KR100209119B1 - 팽창성 충격쿠션체 용의 관형 가스발생장치 - Google Patents

팽창성 충격쿠션체 용의 관형 가스발생장치 Download PDF

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빌프리트 슐쯔; 요아힘 메옐; 롤란트 자이페르트;위르겐 침머만;요제프 발크;한스-하.마이어
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Abstract

가스발생장치(10)에는 상기 동축선상에 설치되는 외측튜브(12) 및 내측튜브(16)가 제공된다. 압력가스발생 충진재가 내측튜브(16)내에 수용되어지고, 상기 충진재는 점화유니트에 의해 점화된다. 가스발생장치(10)의 양측단부는 밀폐커버(28)에 의해 기밀방식으로 폐쇄되어지고, 상기 밀폐커버(28)는 외측튜브(12)의 단부(32)에 의해 측면가장자리가 둘러 싸여지게 된다. 밀폐커버(28)의 내측에는 내측튜브(16)의 단부가 끼워져 결합되는 요홈부(38)가 형성된다. 상기 요홈부(38)는 외측튜브(12)와 내측튜브(16)를 중심을 맞추어 지지시켜준다.
밀폐커버(28)에는 또한 원주홈(46)이 제공되어 있는데, 이 원주홈(46)에는 안쪽으로 배향되고 노칭공구(47)에 의해 여러번 노칭됨으로써 형성되는 돌출부들이 결합되어지고, 상기 돌출부들은 외측튜브(12)의 단부(32)의 내측원주둘레 표면부상에 배열 형성된다.

Description

팽창성 충격쿠션체 용의 관형가스 발생장치
제1도는 가스발생장치의 길이방향으로 부분단면을 취한 외관도이다.
제2도는 제1도에 따른 가스발생장치의 끝단부를 나타낸 단면도이다.
제3도는 제2도의 선 III-III을 따라 취한 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 관형가스발생장치 12 : 외측튜브
14,18 : 가스배출구멍 16 : 내측튜브
20 : 중간챔버 24 : 펠리트
28 : 밀폐커버 36 : 밀봉링
38 : 요홈부 42, 44 : 돌출부
46 : 원주홈
본 발명은 가스발생장치에 관한 것으로서, 특히 팽창성 충격쿠션체 용의 관형가스 발생장치에 관한 것이다.
(관형)가스발생장치는 미합중국 특허 제40 05 876호에 개시되어 있으며, 이 가스발생장치는, 벽부분(외피)에 가스배출구멍들이 형성되어 있고 양단부가 폐쇄되어지는, 외측튜브를 포함하고 있다. 이 외측튜브안에는 내측튜브가 배치되고, 이 내측튜브의 외피에는 역시 가스배출구멍들이 형성되어있으며, 이 내측튜브의 외경은 상기 외측튜브의 내경보다 작게 되고, 따라서 상기 두 튜브 사이에는 반경방향으로 중간챔버가 형성되며, 이 중간챔버에는 여과필터 및 냉각와이어 그물망이 설치되어져 있게된다. 상기 외측튜브의 축선길이보다 작은 축선 길이를 갖는 상기 내측튜브안에는 예를들어 펠리트 형태로서 점화유니트에 의해 점화되어지는 (압력)가스발생재(압력가스 발생충진재라고도 함)가 채워져 수용된다. 상기 가스발생재가 점화되면서 발생되는 가스는 상기 내측튜브의 가스배출구멍을 통과하며 흘러 상기 여과필터를 거쳐 상기 외측커버의 배출구멍을 통하여 외부로 방출된다. 이러한 가스발생장치는, 충격보호 가스쿠션체용으로써 사용되는 경우, 절첩식 섬유재, 정확히는 팽창성 가스쿠션체에 의해 둘러싸여져 폐쇄된 하우징의 한쪽 개방부내에 설치된다.
