KR19990044181A - Liquid Propellant Expansion Device for Expanding Expansion Members - Google Patents

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KR19990044181A
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닐 에이 메시나
래리 스테판 인그램
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케네스 제이. 린스트라
제너럴 다이나믹스 암아먼트 시스템 인코포레이티드
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Abstract

모터 차량내의 안전 백과 같은 팽창 부재를 전개하는 장치(10)는 처음에 발화성 기폭제에 의해 발생되는 연소실(22)내의 유체 압력을 증폭시키는 유압 액추에이터(16,18,27,24)를 포함하고, 연소실 유체 압력을 초과하는 크기로 액체 추진제 저장실(30)을 지속적으로 가압하기 위해 증폭된 유체 압력을 제공한다. 그후 저장실내의 모든 액체 추진제는 점화 및 지속적인 연소를 위해 연소실내로 지속적인 흐름으로 빠르게 분사하므로써 안전 백을 완전히 팽창시키는데 필요한 연소가스의 체적을 발생시킨다.Apparatus 10 for deploying an expansion member, such as a safety bag in a motor vehicle, includes hydraulic actuators 16, 18, 27, 24 that initially amplify the fluid pressure in combustion chamber 22 generated by a ignition initiator. Amplified fluid pressure is provided to continuously pressurize the liquid propellant reservoir 30 to a size that exceeds the fluid pressure. All liquid propellants in the reservoir then generate a volume of combustion gas necessary to fully inflate the safety bag by rapidly injecting a continuous stream into the combustion chamber for ignition and continuous combustion.

Description

팽창 부재 전개용 액체 추진제 팽창 장치.Liquid propellant inflation device for inflating the inflation member.

작동되기 위해서는 탑승자의 의식적인 노력이 요구되는 (종래의 안전 벨트와 같은)"능동적인" 구속 장치에 대조적인, 작동시키기 위해 차량 탑승자의 행동이 필요하지 않은 "수동적인" 구속 장치는 현재 일반적으로 정부 대리인, 보험 산업, 및 소비자의 요구에 따라 모터 차량내에 표준 장착물로써 포함되고 있다. 가장 효과적인 수동적인 탑승자 구속 장치에의 접근은 강도 높은 충돌에 대해 자동적으로 안전 백을 갑자기(수 밀리초내에) 팽창시키는 것이라는 점은 경험과 실험을 통해 보여지고 있다. 팽창된 안전 백은 심각한 상처를 입는 것을 방지하기에 충분한 거리만큼의 쿠션으로 충돌의 영향으로부터 탑승자를 보호한다.Contrary to "active" restraint devices (such as conventional seat belts) that require conscious effort of the occupant to operate, "passive" restraints that currently do not require the vehicle occupant's action to operate are generally present. It is included as a standard installation in motor vehicles according to the requirements of government agents, insurance industry, and consumers. Experience and experimentation show that the most effective approach to passive occupant restraint is to automatically inflate the safety bag suddenly (within a few milliseconds) for heavy collisions. The inflated safety bag protects the occupant from the effects of the crash with a cushion sufficient to prevent serious injuries.

안전 백을 적시에 팽창시키는 기술은 일반적으로 두가지 형태이다. 한 형태는 아르곤과 같은 고압으로 압축된 가스의 용적을 적절한 저장실내에 축적하는 것을 포함한다. 충돌시에, 상기 가스는 안전 백을 팽창시키기 위해 해방된다. 그러나, 이런 접근은 다수의 단점을 갖는다. 대용량인 압축된 가스를 저장하기 위해 필요한 구성요소의 용적 및 무게는 모터 차량의 운전대(steering column), 계기판, 및 도어내에 안전 장치를 설치하는 것을 어렵게 만들고 비용이 많이 든다. 또한, 상기 가스는 고압으로 압축되기 때문에, 다양한 주위 환경에서의 장시간에 걸친 저장 상태는 매우 미약한 상태이다.Timely inflation of the safety bag is generally of two forms. One form involves accumulating a volume of high pressure compressed gas, such as argon, in a suitable reservoir. In a crash, the gas is released to inflate the safety bag. However, this approach has a number of disadvantages. The volume and weight of components needed to store large volumes of compressed gas makes it difficult and expensive to install safety devices in the steering column, instrument panel, and door of a motor vehicle. In addition, since the gas is compressed at high pressure, the storage state for a long time in various ambient environments is very weak.

결과적으로, 압축된 가스의 해방에 의한 안전 백의 팽창은 방열 반응에 의해 대용량의 가스를 빠르게 발생시킬수 있는 가연성 추진제의 사용으로 대부분 대체되고 있다. 추진제는 일반적으로 알칼리 금속 아지드화물(alkali metal azide), 제이구리 산화물(cupric oxide), 붕소 질산염(boron nitrate), 등과 같은 저에너지 구성요소를 포함하는 고체 또는 알갱이 형성이다. 고체 추진제의 중대한 단점은 전형적으로 독성인 부산물과 미립자 성분을 함유하는 가스를 발생시킨다는 것이다. 결과적으로, 안전 백의 팽창 가스는 일반적으로 독성 부산물을 제거하기 위해 및 안전 백내의 구멍을 태울수 있는 미립자 성분의 연소를 막기 위해 여과된다. 이 필터는 수동적인 구속 장치의 크기, 무게, 및 가격을 증가시킨다.As a result, the expansion of the safety bag by the release of the compressed gas is largely replaced by the use of flammable propellants that can quickly generate large amounts of gas by a heat dissipation reaction. Propellants are generally solids or granules comprising low energy components such as alkali metal azide, cupric oxide, boron nitrate, and the like. A significant disadvantage of solid propellants is that they generate gases that typically contain toxic byproducts and particulate components. As a result, the inflation gas of the safety bag is generally filtered to remove toxic by-products and to prevent the combustion of particulate components that can burn holes in the safety bag. This filter increases the size, weight, and price of the passive restraint device.

