KR100445230B1 - 토로이드형저장가스하우징을구비한하이브리드인플레이터의제조방법 - Google Patents

토로이드형저장가스하우징을구비한하이브리드인플레이터의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 방법은 팽창가능한 안전 시스템용 합성 팽창기의 제조에 관한 것이다. 이러한 방법은 원칙적으로 환형 저장가스 하우징을 일체형 튜브로부터 환형 또는 원환체형 외벽의 형상으로 형성하는 것을 기초로 한다. 이러한 방법은 또한 중앙 하우징을 형성하는 단계와, 중앙 하우징의 적어도 일부에 적절한 추진제를 공급하는 단계를 포함한다. 그다음 중앙 하우징은 저장가스 하우징을 통하여 연장된 중앙 개방부내에 배열되고 중앙 하우징과 저장가스 하우징이 바람직하게 팽창기를 밀봉하도록 서로 연결된다. 그다음 적절한 팽창 매체가 팽창기에 공급될 수 있다.

Description

토로이드형 저장가스 하우징을 구비한 하이브리드 인플레이터의 제조 방법
본 발명은 자동 팽창 안전시스템의 분야에 관한 것이며, 특히 저장가스 하우징을 팽창가능한 안전 시스템의 인플레이터에 사용하기 위한 형태의 토러스형 또는 토로이드형 외벽으로 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
팽창가능한 안전 시스템은 근래에 다수의 자동차에 내장되고 있고 머지않아 기준설비로 장착될 수 있다. 이것은 팽창가능한 안전 시스템에 사용하기 위한 인플레이터의 제조자 또는 공급자의 수를 증가시킬 수 있다. 자동차 제조사가 차량내에 장착할 안전 시스템을 결정할 때 다수의 팽창가능한 안전 시스템들간의 기술상의 특징을 비교하지만, 팽창가능한 안전 시스템의 가격이 점차 중요하게 부각되고 있다. 따라서, 인플레이터에 경쟁력을 가진 성능특성을 제공하는 것뿐만 아니라 비용면에서도 경쟁력을 가지게 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 팽창가능한 안전 시스템용의 하이브리드 인플레이터의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 측면에서, 본 발명의 방법은 소정길이의 배관으로부터 환형 하우징을 형성하는 단계를 포함하고 있다. 하이브리드 하우징의 형상은 종방향으로 연장된 중앙구멍을 구비한 토러스형 또는 토로이드형의 외부 환형 측벽을 포함하고 있고 이러한 외부 환형측벽의 둘레에 토러스형 또는 토로이드형의 외부 환형 측벽이 배열되어 있다. 따라서 하이브리드 하우징은 밀폐된 표면에 의해서 형성될 필요가 없고 토로이드형으로 형성되지만, 그 대신에 토러스형 또는 토로이드형의 외부 환형 측벽으로부터 반경방향의 내부로 배열된 환형 구멍을 포함하는 것이 바람직하다. 예를들면, 합성 하우징은 일반적으로 C자형의 단면형상을 포함할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 하우징은 팽창매체가 수용되는 용기의 적어도일부를 형성하므로 이것은 저장가스 하우징으로 취급된다.
중앙 하우징은 또한 주로 가스 또는 열발생 추진제를 보유하도록 형성되어 있다. 추진제는 연소에 의해서 에어백 또는 안전백쪽으로 증가하는 작용을한다. 이러한 중앙 하우징은 저장 가스하우징을 통하여 중앙구멍내에 삽입되고 여기에 적절한 방식으로 고정된다. 통상적으로 인플레이터가 밀봉된후에, 저장된 가압가스와 같은 팽창매체가 인플레이터에 공급된다.
본 발명의 다른 한측면에서, 본 발명의 방법은 하이브리드 인플레이터용의 저장가스 하우징을 형성하는 것에 관한 것이며 이러한 원리는 마찬가지로 앞서 지정한 발명의 한측면에 통합될 수 있다. 이러한 방법은 각각 환형의 오목한 홈이 형성되어 있고 서로 맞은편에 위치한 축선방향으로 정렬된 2개의 다이를 이용한다. 2개의 다이가 서로간에 상대적으로 진행될 때 배관이 2개의 홈의 형상과 일치하게 되도록 2개의 다이 사이에 한편의 배관이 2개의 홈과 정렬되게 설치된다. 특히, 배관의 상반부는 하나의 다이의 홈과 일치되는 한편, 배관의 하반부는 다른 하나의 다이의 홈과 일치된다.
각각의 앞서 언급한 다이는 관련된 홈에 인접한 내부면(즉, 환형 홈(annular groove)의 내부로 반경방향으로 배열된 면)이 관련된 홈에 인접한 외부면 아래로 배열되도록 형성될 수 있다. 즉, 각각의 환형 홈의 내부 및 외부 주변부상의 면은 오프셋될 수 있다. 이와같이, 다이의 외부면은 저장가스 하우징을 형성할 때 맞물릴 수 있는 반면, 내부면은 여전히 이동할 것이다.
저장가스 하우징에 있어서 일반적으로 C자형의 단면형태를 이루기 위해서,예컨대 토러스형(torus-like) 또는 토로이드형(toroidal-like) 외부 측벽의 형태를 제공하기 위해서, 배관의 길이는 각각의 홈의 오목한 정도를 한정하는 2개의 홈의 아아크 길이의 합보다 크지 않도록 선택되어야 한다. 즉, 다이에 의해서 체결되기전의 배관의 수직 높이는 제 2다이의 오목한 부분을 한정하는 아아크 길이(즉, 단면에서 제 2다이홈을 한정하는 표면의 아아크 길이)와 합해지는 제 1다이의 오목한 부분을 한정하는 아아크 길이(즉, 단면에서 제 1다이의 홈을 한정하는 표면의 아아크 길이)보다 크지 않게 선택될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 본 발명은 일반적으로 자동 팽창 안전시스템용 하이브리드 인플레이터에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 저장된 가압가스와 가스 또는 열발생 추진제를 이용하는 인플레이터에 관한 것이다. 여러가지 방식의 하이브리드 인플레이터가 본 출원의 양수인에게 양도된 헤밀톤(Hamilton) 등의 미합중국 특허출원 제 5,230,531호에 공개되어 있으며, 이는 본 발명의 참고자료이다.
제 1도에는 본 발명의 자동 팽창 안전시스템의 일실시예가 도시되어 있다. 팽창가능한 안전시스템(10)의 주 요소는 감지기(14), 인플레이터(26) 및 에어백 또는 안전백(18)을 포함하고 있다. 감지기(14)가 에어백 또는 가스백(18)의 팽창에 필요한 상태(즉, 미리 결정된 감속)를 감지할 때, 도관(22)을 통해서 인플레이터(26)로부터 에어백 또는 안전백(18)쪽으로 가스 또는 다른 적절한 유체를 방출 하도록 인플레이터(26)쪽으로 신호가 전송된다.
제 2도에 도시된 인플레이터(30)는 하이브리드 인플레이터(hybrid inflator)이고, 이것은 제 1도의 인플레이터(26) 대신에 팽창가능한 안전시스템(10)에 사용될 수 있다. 결국, 인플레이터(30)는 병모양의 인플레이터 하우징(34) 뿐만 아니라 가스 발생기(82)를 포함하고 있는데, 인플레이터 하우징(34)은 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)에 공급되는 가압매체(36)를 수용하고 있고 가스 발생기(82)는 에어백 또는 안전백(18)쪽으로의 유동을 증가시키기 위해서 추진가스를 공급한다(예를들면, 가압 매체(36)를 팽창시키기 위해서 열을 공급하거나 및/또는 추가 가스를 생성함으로써 수행가능함). 다음에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 가스 발생기(82)내에 위치된 추진 알갱이를 설명하기 위해서 탄피형(gun-type) 추진제(예를들면, 고온 연료추진제)가 사용될 수 있고, 적어도 하나의 불활성 가스(예를들면, 아르곤) 및 산소의 혼합물이 가압매체(36)용으로 사용될 수 있다. 본 발명과 관련된 적어도 하나의 특징에 따르면, 바람직하게 가압매체는 몰 기준으로 약 70% 내지 92%의 불활성 유체와 약 8% 내지 30%의 산소를 포함하고 있고, 더 바람직하게는 약 79% 내지 90%의 불활성 유체와 약 10% 내지 21%의 산소를 포함하고 있다.
인플레이터 하우징(34)과 가스 발생기(82)는 인플레이터(30)에 필요한 공간을 줄이기 위해서 가스 발생기(82)가 인플레이터 하우징(34)의 내부에 위치되는 방식으로 서로 결합해 있다. 특히, 중공형 디퓨저(38)가 중공형 보스(boss)(66) (예를들면, 약 1.25인치(3.175cm)의 직경을 가진)의 일단부에 용접되어 있다. 디퓨저(38)는 인플레이터(30)로부터 "비 추진 배출"을 제공하는 다수 열의 배출구멍(40)(예를들면, 각각 약 0.100인치(0.254cm)의 직경을 가진 80개의 배출구멍(40))을 갖추고 있고, 스크린(58)이 배출구멍(40)에 인접하게 위치되어 있다. 밀봉 디스크(70)가 보스(66)내에 적절하게 위치되어 있고 이 밀봉 디스크(70)는 애초에 인플레이터 하우징(34)내에 가압매체(36)를 보유하도록 이 보스에 용접되어 있다. 가압매체를 방출하고자 할 경우에는 원추형의 헤드를 가진 발사물(50)이 밀봉 디스크(50)를 통해서 추진된다. 특히, 발사물(50)은 방벽(54)내에서 밀봉 디스크(70)의 볼록면 상에 위치되어 있고, 팽창가능한 안전 시스템(10)(제 1도)의 감지기(14)로부터 적절한 신호가 수신될 때 기폭제(46)의 작동에 의해서 발사물(50)이 추진된다. 점화이전의 위치에 발사물(50)을 최초로 유지하기 위해서 링(62)이 제공되어 있다.
오리피스 슬리브(74)가 밀봉 디스크(70) 또는 보스(66)의 단부에 용접되어 있다. 오리피스 슬리브(74)는 중공형이고, 밀봉 디스크(70)가 발사체(50)에 의해서 파열될 때 인플레이터 하우징(34)의 내부와 디퓨저(38)의 보스(66)의 내부에 유체가 통하도록 오리피스 구멍(76)을 갖추고 있다(예를들면, 4개의 구멍(78)은 각각 약 0.210인치(0.53cm)의 직경을 가짐). 또한, 인플레이터 하우징(34)과 가스 발생기(82)를 서로 연결하기 위해서 가스 발생기(82), 특히 가스 발생기 하우징(86)이 오리피스 슬리브(74)에 용접되어 있다.
가스 발생기 하우징(86)은 점화시에 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)쪽으로의 유동을 증가시키기 위해서 가열된 추진 연소가스를 공급하는 다수의 추진 알갱이(90)를 수용하고 있다. 추진 알갱이(90)는 추진 슬리브(94)에 의해서 가스 발생기 하우징(86)내에 보유되어 있으며, 추진 슬리브는 스크린(104) 및 배플(baffle)(100)에 의해서 가스 발생기 하우징(86)의 단부(96)상의 가스 발생기흡입노즐(98)로부터 분리되어 있다. 다음에서 설명하는 바와같이, 추진 알갱이(90)는 "무연"의 탄피형 추진제로 설명될 수 있다. 그런데, 추진 알갱이(90)는 그 중앙부를 통해서 연장된 단일 구멍을 가진 원통형으로 형성되어 있다. 다른 형상의 추진 알갱이가 적합할 수도 있고 이러한 형태는 사용되는 특정 추진제의 계통에 적어도 부분적으로 의존한다.
단일(또는 다수의) 가스 발생기 흡입노즐(98)(예를들면, 단일노즐(98)은 약 0.516인치(1.31cm)의 직경을 가짐)이 가스 발생기 하우징(86)의 단부(96)상에 위치되어서 밀봉 디스크(70)와 반대방향으로 제공되어 있다. 또한, 가스 발생기 하우징(86)은 하우징(86)의 측병상에 위치한 원주방향의 간격을 이룬 다수의 배출 또는 방출노즐(200)을 포함하고 있다(예를들면, 4개의 노즐의 "열"은 각각 약 0.221인치(0.561cm)의 직경을 가짐). 출구에 보다 가까운 위치에 의해서 작동이 강화될 수 있지만, 이 노즐(200)의 축선방향 위치를 바꾸는 것이 바람직하다(하우징(86)의 중앙부에 위치할 수 있다). 또한, 노즐(200)의 수를 바꾸는 것이 바람직할 수 있다. 가스 발생기 하우징(86)의 측벽상의 배출노즐(200)과 하우징(86)의 단부(96)상의 흡입노즐(98)을 갖춘 이러한 형상에 의해서, 추진 알갱이(90)의 연소중에 가압매체(36)가 흡입노즐(98)을 통해서 가스 발생기 하우징(86)내로 유입되고 이 하우징(86)으로부터 혼합된 가스가 배출노즐(200)을 통해서 하우징(86)에서 유출된다. 특히, 가스 발생기 하우징(86)의 측벽에 의한 가압매체(36)의 흐름은 가압매체(36)를 흡입노즐(98)을 통해서 하우징(86)내로 유입시키는 압력차를 제공한다. 이것은 다음에 상세히 설명하는 바와같이, 적어도 임의의 방식의추진 가스가 생성될 때 인플레이터(30)의 성능을 상당히 개선시킨다.
가스 발생기(82)는 적절한 시기에 추진 알갱이(90)를 점화시키기 위한 점화 조립체(114)를 포함하고 있다. 점화 조립체(114)는 발사체(50)와 추진 알갱이(90) 사이에서 가스 발생기 하우징(86)내에 적어도 부분적으로 위치되어 있고, 작동 피스톤(124)과, 적어도 하나의 충돌 프라이머(percussion primer)(120)와, 그리고 작동기로 적합한 점화 또는 부스터 재료(144)를 포함하고 있다. 특히, 작동 가이드(140)는 오리피스 슬리브(74)의 단부와 가스발생기 하우징(86)의 내벽을 체결하여서 이들의 적어도 일부를 수용하며 그안에 위치된 작동 피스톤(124)을 안내하는 기능을 적어도 부분적으로 수행한다. 프라이머 홀더(116)는 작동 가이드(140)의 일단부를 체결하며 점화 또는 부스터 재료(144)에 거의 인접하게 위치된 다수의 통상적인 충돌 프라이머(120)를 수용하고 있다. 점화 또는 부스터 프라이머(144)는 통상적으로 충전컵(148)에 의해서 프라이머(120)에 인접하게 보유되어 있다. 적절한 점화 또는 부스터 재료(144)의 보기는 0.5%의 하이드록시 프로필 셀룰로스가 첨가된 89%의 RDX와 11%의 알루미늄 분말의 조성을 가진 RDX 알루미늄 부스터 재료이다. 리테이너(108) 및 배플(112)은 프라이머 홀더(116)와 추진 슬리브(94) 사이에 위치되어 있다. 가스 발생기 하우징(86)이 용접 대신에 구부림에 의해서 오리피스 슬리브(74)에 부착되는 경우는, 가스 발생기 하우징(86)은 작동중에 늘어나는 경향이 있다. 따라서, 앞서 설명한 요소들의 단단한 상호작용을 유지하기 위해서 예를들면 리테이너(108)와 배플(112)의 사이에 파형 스프링 와셔(도시되지 않음)가 설치될 수 있다.
작동 피스톤(124)은 작동 가이드(140)내에 미끄럼 가능하게 위치되어 있고 프라이머(120)와 거의 일렬로 정렬된 연속 테 돌출 부재(128)를 포함하고 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 다수의 돌출부재(도시되지 않음)가 연속 테 돌출 부재(128)를 대체할 수 있다. 접시머리 와셔(136)가 그 사이에 위치되어 있고 이 와셔는 작동 피스톤(124)의 위치를 프라이머(120)로부터 멀리 떨어져서 유지하도록 작동 가이드(140)와 작동 피스톤(124)의 일부를(스페이서(126)를 통해서) 체결한다. 따라서, 작동 피스톤(124)과 프라이머(120)의 부주의한 체결가능성이 감소된다. 그러나, 발사체(50)가 밀봉 디스크(70)를 통과한 후에, 발사체(50)에 의해서 작동 피스톤(124)에 전달되는 에너지는 접시머리 와셔(136)를 극복하기에 충분하여서 돌출된 테(128)는 프라이머(120)중의 적어도 하나를 점화시키기에 충분한 힘으로 프라이머(120)를 체결할 수 있다. 이것은 점화 또는 부스터 재료(144)의 점화를 유발하고 따라서 추진 알갱이(90)의 점화를 유발하는 결과를 가져온다.
가스 발생기(82)의 작동중에, 프라이머(120)가 부식될 수 있으므로 추진 알갱이(90)에 의해서 생성되는 추진가스가 프라이머(120)를 통과할 수 있다. 이러한 방식의 추진가스의 누출은 인플레이터(30)의 일정한 성능에 악영향을 끼칠 수 있다. 그러나, 이러한 가스는 피스톤(124)을 작동 가이드(140)와의 밀봉 체결위치로 이동시키도록 작동 피스톤(124)상에 바람직하게 작용한다. 이것은 가스 발생기(82)에 대해서 이것을 통한 가스의 누출을 완전히 제한하는 밀봉을 제공한다. 따라서, 추진가스는 바람직하게는 가스 발생기 노즐(98)을 통해서 흐른다.
인플레이터(30)의 작동방식을 요약하면, 감지기(14)(제 1도)는 발사체(50)를추진시키기 위해서 기폭제(46)에 신호를 전송한다. 발사체(50)는 인플레이터 하우징(34)과 공기 또는 안전백(18) 사이의 통로를 개방시키기 위해서 초기에 밀봉 디스크(70)를 통과한다. 발사체(50)는 작동 피스톤(124)에 부착된 돌출 테(128)를 일렬로 정렬된 프라이머(120)중의 적어도 하나에 부딛치게 하는 작동 피스톤(124)에 충격을 가할 때까지 계속 진행한다. 따라서, 추진 알갱이(90)를 점화시키는 점화 또는 부스터 재료(144)가 점화된다. 하우징(86)내에서 추진 알갱이(90)가 연소하는 동안, 가압 매체(36)가 인플레이터 하우징(34)으로부터 가스 발생기 하우징(86)의 단부(96)에 위치된 흡입노즐(98)을 통해서 가스 발생기 하우징(86)내로 유입된다. 이것은 압력차이를 형성하는 가스 발생기 하우징(86)의 측벽에 의한 가압매체(36)의 유동에서 기인한다. 가압매체(36)의 이러한 유입은 가스 발생기 하우징(86)내에서 추진 가스와 가압매체(36)의 혼합을 촉진하고, 다음에 보다 상세히 설명하는 바와같이 이것은 일산화 탄소 및 수소를 다량 함유한 추진 가스와 반응하기 위해서 가압매체(36)에 산소가 포함되어 있을 때 특히 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 가스 발생기 하우징(86)으로부터 이 하우징의 측벽사의 배출노즐(200)을 통하여 가스가 배출된다. 이와같이, 가압매체(36)와 가스 발생기 하우징(86)으로부터의 연소생성물을 혼합함으로써 에어백 또는 안전백(18)쪽으로의 유동이 바람직하게 증가한다(제 1도 참조).
앞서 언급한 바와같이, 하이브리드 인플레이터(30)는 탄피형 추진제를 추진 알갱이(90)의 형식으로 이용하며, 적어도 하나의 불활성 가스와 가압매체(36)용 산소의 혼합물을 이용한다. 여기에 사용된 탄피형 추진제는 단일, 이중 또는 삼중 기초 추진제와 같은 고온연료 추진제이며, 그리고 로바(LOVA) 또는 헤로바(HELOVA)추진제와 같은 니트라민(nitramine)추진제이다. 특히, 통상적인 탄피형 추진제는 약 2500K 내지 약 3800K의 범위에 이르며 통상적으로는 3000K 이상인 연소온도를 가지고 있고, 과도한 산소가 없이 이러한 추진제가 상당한 양의 CO와 H2를 생성한다는 점에서 연료이다. 이러한 추진제로부터 초과량의 연료는 CO2와 H2O에 대한 반응평형을 이루기 위해서 저장된 가스의 5 내지 25몰 퍼센트, 때로는 15 내지 40몰 퍼센트의 추가 산소를 필요로 한다.
하이브리드 인플레이터(30)의 추진 알갱이(90)용으로 사용될 수 있는 "통상적" 탄피형 추진제는 HPC-96, 이중 베이스, 무연 추진제를 포함하고 있다. 무연추진제는 질량 퍼센트 기준으로 질소가 약 13.25%인 76.6%의 니트로셀룰로스와, 약 20.0%의 니트로글리세린과, 약 0.6%의 에틸 센트럴라이트와, 약 1.5%의 질산바륨과, 약 0.9%의 질산 포타슘과, 그리고 약 0.4%의 흑연의 조성을 가지고 있다. HPC-96은 델라웨어주 윌밍턴시의 허큘레스(Hercules)사로부터 입수할 수 있다. 이러한 특정의 2중 기초 추진제는 주성분으로 니트로셀룰로스를 포함하고 있기 때문에 바람직한 안정작용을 제공하지만 장기적인 열 안전성에 대한 자동차 산업의 기준에 충족될 수 없다.
