KR100576950B1 - 분산 장입물 팽창 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시스템을 팽창시키는 가스를 발생시키기 위해 시스템의 팽창성 부품 내에 분포된 신속하게 연소되는 분산 장입물(14)을 사용하는 팽창 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 바람직하게 분포된 신속하게 연소되는 분산 장입물(14)을 포함하며, 이는 가스 발생량을 증가시키기 위한 추가의 가스 발생 물질, 선택층, 코팅, 또는 보충 가스 발생 물질의 외장(17), 불순물로부터 밀폐된 물질을 보호하고 추진 및 점화 물질의 연소율 및 효율을 개선시키기 위한 주위 밀봉식 외장(12), 및 전자 센서로부터 신호에 따라 점화 물질을 활성화시키기 위해 사용되는 전자 스퀴브(11)등 으로 강화된다.

Description

분산 장입물 팽창 시스템 {DISTRIBUTED CHARGE INFLATOR SYSTEM}
본 발명은 팽창 시스템용 고체 연료 가스 발생 장치, 특히 팽창 제한 시스템 내에 사용되는 고체 연료 가스 발생 장치에 관한 것이다.
종래 기술의 팽창 시스템은 전형적으로, (전자 스퀴브(electronic squib)와 같은)개시제(initiator)와 (보론 포타슘 니트레이트(boron potassium nitrate)와 같은)부스터 물질(booster material)을 사용하여, 웨이퍼, 디스크, 펠릿(pellets), 또는 미립자로 형성된 주변의 훨씬 더 많은 양의 (아지드화 나트륨, 질산 칼륨, 또는 암모늄 니트레이트, 및 바인더와 같은) 가스 발생 추진제(gas-generating propellant) 물질을 점화시킨다. 가스 발생 추진제는 주요 수단으로 제공되는데, 이러한 수단에 의해 충분한 가스가 발생되어 팽창 시스템을 전개시킨다. 개시제, 부스터 물질, 및 주변의 가스 발생 추진제는 모두 금속 구조물 또는 조립체 내부에 제한되어 있으며, 이들 모두가 (승용차 내의 에어백과 같은) 팽창성 부품에 대해 팽창 가스를 발생시키는 "가스 발생기"를 형성한다.
이러한 가스 발생기 조립체는 하나 이상의 내부 필터 세트와 하나 이상의 내부 챔버 또는 배플을 포함하며, a) 가스 질량 유량과 추진제의 연소율을 제어하고, b) 가스 발생 물질의 연소에 의해 발생된 가스의 온도를 감소시키며, c) 가스가 조립체 내의 배출구를 통해 그리고 에어백 자체 안으로 통과하기 이전에 가속화된 입자를 여과하도록 설계되어 있다.
가스 발생기는 (에어백 등의) 팽창성 부품 자체의 외부의 위치에 놓여지고, 도관에 의해 팽창성 부품에 부착되는데, 이 도관을 통해 발생된 가스가 팽창성 부품 내부로 유동하여, 팽창성 부품이 전개되게 한다.
전술한 종래 기술은 예를 들어, 미국 특허 제 5,738,374호(실리콘 바인더를 함유한 질산 나트륨과 과염소산 암모늄의 화합물의 환형 장입물(annular charge)을 사용하는 에어백용 불꽃 가스 발생기), 미국 특허 제 5,623,115호(단일 그레인(unitary grain)의 점화 물질을 점화시키기 위해 위치된 스퀴브를 갖춘, 단일 그레인의 점화 물질을 둘러싸는 발열 점화기(pyrogen igniter)를 포함하는 가스 발생기), 미국 특허 제 5,483,896호(오염원을 잡아내고 발생된 가스로부터 흡수열에 의해 냉각기로 제공되는 발화 팽창기용 하우징), 미국 특허 5,443,286호(스크린의 여과 및 냉각에 의해 둘러싸인 가스 발생 카트리지), 미국 특허 제 4,200,615호(길다란 밀폐물 내에 종방향으로 연장된 선형 점화기 및 발화 물질(pyrotechnic material)), 미국 특허 제 4,950,458호(점화기를 구비한 연소 챔버를 각각 갖춘 2단 가스 발생기), 및 미국 특허 제 4,923,212호(기계 부품, 필터, 추진제 조립체, 및 개시제를 포함한 6개 부품의 부재로 구성된 경량의 발화 팽창기)에 개시되어 있다.
미국 특허 제 5,670,738호(개시제 및 발화 가스 발생기와 함께 압축된 가스를 이용한 하이브리드 팽창기(hybrid inflators), 미국 특허 제 5,660,412호(제 1 장입물인 발화 물질과 제 2 장입물인 발화 물질을 함유한 압력 용기로 구성되는 하이브리드 팽창기로서, 제 2 장입물은 주 장입물을 점화시키는 연소 제품을 발생한다), 미국 특허 제 5,588,676호(불꽃 가스 발생기 및 압축된 가스를 저장하는 가스 챔버를 갖춘 하이브리드 팽창기), 미국 특허 제 5,462,307호(압축된 가스를 함유한 제 1 챔버 및 점화기 및 발화 물질을 함유한 제 2 챔버를 갖는 하이브리드 에어백 팽창기), 및 미국 특허 제 5,131,680호(발화 물질 및 압력하의 가스 용기를 포함하는 팽창기 조립체)에 개시된 팽창기와 같은 하이브리드 팽창기는, 팽창성 부품(예컨대, 에어 백)으로부터 완전히 분리되어 팽창성 부품 외부에 위치하는 가스 발생 유닛을 또한 사용한다.
