KR20070103054A - 소형의 다중-레벨출력 가스발생기 - Google Patents

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KR20070103054A
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데이비드 앤쏘니 빌브레이
스콧 조셉 콜번
리차드 씨. 허즈번드
로버트 더블유. 로비토
사무엘 한콕
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에이알씨 오토모티브, 아이엔씨.
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Abstract

에어백 또는 다른 안전장치를 위한 다중-레벨 가스 팽창기로서, 이것은 제1 개방단부를 구비한 제1의 가스발생부 및 제2 개방단부를 구비한 제2의 부분을 갖는 종장형의 압력용기를 포함한다. 제1의 가스발생부는 그 내부에 배치된 제1의 가스발생 에너지원들과 제1의 점화장치를 갖는다. 제1의 점화장치는 압력용기의 제1 개방단부에 장착된다. 제2의 부분은 그 안에 배치된 제2의 가스 에너지원들 및 제2의 점화장치를 가질 수 있다. 제2의 점화장치는 압력용기의 제2 개방단부에 장착될 수 있다. 제1의 부분과 제2의 부분 내에는 소정의 압력 하에 있는 적합한 가스가 존재한다. 압력용기의 중간부 내에는 제1의 부분과 제2의 부분을 분리시키는 하나 이상의 분리된 분리기들 또는 분리벽들이 배치된다. 상기 압력용기는 자신의 중간부에 있는 제1의 출구 오리피스를 가질 수 있으며, 제1의 출구 오리피스는 제1의 가스발생부와 소통되고, 상기 압력용기는 자신의 중간부에 있는 제2의 출구 오리피스를 가질 수 있으며, 제2의 출구 오리피스는 제2의 부분과 소통된다. 제1의 출구 오리피스 위에는 제1의 파열 디스크가 배치되고, 제2의 출구 오리피스 위에는 제2의 파열 디스크가 배치된다. 확산기는 압력용기 중간부, 제1의 출구 오리피스, 및 제2의 출구 오리피스 상에 장착되고 이들을 둘러쌀 수 있다. 각 분리기 또는 분리벽은 자신을 관통하는 소통포트를 가질 수 있다.

Description

소형의 다중-레벨출력 가스발생기{Compact multi-level output gas generator}
- 관계된 출원과의 상호참조 -
본 출원은 2003년 8월 6일자로 제출된 미국특허출원 제10/634,797호의 부분계속출원에 대응된다.
본 발명은 에어백 또는 다른 안전 장치를 위한 가스발생기 또는 팽창기(inflator)에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 상이한 센서 입력에 따라서 가스를 상이한 속도와 레벨로 선택적으로 해제(release)시켜서 에어백 또는 다른 형태의 안전 장치로 하여금 다양한 출력 레벨로 전개되거나 또는 작동되게 할 수 있는 소형의 다중-레벨출력 팽창기 또는 가스발생기에 관한 것이다.
최근, 충격시의 차량의 속도, 승객의 체격, 위치, 안전벨트 사용과 같은 변수에 따라서 에어백 억제 시스템과 같은 안전 장치의 팽창 또는 작동의 속도와 양을 제어하기 위한 요구가 대두되었다.
최적의 탑승자 보호를 제공하기 위하여, 에어백 팽창기로부터 다양한 레벨(level)의 출력이 이루어질 필요가 있게 되었다. 예를 들어, 체격이 크고 안전벨트를 매지 않은 사람에게 있어서의 고속 충돌에 있어서는, 최상의 억 제(restraint)를 제공하기 위하여 에어백의 가장 신속한 팽창이 요구된다. 체격이 작고 위치를 벗어난(out-of-position) 탑승자에게 있어서 저속의 충격이 있는 경우에는, 낮은, 늦은 속도의 팽창이 제공되는데, 이는 뜻하지 않게 탑승자에게 상해를 입히는 것을 방지하면서도 적절한 억제를 실행하기에 충분한 팽창을 제공하기 위한 것이다.
다중-레벨 또는 가변 출력 기능을 갖도록 의도된 현재의 가용한 에어백 팽창기들에 있어서는, 공통의 압력용기(vessel) 내에 있고 하나의 공통 매니폴드(common manifold)를 공유하는 개별의 추진 챔버들에 의하거나, 또는 하나의 매니폴드를 공유하고 동일한 형태를 갖는 두 개의 개별적 팽창기들로 만들어진 팽창기들에 의하여 주로 그 성능이 달성된다.
예를 들어 하이브리드 형태(hybrid type)의 두 개의 분리된 팽창기들을 사용하는 것은, 대형이고, 무거우며, 값비싼 설계안으로 귀결되는데, 이것은 거의 모든 구성부품들이 중복되기 때문이다. 예를 들어, 두 개의 개별적인 압력용기들이 있는데, 여기에는 잉여적인(redundant) 폐쇄부(closure)들, 밀봉부(seal)들, 및 어떤 경우에 있어서는 확산기(확산기)들 또는 매니폴드(확산기)들이 있게 된다. 또한 공통의 플랫폼(platform)에 두 개의 팽창기들을 고정시킬 필요가 추가적으로 있게 되는데, 이것은 다시 말하면 제조에 있어서의 복잡성, 중량, 및 비용을 증가시키는 것이다.
하나의 공통된 압력용기 내에 캡슐화된(encapsulated) 개별적인 추진챔버들을 갖는 두 번째의 접근방안은, 구성부품들이 두 개의 추진용 장전체(propellant charge)들에 의하여 공유된다면, 저감된 비용과 보다 효율적인 패키징(packaging)으로 귀결된다. 상이한 레벨의 팽창을 달성하기 위하여, 트로우브릿지(Trowbridge) 등의 미국특허 제3,773,353호에서는, 두 개의 개별적인 장전체들을 제공하고, 저속 팽창이 요구되는 때에는 하나만을 점화(ignite)시키며, 고속 충돌시에는 둘 다를 점화시킴으로써 그러한 상황에서 필요시되는 에어백의 신속한 팽창 및 전개를 달성하도록 하는 것이 제안되었다. 이 장치에서, 장전체들은 압력 하에 있는 비독성의 가스로 충전된 하우징(housing) 내에 배치된다. 이 하우징은 폭발판(burst plate)에 의하여 밀봉되는데, 이 폭발판은 두 개의 장전체들 중의 먼저의 것이 촉발되는 때에 피스톤과 로드(rod) 형태의 구성물에 의하여 타격되어 나간다. 이러한 구성은 상대적으로 복합하고, 이로 인하여 상대적으로 비싸다는 단점이 있다. 예를 들어, 세 개 이상의 폭발판 구성물들이 필요하다. 또한, 장전체들은 각각 내측 하우징 및 개별의 파열가능한 폐쇄부에 의하여 저장소(reservoir) 및 저장소 가스로부터 격리된다.
앨러맨(Allemann)의 미국특허 제3,905,515호는 다른 다중-단계 팽창기 조립체를 개시하는데, 그것은 두 개의 분리된 장전체들을 이용하고, 그 장전체들은 압력 하에 있는 비독성 가스를 저장하는데에 사용되는 챔버 내에 배치된다. 그러나 이러한 구성은 미국특허 제3,773,353호의 구성보다도 더 복잡하다. 이 구성에서는, 폭발디스크(burst disc)의 일부분이 활주가능한 셔틀밸브(shuttle valve) 부재의 머리부를 형성하는데, 그것은 배기 통로 내로 투입되어 두 개의 장전체들의 하나 또는 둘 다의 촉발에 뒤이어 배출되는 가스를 부분적으로 쓰로틀(throttle)시킬 수 있다..
결과적으로, 에어백 등을 위하여 비용-효율적이고, 경량이며, 소형이고, 간단히 다중-레벨을 이루는 출력 팽창기 또는 가스발생기가 필요하다. 이 필요성은 본 발명의 새롭고 개선된 다중-레벨출력 하이브리드 팽창기 및 가스발생기에 의하여 충족된다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하고 비용-효율적이며, 경량이고, 소형이며, 작동에 있어서 신뢰성이 있는, 간단한 다중-레벨출력 하이브리드 팽창기 또는 가스발생기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 두 개의 가스발생기들을 구비한 다중-레벨출력 하이브리드 팽창기 등을 제공하고, 가스발생기들의 점화를 개별적으로, 동시에, 또는 시간 간격을 두고 이뤄지는 것을 가능하게 함으로써, 충돌 등의 결과로 인한 센서 입력에 따라서 안전 장치의 에어백 팽창 또는 작동을 상이한 속도로 이뤄지게 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 제1의 하이브리드 형태의 가스발생기와 제2의 하이브리드 형태의 가스발생기를 위하여 공통의 압력용기를 사용하는 다중-레벨출력 패창기 또는 가스발생기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 비용-효율적인 방식으로 단일-레벨 팽창기 또는 가스발생기로 쉽게 전환될 수 있는 다중-레벨출력 팽창기 또는 가스발생기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 중앙부에 분리되며 단순하고 효과적인 적어도 하나의 비-기밀성(non-hermetic) 분리기 또는 분리벽을 구비한 다중-레벨출력 팽창기 또는 가스발생기를 제공하는 것인데, 상기 분리기(divider) 또는 분리벽(divider wall)은 제1의 가스발생기와 제2의 가스발생기를 분리시킨다.
