KR0121801B1 - 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키기 위한 장치, 에어백용 하이브리드형 팽창기 및 팽창 가스의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 탑승자 보호시스템을 팽창시키기 위한 팽창 가스를 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 상기 장치의 체임버내에 수용된 필터는 미립자 함유량이 크게 감소된 고온 가스를 제조하도록 상기 장치의 가스 발생 재료 함유 제1체임버로부터 방출된 고온 가스의 적어도 일부분으로부터 미립자를 제거하고 가스의 방향을 재설정시킨다. 상기 장치는 팽창 가스를 차량 탑승자 보호시스템내로 통과시키기 위해 하나 이상의 조절 오리피스 및 배출 포트를 구비한 디퓨저를 포함한다. 팽창 가스의 필터와의 접촉과 디퓨저 내로의 통과사이에서 적어도 약 180°의 점증적인 가스방향의 변화가 이루어진다.

Description

차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키기 위한 장치, 에어백용 하이브리드형 팽창기 및 팽창 가스의 제조 방법

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 팽창기의 정면도.

제2도는 제1도의 측면도.

제3도는 제1도의 단면도(端面圖).

제4도는 제1도의 선 4-4를 따라 절취한 제1도 내지 제3도의 하이브리드형 팽창기의 단면도.

제5도는 제2도의 선 5-5를 따라 절취한 제1도 내지 제3도의 하이브리드형 팽창기의 단면도.

제6도는 제4도에 도시된 단면도 중 일부분에 대한 확대 부분 단면도.

제7도는 제1, 2, 3도에 도시된 하이브리드형 팽창기의 고온, 대기 온도 및 저온에서의 탱크 성능을 나타낸 그래프.

제8도는 제1, 2, 3도에 도시된 하이브리드형 팽창기의 대기중에서의 에어백 전개 압력을 선으로 나타낸 그래프.

제9도는 제1, 2, 3도에 도시된 하이브리드형 팽창기의 대기중에서 연소 압력을 선으로 나타낸 그래프.

제10도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드형 팽창기의 개략적인 부분 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 110 : 팽창기 조립체 12, 112 : 용기

14 : 저장 체임버 24 : 점화 히터

28, 154 : 디퓨저 130 : 가스 발생기 하우징

150 : 필터 구조물 152 : 필터 재료

본 출원은 1992년 12월 14일자로 출원된 미합중국 특허 출원 제07/989,854호의 일부 계속 출원이다. 동시-계속중인 모출원은 본출원에 참고로 도입하며, 본 출원에 명기하지 않은 부분도 포함하여 본 출원의 일부로 된다.

본 발명은 일반적으로 팽창가능한 구속 시스템에 관한 것이며, 특히 상기 시스템에 사용되는 팽창기들과 그 팽창기로부터 방출되기 전의 가스의 처리에 관한 것이다.

팽창가능한 구속 시스템에 사용하는 에어백을 팽창시키기 위한 많은 형태의 팽창기들이 종래 기술로 개시되어 있다.

그 중 일 형태는 저장된 다량의 압축 가스를 선택적으로 배출하여 에어백을 팽창시킨다. 또 다른 형태는, 연소가능한 가스 발생 재료를 가스 공급원으로 하고 이 재료를 점화시켜 에어백을 팽창시키기에 충분한 양의 가스를 발생시킨다. 제3의 형태에서 있어서, 에어백 팽창 가스는 저장 압축 가스와 가스 발생 재료와의 연소 생성물을 조합시켜 얻어진다. 상기 제3의 형태는 통상적으로 추가 가스형 팽창기(augmented gas inflator) 또는 하이브리드형 팽창기(hybrid inflator)라고 칭해진다.

