开始造成少许压力增长。可取的是，第二腔室324里面压力的增长速度大于储备气体壳体204中压力的增长速度，这是在其中分别引入喷气燃料气体以及它们的相对容积所造成的。这种压差迫使阀320靠压气体发生器壳体212对中部分的，或者更具体地说，第二壳体278的内面，并因而暂时通过堵住气体发生器入口316把储备气室204与第二腔室324在这一区域隔绝开来。上述阀320的悬臂式连接为这种动作提供了条件。在第二腔室324中的压力达到一预定水平时，直接作用在第二封闭圆盖290上面的流体压力就打开、裂开、或断开圆盖290。这样就把气流从气体发生器208充进扩散器298，然后充进气/安全囊18(图1)。
将会理解，阀320提供了在某些应用场合中及时把气流充进气/安全囊18(图1)的条件。具体地说，对于某些装置来说，使用阀320使得第二腔室324能够以一种会及时打开第二封闭圆盖290的速度快速充压。假如在充气器202中不使用任何阀320，喷气燃料气体本来会从第二腔室324流入储备气室204。照这样，就会用较长时间使第二腔室324里面的压力增大到可能裂开第二封闭圆盖290的程度。然而，采用第二腔室324可形成一较小的充压腔室，借此可减少把气流充进气/安全囊18(图1)所需的时间。下面将要说明，在某些装置中，第二腔室的容积可以做得充分地小和/或喷气燃料和加压介质可以选定得为取得令人满意的运作而不需要阀320(比如，利用燃烧由于喷气燃料颗粒258和/或点火/引爆材料240的燃烧所产生的气体以实现第二腔室324里面的快速充压)。
阀320在第二封闭圆盖290被打开以便把气流充进气/安全囊18(图1)之后保持其位置并因而堵住气体发生器入口316一段时间。不过，一旦在储备气室204与第二腔室324之间形成一定压差，阀320就由此压差作用力使之挪动，以便露出气体发生器入口316。在阀320以前述方式设计时，阀320的自由端朝向中心轴线220沿径向向内移动，或阀320由于阀320在至少那些沿径向与气体发生器入口316对正的区域内的压扁而提供条件使所需气流穿过入口。不过，阀320由于它与第二壳体278相连而保持不动。在气体发生器入口316露出时，出自储备气室204的气流充进第二腔室324。阀320可由一第一位置移动到一第二位置。在阀320处于第一位置时，阀320在运作时牢靠地阻止住气流。阀320在储备气室204之中的压力超过气体发生器壳体之中的压力达一预定程度时挪向第二位置，放过气流。
第二腔室324的主要功能，在当然是由于第二腔室324的快速充压再次使第二封闭圆盖290裂开之后，是要在排放至气/安全囊18(图1)之前为喷气燃料气体和加压介质的有效混合创造条件。在使用前所指明的各种类型的喷气燃料组合物(比如，火药型喷气燃料、混合型喷气燃料)和前所指明的类型的加压介质(比如，一种氧气和诸如至少一种惰性气体的惰性流体的混合物)，这种混合会进一步烧尽各种喷气燃料气体以提供各种前所指出的好处(比如，降低毒性、由于进一步燃烧和相关地增大膨胀能力而减少充气器202所需的喷气燃料数量)。照这样，第二腔室324可以进一步具有后燃烧器的特征。可取的是，喷气燃料气体和由于点燃点火/引爆材料240而得的气体的至少大约99％的燃烧，而更加可取的是，大约100％的这种燃烧发生在充气器202里面。这就减少了气/安全囊18发生损坏的潜在可能性。
为了充分地实现这种二次燃烧的各种好处，第二腔室324必须保证创造或者依靠加大长度或者依靠诱发湍流的办法使所生成的气体和加压介质充分混合的条件。在图5的实施例中，对于图示的用于司机一侧的场合，燃烧器管嘴274和所有气体发生器入口316之中至气体发生器出口286的最近者应当与此出口隔开至少15毫米的一段距离。对于与本发明相关联的一种或多种方案来说，此距离可以规定在大约4毫米至大约80毫米的范围之内。加大第二腔室324的长度也便于在第二腔室324里面于静态中容放充足数量的加压介质，与在从储备气室204向第二腔室324充进气流之前所生成的喷气燃料气体发生反应。亦即，可取的是，起初具有充足的加压介质盛放在第二腔室324里面，一当触发充气器202，就与喷气燃料气体发生反应，直至气流由于阀320的上述动作从储备气室204被充进第二腔室324为止。
为了实现一种“长”第二腔室324的好处，气体发生器入口316也当然最好是一如所述，设置得离开气体发生器出口286一段充足的距离。最好是，为了促进喷气燃料气体与加压介质的进一步混合，所有气体发生器入口316(由其各自的中心线确定)的最中间的或前面的部分应当与燃烧器管嘴273的端部齐平，而最好是比较往后(亦即，沿着朝向触发器228的方向)，如图所示。
充气器202的某一特定结构的各个尺寸是可以改变的，尤其是，充气器壳体204的最佳容量范围取决于如表2所示的各种充气器应用场合。比如，与本发明相关联的一个或多个方案的充气器壳体204的容量可从大约150立方厘米到大约450立方厘米。第一腔室254的容量可从大约10立方厘米到大约40立方厘米。第二腔室324的容量可从大约1立方厘米到大约50立方厘米。