본 발명의 추가적인 목적은, 그러한 다중-레벨출력 팽창기 또는 가스발생기의 중앙부에 배치된 출구 오리피스(exit orifice)들 및 확산기(diffuser)를 제공하여, 그것으로 하여금 전개 중에 실질적으로 추력-중립적(thrust-neutral)인 상태로 머무는 것을 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 그러한 다중-레벨 팽창기 또는 가스발생기의 중앙부에 확산기에 연결된 수직관(standpipe)을 제공하되, 일 실시예에서는, 그 수직관이 향상된 가스 배분을 위하여 반경방향 또는 측방향의 유동 오리피스와 함께 일 방향으로 외향으로 돌출되고 유동을 착석자로부터 멀리 지향하게 한다.
본 발명의 또다른 목적은, 그러한 다중-레벨 팽창기 또는 가스발생기의 중앙부에 제1의 가스발생기와 제2의 가스발생기를 분리하는 분리기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 구성이 간단하고 조립체의 비용과 치수를 최소화시킬 수 있도록 조립이 용이한 다중-레벨 팽창기 또는 가스발생기를 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적들과 다른 목적들은, 에어백과 같은 차량 안전 억제장치를 팽창시키기 위한 다중-레벨출력 팽창기 또는 가스발생기를 제공함으로써 달성되는데, 이것은 중앙부에 있는 하나 이상의 비-기밀성 분리기 또는 분리벽에 의하여 서로 분리된 제1의 가스발생기 및 제2의 가스발생기를 위한 공통의 압력용기를 포함한다. 일 실시예에서, 분리기 또는 분리벽은 개별의 부재이다. 다른 실시예에서, 분리기들은 팽창기의 중앙부에 배치된 가스발생(gas generant) 캐니스터(캐니스터)들 또는 컵(cup)들의 인접한 단부벽(end wall)들에 의하여 제공된다. 제1의 가스발생기와 제2의 가스발생기로부터의 가스는 에어백의 팽창을 위하여 그 중앙부에 있는 공통 확산기로 보내진다. 단일의 다중-레벨출력 팽창기 내의 단순한 공통 압력용기 내에서의 제1의 하이브리드 가스발생기와 제2의 하이브리드 가스발생기의 조합은 치수와 비용을 최소화시킨다. 또한 본 발명의 단순한 구성으로 인하여, 본 다중-레벨출력 팽창기 또는 가스발생기를 조립하는 데에는, 자기 형성(magnetic forming), 스왜깅(swaging), 크림핑(crimping), 및 용접과 같은 단순한 조립방법이 사용될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 다중-레벨출력 팽창기의 제1 실시예의 단면을 도시하는 측방 입면도이다.
도 2 는 단일-레벨 작동을 위하여 구성된, 본 발명의 다중-레벨출력 팽창기의 제2 실시예의 단면을 도시하는 측방 입면도이다.
도 3 은 도 1 에 도시된 팽창기의 변형예의 단면을 도시하는 측방 입면도이다.
도 4 는 도 2 에 도시된 다중-레벨출력 팽창기의 변형예의 단면을 도시하는 측방 입면도이다.
도 5 는 본 발명의 다중-레벨출력 팽창기의 제3 실시예의 단면을 도시하는 측방 입면도이다.
도 6 은 도 5 에 도시된 다중-레벨 팽창기의 변형예의 단면을 도시하는 측방 입면도이다.
도 7 은 단일-레벨 작동을 위하여 구성된, 본 발명의 다중-레벨출력 팽창기의 제4 실시예의 단면을 도시하는 측방 입면도이다.
도 8 은 도 7 에 도시된 팽창기의 변형예의 단면을 도시하는 측방 입면도이다.
도 9 는 본 발명의 다중-레벨출력 팽창기를 위한 가스발생 캐니스터의 일 실시예의 사시도이다.
도 10 은 본 발명에 따른 다중-레벨 팽창기의 일부분을 도시하는 측방 입면도로서, 제2의 출구 오리피스 및 파열 디스크(rupture disk)에 인접하도록 이동가능하게 장착되고 에어백의 팽창을 제한하기 위한 구속줄(tether)에 연결된 해제장치를 도시한다.
도 11 은 도 10 에 유사한 측방 입면도로서, 여기에서는 제2의 출구 오리피스를 통한 가스의 유동에 의하여 해제장치가 외향으로 이동되어 구속줄을 해제하고 에어백의 추가적인 팽창을 가능하게 한다.
도 12 는 제2의 출구 오리피스 및 파열 디스크에 인접하도록 이동가능하게 장착되고 에어백의 팽창을 제한하기 위한 구속줄에 연결된 해제장치의 제2 실시예를 도시하는 측방 입면도이다.
도 13 은 도 12 에 유사한 측방 입면도로서, 여기에서는 제2의 출구 오리피스를 통한 가스의 유동에 의하여 해제장치가 외향으로 이동되어 구속줄을 해제하고 에어백의 추가적인 팽창을 가능하게 한다.
도 14 는 본 발명에 따른 다중-레벨출력 팽창기의 제5 실시예의 단면을 도시하는 측방 입면도이다.
도 15 는 단일-레벨 작동을 위하여 구성된 것으로서, 본 발명의 다중-레벨출력 팽창기의 제6 실시예의 단면을 도시하는 측방 입면도이다.
도 1 에는 본 발명의 다중-레벨출력 팽창기 또는 가스발생기(10)의 제1 실시예가 도시되어 있다. 팽창기(10)는 강철(steel), 알루미늄 등의 임의의 적합한 소재로 형성된 종장형의(elongated) 압력용기(12)를 포함한다. 강철, 알루미늄 등과 같은 임의의 적합한 소재로 형성되고, 그리고 임의의 적합한 구성을 갖는 제1의 점화장치(ignition device; 16)를 지지하는, 점화기 몸체(igniter body; 14)는 크림핑 또는 마찰용접과 같은 임의의 적합한 방식으로 압력용기(12)의 제1 단부에 고정된다. 제1의 점화장치(16)는, 예를 들어 개시기(initiator) 또는 미세가스발생기(microgas generator)일 수 있다.
압력용기(12)의 중간부에는 임의의 적합한 형상을 갖는 만입부(20)가 형성될 수 있다. 상기 만입부(또는 중간부)(20)는 중간부 또는 만입부와 제1의 점화장치(16) 사이에 압력용기의 제1의 가스발생부(22)를 한정하고, 만입부(또는 중간부)와 압력용기(12)의 반대측 단부(또는 제2 단부) 사이에 제2의 가스발생부(24)를 한 정한다.
강철 또는 알루미늄과 같은 임의의 적합한 소재로 형성된 별도의 분리기 또는 분리벽(26)은, 그 단부들이 임의의 적합한 방식으로 압력용기(12)의 만입부(20)의 대향하는 측부들에 인접하게 또는 그에 고정됨으로써, 그것을 제1의 가스발생부(22)와 제2의 가스발생부(24)로 각각 분리시킨다. 분리기(26)는 실질적으로 길이방향으로 연장된 중앙부(28)를 포함하는데, 여기에는 임의의 적합한 치수를 가지고 관통하는 하나 이상의 소통포트(communication port; 30)가 형성된다. 또한 상기 분리기(26)는, 만입부(20)의 일 측부에 인접하게 배치되거나 또는 그에 고정되며 제1의 가스발생부(22)에 가까운 제1 실질적 횡방향 단부(32)와, 만입부(20)의 타 측부에 인접하게 배치되거나 또는 그에 고정되며 제2의 가스발생부(24)에 가까운 제2 실질적 횡방향 단부(34)를 포함한다. 분리기(26)은 그 구조가 단순하여 압력용기(12)에 기밀적으로 연결되거나 또는 밀봉될 필요가 없다. 또한 분리기(26)의 형상은 그것이 여기에 설명된 목적을 달성하는 한, 어느 정도 상이할 수 있다. 본 발명의 범위 내에서, 상기 분리기(26)는 그를 관통하는 임의의 소통포트(30)가 없도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소통포트(30)는 그를 통한 가스 유동이 도 1 에 도시된 것과 같이 반경방향이 되도록 방향잡히는 것이 바람직하다. 소통포트(30)의 목적은, 일 부분이 타 부분보다 먼저 작동되는 때에 제1의 가스발생부(22)와 제2의 가스발생부(24) 간에 압력 차이를 생성하여, 이하에서 설명되는 바와 같이, 동조 점화(sympathetic ignition)를 방지함으로써 후속하여 작동되는 타 부분에 있는 파열 디스크의 기능작용을 지연시키는 것이다.