로바(LOVA)추진제(취약성이 적은 탄약) 및 헤로바(HELOVA)추진제(고에너지의 취약성이 큰 탄약)는 다른 하나의 "통상적인" 탄피형 추진제이다. 이것은 중량 퍼센트 기준으로 약 76.0%의RDX(헥사히드로트리니트로트리아진)(hexahydrotrinitrotriazine)과, 약 12.0%의 셀룰로스 아세테이트뷰티레이트와, 약 4.0%의 니트로셀룰로스(12.6%의 질소), 약 7.60%의 아세틸 트리에틸시트레이트와, 그리고 약 0.4%의 에틸 센트럴라이트의 성분을 가진 M39 로바(LOVA)추진제와 같은 추진제 알갱이(90)용으로 사용될 수 있다. M39 로 바 추진제는 미합중국 매릴렌드주 인디언헤드의 나바 서페이스 워페어 센터(Navar Surface Warfare Center)와 유럽(스웨덴)의 보포스(Bofors)사로부터 입수할 수 있으며, 과도한 산소없이 약 32몰 퍼센트의 CO와 30몰 퍼센트의 H2를 생성할 수 있다. LOVA 및 HELOVA추진제는 현재 미합중국 자동차 안전기준을 통과해 있기 때문에 기존의 2중 기초추진제에 걸쳐서 바람직한 반면, 2중 기초 추진제는 이와 다르다. 그러나, LOVA 및 HELOVA 추진제의 안정적인 연소를 위해서 비교적 높은 작동압력이 요구된다. HPC-96 및 LOVA추진제의 특징에도 불구하고, 이들은 본 발명의 원리 및 특징의 적어도 일부만을 설명하는데 지나지 않는다.
가압매체(36)의 일부로 산소를 사용함과 동시에 탄피형 추진제를 추진 알갱이(90)형식으로 사용하는 경우에 탄피형 추진제의 성능특성으로 인하여 본 출원의 양수인으로부터 입수할 수 있는 예를들면, 20 내지 30그램의 FN 1061-10을 사용하는 현행 설계방식과 비교하여 가스 발생기(82)에 필요한 양의 추진제를 줄일 수 있다.(FN1061-10은 중량 퍼센트 기준으로 약 7.93%의 염화 폴리비닐과, 7.17%의 디옥틸 아디페이트(dioctyl adipate)와, 0.05%의 카본 블랙과, 0.35%의 안정제와, 8.5%의 나트륨 옥살산과, 75%의 포타슘 페르콜레이트와, 그리고 약 1%의 레시틴의 성분을 가지고 있다.) 예를들면, 추진 알갱이(90)의 형식에 사용될 수 있는 탄피형 추진제의 경우에 전체 알갱이의 중량의 범위(승객의 옆에 적용할시에)는 약 10그램 내지 12그램이고, 바람직하게는 약 15그램 이하이다. 이 경우에, 몰 기준으로 약 10% 내지 30%가 산소인 가압매체(36)를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 몰 기준으로 약 15%의 산소를 함유한 약 169그램의 가압매체(36)가 사용될 경우에, 추진 알갱이(90)의 전체 중량은 약 10.4그램이 될 수 있다. 운전자쪽에 적용할 경우에 추진 알갱이의 바라거나 필요한 양은 약 5그램이 될 수 있고 측면 인플레이터에 적용할 경우에는 약 1.5그램이 될 수 있다.
앞서 설명한 FN 1061-10 추진 성분과 비교하여 탄피형 추진제의 양의 이러한 감소는 가압매체(36)와 추진 알갱이(90)의 전체중량간의 중량비로 표현될 수 있다. FN 1061-10 추진제에 있어서, 본 출원의 양수인은 FN 1061-10의 중량에 대한 아르곤(즉, 본 발명과 관련된 가압매체(36)와 상응하는 저장가스)의 중량이 약 7.04의 비율인 것을 이용한다. 탄피형 추진제의 사용에 관해서, 출력과 중량 및 사이즈가 FN 1061-10를 갖춘 인플레이터와 동일한 인플레이터를 얻기 위해서 가압매체(36)의 중량과 추진 알갱이(90)의 중량간의 비율의 범위는 약 10 내지 20이며, 더 바람직하게는 14 내지 18이고, 가장 바람직하게는 약 15 이상이다. 이해할 수 있는 바와같이, 이러한 비율은 소량의 추진제를 필요로하는 고열의 추진제를 사용함으로써 보다 증가될 수 있다. 이와 관련하여, 탄피형 추진제의 배기 가스는 뜨거운 미입자 물질이 거의 없기 때문에, 본 발명의 인플레이터는 종래기술의 인플레이터와 같은 미립자가 덮힌 인플레이터 보다 고온에서 배기가스를 생성할 수 있다. 이러한 온도의 증가는 고열의 가스가 비교적 고가이기 때문에 인플레이터를 소형 및 경량으로 만들게 한다. 이것 이외에도 탄피형 추진제를 사용할 경우에, 인플레이터 구조물의 크기 및 중량을 감소시킬 수 있다. 예를들면, 인플레이터의 탄피형 추진제에 대해서 7.04의 비율을 이용할 경우에, FN 1061-10에서 이 비율을 이용하는 경우와 동일한 출력을 얻을 수 있지만, 탄피형 추진제를 구비한 인플레이터는 FN 1061-10을 사용하는 인플레이터보다 크기와 중량이 50% 정도 감소될 수 있다. 앞서 설명한 방식으로 운전자쪽에 적용할 경우와 측면 인플레이터의 경우에도 7.04의 동일한 비율을 사용할 수 있다.
앞서 설명한 FN 1061-10 추진제 성분과 비교하여 탄피형 추진제의 앞서 언급한 중량의 감소는 전체의 가스배출 그램 몰(즉, 추진가스와 가압매체(36)의 조합)과 추진 알갱이(90)의 전체중량간의 비율로 표현될 수 있다. FN 1061-10 추진제에 관해서, 본 출원의 양수인은 추진제의 중량에 대한 배출가스의 몰의 약 0.192그램 몰/그램의 비율을 이용하고 있다. 이와 반대로 출력, 중량 및 크기가 동일한 인플레이터용 탄피형 추진제의 경우에는, 배출가스의 몰과 추진 알갱이(90)의 전체 중량간의 비율의 범위는 추진제 1그램당 약 0.35그램 몰 내지 추진제 1그램당 약 0.5그램 몰이고, 보다 바람직하게는 추진제 1그램당 약 0.4그램 몰 내지 약 0.5그램 몰이며, 가장 바람직하게는 추진제 1그램당 약 0.5그램 몰이다. 앞서 언급한 바와같이, 탄피형 추진제를 사용하고 추진제의 0.192그램 몰 또는 그램의 비율을 이용하는 하이브리드 인플레이터의 경우에, 인플레이터의 출력은 FN1061-10을 이용하는 하이브리드 인플레이터와 같지만, 탄피형 추진제 하이브리드 인플레이터의 중량 및크기는 약 50% 정도 감소된다.
가압매체(36)용으로 다양한 가스를 사용함으로써 추진 알갱이(90)용의 적어도 하나의 탄피형 추진제의 형식을 사용할 수 있다. 통상적으로, 가압매체(36)는 적어도 하나의 불활성 가스 또는 산소로 구성되어 있다. 적합한 불활성 가스는 아르곤, 질소, 헬륨, 및 네온을 포함하고 있는데 그중에서 아르곤이 바람직하다. 가압매체중의 산소부분은 다양한 기능을 수행한다. 처음에, 추진 알갱이(90)의 탄피형 추진제의 기체 연소생성물과 산소의 반응은 불활성 가스의 팽창에 기여하는 열원을 제공한다. 이것은 가스 발생기(82)에 필요한 추진제의 양을 적어도 일부 감소시키는 역할을 한다. 또한, 산소와 추진제 연소 생성물의 반응은 추진제 가스의 기존의 특성 레벨을 허용가능한 레벨로 줄이는 역할을 한다. 예를들면, 바람직하게 산소는 기존의 일부 일산화 탄소를 이산화 탄소로 전환시키고(예를들면, CO의 적어도 85%를 CO2로 전환시킴), 기존 수소를 수증기로 전환시키며(예를들면, H2의 적어도 80%를 H2O로 전환시킴), 그리고 일부 미연소된 탄화수소가 유사하게 제거된다(예를들면, 탄화수소의 적어도 75%가 제거됨). 이렇게해서, 앞서 설명한 가스 발생기(82)의 성능이 상당히 개선된다. 즉, 산소를 포함하는 매체(36)는 압력차에 의해서 하우징(86)의 단부(96)상의 흡입노즐(98)을 통하여 가스 발생기 하우징(86)내로 유입된다. 이러한 압력차는 배출 노즐(200)을 갖춘 가스 발생기 하우징(86)의 측벽에 의해서 가압매체(36)의 유동에 의하여 형성된다. 따라서, 매체(36)와 CO가 혼합되고, 가스 생성물의 전체 연소 효율을 대폭 개선시키는 가스 생성물중의 수소가 풍부한 연소 생성물이 형성되며, 산소가 풍부한 매체(36)와 가스 생성물의 연소 생성물이 혼합되고, 그리고 추진 알갱이(90)의 연소율이 존재한다. 이때 가스는 하우징(86)의 측벽상의 배출노즐(200)로부터 유입된다. 이러한 형태의 가스 발생기 하우징(86)은 인플레이터(30)의 성능을 개선시킨다(예를들면, 산소와 추진가스의 혼합을 신속하고 효율적으로 추진함으로써 이루어짐).
몰 기준으로 적어도 하나의 불활성 가스의 양은 약 70% 내지 90%이고, 산소의 양은 약 10% 내지 30%이다. 그러나, 앞서 언급한 바와같이, 가압매체는 몰 기준으로 70% 내지 92%의 불활성 유체와 약 8% 내지 30%의 산소를 포함할 수 있다. 통상적으로, 이론적 변환에 입각한 것을 초과하는 양의 산소를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 배출가스(즉, 추진가스와 가압매체의 조합)에서 약 20%(몰) 이하의 산소를 함유하는 것이 바람직하다.
인플레이터(30)는 다음과 같은 방식으로 조립될 수 있다. 먼저, 가스발생기(82)를 다음단계에 따라서 조립한다. 1) 배출단부(96)에 인접한 가스발생기 하우징(86)에 배플(100)과 스크린(104)을 삽입한다. 2) 가스 발생기 하우징(86)에 추진 슬리브(94)를 삽입한다. 3) 추진 슬리브(94)내에 추진 알갱이(90)를 제공한다. 4) 가스 발생기의 배출단부(96)의 맞은편의 추진 슬리브(94)의 단부에 인접하게 가스 발생기 하우징(86)에 배플(112)과 리테이너(108)를 삽입한다. 5) 점화 또는 부스터재료(144)와 충전 컵(148)을 구비한 프라이머 홀더(116)를 가스 발생기 하우징(86)에 삽입한다. 6) 작동 가이드(140), 접시머리 와셔(136) 및 작동 피스톤(124)을 가스 발생기 하우징(86)내에 삽입한다. 그 다음, 가스 발생기 하우징(86)을 오리피스 슬리브(74)에 용접하고 디퓨저(38)에 발사체(50) 및 기폭제(46)를 위치시킨 후에 보스(66)에 디퓨저(66)를 용접하며, 보스(66)와 오리피스 슬리브(74) 사이에 밀봉 디스크(70)를 용접하고, 그리고 보스(66)를 인플레이터 하우징(34)에 용접함으로써 여러 부재들이 서로 연결된다. 이러한 구조적 일체성에 의해서, 가압매체(36)가 인플레이터 하우징(34)내에 도입될 수 있다. 이와 관련하여 여러 가스의 경우에, 아르곤 및 산소는 인플레이터 하우징(34)의 단부에 용접된 단부 플러그(42)를 통해서 인플레이터 하우징(34)내로 독립적으로 도입될 수 있거나(예를들면, 처음에 아르곤 또는 다른 불활성 가스를 도입하고, 그 다음 산소를 도입하거나 그 반대의 순서) 또는 미리 혼합된 상태로 도입될 수 있다.
다음의 보기는 하이브리드 인플레이터에 탄환형 추진제를 사용하는 것과 관련된 여러 가지 특성을 설명하는데 도움이 된다.
보 기 1
앞서 언급한 HPC-96은 총 18그램의 중량을 가진 추진 알갱이(90)를 형성할 목적으로 사용되었다. 각각의 추진 알갱이(90)는 제 2도에 도시된 형상으로 이루어져 있고 약 0.52인치(1.32cm)의 길이 또는 두께와, 약 0.29인치(0.74cm)의 외부 직경과, 그리고 약 0.105인치(0.267cm)의 웨브 두께(추진 알갱이(90)의 내부 및 외부 직경간의 차이의 1/2)를 가지고 있다. 또한, HPC-96 추진제는 공기중에서 점화될 때 363,493 ft-lbs/lb(50.25×103kgkg-m/kg)의 운동량,1,062칼로리/그램(calories/gram)의 폭발열, 3490K의 온도(Tv), 26.7 그램/몰의 가스 분자량, 1.2196의 비열율, 그리고 1.65그램/입방 센티메터(g/㎤)의 고체밀도와 같은 특성을 지닌다. 대기압으로 팽창되는 발사압력에서의 연소를 가정하여 정상성분의 이론적 계산에 입각한 가스 성분의 몰 백분율은 약 26.5%의 일산화 탄소, 약 19.1%의 물, 약 26.2%의 이산화 탄소, 약 13.7%의 질소, 약 14.2%의 수소 및 다른 가스로 이루어져 있다.
HPC-96의 추진 알갱이(90)가 120℃의 온도로 산업안전 탈리아니(Taliani) 열 안전실험을 받을 경우에, 이 알갱이(90)는 약 40분 내에 변색되고 약 5시간내에 점화된다. 이는 HPC-90 추진제를 추진 알갱이(90)용으로 사용하려는 바램을 감소시키는데, 그 이유는 현재의 산업기준은 패앙가능한 안전 시스템용 추진제가 400시간동안 107℃의 온도에 노출될 때 거의 저하되지 않는 것을 필요로 하며 자동점화 온도에 노출될 때 추진제가 점화될 것을 필요로 하기 때문이다. 그러나, HPC-90 추진제는 본 발명의 어떠한 원리를 나타내므로 여기에 포함된 것이다.
HPC-96 추진 알갱이(90)에 관해서, 약 169그램의 가압매체(36)가 인플레이터 하우징(34)에 공급되는데, 이 가압매체는 몰 기준으로 약 5%의 산소와 약 95%의 질소로 구성되어 있다. 인플레이터(30)는 오리피스 슬리브(74)상에 각각 직경이 약 0.226인치(0.57cm)인 4개의 오리피스 구멍(78)을 갖추고 있고, 가스 발생기 노즐(98)은 약 0.469인치(1.19cm)의 직경을 가지고 있다. 가스 발생기 하우징(86)의 측벽상에는 배출 노즐(200)이 제공되어 있지 않다. 이와같이, 가압매체(36)는작동중에 가스 발생기(82)내로 유입되어서 노즐(98)을 통하여 모두 배출된다.
인플레이터(30)의 작동중에 인플레이터 하우징(34)내의 압력변화는 제 3도에 도시된 그래프와 유사하고 인플레이터(30)와 유체가 소통되는 100리터 용량의 탱크내의 압력은 제 4도에 도시된 그래프와 유사하며 이것은 안전 백 또는 에어백(18)내의 압력형성을 나타낸다. 인플레이터(30)로부터의 배출가스는 몰 기준으로 약 1.2%의 일산화 탄소, 약 1.5%의 이산화 탄소, 약 2%이상의 수소, 약 60ppm의 NOx를 포함하고 있다. 따라서, 앞서 언급한 비율로 산소와 아르곤을 사용함으로써 앞서 언급한 HPC-96 추진제의 이론적 가스 배출과 비교할 때 일산화 탄소 및 수소의 양이 상당히 줄어든다. 이러한 보기에서, 반경방향의 구멍은 사용되지 않았으며 단일 가스 발생기 배출구가 사용되었다.
보 기 2
보기 1의 과정이 반복되었지만, 10.4그램의 HPC-96 추진제가 추진 알갱이(90)용으로 사용되었고, 몰 기준으로 약 15%의 산소와 약 85%의 아르곤의 성분을 가진 164.4그램의 가압매체(36)가 사용되었다. 이러한 추진 알갱이(90)에 의해서 작동될 때 인플레이터(30)의 성능곡선이 제 3도 및 제 4도에 도시되어 있고 인플레이터(30)는 제 1도의 방식으로 형성되어 있다. 또한, 인플레이터(30)로부터의 배기가스는 몰 백분율 기준으로 약 2.4%의 일산화 탄소, 약 1000 ppm의 일산화 탄소, 약 70 ppm의 NOx, 약 38 ppm의 NO2, 및 약 0 ppm의 수소를 포함하고 있다. 따라서, 산소의 양이 5%에서 15%로 증가하면서 NO 및 NO2의 상당한 증가없이 일산화탄소의 양이 상당히 감소된다. 또한, 이것은 상당히 적은 양의 추진제를 사용할 수 있게 한다.
보 기 3
몰 기준으로 약 15%의 산소와 약 85%의 아르곤으로 구성된 169.0그램의 가압매체(36)와 10.4그램의 HPC 96를 사용하여 보기 1의 과정을 2번 반복하였다. 인플레이터(30)의 성능곡선은 제 3도 및 제 4도에 도시된 것과 유사하며 인플레이터(30)는 보기 1의 방식으로 형성되어 있다. 또한, 인플레이터(30)로 부터의 배기 가스는 각각 1000 ppm 및 800 ppm의 일산화 탄소, 약 1.0% 및 1.2%의 이산화 탄소, 약 60 ppm 및 50 ppm의 NOx, 그리고 약 23 ppm 및 20 ppm의 NO2를 포함하고 있다. 따라서, 산소량의 15% 증가와 HPC-96의 양의 감소는 NO 및 NO2에 상당한 영향을 미치지 않고 일산화탄소의 양을 감소시킨다. 또한, 산소량의 증가는 추진제의 양을 보다 적게 사용할 수 있게 한다.
앞서 언급한 바와같이, 2개의 기존의 "종래의" 탄피형 추진제(종래의 2중 기초 탄피형 추진제와 취약성이 적은 니트라민 (LOVA) 추진제)는 처음에 본 출원용으로 고려되었다. 이러한 종래의 2중 기초의 탄피형 추진제에 의해서 안전 시스템은 기대되는 기능을 수행하지만 장기간 저장할 경우에(예를들면, 1007℃로 400시간동안) 안전기준을 통과하지 못한다. LOVA 탄피형 추진제에 의해서 안전 시스템의 성능은 추진제가 중량, 비용 및 설계의 복잡함을 가중시키는 아주 높은 압력으로 연소하지 않는다면 만족스럽지 못한 것으로 결정된다. 통상적으로, 인플레이터에4,000psi 이하의 압력을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 상태하에서 기존의 추진제는 본 출원에 만족스럽지 못하기 때문에, 새로운 종류로 구성된 형식의 추진제가 개발되었다. 이러한 형식의 추진제는 2중 기초 추진제의 탄도특성저압에서 점화 및 연소가 양호함)과 니트라민 LOVA 추진제의 저장특성(400시간동안 107℃로 저장한 후에 양호하게 수행됨)을 조합한 추진제이다. 이러한 종류의 추진제는 합성 추진제로 언급된다.
열안정된 탄피형 추진제는 HPC-96류의 니트로셀룰로스 기초의 추진제와는 달리, 추진 알갱이(90)의 형식으로 사용될 경우에 즉, LOVA 추진제경우의 니트라민(RDX)과 같은 제 2 폭발물을 포함한다. 추진 알갱이(90)의 형식으로 사용될 수 있는 다른 적절한 폭발물은 HMX(사이클로테트라메틸렌 테트라니트라민), 뿐만 아니라 PETN(펜타에리트리톨 테트라니트레이트) 및 TAGN(트리아미노구아니딘 니트레이트)와 같은 다른 종류의 니트라민을 포함하고 있다. 아래의 표 1은 RDX, HMX 및 PETN의 제 2폭발물에 대한 임의의 연소특성을 제공한다.
표 1
통상적으로, 소정의 탄도특성 및 장기간의 열 안전성의 요구되는 조합을 이루기 위해서(예를들면, 이중 베이스 추진제의 탄도특성과 LOVA 추진제의 장기간 숙성특성 또는 장기간의 열안정을 이루기 위해서), 제 2폭발물이 추진 알갱이(90)의 형식으로 접합 시스템과 결합될 수 있다.(앞서 "합성 추진제"로 언급한 바와같이) 여기에 사용된 "접합제 시스템"은 추진제의 물리적, 화학적, 및 탄도특성을 수정하는데 유용한 추진제에 첨가되는 적어도 하나 이상의 혼합물을 가리킨다. 유용한 접합 시스템은 접착제, 가소제, 안정제, 불투명제 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹중에서 선택된 추진 첨가제를 통합하고 있는 시스템을 포함한다.
하이브리드 인플레이터(30)의 추진 알갱이(90)용 합성 추진제는 우수한 탄도특성(즉, 비교적 낮은 작동압력에서의 연소율 및 연소온도)를 나타내고 허용가능한 장기적 안전성을 나타낸다(예를들면, 장기간의 열안전성을 부여하기 위한 산업 테스트는 통계적으로 충분한 수의 표본을 400시간동안 107℃의 온도의 노출에 견뎌내게(점화하지 않음) 하는 것이다). 다른 테스트는 허용할 수 없는 성능(통상적으로 사용자에 의해서 형성되거나 지정됨)의 손실없이 100℃의 온도에 노출하여 견디게 하는 것이다. 특히, 합성 중합체로 형성된 추진 알갱이(90)는 초당 약 0.1인치(0.25cm/sec)내지 초당 약 1인치(2.5cm/sec)의 범위에 이르는 속도에서 약 2,000K 내지 약 3,800K의 범위에 이르는 연소온도와 약 4,00psi(27.6MPa)의 작동 압력(가스 발생기 하우징(84)내의 압력)에서 연소된다. 특히, 합성 추진제로 형성된 추진 알갱이(90)는 약 0.76cm/s 내지 약 1.26cm/s범위의 비율에서 2000K 내지 3800K 범위의 연소온도와 약 4,00psi(27.6MPa)의 작동 온도에서 연소된다.