在此提供一项实施例的各个尺寸以说明本发明的各项原理1)储备气体壳体204的直径是大约59毫米；2)储备气体壳体204的长度是大约200毫米；3)储备气体壳体204由软钢钢管制成，壁厚大约2.5毫米；4)储备气体壳体204的内部容积(其中保留有加压介质的那一部分，不包括设置在中央的气体发生器208的容积)是大约375立方厘米；5)气体发生器壳体212的第一壳体216的直径是大约20毫米；6)第一腔室254的长度是大约55毫米；7)第一壳体216由软钢制成，壁厚大约1.5毫米；8)气体发生器壳体212的第一腔室254的内部容积是大约11立方厘米；9)气体发生器壳体212的第二壳体278的直径是大约17毫米；10)第二腔室324的长度是大约90毫米；11)第二壳体278由软钢制成，壁厚大约1.25毫米；12)气体发生器壳体212的第二腔室324的内部容积是大约14立方厘米；13)有6个放气口262，各自在的直径是大约3毫米；14)后燃烧器管嘴274的内孔直径是大约2.5毫米；15)气体发生器出口286的直径是大约10毫米；16)所有的气体发生器入口316设置得离开气体发生器出口286大约76毫米；17)管嘴274设置得离开气体发生器出口286大约75毫米；18)扩散器298的内部容积是大约4立方厘米；19)有12个扩散器孔口300；20)喷气燃料颗粒的总重量是大约9克并具有一种带有RDX、CA、TMETN、以及稳定剂的上述类型的组成；21)充气器202里面的静压力是大约20.7兆帕，以致具有大约140克加压介质，其85是氩，而其15％是氧(克分子百分数)；以及22)充气器202的总重量是大约1200克。在一种加压介质包含用于检测气体逸漏的氦气的情况下，用于与本发明相关联的一个或多个方案的加压介质可能最好是包含大约8％至大约30％的氧、大约60％至大约91％的氩、以及大约0.5％至10％的氦，以克分子计。
充气器202的操作将主要参照图6A-D和7A-D予以描述。在静态下，第二封闭圆盖290是未受触动的，而阀320并不必须把储备气体壳体204与第二腔室324隔绝开来，如图6A和7A所示。在从检测/传感器14(图1)收到一适当讯号，表明需要使用气/安全囊18(图1)时，触发器228就被启动，裂开第一封闭圆盖236并点燃点火/引爆材料240，此材料本身又点燃喷气燃烧颗粒258。喷气燃料颗粒258的燃烧在第一腔室254里面产生喷气燃烧气体，既流入气体发生器壳体212的第二腔室324，也流入储备气体壳体204。由于在第一腔室254里面出现炽热的喷气燃料气体，并且此炽热的喷气燃料气体既进入第二腔室324，又进入储备气体壳体204，在这些“容器”里面的相应压力也就增大了。
为了在适当时刻裂开第二封闭圆盖290并因而把气流充进气/安全囊18(图1)，第二腔室324里面压力增大的速度设计得大于由于其中引入炽热的喷气燃料气体而造成的储备气体壳体204里面压力增大的速度。这种压差使阀320顶靠第二壳体278的内面，把储备气体壳体204在这一区域与第二腔室324隔绝开来，如图6B和7B所示，以实现第二腔室324的快速加压。由于与喷气燃料气体发生反应的加压介质供应因而中断，在静态中第二腔室324里面的加压介质的量应当足以在形成储备气体壳体204与第二腔室324之间的直接流体连通之前与引入其中的喷气燃料气体发生反应。
一当第二腔室324里面的压力达到某一预定大小，直接作用在第二封闭圆盖290上面的流体压力就会裂开第二封闭圆盖，如图6C所示，以致有一股气流穿过气体发生器出口286通向扩散器298，并通向气/安全囊18(图1)。不过，阀320可以继使通过堵住气体发生器入口316，如图6C和7C所示，而阻止气流直接从储备气体壳体204进入第二腔室324。在一定的压差形成于储备气体壳体204与第二腔室324之间之后，它就把阀320从气体发生器入口316推开，形成加压介质从储备气体壳体204到第二腔室324的流动，如图6D和7D所示。比方，在阀320具有图示结构的情况下(比如，一卷圆筒形的金属箔片)，阀320的前面部分在所述压差的作用下至少在那些靠近或者正对气体发生器入口316的区域内变扁或沿径向向内移动。不过，阀320的后面部分仍然是固定于第二壳体278。
根据上述，显然，充气器202的结构适合于与包含前述各种喷气燃料(比如，火药剂、混合型)和加压介质(比如，一种氧气和至少一种惰性气体的混合物)的系统一起使用并提高了其性能。比方，在采用上述各种喷气燃料和加压介质的情况下，将会有喷气燃料气体与加压介质在第二腔室324里面的二次燃烧。这种补充燃烧会进一步使气体膨胀，因而可减少所需喷气燃料的数量并降低充气器202的重量。其次，这种二次燃烧还会降低喷气燃料气体的毒性。通过使用“长”第二腔室324，具体地说，后燃烧器管嘴274和气体发生器入口316二者之中相对于气体发生器出口286的较近者同它之间的距离长，就会有充足的时间使这种二次燃烧在所得气流向气/安全囊18(图1)提供之前发生。
如所指出，在某些设计中，充气器202的结构大体上可以如上所述，但不采用阀320。通过采用上述各种类型的喷气燃料和加压介质，亦即一种可产生能在第二腔室324中通过与某种氧化性加压介质(比如，一种多组分混合物，包括氧和诸如一或多种惰性气体的惰性流体)相混合而进一步燃烧的喷气燃料气体的喷气燃料，这一点是可能的。在这种情况下，第二腔室324里面喷气燃料气体的“二次”燃烧，而且可能还有由于点火/引爆材料240的点燃而产生的气体的二次燃烧，会使成充分的压力增长/增长速度，使得可以不需要阀320了。比方说，这种二次燃烧可以在充气器202触发之后引起第二腔室324里面的至少大约30％的压力增长/压力增长速度，还可能高达大约50％。照这样，就可能使用一种在第二腔室324中的化学反应来实现一种快速加压式的气流充进，从而减缓了对于阀320的需求。