압력용기(12)의 중간부 또는 만입부(20)는 그의 일 측부에 임의의 적합한 치수를 갖는 제1의 출구 오리피스(36)를 가지는데, 이것은 임의의 적합한 구성을 갖는 제1의 파열 디스크(38)에 의하여 덮인다. 또한 압력용기(12)의 중간부 또는 만입부(20)는 그의 타 측부에 임의의 적합한 치수를 갖는 제2의 출구 오리피스(40)를 가지는데, 이것은 임의의 적합한 구성을 갖는 제2의 파열 디스크(42)에 의하여 덮인다. 임의의 적합한 구성을 가지고 전체적으로 실린더형인 확산기(44)는 만입부(20), 제1의 출구 오리피스(36), 및 제2의 출구 오리피스(40) 각각을 둘러싸도록 제공될 수 있고, 용접과 같은 임의의 적합한 방식으로 압력용기에 고정된다. 확산기(44)는 에어백 모듈 또는 다른 (도시되지 않은) 안전장치와 소통되도록 적합화되고, 가스발생부에 있는 파열 디스크(38 또는 42)에 후방 압력(back pressure)을 생성시키도록 구성될 수 있다. 상기 가스발생부는, 파열 디스크의 기능작용을 지연시키기 위하여, 또는 하나의 가스발생부만이 작동되는 경우에는 기능작용이 방지되도록 하기 위하여, 최초에는 작동하지 않는다.
압력용기의 제1의 가스발생부(22) 내에는, 임의의 적합한 가스를 발생시키는 합성물로 형성되고 소형알(pellet)들과 같은 임의의 적합한 형태를 갖는 제1의 가스발생 에너지원(primary gas generating energetic; 46)들이 장착되는데, 이들은 임의의 적합한 형태를 갖는 보유 및 덜그럭거림방지 장치(retention and anti-rattle device; 48)들에 의하여 둘러싸일 수 있다. 또한 제1의 에너지원(48)들은 고형의 낟알(grain) 등의 형태를 가질 수도 있다.
임의의 적합한 구조를 갖는 제2의 점화장치(52)를 지지하고 임의의 적합한 소재로 형성되는 점화기 몸체(50)는, 마찰용접 또는 크림핑과 같은 임의의 적합한 방식에 의하여 압력용기(12)의 제2 단부 또는 반대측 단부에 고정된다. 압력용기(12)의 제2의 가스발생부(24) 내에는, 임의의 적합한 가스를 발생시키는 합성물로 형성되고 소형알들과 같은 임의의 적합한 형태를 갖는 제2의 가스발생 에너지원(secondary gas generating energetic; 54)들이 장착되는데, 이들은 임의의 적합한 형태를 갖는 보유 및 덜그럭거림방지 장치(56)들에 의하여 둘러싸일 수 있다. 제2의 에너지원(54)들은 고형의 낟알(grain) 등의 형태를 가질 수 있고, 제1의 에너지원(46)들과 형태 및 양의 면에서 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
압력용기(12)의 제1의 가스발생부(22) 및 제2의 가스발생부(24)는 적합한 가스, 예를 들어 공기, 질소, 또는 아르곤이나 헬륨과 같은 불활성 가스, 또는 이들의 혼합물로서 충전되고, 그 가스는 그 팽창기가 하이브리드 형태인가 또는 모든 화염기술 형태(all pyrotechnic type)인가에 따라서 적합한 소정의(predetermined) 압력 하에 있게 된다.
팽창기 또는 가스발생기(10)의 일 작동에 있어서, 차량 충돌 등이 감지된 경우에는, 제1의 점화장치(16)가 발화되어 제1의 에너지원(46)을 점화시키어 제1의 연소 가스를 발생시키는데, 이 제1의 연소 가스는 소통포트(들)(30)를 거치거나 또는 누설부분을 통하여 제2의 부분(24)의 가스 압력보다 제1의 가스발생부(22)의 가스 압력을 더 빠른 속도로 증가시키고, 이로써 제1의 파열 디스크(38)이 파손시키고 가압된 가스가 제1의 출구 오리피스(36)을 통하여 확산기(44)로 나가게 허용한 다. 그리고, 제2의 파열 디스크(42)은 소통포트(들)(30)을 통한 제2의 가스발생부(24)로의 가스 유동으로부터 귀결되는 증가된 압력에 노출되는 때에 파열되도록 구성될 수 있다. 확산기(44)는 중앙에 배치되기 때문에, 가스를 실질적으로 추력-중립적이고 반경방향의 패턴으로 에어백 모듈(미도시)로 지향시켜서 에어백을 팽창시킨다.
차량 충돌의 성질과 승객의 체격 및 위치와 같은 다른 변수에 따라서, 제2의 에너지원(54)들이 홀로 점화되거나, 제1의 에너지원(46)들과 함께 동시에 점화되거나, 또는 제1의 에너지원(46)들의 점화 전 또는 후에 시간 간격을 두고 점화되어, 에어백 팽창의 레벨과 속도를 상이하게 형성할 수 있다. 제2의 가스발생기의 작동은 제1의 가스발생기에 관하여 앞서 설명된 바와 같다. 제1의 에너지원 및/또는 제2의 에너지원의 점화에 의하여 야기된 제2의 가스발생부(24) 내의 압력 증가는 제2의 파열 디스크(42)의 파손으로 귀결되어, 가압된 가스가 제2의 출구 오리피스(40)를 통하여 확산기(44)로 나가도록 허용한다.
일 실시예에서, 분리기(26)에 하나 이상의 소통포트(30)들이 제공되는 때에는, 제1의 파열 디스크(38) 및 제2의 파열 디스크(42)은 동일한 구조를 가질 수 있어서, 그들은 동일한 압력에서 파열될 수 있다. 그러므로, 제1의 에너지원(46)이 점화되는 때에는, 그 압력이 제1의 파열 디스크(38) 상에서 보다 빨리 증가되고, 제1의 파열 디스크(38)이 제2의 파열 디스크(42)의 파열 전에 파열될 것이다. 상기 제2의 파열 디스크(42)의 파열은 제2의 가스발생부(24) 내의 증가된 압력 및 소통포트(들)(30)을 통한 가스 유동에 의하여 야기된다. 이 실시예는, 제1의 출구 오리피스(36) 및 제2의 출구 오리피스(40)를 위하여 동일한 파열 디스크가 사용될 수 있다는 점에서 유리하다.
도 2 는 본 발명의 팽창기의 제2 실시예에 관한 것인데, 여기에는 도 1 의 다중-레벨 팽창기가 단일-레벨 팽창기(110)로 전환될 수 있는 간단한 방식이 도시되어 있다. 상기 단일-레벨의 팽창기(110)에서는, 압력용기(112)의 제2의 부분(124)에 에너지원이 없다. 제2의 부분(124)의 단부는 임의의 적합한 구조를 가지고 임의의 적합한 방식으로 거기에 고정되는 폐쇄부재(125)에 의하여 폐쇄된다. 압력용기(112)의 제1의 가스발생부(122)는 제1의 점화장치(116), 제1의 에너지원(146), 제1의 출구 오리피스(136), 제1의 파열 디스크(138), 확산기(144), 및 분리기(126)를 포함하는데, 이들은 도 1 에 도시된 것들과 실질적으로 동일한 방식으로 구성 및 작동된다. 대체적인(alternate) 구성으로서는, 소통포트가 분리기(126)에 제공되는 경우에, 도 1 에 도시된 제2의 출구 오리피스 및 파열디스크 등이 제2의 부분(124)에 제공될 수 있다.
도 3 에는, 구조와 작동 면에서 도 1 에 도시된 팽창기(10)와 실질적으로 동일하되, 에어백 모듈(미도시)와의 인터페이스(interface)를 위해 수직관(245)이 확산기(244)에 제공된다는 점이 상이한, 다중-레벨출력 팽창기(210)가 도시되어 있다. 상기 수직관(245)의 측벽(247)에는 복수의 오리피스(246)들이 제공되는데, 이것은 그로부터 측방향 또는 반경방향 외향으로 나오는 가압된 가스의 유동을 에어백(미도시)가 장착된 차량의 탑승자로부터 멀리 지향시키기 위한 것이다. 바람직하게는, 그로부터의 균일한 외향 유동과 향상된 가스 배분을 위하여, 오리피 스(246)들이 측벽(247)에 균등하게 이격되도록 배치된다. 대체적으로는(alternatively), 오리피스들이 그로부터의 축방향 유동 또는 다른 방향으로 유동을 위하여, 측벽에 임의의 적합한 패턴으로 제공될 수 있다.