선택적으로, 안전 백 팽창을 위한 추진제는 Giovanetti에 발행된 미국 특허 제 5,060,973호에 공지된 것처럼 액체 형태일수 있고, 상기 공보는 참조용으로 여기에 포함된다. 액체 추진제 팽창 장치에서 특히 중요한 고려사항은 안전 백의 빠르고 효과적인 전개를 이루기 위한 모든 액체 추진제의 제어된 연소이다.Optionally, the propellant for expanding the safety bag may be in liquid form, as known from US Pat. No. 5,060,973 issued to Giovanetti, which publication is incorporated herein by reference. A particularly important consideration in liquid propellant inflation devices is the controlled combustion of all liquid propellants to achieve fast and effective deployment of the safety bag.

본 발명은 팽창 부재를 팽창시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 차량 탑승자용 안전 백(safety bag)을 전개하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for inflating an inflatable member. In particular, the present invention relates to an apparatus and a method for deploying a safety bag for a vehicle occupant.

본 명세서의 일부를 구성하고 본 명세서내에 포함되는 첨부한 도면은 본 발명의 실시예를 도시하고, 본 발명의 원리를 설명하기 위해 실시예를 함께 제공한다. 단 하나의 도면은 본 발명에 따른 안전 백 팽창 장치의 양호한 실시예를 도시한 단면도이다.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and together provide examples to illustrate the principles of the invention. Only one figure is a sectional view showing a preferred embodiment of the safety bag inflation device according to the present invention.

본 발명의 일반적인 목적은 팽창 부재를 전개하기 위한 향상된 장치를 제공하는 것이다.It is a general object of the present invention to provide an improved device for deploying an inflatable member.

본 발명의 다른 목적은 액체 추진제의 연소가 제어되는 동안 발생되는 가스를 사용하는 모터 차량내의 탑승자용 안전 백을 팽창시키기 위한 구조가 경제적이고 기능이 효율적인 작고 경제적인 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a small and economical device which is economical and efficient in structure for inflating occupant safety bags in a motor vehicle using gas generated while the combustion of liquid propellant is controlled.

본 발명의 또다른 목적은 상기 특징의 팽창 장치를 제공하는 것이고, 여기서 액체 추진제의 용적은 안전 백의 크기에 관해 팽창되기 편리하게 다양해 질수 있다.It is a further object of the present invention to provide an inflation device of the above features, wherein the volume of the liquid propellant can be conveniently varied with respect to the size of the safety bag.

부가의 목적은 관련 기술 분야의 하나 이상의 결점 및 단점을 극복하는 안전 백 팽창 장치를 제공하는 것이다.A further object is to provide a safety bag inflation device that overcomes one or more drawbacks and disadvantages of the art.

여기에 대략적으로 설명되고 실시된 것처럼, 본 발명에 관한 상기 목적 및 다른 목적을 이루기 위한 본 발명의 장치는 전개되기 위해 팽창 부재에 연결된 유체가 흐르는 배출 통로를 포함하는 하우징을 포함한다. 기폭제(initiator)는 내부 연소실내의 유압을 증가시키는 고온 가스를 동작시키기 위해 하우징내에 위치된다. 또한 하우징은 유체 통로를 통해 연소실과 연결된 액체 추진제 저장실을 포함하고 유압 액추에이터(hydraulic actuator)는 연소실내의 유압보다 큰 크기로 저장실내의 액체 추진제를 연속적으로 가압하기 위해 연소실내의 유압에 반응해 동작한다. 결과적으로, 액체 추진제는 팽창 부재를 완전히 전개하기에 충분한 양으로 배출 통로를 통해 흐르는 연소 가스를 발생시키기 위해 점화 및 연소에 대한 유체 통로를 통해 연소실내의 저장실로부터 주입된다.As outlined and practiced herein, the apparatus of the present invention for achieving the above and other objects of the present invention includes a housing including a discharge passage through which a fluid connected to the expansion member flows for deployment. An initiator is located in the housing to operate a hot gas that increases the hydraulic pressure in the internal combustion chamber. The housing also includes a liquid propellant reservoir connected to the combustion chamber via a fluid passage and the hydraulic actuator operates in response to the hydraulic pressure in the combustion chamber to continuously pressurize the liquid propellant in the storage chamber to a size greater than the hydraulic pressure in the combustion chamber. do. As a result, the liquid propellant is injected from the reservoir in the combustion chamber through the fluid passage for ignition and combustion to generate combustion gas flowing through the discharge passage in an amount sufficient to fully deploy the expansion member.