一种混合式充气器的另一实施例，可以用于图1的可充气安全系统10之中，示于图8-11。充气器350在功能上/操作上类似于上述的充气器202，不过是为用于司机一侧的场合而特别设计的。照这样，充气器350提高了可充气系统10的性能，特别是在采用上述各种类型喷气燃料(比如，火药型喷气燃料、混合型喷气燃料)以及一种多组分加压介质(比如，一种包括氧气和诸如至少一种惰性气体的惰性流体的混合物)的时候。
首先参照图8，混合式充气器350一般包括两个主要器件，即一中心壳体358，包括一气体发生器362和一扩散器458在内，以及一储备气体壳体354，围绕中心壳体358沿周向设置并以适当方式固定于中心壳体358(比如，焊接于焊缝442、450处)，最好是达成气密性密封。储备气体壳体354具有一种环圈式的形状，盛放加压介质。再有，充气器350的一项主要优点是，它可以造成靠近第二封闭圆盖428(它可隔绝充气器350与气/安全囊18(图1)之间的气流)的区域的快速加压，以至流体压力直接作用在第二封闭圆盖428上以把它“打开”。其次，而且下面将会详细说明，充气器350的另一项优点是，它还可把与触发一混合式充气器相关联的显著的压力增长主要集中在气体发生器362里面。于是，储备气体壳体354的壁厚同常用的混合式充气器结构相比可以减小(亦即，储备气体壳体354的额定压力可以降低)，这反过来可以减小充气器350的重量。
中央壳体358设置得围绕充气器350的纵向轴线362，并且包括一气体发生器362和一沿纵向对中的并间隔开来的扩散器458。气体发生器362和扩散器458。气体发生器362和扩散器458二者都至少部分地由中央壳体358形成。比方说，气体发生器362包括一个由中央壳体358的一部分形成的圆筒形气体发生器壳体366、一点火装置托座370、一弯形隔板390、以及一气体发生器端帽装置420。具体地说，点火装置托座370以适当方式连接于中央壳体358的下部和储备气体壳体354二者(比如，焊接于焊缝442处)，以获得最好是一种气密性密封，因为气体发生器壳体366在静态下也装有大量的加压介质。点火装置托座370卡持住一适当的点火装置(比如，一电气触发的雷管或者其它适当的烟火装置)，而一O形圈372可以用来形成密封界面。为了把点火装置374与气体发生器362里面的加压介质隔绝开来，一第一封闭圆盖(二次封闭圆盖)378以适当方式固接于点火装置托座370的端部(比如，焊接于焊缝446处)，以获得一种最好是气密性的密封。在图示实施例中，第一封闭圆盖378在焊缝446处被卡持在一点火装置托座主壳体382的一端与一点火装置托座的点火装置托座端帽386之间。
隔板390把气体发生器壳体366分隔成一第一腔室394和一第二腔室418。第一腔室394由中央壳体358的下部、点火装置托座370、以及隔板390的下表面限定，并且设置得邻近点火装置374。气体发生器壳体366的第一腔室394主要盛放喷气燃料颗粒404，这些颗粒在点燃之后会生成喷气燃料气体以增大通向气/安全囊18(图1)的气流。因而，第一腔室394也可以按其特征表达为一种喷气燃料腔室。为了促进喷气燃料颗粒404的点燃，一种适当的点火/引爆材料408(，比如，一种RDX/铝引爆材料，具有一种89wt％RDX和11wt％铝粉的组分，可以添加0.5wt％至5.0wt％的羟丙基纤维素按比例代替0.5wt％至5.0wt％的RDX和铝)可以置放在第一腔室394的中央部分，与点火装置374的至少一部分对中。一适当的筛网412、引爆药帽或类似物可以把喷气燃料颗粒404与点火/引爆材料408隔开。
第一腔室394一般通过至少一个放气孔或口400(图示实施例中是两个)流体连通于储备气体壳体354，以致在静态下加压介质也如前所述容放在第一腔室394里面。在图示实施例中，放气口400是沿纵向伸展的(亦即，沿着一条起自中心纵向轴线处的半径伸展)，并且基本上以水平方式伸展(亦即，包含在垂直于中心轴线352的一个平面之内)。放气口400的大小和/或数量的不同选定可以用来象上面针对充气器202所述那样“调定”充气器350的性能。
下面将较为详细地说明，由于点燃点火/引爆材料408而产生的气体也可以与加压介质起化学反应而进一步增进充气器350的快速加压式气流充进特性。
可以采用把某些喷气燃料气体从第一腔室394引向储备气体壳体354的办法以获得通向气/安全囊18的所需出量或排量，亦即以获得气/安全囊18所需的膨胀速度。具体地说，可能最好的是，以一种在充分的时间内可保持从储备气体壳体354进入第二腔室418的流量基本上不变的速度向储备气体壳体354提供喷气燃料气体，如下面将要说明的那样。一般，在运作期间，只是一小部分所产生的喷气燃料气体需要流进储备气体壳体354以促成所需的效果(比如，不超过大约40％，而更为一般地不超过大约30％的喷气燃料气体流量送往储备气体壳体354)。
即使在采用放气口400时，在点燃喷气燃料颗粒404之后储备气体壳体354之中的压力增加也是大大地低于许多工业用混合式装置。亦即，通常与点燃喷气燃料颗粒404相关联的显著的压力增长基本上局限于气体发生器362。因而，储备气体壳体354的“强度”要求可以降低。这就为使用小壁厚储备气体壳体354以及/或者轻材料提供了条件，这两方面都会使充气器350的重量减小。比如，在静态下的内压是大约4000磅每平方英寸时，以及壳体354是由软钢制成时，储备气体壳体354所需的最大壁厚可以是大约0.075英寸。