도 4 에는, 구조와 작동 면에서 도 2 에 도시된 팽창기(110)와 실질적으로 동일하되, 에어백 모듈 또는 다른 안전장치(미도시)와의 인터페이스를 위한 것으로서 도 3 에 도시된 수직관(245)과 같은 수직관(345)이 확산기(344)에 제공된 점에서 상이한, 단일-레벨 팽창기(310)가 도시되어 있다.
도 5 에는 본 발명의 다중-레벨출력 팽창기(410)의 제3 실시예가 도시되어 있다. 팽창기(410)는, 임의의 적합한 소재로 형성된 종장형의 압력용기(412)를 포함한다. 임의의 적합한 구조를 가진 제1의 점화장치(416)를 지지하고 임의의 적합한 소재로 형성된 점화기 몸체(414)는, 크림핑과 같은 임의의 적합한 방식으로 압력용기(412)의 제1 단부에 고정된다. 제1의 점화장치(416)는 개시기 또는 미세가스발생기 일 수 있다.
압력용기(412)에는 그 중간부에 임의의 적합한 형상을 갖는 만입부(420)가 형성될 수 있다. 중간부 또는 만입부(420)는, 만입부(420)와 제1의 점화장치(416) 사이에 압력용기의 제1의 가스발생부(422)를 한정하고, 압력용기(412)의 제2 단부 또는 반대측 단부와 만입부(420) 사이에 제2의 가스발생부(424)를 한정하는 기능을 한다.
합금강과 같은 임의의 적합한 소재로 형성된 제1의 가스발생 캐니스터(425)는, 압력용기의 제1의 가스발생부(422) 내에 장착되고, 전체적으로 압력용기 및 그 의 인접한 만입부(420)의 내부 형상과 일치한다. 임의의 적합한 형태를 갖는 제1의 가스발생 에너지원(446)들은, 캐니스터(425) 내에 장착되고, 캐니스터의 외측 단부에 형성된 인입부(indentation; 427)에 의하여 그 내측의 위치에 보유된다. 상기 제1의 캐니스터(425)의 내측단부는 경사진 분리벽(429)에 의하여 밀폐되는데, 상기 분리벽(429)은 압력용기(412)의 만입부(420)의 일 측부로부터 그것의 타 측부로 연장되어 그것을 제1의 가스발생부(422) 및 제2의 가스발생부(424)로 각각 분리시킨다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 분리벽(429)은 스탬핑(stamping)과 같은 임의의 적합한 방식에 의하여 그를 통과하도록 형성되고 임의의 적합한 치수를 갖는 하나 이상의 소통포트(430)들을 가질 수 있다. 또한 제1의 캐니스터(425)는 그것의 외측벽 부분을 관통하는 오리피스(431)를 갖는데, 그 외측벽은 압력용기(412)의 만입부(420)의 중앙에 인접하게 배치된다.
도 9 에는 압력용기(412)로의 삽입 전에 있는 캐니스터(425)가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 캐니스터(425)는 그의 외측벽(outer wall)에 오리피스(431)를 포함하고, 분리벽(429)은 관통하는 소통포트를 포함하지 않는다. 본 발명의 범위 내에서, 분리벽(429)은 그를 통과하는 소통포트(들)가 있거나 또는 없는 채로 형성될 수 있다.
압력용기(412)의 만입부(420)는 임의의 적합한 구조를 갖는 제1의 파열 디스크(438)에 의하여 덮인 제1의 출구 오리피스(436)를 그 일 측부에 포함한다. 제1의 출구 오리피스(436)는 제1의 캐니스터(425)의 외측벽에서 오리피스(431)에 인접인접 배치된다. 또한, 만입부(420)는 임의의 적합한 구조를 갖는 제2의 파열 디스 크(442)에 의하여 덮인 제2의 출구 오리피스(440)를 그 타 측부에 포함한다. 임의의 적합한 구조를 가지고 전체적으로 실린더형인 확산기(444)는 만입부(420), 제1의 출구 오리피스(436), 및 제2의 출구 오리피스(440) 각각을 둘러싸도록 제공될 수 있고, 용접과 같은 임의의 적합한 방식으로 압력용기(412)에 고정된다. 확산기(444)는 에어백 모듈 또는 다른 안전장치(미도시)와 소통하도록 적합화되고, 앞서 설명된 바와 같이 후방 압력을 생성시키도록 구성될 수 있다.
제1의 가스발생 캐니스터(425)와 유사한 제2의 가스발생 캐니스터(433)는, 압력용기(412)의 제2의 가스발생부(424) 내에 제1의 캐니스터(425)와 역전된 관계로 장착되어, 제2의 캐니스터(433)의 내측 분리벽(435)이 제1의 캐니스터에 인접하게 그리고 제1의 캐니스터의 내측 분리벽(429)에 전체적으로 평행한 관계로 배치된다. 제2의 캐니스터(433)의 분리벽(435)에는 그를 관통하고 임의의 적합한 치수를 갖는 하나 이상의 소통포트(437)들이 제공될 수 있는데, 이 소통포트(437)들은 제1의 캐니스터(425)의 분리벽(429)의 소통포트(들)(430)에 인접하게 배치된다. 대체적으로, 제2의 캐니스터(433)의 분리벽(435)은 관통하는 소통포트(들) 없이 형성될 수 있다.
제2의 캐니스터(433)의 분리벽(435)은 압력용기(412)의 중앙부(420)의 일 측부로부터 만입부(420)의 타 측부까지 연장되어, 제2의 출구 오리피스(440) 및 제2의 파열 디스크(442)을 포함하는 압력용기의 제2의 가스발생부(424)를 한정한다. 제2의 캐니스터(433)의 외측벽은 그를 관통하는 오리피스(439)를 갖는데, 이것은 제2의 출구 오리피스(440)에 인접하게 배치된다.
임의의 적합한 구조를 갖는 제2의 점화장치(452)를 지지하고 임의의 적합한 소재로 형성된 점화기 몸체(450)는, 크림핑(crimping)과 같은 임의의 적합한 방식으로 압력용기(412)의 제2 단부 또는 반대측 단부에 고정된다. 제2의 가스발생 캐니스터 내에는, 소형알 또는 고형 낟알의 형태를 가질 수 있는 임의의 적합한 형태로 된 제2의 가스발생 에너지원(454)가 장착된다. 제2의 가스발생 에너지원(454)은 제1의 캐니스터(425) 내의 제1의 에너지원(446)들과 동일하거나 또는 상이한 형태 및 양(amount)을 가질 수 있다.
압력용기(412)의 제1의 가스발생부(422) 및 제2의 가스발생부(424)는 적합한 가스, 예를 들어 공기, 질소, 또는 아르곤이나 헬륨과 같은 불활성 가스, 또는 이들의 혼합물로 충전되고, 이들은 적합한 소정의 압력 하에 있다.
도 5 에 도시된 팽창기(410)의 작동은 전술된 팽창기(10)의 작동과 유사하다. 팽창기(410)에서는, 제1의 캐니스터(425) 및 제2의 캐니스터(433) 각각의 분리벽들(429 및 435)이 압력용기(412)의 제1의 가스발생부(422)와 제2의 가스발생부(424)를 분리시키는 기능을 하고, 따라서 도 1 에 도시된 팽창기(10)의 분리기(26)와 같은 별도의 분리기는 필요하지 않다.
본 발명의 범위 내에서, 제1의 캐니스터(425) 및 제2의 캐니스터(433) 각각과 같은 가스발생 캐니스터는 제1의 가스발생부(422) 및 제2의 가스발생부(424) 각각 중의 단 하나에만 제공될 수 있다. 다른 가스발생부는, 도 1 에 도시된 것과 같이 그 안에 임의의 적합한 방식으로 장착되고 임의의 적합한 형태를 갖는 에너지원들을 보유할 수 있다. 이 대체적인 구성에 있어서, 일 가스발생 캐니스터의 분 리벽은 압력용기의 제1의 가스발생부 및 제2의 가스발생부를 분리시키는 기능을 할 수 있다.
도 6 에는, 구조와 작동면에서 도 5 에 도시된 팽창기(410)와 실질적으로 동일하되, 에어백 모듈(미도시)과의 인터페이스를 위한 수직관(545)이 확산기(544)에 제공된다는 점에서 상이한, 다중-레벨출력 팽창기(510)가 도시되어 있다. 수직관(545)은, 그 측벽(547)에 오리피스(546)을 가지며, 구조와 작동의 면에서는 도 3 에 도시된 실시예에 관하여 전술된 수직관(245)과 동일하다.
