DE4318883A1

DE4318883A1 - Mehrfachgeschichtete Gaserzeugungsscheibe zur Verwendung in Gasgeneratoren

Info

Publication number: DE4318883A1
Application number: DE4318883A
Authority: DE
Inventors: Timothy A Swann; Eldron L Boehmer
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 1993-12-09
Also published as: US5507890A; JPH0648880A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mate rialkörper, der entzündbar ist, um Gas zum Aufblasen ei nes Airbags zu erzeugen. Der Körper ist aus einer Viel zahl von Lagen oder Schichten eines gaserzeugenden Mate rials, die zusammengepreßt sind, hergestellt.

Beschreibung des Standes der Technik

Das US-Patent Nr. 3,194,851 zeigt ein Treibmittelkorn, das aus einer Vielzahl von Lagen oder Schichten eines gaserzeugenden Materials hergestellt ist. Der Treibmit telkorn wird in der Munition von kleinen Waffen verwen det. Die äußere Schicht ist ein kühlverbrennendes Treib mittel, um die Erosion des Laufes der Schußwaffe zu ver hindern. Der innere Kern des Kornes ist als ein Hochener giematerial charakterisiert.

Das US-Patent Nr. 4,698,107 zeigt ein Stickstoffgaser zeugungskorn, das geeignet ist zum Aufblasen eines Air bags für ein Fahrzeug. Der Korn besitzt einen Zündver stärkungsüberzug. Der Überzug wird von einer auf Lö sungsmittel basierenden Lösung oder Suspension an den Korn angelegt. Dies macht es notwendig, daß der Korn nach dem Anlegen des Überzugs getrocknet oder ausgehärtet wer den muß.

Das US-Patent Nr. 3 880 595 zeigt einen Gasgenerator zum Aufblasen eines Sacks. Der Generator weist einen Behälter auf, der abwechselnde Schichten einer Treibmittelzusam mensetzung und einer endothermen Kühlzusammensetzung auf weist.

Die Erfindung

Die vorliegende Erfindung liegt in einem Materialkörper, der entzündbar ist zum Erzeugen eines Gases zum Aufblasen eines Gassacks oder Airbags. Der Materialkörper weist mindestens zwei Schichten von entzündbarem Gaserzeu gungsmaterial auf, die zusammengepreßt sind. Eine der Schichten weist eine Stickstofferzeugungszusammensetzung auf, die leicht entzündet werden kann und schnell ver brennt. Die andere der Schichten weist eine Stickstoff erzeugungszusammensetzung auf, die weniger leicht ent zündet werden kann und weniger schnell verbrennt als die eine Schicht.

Ein bevorzugtes Gaserzeugungsmaterial in jedem der Schichten ist ein Azid und ein Oxidationsmittel. Ein be vorzugtes Oxidationsmittel in der einen Schicht ist Kup fer(II)-Oxid. Ein bevorzugtes Oxidationsmittel in der an deren Schicht ist Eisenoxid.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung weist der Materialkörper drei Schichten auf, d. h. eine innere Schicht, die sandwichartig zwischen zwei äu ßeren Schichten eingeschlossen ist. Die innere Schicht weist eine Stickstofferzeugungszusammensetzung auf, die weniger schnell entzündet wird und weniger schnell ver brennt als die äußeren Schichten. Die äußeren Schichten weisen eine Stickstofferzeugungszusammensetzung auf, die leicht entzündet wird und schneller verbrennt als die Zu sammensetzung der Zwischenschicht.

Vorzugsweise ist der Materialkörper zylindrisch und in der Form einer Scheibe oder Tablette oder Pellet, wobei sich die Schichten quer zu der Achse der Scheibe oder Ta blette erstrecken.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung bildet das langsamer verbrennende Material einen Sinter oder Sinterkörper beim Verbrennen, und das schnel ler verbrennende Material bildet beim Verbrennen ein ge schmolzenes Metall, was sich auf dem Sinter des langsamer verbrennende Materials auflegt oder plattiert.

Die vorliegende Erfindung liegt auch in einer Vorrichtung zum Schützen eines Fahrzeuginsassens während eines Zu sammenstoßes. Die Vorrichtung weist einen Airbag und Mit tel zum Aufblasen des Airbags auf, die ein entzündbares Gaserzeugungsmaterial umfassen. Das zündbare Gaser zeugungsmaterial weist mindestens einen Körper eines gaserzeugenden Materials auf. Jeder Körper des gaserzeu genden Materials weist mindestens zwei Schichten eines gaserzeugenden Materials auf. Eine der Schichten weist eine stickstofferzeugende Zusammensetzung auf, die leicht entzündet werden kann und schnell verbrennt. Die andere der Schichten weist eine Stickstofferzeugungszusammenset zung auf, die weniger leicht entzündet werden kann als die eine Schicht und die weniger schnell verbrennt wie die eine Schicht.

Figurenbeschreibung

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann, an den sich die vorliegende Erfindung wendet, durch Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung verdeutlicht; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Fahrzeuglenkrades mit einem aufblasbaren Insas senrückhaltemodul, das Aufblasmittel zum Aufblasen eines Fahrzeugairbags oder Luftsacks umfaßt;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Auf blasmittel in Fig. 1, wobei die Aufblasmittel eine Vielzahl von Gaserzeugungsscheiben aufweisen, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Scheibe eines gaserzeu genden Materials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Schnittansicht der Scheibe entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 ein Graph, der die Druckkurven zeigt, die von ei nem Test erhalten wurden, in dem die Scheiben des gaserzeugenden Materials in Fig. 3 verwendet wurden;

Fig. 6 einen Graph, der die Druckkurven zeigt, die in ei nem vergleichbaren Test erhalten wurden, in dem Scheiben, die aus einer Steuerzusammensetzung ge bildet waren, verwendet wurden;

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Scheibe eines gaserzeu genden Materials gemäß einem anderen Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine Schnittansicht der Scheibe entlang der Linie 8-8 in Fig. 7; und

Fig. 9 einen Graph, der die Druckkurven zeigt, die aus einem Test erhalten wurden, in dem die Scheiben des gaserzeugenden Materials in Fig. 7 verwendet wurden.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Zum Zwecke der vorliegenden Anmeldung wird eine "Schicht" definiert als eine Lage mit gegenüberliegenden bestimmten Oberflächen. Ein Überzug hat dagegen keine gegenüberlie genden bestimmten Oberflächen.

Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf unterschied liche Aufblasmittelkonstruktionen. Als Darstellung der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 1 Aufblasmittel 10. Ein Airbag oder Gassack 12 ist um die Aufblasmittel 10 herum gefaltet. Eine Abdeckung 14 umschließt den Airbag 12 und die Aufblasmittel 10. Die Aufblasmittel 10, der Airbag 12 und die Abdeckung 14 bilden ein Modul, das an einem Fahr zeuglenkrad 16 befestigt ist.

