KR100500099B1 - 에어백 시스템 - Google Patents

Abstract

구획되어진 에어백(55)은 팽창 가능한 상부 챔버(54) 및 하부 챔버(52)를 구비한다. 팽창시의 하부 챔버는 차량 탑승자의 하부 흉부와 복부에 대해 대체로 완충 경계를 제공하도록 위치된다. 하부 챔버는 먼저 팽창원으로부터 팽창 가스를 수용하며, 이어서 팽창 가스는 에어백을 상부 및 하부 챔버로 분리하는 분리 패널에 의해 형성된 하나 또는 그 이상의 구멍(162)을 통해 상부 챔버로 전달된다. 에어백은 상대적으로 낮은 충전 속도를 갖는 단일 스테이지 에어백 팽창기(26)에 의해 팽창된다.

Description

에어백 시스템{AIRBAG SYSTEM}

본 발명은 에어백 시스템에 관한 것이다.

차량 탑승자 사이즈의 범위는 효과적인 차량 탑승자 보호 시스템의 설계를 극히 어렵게 만든다. 부적절하게 앉아있을 수 있는 어린이나 작은 사이즈의 성인이 부상당하지 않도록 작동하면서, 좌석 벨트를 착용하지 않은 평균 사이즈의 성인 차량 탑승자를 보호하기에 충분하게 팽창하도록 에어백은 매우 빠르게 팽창하여야 한다. 위치를 벗어난 차량 탑승자(예를 들어 도 12 참조)를 위한 성능 기준을 포함하도록 제안되어 왔다.

승객측 에어백을 자동 또는 수동으로 해제하거나 또는 특히 팽창기에 있어서 차량 탑승자의 사이즈와 위치에 따라 시스템의 성능 특성을 변경하는 시스템을 포함한, 차량 탑승자의 각 사이즈를 수용할 수 있는 에어백 시스템이 제안되어 왔다.

본 발명은 청구항 1에 따라 강한 충돌시 상이한 사이즈의 광범위한 차량 탑승자를 보호할 수 있는 에어백 및 에어백 시스템의 설계에 대한 독창적이고 단순한 방법을 제공한다.

도 1은 종래 기술의 에어백을 도시하는 도면,

도 2는 차량의 승객석에서 팽창하는 본 발명에 따른 에어백을 도시하는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 에어백의 다양한 패널을 도시한 도면,

도 4a 및 도 4b는 조립동안에 이루어지는 측면 패널에 대한 수정을 도시한 도면,

도 5는 주 패널 및 분리 패널과 관련하여 수정된 측면 패널을 도시한 도면,

도 6은 주 패널에 부착된 분리 패널을 도시한 측면도,

도 7은 재봉된 에어백의 일부를 뒤집어진 형태로 도시한 정면도,

도 8은 각각의 측면 패널에 형성된 주름에 분리 패널을 부착하는 것을 도시한 도면,

도 9는 팽창기를 에어백의 목부에 부착하는 방식을 도시한 도면,

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면,

도 11은 팽창기의 압력 대 시간 곡선을 나타내는 도면,

도 12는 위치를 벗어난 어린이에 대한 시험 구성을 나타내는 도면,

도 13 및 도 14는 본 발명의 실험동안에 얻어진 데이터의 그래프,

도 15 및 도 15a는 분리 패널의 다른 구성을 도시하는 도면.

도 1은 종래 기술의 승객측 에어백(20)을 도시한다. 에어백은 제 1 및 제 2 측면 패널(20a, 20b)과, 중앙 또는 주 패널(22)을 포함한다. 측면 패널은 주 패널에 재봉되거나 다른 방식으로 부착된다. 패널은 전형적으로 코팅되지 않거나, 실리콘 또는 우레탄 등의 적합한 재료를 사용하여 선택적으로 또는 부분적으로 코팅될 수 있는 직조 나일론 재료로 제조된다. 완성 에어백은 목부(24)를 포함하며, 이 목부는 에어백 팽창기(26)(또는 관련된 하우징)에 부착되며, 단일 팽창 용적 또는 챔버를 규정한다. 어떠한 특정 승객측 에어백의 사이즈도 그 적용에 따라 변한다. 북미에서 사용되는 승객측 에어백의 전형적인 사이즈는 약 120 입방 리터 부근이며, 90 입방 리터 정도로 작을 수 있고, 160 입방 리터 이상 정도로 클 수도 있다. 도 1에 도시되지는 않았지만, 에어백(20)은 중앙을 벗어나 앉은 전방 탑승자만을 보호하거나, 또는 선택적으로 중앙에 앉거나 중앙을 벗어나 앉은 차량 탑승자 모두를 보호하도록 설계될 수 있다. 용이한 도시를 위해, 측면 패널은 수직 배향으로 도시되어 있다. 에어백이 팽창될 때, 에어백이 보다 구형 형상을 갖도록 측면 패널은 외측으로 가압된다.

