KR100517461B1 - 가변출력 운전자측 혼성 인플레이터 - Google Patents

가변출력 운전자측 혼성 인플레이터 Download PDF

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Abstract

에어백이나 에어쿠션을 팽창시키는데 사용되는 멀티 레벨 인플레이터(20)로서: 얇은 벽의 고리형 압력용기부(23)와, 상기 고리형 압력용기부와 물리적 접촉 및 유체소통되는 상태로 그 고리형 압력용기부에 의해 둘러싸이는 원통형 압력용기부(60)를 구비하며, 상기 원통형 압력용기부는 파열가능한 디스크(74)와, 상기 고리형 압력용기부 내에 배치되며 상기 압력용기 내에 저장된 팽창가스를 파열 가능한 디스크(74)가 파열되는 압력레벨까지 가열하기 위한 연소수단(200a,200b)을 구비하여, 가열된 팽창가스를 배출시켜서 인접되게 부착된 에어백에 채우는 멀티레벨 인플레이터.

Description

가변출력 운전자측 혼성 인플레이터{A variable output driver side hybrid inflator}
본 발명은 일반적으로 에어백 인플레이터에 관한 것으로서, 더 상세하게는 단일 레벨 및 가변출력 레벨 혼성 인플레이터에 관한 것이다.
미국 특허 5,199,740호에 단일단계 운전자측 혼성 인플레이터(hybrid inflator)가 개시되어 있다. 인플레이터는 작동시에 대략적으로 고정된 한도에 의해 팽창율을 제어한다. 미국 특허 5,341,988호에 사용된 것처럼 다양한 레벨 또는 적어도 2레벨의 출력능력을 가지는 인플레이터는 사고의 심각한 정도에 따른 에어백 팽창율을 설정할 수 있다는 편의를 제공한다는 것이 오랫동안 알려져 왔다. 후자의 특허는 2레벨의 승객측 에어백 혼성 인플레이터에 관한 것이다. 승객이 정상적인 좌석위치에 있는지 또는 그 위치를 벗어나 있는지를 감지하는 능력과 승객의 크기(무게)를 감지하는 능력을 가지는 소위 영리한 속박 시스템(smart restraint system)을 시작으로, 다양한 출력 팽창레벨을 제공하는 인플레이터들이 승객을 보호하기 위해 그들의 최대한의 가능성까지 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용된 운전자측 혼성 인플레이터의 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 하측 고리형 압력용기부를 다양한 방면에서 본 도면이다.
도 5는 매니폴드와 충전용기(매니폴드/충전용기)조립체를 발췌하여 도시한 도면이다.
도 6은 고리형 압력용기의 하측 고리형 압력용기부 내의 점화기 조립체를 나타낸 부분 단면도이다.
도 7은 연료 캡슐 캡의 발췌하여 도시한 도면이다.
도 8은 연소기 캡슐 조립체 캡의 단면도이다.
도 9는 고리형 플레이트의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명의 목적은 종래 사용된 소듐 아지드(sodium azide)를 사용하는 고체 연료 인플레이터들과 유사한 크기를 가지는 단일레벨 및 가변 출력 인플레이터를 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은 비용면에서 유리한 인플레이터를 제공하도록 그 인플레이터의 주요요소들의 대부분을 위한 금속 스탬핑을 사용함에 있다.
본 발명의 장점은 그 멀티레벨의 출력이 정상위치를 벗어난 승객에 대하여 그리고 정상위치에 있든지 그렇지 않든지간에 5퍼센트의 작은 승차자에 대하여 에어백이 제어 가능한 낮은팽창율로 팽창되게 할 수 있다는 점이다. 본 발명의 부가적인 목적은 중앙부에 위치되는 튜브형의 매니폴드와 충전용기 조립체 등 인서트에 의해 강도가 보강된 고리형의(toroidal) 압력용기를 사용함으로써 튼튼하고 강한 인플레이터를 제공함에 있다. 이러한 구조에 의해, 압력용기는 주어진 벽두께에 대하여 보다 높은 압력으로 팽창가스들을 수용할 수 있으며, 이에 따라 인플레이터의 무게가 최소화될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예는 단일의 연소기조립체를 가지는 고리형상의 운전자측 인플레이터에 관한 것이다. 기타 다양한 실시예가 개시된다.
따라서, 인플레이터는 에어백이나 에어쿠션을 팽창시키는데 사용하기 위한 것으로; 얇은 벽의 고리형 압력용기부와, 그 고리형 압력용기부와 물리적 접촉 및 유체소통되는 상태로 그 고리형 압력용기부에 의해 둘러싸이는 원통형 압력용기부를 구비하며, 상기 원통형 압력용기부는 파열가능한 디스크와, 에어백과 소통 가능한 적어도 하나의 출구포트를 포함하는 압력용기; 및 상기 파열 가능한 디스크를 파열시키는 압력레벨까지 상기 압력용기 내에 저장된 팽창가스를 가열하는 연소수단을 구비한다.
본 발명의 다른 많은 목적은 다음의 도면들에 대한 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
운전자측 에어백을 팽창시킬 수 있는 멀티레벨 혼성 인플레이터(20)의 주요요소들을 나타낸 도 1에 대해 설명한다.
