KR970011515B1 - 하이브리드 팽창기 - Google Patents
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Abstract
요약없음
Description
제 1 도는 본 발명의 단면도.
제 2 도는 제 1 도의 일부에 대한 분해도.
제 3 도는 본 발명의 변경 실시예에 대한 예시도.
제 4 도는 제 1도의 일부에 대한 분해도.
제 5 도는 압력과 시간과의 관계를 나타낸 그래프.
본 발명은 에어백 또는 쿠션용 팽창기, 더 상세하게는 하이브리드 팽창기로서 공지된 타입의 팽창기에 관한 것이다.
에어백의 조기팽창률이 너무 높으면 초래한 팽창력은 정상좌석위치밖에 있는 승객(운전자 또는 승객)의 부상을 야기할 수 있다는 것이 공지되어 있다. 그러나 에어백 팽창률이 상대적으로 낮은 수치에서 그러한 팽창력을 주로 감소시키도록 유지된다면 에어백의 충분한 팽창은 적시에 이루어질 수 없다.
에어백 팽창기 설계의 한 목적은 큰 팽창력을 받을 수 있는 서 있는 어린이, 즉 좌석밖에 위치한 승객을 주로 보호하도록 비교적 낮은 또한 완만한 팽창률(비교적 수 미리초 동안)을 초기적으로 갖고 그후 신속하게 그리고 충분히 팽창하도록 에어백의 팽창률을 신속하게 증가시키는 팽창기를 제공하는 것이다. 종래기술은 적어도 낮고 보다 높은 가스생성율을 지닌 팽창가스를 발생시킬 수 있는 팽창기를 이용함으로써 에어백의 단계화된(2단계) 팽창을 이루기 위한 기술을 보여주고 있다. 에어백 팽창기에 관하여 이들이 하이브리드 또는 저장된 가스류이거나 고용추진제(통산 나트륨 아지드화물)류 이건간에 기폭기 또는 도화폭관과 그리고 다량의 가스발생제 또는 추진제를 포함하고 있다.
종래에 공지된 바와같이 충돌신호에 반응하여, 도화폭관(또는 기폭기)는 차례차례로 추진제가 연소하도록 작용한다. 하이브리드 팽창기에 있어서 추진제의 목적은 저장된 팽창가스를 가열하여 이에 의해 팽창가스의 효율적인 팽창체적을 증가시키는 한편 압력탱크로부터 팽창가스의 배출율을 또한 증가시키는 것이다. 가열된 경우에 있어서, 저장된 가스는 팽창가스의 주된 근원이다. 고용추진제 타입의 팽창기에 있어서, 도화폭관은 추진제를 연소시켜 불활성인 큰 체적에 팽창가스를 발생하도록 한다.
상기 단계화된 팽창기 가변팽창률을 이루기 위해, 종래에는 제한 및 비제한된 유동통로를 순차적으로 개방하는데 복수의 폭발장치를 사용하는 것이 제안되어왔다(미합중국 특허 제3,741,580호 참조). 단계화된 팽창을 발생시키는 다른 타입의 장치는 미합중국 특허 3,774,807호에 제안되어 있으며, 여기에서 단일폭발요소를 작용시키면 피스톤은 압력탱크로부터 저장된 가스의 냉방출을 허용하는 유동통로를 막지않도록 이동한후, 이 피스톤은 저장된 가스가 팽창기를 빠져 나오게함에 앞서 차례로 가열시키는 다량의 추진제를 폭발시키는데에 사용된다. 상술된 바와같이 유동포트를 선택적으로 개방하는 것 대신에, 미합중국 특허 3,948,540호는 저장된 가스가 여러 출구를 통하여 유동하여 에어백을 팽창시키도록 얇은 디스크를 구멍나게 하는 투창기구를 사용하는 기술을 보여주고 있다. 단계화된 팽창을 제공하는 또다른 기술은 이중전기 폭발장치 시스템을 사용하는 것이며, 여기에서 하나의 폭발기는 디스크를 파괴시켜 저장된 가스를 초기에 에어백안으로 유동시키고 그후 제 2 기폭기를 짧게 여자화하여 추진제를 연소시켜 가스가 기폭기를 빠져나오는 비율을 증가시키는데 사용된다. 2개 또는 그 이상의 전기폭발요소를 사용하는 기폭기의 예시적인 특허는 3,972,545 ; 4,007,685 ; 4,136,894 ; 및 4,358,998이다. 가변오리피스장치를 이용하는 부가적인 특허는 4,006,919 ; 4,018,457 ; 4,021,058 ; 4,203,616 ; 4,268,065 및 4,619,285이다. 미끄럼요소 또는 디스크를 구멍나게 하는 기구를 이용하는 다른 장치가 3,910,596 ; 3,948,540 ; 3,966,226 ; 및 4,771,914에 제안되어 있다.