상기 두 튜브의 축선방향 일단부에는 상기 양 튜브와 결합되는 밀폐커버가 설치되고, 상기 밀폐커버의 일측단부는 외측튜브에 둘러 싸여지도록 구성된다. 상기 밀폐커버의 원주둘레표면부에는 원주홈이 형성되어져 있고, 이 원주홈은 상기 외측튜브가 파여져 조여지는 부분에 상응하게 형성된다. 상기 밀폐커버의 내측에는 상기 내측튜브의 축선방향 단부가 끼워지는 요부가 형성된다. 상기 가스발생충진재의 점화에 따라, 비교적 높은 압력이 상기 내측튜브 및 상기 양 튜브사이의 중간챔버내에서 발생하게 된다. 전술한 바와같이 상기 외측튜브에 설치된 상기 밀폐커버가 상기 높은 압력에 대해 견딜수 있어야만 한다. 상기 원주홈이 원호형태를 이루고 수축작용에 기인되어 원주둘레부가 내측으로 돌출될 수 있음으로 해서, 압력작용에 의해 기울어질 수 있게되는 상기 밀폐커버는 외측 튜브로부터 밀착결합관계가 느슨해지게 될 위험이 있게되며, 이는 가스발생장치 둘레로 배치되는 유니트들에 위험을 미치게 할 수도 있게된다. 느슨해진 상기 밀폐커버를 통해 배출되는 가스는 정화되지 않게되고, 따라서 연소찌꺼기가 존재하며, 이로써 또한 위험이 유발되어질 수 있게 된다. 그리고, 상기 밀폐커버의 느슨해짐은 연소과정 및 가스형태 형성에 있어 나쁜영향을 끼치게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 밀폐커버가 기울어져 경사지게 되는 경우일지라도 이 밀폐커버가 외측튜브의 축단부에서 느슨해짐이 없이 견고하게 고정 결합되어질 수 있게된, 가스발생장치, 특히 팽창성 충격 쿠션체용의 관형가스 발생장치를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적을 성취하기 위하여 아래와 같은 특징을 갖는 가스발생장치가 제안된다.
-외측튜브와,
-상기 외측튜브가 부분적으로 밀폐커버의 측면을 따라 둘러싸도록 구성되어 상기 외측튜브의 양단부에 설치되는 상기 밀폐커버와,
-밀폐커버를 둘러싸는 외측튜브의 단부안쪽으로 배향되어 돌출되는 돌출부들이 수용되어지도록, 상기 밀폐커버의 원주표면부상에 형성된 원주홈을 구비하고,
-상기 돌출부들은 각각 상기 밀폐커버의 상기 원주홈부분에서 상기 밀폐커버를 둘러싸고 있는 상기 외측튜브의 단부를 여러번에 걸쳐 노칭공정을 행함으로써 상기 외측튜브를 내측으로 변형시켜 V자형상으로 펀칭하여 형성된다.
상기 돌출부들은, 본 발명에 따라서, 노칭공구를 통하여 외측튜브의 단부를 여러번에 걸쳐 노칭작업을 행함으로써 형성된다. 노칭 또는 펀칭공구를 통하여 외측튜브를 쐐기 형상으로 프레싱함으로써, 외측튜브의 단면에 있어서는 V자형상으로 보여지는 돌출부들이 부분적인 튜브의 변형에 의해 형성되어진다.
상기 돌출부의 밑부분은 한점을 향해 경사지게 되고 밀폐커버의 원주홈의 베이스부에 안착된다. 외측튜브에 노칭작업을 행하면, 웨브부분들이 또한 동시에 외측 튜브로부터 펀칭되어진다. 이 과정에서, 밀페커버는 이 펀칭부를 발생시키기위한 모울드를 형성한다. 따라서, 상기 돌출부의 축선방향 폭의 크기는 밀폐커버내의 원주홈의 크기와 동일하게 된다. 이와같은 방식으로써, 밀폐커버의 반경방향 및 축선방향 유동이 방지되고, 따라서 외측튜브에 대한 내측튜브의 유동이 방지된다.
