KR920007843B1 - 승객보호 에어백용 자동 가스발생기 - Google Patents

승객보호 에어백용 자동 가스발생기 Download PDF

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모톤 인터내쇼날 인코오포레이티드
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Abstract

내용 없음.

Description

승객보호 에어백용 자동 가스발생기
제1도는 본 발명에 따른 차량 승객을 위한 2중 챔버 자동가스발생기의 세로방향 부분단면도.
제2도는 제1도의 가스발생기의 격벽/볼 밸브에 대한 확대평면도.
제3도는 제2도의 격벽/볼 밸브에 대한 좌측 단부를 도시하는 도면.
제4도는 종래의 단일단 가스발생기와 본 발명에 따른 2단 가스발생기의 압력 상승속도를 비교하는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 가스발생기 12 : 원통형 하우징
14, 16 : 원통형 하우징 챔버 18 : 격벽
20 : 딜레이 본체 22 : 볼 밸브 챔버
24 ; 볼 26, 28 : 통로
38 : 개구 46 : 연소실 튜브
본 발명은 가스발생기, 즉, 가스팽창기에 관한 것이며, 특히 차량 승객 측의 탑승자를 억제하는 대형 에어백 즉 충돌백을 팽창시키기 위한 자체 내장 방사상 가스발생기에 관한 것으로서, 팽창가스의 신속한 발생을 위해 고체 가스발생 혼합물의 연소를 이용한다. 가연성 고체 가스발생 혼합물을 사용하는 차량 승객 측면의 에어백용 단일단 가스발생기, 팽창기는 종래 기술분야에 공지되어 있다. 그러한 가스발생기의 방사상 형태를 G.V.adams씨 등에 허여된 1981년 10월 20일자 미합중국 특허 제4,296,084호에서 볼 수 있는데, 상기 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었다.
본 명세서에서 상기 특허를 참조하기로 한다. 그러한 가스발생기의 공통적인 특징은 팽창기 하우징에 의해 형성되는 가스방출 개구 또는 유출구와 가스발생 혼합물 사이에 위치한 가스를 여과 및 냉각시키는 수단과 펠릿화된 알칼리 금속 아지드화 물을 함유하는 가스발생 혼합물의 단일 연소실내의 포함을 들 수 있다. 상기 가스발생 혼합물은 차량 에어백을 팽창시키는데 사용하는데 유용한 것으로 간주되는데, 이는 연소실에는 주로 니트로겐 즉, 불활성 가스가 채워지기 때문이다. 상기 혼합물의 반응 즉, 연소 속도는 폭발없이 고속으로 가스를 효과적으로 발생시키도록 선택된다.
단일단 즉, 단일 연소실 승객 측면의 방사상 가스발생기에서는 문제시 되는 사항이 있다. 종래 기술에 공지된 단일 연소실 승객 측의 방사상 가스발생기는 팽창기 동작 개시후 바람직한 것보다 큰 0에서 20mS(millisecond)의 타임프레임의 초기 압력 상승속도로 작용되는 경향을 갖는다. 상기 최초의 급속한 압력상승은 에어백의 확장시 위치 이탈 승객에게 피해를 입힐 수 있으며, 특히 어린아이에게 손상을 미칠 수 있다는 것이 확인되었다.
Thomas W.Norton씨에게 1972년 5월 16일자로 허여된 미합중국 특허 제3,663,035호에는 2단 가스발생기를 구비한 충돌백 팽창기가 개시되는데, 제1단은 제2단의 점화 이전에 점화되어 최초의 확장에 추력을 제공한다. 기술한 바와 같이, 2단 가스발생기는 묶음봉으로 함께 지지되며 병렬 관계로 배치된 한쌍의 제1 및 제2팽창기로 구성된다. 각 단은 양단에 공통인 점화공동이 제공되는 블록에 부착되는 하나의 단부를 가진다. 고정 딜레이 라인은 점화 공동으로부터 제2단을 분리시키며, 수 mS 동안 제2단의 점화를 지연시킨다. 양단은 충돌에 응답적으로 불꽃 점화기에 의해 10mS이내에 완전히 작동한다.
에어백의 확장을 방해하지 않고서 에어백에 가스를 보다 제어적으로 전달할 수 있는 반면, Norton 2단 가스발생기 구조물은 복잡하고 부피가 크며, 자동차의 계기판상에 설치하기에는 너무 큰 공간을 점한다. 따라서, 위치이탈 승객을 보호하는데 특히 유용하며 자동차의 승객측에 설치하기에 용이하도록 최소 체적을 요하는 최대로 소형화된 승객 자동 억제 가스발생기가 필요시 된다. 본 발명은 이러한 점에서 본 분야의 현재의 기술적 갭을 충족하도록 고안되었다.
본 발명의 제1목적은 경제적인 제조와 조립이 가능하고, 위치 이탈 승객을 보호하도록 승객측의 에어백을 팽창시키는 가스를 효과적으로 제어하여 전달할 수 있도록 동작하는 구조를 가지며, 또한 간단하면서 효율성을 갖는 개선된 자동억제 가스발생기를 제공하는데 있다.