팽창시키기 위해 본 발명에서 사용될 수 있는 팽창성 부품의 실례는 자동차 에어백과 그 외의 다른 팽창 제품 뿐만 아니라, 미국 특허 제 5,282,648호(인체 및 헤드부 제한), 미국 특허 제 5,322,322호(측면 충격 헤드부 스트라이크 보호), 미국 특허 제 5,480,181호(측면 충격 헤드부 스트라이크 보호), 및 미국 특허 제 5,464,246호(관형 쿠션)에 개시되어 있다.
본 발명은 팽창 억제 시스템, 팽창 부양 시스템, 또는 팽창 안전 시스템등의 다양한 팽창 시스템과 관련되어 사용가능한 팽창 시스템에 관한 것이다. 팽창기는 팽창성 부품 자체 내에 분포된 신속-연소(fast-burning) 추진제 물질을 사용하여, 팽창 시스템을 팽창시키는 가스를 발생시킨다. 본 발명은 보충 추진제에 의해 둘러싸인 보다 신속한 연소 센터 코어 점화 물질을 가질 수 있는 분포된 가스 발생 물질을 포함하고 있거나, 또는 점화 물질 및 추진제의 동종 혼합물을 사용하며, 또한 기폭 장치로부터 신호에 따라 가스 발생 물질을 점화시키기 위해 사용되는 (전자 스퀴브와 같은) 개시제를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 주위 밀폐식 외장이 오염원으로부터 밀폐된 물질을 보호하고 추진제 및 점화 물질의 연소율 및 효율을 개선시키기 위해 사용된다.
신속-연소 가스 발생 물질 또는 "분산 장입물(distributed charge)"은 (에어백 등의) 전개되지 않은 팽창성 부품 내부에 설치되며 팽창성 부품의 내부를 따라 분포된다. 임의의 형태의 외부 하우징 또는 조립체내에 분산 장입물 팽창기(DCI:Distributed Charge Inflator)를 포함할 필요는 없다. 본 발명은 전술한 종래 기술의 시스템보다 단순하고 제조 비용이 저렴한데, 이는 전술한 종래 기술의 시스템에 의해 요구되는 복잡한 일련의 챔버, 배플, 또는 필터를 필요로 하지 않기 때문이다.
팽창기는 전자 센서에 의해 (예를 들어, 팽창성 부품이 충돌시 전개되어야 하는 에어백 또는 기타 안전 설비인 경우에는 전자 충돌 센서에 의해) 활성화된다. 그러나, 팽창기는 다른 형태의 자동 장치에 의해 활성화되거나, 또는 팽창성 부품을 전개하기 위해 사용자에 의해 각각 누르고, 스위치 작동하거나 또는 잡아당기는 버튼, 스위치, 또는 핸들과 같은 기계 장치에 의해 활성화될 수 있다. 예를 들어, 구명 보트(life raft)의 전개는 수중으로의 구명 보트의 침수(immersion)를 탐지하는 센서에 의해 자동적으로 활성화되거나, 또는 사용자가 핸들을 잡아당김으로써 활성될 수 있다. 시스템의 팽창을 활성화시키는 장치(충돌 센서, 기계 장치, 버턴, 스위치, 핸들, 수중 센서 또는 이외의 장치)를 본 명세서에서는 " 활성체(activator)"로 언급된다.
다수의 응용예에서, 본 발명은 전술한 종래 기술의 팽창 시스템보다 우수하다. 이러한 이유는, 분산 장입물 팽창기(DCI)는 전술한 종래 기술 시스템에서와 같이 소형의 밀폐 용기 내에 제한되지 않고 분포되기 때문에, 이 팽창기는 가스를 발생시키고 종래 기술의 시스템에서보다 훨씬 낮은 폭발력으로 발생된 가스를 배출시킨다. 내부 DCI 시스템은 불균일한 팽창, 압력 파동, 및 외부에 위치된 가스 발생기로부터 팽창성 부품으로 분사된 가스의 관성 효과를 사실상 제거한다. 더욱이, 팽창 가스 에너지가 전개 중에 팽창 구조물을 통해 균일하게 분포되기 때문에, DCI 설비 팽창 제한 설비는 기존의 시스템보다 덜 공격적으로 전개된다.