Beim Auftreten einer plötzlichen Fahrzeugverlangsamung, wie sie zum Beispiel bei einem Zusammenstoß auftritt, werden die Aufblasmittel 10 erregt und erzeugen ein großes Gasvolumen. Die Gasströmung von den Aufblasmitteln 10 dehnt den Airbag 12 aus. Wenn der Airbag 12 anfängt sich auszudehnen, bricht er geschwächte Teile (Soll bruchstellen) in der Abdeckung 14. Eines der geschwächten Teile ist mit 18 in Fig. 1 gekennzeichnet. Wenn der Air bag 12 fortfährt sich auszudehnen, bewegt er sich in einen Raum zwischen dem Fahrer des Fahrzeugs und dem Lenkrad 16, um die Bewegung des Fahrers zurückzuhalten, wie es schon bekannt ist.

Die Aufblasmittel 10 (Fig. 2) umfassen ein Gehäuse 40. Das Gehäuse 40 ist aus drei Stücken aufgebaut, nämlich einer Diffusorschale 42, einer Verbrennungsschale 44 und einer Verbrennungskammerabdeckung 46. Die Diffusorschale 42, die Verbrennungsschale 44 und die Verbrennungskam merabdeckung 46 sind aus einem Metall hergestellt wie zum Beispiel UNS S30100 rostfreiem Stahl.

Die Diffusorschale 42 ist im allgemeinen tassen- oder schalenförmig und besitzt eine zylindrische Seitenwand 50, die sich um die Mittelachse 52 der Aufblasmittel 10 herum erstreckt. Die Seitenwand 50 erstreckt sich zwi schen einer flachen oberen Endwand 54 und einem flachen unteren Flansch 56. Die Endwand 54 und der Flansch 56 sind im allgemeinen parallel zueinander und senkrecht zu der Achse 52. Eine ringförmige Anordnung von Gasauslaß öffnungen 58 erstreckt sich umfangsmäßig um einen oberen Teil der Diffusorschalenseitenwand 50.

Die Verbrennungsschale 54 ist im allgemeinen tassen- oder schalenförmig und ist an der Innenseite der Diffusor schale 42 angeordnet. Die Verbrennungsschale 44 besitzt eine zylindrische Seitenwand 60, die sich um die Achse 52 herum erstreckt. Die zylindrische Seitenwand 60 erstreckt sich zwischen einer flachen oberen Endwand 64 und einem flachen unteren Flansch 66. Die obere Endwand 64 und der untere Flansch 66 sind im allgemeinen parallel zueinander und senkrecht zu der Achse 52. Eine ringförmige Anordnung von Öffnungen 68 erstreckt sich umfangsmäßig um einen un teren Teil der Verbrennungsschalenseitenwand 60.

Die obere Endwand 64 der Verbrennungsschale 44 ist mit einer kontinuierlichen Schweißung oder -naht an die obere Endwand 54 der Diffusorschale 42 an einer umfangsmäßigen Schweißstelle 70 angeschweißt, und zwar vorzugsweise durch Laserschweißen. Der Verbrennungsschalenflansch 66 ist mit einer kontinuierlichen Schweißung oder -naht an den Diffusorschalenflansch 56 an einer umfangsmäßigen Schweißstelle 72 angeschweißt, und zwar vorzugsweise auch durch Laserschweißen.

Die Verbrennungskammerabdeckung 46 ist ein im allgemeinen flaches Metallstück mit einem kreisförmigen Mittelteil 80 und einem parallelen, aber versetzten ringförmigen Außen flansch 82. Eine kreisförmige Öffnung 84 ist in dem Mit telteil 80 der Kammerabdeckung 46 angeordnet. Der äußere Flansch 82 der Kammerabdeckung 46 ist mit einer kontinu ierlichen Schweißung oder -naht an dem Verbrennungsscha lenflansch 66 an einer umfangsmäßigen Schweißstelle 86 angeschweißt, und zwar wieder vorzugsweise durch Laser schweißen.

Ein hermetisch abgedichteter Kanister 90 ist in der Ver brennungsschale 44 angeordnet. Der Kanister 90 ist aus zwei Stücken aufgebaut, nämlich einem unteren Kanister abschnitt 92 und einer Abdeckung 94. Die radial äußere Kante der Kanisterabdeckung 94 ist an eine benachbarte Kante des unteren Abschnitts 92 des Kanisters gefalzt, um den Kanister 90 hermetisch abzudichten. Der Kanister 90 ist vorzugsweise aus relativ dünnem Aluminium herge stellt.

Der untere Abschnitt 92 des Kanisters besitzt eine zy lindrische Außenseitenwand 96, und zwar benachbart zu ei ner Innenseite der Verbrennungskammerseitenwand 60. Die Seitenwand 96 besitzt eine verringerte Dicke in dem Be reich benachbart zu den Öffnungen 68 in der Verbren nungsschalenseitenwand 60. Der untere Abschnitt 92 des Kanisters besitzt auch eine zylindrische Innenseitenwand 98, die radial nach innen mit Abstand von der äußeren Seitenwand 96 angeordnet ist. Die Seitenwand 98 besitzt eine verringerte Dicke in dem Bereich benachbart zu einem Zünder 142.

Eine flache ringförmige untere Wand 100 des unteren Ab schnitts 92 des Kanisters verbindet die äußere Seitenwand 96 und die innere Seitenwand 98. Eine kreisförmige innere obere Wand 102 des unteren Abschnitts 92 des Kanisters erstreckt sich radial nach innen von der inneren Seiten wand 98 und deckt diese ab. Die innere obere Wand 102 und die zylindrische innere Seitenwand 98 definieren eine sich nach unten öffnende Mittelausnehmung 104 in dem Ka nister 90. Die Kanisterabdeckung 94 ist im allgemeinen kreisförmig. Eine Ausnehmung 106 ist in der Mitte der Ka nisterabdeckung 94 angeordnet. Ein Paket 108 eines auto matischen Zündmaterials ist in der Ausnehmung 106 ange ordnet und wird in der Ausnehmung 106 durch ein Alumini umfolienband oder -streifen 109 gehalten.

Eine Vielzahl von ringförmigen Scheiben 110 eines gaser zeugenden Materials sind innerhalb des Kanisters 90 auf einander gestapelt. Ringförmige Kissenmittel 112 sind zwischen der obersten Gaserzeugungsscheibe 114 und der Innenseite der Kanisterabdeckung 94 angeordnet. Die Scheiben 110 sind aus einem noch zu beschreibenden Ma terial aufgebaut, das, wenn es gezündet wird, Stick stoffgas erzeugt. Anstelle der relativ großen Scheiben 110 können kleinere Tabletten mit einer ähnlichen Größe und Form wie Aspirintabletten verwendet werden.

Ein ringförmiger Vorfilter 120 ist in dem Kanister 90 an geordnet. Der Vorfilter 120 ist radial nach außen von den Gaserzeugungsscheiben 110 angeordnet, und zwar an der In nenseite der äußeren Seitenwand 96 des Kanisters 90. Ein kleiner ringförmiger Raum besteht zwischen dem Vorfilter 120 und der äußeren Seitenwand 96.