인플레이터(20)는 고리형 압력용기부(23)와, 매니폴드와 충전용기 조립체에 의해 형성된 원통형 압력용기부(60)와, 중간 고리형 압력용기부(28)를 구비하는 압력용기(22)를 포함한다. 원통형 압력용기부(60)는 고리형 압력용기부(23)의 중앙개구(25) 내에 수용된다. 상기 원통형 압력용기부(60)와 고리형 압력용기부(23)는, 중간 고리형 압력용기부(28)를 통해 후술하는 복수의 유동통로를 경유하여, 서로 소통된다. 고리형 압력용기부는 얇은 금속(예를 들어 강이나 경량의 알루미늄)을 스탬핑하여 이루어진 상측 고리형 압력용기부(24)와 하측 고리형 압력용기부(26)에 의해 형성될 수 있다. 상기 상측 고리형 압력용기부(24)는 천정부(32)와, 그 각각의 끝단 즉 외부이음매(30a)와 내부이음매(30b)에서 각각 끝나는 외측부(28a) 및 내측부(28b)를 포함한다. 상기 상측 고리형 압력용기부(24)는 또한, 상기 측부(28b)의 윗부분의 둘레에 대체적으로 균일한 간격을 두고 이격된 복수의 개구(45)를 포함한다. 하측 고리형 압력용기부(26)는 바닥(40)과, 상기 상측 고리형 압력용기부의 끝에 짝지워지며 그 각각의 끝단 즉 외부이음매(38a)와 내부이음매(38b)에서 각각 끝나는 측부들(34a,34b)을 포함한다. 상측 고리형 압력용기부(24)와 하측 고리형 압력용기부(26)는 그들의 각 끝단들에 용접부들(42,42a)을 형성하는 스핀마찰(spin friction)에 의해 형성된 내,외이음매를 따라 서로 연결된다.
도 2 내지 도 4에 대해 간단히 설명한다. 상기 하측 고리형 압력용기부(26)는 또한, 스탬핑되어 연장된 2개의 중공의 원통형 보스(35a,35b)를 포함하며, 그 보스들은 각각의 개구(46a 또는 46b)를 가지며, 그 개구들을 통해서 점화기 조립체(100a,100b; 도 1참조)의 일부가 연장된다.
원통형 압력용기부(60)는, 도 5에도 도시된 바와 같이 중앙부의 드로오잉 가공된 금속튜브(62)를 포함하며, 그 튜브는 측부(63)에 형성된 복수의 개구(64)와 바닥부(68)에 형성된 충전용 포트(66)를 가진다. 압력용기가 채우진 후, 상기 충전용 포트(68)는 용접되어 폐쇄된다. 원통형 압력용기부(60)는 또한, 얇은 인코넬600합금(Inconel 600 alloy)의 파열 디스크가 레이저용접된 중앙개구(72)를 가지는 굽은 디스크(71)를 구비하는 고리형의 디스크 서포트부재(70)와, 복수의 출구포트(78)를 가지며 금속 바람직하게는 강으로 된 컵형의 매니폴드(76)를 포함한다. 상기 개구(72) 근처의 디스크 서포트부재(70)의 형상은 둥글게(참조번호 73 참조) 되어 있다. 이러한 구조를 가지면, 디스크(74)가 파열될 때 디스크의 다양한 부분, 여기서는 파열된 부분 또는 분할된 부분들(74; 점선으로 도시된 디스크 부분(74) 참조)이 배출되는 가압된 팽창가스에 의해 밀어올려져서 원형의 단(73) 주위에 감기며 이에 따라, 비교적 깨지기 쉬운 파열 디스크(74)가 깨지는 것이 방지된다는 장점이 있다.
그리고, 정해진 장소에 용접된 파열 디스크를 갖는 상기 디스크 서포트부재(70)는 튜브(62)의 상면(82)에 마찰용접된다. 그 용접부는 참조번호 83으로 나타내었으며, 도 5에 더 명확하게 나타나 있다. 그 후, 상기 컵형 매니폴드(76)가 상기 디스크 서포트부재(70)에 아크용접된다(용접부(84)참조). 원통형 압력용기부(60)가 조립된 후 그것은 중앙개구(25) 내로 슬라이드되며 디스크 서포트부재(70)의 가장자리가, 상측 고리형 압력용기부(24)와 하측 고리형 압력용기부(26)가 연결된 후에, 그 상측 고리형 압력용기부(24)와 하측 고리형 압력용기부(26)에 용접된다(도 1의 원주방향으로의 용접부(86,86a)참조). 도시된 바와 같이, 중앙튜브(62)의 개구(64)들은 대체로 상측 고리형 압력용기부(24)의 개구(45) 세트와 대향하고 있다. 아르곤 또는 아르곤/헬륨 혼합체 등과 같은 불활성가스를 구비하는 팽창가스는 충전용 포트(66)를 통해 인플레이터의 압력챔버(44) 내로 공지의 방식으로 유입되며, 그 후, 충전용 포트(66)는 그 내부에 강구(steel ball; 88)를 저항용접함으로써 봉해진다. 잘 알 수 있는 바와 같이, 고리형 압력용기부(23) 내의 밀폐된 공간과, 원통형 압력용기부(60)와, 그 원통형 압력용기부(60)와 상측 고리형 압력용기부(24) 사이의 중간 고리형 압력용기부(28)는 인플레이터의 압력챔버(44)를 형성한다.