出自第一腔室395的喷气燃料气体的主要流量(比如，至少大约50％的总的喷气燃料流量，而更为一般地是大约70％)要通向第二腔室418(由于下述原因，称作后燃烧器)。气体发生器壳体366的第二腔室418通过至少一个穿过气体发生器隔板390的喷气燃料口416(图示为两个)流体连通于气体发生器壳体366的第一腔室394。下面将要更为详细地说明，储备气体壳体354之中加压介质通向气/安全囊18(图1)的主要流动路径也进入第二腔室418。为了激发从第一腔室394流入第二腔室418的喷气燃料气使与从储备气体壳体354流入第二腔室418的加压介质的充气混合(比如，把各种气体保持在第二腔室418中一段足够的时间)，喷气燃料口416可以取向得能在第二腔室418里面激发出一种涡流状的运动(亦即，送入气流时带有至少一径向速度分量)。一种激发这一涡流状运动的方法是，按照图9所示的方式使基本上沿直线伸展的气体发生器喷气燃料口416取向。各个喷气燃料口416在其各自参照平面内相对“倾斜”。
气体发生器壳体366的第二腔室418沿纵向对中于第一腔室394，并且靠气体发生器隔板390与它隔开，储备气体壳体354的一部分则围绕它沿周向设置。第二腔室418由中央壳体358的一中间部分、气体发生器隔板390、以及气体发生器端帽装置420限定。气体发生器端帽以适当方式固接于中央壳体(比如，焊接于焊缝454处)，而中央壳体358的上部以适当方式固接于储备气体壳体354的上部(比如，焊接于焊缝450处)。最好是，焊缝450和454二者都形成气密性密封，因为第二腔室418在静态下包含大量的加压介质。气体发生器端帽装置420包括至少一个气体发生器出口424(画出一个)。为了以适当方式把加压介质保持在充气器350，而具体地说，第二腔室418里面直至所希望的时刻，一第二封闭圆盖428以适当的方式固接于气体发生器端帽装置420(比如，夹在一气体发生器上端帽421与一气体发生器下端帽422之间)，以便获得一种最好是气密性的密封(比如，焊接在焊缝454处)。
基于第一腔室394与第二腔室418之间的流体连通状况，由于喷气燃料颗粒404的燃烧而产生的喷气燃料气体，以及由于点火/引爆材料408的点燃而生成的气体，都因而至少部分地进入第二腔室418。由于其中快速压力增长并以下述方式予以控制，第二封闭圆盖428在适当时刻打开，以至出自充气器350的气流通向扩散器458，而后通向气/安全囊18(图1)。为了保证对于气/安全囊18(图1)的相来说相对的无推力的输出，扩散器458采用许多扩散口462。一扩散器滤网(未画出)也可以装在扩散器458里面，以挡住充气器350里面的破裂封闭圆盖的碎片，以及/或者在通往气/安全囊18(图1)之前促进喷气燃料气体与加压介质的混合/反应。
第二腔室418也可与储备气体壳体354流体连通。在这方面，至少一个而最好是许多气体发生器入口432可保证储备气体壳体354与第二腔室418之间的流体连通，以致出自储备气体壳体354的加压介质可以在适当时刻流入第二腔室418。亦即，对于某些结构/应用场合来说，这一特定流动可以就流动方向控制。具体地说，一阀438可以设置得靠近至少一个而最好是所有的气体发生器入口432。在静态下，并不需要阀438实际上把储备气体壳体354与第二腔室418在这一区域内隔绝开来。事实上，大量加压介质最好是在静态下保持在第二腔室418里面，以致一种非密封的界面可能会适应这一弥补方式。阀438的一种不会把第二腔室418在各入口432之外与储备气体壳体418隔绝开来的结构是一卷填隙垫片原料(比如，不锈钢，0.002英寸厚)。一悬臂式连接可以用在阀438与气体发生器壳体366的内面之间。亦即，阀438的后面部分可以卡持在中央壳体358与隔板390之间，而其前面部分则仍然是不固定的并因而是自由的，以便移动/挠曲而形成阀438的操作能力。尽管阀438的结构目前是最佳者，但个别的栓塞438a、438b(图14A-B)可以设置在每一孔口432之中。这些栓塞438a和438b可能最好是由一系列带或类似物(只画在图14B中)与充气器350相互连接起来。同样可能合乎需要的是，用一种柔韧的构件422(只画在图14A中)把栓塞438a、438b支承于孔口432中。栓塞438a、438b也可能用于在此所述的其它各种混合式充气器。
根据上述，在静态下遍及储备气体壳体354和气体发生器362的压力因而可能是基本上相等的。不过，在动态下或在点燃喷气燃料颗粒404之后，遍及充气器350不同“腔室”的压力既有不同以实现所需要的功能。在这方面，在填气燃料颗粒404点燃之后，喷气燃料气体开始流入至少第二腔室418，在其中造成压力增长。在此装置包含至少一个放气口400时，某些喷气燃料气体也会流入储备气体壳体354，在其中造成压力增长。最好的是，在第二腔室418里面压力以大于储备气体壳体354之中的速度增长，这是由于在其中引入喷气燃料气体以及它们各自的容积所造成的。这种压差迫使阀438顶住气体发生器壳体366对中部分的内面，并因而通过封住气体发生器入口432暂时把储备气体壳体354与第二腔室418在这一区域隔绝开来。在第二腔室418中的压力达到一预定水平时，流体压力本身就打开、裂开或断开第二封闭圆盖428。这样就把气流从气体发生器362充进扩散器459，而后充进气/安全囊18(图1)。