Ein ringförmiger Schlackeschirm ist schematisch bei 122 angezeigt, und ist in der Diffusorschale 42 außerhalb der Verbrennungsscheibe 44 angeordnet. Der Schlackeschirm 122 befindet sich radial nach außen von den Öffnungen 68 und liegt gegen die Verbrennungsschalenseitenwand 60 an. Der Schlackeschirm 122 könnte jedoch beabstandet von den Öff nungen 68 in der Verbrennungsschalenseitenwand 60 ange ordnet sein.

Eine ringförmige Endfilteranordnung, die bei 124 ange zeigt ist, ist innerhalb der Diffusorschale 42 ange ordnet, und zwar oberhalb des Schlackeschirms 122. Die Endfilteranordnung 24 befindet sich radial nach innen von den Gasauslaßöffnungen 58 in der Seitenwand 50 der Dif fusorschale 42. Die Endfilteranordnung 124 ist eine Viel zahl von Schichten unterschiedlicher Materialien. Die Schichten erstrecken sich um die Diffusorschalenseiten wand 50 und sind innerhalb der Seitenwand angeordnet. Ein ringförmiger Filterschirm oder -schild 126 ragt radial nach innen von der Diffusorschalenseitenwand 50 und trennt die Endfilteranordnung 124 und den Schlackeschirm 122. Der Filterschirm oder -schild 126 ist an der Diffusorschalenseitenwand 50 durch einen Preßsitz befe stigt.

Die Aufblasmittel 10 umfassen eine Auslösanordnung 140. Die Auslösanordnung 140 umfaßt den Zünder 142, der durch die Öffnung 84 in die Kammerabdeckung 46 in die Mittel ausnehmung 104 des Kanisters 90 ragt. Die Auslösanordnung 140 ist mit einer kontinuierlichen Schweißung oder -naht, vorzugsweise einer Laserschweißung oder -naht an den Mit telteil 80 der Kammerabdeckung 46 angeschweißt, und zwar an einer umfangsmäßigen Schweißstelle 144.

Der Zünder 142 umfaßt ein Paar von Kabelzuleitungen 146, die sich nach außen von der Auslösanordnung 140 er strecken. Die Kabelzuleitungen 146 sind mit einem Auf prallsensor (nicht gezeigt) verbindbar. Innerhalb des Zünders 142 sind die Kabelleitungen 146 mit einem Wider standskabel, das in einem Zündmaterial eingebettet ist, verbunden. Ein dünner Plastikfilm (nicht gezeigt) ist an der Außenseite des oberen Teils des Zünders 142 ange ordnet, um einen Metall-zu-Metall-Kontakt zu verhindern, der den Zünder 142 erden und die Aufblasmittel 10 stil legen könnte. Der Zünder 142 kann irgendeinen geeigneten bekannten Aufbau besitzen.

Beim Auftreten eines Aufpralls oder Zusammenstoßes oder einer sonstigen plötzlichen Fahrzeugverlangsamung schließt der Aufprallsensor einen elektrischen Kreis. Ein elektrischer Strom fließt dann durch die Kabelzuleitung 146 zu dem Zünder 142. Das Widerstandskabel oder -draht erwärmt sich und zündet den Zünder 142. Das Zünden des Zünders 142 bildet heiße Gasprodukte, die nach außen von dem Zünder 142 fließen und zerreißen die innere Seiten wand 98 des Kanisters 90. Das heiße Gas von dem Zünder 142 zündet die Scheiben 110 des gaserzeugenden Materials. Die Scheiben 110 des gaserzeugenden Materials erzeugen rasch ein großes Gasvolumen.

Der Gasdruck wirkt auf die zylindrische Seitenwand 96 des Kanisters 90, was die Seitenwand 96 radial nach außen ge gen die Verbrennungsschalenseitenwand 60 drängt oder drückt. Dies hat zur Folge, daß die dünne Seitenwand 96 des Kanisters 90 zerrissen oder nach außen geblasen wird, und zwar in den Öffnungen 68 in der Verbrennungsschalen seitenwand 60. Die verringerte Dicke der Seitenwand 96 benachbart zu den Öffnungen 68 ermöglicht, daß dieser Teil der Seitenwand 96 zerreißt, und zwar bevorzugt zu anderen Teilen bei einem gewünschten Druck. Das Gas, das durch Verbrennen der Scheiben 110 erzeugt wird, fließt dann radial nach außen durch den Vorfilter 120. Der Vor filter 120 nimmt aus dem strömenden Gas einige grobe Par tikel und andere Verbrennungsprodukte der Auslösanordnung 140 und der gaserzeugenden Scheiben 110 heraus. Der Vor filter 120 kühlt auch das Gas und geschmolzene Verbren nungsprodukte legen oder plattieren sich auf den Vorfil ter. Das Gas fließt durch die Öffnung 68 und in den Schlackeschirm 122.

Der Schlackeschirm 122 beseitigt und fängt Partikel von dem strömenden Gas. Der Schlackeschirm kühlt auch das strömende Gas. Wenn sich das Gas abkühlt, setzen sich ge schmolzene Verbrennungsprodukte, wie zum Beispiel Metall, auf den Schlackeschirm 122. Der Filterschild 126 zwischen dem Schlackeschirm 122 und der Endfilteranordnung 124 be wirkt ein turbulentes Strömen des Gases in und um den Schlackeschirm 122. Die turbulente Gasströmung fördert das Halten von relativ schweren Partikeln in dem Schlac keschirm 122 und in dem unteren Teil der Diffusorschale 42.

Das Gas fließt axial nach oben von dem Schlackeschirm 122 zu der Endfilteranordnung 124. Das Gas fließt dann radial nach außen durch die Endfilteranordnung 124, die kleine Partikel aus dem Gas beseitigt. Die Endfilteranordnung 124 kühlt auch weiterhin das Gas, so daß die geschmolze nen Produkte in dem Gas sich auf Teile der Endfilteran ordnung 124 abscheiden. Die ringförmige Anordnung von Gasauslaßöffnungen 58 leitet die Gasströmung in den Air bag oder Gassack 12, um den Airbag 12 aufzublasen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 besitzen die Gas erzeugungsscheiben 110 einen im allgemeinen flachen to roid- oder ringförmigen Aufbau. Eine innere zylindrische Oberfläche 150 definiert ein Mittelloch 152 durch die Scheibe. Die Scheibe besitzt eine äußere zylindrische Oberfläche 154, die koaxial zu der inneren zylindrischen Oberfläche 150 ist. Eine obere im allgemeinen flache Oberfläche 156 erstreckt sich radial zwischen den inneren und äußeren Oberflächen 150, 154. Eine untere im allge meinen ebene Oberfläche 158 ist mit Abstand zu und im allgemeinen parallel mit der Oberfläche 156 angeordnet und erstreckt sich auch radial zwischen den inneren und äußeren Oberflächen 150, 154. Beide ebenen Oberflächen 156, 158 besitzen ringförmig angehobene Bereiche 160, 162, die mit der äußeren zylindrischen Oberfläche 154 zu sammenstoßen.

Wie in der Fig. 2 gezeigt ist, sind die Scheiben 110 in einem Stapel innerhalb des Kanisters 90 angeordnet, wobei die Löcher 152 der Scheiben ausgerichtet sind, um die Auslösanordnung 140 aufzunehmen. In dem Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 2 darge stellt ist, ist der Stapel aus acht Scheiben aufgebaut.

