KR100471476B1

KR100471476B1 - 에어백용 듀얼스테이지 인플레이터

Info

Publication number: KR100471476B1
Application number: KR10-2001-0081759A
Authority: KR
Inventors: 박용우
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2005-03-08
Also published as: KR20030050971A

Abstract

본 발명은 인플레이터에서의 고압폭발시에 발생되는 가스의 이동속도를 에어백의 동작상태를 저해하지 않는 범위내에서 벤트홀을 이용하여 지연시켜 공급함으로서 순간적인 고압팽창으로 인한 인체상해발생을 억제하고 또한 인플레이터의 성능변경 및 튜닝이 용이한 에어백용 듀얼스테이지 인플레이터에 관한 것이다.

본 발명의 에어백용 듀얼스테이지 인플레이터는, 표면에 다수의 홀이 형성되고 내부에는 가스발생제가 저장되는 제1챔버와, 표면에 다수의 홀이 형성되고 내부에는 가스발생제가 저장되는 제2챔버를 포함하는 인플레이터에 있어서, 제1 및 제2챔버(32,34) 사이에 위치하며 상기 제1챔버(32)에 저장된 가스발생제(40a)를 연소시키기 위하여 점화제(42a)를 점화시키는 제1스퀴브(44a)와, 상기 제1 및 제2챔버(32,34) 사이에 위치하며 상기 제2챔버(34)에 저장된 가스발생제(40b)를 연소시키기 위하여 점화제(42b)를 점화시키는 제2스퀴브(44b)와, 상기 제1 및 제2챔버(32,34)의 외주면을 감싸도록 형성되며 일측부에 최외단벤트홀(38)이 형성된 외통체(32b)와, 상기 외통체(32b)와 내통체(32a) 사이에 설치되며 상기 제1챔버(32)로부터 제2챔버(34)로 이동하는 가스의 속도를 지연시키는 벤트홀(46)을 포함한다.

Description

에어백용 듀얼스테이지 인플레이터{Dual stage inflator for air bag}

일반적으로 차량에는 안전벨트와 더불어 운전석과 조수석에 탑승객 보호장치인 에어백의 설치가 의무규정으로 되어 있다. 이러한 에어백시스템은 통상 검지시스템과 에어백모듈로 이루어져 있는데, 검지시스템은 센서, 배터리, 및 진단장치 등을 포함하고 있으며, 에어백모듈은 에어백과 상기 에어백을 팽창시키기 위한 작동기체 팽창장치인 인플레이터(inflator)로 이루어져 있다. 센서에 의해 충돌이 감지되면 인플레이터에서 폭발이 발생되며, 폭발된 가스로 인해 에어백이 순간적으로 부풀게 된다. 충돌부터 에어백이 완전 작동되는 시간은 보통 50/1,000초 정도의 짧은 시간이다.

이러한 에어백시스템은 충돌시의 강약에 따라서 인플레이터에서 고압 또는 저압으로 가스를 발생시키도록 규정되어 있다. 즉 차량의 충돌이 심각한 상태이면 고압으로 가스를 발생시켜서 신속하게 에어백을 팽창시키도록 인플레이터를 제어하며, 충돌이 비교적 약한 상태이면 저압으로 가스를 발생시켜서 에어백의 팽창에 의하여 운전자 또는 탑승자가 상처를 입는것을 방지하고 있다. 상기와 같이 고압 또는 저압으로 가스를 팽창시키기 위하여 종래에는 각각 폭발이 분리된 챔버에서 발생되는 듀얼 스테이지 인플레이터를 사용하고 있다.

도 1은 종래 사용되는 듀얼 스테이지 인플레이터의 구조를 개략적으로 도시한 것으로서, 내부에 가스발생제(propellant)(16)가 채워져 있는 제1챔버 및 제2챔버(12,14)가 구성되어 있으며, 제1 및 제2챔버(12,14)의 각각의 측단부에는 점화제(18a,18b)를 점화시켜서 상기 가스발생제(16)를 연소시켜 팽창가스를 발생시키기 위한 스퀴브(20a,20b)가 각각 설치되어 있다. 스퀴브(20a,20b)는 제어신호1, 2에 따라서 각각 작동되며, 고압팽창시에는 2개의 스퀴브(20a,20b) 모두에 제어신호가 입력되어 연소, 팽창하게 되며, 저압시에는 1개의 스퀴브(20a 또는 20b)만이 작동되어서 연소, 팽창하게 된다. 연소, 팽창된 가스는 제1챔버 및 제2챔버(12,14)의 표면에 형성되어 있는 홀(22)들을 통하여 유출되어서 에어백(미도시됨)을 순간적으로 팽창시킨다.