또한, DCI가 팽창성 부품 내부에 분포되어 있기 때문에, 팽창성 부품 외부의 가스 발생기로부터 팽창성 부품 내부에 가스가 강력하게 분사되는 위치에 압력, 열, 및 고속 미립자에 대항하여 팽창 섬유 또는 기포 물질(bladder material)을 강화할 필요가 없다. 또한, 가스 발생기로부터 팽창성 부품까지 안전한 도관을 제공하기 위한 강화된 충진 튜브 또는 다른 수단이 필요없다.
본 발명의 또 다른 장점은 특정 응용 분야에 따라 용이하게 스케일링(scaling)될 수 있다는 것이다. 대부분의 차량 플랫폼 또는 다른 응용에에서는 예를 들어, 상이한 체적의 팽창 가스, 또는 상이한 팽창율과 같이 상이한 특성을 갖는 팽창 시스템을 필요로 한다. 이러한 문제는 본 발명에 의해 쉽게 설명되는데, 이는 팽창성 부품 내에 장입물이 분포되어 있기 때문이다. 예를 들어, 보다 긴 객실을 갖는 차량에서 미국 특허 제 5,322,322호의 발명을 이용하면, 단순히 팽창성 부품의 길이가 증가되는 것을 필요로 하는데, 이는 팽창성 부품 내의 분산 장입물의 양을 자동적으로 증가시킨다. 더욱이, 종래의 외부 팽창 시스템과는 달리, (전체 팽창성 부품이 시간 내에 팽창되도록) 팽창율을 증가시키는 것이 필요한지의 문제가 단순히 발생하지 않는데, 이는 본 발명에 의해 자동적으로 설명된다.
도 1은 본 발명의 분산 장입물 조립체를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1a는 팽창 시스템 내에 설치된 본 발명을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 선택적인 보충 가스 발생층을 갖는 분산 장입물을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 분산 장입물 팽창기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a는 분산 장입물과 그 외장의 개략도이다.
도 4a 내지 도 4m은 실례 1 에 기술된 본 발명을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 실례 2에 기술된 적층 분산 장입물 에어 백을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 실례 3에 기술된 내부 코팅식 에어백을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1은 분산 장입물(distributed charge; 14), 외장(17), 개시제(initiator; 11)를 나타내는, 분산 장입물 조립체의 개략도이다. 도 1은 개시제용 하우징(12), 개시제(11)를 활성체(activator)(예를 들어, 충돌 센서)에 전기적으로 접속시키는 커넥터 핀(18), 시일(seal; 13, 15), 및 단부 캡 시일(end cap seal; 16)을 또한 도시하고 있다. 이 단부 캡 시일은 수분 및 오염 인자에 대해 조립체를 밀봉하기 위해 제공되는 0-링, 가스켓, 또는 다른 적절한 형태를 취하고 있다. 고무, RTV 및/또는 금속과 같이 종래의 시일 물질이 사용될 수 있다.
충돌 센서 또는 다른 활성체가 팽창성 부품이 전개되어야 함을 결정할 때, 커넥터 핀(18)을 통해 개시제(11)에 전기 신호를 전송하여, 개시제(11)를 점화시킨다. 이 때, 개시제(11)는 분산 장입물(14)의 폭연 작용(deflagration)을 개시시키고, 팽창 가스를 발생시키며, 그리고 팽창성 부품(3)을 전개시킨다(도 1a에 도시). 개시제(11)는 자동차 에어백의 전개를 개시하는데 사용되는 전자 스퀴브(electronic squibs)와 같은 전자 스퀴브를 포함한다.
도 1a는 팽창 시스템 내에 설치된 본 발명의 분산 장입물 팽창기를 개략적으로 도시한 도면이다. 개시제(11)는 활성체(1)로부터 와이어(2)를 통해 전기 신호를 수신하자마자, 분산 장입물(14)을 점화시키고 팽창 시스템(4)의 팽창성 부품(3)을 팽창시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 추가의 팽창 가스를 공급하기 위해 선택적인 가스 발생층(optional gas-generating layer)이 사용될 수 있다. 이러한 선택적인 가스 발생층(또는 코팅)은 그 조성 및 구성에 따라 기화 및/또는 연소된다. 선택적인 가스 발생층 또는 코팅은 코팅 또는 캡슐화된 층 내에 액체 또는 고체 성분으로 이루어질 수 있고, 다양한 연료, 산화제, 부가제, 및 팽창 가스를 생성시키는 기타 다른 물질을 포함할 수 있다. 선택적인 가스 발생층 또는 코팅은 그 화학적인 조성, 층 또는 코팅 지지 연소 성분에 따라 기화되거나 또는 연소된다. 이러한 가스 발생층 또는 코팅은 물, 알코올, 및 열에 의해 기화될 수 있는 기타 다른 화학물과 같은 휘발성 화학물을 포함한다. 외장(sheath)은 주위 밀봉(envirionmental seal)을 제공하며 추가의 가스 발생을 위한 물질을 제공한다. 도 2는 분산 장입물(23) 둘레로 튜브(22) 내에 둘러싸인 층(21)의 실례를 도시하며, 스페이서(24)가 튜브에 추가의 금속 지지물을 공급한다.