도 7 은 본 발명의 팽창기의 제4 실시예에 관한 것으로서, 여기에는 도 5 의 다중-레벨 팽창기가 단일-레벨 팽창기(610)으로 전환될 수 있는 간단한 방식이 도시되어 있다. 상기 단일-레벨 팽창기(610)에는 압력용기(612)의 제2의 부분(624) 내에 에너지원들이 없다. 제2의 부분(624)의 단부는 크림핑 또는 용접과 같은 임의의 적합한 방식으로 그에 고정되고 임의의 적합한 구조를 갖는 적합한 폐쇄부재(625)에 의하여 폐쇄된다. 압력용기(612)의 제1의 가스발생부(622)는 제1의 점화장치(616), 제1의 가스발생 캐니스터(625), 제1의 에너지원 646, 제1의 출구 오리피스(636), 제1의 파열 디스크(638), 및 확산기(644)를 포함하는데, 이들은 도 5 에 도시된 것들과 실질적으로 같은 방식으로 구성 및 작동된다. 제2의 출구 오리피스(640) 및 파열 디스크(642)은, 제1의 캐니스터(625)의 분리벽(629) 내에 하나 이상의 소통포트들(630)이 제공될 때에, 제2의 부분(624) 내에 제공될 수 있다.
도 8 에는, 구조와 작동 면에서 도 7 에 도시된 팽창기(610)와 실질적으로 동일하되, 에어백 모듈(미도시)과의 인터페이스를 위한 수직관(745)이 확산기(744) 에 제공된다는 점에서 상이한, 단일-레벨 팽창기(710)가 도시되어 있다. 수직관(745)은 구조와 작동의 면에서 도 3 에 도시된 실시예에 관하여 전술된 수직관(245)과 동일한 것이다.
도 10 및 도 11 에는 본 발명에 따른 다른 실시예가 도시되어 있는데, 여기에서 해제장치(800)는 팽창기(810)의 확산기(844) 상에 제2의 출구 오리피스(840) 및 제2의 파열 디스크(842)에 인접하여 이동가능하게 장착된다. 해제장치(800)는, 구속줄(802)에 작동가능하게 연결되는 바, 이를 다시 말하면 에어백의 팽창을 제한하기 위하여 에어백(미도시)에 연결되는 것이다.
도 10 에 도시된 바와 같이, 해제장치(800)는 제2의 출구 오리피스(840) 및 제2의 파열 디스크(842)을 둘러싸는 컵-형상부(cup-shaped portion; 804)를 포함한다. 아암(arm; 806)은 컵-형상부(804)에 연결되고, 확산기(844) 상에 활주가능하게 장착된다. 아암(806)은, 임의의 적합한 방식으로 제거가능하게 구속줄(802)에 연결되고 임의의 적합한 구조를 갖는 해제부재(805)에 임의의 적합한 방식으로 제거가능하게 부착된다.
도 10 에 도시된 위치에서, 팽창기의 제2의 가스발생부(824) 내에 있는 제2의 에너지원의 개시가 없는 경우에, 해제장치(800)는 구속줄(802)에 연결되어 제1의 에너지원의 개시(initiation)에 응답하는 에어백 팽창의 크기를 제한한다. 제2의 에너지원의 점화시에, 제2의 가스발생부 내에서 생성된 가압된 가스는 제2의 파열 디스크(842)을 개방하여 제2의 출구 오리피스(840)를 통하여 확산기(844)로 유동할 수 있게 된다. 이 가스 유동은 해제장치(800)의 컵-형상부(804)로 들어가서, 그것을 도 11 에 도시된 위치로 외향으로 이동시키는데, 여기서 아암(806)은 해제부재(805)로부터 분리되고 구속줄(802)은 해제(release)되어, 제1의 에너지원과 제2의 에너지원이 팽창기 내에서 점화된 때에 에어백의 추가적인 팽창을 허용한다.
도 12 및 도 13 에는 해제장치(900)의 제2 실시예가 도시되어 있는데, 해제장치(900)는 팽창기(910)의 확산기(944) 상에 제2의 출구 오리피스(940) 및 제2의 파열 디스크(942)에 인접하여 제거가능하게 장착된다. 해제장치(900)는 작동을 위하여 구속줄(902)에 연결되는데, 이는 다시 말하면 에어백의 팽창을 제한하기 위하여 에어백(미도시)에 연결되는 것이다.
도 12 에 도시된 바와 같이, 해제장치(900)는 제2의 출구 오리피스(940) 및 파열 디스크(942)을 둘러싸는 컵-형상부(904)를 포함한다. 아암(906)은 컵-형상부(904)에 연결되고, 도 12 에 도시된 제1 위치와 도 13 에 도시된 제2 위치 간의 이동을 위하여 확산기(944) 상에 활주가능하게 장착되는데, 여기서 그것은 확산기의 외향으로 연장된다. 임의의 적합한 구조를 가지고 취약한 해제부재(905)는 아암(906)이 확산기(944)의 외부로 이동할 때에 아암(906)과 정렬되도록 확산기(944) 상에 장착된다. 해제부재(905)는 임의의 적합한 방식으로 구속줄(902)에 제거가능하게 연결된다.
도 12 에 도시된 위치에서, 팽창기(910)의 제2의 가스발생부(924) 내에 있는 제2의 에너지원의 개시가 없는 경우에, 해제장치(900)는 구속줄(902)에 연결되어 제1의 에너지원의 개시에 응답하는 에어백의 팽창의 크기를 제한한다. 제2의 에너지원의 점화시에, 제2의 부분(924)에 의하여 생성된 가압된 가스는 제2의 파열 디 스크(942)을 개방하여 제2의 출구 오리피스(940)를 통하고 확산기(944)를 향하는 가스 유동을 허용한다. 이 가스 유동은 해제장치(900)의 컵-형상부(904)로 들어가서 그것을 도 13 에 도시된 위치로 외향 이동시키는데, 여기서 그것은 확산기(944)의 외향으로 이동되고 해제부재(905)와 결합하여 그것을 파손시키고 구속줄(902)을 해제시킨다. 이로써 제1의 에너지원과 제2의 에너지원 모두가 팽창기 내에서 점화된 때에 에어백의 추가적인 팽창이 가능하게 된다.
본 발명의 범위 내에서, 구속줄 해제장치는 임의의 구조와 작동 방식을 가질 수 있다. 주요 특징은, 그것이 제2의 에너지원의 개시에 응답한 작동을 위하여 제2의 출구 오리피스에 인접하여 장착되고, 이로써 제1의 에너지원과 제2의 에너지원 모두가 개시되는 때에 에어백의 추가적인 팽창이 가능하게 된다는 것이다.
도 14 에는 본 발명의 다중-레벨출력 팽창기(1010)의 제5 실시예가 도시되어 있는데, 다중-레벨출력 팽창기(1010)는 임의의 적합한 소재로 형성된 종장형의 압력용기(1012)를 포함한다. 임의의 적합한 구조를 갖는 제1의 점화장치(1016)를 지지하고 임의의 적합한 소재로 형성된 점화기 몸체(1014)는 크림핑(crimping)과 같은 임의의 적합한 방식에 의하여 압력용기(1012)의 제1 단부에 고정된다. 제1의 점화장치(1016)는 개시기 또는 미세가스발생기일 수 있다.
압력용기의 중간부에는 임의의 적합한 형상을 갖는 만입부(1020)가 형성될 수 있다. 중간부 또는 만입부(1020)는, 만입부(1020)와 제1의 점화장치(1016) 사이에 압력용기의 제1의 가스발생부(1022)를 한정하고, 압력용기(1012)의 제2 단부 또는 반대측 단부와 만입부(1020) 사이에 제2의 가스발생부(1024)를 한정한다.
임의의 적합한 형태를 갖는 제1의 가스발생기(1046)는 제1의 가스발생부(1022) 내에 배치되고 내측의 제1의 보유장치(1025) 및 외측의 제1의 보유장치(1026)에 의하여 각각 둘러싸인다. 상기 내측의 제1의 보유장치(1025) 및 외측의 제1의 보유장치(1026)는 임의의 적합한 방식에 의하여 압력용기 내에 가압맞춤(press-fit)되거나 또는 그 내부에 장착되는 임의의 적합한 구조를 갖는다.
제1의 분리기 또는 컵(1028)은, 압력용기(1012) 내에 내측의 제1의 보유장치(1025)의 내향으로 배치되고, 중간부 또는 만입부(1020)의 내부에 배치된다. 제1의 분리기(1028)는, 그것이 중간부 또는 만입부(1020)의 인접 부분과 결합될 때까지 압력용기의 내부에 활주가능하게 장착되거나 또는 가압맞춤될 수 있다. 임의의 적합한 구조를 갖는 스크린(1031) 및 덜그럭거림방지 장치(1029)는 내측의 제1의 보유장치(1025)와 제1의 분리기(1028) 사이에 배치될 수 있다.