Die angehobenen Bereiche 160, 162 der Scheiben halten den Rest der benachbarten ebenen Oberflächen 156, 158 der be nachbarten Scheiben in einer leicht beabstandeten Be ziehung, um Lufträume 164 (Fig. 2) zwischen den Scheiben zu definieren. Diese Lufträume legen eine maximale Fläche des Oberflächenbereichs jeder Scheibe zum Verbrennen frei.

Wenn dies gewünscht ist, können die Lufträume 164 mit Partikeln eines gaserzeugenden Materials (nicht gezeigt) gefüllt sein, die lose in die Lufträume 164 gepackt sind. Die Luft zwischen den Partikeln des gaserzeugenden Mate rials ist ausreichend, um das Verbrennen der Scheiben 110 zu fördern. Zur gleichen Zeit sehen die Partikel des gaserzeugenden Materials eine im wesentlichen konti nuierliche Phase von gaserzeugendem Material längs in nerhalb des Kanisters 90 vor. Solche gaserzeugenden Par tikel stellen eine sofortige Zündung aller Scheiben si cher und federn auch jede Scheibe gegen Schock und Vibra tionen oder Schwingungen.

Unterschiedliche Zusammensetzungen, die dem Fachmann be kannt sind, können als das gaserzeugende Material der Scheiben 110 verwendet werden. Ein bevorzugtes gaserzeu gendes Material ist eine Mischung aus einem Alkalime tallazid und einem Oxidationsmittel. Ein bevorzugtes Oxi dationsmittel ist ein Metalloxid, wie es in dem US-Patent Nr. 3,895,098 gezeigt ist. Ein bevorzugtes Alka limetallazid ist Natriumazid. Andere Azide, wie zum Bei spiel Lithiumazid, können auch verwendet werden. Bei spiele für Metalloxide, die verwendet werden können, sind Kupfer(II)-Oxid, Eisenoxid, Zinnoxid, Titandioxid, Bleio xid, Chromoxid, Zinkoxid, Manganoxid und Nickeloxid. Nicht metallische Oxidationsmittel, die mit Aziden ver wendet werden können, können auch verwendet werden. Bei spiele solcher Oxide sind zum Beispiel Natriumnitrat, Ka liumnitrat, Kaliumperchlorat, Natriumsulfat und Na triumsulfid.

Vorzugsweise ist die Menge des verwendeten Metalloxids mindestens eine stöchiometrische Menge, und zwar basie rend auf der Menge des verwendeten Alkalimetallazids. Das gaserzeugende Material kann auch Mengen anderer Zusätze aufweisen, wie zum Beispiel ein Sauerstoffträger oder Oxidationsmittel. Beispiele für geeignete Oxidationsmit tel sind Kaliumperchlorat und Natriumnitrat. Die Zu sammensetzung kann auch ein Bindemittel, wie zum Beispiel Ton, und Verstärkungsfasern, wie zum Beispiel Graphik fasern, aufweisen. Solche anderen Zusätze sind jedoch normalerweise nicht notwendig.

Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die zylindrischen Gaserzeugungsscheiben oder Tabletten 110 aus mindestens zwei Schichten eines gaserzeugenden Ma terials aufgebaut. Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Gaser zeugungsscheibe 110 mit drei Schichten 166, 168 und 170. Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Gaserzeugungsscheibe 110′ mit zwei Schichten 180, 182. In den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 4 und Fig. 7 und 8 erstrecken sich die Schichten des gaserzeugenden Materials 166, 168, 170 bzw. 180, 182 quer zu der Mittelachse von sowohl der Scheibe als auch der zylindrischen Oberflächen 150 und 154.

Wie noch in den folgenden Beispielen beschrieben wird, weist jede der Schichten 166, 168, 170 und 180, 182 der Scheiben 110, 110′ als gaserzeugendes Material ein Alka limetallazid und ein Metalloxid auf. Jedoch ist in beiden der Ausführungsbeispiele der Fig. 3 und 4 und der Fig. 7 und 8 mindestens eine der Schichten eine stickstoffer zeugende Zusammensetzung, die leicht gezündet wird und schnell verbrennt, und mindestens eine andere der Schich ten eine stickstofferzeugende Zusammensetzung, die weni ger leicht entzündet wird und weniger schnell verbrennt wie die andere Schicht.

Herstellen einer Schicht, die leicht entzündet wird und schnell verbrennt oder alternativ eine die weniger leicht entzündet wird und weniger schnell verbrennt, kann er reicht werden durch Auswählen eines bestimmten Metall oxids, das mit dem Alkalimetallazid in der stickstoff gaserzeugenden Zusammensetzung zusammengemischt wird. Zum Beispiel besitzt Kupfer(II)-Oxid (CuO) mit einer durch schnittlichen Partikelgröße von 10 Mikron, zusammenge mischt mit Natriumazid, gemahlen auf eine durchschnitt liche Partikelgröße von 17 Mikron in dem Gewichtsver hältnis von 61% Natriumazid mit 39% Kupfer(II)-Oxid eine relativ schnelle Verbrennungsrate von ungefähr 1,76 inch pro Sekunde (4,47 cm) (bei 1000 psi = 68,95 bar) und eine relativ hohe Reaktionswärme von ungefähr 342 Kalo rien pro Gramm. Im Gegensatz dazu besitzt Eisenoxid (Fe₂O₃ mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1 Mikron, zusammengemischt mit demselben Natriumazid in dem Gewichtsverhältnis von 68% Natriumazid mit 32% Eiseno xid eine relativ langsame Verbrennungsrate von ungefähr 0,5 inch pro Sekunde (1,27) (bei 1000 psi = 68,95 bar) und eine relativ geringe Reaktionswärme von ungefähr 278 Kalorien pro Gramm.

Die obengenannten Verbrennungsraten wurden erhalten unter Verwendung von herkömmlichen Strangverbrennungsverfahren. Ein gepreßter Strang mit einem Durchmesser von 3/8 inch (9,5 cm) und 1/2 inch (1,27 cm) Länge wird an einem Ende in einer Bombe oder einem geschlossenen Behälter bei 1000 psi (68,95 bar) gezündet. Außendurchmesserverbrennen ist nicht möglich. Die Verbrennungsrate wird bestimmt von ei ner Bombendruckkurve, wobei das Ablaufen der Zeit von dem Beginn bis zum Ende des Druckanstiegs die Verbrennungs zeit ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 oder Fig. 7 und 8 ist somit mindestens eine der Schichten des gaserzeu genden Materials in jeder Scheibe 110, 110′ ein relativ leicht entzündbares und schnell verbrennendes Material, das ein Metalloxid, wie zum Beispiel Kupfer(II)-Oxid, aufweist und mindestens eine andere Schicht des gaserzeugenden Materials in jeder Scheibe 110, 110′ kann ein relativ weniger leicht entzündbares und langsamer verbrennendes Material sein, das ein Metalloxid, wie zum Beispiel Eisenoxid, aufweist.