전술한 하이브리드형 팽창기들은 소정의 단점들을 갖고 있다. 그들은 고압 밀봉을 유지하기 위해 유리와 금속의 밀봉 또는 다른 복잡한 밀봉 방법을 필요로 하거나, 에어백으로의 유동 통로를 개방시키기 위하여 작동 수단(기계식 또는 점화식)을 필요로 한다. 많은 하이브리드형 팽창 장치들은 냉온 팽창 가스를 방출하고 그 후에 가열된 가스를 방출한다. 이것은 에어백식 운전자 구속 시스템에 대해 부적합하다. 또한, 전형적으로 하이브리드형 팽창기들에 사용되는 단부 배치식 디퓨저들은 모듈 안으로 조립(포장)하기가 어려웠다.

그러므로, 상기 단점을 극복하기 위해 개선된 하이브리드형 팽창기들이 필요하게 되었다. 본 발명은 이런 관점에서 종래에 존재했던 결함을 없애기 위해 안출되었다.

또한, 가스 발생 재료의 연소를 포함하는 하이브리드형 팽창기 및 다른 팽창기들에 있어서, 점화 재료(가스 발생) 및 기폭 재료의 연소로 인해 바람직하지 못한 미립자 재료가 변함없이 생성된다. 그런 미립자를 함유하는 팽창기 배출물(배출가스)을 처리하기 위해 여러가지 해결책들이 제안되었고 시도되었다.

한가지 해결책으로서, 단순히 미립자 함유 팽창기 배출물에 의해 에어백을 팽창시키는 것이 있다. 결과적으로, 미립자 재료는 에어백으로부터 차량내로 배출될 수 있다. 미립자 재료는 여러가지 크기로 되어 있으며, 사람이 호흡할 수 있는 범위내의 입자도 많은 양을 포함하며, 미립자를 호흡한 사람에게 잠재적으로 호흡상의 불편함을 일으키게 할 수 있다. 또한, 그러한 미립자는 쉽게 확산되어 연기처럼 보이게 되어 차량 내부나 주위에 화재가 난 것과 같은 착오를 일으키게 할 수 있다.

또한 상기 하이브리드형 팽창기들 중 점화부에서 나온 가스상의 배출물을 체로 거르는 방안이 제안되었다. 예를 들어, 미합중국 특허 제5,131,680호에서는 오리피스(orifice)와 점화 재료의 사이에 원형 스크린(screen) 128을 배치하는 것이 개시되어 있고, 점화에 의해 생성된 배출물은 상기 오리피스를 통해 하이브리드형 팽창기의 가압가스 함유 체임버로 들어가도록 되어 있다.

또한, 미합중국 특허 제5,016,914호에는 적합한 크기로 된 다수의 개구부를 구비한 금속 디스크와 같은 필터를 포함한 것이 개시되어 있다. 상기 디스크는 발생된 가스에 존재할 수 있는 큰 입자들은 거르는 역할을 한다.

하이브리드형 팽창기의 점화 영역에서의 가스상 배출물을 여과하거나 거른 후에 팽창기의 저장된 가압 가스와 접촉시키는 상기 기술들에 있어서는, 비교적 고온의 발생 가스와 미립자 재료로부터 저장 가스로의 열전달이 바람직하지 못하게도 지연되거나 저지될 수 있다. 일반적으로, 하이브리드형 팽창기에는 가스가 소망하는 팽창을 이루도록 하기 위해서 저장 가스로의 열 전달이 요구된다. 결국, 요구되는 열전달이 지연되거나 저지되면 팽창기의 성능은 저하될 수 있다. 또한, 점화 체임버의 가스 배출 포트에서 미립자를 여과하거나 거르게 되면 팽창기내에서의 가스 유동이 바람직하지 못하게 될 수도 있다. 예를 들어, 상기 처리법이 점화 체임버로부터의 가스 유동을 바람직하지 못하게 제한하여서, 점화 체임버 내부의 압력을 증가시킬 수 있고 그로 인해 점화 체임버의 구조적인 손상에 대한 가능성을 증가시킨다.