도 3은 하우징(32) 내의 개시제(31)를 나타낸, 분산 장입물 조립체를 개략적으로 도시한 도면으로서, 분산 장입물(33)은 개시제(31)에 전기 커넥터(35)를 연결하는 리드 와이어(34)와 단부 캡(36)으로 밀봉된다.
분산 장입물은 바인더(binder)를 사용하여 원하는 구성으로 형성된 발화 물질의 고형질 일체식 블록(solid monolithic block)이거나, 또는 (바인더가 있거나 또는 바인더가 없는)발화 물질은 주위 보호용 외부 외장, 층, 또는 코팅에 의해 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 베이스 DCI(base DCI)는 암모늄, 구아디늄(guadinium) 및/또는 데카하이드로데카보릭 산(decahydrodecaboric acid)의 트리아미노구아디늄염(triaminoguadinium salts), 및 암모늄 질화물 및/또는 질산 칼륨 등의 무기 산화제의 혼합물이다. 대표적인 조성은 5 내지 30%의 데카하이드로데카보릭 산, 및 70% 내지 90%의 니트레이트 염(nitrate salt)을 포함한다. 팽창 시스템 내의 전체 DCI(overall DCI)를 설치하기 이전에 베이스 DCI를 코팅 또는 래핑(wapping)하거나 테이프 처리하는데 사용될 수 있다.
도 3a 는 점화 물질(37)의 코어, 선택적인 가스 발생층 또는 코팅(38), 외장(17)을 포함하는 분산 장입물을 개략적으로 도시하고 있다. 점화 물질(37)은 성형 또는 압출 가능한 급격하게 연소되는(deflagrating) 발화 물질이며, 그 예로는 캘리포니아, 홀리스터의 다양한 니트레이트 산화제(예를 들어, 텔레다인 맥코믹-셀프, 인코포레이티드에 의해 제조된 급격히 연소되는 코드(RDC))를 함유하는 하이드로보레이트, 또는 CT, 심스베리 엔사인 믹포드 컴파니에 의해 제조된 저에너지 폭발 코드 또는 LEDC로 또한 공지된 금속 외장(예를 들어, 마일드 폭발 푸즈(MDF))으로 로딩된 보충 폭발물등이다.
가스 발생층 또는 코팅(38)용 물질은 폴리머 바인더, 산화제, 및 코팅 외장 또는 바인더로 사용되는 금속을 갖는 알칼리 금속 아지드 및 유기 아지드를 포함한다. 예를 들어, 특정 적용예에 대한 하나의 가능한 조성은 20 내지 50%의 아지드화 나트륨, 25 내지 35%의 질화 인산, 10 내지 15%의 플루오르엘라스토머 바인더(fluoroelastomer binder), 및 15 내지 25%의 마그네슘의 혼합물이다.
베이스 분산 장입물 조성 또는 코팅 또는 포장재에 부가될 수 있는 활성 추진제 및 폭발물은 부타네트리올 트리니트레이트(BTTN), 펜타에리트리톨 테트라니트레이트(PETN), 시클로트리메틸렌 트리니트라아민(RDX), 시클로테트라메틸렌 테트라니트라아민(HMX), 메트리올 트리니트레이트(MTN), 트리니트로톨루엔, 니트로글리세린, 또는 무기 산화물, 헥사니트로스틸벤(HNS), 디피크라미드(DIPAM), 또는 마그네슘 등의 금속을 갖춘 질산 칼륨와 같은 무기 산화물을 포함한다.
분산 장입물을 결합하기 위해 사용되는 폴리머 바인더는 플루오르엘라스토머, 교차 폴리부타디엔 러버, 교차 폴리아크릴 러버, 교차 폴리우레탄 엘라스토머, 및 폴리비닐 알코올/아세테이트를 포함한다. DCI 시스템 내에서 사용되는 활성 또는 가스 발생 폴리머는 글리시딜 니트레이트 폴리머, 글리시딜 아지드 폴리머, 폴리테트라 졸, 폴리테트라졸, 폴리트리아졸, 니트로셀룰로오즈, 디니트로폴리스트리렌, 니트레이트화 폴리부타디엔(nitrated polybutadienes), 및 니트레이트화 폴리에테르 등을 포함한다.
분산 장입물을 둘러싼 주위 밀봉식 외장(17)은 주석 또는 은, 안티몬 또는 구리, 또는 폴리에틸렌, 폴리우레탄 엘라스토머 또는 플루오르엘라스토머등의 플라스틱등의 연성의 용이한 압출가능한 금속으로부터 제조된다. 외장은 균일한 기화 또는 연소를 위해 활성 가스 발생 물질을 둘러싸고 보호하도록 설계되어 있다. 외장은 분산 장입물의 연소를 기화시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 팽창 구조물을 통해 유동하도록 팽창 가스용 외장 내에 배출구 또는 다른 구멍이 없다. 분산 장입물, 보충 추진제, 및 외장은 하기에 보다 상세히 설명되어질 것처럼 특정 적용에 꼭 맞도록 다양한 형태 및 크기로 형성된다.
