KR19980702167A - 가스발생 조성물에 의해 동력을 받는 승객 억제 시스템 - Google Patents

Abstract

(i) 니트로구아니딘; (ii) 산화제; (iii) 실리콘 또는 알루미늄 산화물, 실리콘 및 알루미늄의 혼성 산화물, 또는 실리케이트를 포함하는 가스발생 조성물을 포함한 승객억제 시스템이 발표된다. 이 시스템은 에어백 또는 좌석벨트 사전 장력기를 포함할 수 있다.

Description

가스발생 조성물에 의해 동력을 받는 승객 억제 시스템

승객 억제 시스템은 현재 널리 사용되고 있다. 전형적인 시스템은 팽창성 에어백 및 안전 벨트 사전 장력기이다. 두 경우에 충돌시 급속히 가스를 발생할 수 있는 조성물이 필요하다. 에어백의 경우에 조성물은 백을 팽창시켜야 하며 안전 벨트 사전 장력기의 경우에 사전 장력 메카니즘을 작동시킬 추진력을 제공해야 한다. 이러한 조성물은 일반적으로 연소성이어서 전기적 또는 기계적으로 개시된 점화기를 수단으로 연소된다.

각종 가스발생 조성물이 여태까지 제안되었으며 그중 나트륨 아지드 기초 조성물, 단일 또는 이중 기초 추진제 조성물, 아미노테트라졸 기초 조성물이 언급될 수 있다. 그러나 사실상 이들 조성물중 어느 것도 완전히 만족스러운 것은 아니다.

나트륨 아지드 기초 조성물은 50중량%만이 질소 가스를 발생하고; 나머지 50중량%는 예컨대 에어백 팽창에 기여하지 못하므로 뜨거운 가스 스트림으로부터 여과되어야 하는 입자성 고형 생성물이다. 나트륨 아지드 자체는 매우 독성이며 제조하는데 비용이 많이 들며 처리하기가 곤란하다. 그러나 발생된 추진 가스가 주로 질소이고 저독성이므로 널리 사용된다.

단일 및 이중 기초 추진제는 고온에서 저장시 제한된 유용수명을 가진다. 그러므로 예컨대 미국 및 오스트레일리아의 사막지대와 같은 뜨거운 기후에서 추진되는 차량에 설치된 에어백에 니트로셀룰로오스를 포함한 추진제를 사용하는 것에 대한 관심이 고조되었다. 왜냐하면 이들 추진제는 15년 서비스 수명을 제공할 수 없기 때문이다. 추가로 일산화탄소가 연소 생성물 중량의 33%를 차지하며 이 가스는 독성이 크다. 그러나 단일 및 이중 기초 추진제는 99.5중량% 이상이 가스로 전환되므로 고형 생성물을 여과시킬 설비가 불필요하다는 주장점을 가진다.

아미노테트라졸 및 이의 유도체에 기초한 조성물(예컨대, 5-아미노테트라졸)은 안정성 면에서 단일 및 이중 기초 추진제, 독성면에서 나트륨 아지드에 비해서 우월하다. 가스로의 전환율은 약 60 내지 70중량%이며 대개의 가스가 질소이며 일산화탄소는 거의 없다. 그러나 10%까지가 이산화탄소이다. 이러한 조성물은 나트륨 아지드 조성물보다는 더 적은 비율의 입자성 고형 연소생성물을 발생하지만 단일 또는 이중 기초 추진제에 비해서는 고형 생성물이 더 많이 발생된다. 그러나 아미노테트라졸의 제조비용은 매우 높으므로 이의 장점이 이 측면을 극복하기에 충분치 않다.

위의 설명으로부터 연소시 가스로 전환되는 중량비율이 높으며 장시간 동안 상승된 온도에서 안정적이며 비교적 저렴하게 제조, 취급 및 처리될 수 있으며 저독성을 연소생성물을 발생하는 저독성의 가스 발생 조성물에 대한 필요가 있음은 명백해진다.

발명의 요약

본 발명에 따르면 승객 억제 시스템에서 사용하는 니트로구아니딘 함유 안정한 가스 발생 조성물이 제공된다.

본 발명은 다음으로 구성된 가스 발생 조성물을 포함한 승객 억제 시스템을 제공한다:

(i) 니트로구아니딘;

(ii) 산화제;

(iii) 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물, 실리콘 및 알루미늄의 혼성 산화물, 또는 실리케이트.

