KR100513912B1 - 자동차 안전장치에 사용되는 측면 에어백 팽창용 하이브리드 가스 발생기 유닛 - Google Patents

자동차 안전장치에 사용되는 측면 에어백 팽창용 하이브리드 가스 발생기 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 안전장치로서 적어도 하나의 측면 에어백을 팽창시키는데 사용되는 하이브리드 가스 발생기 유닛(1)에 관한 것으로서, 상기 하이브리드 가스 발생기 유닛은,
- 파이로테크닉 차지를 포함하며 상류측 단부(13) 및 하류측 단부를 구비하는 가요성 부재(9)와,
- 상류측 단부 및 하류측 단부(30)를 구비하는 압축 가스(19)의 저장조(18)와,
- 상기 가요성 부재의 상류측 단부(13) 및 상기 저장조의 하류측 단부(30) 부근에 배치된 본체(2)에 수용된 일렉트로파이로테크닉 점화기(3)를 포함하며,
- 상기 점화기는, 작동 중에 한편으로는 상기 가요성 부재에 포함된 파이로테크닉 차지의 연소를 개시할 수 있으며, 다른 한편으로는 상기 저장조에 수용된 압축 가스를 방출시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 안전장치에 사용되는 측면 에어백 팽창용 하이브리드 가스 발생기 유닛{Hybrid gas generator unit used in motor vehicle safety for inflating a side airbag}
본 발명은 자동차 안전장치의 분야에 관한 것으로서, 하이브리드 가스 발생기 유닛에 관한 것이다.
근래, 에어백이 펼쳐짐에 따라 발생하는 신체 상해의 위험을 제한하기 위한 적응성 발생기(adaptive generator)라 칭하는 신규한 발생기가 출현하였다. 이를 위해, 적절한 검출 시스템에 결합된 이러한 다양한 발생기들은 유량 및/또는 가스의 체적이, 예를 들면 승객의 형태학 및 위치, 주위 온도, 및 충돌의 특성 및 강도와 같은 소정의 파라미터들에 따라 조절될 수 있게 한다. 이러한 발생기들은 모든 경우에 있어서 약 50ms의 기간 내에 작동하도록 설계된다.
최근, 자동차 제조업자들은, 차량이 측면 충돌할 때뿐만 아니라 차량이 측면 충돌 후에 전복될 때 탑승자를 보호하기 위해 팽창성 에어백을 사용하는 장치를 구현하기를 원한다. 이를 위해, 에어백은 약 10초 동안 팽창 상태로 유지되어야 한다. 미국 특허 제 5,967,550호에는 두 개의 파이로테크닉 차지(pyrotechnic charge)를 구비하는 발생기가 개시되어 있는데, 제 1 차지는 사고 후 수ms 이내에 에어백을 팽창시키는 기능을 하며, 제 2 차지는 약 10초 동안 에어백을 팽창 상태로 유지하는 기능을 한다. 그러나, 상기 발생기의 특별한 기하학적 형상때문에, 발생기는 모든 자동차에 용이하게 장착되지 못한다.
따라서, 국제 출원 WO 01/34516호에는, 한편으로는 일렉트로파이로테크닉 점화기(electropyrotechnic igniter) 및 제 1 파이로테크닉 차지를 포함하는 본체와, 다른 한편으로는 상기 본체에 부착되며 분말 입자로 구성된 제 2 파이로테크닉 차지를 수용하는 튜브를 포함하는 장치가 제안되어 있다. 상기 장치는 차량의 지붕을 따라 용이하게 장착될 수 있는 튜브에 결합된 컴팩트한 본체를 구비하는 점에서 상술한 발생기 보다 장점을 갖는다. 그러나, 두 개의 개별 파이로테크닉 차지를 사용하기 때문에, 이러한 장치의 제조 비용이 비교적 높으며, 이는 자동차 산업과 같은 경쟁 시장에서 불리하다. 게다가, 튜브 내의 분말 입자 형태의 파이로테크닉 차지의 사용은 불리한데, 이는 작동 시에 매우 고온의 입자들이 에어백 내에 존재하며 상기 고온 입자들은 에어백의 조기 열화를 발생시킬 수 있기 때문이다. 더욱이, 약 10초의 기간 중에 가스를 발생시키기 위한 파이로테크닉 차지의 사용은 장치의 표면을 상기 기간 동안 약 수백℃의 온도로 유지시키는 효과를 갖는다. 이는 장치의 에어백 또는 장치에 인접한 차량의 내장품에 손상을 줄 수 있다.
따라서, 당 기술 분야의 숙련자들은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 장치를 항상 연구해 왔다.
