KR100210500B1 - 승객 보호장치용 액체 추진제 팽창기 - Google Patents

승객 보호장치용 액체 추진제 팽창기 Download PDF

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KR100210500B1 KR1019910012514A KR910012514A KR100210500B1 KR 100210500 B1 KR100210500 B1 KR 100210500B1 KR 1019910012514 A KR1019910012514 A KR 1019910012514A KR 910012514 A KR910012514 A KR 910012514A KR 100210500 B1 KR100210500 B1 KR 100210500B1
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제이 엘. 차스킨, 버나드 스나이더, 아더엠. 킹
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Abstract

자동차내의 승객 보호장치용 안전빽과 같은 팽창부재를 전개시키기 위해, 액체 추진제가 저장통으로부터 반응실내로 출구를 통해 배출되는바, 상기 출구는 상기 저장통의 벽내의 파괴되기 쉬운 압력 작용점에 형성되어 있으며, 폭발성 장약의 폭발에 의해 점화되는 상기 액체 추진제는 발열 반응에 의해 비-독성의 팽창 가스를 발생시킨다.

Description

승객 보호장치용 액체 추진제 팽창기
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 승객 보호장치의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 안전백 14 : 반응실
24 : 용기 단부벽 26 : 통로
28 : 차폐재 32 : 저장통
42, 60 : 플러그 40 : 전기 뇌관
52 : 액체 추진제 54 : 플런저
56 : 기폭장약 58 : 출구
본 발명은 안전장치에 관한 것으로서, 특히, 자동식 보호장치에 관한 것이다. 자동식 보호장치는 교통사고에 수반되는 승객의 치명적인 부상을 방지하기 위해 팽창가능한 안전빽(safety bag)을 사용한다.
자동식 보호장치란 상기 장치를 작동시키는데 승객의 아무런 행동도 요구하지 않는 것(통상의 안전 벨트 같은 것)인 반면에 반자동식 보호장치란 상기 장치를 작동시키는데 승객의 의식적 노력을 요구 하는 것으로서, 자동식 보호 장치는 정부기관, 보험업계, 소비자의 압력에 의해 보다 폭넓게 자동차에 장착되고 있는 중이다. 경험 및 실험에 비추어볼 때 가장 효과적인 자동식 승객 보호 방법은 급격하게(백분의 몇 초 정도로) 안전백을 팽창시키는 것으로서, 상기 팽창은 고속충돌사고시 발생되는 자동차 속도의 급격한 변화에 자동적으로 반응하는 것이다. 팽창된 안전빽은 승객을 좌석에 고정시키며, 치명적인 부상을 방지하기에 충분한 기간동안 사고로 인한 충격을 완화시킨다.
적시에 안전빽을 팽창시키기 위한 기구에는 기본적으로 두가지 유형이 있다. 첫 번째는 용기내에 고압의 액화가스를 저장하는 방식이다. 충돌시에, 상기 액화가스는 분출되어 그것의 가스 상태로 전환됨으로써 안전빽을 팽창시킨다. 이 방식에는 몇가지 결점이 있다. 상기 가스형성 액체를 취급하기 위한 기계요소의 부피 및 무게가 너무 크며, 따라서 상기 안전 장치를 자동차의 운전대 및 계기판에 장착하기가 어렵고 그것에 드는 비용 역시 만만치 않다. 또한, 급격하게 변화하는 주변조건하에서 오랜기간동안 저장물을 원상태로 보존시키는 것은 대단히 어려운 문제이다. 게다가, 가장 효과적이며 실용적인 가스발생용 액체는 프레온과 같은 클로로 플루오로카본이며, 이 프레온 가스는 환경 파괴의 주범중 하나이다.