다양한 레벨의 팽창률 능력을 얻기 위하여, 인플레이터(20)는 두개의 독자적인 연소수단(200a, 200b)을 포함한다. 각 연소수단(200a, 200b)은 점화기 조립체(100a, 100b)와, 그 각 점화기 조립체 주위에 각각 맞추어지는 연소기 캡슐(202a, 202b)을 포함한다. 이 연소기 캡슐들은 점화의 편의를 위해 연료(generant, propellent)를 포장하여 각 점화기 주위에 보유시키고, 압력용기보다 약간 높은 압력에서 작동될 수 있는 독립된 연소챔버들로서의 기능을 행하기 위한 수단을 제공한다.
단일 레벨 인플레이터를 원한다면, 단 하나의 연소수단(200a 또는 200b)이 사용된다는 점이 인식되어야 한다. 상측 고리형 압력용기부(24)와 하측 고리형 압력용기부(26)를 조립하기 전에 하나 이상의 점화기 조립체(100a, 100b)가 조립되어 하측 고리형 압력용기부(26) 내에 설치된다. 본 발명의 바람직한 실시예는, 팽창가스를 각각 가열함으로써 에어백의 팽창레벨을 다양화시키도록, 각 연료 챔버 내에서의 연소를 유발시키기 위하여 전자제어유니트(미도시)에 의해 각각 독립적으로 점화될 수 있는 두개의 점화기 조립체(100a, 100b)를 사용한다. 도 1 및 점화기 조립체(100a)를 상세히 도시한 도 6에 대해 설명한다. 다른 점화기 조립체(100b)는 점화기 조립체(100a)와 동일하다.
각 점화기 조립체(100a)는, 그 내부에 다단의 공간부(112)를 한정하는 폐쇄된 폐쇄된(108)과 측벽(110)을 가지는 얇은 스텐리스강 슬리이브(106)를 구비한다. 상기 측벽(110)의 끝단 둘레에 원형의 플렌지(114)가 연장된다. 상기 공간부(112)는 공지의 점화기(116; 본 기술분야에서 종종 뇌관(detonator) 또는 도화폭관(squibe)이라 불림.)를 밀착되게 수용할 수 있는 치수로 형성된다. 점화기는, 결정적인 크기의 충돌이 감지될 때 두개의 점화기(116) 중 어느 하나 또는 다른 하나 또는 두개 모두를 점화시키기 위한 하나 또는 그 이상의 제어신호를 발생시키는 전자제어유니트(ECU)에 연결된 복수의 전기단자(118)를 포함한다. 각 점화기(116)는, 그 점화기(116)로 돌출된 만곡된 천정부(122)를 가지는 고리형 서포트(120)에 의해, 대응되는 슬리이브(106) 내에 지지된다. 더 상세하게는, 그 끝(122)은 모서리가 깎이고 점화기(116)의 경사면에 접촉된다. 상기 고리형 서포트(120)는, 점화기(116)으로부터의 어떠한 압력이나 또는 반작용이라도 하측 고리형 압력용기부(26)에 직접적으로 전달함으로써, 점화기(116)가 하측 고리형 압력용기부(26)로부터 밀려나가지 않도록 방지하는 기능을 행한다. 점화기(116)가 작동되는 동안 슬리이브(106)가 개방된 후에 누설이 발생되는 것을 방지하기 위하여, 오링(O-ring)이 슬리이브(106)와 점화기(116) 사이의 압력씰링을 제공한다. 각 슬리이브(106)는 각 개구(46a 또는 46b) 둘레의 하측 고리형 압력용기부(26)에 레이저 용접되어 밀폐된다. 그 용접부가 참조번호 126으로 대략적으로 도시되어 있다. 점화기는 단락클립조립체(117)에 의해 개구(46a 또는 46b)에 대해 센터링된다. 상기 단락클립조립체(117)는 점화기(116)의 핀(118)들에 짝지워질 전기적 컨넥터가 설치되지 않을 때 그 핀(118)들을 분로(shunt)시키기 위해 인서트 성형된 전기적 접촉바를 가지는 플라스틱 부분이다.
도 1, 도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 각 연소기 캡슐(202a,202b)은, 금속으로 성형된 콩팥형상의 캡(210)과, 바닥으로서의 고리형 플레이트(250)를 구비한다. 상기 캡(210)은, 복수의 확장탭(211; 도 7참조)과, 아르곤/헬륨 가스 혼합체와 혼합되고 이를 가열할 수 있도록 인플레이터의 압력챔버(44)로의 연료 가스들의 제한된 배출이 가능하도록 하기 위한 일련의 작은 개구(220)들을 포함한다. 개개의 연료덩어리 등과 같은 제1의 수량의 저속연소용 연료(230; 도 1참조)가 캡(210) 내에 배치된다. 보다 미세한 고속연소용 연료(232)가 캡(210) 내에 점화기(116) 근처에 적정량 배치된다. 이 연료(232)는 저속연소용 연료(230)가 분쇄되거나 빻아진 형태 또는 작은 과립형으로 된 것일 수 있으며, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 종이 또는 금속호일 등과 같이 얇고 밀봉된 봉투 내에 보유될 수 있다. 연소기 캡슐(202a,202b)은 원하는 연소율 및 그에 따른 원하는 에어백의 팽창율을 얻기 위해 같은 양 또는 다른 양의 연료(230)로 채워질 수 있다. 점화기(116)가 작동된 후, 상기 고속연소용 연료(232)는 빨리 연소되어 덩어리 형태의 저속연소용 연료(230)를 점화시키는 뜨거운 가스를 발생시킨다. 각 캡(210)의 하측 고리형 압력용기부(26)에 대한 위치가 점선으로 도시되어 있는 도 3에 대해 간단히 설명한다.