내측으로 삽입되는 밀폐커버를 갖는 외측튜브의 단부를 여러부분에 걸쳐 노칭작업을 행함으로써 발생되는 돌출부들의 형성에 따른 잇점은, 관형가스 발생장치의 길이방향에 비하여 상기 돌출부의 반경방향측 표면이 원주홈의 반경방향측 표면에 안착된다는 것이다. 이 때, 원주홈은, 그의 바닥부분이 원주둘레를 따라 연장되고 그의 반경방향쪽의 내측표면은 상기 바닥부와 직각으로 연장하는 형태로서, 사각단부형상을 갖는다. 가스발생 추진재의 연소에 따라 발생하는 것과 같이 밀폐커버에 축선방향력이 가해지게 되면, 돌출부들과 원주홈사이의 접촉표면은 상기 축선방향력에 대하여 횡단방향으로 연장되기 때문에 반경방향으로는 상기 돌출부상에 어떠한 상기 축선방향력의 분력도 작용하지 않게 된다. 밀페커버의 경사짐 또는 축선방향유동에 따라 돌출부들은 따라서 전단력을 받게되는데, 이러한 전단응력은 또한 외측튜브의 노칭작업에 의해 형성되는 상기 돌출부들에 의해 특히 효과적으로 대응된다.
상기 외측튜브는, 바람직하게, 그의 단부에서 상기 밀폐커버이상으로 연장돌출되어 상기 밀폐커버의 가장자리부분을 둘러싸며 플랜지 결합을 이루도록 형성된다. 상기 외측튜브의 단부의 연장돌출부내에 상기 밀폐커버가 배치됨으로써, 추가의 결합력이 상기 밀폐커버에 가해지게 된다. 또한, 견고성이 상승되고, 따라서 밀폐커버와 외측튜브사이의 결합강도가 상승되어진다. 상기 외측튜브단부의 플랜지 결합은 밀폐커버가 경사지게 되는 경우 외측튜브단부의 저항능력을 상승시키는 쪽으로 잇점이 있게 작용하게 되는데, 이는 확장된 굽힘높이가 튜브단부에서 얻어지고 이어서 상기 밀폐커버가 경사지게 될 때 상기 외측튜브의 확장됨에 대해 반응작용을 하게 되기 때문이다.
외측튜브와 내측튜브의 이중튜브구성을 갖고 또한 상기 외측튜브상에 밀폐커버를 본 발명에 따라 고정설치함과 함께, 상기 밀폐커버가 상기 내측 튜브의 단부와 면접하는 그의 내측상에서 원주홈부를 형성시켜 구비하고, 이 원주홈부안으로 가스발생재를 수용하고 있는 상기 내측튜브의 단부가 끼워지게 되며, 일측단부에서 상기 내측튜브를 둘러싸게 된다.
이제, 첨부된 도면을 참조로 한 바람직한 구체적 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도에는 특히 자동차 에어백용의 관형가스발생장치(10)를 부분단면을 취해 나타낸 외관정면도가 도시되어져 있다. 관형가스발생장치(10)에는 금속재 외측튜브(12)가 외피로 둘러싸여져 형성되어 있고, 상기 외피에는 다수개의 가스배출구멍(14)들이 형성되어 있다. 가스배출구멍(14)들은 외측튜브(12)의 4개의 원주둘레선을 따라 균등하게 분포되며 형성된다. 가스배출구멍(14)들은 외측튜브(12)의 중앙부분에 분포된다. 외측튜브(12)내에는 동심축선상에 역시 금속재의 내측튜브(16)가 수용되어져 형성되어 있다. 내측튜브(16)의 외피의 축선방향 끝단부분에는 또한 가스배출구멍(18)들이 다수개 형성되어 두 개의 원주둘레선을 따라 균등하게 분포되어져 있다. 따라서, 외측튜브(12)의 가스배출구멍(14)들과 내측튜브(16)의 가스배출구멍(18)들 사이는 축선방향으로 간격이 형성되며 떨어져 있게된다.