본 발명의 제2목적은 최대로 소형화되어, 차량의 승객 측의 계기판에 설치되는 최소공간의 체적을 요하는 개선된 가스발생기를 제공하는데 있으며, 제3의 목적은 최초의 충돌에 감응한 제1단의 동작이 딜레이 본체 및 볼 밸브수단을 이용하여 제2단의 동작 개시를 효과적으로 지연시키며, 볼 밸브가 제1단의 재가압을 정지시키도록 후속 작동하여 두 단계의 작동을 분리시키는 2단 자동억제 가스발생기를 제공하는데 있으며, 제4의 목적은 제1단의 배열이 급속한 가압 및 에어백에 대한 팽창가스의 방출을 제공하며, 제2단의 배열이 제1단 보다 덜 신속한 가압 및 팽창가스의 에어백에 대한 방출을 제공함으로써 제1단과 제2단의 동작의 지연시간을 증가시키는 개선된 2단 억제 가스발생기를 제공하는데 있다.
상기 목적과 그 밖의 목적을 달성하기 위해, 특히 자동차 또는 그와 유사한 차량의 승객측에 사용되는 용도를 가지는 개선된 자동억제 가스발생기가 제공된다. 상기 가스발생기는 동일한 하우징 내에서 단부 대 단부관계로 배열된 제1 및 제2단을 구비한 팽창기를 구비한다. 특히, 각단은 알루미늄으로된 충격돌출 경량 하우징내에서 개별적으로 관련 챔버에 조립된다. 하우징내의 중간 위치에서 적합하게 밀봉된 관계로 배치된 장벽 즉 격벽은 두개의 챔버를 분리시킨다. 격벽내의 볼 밸브는 양단의 점화 사이의 점화지연을 위해, 그리고 제1단의 재가압을 방지하도록 양단의 점화후의 압력을 제어하기 위해 기계적 타이밍을 제공한다.
본 발명의 개선된 가스발생기는 각 단마다 냉각 및 여과를 위한, 그리고 점화시 비추진성 추력을 또는 중립을 유지시키기 위한 적합한 설비를 갖는다.
본 발명이 특징지어지는 여러가지 신규한 특성은 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 청구범위에서 특별히 언급된다. 본 발명의 장치의 작동의 장점 및 그것의 사용에 의해 달성되는 특정 목적에 대한 보다 양호한 이해를 위해서 첨부 도면을 참조하여 이하에 본 발명의 양호한 실시예를 설명한다.
제1도에는 참조번호(10)으로 지시된 본 발명에 따른 자동 억제 가스발생기가 도시되었는데, 단일의 충격 돌출 연장튜브 즉, 원통형 하우징(12)을 구비하고 있다. 하우징이 형성되는 돌출과정은 당업자에게 공지된 사실로서 압력하에서 적절한 다이를 통해서 재료를 압박하여 하우징이 형성되게 된다. 상기 돌출과정은 본질적으로 본 발명의 일부가 되지 못하는 바 더 이상의 설명은 하지 않기로 한다.
하우징(12)은 바람직하게는 알루미늄으로 형성되며, 제1 및 제2의 세장(elorgated ; 가늘고 긴)원통형 하우징 챔버(14, 16)를 구비하며, 그러한 챔버는 구멍뚫린 격벽(18)에 의해 서로 분리되며, 상기 격벽(18)의 외주부는 도시치 않은 수단에 의해 하우징(12)의 벽의 내측면에 적합하게 밀봉된다. 챔버(14, 16)의 길이는 필요시되는 성능에 따라 동일하거나 도면에 도시한 것처럼 동일하지 않을 수도 있다.
격벽(18)은 제2도와 제3도에 상세히 도시되는데, 딜레이 본체(20)를 구비한 볼 밸브(ball valve)와 결합되며, 상기 딜레이 본체(20)는 그 내부에 볼 밸브 챔버(22)를 가지며, 상기 챔버는 볼(24)을 수용하고 있다. 제1 및 제2통로(26, 28)는 각각 볼 밸브 챔버(22)를 하우징 챔버(14, 16)에 연결시킨다. 상기 배열은 챔버(14)와 챔버(16) 사이의 압력차로부터 유도되는 챔버(14)에서 챔버(16)로의 가스의 흐름에 의해서 볼(24)이 통로(28)에 이웃한 단부(28a)쪽으로 압박되어 가스가 챔버(16)으로 흐르는 것을 제한함으로써 연소실튜브(46)내에서 압력이 감소되는 것을 제한하도록 되어 있다. 압력차가 반대로 생기는 경우에는 가스의 흐름에 의해서 볼(24)은 통로(26)에 이웃한 단부(26a)상에서 밸브시이트(30)와 계합되어 가스의 흐름을 정지시킨다.