단일 전기반응 도화폭관을 지니고 있는 에어백을 팽창시키는데 가스를 제공하고 에어백의 이중 또는 단계화된 팽창률을 얻는데 추진제의 제 1 양을 제공하는 팽창기를 제공하는 것은 본 발명의 목적이다.
따라서 본 발명은 압력하에 있는 저장된 팽창가스의 일정양을 저장하는 압력탱크로 구성된 팽창기로 구성되며, 상기 압력탱크는 저장된 팽창가스와 연통하고 있는 제 1 파열 디스크와, 그리고 한끝에서 제 1 파열 디스크를 그리고 다른 한끝에서 제 2 파열 디스크를 구멍나게 하는 제 1 수단을 포함하는 미끄럼피스톤으로 구성되며, 압력형성에 따라 제 1 파열 디스크와 맞물림하여 이동가능한 상기 미그럼피스톤은 추진제의 연소에 반응하여 제 2 파열 디스크상에 작용하고 이에 의해 저장된 팽창가스의 방출을 허용한다. 제 2 파열 디스크가 연소추진제로 인하여 연속적으로 형성된 압력에 의해 파열된후 연소추진제로부터 초래한 가열된 연소생성물은 팽창기로부터 저장된 팽창가스가 빠져 나옴에 앞서 저장된 팽창가스의 온도를 증가시키도록 미그럼피스톤을 통하여 유동하도록 한다. 상기된 바와같이 본 발명은 처음에는 느리게 그 다음에는 보다 빠르게 에어백을 팽창시키는 2중 유동률을 지닌 팽창기를 제공하는 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 여러 다른 대상물과 목적은 다음의 도면에 대한 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
제 1 도를 참조하면 차량승객 안전시스템내에서 사용가능한 에어백과 같은 에어쿠션을 팽창시키는 하이브리드 팽창기(10)가 도시되어 있다. 이 팽창기(10)는 번호 12로 도시된 압력탱크로 구성되어 있다. 이 압력탱크는 한끝부(15)에서 제 1 엔드캡(16)에 고정된 중공원통형 슬리이브(14)를 포함하는 3개의 부분으로 구성되어 있다. 이 슬리이브는 끝부(18)에서 다른 원통형 엔드캡(20)에 또한 고정된다. 22로 도시된 공간에서 압력탱크(12)는 아르곤과 같은 불활성가스로 채워져서 가압된다. 이 아르곤가스는 공지된 디자인의 충전튜브(23)를 통하여 압력탱크내에 삽입되어 밀봉될 수 있다. 이 가압된 가스는 아르곤의 혼합물일 수 있고 헬륨과 같은 다른 불활성가스의 혼합물일 수도 있다. 전형적으로 헬륨의 양은 아르곤가스의 양의 부피로 약 2%이다. 헬륨을 사용하는 목적은 24, 26 또는 28과 같은 여러 용접이음부에서의 결함을 검출하는 수단을 제공하는 것이다. 제 4 도는 통상의 용접이음부를 예시하고 있다. 슬리이브(14)가 엔드캡(16)으로부터 이격되어 용접이음부로의 저장된 가스의 제한되지 않은 이동을 허용하도록하여 이음부에서의 어떠한 결함도 압력탱크(12)의 초기의 가압동안 확인될 수 있도록 한다. 이 테스트는 당해분야에 공지된 바와같은 헬륨의 존재를 측정한다.