본 발명은 자동차 안전장치로서 적어도 하나의 측면 에어백을 팽창시키는데 사용되는 하이브리드 가스 발생기 유닛에 관한 것으로서, 상기 하이브리드 가스 발생기 유닛은,
- 파이로테크닉 차지를 포함하며 상류측 단부 및 하류측 단부를 구비하는 가요성 부재와,
- 상류측 단부 및 하류측 단부를 구비하는 압축 가스의 저장조와,
- 상기 가요성 부재의 상류측 단부 및 상기 저장조의 하류측 단부 부근에 배치된 본체에 수용된 일렉트로파이로테크닉 점화기를 포함하며,
- 상기 점화기는, 작동 중에 한편으로는 상기 가요성 부재에 포함된 파이로테크닉 차지의 연소를 개시할 수 있으며, 다른 한편으로는 상기 저장조에 수용된 압축 가스를 방출시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 발생기 유닛은, 모든 종류의 자동차에 장착될 수 있는 기하학적 형상을 갖는 사실은 별개로 하더라도, 파이로테크닉 차지 대신에 압축 가스 저장조의 사용에 기인하는 매우 감소된 제조 비용을 갖는다.
적합하게는, 가요성 부재에 수용된 파이로테크닉 차지는 40ms 미만의 기간 동안 에어백을 완전히 팽창시키기에 충분한 체적의 가스를 발생시킬 수 있다. 더욱이, 작동 시에, 저장조에 수용된 압축 가스는 수초 정도의 기간 동안 에어백을 팽창 상태로 유지하기 위해 방출된다. 상기 압축 가스는 파이로테크닉 차지의 연소 후에 에어백이 완전히 팽창되는 순간에만 균일하게 방출된다.
유리하게는, 가요성 부재에 수용된 파이로테크닉 차지는, 적합하게는 한편으로는 원통형 블록의 직경 보다 매우 긴 길이를 가지며 다른 한편으로는 중앙 채널을 구비하는 원통형 블록의 형태로 형성된다. 또한, 유리하게는, 상기 파이로테크닉 차지는 과염소산 암모늄, 질산 나트륨 및 불활성 결합제(binder)에 기초한 차지를 포함하는 복합 추진제로 구성된다.
적합하게는, 열 수축 유연성 슬리브가 가요성 부재 내에 수용된 파이로테크닉 차지를 파지하여 구속한다.
유리하게는, 일렉트로파이로테크닉 점화기는 한편으로는 가요성 부재 내에 수용된 파이로테크닉 차지의 연소를 개시하고 다른 한편으로는 저장조 내에 수용된 압축 가스를 부스터 차지에 의해 방출시킨다.
적합하게는, 가요성 부재의 상류측 단부 및 저장조의 하류측 단부는, 자체로 본체 내에 고정되어 있는 링에 부착된다.
또한 적합하게는, 상기 장치는, 파이로테크닉 차지의 연소 후에, 가스가 본체를 통과하기 위해 저장조로부터 방출되며 그 후 가요성 부재를 통과하기 위해 실질적으로 대향 방향으로 떠나도록 설계된다.
또한, 유리하게는, 가요성 부재는, 그의 원주에 걸쳐 그리고 그의 길이를 따라 균일하게 분포된 출구 오리피스를 구비하는 열가소성 재료의 유연성 튜브를 사용하여 형성된다. 파이로테크닉 차지는 튜브 내에 수용되기 때문에, 사용되는 에어백의 크기에 상기 튜브의 길이를 적응시키기만 하면 된다. 게다가, 튜브를 형성하는 이러한 재료의 선택은 발생기 유닛을 더욱 안전하게 하는데, 이는 비정상 가압시에, 탑승자에게 상해를 줄 수 있는 금속 부품의 임의의 산개가 방지되기 때문이다.
도 1 및 도 2는 한편으로는 일렉트로파이로테크닉 점화기(3)가 삽입되어 용접에 의해 고정되는 제 1 개방 단부와, 다른 한편으로는 링(4)이 도입되어 크림핑(crimping)에 의해 고정되는 큰 직경의 제 2 개방 단부를 구비하는 본체(2)로 제조되는 본 발명에 따른 하이브리드 가스 발생기 유닛(1)을 도시한다. 보다 구체적으로는, 상기 링(4)은, 한편으로는 그의 전체 길이에 걸쳐 상기 링을 통과하며 원추형 노즈(6)에 의해 연장되는 제 1 채널(5)과, 다른 한편으로는 작동 시에 취성 멤브레인으로서 작용할 수 있는 얇은 중실 단부(8)만을 잔류시키기 위해 실질적으로 그의 전체 길이에 걸쳐 중공형으로 형성되는 제 2 채널(7)을 구비한다.
