用於提高安全氣囊充氣性能的混合式充氣機的製作方法

2023-10-17 01:28:19 2

專利名稱:用於提高安全氣囊充氣性能的混合式充氣機的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及可充氣安全系統的領域，尤其是有關一種混合式充氣機。
背景技術：
混合式充氣機將一種貯存的、加壓氣體同氣體產生推進劑結合使用來膨脹安全氣囊。在任何汽車用安全氣囊的設計中主要的考慮點是必須在預定的時間內使安全氣囊膨脹一預定的量，以便使其有效地工作。
在混合式充氣機中使用的氣體產生推進劑通常包括一個二次炸藥和一粘合劑系統。增塑劑也常常是推進劑組成的一部分。作為混合式充氣機的推進劑組成成分的一已知實施例如在美國專利第5,616,883號中由Hamilton等所披露的那樣是一種由二次炸藥RDX(六氫化三硝基三嗪)、GAP(縮水甘油疊氮聚合物)增塑劑和CAB(乙酸丁酸纖維)粘合劑組成的混合物。儘管這種組成對在安全氣囊系統中的推進劑來說是很成功的，但卻發現在一定的環境條件下，比如當持續暴露於高溫或極端的溫度波動之下時，各自鬆散的推進劑藥柱會結成團塊，亦即會相互粘接在一起，由此會減少推進劑加載的純表面面積。
儘管推進劑藥柱的這種結塊現象並不伴隨有推進劑的任何重大的化學降解(即在暴露於溫度107℃之下達400小時之後具有小於0.2％的重量損失)，但已經顯示出推進劑的質量流率、且因此也包括安全氣囊的性能受到被減少的表面面積的影響。在鬆散推進劑藥柱和結塊推進劑藥柱之間的性能比較試驗表明儘管兩種推進劑均達到相似的峰值壓力，但結塊推進劑從較慢的速率達到所需的峰值壓力。已經發現，在某些狀況下，結塊的推進劑藥柱在一閉合容器試驗中被點火後，它在30msec時間內產生的壓力要少50～100kPa，這一點提示人們結塊的推進劑降低了氣囊的充氣速率。在不受任何專門理論的約束的條件下，可以相信推進劑藥柱持續地暴露在高溫之下會引起GAP增塑劑同乙酸丁酸纖維粘合劑的低熔點低聚物一起遷移，這將導致CAB粘合劑在推進劑藥柱表面具有較高濃度。粘合劑的在推進劑藥柱表面的這種高濃度導致使推進劑藥柱相互結塊。粘合劑在推進劑藥柱表面的這種高濃度是因為增塑劑的存在而造成的，而增塑劑則被用於以前的推進劑藥柱配方中。
在設計一有效而可靠的安全氣囊系統時，應考慮由於環境條件造成推進劑藥柱物理性質變化從而引起增壓速率改變的問題。因此，提供如下的一種安全氣囊系統是有優越性的它即使在被持續暴露在高溫和極端熱循環(例如各自在107℃之下暴露400小時和在107℃和～40℃之間循環)之下仍具有能產生始終一致的和可預收的氣囊增壓率的推進劑藥柱。

發明內容
本發明有關一種用於汽車可充氣安全氣囊系統的混合式充氣機，它具有在經嚴酷的環境調整之後在給安全氣囊充氣時能提供始終如一的充氣性能速率。該混合式充氣機具有一充氣機殼體，它貯存諸如液體和/或氣體這樣的合適的被加壓介質；一氣體發生器，它貯存一種用於增大流至可充氣安全系統的安全氣囊的氣流量的合適的推進劑；以及一點火組件，它一經激活就點燃該推進劑。對一閉合容器試驗中在推進劑被點燃之後約30msec時所產生的壓力(該推進劑則經受了至少107℃的一溫度達至少400小時且/或經受了至少107℃的溫度達至少2小時緊接著又經受至少～40℃的溫度達至少2小時的一溫度循環，連續重複48個循環)和在一等價的條件下用一標準推進劑所產生的壓力(該推進劑未經受任何一種上述的條件)進行比較，前一種情況產生的壓力與後一種情況產生的壓力之差小於10kPa。此外，即使當推進劑被持續暴露在上述條件下，其化學成分仍保持是勻質的。在一閉合容器試驗中，在推進劑被點燃之後約40msec時，充氣機在一60公升的閉合容器中產生至少400kPa的壓力。
在本發明的一個實施例中，推進劑包含一二次炸藥和一粘合劑系統。二次炸藥佔有約74wt％～85wt％的推進劑，而粘合劑系統則佔有從約15wt％～26wt％的推進劑。
粘合劑選自聚丙烯酸酯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨基甲酸乙酯、聚己酸內酯、多元醇、聚乙二醇、聚碳酸酯、Kraton、Estane、聚丙二醇、聚環氧乙烷、以及它們之間的混合物。優選地選用聚丙烯酸酯作粘合劑。粘合劑可以是也可以不是經過熱硫化處理的。粘合劑優選地含有一硫化基、它可被用一硫化劑或活化劑處理來形成一交聯聚合物。
在本發明的另一實施例中，二次炸藥選自PDX(六氫化三硝基三嗪)、PETN(季戊四醇四硝酸酯)、TAGN(三氨基胍)、HMX(環四亞甲基四硝胺)、CL～20(六硝基六吖異纖鋅烷)、NTO(硝基三唑酮)、TNAZ(三硝基氮雜環丁烷)、NQ(硝基胍)、及它們的混合物。二次炸藥優選地為RDX。另外，根據需要，出於對燃燒速率或點火改善等考慮也可與上述二次炸藥一起使用如下的氧化劑、它們的混合物和/或低熔混合物AN(硝酸錠)、ADN(二硝醯胺銨)、以及GN(硝酸胍)。在本發明的另一實施例中，推進劑選自任何富燃料的化學藥品混合物，它們應能在本發明披露的充氣機的富氧環境中持續燃燒。
本發明的推進劑通常具有從約0.010英寸到約0.100英寸的壁厚，優選地為從約0.023英寸到約0.053英寸，且在被點燃之後約40msec時在一閉合容器試驗中能產生至少400kPa的壓力，並且它還具有在壓力為約4000psi時的從約0.25英寸/秒到約0.75英寸/秒的燃料率，優選地為從約0.30英寸/秒到約0.60英寸/秒，更優選地為約0.425英寸/秒。
在上述總結的基礎上，便可立即認識到本發明的許多顯著的特點。提供有一種混合式充氣機結構，它能重複地滿足有關對安全氣囊充氣所提出的嚴格性能要求。在這方面，也包括一種推進劑，組成該推進劑的藥柱在推進劑持續暴露於高溫之下後仍具有降低的低熔點粘合劑低聚物的遷移率。其結果是保持了其化學成分的勻質性，推進劑藥柱的結塊得到降低。此外，通過不要求增塑劑或其它相似化合物，從而使推進劑的配方去除了一種成分。這種在組成成分上的減少以及對相對較便宜的推進劑粘合劑的使用降低了推進劑的費用，從而也降低了混合或充氣機的費用。



本發明的其它優點和特點可從以下的詳細說明並參考附圖來得以了解。
圖1為一汽車充氣安全系統的示意圖；圖2A-B分別為一混合式充氣機的實施例的縱剖面圖和其中一部分的放大視圖；圖3A-J為標準推進劑在閉合容器試驗中所得的壓力～時間曲線比較圖，推進劑暴露於極端溫度條件之下且具有例1～10的組成成分；圖4A-C為標準推進劑在閉合容器試驗中所得的壓力～時間曲線比較圖，推進劑暴露於極端溫度條件之下且具有例11～13的組成成分。