각 캡(210)은 별도의 바닥구조체에 결합될 수 있으며 그리고 고리형 압력용기부(23) 내에 적절히 설치될 수 있는데, 본 발명은 하나 또는 두개의 캡(210)을 적절히 위치시키고 지지하기 위한 편의수단으로서 제공되는 얇은 고리형 플레이트(250; 도 9 참조)를 사용한다. 상기 고리형 플레이트(250)는 중앙개구(252)와, 고리형 플레이트(250)가 하측 고리형 압력용기부(26) 내에 위치될 때 상기 각 점화기(116)가 이를 통해 연장되도록 배치된 대향개구들(254a,254b)을 가진다. 만일 단 하나의 점화기(116)가 사용되면 상기 고리형 플레이트(250)는 하나의 개구(예를 들어 254a)만 가질 수 있다. 상기 고리형 플레이트는 또한, 그 무게를 감소시키고 그들을 통해 가스가 통과하도록 하기 위하여 복수의 보조개구들 또는 제거된 부분(255)을 포함할 수 있다. 고리형 플레이트(250)가 하측 고리형 압력용기부(26)와 짝지워져 결합될 수 있도록, 상기 중앙개구(252)는 하측 고리형 압력용기부(26)의 내측 직경보다 약간 더 크다. 상기 고리형 플레이트는 추가적으로, 각 캡(210)으로부터의 탭들을 수용하기 위한 2세트의 탭수용개구(236)들을 포함한다. 더 긴 캡(210)들을 수용하기 위하여, 참조부호 236a,236b로 나타낸 바와 같은 보조 개구들이 고리형 플레이트(250)에 마련된다.
조립중에, 각 캡(210)은 조립 픽스쳐 내에 거꾸로 배치될 것이다. 먼저, 뒤집힌 캡(210) 내에 덩어리 형태의 연료(230)들이 드문드문 배치된다. 고속연소용 연료(232)용 봉투(234)가 각 캡(210) 내에 배치된다. 그 후, 탭 수용개구(236)를 통해 연장되는 탭(211)들을 가지는 뒤집힌 캡(210)의 꼭대기에 고리형 플레이트(250)가 배치된다. 상기 탭들은 캡(210)들을 고리형 플레이트(250)에 고정하기 위하여 접히며 고리형 플레이트(250)의 바닥측에 선택적으로 용접된다(도 1에 도시된 용접부(237) 참조). 캡(210)들과 고리형 플레이트(250)가 상술한 위치에 있는 상태에서, 하측 고리형 압력용기부(26)가, 그 내측(34b)이 중앙개구(252) 내로 연장되고 점화기 슬리이브(106a,106b)가 각 개구(254a,254b) 내에 연장되는 상태로, 고리형 플레이트(250) 위로 삽입된다. 상기 고리형 플레이트(250)는 하측 고리형 압력용기부(26)의 내측에 용접된다. 그 용접부들이 참조번호 257로서 도시되어 있다. 대안으로, 정해진 위치에 캡(210)을 가지는 고리형 플레이트(250)는, 직립된 하측 고리형 압력용기부(26) 내에 제대로 돌려져서 설치될 수 있다. 상측 고리형 압력용기부(24)는 하측 고리형 압력용기부(26)와 짝지워져서 고리형 압력용기부가 완성되도록 마찰용접된다. 상기 원통형 압력용기부(60)는 중앙개구(25) 내로 하강되어 거기에 용접된다(용접부(86,86a) 참조). 그리고, 인플레이터(20)에는 상술한 바와 같이 팽창가스가 채워진다.
상술한 인플레이터(20)의 작동에 대하여 설명한다. 사고를 감지하면, 상기 전자제어 유니트는 하나 또는 그 이상의 센서들로부터의 신호를 받은 후, 충격의 크기와, 좌석점유자의 위치 및/또는 크기를 결정하고 하나의 점화기(116) 또는 두개의 점화기(116)를 점화시키기 위한 하나 또는 두개의 신호를 발생시킨다. 설명을 위하여, 연소기 캡슐(202a)은 연소기 캡슐(202b)보다 적은 연료를 가지는 것으로 가정한다.
상술한 형태의 인플레이터는 안전속박 설계자에게 전범위의 작동능력을 제공한다. 점화기(116)들은 사고의 심각도와 탑승자 데이터에 따라 각각 또는 동시에 또는 정해진 시간 간격을 두고 연속적으로 점화될 수 있다. 그다지 중대하지 않은 사고에서는 연소기 캡슐(202a)에 대응되는 점화기(116)만 점화될 것이다. 만일 중간 레벨의 사고가 검지되면, 더 많은 연료를 가지는 연소기 캡슐(202b)용 점화기(116)가 점화될 수 있다. 매우 심각한 사고인 경우에는 두개의 점화기(116)가 동시에 점화될 수 있다. 또는 모든 레벨의 사고시에 시간차를 두고 두개의 점화기(116)가 점화될 수 있다. 각 점화기(116)의 점화시에, 내부에서 형성된 가열된 가스들과 불꽃은, 상기 봉투(234) 내의 고속연소용 연료(232)를 점화시키기 위해 슬리이브(106)의 폐쇄단(108) 전체를 파열시킨다. 이에 따라 연료(232)가 강렬하게 연소된다. 이 연소되는 연료(232)에 의해 생성된 연소결과물은 주위로 유동하여 덩어리형의 저속연소용 연료(230)들을 연소시킨다. 이 연소되는 연료(230)로 인한 연소결과물은 캡(210) 내에 저장된 팽창가스를 가열하기 시작하며, 압력용기(22)의 압력챔버(44) 내의 팽창가스(아르곤)를 가열하면서 개구(220)들을 통해 유동한다. 저장된 팽창가스의 압력은 파열 디스크(74)를 파열시키기에 충분한 레벨에 이를 때까지 계속 증대되며, 압력이 증대되어 파열 디스크(74)가 파열되면 가열된 팽창가스가 인플레이터(20)로부터 배출되어 인접된 에어백 내로 진입되며 필요한 제1팽창율로 그 에어백을 채운다. 두번째 점화기의 점화는, 남아있는 저장된 팽창가스를 더 가열하여 그 가스가 인플레이터로부터 배출되어 증대된 팽창율 및 팽창레벨로 에어백에 채워지도록 할 것이다.