팽창 완충물, 백, 부동 장치, 또는 DCI를 전개시키기 위해 설계된 다른 팽창 구조물은 폴리에스테르, 나일론, 아라미드, 또는 다른 섬유등의 섬유,또는 폴리우레탄, 실리콘, 또는 다른 물질로 코팅된 섬유, 폴리우레탄 엘라스토머, 실리콘 엘라스토머, 네오프렌, 또는 비닐 러버로부터 제조된 블레이더, 또는 나일론, 아라미드, 마일라, 폴리에스테르, 또는 다른 박막 물질 등의 편복 섬유 내에 함유된 기포 물질이다.
전술한 RDC 또는 MDF 등의 발화 물질은 널리 이용가능하며, 30년 동안 다양한 적용예에서 사용된다. 많은 적용예에서 부착된 전자 스퀴브를 사용하여 연소되며, 전자 충돌 센서 또는 다른 전자 신호 장치로부터 신호에 의해 활성화된다. 본 발명은 팽창 시스템의 센서 트리거 전개에 연결된 전자 스퀴브를 사용하여 유사하게 활성화된다.
DCI는 시스템이 요구하는 팽창 요구량에 따라 달라지는 다양한 크기 및 구성의 범위 내에서 제조된다. 이는 호일 또는 박막, 또는 절단되어질 DCI 물질의 편평한 시이트를 넓히기 위해 선형 또는 관형 형상의 장입물로부터 변화된다. 선형 및 시이트 형상의 DCI 물질은 횡단면이 원형, 웨지 형상, 다이아몬드 형상, "L" 형상이며, 임의의 다른 형태로 형성되어 있다. 본 발명의 가요성으로 인해, DCI는 현재 사용되는 가스 발생기 시스템에서보다 용이하게 설치되고 저렴하다.
종래 기술에서 발견된 RDC-형태의 물질과는 대조적으로, DCI는 다른 물질의 신속한 연소를 간략하게 전달하기 위해 제한되지 않으며, 연소는 주어진 구조물을 팽창시키기 위해 필요한 가스의 양을 발생한다. DCI 시스템은 완전하고 자율적으로 작동되는 팽창 시스템이다.
DCI는 주어진 팽창 시스템 내의 분산 장입물의 분포 형태에 따라 달라지도록 설계되어 있으며, 여러 DCI 섹션이 연소되는 속도, 물질을 연소시키기 위해 사용되는 전자 스퀴브의 수 또는 위치, 가변 팽창 속도 및 유효 전체 가스 체적이 달성된다. DCI 용으로 사용되는 물질은 가요성 및 유연성을 가지며, 정상적인 작동 조건 하에서 파쇄되거나 유동되지 않는다.
실례
본 발명을 구현하는 다음의 실례들은 (미국 특허 제 5,322,322호에 개시된 시스템과 같은) 측면 충격 헤드 스트라이크 보호 시스템에, 도어 장착식 측면 에어백에, 그리고 내부 코팅식 에어백 내에, 이들 각각에 본 발명을 적용하는 것을 나타낸다.
실례 1: 측면 충격 헤드 스트라이크 보호 : 실례는 도 4a 내지 4m에 기술되어 있다. 도 4a에 도시되어진 것과 같이, 미국 애리조나 메사에 소재하는 Special Devices, Inc.에 의해 자동차 에어백용 개시제로 사용되는 것과 같은 전자 스퀴브(401)는 미국 캘리포니아 홀리스터내의 Teledyne McCormick Selph in Hollister에 의해 제조된 변경된 급격한 연소 코드(RDC) 등의 분산 장입물(402)에 어울린다. 분산 장입물은 수분 또는 다른 오염 인자가 장입물과 전자 스퀴브 사이의 조립체 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해 전자 스퀴브에 밀봉되어 있다. 도 4b에 도시되어진 것처럼, 변경된 RDC는 주석 외장(403) 내에 RDM 404의 4 내지 7 그레인과, 아리조나 메사의 TRW에 의해 제조된 아지드화 나트륨 추진제 등의 자동 에어백 추진제(405)의 7 내지 14 그레인함유되어 있다. RDM 및 아지드화 나트륨 추진제는 도 4c에 도시되어진 것처럼 롤러를 통해 조립체를 도시함으로써 주석 외장 내에서 고화된다. 변경된 RDC는 1/16" 내지 1/8"의 직경 y-y 로 도시되어 있으며, 도 4d에 도시되어진 것처럼 0.01" 내지 0.02"의 주석 외장에 대한 벽 두께 x-x로 도시된다. 분산 장입물은 적용예(이러한 경우에 대략 35")에 대한 적절한 길이 z-z로 절단된다. 분산 장입물의 단부는 부착제를 이용한 전자 스퀴브에 꼭 맞으며, 도 4e에 도시되어진 것처럼 포팅 화합물(410)을 이용하여 포팅된다. 전자 스퀴브 또는 다른 개시제는 도 4f 에 도시되어진 기계식 고정물(411)을 포함하여, 분산 장입물이 클림핑, 용접, 또는 포팅에 의해 개시제(412)에 부착되어 분산 장입물이 수분 또는 다른 오염 인자로부터 실링된다. 대안으로, 기계식 고정물을 갖는 개시제를 제공하는 대신에, 도 4g에 도시되어진 것과 같이, 하우징(413)은 실링(sealing; 415)을 사용하여 표준형 개시제(414)에 분산 장입물(402)을 결합시키는데 사용될 수 있다.
