KR100746187B1 - 컴팩트 듀얼 노즐 에어백 팽창기 - Google Patents

Abstract

차량 충돌의 경우에 에어백을 팽창시키기 위한 다중 레벨 출력의 팽창기(10)는 하우징과, 그 내부에 제1 및 제2연소실(18,20)을 한정하기 위하여 상기 하우징 내에 배치된 벽부를 구비한다. 제1개시부(30)와 제1추진체는 제1연소실(18) 내부에 배치되고, 제2개시부(32)와 제2추진체는 제2연소실(20) 내부에 배치된디. 상기 하우징은 제1연소실(18)과 연락하는 제1노즐(22)과, 제2연소실(20)과 연락하는 제2노즐(26)을 구비한다. 제1 및 제2개시부(30,32)는 개별적으로, 동시에 또는 차량 충돌의 성질에 따라 다른 비율과 레벨로 에어백을 팽창시키기 위하여 시간의 연속으로 불이 붙을 수 있다. 또한, 상기 팽창기 구성요소의 조립방법이 기술되고 개시되고 있다.

에어백, 팽창기

Description

컴팩트 듀얼 노즐 에어백 팽창기{Compact dual nozzle air bag inflator}

본 발명은 통상 에어백 또는 이와 같은 종류의 것을 위한 팽창기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선택적으로 다른 비율과 레벨(level)로 가스를 방출하고, 그럼으로써 에어백이 서로 다른 센서 입력에 따라 서로 다른 출력 레벨로 전개될 수 있는 컴팩트 듀얼 노즐 팽창기에 관한 것이다.

최근에 승객의 크기, 위치, 좌석 벨트의 사용 및 충돌시 차량의 속도와 같은 변수에 따라서 에어백 구속 시스템(air bag restraint system)과 같은 안전장치의 팽창 비율과 양을 제어할 수 있는 것에 대한 요청이 존재하여 왔다.

최적의 점유자 보호를 제공하기 위하여, 출력의 서로 다른 레벨이 에어백 팽창기로부터 요구된다. 예를 들면, 크고 벨트를 맨 사람의 고속 충돌에서는 최적의 구속을 제공하기 위하여 에어백의 가득 차고 신속한 팽창이 요구된다. 작은 크기의 점유자 또는 심지어 자리를 이탈한 점유자의 저속 충돌에 있어서는 점유자를 의도치 않게 손상하지 않도록 하기 위해 더 낮고 더 느린 팽창 비율이 요구된다. 그러나, 여전히 적당한 구속의 효과를 내기 위해서는 충분한 팽창을 제공한다.

듀얼 레벨 또는 가변의 출력 기능을 위해 의도된 최근에 이용 가능한 에어백 팽창기에 있어서, 성능은 주로 하나의 디퓨져(diffuser)를 공유하는 두 개의 개별 적인 팽창기들 또는 공통의 압력용기 내에 하나의 공통 노즐을 공유하는 개별적인 추진실(propellant chamber)들로 구성된 팽창기에 의해 달성된다.

두 개의 개별적인 팽창기를 사용하는 것은 거의 모든 구성요소가 두 배가 되기 때문에 크고, 무거우며, 비용이 많이 드는 디자인이 되도록 한다. 예를 들면, 두 개의 구별되는 압력용기가 있는데, 상기 압력용기는 여분의 폐쇄부, 밀봉부, 및 일부 경우에 있어서 디퓨져를 가진다. 게다가, 두 개의 팽창기를 공통의 플랫폼(platform)에 고정시켜야 하는 부가적인 요구가 존재하며, 이것은 다시 제작에 있어서의 비용, 무게 및 복잡성을 증가시킨다.

그러한 설계의 한가지 이점은 두 개의 팽창기 각각에 대해 객별적인 노즐을 작동시키는 능력이다. 이 것은 훨씬 더 실용적이고 반복할 수 있는 성능을 가지면서 요구되는 출력 레벨에 따라서 서로 다른 시간에 팽창기를 작동하는 데 있어서의 탄력성을 제공한다. 각 노즐은 각 가스 발생기에 존재하는 특정된 추진체의 구성을 위하여 최적화된다. 다른 기하학적 구조, 연소율 및 조성을 가진 하나의 추진체는 팽창기의 성능을 최적화하기 위하여 다른 하나의 추진체와는 독립적으로 사용될 수 있다.