선택적인 압력센서(30)는 엔드캡(16)에 고정될 수 있다. 금속밀봉용 그라스제 시일은 압력센서와 결합된 와이어(34)가 관통하여 공급된 엔드캡(16)에서 개구를 밀봉하는데에 제공된다. 엔드캡(20)은 압력용기의 내부(22)를 직면하고 있는 병목부분(34)을 포함한다. 엔드캡(20)의 끝부(42)는 강철, 인코넬 또는 니켈로 바람직하게 이루어진 파괴가능한 얇은 디스크(46)에 의해 폐쇄되는 개구(44)로 구비되어 있다. 엔드캡(20)의 끝부(50)에 고정된 것은 52로 도시된 가스발생기 하우징이다. 이 하우징(52)은 엔드캡(20)내에 부분적으로 뻗고있다.
하우징(52)내의 개구(54)내에 위치된 것은 하우징(52)의 전방부분(64)에 근접한 플랜지(62)를 포함하는 슬리이브(60)이다(제 2 도 참조). 이 슬리이브(60)는 개구(68)에 근접한 좁은 입구부분(66)을 포함하고 있다. 슬리이브(60)내에 형성된 보어(70)내에 위치된 것은 72로 도시된 미끄럼피스톤이다. 상기 도면들로부터 알 수 있는 바와같이, 피스톤(72)은 중공형이며 전방끝에서 절삭엣지(74)를 포함하고 있다. 피스톤(72)의 후방끝(76)에서 위치된 것은 파열디스크(46)와 유사한 구조의 다른 파열디스크(80)이다. 이 파열디스크(80)는 피스톤(72)의 벽에 의해 형성된 중공보어 또는 개구(82)를 둘러싸고 있다. 미끄럼피스톤(72)은 초기엔 시어핀(84a,84b)에 의해 슬리이브(60)내에 유지되어 있다. 예리한 절삭엣지(74)를 갖고 있는 피스톤(72)의 변경 실시예는 제 3 도에 도시되어 있다. 부언하면, 제 3 도는 피스톤(72)의 일체부로서 형성된 파열디스크(80)를 도시하고 있다. 환형홈(78)은 디스크(80)의 후면상에 형성되어 선택적으로 이 디스크를 약하게 한다.
슬리이브(60)의 후위는 위치결정부(88)에서 용접에 의한 것과 같이 슬리이브(60)에 고정될 수 있는 억제스트랩(86)에 의해 부분적으로 덮혀질 수 있다. 이러한 억제스트랩은 얇고 좁은 밴드 또는 대안적으로 와이어가 될 수 있다. 이 억제스트랩(86)의 목적은 다음의 설명으로부터 명백하게 된다. 밴드가 사용되면, 이것은 0.050inch(1.27mm)의 두께와 대략 0.125inch(3.175mm)의 폭을 지니고 있는 강철로 제조될 수가 있다.
하우징(52)내에 그리고 슬리이브(60)의 후방에 위치된 것은 여기에서 참조로 설명된 미합중국 특허 3,723,205호에 개시된 아크사이트(Arcite)와 같은 일정양의 추진제(90)(제 1 도 참조)이다. 당해분야에 공지된 바와같이, 아크사이트는 하우징(52)과 같은 모양으로 분출될 수 있다. 유사하게, 당해분야에 공지된 바와같이 성형된 추진제(90)는 추진제(90)의 연소율을 제어하도록 축선방향으로 뻗은 복수의 통로(92)를 포함할 수 있다. 추진제(90)는 추진제(90)에 형성된 개구(92)와 동축인 복수의 개구(96)를 가지고 있는 금속유지기(94)에 의해 추진제하우징(52)내에 지지된다.