내측튜브(16)의 외경은 외측튜브(12)의 내경보다 작다. 따라서, 외측튜브(12)와 내측튜브(16)의 반경방향으로의 사이에는 환상의 중간챔버(20)가 형성되어 있다. 환상의 중간챔버(20)에는, 내측튜브(16)의 가스배출구멍(18) 형성부와 외측튜브(12)의 가스배출구멍(14) 형성부사이에, 고등급강선이 형성된 매트로 이루어진 금속재 여과팩(22)이 설치된다.
내측튜브(16)내에는, 연소과정중에 압력가스를 발생시키는, 나트륨을 베이스로한 가스발생재로 채워진다. 압력가스발생 충전물이라고도 지칭되는 가스발생재는 소위 펠리트(24)의 형태로 형성되며, 이 펠리트(24)들이 내측튜브(16)안에 무질서하게 수용되어진다. 압력가스 발생충전물을 점화시키기 위한 전기점화장치(26)가 내측튜브(16) 및 외측튜브(12) 양쪽 모두에 고정설치되어 내측튜브(16)에 형성된 구멍을 통해 내측튜브안으로 연장하게 된다.
가스발생장치(10)의 외측튜브(12)의 양쪽 끝단부들은 원판형태의 밀폐커버(28)로써 닫혀져 밀폐되어지고, 내측튜브(16)의 양단부에는 스프링 탄성력이 있고 압축성이 있는 세라믹 펠트 또는 세라믹 섬유재로 형성되는 원판부재(27)가 내측튜브(16)의 내측단면전체를 차지하며 설치되어 한쪽면은 펠리트(24)들과 면접하며 지지되고, 반대쪽편은 밀폐커버(28)에 의해 지지되어 구성됨으로서 펠리트(24)들을 스프링력을 통하여 지지 및 유지시키도록 작용하게 된다. 금속재의 밀폐커버(28)는 전술한 바와같이 원판부재(27)와의 상호작용을 통하여 내측튜브(16)를 위치시키고 지지하게 된다.
제1도에 도시된 가스발생장치(10)의 작용을 설명한다. 전기점화장치(26)는, 이 실시예에서는, 뇌관재가 포함된 소위 레이어 브리지 점화기(layer bridge igniter)로써 형성되어 일정한 전기펄스에 의해 점화된다. 팽창성 충격쿠션체 용의 압력가스발생장치로서 제1도에 도시된 관형가스발생장치에 있어서는, 상기 전기펄스가, 예를들어 다른 어떤 물체와 차량이 충돌했을 경우, 관성스위치의 폐쇄에 의해 전기점화장치(26)에 인가된다. 전기점화장치(26)내에서는, 소위 부스터 충전물이 점화되고 그다음 이 과정에서 생성된 점화증기물질(불꽃, 가스, 고온연소생성물)들이 전기점화장치(26)에 제공된 구멍(25)을 통하여 내측튜브(16)의 내측챔버안으로 도달되며, 이 내측챔버에서 점화추진충전물 및 펠리트(24)들을 균일하고 동시적으로 점화시키게 된다. 내측튜브(16)내에서 펠리트 형태의 가스발생재가 약 200 바아의 압력을 가지며 가스로 생성되어지게 된다. 약95%가 질소로 형성되는 고온가스는 내측튜브(16)의 양단부에 형성되어있는 가스배출구멍(18)들을 통하여 여과팩(22)에 도달하여 냉각되고 고형 미립자들이 세정되며 그리고 응축된 다음 외측튜브(12)의 가스배출구멍(14)들을 통해 외부로 배출된다. 이 때, 관형가스발생장치(10)는 60dm3의 시험체적에서 약 30ms 동안에 약 3바아의 가스압력을 갖는 가스를 발생시키게 된다.
제2도 및 제3도에는 밀폐커버(28)와 외측튜브(12) 및 내측튜브(16) 사이의 결합상태가 상세히 나타내져 있다. 제2도에서는 간단히 나타내기 위하여 펠리트(24)과 압축성 원판부재(27)는 도시되지 않았다. 제2도 및 제3도에 도시된 밀폐커버(28)는 원판의 형태를 이루고, 외측튜브의 단부(30)안으로 끼워 넣어져 설치된다. 이로써 외측튜브(12)의 단부(32)가 밀폐커버(28)의 측면 가장자리부를 둘러싸게 된다. 밀폐커버(28)이상으로 돌출되는 외측튜브(12)의 단부는 밀폐커버(28)의 측면 가장자리부(34)에서 플랜지방식으로 결합된다. 외측튜브(12)의 내측표면에 대하여 밀폐커버(28)의 기밀 밀폐상태가 이루어지도록 하기 위하여, 밀봉링(36)이 밀폐커버(28)의 원주둘레 표면안으로 설치되어진다.