하나의 공통 압력용기 속에 둘러싸인 개별적인 추진실을 가지는 두 번째 접근은 좀 더 효율적인 패키징(packaging)이 되도록 하며, 구성요소들이 두 개의 추진체에 의해 공유된다면 비용이 감축되도록 한다. 그러나, 그러한 구조의 주요 불이익은, 그들이 일반적으로 모든 팽창기 출력 구성을 위하여 하나의 공통 노즐을 공유한다는 점이다. 예를 들면, 두 개의 추진실의 동시 연소를 요구하는 고출력 팽 창기의 전개는 하나의 노즐 구조로부터 팽창기 가스 모두를 분출할 것이다. 이러한 노즐은 일반적으로 설계 제한 내에서 작동 압력을 유지하기 위하여 최대 출력 조건에 대해 최적화되어 있다.

차량의 충돌 시나리오(scenario)에 따라, 최대 출력보다 작은 어떤 것을 요구하는 전개 조건, 즉 두 개의 추진체의 시차를 둔 연소 또는 단지 하나의 추진체의 연소가 시작될 수 있다. 노즐은 최대 출력에 대해 최적화 되었기 때문에, 이러한 축소된 출력 성능은 최적에 미치지 못하며, 종종 열악한 반복성을 야기하는 저 연소 압력 때문에 특히 전 온도 범위를 거쳐서 출력 성능은 최적에 미치지 못한다. 하나의 노즐에 의해 넓은 범위의 성능을 수용할 수 있는 신축성은 매우 제한된다. 아모늄 나이트라이드(ammonium nitride) 조성에 기초한 것과 같은 압력에 민감한 "고 경사(high slope)"의 추진체 사용에 의해 문제는 더욱 악화된다.

결과적으로, 에어백 또는 이와 같은 종류의 것을 위하여, 효율적인 가격, 저 중량, 컴패트(compact)하고 간단한 다중 레벨의 팽창기에 대한 요구가 있다. 이러한 요구는 본 발명의 새롭고 개선된 팽창기에 의해 만족된다.

그러므로, 종래 기술의 부이익을 극복하고, 작동 중에 신뢰성이 있고 효율적인 가격, 저 중량, 컴팩트하고 간단한 다중 레벨의 팽창장치를 제공하는 것이 본 발명의 일 목적이다.

본 발명의 또 다른 목적은 두 개의 가스 발생기를 가지고 개별적으로, 동시에 또는 충돌이나 이와 같은 종류의 것으로부터 발생하는 센서 입력에 따라서 서로 다른 비율로 에어백의 팽창에 영향을 주기 위해 시간의 연속으로 발생기의 점화를 허용하는 다중 레벨의 팽창기를 제공하는 것이다.

완전히 독립적인 점화기와 노즐을 가지는 두 개의 개별적이고 구별되는 추진실을 제공하기 위하여 공통의 압력용기를 이용하는 다중 레벨의 팽창기를 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

파이로(pyro) 유형 또는 하이브리드(hybrid) 유형이 될 수 있는 그러한 다중 레벨의 팽창기를 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다

더욱이, 본 발명의 또 다른 목적은 구조에 있어서 간단하고 조립품의 비용과 크기를 최소화하기 위하여 쉽게 조립할 수 있는 그러한 다중 레벨의 팽창기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다양한 목적들은, 에어백과 같은 차량 안전 구속장치를 팽창시키기 위한 다중 레벨의 팽창장치를 제공함으로써 달성되는데, 상기 팽창장치는 독립적인 점화기들을 가지는 두 개의 개별적이고 구별되는 추진실을 제공하도록 구성된 공통의 압력용기를 구비한다. 연소가스는 연소실들 사이를 서로 연락하지 않으며, 상기 연소실들은 단독 단계의 팽창기에 상당하는 크기와 중량을 유지하는 개별적인 팽창기로 작용한다. 가스는 잉여의 구성요소를 최소화하기 위해, 각 실에 있는 개별적인 노즐로부터 공통의 디퓨져와 스크린 조립체로 배출된다. 상기 팽창기는 가변 출력의 파이로 팽창기 또는 본 질적으로 같은 구성을 갖는 가변 출력의 하이브리드 팽창기로 구성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 다중 레벨 팽창기의 제1구현예의 단면도;

도 2는 본 발명의 다중-레벨 팽창기의 제2구현예의 단면도; 및

도 3a 내지 도 3e는 서로 다른 조립단계에서 본 발명의 다중-레벨 팽창기의 구성요소의 단면도이다.

