KR19990028544A - 이중챔버 비아지드 가스 제너레이터 - Google Patents

이중챔버 비아지드 가스 제너레이터 Download PDF

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KR19990028544A
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제임스 제이. 디사우텔
재니 엠. 바이텍
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진 에이. 테넌트
오토모티브 시스템즈 라보라토리, 인코포레이티드
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Abstract

가스 제너레이터(10)는 비아지드 가스발생제 입자(40,66)를 갖는 2개로 분리된 가스발생제 용기/연소 챔버(62,64)와, 제 1 연소 챔버(62) 내에 배치된 가스발생제 입자(40)만을 연소시키기 위해 점화장치(24)를 사용한다. 비아지드 가스발생제는 강제 대류 및/또는 열 전도에 의해 분리된 가스발생제 입자(66)를 계속해서 점화시키기에 충분한 열 에너지를 발생한다.

Description

이중챔버 비아지드 가스 제너레이터
발명의 배경
본 발명은 일반적으로 자동차 탑승자 보호 시스템의 에어백을 부풀리는데 사용되는 가스 제너레이터(gas generator)에 관한 것으로서, 보다 상세히는 낮은 초기 팽창(inflation)을 안전하게 얻을 수 있는 가변 팽창 진행속도 출력을 갖는 향상된 가스 제너레이터에 관한 것이다.
종래의 관련 기술에는 전개되지 않은 에어백으로 유체가 통하는 싱글 가스 제너레이터를 제공하는 모터 차량의 에어백을 전개하기 위한 팽창 시스템이 설명되어 있다. 가스 제너레이터는 일반적으로, 마치 가속-응답 관성 스위치 및 폭발 "도관"을 사용하는 것처럼, 감지된 차량 가속도가 미리 설정된 한계값을 초과할 때 에어백 점화 회로에 의해 작동된다.
종래의 싱글 가스 제너레이터 팽창 시스템은 에어백에 상대적으로 가깝게 위치된 탑승자를 위한 특수한 팽창시간을 얻기 위해 초기 가압/팽창 진행속도가 어그레시브(aggressive)하거나 빠른 초기 팽창을 제공하도록 설정된다는 단점이 있다. 그렇지만, 어그레시브하고 제어되지 않은 가압의 초기 진행속도는 탑승자가 부적당한 자리에 놓여진 상태에 있을 때 문제가 되었다. 보다 상세히는, 빠른 가압은 에어백이 탑승자를 상해하기 충분한 힘으로 탑승자와 부딪치게 할 수 있다.
지어트소스(Gioutsos)등의 미국 특허 제 5,400,487호는 어떤 주어진 탑승자 위치 및 어떤 충돌형식에 맞추어질 수 있는 가변 팽창 프로파일을 제공하도록 제어가능하게 점화되는 다수의 가스 제너레이터를 사용하므로서 상술한 문제점을 극복한 팽창 시스템을 지적하고 있다. 이 장치는 탑승자를 보호하기 위해 에어백 성능이 최대가 되도록 팽창 효율을 극적으로 향상시켰지만, 비용과 복잡성이 아주 높아졌다. 보다 상세히는, 복합 가스 제너레이터와 도관은 시스템의 비용을 상당히 추가하고, 점화 제어 회로는 다양한 점화 시간을 정밀하게 타이밍할 수 있는 복잡한 프로세서를 요구한다.
닐슨(Nilsson)의 미국 특허 제 5,009,855호에는 다른 체적을 갖는 연소 챔버가 2개의 부분으로 분리되도록 가스발생제 연소 챔버 내에 인서트(insert)를 위치시킨 가스 제너레이터를 지적하고 있다. 작동에 있어서, 점화장치는 연소 챔버의 제 1 부분을 통과하도록 가스발생제의 작은 부분을 초기에 점화하는 초기 화염을 발생시키고, 그 후 초기 화염은 인서트를 통과하여 연소 챔버의 마지막으로 가스발생제가 남아 있는 제 2 부분에 도달한다. 닐슨의 특허는 제 1 가스발생제 부분에 의해 발생된 가스량이 차량 시트에 부적당하게 놓인 탑승자에게 완만하게 압력을 가한 후 제 2 가스발생제 부분이 에어백을 가능한 가장 짧은 시간 내에 최대 체적으로 부풀린다는 것을 지적하고 있다.
닐슨의 특허에는 더 낮은 초기 팽창 진행속도를 발생시키는 가스 제너레이터 장치가 기술되어 있지만, 같은 점화장치의 초기 화염이 2개의 가스발생제 부분을 점화시키는데 사용되어야만 하기 때문에 정밀한 초기 진행속도가 오직 작은 정도로만 제어될 수 있다. 따라서, 낮은 초기 진행속도로 가변 팽창 가압을 안정되게 발생시킬 수 있는 가스 제너레이터가 여전히 필요하게 된다.
발명의 요약