하우징(12)은 제1단부(32)와 제2단부(34)를 가지며, 복수의 출구개구 즉, 홀(38)이 형성된 원통형 벽(36)을 구비한다. 홀(38)은 그 길이를 따라서 하우징(12)의 각 측면상에서 두개의 열을 이루어 형성되며, 하우징 챔버(14, 16)에 대하여 균일한 간격으로 배치된다. 하우징(12)의 한 측면상의 각각의 열의 홀(38)들은 타측면상의 열들 중 하나의 홀들에 대하여 약 180˚이격되도록 배열되어 있다. 하우징 벽(36)에서의 홀(38)의 상기와 같은 배열에 의해서 가스의 선적(shipping) 및 저장시에 가스발생기(10)의 우발적 점화가 있는 경우에도 중립 추력이 보장되므로 상기 상황에서도 가스발생기(10)의 점핑 및 사출 가능성을 배제시킬 수 있다.
하우징(12)의 단부(32, 34)는 밀봉식으로 밀폐된다. 따라서 하우징(12)의 제2단부(34)는 돌출과정에 있어서 일체로 형성될 수 있는 단부 캡(40)에 의해 밀봉된다. 알루미늄으로 형성되는 단부 캡 베이스(42)는 후술하는 방식으로 하우징(12)의 제1단부(32)에 관성 용접될 수 있다.
제1하우징 챔버(14)내에는 원통형 외부 냉각 및 여과스크린(44), 구멍뚫린 원통형 강철 연소실 튜브(46), 상기 튜브의 내측면과 결합되는 파열성 포일장벽(48), 내부 원통형 연소실 스크린(50), 및 외측둘레에 감겨진 파열성 포일 테이프(54)를 갖고 있는 중앙에 위치한 구멍뚫린 원통형 점화기 튜브(52)가 반경방향 내측으로 순서대로 동심원상으로 배열되어 있다. 상기 냉각 및 여과스크린(44)은 연소실 튜브(46)을 둘러싸는 상태로 배치된다. 내부 연소실 스크린(50)과 점화기 튜브(52)사이의 세장 환형 공간에는 균일하게 분포된 펠릿(56)으로된 가스발생장약이 배치된다.
포일장벽(48)과 내부 여과스크린(50)은 가스발생재(56)와 점화기 튜브(52)를 둘러싸는 상태로 배치된다. 점화기 튜브(52)내에는 길고 가느다란 신속 폭발코드(rapid detonating cord : RDC) 퓨즈(58)가 포함되는데, 이는 점화기 과립들(igniter granules)로된 보조장약(booster charge : 60)에 의해 둘러 싸여진다. RDC 퓨즈(58)는 미합중국, 캘리포오니아 95024-0006, 홀리스터 피오박스 6, 유이온로우드 3601 소재 Teledyne Mc Cormick Selph에서 제조된 고속 점화 전파코드이다. RDC 코드를 에워싸는 점화기 과립들로된 보조장약(60)는 25%의 붕소분말과 75%의 포타슘 질화물의 혼합물로 구성될 수 있다. 포일테이프(54)는 제조시 구멍뚫린 점화기 튜브내에 점화기 그래뉼을 내장한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 이하에 상세히 기술하는 이유로 인해서, 연소실 튜브(46)의 내벽에 계합되는 포일장벽(48)의 두께는 0.006인치(0.015㎝)로 선택되었다.
하우징 챔버(14)내에 포함된 열거된 몇몇의 부품들은 가스발생기(10)의 제1단을 구성하며, 하우징(12)의 제1단부(32)에 위치하는 구멍뚫린 튜브홀더와 단부 캡 및 격벽(18)의 딜레이 본체에 의해 챔버(14)내에서 반경방향 및 전방을 향하는 운동을 하지 못하도록 견고하게 지지된다.
특히, 홀더(62)의 부분(64)는 연소실 튜브(46)의 일단부내로 꼭맞게 고정되도록 연장하며, 딜레이 본체(20)의 일부분(66)은 상기 튜브의 타단부내로 꼭맞게 고정되도록 연장한다. 유사하게, 점화기 튜브(52)의 일단부는 홀더(62)의 중앙에 구비된 용기(68)내에 꼭맞게 수용되며, 타단부는 딜레이 본체(20)의 부분(66)의 표면에 접하며 파열성 딜레이 포일(70)은 그 사이에 삽입된다. 딜레이 포일(70)는 연소실 튜브(46)와 점화기 튜브(52)로부터 통로(26)를 통하여 열가스가 흐르는 것에 대한 파열성 장벽을 제공한다.
