KR19990062837A - 꽃불 팽창기를 포함하는 이중 팽창 장치 - Google Patents

꽃불 팽창기를 포함하는 이중 팽창 장치 Download PDF

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론 제이 버트
주니어 로이스 엠 스트릭 랜드
찰스 비 카파다르
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챨스 비. 카파다
오이에이, 인코퍼레이티드
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Abstract

에어백을 팽창시키는데 사용하기위해 선택된 적어도 두 개의 팽창기 (inflators)를 포함하는 팽창 장치가 개시된다. 일실시예에서, 이들 두 팽창기들은 마이크로 하이브리드 팽창기와 꽃불(pyrotechnic) 팽창기를 포함한다. 마이크로 하이브리드 팽창기는 팽창성제품을 부풀리는 팽창 가스의 원인이 되는 산소를 갖는 가압 매체를 포함한다. 꽃불 팽창기는 본질적으로 저장된 가스가 없다. 상기 두 팽창기들은 연료가 풍부한 가스 발생 물질을 포함한다. 또다른 실시예에서, 마이크로 하이브리드 팽창기 대신에 산소가 풍부한 가스 발생 물질을 포함하는 또다른 꽃불 팽창기가 사용된다. 또다른 실시예에서, 유체 연료는 꽃불 팽창기의 연료가 풍부한 가스 발생 물질에 대한 산소의 소스로서 작용한다. 이중 팽창 장치의 두 팽창기들이 구동될 때, 존재하는 산소 가스가 연료가 풍부한 가스 발생 물질을 갖는 꽃불 팽창기로부터 발생된 연소 생성물을 추가 연소시키는데 사용된다. 바람직하게는 각 팽창기의 구동은 에어백 구동을 발생하는 차량 충돌이 저충격이냐 고충격이냐에 따라 달라진다. 적어도 한 실시예에서, 두 팽창기들은 팽창기들의 바람직한 배열을 이루는 지지 어셈블리에 고정되어 낮은 외형(profile) 및 팽창 장치에 의한 감소된 공간 활용을 제공할 수 있다.

Description

꽃불 팽창기를 포함하는 이중 팽창 장치
본 발명은 자동 안전 시스템을 위한 팽창기에 관한 것으로 특히, 두 개 이상의 팽창기를 가지며 여러 가지 종류의 팽창기를 포함할 수 있는 팽창 장치에 관한 것이다.
다양한 디자인 및 구성의 팽창기들이 차량에 장착되는 에어백 모듈에 사용하기 위해 고안되었다. 팽창기의 구동시 에어백을 압축시키거나 부풀리기 위한 팽창 가스가 발생한다. 팽창기들은 일반적으로 여러 가지 그룹 또는 유형으로 분류된다. 하이브리드 팽창기는 에어백을 부풀리기 위한 팽창 가스를 발생시키기 위해 가연성의 추진기 (combustible propellant)에 의해 발생된 가스와 작용하는 저장된 가압 가스를 포함한다. 순수한 또는 모든 꽃불 (pyro) 팽창기는 에어백을 부풀리는 실질적인 모든 가스들이 고체가스 발생 추진기 구성요소에 의해 발생되는 추진 가스들로 구성되는 팽창기를 말한다. 가압 가스를 저장할 필요가 없고 팽창기는 실질적으로 저장된 가압 가스가 없다.
또한, 팽창 시스템에서 하나 이상의 팽창기를 구현하는 것은 알려져 있다. 즉, 이중 팽창 시스템을 포함하여 다수의 팽창 시스템이 이미 발달되어 왔다. 다중 팽창기들은 팽창 시스템을 갖는 차량에 관계된 충돌이 고충격 차량 충돌인지 저충격 차량 충돌인지에 따라 다르게 동작하는 팽창 시스템에서 특별히 적용된다. 이러한 관점에서, 그러한 팽창 시스템의 에어백은 차량에 대한 임계 충격이 발생할 때 또는 초과될 때 팽창하도록 디자인된다. 여러 가지 차량 충격이 발생될 수 있다. 일련의 표준(criteria) 또는 정의에 따르면, 차량 충돌은 저충격 또는 고충격으로 특징을 이룰 수 있다. 저충격 충돌은 통상적으로 충돌받은 차량이 상대적으로 저속으로 주행할 때 발생된다. 이와 관련하여, 저충격 충돌은 충돌을 일으키는 차량이 충돌받은 차량에 부딪힐 때 충돌을 일으키는 차량이 상대적으로 저속으로 주행할 때 발생될 수 있다. 반대로, 고충격 충돌은 보통 충돌받은 차량 및 충돌을 일으키는 차량 중 하나 또는 둘다가 상대적으로 고속으로 주행하는 것이 특징을 이룬다. 에어백에서 발생되는 압력은 저충격 충돌 및 고충격 충돌에 대해 동일할 필요는 없다. 고충격 충돌이 발생할 때 에어백을 상대적으로 높은 압력으로 팽창시키는 것이 바람직하고, 반면에 저충격 충돌의 경우 에어백을 더 적은 압력으로 팽창시키는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 차량 점유자의 나이 및/또는 사이즈에 따라 에어백에 의해 가해지는 압력을 조절하는 것이 바람직할 것이다. 어리거나 작은 아이들을 위해서는 보통 차량 점유자가 성인이나 큰 사이즈의 사람일 때보다 적은 압력을 에어백에 이용하는 것이 바람직하다.
차량 충격의 정도, 차량 점유자의 나이 및/또는 사이즈 및/또는 차량에서 점유자의 위치와 같은 인자를 고려하도록 의도된 팽창 시스템이 설명되었다. 한 선행 기술 시스템에서는, 에어백을 가스로 부풀리기 위한 다수의 가스 발생 장치들이 선택적으로 구동될 수 있다. 상대적으로 많은 압력을 에어백에 제공하고자 할 때는 하나 이상의 가스 발생 장치가 구동된다. 또다른 선행 기술 시스템에서는 전기적으로 조절된 통기 밸브는 두 개의 점화기와 함께 사용된다. 통기 밸브는 에어백을 팽창시키기 위한 통로와는 다른 가스용 통로를 제공한다. 이러한 구성을 기본으로 하여, 전자 콘트롤러가 통기 밸브를 폐쇄시키고 두 개의 점화기 각각을 점화시키면, 에어백은 발생되는 가스 100%로 팽창하게 된다. 반면에, 예를 들어, 통기 밸브가 개방되도록 조절되고 두 개의 점화기 중 하나만 점화되면, 에어백은 제공될 수 있는 가능한 최대한의 소량의 가스로 팽창하게 된다.
선행 기술은 에어백의 팽창 조절과 연관된 시스템 및 디자인에 대해서 설명하고 있지만, 그러한 시스템에서 이미 유용되고 있거나 사용되는 구성요소에 의존하여 필요시 에어백 모듈에 변형을 주고 부품의 추가를 가능하게 하는 구성을 포함하여 에어백의 팽창 조절과 연관된 중요한 요건을 만족시키는 상대적으로 덜 복잡한 구성을 구현하는 것이 바람직하다.
도 1은 팽창 장치가 마이크로 하이브리드 팽창기와 꽃불 팽창기를 포함하는 차량에 제공된 팽창 시스템의 주요 부품을 나타내는 블록도이다.
도 2는 연소 생성물이 팽창성의 제품 자체에 혼합되는 꽃불 팽창기와 운전자측 마이크로 하이브리드 팽창기의 일실시예의 평면도를 보여준다.
도 3은 도에 예시된 팽창 장치의 측면도이다.
도 4는 연소 생성물이 팽창성 제품으로 배출되기 전에 챔버(chamber)에서 혼합되는 꽃불 팽창기와 운전자 측 마이크로 하이브리드 팽창기의 일실시예의 분해도를 보여준다.
도 5는 운전자 측 마이크로 하이브리드 팽창기의 종단면도이다.
도 6은 꽃불 팽창기의 종단면도이다.
도 7은 운전자 측 마이크로 하이브리드 팽창기가 구동될 때 표준 테스트 탱크 (standard testing tank)에서 발생되는 압력에 대한 그래프를 보여준다.
도 8은 꽃불 팽창기가 구동될 때 표준 테스트 탱크에서 발생되는 압력에 대한 그래프를 보여준다.
도 9는 동일한 테스트 동작시 운전자 측 마이크로 하이브리드 팽창기와 꽃불 팽창기가 둘다 구동될 때 표준 테스트 탱크에서 발생되는 압력에 대한 그래프를 보여준다.