도 1은 전-파이로(all-pyro) 또는 직접 팽창(direct inflation) 유형의 본 발명의 에어백 팽창기(10)의 첫 번째 구현예이다. 일반적으로 팽창기(10)는 저부 하우징부 또는 저부 압력용기부(12)와, 저부 하우징부 또는 저부 압력용기부(12)에 결합된 상부 하우징부 또는 상부 압력용기부(14), 및 서로 개별적인 제1연소실(18)과 제2연소실(20)을 한정하기 위해 저부 및 상부 하우징부(12,14)에 결합된 중앙부 또는 벽부(16)를 구비한다.

상부 하우징부(14)는 제1노즐(22)과 제1연소실에 인접하는 제1파열 디스크(24), 및 제2노즐(26)과 제2연소실(20)에 인접하는 제2파열 디스크(28)를 구비한다. 제1개시부(30)는 저부 하우징부(12)에 장착되고 제1연소실(18) 안에 배치된다. 유사하게 제2개시부(32)는 저부 하우징부(12)에 장착되고 제2연소실(20) 안에 배치된다. 개시부(30,32)는 각각 슬리브들(34,36)들에 의한 것과 같이 적당한 방법으로 저부 하우징부(12)에 결합된다. 적절한 구성의 제1 및 제2개시부 커넥터 또는 단축 클립(38,40)은 각각 리테이너(40,42)에 의하는 것과 같은 적절한 방법으로 저부 하우징부(12)의 저부에 결합된다.

디퓨져(46)는 상부 하우징부(14) 위로 장착되고 거기에 고정되거나 저부 하우징부(12)에 고정된다. 스크린/히트 씽크(48)는 디퓨져(48) 내부에 장착될 수 있다. 디퓨져(48)와 스크린/히트 씽크(48)는 적당한 구성일 수 있다.

적절한 제1추진체(50)는 제1연소실 내부(18)에 작은 알약 형태 또는 다른 원하는 형태로 배치된다. 유사하게, 적절한 제2추진체(52)는 제2연소실 내부(20)에 작은 알약 형태 또는 다른 원하는 형태로 배치된다. 제1 및 제2추진체(50,52)는 팽창기의 요구되는 작동에 따라 같거나 또는 다를 수 있다.

팽창기(10)의 작동에 있어서, 자동차의 충돌 또는 이와 같은 종류의 것을 감지하자마자 제1개시부(30) 및/또는 제2개시부(32)는 각각 제1연소실(18) 및/또는 제2연소실(20) 내에서 가압된 가스를 발생하기 위해 제1추진체(50) 및/또는 제2추진체(52)를 점화하도록 불이 붙는다. 제1연소실(18) 내부의 가스 압력이 소정값을 초과할 때, 제1파열 디스크(24)는 제1노즐(22)을 통해 가스가 흐르도록 작용하고 디퓨져(46)가 그 디퓨져에 결합된 에어백(미도시)을 팽창시키기 위해서 파열된다. 유사하게, 제2연소실(20) 내부의 가스 압력이 소정값을 초과할 때, 제2파열 디스크(28)는 제2노즐(26)을 통해 가스가 흐르도록 작용하고 디퓨져(46)가 그 디퓨져에 결합된 에어백(미도시)을 팽창시키기 위해서 파열된다.

차량 충돌과 승객의 크기 및 위치와 같은 다른 변수들에 따라, 단지 제1개시부(30)만 불이 붙거나, 단지 제2개시부(32)만 불이 붙거나. 또는 제1 및 제2개시부(30,32)기 동시에 불이 붙거나 또는 에어백 팽창의 서로 다른 비율과 레벨을 달성하기 위해 시간의 연속으로 불이 붙을 수 있다.

팽창기(10)는 구조에 있어서 컴팩트하고 단순하며. 이 때문에 중량이 가볍다는 것을 알 수 있을 것이다. 상기 팽창기는 완전히 독립적인 노즐(22,26)을 각각 가지는 두 개의 개별적이고 구별되는 연소실(18,20)를 제공하기 위해 저부 및 상부 하우징부 또는 저부 및 상부 압력 용기(12,14)를 사용한다. 연소 가스는 제1연소실(18)과 제2연소실(20)사이에 서로 연락하지 않으며, 그것에 의해 단일 단계의 팽창기에 상당하는 크기와 무게를 유지하는 개별적인 팽창기들을 제공한다. 개별적인 노즐들(22,26)로부터 공통의 디퓨져(46)와 스크린/히트 씽크 안으로 배출되는 가스를 가짐으로써, 잉여의 구성요소는 최소화된다.