제2하우징 챔버(16)내에는, 하우징(12)의 벽(36)의 내부측면상의 파열성 포일 장벽(72), 원통형 외부 냉각 및 여과스크린(74), 구멍뚫린 강철 원통형 연소실 튜브(76), 내부 원통형 연소실 스크린(78) 및 중앙에 위치한 구멍뚫린 세장 원통형 점화기 튜브(80)이 순서대로 그 내부 반경방향으로 동심원상으로 배열된다. 포일 장벽(72)과 냉각 및 여과스크린(74)은 연소실 튜브(76)의 둘레에 배치된다. 연소실 스크린(78)과 점화기 튜브(80) 사이의 환형공간내에는 균일하게 분포된 펠릿(82)을 구비하는 가스발생재가 배치된다. 포일장벽(72)과 냉각 및 여과스크린(74)은 연소실 튜브(76)의 둘레에 배치된다.
점화기 튜브(80)내에는 가늘고 긴 캐스트 즉, 돌출 보조장약(84)가 수용되는데, 상기 장약은 25%의 붕소와 75%의 포타슘 질화물의 혼합물로 구성될 수 있다. 본 발명의 전술한 실시예에서 하우징(12)의 벽(36)의 내측의 포일장벽(72)의 두께는 0.004인치(0.010㎝)로 선택되었다.
열거된 몇개의 하우징 챔버(16)내의 부품들이 가스발생기(10)의 제2단을 구성하며, 격벽(18)의 딜레이 본체(20)에 의해 그리고 하우징(12)의 제2단부(34)에 위치한 튜브위치설정(86) 및 단부 캡에 의해 챔버(16)내의 반경방향 및 전방운동을 하지 못하도록 견고하게 지지된다. 특히, 딜레이 본체(20)의 일부분(88)은 연소실 튜브(76)의 일단부에 고정되도록 연장하여, 상기 단부 캡 및 튜브위치설정(86)의 일부분(90)은 상기 튜브의 타단부와 정합하도록 연장한다. 또한, 점화기 튜브(80)의 일단부는 튜브위치설정(86) 및 단부캡의 부분(90)의 적합한 개구(92)내에 수용되며, 점화가 튜브의 타단부는 딜레이 본체(20)내의 통로(28)의 한 단부와 이웃하게 배치된다.
종래의 전기 스큅(SQUIB)를 가지고 있는 전기 작동 기폭재 조립체(94)는 단부 캡 베이스(42)와 밀봉관계로 장착되며 점화기 튜브(52)의 인접 단부에서 RDC퓨즈(58)와 정렬된다.
가스발생 펠릿(56, 82)이 만들어지는 재료는 점화속도, 비독성 및 화염온도 등 요구조건에 부합되는 다수의 화합물중 하나일 수 있는데, 바람직한 재료로는 1980년 5월 20일자로 Fred E. Schneiter씨 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,203, 787호에 개시된 것을 예로 들 수 있으며, 여기서 참조하기로 한다. 특히 바람직한 것으로는 약 65중량%에서 약 70중량% 금속아지드화물(azide), 최대 약 4중량%의 황(sulfur) 및 약 27중량%에서 약 33중량%의 몰리브덴 2황화물을 가지는 합성물과, 약 68중량%의 소듐 아지드화물 약 2중량%의 황 및 약 30중량%의 몰리브덴 2황화물을 함유한 합성물을 들 수 있다.
전술한 바와 같이, 단부 캡 베이스(42)는 하우징(12)의 제1단부(32)에 관성 용접될 수 있다. 용접작업을 용이하게 하기 위해서 단부 캡 베이스(42)는 하우징(12)의 단수(32)와 상응하는 원형 스터브(42a)를 구비한다.
관성 용접작업에 있어서, 장전된 하우징(12)는 적합한 심압대 고정부(도시생략)에 장착되고 단부 캡 베이스(42)는 정렬된 적합한 주축대 고정부(도시생략)에 장착되며, 상기 단부 캡 베이스(42)는 동력 클러치 수단(도시생략)에 의해서 분당 약 1930회전의 속도로 회전한다.
상기의 속도의 회전시, 동력 클러치수단은 전원을 차단시키도록 작동되며, 자유롭게 회전하는 단부 캡 베이스(42)는 하우징(12)를 향하여 이동하여 약 630파운드의 압력이 가해짐에 따라 원형 스터브(42a)를 하우징 단부(32)와 접촉시키게 된다. 결과적으로 마찰에 의해서 제2의 부분에서 단부 캡 베이스(42)의 회전이 정지되지만, 그 영역의 온도를 충분히 상승시켜서 하우징(12)과 단부 캡 베이스(42)의 금속의 강화를 유발한다. 용접부분이 응고될 수 있도록 압력은 짧은 시간, 예를 들어 1 또는 2초동안 유지된다. 용접이 완료되자마자, 원형 스터브(42a)를 덮는 원형 에이프런(42b)은 용접부를 감추도록 단부(32)에서 하우징(12)의 인접한 외면에 대해 롤링작업 된다.