본 발명의 이점을 나타내기 위해, 도 2에 도시된 에어백(50)은 에어백(20)과 대체로 동일한 외부 사이즈 및 형상을 갖도록 설계되었다. 그러나, 에어백(50)은 또한 에어백의 내부 용적을 대형 또는 제 1 챔버(52)와 소형 또는 제 2 챔버(54)로 분할하는 분리 패널(60)을 포함한다. 본 발명에 있어서, 제 2 챔버에 대한 제 1 챔버의 용적의 비는 약 60/40 또는 70/30으로부터 95/25 또는 85/15까지 변할 수 있다. 시험 결과가 이후에 설명되는 에어백에 있어서, 총 용적을 약 120리터로 유지하도록 제 1 챔버의 용적은 약 95리터이고 제 2 챔버의 용적은 약 25리터이며, 그에 따라 제 2 챔버에 대한 제 1 챔버의 용적의 비는 약 4:1이다.

분리 패널(60)은 에어백(50)의 측면 패널 및 차량 탑승자에 대해 경사각으로 배향되어, 제 2 챔버(54)가 에어백의 대체로 상부 전방 부분 또는 1/4 지점에 위치되어 차량 탑승자(30)의 상부 흉부와 머리를 보호한다. 분리 패널의 각도는 수직에 대해 약 18°가 바람직하며 약 30°까지 변할 수도 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 에어백의 전방 부분은 차량 탑승자의 흉부 및 머리와 상호작용하여 그것들을 보호하도록 설계된 에어백의 부분이다.

에어백(50)은 중앙-장착 에어백 시스템의 부품의 일부로써 사용되기도 한다. 중앙-장착 구성에 있어서, 작동 전단계의 접혀진 상태의 에어백은 계기판(72)의 수직면(70)에 대체로 인접하여 위치된다. 전개시, 에어백은 초기에 격납된 상태로부터 수평방향으로 추진된다. 또한, 본 발명은 계기판보다 약간 높게 그리고 비스듬하게 장착된 에어백(및 임의의 관련 하우징)을 갖는 3/4 장착 구성[점선(75)으로 도시됨]에서도 사용 가능하다. 전개시, (3/4 구성의) 에어백은 초기에 앞유리(84)를 향해 상방으로 팽창한다. 이러한 중앙-장착 또는 3/4 장착 구성은 상부-장착 에어백과 대조된다. 상부-장착 에어백은 대체로 계기판(72)의 상부(74)에 위치된 개구 또는 전개 도어를 통해 전개하도록 설계된다. 그러나, 본 발명의 에어백은 상부-장착 구성의 성능 또한 개선할 것으로 기대된다.

팽창 동안에, 에어백(50)은 전방으로 전개되어, 에어백의 하부 전방 부분(80)은 앉아 있는 성인 차량 탑승자의 복부 또는 하부 흉부와 상호 작용하고, 상부 후방 부분(82)은 차량의 앞유리(84)에 충돌 및 반발하고, 에어백의 하부 후방 부분(55)은 계기판에 충돌하고 일부 경우에 있어서는 개방 전개 도어(57)에 충돌한다[또한, 도 2는 전개후의 상태의 도어(57)를 도시함]. 하기에 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 에어백(50)은 아웃보드 측면 패널(90), 인보드 측면 패널(92) 및 주 패널(94)(도 3 및 도 5에도 도시됨)을 포함한다. 주 패널은 각 측면 패널(90, 92)의 외연 부근에서 재봉되어 에어백(50)의 외부 구조 또는 형상을 완성한다. 분리 패널(60)은 주 패널(94)과 측면 패널에 재봉된다.

도 3은 에어백(50)의 4개의 주요 부품, 즉 2개의 측면 패널(90, 92), 주 패널(94) 및 분리 패널(60)을 도시한다. 본 발명의 실시예에 있어서, 조립하기 이전의 각각의 측면 패널은 에어백(20)(도 1 참조)의 유사한 형상의 측면 패널(20a 또는 20b)에는 포함되지 않는 직사각형 연장부(98)를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 이 직사각형 연장부의 폭은 약 30mm이지만 에어백의 제조자에 따라 보다 크거나 또는 작을 수 있다. 이 연장부는 조립 공정을 용이하게 한다. 각 측면의 접는 선(100)이 각각의 연장부(98)를 양분하는 것이 도시되어 있다.