통상적으로, 합성 추진제의 형식은 약 50wt% 내지 90wt%의 제 2폭발물과 약 10wt% 내지 50wt%의 접합 시스템을 포함하고 있다. 특히, 이러한 추진제의 형식은 약 60wt% 내지 80wt%의 제 2폭발물과 약 20wt% 내지 40wt%의 접합 시스템을 포함하고 있다. 바람직하게, 추진제의 형식은 약 70wt% 내지 80wt%의 특정의 제 2폭발물과 약 20wt% 내지 30wt%의 접합 시스템을 포함하고 있다. 다른 첨가제 및 불가피한 불순물도 추진제 성분내에 미소량이 존재할 수 있다(즉, 성분의 약 5wt% 미만의 양으로).
통상적으로, 수지질의 접합제는 추진 알갱이(90)용의 합성 추진제 형식을 위한 접합 시스템의 일부이다. 일반적인 솔벤트(즉, 아세톤, 저알콜등)에서 용해 가능한 거의 모든 방식의 접합제가 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 접합제로는 활성 또는 강력한 혼합물이 바람직하다. 즉, 접합제는 앞서 설명한 바라는 연소 온도 및 작동압력에서 연소가 용이한 것이 보다 바람직하다. 또한, 접합제를 가소제와 조합하여 사용할 경우에 접합제를 가소제와 조화시키는 것이 바람직하다. 추진제 성분에 사용되는 적절한 방식의 통상적인 접합제는 제한이 없이 CA(셀룰로스 아세테이트), CAB(셀룰로스 아세테이트 뷰트레이트), EC(에틸 셀룰로스) 및 PVA(폴리비닐 아세테이트)를 포함하고 있다. 본 발명과 관련된 적어도 하나 이상의 특성에 사용하기에 적합한 다른 종류의 접합제는 cap(셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트), 아지드화 중합체, 폴리부타디엔, 폴리부타디엔 수소화물, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물을 포함하고 있다. 언급한 아지드화 중합체는 GA(글리시들 아지드화물) 단위체, BAMO(3,3비스(아지데멘틸)옥세탄) 단위체, 및 AMMO(아지데멘틸 메틸옥세탄) 단위체를 포함하는 그룹중에서 선택된 단위체를 포함하고 있는 단일 중합체 또는 혼성중합체이다. 또한, GAP(강력한 글리시들 아지드화 중합체)는 접합성분으로 이용될 수 있으며 CA 보다 더 활발하게 연소된다. 이와같이, GAP만을 제 2폭발물과의 접합제로 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, GAP 및 CA간의 상당한 비용차이로 인하여 합성 추진제형식은 GAP및 CA 접합제 성분 모두를 포함할 수 있다.
또한, 가소제가 추진 알갱이(90)용의 합성 중합체 형식을 위한 접합 시스템의 일부로 사용될 수 있다. 주목한 바와같이, 가소제는 접합제와 조화되어야 한다. 또한, 돌출가능한 접합 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 그밖에, 적어도 임의의 제 2폭발물(예를들면, 니트라민)의 경우에, 앞서 언급한 작동온도 및 압력의 범위내에서 안정적으로 연소가능한 가소제와 같은 강력한 가소제를 사용하는 것이 바람직하다. 유용한 강력한 가소제는 TMETN(트리메틸올레탄 트리니트레이트), BTTN(부탄에트리올 트리니트레이트), NG(니트로글리세린)과 같은 TEGDN(트리에틸렌글리콜 디니트레이트)와 글리시들 아지드화 가소제 및 다른 혼합물, 및 BDNPA/F(비스(2,2 디니트로프로필)아세탈/포멀)과 같은 니트레이트 에스테르 가소제로 수성된 그룹으로부터 선택된 가소제를 포함하고 있다. 본 발명에 따른 적어도 하나이상의 특성에 적합한 다른 방식의 가소제는 ATEC(아세틸 트리에틸 시트레이트)를 포함하고 있다.
또한, 추진 알갱이(90)용의 합성중합체 형식에 대해서 안정화제가 접합시스템에 포함될 수 있다. 예를들면, 앞서 언급한 니트레이트 에스테르 가소제와 같은 임의의 접합제 또는 가소제는 임의의 온도에 대한 노출에 따라서 분석되고 추진 알갱이(90)의 연소에 영향을 미칠 수 있다(즉, 임의의 온도에 대한 노출에 따라서 니트레이트 에스테르 가소제가 점화가 발생하는 정도로 열적으로 분석된다). 따라서, 안전성을 유지하기 위해서(예를들면, 추진제의 사전연소의 가능성을 줄이기 위해서)접합제 및 가소제를 열적으로 분석하여 반응하는 합성 추진제의 형식에 안정화제가 포함될 수 있어서, 합성 추진제의 장기간의 안정이 강화된다. 예를들면, 니트레이트 에스테르 가소제의 경우에, 추진제의 형식에 유용한 안정화제는 니트레이트 수용체와 같은 활성 재료를 포함하고 있다. 적절한 에스테르는 에틸 센트럴라이트(심디에틸디페닐우레아), DPA(디페닐아민) 및 레조르시놀을 포함하고 있다.
요구되는 탄도특성을 가지고 있고 적합한 장기적인 안전성의 충분한 표시가 제공되어 있는 합성 중합체의 형식은 니트라민 제 2폭발물 RDX(헥사하이드로트리니트로트리아진)과 접합제 CA(셀룰로스 아세테이트)를 포함하는 접합 시스템의 조합물과, 가소제 TMETN(트리메틸올레탄 트리니트레이트) 및 안정화제 EC(에틸 센트럴라이트)를 포함하고 있다. 통상적으로, 이러한 합성 추진제의 형식은 적어도 약 70wt%의 RDX, 약 5wt% 내지 15wt%의 CA, 약 5wt% 내지 15wt%의 TMETN, 및 약 2wt% 이하의 EC를 포함할 수 있다. 이러한 통상적인 상대량은 합성 추진제에 대해서 바라는 탄도특성 및 장기적 속성 특성을 제공한다. 그러나, 추진 알갱이(90)가 이러한 형식의 추진제로부터 돌출되는 경우에는 앞서 지정된 범위내에서 상대적인 양을 개량할 필요가 있다.
본 발명과 관련된 적어도 하나의 특성에 대해서, 추진제는 약 70wt%의 RDX(헥사헥사하이드로트리니트로트리아진), 약 5wt% 내지 약 15wt%의 CA(셀룰로스 아세테이트), 및 약 5wt% 내지 15wt%의 GAP(글리시들 아지드화 중합체), 및 ATEC(아세틸 트리에틸 시트레이트)를 포함할 수 있다. 접합시스템이 접합제, 가소제 및 안정화제의 혼합물을 포함하고 있는 경우에는, 혼합물의 각각의 작용제의 비는 바람직하게 약 5 내지 30wt%, 0 내지 약 20wt% 및 0 내지 5wt%의 범위내이다.
바라는 탄도특성을 지니고 있고 적절한 장기적 안전성의 지시를 제공하는 다른 합성 추진제의 형식은 접합제 CA 및 GAP(글리시들 아지드화 중합체)를 포함하는 접합 시스템을 구비한 니트라민 제 2폭발물 RDX와, 적절한 안정화제(예를들면, GAP 안정화제, TMETN, ATEC 및 이들의 혼합물)을 포함하고 있다. 통상적으로, 이러한합성 추진제의 형식은 적어도 약 70wt%이며, 통상적으로는 약 70wt% 내지 약 80wt%의 RDX와, 약 5wt% 내지 15wt%의 CA와, 약 5wt% 내지 15wt%의 GAP와 그리고 약 5wt% 내지 15wt%의 안정화제를 포함할 수 있다. 이러한 일반적인 상대량은 합성 추진제에 대해서 바라는 탄도특성 및 장기간의 숙성 특성을 제공한다. 그러나, 추진 알갱이(90)가 이러한 형식으로부터 돌출에 의해서 형성되는 경우에는 지정된 범위내에서 상대량의 수정이 필요하다.
여기에 설명한 합성 추진제의 경우에, 앞서 언급한 2중 베이스 및 LOVA 추진제의 경우에서처럼, 연소중에 상당한 양의 일산화 탄소 및 수소가 생성된다(예를들면, 35% CO 및 19% H2O). 다시 인플레이터 추진제의 연소를 통한 일산화 탄소 및 수소 가스의 형성은 통상적으로 자동 팽창 안전 시스템에 대해서는 허용될 수 없다. 그러나, 이러한 방식의 합성 추진제가 앞서 언급한 바와같이 하이브리드 인플레이터(30)에 사용될 경우, 가압매체(36)는 산소를 포함하고 있어서 연소중에 또는 유해한 일산화탄소 및 수증기에 대한 후속 연소반응 시기에 일산화 탄소 및 수소의 대부분(예를들면, 95%)이 전환된다. 저장된 산소가스의 사용은 이것이 합성 추진제 형식에서 산소원(예를들면, 포타슘 페르콜레이트)을 포함할 필요성을 없애주기 때문에 특히 바람직하다. 또한, 저장된 산소에 의해서 생성된 연소추진가스간의 높은 발열반응이 바람직한데, 그 이유는 이러한 반응이 추진제의 가열치를 강화시킴으로써 에어백/안전백을 팽창시키는데 필요한 추진제의 양을 최소화시키기 때문이다.
합성 추진제는 추진알갱이(90)로 형성되어서 하이브리드 인플레이터(30)내에통합될 때 탄피형 추진제에 관해서 앞서 언급한 양으로 사용될 수 있다. 특히, 이러한 양의 추진제는 추진 알갱이(90)와 가압매체(36)의 상대량에 관해서 앞서 설명한 미립자를 포함하고 있다. 더욱이, 가압매체(36)용의 산소 및 불활성 가스의 상대양은 여기에 공개된 합성 추진제의 경우에 사용될 수 있다.
다음의 보기는 제 2폭발물 및 접합 시스템을 포함하는 합성 추진제의 형식의 적합한 특성을 설명하는데 도움이 된다. 앞서 언급한 바와같이, "wt%"에 대한 모든 언급은 중량 퍼센트를 나타낸다.
보 기 4
적어도 약 70wt% RDX(헥사하이드로트리니트로트리아진), 약 5wt% 내지 15wt% CA(셀룰로스 아세테이트), 약 5wt% 내지 15wt% TMETN(트리메틸올레탄 트리니트레이트) 및 약 2wt% 이하의 에틸 센트럴라이트를 포함하는 합성 추진제 성분이 준비되어서 약 1.7132g/cc의 평균밀도를 가진 원통형 알갱이로 형성되었다. 10그램의 실험표본이 중량벽의 폭발 챔버(bomb chamber)내에 설치되고 탱크내로 점화되었다. 실험 표본은 약 2578 °K의 연소 온도를 가지고 있고 허용가능한 탄도특성(즉, 4000psi(27.6MPa)에서 1.18 cm/s의 연소율)을 나타낸다. 통상적으로, 성능 곡선은 제 3도 및 제 4도에 도시된 것과 유사하다. 생성된 가스는 약 36%의 일산화탄소, 약 24%의 질소, 약 19%의 수소, 약 16%의 수증기 및 약 5%의 이산화탄소를 포함하고 있다. 혼합물의 장기적인 열 안전성이 평가되었고, 이는 허용가능한 것으로 결정되었다(예를들면, 추진제는 400시간동안 107℃의 온도에 노출되었고 점화되지 않았으며, 추진제는 하이브리드 인플레이터내에 수용될 때 400시간 동안 107℃의 온도에 노출될 경우에 점화되지 않았으며, 그후 인플레이터의 작동시에 이것의 성능은 열처리에 의해서 거의 영향을 받지 않았다).
보 기 5
적어도 약 70wt% RDX(헥사하이드로트리니트로트리아진), 약 5wt% 내지 15wt%의 셀룰로스 아세테이트, 및 약 5wt% 내지 약 15wt%의 GAP(글리시들 아지드화 중합체)를 포함한 추진제 성분이 준비되어서 약 1.6857g/cc의 평균밀도를 가진 원통형 알갱이로 형성되었다. 10그램의 실험 표본이 중량벽의 봄 챔버내에 설치되어서 탠크내로 점화되었다. 실험표본은 약 2,357K의 연소온도를 가지고 허용가능한 탄도 특성(즉,4000psi(27.6MPa)에서 1.18cm/s의 연소율)을 나타내었다. 통상적으로, 성능곡선은 제 3도 및 제 4도에 도시된 것과 거의 유사했다. 생성된 배기가스는 약 37%의 일산화탄소, 약 25%의 수소, 약 25%의 질소, 약 10%의 수증기 및 약 3%의 일산화탄소를 포함하고 있다. 혼합물의 장기적 열안전성이 평가되었고 이는 허용가능한 것으로 결정되었다(예를들면, 추진제는 약 400시간동안 107℃의 온도에 노출되었고 점화되지 않았으며, 추진제는 하이브리드 인플레이터내에 수용될 때 400시간 동안 107℃의 온도에 노출될 경우에 점화되지 않았으며, 그 다음 인플레이터의 작동시에 이것의 성능은 열 처리에 의해서 거의 영향을 받지 않았다).
본 발명과 관련된 적어도 하나 이상의 특성에 사용될 수 있는 추진제의 다른 특징은 약 1 내지 99 중량부(parts by weight)의 범위의 헥소겐(hexogen)(RDX)과, 약 1 내지 99 중량부 범위의 옥토겐(octogen)(HMX)과, 그리고 헥소겐 및 옥토겐과의 합산되어 100 중량부인 접합제를 포함하고 있다. 접합제는 5 내지 50 중량부의범위이다. 바람직하게는, 앞서 언급한 추진제는 80 내지 95 중량부 범위의 헥소겐(RDX)과 5 내지 20 중량부 범위의 옥토겐(HMX)을 포함하고 있다.
앞서 언급한 추진제는 여기에 설명한 것과 같은 하이브리드 인플레이터에 사용될 수 있다. 다시, 하이브리드 인플레이터는 가압매체를 수용한 가압 가스챔버, 추진제를 수용한 가스 생성 챔버, 점화기 조립체 및 파열 디스크를 포함하고 있다. 가압매체는 불활성 유체 및 산소로 구성되어 있다. 추진제는 예를들면 소정의 크기의 감속이 발생할 경우에 점화기 조립체에 의해서 점화되고 산소와 반응하는 가스 생성물(예를들면, 일산화 탄소 및 수소)을 생성하도록 연소된다. 일산화 탄소 및 수소는 일산화 탄소 및 수증기를 생성하도록 가압가스에서 산소와 반응함과 동시에 가스 발생기 챔버의 압력을 증가시킨다. 따라서, 이산화 탄소, 수증기 및 불활성 가스를 에어백 및 안전백(18)(제 1도 참도)에 공급하도록 파열 디스크가 개방된다. 이것은 에어백 또는 안전백(18)을 팽창시킨다.
앞서 언급한 추진가스는 헥소겐(RDX), 옥토겐(HMX), 및 접합제를 포함하고 있다. RDX와 HMX이 범위는 각각 1 내지 99 중량부에 이른다. 바람직하게는, RDX 및 HMX의 함량의 범위는 각각 80 내지 95 중량부와 5 내지 20 중량부에 이른다. 접합제는 헥소겐과 옥토겐과 합하여 총 중량부 100으로 되며, 5 내지 50 중량부의 범위에 이른다.
앞서 언급한 추진제에 사용하기에 적합한 통상적인 접합제는 폴리우레탄(PU), 에틸 셀룰로스(EC)와 같은 셀룰로스 유도체, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트(CAB), 셀룰로스 아세테이트 프로피네이트(CAP), 히드록시 종결 폴리부타디엔(HTPB)와 같은 폴리부타디엔, 글리시들 니트레이트 중합체(GAP)와 같은 아지드화 중합체, 및 3-니트레이트메틸-3-메틸-옥세탄 중합체(폴리니모)를 포함하고 있다. 이중에서 셀룰로스 아세테이트 부티레이트(CAB) 또는 글리시들 아지드화중합체(GAP)가 바람직하다.
앞서 언급한 추진제는 가소제, 안정화제 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 첨가제를 포함하고 있다. 가소제는 TMETN(트리메틸올레탄 트리니트레이트), BTTN(부타네트리올 트리니트레이트), TEGDN(트리에틸렌 글리콜 디니트레이트), 글리시들 아지드화물, NG(니트로글리세린), BDNPA/F( 비스 (2,2-디니트로프로필)아세탈/포멀) 및 ATEC(아세틸 트리에틸시트레이트)으로 구성된 그룹중에서 선택될 수 있다.
에틸 센트럴라이트, 디페닐 아민, 레조시놀, 아칼디트 II, 아밀 알콜, 요소, 석유 젤리를 포함하는 안정화제가 앞서 언급한 추진제로 사용될 수 있다.
가소제는 바람직하게는 총 100 중량부의 RDX, HMX, 및 접합제에 1 내지 30 범위의 중량부로 첨가될 수 있다. 가소제의 함량은 바람직하게는 0 내지 5 중량부의 범위로 총 100 중량부의 RDX, HMX, 및 접합제에 첨가되는 것이 바람직할 수 있다. 앞서 언급한 추진제는 분말형, 입자형 및 알갱이형으로 형성될 수 있고 이중에서 알갱이형이 가장 바람직하다.
상기한 추진제의 조성비에 관한 다양한 예시가 이하에서 언급된다.
보 기 6
다음의 재료는 서로간에 혼합되어서 정제형으로 형성된 후에 가압 가스챔버,가스 생성챔버, 점화기 조립체, 및 파열 디스크를 포함하고 있는 하이브리드 인플레이터내로 충전되었다. 하이브리드 인플레이터가 작동되고, 그 결과 KCL의 연기가 생성되지 않았다.
주의 : RDX 및 HMX 100 중량부에 대한 접합제(CAB 및 GAP)의 함량은 약 16 중량부이다.
보 기 7
다음과 같은 재료가 서로간에 혼합되어서 정제형으로 형성된 후에 보기 6과 동일한 구조를 가진 하이브리드 인플레이터 내에 충전되었다. 그 결과, 연기가 생성되지 않았다.
주의 : RDX 및 HMX 100중량부에 대한 접합제(CAB 및 GAP)의 함량은 약 32 중량부이다.
보 기 8
다음과 같은 재료가 서로간에 혼합되어서 정제형으로 형성된 후에 보기 6과 동일한 구조를 가진 하이브리드 인플레이터 내에 충전되었다. 그 결과, 연기가 생성되지 않았다.
주의 : RDX 및 HMX 100 중량부에 대한 접합제(CAB 및 GAP)의 함량은 약 32 중량부이다.
보 기 9
다음과 같은 재료가 서로간에 혼합되어서 정제형으로 형성된 후에 보기 6과 동일한 구조를 가진 하이브리드 인플레이터 내에 충전되었다. 그 결과, 연기가 생성되지 않았다.
주의 : RDX 및 HMX 100 중량부에 대한 접합제(CAB 및 GAP)의 함량은 약 32 중량부이다.
보 기 10
다음과 같은 재료가 서로간에 혼합되어서 정제형으로 형성된 후에 보기 6과 동일한 구조를 가진 하이브리드 인플레이터 내에 충전되었다. 그 결과, 연기가 생성되지 않았다.
주의 : RDX 및 HMX의 100 중량부에 대한 접합제(CAB 및 GAP)의 함량은 약 32 중량부이다.
보 기 11
다음과 같은 재료가 서로간에 혼합되어서 정제형으로 형성된 후에 보기 6과동일한 구조를 가진 하이브리드 인플레이터 내에 충전되었다. 그 결과, 연기가 생성되지 않았다.
주의 : RDX 및 HMX 100 중량부에 대한 접합제(CAB 및 GAP)의 함량은 약 32 중량부이다.
보 기 12
다음과 같은 재료가 서로간에 혼합되어서 정제형으로 형성된 후에 보기 6과 동일한 구조를 가진 하이브리드 인플레이터 내에 충전되었다. 그 결과, 연기가 생성되지 않았다.
주의 : RDX 및 HMX 100 중량부에 대한 접합제(CAB 및 GAP)의 함량은 약 32 중량부이다.
보 기 13
다음과 같은 재료가 서로간에 혼합되어서 정제형으로 형성된 후에 보기 6과 동일한 구조를 가진 하이브리드 인플레이터 내에 충전되었다. 그 결과, 연기가 생성되지 않았다.
주의 : RDX 및 HMX 100 중량부에 대한 접합제(CAB 및 GAP)의 함량은 약 32 중량부이다.
보 기 14
다음과 같은 재료가 서로간에 혼합되어서 정제형으로 형성된 후에 보기 6과 동일한 구조를 가진 하이브리드 인플레이터 내에 충전되었다. 그 결과, 연기가 생성되지 않았다.
주의 : RDX 및 HMX의 100 중량부에 대한 접합제(CAB 및 GAP)의 함량은 약 32 중량부이다.
앞서 언급한 바와같이, 작동시에 KCl 스몰(smole)을 생성하지 않는 하이브리드 인플레이터는 헥소겐, 옥토겐, 및 접합제를 포함하는 추진제를 사용함으로써 제조될 수 있다.