본 발명 조성물의 니트로구아니딘 성분(i)은 Picrite 또는 NQ로 구매가능하다. 니트로구아니딘 성분은 길고 얇고 결정성 바늘을 포함하는 알파형으로 사용된다. 물론 이 성분은 비교적 독성이 낮고 저렴하게 제조될 수 있다.

본 발명 조성물에 사용된 산화제 성분(ii)은 역시 독성이 낮으며 저독성 연소생성물을 발생한다. 적당한 산화제로는 질산염, 특히 금속의 질산염, 특히 알카리금속 및 알카리 토금속의 질산염, 특히 나트륨, 칼륨 및 스트론튬 질산염이 있다.

과염소산 칼륨과 같은 다른 산화제가 금속질산염과 조합으로 또는 단독으로 사용될 수 있다.

비스무드, 바륨, 바나듐 및 크롬염을 포함하는 산화제는 이들 화합물 자체 또는 이들의 연소생성물의 독성 때문에 선호되지 않는다.

조성물의 성분(iii)은 실리콘 또는 알루미늄의 산화물, 실리콘 및 알루미늄의 혼성 산화물, 또는 실리케이트를 포함한다. 그중 산화제 성분의 연소로 발생된 산화물과 반응하여 실리케이트, 알루미네이트, 또는 이의 혼성 화합물을 형성하는 것이 선호된다. 제 3 성분으로 적합한 화합물로는 실리카, 알루미나, 실리코알루미네이트, 규조토 고형물 및 실리케이트 함유 광물이다. 제 3 성분은 미분 상태로 존재한다.

본 발명의 조성물은 조성물 총중량에 대해서 50 내지 67중량%의 니트로구아니딘, 30 내지 45중량%의 산화제, 및 3 내지 5중량%의 실리콘 및/또는 알루미늄 함유 화합물로 구성된다.

본 발명의 조성물은 비교적 비독성이며 78중량% 이상이 가스로 전환되며 가스의 0.02% 미만이 일산화탄소이다. 선호되는 조성물은 예컨대 200℃까지의 상승된 온도에서 안정적이다.

본 발명에 따른 승객 억제 시스템은 자동차 안전용 에어백 또는 좌석 벨트 사전 장력장치이다.

본 발명은 가스 발생 조성물에 의해 동력을 받는 승객 억제 시스템에 관계한다.

도 1 은 좌석벨트 사전장력기 추진장치 형태로 본 발명에 따른 승객 억제 시스템의 구체예를 측면도로 보여준다.

도 2 는 도 1 사전장력기의 평면도이다.

도 3 은 작동모드를 보여주기 위해서 일부가 절취된 도 1 및 도 2 사전장력기의 확대된 측면도이다.

도 4 는 작동모드를 보여주기 위해서 일부가 절취된 도 1 내지 도 3 사전장력기의 단부 정면도이다.

도 5 는 도 1 내지 도 4 에 도시된 사전 장력기의 가스발생 장치의 단면도이다.

도 6 은 에어백용 팽창기 조립체 형태로 본 발명에 따른 승객 억제 시스템의 또다른 구체예를 보여준다.

* 부호설명

1...사전장력기 2...곡선 압력관

3...드라이브 휘일 4...샤프트

5...가스발생장치 6...점선

7...개방된 측부채널 8...억제부재

9...챔버 10...패널

11...금속볼 12...오목부

13...연소가스 발생 조성물 14...내압 플러그

15...단부 16...펠트 플러그

17...발포물 21...팽창기 어셈블리

22...하우징 23...플랜지

24...조성물 펠렛 25...점화기

26...전선 27, 28...클램핑 표면

29...캡부재 30...필터

도 1 에서 사전장력기(1)는 샤프트(4)에 부착된 드라이브 휘일(3) 주위로 감긴 곡선 압력관(2)을 포함한다. 압력관(2)은 드라이브 휘일(3)의 축에 대해 편심이 되게 장착되며 휘일보다 약간 더 큰 곡률직경을 가진다. 관(2)은 가스발생장치(5)를 에워싸는 캡이 위치한 폐쇄단부를 가지며 이의 개방단부는 점선(6)으로 도시되며 개방된 측부 채널(7)을 형성한다. 채널(7)의 단부에 돌출한 억제 부재(8)가 있다. 도 2 에서 도시된 바와 같이 곡선 압력관(2)은 드라이브 휘일(3) 주위로 약 1½ 회전을 한다. 사전 장력기는 좌석벨트 수축기 하우징 일부 또는 전체를 포함할 수 있는 수집 챔버(9)내에 있으며 챔버(9)는 내부를 볼 수 있도록 투명한 패널(10)을 가진다.