각 연장부(98)의 내부 및 외부 경계부는 참조 부호(102, 102a)로 표시된다. 이 경계부는 재봉선(112)의 위치를 규정하고, 이 재봉선(112)은 연장부의 일부로서 측면 패널을 도 3에 도시된 측면 패널의 형상으로 변형하는데 사용된다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 연장부(98)의 목적은 각 측면 패널(90, 92)의 내부 표면상에 주름 또는 접힘부[도 4b에 도시된 참조 부호(110)로 포괄적으로 나타냄]를 규정하는 것이다. 접는 선(100)을 중심으로 연장부(98)를 접음으로써 주름(110)이 생성되며, 이에 의해 도 4b에 도시된 바와 같이 경계선(주름선)(102)과 균등하게 이격된 경계선(주름선)(102a)이 합쳐진다. 그 후에, 패널(90)은 주름선(102, 102a)을 가로질러 재봉된다. 생성된 심(seam)(112)은 가상선으로 도시된다(도 4a 참조). 또한, 한 땀의 심(112)이 도 4b에 도시되어 있다. 이러한 구성 방법은 각각의 측면 패널(90 또는 92)의 각 연장부(98)를 제거하며, 그 결과 측면 패널은 도 1의 측면 패널(20a, 20b)의 형상과 유사한 매끄럽고 연속적인 외부 형상을 갖는다. 각각의 패널(90, 92)의 주름(110)은 분리 패널(60)의 부분들을 부착하기 위한 단순하고 효과적인 수단을 제공한다.

다시 도 2를 참조하면, 문자 A와 B는 일반적으로 주 패널(94)에 대한 분리 패널(60)의 위치를 나타낸다. 주 패널(94)을 따른 A로부터 B까지의 직선 거리는 분리 패널(60)을 따른 직선 거리보다 길다.

또한, 도 5에서 분리 패널(60)을 주 패널(94)에 부착하는 선을 나타내기 위해 문자 A와 B가 다시 사용된다. 본 실시예에 있어서, 분리 패널(60)은 변(62a, 62b, 62c, 62d)을 갖는 대체로 사각형이다. 분리 패널(60)의 코너부는 도시된 바와 같이 절두형 형상을 갖도록 제거된다. 분리 패널(60)은 선(A)을 가로질러 변(62a)을 [재봉선(63a)에서] 주 패널(94)에 재봉함으로써 주 패널(94)에 부착된다. 유사하게, 대향하는 변(62b)은 [재봉선(63b)에서] 선(B)을 가로질러 주 패널(94)에 고정된다. 이러한 관계는 도 6에도 도시되어 있다. 분리 패널(60)이 주 패널에 고정되면, 주 패널(94)은 각각의 에지를 따라 측면 패널중의 하나(90)의 에지에 고정된다. 그 뒤, 주 패널은 다른 측면 패널(92)의 에지의 주위에 고정된다. 도 3 및 도 5에 도시된 실시예에 있어서, 주 패널의 길이는 예를 들어 점(C)으로부터 점(D)까지 각각의 측면 패널 둘레의 원주 길이 또는 거리보다 약간 길다. 이는 에어백(50)을 협동 에어백 팽창기(26)(도 9에 추가로 도시됨)에 부착하는 하나의 방법을 제공하기 위한 것이다. 예를 들어, 주 패널(94)을 측면 패널(92)에 재봉하는 동안, 측면 패널(92)상의 점(C)은 주 패널(94)상의 점(C1)과 정렬되고, 패널의 에지(120, 122)가 또한 정렬된다. 패널은 이러한 각각의 에지 또는 변(120, 122)을 따라 서로 재봉된다. 그 후에, 측면 패널(90)의 점(C)과 주 패널(94)의 점(C2)은 주 패널의 변(124)과 다른 측면 패널(90)의 변(126)과 마찬가지로 정렬된다. 주 패널은 이들 정렬 변 또는 에지(124, 126)를 따라 측면 패널(90)에 고정된다. 주 패널을 측면 패널에 재봉할 때, 주 패널의 점(C1, C2)은 상술된 바와 같이 각각의 측면 패널의 점(C)에 정렬되며, 재봉 과정이 완료된 때, 점(D1, D2)은 각각의 측면 패널의 점(D)에 각각 정렬된다. 주 패널의 단부(130, 132)는 측면 패널의 점(C-D)을 지나 연장하며 팽창기 둘레에 배치되는데 사용되는 플랩을 규정한다. 이들 각각의 플랩은 다수(전형적으로 2개 또는 3개)의 장착 구멍(136)을 포함한다. 도 3 및 도 5에 또한 도시된 바와 같이, 주 패널(94)은 사다리꼴 부분(130a, 132a)을 포함하며, 이는 에어백(50)의 좁은 목부(24)의 일부를 형성한다. 도 5를 참조하면, 각각의 패널(90, 92)의 목부(24)는 장착 개구(142)를 그 내에 각각 갖는 탭 또는 플랩(140)을 포함한다.