도 10은 횡단면에 나타나는 꽃불 팽창기에 연결된 탑승자 측 하이브리드 팽창기의 측면도이다.
도 11은 탑승자측 마이크로 하이브리드 팽창기와 꽃불 팽창기가 동시에 구동될 때 표준 테스트 탱크에 발생되는 압력에 대한 다수의 그래프를 보여준다.
도 12는 탑승자측 마이크로 하이브리드 팽창기가 구동되고 나서 지연 후 꽃불 팽창기가 구동될 때 표준 테스트 탱크에 발생되는 압력에 대한 다수의 그래프를 보여준다.
도 13은 동일하지 않은 두 개의 꽃불 팽창기들을 포함하는 팽창 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 14는 꽃불 팽창기와 결합되어 있는 유체 연료 팽창기를 포함하는 팽창 시스템을 나타내는 블록도이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
본 발명에 따르면, 차량의 에어백을 팽창시키기 위한 장치가 개시된다. 이 장치는 적어도 제 1 및 제 2 팽창기를 포함하는 다수의 팽창기들을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 제 1 팽창기는 제 1 가스 발생 물질과 가압 매체를 갖는 마이크로 하이브리드 팽창기를 포함한다. 바람직하게는, 상기 가스 발생 물질은 연료가 풍부한 성분 (fuel-rich component)을 가압 매체는 상당한 양의 산소를 약 2 내지 30% 범위로 함유한다. 연료가 풍부하다는 것은 상기 성분이 그 분자 구조 내에 산소를 함유한다는 것을 의미하고 적어도 자체적인 연소 반응시 요구되는 산소의 화학양론적(stoichiometric) 양보다 적은 양으로 함유하여 이 성분에 있을 수 있는 모든 수소를 물로 변환하고 이 성분에 있을 수 있는 모든 탄소를 이산화탄소로 변환할 수 있도록 한다. 연료가 풍부한 성분이 스스로 연소되면, 차량 안전 억제 시스템의 팽창백을 팽창시킬 목적으로는 바람직하지 않은 상당한 양의 일산화탄소 및/또는 수소를 포함하는 가스 분해 생성물을 생성하게 된다. 특히, 연료가 풍부한 성분 또는 연료가 풍부한 물질로서 사용하기 위해 바람직한 것은 총 타입 추진기 (gun-type propellants)이다. 이는 총 타입 추진기가 쉽게 입수가능하고 상대적으로 값이 싸고 그 연소 특성이 잘 알려져 있기 때문이다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 총 타입의 추진기는 단일, 이중, 또는 삼중 베이스의 추진기와 저 취약성 탄약 (low vulnerability ammunition) (LOVA) 및 HELOVA (고에너지, 저취약성 탄약(high energy, low vulnerability ammunition))와 같은 나이트라민(nitramine) 추진기와 같은 고온의 연료가 풍부한 성분이다. 더 상세히 설명하면, 총 타입 추진기는 연료가 풍부하고 약 2500°K 내지 약 3800°K의 연소 온도를 가지며 통상적으로 3000°K보다 큰 연소 온도를 갖는다. 적절한 총 타입의 추진기의 예로는 RDX 또는 HMX와 같은 주요한 성분을 갖는 나이트라민 원료의 추진기가 있다. PETN 및 TAGN은 또한 총 타입 추진기에서 중요한 성분으로 작용할 수 있다. 다른 적절한 총 타입 추진기는 테트라졸 베이스의 화합물 (tetrazole-based compounds)과 트리아졸 베이스의 화합물 (triazole-based compounds)을 포함하는 추진기를 포함한다. 총타입 추진기에서 연료가 풍부한 성분으로 가장 바람직한 것은 RDX이다.
제 2 팽창기는 또한 바람직하게 연료가 풍부한 제 2 또는 꽃불 가스 발생 물질을 갖는 꽃불 팽창기를 포함한다. 꽃불 팽창기는 에어백이 팽창 가스로 부풀게 될 때 제 2 가스 발생 물질에 의해 생성된 팽창 가스로 작용하는 가압 매체를 가지고 있지 않다. 마이크로 하이브리드 및 꽃불 팽창기 각각은 에어백 모듈에 대해 적절하게 위치된다. 일실시예에서, 이들 각각은 에어백 모듈에 인접하여 위치되도록 순응되는 지지 어셈블리에 의해 설치되거나 지지된다.
일실시예에서, 마이크로 하이브리드 팽창기와 꽃불 팽창기는 차량에서 운전자 측 적용을 위해 디자인된다. 마이크로 하이브리드 팽창기는 종래의 운전자 측 하이브리드 팽창기와 비교하여 다르고 크기가 감소된 하우징을 갖는다. 유사하게, 꽃불 팽창기의 크기 및 하우징은 기존에 고안되거나 사용된 꽃불 팽창기와 다르고 감소된 크기를 갖는다. 차량에서 운전자 측 적용을 위한 제 1 실시예에서, 지지 어셈블리는 마이크로 하이브리드 팽창기 및 꽃불 팽창기의 적절한 위치고정후 함께 연결되는 상부 플랜지와 하부 플랜지를 갖는 플랜지 어셈블리를 포함한다. 하부 플랜지는 가스가 배출되는 팽창기 (가스가 존재하는 표면)에 인접한 표면 및 반대측 표면을 갖는다. 마이크로 하이브리드 팽창기의 출구 또는 확산기 끝단이 가스가 존재하는 표면에 연결된다. 마이크로 하이브리드 팽창기의 몸체는 하부 플랜지의 반대측 표면으로부터 떨어진 방향으로 연장된다. 꽃불 팽창기는 가스가 존재하는 표면으로부터 연장되는 커버 부재에 수용된다. 커버 부재는 꽃불 팽창기의 출구와 연통하는 오리피스(orifice)를 갖는다. 상부 플랜지는 공동 출구들로 이루어진 양각부를 갖는다. 마이크로 하이브리드 및 꽃불 팽창기들이 구동될 때, 예를 들어, 이들 두 팽창기들에 의해 발생된 팽창 가스들은 공동 출구들로부터 새어나오거나 배출된다. 상부 플랜지는 마이크로 하이브리드 및 꽃불 팽창기들로부터 발생된 팽창 가스들이 공동 출구들로 새어나오기 전에 혼합되는 혼합실을 정의한다. 마이크로 하이브리드 팽창기는 상당한 양 또는 부피의 산소를 가지고 꽃불 팽창기는 연료가 풍부한 추진기를 가지므로, 꽃불 가스 발생 물질로부터 발생된 연소 생성물이 마이크로 하이브리드 팽창기로부터 발생되어 출력된 가스들을 이용하여 추가로 연소되어 방출(delivery)을 위한 추가의 팽창 가스들을 에어백에 제공한다.
혼합실을 구비하는 상부 플랜지를 갖지 않는 차량의 운전자 측 적용의 제 2 실시예에서, 지지 어셈블리는 실질적으로 평면의 외부 표면을 갖는 단일 플랜지를 포함한다. 외부 표면은 팽창기들의 다른 종류의 추진기들을 점화하기에 적절할 때 구동에 관련된 적절한 전기적인 연결을 위해 접근가능한 팽창기들의 기폭제 어셈블리들 (initiator assemblies)에 인접한 표면이다. 마이크로 하이브리드 팽창기의 기폭제 어셈블리는 외부 표면에 인접하여 위치되고 외부 표면과 떨어진 방향에서 외부로 연장된다. 꽃불 팽창기의 기폭제 어셈블리는 이러한 외부 표면에 비례하는 각도로 배치된다.
또한, 지지 어셈블리는 플랜지의 외부 표면에 인접하여 연장되는 개구를 구비하는 커버 부재를 갖는다. 하부 또는 몸체 부재는 플랜지에 연결되고 마이크로 하이브리드 팽창기의 몸체와 동일한 방향으로 연장된다. 몸체 부재는 그 내부에 형성된 오목부분을 가지며 이 오목 부분은 꽃불 팽창기의 하우징부와 맞물린다. 바람직하게는, 오목부는 꽃불 팽창기의 기폭제 어셈블리가 커버 부재의 개구를 통해 접근가능하도록 구성된다. 이러한 구성에 따르면, 꽃불 팽창기는 꽃불 팽창기의 기폭제 어셈블리가 플랜지의 외부 표면의 일측상에 있고 꽃불 팽창기의 반대 끝단이 상기 외부 플랜지의 외부 표면의 타측상에 있는 플랜지의 평면의 외부 표면에 비례하는 경사 각도에 있다. 이러한 방식으로, 마이크로 하이브리드 팽창기의 종방향의 범위는 본질적으로 평면의 외부 표면에 수직이고 꽃불 팽창기의 종방향의 범위는 경사각도에 있을 뿐만 아니라 플랜지의 외부 표면을 따라 일방향으로 연장된다.