제 1도의 팽창가능한 안전 시스템에 사용될 수 있는 하이브리드 인플레이터의 다른 실시예는 제 5도 내지 제 7도에 도시되어 있다. 제 5도를 참조하면, 함성 인플레이터(202)는 통상의 원통형 가스 발생기(208)과 통상의 원통형 저장 가스 하우징(204)을 포함하고 있다. 저장가스 하우징(204)은 가스 발생기(208)의 둘레에 동심원형으로 위치되어서 가스 발생기(208)와 적절한 방식으로 서로 연결되어 있다. 통상적으로, 저장가스 하우징(204)(제 3챔버)은 적절한 가압매체를 수용하고 있고, 가스 발생기(208)는 적절한 추진제의 알갱이(258)를 수용하고 있다. 인플레이터(202)의 주 잇점은 유체압력이 제 2밀봉 디스크(290)를 개방하도록 여기에 직접가해지기 때문에 그 설계방식이 제 2밀봉 디스크(290)또는 메인 밀봉 디스크(인플레이터(202)와 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)간의 유동을 고립시킴) 부근의 구역의 신속한 가압에 영향을 미친다는 것이다. 인플레이터(202)의 설계상의 다른 잇점은 가압매체에 의한 추진 알갱이(258)의 점화 및 연소시에 생성되는 추진 가스의 충분한 "혼합"을 제공하거나 허용한다는 것이다. 따라서, 인플레이터(202)는 복합성분 가압매체(예를들면, 하나의 성분은 산소이고 다른 성분은 적어도 하나의 불활성 가스임)와 함께 탄피형 추진제 또는 합성 추진제의 앞서 언급한 혼합물과 함께 사용하기에 특히 적합하다. 즉, 인플레이터(202)의 설계방식은 팽창 가능한 안전 시스템(10)(제 1도 참조)의 작동을 강화시키기 위해서 가압매체에 의한 추진 알갱이(258)의 점화에 의해서 생성된 가스(예를들면, 이후에 설명하는 바와같이, 점화 또는 부스터 재료(240)의 조합에 의해서 생성된 가스) 또는 추진 가스의 효율적인 연소를 제공하거나 허용한다. 이러한 2차 연소는 에어백 또는 안전백(18)쪽으로의 유동을 개시하기 위해서 인플레이터(202)의 신속한 가압능력을 보다 강화시킨다.
가스 발생기(20B)는 도시된 실시예에서 제 1하우징(216)으로 형성된 가스 발생기 하우징(212)과 축선방향으로 배열되어 서로 연결된 제 2하우징(218)을 포함하고 있다. 제 1하우징(216)의 일단부는 바람직하게 밀폐방식의 밀봉을 이루기 위해서 기폭제 어댑터(224)에 부착되어 있다(예를들면, 용접점에서의 용접을 통하여). 기폭제 어댑터(224)는 적절한 기폭제(228)(예를 들면, 전기적으로 작동가능한 스퀴브(squib)또는 다른 종류의 적합한 불꽃 점화장치)를 보유하고 있는데, 이러한 기폭제는 추진 알갱이(258)를 점화시킬 목적으로 사용되고 적절한 밀봉을 형성하기 위해서 O링(232)내에 끼워질 수 있다. 기폭제(228)를 가스 발생기(208)내의 가압매체로부터 고립시키기 위해서, 제 1밀봉 디스크(제 2밀봉 디스크)는 용접점(248)을 통한 바람직한 밀폐식 밀봉을 이루도록 제 1하우징(216)의 단부와 기폭제 어댑터(224)의 단부사이에 적절하게 고정되어 있다.
가스 발생기 하우징(212)의 제 1하우징(216)은 기폭제(22B)에 인접하게 축선방향으로 정렬되어 배열된 제 1챔버(254)를 한정하고 있다. 가스 발생기 하우징(212)의 제 1챔버(254)는 점화시에 에어백 또는 안전백(18)쪽으로의 유동을 증가시키도록 추진 가스를 생성하는 추진 알갱이(258)를 수용하고 있다. 따라서, 제 1챔버(254)는 추진챔버 또는 연소 챔버로서 특징지워질 수 있다. 추진 알갱이(258)의 연소를 돕기 위해서, 기폭제(228)와 추진 알갱이(258) 사이에 적절한 점화재료 또는 부스터 재료(240)가 기폭제(228)와 정렬되게 위치되어 있다. 이러한 점화재료 또는 부스터 재료(240)는 예를들면, 0.5wt% 내지 5.0wt%의 RDX 및 알루미늄 대신에 0.5wt% 내지 5.0wt%의 하이드록시프로필셀룰로스가 첨가된 89wt%의 RDX와 11wt%의 알루미늄 분말을 가진 RDX 또는 알루미늄 부스터 재료이다. 이후에 설명하는 바와같이, 점화 또는 부스터 재료(240)의 점화로부터 발생하는 가스의 반응 생성물은 인플레이터(202)의 신속한 가압기초 유동개시 특성을 보다 강화시키기 위해서 가압매체와 화학반응한다. 적합한 부스터 컵(244) 등은 점화 또는 부스터 재료(240)(통상적으로 분말 또는 건조된 슬러리 폼)를 보유하고 있고 기폭제 어댑터(224) 또는 제 1하우징(216)의 단부에 적절하게 고정될 수 있다(예를들면, 용접점(248)을 통해서 어댑터(224) 및 하우징(216) 사이에 보유됨으로써), 또한, 제 1챔버(254)는 아래에서 설명하는 바와같이 제 1챔버(254)로부터 제 2챔버(324)쪽으로 추진가스를 배출하는 동안 소정의 크기의 입자재료를 거르기 위해서 스크린(266)등을 포함할 수 있다. 인플레이터(202)의 저장 가스하우징(204)의 용량은 제 2챔버(324)의 용량보다 크게 설정되어 있다.
정적인 상태에서 다량의 가압매체가 제 1챔버(254)내에 수용되도록 제 1챔버(254)는 통상적으로 적어도 하나의 공급 오리피스 또는 구멍(262)(도시된 실시예에서는 2개)에 의해서 저장 가스하우징(204)과 유체가 소통된다. 도시된 실시예에서, 공급구멍(들)(262)은 반경방향으로 연장되어 있다(즉, 중앙의 종축(220)에서 시작되는 반경을 따라서 연장되어 있고 이 축(220)에 대해서 수직으로 배열되어 있다). 인플레이터(202)의 성능을 "조절"하기 위해서 공급구멍(262)의 크기 또는 수를 선택해서 사용할 수 있다.
적어도 하나의 공급구멍(262)이 사용될 때, 추진 알갱이(258)의 점화시에 생성되는 추진가스의 임의의 양의 유동이 저장 가스하우징(204)내로 유입된다. 앞서 언급한 방식의 추진제(예를들면, 탄피형 합성추진제) 및 가압매체(예를들면, 산소 및 불활성 유체(적어도 하나의 가스)의 혼합물)가 점화될 때, 소정의 2차연소, 즉 추진가스의 추가연소가 저장 가스 하우징(204)에서 발생한다. 에어백 또는 안전의(18)쪽으로의 바라는 출력 또는 배출을 이루기 위해서, 즉 에어백 또는 안전백(18)의 바라는 팽창률을 이루기 위해서 제 1챔버(254)로부터 저장 가스하우징(204)쪽으로 추진 가스의 일부를 유출시킬 수 있다. 특히, 아래에 설명하는 바와같이, 충분한 시간동안 저장 가스하우징(204)으로부터 제 2챔버(324)내로 거의 일정한 유동을 유지하는 비율로 저장 가스 하우징(204)에 추진 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 바라는 결과(예를들면, 추진 가스의 유량의 약 40% 이하, 그리고 보다 일반적으로는 약 30% 이하를 저장 가스하우징(204)내로 유입시킴)를 이루기 위해서 작동중에 생성된 추진가스중의 미소량만을 저장 가스 하우징(204)내로 유동시킬 필요가 있다.
공급구멍(262)이 이용될 때, 추진 알갱이(358)의 점화후의 저장 가스하우징(204)내의 압력증가는 다수의 상업 하이브리드 인플레이터의 설계방식에서 보다 낮다. 즉, 추진 알갱이(358)의 점화와 관련된 압력의 상당한 증가는 가스 발생기(208)에 한정되어 있다. 따라서, 저장 가스하우징(204)의 "강도"의 필요성이 감소될 수 있다. 이것은 인플레이터(202)의 중량을 증가시키는 저장 가스하우징(204)또는 경량 재료의 경우에 벽 두께를 줄여준다.
제 1챔버(254)로부터 가스 발생기 하우징(212)의 제 2하우징(278)에 의해서 형성된 제 2챔버(324)(아래에 설명되는 이유에 의해 "후기 연소기(afterburner)"로 공지됨)쪽으로의 추진 가스의 흐름(예를들면, 전체 추진 가스유동의 적어도 약 50%이며, 통상적으로는 적어도 약 70%)이 중요하다. 적어도 하나의 후기 연소기 노즐 또는 아스피레이터(aspirator)(274)(제 1연결구멍)는 제 1챔버(254)로부터 제 2챔버(324)내로 유체(주로, 추진 가스)를 유입시키므로 바라는 유체의 전달을 제공한다. 후기 연소기 노즐(274)은 제 1하우징(216)의 내부상의 쇼울더(270)에 접해서 끼워질 수 있고 제 1하우징(216)과 제 2하우징(278)을 적절하게 서로연결시키기 전에(예를들면, 용접점(250)에서 용접을 통하여) 위치될 수 있다.
도시된 실시예에서, 가스 발생기 하우징(212)의 제 2하우징(278)의 일단부는 적어도 하나의 가스 발생기 출구(286)를 갖춘 후기 연소기 어댑터(282)내에 끼워질 수 있다. 적절한 밀봉 접촉면을 제공하기 위해서 제 2하우징(278)과 어댑터(282) 사이에 O링(328)이 사용될 수 있다. 후기 연소기 어댑터(282)는 제 2챔버(324)가 정지상태에서 다량의 가압매체를 수용하고 있기 때문에 바람직하게 밀폐식 밀봉을 이루기 위해서 저장 가스 하우징(204)에 적절하게 고정되어 있는(예를들면, 용접점(312)에서 용접을 통하여) 보스(294)에 적절한 방식으로(예를들면, 용접점(308)에서 용접을 통하여) 고정되어 있다. 바라는 시간에 이르기까지 인플레이터(202)내에 가압매체를 적절한 방식으로 수용하기 위해서 후기 연소기 어댑터(282)의 단부와 보스(294) 사이에 제 2밀봉 디스크(290)를 위치 시킴으로써 용접점(308)에 의하여 디스크가 억제된다.
제 1챔버(254)와 제 2챔버(324)간의 유체전달을 기초로하여 추진 알갱이(258)의 연소에 의해서 생성된 추진가스와 점화 또는 부스터 재료(240)의 점화에 의해서 생성된 가스가 적어도 부분적으로 제 2(후기 연소기)챔버(324)내로 유입된다. 제 2챔버내의 신속한 압력상승으로 인해서 아래에 언급하는 방식으로 제어할 때 인플레이터(202)로부터 유체의 유동이 디퓨저(298)내로 유입되고 그 다음 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)내로 유입되도록 제 2파열 디스크(290)가 적절한 시기에 개방된다. 에어백 또는 안전백(18)에 비교적 비추진 출력을 제공하기 위해서 디퓨저(298)는 다수의 확산구멍(300)을 이용한다. 인플레이터(202)내에 소정의 입자물질을 억제하고 또는 에어백(안전백)(18)을 통과하기 전에 추진가스 또는 가압매체의 혼합 및 반응을 보다 촉진하기 위해서 확산 스크린(304)이 디퓨저(298)내에 포함될 수 있다.
제 2챔버(324)또한 저장 가스하우징(204)과 유체가 소통된다. 이와 관련하여, 저장 가스하우징(204)으로부터 가압매체가 적절한 시기에 제 2챔버(324)내로 유입되도록 적어도 하나의 그리고 바람직하게는 다수의 가스 발생기 흡입구(316)가 저장 가스 하우징(204)과 제 2챔버(324)간에 유체소통을 제공한다. 즉, 임의의 응용을 위해서 이러한 특수한 유체의 유동은 유동의 방향에 관하여 제어될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 그리고 바람직하게는 모든 가스 발생기 흡입구(316)에 인접하게 밸브(320)가 위치될 수 있다. 정지 상태에서, 밸브(320)는 이 구역에서 제 2챔버(320)로부터 저장 가스하우징(204)을 실제로 고립시킬 필요는 없다. 실제로, 바람직하게 다량의 가압매체가 정지 상태에서 제 2챔버(324)내에 억제되어 있어서 비 밀봉 접촉면이 이러한 공급을 수용한다. 구멍(316)위로 저장 가스하우징(204)으로부터 제 2챔버(324)를 고립시키지 않는 밸브(320)의 형상은 거의 원통형 롤의 대목이다(예를들면, 두께 0.002인치(0.005cm) 300열의 스테인레스 강). 제 2하우징(278)의 내부와 밸브(320) 사이에 외팔보(cantiever) 연결이 이용될 수 있다. 즉, 후방부(즉, 구멍(316)으로부터 충분히 먼부분)는 부착되지 않고고 남아있는 전방부 또는 중앙부를 가진 제 2하우징(278)에 부착될 수 있어서 밸브(320)에 작동능력을 제공하도록 자유롭게 이동하거나 편향될 수 있다.
앞서 설명한 것을 기초로하여, 정지상태에서 저장가스 하우징(204) 및 가스발생기 하우징(212)의 전체에 걸친 압력은 거의 일정하다. 그러나, 동적인 상태 또는 추진 알갱이의 점화후에 인플레이터(202)의 여러 "챔버"에 걸친 압력은 바라는 성능을 이루도록 서로 다르게 형성된다. 이와 관련하여, 추진 알갱이(258)가 점화될 때, 생성된 추진가스가 적어도 제 2챔버(324)내로 유입되기 시작하여서 제 2챔버내의 압력을 증가시킨다. 적어도 하나의 공급구멍(262)이 통합되어 있을 때, 소량의 추진가스가 저장가스 하우징(204)내로 유입되어서 마찬가지로 그안의 압력을 약간 증가시킨다. 바람직하게, 내부에 각각의 추진가스의 도입 및 각각의 상대 체적으로 인해서 압력은 저장가스 하우징(204)에서보다 제 2챔버(324)내에서 더 큰 비율로 증가한다. 이러한 압력 차이는 밸브(320)를 가스발생기 하우징(212)의 정렬된 부분의 내부, 특히 제 2하우징(278)에 접하여 밀어붙이고 따라서 가스 발생기 흡입구(316)를 차단함으로써 이 구역에서 제 2챔버(324)로부터 저장가스 하우징(204)을 일시적으로 고립시킨다. 앞서 언급한 밸브(320)의 외팔보식 연결은 이러한 작동을 허용한다. 제 2챔버(324)내의 압력이 미리 결정된 수준에 접근할 때, 제 2밀봉 디스크(290)상에 직접 가해지는 유압이 디스크(290)를 개방, 파열, 또는 파손시킨다. 따라서, 이 유체는 가스 발생기(208)로부터 디퓨저(298)쪽으로 그다음은 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)쪽으로 유동한다.
판단할 수 있는 바와같이, 밸브(320)는 임의의 적용시에 에어백 또는 안전백(18)쪽으로의 유동의 시기적절한 개시를 허용한다. 특히, 임의의 설계방식에서, 밸브(320)를 사용함으로써 제 2밀봉 디스크(290)를 적절한 시기에 개방하는 비율로 제 2챔버(324)를 신속하게 가압할 수 있다. 인플레이터(202)에 밸브(320)가사용되지 않는 경우에는, 추진 가스가 제 2챔버(324)로부터 저장가스 하우징(204)내로 유동한다. 이와같이, 제 2챔버(324)내의 압력을 제 2밀봉 디스크(290)를 파열시키는 레벨로 증가시키는데는 많은 시간이 소요될 수 있다. 그러나, 제 2챔버(324)의 사용은 에어백 또는 안전백(18)쪽으로의 유동을 개시하는데 필요한 시간을 감소시키는 소형의 가압챔버를 제공한다. 아래에 설명하는 바와같이, 일부 설계방식에서, 제 2챔버의 용적은 충분히 작게 형성될 수 있고, 밸브(320)가 만족스러운 작동에 필요하지 않도록 추진제와 가압매체를 선택할 수 있다(예를들면, 제 2챔버(324)내의 신속한 가압에 영향을 미치도록 추진 알갱이(258)또는 점화 및 부스터 재료(240)의 연소에 의해서 생성된 가스의 연소를 이용함으로써 수행가능함).
밸브(320)는 제 위치에 고정되어 있어서 에어백 또는 안전백(18)쪽으로의 유동을 개시하기 위하여 제 2밀봉 디스크(290)가 개방된 후의 소정의 시간동안 가스발생기 흡입구(316)를 차단한다. 그러나, 일단 저장 가스하우징(204)과 제 2챔버(324)간에 소정의 압력차이가 형성되면, 가스발생기 흡입구(316)를 개방하기 위하여 이러한 압력차이의 힘에 의해서 밸브(320)가 이동한다. 밸브(320)가 앞서 언급한 방식으로 구성되어 있을 때, 가스 발생기 내부 구멍(316)을 통한 바라는 유동을 이루기 위해서 이 구멍과 반경방향으로 정렬된 구역에서 밸브(320)의 붕괴에 의하여 밸브(320)의 자유단이 중심축(220)쪽으로 반경방향의 내부로 이동한다. 그러나, 밸브(320)는 제 2하우징(278)과의 상호연결에 의해서 고정되어 있다. 가스 발생기 흡입구(316)가 노출될 때, 저장가스 하우징(204)으로부터 제 2챔버(324)내로 유동이 개시된다. 밸브(320)는 제 1위치로부터 제 2치로 이동할 수 있다.밸브(320)가 제 1위치에 있을 때, 이 밸브(320)는 작동시의 흐름이 억제된다. 저장가스 하우징(204)내의 압력이 미리 결정된 정도로 가스발생기 하우징(212)내의 압력을 초과할 경우에는 밸브(320)가 제 2위치로 이동하여서 유동을 허용한다. 이러한 제 2위치는 제 1위치의 방사사의 내부에 있다.
물론 제2밀봉 디스크(290)가 제 2챔버(324)의 신속한 가압에 의해서 파열된 후에 제 2챔버(324)의 주 기능은 에어백 또는 안전백(18)쪽으로의 배출에 앞서서 추진가스 및 가압매체의 효율적인 혼합을 제공하거나 허용하는 것이다. 앞서 언급한 방식의 추진제 혼합물(예를들면, 탄피형 추진제, 합성 추진제)과 앞서 언급한 방식의 가압매체(예를들면, 적어도 한가지 종류의 불활성 가스와 같은 부활성 유체 및 산소의 혼합물)를 사용할 경우에, 이러한 혼합물은 앞서 언급한 잇점(예를들면, 독성의 감소, 추가의 연소에 의해서 인플레이터(202)에 필요한 추진제의 양의 감소 및 관련된 팽창성능의 증가)을 제공하기 위해서 추진가스를 더 연소시킨다. 이와같이, 제 2챔버(324)는 후기 연소기로서 추가의 특징을 지닐 수 있다. 바람직하게는, 추진 가스 및 점화 또는 부스터재료의 점화로부터 발생한 가스의 전체연소중의 적어도 약 99%와, 바람직하게는 이러한 연소의 약 100%가 인플레이터(202)내에서 발생한다. 이것은 에어백 또는 안전백(18)의 손상 가능성을 줄여준다.
2차 연소의 잇점을 완전히 이해하기 위해서, 제 2챔버(324)는 아래에 설명하는 바와같이 길이 또는 유도난류에 의하여 생성가스 및 가압매체의 혼합을 제공하거나 허용하여야 한다. 제 5도의 실시예에서, 가스 발생기 배출구(26)에 대해서 후기연소기 노즐(274) 및 가스 발생기 흡입구(316)의 가장 가까운 부분은 운전자 쪽에 적용할 경우에 배출구(266)로부터 적어도 15mm 만큼 떨어져야 한다. 이러한 거리는 본 발명과 관련된 적어도 하나의 경우에 약 4mm내지 약 80mm의 범위로 형성될 수 있다. 제 2챔버(324)의 이러한 길이의 증가는 또한 충분한 양의 가압매체를 제 2챔버(324)내에 수용하는 것을 허용하여서 이러한 가압매체를 정지상태에서 저장가스 하우징(204)으로부터 제 2챔버(324)내로 유동이 개시되기 전에 생성되는 추진가스와 반응하게 한다. 즉, 바람직하게, 저장가스 하우징(204)으로부터 제 2챔버(324)쪽으로의 유동이 밸브(320)의 앞서 언급한 이동에 의하여 개시될 때까지 추진가스와 반응하도록 인플레이터(202)의 작동시에 제 2챔버(324)내에 충분한 양의 가압매체가 수용된다.
"긴" 제 2챔버(324)의 잇점을 실현하기 위해서 가스 발생기 흡입구(316)도 앞서 언급한 바와같이 가스 발생기 배출구(286)로부터 충분한 거리만큼 간격을 두고 배열되어 있다. 바람직하게, 추진 가스와 가압매체의 추가의 혼합을 촉진하기 위해서, 모든 가스발생기 흡입구(316)(각각의 중심선에 의해서 한정됨)의 대부분의 중심부 또는 전방부는 후기 연소기(273)의 단부와 접하여야 하며, 바람직하게는 도시된 바와같이 보다 후방으로(즉, 기폭제(228)쪽의 방향으로) 위치된다.