상기 내용에서 알 수 있는 바와 같이, 타원형 또는 콩팥형상의 캡슐조립체 캡(210)을 사용하는 것 의한 하나의 장점은, 상기 캡(210)을 허용하면서 필요한 용적이 최소화되고 고리형 압력용기의 높이가 감소되게 하는 점에 상기 연료(230)의 주부담이 있다는 점이다.
다른 운전자측 혼성 인플레이터(20')가 도시된 도 10에 대해 설명한다. 이 인플레이터는 상측 고리형 압력용기부(24)와 하측 고리형 압력용기부(26)가 내측이음용접부(42)와 외측이음용접부(42a)를 한정하는 이음매들(30a,30b 및 38a,38b )에 의해 한정되는 이음매들을 따라 연결된 고리형 압력용기부(23)를 포함한다. 상기 상측 고리형 압력용기부(24)는 제1복수의 개구(45)를 포함하며, 상기 하측 고리형 압력용기부(26)는 다른 복수의 유동부(45a)를 포함한다. 벽(63)들을 가지는 원통형 압력용기부(60')가 고리형 압력용기부(23)의 내측벽들 사이의 중앙개구(25) 내에 배치된다. 상기 원통형 압력용기부(60')는 도 1에 도시된 것들과 유사한 제1복수의 개구(64)와, 하측에 위치된 제2복수의 개구(64a)를 포함한다. 원통형 압력용기부(60')에 있어서, 개구(65)들은 대체로 개구(45)들과 대향하며, 개구(64a)들은 바람직하게는 개구(45a)들과 대향한다. 일련의 개구(64)들의 바로 아래에는 복수의 개구(302)를 가지는 격리 디스크(300)가 위치되어 있다. 디스크(300)와 측벽(63)들에 의해 형성된 압력챔버(304) 내에는 참조번호 310으로 대략적으로 도시한 연소수단이 위치되어 있다. 이 연소수단은 슬리이브(106), 점화기(116) 및 서포트(120)를 가지는 도 1에 도시된 것과 구조적으로 동일한 점화기 조립체(100)를 포함한다. 서포트(120)의 하단은 측벽(63)들 내의 그루우브(316)에 수납된 하측 플레이트(314)의 고리형 그루우브(312) 내에 맞추어져 있다. 슬리이브(106)의 플렌지(114)는 플레이트(314)에 용접되어 있다. 그 용접부들은 참조번호 226에 의해 도시되어 있다. 상기 플레이트(314)는 측벽(63)들에 용접되어 있으며, 그 용접부는 참조번호 320에 의해 도시되어 있다. 플레이트(312)의 대부분은 열을 점화기(116)와 연료로부터 열을 방출하기 위한 히트싱크로서의 기능을 행한다. 챔버(304) 내에는 중공의 원통형 연료(322)가 위치되어 있다. 상기 연료는 와셔(324)에 의해 슬리이브(106)에 대해 고정 또는 센터링되어 있다.
원통형 압력용기부(60')의 상방에는 복수의 출구포트(78)를 가지는 매니폴드(76)가 위치되어 있다. 상기 매니폴드(76)는 디스크 서포트부재(70)를 지지하며, 그 디스크 서포트부재(70)는 그에 용접된 얇은 파열 디스크(74)를 지지한다. 상기 디스크 서포트부재(70)는, 디스크가 파열된 후 그 파열된 디스크의 여러 부분들이 그 둘레에 감기도록, 중앙개구(72) 근처에 완만하게 만곡된 벽(73')들을 포함한다. 디스크(74)는 가압된 팽창가스에 의해 바이어스된 경우, 그 위치에서 굽어진 것으로 도시되어 있다. 상기 매니폴드(76)는 디스크 서포트부재(70)의 천정부에 용접되며, 그 디스크 서포트부재(70)의 아래쪽으로 연장된 고리형 가장자리(340)는 매니폴드(76)와 원통형 압력용기부(60')를 그에 고정시키면서 상측 고리형 압력용기부(24)에 용접된다. 원통형 압력용기부(60')는 또한 하측 고리형 압력용기부(26)에 소정부위(86a)에서 용접된다. 도 10에서 알 수 있는 바와 같이 연료(322)는, 팽창가스가 연료를 완전히 덮을 수 있게 하기 위해, 틈새(342)를 두고 측벽(36)들로부터 약간 이격되어 있다. 이 다른 실시예는 적정량의 고속연소용 연료(232)를 포함할 것이다. 하측 고리형 압력용기부(26)는 그에 저항 용접되는 강구(88)에 의해 봉해지는 충전용 포트 또는 통로(66)를 포함한다. 아르곤 또는, 아르곤과 헬륨 혼합체 등과 같은 팽창가스가 인플레이터(20')에 채워질 때, 팽창가스는 플레이트(300)와 파열디스크(74) 사이의 챔버 또는 공간 이외에도 고리형 부분 및 챔버(304)에 채워진다.