이러한 두 개의 팽창기들 각각은 조절가능한 출구를 갖는다. 마이크로 하이브리드 팽창기의 출구는 기폭제 어셈블리로부터 팽창기의 반대 끝단 상에 있다. 꽃불 팽창기의 출구는 그 원주 모양의 측벽을 따라 형성된다. 적어도 꽃불 팽창기 출구의 부분들은 몸체 부재의 부분들에 형성된 오리피스와 연통된다. 이들 두 개의 팽창기들이 구동될 때, 팽창 가스들을 포함하는 연소 생성물들은 꽃불 팽창기로부터 발생된 연료가 풍부한 연소 생성물들과 마이크로 하이브리드 팽창기로부터 발생된 팽창 가스들을 포함하는 산소가 풍부한 연소 생성물들의 혼합으로 인해, 팽창 가스들이 추가로 발생되는 에어백에 결합된다.
또다른 실시예에서, 마이크로 하이브리드 팽창기와 꽃불 팽창기는 차량의 탑승자 측 적용을 위해 디자인된다. 그 구성에서, 꽃불 팽창기는 마이크로 하이브리드 팽창기의 출구 및/또는 확산기 어셈블리에 연결된다. 이러한 탑승자 측 팽창기는 기폭제 어셈블리로부터의 팽창기 하우징의 종방향 범위의 반대 끝단에 위치된 확산기 어셈블리를 갖는다. 기폭제 어셈블리를 이용하여 마이크로 하이브리드 팽창기가 구동될 때, 팽창 가스들은 확산기 어셈블리로 흘러 에어백 내의 유로를 향해 배출된다. 꽃불 팽창기는 용접에 의한 방법과 같이 확산기 에셈블리로에 연결되는 팽창기 하우징을 포함한다. 꽃불 팽창기 하우징은 연료가 풍부한 꽃불 가스 발생 물질을 함유한다. 꽃불 팽창기가 구동될 때, 팽창 가스들을 포함하는 연소 생성물들이 마이크로 하이브리드 팽창기의 확산기 어셈블리에 의해 수용될 때 추가로 연소되는 연소 생성물들과 함께 생성되고, 상기 마이크로 하이브리드 팽창기의 확산기 어셈블리에서, 상기 연소 생성물들은 구동된 마이크로 하이브리드 팽창기로부터 발생한 팽창 가스들과 혼합되거나 결합된다. 그러한 추가 연소는 마이크로 하이브리드 팽창기로부터 발생한 팽창 가스들의 상대적으로 많은 산소 함량의 결과 및 꽃불 팽창기의 연료가 풍부한 꽃불 가스 발생 물질로부터 발생한 연소 생성물의 결과이다.
이러한 여러 실시예에의 동작 방식과 관련하여, 운전자 측 및 탑승자 측 적용은 많은 유사성을 갖는다. 바람직한 실시예에서는, 차량 충돌 감지 장치가 저충격 충돌과 고충격 충돌 각각을 감지할 때 마이크로 하이브리드 팽창기는 팽창 가스들을 에어백에 공급하도록 구동된다. 마이크로 하이브리드 팽창기는 부풀게 될 에어백을 갖는 차량이 상대적으로 낮은 소정의 충격 임계치 또는 레벨을 초과하는 충돌을 경험할때마다 구동된다. 반면에, 꽃불 팽창기는 고충격 충돌이 탐지될때에만 구동된다. 결과적으로, 고충격 차량 충돌의 경우, 마이크로 하이브리드 팽창기와 꽃불 팽창기는 마이크로 하이브리드 팽창기만 구동될때와 비교하여 상대적으로 짧은 시간에 상대적으로 많은 팽창 가스들을 에어백에 제공하도록 구동된다. 또한, 마이크로 하이브리드 팽창기에 의해 출력된 팽창 가스들은 꽃불 팽창 가스들과 결합될 때, 또는 꽃불 팽창 가스들이 존재할 때 꽃불 연소 생성물의 추가 연소를 발생하여 꽃불 팽창기에서 추진기 또는 가스 발생 물질의 더욱 완전한 연소가 수행된다.
마이크로 하이브리드 팽창기의 동작 및 기능에 관한 실질적인 설명은 본 출원의 양수인의 디자인 또는 관련 실시예를 근거로 한다. 그러한 설명은 1996년 9월 10일에 특허등록된 급속한 가압 베이스 흐름 기폭제 어셈블리를 갖는 하이브리드 팽창기 (HYBRID INFLATOR WITH RAPID PRESSURIZATION-BASE FLOW INITIATION ASSEMBLY)란 제목의 미국 특허 번호 5,553,889와 1996년 7월 11일에 출원된 하이브리드 팽창기 (HYBRID INFLATOR)란 제목의 미국 특허 출원 번호 08/680,273 에서 발견될 수 있다.
또다른 실시예에서는, 두 개의 팽창기 들 중에서 하이브리드 팽창기 대신, 동일하지 않은 두개의 꽃불 팽창기들이 있다. 이들 두 개의 꽃불 팽창기들 각각에서는 적어도 꽃불 가스 발생 물질 또는 추진기가 다르다. 이들 두 개의 꽃불 팽창기들 중 제 1 팽창기의 꽃불 가스 발생 물질은 점화되거나 구동될 때 생성시키는 산소의 양 또는 부피가 특징적이다. 이러한 제 1 꽃불 가스 발생 물질은 이들 두 개의 꽃불 팽창기들 중 제 2 팽창기의 꽃불 가스 발생 물질 보다 그 중량에 대해 더 많은 산소를 발생한다. 바람직하게는, 상기 추진기의 구동 결과로서 발생되는 가스의 퍼센트 함량에 있어서 산소 가스는 상기 추진기의 구동 후 초래하는 가스의 약 2 내지 30%의 범위에 있다. 그러한 산소 발생 꽃불 팽창기의 대표적인 예가 미국 특허 번호 3,797,854에 설명되어 있다. 제 2 꽃불 팽창기는 추진기가 연료가 풍부한 특성을 갖는다는 것이 그 특징을 이룬다. 그러한 연료가 풍부한 추진기는 적어도 30% 이산화탄소(CO)를 발생할 것으로 예측되며, 연료가 풍부한 추진기의 구동으로 발생되는 가스와 제 1 꽃불 팽창기의 꽃불 가스 발생 물질에 발생된 가스들과 결합하지 않을 경우 차량에 허용가능한 일산화탄소의 표준량 (ppm)은 초과된다.
또다른 실시예에서, 고체 형태로 된 가스 발생 물질 대신 가스 발생 물질로서 유체 (즉, 액체 또는 가스) 연료가 있으며, 이 유체 연료는 점화가능하고 팽창 가스들을 생성할 수 있도록 팽창가능하다. 이러한 유체 연료 팽창기의 상대적으로 산소가 풍부한 팽창 가스들은 이중 팽창 장치의 꽃불 팽창기로부터 발생된 연료가 풍부한 연소 생성물과 혼합가능하여 동일한 가스를 추가로 연소할 수 있고 더 많은 팽창 가스들을 발생할 수 있다.
상기의 개요에서, 본 발명의 많은 중요한 특징이 쉽게 인식된다. 즉, 이중 팽창 장치가 제공되는데 이 장치에서는 팽창기가 둘다 구동될 때 팽창 가스들을 포함하는 산소가 풍부한 연소 생성물들이 팽창 가스들을 포함하는 연료가 풍부한 연소 생성물들과 결합된다. 상기 연소 생성물을 발생하기 위한 많은 실시예가 제시된다. 산소가 풍부한 연소 생성물은 고체 추진기를 갖는 하이브리드 팽창기와, 유체 연료를 갖는 하이브리드 팽창기 및/또는 산소가 풍부한 꽃불 추진기에 의해 생성될 수 있다. 이러한 연소 생성물들의 결합 또는 혼합은 산소가 풍부한 연소 생성물의 소스와 상관없이, 두 개의 팽창기들에 대한 지지 어셈블리의 혼합실과 팽창기들 중 하나와 연계된 확산기 어셈블리와 팽창성 제품 그 자체 중 하나 이상을 이용하는 것을 포함하는 다수의 구성에서 발생될 수 있다.