제 1 채널(5)은 파이로테크닉 차지를 수용하도록 설계되며, 이 파이로테크닉 차지는 그 자체가 열가소성 재료의 유연성 튜브(9)에 합체되어 있다. 보다 구체적으로는, 파이로테크닉 차지는, 한 측면에서 제 1 부스터 차지(11)와 접촉하여 배치된 상류측 단부와, 다른 측면에서 하류측 단부를 구비하는 원통형 블록(10)의 형태로 제조되며, 열 수축 유연성 슬리브(12)가 전체 조립체를 파지한다. 상기와 같이 구속된 파이로테크닉 차지의 상류측 단부는 원추형 노즈(6)를 통과한 후에 제 1 채널(5) 내로 삽입된다. 상기 튜브(9)는, 한 측면에서 링(4)의 원추형 노즈(6) 상에 끼워맞춰지며 상기 링(4) 내로 나사 결합함으로써 고정된 칼라(14)가 부착되어 있는 상류측 단부(13)와, 다른 측면에서 스웨이징되며 용접 후에 밀봉용 플러그(60)가 형성될 수 있게 하는 하류측 단부를 구비한다. 튜브(9)는 또한 그의 원주에 걸쳐 그리고 그의 길이를 따라 균일하게 분포된 가스 출구 오리피스(15)를 구비한다. 제 2 부스터 차지(17)가 제 2 채널(7) 내에 링(4)의 중실 단부(8)와 접촉하며 배치된다.
압축 가스(19)의 저장조(18)는, 한 측면에서 개방형 하류측 단부(30)와, 다른 측면에서 가스(19)로 충전하기 위한 오리피스를 갖는 상류측 단부를 갖는 금속 본체로 제조되며, 상기 오리피스는 용접에 의해 고정된 플러그(20)에 의해 폐쇄되어 있다. 보다 구체적으로는, 내부 노즐을 형성하는 중앙 통로(도시 않음)를 구비한 원통형 금속편(21)이 저장조(18) 내로 도입되며 상기 저장조(18)의 하류측 단부(30) 부근에 압력 끼워맞춤된다. 금속편(21)을 구비한 저장조(18)는, 상기 저장조(18)의 하류측 단부(30)가 상기 링(4)의 중실 단부(8)에 대향하여 배치되도록 링(4)에 용접에 의해 최종적으로 고정된다.
도 3 내지 도 5는 원통형 블록(10)을 형성할 수 있는 파이로테크닉 차지의 3개의 실시예를 도시한다. 본 3개의 실시예에서, 원통형 블록(10)은, 한편으로는 0.9 내지 1.5mm의 직경을 갖는 중앙 채널(35, 36, 37)과, 다른 한편으로는 그 전체 길이에 걸쳐 돌출부(41, 42, 43)를 구비하는 측벽(38, 39, 40)을 포함한다. 도 6에는 상기 원통형 블록(10)이 측벽(71) 및 중앙 채널(70)을 포함하는 튜브의 형태로 또한 제조될 수 있다는 것이 도시되어 있다. 모든 경우에, 원통형 블록(10)은 적합하게는 과염소산 암모늄, 질산 나트륨 및 불활성 결합제에 기초한 차지를 포함하는 복합 추진제로 구성된다.
탑승자를 보호하기 위해 에어백의 팽창을 요구하는 충돌의 경우에, 발생기 유닛(1)은 하기의 방식으로 작동한다. 일렉트로파이로테크닉 점화기(3)는 두 개의 부스터 차지(11, 17)를 점화한다. 부스터 차지(11)는 매우 급속하게 블록(10)의 연소를 개시하여, 수ms 내에 출구 오리피스(15)를 통해 방출될 수 있는 다량의 가스를 발생시킨다. 최종적으로, 에어백은 30ms를 초과하지 않는 기간 내에 완전히 팽창된다.