상기에 서술된 미합중국 특허 제5,016,914호에서는 가스 유동을 비틀린 통로로 안내하므로써, 가스가 팽창식 차량 탑승자 구속 시스템을 향해 흐를때 가스 발생 재료의 연소에 의해 생성된 비교적 큰 입자의 추가의 양이 혼합 가스로부터 분리된다는 것을 개시하고 있다. 개시된 바에 의하면, 차량 탑승자 구속 시스템의 여러가지 구성 부품들은 상기 비틀린 통로를 형성하기 위해 조합되어 있다. 이들 구성 부품들은 가스를 외부원통형 디퓨저내로 향하게 하는 용기의 개구부를 포함하고, 그 용기 자체는 바람직하게 가스 발생 재료의 점화에 의해 발생된 가스의 유동을 제어하기 위한 파열 디스크와 가스 안내 브레이드(blade)를 포함한다. 상기 특허에는 또한 바람직한 실시예로서 코팅재료(즉, 실리콘 그리스(grease)가 용기의 내부 표면위에 코팅되어서, 미립자들이 질소 가스 분사 스트림으로 복귀하지 않고 그 코팅 재료에 융해되는 것을 돕는 것이 개시되어 있다.

그러나, 그런 표면 코팅은 일반적으로 미립자를 제거하기 위해 필터를 사용할 때와 비교해서 효과 및 기능면에서 여러가지 중요한 결점이 있다.

우선, 코팅 재료 위에서의 미립자의 융해 또는 접착 특성이 표면에서 일어나는 현상이기 때문에 미립자 제거의 효과는 유용한 표면적의 크기가 직접적인 관계가 있다. 실질적으로, 그런 표면 코팅은 비교적 제한된 크기의 접촉 표면적을 제공하며, 더우기 상기 표면 처리의 효과는 유용한 표면적이 점유됨에 따라서 감소된다.

또한, 상기 내부 표면 코팅이 고체 입자의 융해에 사용되는 것일 수 있지만, 그런 코팅은 액상의 입자들을 포획하는데 있어서 비교적 비효과적이다. 더우기, 팽창기 안에서 액상 입자들을 응결시키는 과정은 대상 접촉 표면으로의 열 전달을 수반한다. 그리스로 코팅된 표면에 있어서, 상기 열 전달은 바람직하지 못하게도 코팅 재료의 가스화(가령, 코팅 재료의 가스상 부산물의 생성)를 일으킬 수 있고, 이 가스상 부산물은 그 후에 바람직하지 못하게도 상기 팽창기로부터 배출된 가스들이 독성을 갖도록 한다.

또한, 팽창기 내에서의 가스 유동의 효과는 상기 코팅을 이용하는 팽창기의 사용에 대한 염려를 심화시킬 수 있다. 예를 들어, 팽창기 내에서 생성된 고온의 연소 가스가 코팅물 위에 충돌하면, 특히 코팅물은 높은 온도에서 연화되는 경향이 있기 때문에 코팅 재료를 변위(박리)시키는 경향이 있다.

그러므로, 심지어 그런 장치들의 단시간 동안의 작동에서도, 상기 특허에서 미립자를 제거하기 위해 상기 코팅을 사용하는 것은 뛰어난 방법이 아니며 또한 우수한 신뢰성이 없다.

상기 팽창기들의 가스상 배출물로부터 안전하고 간단하며 효과적이고 경제적으로 미립자를 제거하기 위한 기술 및 장치가 요구되어 왔다. 그런 미립자 재료의 제거는 상기 시스템에 상기 팽창기를 사용하므로써 차량 탑승자가 겪게 되는 어떤 불편함을 방지하거나 최소화하거나 감소시킬 수 있다. 더우기, 그런 미립자 제거는 차량안에 확산되어 부유하는 미립자 재료를 본 사람들이 차량의 화재로 잘못 생각하여 불필요한 당혹감을 느끼게 되는 것과 같은 안전 문제를 방지할 수 있다.

본 발명의 일반적인 목적은 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키는데 사용하기에 적합한 개선된 팽창기를 제공하는데 있다.

본 발명의 더욱 특정한 목적은 전술한 하나 이상의 문제점들을 해결하는데 있다.