내측튜브(16)와 면접하게되는 밀폐커버(28)의 내측에는 원통형 요홈부(38)가 형성된다. 요홈부(38)는 밀폐커버(28)와 동심을 이루고 외측으로부터 내측튜브(16)의 단부(40)를 둘러싸게 된다. 내측튜브(16)는 그의 단부(40)가 상기 요홈부(38)에 끼워 넣어져 결합되고, 상기 단부(40)의 환상의 전단표면부가 상기 요홈부(38)의 바닥부 또는 베이스부에 면접되며, 그 다음, 상기 단부(40) 부분이 상기 요홈부(38)의 내측 원주둘레면과 접착되어진다. 내측튜브(16)는 밀폐커버(28)에 의해 중심이 맞추어져 고정되고, 외측튜브(12)에 대한 내측튜브(16)의 반경방향유동이 방지된다.
밀폐커버(28)의 내측에 요홈부(38)을 형성시킴으로써, 밀폐커버(28)에는 환상의 원통형 돌출부(42)가 형성되고, 이 돌출부(42)의 환상형태의 두께는 양 튜브사이의 반경방향 간격과 같거나 약간 더 크게된다. 이와같은 돌출부(42)에 의해, 압력가스발생에 의해 형성되고 내측튜브(16)에 작용하게되는 반경방향의 힘이 외측튜브(12)로 전달되고, 이로써 돌출부(42)를 통하여 가스발생장치(10)의 단부들의 안정성이 상승되어진다.
밀폐커버(28)의 측면가장자리부(34)가 외측튜브(12)의 단부에 의해 플랜지 결합됨과 함께, 밀폐커버(28)는 외측튜브(12)의 내측상에서 V자 형상으로 안쪽으로 돌출형성되는 돌출부(44)들에 의해 추가적으로 외측튜브(12)와 결합된다. 안쪽으로 돌출형성되는 상기 돌출부(44)들은 환상의 원주홈(46)안으로 끼워져 설치되고, 상기 원주홈(46)은 밀폐커버(28)의 외측 원주표면과 결합된다. 원주홈(46)은 사각형태의 단면을 갖고, 이러한 형태는 원주둘레 방향으로 연장하는 홈 베이스부(48)와 이 홈 베이스부에 수직을 이루고 관형가스발생장치(10)의 길이방향에 관해 반경방향으로 연장되는 내측면(50)에 의해 한정되어진다. 원주홈(46)의 폭은, 따라서, 돌출부(44)의 축선방향폭과 동일하게 된다. 돌출부(44)들은 외측튜브(12)의 단부(32)에서 그의 원주둘레부에 균등간격으로 분포되어 배치된다. 일점을 향해 경사지는 V자형태의 돌출부(44)의 하단부는 원주홈(46)의 바닥부 또는 베이스부(48)상에 놓여지게 된다. 따라서, 상기 돌출부(44)는 외측튜브(12)에 대한 밀폐커버(28)의 반경방향으로의 유동을 방지해 주게되고, 이어서 외측튜브(12)에 대한 내측튜브(16)의 반경방향으로의 유동을 방지해 주게된다. 내측튜브(16)의 단부(40)가 밀폐커버(28)의 요홈부(38)에 끼워 넣어지고, 원주홈(46)내에 결합되는 돌출부(44)들에 의해 밀폐커버(28)가 외측튜브(12)와 결합됨으로써 상기 양 튜브가 서로에 대해 반경방향으로의 유동이 방지된다.