그래서, 액화가스의 방출을 통한 안전빽 팽창방법은 가연성 추진제를 사용하는 방법으로 대치되었는바, 상기 가연성 추진제는 발열 반응에 의해 가스의 체적이 급속하게 커질 수 있게 하는 것이다. 지금까지, 상기 추진제는 고체 또는 과립 형태로서 변함없이 사용되어 왔는 바, 상기 형태는 저 에너지 성분으로 이루어져 있으며, 상기 성분으로는 알칼리 금속 아지드화물, 산화 제2 구리, 질화붕소등이 있다. 상기 고체 추진제는 압력하에 저장될 필요가 없으며, 시간의 경과 및 주위 환경의 변화에 대하여 안정성이 있으며, 자동식 보호장치내에 장착하기도 편리하다. 그러나, 이러한 형태의 고체 추진제를 사용하는 데에도 커다란 결점이 있는바, 즉, 발생가스에는 독성 부산물 및 분진 문제가 따르게 된다. 그래서, 상기 안전빽 팽창용 가스는 우선 여과에 의하여 독성 부산물을 제거하고 또한 연소분진물도 수거해야만 한다. 상기 연소 분진물은 상기 안전빽을 태워서 구멍을 낼 수도 있다. 이러한 필터들은 자동식 보호장치의 크기, 중량 및 비용을 증가시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 발열 반응으로 대용량의 가스를 발생시켜 팽창가능 부재를 전개시키기 위한 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 자동차내의 승객 보호용 안전빽을 급속히 팽창시키기 위한 상기 특성의 장치를 제공하는 것이다.
또다른 목적은, 발생가스가 잠재적인 유독성 부산물이 전혀 없는 상기 특성의 승객 보호장치를 제공하는 것이다.
또다른 목적은, 단순한 구조, 가벼운 중량, 소형, 조작 신뢰성을 갖는 상기 특성의 장치를 제공하는 것이다.
기타 본 발명의 목적중에는 자명한 것도 있고 이하의 설명으로부터 알 수 있는 것도 있다.
본 발명에 의하면, 자동차용 자동식 보호장치가 제공되는바, 상기 장치는 안전빽을 포함하며, 상기 안전빽을 교통사고에 수반되는 충돌의 순간에 팽창되어 승객을 부상으로부터 보호한다. 안전빽은 가스의 급격한 생성에 의해 팽창되며, 상기 가스는 가연성 추진제를 포함하는 발열반응을 통해 생성된다. 본 발명의 주목할 만한 특징은 상기 가연성 추진제가 앞서의 경우처럼 고체상태의 추진제가 아니고 액체상태의 추진제라고 하는 점으로서, 본 명세서에는 단일성 추진제로서 개시되어 있다.
상기 액체 추진제는 기밀 밀봉된 용기내에 저장되며, 상기 용기는 접힌 안전빽의 입구에서 밀봉된 반응실내에 배치된다. 고속충돌 교통사고가 일어난 경우, 소량의 폭발성 기폭 장약이 폭발되어 상기 액체 추진제를 가압하는데, 상기 액체 추진제는 상기 용기 벽내의 출구를 통해 상기 반응실내로 분출되는바, 상기 용기벽은 평상시에는 부서지기 쉬운 시일부재로 폐쇄되어 있다. 상기 반응실내의 액체 추진제는 연소기폭 장약에 의해 제어된 방식으로 발화되어 발열반응에 의해 대용량의 가스를 급속하게 발생시키되, 상기 가스는 반응실 벽내의 통공을 통해 유출되어 상기 안전빽을 팽창시킨다.
따라서, 본 발명에는 구조적 특징, 요소의 조합 및 각 부분의 배열, 그리고 이하에 설명된 바와같은 모든 것들이 포함될 것이며, 본 발명의 범위가 첨부된 청구범위에 표시될 것이다.
본 발명의 본질 및 목적이 완전하게 이해되도록 하기 위하여 한 장의 도면이 사용되는바, 상기 도면은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 승객 보호 장치의 단면도이다.