본 발명의 목적은 고압 밀봉을 유지하기 위해 유리와 금속의 밀봉 또는 다른 복잡한 밀봉 방법을 필요로 하지 않는 하이브리드형 팽창기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 팽창 가스의 유동 통로를 에어백으로 개방시키기 위한 작동 수단(기계식 또는 점화식)을 필요로 하지 않는 하이브리드형 팽창기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 가열된 가스를 전부 에어백으로 전부 분배(배출)하는 에어백 팽창기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 일반적으로 하이브리드형 팽창기들에 사용되는 단부 배치식 디퓨저(diffuser)와 비교하여 모듈내에 손쉽게 조립되는 중앙 배치식 디퓨저를 개선된 하이브리드형 팽창기에 사용하도록 제공하는데 있다.

본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적들을 달성하기 위해서, 고압의 불활성 가스(가량, 2000∼4000psi의 아르곤 또는 질소 가스)를 저장하기 위한 가늘고 긴 원통형 저장 체임버를 포함하는 하이브리드형 팽창기가 제공된다. 하이브리드형 가스 팽창기는 또한 저장 가스를 가열시키기 위해 붕소 칼륨 질화물(BKNO₃) 또는 다른 적합한 점화 재료의 입상(粒狀) 혼합물을 이용하는 연소 체임버를 구비한 점화 히터를 포함한다. 얇은 금속 격막(이하, 제2격막이라고 함)은 저장 체임버와 팽창기용 디퓨저 사이에 압력 밀봉을 제공하기 위해 허용된다. 디퓨저는 가스를 에어백 조립체내로 균일하게 배출하기 위해 다수의 가스 오리피스(orifice)를 구비한다. 가스 저장 체임버는 얇은 금속 격막(이하, 제1격막이라고 함)에 의해 점화 히터의 연소 체임버로부터 밀봉된다. 제1격막의 주위는 점화 히터 하우징의 단부에 용접되고 중실(中實) 금속 플러그로 지지된다. 플러그는 연소 체임버의 노즐 오리피스를 덮는 인접한 견부(shoulder)에 위치하고, 그로 인해 전체 표면을 가로질러 얇은 격막에 대한 지지부를 제공한다. 이 결과 제1격막은 저장 체임버 안에 저장되는 고압 가스의 부하에 견딜 수 있다.

하이브리드형 가스 발생기는 다음과 같이 작용한다. 제어 신호를 받으면, 점화 히터 안의 기폭 장치가 점화제(BKNO₃)를 점화시킨다. 연소 체임버 안의 압력이 상승하여 저장 체임버 안에 저장된 불활성 가스의 높은 압력을 초과하면, 플러그는 이탈된다. 그 결과 점화 히터의 연소 압력이 불활성 가스 저장 압력을 초과할 때, 얇은 제1의 격막은 지지되지 못하므로 파열된다. 연소된 점화 재료로부터 생긴 고온 가스 및 입자들은 저장된 가스를 가열시켜 저장 체임버 안의 압력을 신속하게 상승시킨다. 저장 체임버 안의 압력이 디퓨저 안의 얇은 제2의 금속 격막의 구조적 강도를 초과하면, 제2격막이 파열된다. 이로 인해 가열된 가스는 디퓨저 오리피스를 통해 에어백 조립체로 배출된다. 저장 체임버로부터의 가스의 유동을 조절하고 에어백 조립체로의 적절한 충전 속도를 제공하기는 하나 이상의 조절용 오리피스들이 디퓨저 격막과 저장 체임버 사이에 위치된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키는데 사용하기에 적합한 장치가 제공된다. 그 장치는 가스 발생 재료를 저장하기 위한 제1체임버와 가스의 방향 전환에 유용한 제2체임버를 갖는 용기를 포함한다. 점화시에 가스 발생 재료는 가스 발생 재료의 미립자와 그것의 부산물을 함유한 고온 가스를 생성한다. 고온 가스는 적어도 하나의 가스 배출 노즐에 의해 제1체임버로부터 제2체임버로 방출될 수 있다.