제1의 분리기(1028)는 압력용기와 결합되는 외측 환형부(outer annular portion; 1060) 및 만입부(1020) 내부로 연장되는 작은 직경의 내측 환형부(inner annular portion; 1062)를 구비하고 전체적으로는 컵-형상을 갖는다. 내측 환형부(1062)는 만입부(1020)의 직경의 대략 1/2 정도인 직경을 가질 수 있다. 내측 환형부(1062)의 외측벽부(outer wall portion)는 만입부(1020)에 가까이 근접하게 배치되고, 만입부 내에 있는 제1의 출구 오리피스(1036)와 정렬되는 오리피스(1066)을 구비하는데, 제1의 출구 오리피스(1036)는 임의의 적합한 구조를 갖는 제1의 파열 디스크(1038)에 의하여 닫혀진다. 내측 환형부(1062)의 내측벽부(inner wall portion)는 전술된 목적을 위하여 그를 통하여 연장되고 임의의 적 합한 치수를 갖는 하나 이상의 소통포트(1030)들을 가질 수 있다.
또한, 압력용기(1012)의 만입부(1020)는 제1의 출구 오리피스(1036)으로부터의 반대측 상에 있는 제2의 출구 오리피스(1040)를 포함할 수 있는데, 제1의 출구 오리피스(1036)는 임의의 적합한 구조를 갖는 제2의 파열 디스크(1042)에 의하여 닫혀진다. 임의의 적합한 구조를 갖지고 전체적으로 환형인 확산기(1044)는 만입부(1020), 제1의 출구 오리피스(1036), 및 제2의 출구 오리피스(1040) 각각을 둘러싸도록 제공될 수 있고, 임의의 적합한 방식으로 압력용기(1012)에 고정될 수 있다. 확산기(1044)는 에어백 모듈 또는 다른 안전장치(미도시)와의 소통을 위한 구성을 가질 수 있고, 전술된 바와 같이 후방 압력을 생성시킬 수 있다.
제1의 분리기(1028)와 유사한 제2의 분리기(1033)는 제1의 분리기(1028)에 대하여 역전된 관계로 압력용기(1012)의 내부에 배치되는데, 이로써 그것의 내측 환형부(1070)가 제1의 분리기의 내측 환형부(1062)에 인접하게 만입부(1020) 내부에 배치된다. 상기 내측 환형부(1070)는 내측 환형부(1062) 내의 소통포트(들)(1030)와 정렬된 하나 이상의 소통포트(1037)들을 가질 수 있고, 또한 만입부(1020)에 있는 제2의 출구 오리피스(1040)와 정렬된 오리피스(1039)를 가질 수 있다. 제1의 분리기와 유사하게, 제2의 분리기(1033)는 압력용기와 결합하는 확대된 외측 환형부(1072)를 가지는데, 이로써 압력용기 내부에 활주가능하게 장착되거나 또는 가압맞춤된다.
임의의 적합한 구조를 가지는 제2의 점화장치(1052)를 지지하고 임의의 적합한 소재로 형성된 점화기 몸체(1050)는 임의의 적합한 방식으로 압력용기(1012)의 제2 단부 또는 반대측 단부에 고정된다. 제2의 가스발생부(1024) 내에는, 임의의 적합한 형태를 갖는 제2의 가스발생기(1054)가 배치되는데, 이것은 내측의 제2의 보유장치(1074) 및 외측의 제2의 보유장치(1076) 각각에 의하여 둘러싸여 진다. 제2의 가스발생기(1054)는 제1의 가스발생기(1046)와 동일하거나 상이한 형태 및 양을 가질 수 있다.
압력용기(1012)의 제1의 가스발생부(1022) 및 제2의 가스발생부(1024)는 적합한 가스, 예를 들어 공기, 질소, 또는 아르곤이나 헬륨과 같은 불활성 가스, 또는 이들의 혼합물로 충전되는데, 이 가스는 팽창기가 하이브리드 형태인가 아니면 모든 화염기술 형태인가에 따라서 적합한 소정의 압력 하에 있게 된다.
도 14 에 도시된 팽창기(1010)의 작동은 앞서 설명된 팽창기들(10, 410)의 작동과 유사하다. 팽창기(1010)의 구조는, 제1의 분리기(1028)와 제2의 분리기(1033)가 구조 면에서 간단하고 압력용기 내에 비-기밀성의 방식으로 쉽게 가압맞춤되거나 또는 배치될 수 있어서, 제1의 가스발생부(1022)와 제2의 가스발생부(1024)를 분리시킬 수 있다는 점에서 유리하다.
도 15 에는 본 발명의 팽창기의 제6 실시예가 도시되어 있고, 여기에는 도 14 의 다중-레벨 팽창기(1010)이 단일-레벨 팽창기(1110)으로 전환될 수 있는 간단한 방식이 나타나 있는데, 여기에서는 압력용기(1112)의 제2의 부분(1124) 내에 에너지원 또는 가스발생기가 없다. 제2의 부분(1124)의 단부는 임의의 적합한 구조를 가지며 임의의 적합한 방식에 의하여 그에 고정되는 폐쇄부재에 의하여 닫힌다. 제1의 가스발생부(1122)는 제1의 점화장치(1116), 제1의 가스발생기(1146), 제1의 보유장치들(1125, 1126), 제1의 분리기(1128), 제1의 출구 오리피스(1136), 제1의 파열 디스크(1138), 및 확산기(1144)를 포함하는데, 이들은 도 14 에 도시된 것들과 실질적으로 동일한 방식으로 구성 및 작동된다.
제1의 분리기(1128)는, 제1의 출구 오리피스(1136)와 정렬되는 제1 오리피스(1165)를 가지고, 그것의 내측 단부에 있는 제2 오리피스(1166)를 구비한 큰 직경의 내측 환형부(1170)을 갖는다는 점에서 도 14 의 제1의 분리기(1028)와 상이하다. 제2 오리피스(1166)는 제2의 파열 디스크(1141)에 의하여 닫힌 제2의 출구 오리피스(1140) 및 제2의 부분(1124)과 소통된다.
여기에 개시된 팽창기의 구조들은 하이브리드 형태의 팽창기는 물론 모든 화염기술 형태의 팽창기에 대하여도 사용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
상기의 설명으로부터, 본 발명의 신규하고 향상된 팽창기들은 소형(compact)이고, 저렴하며, 구조가 간단하고, 단순하며, 작동신뢰성이 높고, 다중-레벨출력 구조로부터 단일-레벨출력 구조로 쉽게 구성 및 전환될 수 있다는 것이 충분히 이해될 것이다.
본 발명은 현재로서 가장 실용적이고 바람직한 실시예들로 고려되는 것들과 관련하여 설명되었으나, 본 발명이 위에서 개시된 실시예들로 한정되는 것은 아니며, 이와는 반대로 첨부된 청구항들의 개념과 범위 내에 포함되는 다양한 변형예들과 균등예들도 포함하는 것으로 의도되었다는 것이 이해될 것이다. 구체적으로, 바람직한 실시예는 아니지만, 압력용기는 만입된 중앙부가 없는 상태로 구성될 수 있을 것이다.
본 발명은 에어백 또는 다른 안전 장치를 위한 가스발생기 또는 팽창기(inflator)에 이용될 수 있고, 보다 구체적으로는, 상이한 센서 입력에 따라서 가스를 상이한 속도와 레벨로 선택적으로 해제시켜서 에어백 또는 다른 형태의 안전 장치로 하여금 다양한 출력 레벨로 전개되거나 또는 작동되게 할 수 있는 소형의 다중-레벨출력 팽창기 또는 가스발생기에 이용될 수 있다.