개시제 컵(initiator cup; 420)은 도 4h에 도시된 것과 같이 주석 외장(403)에 전기적으로 접지되며, 이들 모두는 전지 접속부를 거쳐 센서 장치에 접지된다. 금속 하우징(421)은 도 4i에 도시되어진 것처럼 개시제와 주석으로 이루어진 외장 사이의 적절한 접지를 보장하기 위해 사용될 수 있다. DCI는 팽창성 부품 내부에 위치되며 전자 스퀴브 또는 다른 개시제의 핀이 노출되도록 밀봉된다(노출된 와이어(423)를 이용한 도 4j 참조). 대안으로, DCI는 밴드 클램프 등을 사용한 팽창성 부품 내부에 밀봉될 수 있다(밴드 클램프(424)를 도시한 도 4k 참조).
분산 장입물(402)은 도 4l에 도시되어진 것처럼 접혀진 팽창성 부품(425)내부로 삽입가능하며, 에어 백 내에 간단하게 접혀질 수 있다. 분산 장입물(402)은 도 4m에 도시된 것과 같이 정상적으로 후방 팽창되는 챔버(430) 또는 배플(431) 내에 짜여지며 위치된다.
실례 2: 도어(또는 시이트)- 장착된 측면 에어 백: 이러한 에어 백 시스템은 도 5에 도시되어진 적층식 분포 장입물을 사용하며, 3개의 적층식 분포 장입물(51a,51b,51c)은 에어백의 왼쪽, 오른쪽, 및 중심 섹션으로 적층된다. 종래의 자동 전자 스퀴브등의 장입물 개시제(52)는 와이어(54)에 의해 충돌 센서 또는 다른 활성체에 연결된다. (RDM의 스트립 등의) 장입물 스트립(53a,53b,53c)은 개시제(52)로부터 분산 적층 장입물(51a,51b,51c)의 각각에 안내된다. 에어백은 도 5에 도시되어진 것과 같이 라인 a-a, b-b, 및 c-c 을 따라 접혀진다.
RDM 스트립(53a, 53b,53c)의 연소율, 길이, 및 특성은 에어백의 연속적인 전개를 제어하기 위해 선택된다. 예를 들어, 모든 3개의 장입물 스트립이 동일한 길이를 갖는다면, 스트립(53c)은 연소율이 가장 빨라서, 먼저 장입물(51)이 에어백의 중심 패널을 팽창시킨다. 스트립(53b)은 연소율이 그 다음으로 빨라서, 그 다음으로 장입물(51b)이 에어백의 우측 패널을 팽창시킨다. 스트립(53a)은 연소율이 가장 느려서, 제일 늦게 장입물(51a)이 에어백의 좌측 패널을 팽창시킨다. 대안으로, 타이밍은 동일한 속도를 가지나, 다른 길이를 갖는 장입물 스트립을 이용하여 제어가능하다. 따라서, 동일한 연소율을 갖는 장입물 스트립의 이용으로, 장입물 스트립(53c)은 가장 짧은 장입물 스트립이며, 장입물 스트립(53b)은 다음으로 짧으며, 장입물 스트립(53a)은 가장 길어서, 장입물(51c,51b,51a)은 연속적으로 점화된다.
도 5에 도시된 실시예에 대한 대안은 도 5a에 도시되어진 것처럼, (오직 하나의 개시제 대신에) 다수의 개시제를 사용하는 것이다. 이러한 경우에, 섹션 장입물(51a, 51b,51c) 각각은 독립된 개별 개시제(54a,54b,54c)를 가지며, 이들 개시제(54a,54b,54c)는 와이어(54a,54b,54c)를 통해 개시제에 적절한 시퀀스의 전기 신호를 각각 전송함으로써 소정의 시퀀스(sequence) 내에서 점화되어, 장입물 스트립(53a,53b,53c)의 점화를 개시한다. 또한, 하나의 개시제는 에어 백의 임의의 섹션의 전개를 개시하며, 다른 개시제는 적절한 팽창 시퀀스를 얻기 위해 장입물 스트립의 연소율 및 전기 신호의 타이밍의 조합을 이용한 에어백의 다른 섹션의 전개를 개시한다. 더욱이, (차량 시이트의 위치를 나타내는 전기 신호 등의) 활성체로부터 전기 신호 이외의 전기 신호는 전개 시퀀스를 결정한다. 대안으로, 장입물 시이트는 섹션 장입물이 소정의 시퀀스로 점화되도록 선택된 시이트의 치수 및 기하학적 형상으로 스트립 대신에 사용될 수 있다.