인플레이터(202)에 대해서 주어진 설계방식의 치수는 바뀔 수 있으며, 특히 인플레이터 하우징(204)의 바람직한 용량의 범위는 표 2에 도시된 바와 같이 인플레이터의 응용방식에 좌우된다. 예를들면, 본 발명과 관련된 적어도 하나이상의 양상에 대해서 인플레이터 하우징(204)의 용량은 약 150 ㎤ 내지 약 450㎤의 범위에 이를 수 있다. 제 1챔버(254)의 용량의 범위는 약 10㎤ 내지 약 40㎤이다. 제 2챔버(324)의 용량의 범위는 약 1㎤ 내지 약 50㎤이다.
본 발명의 원리를 설명하기 위해서 일실시예의 치수를 설명한다. 1) 저장 가스하우징(204)의 직경은 약 59mm이다. 2) 저장가스 하우징(204)의 길이는 약 200mm이다. 3) 저장가스 하우징(204)은 연강관으로 형성되어 있고 약 2.5mm의 벽 두께를 가지고 있다. 4) 저장가스 하우징(204)의 내부 용적(저장매체가 수용되고 중심배열된 가스 발생기(208)의 용적을 포함하지 않는 부분)은 약 375㎤(375cc)이다. 5) 가스 발생기하우징(204)의 제 1하우징(216)의 직경은 약 20mm이다. 6) 제 1챔버(254)의 길이는 약 55mm이다. 7) 제 1하우징(216)은 연강으로 제조되어 있고 약 1.5mm의 벽두께를 가지고 있다. 8) 가스발생기 하우징(212)의 제 1챔버(254)의 내부 용적은 약 11㎤(11 cc)이다. 9) 가스발생기 하우징(212)의 제 2하우징(278)의 직경은 약 17mm이다. 10) 제 2챔버(324)의 길이는 약 90mm이다. 11) 제 2하우징(278)은 연강으로 제조되어 있고 약 1.25mm의 벽두께를 가지고 있다. 12) 가스발생기 하우징(212)의 제 2챔버(324)의 내부 용적은 약 14㎤(14cc)이다. 13) 각각 약 3mm의 직경을 가진 6개의 공급구멍(262)이 제공되어 있다. 14) 후기연소기 노즐(274)의 내부 보어직경은 약 2.5mm이다. 15) 가스발생기 배출구(286)는 약 10mm의 직경을 가지고 있다. 16) 모든 가스발생기 흡입구(316)는 가스발생기 배출구(286)로부터 약 76mm의 거리로 배열되어 있다. 17) 노즐(274)은 가스발생기 배출구(286)로부터 약 75mm의 간격으로 배열되어 있다. 18) 디퓨저(298)의 내부용적은 약 4㎤(4cc)이다. 19) 12개의 확산구멍(300)이 제공되어 있다. 20) 추진 알갱이의 전체 중량은 약 9그램이고 RDX, CA, TMETN을 가진 앞서 언급한 방식의 혼합물을 가지고 있다.21) 인플레이터(202)내의 정압은 20.7MPa이어서 약 140그램의 가압매체가 존재하고, 이 가압매체의 약 85%는 아르곤이며 약 15%는 산소이다(몰 기준). 22) 인플레이터(202)의 전체 중량은 약 1200그램이다. 가압매체가 가스누출을 감지하기위한 헬륨을 포함하고 있을 경우에, 본 발명과 관련된 적어도 하나의 경우의 가압매체는 바람직하게는 몰 기준으로 약 8% 내지 약 30%의 산소와, 약 60% 내지 약 90%의 아르곤 및 약 0.55 내지 약 10%의 헬륨을 포함할 수 있다.
인플레이터(202)의 작동은 주로 제 6A도 내지 6D도, 그리고 제 7A도 내지 7D도를 참조하여 요약할 수 있다. 정지상태에서, 제 2밀봉 디스크(290)는 원형을 유지하고 있고 밸브(320)는 제 6A도 및 제 7A도에 도시된 것처럼 제 2챔버(324)로부터 저장가스 하우징(204)을 고립시킬 필요가 없다. 에어백 또는 안전백(18)을 팽창시킬 것을 나타내는 감지기 또는 센서(14)로부터 적절한 신호가 수신될 때, 기폭제(228)가 작동되어서 제 1밀봉 디스크(236)를 파열시키고 점화 또는 부스터재료(240)를 연소시키며, 이는 추진 알갱이(258)를 점화시킨다. 추진 알갱이(258)의 연소는 제 1챔버(254)내에 추진 가스를 생성하는데, 이 추진가스는 가스발생기 하우징(212)의 제 2챔버(324)와 저장가스 하우징(204)내로 흐른다. 제 1챔버(254)내의 고열의 추진가스의 존재로 인해서 그리고 제 2챔버(324) 및 저장가스 하우징(204)내로의 고열의 추진가스의 도입으로 인해서, 이 "용기" 내의 압력이 상응하게 증가한다.
적절한 시기에 제 2밀봉 디스크(290)를 파열시키기 위해서 그리고 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)내로의 흐름을 개시하기 위해서, 제 2챔버(324)내이 압력증가율은 고열의 추진가스의 도입으로 인하여 저장가스 하우징(214)내의 압력증가율 보다 더 크도록 설계되어 있다. 이러한 압력차이는 제 2하우징(278)의 내부에 접해서 밸브(320)를 끼움으로써 제 6B도 및 제 7B도에 도시된 바와같이 이 구역에서 제 2챔버(324)로부터 저장가스 하우징(204)을 고립시키며 제 2챔버(324)의 신속한 가압을 수행한다. 추진가스와 반응시키도록 가압매체의 공급이 유지되기 때문에, 정지상태에서 제 2챔버(324)내의 가압매체의 양은 저장가스 하우징(204)과 제 2챔버(324)간의 직접적인 유체소통을 형성하기 전에 제 2챔버내에 도입되는 추진가스와 반응하기에 충분하여야 한다.
일단, 제 2챔버(324)내의 압력이 소정의 크기에 도달하면, 가스 발생기 배출구(286)를 통해서 디퓨저(298)와 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)쪽으로 유동이 형성되도록 제 2밀봉 디스크(290)상에 직접가해지는 유압이 제 6C도에 도시된 바와같이 제 2밀봉 디스크(290)를 파열시킨다. 그러나, 밸브(320)는 제 6C도 및 제 7C도에 도시된 바와같이 가스발생기 배출구(316)를 차단함으로써 저장가스 하우징(204)으로부터 제 2챔버(324)내로의 흐름을 계속 방해한다. 저장가스 하우징(204)과 제 2챔버(324)간에 소정의 압력차가 형성된 후에, 이것은 가스발생기 흡입구(316)로부터 밸브(320)를 멀리 위치시켜서 제 6D도 및 제 7D도에 도시된 바와같이, 저장가스 하우징(204)으로부터 제 2챔버(324)쪽으로의 가압매체의 흐름을 형성한다. 예를들면, 밸브(320)에 대해서 도시된 구조(예를들면, 원통형 롤의 금속박)에 의하여 밸브(320)의 전방부는 가스발생기 흡입구(316)와 가깝거나 이와 정렬된 구역에서 앞서언급한 압력차하에서 붕괴되거나 또는 반경방향의 내부로 이동한다. 그러나, 밸브(320)의 전방부는 제 2하우징(278)에 부착된 상태로 유지된다.
앞서 언급한 것을 기초로하여, 인플레이터(202)의 설계방식은 앞서 언급한 추진제(예를들면, 탄피형 합성추진제) 및 가압매체(예를들면, 산소 및 적어도 하나의 불활성 가스의 혼합물)을 포함하고 있는 시스템의 성능을 향상시키며 이 시스템에 사용하기에 특히 적합하다. 예를들면, 앞서언급한 추진제 및 가압매체가 이용되는 경우는, 제 2챔버(324)내에서 가압매체에 의한 추진가스의 2차연소가 이루어진다. 이러한 추가의 연소는 필요한 추진가스의 양을 줄이고 인플레이터(202)의 중량을 감소시키는 가스를 더욱 팽창 시킨다. 또한, 이러한 2차 연소는 추진가스의 독성을 감소시킨다. "긴" 제 2챔버(324)를 이용함으로써, 특히 가스발생기 배출구(286)에 대해서 후기 연소기(274)의 밀폐부와 가스발생기 흡입구(316) 사이의 거리를 이용함으로써, 합성 유동이 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)에 공급되기 전에 2차 연소가 발생할 시간은 충분하다.
주목한 바와 같이, 임의의 설계방식에서, 인플레이터(202)는 밸브(320)를 이용하지 않고 앞서 언급한 방식대로 형성될 수 있다. 이것은 앞서 언급한 방식의 추진제 및 가압매체를 이용함으로써 가능하다. 즉, 이러한 추진제는 산화 가압매체와 혼합시킴으로써(예를들면, 산소 및 적어도 한가지 방식의 불활성 가스와 같은 불활성 유체의 복합요소 혼합물) 제 2챔버(324)내에서 재차 연소될 수 있는 추진 가스를 생성한다. 이러한 경우에, 제 2챔버(324) 내에서의 추진가스의 "2차" 연소 및 점화 또는 부스터재료(240)의 점화로 인해서 발생하는 가스의 2차연소는 밸브(320)를 필요로 하지 않는 충분한 압력증가 또는 증가율을 형성한다. 예를들면, 2차 연소는 인플레이터(202)의 작동후에 제 2챔버(324)내에서 압력증가율의 적어도 약 30%, 그리고 바람직하게는 약 50%의 원인이 된다. 이와같이, 제 2챔버(324)내에서 화학반응을 이용하여 신속한 가압을 기초로한 유동개시를 이를 수 있어서 밸브(320)의 사용필요성이 감소된다.
제 1도의 팽창 안전 시스템(10)에 사용될 수 있는 합성인플레이터의 다른 실시예가 제 8도 내지 제 11도에 도시되어 있다. 인플레이터(350)는 앞서 설명한 인플레이터(202)와 유사한 방식으로 기능하고 작동하지만, 이것은 특히 운전자 쪽에 적용하도록 형성되어 있다. 이와같이, 인플레이터(350)는 특히, 앞서 언급한방식의 추진제(예를들면, 탄피형 추진제, 합성 추진제)와 복합요소 가압매체(예를들면, 산소 및 적어도 하나의 불활성 가스와 같은 불활성 유체를 포함하는 혼합물)를 이용할 경우에 팽창가능한 장치(10)의 성능을 향상시킨다.
주로 제 8도를 참조하면, 하이브리드 인플레이터(350)는 2개의 주요소, 즉 가스발생기(362)와 디퓨저(458)를 포함하고 있는 중앙 하우징(358)과, 저장가스 하우징(354)을 포함하고 있다. 저장가스 하우징(354)은 바람직하게 밀폐식 밀봉을 이루도록 중앙 하우징(358)에 적절한 방식(예를들면, 용접(442, 450)을 통해서)으로 부착되어서 이것의 주변에 원주방향으로 배열되어 있다. 저장가스 하우징(354)은 토로이드형으로 형성되어 있고 가압매체를 수용하고 있다. 다시, 인플레이터(350)의 주 잇점은 제 2밀봉디스크(428)(인플레이터(350)와 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)간의 유동을 고립시키는)에 인접한 구역을 신속하게 가압하여서 제 2밀봉디스크(428)을 "개방"시키도록 이것에 유압이 직접 가해진다는 것이다. 또한, 아래에상세히 설명하는 바와같이, 인플레이터(350)의 다른 잇점은 가스 발생기(362)내에서 주로 혼합물의 작동과 관련된 상당한 압력의 증가를 집중시키는 것이다. 따라서, 저장가스 하우징(354)의 벽 두께는 종래의 하이브리드 인플레이터의 설계방시과 비교하여 감소될 수 있고(즉, 저장가스 하우징(354)의 압력율이 감소될 수 있다), 이에 따라서 인플레이터(350)의 중량이 감소된다.
중앙 하우징(358)은 인플레이터(350)의 중심 종축(352)을 중심으로 배열되어 있고, 가스 발생기(362) 및 종방향으로 배열되어 간격을 이룬 디퓨저(458)를 포함하고 있다. 가스 발생기(362) 및 디퓨저(458)는 이 중앙 하우징(358)에 의해서 적어도 부분적으로 형성되어 있다. 예를들면, 가스 발생기(362)는 중앙하우징(358)의 일부에 의해서 한정된 원통형 가스 발생기 하우징(366)와, 점화기 조립체 홀더(370)와, 돔형 격벽(390)과, 그리고 가스 발생기 단부 캡 조립체(420)를 포함하고 있다. 특히, 가스 발생기 하우징(366)은 정지상태에서 다량의 가압매체를 수용하고 있기 때문에, 바람직한 밀폐식 밀봉을 이루기 위해서 점화기 조립체 홀더(370)는 중앙 하우징(358)의 하부와 저장가스 하우징(354)에 적절한 방식으로(예를들면, 용접(442)을 통해서) 연결되어 있다. 점화기 조립체 홀더(370)는 적절한 점화 조립체(374)(예를들면, 전기적으로 작동 가능한 폭관 또는 다른 적절한 불꽃 점화기)를 고정시키고, 밀봉 접척면을 제공하도록 O링(372)이 사용될 수 있다. 가스 발생기(362)내에서 가압매체로부터 점화기 조립체(374)를 고립시키게 위해서, 제 1밀봉 디스크(제 2밀봉 디스크)(378)가 적절한 방식(예를들면, 용접(446)을 통해서)으로 점화기 조립체 홀더(370)의 단부에 부착됨으로써 바람직한 밀폐식 밀봉이 형성된다. 도시된 실시예에서, 제 1밀봉 디스크(378)는 용접점(446)에서 점화기 조립체 홀더 메인 하우징(382)과 점화기 조립체 홀더(370)의 점화기 조립체 단부 캡(386)의 사이에 보유되어 있다.
격벽(390)은 가스 발생기 하우징(366)을 제 1챔버(394)와 제 2챔버(418)로 분리시킨다. 제 1챔버(394)는 중앙하우징(358)의 하부, 점화기 조립체 홀더(370), 및 격벽의 하부면에 의해서 한정되어 있고 점화기 조립체(374)에 인접하게 배열되어 있다. 가스발생기 하우징(366)의 제 1챔버(394)는 점화시에 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)쪽으로의 흐름을 증가시키기 위해서 추진가스를 생성하는 추진 알갱이(404)를 수용하고 있다. 따라서, 제 1챔버(394)는 추진 챔버로 특징지워질 수 있다. 추진 알갱이(404)의 점화를 돕기위해서 적절한 점화 또는 부스터 재료(408)(예를들면, 0.5wt% 내지 5.0wt%의 RDX 및 알루미늄 대신에 0.5wt% 내지 5.0wt%의 하이드록시프로필 셀룰로스가 첨가된 89wt% RDX, 11wt% 알루미늄 분말의 성분을 가진 RDX 또는 알루미늄 부스터 재료)가 점화기 조립체(374)의 적어도 일부와 일렬로 정렬되어 제 1챔버(394)의 중심부에 위치될 수 있다. 적합한 스크린(412), 부스터 컵 등은 점화 또는 부스터재료(408)로부터 추진 알갱이(404)를 분리시킨다.
제 1챔버(394)는 정지상태에서 앞서 언급한 바와같이 제 1챔버(394)내에 가압매체가 수용되도록 적어도 하나의 공급 오리피스 또는 구멍(400)(도시된 실시예에서는 2개)에 의해서 저장가스 하우징(354)과 유체가 소통된다. 도시된 실시예에서, 공급구멍(400)은 거의 수평의 형태로(즉, 중심축(352)과 수직인 평면내에 포함됨) 반경방향으로 연장되어 있다(즉, 중심종축에서 시작된 반경을 따라서 연장됨). 인플레이터(202)에 관해서 앞서 언급한바와 같이, 인플레이터(350)의 성능을 조절하기 위해서 공급구멍(400)의 크기 및 수를 임의로 선택할 수 있다.
아래에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 점화 또는 부스터 재료(408)의 점화로부터 합성 가스의 반응은 인플레이터(350)의 신속한 가압기초 유동개시를 보다 증대시키기 위해서 가압매체와 화학 반응할 수 있다.
에어백 또는 안전백(18) 쪽으로의 바라는 출력 또는 배출을 이루기 위해서, 즉 에어백 또는 안전벽(18)의 바라는 팽창율을 이루기 위해서 제 1챔버(394)로부터 저장가스 하우징(354)쪽으로 추진가스중의 일부를 유출 시킬 수 있다. 특히, 아래에 설명하는 바와 같이 충분한 시간동안 저장가스 하우징(354)으로부터 제 2챔버(418)내로 거의 일정한 유체의 흐름을 유지하는 비율로 저장가스 하우징(354)에 추진가스를 공급하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 바라는 결과(예를들면, 추진가스의 유량의 약 40% 이하, 통상적으로는 약 30% 이하만이 저장가스 하우징(354)쪽으로 유입된다)를 이루도록 작동중에 생성된 추진 가스의 일부만이 저장가스 하우징(354)내로 흐를 필요가 있다.
공급구멍(400)이 이용될 경우, 추진 알갱이(404)의 점화후에 저장가스 하우징(354)내의 압력 증가는 대부분의 상업 합성 설계방식에서 보다 상당히 낮다. 즉, 추진 알갱이(404)의 점화와 주로 관련된 상당한 압력 증가는 가스발생기(362)에 거의 한정된다. 따라서, 저장가스 하우징(354)의 강도의 필요성이 감소될 수 있다. 이것은 저장가스 하우징(354)또는 경량 재료에 대해서 벽 두께를 감소시킬 수 있게하고 이것들은 인플레이터(350)의 중량을 감소시킨다. 예를들면, 정지상태에서 내부 압력이 약 4000psi(2.8×106kg/㎥)일 경우와 하우징(354)이 연강으로 제조될 경우에 저장가스 하우징(354)에 대해서 필요한 최대의 벽 두께는 약 0.075인치(0.19cm)이다.
제 1챔버(394)로부터 제 2챔버(418)(아래에 설명되기 때문에 후기연소기로 공지됨)쪽으로의 주 흐름(예를들면, 전체 추진가스 유량의 적어도 약 50%, 그리고 보다 일반적으로는 약 70%)이 형성된다. 가스발생기 하우징(366)의 제 2챔버(418)는 가스 발생기 격벽(390)을 통해서 연장되어 있는 적어도 하나의 추진구(416)(2개로 도시됨)에 의해서 가스 발생기 하우징(366)의 제 1챔버(394)과 유체가 소통된다. 아래에 보다 상세히 설명하는 바와같이, 저장가스 하우징(354)에서 안전백 또는 에어백(18)쪽으로의 가압매체의 주 유동경로는 제 2챔버(418)내로 향하는 것이다. 저장가스 하우징(354)으로부터 제 2챔버(418)내로 흐르는 가압매체에 의해서 제 1챔버(394)로부터 제 2챔버(418)내로 흐르는 추진가스의 충분한 "혼합"을 유도하기 위해서 (예를들면, 적절한 시간동안 가스를 수용하기 위해서), 추진구(416)는 제 2챔버(418)내에서 와류형 운동을 유도하도록(예를들면, 적어도 하나의 반경방향의 속도성분으로 유도됨)방향이 형성될 수 있다. 이러한 와류형 운동을 유도하는 한가지 방법은 거의 선형으로 연장된 가스 발생기 추진구(416)를 제 9도에 도시된 방식으로 향하게 하는 것이다. 이 추진구(416)는 각각의 기준 평면내에서 서로 반대방향으로 "기울어져"있다.
가스발생기 하우징(366)의 제 2챔버(418)는 제 1챔버(394)와 종방향으로 정렬되어 있고 저장가스 하우징(354)이 이것을 중심으로 원주방향으로 배열되어서 가스 발생기 격벽(390)에 의해서 이것으로부터 분리되어 있다. 제 2챔버(418)는 중앙 하우징(358)의 중간부분, 가스 발생기 격벽(390), 및 가스발생기 단부 캡 조립체(420)에 의해서 한정되어 있다. 가스 발생기 단부 캡(420)은 적절한 방식으로(예를들면, 용접(454)을 통해서) 중앙 하우징(358)에 부착되어 있고, 중앙 하우징의 상부는 적절한 방식으로(예를들면, 용접(450)을 통해서) 저장가스 하우징(354)의 상부에 부착되어 있다. 바람직하게, 용접점(450, 454)은 제 2챔버(418)가 정지상태에서 다량의 가압매체를 수용하고 있기 때문에 밀폐식 밀봉을 형성한다. 가스발생기 단부 캡(420)은 적어도 하나의 가스 발생기 출구(424)(하나로 도시됨)를 포함하고 있다. 바라는 시간에 이를 때 까지 인플레이터(350) 및 특히 제 2챔버(418)내에 가압매체를 적절한 방식으로 수용하기 위해서 제 2밀봉 디스크(428)는 바람직한 밀폐식 밀봉을 이루도록(예를들면, 용접(454)을 통해서) 제 2밀봉 디스크(428)는 적절한 방식으로(예를들면, 상부 가스발생기 단부 캡(421)과 하부 가스 발생기 단부캡(422) 사이에 겹침)가스 발생기 단부캡 조립체(420)에 부착되어 있다.