작동중인 사전 장력기를 보여주는 도 3 에서 금속 볼(11) 열이 압력관(2)의 채널(7)을 따라 통과함이 도시된다. 압력관(2)내에는 이러한 볼(11)이 30 내지 50개 있다. 볼(11)은 관(2)의 내경보다 약간 작은 직경을 가지며 관내부에서 자유롭게 움직일 수 있다. 드라이브 휘일(3) 주변에는 인접한 볼(11)이 오목부내에 위치될 때 볼의 표면이 맞닿도록 하는 거리만큼 떨어진 일련의 오목부(12)가 있다. 이러한 배열은 좌석 벨트 수축기(도시 안된)의 감는 릴(reel)에 부착된 드라이브 샤프트(4)를 보여주는 도 4 에서도 도시된다.

도 5 는 가스발생장치(5)를 세부를 보여준다. 본 발명에 따른 연소가스발생 조성물(13)(실시예의 조성물 1)이 압력관(2)의 단부(15)에 굳게 장착된 내압 플러그(14)속에 충진된다. 연소 조성물(13)은 감속센서(도시 안된)에 의해 활성화된 전자 점화기(도시 안된)에 의해 연소된다. 펠트 플러그(16)가 압력관(2)의 단부(15)에 위치되어 일렬의 볼(11) 이동에 대한 제한 부재로서 작용한다.

사전 장력기의 정지 또는 비활성 위치에서 볼(11)은 볼이 삽입된 후 압력관(2)내에 주입되며 볼(11)을 압력관에 유지하기 위해서 고형화되는 강성 발포물(17)에 의해 압력관(2)내에 한정된다. 플러그(16)는 발포물이 연소 조성물과 반응하는 것을 방지한다. 관(2)내에 유지된 볼(11)을 사용하여 드라이브 휘일(3)과 샤프트(4)는 좌석 벨트 수축기의 감는 릴과 함께 자유 회전할 수 있다. 볼 유지수단은 부서지기 쉬운 플러그나 볼이 압력관으로부터 방출될 때 압축되는 스프링 수단을 포함할 수 있다.

절박한 충돌시 감속 센서는 전자 점화기를 활성화시켜서 연소가스 발생 조성물(13)을 폭발시킨다. 조성물(13)에 의해 발생된 가스의 부피는 펠트 플러그(16)를 변위시키고 압력관(2)을 따라 상당한 속도로 일렬의 볼(11)을 추진시키기에 충분하다. 볼이 개방 채널(7)에 도달할 때 드라이브 휘일(3)상의 오목부와 접촉하여 드라이브 휘일(3)과 드라이브 샤프트(4)를 고속으로 회전시킨다. 드라이브 샤프트는 필요한 정도로 좌석벨트의 수축을 야기시키는 좌석벨트 수축기의 감기 릴을 회전시킨다.

볼의 경로는 드라이브 휘일(3) 원주에 대해 접선방향이고 볼이 움직일 때 개방 채널(7)의 단부에서 억제 부재(8)와 접촉하게 되고 상당히 감속된다. 이것은 볼이 수집 챔버(9)의 벽을 손상시키는 것을 막아준다. 사전 장력기는 수집 챔버(9)를 포함하는 좌석벨트 수축기 하우징내에 위치되며 볼이 개방채널(7)에서 방출될 때 사전 장력기가 활성화되었는지 여부를 시각적으로 알아볼 수 있도록 투명한 패널(10)을 통해 관측될 수 있는 하우징 저부에 수집된다. 사용후 볼은 회수되어 적절한 연소 조성물의 새로운 충진으로 재사용될 수 있다.

최종 볼이 드라이브 휘일(3)의 원주를 떠난 후에 드라이브 휘일 상에 작용하는 힘은 더 이상 없으며 이후에 좌석벨트 수축기 잠금장치에 의해 제위치에 잠겨진다. 차량이 정지하게 될 때 좌석벨트 수축기 잠금장치는 해제되고 좌석벨트는 다시 정상대로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 승객 억제 시스템의 또다른 구체예가 에어백용 팽창기 어셈블리를 도시한 도 6 에 나타난다.