제2체임버는 가스 배출 노즐에 대향하는(즉, 반대쪽의) 내벽을 따라 배치되는 필터를 수용한다. 필터는 가스의 방향 전환 그리고 제1체임버에서 방출되어 필터와 출돌하는 고온 가스의 적어도 일부로부터 미립자를 제거하기에 유용하다. 미립자 함유량이 현저하게 감소된 고온 가스는 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키는데 사용되는 팽창 가스를 형성한다.

상기 장치는 또한 용기로부터의 팽창 가스의 적어도 일부를 통과시키기 위해 적어도 하나의 조절 오리피스를 갖는 디퓨저를 포함한다. 디퓨저는 또한 오리피스 안으로 통과하는 팽창 가스의 적어도 일부를 차량 탑승자 구속 시스템으로 배출하기 위한 적어도 하나의 배출 포트를 포함한다.

상기 장치에 있어서, 고온 가스는 필터와의 최초의 접촉으로부터 팽창 가스로서 디퓨저로 통과하기까지의 사이에 적어도 약 180°의 점증적인 가스의 방향 전환이 이루어진다.

본 발명의 또 다른 일반적인 목적은 가스의 처리를 개량한 하이브리드형 팽창기를 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 일반적인 목적은 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키는데 사용하기에 적합한 장치를 통해 적어도 부분적으로 달성될 수 있는데, 이 팽창 장치는 가스 발생 재료를 저장하기 위한 제1체임버와 소정량의 가압 가스를 저장하고 가스의 방향 전환에 유용한 제2체임버를 구비한 가늘고 긴 원통형 용기를 포함하고 있다. 가스 발생 재료는 점화시에 가스 발생 재료의 미립자와 그것의 부산물을 함유한 고온 가스를 생성한다. 고온 가스는 적어도 하나의 가스 배출 노즐에 의해 제1체임버로부터 제2체임버로 방출될 수 있다.

제2체임버는 가스 배출 노즐 반대쪽의 내벽을 따라 배치되는 필터를 수용한다. 필터는 가스의 방향 전환과, 제1체임버로부터 방출되어 충돌하는 고온 가스의 적어도 일부로부터 미립자 응결에 의해 적어도 부분적으로 미립자를 제거하는데 유용하다. 고온 가스는 미립자 함유량이 현저하게 감소되며, 그 고온 가스중 적어도 일부분은 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키는데 사용하기 위한 팽창 가스를 형성하도록 제2체임버내의 저장 가스와 혼합된다.

상기 장치는 또한 용기로부터의 팽창 가스의 적어도 일부분을 통과시키기 위해 적어도 하나의 조절 오리피스를 갖는 디퓨저를 포함하고 있다. 디퓨저는 또한 그 안으로 통과하는 팽창 가스의 적어도 일부분을 차량 탑승자 구속 시스템내로 배출하기 위한 적어도 하나의 배출 포트를 포함하며, 필터상에서 출돌로부터 팽창 가스로서 디퓨저로 통과하기까지의 사이에 적어도 약 180˚의 점증적인 가스 방향 전환이 이루어진다.

본 발명은 또한 고압의 팽창 가스를 저장하기 위한 저장 체임버, 점화 히터, 충돌 필터 재료 제1격막, 디퓨저, 제2격막을 구비하는 에어백용 하이브리드형 팽창기를 포함한다.