인플레이터(116)가 작동된 후에, 연소결과물이 생생되며, 그 연소결과물은 가압되어 슬리이브(106)의 폐쇄단(108) 전체를 파열시키며 연료(232)를 즉시 점화시키고, 동시에 챔버(304) 내의 팽창가스를 가열하도록 연료(322)를 점화시킨다. 약간의 연소결과물은 플레이트(300)의 작은 개구(302)들을 통과하여, 파열 디스크(74)가 신속히 개방되도록 그 파열 디스크(74)에 작용한다. 연료(322)가 계속 연소됨에 따라, 가열된 팽창가스의 일부분이 개구(302)를 통해 연린 파열디스크 쪽으로 계속 유동하여, 에어백을 팽창시키기 시작하기 위한 팽창가스가 보다 즉각적으로 공급되도록 준비한다. 연소되는 연료에 의해 생성된 연소결과물은 또한 고리형 압력용기부(23)의 하측 고리형 압력용기부 내에 남아있는 팽창가스를 가열시키기 위하여, 큰 개구들(64a,45a)을 통과하여 고리형 압력용기부(23)의 하측 고리형 압력용기부로 흐른다. 가열된 팽창가스는 개구들(45,64,78)을 통해 인플레이터로부터 배출된다.
도 1에 도시된 인플레이터(20)와 유사한 구성을 가지며, 원통형 원통형 압력용기부(60)가 생략된 대신에 와셔형 인서트(352; 쇼트 실린더(short cylinder))를 구비한 또다른 고리형상의 인플레이터(350)가 도시된 도 11 및 도 12에 대해 설명한다. 인서트(352)가 고리형 압력용기부(23)의 내벽에 중앙개구(25)에서 용접된다. 그 용접부는 참조번호 354에 의해 도시되어 있다. 인서트(352)는 강구(88) 등의 용접된 물체에 의해 봉해지는 충전용 구멍(66)을 포함한다. 상기 인서트(352)는 하측 고리형 압력용기부(26)에 그 내측단(30b)들 바로 아래에서 용접된다. 잘 알 수 있는 바와 같이 인서트는 연결된 상,하측 고리형 압력용기부(24,26)의 내벽들을 보강하는 기능도 행한다. 이러한 형태의 인플레이터는, 상기 원통형 압력용기부(60)를 생략하고 인서트(352)로 대체함으로써, 인플레이터(20)보다 더 좁아지고 경량화될 수 있다. 인플레이터(350)는 도 1에 도시된 캡(210)들과 고리형 플레이트(250)가 생략되고, 연료 덩어리(230)를 지지하기 위한 수단으로서, 그 인플레이터(350)의 전체적인 형상에 적합하도록 대체적으로 타원형단면을 가지는 고리형 프레임 또는 바스켓(236)으로 대체된 점에서 인플레이터(20)와 다르다. 상기 프레임 또는 바스켓(236)은 얇은 금속판을 스탬핑함으로써 일체적으로 형성될 수 있다. 도시된 실시예에서 프레임(256)은, 프레임과 연료(230)를 점화기(116)에 대해 적절하게 위치시키도록, 그 측벽(257)의 하단 근처에 하측 고리형 압력용기부(26)의 바닥부와 결합되는 복수의 지지돌출부들(258a,258b)을 포함한다. 상기 지지돌출부들(258a,258b)은, 인접된 부분의 용접중에 연료(230)로의 열전달이 감소되도록, 하측 고리형 압력용기부(26)에 대한 연료 프레임(256)의 접접촉을 제공한다. 상기 프레임(256)은 또한 그 바닥에 점화기(116)을 수납시키기 위한 구멍(260)들을 포함한다. 프레임(256)은 또한, 연소결과물이 고리형 압력용기부(23) 내로 유동되도록, 그 천정부에 복수의 개구(220)를 포함하고 그 바닥에 다른 복수의 개구(220'; 프레임(256)의 저면을 도시한 도 12 참조)를 포함할 수도 있다. 프레임(256)의 측벽(257)들은 전체적으로 그 천정부(259)에 연결되어 있다. 이 인플레이터(350)의 패니폴드(76')는 컵형이며 그 측벽들에 출구포트(78)들을 구비한다. 매니폴드(76')의 측벽(362)들의 끝단(364)들은 안쪽으로 완만하게 굽어져 있으며 매끄럽고 둥글게 형성되어 있으며(참조번호 73 참조), 파열 디스크(74)가 거기에 용접되어 있다. 디스크(74)는, 파열시에, 그 끝단(364)들 둘레에 감긴다. 매니폴드(76')는 용접부(86)에서 상측 고리형 압력용기부(24)에 용접되어 있다.
이 인플레이터의 작동은 실질적으로 상기 인플레이터들(20,20')과 동일하다. 즉, 하나 또는 두개의 점화기(116)의 작동시에 연소결과물은 저장된 팽창가스를 제1 또는 제2속도로 가열하여, 가열된 팽창가스가 가까이 있는 에어백 내로 들어갈 수 있도록, 파열 디스크(74)가 파열될 때까지 인플레이터(350) 내의 압력을 높인다. 인플레이터 내의 가열된 가스는 설정된 압력에서 디스크(74)에 대항하여 그 디스크(74)를 개방한다.