팽창기 어셈블리(21)는 일반적으로 일체형 주변 플랜지(23)를 가지는 원통형 하우징(22)을 포함한다. 플랜지(23)는 자동차 계기판, 핸들 또는 핸들 칼럼에 부착하기 위한 수단(도시 안된)을 가진다. 하우징(22)내에 조성물 펠렛(24)이 충진되고 점화기(25)가 하우징(22)내에 밀봉된다. 전선(26)이 점화기(25)에 연결된다. 플랜지(23)는 되돌아가서 에어백 장착부의 가장자리(도시 안된)가 파지되는 제 1 및 제 2 파지 표면(27, 28)을 제공한다. 에어백은 명료함을 위해 생략되었지만 접혀져서 플랜지에 파지되어 팽창기 어셈블리와 기밀식 밀봉이 된다.

하우징(22)상에 스커트형 입자 환형 필터(30)가 제공되는 캡부재(29)가 장착된다. 필터(30)와 캡부재(29)는 하우징(22)에 굳게 고정되며 작동시 에어백 입구에 위치된다.

작동시 급속한 감속이 탐지될 때 점화기(25)를 전기적으로 활성화시키는 전기 제어장치(도시 안된)에 전선이 연결된다. 점화기(25)는 많은 양의 가스를 신속히 발생시키는 조성물 1 의 펠렛을 연소시킨다. 가스는 입자 필터(30)를 통해 에어백으로 들어가 급속한 팽창을 일으킨다.

본 발명은 앞선 구체예의 세부사항에 국한되지 않으며 본 명세서(청구범위, 요약 및 도면을 포함한)에 발표된 신규한 특성의 조합에도 연장되며 발표된 방법의 단계의 조합에도 확장된다.

본 발명에 따른 가스 발생 고체 조성물은 혼합기에서 58.1중량% 니트로구아니딘, 37.9중량% 질산나트륨 입자, 및 4중량% 실리카를 혼합함으로써 제조된다(조성물 1). 이 조성물은 6달 동안 105℃에서 안정적이다.

컴퓨터 모델링 실험은 조성물 1 의 성질이 연소시 다음과 같다고 예측한다:

가스 발생률 : 29.8 몰/그램

고형 생성물 중량비 : 21.5%

가스로의 전환율 : 78.5%

밀도 : 1.9g/cc

컴퓨터 모델링 실험은 조성물 1 의 가스성 연소생성물(몰비)이 다음과 같다고 예측한다:

일산화탄소 : 0.00025

이산화탄소 : 0.15446

수소 : 0.00024

수증기 : 0.35794

질소 : 0.43337

Claims (14)

1. (i) 니트로구아니딘; (ii) 산화제; (iii) 실리콘 또는 알루미늄의 산화물, 실리콘 및 알루미늄의 혼성 산화물, 또는 실리케이트로된 가스발생 조성물을 포함하는 승객 억제 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 산화제가 금속 질산염을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 산화제가 알카리 금속 질산염을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
4. 앞선 청구항중 한 항에 있어서, 성분(iii)이 실리카를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
5. 앞선 청구항중 한 항에 있어서, 성분(iii)이 미세 분할된 상태로 존재함을 특징으로 하는 시스템.
6. 앞선 청구항중 한 항에 있어서, 가스발생 조성물이 조성물 총중량에 대해서 50 내지 67중량% 니트로구아니딘; 30 내지 45중량% 산화제; 3 내지 5중량%의 실리콘 또는 알루미늄 함유 화합물을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
7. 앞선 청구항중 한 항에 있어서, 가스발생 조성물이 니트로구아니딘, 질산 나트륨 및 실리카를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
8. 앞선 청구항중 한 항에 있어서, 실시예에 기술된 가스발생 조성물을 포함하는 시스템.
9. 명세서에서 기술된 가스발생 조성물을 포함하는 승객 억제 시스템.
10. 제 9 항에 있어서, 청구범위 제 1 항 내지 제 9 항중 한 항에 따로 가스발생 조성물을 포함하는 시스템.
11. 제 9 항 또는 10 항에 있어서, 가스발생 조성물이 가스발생 조성물에 의해 팽창될 에어백에 연결된 팽창기 어셈블리내에 포함됨을 특징으로 하는 시스템.
12. 명세서에 기술된 승객 억제 시스템.
13. 니트로구아니딘을 포함한 가스발생 연소조성물과 에어백을 포함하여 에어백이 팽창되는 승객 억제 시스템.
14. 니트로구아니딘을 포함한 가스발생 조성물을 포함한 에어백용 팽창기 어셈블리를 포함한 승객 억제 시스템.