원주홈(46)은 요홈부(38)와 축선방향의 간격을 갖는데, 상기 요홈부(38)가 돌출부(42) 부분에 형성되지는 않지만 이 돌출부(42) 부분으로부터 이격되어 형성되고 외측튜브(12)의 축선방향 단부방향으로 이동되어 배치된다.
제2도 및 제3도에 도시된 돌출부(44)들은 밀폐커버(28)가 삽입설치된 후, 제2도에 도시된 바와같은 노칭공구(47)에 의해 외측튜브의 단부(32)를 노칭시킴으로서 형성된다. 이로써, 제3도에 도시된 바와같이 여러개의 V자형상 돌출부(44)들이 단부(32)의 가상적인 환상의 원주둘레선을 따라 외측튜브(12)의 외피에 형성되고, 상기 외피는 외측튜브(12)의 단부(32)에서 부분변형되어진다. 상기 외피가 쐐기형태로 변형됨과 함께 V자 형상의 돌출부(44)들이 외측튜브의 노칭 또는 펀칭작업에 의해 형성되어지게 되는 가상적인 원주둘레선을 따라 외측튜브(12)의 원주둘레부(52)가 펀칭되어지게 된다. 외측튜브(12)를 노칭시켜 V자 형상의 돌출부(44)들을 형성시키는 과정에서, 동시에 밀폐커버(28)가 노칭되고, 돌출부(44)의 좁은 측면부(54)가 가스발생장치(10)의 길이방향에 대해 가로지르는 방향, 따라서, 외측튜브(12)의 축선방향에 대해 반경방향으로 연장되어지게 형성된다. 돌출부(44)의 상기 측면부(54)(또한, 충격에너지부를 형성함)는 원주홈(46)의 내측표면(50)에 놓여지게 된다. 따라서, 가스발생재의 점화 및 연소시에 있어서 밀폐커버상에 축선방향으로 힘이 작용하게 되면 돌출부(44)들은 전단작용를 받게 된다. 이때, 그러나 V자 형상의 돌출부(44)들은 상기 전단력에 대해 신뢰성있게 대응할 수 있게 된다. 상기 플랜지 이음부(34)가 외측튜브(12)의 단부(32)를 강화시켜주고, 또한 밀폐커버(28)가 경사지게 되는 것을 어렵게 해준다.

Claims (3)

  1. 가스발생장치, 특히 팽창성 충격 쿠션체 용의 관형가스 발생장치로서,
    -외측튜브(12)와, -상기 외측튜브(12)의 양단부(30)에 설치되고, 상기 외측튜브(12)가 부분적으로 둘러싸도록 되는 밀폐커버(28)와, -상기 밀폐커버(28)의 원주둘레 표면상에 형성되고, 상기 밀폐커버(28)를 둘러싸며 상기 외측튜브(12)의 단부(32)에서 안쪽으로 배향되어 설치되는 돌출부(44)들이 수용되는 원주홈(46)을 포함 구성하고, -상기 돌출부(44)들이 밀폐커버(28)의 원주홈(36)부분에서 상기 밀폐커버(28)를 둘러싸며 상기 외측튜브(12)의 단부(32)부분을 여러번 노칭시킴으로써 안쪽으로 배향하여 V자형상의 외측튜브 변형이 이루어지도록 펀칭되어 형성되는 것을, 특징으로 하는 관형가스발생장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외측튜브(12)가 그의 단부에서 밀폐커버(28) 이상으로 연장하고, 환상의 돌출플랜지부(34)가 상기 밀폐커버(28)의 둘레가장자리 부위에 덮혀지는 것을 특징으로 하는 관형가스발생장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 외측튜브(12)내에 가스발생재(24)가 담겨지는 내측튜브(16)가 배치되고, 각 밀폐커버(28)의 상기 내측튜브(16)의 단부와 면접하는 내측부에 요홈부(38)가 형성되며, 상기 요홈부(38)안으로 상기 내측튜브(16)의 단부(40)가 끼워져 상기 내측튜브(16)의 단부를 상기 요홈부(38)가 둘러싸도록 구성된 것을 특징으로 하는 관형가스발생장치.
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