도 13에는 인플레이터(350)와 유사한 구조를 가지며 하나의 점화기(116)를 사용한 인플레이터(350')가 도시되어 있다. 저속연소용 연료덩어리(230)들이 연료 프레임(256) 전체에 걸쳐 분배되어 있다. 점화기(116)에 인접된 상측 고리형 압력용기부(24)는 인플레이터(350)에서처럼 전체둘레에 연속적으로 개구(45)들을 포함하지는 않는 점을 주목해야 한다. 그러나 상기 하나의 점화기(116)에 대체적으로 대향된 상측 고리형 압력용기부(24)에는 하나 또는 여러개의 개구(45)가 마련된다. 점화기(116)의 점화시에, 대체적으로 점화기의 상방에 위치된 고속연소용 연료(232)의 연소에 의해 생성된 연소결과물은 저속연소용 연료덩어리(230)들을 연소시킨다. 상기 연료덩어리(230)들의 연소는 시계방향 및 반시계방향방식으로 점화기로부터 고리형 압력용기부(23)의 내측을 감싸며 하나 또는 여러개의 개구(45)측으로 진행된다. 상기 연소결과물은 프레임(256) 둘레에 위치된 저장된 팽창가스를 가열하여 인플레이터(350') 내의 압력을 높인다. 그 가열된 팽창가스와 연소결과물은 하나 또는 여러개의 개구(45)로부터 압력챔버(44)의 중앙부로 배출되어 디스크(74)를 파열시킨다. 상기 개구들(220,220')은 대체적으로 점화기(116)의 위치의 반대쪽의 프레임(256) 상에 밀집될 것이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예를 나타내며, 점화기(116)가 연료 캡슐(230)들로부터 격리된 점만 제외하고 도 10에 도시된 인플레이터와 많이 유사하다. 유사하게, 적정량의 고속연소용 연료(232)가 점화기(116)에 가까이 위치되어 있으며, 인플레이터의 온도가 소정의 온도를 초과하면 자동적으로 점화되어 인플레이터를 자동점화시키는 자동점화기구(342; 상술한 다른 실시예들에도 역시 사용될 수 있다.)를 선택적으로 포함할 수도 있다. 상기 연료덩어리(230)들은 그 연료덩어리(230)들을 하측 고리형 압력용기부(26)에 걸어두는 연료 프레임(360) 내에 수용되어 있다. 프레임(360)은 하측 고리형 압력용기부(26)에 소정부위(272)에서 용접된 만곡된 고리형 디스크(370)를 포함한다. 고리형 연료 프레임 또는 바스켓(380)이 디스크(370)에 걸려 있다. 상기 바스켓(380)은 소정부위(360)에서의 용접 등에 의해 디스크(370)에 부착된 하측부분(360)과, 하측부분(360)에 부착된 천정부분(362)을 포함한다. 저속연소용 연료용 캡슐들은 바스켓(380) 내에 수용된다. 바스켓(380)의 상측부분(362)과 하측부분(360)은 연소 캡슐들(연료)의 연소시의 결과물들이 고리형 압력용기부(23) 내로 유동되어 그 내부의 저장된 팽창가스를 가열할 수 있도록 마련된 개구(382)들을 포함한다. 이 인플레이터와 도 10에 도시된 인플레이터 사이의 다른 차이점은 격리 디스크(300')가 고체이며 원호형상을 가지는 점이다. 중앙튜브부(62) 내에 수용된 점화기(116)의 점화시에, 생성된 가스와 다른 연소결과물은 격리판(300')의 하측에 부딪쳐서 아래쪽으로 방향이 바뀌고 개구들(45a,64a)를 통해 유동하여 저속연소용 연료(230)을 가열하여 그것을 연소시킴으로써 압력챔버(44) 내에 저장된 인플레이터 가스를 가열한다. 디스크(74)의 파열시에 연소결과물과 가열된 팽창가스는 개구들(45,64,72,78)을 통해 배출되어 인접된 에어백을 팽창시킨다. 격리판(300')은 튜브(62) 주위에 개구(64)들 아래에 용접된다.