Die folgenden Beispiele stellen die vorliegende Erfindung in größerem Detail dar.

Beispiel 1

Bezugnehmend auf die Fig. 3 und 4 weist die Scheibe 110 die drei Schichten 166, 168 und 170 auf. Jede Schicht ist durchgehend von im wesentlichen gleichförmiger Dicke. Die äußeren Schichten 166 und 170 bilden je eine Dicke von ungefähr 0,6 mm. Die innere Schicht 166 besitzt eine Dicke von ungefähr 1,8 mm. Die Scheibe 110 besitzt eine Gesamtdicke von ungefähr 3,3 mm, einen Außendurchmesser von ungefähr 55,3 mm, und einen Innendurchmesser von un gefähr 23,27 mm. Das Gewicht des gaserzeugenden Materials der Scheibe ist ungefähr 1,4 g. Die ringförmigen angeho benen Bereiche 160, 162 der Scheiben besitzen eine Dicke von ungefähr 0,15 mm bis 0,21 mm und eine ringförmige Breite von ungefähr 2,67 mm.

Die Zwischenschicht 168 besitzt eine unterschiedlichere Zu sammensetzung als die oberen und unteren Schichten 166, 170, wie schon oben bemerkt wurde. Genauer gesagt, sind die oberen und unteren Schichten 166 und 170 aus einer relativ schnell verbrennenden Mischung aus Natriumazid und Kupfer(II)-Oxid (CuO) in dem Gewichtsverhältnis von 61% Natriumazid mit 39% Kupfer(II)-Oxid. Die innere Schicht 168 ist eine relativ langsam verbrennende Mi schung aus Natriumazid und Eisenoxid (Fe₂O₃) im Gewichts verhältnis von 68% Natriumazid mit 32% Eisenoxid. In beiden Zusammensetzungen ist Natriumazid auf eine durch schnittliche Partikelgröße von ungefähr 17 Mikron gemah len. Das Eisenoxid besitzt eine durchschnittliche Parti kelgröße von 1 Mikron. Das Kupfer(II)-Oxid besitzt eine durchschnittliche Partikelgröße von ungefähr 10 Mikron.

Eine Vielzahl von Scheiben 110 wurden mit dem ringför migen Aufbau der Fig. 3 und 4 hergestellt durch Füllen einer unteren Hälfte einer Form auf dem Boden der Form mit einer Schicht von Partikeln des schnell verbrennenden gaserzeugenden Materials. Eine Schicht des langsamer ver brennenden gaserzeugenden Materials wurde dann in die Formhälfte plaziert, und zwar auf die erste Schicht. Dann wurde die obere Schicht des schnell brennenden gaserzeu genden Materials in die Formhälfte plaziert, und zwar auf die Zwischenschicht. Die obere Formhälfte wurde dann nach unten gegen die Schichten des gaserzeugenden Materials gebracht zum Pressen und Kompaktieren der Partikel des gaserzeugenden Materials in den ringförmigen Aufbau, wie er in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist.

Ein Gasgenerator mit einem Aufbau ähnlich dem Generator aus Fig. 2 wurde mit acht der gaserzeugenden Scheiben ge mäß den Fig. 3 und 4 geladen. Der Gasgenerator war mit einem Tank (in Fig. 2 nicht gezeigt) ausgerüstet, um die Gasströmung von dem Generator aufzunehmen. Der Tank war mit einem Druckmesser ausgerüstet, um den Druck innerhalb des Tanks zu messen. Zusätzlich war auch ein Druckmesser an den Gasgenerator angebracht, um den Druck innerhalb der Verbrennungsschale 44 zu messen. Dieser Druck wird in diesem Beispiel und im Beispiel 2 als der "Tank-Druck" bzw. "Verbrennungs"-Druck bezeichnet.

Fig. 5 zeigt die Verbrennungscharakteristiken der Schei ben der Fig. 3 und 4. Fig. 5 besitzt zwei Kurven, eine Verbrennungsdruckkurve (Druck innerhalb der Verbren nungsschale 44), die mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist und eine Tankdruckkurve, die mit einer durchgezogenen Linie gezeigt ist. In Fig. 5 sind zwei Sätze von Werten entlang der vertikalen Seite des Graphs angegeben. Der obere Satz der Werte ist für den Verbrennungsdruck. Der untere Satz der Werte ist für den Tankdruck. Bezugnehmend auf die Verbrennungsdruckkurve (gestrichelte Linie) er höht sich der Druck schnell auf einen Druck von ungefähr 3000 kPa. Dieser schnelle Anfangsdruckanstieg kommt von der schnellen Verbrennung der äußeren Schichten 166 und 170 der Scheiben. Der Verbrennungsdruck fällt leicht auf ungefähr 2850 kPA ab infolge des Verbrauchs des meisten des Kupfer(II)-Oxids und dem Entweichen von Gas aus der Verbrennungsschale 44. Zu dieser Zeit etablierte sich fest die Verbrennung der inneren Schicht 168 aus Eiseno xid, und der Verbrennungsdruck erhöhte sich dann mit ei ner allmählicheren Neigung von ungefähr 45° und erreichte einen Spitzendruck von ungefähr 4548 kPa nach ungefähr 15,3 msec Verbrennungszeit. Der Verbrennungsdruck fing dann an abzufallen, nachdem die Ausströmrate des Gases von der Verbrennungsschale 44 die Produktionsrate des Gases überstieg.

Diese Verbrennungscharakteristik ist in dem gezeigten Tankdruck in der durchgezogenen Linie in Fig. 5 reflek tiert. Die Scheiben erreichten einen Spitzentankdruck von ungefähr 316 kPa nach ungefähr 106,25 msec. Die Neigung oder Steigung bis zum Spitzendruck war relativ sanft, benötigte 3,05 msec zum Erreichen von 1% des Spitzendrucks und ungefähr 5 msec zum Erreichen von 95% des Spitzen drucks. Die folgende Tabelle 1 gibt spezifische Tank drücke bei spezifischen Verbrennungszeiten an.

Millisekunden
Tankdruck in kPa
5
7,5
10	26,4
20	88,1
30	156,1
40	217,7
50	260,9
60	287,7
70	302,7

Die verbrennenden Scheiben lieferten eine maximale Tank gastemperatur von ungefähr 383°F.

Die Verbrennungscharakteristiken der Scheiben 110 wurden mit den Verbrennungscharakteristiken von Steuerscheiben verglichen. Die Zusammensetzung der Steuerscheiben war eine Mischung aus Natriumazid und Kupfer(II)-Oxid in dem Gewichtsverhältnis von 61 % Natriumazid mit 39% Kup fer(II)-Oxid. Die Steuerscheiben enthielten keine Schich ten, die Eisenoxid aufwiesen. Die Ausmaße und das Gewicht der Steuerscheiben waren dieselben wie die für die Schei ben 110 der vorliegenden Erfindung. Acht Steuerscheiben wurden in Aufblasmittel plaziert, die dieselben wie die Aufblasmittel 10 in Fig. 2 waren. Druckmessungen wurden innerhalb der Verbrennungsschale 44 und innerhalb eines Tanks, der an den Aufblasmitteln befestigt war, durchge führt, wie bei den obigen Tests der Scheiben 110. Jeder Aspekt des Zündens der Aufblasmittel war derselbe wie das Zünden der Aufblasmittel, die die Scheiben der vorliegen den Erfindung enthielten.