具體實施方式
以下參照附圖來詳細說明本發明，附圖將有助於解說本發明的各種特點。在這方面，本發明主要是有關用於汽車充氣安全系統的混合式充氣機。亦即本發明有關一種既利用貯存的增壓氣體又利用產生氣體和/或熱的推進劑的充氣機。在Hamilton等人的美國專利第5,230,531號中披露了不同類型的混合式充氣機，該專利被轉讓給本申請的受讓人，因此該專利的所有公開內容一併結合在本文中加以參考。
圖1示出汽車充氣安全系統的一實施例。該充氣安全系統的主要部件10包括一檢測器14、一充氣機26、以及一安全氣囊18。當檢測器14敏感到要求膨脹安全氣囊18時(例如一個預定的減速度)，則將一信號送到充氣機26來釋放氣體或其它適當的流體使其從充氣機26經導管到達安全氣囊18。
圖2所示的充氣機30是一種混合式充氣機且可被用在圖1的充氣安全系統10中代替充氣機26。因此，充氣機30包括一具有被增壓介質36的瓶或充氣機殼體34，該被增壓介質36在適當時候被提供給安全氣囊18(圖1)；還包括一氣體發生器82，它提供推進劑氣體來增加流到安全氣囊18的流量(例如；通過提供熱量來膨脹被增壓介質36以及/或產生附加氣體)。如在下文將被更詳細討論的那樣，一種槍式推進劑(例如一種高溫富燃料式推進劑)可被用於組成位於氣體發生器82中的推進劑藥柱，且一種由至少一種惰性氣體(例如氬氣)和氧氣組成的混合氣體可被用作被增壓介質36。出於與本發明相關的一個或多個方面的原因，被增壓介質優選地包括約70％～92％的惰性流體和約8％～30％的氧氣，其計量基礎為克分子，更優選地為該被增壓介質包括約79％～90％的惰性流體和約10％～21％的氧氣，以克分子為計量基礎。
充氣機殼體34和氣體發生器82是互聯的，氣體發生器82位於充氣機殼體34內部以減小充氣機30所需的空間。更特殊的是一中空的擴散器38被焊接至一中空凸臺66(例如它具有約1.25″的直徑)的一端。擴散器38具有多列排放孔40(例如80個排放孔40，每個孔直徑約為0.100″)，擴散器通過這些孔提供來自充氣機30的一種「非推進輸出」，且有一篩網58被配置在鄰接排放孔40的地方。一封閉盤70被大約配置在凸臺66之中且被焊接至凸臺上以用來最初將被增壓介質36保持在充氣機殼體34的內部。當需要釋放氣體時，一具有完全錐形頭的子彈50被迫穿透該封閉盤70。尤其是，子彈50位於槍筒54之中封閉盤70凸起一側，且當從該充氣安全系統10(圖1)的檢測器14接收到一合適信號時子彈50受引爆器46的激勵所驅使。一環62被提供來將子彈50起始地保持在引爆前的位置。
一節流套74被焊接至封閉盤70和/或凸臺66的一端，該節流套74是中空的且包括多個節流孔78(例如4個節流孔78，每個的直徑為0.201″)，用於在當封閉盤70被子彈50擊破時將充氣機殼體34內部與凸臺66和擴散器38內部流體地連成相通。此外，氣體發生器82且尤其是氣體發生器殼體86被焊接至節流套74來完成充氣機殼體34和氣體發生器82的相互連接。
氣體發生器殼體86包括多個推進劑藥柱90，它們在被點火時提供被加熱的推進劑燃燒產生氣體來增加流入安全氣囊18(圖1)的氣流。推進劑藥柱90被一推進劑套筒94保持在氣體發生器殼體86之中，套筒94被一隔離屏104和擋板100與位於氣體發生器殼體86端部96之上的氣體發生器入口噴嘴98相隔離。如下文所需討論的那樣，推進劑藥柱90可由槍式推進劑所組成且是「無煙的」。儘管如此，藥柱90是完全柱形的，上有一穿過藥柱中心的孔。其它推進劑藥柱結構也是可能的但至少部分取決於所用的專門推進劑組成成分。
單個(或多個)氣體發生器入口噴嘴98(例如直徑為約0.516″的單個噴嘴98)被配置在氣體發生器殼體86端部96之上且通常朝向背離封閉盤70的一側。氣體發生器殼體86也包括多個位於殼體86側壁上的圓周方向間隔排列的出口或排放噴嘴200(例如一「列」四個噴嘴200，每個直徑為約0.221″)。儘管當這些噴嘴200的軸向位置更接近於出口時工作性能能被提高，但仍需要來改變這些噴嘴200的軸向位置(它們通常位於殼體86的中部)。此外，也需要改變噴嘴200的數目。採取這種在氣體發生器殼體86側壁上具有排放噴嘴200以及在殼體86端部96之上具有一入口噴嘴98的結構形式，在推進劑藥柱90燃燒期間，被增壓介質36經入口噴嘴98被抽進氣體發生器殼體86之中且在氣體發生器殼體86之中的混合氣體經噴嘴200流出殼體86。尤其是，由氣體發生器殼體86側壁流過的被增壓介質36產生一壓差，該壓差將被增壓介質36經入口噴嘴98吸入氣體發生器殼體86之中。至少當某些類型的推進劑氣體要被產生時，上述這一點極大地改善了充氣機30的性能，這將在下文作更詳細的討論。
氣體發生器82包括一點火組件114，用於在適當時間點燃推進劑藥柱90。該點火組件114至少部分位於子彈50和推進劑藥柱90之間的氣體發生器殼體86的內部，且通常包括一驅動活塞124、至少一個撞擊起爆器120和一用作激勵器的點火/引爆劑材料144。尤其是，一驅動導向裝置140連接節流套74的一端部以及氣體發生器殼體86的內壁，驅動導向裝置140因此至少部分地用作包含位於其內部的驅動活塞124的一部分並對其進行導引。一起爆器支架116連接驅動導向裝置140一端並容納多個常規撞擊起爆器120，這些起爆器120緊挨著點火/引爆劑材料144。該點火/引爆劑材料144典型地被一炸藥杯148保持與起爆器120相鄰接。一種合適的點火/引爆劑材料144的例子是RDX鋁引爆劑材料，它具有89％的RDX、11％的鋁粉外加0.5％的羥基丙基纖維素。一保持架108和擋板112位於起爆器支架116和推進劑套筒94之間。當氣體發生器殼體86不是通過焊接而是由彎邊來連接至節流套74時，氣體發生器殼體86在工作中會有伸長的趨勢。結果是，為保持前述部件相互間具有牢固的作用，一波浪式彈性墊圈(圖中未示出)可被比如放置於保持器108和擋板112之間。