将会理解，阀438提供了在某些装置/应用场合中及时把气流充进气/安全囊18(图1)的条件。具体地说，对于某些装置来说，使用阀438使得第二腔室418能够以一种会及时打开第二封闭圆盖428的速度快速充压。假如在充气器350中不使用阀438，喷气燃料气体本来会从第二腔室418流入储备气体壳体354。照这样，就会用较长时间使第二腔室418里面的压力增大到可能裂开第二封闭圆盖428的程度。然而，采用第二腔室418可形成一较小的充压腔室，借此可减少把气流充进气/安全囊18(图1)所需的时间。下面将要说明，在某些装置中，第二腔室418的容积可以做得充分地小和/或喷气燃料和加压介质可以选定得为取得令人满意的运作而不需要阀438(比如，利用燃烧由于喷气燃料颗粒404和/或点火/引爆材料的燃烧所产生的气体以实现第二腔室418里面的快速充压)。
阀438在第二封闭圆盖428被打开以便把气流充进气/安全囊18(图1)之后可以保持其位置并因而堵住气体发生器入口432一段时间。不过，一旦在储备气体壳体354与第二腔室418之间形成一定压差，阀438的上部自由端就由此压差作用力使之挪动，露出气体发生器入口432，以致气流开始从储备气体壳体354充进第二腔室418。阀438的下端仍然是固接于气体发生器壳体366。在阀438是由一卷填隙垫片原料制成时，这种挪动可以是朝着中心轴线352沿径向向内的，或者可以是由于阀438在至少那些沿径向与气体发生器入口432对正的区域内的压扁而造成的，以便提供条件使所需气流穿过入口。
第二腔室418的主要功能，在通过快速充压方法裂开第二封闭圆盖428之后，是要在排放至气/安全囊18(图1)之前为喷气燃料气体和加压介质的有效混合创造/提供条件。在使用前所指明的各种类型的喷气燃料组合物(比如，火药型喷气燃料、混合型喷气燃料)和前所指明类型的加压介质(比如，一种氧气和诸如至少一种惰性气体的惰性流体的混合物)时，这种混合会进一步烧尽各种喷气燃料气体以提供前所指出的各种好处(比如，降低毒性、由于进一步燃烧和相关地增大膨胀能力而减少充气器所需的喷气燃料数量)。照这样，第二腔室418可以进一步具有后燃烧器的特征。最好的是，喷气燃烧气体和点火/引爆材料气体的全部燃烧的至少大约99％，而更加可取的是，大约100％的燃烧发生在充气器350里面。这就减少了气/安全囊18(图1)发生损坏的潜在可能性。
由于司机一侧应用场合所造成的各种限制，采用象充气器202之中的那种“长”第二腔室418以形成后燃烧器功能一般是不现实的。为了对于在充气器350的司机一侧应用场合中使用“较短”第二腔室418这件事作出补偿，喷气燃料气体和加压介质在第二腔室418里面的混合可以下述方式予以增强，即为从储备气体壳体358进入第二腔室418的气流(主要是加压介质，但可能也有许多喷气燃烧气体和/或点火/引爆材料气体)造成一种涡流式运动，以促进加压介质与喷气燃料气体的混合。这样就会增加喷气燃料气体与加压介质保持在第二腔室418里面以进行化学反应的时间。
一种激发上述涡流式运动的方法是，使一般是沿直线伸展的各个气体发生器入口432的方向基本上取在一平面参照平面内，但这些孔口432的轴线并不通过充气器350的中心纵向轴线352，如图9所示。亦即，基本上直线的孔口432并不沿着一条半径从中央纵向轴线352向外突出以连通第二腔室418和储备气体壳体354。代替的办法是，某一给定孔口432的一部分设置在一个径向部位上，而另一部分设置在另一径向部位。照这样，从储备气体壳体354进入第二腔室418的气流一般是沿着图9中箭头A的方向。为了激发喷气燃料气体与进入的加压介质的进一步混合，各喷气燃料孔口416还可以指向气体发出器入口432与第二腔室418的内面面接的地方。
一充气器350的特定结构的尺寸可以变动。尤其是，充气器每一腔室的容量取决于充气器应用场合。比如，用于与本发明相关联的一个或多个方案的充气器壳体的容量可以从大约50立方厘米至大约150立方厘米。第一腔室394的容量从大约5立方厘米至大约15立方厘米。第二腔室418的容量可以从大约1立方厘米至大约20立方厘米，第二腔室418的容量可以从大约1立方厘米到大约20立方厘米。在此提供的尺寸是用于应当具有类似于下面提出的性能特征的一项实施例1)充气器350的直径是大约3.25英寸)；2)中央壳体358的高度是大约1.6英寸；3)储备气体壳体354的高度是大约1.2英寸；4)储备气体壳体354的内部容积是大约5立方英寸；5)气体发生器366的第一腔室394的内部容积是大约7立方厘米；6)气体发生器壳体366的第二腔室418的内部容积是大约2立方厘米；7)有两个放气口400，直径大约1.5毫米；8)有两个喷气燃料孔口416，直径大约2毫米；9)喷气燃料颗粒404的总重量是大约3.5克并具有包含RDX、CA、TMETN、以及稳定剂的一种上述类型的组份；10)储备气体壳体354里面的静压力是大约4000磅每平方英寸；以致具有大约40克加压介质，其85％是氩，而其15％是氧(克分子百分数)；11)充气器350由软钢制成；12)储备气体壳体354的壁厚是大约0.075英寸，并具有大约18000磅每平方英寸的额定压力(爆破)；13)中央壳体358的壁厚是大约0.0625英寸；以及14)充气器350的总重量是大约400克。
充气器350的操作将参照图11A-D予以综述。在从检测/传感器14(图1)接收到一适当讯号时，点火装置374被触发而裂开第一封闭圆盖378并点燃点火/引爆材料408，这样又点燃喷气燃料颗粒404，如图11A所示。喷气燃料颗粒404的燃烧在第一腔室394里面生成喷气燃料气体，既流入气体发生器壳体366的第二腔室418，也流入其中这种喷气燃料气体与加压介质相混合的储备气体壳体354。由于第一腔室394里面存在灼热的喷气燃料气体和这种灼热的喷气燃料气体进入第二腔室418与储备气体壳体354两者之中，这些“容器”里面的相应力也增大了。