도 2 및 도 5의 에어백(50)을 참조하면, 측면 패널이 주 패널에 고정되면, 에어백의 구조가 거의 완료된다. 도 7은 주 패널(90) 및 분리 패널(60) 뿐만 아니라 각 측면 패널(90, 92)의 부분을 도시하는 부분 전방 사시도이다. 이 도면은 에어백이 조립될 때 재봉 기계 운전자에 의해 보여질 수 있는 바와 같은 뒤집혀 내측이 드러난 도면이다. 도면에 보이는 측면 패널 부분은 주 패널의 재봉 변(120, 124)으로부터 연장한다. 앞서 주지된 바와 같이, 분리 패널은 변(62c, 62d)을 추가로 포함하며, 이 변은 지금까지는 에어백의 어떤 다른 부분과도 연결되어 있지 않다. 이러한 도면에서, 각 측면 패널의 상부 전방 부분(150)은 주 패널(94)과 분리 패널(60) 사이에 끼워 넣어지며, 각각의 주름(110)은 분리 패널의 변(62c, 62d)에 인접하여 위치된다. 그 후에, 분리 패널(60)의 변(62c)은 재봉선(63c)을 따라 패널(90)의 주름(110)에 재봉된다. 유사하게, 변(62d)은 패널(92)의 주름(110)에 고정되며, 심은 참조 부호(63d)로 나타낸다.

도 7은 에어백의 내측에서 본 도면이며, 가상선(162)으로 개략적으로 도시된 [분리 패널(60)의] 코너부는 주 패널(94) 또는 측면 패널(92)중 어디에도 고정되지 않으며, 그것으로서 제어된 오리피스, 개구 또는 통로(163)를 제공하여 제 1 또는 대형 쿠션 챔버(52)로부터 제 2 또는 소형 챔버(54)[분리 패널(60)과 주 패널(94) 사이에 규정됨]로 가스가 유동하게 한다. 분리 패널은 실제 코너부가 에어백의 인접부분에 고정된 직사각형일 수 있다. 이 실시예에 있어서, 패널(60)은 제 1 챔버로부터 제 2 챔버로 팽창 가스가 이동하는 개구(163')를 포함할 수 있다. 점선(63a, 63b)은 재봉 심을 나타내며, 이들은 각각 변(62a, 62b)(상술됨)을 주 패널(94)에 연결시킨다. 이어서, 조립된 목부(24)를 통해 에어백이 당겨짐으로써, 상술된 다양한 심이 에어백의 내부에 위치하게 된다. 이에 따른 형상은 도 9에 도시되어 있다.

본 발명의 본질을 변화시키지 않고 측면 패널과 주 패널의 다른 구성이 이용될 수 있다. 예를 들면, 에어백의 목부의 측면은 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 주 패널과 일체형으로 형성될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 측면 패널(90a, 92a)은 대체로 타원형이다. 주 패널(94a)의 하부(200)는 (도 5의) 주 패널(94)과 형상이 유사하지만, 상부(202)는 외측으로 연장하는 플랩(204a, 204b)을 가지며, 이 플랩은 각각의 측면 패널에 재봉된 경우에 도 10b에 도시된 바와 같이 에어백(50a)의 목부(24)를 형성한다. 또한, 주 패널(94a)의 상부에 형성된 플랩(130')은 팽창기의 일부를 중첩시키는 기능을 한다. 또한, 플랩(130')은 팽창기의 단부에 인접하여 팽창기의 벽(208)을 둘러싸는 측면 개구(206)를 에어백(50a)의 목부의 측면에 제공한다. 또한, 개구(206)는 팽창기의 와이어(176)로의 용이한 접근을 허용한다. 중앙 패널(94 또는 94a)의 대체로 직사각형인 중앙 부분의 폭은 에어백의 용적을 용이하게 변화시키도록 증가될 수 있거나 또는 에어백의 용적을 변화시키도록 다른 형상을 가질 수 있다. 또한, 분리 패널(60)은 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같은 직선형 심(측면에서 에어백을 보았을 때)이 아니라, 도 15 및 도 15a에 도시된 바와 같은 곡선형 또는 조합형 심을 따라 에어백내로 재봉될 수 있다. 본 발명의 모든 실시예에 있어서, 주 패널 및 측면 패널은 직물로 만들어진 단일 패널 또는 다수의 공동 결합 피스로 형성될 수 있다. 또한, 에어백(50, 50a)의 측면 패널과 주 패널은 유사한 측면 패널과 주 패널 영역을 형성하도록 조립된 단일 피스의 직물로 제조될 수 있다. 에어백의 목부 영역은 단일 두께의 재료일 수 있거나, 또는 가열 팽창 가스로부터의 단열을 제공하도록 보강(도시되지 않음)될 수 있다. 도 10a는 주 패널 및 측면 패널에 E 내지 G 및 E1 내지 G1 등의 다양한 문자를 사용한다. 이들 문자에 대응하는 재료의 점들은 정렬되며, 에어백은 도 10b에 도시된 일반적인 형상을 갖도록 서로 재봉된다.

도 8은 패널(92)에 형성된 주름(110)과 분리 패널(60)의 한 변의 연결부를 도시하는 부분 단면도이다. 패널(90)에 형성된 다른 주름(110)과 분리 패널(60)의 다른 변의 연결부는 동일하다.