다른 에어백 또는 다른 팽창성 부품의 전개는 소정의 시간 시퀀스에서 유사하게 개시되며 제어되어 팽창 시스템의 설계는 활성체로부터 신호에 반응하여, 충돌 속도, 탑승객의 크기, 또는 시이트 또는 탑승객의 위치 등의 여러 입력에 따라 활성체로부터 신호에 반응하는 정확한 시간에 가장 효과적인 시퀀스로 전개한다.
실례 3:내부 코팅식 에어 백: 대안의 배치는 도 6에 도시되어 있다. 에어백 직물(61)은 가스 발생 물질(63)로 내부 코팅되어 있다. 가스 발생 물질의 조성은 외부 외장이 사용되지 않음을 제외하고는 전술한 DCI의 조성과 동일하다. 가스 발생 물질은 에어 백이 조립되기 이전 또는 이후에 직물에 적용될 수 있다. 개시제(19)는 가스 발생 물질(63)의 연소를 제공한다. 클램프(62)는 에어백 섬유를 개시제(19)에 밀봉시킨다.
전술한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들과 관련하여, 그리고 본 발명을 사용하는 특정 실례들을 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 특정 실시예들과 실례들에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에 의에서만 한정되어야 한다.

Claims (40)

  1. (a) 팽창성 부품과,
    (b) 팽창 가스를 발생시키기 위해 상기 팽창성 부품 내부에 분포된 장입물과,
    (c) 상기 팽창성 부품 내부에서 상기 장입물을 둘러싸는 외장과,
    (d) 상기 장입물을 점화시키기 위한, 상기 장입물과 접촉 상태인 개시제와, 그리고
    (e) 상기 팽창성 부품의 전개를 개시하기 위해 상기 개시제에 전기 접속된 활성체를 포함하며,
    상기 개시제는 상기 활성체로부터의 신호에 반응하여 점화하며, 상기 장입물을 점화시키고, 상기 팽창성 부품을 팽창시키는 팽창 가스를 발생시키는 팽창 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 장입물은 발생되는 가스 양을 증가시키는 추가의 가스 발생 물질을 함유하는 팽창 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 장입물의 표면 상에 보충 가스 발생 물질의 층을 더 포함하는 팽창 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보충 가스 발생 물질의 층은 휘발성 화학물질을 포함하는 팽창 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 외장은 가스 발생 물질을 더 포함하는 팽창 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 장입물은 선형 배열을 갖는 팽창 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 장입물은 관형 배열을 갖는 팽창 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 장입물은 편평한 배열을 갖는 팽창 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 장입물은 하이드로보레이트 연료 및 니트레이트 산화제를 포함하는 팽창 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 장입물은 2차 폭발물을 포함하는 팽창 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 장입물은 상기 팽창성 부품의 하나 이상의 내부면 상에서 코팅으로서 분포되는 팽창 시스템.
  12. (a) 팽창성 부품과,
    (b) 상기 팽창성 부품 내에 분포된 장입물과,
    (c) 활성체와 전기 접속하는 개시제를 포함하며,
    상기 개시제는, 상기 활성체로부터 수신된 신호에 응답하여 상기 개시제가 점화될 때, 상기 개시제가 상기 분산 장입물의 점화를 개시하여, 팽창 가스를 발생시키고 상기 팽창성 부품을 팽창시키도록 위치되는 팽창 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 분산 장입물은 2가지 이상 물질의 혼합물인 팽창 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 물질중의 하나는 암모늄, 구아디늄, 및 데카하이드로데카보릭 산의 트리아미노구아디니늄 염으로 구성되는 군으로부터 선택되는 팽창 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 물질중의 하나는 질산 칼륨인 팽창 시스템.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 분산 장입물은 알칼리 금속 아지드, 폴리머 바인더를 함유한 유기 아지드, 및 산화물로 구성되는 군으로부터 선택된 2가지 이상의 물질을 포함하는 팽창 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 분산 장입물은 상기 팽창성 부품의 하나 이상의 내부면 상에 코팅되는 팽창 시스템.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 팽창성 부품은 제 1 복수의 섹션을 포함하는 에어백이며, 상기 분산 장입물은 제 2 복수의 섹션의 각각에 섹션 장입물이 존재하도록 분포되며, 상기 제 2 복수의 섹션은 상기 제 1 복수의 섹션과 동일하거나 적은 팽창 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 개시제는 섹션 장입물 스트립에 의해 각각의 섹션 장입물에 연결되는 팽창 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 섹션 장입물 스트립은 다른 연소율을 가지고 있어, 상기 섹션 장입물이 연속하여 점화되는 팽창 시스템.
  21. 제 12 항에 있어서, 상기 개시제는 전자 스퀴브를 포함하는 팽창 시스템.