为了在某一适当时刻裂开第二封闭圆盖428并因而把气流充进气/安全囊18(图1)，第二腔室418里面的压力增长速度设计得大于储备气体壳体354里面的压力增长速度，这是由于灼热喷气燃料气体进入其中以及它们各自的容积而造成的。这种压差可使阀438顶靠气体发生器壳体366的内面，把储备气体壳体354与第二腔室418在这一区域中隔绝开来，亦如图11A所示。因为与喷气燃料气体发生反应的加压介质供应因而中断，所以静态下第二腔室418里面的加压介质数量应当足以在储备气体壳体354与第二腔室418建立流体连通之前与进入其中的喷气燃料气体发生反应。
一当第二腔室418里面的压力达到一预定大小，此压力就会如图11B所示裂开第二封闭圆盖428，以致产生一股气流，穿过气体发生器出口424，通向扩散器458，并通向气/安全囊18(图1)。不过，阀438可通过堵住气体发生器入口432而继续阻止气流直接从储备气体壳体354进入第二腔室418。在一定的压差形成于储备气体壳体354与第二腔室418之间以后，所产生的作用力可推动或弯曲阀438，使之离开气体发生器入口432，以形成一股从储备气体壳体354到第二腔室418的加压介质气流。比方说，在图示阀438结构的情况下(比如，一卷填隙垫片原料)，单通止回阀438将在所指压差作用下至少在那些靠近或正对气体发生器入口432的区域变曲。为了促进这种加压介质与不断地经由第一腔室394提供给第二腔室418的喷气燃料气体相混合，如上所述，进入第二腔室418的加压介质和喷气燃料气体的两股气流都可以是涡流型式的。这样作会延长混合物在提供给气/安全囊18(图1)之前保持在第二腔室418里面的时间量上述实施例的一个具有类似尺寸和其它特征的试验模型的压力曲线示于图12。这些曲线大体上与下面将要比较详细地说明的、图13A-D中所提供的那些曲线是一样的。起初，充气器350里面的静压力是大约4000磅每平方英寸。在时T1(大约5毫移)，充气器350被触发，而喷气燃料颗粒404被点燃。如此，喷气燃料颗粒404增大了第一腔室394、储备气体壳体354、以及第二腔室418各自之中的压力。第一和第二腔室394、418里面的最大压力发生在时T2，并在此时发生第二封闭圆盖428的破裂。在时刻T2(大约在触发之后一毫秒)，第一腔室394里面的压力已经从4000磅每平方英寸增大到大约10000磅每平方英寸，第二腔室418里面的压力已经从4000磅每平方英寸静态增大到大约7000磅每平方英寸，以及储备气体壳体354里面的压力已经从4000磅每平方英寸静态增大到大约4500磅每平方英寸。
在第二封闭圆盖428打开之后，在第二腔室418里面出现一压力降。在时刻T3，储备气体壳体354与第二腔室418之间的压差足以打开阀438并因而露出气体发生器入口432，以致第二腔室418里面的压力再次增大。亦即，在时刻T3之后，有一股气流从储备气体壳体354和第一腔室394两方面进入第二腔室418。第二腔室418里面压力在时刻T4增大到大约4750磅每平方英寸的最大值，而后降低。这一点基本与储备气体壳体354中存在的大约是5000磅每平方英寸的最大压力的时相吻合。如此，可以看出，充气器350中的压力增长主要集中在气体发生器362而不是储备气体壳体354。因而，储备气体壳体354的壁厚可以减小，一如上述。其次，由于在第二腔室418中压力相对稳定(只在4000磅每平方英寸与大约4600磅每平方英寸之间波动)，合乎需要的出量可以提供给气/安全囊18(图1)。
如所指出，在某些设计中，充气器350可以大体上具有上述结构，但不使用阀438。采用上述各种类型的喷气燃料和加压介质，亦即一种可以生成因与某种氧化性加压介质(比如，一种多组分的混合物，含有氧气和诸如一或多种类型惰性气体(比如氩、氮)的某种惰性流体)相混合而能够在第二腔室418之中进一步燃烧的喷气燃料气体的喷气燃料，这一点是可能的。在这种情况下，在第二腔室418里面喷气燃料气体的“二次”燃烧，以及可能还有由于点燃点火/引爆材料408而产生的气体的二次燃烧，会形成充分的压力增长/增长速度，以致不再需要阀438。比方说，二次燃烧可能构成在充气器350触发之后第二腔室418里面压力增长/压力增长速度的至少大约30％，并且可能高达大约50％。因此，利用第二腔室418之中的某种化学反应有可能实现一种快速充压式的气流充进，从而减缓了对于阀438的需求。
对于一种以上述方式作出结构设计但不带有阀438的充气器350，第一腔室394、第二腔室418、和储备气体壳体354里面的以及代表气/安全囊18(图1)的一个固定壁式容器之中的压力曲线分别示于图13A-D。对比一下图12和图13A-C，可以看出，不用阀438也获得类似的性能。这一点可以再次主要归因于，使用特殊类型的喷气燃料和加压介质以保证实现第二腔室418里面的气体燃烧而在第二腔室418里面形成快速充压而打开第二封闭圆盖428。
图15表明按照本发明的充气器的一种改型。此修改过充气器具有类似于图5所示充气器的结构。因而，将省去关于类似结构的叙述，而援引等同于指明图5中充气器各构件的图号的图号。下面将说明图15中改型充气器与图5中充气器之间的某些区别。
第一腔室501的内径大于第二腔室502的内径。第二腔室502的长度设定得大大地小于图5中第二腔室324的长度。于是，第二腔室502的容量非常小于第一腔室501的容量。在这一实施例中，第二腔室502的容量约为第一腔室501容量的二十分之一。一传输管503位于第一腔室501的轴线上，并把触发器228连接于吸出管嘴274。传输管503是空心的，并在周缘管壁上具有许多孔口504。传输管503与取出管嘴274提供了第一腔室501与第二腔室502连通的条件(比如，它有助于把固态喷气燃料挡在引爆器228与圆板290之间的轴线通路以外)。第一封闭圆盖236基本上封住了限定于引爆器228与第一腔室501之间的通道507。