도 9는 에어백(50)의 목부 뿐만 아니라, 주 패널상의 플랩(130, 132)과, 각 측면 패널(90, 92)상의 플랩(142)을 도시하는 사시도이다. 또한, 다량의 추진제를 수용하는 공지된 구조의 원통형의 에어백 팽창기를 도시한다. 팽창기의 본체(170)는 팽창 가스가 에어백의 목부로 들어가는 다수의 방출구를 포함한다. 도시된 바와 같이, 팽창기는 3개의 스터드(stud)(172a 내지 172c)를 포함한다. 에어백의 목부(24)가 다양한 방법으로 팽창기에 또는 관련된 반응 캔 또는 하우징에 부착될 수 있기 때문에, 본 발명에 있어서 스터드(172)는 특별한 중요성을 갖지 않는다. 도시된 바와 같이, 에어백(50)은 팽창기(26)에 대하여 끼워맞추도록 설계된다.

팽창기(26)는 에어백의 개구(174)내에 위치된다. 이어서, 측면 패널의 탭(142)은 스터드(172a, 172c)쪽으로 굽혀져, 그에 대하여 고정된다. 그 후에, 플랩(130)과 특히 그것의 장착 구멍(136)은 3개의 스터드(172a 내지 172c)에 대하여 끼워맞춰진다. 이어서, 하부 플랩(132)은 상방으로 굴곡되고, 또한 스터드에 대하여 끼워맞춰진다. 플랩(130, 132)은 다수의 너트(도시되지 않음)에 의해 팽창기에 고정되거나 또는 에어백이 고정된 팽창기가 하우징내의 개구를 통해 삽입되며, 스터드가 팽창기와 에어백을 하우징에 고정한다. 전형적으로, 팽창기(26)는 점화 신호를 팽창기에 전달하는 하나 또는 그 이상의 전기 와이어(176)를 포함할 것이다. 측면 패널(90, 92) 중 하나는 와이어가 연장될 수 있는 작은 개구(178)를 포함할 수 있다. 팽창기를 에어백 또는 하우징에 부착하는 다른 다양한 공지의 방법들이 본 발명내에서 사용될 수 있다.

다시 도 15를 참조하면, 분리 패널(60')은 아치형 재봉 심(112')을 따라 측면 패널에 재봉된다. 상술된 바와 같이, 제 2 챔버에 대한 제 1 챔버의 용적의 바람직한 비율은 약 1.5:1 내지 약 5.6:1의 범위이다. 일부 경우에 있어서 이 비율은 1:1에 보다 근접하게 감소되는 것이 바람직하다. 에어백(50 또는 50a)의 사이즈는 제 1 챔버(52)가 팽창함에 따라, 제 1 챔버 외부의 일부분이 앞유리에 대해 반발하고 에어백의 다른 부분이 앉아 있는 성인 차량 탑승자의 하부 몸통과 반작용하도록 정해진다. 직선형 심을 따라 고정된 분리 패널(60)의 위치는 두 챔버(52, 54)의 사이즈(용적)의 비율을 변화시키도록 에어백내에서 이동되기 때문에, 소망의 사이즈를 달성하는 동시에 제 1 챔버와 차량 탑승자 및 앞유리의 소망의 상호 작용을 달성하는 것이 가능하지 않을 수 있다. 도 15의 분리 패널(60')은, 에어백의 하부 전방 부분이 성인 차량 탑승자의 하부 몸통과 여전히 반작용할 수 있게 하고, 제 1 챔버의 상부 후방 부분이 앞유리에 대해 반발할 수 있게 하면서도, 두 챔버의 상대적 사이즈와 형상을 선택하고 위치시킬 수 있는 것의 허용도를 크게 한다. 도 15a의 장치는 도 15의 변형을 도시하는 것으로, 재봉의 용이성과 함께 상기의 이점을 제공하는 조합 직선형 심을 따라, 즉 두 개의 직선 심 세그먼트를 따라 분리 패널(60")이 측면 패널에 재봉될 수 있다.

작동시에, 차량에 배치된 적어도 하나의 충돌 센서(도시되지 않음)가 충돌을 감지하고, 팽창기로 제어 신호를 발생시키는 충돌 제어 모듈에 신호를 제공한다. 팽창기는 하기에 설명된 속도로 팽창 가스를 발생시킨다. 팽창 가스는 최초로 하부 또는 제 1 챔버(52)를 보다 낮게 규정된 팽창 속도로 팽창시켜 차량 탑승자와 앞유리 또는 계기판 등과 같은 차량의 일부와 상호 작용하도록 전개하여 차량 탑승자의 하부 몸통에 보호용 지지부를 제공한다. 제 1 챔버(52)가 팽창을 계속하고 충돌이 진행됨에 따라, 팽창 가스의 일부는 분리 패널(60)을 통해[개구(163)를 통해](도 7 참조) 제 2 챔버(52)로 보내져, 제 1 챔버의 팽창에 대해 지연되는 방식으로 제 2 챔버를 팽창시키기 시작한다. 제 2 챔버가 팽창함에 따라, 제 2 챔버는 성인 차량 탑승자의 상부 흉부 및 머리에 대한 보호용 쿠션을 제공한다. 또한, 비교적 느린 속도로 팽창 속도를 제한함으로써, 작은 어린이 등의 위치를 벗어난 차량 탑승자와의 에어백의 충격력을 감소시킨다.