제1도를 참조하면, 본 발명의 승객 보호 장치는 참조번호(10)로 일괄 표시된 팽창기를 포함하고 있는 것으로 도시되어 있는바, 상기 팽창기는 접혀진 상태로 도시된 안전빽(12)을 팽창시키기 위한 것이다. 상기 팽창기(10)는 뒤집힌 냄비 형상의 용기(16) 및 단부 뚜껑(18)에 의해 규정되는 반응실(14)을 포함한다. 상기 용기 측벽의 아래쪽 가장자리부는 외향으로 절곡되어 원형의 플랜지(17)를 제공하고 있으며, 일련의 리벳(20)에 의해서 단부 뚜껑에 대해 고정되어 있다. 팽창기를 안전빽에 대해 밀봉시키기 위해, 상기 빽의 개구, 즉, 입구 둘레의 가장자리부(21)는 용기의 플랜지부와 단부 뚜껑사이에 고정된다. 상기 빽의 재료는 통상적인 것, 예를들면, 네오프렌 또는 실리콘으로 피복된 나일론이다. 상기 용기 및 단부 뚜껑의 재료는 적어도 10KPSI 압력에 견디기에 충분한 두께의 합금강일 수도 있다. 용기 및 단부 뚜껑의 연결부 앞의 장소에는 유체 시일(22)이 위치되어 유체의 누출을 억제한다. 빽 내부의 유체 연통을 제공하기 위하여, 용기 단부벽(24)은 통로의 원형 어레이를 구비하는바; 도면에는 총 8개의 통로중 2개만이 참조번호(26)로 도시되어 있다. 이 통로들은, 평상시에는, 열 차폐재(28)로 덮혀 있는바, 상기 차폐재(28)는 단부벽(24)의 외면에 살짝 부착되어 있는 것이다.
용기-단부뚜껑 조립체에 장착된 것은 추진제-기폭 모듈로서, 참조번호(30)로 일괄 도시되어 있으며, 튜브형 저장통(32)을 포함하는바, 상기 저장통(32)의 개방단부는 형철(swage) 및 용접 접합부와 같은 적절한 수단에 의해 플러그(34)의 상단부내에 제공된 요부(33)내에 부착된다. 가스켓(34)이 유체 시일로서 본 접합부에 설치될 수도 있다. 상기 플러그에는 모듈 장착용 나선(36)이 파여 있는바, 상기 나선(36)은 단부 뚜껑(18)의 중앙부에 있는 나사형 통공(37)과 결합된다. 상기 플러그는 또한 중앙 관통 구멍(38)을 구비하며, 상기 중앙관통 구멍(38)은 전기 뇌관(40)을 수납할 수 있도록 그에 대응하는 형상을 가지며 나선이 파여져 플러그를 받아들이는바, 상기 플러그(42)는 하나의 전극(44)을 상기 뇌관에 인입시키는 것이다. 또다른 전극(46)은 상기 플러그의 몸체에서 전기적으로 종단된다. 상기 전극들은 관성 스위치(50)를 통해 자동차 배터리(48)에 연결된다. 상기 관성 스위치(50)는 충격 감지 스위치로서 평상시에는 개방되어 있다.
저장통(32)내에 저장된 것은, 수산화 암모늄 질산염을 주원료로 하는 액상의 단일성 추진제와 같은, 소정량의 액체 추진제(52)이다. 상기 저장소의 하단부내에 미끄럼 수납되는 것은 반구형 피스톤, 즉, 플런저(54)로서, 상기 뇌관(40)위에 플러그 구멍(38)의 단부와 함께 공동부(55)를 제공하여 기폭 장약(56)을 수납하며, 스위치(50)가 폐쇄되는 경우 상기 기폭 장약은 뇌관에 의해 폭발될 수 있는 것이다. 상기 기폭 장약은, 예를들면, 무연(smokeless) 분말, 액체 추진제등으로 구성될 수 있다. 전기 뇌관(40)은, 폭발형 브리지-와이어를 모든 전기 전도성 화학 혼합물등과 같은 여러 가지 기존 방법을 사용할 수 있다. 상기 화학 혼합물로는 스티픈산납등과 같은 것들이 있다.