第二腔室502通过一后燃烧管505连接于出口286。第二封闭圆盖290，位于第二腔室502和吸出管嘴274附近，一般经由管子505封住出口286。放气口262使第一腔室501与储备气体壳体204连通。入口316设置在第二腔室502。入口316在静态下是敞开的，因为阀320并不紧紧地接触第二腔室502的内壁。
在静态下，储备气体壳体204、第一腔室501和第二腔室502之中的压力，借助于吸出管嘴274、传输管503、入口316和放气口262，是大致上相等的。在此状态中，当引爆器被触发时，第一封闭圆盖236破裂，而喷气燃料颗粒258燃着。由喷气燃料颗粒238生成的燃烧气体增大了第一腔室501之中的压力，然后经由传输管503和吸出管嘴274增大了第二腔室502之中的压力。增大了的压力把阀320推向第二腔室502的壁部以封闭入口316。燃烧气体从吸出管嘴274射向管子505以打破第二封闭圆盖290。
然后，第二腔室502之中的压力暂时降低，使阀320打开入口316。因而，加压介质通过入口316进入第二腔室502和管子505。加压介质中的氧气与燃烧气体中的一氧化碳和氢发生化学反应，把它们在第二腔室502和管子505里面转变为二氧化碳和水蒸汽。加压介质中的二氧化碳、水蒸汽和氩气通过出口286和扩散器508被送往一空气囊(未画出)，以便为此空气囊充气。
如上所指出，在此实施例中，第二腔室502做得小于第一腔室501。还有，第二封闭圆盖290位于吸出管嘴274附近。因此，除了与示于图5和8的各充气器同样的效果和优点以外，在本实施中第一和第二腔室501和502之中的压力增长急速发生，从而急速地打破圆盖290。
其有许多孔口504的传输管503可以在气流通过这些孔口504时增大燃烧气流的速度。这会有助于圆盖290的快速破裂。
注意，传输管503可以用于图5所示的实施例。其次，关于图5和8所示每一吸出管嘴的开放面积，以及各放气孔口开放面积的总和，根据加压介质还是喷气燃料气体引入第一腔室，可以决定哪一个可以大于另一个。
表2表明示于图5、8和15的充气器的物理特性，可能适合于与本发明相关联的一个或多个方案结合使用。比如，表2表明喷气燃料颗粒、加压气体和加压介质的数值范围。
表2
一种混合式充气器的另一项实施例，可以用于本发明的一个或多个方案并可纳入图1的可充气安全系统10之中，示于图16。充气器614包括一圆筒形充气器壳体622，具有一种加压介质提供给气/安全囊18(图1)；以及一气体发生器624，可生成喷气燃料气体，用于使加压介质620膨胀以增大通向气/安全囊18的气流。
充气器614可以用作一侧面冲撞充气器并因而可以固定在车辆的座位或门上(比如，在车辆冲向侧面时用以保护乘车人)。加压介质620可以包括一种惰性流体(比如，氩)和氧气，上述各种类型的喷气燃料也可应用。
气体发生器壳体644焊接于充气器壳体622的左端开孔642，其一部分设置在充气器壳体622里面。在气体发生器壳体644的一个容腔645里面装有一种喷气燃料646(比如，属于上述各类型)，在燃烧时可产生喷气燃料气体，并设有喷气燃料点火装置648。气体发生器壳体644和喷气燃料点火装置648均沿着充气器壳体622的纵向轴线617设置。
喷气燃料646可以是一种硝胺喷气燃料，而最好是包括，比如，大约70wt％的RDX(六氢三硝基三嗪)、从大约5wt％至大约15wt％的乙酸纤维素、以及从大约5wt％至大约15wt％的GAP(缩水甘油基叠氮化物的聚合物)。喷气燃料646燃烧时可产生包含一氧化碳和氢在内的各种可燃气体。
气体发生器壳体644在其内端包括一连通口650，一般由一第一圆板652堵住。一环形连接件626焊接于充气器壳体622的左端开孔625处。一帽状扩散器630固定于连接件626的左端开孔628处。扩散器630包括一个具有许多孔眼632的周缘壁板630a和一个顶部壁板630b。扩散器630沿着轴线617设置并与气/安全囊18(图1)流体连通。
连接件626的右端开孔构成充气器壳体622的一个出口634。一第二圆板636设置在出口634处，一般堵住出口634。扩散器630包括一开孔630c，与出口634流体连通。一盖帽640，带有许多孔眼648，固接于连接件626，以便封住出口634。因此，充气器壳体622内部一般是由两个圆板636、652和充气器壳体622的一个周缘壁板封闭起来的。在第一和第二圆板652和636裂开时，容腔645通过连通口650流体连通于充气器壳体622的内部，而同时充气器壳体622的内部则通过孔眼638流体连通于出口634。
在一项实施例中，第一与第二圆板652与636之间的距离最好是大约20毫米至大约70毫米。充气器壳体622中的加压介质620的量在大约40cm3至大约100cm3的范围内。充气器壳体622里面的加压介质620的数量在一项实施例中更为可取的是从大约50立方厘米至大约90立方厘米。充气器壳体622的内部可以保持在大约4000磅每平方英寸的高压之下。
在喷气燃料点火装置648响应于一来自检测器612的讯号而被触发时，喷气燃料646就燃烧起来而产生各种可燃气体。可燃气体包括一氧化碳和氢。可燃气体增大了气体发生器壳体644里面的压力而裂开第一圆板652。然后可燃气体通过连通口650流入充气器壳体622并与其中的加压介质620相混合。