  22. (a) 팽창성 부품과,
    (b) 팽창 가스를 발생시키기 위해 상기 팽창성 부품 내에 분포된 장입물과,
    (c) 상기 팽창성 부품 둘레에 배치된 부가의 가스 발생 물질 층과,
    (d) 상기 팽창성 부품 내의 장입물과 추가의 가스 발생 물질의 층을 둘러싸는 외장과,
    (e) 상기 장입물을 점화시키기 위한, 상기 장입물과 접촉 상태인 개시제와, 그리고
    (f) 상기 팽창성 부품의 전개를 개시하기 위해 상기 개시제에 전기 접속된 개시 장치를 포함하며,
    상기 개시제는 상기 점화 장치로부터의 신호에 반응하여 점화되며, 상기 장입물을 점화시키고, 상기 팽창성 부품을 팽창시키는 팽창 가스를 발생시키는 팽창 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 분산 장입물은 발화 물질로 제조된 일체식 블록인 팽창 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 분산 장입물은 암모늄, 구아디늄, 및 데카하이드로데카보릭 산의 트리아미노구아디늄 염으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 팽창 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 장입물은 아지드화 나트륨, 질산 칼륨, 및 마그네슘으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 더 포함하는 팽창 시스템.
  26. 제 22 항에 있어서, 상기 장입물은 폴리머 바인더를 포함하는 팽창 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 폴리머 바인더는 플루오르엘라스토머, 교차결합된 폴리부타디엔 러버, 교차결합된 폴리아크릴 러버, 교차결합된 폴리우레탄 엘라스토머, 및 폴리비닐 알코올/아세테이트로 구성된 군으로부터 선택된 팽창 시스템.
  28. 제 22 항에 있어서, 상기 장입물은 활성 가스 발생 폴리머를 포함하는 팽창 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 활성 가스 발생 폴리머는 글리시딜 니트레이트 폴리머, 글리시딜 아지드 폴리머, 폴리테트라졸, 폴리트리아졸, 니트로셀룰로오즈, 디니트로폴리스틸렌, 니트레이트화 폴리부타디엔, 및 니트레이트화 폴리에테르로 구성되는 군으로부터 선택된 팽창 시스템.
  30. 제 22 항에 있어서, 상기 장입물은 활성 추진제를 포함하는 팽창 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 활성 추진제는 부탄에트리올 트리니트레이트, 펜타에리트리톨 테트라니트레이트, 시클로트리메틸렌 트리니트라아민, 시클로테트라메틸렌 테트라니트라아민, 메트리올 트리니트레이트, 트리니트로톨루엔, 니트로글리세린으로 구성되는 군으로부터 선택되는 팽창 시스템.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 활성 추진제는 헥사니트로스틸벤 및 디피크라미드로 구성되는 군으로부터 선택되는 팽창 시스템.
  33. 제 30 항에 있어서, 상기 활성 추진제는 금속 및 무기 산화제의 혼합물인 팽창 시스템.
  34. (a) 제 1 복수의 섹션을 갖는 팽창성 부품과,
    (b) 상기 팽창성 부품을 팽창시키도록 팽창 가스를 발생시키기 위한, 상기 제 1 복수의 섹션과 동일하거나 적은 상기 팽창성 부품의 제 2 복수의 섹션 내부에 적층식 섹션 장입물로서 분포된 장입물과,
    (c) 상기 섹션 장입물을 점화시키기 위한, 상기 섹션 장입물과 접촉 상태인 하나 이상의 개시제로서, 상기 섹션 장입물 각각이 상기 하나 이상의 개시제 중의 하나 이상과 접촉 상태인 하나 이상의 개시제와, 그리고
    (d) 상기 팽창성 부품의 전개를 개시하기 위한, 상기 하나 이상의 개시제 각각에 전기 접속된 활성체를 포함하며,
    상기 하나 이상의 개시제의 각각은 상기 활성체로부터의 하나 이상의 신호에 반응하여 점화되고, 상기 장입물을 점화시키며, 상기 팽창성 부품을 팽창시키는 팽창 가스를 발생시키는 팽창 시스템.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 섹션 장입물 각각과 개별적으로 접촉하는 개시제를 포함하며, 상기 개시제로부터 상기 섹션 장입물까지의 접촉부가 장입물 스트립을 포함하는 팽창 시스템.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 장입물 스트립은 상기 섹션 장입물의 점화를 연속적으로 개시하도록 구성된 팽창 시스템.
  37. 제 34 항에 있어서, 상기 하나 이상의 개시제는 다수의 개시제이며, 상기 섹션 장입물의 각각은 상기 섹션 장입물에 할당된 개시제와 접촉해 있는 팽창 시스템.
  38. 제 37 항에 있어서, 각각의 개시제는 다른 개시제와 무관하게 점화되는 팽창 시스템.
  39. 제 37 항에 있어서, 상기 개시제는 상기 팽창성 부품의 섹션의 전개을 위한 소정의 순서에 따라 점화되는 팽창 시스템.
  40. 제1항, 제12항, 제22항, 또는 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분포된 장입물은 급격하게 연소되는 것인 팽창 시스템.
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