물론, 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 상기 본 발명의 실시예에서 많은 변경이나 변형이 행해질 수 있다. 따라서, 그 범주는 첨부된 청구범위의 범주에 의해서만 한정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 에어백이나 에어쿠션을 팽창시키는데 사용되는 멀티레벨 인플레이터(20)로서:
    저장된 팽창매체가 수용되는 밀폐된 압력챔버(44)를 한정하며, 중앙개구(25)를 한정하는 원형의 내벽부 및 외벽부를 가지는 얇은 벽의 고리형 압력용기부(23)와, 상기 고리형 압력용기부(23)를 내부압력에 대해 보강하기 위하여 상기 중앙개구(25)의 둘레의 적어도 상기 내벽부의 외면에 고정된 보강수단을 구비하는 압력용기(22); 및
    상기 매체가 인플레이터로부터 배출될 수 있도록 상기 압력용기(22) 내에 저장된 팽창가스를 파열 가능한 디스크가 개방되는 압력레벨까지 가열하기 위한 연소수단;을 구비하는 멀티레벨 인플레이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강수단은, 상기 고리형 압력용기부와 물리적 접촉 및 유체소통되는 상태로 그 고리형 압력용기부에 의해 둘러싸이며 그 고리형 압력용기부의 일부를 형성하는 원통형 압력용기부(60,60')를 포함하며,
    상기 원통형 압력용기부는 파열가능한 디스크(74)와, 상기 에어백과 소통 가능한 적어도 하나의 출구포트(78)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보강수단은, 상기 고리형 압력용기부에 고정되며 상기 내벽부에 의해 둘러싸이는 원형부재(352)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원형부재는, 그를 통해 팽창가스가 수용되는 중앙 충전용 포트(354)를 가지는 쇼트 실린더형으로 형성된 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 원통형 압력용기부는 상기 고리형 압력용기의 내벽부(28b,34b)의 외측에 고정되는 벽(63)과 개방된 상부(82)를 가지는 원통형튜브(62)와, 중앙 개구(72)를 갖는 디스크 서포트부재(70)를 구비하며,
    상기 파열 가능한 디스크는 상기 중앙 개구(72)를 폐쇄시키기 위하여 상기 디스크 서포트부재(70)에 고정되며,
    상기 디스크 서포트부재(70)의 외측 가장자리는 상기 고리형 압력용기부(23)에 고정되며,
    상기 디스크 서포트부재(70)와 상기 고리형 압력용기부(23)의 외측면과 상기 원통형 압력용기부(60)의 외측면은 중간 고리형 압력용기부(28)를 한정하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 개구(72)를 둘러싸는 서포트 구조는 파열 가능한 디스크의 일부를 파열과 동시에 수용하도록 완만하게 만곡된 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 고리형 압력용기부와 원통형 압력 용기부는 각각 상기 중간 고리형 압력용기부(28)와 소통되는 적어도 하나의 개구(45,64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 압력용기(22)는 상기 고리형 압력용기부(23)를 형성하기 위해 내부이음매(30b,38b)와 외부이음매(30a,38a)를 따라 서로 연결된 상측 고리형 압력용기부(24)와 하측 고리형 압력용기부(26)를 구비하며,
    상기 원통형 압력용기부(60)는 상기 내부이음매에 접촉되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고리형 압력용기부(23)는, 대체적으로 평탄한 바닥(40)을 가지며 각각 점화기 개구(46)를 가지는 적어도 하나의 외측으로 연장된 보스(35a,35b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  10. 제9항에 있어서,
    각 점화기 개구(46a,46b)에 짝지워지는 점화기 조립체(100a,100b);
    상기 고리형 압력용기부(23) 내로 연장되는 폐쇄단(108)을 가지며 타측단(114)은 고리형 압력용기부에 상기 점화기 개구(46a,46b) 주위에서 씰링되는 얇은 벽의 금속 슬리이브(106);
    수신된 제어신호에 따라 상기 슬리이브(106)의 폐쇄단의 일부를 파열시키기 위한 연소결과물을 발생시키기 위한 점화기 수단; 및
    상기 점화기 수단을 지지하고 상기 점화기 수단에 작용하는 힘을 상기 고리형 압력용기부로 직접적으로 전달하기 위하여, 상기 점화기수단과 상기 고리형 압력용기부에 접촉되는 상태로 상기 슬리이브(106) 내에 위치되는 점화기 서포트수단(120);을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 연소수단은, 상기 압력용기의 외측에 상기 고리형 압력용기부의 윤곽내에 설치된 점화기(116)와, 캡(210)과 고리형 플레이트(250)를 가지는 달걀모양의 연소기 캡슐을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  12. 제10항에 있어서,
    적정량의 저속연소용 연료와 직정량의 고속연소용 연료가 상기 점화기에 의해 생성된 연소결과물을 직접적으로 받도록 배치되고 위치되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 점화기는 서로 이격된 위치에 2개 마련되며,
    상기 연소기 캡슐도 상기 2개의 점화기 각각에 대응하도록 2개 마련된 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 디스크 서포트부재는 그 외측 가장자리가 상기 고리형 압력용기부에 부착되는 굽은 디스크(71)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  15. 에어백이나 에어쿠션을 팽창시키는데 사용되는 멀티 레벨 인플레이터(20)로서:
    얇은 벽의 고리형 압력용기부(23)를 구비하는 압력용기(22); 및
    상기 압력용기 내에 저장된 팽창가스를, 에어백의 상류에 위치된 파열 가능한 디스크(74)가 파열되는 압력레벨까지, 가열하기 위해 상기 고리형 압력용기부 내에 배치되는 연소수단;을 구비하는 멀티레벨 인플레이터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 압력용기는, 상기 고리형 압력용기부와 물리적 접촉 및 유체소통되는 상태로 그 고리형 압력용기부에 의해 둘러싸이는 원통형 압력용기부(60)를 더 구비하며,
    상기 원통형 압력용기부는 파열가능한 디스크(74)와, 상기 에어백과 소통 가능한 적어도 하나의 출구포트(78)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 연소수단은 하나이며 완전히 상기 원통형 압력용기부 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 고리형 압력용기부는 상기 파열 가능한 디스크 근처에 대체적으로 하나의 점화기(116)의 반대측에 위치되는 단 한세트의 구멍들을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 연소수단과 상기 파열 가능한 디스크 사이에 격리판(300,300')이 마련되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 격리판(300,300')은, 상기 연소용 점화기와 고속연소용 연료에 의해 발생되는 연소결과물을 하방으로 원통형 압력용기부의 바닥에 인접되게 위치된 유동통로 측으로 상기 고리형 압력용기부 내에 위치된 적정량의 저속연소용 연료측으로 되돌리기 위하여, 상방으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인플레이터.
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