제 1챔버(394) 및 제 2챔버(418)간의 유체전달을 기초로하여, 추진 알갱이(404)의 연소에 의해서 생성된 추진가스 뿐만아니라 점화 또는 부스터재료(408)의 점화에 의해서 생성된 가스의 적어도 일부가 제 2챔버(418)내로 유입된다. 제 2챔버내의 신속한 압력증가로 인해서 아래에 언급하는 방식으로 제어할 때 인플레이터(350)로부터의 유동이 디퓨저(458)로 유입되고 그다음 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)내로 유입되도록 제 2밀봉 디스크(428)가 적절한 시기에 개방된다. 에어백 또는 안전배(18)에 비교적 비추진의 출력을 제공하기 위해서 디퓨저(458)는 다수의 확산구멍(462)을 이용한다. 인플레이터(350)내에 파열디스크 부분을 보유하기 위해서 또는 에어백 이나 안전백(18)을 지나기 전에 추진가스 및 가압매체의 혼합 또는 반응을 더욱 추진하기 위해서 디퓨저(458)내에 확산 스크린(도시되지 않음)이 포함될 수 있다.
제 2챔버(418) 또한 저장가스 하우징(354)과 유체가 소통된다. 이와 관련하여, 저장가스 하우징(354)으로부터 가압매체가 적절한 시기에 제 2챔버(418)내로 유입되도록 적어도 하나의 바람직하게는 다수의 가스발생기 흡입구(432)가 저장가스 하우징(354)과 제 2챔버(418) 사이에 유체를 소통시킨다. 즉, 임의의 설계방식 또는 응용의 경우에, 유동의 방향에 대하여 이러한 특수한 유동이 제어될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 그리고 바람직하게는 다수의 가스발생기 흡입구(432)에 인접하게 밸브(438)가 위치될 수 있다. 정지상태에서는, 밸브(438)가 이 구역에서 제 2챔버(418)로부터 저장가스 하우징(354)을 실제로 고립시킬 필요는 없다. 실제로, 비 밀봉접촉면이 가압매체의 공급을 수용하도록 정지상태에서 다량의 가압매체가 바람직하게 제 2챔버(418)내에 수용된다. 제 2챔버(418)를 흡입구(432)위의 저장가스 하우징(354)으로부터 고립시키지 않는 밸브(438)에 대한 한가지의 형상은 대목의 롤형이다.(예를들면, 두께 0.002인치(0.005cm)의 스테인레스강) 밸브(438)와 가스발생기 하우징(366)의 내부 사이에는 외팔보 연결이 이용될 수 있다. 즉,밸브(438)의 전방부가 부착되지 않은 상태로 중앙 하우징(358)과 격벽(390) 사이에 밸브의 후방부가 보유되어서 이 밸브(438)에 작동능력을 제공하도록 자유자재로 이동시키거나 편향시킬 수 있다. 밸브(438)의 형태에 관해서 언급했지만, 각각의 플러그(438a, 438b)(제 14A도, 제 14B도)가 각각의 흡입구(432)에 배열될 수 있다. 바람직하게, 이러한 플러그(438a, 438b)는 테더(tether)(439)등(제 14B도에만 도시되어 있음)에 의해서 인플레이터(350)에 연결되어 있다. 흡입구(432)내에서 플러그(438a, 438b)를 유연성 부재(433)(제 14A도)로 지지하는 것이 바람직하다. 이러한 플러그(438a, 438b)는 여기에 설명된 다른 하이브리드 인플레이터에도 사용될 수 있다.
앞서 설명한 내용을 참조하여, 정지 상태에서 저장가스 하우징(354) 및 가스 발생기(362)에 걸친 압력은 거의 동일하게 형성될 수 있다. 그러나, 작동상태 또는 추진 알갱이(404)의 점화후에, 인플레이터(350)의 여러 챔버에 걸친 압력은 바라는 성능을 이루도록 서로 다르게 형성된다. 이와 관련하여, 추진 알갱이(404)의 점화시에, 추진가스가 적어도 제 2챔버(418)내로 유입되기 시작하여 그안의 압력을 증가시킨다. 적어도 하나의 공급구멍(400)이 설계에 통합되어 있는 경우에는, 소량의 추진 가스가 저장가스 하우징(354)내로 유입되어서 그안의 압력을 증가시킨다. 바람직하게, 제 2챔버(418)내의 압력증가율은 그안으로의 추진가스의 도입 및 각각의 용적으로 인하여 저장가스 하우징(354)내의 압력증가율 보다 더 높다. 이러한 압력차에 의해서 가스 발생기 하우징(366)의 정렬부의 내부에 접해서 밸브(438)가 압축되고 이에 따라서 가스발생기 흡입구(432)가를 덮힘음으로써 이 구역에서 제2챔버(418)로부터 저장가스 하우징(354)이 고립된다. 제 2챔버(418)내의 압력이 소정의 수준에 접근할 때, 유압은 제 2밀봉 디스크(428)를 개방, 파열, 또는 파손시킨다. 따라서 이것은 가스 발생기(362)로부터 디퓨저(458)쪽으로 그다음 에너백 또는 안전백(18)쪽으로의 유체의 유동을 개시한다.
판단할 수 있는 바와같이, 밸브(438)는 적절한 시기에 에어백 또는 안전백(18)쪽으로의 유체의 유동을 개시한다. 특히, 임의의 설계의 경우에, 밸브(438)를 사용함으로써 적절한 시기에 제 2밀봉디스크(428)를 개방하는 비율로 제 2챔버(418)를 가압시킬 수 있다. 만약, 인플레이터(350)에 밸브(428)가 사용된다면, 추진가스가 제 2챔버(418)로부터 저장가스 하우징(354)내로 유입된다. 이와같이, 제 2챔버(418)내의 압력을 제 2밀봉 디스크(428)를 파열시키는 단계로 증가시키는 데는 많은 시간이 소요된다. 그러나, 제 2챔버(418)를 사용하여 가압챔버를 소형으로 할 수 있고 이에 따라서 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)쪽으로의 유체의 유입을 개시하는데 필요한 시간이 단축된다. 이후에 설명하는 바와같이, 만족스러운 작동에 밸브(438)가 필요하지 않도록(예를들면, 제 2챔버(418)내의 신속한 가압을 추진하도록 추진 알갱이(404)또는 점화 및 부스터재료(418)의 연소에 의해서 생성된 가스의 연소를 이용함으로써) 임의의 설계방식에서 제2챔버(418)의 용적이 충분히 소형으로 제공될 수 있고 또는 추진제 및 가압매체를 임의로 선택할 수 있다.
밸브(438)는 정위치에 위치되어서 에어백 또는 안전백(18)쪽으로의 유동을 개시하도록 제 2밀봉 디스크(428)가 개방된 이후의 소정의 시간동안 가스발생기 흡입구(432)를 차단한다. 그럼에도 불구하고, 일단 저장가스 하우징(354)과 제2챔버(418)간에 미리 결정된 압력차가 형성되면, 가스발생기 흡입구(432)를 노출하도록 이러한 압력차에 의해서 밸브(438)의 상부 자유단이 이동하여서 저장가스 하우징(354)으로부터 제 2챔버(418)내로의 유체 유동이 개시된다. 밸브(438)의 하단부는 가스 발생기 하우징(366)에 부착된 상태로 유지되어 있다. 밸브(438)가 대목으로 형성되어 있을 경우에, 밸브는 중심축(352)쪽으로 반경방향의 내부로 운동할 수 있으며 또한 가스 발생기 흡입구(432)와 반경방향으로 정렬된 구역에서 밸브(438)의 붕괴에 의하여 바라는 유동이 허용된다.
제 2챔버(418)의 주 기능은 신속한 가압기술을 통하여 제 2밀봉 디스크(428)를 파손시킨 후에 에어백 또는 안전백(18)쪽으로 배출하기 전에 추진가스 및 가압 매체의 효율적인 혼합을 제공하거나 허용하는 것이다. 앞서 언급한 방식의 추진혼합물(예를들면, 탄피형 추진제, 합성추진제)과 앞서 언급한 방식의 가압매체(예를들면, 산소 및 적어도 하나의 불활성 가스와 같은 불활성 유체의 혼합물)을 이용하는 경우에, 이러한 혼합물은 주목된 바와같은 잇점(예를들면, 독성 감소, 추가연소 및 관련된 비용증가 가능성의 감소)을 제공하도록 추진가스를 재차 연소시킨다. 이와같이, 제 2챔버(418)는 후기연소기 로서의 특징을 지닌다. 바람직하게, 추진가스 및 점화 또는 부스터재료 가스의 적어도 약 99%, 그리고 바람직하게는 연소의 약 100%가 인플레이터(350)내에서 발생한다. 이것은 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)에 대한 손상가능성을 감소시킨다.
운전자 쪽에 적용하는 경우에 부과되는 제한으로 인해서, 통상적으로 후기연소기의 기능을 제공하도록 인플레이터(202)의 경우처럼 "긴" 제 2챔버(418)를 이용할 수없다. 인플레이터(350)를 운전자 쪽에 적용할 경우에 "짧은" 제 2챔버(418)를 사용하는 것을 보상하기 위해서, 가압매체 및 추진가스의 혼합을 촉진하도록 저장가스 하우징(354)으로부터 제 2챔버(418)내로의 유동(주로 가압매체, 또는 다량의 추진가스 및 점화 또는 부스터재료가스)에 와류형 유동을 도입함으로써 제 2챔버(418)내에서 추진가스 및 가압매체의 혼합이 보다 강화될 수 있다. 이것은 추진가스 및 가압매체를 제 2챔버(418)내에 보유하여 화학반응 시키는 시간을 연장시킨다.
앞서 언급한 와류형 운동을 도입하는 한가지 방법은 가스발생기 흡입구(432)를 기준 수평면 내에서 거의 일직선으로 향하게 하는 것인데, 이러한 흡입구(432)의 축은 제 10도에 도시된 자와같이 인플레이터(350)의 중심 종축(352)을 통과하지 않는다. 즉, 거의 일직선형의 이러한 흡입구(432)는 제 2챔버(418)와 저장가스 하우징(354)을 서로 연결하기 위해서 반경을 따라서 중심의 종축(352)으로부터 외부로 돌출되어 있지 않다. 그 대신, 이 흡입구(432)의 일부분은 반경방향의 위치에 배열되어 있는 반면, 다른 부분은 다른 반경방향의 위치에 배열되어 있다. 이와같이, 저장가스 하우징(354)으로부터 제 2챔버(418)내로의 유동은 제 10도의 화살표 방향으로 형성된다. 추진가스와 가압매체의 혼합을 더욱 촉진시키기 위해서, 가스발생기 흡입구(432)가 제 2챔버(418)의 내부와 만나는 지점쪽으로 추진구(416)를 향하게 할 수 있다.
인플레이터(350)의 경우에 주어진 설계상의 치수는 변경될 수 있다. 특히, 인플레이터(350)의 각각의 챔버의 용량은 인플레이터의 적용에 좌우된다. 예를들면, 본 발명과 관련된 적어도 하나 이상의 상황에서 인플레이터 하우징의 용량의 범위는 약 50㎤ 내지 약 150㎤에 이를 수 있다. 제 1챔버(394)의 용량의 범위는 약 1㎥ 내지 약 15㎤가 될 수 있다. 제 2챔버(418)의 용량의 범위는 약 1㎤ 내지 약 20㎤가 될 수 있다. 다음에는 아래에 설명하는 것과 유사한 성능특성을 가진 실시예에 대한 치수가 제공된다. 1) 인플레이터(350)의 직경은 약 3.25인치(8.26cm)이다. 2) 중앙 하우징(358)의 높이는 약 1.6인치(4.06cm)이다. 3) 저장가스 하우징(354)의 높이는 약 1.2인치(3.05cm)이다. 4) 저장가스 하우징(354)의 내부 용적은 약 5입방인치(81.94㎤)이다. 5) 가스 발생기 하우징(366)의 제 1챔버(394)의 내부 용적은 약 7㎤(7cc)이다. 6) 가스발생기 하우징(366)의 제 2챔버(418)의 내부 용적은 약 2㎤(2cc)이다. 7) 각각 약 1.5mm의 직경을 가진 2개의 공급구멍(400)이 제공되어 있다. 8) 각각 약 2mm의 직경을 가진 2개의 추진구멍(416)이 제공되어 있다. 9) 추진 알갱이(404)의 총 중량은 약 3.5그램이고 RDX, CA, TMETN 및 안정화제를 포함하고 있는 앞서 설명한 방식의 혼합물을 가지고 있다. 10) 저장가스 하우징(354)내의 정압은 약 40그램의 가압매체가 존재하도록 약 400psi(2.8×106kg/㎥)으로 유지되며, 이 가압매체중의 약 85%의 아르곤이고 약 15%는 산소이다.(몰 기준) 11) 인플레이터(350)는 연강으로 제조되어 있다. 12) 저장가스 하우징(354)의 벽 두께는 약 0.075인치(0.19cm)이며 약 18000psi(12.6×106kg/㎥)의 압력율(연소율)을 가지고 있다. 13) 중앙 하우징(358)의 벽두께는 약 0.0625인치(0.159cm)이다. 14) 인플레이터(350)의 총 중량은 약400그램이다.
인플레이터(350)의 작동은 제 11A도 내지 제 11D도를 참조하여 요약된다. 감지기 또는 센서(14)(제 1도)로부터 적절한 신호가 수신될 때, 점화기 조립체(374)가 작동되어서 제 1밀봉 디스크(378)를 파열시키고 점화기 또는 부스터재료(408)를 점화시키며 이것은 제 11A도에 도시된 바와같이 추진 알갱이(404)를 점화시킨다. 점화 알갱이(404)의 연소는 제 1챔버(394)내에 추진가스를 생성하며, 이 추진가스는 추진가스가 가압매체와 혼합되는 저장가스 하우징(354)과 가스발생기 하우징(366)의 제 2챔버(418)내로 유입된다. 제 1챔버(394)내의 고열의 추진가스의 존재로 인해서 그리고 제 2챔버(418) 및 저장가스 하우징(354)내로 고열의 추진가스의 도입으로 인해서, 이러한 "용기"내에서 압력이 상응하게 증가한다.
적절한 시기에 제 2밀봉 디스크(428)를 파열시키기 위해서, 그리고 에어백 또는 안전백(18)쪽으로 유동을 개시하기 위해서, 제 2챔버(418)내의 압력 증가율은 고열의 추진가스의 도입 및 각각의 용적으로 인하여 저장가스 하우징(354)내의 압력 증가율 보다 더 높게 형성되도록 설계되어 있다. 이러한 압력의 차이는 제 11A도에 도시된 바와같은 구역에서 제 2챔버(418)로부터 저장가스 하우징(354)을 고립시키도록 가스발생기 하우징(366)의 내부에 접하여 밸브(43B)를 끼운다. 추진가스와 반응하도록 가압매체의 공급이 유지되기 때문에, 정지상태에서 제 2챔버(418)내의 가압매채의 양은 저장가스 하우징(354)과 제 2챔버(418)간에 유체전달을 형성하기에 앞서 여기에 도입되는 추진가스와 반응하기에 충분해야 한다.
일단, 제 2챔버(418)내의 압력이 미리 결정된 크기에 접근하면, 이 압력은가스 발생기 배출구(424)를 통하여 디퓨저(458) 및 에어백 또는 안전백(18)쪽으로 유동이 형성되도록 제 11B도에 도시된 바와같이 제 2밀봉 디스크(428)를 파열시킨다. 그러나, 밸브(438)는 가스발생기 흡입구(432)를 차단함으로써 저장가스 하우징(354)으로부터 제 2챔버(418)내로 유동을 계속 유도한다. 저장가스 하우징(354) 및 제 2챔버(418)간에 소정의 압력차이가 형성된 후에, 합력이 밸브(438)를 가스발생기 흡입구(432)로부터 멀리 이동시키거나 편향시켜서 저장가스 하우징(354)으로부터 제 2챔버(418)쪽으로 가압매체의 흐름을 형성한다. 예를들면, 밸브(438)에 대하여 도시된 구조(예를들면, 대목의 롤)에 의해서 1웨이(one-way)체크 밸브(438)는 가스발생기 흡입구(432)와 가깝거나 이와 일직선상의 구역에서 앞서 언급한 압력차 하에서 붕괴된다. 앞서 언급한 바와같이, 제 1챔버(394)를 통해서 제 2챔버(418)에 연속적으로 공급되는 가압매체와 추진가스의 혼합을 촉진하기 위해서, 제 2챔버(418)내로 유입되는 가압매체와 추진가스의 유동은 와류형으로 형성될 수 있다. 이러한 유동은 에어백 또는 안전백(18)에 공급되기 이전에 제 2챔버(418)내에 이 혼합물이 보유되는 시간을 증가시킨다.
유사한 치수 및 다른 특성을 가진 앞서 언급한 실시예의 실험모델의 압력곡선이 제 12도에 도시되어 있다. 이러한 곡선은 아래에 보다 상세히 설명하는 바와같이 제 13A도 내지 제 13D도에 도시된 것과 유사하다. 처음에, 인플레이터(350)내의 정압은 약 4000psi(2.18×106kg/㎥)이다. 시간(T1)(약 5ms)에서, 인플레이터(350)가 작동되고 추진 알갱이(404)가 점화된다. 이와 같이,추진알갱이(404)는 제 1챔버(394), 저장가스 하우징(354), 및 제 2챔버(418)내의 압력을 각각 증가시킨다. 제 1챔버(394) 및 제 2챔버(418)내의 최대압력은 약 시간(T2)에서, 그리고 제 2밀봉 디스크(428)의 파열이 발생하는 순간에 형성된다. 시간(T2)에서(작동후 약 1×10-3초), 제 1챔버(394)내의 압력은 약 4000psi(2.18×106kg/㎥)의 정지성태로부터 약 10,000psi(70.2×106kg/㎥)로 증가하고, 자장가스 하우징(354)내의 압력은 약 4000psi(2.18×106kg/㎥)의 정지상태 로부터 약 4500psi(3.16×106kg/㎤)으로 증가한다.
제 2밀봉 디스크(428)가 개방된 후에, 제 2챔버(418)내의 압력이 강하된다. 시간(T3)에서, 저장가스 하우징(354)과 제 2챔버(418)간의 압력차이는 밸브(438)를 개방하기에 충분하여서 제 2챔버(418)내의 압력이 재차 증가하도록 가스발생기 흡입구(432)를 노출시킨다. 즉, 시간(T3)후에, 저장가스 하우징(354)과 제 1챔버(394)로부터 제 2챔버(418)내로 유동이 존재한다. 제 2챔버(418)내의 압력은 시간(T4)에서 약 4,750psi(3.33×106kg/㎥)의 최대치로 증가하고 그후부터는 감소한다. 이것은 저장가스 하우징(354)내에 약 5000psi(3.5×106kg/㎥)의 최대압력이 존재하는 순간과 거의 일치한다. 이와같이, 인플레이터(350)내의 압력증가는 저장가스 하우징(354)과 대비해서 가스 하우징(362)내에서 주로 집중된다. 따라서, 저장가스 하우징(354)의 벽두께는 주목한 바와같이 감소될 수 있다. 더욱이, 제2챔버(418)내의 압력이 비교적 일정하므로(약 4000psi(2.18×106kg/㎥) 내지 400psi(3.22×106kg/㎥)사이에서만 변동됨), 바라는 출력이 에어백 또는 안전백(18)쪽으로 공급될 수 있다.
주목한 바와같이, 임의의 설계방식에서, 인플레이터(350)는 밸브(438)를 이용하지 않고 앞서 언급한 방식으로 형성될 수 있다. 이것은 앞서 언급한 방식의 추진제 및 가압매체를 이용함으로써 가능하다. 즉, 이러한 추진제는 산화 가압매체와 혼합됨으로써(예를들면, 아르곤, 질소와 같은 적어도 한가지 방식의 불활성 가스와 같은 불활성 유체와 그리고 산소의 복합요소 혼합물) 제 2챔버(418)내에서 추가 연소될 수 있는 추진가스를 생성한다. 이러한 경우에, 제 2챔버(418)내에서 점화 또는 부스터 재료(408)의 점화로 인한 가스의 2차 연소 및 추진가스의 "2차" 연소는 충분한 압력증가율을 형성하여서 밸브(438)가 필요하지 않다. 예를들면, 2차연소는 인플레이터(350)작동후의 제 2챔버(418)내의 압력증가율의 적어도 약 30%, 그리고 약 50%의 원인이 된다. 이와같이, 제 2챔버(418)내에서 화학반응을 이용하여 신속한 가압에 의한 유동개시를 수행할 수 있고 따라서 밸브(438)의 필요성이 감소된다.
밸브(438)없이 앞서 언급한 방식으로 형성된 인플레이터(350)의 경우에 제 1챔버(394), 제 2챔버(418) 및 저장가스 하우징(354)내의 압력곡선과 에어백 또는 안전백(18)을 나타내는 고정된 벽용기 내의 압력곡선은 제 13A도 내지 13D도에 각각 도시되어 있다. 제 12도 및 제 13A도 내지 13C도를 비교함으로써 알 수 있는 바와같이, 밸브(438)를 사용하지 않고 필적할만한 성능이 얻어진다. 이것은 주로 제 2챔버(418)내에 가스의 연소를 제공하도록 특정한 방식의 추진제 및 가압매체의 사용에 기여할 수 있어서 제 2밀봉디스크(428)를 개방하도록 제 2챔버(418)내에 신속한 가압의 형성을 실현할 수 있다.
제 15도에는, 본 발명에 따른 인플레이터의 수정된 실시예가 도시되어 있다. 수전된 인플레이터는 제 5도에 도시된 인플레이터와 유사한 구조를 가지고 있다. 따라서, 유사한 구조의 설명은 생략하지만, 이것들은 제 5도의 인플레이터에 면시된 참조부호와 동일한 참조부호를 참조할 수 있다. 제 15도의 수정된 인플레이터와 제 5도의 인플레이터간의 임의의 차이는 아래에 설명된다.