驅動活塞124可滑動地位於驅動導向裝置140之中且包括一連續凸緣投射件128，該投射件與起爆器120完全對準，可以理解的是用多個投射件(圖中未畫出)可來替代該完全連續的凸緣投射件128。一貝式彈簧墊圈136位於驅動導向裝置140和驅動活塞124之間且(經一隔片126)與上兩者的一部分相聯接，以便將驅動活塞124的位置起始地保持與起爆器120相離開。因此，可減少因不注意而造成的驅動活塞124與起爆器120的接合的潛在性，這種接合否則會激勵氣體發生器82。然而，在子彈50穿過封閉盤70之後，被子彈50傳遞至驅動活塞124的能量足以克服貝式彈簧墊圈136，從而使投射凸緣128能以足夠大的力結合起爆器120來點燃至少一個這樣的起爆器120。而該點火動作反過來又點燃點火/引爆劑材料144，且由此也產生對推進劑藥柱90的點火。
在氣體發生器82的工作過程中，起爆器120會產生腐蝕且因此能使由推進劑藥柱90燃燒所產生的推進劑氣體流經起爆器120。任何這種形式的推進劑氣體的洩漏會對充氣機30的性能的一致性產生不良影響。然而，這些氣體按照需要作用在驅動活塞124上來移動活塞124使之與驅動導向裝置140成密封接觸。這樣便為氣體發生器殼體90提供了密封，它完全限制了氣體通過它的任何洩漏。所以，推進劑氣體按照需要流經氣體發生器噴嘴98。
總結充氣機30的工作過程檢測器14(圖1)將一信號送至引爆器46來推進子彈50。子彈50起初穿過封閉盤70來打開充氣機殼體34和安全氣囊18(圖1)間的通道。子彈50繼續前行直至它撞擊驅動活塞124，從而使與之相聯的投射凸緣128打擊至少一個被對準的起爆器120。結果，點火/引爆劑炸藥144發火，它反過來又點燃推進劑藥柱90。在藥柱90在殼體86之中燃燒的過程中，來自充氣機殼體34的被增壓介質36經位於殼體86端部96之上的吸入口噴嘴98被吸入氣體發生器殼體86之中。這一過程產生於流經氣體發生器殼體86側壁的被增壓介質36，由此產生一壓差。這種對被增壓介質36的「吸入」促進推進劑氣體和被增壓介質36在殼體86中的混合，且如下文將更詳細討論的那樣，當氧氣被包括在被增壓介質36中來與具有大量一氧化碳和氫氣的推進劑氣體起反應時，上述這一點是特別所希望的。儘管如此，氣體仍經位於殼體86側壁上的排放噴嘴200被從氣體發生器殼體86中排放掉。這樣，流至安全氣囊18的氣流通過將被增壓介質36與來自氣體發生器殼體86的燃燒產物相混合被按照希望地得到了增加(圖1)。
如上所述，混合式充氣機30可採用一種槍式推進劑作為推進劑藥柱90的組成成分，並可採用由至少一種惰性氣體和氧氣的混合物作為被增壓介質36。此處所使用的槍式推進劑是高溫、富燃料推進劑，例如象單基的、雙基的、或三基的推進劑，以及象LOVA(低易損性彈藥，low vulnerabilityammunition)或HELOVA(高能低易損性彈藥，high energy，low vulnerabilityammunition)推進劑這樣的硝胺類推進劑。尤其是，傳統的槍式推進劑是那些具有燃燒溫度為約2500°K～約3800°K的、且典型地大於約3000°K的推進劑，且是富燃料的，從而無需過量的氧氣便可產生足量的CO和H2。來自這些推進劑的過量燃料要求有佔貯存氣體5～25％克分子量的、或者有時甚至在15～40％克分子的額外氧氣來促進反應平衡來產生CO2和H2O。
在混合式充氣機中採用槍式推進劑的方法被披露於Hamilton等人的美國專利第5,553,889號中，該專利被轉讓給本申請的受讓人，且該專利的全部披露內容因此結合在本文中一併加以參考。
已經發現，在一定的環境條件下，例如當暴露在至少約105℃的溫度之下達至少約105小時之久，由上述的Hamilton專利所披露的槍式推進劑的組成會產生一種不一致的性能變化率。例如已經觀察到，如Hamilton專利中所披露的那種具有RDX(六氧化三硝基三嗪)二次炸藥和GAP(縮水甘油疊氮聚合物)增塑劑和CAP(乙酸聚合物纖維)粘合劑的鬆散推進劑藥柱當被持續暴露於高溫之下時會變成相互粘接在一起，從而會形成一個或多個結塊的推進劑藥柱。如在本發明中所使用的那樣，「鬆散推進劑藥柱」一詞是指單個分開的、相互不粘接在一起的推進劑藥柱，而「結塊推進劑藥柱」是指已經相互間粘接在一起的鬆散推進劑藥柱。推進劑藥柱的這種粘合(或結合)減少了推進劑藥柱的純表面面積。儘管並不受特定的理論所約束，據信推進劑藥柱的這種純表面積的減少是造成推進劑藥柱性能(即增壓)率的變化或降低的原因。有理由相信推進劑藥柱在持續暴露於高溫過程中的結塊是由存在於推進劑藥柱表面上的低熔點粘合劑低聚物的粘接所造成的。這些原本均勻分散於推進劑藥柱中的低熔點粘合劑低聚物當暴露於高溫時開始遷移併集中於推進劑藥柱的外表面上，且被相信是由典型地存在於已有推進劑藥柱組分中的增塑劑所促成的。低熔點粘合劑低聚物的這種集中於推進劑藥柱表面的現象造成推進劑藥柱均勻性的損失但並不十分影響到推進劑藥柱的整體化學成分。如在本發明中所使用的那樣，「均勻性」是指在整個推進劑藥柱中相對均勻的化學成分。儘管推進劑藥柱的整體化學成分可以基本不變，局部的化學成分變化還是發生在以前的混合式推進劑藥柱組成中，造成推進劑藥柱物理特性的極大改變。
如以下所要詳細討論的，在鬆散推進劑藥柱和結塊推進劑藥柱間所作的一增壓率比較試驗表明儘管兩者推進劑均達到一相似的峰值壓力，但結塊推進劑藥劑達到所需降值壓力的速度明顯地慢。在實驗室試驗中已經觀察到，在一充氣周期中，結塊推進劑藥柱產生的壓力要小50～100kPa。
在以前的混合式推進劑組成中，推進劑藥柱當受衝擊時也會裂開。推進劑藥柱的這種斷裂進一步增加了在預報已有的推進劑藥柱的增壓率方面的不確定性。已經發現，在使用本發明的推進劑藥柱配方時，會產生具有類似橡膠性質的推進劑藥柱，它們受衝擊時不會斷裂，從而產生具有更可預示的、更一致的增壓率的推進劑藥柱。
如在本發明中所用的那樣，「一致的性能率」或「一致的增壓率」是指下述兩種壓力的差值一種是在一封閉容器試驗中在推進劑被點燃後約30msec時產生的壓力，該推進劑已經經受下述時間和溫度條件中的至少一種(a)暴露於至少107℃溫度下至少400小時，以及(b)在至少107℃溫度下至少2小時和在至少～40℃溫度下至少2小時作為一個溫度循環，經受達48個循環；另一種是由一標準推進劑在與上述條件等價的條件下產生的壓力，該標準推進劑此時未暴露於上述條件的任何一種。該壓力小於約30kPa，更優選地小於約10kPa，且最優選地從統計學角度來講約為0kPa。溫度循環重複至少約48次。標準的推進劑具有與那些推進劑在它們經受上述的時間和溫度條件之前所具有的基本等價的成分和物理特徵。「基本等價成分」一詞意指推進劑的化學成分對所有打算的目的均是相同的，但允許具有在相同配方的不同批量之間的不可避免的變化。「基本等價的物理特徵」一詞是指相同的物理特徵但允許在不同批量中存在有不可避免的變化。對推進劑藥柱性能變化率一致性的確定無需在充氣機殼體中進行。可採用實驗室實驗的方法來模擬由推進劑藥柱在充氣機殼體中所產生的壓力。典型的實驗程序涉及在一採用厚壁炸彈室的閉合容器中對推進劑點火，亦即引爆，然後測量所產生的壓力。