본 발명의 부가적인 특성, 목적, 및 이점은 하기의 실시예에서 설명되고 명백해질 것이며, 본 발명의 실시에 의해 이해될수 있을 것이다. 본 발명의 목적 및 이점은 특히 하기의 첨부한 도면뿐 아니라 실시예 및 청구의 범위에서 지시된 장치에 의해 얻어지고 실현될 것이다.Additional features, objects, and advantages of the invention will be described and become apparent in the following examples, and will be understood by the practice of the invention. The objects and advantages of the invention will be obtained and realized in particular by the devices indicated in the examples and claims, as well as in the accompanying drawings below.

상기 발명의 상세한 설명과 하기의 실시예는 청구된 것처럼 좋은 예일뿐이지 본 발명에 한정되는 것은 아니다.The detailed description of the invention and the following examples are merely good examples as claimed, but are not limited to the invention.

첨부한 도면에 도시된 예를 참조하면 본 발명의 양호한 실시예가 상세히 이해될 것이다.Referring to the examples shown in the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be understood in detail.

본 발명에 따라 10으로 표시된 장치는 모터 차량내의 탑승자 구속 안전 백과 같은 팽창 부재를 전개하기 위한 적용이 도시된다. 장치(10)는 12로 표시된 원통형 하우징을 포함하고, 장치내의 삽입물(14)은 유체가 밀봉된 관계에서 한 하우징 개구 단부를 통해 수용된다. 삽입물(14)은 같은 길이를 갖는 평행한 두개의 실린더(16,18)가 제공되는 축방향으로 연신된 한쌍의 블라인드 보어(blind bore)를 제공하기 위해 제작된다. 플러그(20)는 삽입물에 대해 이격된 위치에 대한 유체 밀봉 관계에서 다른 하우징 개구 단부에 설치되고, 상기 이격된 위치는 상기 두 단부 사이에 내부 연소실(22)을 제공하기 위한 위치이다. 하우징(12), 삽입물(14), 및 플러그(20)는 양호하게는 안전 백 전개동안 발생되는 높은 내부 유체 압력에 견딜수 있는 스틸(steel) 또는 알루미늄과 같은 금속이다.The device labeled 10 in accordance with the present invention is shown an application for deploying an inflatable member, such as an occupant restraint safety bag in a motor vehicle. The device 10 includes a cylindrical housing labeled 12, and the insert 14 in the device is received through one housing opening end in a fluid sealed relationship. The insert 14 is fabricated to provide a pair of axially drawn blind bores provided with two parallel cylinders 16 and 18 of equal length. The plug 20 is installed at the other housing opening end in a fluid sealing relationship with respect to the spaced position relative to the insert, the spaced position being a position for providing an internal combustion chamber 22 between the two ends. The housing 12, insert 14, and plug 20 are preferably metals such as steel or aluminum that are able to withstand the high internal fluid pressures generated during safety bag deployment.

세퍼레이터 피스톤(separator piston)(24)은 실린더(16)내에 슬라이드 가능하게 수용되고, 피스톤(26)은 실린더(18)내에 슬라이드 가능하게 수용된다. 실린더(16)의 개구 단부는 플러그(28)에 의해 봉쇄된다. 상기 플러그(28)와 피스톤(24) 사이의 실린더(16)내 공간은 액체 추진제(32)를 포함하는 저장실(30)을 제공한다. 액체 추진제는 미국 육군이 지정한 "XM 46"에 견디는 HAN을 기초로 한 액체 추진제일수 있다. 선택적으로, 액체 추진제(32)는 Giovanetti 특허에 공지된 것과 같은 하이드록실 암모늄 니트레이트(hydroxyl ammonium nitrate)를 기초로 한 액체 단일추진제일수 있다. 일반적인 액체 추진제의 공식화는 산화제로서 약 60%의 하이드록실 암모늄 니트레이트, 연료로서 20%의 트리에탄을 암모늄 니트레이트(triethanol ammonium nitrate), 및 용제로서 20%의 물인 질량에 의해 될 수 있다.The separator piston 24 is slidably received in the cylinder 16, and the piston 26 is slidably received in the cylinder 18. The open end of the cylinder 16 is sealed off by the plug 28. The space in the cylinder 16 between the plug 28 and the piston 24 provides a reservoir 30 containing a liquid propellant 32. The liquid propellant may be a HAN-based liquid propellant that withstands "XM 46" as specified by the US Army. Optionally, the liquid propellant 32 may be a liquid monopropellant based on hydroxyl ammonium nitrate, such as known in the Giovanetti patent. Formulation of a common liquid propellant may be by a mass of about 60% hydroxyl ammonium nitrate as oxidant, 20% triethane as fuel, triethanol ammonium nitrate, and 20% water as solvent.

삽입물(14)내에 설치된 횡방향 포트(34)는 두 실린더(16,18)의 밀폐된 단부(17,19)에 인접한 위치에서 두 실린더 사이로 유체를 전달시킨다. 포트(34)를 통해 유체를 전달하는 두 피스톤(24,26) 사이의 실린더(16,18)의 구분은 액체 형태인 유압 유체(38)를 포함하는 저장실(36)을 제공한다.A transverse port 34 installed in the insert 14 delivers fluid between the two cylinders in a position adjacent to the closed ends 17, 19 of the two cylinders 16, 18. The division of the cylinders 16, 18 between the two pistons 24, 26, which delivers fluid through the port 34, provides a reservoir 36 containing hydraulic fluid 38 in liquid form.