Die Verbrennungscharakteristiken der Steuerscheiben ist in Fig. 6 gezeigt. Fig. 6 besitzt zwei Kurven, eine Ver brennungsdruckkurve (Druck innerhalb der Verbrennungs schale 44), die mit gestrichelten Linien gezeigt ist, und eine Tankdruckkurve, die mit einer durchgezogenen Linie gezeigt ist. Bezugnehmend auf die Verbrennungsdruckkurve erhöhte sich der Druck schnell und erreicht einen Spit zendruck von ungefähr 10 487 kPa nach ungefähr 8,85 msec Verbrennungszeit. Dies ist ein viel höherer Spitzendruck als der, der mit den Testscheiben der vorliegenden Er findung erreicht wurde. Nur 6,4 msec Verbrennungszeit lief zwischen 1 % des Verbrennungsspitzendrucks und 95% des Verbrennungsspitzendrucks ab, im Vergleich mit den 11 msec in dem Druckrahmen für die Testscheiben. Diese Cha rakteristik der Verbrennungskurve kommt von der größeren Menge des schnell verbrennenden Materials in den Steuer scheiben zum Vergleich zu den Testscheiben.

Ein weiterer deutlicher Unterschied zwischen den ent sprechenden Verbrennungsdruckkurven ist, daß die Test scheiben der vorliegenden Erfindung eine deutliche Stufe vorsehen, wie in Fig. 5 gezeigt ist, und zwar nach dem anfänglichen Anstieg bei ungefähr 3000 kPa und vor dem Etablieren der Verbrennung des langsamer verbrennenden Materials. Diese Stufe tritt in der Steuerverbrennungs druckkurve gemäß Fig. 6 nicht auf.

Gemäß Fig. 6 überschritt bei ungefähr 8,85 msec das Ent weichen des Gases aus der Verbrennungsschale die Erzeu gung von Gas, so daß der Verbrennungsdruck rasch anfing abzufallen, bis ungefähr 40 msec und fällt dann von da an langsamer ab.

Diese Verbrennungscharakteristiken der Steuerscheiben ist in dem Tankdruck, der in einer durchgezogenen Linie in Fig. 6 gezeigt ist, reflektiert. Die Scheiben erreichten einen Spitzentankdruck von ungefähr 358 kPa in ungefähr 45,15 msec im Vergleich zu 106,25 msec für die Test scheiben. Die Neigung oder Steigung bis zu dem Spitzen druck war relativ steil, und erreichte 1% des Spitzen drucks in ungefähr 3,25 msec und 95% des Spitzendrucks in ungefähr 28,15 msec (verglichen mit 65 msec für die Testscheiben). Die folgende Tabelle 2 gibt bestimmte Tankdrücke zu bestimmten Verbrennungszeiten für die Steu erscheiben an.

Millisekunden
Tankdruck in kPa
5
12,4
10	89,6
20	247,9
30	333,8
40	355,9
50	357,4
60	354,9
70	351,5

Die Steuerscheiben lieferten eine maximale Tankgastem peratur von ungefähr 400,41°F im Vergleich mit 383°F für die Testscheiben.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sollten deutlich sein. Das Schichten von unterschiedlichen Metalloxid/Na triumazid-Zusammensetzungen innerhalb eines gegebenen Aufbaus ermöglicht das Zuschneiden der Verbrennungs brennzeit und Erzeugung von Gas zu jeder gewünschten Ge samtcharakteristik. In diesem Beispiel lieferte die Auf schichtung eine anfängliche Gaserzeugung, die sehr schnell war, die aber dann abgestuft wurde oder in die Horizontale überging, bis das langsamer brennende Mate rial gezündet war. Dies hatte einen Tankdruck zur Folge, der sich langsamer erhöhte als bei den Steuerscheiben und sich auf einen Maximaldruck zu einem späteren Verbren nungszeitpunkt erhöht als bei den Steuerscheiben.

Die Testscheiben dieses Beispiels lieferten jedoch eine größere Gasabgabe als die Steuerscheiben, was ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist. Das stöchiometrische Ver hältnis von Natriumazid zu Metalloxid ist größer, wenn Eisenoxid verwendet wird, als wenn Kupfer(II)-Oxid ver wendet wird. Das heißt, daß die Natriumazid/Eisenoxid-Mi schung mehr Natriumazid besitzt als die Mischung aus Na triumazid mit Kupfer(II)-Oxid. Dies hat die Erzeugung von mehr Stickstoffgas zur Folge oder wechselweise das Auf blasen eines Airbags mit weniger gaserzeugendem Material. In dieser Hinsicht ist es bekannt, daß eine Mischung aus Natriumazid mit Eisenoxid schwieriger zu verbrennen ist als eine Mischung aus Natriumazid mit Kupfer(II)-Oxid. Das Verbrennen einer Mischung aus Natriumazid mit Eiseno xid benötigt normalerweise einen Verbrennungsratenförde rer. Ein solcher Verbrennungsratenförderer kann eine Be schichtung sein. Ein Vorteil der Verwendung einer Schicht einer Kupfer(II)-Oxid/Natriumazid-Mischung gemäß der vor liegenden Erfindung gegenüber der Verwendung einer Be schichtung ist die Möglichkeit, die Verbrennungscharakte ristiken der Scheibe mit engeren Toleranzen zu steuern. In einem Überzugvorgang kann das Überzugmaterial zu dem Korn migrieren und wechselseitig kann Kornmaterial zu dem Überzug migrieren. Zusätzlich ist die Dicke irgendeines Überzugs, der an einem Korn anhaftet, schwer auf enge To leranzen zu steuern. Im Gegensatz dazu kann bei der vor liegenden Erfindung die Dicke der Schichten des gas erzeugenden Materials eng gesteuert werden. Es tritt keine Migration von Kornmaterial von einer Schicht zur anderen auf. Dies hat eine Steuerung der Verbrennungs charakteristiken mit engeren Toleranzen zur Folge.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Ver brennungsratencharakteristiken weiterhin zu verbessern, und zwar durch Verändern von:

a) der Partikelgröße der entsprechenden Bestandteile, oder
b) dem relativen Volumen der entsprechenden Schichten, oder
c) den relativen Prozentzahlen des gaserzeugenden Ma terials jedes verwendeten Typs.