一般來說，對可被用來組成推進劑藥柱90的槍式推進劑，藥柱總重量範圍(對乘客一方的應用)為約9～15克，且優選地為小於15克。在此情況下，可優選採用約75～175克的被增壓介質36外帶約佔該介質10％～30％的、優選地為20％的氧氣，百分比數以總分子量為基礎。尤其是，當採用約145克的被增壓介質36，加上佔介質20％克分子的氧氣，推進劑藥柱90的總重量可為約5.7克。對司機一方的應用來說，所需/所要求的推進劑藥柱90的量可為約2～5克，且對側向充氣機應用來說該量大約為0.5～2.5克左右。
上述的槍式推進劑量也可表達為被增壓介質36的重量與推進劑藥柱90總重的一個比值。被增壓介質36的重量與推進劑藥柱90的總重的比值，其範圍為10～20左右，且更優選地為14～18左右，最優選地為大於15。可以被理解的是通過採用更熱的推進劑可進一步提高這些比值，這樣甚至會需要更少的推進劑。在這方面，由於槍式推進劑的輸出氣體基本上沒有熱顆粒物質，因此本充氣機較之如當前流行的混合式充氣機那樣的帶顆粒物質的充氣機能產生具有更高溫度的輸出氣體。這種溫度的升高將能使充氣機變得更小更輕，因為較熱的氣體相對來說更富膨脹性。除了上述特性外，當採用槍式推進劑時還能使充氣機總體尺寸和重量減小。
上述的推進劑成分也可表達為總氣體輸出(即為推進劑氣體和被增壓介質36的組合)的克分子量與推進劑藥柱90總重量的比值。一般在槍式推進劑的情況下，輸出氣體克分子量與推進劑藥柱90的總重之比其範圍可以為約0.35～0.6克分子每克推進劑，更優選地為約0.4～0.5克分子每克推進劑，最優選地為約0.5克分子每克推進劑。
被增壓介質36採用多種氣體可以允許採用至少一種槍式推進劑配方作為推進劑藥柱90。通常，被增壓介質36由至少一種惰性氣體和氧氣組成。合適的惰性氣體包括氬、氮、氦、和氖，優選地採用氬。被增壓介質中的氧氣部分是多功能性的。開始時，氧氣同槍式推進劑藥柱90的氣體燃燒產物的反應提供一有助於惰性氣體膨脹的熱源。這樣可部分地降低氣體發生器82所需的推進劑量。此外，氧氣同推進劑燃燒產物的反應也把推進劑氣體中任何現存的毒性降低到可接受的程度。例如，氧氣將優選地把現存的很大部分的一氧化碳轉換成二氧化碳(例如將至少約85％的CO轉換成CO2)以及把現存的氫轉換成水蒸汽(例如將至少約80％的H2轉換成H2O)，且很大部分的未燃燒的碳氫化合物亦將被類似地消除掉(例如清除至少約75％的碳氫化合物)。這樣，如上所討論的氣體發生器82的性能便會得到極大改善。亦即，被增壓介質36和氧氣經位於氣體發生器殼體86端部96上的入口噴嘴由被增壓介質36流過在其上具有排放噴嘴200的氣體發生器殼體86的側壁所產生的壓差被吸入氣體發生器殼體86中。其結果是介質36與CO和氣體發生劑的富氫燃燒產物進行混合，它極大地改善了氣體發生劑的整體燃燒效率；氣體發生劑的燃燒產物與富氧介質36的混合；以及推進劑藥柱90的燃燒率的提高。氣體然後被從位於殼體86側壁上的排放噴嘴200排出。上述的氣體發生器殼體86的結構因此極大地改進了充氣機30的性能(例如通過促進氧氣同推進劑氣體的快速、有效的混合來改進性能)。
至少一種惰性氣體的以克分子為基礎的量通常在70％～90％左右，而氧氣的以克分子為基礎的量則通常位於10％～30％之間。然而，如上所述，被增壓介質可能包括約70％～92％的克分子的惰性流體和約8％～30％的克分子的氧氣。根據理論換算，通常需要使用超過上述量的氧氣量。然而，通常也需要在輸出氣體(即推進劑氣體和被增壓介質的混合)中不含有多於20％(克分子)的氧氣。
充氣機30可按如下方式組裝。起始時，組裝氣體發生器82，步驟如下1)將擋板100和隔離屏104插入氣體發生器殼體86中鄰接於排放端96；2)將推進劑套筒94插入氣體發生器殼體86中；3)將推進劑藥柱90放置於推進劑套筒94中；4)將擋板112和保持器108插入氣體發生器殼體86中鄰接於推進劑套筒94端部且與氣體發生器排放端96相對；5)將起爆器支架116連同點火/引爆劑材料144和炸藥杯148插入氣體發生器殼體86中；6)將驅動導向裝置140、貝式墊圈136、以及驅動活塞124插入氣體發生器殼體86中。在此之後，將各部件互聯，比如將氣體發生器殼體86焊接至節流套74上，在將子彈50和引爆器46放入擴散器38之後將擴散器38焊接至凸臺66上，將封閉盤70焊在凸臺66和節流套74之間，並將凸臺焊接至充氣機殼體34上。在不損壞上述結構的情況下，將被增壓介質36引入充氣機殼體34。在這方面且在多種氣體的情況下，氬氣和氧氣可經焊接在充氣機殼體34端部上的端氣栓42分別輸入(例如先輸入氬氣和/或其它惰性氣體然後再輸入氧氣，或按相反次序輸入)進充氣機殼體34中，或者將它們以預先混合好的方式輸入。
熱性能穩定的槍式推進劑，當它們被用作推進劑藥柱90的配方時，包括一二次炸藥，即在採用LOVA推進劑情況時為硝胺(RDX)。其它可用在推進劑藥柱90配方中的二次炸藥包括另一種硝胺，即HMX(環四亞甲基四硝胺)，還有PETN(季戊四醇四硝酸)和TAGN(三氨基胍)。下面的表1提供了RDX、HMX、和FETN等二次炸藥的某些燃燒性質。
表1


通常為達到對某些彈道性質和長期熱穩定性的所需的組合(例如企圖獲得一種雙基推進劑的彈道特性和一種LOVA推進劑的長期時效特性或長期熱穩定性)，二次炸藥可與一粘合劑系統組合來作為推進劑藥柱的配方(「混合式推進劑」)。「粘合劑系統」一詞此處是指添加到推進劑中的一種或多種化合物，它們有助於改進推進劑的物理的、化學的、以及/或者彈道的性質。有用的粘合劑系統包括這樣的系統，它們組合有從由粘合劑、增塑劑、硫化劑、抗氧化劑、穩定劑、遮光劑、以及它們間的組合等組成的組中選出的推進劑粘接劑。