두 개의 팽창기들 중 실질적인 구동에 있어서, 고충격 충돌이 감지될 때, 다른 팽창기들 둘다가 구동되어 팽창성의 제품을 부풀리기 위한 가스를 공급하게 된다. 저충격 충돌이 감지될 때, 이들 두 개의 팽창기들 중 하나만이 구동되어 감소된 압력이 팽창성의 제품에 발생된다. 바람직하게는, 운전자 측 적용에서 팽창 장치의 부품이 배열되어 장치가 차지하는 공간의 부피가 상대적으로 적어진다. 이러한 관점에서, 지지 어셈블리 상에 팽창기의 부품의 배열은 최적의 외형을 갖는다. 바람직하게는, 꽃불 팽창기는 결과적으로 형성된 팽창 장치의 외형 또는 높이를 운전자 측 마이크로 하이브리드 팽창기에 해당하는 높이 이상으로 증가시키지 않는다.
본 발명의 추가적인 이점은 다음의 논의에서, 특히 첨부된 도면과 함께 설명될 때 쉽게 분명하게 나타난다.
도 1을 참조하면, 차량에 사용하기 위한 팽창 시스템의 구성도가 도시된다. 팽창 시스템은 다수의 팽창기들을 포함하며, 도시된 두 개 또는 이중 팽창기들 (24, 28)로 구성된 팽창 장치 (20)가 특징을 이룬다. 바람직한 실시예에서, 제 1 팽창기 (24)는 마이크로 하이브리드 팽창기이고 제 2 팽창기 (28)는 꽃불 팽창기이다. 이들 두 팽창기들 각각은 구동될 때 팽창 가스들을 포함하는 연소 생성물들을 에어백 또는 팽창성 제품 (32)에 발생시킨다. 에어백 (32)은 보통 팽창 장치 (20)에 연결되는 에어백 모듈의 부분이다.
일반적으로, 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)는 총 타입의 연료가 풍부한 가스 발생 물질 또는 추진기와 가압 매체를 포함한다. 바람직하게는, 가압 매체는 아르곤과 같은 불활성 가스와 산소 가스를 소정 비율로 필수적으로 구성한다. 꽃불 팽창기 (28)는 또한 바람직하게 총 타입의 연료가 풍부한 추진기인 가스 발생 물질을 포함한다. 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)와는 달리, 꽃불 팽창기 (28)는 가압 매체를 포함하지 않으므로 실질적으로 가압된 저장 가스가 없다. 에어백 (32)을 부풀리기 위한 팽창 가스들을 발생하기 위해 두 팽창기들 (24, 28)이 점화될 때, 꽃불 팽창기 (28)의 연료가 풍부한 가스 발생 물질로부터 발생한 팽창 가스들을 포함하는 연소 생성물이 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)의 팽창 가스들을 포함하는 산소가 풍부한 연소 생성물과 결합되거나 추가 연소된다. 이러한 상호작용 또는 반응은 꽃불 가스 발생 물질의 더욱 완전한 연소를 가져오며 그 결과 에에백 (32)의 압력이 더 급속하게 증가하게 된다. 추가적으로, 독성 가스 레벨, 특히 CO 및 NOx를 기본으로한 독성 가스 레벨이 제거되거나, 두 팽창기들 (24, 28)이 구동될 때 실질적으로 제거된다.
마이크로 하이브리드 팽창기 (24)와 꽃불 팽창기 (28) 사이의 기능적인 관계에 있어서, 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)는 이 팽창기의 구동에 따라 팽창 가스들에 대한 최대 결합 출력의 60% 내지 80%를 통상적으로 발생시키도록 요구된다. 이러한 점에 의거, 꽃불 팽창기 (28)의 총 타입의 연료가 풍부한 추진기는 운전자 측 꽃불 팽창기에 대해 약 0.8-2.8 그램 탑승자 측 꽃불 팽창기에 대해 약 2.4-5.6 그램의 범위에 있다. 이들 꽃불 팽창기들의 추진기 중량은 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)의 총 타입 추진기 중량의 20%-90%의 범위에 있다. 추진기의 이러한 중량에 따라, 일정양의 일산화탄소(CO)가 발생된다. 연소된 총 타입의 통상적인 추진기의 1그램은 보통 CO의 약 .017 moles을 생성한다. 이는 통상적인 팽창기 (100 ft3또는 126 moles 가스)에 있어서 CO 농도가 운전자 측 꽃불 팽창기 (28)에 대해 약 162-378 ppm의 범위에 있게 된다는 것을 의미한다. 또한, 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)는 CO의 30 ppm 만큼을 발생한다. 마이크로 하이브리드 팽창기와 꽃불 팽창기의 총 CO 농도는 구동될 때 약 192-408 ppm 이 된다. 차량에 허용되는 CO 농도에 대한 보통의 요구조건은 이중 운전자 측 팽창 장치에 대해 150 ppm이다. 이중 탑승자 측 팽창 장치에 있어서, CO의 농도는 약 354-786 ppm의 범위에 있다. 탑승자 측 팽창기에 대한 CO 농도에 대한 보통의 요구조건은 약 300 ppm이다. 허용가능한 농도와 상기 추진기 중량에 의해 실질적으로 생성된 농도 사이의 바람직하지 않은 차이로 인해, 최소한의 모든 CO moles을 이산화탄소(CO2)로 변환시키기 위해 충분한 산소가 필요하다. 이를 위해, 운전자 측 꽃불 팽창기에 있어서, 팽창 가스들 (가압 매체 가스 + 점화된 가스 발생 물질로부터의 가스)은 실질적으로 적어도 2%의 산소를 포함해야 한다. 높은 산소 레벨과 연관된 화재 위험을 피하기 위해 산소의 최대 양은 약 30%보다 많아야 한다. 2% 내지 약 30% 산소의 동일한 범위가 탑승자 측 이중 팽창 장치에도 요구된다. 본 명세서에서 나중에 논의되는 바와 같이, 테스트는 CO의 대부분이 1000°K - 1600°K의 범위에 있는 팽창 장치로부터 에어백(32)까지의 배출 온도에서 산소를 이용하여 변환된다는 것을 보여주었다. 이전의 그러한 테스트에서는 이산화탄소 및 산소에 대해 유용한 제한된 혼합 뿐만 아니라 반응 시간에 대한 짧은 시간 (약 50 밀리세컨드(milliseconds))과 함께 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)로부터 발생된 산소의 온도가 일산화탄소의 대부분을 변환하기에 충분하다는 합당한 확실성이 없었다.
팽창 장치 (20)의 바람직한 적용에 있어서, 소정의 다른 조건이 발생할 때 팽창기들 (24, 28) 각각이 구동된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 팽창 시스템은 또한 두 팽창기들 (24, 28) 각각을 전기적으로 연결하는 차량 충돌 감지 장치 (36)를 포함한다. 감지 장치 (36)는 통상적으로 차량 충격 또는 충돌의 발생을 감지하는 기존에 고안되거나 실행된 하드웨어를 포함한다. 일련의 표준에 따르면, 종래의 차량 충돌 감지 장치 (36)는 차량 충돌 또는 충격의 정도를 근거로 저충격 충돌 신호 및 고충격 신호와 같은 신호들을 출력한다. 간단히 말하여, 차량이 또다른 차량이나 대상물에 충돌하거나 또다른 차량에 의해 충돌되는 바와 같은 차량 충격과 관련하여 소정의 제 1 레벨 또는 임계치가 도달될 때 저충격 신호가 발생되거나 출력된다. 이와 유사하게, 저충격 충돌보다 큰 제 2의 소정 충격 레벨이 차량에 의해 경험될 때 고충격 신호가 발생되거나 출력된다. 도 1의 실시예에 따르면, 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)는 차량 충돌 감지 장치 (36)가 저충격 조건을 감지하고 저충격 신호를 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)에 출력할 때 구동된다. 저충격 신호는 가스 발생 물질을 계속해서 점화시키도록 하는 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)의 기폭제 어셈블리를 유발한다(trigger). 구동에 따라, 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)는 가스 발생 물질 및 저장된 가스에 의해 생성된 팽창 가스를 에어백 (32)에 출력하여 에어백을 상대적으로 낮은 원하는 압력으로 팽창시키도록 한다. 차량에 의해 경험되는 저충격 충돌의 경우, 꽃불 팽창기 (28)는 구동되지 않으므로 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)에 의해 발생된 팽창 가스들만이 에어백 (32)을 부풀리는데 사용된다.