피스톤(26)에 부착된 것은 실린더(18)를 따라 축방향으로 연장하고 실린더의 밀폐된 단부를 지나 뚫린 꼭 맞는 보어(42)를 통해 외부로 연신된 피스톤 로드(40)이다. 유압 유체 저장실(36)에 직면하는 피스톤(26)의 면(25)이 연소실(22)에 직면하는 피스톤 면(27)보다 작은 표면적을 갖는 것은 피스톤 로드(40)가 존재하기 때문이다. 상기 표면적 차이의 중요성은 하기에 상세히 설명될 것이다.Attached to the piston 26 is a piston rod 40 that extends axially along the cylinder 18 and extends outward through a tight bore 42 that is drilled past the closed end of the cylinder. The face 25 of the piston 26 facing the hydraulic fluid reservoir 36 has a smaller surface area than the piston face 27 facing the combustion chamber 22 because the piston rod 40 is present. The importance of this surface area difference will be explained in detail below.

실린더(16)의 개방 단부에 설치된 플러그(28)는 유체 통로(44)를 통해 저장실(30)로부터 연소실(22)내로 액체 추진제가 흐르도록 하는 일-방향 밸브(42)를 포함하고, 연소실내의 압력이 높음에도 불구하고 유체가 저장실내로 역류하는 것을 방지한다. 따라서, 일-방향 밸브(42)는 종래 구조의 체크 밸브 또는 스프링-하중 볼 밸브일수 있다.The plug 28 installed at the open end of the cylinder 16 includes a one-way valve 42 which allows liquid propellant to flow from the storage chamber 30 into the combustion chamber 22 through the fluid passage 44 and in the combustion chamber. Prevents fluid from flowing back into the reservoir despite the high pressure. Thus, the one-way valve 42 may be a conventional check valve or spring-loaded ball valve.

하우징 단부 플러그(20)는 액체 추진제(32)를 점화 및 연소시키는 연소실(22)을 가압하는 48로 표시된 기폭제를 접속하기 위한 관통-보어(46)를 포함한다. 양호하게는, 기폭제(48)는 발화재(50) 및 점화장치(52)를 포함한다. 발화재(50)는 액체 형태일수도 있지만, 양호하게는 붕소 포타슘 니트레이트(boron potassium nitrate) 또는 지르코늄 포타슘 플루오르클로라이드(zirconium potassium fluorochloride) 또는 무연 화약과 같은 고체일수 있다. 점화장치(52)는 Giovanetti 특허에 공지된 재료와 같은 발화재(50)를 점화할수 있는 형태일수 있다.The housing end plug 20 includes a through-bore 46 for connecting the initiator, denoted 48, to pressurize the combustion chamber 22 that ignites and burns the liquid propellant 32. Preferably, the initiator 48 includes an ignition material 50 and an ignition device 52. The ignition material 50 may be in liquid form, but preferably may be a solid such as boron potassium nitrate or zirconium potassium fluorochloride or smokeless powder. The ignition device 52 may be of a type capable of igniting an ignition material 50, such as a material known from the Giovanetti patent.

공지된 실시예에서, 점화장치(52)는 일반적으로 개방된 충격 감지 내부 스위치(58)를 통해 차량 배터리(56)의 한 측부에 접속하기 위해 하우징 단부 플러그(20)와 하우징(12)의 벽을 통해 뚫린 밀봉하듯이 봉해진 반지름방향의 구멍을 통해 외부로 나오는 전극(54)에 접촉된다. 배터리의 다른 측부는 점화 회로가 스위치(58)를 완전히 닫도록 하기 위해 하우징(12)에 접속된다.In a known embodiment, the ignition 52 is generally connected to one side of the vehicle battery 56 via an open shock sensing internal switch 58 and the wall of the housing end plug 20 and the housing 12. It comes into contact with the electrode 54 coming out through the sealed radial hole as if it were sealed through. The other side of the battery is connected to the housing 12 to allow the ignition circuit to close the switch 58 completely.

또한 하우징 단부 플러그(20)는 도 1 의 64에서 개략적으로 도시된 안전 백과 같은 팽창 부재와 연소실(22) 사이로 유체를 전달하는 배출 통로(60)로서 제공되는 축방향 보어를 포함한다. 안전 백의 출입구는 적합한 클램프(66)에 의해 하우징(12)의 구멍 뚫린 단부에 대해 밀봉된다. 안전 백 팽창률의 제어를 돕기 위한 오리피스 부재(68)는 배출 통로(60)내에 설치된다. 또한, 구멍 통로는 적절한 양의 액체 추진제가 연소실내에서 연소될때까지 안전 백 팽창이 지연되도록 하기 위해, 연소실(22)내의 유체 압력이 소정의 레벨, 예를 들어 1,000psi가 될 때 파열되도록 설계된 버스트 디스크(burst disk)(70)를 결합한다. 버스트 디스크(70)는 양호하게는 황동 또는 알루미늄과 같은 금속이다.The housing end plug 20 also includes an axial bore provided as an outlet passage 60 for transferring fluid between the expansion chamber, such as the safety bag, shown schematically at 64 in FIG. 1 and the combustion chamber 22. The entrance and exit of the safety bag is sealed against the perforated end of the housing 12 by a suitable clamp 66. An orifice member 68 is provided in the discharge passage 60 to help control the safety bag inflation rate. In addition, the bore passage is a burst designed to rupture when the fluid pressure in the combustion chamber 22 reaches a predetermined level, for example 1,000 psi, so that the safety bag inflation is delayed until an appropriate amount of liquid propellant is combusted in the combustion chamber. Join the burst disk 70. Burst disk 70 is preferably a metal such as brass or aluminum.