도 2에는 동시폭발(고압팽창) 및 일측폭발(저압팽창)시의 가스팽창압력이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 하나의 챔버 폭발시보다 듀얼 챔버 폭발시에는 거의 압력이 2배 증가됨을 알 수 있다.

상기와 같은 종래 듀얼 스테이지 인플레이터에서는 하나의 챔버만을 작동시키는 저압팽창의 경우에는 문제가 없으나 듀얼챔버를 동시에 작동시키는 고압팽창의 경우에는 팽창압력이 배가되어 에어백을 팽창시키기 때문에 성인의 경우에 정상적인 착석상태에서도 상해발생의 가능성이 높은 문제점이 있다.

또한 종래 듀얼방식인플레이터는 폭발성능변경을 위한 개조시에 인플레이터 자체의 화약량을 변경시켜야 하기 때문에 제조공정을 변경하여야므로 이것이 제조원가에 반영되어 원가상승의 한 요인이 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인플레이터에서의 고압폭발시에 발생되는 가스의 이동속도를 에어백의 동작상태를 저해하지 않는 범위내에서 벤트홀을 이용하여 지연시켜 공급함으로서 순간적인 고압팽창으로 인한 인체상해발생을 억제하고 또한 인플레이터의 성능변경 및 튜닝이 용이한 에어백용 듀얼스테이지 인플레이터를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에어백용 듀얼스테이지 인플레이터는, 표면에 다수의 홀이 형성되고 내부에는 가스발생제가 저장되는 제1챔버와, 표면에 다수의 홀이 형성되고 내부에는 가스발생제가 저장되는 제2챔버를 포함하는 인플레이터에 있어서, 상기 제1 및 제2챔버 사이에 위치하며 상기 제1챔버에 저장된 가스발생제를 연소시키기 위하여 점화제를 점화시키는 제1스퀴브와, 상기 제1 및 제2챔버 사이에 위치하며 상기 제2챔버에 저장된 가스발생제를 연소시키기 위하여 점화제를 점화시키는 제2스퀴브와, 상기 제1 및 제2챔버의 외주면을 감싸도록 형성되며 일측부에 최외단벤트홀이 형성된 외통체와, 상기 외통체와 내통체 사이에 설치되며 상기 제1챔버로부터 제2챔버로 이동하는 가스의 속도를 지연시키는 벤트홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 에어백용 듀얼스테이지 인플레이터(30)를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 인플레이터(30)의 중앙부의 수직단면도이다. 인플레이터(30)는 통상 원통형으로 제조되며, 본 발명에서도 설명의 편의를 위하여 원통형으로 제조된 것으로 가정한다. 도 3 및 도 4는 원통형상의 인플레이터(30)의 길이방향을 따라서 절단한 것으로서, 서로 90°이격된 상태(즉 길이방향의 중앙선을 따라서 수직, 수평으로 각각 절단한 단면도이다.

본 발명에 의한 인플레이터(30)는 상호 차단되어 있는 두 개의 챔버, 즉 제1챔버(32)와 제2챔버(34)로 구분되어 있으며, 이것은 종래 구조와 유사하다. 상기 챔버(32,34)들은 내통체(32a)에 의하여 형성되는 것으로서, 상기 내통체(32a)의 내부에 형성된 공간이고 상기 내통체(32a)의 내부공간의 중앙부에 설치된 격벽에 의해서 제1챔버(32)와 제2챔버(34)로 구분되느 것이다.한편, 내통체(32a)의 외부에는 역시 원형의 외통체(32b)가 구비되어 있다.

상기 내통체(32a)와 외통체(32b)의 사이에는 공간부(S)가 형성되어 있으며, 인플레이터(30) 중앙의 공간부(S)를 관통하여 종래 가스폭발을 위한 제1 및 제2스퀴브(44a,44b)가 수직방향으로 설치된다. 그러나 스퀴브(44a,44b)의 설치위치는 대향위치가 된다. 상기 스퀴브(44a,44b)의 각각에는 내부방향으로 점화제(42a,42b)가 위치하고 있으며 격벽에 의하여 차단되어 있다. 제1챔버(32)와 제2챔버(34)의 내부에는 점화제(42a,42b)에 의하여 연소되어서 가스를 발생시키는 가스발생제(40a,40b)가 충진되어 있다. 따라서 점화제(42a)에 의하여서는 제1챔버(32)에 충진된 가스발생제(40a)가 연소되고, 점화제(42b)에 의하여서는 제2챔버(34)에 충진된 가스발생제(40b)가 연소되어서 각각 가스를 발생시키게 된다.