반면에, 차량이 고충격 충돌을 당할 때, 두팽창기들 (24, 28)은 구동된다. 더 상세히 설명하면, 차량 충돌 감지 장치 (36)는 감지되는 충돌의 소정 정도에 따라 이러한 조건을 감지하며, 마이크로 하이브리드 팽창기 (24) 및 꽃불 팽창기 (28) 둘다에 인가되는 고충격 신호를 발생한다. 이해되어지는 바와 같이, 고충격 신호는 동시에 두 팽창기들 (24, 28)에 인가될 수 있거나 실질적으로 동시에, 또는 지연되어 다르게 제어된 방식으로 에어백의 바람직한 부풀림과 관련하여 다른 시간에 구동될 수 있도록 한다 (중간의 충격 충돌에 대해).
도 2 및 도 3을 참조하면, 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)와 지지 어셈블리 (40)를 이용하는 꽃불 팽창기 (28)를 배열하고 지지하기 위한 실시예가 도시된다. 이러한 지지 어셈블리 (40)는 평면의 외부 또는 상부 표면 (48)을 갖는 플랜지 (44)를 포함한다. 몸체 부재 (52)는 플랜지 (44)와 일체로 되고 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)의 몸체와 동일한 방향으로 연장된다. 몸체 부재 (52)는 꽃불 팽창기 (28)의 하우징을 지지하는 몸체 부재 (52) 내에 영역을 형성하는 오목 영역을 갖는다. 몸체 부재 (52)는 꽃불 팽창기 (28)가 구동될 때 팽창 가스의 배출이 가능하도록 오목 영역 (56)에 형성된 오리피스를 갖는다. 지지 어셈블리 (40)는 또한 종방향의 활모양 커버 부재 (66)를 포함하며, 이 커버 부재는 꽃불 팽창기 (28)의 하우징의 길이 와 실질적으로 동일한 길이를 갖는다. 꽃불 팽창기 (28)는 적절히 위치된 스폿 용접에 의해 배치되는 커버 부재 (66)에 연결된다. 꽃불 팽창기 핀 (70)은 상기 커버 부재 (66)의 개구 (74)에 인접하여 노출된다. 꽃불 팽창기 핀 (70)은 저충격 신호와 고충격 신호 중 선택된 한 신호가 차량 충돌 감지 장치 (36)에 의해 출력될 때 이들 신호 각각에 전기적으로 연결된다. 다른 전기적인 접촉이 핀과 동축을 이루는 전자각(shell) 또는 제 2 핀 (도시되지 않음)에서 이루어질 수 있다.
도시된 실시예에서, 팽창 장치 (20)는 운전자 측 적용을 위해 디자인되어 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)가 운전자 측으로 디자인된 팽창기가 된다. 꽃불 팽창기 (28)와 유사하게, 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)는 플랜지 (44)의 외부 표면 (48)으로부터 접근가능한 하이브리드 기폭제 핀 (또는 핀들) (78)을 갖는다. 그러나, 외부 표면 (48)에 비례하는 경사 각도로 연장되는 꽃불 기폭제 핀 (70)과는 달리, 하이브리드 기폭제 핀 (78)은 외부 표면 (48)의 평면에 표준적이다. 운전자 측 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)는 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)의 몸체의 원주에 대해 다수의 스폿 용접에 의해 플랜지 (44)에 연결된다.
차량의 측면 상에 팽창 장치 (20)를 구현하는 것과 관련하여 공간은 덤(premium)이므로 팽창 장치의 크기를 최대한 이용하기 위해서는 팽창 장치의 상대적으로 적은 부피 및 낮은 외형을 유지하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 꽃불 팽창기 (28)의 길이는 플랜지 (44)의 외부 표면 (48)을 따라 한방향으로 배열되어 팽창 장치의 높이 또는 외형을 증가시키지 않도록 한다. 즉, 이러한 배열은 외부 표면 (48)의 평면에 수직인 방향으로 연장되도록 배치되는 운전자 측 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)로부터 발생되는 외형 이상으로 상기 외형을 증가시키지 않는다.
팽창 장치 (20)가 구동될 때, 하이브리드 및 꽃불 팽창기들 (24, 28) 둘다의 사용에 있어서, 일실시예에서는 두 팽창기들 (24, 28)로부터 출력된 팽창 가스가 에어백 (32) 자체에 결합된다. 또한, 이들 두 팽창기들로부터 연소 생성물의 바람직한 연소는 이들 두 출력들의 상호작용으로부터 발생된다.
또다른 실시예에서, 에어백 (32)에서 실질적으로 발생되는 그러한 반응 대신에 상기 상호작용 또는 반응은 팽창 가스들을 포함하는 연소 생성물이 에어백 (32)에 도달하기 전에 실질적으로 발생한다. 도 4를 참조하면, 그러한 실시예가 파스너(fasteners) 등을 이용하여 상호연결될수 있는 상부 플랜지 (154)와 하부 플랜지 (158)를 포함하는 플랜지 어셈블리 (150)에 의해 대표로 수행된다. 마이크로 하이브리드 팽창기 및 꽃불 팽창기는 도 2 및 도 3의 실시예와 연계하여 설명된 방식으로 하부 플랜지 (158) 상에 배열된다. 도 2 및 도 3의 실시예와는 달리, 상부 플랜지 (154)는 양각부 (162)를 가지며, 양각부는 내부 볼록 표면에 의해 정해지는 혼합실을 제공한다. 즉, 상부 및 하부 플랜지 (154, 158)가 연결되고 두 팽창기들 (24, 28)이 구동될 때, 두 팽창기들 (24, 28)로부터 발생된 팽창 가스들을 포함하는 연소 출력 생성물은 바람직한 상호작용을 위해 혼합실에 의해 수용된다. 이어서, 팽창 가스들은 그 에지 가까이의 양각부 (162)에 형성되는 팽창 장치 출구 (166)로 배출된다. 그러한 팽창 가스들은 팽창성의 제품 또는 에어백 (32)에 의해 수용된다.
도 5를 참조하여, 운전자 측 마이크로 하이브리드 팽창기의 일실시예가 다음에 설명된다. 일반적으로, 이 운전자 측 팽창기 (24)는 1996년 9월 10일에 특허등록된 미국 특허 번호 05,553,889와 1996년 7월 11일 출원되어 계류중인 미국 특허 출원 번호 08/680,273로 개시된 본 출원인의 양수인의 이전 디자인과 비교할 만하며, 계류중인 출원은 본 명세서에 특히 도 26과 함께 120-128페이지에 참고로 삽입되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)는 중앙 하우징 어셈블리 (80)를 포함한다. 중앙 하우징 어셈블리 (80)는 저장된 가스 하우징 (84)의 중심부를 통해 연장된다. 저장된 가스 하우징 (84)은 하나 이상의 스폿 용접 (88)과 같은 수단에 의해 중앙 하우징 어셈블리 (80)에 적절히 부착된다.
중앙 하우징 어셈블리 (80)는 하이브리드 가스 발생 물질 또는 추진기 (100)를 포함하는 가스 발생기 (92)를 포함한다. 저장된 가스 하우징 (84)은 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)가 구동될 때 추진기에 의해 생성되는 가스와 혼합되는 가압 매체를 포함한다. 이미 언급한 바와 같이, 가압 매체는 바람직하게 불활성 가스 및 산소를 가짐으로써 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)가 구동될 때 발생되는 연소 생성물은 산소가 풍부하도록 한다. 추진기 (100)는 바람직하게 총타입의 추진기로서 연료가 풍부한 구성성분을 갖는 다수의 다른 물질을 포함할 수 있고, 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)의 추진기를 구성하는 현재 바람직한 물질은 RDX, GAP, 폴리아클릴산(polyacrylate), TMETN, CAB, MNA를 포함한다.