스위치(50)에 의해 감지되는 고속 충돌사고시에 안전빽(12)을 팽창시키기 위해, 뇌관(40)은 기폭 장약(56)을 폭발시키며, 플런저(54)는 상향 구동되어 저장통(32)내의 액체 추진제를 가압시킨다. 그 결과, 액체 추진제는 저장통벽내의 복수개의 출구(58)를 통해 반응실(14)내로 분출된다. 상기 저장통벽은 평상시에는 파괴 가능한 플러그(60)로 밀봉되어 있다. 이들 플러그는, 예를들면 RTV 실리콘 밀봉제로 이루어질 수도 있다. 이 플러그는 저장통 벽내에 파괴되기 쉬운 압력 포인트를 기계 가공함에 의해서 만드는 것이 바람직하다. 이 압력 포인트는 가압된 액체 추진제에 의해 파괴되어 출구(58)를 생성한다. 이런 출구들은 관상 저장통의 길이 방향을 따라 분포되며, 반응실(14)내의 액체 추진제는 플런저(54)가 저장통의 길이를 따라 연속적인 출구를 지나면서 상향 가압되는 방식으로 가연성 기폭 장약 물질에 노출된다. 액체 추진제를 발화시키는 가연성 기폭 장약 물질이 플런저에 의해 열린 출구를 통해 반응실로 유입되므로, 반응실내의 액체 추진제의 제어된 발화가 이루어질 수 있다. 발열 반응의 결과, 가스의 체적은 급격하게 증가되며, 상기 가스는 용기 통공(26)을 통해 반응실로 유출되어 안전빽(12)을 팽창시킨다. 열차폐재(28)는, 빽-팽창 가스에 의해 용기로부터 이격되어 통공(26)을 개방시키며, 고온 가스에의 직접 노출로 인해 초기 팽창 과정중에 안전빽이 손상되는 것을 방지하는 기능을 수행하다.
바람직하게도, 플런저(54)는 저장통(32)의 상측 폐쇄 단부와 같은 모양인 반구형으로 형성되어, 플런저가 그것의 행정의 말단에 도달할 때, 모든 액체 추진제가 저장통으로부터 분출되는 것을 보장한다. 이러한 구조는 상기 저장통내에서 액체 추진제가 발화되는 것을 배제한다. 게다가, 상기 모듈(30)의 조립중에, 저장통의 폐쇄단부는 용기 단부벽(24)의 하측면에 접촉되어, 안전 빽의 팽창과정중에 저장통-플러그의 접합부가 파열되는 것을 방지한다.
본 도면에는 통공(26)이 용기 단부벽(24)에 위치된 것으로 도시되어 있으나, 참조번호(26')에 의해 점선으로 도시된 바와같이 용기의 측벽에도 위치될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이런 경우에는, 열차폐재(28)가 이들 측벽 통공 전체에 걸쳐 연장되도록 만들어져서, 초기 팽창과정중에 안전빽을 보호할 수 있을 것이다.
승객 보호용 안전빽을 팽창시키는 데에 액체 추진제를 사용하는 것은 고체 추진제에 비하여 여러 가지 분명한 잇점이 있다. 질산 하이드록실 암모늄의 수용액, 및 질산 트리에탄을 암모늄과 같은 질산 하이드로카본 염등의 액체 추진제의 경우에 있어서, 발열 반응으로 생성되는 가스는 질소, 이산화탄소, 수증기로 이루어지고, 이들은 비독성이다. 게다가, 액체 추진제의 연소로 인한 분진 부산물도 없다. 따라서, 빽-팽창 가스를 여과시킬 필요도 없다. 질산 하이드록실 암모늄 및 질산 트리에탄올 암모늄과 같은 액체 추진제는 최첨단의 고체 추진제보다도 더 고에너지 밀도를 가지므로, 추진 장약의 양을 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따라 액체 추진제를 사용함으로써 크기, 중량 및 복잡성이 감소되고 보다 안전한 자동식 승객 보호장치가 제공된다. 가장 적절한 액체 추진제의 조성은, 중량비로, 대략 60% 정도의 질산 하이드록실 암모늄(산화제), 20%의 질산 트리에탄올 암모늄(연료), 20%의 물(용매)을 포함할 것이다. 질산 하이드록실 암모늄자체는 추진제로서는 불량하고, 그의 연소 생성물은 완전하지 못하다.