기폭기하우징(100)은 추진제하우징(52)에 고정되어 있다. 기폭기하우징내에 삽입된 것은 충돌시를 나타내는 전기적 제어신호에 반응하여 발화하는 공지된 기폭기 또는 도화폭관(102)이다. 도화폭관 또는 기폭기(102) 등은 당해분야에서 잘 공지되어 있어서 여기에서 더 설명하지 않겠다.
기폭기하우징(100)에 형성된 자근 공동(108)내에 그리고 기폭기(102)의 상류에 위치된 것은 붕소칼륨질산염으로 주로 구성된 작은 양의 점화촉진제(110)이다. 이 점화촉진제는 얇은 금속박편층(112)에 의해 이 촉진제를 포획함으로써 하우징(100)내에서 밀봉된다.
추진제하우징(52)안으로 기폭기하우징(100)을 체결하면, 추진제(90)는 기폭기(102)의 작용으로 발생된 열을 추진제(90)에 균열하게 분배하도록 작용하는 스크린(104)의 작용에 의해 내부방향으로 가압된다. 실리콘 스폰지 재료로 바람직하게 제조된 스폰지 또는 스프링요소(106)는 추진제를 제위치에 유지하도록 추진제상에 알맞은 예비하중을 제공한다. 탄성스폰지요소(106)는 도화폭관(102)에 의해 발생된 불꽃과 상호작용하지 않도록 개구(107)를 포함하고 있다.
팽창기(10)의 작동은 다음과 같다.
압력탱크(12)는 아르곤/헬륨 팽창가스를 가지고 2,000 내지 4,000psi의 압력으로 초기에 충전되지만, 그러나 대략 3,000psi의 팽창압력이 여러 에어백들을 팽창시키는 목적을 위해서 적절하다고 알려져왔다. 이런 조건에서, 파열디스크(46)는 팽창가스의 배출을 방지한다. 충돌시를 나타내는 신호에 반응하여 기폭기(102)는 점화하고 이에 의해 추진제(90)가 연소를 야기하도록 촉진제(110)를 점화시킨다. 추진제(90)가 연소할때에, 압력은 추진제하우징(52)내에 형성되고 미끄럼피스톤(72)에 고정된 파열디스크(80)상에 작용한다. 파열디스크(80)의 표면적을 대항하여 작용하는 이 압력은 미끄럼피스톤(72)이 슬리이브(60)내로 이동하여 파열디스크(46)를 구멍내도록 야기하는 시어핀(84a,84b)을 전단시키기에 알맞은 힘을 발생시키기에 충분한 크기로 형성된다. 파열디스크(46)가 구멍이 나면, 저장된 팽창가스는 엔드캡(20)에 있는 오리피스개구(120)를 즉시 빠져나와 매니폴드(130) 안으로 유동하여 공지된 방법으로 매니폴드 주위에 통상적으로 고정된 에어백(140)을 팽창시킨다.
알 수 있는 바와같이 이 시점에서 연소추진제로부터 초래한 고온의 연소생성물은 저장된 팽창가스와 아직 혼합되지 않으며 미끄럼피스톤(72)에 의해 파열디스크(46)의 구멍뚫림은 제 5 도에 도시된 바와같이 팽창시간내역의 초기부분에서 알 수 있듯이 에어백의 초기의 낮은 냉가스팽창률을 초래한다. 추진제하우징(52)내의 압력은 파열디스크(80)의 소정된 파열압력이 도달될때까지 연소추진제(90)의 결과로서 연속상승한다. 전형적으로 이 압력은 대략 5,000psi을 이룰 수 있다. 차후에, 추진제(90)에 의해서 발생된 고온가스는 미끄럼피스톤(72)의 중앙보어(82)를 경유하여 압력탱크(12)안으로 주입된다. 고온추진제가스의 주입은 압력탱크(12)의 끝부분(40)에 있는 오리피스개구(120)를 빠져나온 상기 가스가 가열되도록 야기하여 에어백의 증가된 팽창율을 초래한다. 이 증가된 팽창률은 제 5 도에서 또한 도시되어 있다. 참조는 제 2 도로 다시 만들어지며, 이 도면은 피스톤(72)의 초기위치를 도시하며 이 피스톤의 이동된 위치를 또한 도시하고 있다(가상선으로). 앞에서 언급된 바와같이, 슬리이브(60)는 파열디스크(80)가 개방된후 피스톤이 이동된 위치에 유지하도록 피스톤(72)의 이동중 피스톤(72)과 억지끼워맞춤하도록 하는 좁은 부분(66)을 포함하고 있다. 억제스트랩(86) (제 2 도 참조)은 파열디스크(46)의 파열시 저장된 아르곤가스의 압력으로 먼저 노출된후 피스톤이 역방향으로 이동될 경우에 미끄럼피스톤(72)에 대한 유지를 제공한다.