가스발생기(10)의 동작에 있어서, 충돌센서(도시생략)로 부터의 전기적 임펄스에 의해서 전기 작동성의 기폭제 조립체(94)가 점화된다. 조립체(94)의 점화에 의해서 구멍뚫린 점화기 튜브(52)의 전체길이를 따라서 점화기 과립들로된 보조장약(60)을 순간적으로 폭발시키는 RDC퓨즈(58)이 점화된다. 점화기 튜브(52)둘레에 감겨진 포일 테이프(54)는 제조시에 점화기 과립들을 내장하고 있을 뿐 아니라 균일한 점화를 제공한다. 특히, 보조장약(60)의 점화시, 점화에 따른 가스의 압력은 포일 테이프(54)가 파열하는 임계값에 도달할때까지 상승한다. 이러한 작용은 점화된 보조장약(60)에 의해서 생성된 고온가스의 구멍뚫린 연소실 튜브(46)에 포함된 가스발생재 펠릿(56)쪽으로의 파열 및 누설에 앞서 점화기 과립들의 균일한 점화를 촉진한다.
구멍뚫린 연소실 튜브(46)내에서 가스발생재 펠릿(56)의 연소의 시작시, 그에 따르는 가스의 압력은 피이크에 도달하기까지 상승하기 시작한다. 약 0.005인치의 두께를 가지는 것으로 전술한 바 있는 비교적 두꺼운 포일장벽(48)은 신속하게 압력을 상승시킨다. 그러나, 피크압력 도달에 앞서, 연소를 하는 시간동안, 가스압력은 포일장벽(48)이 파열하는 임계값에 도달한다. 이 파열이 일어나자마자, 포일장벽(48)의 물질은 통로에서 빠져나오며 고온발생가스가 연소실 튜브(46)의 벽에 있는 복수의 홀(96)을 통해서 흐르기 시작하는데, 이때 그 가스의 흐름은 점화된다. 즉, 내부연소실 스크린(50)에 의해서 점화 또는, 고체 연소입자가 여과된다. 연소실 튜브(46)내의 홀(96)은 그 연소실의 길이를 따라서 간격을 두고 각각의 측면상에 두개의 열을 이루어 구비되는데, 양측면상의 홀(96)의 열들은 하우징(12)의 벽(36)내의 홀(38)의 열로부터 약 90˚로 편향된다.
홀(96)을 통해서 방출된 상기 가스는 외부 냉각 및 여과스크린(44)을 통과하여, 팽창되는 에어백(도시생략)내로 하우징(12)의 벽에 있는 홀(38)을 통해서 빠져나간다. 동시에 연소실 튜브(46)내의 가압된 고온 발생가스는 딜레이 본체(20)의 부분(66)의 표면상의 딜레이 포일(70)을 파열시키고 관통한다. 그러면 고온가스는 연속적으로 통로(26), 볼 밸브 챔버(22) 및 통로(28)를 통과한다. 격벽(18)을 통하여 가스발생기(10)의 제2단으로 이어지는 고온가스의 초기의 쇄도는 통로(28)에 이웃한 개구쪽으로 볼(24)의 움직임으로 인하여 급속히 감속된다. 고온가스의 상기 흐름은 점화기 튜브내의 보조장약(84)를 전체 길이를 따라서 폭발시킴으로써 상기 구멍뚫린 연소실 튜브(76)내의 가스발생재 펠릿(82)을 점화시킨다. 가스발생재 펠릿(82)이 점화되자마자, 가스의 압력이 상승하기 시작한다. 그러나 피이크 압력의 도달 이전의, 연소도중에 가스압력은 하우징(12)의 벽(36)의 내측상의 포일장벽(72)이 파열하는 임계값에 도달한다.
포일장벽(72)의 파열시, 연소실 튜브(76)내에서 생성된 고온의 발생가스는 방출되어 튜브(76)의 벽내의 복수의 홀(98)을 통해서 에어백(도시생략)으로 전달되는데, 상기 가스는 여과를 위해 내부 연소실 스크린(78)을 통과하고 또한 냉각 및 부가적인 여과를 위해 스크린(74)을 통과해야 하지만 임의의 다른 장벽과 만남이 없이 즉시 방출된다.
동시에, 가스발생기 제2단에서 가스의 압력에 의해서 딜레이 본체의 볼(24)과 볼 밸브는 역으로 즉, 볼 밸브 챔버(22)를 통해서 통로(26)의 단부에서 볼 밸브 시이트(30)와 계합되도록 이동한다. 이는 제2단으로부터 제1단으로 흐르는 가스의 흐름을 차단하여 제1단의 재가압을 방지하고 두 가스발생기 사이에 지연시간을 두고 그 발생기를 동작시키는데, 한 실시예에 있어서, 상기 시간은 약 15mS이다. 포일장벽(72)은 0.004인치(0.012㎝)의 두께를 가지며, 이는 제1단의 포일 장벽(48)보다 작은데, 상기 두단내의 압력이 거의 동일한 경우, 에어백에 대한 가스의 방출을 용이하게 하도록 장벽의 파열이 발생되게 함으로서 단의 압력의 균형을 유지시키도록 선택된다.