用於混合式充氣機30中的推進劑藥柱90的混合式推進劑展示出良好的彈道特性(即在較低工作壓力之下良好的燃燒速度和燃燒溫度)，且展示出可接受的長期穩定性(例如一種用於評估長期熱穩定性的工業測試是採用統計學足夠多數量的一組樣本使之經受(不是點火)暴露於107℃溫度之下達400小時的一個周期)。另一個試驗是在不造成不可接受的性能損失的條件下，(這一點典型地是由客戶所建立/規定的)，讓充氣機經受暴露於107℃溫度下達400小時。尤其是，由一混合式推進劑組成的推進劑藥柱90在約1800°K～3800°K的燃燒溫度範圍上燃燒，燃燒速率範圍為約0.2英寸/秒(0.64cm/sec)～0.75英寸/秒(1.9cm/sec)，且其工作壓力(氣體發生器殼體84內部的壓力)為約4000psi(27.6MPa)或更小。由一混合式推進劑組成的推進劑藥柱90更優選地在約1800°K～3800°K的燃燒溫度範圍上燃燒，燃燒速率範圍為約0.30英寸/秒(0.76cm/sec)～0.60英寸/秒(1.5cm/sec)，且其工作壓力為約4000psi(27.6MPa)或更小。
一般來說，混合式推進劑組成包括約60wt％～90wt％的二次炸藥和40wt％～10wt％的粘合劑系統。更典型的是，這些推進劑配方包括約74wt％～85wt％的二次炸藥和約26wt％～15wt％粘合劑系統。最優選的是，推進劑配方包括約84wt％的一種顆粒狀二次炸藥和約16wt％的一粘合劑系統。其它添加劑和不可避免的雜質也可以微量的形式(亦即從小於推進劑成分的2wt％的量)存在於這些推進劑成分中。
已經令人吃驚地發現，在推進劑藥柱配方中採用本發明的一種粘合劑會產生具有在高溫時效或熱循環之後仍然一致的增壓率的推進劑藥柱。這些有用的粘合劑包括從由以下材料組成的組中挑選出來的一種粘合劑，這些材料為聚丙烯酸酯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨基甲酸乙酯、聚己酸內酯、多元醇、聚乙二醇、聚碳酸酯、Kraton、Estane、聚丙二醇、聚環氧乙烷、以及它們之間的混合物。從這些聚合物中已經發現聚丙烯酸酯在為推進劑藥柱提供一致的性能變化率方面特別地有用。
諸如象帶有環氧硫化基的聚丙烯酸酯這樣的一種聚合物，例如由Zeon化學公司(Zeon Chemicals，Inc.)提供的Nipol聚丙烯酸酯高彈體(等級AR53L)，特別適用於作粘合劑。如在本發明中所使用的那樣，「硫化基」一詞指存在於聚合物內部的一種官能團，典型地位於端部，通過利用該官能團可進一步來操縱聚合物。典型的硫化基包括滷化物，如氯化物、溴化物和碘化物、環氧化物、羥基和羧基。硫化基優選地為非滷化物官能團，因為當一具有滷化物官能團的化合物被點燃時，它產生諸如氯化氫、充氣、氯氣、溴化氫和碘化氫等有毒煙霧。聚合物更優選地包含環氧硫化基。
在本發明的一個實施例中，由於環氧硫化基存在於聚丙烯酸酯中使得可以將聚丙烯酸脂聚合物進行交聯，從而產生具有更高分子重量的聚合物。這種交聯可通過添加一種親核化合物，即一種硫化劑，或簡單地加熱該聚合物而無需使用任何硫化劑來達到。如在本發明中所使用的那樣，一種「硫化劑」是一種化合物，它與聚合物中的一硫化基反應。在環氧硫化基的情況中，硫化劑引發一連鎖反應，它造成形成一交聯的聚合物。這一點是可能的，因為由環氧化物與一硫化劑起反應所產生的醇鹽本身作為一種硫化劑起作用，由此傳播了交聯反應。用在具有環氧硫化基的交聯聚丙烯酸酯中的典型硫化劑包括銨鹽、醇鹽、胺、金屬鹽以及含化合物的硫。硫化劑優選地選自由羧酸銨組成的組，例如苯酸銨、乙酸銨、酒石酸銨、以及它們間的混合物。添加用來交聯一聚合物(即一種粘合劑)的一種硫化劑的量取決於生成推進劑的所要求的機械和物理特性。然而，通常優選採用的是硫化劑包括約0.01wt％～0.5wt％的推進劑，更優選地是包括約0.1wt％～0.3wt％的推進劑，最優選地是包括約0.2wt％的推進劑。
在以前的混合式推進劑配方中，添加了增塑劑來達到所需的物理和機械特性，與之不同的是，本發明的混合式推進劑配方提供一種無需採用任何增塑劑便可取得所需的物理和機械特性的方法。從已有的技術已經知道，將一種增塑劑添加至聚合物來修改聚合物的物理和機械特性。本發明的推進劑所需的物理特性是通過選擇聚合物和交聯的量來達到的。通過避免使用增塑劑，可產生在時效之後具有一致的增壓率的推進劑藥柱。在不受任何特殊理論約束的條件下，我們相信推進劑藥柱的一致性的增壓率的取得是由於聚合物的交聯作用，它降低了低熔點低聚物的量，也是由於沒有了增塑劑，從而減少了任何低熔點低聚物集中於推進劑藥柱表面的可能性。
在本發明的另一實施例中，推進劑藥柱配方包括一抗氧化劑，它給推進劑藥柱提供更大的熱穩定性和抗氧化性。用於本發明的典型抗氧化劑包括諸如BHT(2，6～二叔丁基～4～甲基苯酚)和從美國的Uniroyal化學品公司(Kniroyal Chemical Co.，Inc.in Middlebury，Connecticut)購到的Naugard445(4，4′～雙(α，α～二甲苯甲醯))二苯胺，4，4′～bis(α，α～dimethylbenzyl)diphenylamine)等的取代酚，以及其它當今眾所周知的抗氧化劑。抗氧化劑優選地採用Naugard445X。
在本發明的另一實施例中，推進劑配方包括一種穩定劑，它包括乙基中定劑、二苯胺、間苯二酚、二苯脲II、戊醇、尿素、礦脂、以及甲基硝胺。
儘管壁厚(推進劑藥柱90的內、外徑之差的一半)取決於所需的性能速率，推進劑藥柱通常優選地具有約0.010～0.100英寸的壁厚。更優選地，本發明的推進劑藥柱具有約0.023～0.053英寸的壁厚。推進劑藥柱的長度也根據所需的特殊性能速率和推進劑藥柱的壁厚而有所變化。作為一種經驗方法，推進劑藥柱的長優選地約為其壁厚的10倍。本發明的推進劑藥柱典型地具有約0.100英寸～1,000英寸的長度。本發明的推進劑藥柱更優選地具有約0.23英寸～0.53英寸的長度。
抗氧化劑也被包括在推進劑藥柱90的混合式推進劑配方的粘合劑系統中。例如，某些粘合劑一旦暴露於空氣或氧氣便會分解，且會影響推進劑藥柱90的點火。因此，可將抗氧化劑包括在混合式推進劑組成中，這樣可防止聚合物產生氧化降解作用並因此可提高混合式推進劑組成的長期穩定性。
一種具有所需的彈道性質且提供足夠的合適長期穩定性指示的混合式推進劑配方包括將硝胺類二次炸藥RDX(六氫化三硝基三嗪)與一包括粘合劑聚丙烯酸酯的粘合劑系統、硫化劑苯酸銨以及抗氧化劑Naugard445相結合。一般來說，這種混合式推進劑配方可包括至少約84wt％的RDX、約15wt％～16wt％的聚丙烯酸酯、約0.1wt％～0.3wt％的苯酸銨、以及不多於0.5wt％的Naugard445。這些總的相對份量提供給混合式推進劑所需的彈道和長期時效性質。然而，可以理解的是若推進劑藥柱90必須通過擠壓法從這種配方來製成，則須在上述範圍內對這些相對份量作精化。