Durch Verringern der Partikelgröße von entweder dem Metalloxid oder dem Na triumazid kann die Verbrennungsrate erhöht werden. Durch Erhöhen der Partikelgröße von entweder dem Metalloxid oder dem Natriumazid kann die Verbrennungsrate verringert werden. Diese Technik kann verwendet werden mit entweder der schnell verbrennenden Zusammensetzung oder der lang sam verbrennenden Zusammensetzung. Tatsächlich könnte diese Technik verwendet werden, um sowohl eine schnell verbrennende Zusammensetzung als auch eine langsam ver brennende Zusammensetzung von zwei Mischungen desselben Azids und Oxidationsmittels zu erzeugen. In ähnlicher Weise verwendet auch das Ändern der relativen Prozente des gaserzeugenden Materials jedes verwendeten Typs die Verbrennungsratencharakteristiken. Zum Beispiel kann die Verbrennungsdruckstufe in Fig. 5 bei ungefähr 3000 kPa angehoben oder abgesenkt werden durch Erhöhen bzw. Ver ringern der relativen Volumen der Natriumazid/Kupfer(II)- Oxid-Schichten.

Als eine weitere Alternative kann das langsamer verbren nende Material die äußeren Schichten jeder Scheibe bilden und das schneller verbrennende Material kann die innere Schicht jeder Scheibe bilden. Die äußeren Schichten wür den somit anfänglich dazu dienen, daß sie die Verbrennung der inneren Schicht einschränken oder verhindern. Dies würde einen noch sanfteren Anstieg des Tankdrucks im Ver gleich zu den Steuerscheiben in Fig. 6 als bei den Test scheiben gemäß Fig. 5 ergeben, und zwar gefolgt durch ein schnelleres Ansteigen des Tankdrucks nach dem an fänglichen Druckanstieg. Dies würde bedeuten, daß in dem Fall der Verwendung oder des Einsatzes eines Airbags oder Gassacks der Sack langsamer entfaltet würde als mit ent weder den Steuerscheiben oder den Testscheiben gemäß Fig. 5 und dann mit einer beschleunigenden Rate folgend dem anfänglichen Entfaltens oder Einsatzes.

Beispiel 2

Dieses Beispiel beinhaltet die in den Fig. 7 und 8 ge zeigten Scheiben, die nur zwei Schichten aufweisen, eine obere Schicht 180 und eine untere Schicht 182. Die obere Schicht 180 besitzt eine Dicke von ungefähr 2,4 mm und die untere Schicht 182 besitzt eine Dicke von ungefähr 0,6 mm, um eine Gesamtscheibendicke (einschließlich der angehobenen Bereiche) von ungefähr 3,3 mm zu bilden. Die anderen Ausmaße oder Dimensionen der Scheiben sind die selben wie im Beispiel 1. Die obere oder dickere Schicht 180 ist in diesem Fall aus dem schneller verbrennenden Material, d. h. Kupfer(II)-Oxid und Natriumazid aufgebaut und die untere oder dünnere Schicht 182 ist aus dem lang samer verbrennenden Material, d. h. Eisenoxid und Natri umazid aufgebaut. Genauer gesagt, weist die obere Schicht 180 eine Mischung aus 31 : 39 Natriumazid und Kupfer(II)- Oxid auf, und die untere Schicht 182 weist eine Mischung aus 68 : 32 Natriumazid und Eisenoxid (Fe₂O₃) auf, die selben Mischungen, die in Beispiel 1 verwendet wurden.

Die Scheiben 110′ werden gemäß derselben Prozedur wie in Beispiel 1 getestet. Die Verbrennungscharakteristiken der Scheiben gemäß der Fig. 7 und 8 sind in Fig. 9 gezeigt. Bezugnehmend auf Fig. 9 erreichte der Verbrennungsdruck eine Spitze von ungefähr 8481 kPa nach ungefähr 11,25 msec. Die Verbrennung war schnell wie bei der Steuer scheibe und benötigte nur eine abgelaufene Zeit von 5,25 msec zwischen 1% des Verbrennungsspitzendrucks und 95% des Verbrennungsspitzendrucks. Für die Steuerscheiben lag dieser Wert bei 6,4 msec. Für die Testscheiben gemäß Bei spiel 1 lag dieser Wert bei 11 msec. Da die Scheiben die ses Beispiels jedoch eine geringere Menge der Na triumazid/Kupfer (II)-Oxid-Zusammensetzung als die Steuer scheiben gemäß Fig. 6 enthielten, war der Verbren nungsspitzendruck geringer als der, der erreicht wurde mit den Steuerscheiben. Auch weiterhin bezugnehmend auf Fig. 9 fiel der Verbrennungsdruck nach dem Spitzendruck mit einer langsameren Rate ab als bei den Steuerscheiben gemäß Fig. 6. Dies stammt von der Schicht der Natrium azid/Eisenoxid-Mischung.

Diese Charakteristiken der Verbrennungskurve sind in der Tankdruckkurve in Fig. 9 reflektiert. Der Tankdruck hat eine Spitze von ungefähr 341 kPa nach ungefähr 62,85 msec. Die Druckveränderung war wie folgend:

Abgelaufene Zeit
Tankdruck in kPa
5
7,4
10	58,2
20	188,6
30	272,1
40	318,6
50	337,4
60	340,8
70	339,9

Der anfänglich 1% Druckanstieg wurde in ungefähr 4,3 msec erreicht. Der Anstieg von 1% bis 95% des Drucks war nach 38 msec erreicht. Die Tankdruckkurve hatte eine Neigung oder Steigung zwischen 8,1 msec bis 18,1 msec von ungefähr 13,55 kPa/ms. Dies ist eine viel sanftere Stei gung wie bei den Steuerscheiben, die bei ungefähr 18,24 kPa/ms zwischen 6,45 msec und 16,45 msec lagen, jedoch eine steilere Steigung als bei den doppelseitigen Test scheiben gemäß den Fig. 3 und 4, die ungefähr 6,97 kPa/ms zwischen ungefähr 20,8 bis 30,8 msec lag. Der Bereich un ter der Kurve (0 bis 95% Spitzendruck) war 7465,28 (kPa ×ms) in Fig. 9 im Vergleich mit 5456,71 (kPa×ms) für die Steuerscheiben in Fig. 6.

Die maximale Tankgastemperatur war ungefähr 328,94°F.

Dieses Beispiel stellt weiterhin die Möglichkeit dar, die Verbrennungscharakteristiken von Gaserzeugungsscheiben durch Schichten der Scheiben mit schnell verbrennendem und langsam verbrennendem Gaserzeugungsmaterial fein ein zustellen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht auch die Vereinfachung der Gaserzeugungsformel insofern, daß das Mischen von nur zwei Bestandteilen für jede Schicht not wendig ist. Bei Zusammensetzungen des Standes der Technik wurden oft sehr komplexe Formeln verwendet. Zum Beispiel besteht ein derzeitig verwendetes Verfahren darin, einen Verbrennungsverhinderer oder -förderer direkt in das gaserzeugende Material hinzuzufügen, wodurch mindestens drei Teile oder Bestandteile benötigt werden. Zusätzlich zu dem komplizierten Mischen, wenn ein Ver brennungsförderer zu einem Gaserzeugungsmaterial hinzu gefügt wird, bewirkt dies im allgemeinen, daß die Mischung sensibler wird und schwieriger zu pressen ist. Wenn ein Verbrennungsverhinderer dem gaserzeugenden Material hin zugefügt wird, wird die Mischung im allgemeinen schwer zu pressen und die resultierende Scheibe ist schwieriger zu entzünden.