실증적인 일례로서, 저부 및 상부 하우징부 또는 저부 및 상부 압력 용기(12,14)와 중앙부(16)는, 바람직하게는 강철 또는 알루미늄 같은 적당한 금속으로 형성되며, 용접 또는 이와 유사한 종류의 것과 같은 적절한 방법으로 서로 결합된다. 단순한 구조 및 최소한의 부품수 때문에, 팽창기(10)는, 도 3a 내지 도 3e에 도시된 방법으로 쉽고 신속하게 제조될 수 있다.

첫 번째 단계로서, 제1 및 제2개시부(30,32)는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 저부 하우징부(12)상에 장착된다. 그 다음으로, 중앙부(16)가 내부에 위치되고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 점화기를 분리하기 위해 저부 하우징부(12)에 고정된다. 세 번째 단계로서, 제1 및 제2추진체(50,52)는, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2연소 실(18,20)내부에 각각 위치된다.

그 다음 단계에서, 상부 하우징부(14)는, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상부에 위치되고 저부 하우징부(12)와 중앙부(16)의 상부에 결합된다. 그 다음으로 디퓨져(46)와 스크린/히트 씽크(48)가, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상부에 장착되고 저부 및 상부 하우징부(12,14)에 고정된다.

도 2는 본 발명의 팽창기(10')의 하이브리드 유형의 제2구현예를 개시하며, 여기에서는 압력을 받는 아르곤(argon)과 불활성 기체가 제1 및 제2연소 실(18',20') 내부에 저장되어 있다. 하이브리드 팽창기(10')의 구조 및 작용은 지금부터 기술되는 차이를 제외하고 실질상 도 1에 도시된 전 파이로 팽창기(10)의 것과 동일하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1연소 실(18')와 중앙부(16')에 있는 빼기홀(60')을 통해 제2연소 실(20')에 압력을 받는 불활성 기체를 들여오기 위하여, 저부 하우징부(12')에는 공급홀(60')이 제공된다.

저부 하우징부(12')에 있는 홀(60')은 적절한 형태의 플러그(64')에 의해 닫혀진다. 하이브리드 팽창기의 작동에 있어서, 빼기홀(62')은 제1 및 제2연소 실(18',20') 사이에서 제1 및 제2추진체의 점화에 의해 발생되는 압축된 팽창 가스의 흐름을 최소화하기 위하여 충분히 작다.

팽창기(10,10')는 적당한 크기 및 형태가 될 수 있다. 바람직하게는, 저부 및 상부 하우징부 또는 저부 및 상부 압력용기(12,14 또는 12',14') 및 중앙부(16,16')는 실린더 형상이며, 중앙부의 상부는 강도의 목적과 또한 2차연소 실(20')를 한정할 목적으로 위쪽과 바같쪽으로 연장된다. 하이브리드 팽창기(10')에서 압력하에서 저장된 불활성 기체 때문에, 그 것의 구성요소들은 전 파이로 팽창기(10)의 구성요소들에 비하여 구조에 있어서 다소 더 무거울 수 있다.

본 발명이 가장 실용적이고 바람직한 구현예가 되는 것으로 현재 간주되는 것과 관련하여 기술되었을 지라도, 본 발명은 개시된 구현예에 한정되는 것이 아니 라, 오히려 다양한 변형과 첨부된 청구항의 사상과 범위 내에 포함되는 동등한 배열에 미치도록 의도되었다는 것이 이해되어야 할 것이다.

본 발명은 에어백 등과 같은 차량용 안전장치에 사용될 수 있다.

Claims (13)

1. 차량 충돌 등의 경우에 에어백을 팽창시키는 것으로,

   하우징;

   서로 분리된 제1연소실과 제2연소실을 그 내부에 한정하기 위하여 상기 하우징의 내에 배치되는 벽부;

   상기 제1연소실 내부에 배치된 제1개시부 및 제1추진체;

   상기 제2연소실 내부에 배치된 제2개시부 및 제2추진체;

   연소가스를 상기 제1연소실로부터 에어백으로 유도하기 위하여 상기 하우징 내에 상기 제1연소실과 연락하는 제1노즐;

   상기 제1노즐과 상기 제1연소실과는 독립적으로 연소가스를 상기 제2연소실로부터 에어백으로 유도하기 위하여 상기 하우징 내에 상기 제2연소실과 연락하는 제2노즐;을 구비하며,