상기 원통형 블록(10)이 연소를 중단한 후에, 부스터 차지(17)는 링(4)의 중실 단부(8)를 파괴시키며, 저장조(18) 내에 수용된 압축 가스(19)가 서서히 방출되어, 금속편(21)의 좁은 중앙 통로를 통과하고, 다음에 제 2 채널(7)과 본체(2)를 통과하며, 마지막으로 현재 비어 있는 튜브(9)를 통과하여 대향 방향으로 발사된다. 다음에, 상기 가스(19)는 출구 오리피스(15)를 통해 방출되며 약 10초의 기간 동안 에어백을 완전 팽창 상태로 유지한다. 저장조(18) 내의 가스(19)의 체적 및 압력 레벨을 변경시키거나, 금속편(21)의 중앙 통로의 직경을 변경시킴으로써 상기 기간을 증가시키거나 감소시키는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 하이브리드 가스 발생기 유닛은, 모든 종류의 자동차에 장착될 수 있는 기하학적 형상을 가지며, 파이로테크닉 차지 대신에 압축 가스 저장조의 사용에 기인하는 매우 감소된 제조 비용을 갖는다. 또한, 탑승자에게 상해를 줄 수 있는 금속 부품의 임의의 산개가 방지되기 때문에 발생기 유닛을 더욱 안전하게 하는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 가스 발생기 유닛의 종단면도.
도 2는 도 1에 도시한 발생기 유닛의 부분 확대 종단면도.
도 3은 가요성 부재 내에 수용될 수 있는 제 1 파이로테크닉 차지의 단면도.
도 4는 가요성 부재 내에 수용될 수 있는 제 2 파이로테크닉 차지의 단면도.
도 5는 가요성 부재 내에 수용될 수 있는 제 3 파이로테크닉 차지의 단면도.
도 6은 가요성 부재 내에 수용될 수 있는 다른 파이로테크닉 차지의 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
2: 본체 3: 일렉트로파이로테크닉 점화기
4: 링 5: 제 1 채널
6: 원추형 노즈 7: 제 2 채널
9: 튜브 10: 원통형 블록
12; 유연성 슬리브 13: 상류측 단부
15: 출구 오리피스 18: 저장조
19: 압축 가스 30: 하류측 단부
35, 36, 37: 중앙 채널 38, 39, 40: 측벽

Claims (10)

  1. 자동차 안전장치로서 적어도 하나의 측면 에어백을 팽창시키는데 사용되는 하이브리드 가스 발생기 유닛(1)에 있어서,
    - 파이로테크닉 차지를 포함하며 상류측 단부(13) 및 하류측 단부를 구비하는 가요성 부재와,
    - 상류측 단부 및 하류측 단부(30)를 구비하는 압축 가스(19)의 저장조(18)와,
    - 상기 가요성 부재의 상류측 단부(13) 및 상기 저장조의 하류측 단부(30) 부근에 배치된 본체(2)에 수용된 일렉트로파이로테크닉 점화기(3)를 포함하며,
    - 상기 점화기는, 작동 중에 한편으로는 상기 가요성 부재에 포함된 파이로테크닉 차지의 연소를 개시할 수 있으며, 다른 한편으로는 상기 저장조에 수용된 압축 가스를 방출시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 가스 발생기 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가요성 부재 내에 수용된 파이로테크닉 차지는 40초 미만의 기간 동안 상기 에어백을 팽창시키기에 충분한 체적의 가스를 발생시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 가스 발생기 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 저장조(18) 내에 수용된 압축 가스(19)는, 작동 시에 수초의 기간 동안 에어백을 팽창 상태로 유지하기 위해 방출되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 가스 발생기 유닛.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가요성 부재 내에 수용된 파이로테크닉 차지는 중앙 채널(35)을 구비한 원통형 블록(10)의 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 가스 발생기 유닛.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가요성 부재 내에 수용된 파이로테크닉 차지는 과염소산 암모늄, 질산 나트륨 및 불활성 결합제에 기초한 차지를 포함하는 복합 추진제로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 가스 발생기 유닛.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열 수축 유연성 슬리브(12)가 상기 가요성 부재 내에 수용된 파이로테크닉 차지를 파지하며 구속하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 가스 발생기 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 점화기(3)는 상기 가요성 부재 내에 수용된 파이로테크닉 차지의 연소를 개시하며, 상기 저장조(18) 내에 수용된 압축 가스(19)를 부스터 차지(11, 15)에 의해 방출시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 가스 발생기 유닛.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가요성 부재는, 그의 원주에 걸쳐 그리고 그의 길이를 따라 균일하게 분포된 출구 오리피스(15)를 구비하는 열가소성 재료의 유연성 튜브(9)를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 가스 발생기 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 가요성 부재의 상류측 단부(13) 및 상기 저장조(18)의 하류측 단부(30)는 상기 본체(2)에 자체적으로 고정되어 있는 링(4)에 부착되는 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 가스 발생기.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 파이로테크닉 차지의 연소 후에, 상기 가스(19)는 먼저 상기 저장조(18)로부터 방출되어 상기 본체(2)를 통과하고 그 후 상기 가요성 부재를 통과하여 대향 방향으로 발사되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 가스 발생기.
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