Weiterhin verhindert die vorliegende Erfindung, wie schon oben genannt wurde, die zeitaufwendigen Trocken- oder Aushärtungsschritte, die notwendig sind, in Verbindung mit der Verwendung von Kornüberzügen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht auch die Verwendung eines Metalloxids, das, wenn es verbrennt, schmilzt und schwierig ist von dem Verbrennungsgas herauszufiltern. Kupfer(II)-Oxid ist ein Beispiel eines solchen Metallo xids. Bei der vorliegenden Erfindung bleibt das Eisenoxid in einem gesinterten Zustand nach dem Verbrennen und das Kupfer(II)-Oxid mit einem niedrigeren Schmelzpunkt setzt sich ab oder plattiert sich auf dem gesinterten Material. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß alle der Bestandteile in der Scheibe stick stoffgaserzeugende Bestandteile sind, was die Menge des erzeugten Stickstoffgases optimiert.

Aus der obigen Beschreibung der Erfindung werden sich dem Fachmann Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen ergeben. Solche Verbesserungen, Änderungen und Modifi kationen innerhalb des Fachgebiets werden durch die fol genden Ansprüche abgedeckt.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor. Die vorliegende Erfindung ist ein Materialkörper, der ent zündbar ist zum Erzeugen eines Gases zum Aufblasen eines Airbags. Der Körper weist mindestens zwei Schichten eines gaserzeugenden Materials auf. Eine der Schichten weist eine stickstofferzeugende Zusammensetzung auf, die leicht entzündbar ist und schnell verbrennt. Die andere der Schichten weist eine stickstofferzeugende Zusammensetzung auf, die weniger leicht entzündbar ist und langsamer ver brennt als die eine Schicht.

Claims

1. Einen Materialkörper, der entzündbar ist, zum Er zeugen eines Gases zum Aufblasen eines Airbags oder Gassacks, der folgendes aufweist: mindestens zwei Schichten eines gaserzeugenden Materials; wobei eine der Schichten eine stickstofferzeugende Zusammensetzung aufweist, die leicht entzündet wer den kann und schnell verbrennt und eine zweite der Schichten eine stickstofferzeugende Zusammensetzung aufweist, die weniger leicht ent zündet werden kann als die erste Schicht und lang samer verbrennt als die erste Schicht.

2. Materialkörper nach Anspruch 1, in dem jede der Schichten des gaserzeugenden Materials ein Azid und ein Oxidationsmittel aufweist.

3. Materialkörper nach Anspruch 1 oder 2, in dem das Azid ein Alkalimetallazid ist und das Oxidations mittel von der einen der Schichten ein unterschied liches Oxidationsmittel von dem Oxidationsmittel in der zweiten der Schichten ist.

4. Materialkörper nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, in dem das Azid ein Alkalime tallazid ist und das Oxidationsmittel in jeder der Schichten ein Metalloxid ist, wobei das Metalloxid der einen der Schichten Kupfer(II)-Oxid ist, und das Metalloxid der zweiten der Schichten Eisenoxid ist.

5. Materialkörper nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche insbesondere nach Anspruch 1, der drei Schichten aufweist, wobei die Zwischenschicht aus einem Material hergestellt ist, das langsamer verbrennt als die äußeren Schichten.

6. Materialkörper nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzungen der Schichten so proportioniert sind, daß sie eine abge stufte Verbrennungsdruckkurve vorsehen, in der sich die Gasdruckerhöhung der Verbrennung der äußeren Schichten vor der Verbrennung der inneren Schicht in die Horizontale übergeht.

7. Materialkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der drei Schichten aufweist, wobei die Zwischenschicht eine Schicht eines schneller verbrennenden Materials ist als die äußeren Schichten.

8. Materialkörper nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, wobei der Materialkörper einen zylindrischen Aufbau besitzt und eine Vielzahl von zusammengepreßten Schichten aufweist, wobei sich die Schichten quer zu der Achse des zylindrischen Auf baus erstrecken.

9. Materialkörper nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche in der Form von Scheiben.

10. Materialkörper nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche in der Form von Tabletten oder Pellets.

11. Materialkörper nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, wobei die langsamer verbrennende Zusammensetzung beim Verbrennen einen Sinter oder Sinterkörper bildet, die schneller verbrennende Zu sammensetzung beim Verbrennen ein geschmolzenes Me tall bildet, wobei sich das geschmolzene Metall beim Verbrennen auf dem Sinter der langsamer verbrennen den Zusammensetzung abscheidet oder plattiert.

12. Eine Vorrichtung zum Schützen eines Fahrzeuginsassen während eines Aufpralls oder Zusammenstoßes, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
einen Airbag oder ein Gassack;
Mittel zum Aufblasen des Airbags, die mindestens einen Körper eines gaserzeugenden Materials um fassen, wobei jeder Körper folgendes aufweist:
mindestens zwei Schichten eines gaserzeugenden Mate rials,
wobei eine der Schichten eine stickstofferzeugende Zusammensetzung aufweist, die leicht entzündbar ist und die schnell verbrennt; und
wobei eine zweite der Schichten eine stickstoffer zeugende Zusammensetzung aufweist, die weniger leicht entzündbar ist als die erste Schicht und langsamer verbrennt als die erste Schicht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei jede der Schich ten des gaserzeugenden Materials ein Azid und ein Oxidationsmittel aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Azid ein Alkalimetallazid ist und das Oxidationsmittel der einen der Schichten ein unterschiedliches Oxi dationsmittel von dem Oxidationsmittel der zweiten der Schichten ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Azid ein Alkalimetallazid ist und das Oxida tionsmittel in jeder der Schichten ein Metalloxid ist, wobei das Metalloxid der einen der Schichten Kupfer(II)-Oxid ist und das Metalloxid der zweiten der Schichten Eisenoxid ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Vorrichtung drei Schichten aufweist, wobei die Zwischenschicht aus einem langsamer verbrennenden Material wie die äußeren Schichten aufgebaut ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die Zusammensetzungen der Schichten so proportio niert sind, daß sie eine abgestufte Verbrennungs druckkurve vorsehen, in der die Gasdruckerhöhung von der Verbrennung der äußeren Schichten vor der Ver brennung der inneren Schicht in die Horizontale übergeht.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Vorrichtung drei Schichten aufweist, wobei die Zwischenschicht eine Schicht eines schneller ver brennenden Materials ist als die äußeren Schichten.

19. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei jeder Körper einen zylindrischen Aufbau besitzt und eine Vielzahl von zusammengepreßten Schichten aufweist, wobei sich die Schichten quer zu der Achse des zylindrischen Aufbaus erstrecken.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Körper die Form von Scheiben besitzt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Körper die Form von Tabletten oder Pellets besitzt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, wobei die langsamer verbrennende Zusammensetzung beim Ver brennen einen Sinter oder Sinterkörper bildet und die schneller verbrennende Zusammensetzung beim Ver brennen ein geschmolzenes Metall bildet, wobei sich das geschmolzene Metall beim Verbrennen auf dem Sin ter der langsamer verbrennenden Zusammensetzung ab scheidet oder plattiert.