본 발명이 승객 보호장치용 안전빽을 팽창시키는데에만 적용된 것으로 개시되어 있다 하더라도, 본 명세서에 개시된 사항들이 팽창부재의 신속 제어식 전개가 필요한 다른 응용예에도 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
전술된 상세한 설명으로부터 나타난 것을 포함한 앞서 언급된 목적들이 효과적으로 달성되었으며, 본 발명으로부터 벗어남이 없이 변경실시가 이루어질 수 있으므로, 상세하게 설명된 모든 것들은 예시적인 의미로 쓰여졌을 뿐 제한적인 의미가 아니라는 것을 밝혀두고자 한다.

Claims (20)

  1. 팽창가능한 부재를 전개시키기 위한 장치에 있어서, A. 상기 팽창가능한 부재와 유체연통하도록 연결된 반응실과; B. 상기 반응실과 연통하는 복수개의 출구 및 평상시 상기 출구를 폐쇄시키는 감압 밀봉 수단을 가지며, 상기 반응실내에 배치되는 저장통과; C. 상기 저장통내에 저장되는 소정량의 액체 추진제와; D. 상기 액체추진제를 가압하여 상기 밀봉 수단을 개방시키고, 상기 액체 추진제를 상기 저장통으로부터 상기 출구를 통해 상기 반응실로 유출시켜 상기 액체 추진제를 상기 반응실내에서 발화시키고, 이 결과 발열반응에 의해 가스를 생성시켜 상기 팽창가능한 부재를 팽창시키기 위한 수단을 포함하는 팽창가능한 부재의 전개 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액체 추진제를 가압 및 발화시키는 수단이 상기 저장통의 일단부에 인접 배치된 플런저와 폭발성 장약을 포함하되, 상기 플런저는 상기 저장통의 일단부로부터 구동되어 상기 액체 추진제를 상기 반응실로 배출시키며, 상기 배출 작용은 상기 폭발성 장약의 폭발에 의한 고온 가스의 생성에 반응하여 수행되며, 상기 고온 가스는 상기 출구를 통해 상기 반응실로 유입되어 상기 액체 추진제를 발화시키는 팽창가능한 부재의 전개 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 저장통은 관상으로서 상기 일단부의 반대쪽에 위치한 패쇄 단부를 가지며, 상기 출구는 상기 저장통의 상기 폐쇄단부와 일단부 사이의 저장통의 길이를 따라 분산된 위치에 제공되는 팽창 가능한 부재의 전개 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 액체 추진제가 산화제로서의 질산 하이드록실 암모늄의 수용액과 연료로서의 질산 하이드로카본 염인 팽창가능한 부재의 전개 장치.