상기 제1 및 제2스퀴브(44a,44b)는 외부로부터의 제어신호1,2에 따라서 각각 작동되어서 점화제(42a,42b)에 점화를 수행한다. 제어신호1,2는 차량의 충돌검출시에 에어백을 고압 또는 저압으로 작동시키기 위하여 검출부 또는 상위제어부로부터 입력되는 제어신호이다. 이 신호에 따라서 저압을 위한 제2챔버(34) 또는 고압을 위한 제1 및 제2챔버(32,34)가 동시에 작동되도록 제어된다.

제1챔버(32)에 충진된 가스발생제(40a)가 연소되면 가스가 발생하게 되며, 발생된 가스는 내통체(32a)에 형성되어 있는 다수의 홀(36a)들을 통하여 외통체(32b)에 의하여 형성되는 공간부(S)로 이동한 후에 다시 제2챔버(34)의 바깥쪽에 위치한 외통체(32b)의 표면에 형성된 최외단벤트홀(38)을 통하여 배출된다.

제2챔버(34)에서 발생되는 가스는 제2챔버(34) 부분의 내통체(32a) 표면에 형성된 홀(36b)들를 통하여 이동하면서 즉시 외통체(32b)의 표면에 형성된 최외단벤트홀(38)을 통하여 배출된다. 따라서 제2챔버(34)로부터 배출되는 가스가 제1챔버(32)로부터 배출되는 가스에 비하여 더욱 신속하게 외부로 배출되며 이에 따라서 가스압력은 종래보다 약간 지연되는 상태로 증가하게 되며, 운전자에게 가해지는 초기압력을 조정할 수 있다.

도 3에서는 제1 및 제2스퀴브(44a,44b)에 의하여 외통체(32b)에 의한 공간부(S)가 차단된 것으로 표시되어 있지만 이 외의 나머지 부분은 서로 연통되어 있어서 제1챔버(32)로부터 이동되는 가스가 제2챔버(34) 방향으로 이동이 가능하며 이것을 도 4를 참고하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 인플레이터(30)의 중앙부분의 수평절단면도로서, 중앙부에는 상기 제1 및 제2스퀴브(44a,44b)와 점화제(42a,42b)를 수납하는 공간을 형성하는 측면벽에 의하여 차단되어 있음을 알 수 있다.

그러나 내통체(32a)와 외통체(32b)에 의하여 형성되는 공간부(S)는 일부분, 즉 제1 및 제2스퀴브(44a,44b)가 위치하는 부분을 제외한 나머지 부분에는 제1챔버()에서 발생된 가스가 이동될 수 있도록 도면에 표시된 것과 같이 벤트홀(46)이 형성되어 있다. 상기 벤트홀(46)이 형성됨으로 하여 종래와 같이 전체가 개방된 상태보다 가스의 이동이 지연되는 효과가 있다.

상기 벤트홀(46)은 도면에 표시된 바와 같이, 제1챔버(32)을 향한 측의 직경이 제2챔버(34)을 향한 측의 직경보다 큰 상태로 되어 있다. 이에 따라서 제1 및 제2챔버(32,34)에서 동시에 가스발생제(40a,40b)가 연소되어도 발생된 가스가 에어백에 도달하는 시간에 차이가 발생하게 되는 것이다. 이것은 특히 상기 벤트홀(46)의 직경에 의하여 큰 영향을 받으며, 벤트홀(46)의 직경을 변경함으로서 에어백에 전달되는 압력을 조정할 수 있다. 또한 최외단벤트홀(38)의 직경을 조정하여서도 가스팽창상태를 조정할 수 있음은 명백하다. 또는 벤트홀(46)의 하나 또는 적어도 2개 이상 형성함으로서 제1챔버(32)로부터의 가스이동속도를 조정할 수 있는 이점이 있다.