마이크로 하이브리드 팽창기 (24)의 동작과 관련하여, 구동 어셈블리 (124)의 기폭제(initiator) (140)의 구동 전에 팽창기 (24)를 통한 압력은 같다. 가압 매체는 제 1실 (178), 제 2실 (188) 및 제 3실 (200) 내에 포함된다. 저충격 신호나 고충격 신호가 기폭제 (140)에 의해 수신될 때, 기폭제 (140)의 연소 물질은 점화된다. 기폭제 (140)로부터 발생된 연소 생성물은 제 1 폐쇄 디스크 (74)를 파열시키고 점화/부스터 물질 (182)을 점화시킨다. 그리고 나서, 점화/부스터 물질 (182)의 점화는 추진기(100)를 점화시킨다. 구동 어셈블리 (124)로부터 발생된 모든 추진 가스들과 기타 연소 생성물은 제 1실 (178)에서 제 2실(188)로 흐르고 난후 제 3실 (200)로 흐른다. 격벽 (186)은 추진 가스가 제 1실 (178)에서 바로 제 3실 (200)로 흐르는 것을 실질적으로 방지한다. 제 3실 (200) 내의 압력이 소정 레벨에 이르면, 제 2 폐쇄 디스크 (226)가 파열되어 팽창 가스의 흐름이 출구 어셈블리 (192)를 통해 에어백(32)에 제공된다.
도 6을 참조하여, 꽃불 팽창기 (28)의 일실시예의 설명이 다음에 제공된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 꽃불 팽창기 (28)는 팽창기 하우징 (250)의 제 1 끝단에서 지지되는 기폭체 어셈블리 (254)와, 신장되어 제 1, 제 2 끝단을 갖는 팽창기 하우징 (250)을 갖는다. 기폭제 어셈블리 (254)와 그에 인접한 내부는 점화/부스터 물질 (258)이다. 점화/부스터 물질 (258)은 팽창기 하우징 (250)의 원주모양의 측벽에 의해 정의된 챔버 내에 배치된다. 점화/부스터 물질 (258)은 챔버 (262)내에 포함된 꽃불 가스 발생 물질 또는 추진기 (270)를 점화시키거나 구동시키는데 유용한 다수의 구성성분을 포함할 수 있다. 그러한 점화/부스터 물질 (258)은 RDX, 알루미늄 및 hyroxypropyl-cellulose를 포함할 수 있다.
꽃불 추진기 (270)는 챔버 (262)에서 점화될 때 팽창 가스들을 발생하는 연료가 풍부한 구성성분을 갖는다. 이미 언급한 바와 같이, 챔버 (262)는 가압 매체가 없다. 그러나, 점화/부스터 물질 (258) 및 추진기 (270)에 의해 점유되지 않은 공간에 주위 공기를 포함하지 않는다. 도시된 실시예에서 출구 (274)는 팽창기 하우징 (250)에 대해 원주방향으로 연장된다. 출구 (274)는 접착 호일 등에 의해 밀봉되어 환경 노출로부터 추진기 (270)를 분리시키도록 한다. 팽창기 (250)의 내부벽에 인접한 것은 지나치게 큰 사이즈의 바람직하지 않은 추진기 입자가 챔버 (260)에서 출구 (274)를 통해 에어백 (32)으로 배출되는 것을 방지하기 위한 여과 능력을 갖는 스크린 등과 같은 장치이다. 이러한 점에서, 기폭제 어셈블리 (254)가 그 구동을 유발하는(trigger) 고충격 신호를 수신할 때 기폭제 어셈블리 (254)로부터 발생된 연소 생성물은 점화/부스터 물질 (258)을 구동시킨다. 상기 물질 (258)의 점화로부터 발생되는 연소 생성물은 꽃불 추진기 (270)를 점화시킨다. 상기 추진기 (270)의 점화는 출구 (274)를 통해 흘러 지지 어셈블리 (40)의 오리피스 (60)를 통한 유로를 향해 흐르는 팽창 가스들 발생시킨다.
도 7 내지 도 9를 참조하여 두 개의 다른 팽창기들 (24, 28)과 연관된 동작에 대한 추가 설명이 제공된다. 더 상세히 설명하면, 초과분의 산소 가스를 포함하는 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)가 실질적으로 적은 또는 산소가 적은 꽃불 팽창기 (28)의 연소 과정을 효과적으로 완료시킬 수 있다. 이러한 테스트는 차량의 고충격 충돌을 경험하여 에어백(32)을 부풀리기 위해 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)와 꽃불 팽창기 (28)가 둘다 구동되는 때와 같이 소정의 제 2 조건이 발생할 때 꽃불 팽창기 (28)만 사용되는 상황과 관계가 있다.
이러한 테스트들과 관련하여, 꽃불 팽창기 (28)는 주위의 60 리터 탱크의 65kPa로 구부러졌고 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)는 주위의 60 리터 탱크에서 165kPa로 구부러졌다. 꽃불 팽창기 (28)는 공기 중에 포함된 산소와 그 생성물의 반응을 용이하게 하기 위해 공기 속에서 구부러졌고, 상기 반응은 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)와 함께 전개될 때 예측되는 반응을 자극시키기 위해 의도되었다. 그리고 나서, 이들 팽창기들은 동시에 60 리터 탱크에서 21℃로 동시에 점화되었다.
도 9에 도시된 바와 같이, 두 개의 팽창기들 (24, 28)이 동시에 또는 동일한 동작이나 테스트시 점화될 때, 결과는 공기 중의 꽃불 팽창기 (28)와 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)의 부가적인 출력이었다. 독성 측정, 특히 CO 및 NOx의 독성 측정은 꽃불 팽창기 (28)가 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)와 함께 전개될 때 더 낮았다. 이점을 근거로, 마이크로 하이브리드 팽창기와 꽃불 팽창기가 동일한 동작 또는 테스트시 점화되거나 사용될 때 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)로부터 발생된 산소가스와 꽃불 팽창기 (28)로부터 발생된 연소 생성물 사이의 유용한 반응 결과가 도출된다.
도 10을 참조하여 탑승자측 팽창 장치가 도시되고 마이크로 하이브리드 팽창기 (230)와 꽃불 팽창기 (234)를 포함한다. 마이크로 하이브리드 팽창기 (230)는 미국 특허 번호 5,553,889와 도 25와 함께 특히 108-119페이지에 참고로 삽입된 바의 1996년 7월 11일에 출원되어 계류중인 미국 특허 출원 번호 08/680,273에 설명된 디자인과 구성을 포함하여 다양한 디자인 및 구성을 포함할 수 있다. 마이크로 하이브리드 팽창기 (230)는 가스 발생 물질과 압축 매체를 포함한다. 설명된 기존의 마이크로 하이브리드 팽창기와 마찬가지로, 가스 발생 물질 또는 추진기는 바람직하게 총 타입이고 연료가 풍부하다. 가압 매체는 산소와 아르곤과 같은 불활성 가스를 포함한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 마이크로 하이브리드 팽창기 (230)는 또한 출력단에서 확산기 어셈블리 (238)를 갖는다. 확산기 어셈블리 (28)는 팽창성제품 또는 에어백 (32)과 연통하는 하나 이상의 확산기 출구 (242)를 갖는다. 임계 크기보다 큰 입자들의 바람직하지 않은 누출을 방지하기 위해 스크린 또는 기타 미세한 입자로 된 필터링 장치 (266)가 확산기 어셈블리 (238)내에 배치된다. 확산기 어셈블리 (230)에는 개구가 형성되어 확산기 어셈블리 (238)와 꽃불 팽창기 (234)에 부착되는 공동 연결기 (272)를 수용한다. 공동 연결기 (272)는 팽창 가스를 포함하여 연소 생성물을 꽃불 팽창기 (234)로부터 마이크로 하이브리드 팽창기 (230)의 확산기 어셈블리 (238)로 통과시키는 유로(276)를 갖는다. 꽃불 팽창기 (234)는 공동 연결기 (272)에서 확산기 어셈블리 (238)에 부착되는 하우징 (280)을 갖는다. 마이크로 하이브리드 팽창기 (230)와 마찬가지로, 꽃불 팽창기 (234)는 꽃불 팽창기 (234)의 하우징 (280) 내에 포함된 가스 발생 물질 또는 추진기 (288)를 점화시키거나 구동시키기 위한 기폭제 어셈블리 (284)를 갖는다. 추진기 (288)는 바람직하게 총 타입이고 연료가 풍부하다. 마이크로 하이브리드 팽창기 (230)에서 산소가 없는 경우, 두 개의 팽창기들 (230, 234)의 구동 후 CO와 같은 독성 가스의 허용불가능한 양이 존재한다. 스크린 부재 또는 기타 필터링 타입 장치 (292)는 가스 발생 물질 (288)과 유로 (276) 사이에 배치되어 임계 크기 또는 그 이상의 바람직하지 않은 추진기 입자를 제거하거나 꽃불 팽창기 (234)에서 확산기 어셈블리 (238)로 배출되는 것을 방지하게 된다.