제4도에 있어서는 전형적인 단일단 승객 가스발생기와 본 발명에 따른 2단 가스발생기의 성능의 비교를 그래프로 도시하고 있는데, 곡선(100)은 단일단 승객 가스발생기의 성능 즉, 가스발생기의 출력 압력이 상승하는 속도를 나타내며, 곡선(102)은 본 발명에 따른 2단 가스발생기(10) 압력 상승속도를 나타낸다.
제4도의 곡선(100)으로 도시한 것처럼, 압력의 단일단 가스발생기에서 상승을 시작하기 이전에, 가스발생기 동작개시 순간(그래프의 수평축과 수직축의 교차점으로 표시됨)으로부터 약 9mS의 시간지연이 생긴다.
다음 11mS에는 압력 상승속도가 매우 급경사를 이루는데, 작동 개시후 20mS후에는 100리터 탱크의 ＂TANK＂ 즉 에어백 압력은 11PSIG(0.77341㎏/㎠)가 된다. 상기 압력 상승속도는 계속하여 급경사를 이루지만 작동 개시후부터 40mS에서부터는 다소 완만하여 시작후 60mS에서는 거의 40PSIG의 압력(2.8124㎏/㎠의 게이지 압력)을 갖는다.
본 발명에 따른 2단 가스발생기(10)에 있어서, 압력이 상승을 시작하기 이전의 작동개시 순간부터 약 4mS가 되기까지 곡선(102)으로 도시하는 바와 같이 지연이 생긴다. 작동개시후 20mS에서 탱크 압력은 곡선(102)로 도시된 것처럼 7.54PSIG(0.530㎏/㎠의 게이지 압력)인데 이는 종래의 11PSIG(0.77341㎏/㎠의 게이지 압력)와는 대조적이다. 발생기(10)의 이러한 최초의 비교적 저압의 상승은 최초의 20mS의 타임프레임 동안의 출력압력이 제1단만의 동작으로 이루어지기 때문으로 인한 것이다.
최초 20mS의 타임프레임의 종료에서 발생기(10)의 제2단의 시동은 탱크압력이 급속한 속도로 상승하게 하여 40mS에서는 27.75PSIG(1.95㎏/㎠의 게이지 압력)가 된다. 그 이후 압력 상승속도는 60mS에서 압력이 36.5PSIG(2.566㎏/㎠의 게이지 압력)가 되기까지 점차적으로 감소하며, 작동 개시 후 92.90mS에서 39.85Psig(2.802㎏/㎠의 게이지 압력)의 최대압력이 발생한다.
따라서, 본 발명에 따라서, 제1단의 동작이 급속한 재가압 및 에어백으로의 팽창가스의 방출을 효과적으로 제공하며, 제2단의 동작은 보다 덜 급속한 가압 및 에어백으로의 팽창가스의 방출을 효과적으로 제공하며, 따라서 상기 두단의 동작 사이에서 시간지연을 증가시키는 2단 가스발생기가 제공된다.
본 발명은 작동개시후의 제2단의 동작과 작동 개시에 있어서의 지연 및 최초의 충돌에 감응한 제1단의 동작을 효과적으로 하도록 하기 위한 두가지 방법을 갖는 2단 가스발생기(10)를 일체로 한점에 특징이 있는 것으로서, 이러한 방법들에 의해 발생되는 지연은 누적적이다. 제1방법은, 제2단의 동작에 있어서 작동개시를 지연시키도록 딜레이 본체(20)의 표면상에 있는 딜레이 포일(70)과 통로(26 및 28), 볼 밸브 챔버(22) 볼(20)을 구비하는 볼 밸브와 딜레이 본체(20)의 사용을 포함한다.
가스발생기(10)의 두개의 단위 작동 사이의 효과적인 지연을 위한 두번째의 방법은 가스발생재 펠릿(82)의 내장물의 점화후의 제2단으로부터의 고온가스의 누출을 지연시키도록 하우징(12)의 벽(36)의 내측에 계합되는 포일장벽(72)의 사용을 포함한다. 지적한 바와 같이, 제1단의 하우징(12)의 벽(36)의 내측에는 포일장벽이 없다. 그 결과, 연소실 튜브(46)의 벽 내측에 계합되는 포일장벽(48)이 파열될 때 벽(36)에 있는 홈(38)을 통하여 제1단으로부터 고온가스가 급속히 누출된다. 따라서, 제1단은 포일장벽이 벽(36)의 내측에 있는 경우보다 신속하게 에어백으로 가스를 공급하도록 동작한다. 볼 밸브 통로(26, 28)를 통한 가스의 흐름에 의한 제2단의 작동 개시에 뒤이은 제2단의 후속적인 가압에 의해서 볼(24)이 반대로 압박되어 볼 밸브 시이트(30)상에 위치한다. 이는 제1단의 재가압을 중지시켜 상기 두단의 동작에 있어 두개의 가스발생기가 대략 15mS의 지연시간을 가지고 동작할 수 있게 한다.