전형적으로 팽창기(26) 등의 에어백 팽창기의 출력 또는 성능은 팽창기를 폐쇄된 시험 탱크내에서 전개시켜 탱크내 압력 상승을 측정함으로써 평가될 수 있다. 이러한 시험 탱크는 전방 에어백 시스템에 대해서 일반적으로 60리터 또는 100리터의 용적을 가지며, 당해 기술 분야에 잘 알려져 있다. 시험 탱크내에서 도달된 최대 압력(대안적으로는 소정의 시간 주기 또는 압력 발생 속도 내에서 얻어진 압력)은 팽창기의 성능 기준이 된다.

에어백의 전개 속도는 위치를 벗어난 차량 탑승자에 가해지는 힘의 레벨에 영향을 줄 수 있는 것으로 일반적으로 알려져 있다. 즉, 전개 속도가 빠를수록, 비전개 에어백의 위치에 바로 근접한 차량 탑승자에게 보다 큰 힘이 가해진다. 또한, 에어백의 전개 속도는 팽창기의 충전 속도와, 팽창기에 의해 발생된 팽창 가스에 의해 유지될 수 있는 압력에 밀접하게 관련되어 있다. 그러나, 위치를 벗어난 차량 탑승자에 대한 부상을 줄이기 위해, 또한 여전히 강한 충돌시 큰 사이즈의 차량 탑승자를 보호하기 위해, 팽창기 유동의 압력 발생 속도를 단순히 느리게만은 줄일 수 없다. 그러나, 본 발명의 에어백과 협동하여 그러한 변경은 놀라운 결과를 가져온다.

도 11에서, 그래프(210)는 약 100리터 탱크내에서 시험된 전형적인 단일 레벨 에어백 팽창기에 대한 압력 대 시간 곡선을 나타낸다. 이 곡선은 기존 기술의 많은 팽창기를 대표한다. 그래프(212)는 보다 느리게 압력이 증가하는 바람직한 팽창기에 대한 압력 대 시간 곡선을 나타낸다.

챔버형 에어백(50) 시스템용의 바람직한 팽창기(26)[도 11의 그래프(212) 참조]는 도 11의 그래프(210)에 의한 특징을 갖는 팽창기의 압력 증가 또는 발생 속도에 비해 낮은 속도로 팽창 가스를 에어백에 제공한다. 예를 들면, 상기 팽창기는 폐쇄형 100리터 탱크내에서 상온 상태로 실험된 경우에, 30msec에서 약 58kpa의 압력을 얻었고, 40msec에서 약 125kpa의 압력을 얻었다. 하기에 나타난 바와 같이, 약 95리터의 제 1 챔버와 약 25리터의 제 2 챔버를 갖는 다중 챔버형 에어백과 조합하여 상기의 성능을 갖는 팽창기는 우수한 시스템 성능을 제공하였다. 이 팽창기의 바람직한 성능 특성은 에어백의 사이즈와 각 챔버의 사이즈에 의존한다. 그러나, 30msec에서 측정된 50kpa 내지 100kpa의 압력 증가를 발생시키는 팽창기는 양호한 충돌 성능을 제공할 것으로 믿어진다. 바람직한 압력 곡선을 규정한 경우에, 이 곡선은 당업자들에게 알려진 다양한 모든 팽창기를 사용하여 생성될 수 있다. 예를 들면, 압력 곡선은, 사용되는 추진제의 양과 종류, 추진제(분말 또는 펠릿)의 물리적 특성 뿐만 아니라, 사용되는 에어백에 연통되는 방출구(exit port) 및 팽창 가스의 일부를 에어백이 아닌 대기에 연통시키는 배기구(vent port)의 개수 및 위치를 제어함으로써 달성될 수 있다. 또한, 압력 곡선은 압력 조절 밸브를 갖는 가스 팽창기 또는 전기 제어 서보-밸브를 갖는 팽창기를 사용하여 용이하게 달성될 수 있다.