본 발명의 장치(10)가 장착된 차량에 강한 충돌 사고가 난 경우에, 스위치(58)는 점화 회로를 완성시키고 기폭제(48)를 작동시키기 위해 닫힌다. 점화장치(52)는 연소실(22)을 가압하기 위해 발화재(50)를 기폭시킨다. 연소실내의 유체 압력의 상승은 실린더(18)의 밀폐된 단부(19)쪽으로 피스톤을 구동시키고, 결과적으로 유압 유체(38)는 피스톤(24) 뒤쪽의 실린더(16)내로 포트(34)를 통해 펌프된다. 피스톤(26)의 두 면(25,27)의 표면적 차이에 의해, 저장실(36)내의 유압 유체는 연소실(22)내의 유체 압력을 초과하는 유체 압력으로 연속적으로 가압된다. 따라서, 피스톤(24)에 미치는 유압 유체 압력은 연소실(22)내의 유체 압력을 초과하는 유체 압력으로 저장실(30)내의 액체 추진제(32)를 가압하는데 효과적이다. 따라서, 일-방향 밸브(42)는 유체 통로(44)를 통해 연소실내로 액체 추진제가 펌프되도록 개방한다. 액체 추진제가 들어가는 연소실은 기폭된 발화재(50)에 의해 발생되는 고온의 연소 가스에 의해 즉시 점화된다. 기폭된 액체 추진제가 연소함과 동시에, 연소실내의 유체 압력은 버스트 디스크(70)의 소정의 버스트 압력까지 빠르게 상승한다. 버스트 디스크가 파열할 때, 연소 가스는 안전 백(64)의 팽창이 시작되도록 오리피스 부재(68)와 배출 통로(60)를 통해 흐른다.In the event of a strong crash in a vehicle equipped with the device 10 of the present invention, the switch 58 is closed to complete the ignition circuit and activate the initiator 48. The ignition device 52 detonates the ignition material 50 to pressurize the combustion chamber 22. An increase in the fluid pressure in the combustion chamber drives the piston towards the closed end 19 of the cylinder 18, and consequently hydraulic fluid 38 passes through the port 34 into the cylinder 16 behind the piston 24. Is pumped. Due to the difference in surface area of the two surfaces 25, 27 of the piston 26, the hydraulic fluid in the storage chamber 36 is continuously pressurized to a fluid pressure exceeding the fluid pressure in the combustion chamber 22. Accordingly, the hydraulic fluid pressure on the piston 24 is effective to pressurize the liquid propellant 32 in the storage chamber 30 to a fluid pressure that exceeds the fluid pressure in the combustion chamber 22. Thus, the one-way valve 42 opens to allow the liquid propellant to be pumped into the combustion chamber through the fluid passage 44. The combustion chamber into which the liquid propellant enters is immediately ignited by the hot combustion gas generated by the detonating ignition material 50. As the detonated liquid propellant combusts, the fluid pressure in the combustion chamber rises rapidly to a predetermined burst pressure of the burst disk 70. When the burst disk ruptures, combustion gas flows through the orifice member 68 and the discharge passage 60 so that the expansion of the safety bag 64 begins.

피스톤(26)의 표면적의 차이에 의해, 저장실(30)내의 액체 추진제는 팽창 과정 전체에 걸친 연소실(22)내의 압력보다 큰 크기로 가압이 지속되고, 점화 및 완전한 연소를 위해 저장실로부터 연소실내로 유입되는 액체 추진제(32)는 충만량만큼이 분사된다. 안전 백은 차량 탑승자가 다치는 것을 방지하기 위해 수 마이크로초(microsecond)내에 완전히 팽창된다.Due to the difference in the surface area of the piston 26, the liquid propellant in the reservoir 30 continues to pressurize to a magnitude greater than the pressure in the combustion chamber 22 throughout the expansion process, and from the reservoir to the combustion chamber for ignition and complete combustion. The flowing liquid propellant 32 is injected by the full amount. The safety bag is fully inflated in a few microseconds to prevent injury to the vehicle occupant.

하우징(12)은 원통형으로 도시되었지만, 차량내의 설치 공간 즉, 운전대, 계기판, 또는 도어에 따라 직사각형과 같은 다양한 형태로 취해질수도 있을 것이다. 공간이 사각형으로 제한된다면, 피스톤 로드(40)는 안전 백이 팽창하는 동안 피스톤 로드의 자유 단부가 하우징 단부의 외부로 구동될 때 점차로 부서지기 쉬울 것이다.Although the housing 12 is shown as a cylinder, it may be taken in various forms such as a rectangle depending on the installation space in the vehicle, that is, the steering wheel, the instrument panel, or the door. If the space is limited to a rectangle, the piston rod 40 will become increasingly brittle when the free end of the piston rod is driven out of the housing end while the safety bag is inflated.