  5. 자동차용 승객 보호 장치에 있어서, A. 팽창 가능한 안전빽과; B. 상기 안전빽과 유체 연통하도록 연결된 반응실과; C. 상기 반응실과 유체 흐름관계로 배치된 저장통과; D. 상기 저장통내에 저장된 소정량의 액체 추진제와; E. 차량의 고속 충돌사고에 반응하여, 상기 액체 추진제를 상기 저장통으로부터 상기 반응실로 배출시키고 상기 액체 추진제를 발화시켜, 상기 안전빽을 팽창시키기 위한 대용량의 가스를 발열 반응에 의해 생성시키는 팽창 기폭기를 포함하는 자동차용 승객보호 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 저장통은 파괴되기 쉬운 시일에 의해 평상시 폐쇄되어 있는 복수개의 출구를 포함하고, 상기 기폭기는 상기 시일을 파괴시켜서 상기 액체 추진제가 상기 출구를 통해 상기 반응실로 배출되도록 작용하는 자동차용 승객보호 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기폭기는 상기 저장통내의 상기 액체 추진제를 가압함으로써 상기 시일을 파괴시켜 상기 액체 추진제를 상기 반응실내로 배출시키는 수단을 포함하는 자동차용 승객보호 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가압수단은 상기 저장통의 일단부에 인접 배치된 플런저와 폭발성 장약을 포함하며, 상기 플런저는 상기 폭발성 장약의 폭발에 반응하여 상기 저장통의 일단부로부터 구동되는 자동차용 승객 보호 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 폭발성 장약은 상기 플런저를 기준으로 상기 저장통내의 상기 액체 추진제로부터 반대쪽에 배치되며, 상기 폭발성 장약이 폭발되어 생성되는 고온 가스는 상기 출구를 통해 상기 반응실로 유입되어 상기 액체 추진제를 발화시키는 자동차용 승객보호 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 저장통은 관상으로서 상기 일단부의 반대쪽에 폐쇄 단부를 가지며, 상기 출구는 상기 저장통의 상기 폐쇄단부와 일단부 사이에 상기 저장통의 길이 방향을 따른 분산된 위치에 제공되는 자동차용 승객보호 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 플런저중 상기 액체 추진제와 접하는 면이 상기 저장통의 상기 폐쇄단부에 부합하는 모양으로 형성되는 자동차용 승객보호 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 액체 추진제는 단일성 추진제이고, 산화제로서의 질산 하이드록실 암모늄의 수용액과 연료로서의 질산 트리에탄올 암모늄을 포함하는 자동차용 승객보호 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 폭발성 장약이 무연(smokeless) 분말로 이루어지는 자동차용 승객보호 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 폭발성 장약이 액체 추진제인 자동차용 승객보호 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 반응실은 팽창 가스가 상기 안전빽의 내부로 흐르도록 허용하는 통로를 포함하며, 초기 팽창중에, 상기 안전빽을 보호하기 위해 상기 통로위에 해제가능하게 배치되는 열차폐재를 더 포함하는 자동차용 승객보호 장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 반응실이 중앙부의 나사공을 더 포함하고, 상기 저장통과 플런저 및 폭발성 장약은 기폭기 모듈로서의 나사형 플러그와 사전 조립되어 있으며, 상기 플러그는 상기 중앙부 나사공에 나사결합되어 상기 기폭기 모듈을 상기 반응실에 조립시키도록 구성된 자동차용 승객보호 장치.
  17. 팽창가능한 부재를 전개시키는 방법에 있어서, A. 상기 팽창가능한 부재와 유체 연통하는 반응실을 제공하는 단계와; B. 액체 추진제를 수납하는 저장통을 제공하는 단계와; C. 상기 반응실내에 상기 저장통을 위치시키는 단계와; D. 상기 액체 추진제를 상기 저장통으로부터 상기 반응실내로 가압하여 전개를 개시하는 단계와; E. 상기 반응실내의 상기 액체 추진제를 발화시켜서, 상기 팽창가능한 부재를 팽창시키기 위한 대용량의 가스를 발열반응으로 생성시키는 단계를 포함하는 팽창가능한 부재의 전개방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 액체 추진제 가압단계(D)는 상기 액체 추진제를 가압하여 상기 저장통의 개별적인 작용점을 파괴시켜 복수개의 출구를 만들고, 이 출구를 통해서 상기 액체 추진제가 상기 반응실로 배출되는 단계를 포함하는 팽창가능한 부재의 전개방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 발화단계(E)는, 폭발성 장약을 폭발시켜 연소물질을 생성시키는 단계를 포함하고, 상기 연소물질이 상기 출구를 통해 반응실로 유입되어 제어된 방식으로 액체 추진제를 발화시키는 팽창가능한 부재의 전개방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 폭발성 장약의 폭발에 따라 플런저가 상기 저장통을 통해 구동되어 상기 액체 추진제를 가압하게 되는 팽창가능한 부재의 전개방법.
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