안전 구속장치 산업분야에서의 경험칙에 의하면, 에어백은 약 30msec내에 충전되는 것으로 흔히 이야기된다. 이 경험칙은 강한 충돌시 차량 탑승자가 팽창하는 에어백 안으로 이동하기 전에 에어백을 충전하는데 필요한 시간을 추정한 것이다. 본 발명에 있어서, 팽창기가 30msec 정도에 그것의 팽창 가스 용량의 약 50% 이상을 생성하지 않도록 팽창 속도가 의도적으로 늦추어진다. 대안적으로 팽창기는 작동 개시후 80msec 정도에서 총 출력(100msec에서 측정)의 90% 내지 95%를 생성하는 방법으로 속도가 늦추어질 수 있다. 에어백 설계에 있어서(전형적인 팽창기가 그것의 출력의 90% 내지 95%를 생성하는 시간이 보다 일정한 경향이 있기 때문에 100%의 양을 사용하는 것보다는) 일반적으로 90% 내지 95%의 양이 본질적으로 가득 찬 에어백을 나타내는데 사용된다. 상술된 바와 같이, 도 11의 그래프(212)의 특성을 갖는 팽창기(26)는 95리터의 제 1 챔버와 25리터의 제 2 챔버를 갖는 분리형 에어백을 팽창시키는데 사용되었다. 에어백은 도 5에 도시된 것과 본질적으로 동일하였다. 에어백은 단열부로서 기능하는 추가 재료 피스와 같은 팽창기 위치 부근의 에어백의 목부 근처에 위치되는 일부의 추가 재료 피스를 포함하기 때문에, 도 5의 에어백과는 다소 차이가 있다. 본 발명의 놀라운 이점을 보여주기 위해, 종래의 에어백 및 팽창기[도 11의 그래프(210)의 압력 곡선을 생성함]와, 본 발명의 에어백과 팽창기의 조합체의 성능 비교가 가능하도록 다양한 시험이 수행되었다. 본 발명의 독특한 성능을 보여주기 위해 두 개의 시험에 대한 선택된 비교 실험 데이터가 하기에 설명된다.

제 1 시험 조건은 강성 방벽에 약 45kph로 충돌하는 차량에 정상적으로 앉아 있는 밸트를 착용하지 않은 평균 사이즈의 남성을 재현한다. 중앙 트랙 위치에 좌석을 갖는 차량에 평균 사이즈의 남성 더미(dummy)[또는 50번째 백분위수 인체형 시험 장치(50th percentile anthropomorphic test device)]가 앉혀진다. 다음으로, 차량은 강성 방벽에 약 45kph로 충돌되거나, 또는 대안적으로 아래의 데이터에 대응하는 시험은 실제 충돌 실험과 동일한 가속 패턴이 적용되는 슬라이딩 트랙에 차량의 캐빈 구조체를 장착하는 슬레드 시험(sled test)으로 모의 평가된다. 시험중, 시험 더미로부터의 다양한 센서 판독값이 기록되어, 이로부터 다양한 부상 기준이 산출된다. 이러한 유형의 시험 방법은 당해 기술 분야에 잘 알려져 있다.

이 시험은 의도된 환경에서의 에어백의 성능, 즉 구속을 제공하는 능력을 평가한다. 제 2 시험 조건은 평균 사이즈의 6세 어린이(30)가 전개시에 에어백 도어(57)와 직접 접촉하고 있는 충돌 조건을 모의 평가한다. 이 시험은 차량이 충돌전에 갑자기 제동되는 것에 의한 것과 같이 최초 감속되는 상황을 모의하는 것으로 보여질 수 있다. 이러한 제 2 시험은 상술된 제안 규정에 나타난 바와 같이 6세 어린이/더미를 사용하는 두 개의 소위 위치이탈 시험중 하나이다. 대리 시험 장치(어린이 더미)의 배치는 도 12에 도시된다. 더미의 다리는 제안 규정의 지시에 따라 제거되며, 더미의 흉부는 에어백의 도어와 직접 접촉하여 배치되어 더미의 흉부의 무게 중심에서 흉부의 전방 표면이 에어백 도어와 접촉한다. 차량 계기판의 외형이 그러한 접촉을 방해하는 경우에, 더미는 외형이 허용하는 한 근접하여 배치된다. 그러나, 이러한 변형예에 대한 데이터는 본 명세서에 개시되지 않는다. 이러한 제 2 시험에 있어서, 차량[시험 벅(buck) 또는 슬레드]은 제 1 시험 조건의 경우에서처럼 가속되지 않지만, 에어백은 단순하게 전개되며, 다양한 센서 판독값이 기록되어, 이로부터 다양한 부상 기준이 산출된다.

도 13 및 도 14는 각각 제 1 시험 및 제 2 시험에 대한 다양한 부상 기준을 보여준다. 도 13 및 도 14에는, 팽창 곡선(210)에 의해 규정된 성능을 갖는 팽창기와 단일 챔버형 승객용 에어백을 사용한 시험(이 데이터는 도면에서 좌측 막대로 표시됨)과, 상기의 그래프(212)에 의해 특정화될 수 있는 팽창기를 갖는 상기의 다중 챔버형 에어백(50)을 사용한 시험(이 데이터는 도면에서 우측 막대로 표시됨)에 대해 HIC와 흉부 가속 부상 기준의 비교 데이터가 표시된다. 모든 시험에 있어서, 에어백은 도 1 및 도 5에 도시된 에어백과 대체로 일치하는 유사한 형상을 가졌으며, 에어백의 총 용적은 약 120리터였다. 도 13 및 도 14에 표시된 테이터는 ICPL을 백분율로 나타냈다.