상기로부터 알 수 있는 바와같이, 본 발명은 파열디스크(80)의 파괴압력을 선택적으로 선택하므로써 에어백의 단계화된 팽창을 제공하는 방법론을 제공하는 것이다. 이것에 대한 중요성은 팽창기(10)가 좌석밖에 위치한 승객에 대하여 중요한 낮은 에어백팽창력을 초래하는 느리고 이른 에어백팽창의 개시를 제공하는 것이다. 부가적으로 저장된 상태에서 에어백을 둘러싸는데에 사용된 팽창도어는 개방될때 낮은 팽창력을 또한 받고 이에 의해 팽창도어의 보다 더 제어된 개방을 제공한다. 부가적으로, 에어백의 보다 더 빠른 팽창을 요구하는 심각충돌 펄스신호에 의해 특징되어질 수 있는 소형차량에 관해서, 저장된 아르곤가스와 가열된 추진제가스와의 연통을 허용하는 파열디스크(80)의 파괴압력은 저장된 아르곤가스와 가열된 추진제 가스와의 연통으로 인한 에어백의 보다 빠른 팽창과 에어백의 초기의 완만한 팽창과의 사이의 시간이 비교적 짧게 발생하도록 선택될 수 있다는 것을 알 수 있다.
물론 본 발명의 상술된 실시예에서 많은 변경과 수정은 본 발명의 범주에 벗어남 없이 실행될 수 있다. 따라서 이 범주는 첨부된 청구범위의 범주에 의해서만 제한된다.
Claims (16)
- 팽창기(10)에 있어서, 압력하에 있는 일정양의 저장된 가스를 저장하며, 저장된 팽창가스와 연통하고 있는 제 1 파열디스크로 구성되어 있으며 그리고 가스의 방출을 챔버로부터 방지하는 압력탱크(12,14,16,20), 개구를 가지고 있으며 그리고 한끝에서 제 1 파열디스크(46)와 다른 한끝에서 제 2 파열디스크(80)를 구멍나게 하는 제 1 수단(74)을 포함하고 있는 미끄럼피스톤(72), 그리고 제 2 파열디스크(80)부근에 제공되어 있으며 연소될때 가스화된 연소생성물을 발생시키는 추진제(90)로 구성되며, 추진제(90)의 연소에 반응하여 제 2 파열디스크(80)상에 작용하는 압력형성에 반응하여 제 1 파열디스크를 구멍나게 하도록 상기 제 1 파열디스크와 맞물려 있는 이동가능한 상기 미끄럼피스톤(72)은 이에 의해 저장된 팽창가스의 배출을 허용하며, 상기 제 2 파열디스크는 연소추진제로 인하여 연속적으로 형성된 압력에 의해 파괴된후 연소추진제로부터 초래한 가열된 연소생성물이 팽창기로부터 빠져나옴에 앞서 저장된 팽창가스의 온도를 증가시키도록 미끄럼피스톤(72)의 개구를 통하여 유동하도록 하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제 1 항 있어서, 압력탱크(12)는 원통형 슬리이브(14), 슬리이브 한끝(15)에 고정된 제 1 엔드캡(16)과 다른 한끝(18)에 고정된 제 2 엔드캡(20)으로 구성되어 있으며, 상기 제 2 엔드캡(20)은 슬리이브(14)안으로 뻗은 좁은 부분(40)을 포함하고 일반 원통형 형상으로 되어 있으며, 상기 좁은 부분은 제 1 개구(44)를 형성하고 있으며, 제 1 파열디스크(46)는 제 1 개구(44)를 패쇄하도록 좁은 부분에 고정되어 있으며 상기 제 2 엔드캡(20)은 제 1 파열디스크(46)에 구멍이 생겨 가스가 관통하여 빠져나가는 적어도 하나의 오리피스개구(120)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 엔드캡(16)은 압력탱크(12)내부에 위치된 압력센서(30)를 지지하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제 1 항에 있어서, 추진제하우징(52)은 제 2 엔드캡(20)내에 고정위치되고, 제 2 엔드캡(20)내부로부터 이격되어 있고, 제 1 파열디스크(46)를 직면하고 있는 제 2 개구를 포함하고 있으며, 중공슬리이브부재(60)는 하우징(52)에 고정되고 제 2 