따라서, 최고 팽창 압력과 팽창 시간을 희생하지 않으며 낮은 초기 진행속도의 가압을 최적으로 생산할 수 있는 자동차 에어백 팽창 시스템을 사용하기 위해 향상된 가스 제너레이터를 제공하는 것이 본 발명의 한 목적이다.
본 발명의 다른 목적은 분리된 제 2 비아지드 가스발생제 충전물을 전도로 점화시키는 제 1 비아지드 가스발생제 충전물의 연소를 사용하는 향상된 가스 제너레이터를 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면, 가변 출력 가스 발생 진행속도를 가진 가스 제너레이터는 일정 간격으로 이격된 다수의 어퍼츄어를 가진 하우징과, 하우징 내에 배치되고 다수의 어퍼츄어로 유체가 통하도록 배열된 제 1 가스발생제 챔버와, 하우징 내에 배치되고 다수의 어퍼츄어로 유체가 통하도록 배열된 제 2 가스발생제 챔버를 포함한다. 제 1 비아지드 가스발생제 충전물은 미리 설정된 연소 온도를 가진 제 1 챔버 내에 위치되고, 제 2 비아지드 가스발생제 충전물은 제 2 챔버 내에 위치된다. 점화장치는 오직 제 1 가스발생제 챔버로 초기 화염을 공급하기 위해 하우징 내에 위치되고, 초기 화염에 의한 제 1 충전물의 점화는 제 2 비아지드 가스발생제 충전물을 계속해서 열전도로 점화하는 열 에너지를 발생한다. 제 1 및 제 2 가스발생제 챔버의 분리는 하우징 내에 부착된 배리어(barrier)에 의해 이루어진다. 배리어는 초기 화염이 제 1 챔버에서 제 2 챔버로 통과하는 것을 방지한다.
본 발명은 첨부한 도면과 관련하여 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 읽음으로서 보다 더 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 2개의 가스발생제 챔버를 가진 인플레이터의 단면도
도 2는 도 1의 2-2선에 따른 단면도
도 3은 제 2 인플레이터 실시예의 단면도
도 4는 인플레이터 압력 곡선을 비교한 그래프
바람직한 실시예의 상세한 설명
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 에어백용 가스 제너레이터 또는 인플레이터(10)는 다수개의 가스배출 오리피스(14)가 제공된 알루미늄 단조물인 하우징(12)을 포함한다. 하우징(12)은 일단에 일체적으로 형성된 밀폐단부(16)를 가지고, 밀폐단(20)을 수용하기 위해 타단(20)이 개방되어 있다. 밀폐단(20)은 종래의 점화장치(24)를 수용하기 위해 중심 보어(22)를 가진다. 점화장치(24)에는 내장된 폭발 충전물의 전기 점화를 촉진하는 한 쌍의 전기 컨덕터(26,28)가 제공된다.
원통형 가스발생제 튜브(30)는 밀폐단(20)에 지지된 일단부(32)와 하우징(12)의 밀폐단부(16)에 의해 지지된 타단부(34)를 가진다.
가스발생제 튜브(30)에는 상대적으로 작은 다수개의 어퍼츄어(36)가 제공된다. 가스발생제 튜브(30)의 내부에는 가스발생제 튜브(30)의 내부에 배치된 다수의 비아지드 가스발생제 입자(40)를 통해 압력증가와 초기 화염 전파를 제어하는 파열 포일(38;burst foil)이 제공된다.
가스발생제 튜브(30)는 하나 또는 그 이상의 격자 와이어층을 포함하는 슬래그 스크린(42)에 의해 감싸여진다. 배플 튜브(44)는, 스크린(42)에서 외측 방사상으로 플리넘(46;plenum)을 한정하기 위해서, 슬래그 스크린(42)에 대하여 방사상으로 공간이 형성되게 가스발생제 튜브(30)에 겹싸여진다. 배플 튜브(44)에는 상대적으로 큰 다수의 어퍼츄어(48)가 제공되고, 최종 필터 스크린(50)에 의해 둘레가 감싸여진다.
가스발생제(40)에 의해 발생된 가스는 가스발생제 튜브의 어퍼츄어(36)를 통해 가스발생제 튜브(30)에서 배출되어, 슬래그 스크린(42)을 통과하고, 슬래그 스크린(42)과 배플 튜브(44)의 내벽 사이에 방사상으로 형성된 공간인 플리넘(46)으로 들어간다. 그 후, 가스는 배플 튜브(44)의 어퍼츄어(48)와 최종 필터 스크린(50)을 통과하도록 방사상 외측방향으로 유동하여 하우징(12)의 오리피스(14)를 통하여 배출된다.