도 1 이 하우징(12)의 한 단부에 대해 밀봉되는 안전 백(64)의 출입구를 도시하였지만, 안전 백은 하우징의 형태에 따라 여러 가지 방법으로 팽창기 하우징에 설치될수 있을 것이다. 예를 들어, 외부 매니폴드(manifold)(도시하지 않은)는 하우징 구멍 통로로부터 매니폴드에 대해 출입구가 밀봉된 안전 백내로 팽창 가스를 직접 보내기 위해 하우징의 측부에 장착될수도 있을 것이다.Although FIG. 1 shows the entrance and exit of the safety bag 64 sealed against one end of the housing 12, the safety bag may be installed in the inflator housing in various ways, depending on the shape of the housing. For example, an external manifold (not shown) may be mounted to the side of the housing to direct the inflation gas from the housing bore passageway into a safety bag that is sealed to the manifold.

본 발명의 중요한 특징으로서는, 팽창 장치(10)는 모터 차량내의 지시된것과 같은 설치위치에서 안전 백을 넓은 크기의 범위로 팽창시키기 위해 쉽게 사용될수 있다는 것이다. 이러한 목적으로, 팽창 장치는 안전 백(64)의 설치 및 각각 액체 추진제(32)와 유압 유체(38)를 갖는 저장실(30,36)의 충진을 제외하고, 공장내에서 완전히 조립될수 있을 것이다. 다음의 유체 충전을 조절하기 위해, 레이디얼 포트(80)는 실린더 플러그(28)에 인접한 위치에서 저장실(30)내로 하우징 벽을 통해 구멍이 뚫린다. 제 2 충만 포트(82)는 저장실(36)내로 하우징 벽을 통해 구멍이 뚫린다. 팽창 장치가 팽창시키는 안전 백의 크기가 결정된 후에, 액체 추진제의 적절한 체적이 추진제원(84)으로부터 프트(80)를 통해 저장실(30)내로 펌프된다. 피스톤(24)은 충전되는 위치에 대해 뒤로 슬라이드되어, 추진제원(84)에 의해 저장실(30)내로 펌프되는 액체 추진제(32)의 측정된 양을 조절하기 위해 저장실 체적을 늘린다. 그후 포트(80)는 플러그(86)로 밀봉된다. 그후 유압 유체(38)는 저장실(36)을 완전히 충진시키기 위해 유체원(88)으로부터 포트(82)를 통해 펌프된다. 그후 포트(82)는 플러그(90)로 밀봉된다. 피스톤(24)의 위치가 저장실(30)내로 펌프되는 액체 추진제양의 체적을 쉽게 조절한다는 것이 이해되고, 따라서 팽창 장치(10)는 일반적으로 저장실(30)내로 펌프되는 액체 추진제의 양에 의해 결정되는 다양한 크기의 안전 백중 하나를 완전히 팽창시키는데 사용한다.An important feature of the present invention is that the inflation device 10 can be easily used to inflate the safety bag to a wide range of sizes at the installation location as indicated in the motor vehicle. For this purpose, the inflation device may be fully assembled in the factory, except for the installation of the safety bag 64 and the filling of the reservoirs 30, 36 with the liquid propellant 32 and the hydraulic fluid 38, respectively. To regulate the next fluid filling, the radial port 80 is drilled through the housing wall into the reservoir 30 at a location adjacent to the cylinder plug 28. The second fill port 82 is drilled through the housing wall into the storage compartment 36. After the size of the safety bag that the inflation device inflates is determined, an appropriate volume of liquid propellant is pumped from the propellant source 84 through the shaft 80 into the reservoir 30. The piston 24 slides backward relative to the filling position, increasing the reservoir volume to adjust the measured amount of liquid propellant 32 pumped into the reservoir 30 by the propellant 84. The port 80 is then sealed with a plug 86. Hydraulic fluid 38 is then pumped through port 82 from fluid source 88 to completely fill reservoir 36. The port 82 is then sealed with a plug 90. It is understood that the position of the piston 24 easily adjusts the volume of liquid propellant pumped into the reservoir 30, and thus the expansion device 10 is generally determined by the amount of liquid propellant pumped into the reservoir 30. It is used to fully inflate one of the safety bags of various sizes.

본 발명의 팽창 장치가 모터 차량내에 설치된 탑승자 구속 안전 백을 팽창시키는 것이 본 명세서에 설명되어 있지만, 본 발명이 기술 범위를 제한하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 팽창 장치는 여러 가지 목적으로 다른 형태의 팽창 부재를 빠르게 전개시키는데 사용될수 있다.Although it is described herein that the inflation device of the present invention expands the occupant restraint safety bag installed in the motor vehicle, the present invention does not limit the technical scope. That is, the expansion device of the present invention can be used to rapidly deploy other types of expansion members for various purposes.

본 발명의 다른 실시예는 본 명세서의 고려사항 및 본 명세서에 공지된 본 발명의 실시로부터 본 기술 분야의 기술자들에 의해 명백해질 것이다. 본 발명은 청구의 범위를 일탈하지 않는 범위내에서 본 발명의 변경 및 변형이 가능하다.Other embodiments of the present invention will become apparent to those skilled in the art from considerations herein and practice of the invention known herein. The invention is capable of modifications and variations of the invention without departing from the scope of the claims.