본 발명의 또다른 특징으로는 : (a) 경제적으로 제조되며, 하우징 내부의 조립이 용이할 부품들로서 결합된 경량의 알루미늄 하우징을 사용하는 점.
(b) 격벽/볼 밸브 구조물이 제1단의 재가압을 방지하도록 제2단의 점화후에 가스발생기 및 압력제어부의 그 제1 및 제2단 사이의 점화지연을 위한 기계적 타이밍을 제공하는 점.
(c) 중립 추력 유니트의 정비 및 냉각과 여과를 위한 가스 발산을 위한 설비가 마련된 점.
(d) 가스발생기(10)의 제2단을 위한 점화기 내의 캐스트 또는 돌출형 불소질화물 보조 장약에 의해 그 내부에 점화기 과립들과 점화기 퓨즈의 사용 필요성을 제거한 점 등을 들 수 있다.
또한 상기 점화기 과립들을 유지하기 위한 알루미늄 포일의 필요성을 제거한 점.
상술한 설명은 예시를 위해 가장 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나 이는 당업자라면 본 발명의 사상 및 영역을 일탈함이 없이 수정 및 변형할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 제1단부(32) 및 제2단부(34)를 구비한 구멍뚫린 단일 충격 돌출 세장 하우징(12)와, 상기 하우징(12)의 상기 하우징(12)의 상기 제1단부(32)를 에워싸고 있는 단부 캡 베이스(42), 상기 하우징(12)의 상기 제2단부(34)를 에워싸고 있는 단부 캡(40), 상기 하우징(12)내의 중간 위치에 위치한 구멍뚫린 격벽(18), 제1 및 제2 구멍뚫린 세장 점화기 튜브(52, 80) 및 기폭제(60)을 구비하며, 상기 격벽(18)은 상기 하우징(12)내에 제1 및 제2세장챔버(14, 16)를 형성하며, 상기 격벽 내부에는 볼 밸브가 형성되어 있으며, 상기 볼 밸브는 볼 밸브 챔버(22)와 상기 볼 밸브 챔버(22)를 각각 상기 제1 및 제2세장챔버(14, 16)에 연통시키는 제1 및 제2통로(26, 28)을 구비하며, 상기 볼 밸브 챔버(22)는 운동가능한 볼(24)를 내장하며, 상기 제1 및 제2세장챔버(14, 16) 각각에는 고체 발화 물질로된 제1 및 제2세장가스 발생장약(56, 82)가 수용되어 있으며, 상기 제1 및 제2구멍뚫린 세장 점화기 튜브(52,80)은 상기 제 1및 제2세장가스 발생장약 (56,82)와 각각 연관하여작동되며, 또한 각각의 상기 구멍뚫린 점화기 튜브는 제 1단부 및 제2단부를 구비하며, 상기 기폭제(60)은상기 구멍뚫린 점화기 튜브들 중의 하나와만 연관하여 작동되며, 상기 제2챔버로의 유입구는 제1위치(28a)이고 상기 제1챔버로의 유입구는 제2위치이며, 상기 볼(24)는 상기 격벽(18)를 통한 가스의 흐름을 제한하기 위해 제1 및 제2위치(28a, 26a) 사이에서 운동하도록 작동될 수 있으며, 제2단계에서, 상기 제1챔버(14)는 가압되어 상기 볼 밸브의 상기 볼(24)를 상기 제1위치로 압박하여 제2챔버(16)내로 가스의 흐름을 강압함으로서 상기 제1챔버(14)를 상기 제2챔버(16)으로부터 차단하며, 제3단계에서, 상기 제1챔버(14)내에서의 압력강하가 상기 제1위치(28a)로부터 상기 볼 밸브 챔버(22)내의 상기 볼 밸브의 그리고 상기 볼(24)의 계합 상태를 해제시키고, 상기 제2챔버(16)내에서의 증가된 압력이 상기 볼(24)를 상기 제2위치(26a)로 압박하여 상기 제1챔버(14)로부터 상기 제2챔버를 차단하게 되는 것을 특징으로 하는 가스발생기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기폭제(60)은 상기 제1가스발생장약(56)과 연관하여 작동되는 것을 특징으로 하는 가스발생기(10).
  3. 제2항에 있어서, 각각이 제1 및 제2단부와 내부벽을 가지고 있는 제1 및 제2구멍뚫린 세장 연소실 튜브(46, 76), 제1 및 제2세장 여과스크린(50, 78), 제1 및 제2파열성 세장 포일장벽(48, 72), 각각이 제1 및 제2단부를 가지고 있는 제1 및 제2세장냉각 및 여과스크린을 구비하며, 상기 구멍뚫린 세장 하우징(12)은 그 하우징(12)의 대향하는 각 측면상에 적어도 두개의 행으로 그 길이를 따라 형성된 복수의 출구(38)을 구비하는 원통형 벽(36)을 구비하고, 상기 제1 및 제2세장가스발생장약(56, 72)은 각각 상기 제1 및 제2연소실 튜브(46, 76)내에 장전되고, 상기 제1 및 제2여과 스크린(50, 78)은 각각 연결된 구멍뚫린 연소실 튜브내에서 각각 상기 제1 및 제2가스발생장약(56, 82)을 둘러싸며, 상기 제1포일장벽(48)은 상기 제1구멍뚫린 연소실 튜브(46)내에서 상기 여과스크린(50)과 가스발생장약(56)을 둘러싸며, 상기 제1 및 제2세장 냉각 및 여과스크린(44, 74)은 상기 제1 및 제2연소실 튜브(46, 76)을 각각 둘러싸며, 상기 제2포일장벽(72)는 상기 제2냉각 및 여과스크린(74)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 가스발생기(10).