본 발명에 따르면, 낮은 초기 가압은 가스발생제 챔버(62,64) 2개가 따로따로 형성되도록, 가스발생제 튜브(30)에 단단한 배리어(60)를 위치시키므로서 이루어진다. 배리어(60)는 챔버(64) 내에 배치된 가스발생제 입자(66)의 연소를 직접 일으키는 점화장치(24)에 의해 발생된 초기 화염의 통과를 방지하기 위한 메카니즘을 제공한다. 대신, 가스발생제 입자(40)의 연소에 의해 발생된 열은 강제 대류 및/또는 전도에 의해 가스발생제 입자(66)의 계속되는 연소를 지연시킨다. 보다 상세히는, 본질적으로 열 에너지는 높은 온도 챔버(62)에서 낮은 온도 챔버(64)로 어퍼츄어(36) 및 플리넘(46)과 같은 것을 거쳐 흐른다. 제 1 챔버(62) 내에 배치된 가스 발생제 입자가 비아지드 포뮬러(formula)로 이루어지기 때문에, 본질적으로 연소로 발생된 열량은 챔버(64) 내에 위치된 가스발생제 입자를 전도로 점화시키기에 충분할 만큼 높다. 종래의 아지드 가스발생제 혼합물은 점화장치(24)의 초기 화염으로부터 완전히 분리된 연소 챔버를 점화시킬 만큼의 충분한 에너지를 발생시키지 못하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 인플레이터(100)는 4가지 주요 요소, 즉 하우징(102), 비아지드 가스발생제(104,106), 필터(108), 및 점화장치(110)를 포함한다.
인플레이터 하우징(102)은 반대로 포개진 관계로 함께 용접되는 2개의 접시 형상의 하우징부(112,114)에 의해 형성된다. 하부 하우징부(114)는 에어백(도시하지 않음) 내로 유입되는 가스발생제에 의해 발생된 가스의 배출을 위해 다수의 어퍼츄어(116)를 포함한다.
하우징(102)에는 하부 하우징(114)의 보충 보스에 용접되는 플래어 하단부를 가진 중심에 배치된 점화장치 지지 튜브(118)가 제공된다. 튜브(118)는 그 내부에서 점화장치(110)를 지지하고, 상부 하우징(112)에 용접된다.
점화장치 튜브(118)에는 점화장치(110) 하부에 놓여진 점에 원주상으로 배열되게 배치된 다수의 어퍼츄어(120)가 제공된다. 어퍼츄어(120)는 점화장치(110)에 의해 발생된 초기 화염이 제 1 연소챔버(122) 내에 위치된 비아지드 가스발생제(104)로 통과하도록 인가한다. 배리어 벽(124)은 제 2 연소 챔버(128)를 형성하도록 점화장치 튜브(118)와 가스발생제 리테이너 슬리이브(126) 사이에 배치된다. 가스발생제(106)는 제 2 연소 챔버(128) 내에 배치된다. 리테이너 슬리이브(126)는 가스발생제(104,106)에 의해 발생된 가스가 방사상으로 외측방향으로 통과하도록 하기 위해 다수의 어퍼츄어(130)를 가진다. 필터(108)는 하우징 어셈블리의 하우징부(112,114) 사이에 탄성적으로 축방향으로 압축되는 미세 와이어 격자 환상(annulus)을 포함한다. 필터(108)는 하우징 요소(112,114)의 어셈블리 상에서 길이방향으로 압축되기 때문에 필터 요소(108)의 방사상 팽창을 조절하는 상대적으로 무거운 와이어 스크린(132)에 의해 방사상으로 유지된다.
제 1 실시예(10)와 마찬가지로, 가스발생제(104)의 연소에 의해 발생된 열 에너지는 강제 대류 및/또는 전도에 의해 가스발생제(106)의 계속되는 연소를 지연시킨다. 점화장치 초기 화염은 오직 제 1 연소 챔버(122) 내로만 통과하고, 반면 제 1 연소 챔버에서 발생된 열은 다수의 어퍼츄어(130)를 거쳐 제 2 연소 챔버(128)에 전도로 도달된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 각 연소 챔버가 완전하게 분리되도록 하여 비아지드 가스발생제 혼합물의 고연소온도를 유리하게 사용한다. 이런 방법에 있어서, 가스 제너레이터에 의해 출력되는 전체 팽창 프로파일은 필요한 팽창 프로파일을 얻도록 최적으로 제어될 수 있고 제작될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 곡선(200)은 제 1 구간인 초 동안 에어백 팽창 압력이 과도 상승하는 종래의 인플레이터 출력을 설명하고 있다. 상술한 바와 같이, 이런 급격한 압력 상승은 고연소가스 초기 진행속도에 의한다. 그렇지만, 전도로 점화된 본 발명의 제 2 가스발생제 챔버는 최고 팽창 시간 또는 압력의 희생 없이 곡선(202)으로 도시된 것처럼 바람직한 "낮은 초기" S 곡선을 얻는다.
본 발명의 바람직한 실시예의 앞선 설명이 오직 목적을 설명하기 위한 것이고, 여기서 기술된 다양한 구조 및 작동 특징은 첨부된 청구의 범위에 한정된 것으로 본 발명의 정신 및 범위 내에서 벗어남 없이 변형될 수 있다는 것을 이해하게 될 것이다.