加压介质620包括氧气，可与可燃气体中的一氧化碳和氢发生反应以生成二氧化碳和水蒸汽。可燃气体可增大充气器壳体622里面的压力，此压力通过孔眼638作用在第二圆板636上面。亦即，这些气体必须围绕盖帽640的端部壁板641流动并进入孔眼638。这样有助于壳体622里面的更为完全的燃烧。因而可以说，端部壁板641起着一个设置在通向充气器614的出口处的喷气燃料挡板的作用。亦即，由于盖帽640的壁板641位于纵向轴线617上，所以曾使第一圆板652裂开的喷气燃料气体不会直接射向第二圆板636。在喷气燃料气体与壳体622之中的加压介质充分地反应之后，气体则穿过盖帽640周缘壁板上的孔眼638冲击第二圆板636。因而，包含在喷气燃料气体之中的一氧化碳在受到氧化之后才通过出口634。
第二圆板636是由于靠近它的压力增大而裂开的，并且在裂开之后经由出口634和扩散器630的各孔眼632向气/安全囊18(图1)供应高压二氧化碳、水蒸汽和惰性气体。从而气/安全囊18(图1)可在一预定的时间内有效地膨胀到一预定的程度。
如上所述，在这一实施例中，第一和第二圆板652、636以及扩散器630设置在充气器壳体622的轴线617上，以致整个充气器可以制成紧凑的圆筒形状。因而，充气器可以牢固地装接在一有限的空间之内，诸如车辆的车门内侧或座位，而不需要修改车门或座位的结构。
在此实施例中，喷气燃料646在燃烧时可以生成包括一氧化碳和氢在内的各种可燃气体。这些可燃气体与加压介质620中的氧发生反应而被转变为二氧化碳和水蒸汽。因而，气/安全囊18(图1)可以由基本上对乘车人无毒的气体鼓胀起来。
扩散器630做成帽式形状并包括周边壁板630a和项部壁板630b。扩散器630还包括与出口634流体连通的开孔630c和许多与周边壁板630a上开孔630c流体连通的孔眼632。因而在气体从充气器壳体622释放出来时，气/安全囊18(图1)可以由从许多各个方向上的孔眼632中排出的气体更为有效地鼓胀起来。
图16A表明图16中充气器的一项修改。在这一修改中，气体发生器壳体624包括一基座段660和一腔室段662。基座段660可支承点火装置648。腔室段662容放喷气燃料646。一圆板646设置在基座段660与腔室段662之间并与它们固紧在一起。圆板664一般封住腔室段662的一通孔666。腔室段662经由连通口650与充气器壳体622流体连通。于是，腔室段662的内部处于压力作用之下。
在点火装置648被触发时，点火装置648直接裂开圆板664并点燃喷气燃料以产生可燃气体。可燃气体与加压介质620之中的氧发生反应在而被转变为二氧化碳和水蒸汽。于是，气/安全囊可以由基本上对乘车人无毒的气体鼓胀起来。
本发明的以上说明是为图示和描述目的而提供的。其次，本说明并不是要把本发明局限于在此所阐明的形式。因而，与以上各种描述内容相当的变更和修正，以及相关技术领域中的经验或知识，都在本发明的范畴之内。此前所说明的各项实施例旨在解释实施本发明的已知的最佳模式，并使得本技术领域中的其它技术人员能够利用在这些或者其它一些实施例中的本发明，并连带为本发明的各种特殊应用场合与用途所必需的各种各样的修正。意图在于，所附各项权利要求会被认作是在被现有技术所许可的程度上的可供选择的各项实施例。
权利要求
1.一种用于操作一种包括一气/安全囊和一充气器的充气安全系统的方法，此充气器包括一充气器壳体、一种装在所述充气器壳体里面的加压介质、一在所述加压介质与气/安全囊之间的主封闭圆盖、以及一流体连通所述充气器壳体并装有一种喷气燃料的气体发生器，所述方法包括的步骤是燃烧所述喷气燃料和由之生成的喷气燃料气体；增大至少部分由所述封闭圆盖所限定的一个区域里面的流体压力，所述增大步骤包括至少在所述区域内使至少一部分所述喷气燃料气体与所述加压介质发生化学反应；利用所述增大步骤打开所述主封闭圆盖；以及在所述打开步骤之后，使气流通向气/安全囊，所述气流包括所述喷气燃料气体与所述加压介质的化合物。
2.一种如权利要求1所述的方法，其中所述气体发生器包括第一和第二流体连通的腔室，所述第一腔室装有所述喷气燃料，所述第二腔室设置在所述第一腔室与所述主封闭圆盖之间、包括所述区域并因此与所述主封闭圆盖面接，而且流体连通所述充气器壳体，所述方法还包括以下步骤从所述第一腔室向所述第二腔室提供至少一部分所述喷气燃料气体，所述打开步骤包括以大于加压所述充气器壳体的速度加压所述第二腔室。
全文摘要
本发明公开了一种用于操作一种包括一气/安全囊和一充气器的充气安全系统的方法，此充气器包括一充气器壳体、一种装在所述充气器壳体里面的加压介质、一在所述加压介质与气/安全囊之间的主封闭圆盖、以及一流体连通所述充气器壳体并装有一种喷气燃料的气体发生器，所述方法包括的步骤是燃烧所述喷气燃料和由之生成的喷气燃料气体；增大至少部分由所述封闭圆盖所限定的一个区域里面的流体压力，所述增大步骤包括至少在所述区域内使至少一部分所述喷气燃料气体与所述加压介质发生化学反应；利用所述增大步骤打开所述主封闭圆盖；以及在所述打开步骤之后，使气流通向气/安全囊，所述气流包括所述喷气燃料气体与所述加压介质的化合物。
文档编号B60RGK1572603SQ0210251
公开日2005年2月2日 申请日期1995年10月25日 优先权日1994年10月25日
发明者布赖恩·K·汉密尔顿, 布伦特·A·帕克斯, 詹姆斯·L·巴格里尼 申请人:奥艾公司, 大赛璐化学工业株式会社