두 팽창기들 (230, 234)이 구동된다고 가정된다. 연료가 풍부한 팽창 가스들을 포함하는 연소 생성물은 꽃불 팽창기 (234)로부터 마이크로 하이브리드 팽창기 (230)의 확산기 어셈블리 (238)로 통과된다. 확산기 어셈블리 (238)에서, 상기 연료가 풍부한 연소 생성물은 마이크로 하이브리드 팽창기 (230)로부터 발생된 팽창 가스를 포함하여 상대적으로 산소가 풍부한 연소 생성물과 반응하거나 결합한다. 이들 두 개의 팽창기 (230, 234)로부터 발생된 연소 생성물의 혼합 및 결합은 확산기 어셈블리 (238) 내에서 발생하며, 이는 그러한 결합이 팽창성의 제품 또는 에어백 (32) 자체 또는 플랜지 어셈블리에 의해 제공되는 혼합실에서 발생되는 기존의 실시예와 다르다.
도 11 및 도 12를 참조하여, 도 10의 팽창 장치와 연관된 관련 테스트를 보여주는 그래프가 제공된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 운전자 측 실시예와 마찬가지로 두 팽창기들 (230, 234)이 구동될 때, 탱크에서 발생된 압력은 두 팽창기들 (230, 234)에 의해 생성된 팽창 가스들의 결합이다. 마이크로 하이브리드 팽창기 (230)는 꽃불 팽창기 (234)에 의해 생성된 팽창 가스들 보다 실질적으로 더 많은 (거의 두배 만큼 또는 그 이상으로) 팽창 가스들을 구성한다. 도 11과는 달리, 도 12는 마이크로 하이브리드 팽창기 (230)와 꽃불 팽창기 (234)의 구동 사이에 지연이 제공되는 실시예를 보여준다. 도시된 실시예에서, 두 개의 다른 지연, 즉, 10밀리세컨드와 15밀리세컨드가 도시된다. 그러한 지연은 적어도 탱크에서 발생되는 압력을 나타내는 그래프 또는 곡선과 연관된 일정 시간 간격을 따라 탱크에서 발생되는 압력을 나타내는 그래프 또는 곡선에 영향을 미친다. 지연은 차량 충돌 감지 장치 (36)에 의해 결정되고 통상적으로 중간의 충격 충돌에 대해 5-40 밀리세컨드이다.
하이브리드 및 꽃불 팽창기들을 갖는 실시예에 더하여, 추가의 실시예는 두 팽창기들 중 어느 것에든지 저장되는 산소를 포함하여 가압 매체가 없는 두 개의 꽃불 팽창기들 (296, 298)의 사용을 포함한다. 도 13의 블록도를 참조하여 하나의 꽃불 팽창기와 하이브리드 팽창기 대신 두 개의 꽃불 팽창기를 포함하는 팽창 장치가 설명된다. 제 1 꽃불 팽창기 (296)는 가스 발생 물질 및 추진기와 추진기를 점화시키는 기폭제 어셈블리를 포함한다. 이미 설명된 꽃불 팽창기들과는 달리, 이러한 제 1 꽃불 팽창기 (296)의 추진기는 연료가 풍부하기보다는 산소가 풍부하다. 일반적으로 산소가 풍부한 추진기의 계통조직은 추진기가 연소될 때 산소가 풍부한 가스가 생성되는 것이며, 연소를 유지하기 위해 충분한 추진기를 제공함으로써 달성되지만 생성되는 모든 산소를 반응시키기에는 불충분하다. 그러한 추진기는 금속, 비금속 또는 유기물질일수 있다. 상기 산소가 풍부한 꽃불 계통조직의 예가 미국 특허 번호 3,797,854에 제공된다. 그러한 특정의 연소 이외에, 구성성분의 광대한 스펙트럼이 암모늄(ammonium) 또는 금속 아염소산염 (metal chlorites), 아염소산염(chlorates), 과염소산염(perchlorates) 및 질산염(nitrates)을 이용함으로써 산소가 풍부한 추진기를 제공하는데 사용될 수 있다.
제 2 꽃불 팽창기 (298)는 또한 추진기를 구동시키기 위한 기폭제 어셈블리 뿐만 아니라 가슬 발생물질 또는 추진기를 포함한다. 제 1 꽃불 팽창기 (296)의 산소가 풍부한 추진기와는 달리, 제 2 꽃불 팽창기는 본 명세서의 다른 실시예와 관련하여 이미 논의된 총 타입의 추진기와 같은 연료가 풍부한 추진기를 갖는다. 결과적으로, 제 2 꽃불 팽창기 (298)의 추진기가 점화될 때 연료가 풍부한 추진기에 의해 발생되는 독성 가스의 존재를 제거하거나 받아들일만한 정도로 감소시킬 목적으로 바람직한 반응을 야기시키는 부족한 양의 산소가 존재한다. 그러나, 이들 팽창기들 (296, 298)이 구동될 때, 이들에 의해 발생된 생성물은 팽창기들 (296, 298) 특히 제 2 꽃불 팽창기 (298)의 구동에 의해 야기된 독성 가스의 존재를 제거하거나 받아들일만한 정도로 감소시키도록 결합된다.
두 개의 팽창기들 (296, 298)에 대한 예측된 동작시 차량 충돌 감지 장치 (36)는 이중 팽창기들을 갖는 차량이 충돌될 때 저충격 신호와 고충격 신호 중 선택된 한 신호를 제공한다. 특히, 저충격 충돌이 발생하면 저충격 신호가 발생되어 산소가 풍부한 추진기 또는 연료를 갖는 제 1 꽃불 팽창기 (296)에만 인가된다. 발생된 팽창 가스들을 포함하는 연소 생성물은 그러한 저충격 충돌에 대해 팽창성의 제품 또는 에어백(32)을 적절히 팽창시키기에 충분하다. 또한, 고충격 충돌이 발생하면, 고충격 신호가 발생되어 각 추진기들을 점화시키기 위한 기폭제 어셈블리 각각을 구동시키기 위해 두 팽창기들 (296, 298) 각각에 인가된다. 도 1의 실시예와 유사하게, 연소 생성물은 결합되거나 혼합되어 제 1 꽃불 팽창기 (296)의 산소가 풍부한 연소 생성물이 제 2 꽃불 팽창기 (298)로부터 발생된 연료가 풍부한 연소 생성물을 추가 연소시키는데 유용하도록 한다. 연소 생성물이 두 개의 팽창기들 (296, 298)로부터 결합될 경우와 관련하여 상기 결합 또는 혼합은 혼합실, 확산기 어셈블리 및 팽창성 제품 자체 중 하나 이상을 포함하는 이미 설명된 실시예에 따라 달성될 수 있다.
두 종류의 다른 팽창기들을 사용하는 또다른 실시예에서, 도 14를 참조하여 다수의 팽창기들, 즉 꽃불 팽창기 (304)와 유체(즉, 액체 또는 가스) 연료 팽창기 (308)를 구비하는 팽창 장치 (300)를 도시적으로 보여준다. 꽃불 팽창기 (304)는 이미 설명된 꽃불 팽창기 (28)와 유사하다. 꽃불 팽창기 (28)와 유사하게, 본 실시예의 꽃불 팽창기 (304)는 본질적으로 가압 매체가 없고 구동될 때 발생되는 팽창 가스들이 실질적으로 팽창기 (304)에 포함된 꽃불 가스 발생 물질 또는 추진기에만 해당하는 것이다.