Claims (57)

  1. 제1 개방단부(open end)를 구비한 제1의 가스발생부 및 제2 개방단부를 구비한 제2의 부분을 갖는 종장형의 압력용기;를 포함하는, 에어백 또는 다른 안전장치를 위한 가스발생기로서,
    상기 제1의 가스발생부는 내부에 배치된 제1의 가스발생 에너지원들과 제1의 점화장치를 가지고, 상기 제1의 점화장치는 상기 압력용기의 상기 제1 개방단부에 장착되며;
    상기 압력용기의 상기 제2 개방단부에는 압력용기 폐쇄부가 고정되고;
    상기 제1의 가스발생부는 소정의 압력 하에 있는 가스를 내부에 가지며;
    상기 압력용기는 중간부를 가지고, 상기 압력용기의 중간부 내에는 상기 제1의 가스발생부와 상기 제2의 부분을 분리시키는 분리벽이 배치되며; 그리고
    상기 분리벽은 상기 압력용기와는 분리된 것이며, 압력용기와 비-기밀성으로 결합되고;
    상기 압력용기는 상기 압력용기의 중간부에 있는 제1의 출구 오리피스를 가지며, 제1의 출구 오리피스는 상기 제1의 가스발생부와 소통되고, 상기 제1의 출구 오리피스 위에는 제1의 파열 디스크가 배치되는; 에어백 또는 다른 안전장치를 위한 가스발생기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력용기의 중간부는 만입된, 가스발생기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    확산기는 상기 압력용기의 중간부 및 상기 제1의 출구 오리피스를 둘러싸고, 상기 확산기는 에어백과 소통되며 상기 만입부 상에 장착된, 가스발생기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리벽은 상기 압력용기의 중간부에 고정된, 가스발생기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리벽은 자신(自身)을 관통하는 적어도 하나의 소통포트를 갖는, 가스발생기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 소통포트의 방향은 소통포트를 통과하는 가스 유동이 상기 압력용기의 길이방향 축에 대하여 전체적으로 반경방향 또는 수직방향인 방향으로 지향되도록 정해지는, 가스발생기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리벽은, 중앙의 길이방향으로 연장된 부분, 일 측부가 상기 압력용기 의 중간부에 인접하게 되고 상기 제1의 가스발생부에 가까이 배치된 제1 횡방향 단부, 및 타 측부가 상기 압력용기의 중간부에 인접하게 되고 상기 제2의 부분에 가까이 배치된 제2 횡방향 단부를 포함하는, 가스발생기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1의 에너지원들을 보유하는 제1의 캐니스터는 상기 제1의 가스발생부 내에 위치되고, 상기 분리벽은 상기 제1의 캐니스터의 내측 단부벽(inner end wall)인, 가스발생기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1의 캐니스터는 자신을 관통하고 상기 제1의 출구 오리피스와 정렬되는 오리피스를 갖는, 가스발생기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2의 부분은 가스발생부이고, 상기 압력용기 폐쇄부는 제2의 점화장치를 포함하며, 제2의 가스발생 에너지원들은 상기 제2의 가스발생부 내에 배치되고, 상기 압력용기의 상기 중간부는 상기 제2의 가스발생부와 소통하는 제2의 출구 오리피스를 가지며, 그리고 제2의 파열 디스크는 제2의 출구 오리피스 위에 배치됨으로써, 상기 팽창기는 다중-레벨출력 팽창기인, 가스발생기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 압력용기의 중간부는 만입된, 가스발생기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    확산기는 상기 압력용기의 중간부, 상기 제1의 출구 오리피스, 및 상기 제2의 출구 오리피스를 둘러싸고, 상기 확산기는 에어백 또는 다른 안전장치와 소통되며 상기 만입부 상에 장착된, 가스발생기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 확산기는, 가스발생부들 중의 하나가 작동되는 때에, 그 작동된 가스발생부와 동시에 작동되지 않는 다른 가스발생부에 있는 출구 오리피스의 기능작용을 지연시키기 위하여, 그 내부에 후방 압력을 생성시키는 구조를 갖는, 가스발생기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2의 부분은 그 내부에 소정의 압력 하에 있는 상기 가스를 갖는, 가스발생기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스는 공기, 불활성 가스, 또는 질소인, 가스발생기.
  16. 제 5 항에 있어서,
    상기 압력용기의 상기 중간부는 제2의 부분과 소통되는 제2의 출구 오리피스를 가지고, 제2의 파열 디스크는 상기 제2의 출구 오리피스 위에 배치된, 가스발생기.
  17. 제1 개방단부를 구비한 제1의 가스발생부 및 제2 개방단부를 구비한 제2의 가스발생부를 갖는 종장형의 압력용기;를 포함하는, 에어백 또는 다른 안전장치를 위한 다중-레벨 가스발생기로서,
    상기 제1의 가스발생부는 내부에 배치된 제1의 가스발생 에너지원들과 제1의 점화장치를 가지고, 상기 제1의 점화장치는 상기 압력용기의 상기 제1 개방단부에 장착되며;
    상기 제2의 가스발생부는 내부에 배치된 제2의 가스발생 에너지원들과 제2의 점화장치를 가지고, 상기 제2의 점화장치는 상기 압력용기의 상기 제2 개방단부에 장착되고;
    상기 제1의 가스발생부 및 상기 제2의 가스발생부는 소정의 압력 하에 있는 가스를 내부에 가지며;
    상기 압력용기는 중간부를 가지고, 상기 중간부 내에는 상기 제1의 가스발생부와 상기 제2의 가스발생부를 분리시키는 분리벽이 배치되며; 상기 분리벽은 상기 압력용기와는 분리된 것이며, 압력용기와 비-기밀성으로 결합되고; 그리고
    상기 압력용기는, 상기 중간부에 있고 상기 제1의 가스발생부와 소통되는 제 1의 출구 오리피스, 상기 제1의 출구 오리피스 위에 배치된 제1의 파열 디스크, 상기 중간부에 있고 상기 제2의 가스발생부와 소통되는 제2의 출구 오리피스, 및 상기 제2의 출구 오리피스 위에 배치된 제2의 파열 디스크를 포함하는; 에어백 또는 다른 안전장치를 위한 다중-레벨 가스발생기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 압력용기의 중간부는 만입된, 다중-레벨 가스발생기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    확산기는 상기 중간부, 상기 제1의 출구 오리피스, 및 상기 제2의 출구 오리피스 상에 장착되어 이들을 둘러싸고, 상기 확산기는 에어백 또는 다른 안전장치와 소통되며 상기 만입부 상에 장착된, 가스발생기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 확산기는, 가스발생부들 중의 하나가 작동되는 때에, 그 작동된 가스발생부와 동시에 작동되지 않는 다른 가스발생부에 있는 출구 오리피스의 기능작용을 지연시키기 위하여, 그 내부에 후방 압력을 생성시키는 구조를 갖는, 가스발생기.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 분리벽은 상기 압력용기의 중간부에 고정된, 다중-레벨 가스발생기.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 분리벽은 자신을 관통하는 적어도 하나의 소통포트를 갖는, 다중-레벨 가스발생기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 소통포트의 방향은 소통포트를 통과하는 가스 유동이 상기 압력용기의 길이방향 축에 대하여 전체적으로 반경방향 또는 수직방향인 방향으로 지향되도록 정해지는, 다중-레벨 가스발생기.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 분리벽은, 중앙의 길이방향으로 연장된 부분, 일 측부가 상기 압력용기의 중간부에 인접하게 되고 상기 제1의 가스발생부에 가까이 배치된 제1 횡방향 단부, 및 타 측부가 상기 압력용기의 중간부에 인접하게 되고 상기 제2의 가스발생부에 가까이 배치된 제2 횡방향 단부를 포함하는, 다중-레벨 가스발생기.
  25. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1의 에너지원들을 보유하는 제1의 캐니스터는 상기 제1의 가스발생부 내에 위치되고, 상기 분리벽은 상기 제1의 캐니스터의 내측 단부벽인, 다중-레벨 가스발생기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1의 캐니스터는 자신을 관통하고 상기 제1의 출구 오리피스와 정렬된 오리피스를 갖는, 다중-레벨 가스발생기.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제2의 에너지원들을 보유하는 제2의 캐니스터는 상기 제2의 가스발생부 내에 위치되고, 상기 제2의 캐니스터는 상기 제1의 분리벽에 대해 실질적으로 평행하고 그에 인접하게 위치된 내측의 제2의 분리기 단부벽을 갖는, 다중-레벨 가스발생기.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제2의 캐니스터는 자신을 관통하고 상기 제2의 출구 오리피스와 정렬된 오리피스를 갖는, 다중-레벨 가스발생기.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제1의 분리벽과 상기 제2의 분리벽은 자신을 관통하는 하나 이상의 정렬된 소통포트를 갖는, 다중-레벨 가스발생기.
  30. 제 18 항에 있어서,
    상기 분리벽은, 중앙의 길이방향으로 연장된 부분, 일 측부가 상기 압력용기의 만입된 중간부에 인접하게 되고 상기 제1의 가스발생부에 가까이 배치된 제1 횡방향 단부, 및 타 측부가 상기 압력용기의 만입된 중간부에 인접하게 되고 상기 제2의 가스발생부에 가까이 배치된 제2 횡방향 단부를 포함하는, 다중-레벨 가스발생기.