저장 체임버는 충전(充塡) 플러그 수단에 의해 일단부에서 폐쇄되고 점화 히터에 의해 대향(반대쪽) 단부에서 폐쇄된 중공(中空) 원통형 슬리이브에 의해 형성된다. 슬리브 안에 수용되는 점화 히터는 내부에 점화제가 있는 연소 체임버, 노즐 오리피스 및 노즐 오리피스에 인접한 견부(shoulder)와 접하는 중실(中實) 플러그 수단을 구비한다. 충돌 필터 재료는 점화 히터의 노즐 오리피스와 반대쪽에 있는 충전 플러그 수단의 내벽위에 배치된다. 디퓨저는 팽창 가스를 저장 체임버로부터 에어백 안으로 균일하게 배출하기 위한 다수의 오리피스를 포함한다. 저장 체임버는 제2격막에 의해 디퓨저로부터 밀봉되고, 저장 체임버 안에 저장된 팽창 가스의 높은 압력에 대항하여 중실 플러그 수단에 의해 지지되는 제1격막에 의해 연소 체임버로부터 추가로 밀봉된다. 점화제가 점화되고 연소 체임버의 압력이 상승하여 저장 체임버안에 저장된 팽창 가스의 압력을 초과하면, 중실 플러그는 이탈되고, 이어서 제1격막은 파열된다. 그 결과, 연소된 점화제로부터 발생한 고온 가스 저장 체임버 안에 저장된 팽창 가스를 가열시켜서 그 안의 압력을 급속히 상승시킨다. 저장 체임버 안의 압력이 제2격막의 구조적 강도를 초과하면, 그 격막이 파열되고 가열된 팽창 가스는 디퓨저 오리피스를 통해 에어백 안으로 배출된다. 이런 팽창기는 점화 히터의 노즐 오리피스에 대향하는 충전 플러그 수단의 내벽에 배치되는 충돌 필터 재료를 포함한다.

본 발명은 또한 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키는데 사용하기에 적합한 팽창 가스를 제조하기 위한 방법을 포함한다. 이 제조 방법에 사용되는 장치는 가스 발생 재료를 저장하기 위한 제1체임버와 가스의 방향 전환에 유용한 제2체임버를 갖는 용기를 구비한다. 상기 방법은 고온 가스를 제조하기 위해 제1체임버 안에 저장된 가스 발생 재료를 점화시키는 단계를 포함하며, 상기 고온 가스는 가스 발생 재료의 미립자와 그것의 부산물을 함유한다. 고온 가스는 적어도 하나의 가스 배출 노즐에 의해 제1체임버로부터 제2체임버로 방출된다. 제1체임버로부터 방출된 고온 가스의 적어도 일부로부터의 미립자의 제거 및 가스의 방향 전환은, 가스 배출 노즐에 대향하여 제2체임버의 내부벽을 따라 배치된 필터에 의해 이루어진다. 미립자 함유량이 현저하게 감소된 고온 가스는 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키는데 사용하는 팽창 가스를 형성한다. 팽창 가스는 팽창 가스의 적어도 일부를 통과시키기 위한 적어도 하나의 조절 오리피스와, 상기 통과하는 팽창 가스중 적어도 일부를 차량 탑승자 구속 시스템내로 배출하기 위한 적어도 하나의 배출 포트를 구비한 디퓨저에 의해 통과된다. 상기 방법에 있어서, 상기 가스는 필터와의 최초 접촉으로부터 팽창 가스로서 디퓨저내로 통과할 때까지의 사이에 적어도 약 180°의 점증적인 방향 전환이 이루어진다.

본원에 사용되는 중립 추력(thrust neutral)이란 용어는 예를 들어 사용을 위한 정상적인 작동이나 또는 운송, 저장, 취급상의 사고에 의한 작동에 있어서 팽창기가 발생하는 제로 추력(zero thrust)을 말한다. 즉, 팽창기내의 가스 배출 개구부들은 가스가 반대 방향으로 배출되도록 위치되어서, 팽창기의 물리적 이동을 일으킬 수 있는 힘을 생성하지 않게 한다. 그러므로, 팽창기는 에너지를 방출하기 위해 이동되지 않게 된다.

본원에서 편직된 금속(knitted metal)이란 다양한 밀도 (즉, 48,76,100,130개 구수/인치)의 메쉬(mesh)구조로 편직된 금속 와이어를 말하고, 그것을 선택된 형상이나 형태로 압축될 수 있다. 그런 편직된 금속들은 뉴우저지주, 에디슨에 소재한 메텍스 사 (Metex Corporation)에 의해 판매되고 있다. 메텍스사의 제품 안내서에 의하면, 편직된 금속은 영구 비틀림이 없이 서로에 대해 이동할 수 있는 상호 결합한 루프의 매트릭스를 갖게 된다는 것에 대해 언급하고 있다. 더우기 그것의 항복점을 넘어서 변형되지 않으면, 편직된 재료는 응력이 제거될때 그것의 본래의 형상을 되찾고 특별한 형상으로 압축될때에도 고도의 탄성이 유지된다. 상기 안내서에는 편직된 금속이 와이어 형태로 인발될 수 있는 다양한 재료로부터 제조될 수 있다고 개시되어 있다.