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 포일장벽(48)의 두께는 0.006인치(0.015㎝)이며, 상기 제2 포일장벽(72)의 두께는 0.004인치(0.010㎝)인 것을 특징으로 하는 가스발생기(10).
  5. 제4항에 있어서, 상기 세장 하우징(12)은 알루미늄으로 만들어지며, 상기 제1 및 제2 구멍뚫린 튜브(46, 76) 각각은 강철도 만들어지는 것을 특징으로 하는 가스발생기(10).
  6. 제3항에 있어서, 상기 세장 하우징(12)의 제1단부(32)에 위치한 단부 캡 및 튜브홀더(62), 상기 세장 하우징(12)의 제2단부(34)에 위치한 단부 캡 및 튜브 위치설정기(86), 파열성 세장 제3포일장벽(70)을 구비하며, 상기 단부 캡 및 튜브홀더(62)는 상기 제1 구멍뚫린 연소실 튜브(46)의 상기 제1단부내로 연장하는 돌출부분(64)을 가지고, 상기 격벽(18)은 상기 제1구멍뚫린 연소실 튜브의 상기 제2단부내로 정합되게 연장하는 제1부분(66)을 가지며, 상기 제3 포일장벽(70)은 상기 제1통로를 통하는 가스의 흐름을 평상시는 배제시키도록 상기 격벽(18)의 상기 제1부분(46)과 연관하여 작동되도록 배치되고, 상기 단부 캡 및 튜브홀더(62)는 상기 제1구멍뚫린 점화기 튜브(52)의 제1단부를 수용하고 배치하는 용기(68)을 가지며, 상기 제1구멍뚫린 점화제1단부의기 튜브(52)의 상기 제2단부는 상기 격벽(18)의 상기 제2부분(66)과 접하도록 배치되며, 상기 제3포일장벽(70)은 그 사이에 삽입되고, 상기 단부 캡 및 튜브 위치설정기(86)는 상기 제2구멍뚫린 연소실 튜브(76)의 상기 제2단부내로 정합되게 연장하는 돌출부분(90)을 가지며, 상기 격벽(18)은 상기 제2구멍뚫린 연소실 튜브(76)의 상기 제1단부와 정합되게 연장하는 제2부분(88)을 가지고, 상기단부 캡 및 튜브 위치설정기(86)는 상기 제2구멍뚫린 점화기 튜브(80)의 상기 제2단부를 수용 및 배치하기 위한 상기 돌출부분상의 용기(92)를 가지는 것을 특징으로 하는 가스발생기(10).
  7. 제6항에 있어서, 상기 단부 캡 및 튜브홀더(62)는 상기 제1냉각 및 여과스크린(44)의 제2단부가 상기 격벽(18)과 접하는 위치에 있도록 상기 제1냉각 및 여과스크린(44)의 제1단부를 유지시키는 부분(64)를 구비하며, 상기 단부 캡 및 튜브 위치설정기(86)는 상기 제2냉각 및 여과스크린(74)의 제1단부가 상기 격벽(18)과 접하는 위치에 있도록 상기 제2냉각 및 여과스크린(74)의 제2단부를 유지시키는 부분(90)를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스발생기(10).
  8. 제7항에 있어서, 상기 하우징(12)의 제1단부를 밀봉시키는 단부 캡 베이스(42)를 구비하며, 상기 단부 캡 베이스(42)는 밀봉 결합된 상기 기폭제(60)를 내부에 가지는 것을 특징으로 하는 가스발생기(10).
  9. 제8항에 있어서, 상기 기폭제는 상기 단부 캡 베이스(42)와 상기 하우징(12)의 외부로 연결되는 전기 접속부를 갖고 있는 전기스큅(94)을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스발생기(10).
  10. 제9항에 있어서, 상기 단부 캡 베이스(42)는 상기 하우징이 상기 제1단부에 관성용접되는 것을 특징으로 하는 가스발생기(10).
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 연소실 튜브(76) 각각의 관통부는 그 각각의 대향측면상에 최소한 두개의 열로서 그 길이를 따라 형성된 복수의 홀을 가지며, 상기 홀(96, 98)들의 열들은 상기 하우징(12)내에 형성된 출구 홀의 각 열들에 대해서 직각으로 배치된 것을 특징으로 하는 가스발생기(10).
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