   상기 제1개시부와 상기 제2개시부는 차량 충돌의 성질에 따라 다른 비율과 레벨로 에어백을 팽창시키도록 시간의 연속으로 또는 개별적으로, 동시에 불이 붙고,

   상기 벽부는 고리형의 제1연소실에 의해 둘러싸인 실린더 형상의 2차연소실을 한정하는 실린더 형상의 중앙부로서, 상기 중앙부의 상부는 바깥쪽으로 및 위쪽으로 연장된 것을 특징으로 하는 다중 레벨 출력의 팽창기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 하우징 내에 상기 제1노즐 위로 장착된 제1파열디스크와, 상기 하우징 내에 상기 제2노즐 위로 장착된 제2파열디스크를 더 구비하며, 상기 제1 및 제2파열디스크는 상기 제1 및 제2연소실의 내부에서 소정의 압력에서 파열되도록 구성된 것을 특징으로 하는 다중 레벨 출력의 팽창기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 하우징은 함께 결합된 상부 하우징부와 저부 하우징부를 구비하며, 상기 제1 및 제2개시부는 상기 저부 하우징부에 장착되고, 상기 제1 및 제2노즐은 상기 상부 하우징부에 배치된 것을 특징으로 하는 다중 레벨 출력의 팽창기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 벽부는, 실린더 형상의 제2연소실과 상기 제2연소실에 둘러싸인 환상의 제1연소실을 한정하기 위하여, 상기 상부 하우징부에 결합된 상단부와 상기 저부 하우징부에 결합된 하단부를 구비하는 실린더 형상의 중앙부인 것을 특징으로 하는 다중 레벨 출력의 팽창기.
5. 제1항에 있어서,

   디퓨져가 상기 제1 및 제2 노즐에 근접하여 상기 하우징 상에 장착된 것을 특징으로 하는 다중 레벨 출력의 팽창기.
6. 제5항에 있어서,

   스크린 및 히트씽크가 상기 디퓨져 내부에 장착된 것을 특징으로 하는 다중 레벨 출력의 팽창기.
7. 제1항에 있어서,

   가압된 불활성 기체를 상기 제1연소실 안으로 들여오도록 하기 위하여 상기 홀이 하우징 내부에 제공되고, 상기 가압된 가스가 저속의 비율로 상기 제2연소실로 들어가도록 빼기홀이 상기 벽부에 위치된 것을 특징으로 하는 다중 레벨 출력의 팽창기.
8. 제7항에 있어서,

   상기 홀을 막기 위하여 상기 하우징 상에 플러그가 장착된 것을 특징으로 하는 다중 레벨 출력의 팽창기.
9. 직립의 측벽을 가지는 저부 하우징부, 상부 하우징부, 및 개별적인 연소실들을 내부에 한정하기 위해 상기 상부 하우징부 및 저부 하우징부 내부에 배치된 실린더 형상의 중앙부를 구비하는 다중 레벨 출력의 에어백 팽창기를 조립하는 방법으로서,

   간격을 두고 상기 저부 하우징부 상에 제1 및 제2개시부를 장착하는 단계;

   상기 저부 하우징부의 중앙부분 내부에 상기 중앙부를 위치시키며, 상기 제1 및 제2개시부를 분리시키고 상기 저부 하우징부의 측벽 내부에 제1 및 제2 연소실을 한정하기 위하여 상기 중앙부를 그 위치에 고정시키는 단계로서, 상기 제1연소실은 고리형이고 상기 중앙부를 둘러싸며, 상기 제2연소실은 상기 중앙부 내부에 배치되는 단계;

   상기 제1 및 제2 연소실 내에 제1 및 제2추진체를 위치시키는 단계;

   상기 저부 하우징부와 상기 중앙부 위로 상기 상부 하우징부에 제1 및 제2노즐을 위치시키며, 상기 제1노즐은 상기 제1연소실과 연락하고 상기 제2노즐은 상기 제2연소실과 연락하도록 상기 제1 및 제2노즐을 그 위치에 고정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 레벨 출력의 에어백 팽창기를 조립하는 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제1 및 제2노즐에 인접하는 상기 상부 하우징부 위로 디퓨져를 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 레벨 출력의 에어백 팽창기를 조립하는 방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 저부 하우징부, 상기 중앙부, 상기 상부 하우징부, 및 상기 디퓨져는 금속으로 만들어지고 용접에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 다중 레벨 출력의 에어백 팽창기를 조립하는 방법.
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