제 1챔버(501)는 제 2챔버(502)의 내부 직경보다 큰 내부 직경을 가지고 있다. 제 2챔버(502)의 길이는 제 5도의 제 2챔버(324)의 길이보다 상당히 작다. 따라서, 제 2챔버(502)는 제 1챔버(501)의 용량보다 훨씬더 작은 용량을 가지고 있다. 이 실시예에서, 제 2챔버(502)의 용량은 제 1챔버(501)의 용량의 약 1/20이다.
전달튜브(503)는 제 1챔버(501)의 축상에 위치되어 있고 기폭제(228)를 흡입 노즐(274)에 연결시킨다. 전달튜브(503)는 중공형이고 그 주변벽에 다수의 연결구멍(504)을 갖추고 있다. 전달튜브(503)와 흡입노즐(274)은 제 1챔버(501)와 제 2챔버(502)간에 유체전달을 제공한다.(예를들면, 기폭제(228)와 디스크(290) 사이의 축선경로 로부터 고체 추진제를 유지하는데 도움이된다.) 제 1밀봉 디스크(236)는 기폭제(228)와 제 1챔버(501) 사이에 형성된 통로(507)를 폐쇄시킨다.
제 2챔버(502)는 후기 연소기 파이프(505)에 의해서 배출구(286)에 연결되어있다. 제 2챔버(502)와 흡입노즐(274)부근에 위치된 제 2 챔버(502)는 파이프(505)를 통해서 배출구(286)를 정상적으로 폐쇄시킨다. 공급구멍(262)은 제 1챔버(501)와 저장가스 하우징(204)을 소통시킨다. 밸브(320)가 제 2챔버(502)의 내벽과 긴밀하게 접촉하기 때문에, 흡입구(316)는 정지 상태에서 개방된다.
정지 상태에서, 저장가스 하우징(204), 제 1챔버(501), 및 제 2챔버(502)의 압력은 흡입노즐(274), 전달튜브(503), 및 공급구멍(262)에 의해서 한정된다. 이 상태에서, 기폭제(228)의 작동시에, 제 1밀봉 디스크(236)가 파열되고 추진알갱이(258)가 연소된다. 추진 알갱이(258)로부터 생성된 연소가스는 제 1챔버(501)내의 압력을 증가시켜서 전달 튜브(503)와 흡입노즐(274)을 통하여 제 2챔버(502)의 압력을 증가시킨다. 증가된 압력은 밸브(320)를 통해서 제 2챔버(502)쪽으로 이동하여서 흡입구(316)를 폐쇄시킨다. 연소가스가 흡입노즐(274)로부터 파이프(505)쪽으로 주입되어서 제 2밀봉 디스크(290)를 파열시킨다.
이때, 제 2챔버(502)내의 압력이 일시적으로 증가하여서 밸브(320)가 흡입구(316)를 개방시키는 것을 허용한다. 따라서, 가압매체가 내부구멍(316)을 통해서 제 2챔버(502)와 파이프(505)내로 유입된다. 가압매체 내의 산소성분은 연소가스중의 일산화탄소 및 수소와 반응하여서 제 2챔버(502)와 파이프(505)내에서 이들을 일산화탄소와 수증기로 변환시킨다. 가압매체내의 수증기 및 아르곤은 에어백을 팽창 시키도록 배출구(286)와 디퓨저(508)를 통해서 에어백(도시되지 않음)으로 공급된다.
앞서 언급한 바와같이, 이러한 실시예에서, 제 2챔버(502)는 제 1챔버(501)보다 소형으로 형성되어 있다. 또한, 제 1밀봉 디스크(290)는 흡입노즐(274)의 부근에 위치되어 있다. 따라서, 제 5도 및 제 8도에 도시된 인플레이터와 동일한 효과 및 잇점이외에 이러한 실시예에서 제 1챔버(501)와 제 2챔버(502)의 압력의 증가는 신속하게 발생함으로써 디스크(290)가 신속하게 파열된다.
다수의 구멍(504)을 갖추고 있는 전달 튜브(503)는 구멍(504)을 통과할 때 연소가스의 유동속도를 증가시킨다. 이것은 디스크(290)의 신속한 파열에 도움이 된다.
전달 튜브(503)는 제 5도에 도시된 실시예에도 적용될 수 있음이 주목된다. 또한, 제 5도 및 제 8도에 도시된 각각의 흡입노즐의 개방면적에 관해서, 그리고 흡입구멍의 총 개방면적에 관해서, 가압매체 또는 추진가스중의 어느것이 제 1챔버내로 유입 되는지의 여부에 따라서 이들중의 어느 하나를 다른 하나보다 크게 결정할 수 있다.
표 2에는 본 발명과 관련된 적어도 하나의 양상과 결부시켜 적절하게 사용할 수 있는 제 5, 8도 및 15도에 도시된 인플레이터의 물리적 특성이 나타나 있다. 표 2는 예를들면, 추진 알갱이, 가압 가스 및 가압매체의 값의 범위를 나타내고 있다.
표 2
본 발명의 적어도 하나의 형태에 사용될 수 있으며 제 1도의 팽창가능한 안전 시스템(10)내에 통합될 수 있는 하이브리드 인플레이터의 다른 실시예가 제 16도에 도시되어 있다. 인플레이터(614)는 안전백 또는 에어백(18)(제 1도)에 공급되는 가압매체(620)를 수용한 원통형 인플레이터 하우징(622)과, 에어백(18)쪽으로 유동을 증가시키기 위해서 가압매체(620)를 팽창시키기 위한 추진 가스를 생성하는가스 발생기(624)를 포함하고 있다.
인플레이터(614)는 측면 충격 인플레이터로 사용될 수 있어서(예를들면, 차량이 측면충돌할 때 승객을 보호하도록 사용됨) 차량의 시트 또는 도어에 부착될 수 있다. 가압 매체(620)는 불황성 유체(예를들면, 아르곤)와 산소를 포함할 수 있고 앞서 언급한 방식의 추진제도 사용될 수 있다.
가스발생기 하우징(644)이 인플레이터 하우징(622)의 우측 단부구멍(642)에 용접되어 있는데, 이것의 일부는 인플레이터 하우징(622)내에 배열되어 있다. 가스 발생기 하우징(644)의 컨테이너 챔버(645)내에는 연소시에 추진가스를 생성하는 추진제(646)(예를들면, 앞서 언급한 방식의)가 수용되어 있고 추진 점화기 조립체(648)가 배열되어 있다. 가스발생기 하우징(644)과 추진 점화기 조립체(648)는 인플레이터 하우징(622)의 종축(617)상에 배열되어 있다.
추진제(646)는 니트라민 추진제일 수 있고 이것은 예를들면, 약 70 wt% RDX(헥사하이드로트리니트로 트리아진), 약 5wt% 내지 약 15wt%의 셀룰로스 아세테이트 및 약 5wt% 내지 약 15wt% GAP(글리시들 아지드화 중합체)를 포함하고 있다. 추진제(646)는 점화시에 일산화탄소 및 수소를 포함하는 연소 가능한 가스를 생성한다.
가스 발생기 하우징(644)은 그 내부 단부에 주로 제 1디스크(652)에 의해서 막혀져 있는 소통구멍(650)을 포함하고 있다. 링형 연결기(626)는 인플레이터 하우징(622)의 좌측 단부구멍(625)에 용접되어 있다. 컵모양 디퓨저(630)는 연결기(626)의 좌측 단부구멍(628)에 고정되어 있다. 디퓨저(630)는 다수의 구멍(632)을 갖춘 주변벽(630a)과 상부벽(630b)을 포함하고 있다. 이 디퓨저(630)는 축(617)상에 배열되어 있고 에어백(18)(제 1도)과 유체가 소통된다.
연결기(626)의 우측 단부구멍은 인플레이터 하우징(622)의 배출구(634)를 형성한다. 배출구(634)를 정상적으로 막는 제 2디스크(636)가 배출구(634)에 배열되어 있다. 디퓨저(630)는 배출구(634)와 유체가 소통되는 구멍(630c)을 포함하고 있다. 다수의 구멍(638)을 갖춘 덮개(640)가 배출구(634)를 덮도록 연결기(626)에 부착되어 있다. 따라서, 내부 인플레이터 하우징(622)은 2개의 디스크(636, 652)와 인플레이터 하우징(622)의 주변벽에 의해서 정상적으로 폐쇄되어 있다. 컨테이너 챔버(645)는 소통구멍(650)에 의해서 인플레이터 하우징(622)의 내부와 유체가 소통되는 반면, 인플레이터 하우징(622)의 내부는 제 1 및 제 2 디스크(652,636)가 파열될 때 구멍(638)에 의해서 배출구(634)와 유체가 소통된다.
일실시예에서, 제 1디스크(652)와 제 2디스크(636)간의 거리는 약 20 mm내지 약 70mm이다. 인플레이터 하우징(622)내의 가압매체(620)의 양은 약 40㎤ 내지 약 100㎤의 범위내이다. 일실시예에서, 인플레이터 하우징(622)내의 가압매체(620)의 양은 바람직하게 약 50 내지 90㎤이다. 인플레이터 하우징(622)의 내부의 압력은 약 4000psi(2.18×106kg/㎥)으로 유지될 수 있다.
추진 점화기 조립체(648)가 감지기(612)로부터 신호에 반응하여 작동될 때, 추진제(646)가 점화되어 연소가능한 가스를 생성한다. 연소가능한 가스는 일산화 탄소 및 수소를 포함하고 있다. 연소가능한 가스는 가스 발생기 하우징(644)내의 압력을 증가시켜서 제 1디스크(652)를 파열시킨다. 이때, 연소 가능한 가스는 소통구멍(650)을 통해서 인플레이터 하우징(622)내로 유입되어서 가압매체(620)와 혼합된다.
가압매체(620)는 연소가능한 가스에서 일산화탄소 및 수소와 반응하여서 이산화 탄소와 수증기를 생성하는 산소를 포함하고 있다. 연소 가능한 가스는 구멍(638)을 통하여 제 2 디스크(636)상에 작용하는 인플레이터 하우징(622)내의 압력을 증가시킨다. 즉, 가스는 덮개(640)의 단부벽(641)의 주변에서 구멍(638)내로 유입되어야 한다. 이것은 하우징(622)내의 보다 완벽한 연소를 촉진시킨다. 따라서, 단부벽(641)은 인플레이터(614)에 대한 출구에 배열되어 있는 추진제 트랩으로서의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 덮개(640)의 벽(641)이 종축(617)상에 위치되어 있기 때문에, 제 1디스크(652)를 파열시키는 추진가스는 제 2디스크(636)쪽으로 직접 주입되지 않는다. 추진가스가 하우징(622)내에서 가압매체와 충분하게 반응한 후에, 이 가스는 덮개(640)의 주변벽상의 구멍(638)을 통해서 제 2디스크(636)를 파열시킨다. 따라서, 추진가스내에 포함된 일산화탄소는 산화된 후에 배출구(634)를 통과한다.
제 2디스크(636)는 그주면의 압력증가에 의해서 파열되고, 파열시에는 배출구(634)와 디퓨저(630)의 구멍(632)을 통해서 에어백 또는 안전백(18)(제 1도)에 고압의 이산화탄소, 수증기 및 불활성 가스를 공급한다. 에어백 또는 안전벽(18)(제 1도)는 미리 결정된 시간에 미리 결정된 양만큼 효율적으로 팽창한다.
앞서 언급한 바와같이, 제 1 및 제 2챔버(652,636) 및 디퓨저(630)는 전체의 인플레이터가 소형의 원통형으로 형성될 수 있도록 인플레이터 하우징(622)의축(617)상에 배열되어 있다. 따라서, 인플레이터는 도어 또는 시트의 형태를 수정하지 않고 차량의 도어 또는 시트의 내부와 같은 제한된 공간내에 단단하게 부착될 수 있다.
이 실시예에서, 추진제(646)는 연소시에 일산화 탄소와 수소를 포함하는 연소 가능한 가스를 생성한다. 연소 가능한 가스는 가압매체(620)내의 산소와 반응하여 이산화탄소 및 수증기로 전환된다. 따라서, 에어백 또는 안전백(18)은 승객에게 거의 무해한 가스에 의해서 팽창될 수 있다.
디퓨저(630)는 컵모양으로 형성되어 있고 주변벽(630a) 및 상부벽(630b)을 포함하고 있다. 또한, 디퓨저(630)는 배출구(634)와 유체가 소통되는 구멍(630c)과, 그리고 주변벽(630a)의 구멍(630c)과 유체가 소통되는 다수의 구멍(632)을 포함하고 있다. 따라서, 인플레이터 하우징(622)으로부터 가스가 방출될 때, 에어백 또는 안전백(18)은 사방의 다수의 구멍(632)으로부터 배출되는 가스에 의해서 효율적으로 팽창될 수 있다.
제 16A도에는 제 16도의 인플레이터의 수정된 예가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 가스 발생기 하우징(624)은 베이스(660)와 챔버(662)를 포함하고 있다. 베이스(660)는 점화기 조립체(648)를 지지한다. 챔버(662)는 추진제(646)를 수용하고 있다. 디스크(664)는 베이스(660)와 챔버(662)의 사이에 배열되어서 이들과 함께 끼워져 있다. 디스크(664)는 챔버(662)의 구멍(666)을 통해서 밀폐되어 있다. 챔버(652)는 소통구멍(650)을 통해서 인플레이터 하우징(622)과 유체가 소통된다. 따라서, 챔버(652)의 내부가 압력을 받는다.
점화기 조립체(648)가 작동될 때, 점화기 조립체(648)는 디스크(664)를 직접 파열시키고 추진제를 점화시켜서 연소 가능한 가스를 생성한다. 연소 가능한 가스는 가압매체(620)내의 산소와 반응해서 이산화 탄소와 수증기로 변환된다. 따라서, 에어백 또는 안전백이 승객에게 무해한 가스에 의해서 팽창될 수 있다.
일체형 구조로된 저장가스 하우징(354)이 형성되는 방법은 제 17도, 18도 및 19도에 각각 도시되어 있다. 일반적으로, 저장가스 하우징(354)를 튜브(470)의 축선방향 압축에 의하여 튜브의 단일 부품을 구부림으로써 형성된다. 튜브(470)는 원통형 측벽(474)과 축선방향으로 이격된 상단부(478) 및 하단부(482)를 각각 구비하고 있다. 일실시예에서, 저장가스 하우징(354)을 형성하도록 사용되는 튜브(470)는 전반적으로 균일한 특성(예를들면, 피츠버그 튜브 코포레이션으로부터 입수할 수 있는 3과 1/4인치(8.23cm)의 외경)을 지니도록 고온 신장이 감소되며 냉간변형된 봉합 튜브이다. 튜브(470)용으로 적절한 재료는 저장가스 하우징(354)과 관련하여 앞서 언급한 재료들을 포함한다. 앞서 언급한 바와같이 운전자측에 적용하기 위한 앞서 설명한 칫수의 인플레이터(350)를 제공하기 위해서, 튜브는 약 2와 1/2인치(6.35cm) 이하의 길이와, 약 3/32인치(0.093cm) 이하의 벽 두께와, 그리고 약 3과 1/4인치(8.23cm) 이하의 외경을 가진다.
튜브(470)는 상부 다이(490) 및 하부 다이(508)의 상호작용에 의해서 저장가스 하우징(354)의 형태와 일치한다. 상부 다이(490) 및 하부 다이(508)는 각각 오목한 형태의 환형홈(494, 512)을 구비하고 있다. 각각의 홈(494, 512)은 내벽(중심에 대해서, 각각의 다이의 중심을 통해서 연장된 종축)과 외벽을 구비하고 있고,내벽과 외벽의 사이에 바닥벽이 구비되어 있으며, 내벽 및 외벽은 각각의 홈의 내부와 외부의 길이를 한정한다. 각각의 이러한 서로다른 부분들(즉, 내벽, 외벽, 및 바닥벽)은 활모양으로 형성될 수 있고, 일실시예에서 각각의 홈(494, 512)들은 실제로 단일 반경에 의하여 형성될 수 있다.
상부 다이(490)의 외부 주변부(498)는 상부 다이(490)의 내부 주변부(500)에 대해서 빗나가게 형성되어 있다. 특히, 외부 주변부(498)는 상부 기준면(504)내에 포함되어 있는 한편, 내부 주변부(500)는 상부 기준면(504) 위로 변위되어 있다. 마찬가지로, 하부 다이(508)의 외부 주변부(516)는 하부 다이(508)의 내부 주변부(520)에 대하여 오프셋된다. 상세히는, 상기 외부 주변부(516)가 하부 기준면(524) 내에 포함되는 한편, 내부 주변부(520)는 하부 기준면(524) 아래로 변위된다.
상부 다이(490) 및 하부 다이(508)는 각각 축선방향으로 정렬되어 있어서, 이들의 각각의 홈(494, 512)이 제 17도에 도시된 바와같이 서로를 향하여 돌출된다(예를들면, 홈(494, 512)은 서로 반대방향으로 배열된다). 튜브(470)는 각각 상부 다이(490) 및 하부 다이(508) 사이에 설치되어 있고, 튜브(470)의 외경은 각각의 홈(494, 512)의 외경과 거의 유사하거나 또는 일치하도록 통상적으로 선택된다. 상부 다이(490) 및 하부 다이(508)는 제 18도 및 제 19도에 도시된 바와같이 튜브(470)가 상부 다이(490) 및 하부 다이(508)의 각각의 홈(494, 512)의 형태와 일치하게 하는 축선방향의 압축력을 받게 하기 위해서 서로에 대해서 상대적으로 축선방향으로 진행된다. 일실시예에서, 상부 다이 및 하부 다이(490, 512)는 약 분당 10인치(25.4cm)의 속도로 서로에 대해서 상대적으로 축선방향으로 진행되고 약 40톤의 힘이 이용된다.
일반적으로, 그리고 상부 다이(490) 및 하부 다이(508)의 언급된 상대적 축선방향의 진행에 따라서, 튜브(470)의 상부의 반은 상부 다이(490)내의 홈(494)과 일치하게 되는 반면, 튜브(470)의 하부의 반은 하부 다이(508)내의 홈(512)과 일치하게 된다. 홈(494, 512)들이 각각 단일반경에 의해서 형성되는 경우에, 튜브 측벽(474)의 거의 모든 부분은 소정의 각도로 반경방향의 내부로 힘이 가해진다. 더욱이, 상부 다이(490) 및 하부 다이(508) 사이의 상대적 진행이 소정의 각도로 이루어질 때, 상부 다이(490)와 일치하게 힘이 가해지는 튜브(470)의 단부는 하부 다이(508)를 향하여 돌출되는 반면, 하부 다이(508)와 일치하도록 힘이 가해지는 튜브의 단부는 상부 다이(490)를 향하여 돌출된다.
제 18도에 도시된 바와같이, 앞서 언급한 압축식 일치에서 각각 상부 다이(490) 및 하부 다이(508)에 의해서 축선방향의 압축력이 튜브(470)에 가해질 때, 튜브(470)의 상단부(478) 및 하단부(482)는 각각 상부 다이(490) 및 하부 다이(508)내의 홈(494, 512)을 형성하는 면을 따라서 진행된다. 튜브(470)의 최초의 길이 또는 홈(490, 512)의 형태에 따라서 튜브(470)가 압축체결되어서 그 결과 튜브(470)의 각각의 상단부(478) 및 하단부(482)가 제 19도에 도시된 바와같이 중간 기준면(486)을 향하여 실제로 내부로 연장된다. 이것은 튜브(470)의 2개의 단부가 서로를 향하여 돌출되고 따라서 마찬가지로 서로 맞은편의 다이를 향하여 돌출하게 되는 것을 의미한다. 더욱이, 다이(490, 508)의 작동이 완료된 후에 반경방향의 내부로 배열된 환형홈(488)이 보유될 수 있다. 즉, 폐쇄된 면, 도우넛형의 외부면, 또는 실제의 토로이드형을 형성하기 위해서 튜브(470)가 구부려질 필요는 없다. 그 대신 제 14C도 및 제 8도에 도시된 바와같이, 저장가스 하우징(354)의 반경방향의 내부는 다소 C자형의 단면을 보유하도록 실제로 개방될 수 있다. 저장가스 하우징(354)의 단면은 180° 이상의 각도범위를 가진 아아크를 따라서 연장되어 있다. 이와같이, 저장가스 하우징(354)의 외부 측벽은 일반적으로 토러스형 또는 토로이드형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
도시된 실시예에서, 튜브(470)의 길이는 상부 다이(490) 및 하부 다이(508)의 각각의 제 1호의 길이(528) 및 제 2호의 길이(532)의 합보다 작도록 선택된다. 이것은 튜브가 구부려지는 동안 튜브(470)의 전체가 "지지"되게 하며 저장가스하우징(354)의 일반적으로 C자형의 단면을 제공한다. 제 1아아크길이(528)는 상부 다이(490)의 환형홈을 위한 오목부의 정도를 한정하는 반면, 제 2아아크 길이(532)는 하부 다이(508)의 환형홈(512)을 위한 오목한 정도를 한정한다. 이러한 길이의 튜브(470)를 선택함으로써, 상부 다이(490) 및 하부 다이(508)가 각각 완전하게 체결될 때(도시되지 않음)(예를들면, 상부 다이와 하부 다이가 접촉할 때 홈에 의해서 폐쇄된 면이 한정되도록) 폐쇄면이 한정되는 경우에도 C자형 단면의 형성이 허용된다. 도시된 실시예에서 상부 다이(490) 및 하부 다이(508)의 각각의 내부 주변부(500, 520)가 체결되지 않기 때문에, 튜브(470)의 길이는 제 1 및 제 2호의 길이(528, 532)의 앞서 언급한 합보다 크게 선택되며 내부 환형 홈(488)을 제공한다. 그러나, 튜브가 구부려지는 동안 튜브(470)의 모든 부분이 관련된 홈(494,512)과 체결을 유지하도록 하는 것이 바람직하며 따라서 튜브(470)의 길이는 앞서 언급한 바와같이 지정되어야 한다.