在本文所披露的混合式推進劑的情形下，在燃燒過程中生產出大量CO和H2(例如35％CO和19％H2)。另外，經充氣機推進劑的燃燒而形成一氧化碳和氫氣對一個汽車充氣安全系統來說是不可接受的。然而，當這些類型的混合式推進劑被用在混合式充氣機30中且如上所述，被增壓介質36包括氧氣，這樣使一氧化碳和氫氣的很大一部分(例如95％)在燃燒中或作為燃燒後反應的一部分被轉換成無害的二氧化碳和水蒸汽。採用貯存的氧氣是特別需要的，因為它排除了在混合式推進劑組成中包括一氧氣源(例如高氯酸鉀)的需求。然而，在產生的推進劑燃燒氣體和貯存氧氣間進行的高放熱反應是特別需要的，因為它提高了推進劑的加熱值，從而減少了膨脹安全氣囊所需的推進劑量。
當混合式推進劑被配製進推進劑藥柱90中且被組合進混合式充氣機30之中時，其所用的量可參考槍式推進劑如上所述加以規定並應特別包括參照推進劑藥柱90和被增壓介質36的相對份量在上面所介紹的那些特點。此外，用在被增壓介質36中的氧氣和一種惰性氣體的相對用量也可被用於本文所披露的混合式推進劑中。
下面的例子進一步幫助說明包括一種二次炸藥和一粘合劑系統的混合式推進劑配方的特徵。如前所述，所有關於「wt％」的參考均指重量百分比。
本例說明本發明的推進劑配方即使在其暴露於高溫或反覆熱循環之後仍保持其性能上的一致性，即其增壓率。
一種由至少約83wt％RDX(六氫化三硝基三嗪)、約15.5wt％的聚丙烯酸酯、約0.2wt％的苯酸銨、以及約0.3wt％的Naugard445組成的混合式推進劑成分被製備並組合進具有平均密度為約1.64g/cc和平均壁厚為約0.023英寸的柱形藥柱中。一5.6g的上述成分的推進劑藥柱(即試驗樣品)以及145g具有20％氧氣的被增壓介質被放置進一具有孔徑為0.194英寸的充氣機中且被在一固定體積的室(即一種601容器)中點燃。推進劑具有約2228°K的燃燒溫並展示出可接受的彈道性質(即在4000psi(27.6MPa)下具有0.85in/sec(2.16cm/sec)的燃燒率))。、在充氣機中的氣體的平均溫度小於800℃。標準推進劑藥柱的性能由圖3A中的實線所表示。所產生的氣體包括約37.5％的一氧化碳、約23％的氮、約27％的氫、約10％的水蒸汽和約2.5％的二氧化碳。對該推進劑成分的長期熱穩定性進行了評估並認為是可接受的。例如推進劑本身被暴露於105℃溫度之下達105小時而未點燃，且在此之後放入一固定體積的容器上進行點火，推進劑的性能如圖3A中點線所示基本未受該熱處理所影響。推進劑在被暴露於90℃溫度下達總體109小時以及在～40℃之下總體達89小時的這樣一種交替熱循環溫度輪廓之後其性能也如圖3A中虛線所示未受該冷熱交替處理所影響。例2本例說明本發明的具有一不同壁厚的推進劑藥柱的性能上的一致性。
實驗中除採用6.6g的壁厚為0.028英寸的推進劑藥柱之外，其餘程序均與例1相同。該標準推進劑藥柱的性能曲線由圖3B中實線所代表。推進劑暴露於105℃溫度下達105小時後的性能如圖3B中的點線所示那樣基本未受該熱處理所影響。推進劑在被暴露於90℃溫度之下達總共109小時以及在～40℃之下達總體89小時的這樣一種交替熱循環溫度輪廓之後其性能也如圖3B中虛線所示未受這種暴露於極端溫度波動的處理所影響。例3本例說明本發明的推進劑藥柱在經受400小時的暴露於107℃溫度之下考驗之後的性能上的一致性。
實驗中除了採用5.7g具有0.023英寸壁厚的推進劑藥柱、145g的氣體、以及0.182英寸的充氣機孔徑外，其餘程序均與例1相同。該標準推進劑藥柱的性能曲線由圖3C中的實線所代表。該推進劑在被暴露於107℃溫度之下達400小時之後的性能如圖3C中點線所示的那樣基本未受該熱處理所影響。例4本例說明本發明的推進劑藥柱即使在經受48個循環的極端溫度波動之後其性能仍具有一致性。
實驗中除採用5.7g的壁厚為0.023英寸的推進劑藥柱、145g的氣體、和0.182英寸的充氣機孔徑外，其它程序均與例1相同。該標準推進劑藥柱的性能曲線由圖3D中的實線所代表。推進劑在經受暴露於107℃溫度之下達2小時之後又暴露於～40℃之下達2小時這樣一個過程總共48次(即48個循環)之後其性能仍如圖3D中虛線所示的那樣也基本未受該暴露於極端溫度波動的行為所影響。例5本例說明本發明的推進劑藥柱即使在經受400小時的在溫度107℃之下暴露之後其性能的一致性。
實驗中除採用6.2g的具有0.023壁厚的推進劑藥柱、157g的氣體，以及採用0.193英寸的一個充氣機孔徑之外，其餘程序均與例3相同。該標準推進劑藥柱的性能曲線由圖3E中的實線所代表。該推進劑在暴露於107℃溫度之下達400小時之後其性能如圖3E中的點線所示基本未受該熱處理所影響。例6
本例說明本發明的推進劑藥柱即使在經受48個循環的極端溫度波動之後仍具有性能上的一致性。
實驗中除採用6.2g的具有0.023英寸壁厚的推進劑藥柱、157g氣體、以及0.193英寸的充氣機孔徑之外，其餘程序與例4相同。該標準推進劑藥柱的性能曲線由圖3F中的實線所代表。推進劑在經受暴露於107℃溫度之下達2小時然後再暴露於～40℃溫度之下達2小時這樣一個過程總共達48次(即48個循環)之後其性能仍如圖3F中虛線所示那樣也基本未受該暴露於極端溫度波動的行為所影響。例7本例說明本發明的推進劑藥柱處於不同的充氣機孔徑情況下性能的一致性。
實驗中除採用具有0.023英寸壁厚的推進劑藥柱、以及一0.173英寸的充氣機孔徑之外，其餘程序均與例3相同。該標準推進劑藥柱的性能曲線由圖3G中的實線所代表。推進劑在暴露於107℃溫度下達400小時後其性能如圖3G中的點線所示基本未受該熱處理所影響。例8本例說明本發明的推進劑藥柱處於不同的充氣機孔徑情況下性能的一致性。
實驗中除採用具有0.023英寸壁厚的推進劑藥柱、以及一0.173英寸的充氣機孔徑之外，其餘程序均與例4相同。該標準推進劑藥柱的性能曲線由圖3H中的實線所代表。推進劑在經受暴露於107℃溫度之下達2小時然後再暴露於～40℃溫度之下達2小時這樣一個過程總共達48次(即48個循環)之後其性仍如圖3H中虛線所示那樣也基本未受該暴露於極端溫度波動的行為所影響。例9本例說明本發明的推進劑藥柱採用不同量的推進劑藥柱時其性能的一致性。
實驗中除採用6.4g推進劑藥柱外，其餘程序均與例7相同。標準推進劑藥柱的性能曲線由圖3I中的實線所代表。推進劑在暴露於107℃溫度之下達400小時後其性能如圖3I中點線所示基本未受該熱處理所影響。例10
本例說明本發明的推進劑藥柱在採用不同量的推進劑藥柱時性能的一致性。