도 5에는 본 발명에 의한 폭발압력의 변화상태가 도시되어 있다. 상부에 실선으로 표시된 부분은 제1챔버(32)와 제2챔버(34)에서 동시에 폭발한 경우의 시간에 대한 압력변화를 도시한 것이다. 또한 하부에 실선으로 표시된 부분은 하나의 챔버가 폭발한 경우의 압력변화를 도시한 것이다. 또한 점선으로 표시된 부분은 벤트홀(46)의 크기를 조정한 경우의 압력변화로서, ⓐ는 직경이 큰 상태, ⓑ는 직경이 상대적으로 작은 상태를 나타내고 있다. 직경이 큰 경우 또는 작은 경우에도 모두 소정의 시간이 경과하면 동시 폭발시와 같은 압력에 도달하기 때문에 에어백은 정상작동하게 된다.

상기와 같이 벤트홀(46)의 직경을 조절함으로서 에어백의 팽창특성을 설정할 수 있으므로 인플레이터(30)의 성능변경, 예를 들면 어린이나 여자를 위하여 팽창압력을 감소시킬 경우에, 인플레이터(30)의 전체적인 구조, 특히 화약설치량를 변경하지 않고 단순히 벤트홀(46)의 직경을 변경시킴으로서 압력의 지연을 이용하여 달성할 수 있는 것이다.

또한 본 발명의 설명에서는 제1 및 제2스퀴브(44a,44b)가 인플레이터(30)의 중앙에 있는 것으로 설명되었지만, 도 1과 같이 스퀴브가 양단부에 설치된 것에도 동일하게 적용할 수 있음은 명백하다. 이 경우에는 최외단벤트홀(46)의 위치를 변경함으로서 달성가능하다.

이와 같이 본 발명에 의하면 인플레이터에서의 고압폭발시에 팽창되는 가스압력을 에어백의 동작상태를 저해하지 않는 범위내에서 일시적으로 지연시킴으로서 고압팽창으로 인한 인체상해발생을 억제하고 또한 인플레이터의 성능변경 및 튜닝이 용이한 효과가 있다.

도 1은 종래 사용되는 듀얼 스테이지 인플레이터의 개략적인 구조도,

도 2는 도 1의 듀얼 스테이지 인플레이터의 폭발압력을 나타내는 그라프,

도 3은 본 발명의 인플레이터의 길이방향의 수평절단면도,

도 4는 본 발명의 인플레이터의 길이방향의 수직절단면도,

도 5는 본 발명의 인플레이터의 폭발압력을 나타내는 그라프.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10: 인플레이터 12: 제1챔버

14: 제2챔버 16: 가스발생제

18a,18b: 점화제 20a,20b: 스퀴브

30: 인플레이터 32: 제1챔버

32a: 내통체 32b: 외통체

34: 제2챔버 36a,36b: 홀

38: 최외단벤트홀 40a,40b: 가스발생제

42a,42b: 점화제 44a,44b: 스퀴브

46: 벤트홀

Claims

표면에 다수의 홀이 형성되고 내부에는 가스발생제가 저장되는 제1챔버와, 표면에 다수의 홀이 형성되고 내부에는 가스발생제가 저장되는 제2챔버를 포함하는 인플레이터에 있어서,

내통체(32b)의 내부 공간에 격벽에 의해서 분리되게 형성된 제1 및 제2챔버(32,34) 사이에 위치하며 상기 제1챔버(32)에 저장된 가스발생제(40a)를 연소시키기 위하여 점화제(42a)를 점화시키는 제1스퀴브(44a)와, 상기 제1 및 제2챔버(32,34) 사이에 위치하며 상기 제2챔버(34)에 저장된 가스발생제(40b)를 연소시키기 위하여 점화제(42b)를 점화시키는 제2스퀴브(44b)와, 상기 제1 및 제2챔버(32,34)의 외주면을 감싸도록 형성되며 일측부에 최외단벤트홀(38)이 형성된 외통체(32b)와, 상기 제1챔버(32)에서 발생된 가스의 이동 속도를 지연시키도록 외통체(32b)와 내통체(32a) 사이에 형성되는 공간부(S)중 제1 및 제2스퀴브(44a,44b)가 위치하는 부분을 제외한 나머지 부분에 형성된 벤트홀(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백용 듀얼스테이지 인플레이터.
제1항에 있어서,

상기 벤트홀(46)의 직경을 변경함으로서 압력에 의한 에어백의 팽창상태를 변경시키는 것을 특징으로 하는 에어백용 듀얼스테이지 인플레이터.