  31. 제1의 가스발생부 및 제2의 가스발생부를 갖는 종장형의 압력용기;를 포함하는 에어백을 위한 다중-레벨 가스발생기로서,
    상기 제1의 가스발생부 및 상기 제2의 가스발생부는 소정의 압력 하에 있는 가스를 내부에 가지고;
    상기 제1의 용기는, 중간부와, 상기 제1의 가스발생부 및 상기 제2의 가스발생부를 분리시키기 위하여 상기 중간부 내에 배치된 분리벽을 가지며; 그리고
    상기 제1의 가스발생부에 의하여 발생되는 가스에 응답하는 에어백의 팽창량은 에어백에 작동가능하게 연결된 구속줄에 의하여 제한되며, 상기 구속줄 및 상기 제2의 가스발생부에는 해제장치가 작동가능하게 연결되고, 상기 해제장치는 상기 제2의 가스발생부에 의하여 발생된 가스에 응답하여 상기 구속줄을 해제시키도록 작동할 수 있으며, 이로써 상기 제2의 가스발생부에 의한 에어백의 추가적 팽창이 허용되는, 다중-레벨 가스발생기.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 압력용기는 상기 중간부 내에 상기 제2의 가스발생부와 소통되는 제2의 출구 오리피스를 가지고, 제2의 파열 디스크는 상기 제2의 출구 오리피스 위에 배치된, 다중-레벨 가스발생기.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 해제장치는, 상기 압력용기 상에 상기 제2의 출구 오리피스 및 파열 디스크에 인접하게 그리고 이동가능하게 장착되고, 상기 제2의 출구 오리피스를 통한 가스 유동에 응답하여 상기 압력용기로부터 외향으로 이동함으로써 상기 구속줄을 해제시킬 수 있는, 다중-레벨 가스발생기.
  34. 제 33 항에 있어서,
    확산기는 상기 중간부를 둘러싸고 중간부 상에 장착되며 에어백과 소통되고, 상기 해제장치는 상기 제2의 출구 오리피스를 통한 가스 유동을 수용하기 위한 컵-형상부를 포함하고 상기 확산기 상에 이동가능하게 장착되는, 다중-레벨 가스발생기.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 해제장치는 상기 구속줄에 해제가능하게 연결되고 취약한 해제부재를 포함하고, 상기 해제부재는 제2의 가스발생에 응답하는 상기 해제장치의 외향 이동에 의해 파손됨으로써 상기 구속줄을 해제시키는, 다중-레벨 가스발생기.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 해제장치는 상기 확산기 상에 이동가능하게 장착된 아암(arm)을 포함하고, 상기 아암은 상기 컵-형상부에 연결된, 다중-레벨 가스발생기.
  37. 제1 개방단부를 구비한 제1의 가스발생부 및 제2 개방단부를 구비한 제2의 부분을 갖는 종장형의 압력용기;를 포함하는, 에어백 또는 다른 안전장치를 위한 가스발생기로서,
    상기 제1의 가스발생부는 그 내부에 배치된 제1의 가스발생 에너지원들 및 제1의 점화장치를 가지고, 상기 제1의 점화장치는 상기 압력용기의 상기 제1 개방단부에 장착되며;
    상기 압력용기의 상기 제2 단부에는 압력용기 폐쇄부가 고정되고;
    상기 제1의 가스발생부는 소정의 압력 하에 있는 가스를 내부에 가지며;
    상기 압력용기는 중간부 및 상기 중간부 내에 배치되어 상기 제1의 가스발생부와 제2의 부분을 분리시키는 제1의 분리기를 가지고, 상기 제1의 분리기는 상기 중간부 내에 활주가능하게 장착되며;
    상기 압력용기는 상기 중간부에 상기 제1의 가스발생부와 소통되는 제1의 출구 오리피스를 가지고, 제1의 파열 디스크는 상기 제1의 출구 오리피스 위에 배치된, 에어백 또는 다른 안전장치를 위한 가스발생기.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제1의 분리기는 상기 중간부 내에 가압맞춤(press-fit)된, 가스발생기.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 중간부는 만입된, 가스발생기.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 제1의 분리기는 상기 중간부와 결합하는 외측 환형부 및 상기 외측 환형부보다 작은 직경을 갖는 내측 환형부를 포함하고 컵-형상을 가지며, 상기 내측 환형부는 상기 중간부 내로 연장된, 가스발생기.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 내측 환형부는 상기 제1의 출구 오리피스와 정렬된 제1 오리피스를 갖는, 가스발생기.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 내측 환형부는 상기 제2의 부분과 소통되는 제2 오리피스를 갖는, 가스발생기.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 압력용기의 상기 중간부는 상기 제2의 부분과 소통되는 제2의 출구 오리피스를 가지고, 제2의 파열 디스크는 상기 제2의 출구 오리피스 위에 배치된, 가스발생기.
  44. 제 37 항에 있어서,
    상기 제1의 분리기는 상기 제1의 에너지원들을 보유하는 제1의 캐니스터의 내측 단부벽인, 가스발생기.
  45. 제 40 항에 있어서,
    상기 제1의 분리기의 상기 외측 환형부는 상기 중간부에 인접한 상기 압력용기의 내부와 대략적으로 동일한 치수를 가지고, 상기 내측 환형부는 상기 중간부의 내부의 대략 1/2 인 치수를 갖는, 가스발생기.
  46. 제 37 항에 있어서,
    상기 제1의 분리기는 상기 중간부와 비-기밀성(non-hermetic)의 관계에 있는, 가스발생기.
  47. 제 39 항에 있어서,
    확산기는 중간부 상에 장착되고 중간부를 둘러싸는, 가스발생기.
  48. 제 37 항에 있어서,
    상기 제2의 부분은 가스발생부이고, 상기 압력용기 폐쇄부는 제2의 점화장치를 포함하며, 제2의 가스발생 에너지원들은 상기 제2의 가스발생부 내에 배치되고, 상기 중간부는 상기 제2의 가스발생부와 소통하는 제2의 출구 오리피스를 가지며, 제2의 파열 디스크는 제2의 출구 오리피스 위에 배치되고, 그리고 제2의 분리기는 상기 중간부 내에 상기 제1의 분리기에 인접하게 배치되며, 상기 제2의 분리기는 상기 중간부 내에서 활주가능하게 장착된, 가스발생기.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 제1의 분리기 및 상기 제2의 분리기는 자신을 관통하고 서로에 대해 정렬된 소통포트를 갖는, 가스발생기.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 소통포트들의 방향은 소통포트를 통과하는 가스 유동이 상기 압력용기의 길이방향 축에 대하여 전체적으로 반경방향 또는 수직방향인 방향으로 지향되도록 정해지는, 가스발생기.
  51. 제 48 항에 있어서,
    상기 중간부는 만입되고; 상기 제1의 분리기는 상기 중간부와 결합하는 외측 환형부 및 상기 외측 환형부보다 작은 직경을 갖는 내측 환형부를 포함하고 컵-형 상을 가지며; 상기 내측 환형부는 상기 중간부 내로 연장되고; 그리고
    상기 제2의 분리기는 상기 중간부의 반대측과 결합하는 외측 환형부 및 상기 제2의 분리기 외측 환형부보다 작은 직경을 갖는 내측 환형부를 포함하고 컵-형상을 가지며, 상기 제2의 분리기 내측 환형부는 상기 제1의 분리기 내측 환형부에 인접한 관계로 상기 중간부 내로 연장되는, 가스발생기.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 제1의 분리기 내측 환형부는 제1의 출구 오리피스와 정렬된 오리피스를 가지고, 상기 제2의 분리기 내측 환형부는 상기 제2의 출구 오리피스와 정렬된 오리피스를 갖는, 가스발생기.
  53. 제 48 항에 있어서,
    상기 제1의 분리기 및 상기 제2의 분리기는 상기 중간부에 대해 비-기밀성의 관계를 갖는, 가스발생기.
  54. 제 48 항에 있어서,
    상기 제2의 분리기는 상기 중간부 내에 가압맞춤된, 가스발생기.
  55. 제 51 항에 있어서,
    상기 제1의 분리기 외측 환형부는 상기 중간부의 일 단부에 인접한 상기 압 력용기의 내부와 대략적으로 동일한 치수를 가지고, 상기 제1의 분리기 내측 환형부는 상기 중간부의 내부의 대략 1/2인 치수를 가지며; 그리고 상기 제2의 분리기 외측 환형부는 상기 중간부의 타 단부에 인접한 상기 압력용기의 내부와 대략적으로 동일한 치수를 가지고, 상기 제2의 분리기 내측 환형부는 상기 중간부의 내부의 대략 1/2인 치수를 갖는, 가스발생기.
  56. 제 48 항에 있어서,
    확산기는, 상기 중간부, 상기 제1의 출구 오리피스, 상기 제2의 출구 오리피스 상에 장착되고, 이들을 둘러싸는, 가스발생기.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 확산기는, 상기 가스발생부들 중의 하나가 작동되는 때에, 그 작동된 가스발생부와 동시에 작동되지 않는 다른 가스발생부에 있는 출구 오리피스의 기능작용을 지연시키기 위하여, 그 내부에 후방 압력을 생성시키는 구조를 갖는, 가스발생기.
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