Claims (13)

팽창 부재가 설치되고, 상기 팽창 부재에 유체 흐름을 전달하는 배출 통로를 포함하는 하우징과,A housing provided with an expansion member, the housing including a discharge passage for transmitting a fluid flow to the expansion member; 상기 하우징내의 연소실과,A combustion chamber in the housing, 상기 연소실내의 유체 압력을 증가시키는 고온인 가스를 활성화시켜 발생시키기 위해 하우징내에 위치되는 기폭제와,An initiator located in the housing for activating and generating a hot gas which increases the fluid pressure in the combustion chamber; 액체 추진제를 포함하는 하우징내의 저장실과,A reservoir in a housing containing a liquid propellant, 액체 추진제 저장실과 연소실을 연통하는 유체 통로와,A fluid passageway communicating between the liquid propellant reservoir and the combustion chamber, 연소실내의 유체 압력보다 큰 크기로 저장실내의 액체 추진제를 지속적으로 가압하기 위해 연소실내의 유체 압력에 반응하는 유압 액추에이터를 포함하고,A hydraulic actuator responsive to the fluid pressure in the combustion chamber to continuously pressurize the liquid propellant in the storage chamber to a magnitude greater than the fluid pressure in the combustion chamber, 상기 팽창 부재를 전개하기 위해 배출 통로를 통해 흐르는 연소 가스를 발생시키는 점화 및 연소를 위해 저장실로부터 연소실내로 액체 추진제를 지속적으로 분사하는 팽창 부재 전개용 장치.And continuously inject a liquid propellant from the reservoir into the combustion chamber for ignition and combustion that generates combustion gases flowing through the discharge passage to deploy the expansion member. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 통로내에 위치된 일-방향 밸브를 부가로 포함하는 팽창 부재 전개용 장치.2. The apparatus of claim 1 further comprising a one-way valve positioned within the fluid passageway. 제 1 항에 있어서, 연소실내의 유체 압력이 입구 레벨을 초과할때까지 배출 통로를 막기 위해 위치된 부서지기 쉬운 부재를 부가로 포함하는 팽창 부재 전개용 장치.2. The apparatus of claim 1 further comprising a frangible member positioned to block the discharge passage until the fluid pressure in the combustion chamber exceeds the inlet level. 제 3 항에 있어서, 배출구내에 배치된 오리피스 요소를 부가로 포함하는 팽창 부재 전개용 장치.4. The device of claim 3, further comprising an orifice element disposed in the outlet. 제 1 항에 있어서, 상기 유압 액추에이터는 액체 추진제 저장실에 대해 유체 압력으로 결합되는 유압 유체 저장실을 포함하고 유압 피스톤은 연소실과 유압 유체 저장실 사이에 배치되는 팽창 부재 전개용 장치.2. The apparatus of claim 1 wherein the hydraulic actuator includes a hydraulic fluid reservoir coupled at fluid pressure with respect to a liquid propellant reservoir and a hydraulic piston is disposed between the combustion chamber and the hydraulic fluid reservoir. 제 5 항에 있어서, 상기 유압 피스톤은 상기 연소실내의 유체 압력에 노출된 제 1 면과 유압 유체 저장실에 직면한 제 2 면을 포함하고, 상기 제 1 면은 제 2 면보다 큰 표면적을 갖는 팽창 부재 전개용 장치.6. The expansion member of claim 5 wherein the hydraulic piston comprises a first face exposed to fluid pressure in the combustion chamber and a second face facing the hydraulic fluid reservoir, the first face having a surface area greater than the second face. Deployment device. 제 6 항에 있어서, 상기 유압 액추에이터는 유압 유체의 유체 압력을 액체 추진제에 결부시키기 위해 액체 추진제 저장실과 유압 유체 저장실을 분리하는 미끄럼 이동가능한 피스톤을 부가로 포함하는 팽창 부재 전개용 장치.7. The apparatus of claim 6 wherein the hydraulic actuator further comprises a slideable piston separating the liquid propellant reservoir and the hydraulic fluid reservoir to associate the fluid pressure of the hydraulic fluid to the liquid propellant. 팽창 부재가 설치되고, 상기 팽창 부재에 유체 흐름을 전달하는 배출 통로를 포함하는 하우징과,A housing provided with an expansion member, the housing including a discharge passage for transmitting a fluid flow to the expansion member; 상기 하우징내의 연소실과,A combustion chamber in the housing, 상기 연소실내의 유체 압력을 증가시키는 고온인 가스를 활성화시켜 발생시키기 위해 하우징내에 위치되는 기폭제와,An initiator located in the housing for activating and generating a hot gas which increases the fluid pressure in the combustion chamber; 상기 하우징내에 병렬로 위치되고 각각 연소실에 직면하는 제 1 및 제 2 개방 단부와 각각 제 1 및 제 2 폐쇄 단부를 갖는 제 1 및 제 2 실린더와,First and second cylinders positioned in parallel in the housing and respectively facing the combustion chamber and having first and second closed ends, respectively; 유체 전달을 위해 상기 제 1 및 제 2 실린더를 연통하는 제 1 및 제 2 폐쇄 단부에 인접한 개구와,An opening adjacent the first and second closed ends communicating the first