개구(54)를 통하여 뻗어 있으며, 그리고 상기 미끄럼피스톤(72)은 슬리이브부재(60)내에 수용되어 이동가능한 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제 4 항에 있어서, 제 1 파열디스크(46)를 향한 방향으로 미끄럼피스톤(72)의 이동을 억제하는 제 1 수단(84)을 포함하고 있으며, 상기 제 1 수단은 연소추진제에 의해 발생된 압력이 제 1 소정된 값에 도달될때까지 미끄럼피스톤(72)의 이동을 억제하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제 5 항에 있어서, 슬리이브부재(60)는 제 1 파열디스크(46)로부터 멀리 직면한 한 끝에서 미끄럼피스톤이 추진제하우징(52)을 향한 방향으로 이동하는 것을 방지하는 제 2 수단(86)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제 6 항에 있어서, 제 2 수단(86)은 좁은 밴드 또는 와이어를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제 4 항에 있어서, 추진제(90)는 미끄럼피스톤(72)으로부터 이격된 추진제하우징(52)내에 고정되어 있으며, 기폭기수단(100,102)은 충돌시를 나타내는 제어신호에 반응하여 추진제가 연소하도록 열을 발생시키며, 가압수단(104,106)은 기폭기수단과 추진제(90)를 개재시켜 추진제의 이동을 방지하도록 추진제에 예비하중을 가하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제 8 항에 있어서, 가압수단(104,106)은 추진제(90)와 접촉하는 스크린(104)으로 구성되어 있으며, 상기 스크린(104)은 기폭기수단에 의해 발생된 열을 추진제에 균일하게 분배하는 수단으로서 기능을 하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제 8 항에 있어서, 가압수단은 추진제(90)위로 스크린(104)에 예비하중 가하는 탄성재료를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제 1 항에 있어서, 디퓨저(130)는 팽창가스를 상기 디퓨저(130) 주위에 장착된 에어백(14)에 분배하도록 팽창기 주위에 위치된 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제 8 항에 있어서, 기폭기수단은 추진제하우징(52)에 고정된 기폭기하우징(100)과 추진제의 연소를 기폭시키는 도화폭관 또는 기폭기(102)를 포함하고 있으며, 점화촉진수단(110)은 추진제(90)에 공급된 열을 증가시키기 위해서 도화폭관과 추진제(90)사이에 위치된 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제 4 항에 있어서, 슬리이브부재(60)는 파열디스크를 구멍나게 한 위치에서 슬라딩 피스톤(72)을 유지하기 위한 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 한 팽창기.
- 제13항에 있어서, 마지막으로 언급된 수단은 슬리이브부재(60)과 미끄럼피스톤(72)사이에서 억지끼워맞춤을 이루기 위한 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하느 팽창기.
- 제 1 항에 있어서, 제 2 파열디스크(80)는 미끄럼피스톤(72)이 일체부로써 형성된 것을 특징으로 하는 팽창기.
- 제10항에 있어서, 탄성재료는 실리콘인 것은 특징으로 하는 팽창기.
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