유체 연료 팽창기 (308)는 마이크로 하이브리드 팽창기 (24)와 관련하여 설명된 바와 같이 고체 추진기라기 보다는 액체 또는 가스 추진기 또는 연료가 그 특징을 이룬다. 그러한 유체 연료 팽창기들의 대표적인 예가 미국 특허 번호 5,348,344 및 5,470,104에 설명되어 있다. 구동될 때, 유체 연료 팽창기 (308)는 유체 연료를 이용하여 발생된 팽창 가스들을 팽창성제품 또는 에어백 (32)에 출력한다. 차량 충돌의 엄격한 감지에 따라 유체 연료 팽창기 (308)는 꽃불 팽창기 (304)와 결합하여 동작한다. 더 상세히 설명하면, 도 14에 설명된 바와 같이, 차량 충돌 감지 장치 (36)가 고충격 충돌 또는 조건을 감지하면 고충격 신호는 꽃불 팽창기 (304)와 유체 연료 팽창기 (308) 둘다를 유발한다(trigger). 도 13의 실시예와 같이, 본 실시예는 유체 연료 팽창기 (308)의 가스 발생 물질로부터 발생된 연소 생성물과의 반응으로 인해 연료가 풍부한 꽃불 팽창기 (304)로부터 발생된 팽창 가스들을 포함하는 추가의 연소 생성물의 발생을 돕거나 용이하게 하기 위해 혼합실, 확산기 어셈블리 및 두 개의 팽창기들로부터 발생된 연소 생성물을 결합하기 위한 팽창성 제품 자체 중의 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 상기 설명은 예시 및 설명을 위해 제시되었고 발명을 한정하지 않는다. 상기 설명에 상응하는 변형 및 수정이 관련 기술분야의 기술 또는 지식과 함께 본 발명의 영역 내에서 이루어진다. 본 명세서에 설명된 실시예는 본 발명의 특정의 적용 또는 이용에 요구될 수 있는 다양한 변형과 함께 본 발명을 실시하기 위해 알려진 가장 바람직한 예를 설명하고 당해 기술분야에서 숙련된 기술을 가진 사람이 그러한 바람직한 예 또는 기타 실시예에서 본 발명을 이용할 수 있도록 한다. 첨부된 청구 항은 선행 기술에 의해 허용된 범위로 또다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (25)

  1. 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치에 있어서,
    산소 가스를 포함하는 제 1 팽창기와,
    꽃불 가스 발생 물질을 가지며 실질적으로 가압 매체가 없는 꽃불 팽창기를 포함하는 제 2 팽창기와,
    상기 제 1 팽창기와 상기 제 2 팽창기를 팽창성 제품에 비례하여 지지하는 수단을 구비하며, 상기 산소 가스는 상기 팽창기의 구동후 적어도 존재하고, 상기 꽃불 가스 발생 물질은 연료가 풍부하며 상기 제 1, 제 2 팽창기들의 구동후 상기 제 1 팽창기로부터 산소 가스가 없는 경우 허용불가능한 양의 독성 가스가 존재하도록 불충분한 산소 가스를 발생하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 팽창기는 하이브리드 가스 발생 물질 및 상기 제 1 가스 발생 물질을 구동하는데 사용하는 구동 어셈블리를 갖는 하이브리드 팽창기를 포함하며, 상기 하이브리드 팽창기 구동 어셈블리는 차량의 고충격 및 저충격 각각의 충돌시 구동되는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 꽃불 팽창기는 차량이 고충격 충돌을 당할 때 상기 꽃불 가스 발생 물질을 구동하는데 사용하는 구동 어셈블리를 포함하며 상기 꽃불 가스 발생 물질은 차량이 저충격 충돌을 당할 때는 팽창 가스들을 발생시키는데 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 지지 수단은 하나의 챔버를 가지며 상기 제 1, 제 2 팽창기들 각각으로부터 발생된 팽창 가스들을 포함하는 연소 생성물이 결합되어 상기 꽃불 가스 발생 물질의 상기 연소 생성물이 발생하도록 하는 플랜지 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 꽃불 팽창기는 팽창 가스들이 팽창성제품으로 배출되는 출구와 종방향 중심축을 포함하며 상기 출구는 상기 종방향 중심축으로부터 사이를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 팽창기는 팽창기 하우징과 상기 팽창기 하우징의 일단에 인접한 확산기 어셈블리를 포함하며, 상기 제 1, 제 2 팽창기들이 구동될 때 이들 팽창기 각각은 팽창 가스들을 포함하는 연소 생성물을 발생하고 상기 제 1, 제 2 팽창기들로부터 발생된 팽창 가스들을 포함하는 연소 생성물은 상기 확산기 어셈블리에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 팽창기는 팽창성제품의 팽창시 상기 하이브리드 팽창기와 상기 꽃불 팽창기가 구동되면 상기 꽃불 팽창기보다는 팽창성제품에서 실질적으로 더 큰 압력 증가를 제공하는 하이브리드 팽창기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 꽃불 팽창기와 상기 제 1 팽창기 각각이 표준 테스트 탱크에서 구동될 때 상기 꽃불 팽창기는 상기 제 1 팽창기에 의해 발생된 압력의 1/2보다 적게 발생하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 팽창기와 상기 꽃불 팽창기 각각이 동일한 테스트 동작시 표준 테스트 탱크에서 구동될 때 상기 제 1 팽창기는 상기 꽃불 팽창기보다 약 2.5배 많은 압력을 발생하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 지지 수단은 실질적으로 평면의 외부 표면과 오목 부분으로 이루어진 플랜지를 갖는 지지 어셈블리를 포함하여 상기 꽃불 팽창기는 상기 외부 표면에 비례하는 경사각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 팽창기 각각은 구동될 때 팽창 가스들을 포함하는 연소 생성물을 출력하며, 상기 제 2 팽창기들로부터 발생된 연소 생성물이 팽창성 제품의 상기 제 1 팽창기의 연소 생성물을 이용하여 추가로 연소되는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 팽창기의 구동 후 그 산소 가스는 상기 제 1 팽창기의 가스의 적어도 2%의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 팽창기의 구동후 산소 가스의 농도는 상기 제 1 팽창기의 가스의 약 2%-3%의 범위인 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 팽창기는 유체 연료를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 팽창기는 실질적으로 가스 발생 물질이 없는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 팽창기는 꽃불 팽창기를 포함하고 상기 산소 가스는 상기 꽃불 팽창기의 구동 후에만 존재하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 장치.
  17. 차량에 위치하는 팽창성제품을 팽창시키는 방법에 있어서,
    제 1 팽창기가 구동될 때 산소가 풍부한 팽창 가스들을 포함하는 제 1 연소 생성물을 발생하는 단계와,
    제 2 팽창기가 구동될 때 연료가 풍부한 팽창 가스들을 포함하는 제 2 연소 생성물을 발생하며 상기 연소 생성물이 없는 경우 허용불가능한 양의 독성 가스가 존재하는 단계와,
    상기 제 1 연소 생성물과 제 2 연소 생성물을 결합하며 결합후 허용가능한 양의 독성 가스가 존재하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 제 1 연소 생성물을 발생시키는 단계는 저충격 신호와 고충격 신호 각각이 상기 제 1 팽창기에 의해 수신될 때 상기 제 2 팽창기만의 구동을 초기화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 방법.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 제 2 연소 생성물을 발생시키는 단계는 고충격 신호가 상기 제 2 팽창기에 의해 수신될 때 상기 제 2 팽창기의 구동만을 초기화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 방법.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 제 1 연소 생성물을 발생시키는 단계는 상기 제 1 팽창기에 포함된 산소가 풍부한 가스 발생 물질을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 방법.
  21. 제 17항에 있어서, 상기 제 2 연소 생성물을 발생시키는 단계는 상기 제 2 팽창기에 포함된 연료가 풍부한 추진기를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 방법.
  22. 제 17항에 있어서, 상기 제 1 연소 생성물을 발생시키는 단계는 상기 제 1 팽창기를 이용하여 상기 팽창 가스의 적어도 2%의 산소 농도를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 방법.
  23. 제 17항에 있어서, 상기 결합 단계는 플랜지 어셈블리를 이용하여 상기 제 1, 제 2 팽창기를 지지하는 단계와 상기 플랜지 어셈블리의 챔버에 상기 제 1, 제 2 팽창기들 각각으로부터 발생된 상기 팽창 가스를 수용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 방법.
  24. 제 17항에 있어서, 상기 제 1 팽창기는 팽창기 하우징과 상기 팽창기 하우징의 일단에 인접하여 배치된 확산기 어셈블리를 포함하며, 상기 결합 단계는 상기 제 1, 제 2 팽창기들 각각으로부터 발생된 상기 팽창 가스를 상기 확산기 어셈블리에 수용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 방법.
  25. 제 17항에 있어서, 상기 결합 단계는 추가 연소 생성물을 생성하기 위해 팽창성제품에서 상기 제 1 연소 생성물과 상기 제 2 연소 생성물을 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 팽창성제품을 팽창시키기 위한 방법.
KR1019980053301A 1997-12-05 1998-12-05 꽃불 팽창기를 포함하는 이중 팽창 장치 KR19990062837A (ko)

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