and second cylinders for fluid delivery; 유체 통로를 포함하는 상기 제 1 실린더 개방 단부내의 클로저(closure)와,A closure in the first cylinder open end including a fluid passage; 제 1 저장실을 형성하는 클로저와 상호 작용하기 위해 상기 제 1 실린더내에 슬라이드 가능하게 수용되는 제 1 피스톤과,A first piston slidably received within said first cylinder for interacting with a closure forming a first reservoir, 상기 제 1 저장실내에 포함된 액체 추진제와,A liquid propellant contained in the first reservoir, 상기 제 1 및 제 2 피스톤 사이에서 제 2 저장실을 형성하는 상기 제 2 실린더 개방 단부에 슬라이드 가능하게 수용되는 제 2 피스톤과,A second piston slidably received at the second cylinder open end forming a second reservoir between the first and second pistons; 상기 제 2 저장실을 충만하는 유압 유체를 포함하고,A hydraulic fluid filling the second reservoir, 상기 제 2 피스톤은 연소실내의 유체 압력에 비례하는 힘을 유압 유체에 의해 제 1 피스톤에 전달하고,The second piston transmits a force proportional to the fluid pressure in the combustion chamber by the hydraulic fluid to the first piston, 상기 제 1 및 제 2 피스톤중 하나는 연소실내의 유체 압력보다 큰 유체 압력으로 상기 제 1 저장실내의 액체 추진제를 지속적으로 가압하기에 효과적인 표면적이 다른 대치된 두 면을 갖고,One of the first and second pistons has two opposite surfaces having different surface areas effective to continuously pressurize the liquid propellant in the first reservoir at a fluid pressure greater than that in the combustion chamber, 상기 팽창 부재를 전개하기 위해 배출 통로를 통해 흐르는 연소 가스의 점화 및 발생을 위해 유체 통로를 통해 상기 제 1 저장실로부터 상기 연소실내로 상기 액체 추진제를 지속적으로 분사하는 팽창 부재 전개용 장치.And continuously inject the liquid propellant from the first reservoir into the combustion chamber through a fluid passage for ignition and generation of combustion gas flowing through the discharge passage to deploy the expansion member. 제 8 항에 있어서, 상기 하우징은 액체 추진제의 측정된 충전량이 상기 제 1 저장실내로 도입될수 있는 제 1 포트와, 상기 액체 추진제의 충전을 수용하기에 충분한 제 1 저장실의 체적을 위해 충전되는 위치로 상기 제 1 실린더내에서 슬라이드하는 제 1 피스톤과, 유압 유체가 충전되는 위치에서 상기 제 1 피스톤과 제 2 피스톤 사이에 형성된 상기 제 2 저장실을 충만시키기 위해 도입되는 제 2 포트와, 상기 제 1 및 제 2 포트를 밀봉하는 플러그를 부가로 포함하는 팽창 부재 전개용 장치.9. The housing of claim 8 wherein the housing is filled for a first port through which the measured fill amount of liquid propellant can be introduced into the first reservoir and for a volume of the first reservoir sufficient to receive a fill of the liquid propellant. A first port that slides in the first cylinder, a second port introduced to fill the second reservoir formed between the first piston and the second piston at a position where hydraulic fluid is filled, and the first port; And a plug sealing the second port. 제 8 항에 있어서, 상기 유체 통로내에 위치된 일-방향 밸브를 부가로 포함하는 팽창 부재 전개용 장치.9. The apparatus of claim 8 further comprising a one-way valve positioned within the fluid passageway. 제 10 항에 있어서, 상기 연소실내의 유체 압력이 입구 레벨을 초과할때까지 배출 통로를 막기 위해 위치된 부서지기 쉬운 부재를 부가로 포함하는 팽창 부재 전개용 장치.11. The apparatus of claim 10 further comprising a brittle member positioned to block the discharge passage until the fluid pressure in the combustion chamber exceeds the inlet level. 제 11 항에 있어서, 배출구내에 배치된 오리피스 요소를 부가로 포함하는 팽창 부재 전개용 장치.12. The apparatus of claim 11 further comprising an orifice element disposed in the outlet. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 피스톤은 연소실에 직면하는 제 1 면, 제 2 저장실에 직면하는 제 2 면, 및 제 2 실린더 폐쇄 단부내의 개구를 통해 슬라이드 가능하게 수용되는 자유 단부에 상기 제 실린더를 통해 연장하기 위해 상기 제 2 면에 고정된 피스톤 로드를 포함하고, 상기 피스톤은 제 1 면의 표면적보다 작은 값으로 제 2 면의 표면적을 감소시켜서 상기 제 2 피스톤의 양측면의 표면적이 서로 다른 값을 갖도록 하는 팽창 부재 전개용 장치.9. The second cylinder of claim 8, wherein the second piston is slidably received through a first face facing the combustion chamber, a second face facing the second reservoir, and an opening in the second cylinder closed end. A piston rod fixed to the second face to extend through the piston, wherein the piston reduces the surface area of the second face to a value less than the surface area of the first face such that the surface areas of the two side faces of the second piston are different. Apparatus for expanding the expansion member to have a.
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