Claims (2)

  1. 일정 간격으로 이격된 다수의 어퍼츄어를 갖는 하우징;
    상기 하우징 내에 배치되고 상기 다수의 어퍼츄어로 유체가 통하도록 배열된 제 1 가스발생제 챔버;
    상기 하우징 내에 배치되고 상기 다수의 어퍼츄어로 유체가 통하도록 배열된 제 2 가스발생제 챔버;
    미리 설정된 연소 온도를 갖는 상기 제 1 연소 챔버 내에 위치된 제 1 비아지드 가스발생제 충전물; 및
    상기 제 2챔버내에 위치된 제 2비아지드 가스발생제 충전물 ; 및
    상기 초기 화염에 의한 상기 제 1 충전물의 점화가 상기 제 2 비아지드 가스발생제 충전물을 계속해서 전도로 점화시키는 열 에너지를 발생시키도록, 오직 상기 제 1 가스발생제 챔버에만 초기 화염을 공급하기 위해 상기 하우징 내에 위치된 점화장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 출력 가스 발생 진행속도를 갖는 가스 제너레이터.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1 및 제 2 가스발생제 챔버는 상기 하우징 내에 부착된 배리어에 의해 서로 분리되고, 상기 배리어는 점화장치의 초기 화염이 상기 제 1 챔버에서 제 2 챔버로 통과하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 가스 제너레이터.
KR1019970709862A 1995-07-06 1996-07-02 이중챔버 비아지드 가스 제너레이터 KR19990028544A (ko)

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