편직된 금속과 관련하여 본원에 사용되는 퍼센트 밀드(percent density)란 메쉬로부터 형성된 필터의 제작에 있어서 편직된 메쉬에 주어진 압축 정도를 말하는 것이다. 즉, 퍼센트 밀도는 압축후에 유니트(unit)의 전체 체적에 대한 금속의 체적 비율이며, 통상 유니트 체적의 퍼센트로 나타낸다.

본원 발명에서 취급하는 가스(가령, 가스발생 재료의 저장 체임버로부터 방출되어 필터위에 충돌하는 고온 가스)의 미립자 함유량에 관해 본원에 사용된 현저하게 감소된이란 말은 미립자 함유 가스로부터 부유하는 미립자의 적어도 약20%∼약80%가 제거되고 일반적으로는 적어도 약 50%가 제거된 것을 의미한다. 이렇게 미립자 함유량이 감소된 가스는 다음에 팽창 가스의 형성에 사용될 수 있으며, 이와 같은 팽창 가스의 부유 입자 함유량은 허용치를 만족시키며 팽창가능한 구속 시스템에 사용되는 팽창 가스로 적합하다.

기타 다른 목적 및 장점들은 첨부된 청구범위 및 도면과 관련하여 보다 상세하게 후술하는 설명에 의해 당업자들에게 분명해질 것이다.

제1도 내지 제6도를 참조하면, 에어백과 같은 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키기 위한 하이브리드형(hybrid) 팽창기 조립체(10)가 도시되어 있다. 팽창기 조립체(10)는 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스가 통상 2000∼4000psi의 압력으로 가압 충전되는 저장 체임버(14)를 구비한 압력 용기(12)를 포함한다.

저장 체임버(14)는 가늘고 긴 원통형 슬리이브(16)에 의해 형성된다. 슬리이브(16)의 제1단부(22)에는 충전 플러그(18)가 원주상 용접부(20)에 의해 밀봉 상태로 부착된다. 점화 히터(24)가 슬리이브(16)의 제2단부(26)로부터 저장 체임버(14)에 밀봉 상태로 수용된다. 상기 제1 및 제2단부(22,26) 사이의 중간 위치에서 디퓨저(28)가 슬리이브(16)의 외부면(30)으로부터 90°각도로 연장한다. 디퓨저(28)는 슬리이브(16)와 밀봉 상태로 배치되고, 슬리이브(16)의 벽에 제공된 평상시 폐쇄되는 하나 이상의 조절용 오리피스(32)를 통해 저장 체임버(14)로부터의 가스 유동용 통로를 제공한다.

점화 히터(24)는 슬리이브(16)의 제2단부(26)와 결합하는 확대된 외단부(36)를 갖는 하우징(34)을 포함한다. 슬리이브(16)와 하우징(34)의 외단부(36)는 원주상 용접부(38)에서 밀봉 상태로 결합된다. 하우징(34)의 내단부(40)에는 중앙 개구부 또는 노즐 오리피스(42)가 제공된다. 오리피스(42)는 본원에서 제1격막으로 언급되는 얇은 금속 격막(46)과 중실(中實) 금속 플러그(44)에 의해서 덮여진다. 격막(46)은 하우징(34)의 내단부(40)에 밀봉 상태로 그 외주변이 원주상 용접부(48)에 의해 결합된다. 플러그(44)는 그것의 전체 영역에 걸쳐서 얇은 격막(46)에 대하여 지지부를 제공하므로, 얇은 격막(46)이 저장 체임버(14)에 저장된 고압 가스의 부하에 견딜 수 있다. 그 때문에, 제4도 및 제6도에 도시된 바와 같이, 격막(46)에 인접한 플러그(44)의 표면(50)은 하우징(34)의 내단부(40)와 동일 평면에 배치되고, 플러그(44)는 노즐 오리피스(42)에 인접한 견부(52)와 당접하게 된다.