實驗中除採用6.4g的推進劑藥柱外，其它程序均與例8相同。標準推進劑藥柱的性能曲線由圖3J中的實線所代表。推進劑在經受暴露於107℃溫度之下達2小時然後又暴露於～40℃溫度之下達2小時這樣一個過程總共達48次(即48個循環)之後其性能仍如圖3J中虛線所示那樣基本未受該暴露於極端溫度波動的行為所影響。例11本例說明以前的推進劑配方在持續暴露於高溫之後其性能上的變化。
一種由約76wt％RDX、約11.5wt％GAP(縮水甘油疊氮聚合物，增塑劑等級)、約11.5wt％CAB(乙酸丁酸纖維聚合物)以及約1％MNA(甲硝基苯胺)組成的推進劑成分被製備並組合進具有平均密度約1.6857g/cc和平均壁厚約0.023英寸的推進劑藥柱中。5.6g的試驗樣品被放進具有一孔徑為0.194英寸的充氣機中並被點火進入一固定體積的容器中。試驗樣品具有約2400°K的燃燒溫度並展示出可接受的彈道特性。標準推進劑藥柱的性能由圖4A中的實線所代表。推進劑氣體包含約37％的一氧化碳、約25％的氫氣、約25％的氮氣、約10％的水蒸汽以及約3％的二氧化碳。推進劑成分的長期熱穩定性被評估且被認為是可接受的但在推進劑的性能方面產生顯著的變化。例如推進劑本身被暴露於105℃溫度下達105小時且並未點火，但卻觀察到明顯的推進劑結塊現象，且在此之後在被點火進入一充氣機的容器之後，推進劑的性能如圖4A中點線所示那樣基本上受到該熱處理的影響。推進劑在被暴露於90℃總共達109小時並暴露於～40℃總共達89小時這樣一個熱循環之後其性能如圖4A虛線所示基本上受該冷熱循環處理所影響。例12這是另外一個例子用於說明以前的推進劑配方在經持續暴露於高溫之後性能上產生的變化。
實驗中除推進劑具有例11的成分以及0.023英寸的壁厚外，其餘程序均與例3相同。標準推進劑藥柱的性能曲線由圖4B中的實線所代表。推進劑在暴露於107℃溫度下達400小時後其性能如圖4B中點線所示顯示出因該熱處理而造成的重大變化。例13本例說明以前的推進劑配方在經受48個循環的極端溫度波動之後性能上產生的變化。(2小時的107℃/2小時的～40℃等於一個循環)。
實驗中採用同例12相同的程序。標準推進劑藥柱的性能曲線由圖4C中實線所代表。推進劑在經受暴露於107℃達2小時然後暴露於～40℃達2小時這樣一個過程達48次(即48個循環)之後其性能如圖4C中虛線所示顯示出明顯變化。
上述推進劑可用於混合式充氣機，例如本文所描述的那些充氣機。另外，一混合式充氣機通常包括一包括被增壓流體的被增壓氣體室、一包含推進劑的氣體發生室、一點火器組件、以及一斷裂盤。被增壓流體基本上由一惰性流體和氧氣組成。推進劑在當比如一定值的減速發生時則被點火器組件所點燃，且被燃燒來產生氣體狀產物，(例如一氧化碳和氫氣)，它們與氧氣發生反應。一氧化碳和氫氣與被增壓氣體中的氧發生反應來產生二氧化碳和水蒸汽，同時則增加氣體發生室中的壓力。然後，斷裂盤被打開來提供二氧化碳、水蒸汽和惰性氣體到安全氣囊18中(圖1)。這樣來使安全氣囊18(圖1)被充氣膨脹。
以上介紹了對本發明的描述和說明。此外，這種描述並不傾向於將本發明限制於本文中所披露的形式。因此，與上述理論精神相符合的變化和修整，以及具有相應水平的技術或知識也都屬於本發明的範圍之內。上文所述的實施例進一步傾向於解釋實踐本發明的已知的最好模式，並使熟悉本技術的人員能夠在這些或其它的實施例中使用本發明並根據對本發明的專門應用或用途的要求作出不同的修改。在已有技術所允許的範圍內，所附的權利要求
被認為包括了可替代的實施例。
權利要求
1.一種用於充氣安全系統的混合式充氣機，包括一充氣機殼體(34)；一包含在上述充氣機殼體中的被增壓介質(36)；一與上述充氣機殼體連接的氣體發生器(82)；一包含在上述氣體發生器之中的推進劑(90)；以及一用於點燃上述推進劑且被連接到所述充氣機殼體和所述氣體發生器中至少一個上的點火組件(46)；其特徵在於在一閉合容器試驗中，下述的兩種壓力之間的壓差小於10kPa，這兩種壓力中一種是在所述推進劑點火之後大約30msec時由經受了下面的時間和溫度條件中的至少一種的所述推進劑產生的(a)至少107℃溫度下至少400小時，以及(b)至少107℃下至少2小時以及至少-40℃溫度下至少2小時的溫度循環，其中所述溫度循環被重複至少約48次；另一壓力是由未經歷所述時間和溫度條件的標準推進劑在等價條件下所產生的；且其中所述標準推進劑在所述推進劑經歷所述時間和溫度條件之前具有與所述推進劑基本等價的成分和物理特性。
2.如權利要求
1所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述推進劑(90)在所述推進劑已經在所述氣體發生器(82)中點燃之後約40msec後在上述閉合容器試驗中造成至少400kPa的壓力。
3.如權利要求
1所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述推進劑(90)包括二次炸藥和粘合劑。
4.如權利要求
3所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述粘合劑選自由聚丙烯酸酯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨基甲酸乙酯、聚己酸內酯、多元醇、聚乙二醇、聚碳酸酯、Kraton、Estane、聚丙二醇、聚環氧乙烷、以及它們的混合物所組成的組。
5.如權利要求
3所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述粘合劑沒有增塑劑。
6.如權利要求
1所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述推進劑(90)包括多個推進劑藥柱(90)，每個藥柱具有一外徑和一內徑，其中，每個所述推進劑藥柱從所述外逕到所述內徑的燃燒率在上述閉合容器試驗中當壓力為約4000psi時約為0.30in/sec到0.6in/sec。
7.如權利要求
1所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述推進劑(90)由多個具有一種組成成分的推進劑藥柱(90)所組成，且其中每個所述推進劑藥柱的所述成分在藥柱經受所述時間和溫度條件中的至少一種之後仍保持基本均質。
8.如權利要求