앞서 언급한 바와같이, 도시된 실시예에서 각각의 홈(494, 512)에 인접한 상부 다이(490)의 면 및 하부 다이(508)의 면 사이에 옵섹이 제공되어 있다. 즉, 상부 다이(490)의 외부 주변부(498), 특히 홈(494)에 근접하게 반경방향의 외부로 배열된 부분은 상부 다이(494)의 내부 주변부(500), 특히 홈(494)주변에서 반경방향의 내부로 배열된 부분에 대해서 오프셋되어 있다. 더욱이, 하부 다이(508)의 외부 주변부(516), 특히 홈(512)에 인접하게 반경방향의 외부로 배열된 부분은 하부 다이(508)의 내부 주변부(520), 특히 홈(512)에 근접하게 반경방향의 내부로 배열된 부분에 대해서 오프셋되어 있다. 이와같이, 다이(490, 508)가 체결될 때, 상부 다이(490) 및 하부 다이(508)의 각각의 외부 주변부(498, 516)는 제 19도에 도시된 바와같이 체결되지만, 내부 주변부(500, 520)는 수직으로 배열된다. 따라서, 튜브(470)의 길이가 앞서 언급한 바와같이 제 1아아크 길이(528) 및 제 2아아크 길이(532)의 합보다 작도록 선택된다면, 튜브(470)는 구부림 공정을 통해서 지지되며 저장가스 하우징(354)은 일반적으로 C자형 단면을 얻게된다.
일단 저장가스 하우징(354)이 바라는 형상으로 형성되면, 중앙 하우징(358)은 중앙구멍(536)내에 배열될 수 있다. 중앙 하우징(358)은 앞서 언급한 방식의 일체형 재료로부터 찍혀지고 저장가스 하우징(354)내에 설치되기 전에 통상적으로 조립된다(예를들면, 제 1챔버(394) 및 제 2챔버(418)는 제 1챔버(394)내에 수용되는 추진 알갱이(404)에 의해서 형성된다). 제 8도에 도시된 바와같이, 중앙하우징(358)의 높이는 저장가스 하우징의 높이보다 크다(예를들면, 중앙 하우징의 상단부는 저장가스 하우징(354)의 최상부를 수용하는 기준면 너머로 수직으로 연장된다). 중앙 하우징(358)이 적절한 위치에 설치될 때, 용접(450, 454)은 인플레이터(350)의 내부를 밀봉하도록 형성될 수 있다. 그후에, 적절한 팽창매체가 인플레이터(350)에 제공될 수 있다(예를들면, 저장가스 하우징(354)을 관통해서 여기에 가압가스를 제공하고 그후에 하우징(354)을 해제함으로써 가능하다).
제 20도는 수정된 실시예의 다이를 도시하고 있다. 수정된 실시예에서, 한쌍의 홀딩부재(530)가 제공되어 있다. 튜브(470)의 제 1단부 및 제 2단부가 제 1다이(490) 및 제 2다이(508) 사이에 설치될 때 튜브를 미리 설정된 위치에 고정시키기 위해서 홀딩부재(530)가 서로 맞은편의 단부로부터 튜브(470)와 함께 체결된다. 제 1다이(490) 및 제 2다이(508)가 서로에 대해서 반대방향으로 진행하기 전에 홀딩부재(530)는 구동수단(도시되지 않음)에 의해서 튜브(470)로부터 분리된다. 따라서, 수정된 실시예에서, 튜브(470)는 미리 설정된 각도로 정확하게 설치된다.
제 20도 및 21도에 도시된 바와같이, 제 1다이(490) 및 제 2다이(508)의 각각의 홈(494, 512)의 내부 원주형 가장자리는 제 1면(532) 및 제 2면(534)을 가지고 있는데, 이것은 각각의 아아크의 내부 단부로부터 서로 반대편의 다이(490) 또는 (508)를 향해서 연장된 직선을 따라서 형성되어 있다. 홈(494, 512)의 외부 원주형 가장자리는 제 2면(536, 538)을 가지고 있는데, 이것은 각각의 아아크의 외부 단부로부터 외부의 각각의 홀딩부재(530)를 향해서 연장된 직선을 따라서 형성되어 있다. 튜브(470)가 다이상에 장착될 때, 튜브(470)의 상단부 및 하단부는 서로 관련된 제 1면(536) 및 제 2면(538)에 의해서 체결된다. 하우징(350)의 형성이 종결될 때, 튜브(470)의 상단부 및 하단부는 서로 관련된 제 1면(536) 및 제 2면(538)에 의해서 맞물린다.
제 2도 및 제 5도에 도시된 것과 유사하지만 잎서 언급한 원리를 이용하는 원통형 하우징을 제조하기위한 방법을 제 22도 내지 제 24도를 참조하여 설명한다. 제 8도에 도시된 저장가스 하우징(350)과 동일한 방식으로(즉, 저장가스 하우징(350)과 동일한 형태를 가지도록 하우징(34, 240)의 단부를 형성하기 위해서)튜브(670)를 구부림으로써 하우징(34 및 204)이 형성될 수 있다. 그러나, 튜브(670)는 저장가스 하우징(350)을 위한 튜브보다 더 길다. 예를들면, 일실시예에서 하우징(204)을 위한 튜브는 251mm의 길이를 가지고 있고, 일실시예에서 하우징(204)을 위한 튜브는 139mm의 길이를 가지고 있다. 튜브의 길이는 바람직하게 100mm 내지 300mm의 범위내이다. 길이의 최적의 범위는 130mm 내지 260mm이다.
튜브(670)는 외부벽과 축선방향으로 분리되는 상부벽(678) 및 하부벽(682)을 구비하고 있다. 벽의 두께는 바람직하게 2mm 내지 4mm이고, 최적으로는 2.5mm 내지 3.5mm이다. 튜브(670)의 외경은 40mm 내지 75mm이고, 최적으로는 55mm 내지 65mm이다. 튜브의 두께 및 외경은 저장가스 하우징내의 저장가스의 양, 저장가스의 압력, 및 인플레이터가 차량내에 설치되는 공간의 크기를 포함하는 여러 변수들에 따라서 선택될 수 있다.
튜브(670)는 제 1하부 다이(608) 및 제 2상부 다이(690)에 의해서 수정된 단부를 구비한 하우징(34 또는 204)으로 형성될 수 있다. 제 1다이(608) 및 제2다이(690)는 각각 제 17도에 도시된 것과 거의 동일한 형태를 가진 제 1링형홈(612) 및 제 2링형홈(694)을 구비하고 있다. 각각의 다이(608 또는 690)의 외벽(610 또는 692)은 이 외벽(610 또는 692)의 길이가 제 17도에 도시된 각각의 다이의 길이보다 길도록 튜브(670)의 길이에 따라서 형성된다.
제 22도에 도시된 바와같이, 튜브(670)는 제 1다이(608)와 제 2다이(690)의 사이에 장착되어 있다. 튜브(670)의 상단부(678) 및 하단부(682)는 서로 관련된 링형 홈(612 및 694)에 의해서 체결된다. 이때, L10의 크기를 가진 틈새가 다이(608 및 690) 사이에 형성된다. 틈새(L10)에서, 튜브(670)로부터 하우징이 형성될 때 다이(608 및 690)의 행정을 조정하기 위해서 한쌍의 스페이서(700)가 분리식으로 설치되어 있다. 각각의 스페이서는 미리 설정된 두께(t)를 가지고 있다.
링형 홈(612, 694)을 형성하고 잇는 2개의 아아크는 공통반경 및 길이(L31 및 L21)을 가지고 있다. 각각의 아아크는 90° 이상으로부터 180° 이하의 각도범위를 가지고 있다. 틈새(L10)의 크기는 아아크의 길이(L21, l31)의 합과 같거나 이보다 크게 선택된다. 이 실시예에서, 틈새(L10)의 크기는 길이의 합(L21+L31)과 같다.
수전된 단부를 구비한 하우징(34 또는 204)이 튜브(670)로부터 형성될 때, 제 1다이(608) 및 제 2다이(690)는 서로에 대해서 반대방향으로 진행되고, 그 다음 서로 맞은편의 단부는 제 23도에 도시된 바와같이 스페이서(700)와 함께 체결된다. 다이(608 및 690)가 체결될 때까지 이동하는 거리는 (L10-t)로 표현된다. 이와 유사하게, 튜브(670)의 상단부 및 하단부는 아아크(L21 및 L31)의 상응하는 전체길이내에서 거리(L20 및 L30)만큼 이동한다. 거리(L20)는 거리(L21)보다 짧고, 거리(L30)는 거리(L31)보다 짧다. 다음의 관계식은 거리(L10, L20, 및 L30)와 스페이서(700)의 두께간의 관계를 나타낸다.
그다음, 스페이서(700)가 다이(608 및 690)로부터 제거된다. 제 1다이 및 제 2다이는 서로를 향해서 반대방향으로 진행되고, 다이들의 서로 맞은편의 단부는 제 24도에 도시된 바와같이 서로간에 체결된다. 이때, 수정된 단부를 구비한 하우징(34 또는 204)의 형성이 종결된다. 다이들의 전체 행정은 L10=L21+L31으로 표현된다. 하우징의 형성후에 다이들이 분리된다면, 수정된 단부들을 구비한 하우징(34 또는 204)이 다이로부터 얻어질 수 있다. 수정된 단부를 구비한 하우징(34 또는 204)은 서로 맞은편의 양단부, 즉 제1단부 및 제 2단부에서 개방된 중앙 하우징을 구비하고 있다. 이러한 개방의 크기를 조정하기 위해서 하우징(204)의 제 1단부 및 제 2단부에서 절삭작용이 형성될 수 있다.
굽은단부의 범위는 제 23도에 도시된 단계에서 압축작용을 종결함으로써 조정될 수 있다는 것을 주목하기 바란다. 굽은 단부의 범위는 또한 스페이서의 아아크의 반경 또는 두께를 변경함으로써 조정될 수 있다. 이것은 하우징(34 또는 204)의 설계를 자유롭게 한다.
앞서 설명한 바와같이 제조되는 하우징(204)을 사용함으로써 제 5도에 도시된 인플레이터를 조립하기 위한 방법을 설명한다. 우선, 중앙 하우징(216)이 조립된다. 이 중앙 하우징(216)은 서로다른 직경을 가진 2개의 파이프에 의해서 압축된다. 큰 파이프는 가스 발생기 하우징(212)을 구성하고 작은 파이프는 제 2하우징(278)을 구성한다.
큰 파이프는 스크린(266) 및 그 한쪽단부에 부착되는 후기 연소기 노즐(274)을 구비하고 있다. 작은 파이프는 밸브(320)를 구비하고 있다. 작은 파이프는 큰 파이프 안으로 부분적으로 겹쳐지게 삽입된다. 이때, 노즐(274)의 끝부분은 밸브(320)내에 설치된다. 2개의 파이프들은 서로 겹쳐지는 부분이 서로간에 연결되도록 용접된다. 그 다음, 인플레이터를 수용하는 어댑터(224)가 서로 연결된 파이프중의 큰 파이프에 설치된 개방단부 또는 제 1단부를 용접함으로써 고정된다. 이것은 중앙 하우징(216)의 조립을 종결시킨다.
연속적으로, 후기 연소기 어댑터(282)및 제 2파열 디스크(290)와 함께 예비 조립되는 보스(294)는 하우징(204)의 중앙 개방부의 제 1단부내로 삽입되어서 용접에 의하여 여기에 고정된다. 그 다음, 제 2파이프가 중앙 개방부의 제 2단부를 통해서 하우징(204)내에 삽입된다. 서로 연결된 파이프중의 작은 파이프쪽에 위치한 개방된 단부는 후기연소기 어댑터(282)내에 삽입된다. 최종적으로, 하우징(204)의 제 2단부에 대한 어댑터(224)의 연결은 제 5도에 도시된 인플레이터의 조립을 종결시킨다.
본 발명의 앞서 언급한 상세한 설명은 도시 및 설명의 목적으로 이루어졌다. 더욱이, 본 발명의 상세한 설명은 여기에 공개된 형식에 본 발명을 제한하려는 의도는 아니다. 따라서, 본 발명의 범위내에서 통상의 기술 또는 지식을 가진자가 본 발명에 변경 및 수정을 가할 수 있다. 앞서 설명한 실시예들은 본 발명을 수행하는최선의 방식을 설명하도록 의도되며, 당업자로 하여금 본 발명의 특별한 응용 또는 사용에 의해서 요구되는 다양한 수정에 의해서 본 발명을 여러 실시예에서 이용할 수 있게한다. 첨부된 특허청구의 범위는 종래기술에 의해서 허용되는 범위로 다른 실시예들을 포함하도록 구성되었다.
제 1도는 본 발명에 따른 팽창성 자동 안전 시스템의 개략도.
제 2A도 및 2B도는 각각 하이브리드 인플레이터(hybrid inflator)의 일실시예의 종단면도 및 이 일부분을 도시한 확대도.
제 3도는 보기 2의 추진 혼합물에 대한 인플레이터 내부 압력 대 시간의 수행곡선을 도시한 그래프.
제 4도는 보기 2의 추진 혼합물에 대한 수용 탱크의 압력 대 시간의 성능곡선을 도시한 그래프.
제 5도는 하이브리드 인플레이터의 다른 실시예의 종단면도.
제 6A도 내지 제 6D도는 작동중에 각각 다른 시간에서 제 5도의 인플레이터의 밀봉 디스크 및 밸브를 도시한 종단면도.
제 7A도 내지 7D도는 각각 제 6A도 내지 6D도의 밸브를 도시한 단면도.
제 8도는 하이브리드 인플레이터의 다른 실시예의 단면도.
제 9도는 제 8도의 선 9-9를 따라서 절단한 중앙 하우징의 단면도.
제 10도는 특히 추진포트의 방위를 도시한, 가스 발생기 하우징의 제 1챔버 및 제 2챔버 사이에 위치한 제 8도의 격벽의 평면도.
제 11A도 내지 11C도는 작동중에 각각 다른 시간에서 제 8도의 인플레이터의 밸브 및 밀봉 디스크를 도시한 확대 종단면도.
제 12도는 작동중에 제 8도의 인플레이터의 여러 챔버내의 압력을 도시한 그래프.
제 13도는 밸브 및 밸브 시스템이 사용되지 않을 경우 작동 중에 제 8도의 인플레이터의 여러 챔버내의 압력을 도시한 그래프.
제 14A도 및 14B도는 각각 제 5도 및 제 8도의 하이브리드 인플레이터용 밸브의 다른 실시예를 도시한 단면도.
제 15도는 본 발명인 하이브리드 인플레이터의 다른 실시예를 도시한 종단면도.
제 16A도는 하이브리드 인플레이터의 다른 실시예의 종단면도.
제 17도, 18도 및 19도는 제 8도의 인플레이터의 토로이드형 저장 가스하우징을 형성하기 위한 방법을 각각 도시하고 있는 개략도.
제 20도는 다른 실시예의 다이를 도시한 단면도.
제 21도는 제 20도의 다이의 부분 확대 단면도.
제 22도, 23도 및 24도는 각각 제 2도 제 5도 또는 제 15도의 인플레이터의 저장가스 하우징을 형성하는 방법을 도시한 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 안전 시스템 14 : 감지기
30,202,350,614 : 인플레이터 34,622 : 인플레이터 하우징
40,634 : 배출구멍 46,228 : 기폭제
58,104,226,304,412 : 스크린 66 : 보스
74 : 오리피스 슬리브 78 : 오리피스 구멍
86,212,366,644 : 가스발생기 하우징
96 : 가스발생기 하우징 단부 98 : 가스발생기 흡입노즐
100,102 : 배플 108 : 리테이너
114,648 : 프라이머 홀더 120 : 충돌 프라이머
124 : 작동 피스톤 126 : 스페이서
204,354 : 저장가스 하우징 216 : 제 1하우징
248,308,312,442,450,446 : 용접 254,394,501 : 제 1챔버
278 : 제 2하우징 282 : 후기연소기 어댑터
286 : 가스발생기 배출구 290 : 제 2파열 디스크
358 : 중앙 하우징 360 : 가스 발생기
370 : 점화기 조립체 홀더 372 : 제 1밀봉 디스크
418,502 : 제 2챔버 420 : 단부캡
433 : 가요성 부재 439 : 테더
503 : 전달 튜브 504 : 소통 구멍

Claims (17)

  1. 팽창가능한 안전 시스템용 하이브리드 인플레이터의 제조방법에 있어서,
    토러스형 외벽을 구비한 소정 길이의 튜브로부터 환형 저장가스 하우징을 형성하는 단계로서, 상기 저장가스 하우징의 반경방향 내부 환형부에 의해서 중앙 개방부가 형성되는, 단계와,
    중앙 하우징을 형성하는 단계와,
    상기 중앙 하우징의 적어도 일부에 추진제를 배치하는 단계와,
    상기 저장가스 하우징의 상기 중앙 개방부 내에 상기 중앙 하우징을 배열하는 단계와,
    상기 중앙 하우징을 상기 저장가스 하우징에 고정시키는 단계와, 그리고
    팽창 매체를 적어도 상기 저장가스 하우징에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 6.35cm 이하의 길이를 가진 원통형 튜브를 선택하는 단계를 더 포함하여 이루어지고, 상기 환형 저장가스 하우징을 형성하는 단계는 상기 튜브를 굽히는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 튜브는 제 1튜브단부, 제 2튜브단부 및 원통형 측벽을 포함하고 있고, 상기 환형 저장가스 하우징을 형성하는 단계는 상기 제 1튜브단부와 상기 제 2튜브단부 사이에서 상기 튜브를 압축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 튜브는 제 1튜브단부, 제 2튜브단부, 및 종축을 중심으로 배열된 원통형 측벽을 포함하고 있고, 상기 환형저장가스 하우징을 형성하는 단계는 상기 튜브의 모든 환형부를 상기 종축에 대해서 반경방향의 내부로 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터의 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 수평 기준면이 상기 제 1튜브단부와 제 2튜브단부 사이에서 상기 튜브의 상기 종축에 대하여 수직으로 연장되어 있고, 상기 환형 저장가스 하우징을 형성하는 단계는 제 1튜브단부 및 제 2튜브단부를 상기 수평 기준면쪽으로 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 중앙 하우징을 형성하는 단계는 중앙 하우징 측벽과 중앙 하우징 단부를 포함하는 일체형의 컵모양 외피를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터의 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 중앙 하우징을 형성하는 단계는 상기 저장가스 하우징의 수직방향의 길이보다 긴 수직방향의 길이에 의해서 중앙 하우징을 형성하는 단계를 포함하고 있고, 상기 중앙 하우징의 단부중 하나 이상의 단부는 상기 고정 단계 후에 상기 저장가스 하우징의 인접한 단부 너머로 수직방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터의 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 고정 단계는 각각 종방향으로 배열된 제 1위치 및 제 2위치에 환형 용접을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터의 제조 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 형성단계에 사용하기 위하여 봉합된 튜브를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 봉합된 튜브는 고온 신장되어 수축된 냉간성형 튜브인 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터의 제조 방법.
  11. 각각 오목한 환형홈을 포함하는 제 1다이 및 제 2다이를 이용하여 하이브리드 인플레이터용 저장가스 하우징을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 제 1다이 및 제 2다이의 각각의 환형홈을 서로 반대방향으로 축선방향으로 정렬시키는 단계와,
    상기 제 1다이 및 제 2다이 사이에서 튜브를 상기 제 1다이 및 제 2다이의각각의 환형홈과 축선방향으로 정렬되게 배치하는 단계와,
    상기 제 1다이와 제 2다이를 서로에 대해서 상대적으로 진행시키고 상기 제 1다이 및 제 2다이 사이에서 상기 튜브를 압축시키는 단계와, 그리고
    상기 저장가스 하우징을 형성하기 위해서 상기 제 1다이내의 환형홈에 상기 튜브의 상반부를 일치시키고 상기 제 2다이내의 환형홈에 상기 튜브의 하반부를 일치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터용 저장가스 하우징의 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 일치 단계가 상기 저장가스 하우징을 위한 토러스형 형태를 제공하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터용 저장가스 하우징의 제조 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 일치 단계가 상기 저장가스 하우징을 위한 토로이드형 형태를 제공하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터용 저장가스 하우징의 제조 방법.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 튜브는 제 1단부 및 제 2단부를 포함하고 있고, 상기 일치단계는 상기 저장가스 하우징의 반경방향의 내부로 배열된 부분상에서 상기 제 1튜브단부 및 상기 제 2튜브단부 사이의 환형 틈새를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터용 저장가스 하우징의 제조 방법.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 제 1다이내의 상기 환형홈의 오목부는 제 1아아크 길이에 의해서 형성되고, 상기 제 2다이내의 상기 환형홈의 오목부는 제 2아아크 길이에 의해서 형성되며, 상기 방법은 상기 튜브를 위한 길이로서 상기 제 1아아크 길이 및 제 2아아크 길이의 합보다 같거나 작은 크기를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터용 저장가스 하우징의 제조 방법.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 제 1다이 및 상기 제 2다이를 서로 체결하여서 상기 일치 단계의 종결을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터용 저장가스 하우징의 제조 방법.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 일치단계에서 상기 튜브의 상반부는 상기 제 1다이내의 상기 환형홈과 일치하며 상기 튜브의 하반부는 상기 제 2다이내의 상기 환형홈과 일치하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 인플레이터용 저장가스 하우징의 제조 방법.
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