용어 ICPL은 미국 도로 운송 안전청(US Government National Highway Transportation Safety Administration)에 의해 사용되는 "부상 기준 성능 한계(Injury Criteria Performance Limit)"의 약자이며, 명시된 다양한 부상 기준을 위한 제안된 한계값을 나타낸다.

본 발명은 50번째 백분위수 성인 더미에 대해 만족스러운 성능을 나타내는 한편, 위치를 벗어난 6세 어린이 더미와 관련하여 괄목할만한 성능 개선을 제공한다.

표 1은 도 13 및 도 14의 기준을 포함한 특정 부상 기준에 대한 ICPL 값을 나타낸다. 표 2는 6세 어린이 더미에 대한 추가적인 비교 시험 데이터를 나타낸다.

	도 13(50번째 백분위수 성인 더미)			도 14(6세 어린이 더미)
		종래 기술 구성	본 발명		종래 기술 구성	본 발명
	100%ICPL 값			100%ICPL 값
HIC(36msec)	1000	440	945	1000	840	12.4
흉부 가속	60g	45g	51g	60g	80.8g	23.2g

6세 어린이 더미 실험
	100% ICPL 값
벗어남(Deflection)	47mm	45mm	47mm
CTI	1.0	1.70	1.06
목부 후방 전단(Neck Shear Aft)	1400N	405N	126N
목부 전방 전단(Neck shear Fwd)	1400N	2473N	253N
목부 인장(Neck tension)	1490N	5540N	807N
목부 압축(Neck Compression)	1800N	1580N	56N
목부 굴곡(Neck flexion)	57N-m	15.2N-m	20.3N-m
목부 신장(Neck Extension)	17N-m	124.4N-m	10N-m
Nij	1.0	3.5	0.389

Claims (11)

1. 차량 탑승자를 보호하기 위한 에어백 시스템에 있어서,

   상기 에어백 시스템은 팽창기 및 다중 챔버형 에어백(50)을 포함하며, 상기 다중 챔버형 에어백은, 주 패널(94, 94a) 및 측면 패널(90, 90a, 92, 92a)과, 팽창시에 최초 콤팩트한 형상으로부터 차량 탑승자를 향해 전방으로 연장되는 제 1 챔버(52)와, 상기 제 1 챔버의 상부에 비스듬히 배치되어 차량 탑승자의 상부 흉부 및 머리와 상호 작용하는 제 2 챔버(54)를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 챔버는 상기 에어백(50)의 주 패널 및 측면 패널에 재봉되는 분리 패널(60, 60', 60")에 의해 분리되고, 상기 분리 패널은 팽창된 에어백의 상부 후방 부분(82)으로부터 하부 전방 부분(80)으로 상기 에어백(50)의 측면 패널에 대해 비스듬한 각도로 연장되며, 유동 오리피스(162, 163)는 상기 분리 패널(60, 60', 60")과, 상기 분리 패널(60, 60', 60")이 상기 주 패널(94, 94a)과 각각의 상기 측면 패널(90, 90a, 92, 92a)에 부착되는 지점(62a 내지 62d, 63a 내지 63d) 사이에서 상기 분리 패널(60, 60', 60")의 각 코너부에 제공되는

   에어백 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 챔버(54)에 대한 상기 제 1 챔버(52)의 용적의 비는 약 1.5:1 내지 5.6:1의 범위인

   에어백 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 챔버(54)에 대한 상기 제 1 챔버(52)의 용적의 비는 약 4:1인

   에어백 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   서로 재봉되는 주 패널(94, 94a)과, 한 쌍의 측면 패널(90, 92; 90a, 92a)과, 분리 패널을 포함하며, 상기 분리 패널은 상기 주 패널의 소정 위치(A, B)에, 그리고 각각의 상기 측면 패널의 소정 위치(112)에 고정되는

   에어백 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   각 측면 패널은 내측으로 연장하는 주름(110)을 구비하고, 상기 각 주름은 보호될 차량 탑승자에 대해 비스듬하게 배치되는

   에어백 시스템.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   30msec내에 100kpa 이하의 압력으로 100리터 시험 탱크를 충전할 수 있는 에어백 팽창기(26)를 더 포함하는

   에어백 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,

   100리터 시험 탱크내에서의 시험시, 점화후 약 80msec 또는 그 이상의 시간에 최대 압력 출력의 약 95%를 달성하는 에어백 팽창기(26)를 더 포함하는

   에어백 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,

   100리터 시험 탱크내에서의 시험시, 30msec에서 최대 출력의 약 60% 이하를 달성하는 에어백 팽창기(26)를 더 포함하는

   에어백 시스템.
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 분리 패널(60, 60', 60")의 각도는 수직으로부터 약 10° 내지 약 30°인

    에어백 시스템.