1所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述推進劑(90)由多個推進劑藥柱(90)組成，每個所述推進劑藥柱(90)具有約0.023英寸～0.053英寸的壁厚。
9.一種用於充氣安全系統的混合式充氣機，包括一充氣機殼體(34)；一包含在所述充氣機殼體中的被增壓介質(36)；一與所述充氣機殼體連接的氣體發生器(82)；一包含在所述氣體發生器之中的推進劑(90)；所述推進劑包括二次炸藥和粘合劑，所述粘合劑包括來自聚丙烯酸酯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨基甲酸乙酯、聚己酸內酯、多元醇、聚乙二醇、聚碳酸酯、Kraton、Estane、聚丙二醇、聚環氧乙烷、以及它們的混合物所構成的組中的至少一種；以及用於點燃所述推進劑且被連接到所述充氣機殼體和所述氣體發生器中至少一個上的點火組件；其中，所述推進劑在經歷下面的時間和溫度條件中的至少一種之後仍保持基本均質(a)至少107℃溫度下至少400小時，以及(b)至少107℃溫度下至少2小時和至少-40℃溫度下至少2小時的溫度循環，其中上述溫度循環被重複至少約48次。
10.如權利要求
9所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述推進劑(90)在其被點燃後約40msec時在閉合容器試驗中造成至少400kPa的壓力。
11.如權利要求
9所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述粘合劑包括聚丙烯酸酯。
12.如權利要求
9所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述推進劑(90)包括多個推進劑藥柱(90)，每個藥柱具有外徑和內徑，其中，每個所述推進劑藥柱從所述外逕到所述內徑的燃燒率在所述閉合容器試驗中當壓力為約4000psi時約為0.30in/sec到0.6in/sec。
13.如權利要求
9所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述粘合劑系統無增塑劑。
14.如權利要求
9所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述推進劑(90)由多個推進劑藥柱構成，每個所述推進劑藥柱具有從0.023英寸到0.053英寸的壁厚。
15.一種用於充氣安全系統的混合式充氣機，包括一充氣機殼體(34)；一包含在所述充氣機殼體中的被增壓介質(36)；一與所述充氣機殼體相連接的氣體發生器(82)；一包含在所述氣體發生器中的推進劑(90)，其中，所述推進劑包括二次炸藥和粘合劑，所述粘合劑是從具有硫化基和固化劑的聚合物的反應派生的，所述粘合劑包括來自由聚丙烯酸酯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨基甲酸乙酯、聚己酸內酯、多元醇、聚乙二醇、聚碳酸酯、Kraton、Estane、聚丙二醇、聚環氧乙烷、以及它們的混合物所組成的組的至少一種；以及用於點燃所述推進劑且連接到所述充氣機殼體和所述氣體發生器中至少一個上的點火組件。
16.如權利要求
15所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述粘合劑是聚丙烯酸酯。
17.如權利要求
15所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述二次炸藥選自由RDX(六氫化三硝基三嗪)、PETN(季戊四醇四硝酸酯)、TAGN(三氨基胍)和HMX(環四亞甲基四硝胺)構成的組。
18.如權利要求
15所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述二次炸藥包括約86wt％的所述推進劑(90)，而所述粘合劑包括約15.5wt％的所述推進劑。
19.如權利要求
15所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述粘合劑包括聚丙烯酸酯高彈體。
20.如權利要求
15所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述粘合劑包括帶硫化基的聚丙烯酸酯高彈體。
21.如權利要求
20所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述硫化基為環氧硫化基，而所述推進劑包含硫化劑。
22.如權利要求
21所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述硫化劑為苯酸銨。
23.如權利要求
22所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述二次炸藥為RDX，而所述粘合劑為具有環氧硫化基的聚丙烯酸酯高彈體，且所述硫化劑為苯酸銨。
24.如權利要求
23所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述推進劑包括至少84wt％RDX、15～16wt％聚丙烯酸酯和0.1～0.3wt％苯酸銨。
25.如權利要求
24所述的混合式充氣機，其特徵在於，推進劑還包括抗氧化劑作為穩定劑。
26.如權利要求
25所述的混合式充氣機，其特徵在於，所述抗氧化劑為4，4′～雙(α，α～二甲苯甲醯)二苯胺。
專利摘要
本文披露了一種用於汽車充氣安全系統的混合式充氣機，它包括一充氣機殼體、一被增壓介質、一氣體發生器、一推進劑、以及一用於點燃推進劑的點火組件。包括有二次炸藥和一粘合劑系統的推進劑即使在持續暴露於高溫之後仍保持勻質且提供一致的性能。粘合劑優選地選自由聚丙烯酸酯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨基甲酸乙酯、以及它們的混合物。粘合劑更優選地為聚丙烯酸酯。
文檔編號C06B25/34GKCN1124949SQ98120808
公開日2003年10月22日 申請日期1998年9月30日
發明者詹姆斯·L·巴格裡尼 申請人:奧艾公司, 大賽璐化學工業株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (2),