점화 하우징(34)의 내부에는 BKNO₃의 입상 혼합물로 이루어진 점화제(54)와 기폭 장치(56)가 구비된다. 기폭 장치(56)는 중공(中空) 원통형 장착 어댑터(58)에 의해 하우징(34)내에 보유된다. 장착 어댑터(58)는 하우징(34)의 외단부(36)의 중앙에 있는 개구부(60)에 위치하며, O-링 밀봉부(61)에 의해 그 안에 밀봉된다. 하우징(34)의 외단부(36)에 형성된 원주상 클림프(62)에 의하여 장착 어댑터(58)는 개구부(60) 내부에 확실하게 유지된다. 전기 접속핀(57)이 기폭 장치(56)를 충돌 센서 수단(비도시)에 접속시킨다.

기폭 장치(56)는 원추형 부분(63)을 구비하는데, 그 원추형 부분(63)은 장착 어댑터(58)에 제공된 유사한 형상의 원추형 부분과 결합된다. 장착 어댑터(58)의 다른 부분은 기폭 장치(56)의 역 원추형 부분(65)에 걸쳐서 클림프(64)를 형성하므로써, 기폭 장치(56)를 개구부(60) 내부에 확고하게 유지한다.

점화제(54)는 대체로 원통형인 용기(66)안에 수용된다. 용기(66)의 폐쇄된 요부(凹部)에는 기폭 장치(56)가 인접하게 그러나 접촉되지 않도록 수용된다. 용기(66)의 다른 단부는 중절모 형상의 용기(70)에 의해 폐쇄된다. 용기(70)의 개방 단부는 비교적 넓은 가장자리(72)를 포함한다. 이 개방 단부는 알루미늄 박막 밀봉부(74)로 밀폐된다. 밀봉부(74)를 가장자리(72)에 부착하기 위해 접착제(76)가 사용될 수 있다.

용기(70)는 기폭제(78)를 수용한다. 용기(70)를 용기(66)의 개방 단부에 용이하게 삽입하고 또한 용기(66)의 내벽면과 밀접하게 결합할 수 있도록 하기 위하여, 제6도에 도시된 바와 같이 가장자리(72)의 외주연부는 둥근 형상인 것이 바람직하다. 용기(66,70) 사이를 밀봉하는 것은 공지된 방법으로 적절히 경화되는 실리콘 고무와 같은 적절한 밀봉제(80)에 의해 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 용기(66)의 개방 단부의 연부(82)는 도시된 바와 같이 내향으로 라운딩 가공되어 점화 하우징(34)의 내벽 형상과 일치하게 되고, 이때 박막 밀봉부(74)로부터 먼 쪽에 있는 용기(70)의 표면은 하우징(34)의 단부 내벽 및 플러그(44)의 인접 단부와의 열전도 접촉이 양호한 상태에 있게 된다.

용기(66)안의 점화제(54)로 여러가지 점화제가 사용될 수 있지만, 25중량%의 붕소와 75중량%의 칼륨 질화물의 입상 혼합물이 바람직하다. 이 혼합물은 고온의 불꽃을 내면서 연소되며 이는 본 발명에 따른 저장 체임버(14)에 저장된 가스를 가열시키기에 적합한 것으로 발견되었다.

용기(70) 내부의 기폭제(78)는 250℉(121℃) 이하의 온도에서 장기간 동안 안정한 임의의 입상 분말 또는 기타 다른 재료일 수도 있고, 약 350℉(177℃)의 소망 온도에서 자동 점화되며 그리고, 용기(66) 내부의 점화제(54)를 점화시키기에 충분한 고온 가스 배출물을 제공할 수 있다. 만족할 만한 기폭제(78)로는 델라웨어주 윌밍톤에 소재하는 이.아이.듀퐁 드 네무와즈 앤드 컴패니, 인코오포레이티드(E.I du Pont de Nemours Co., Inc.)의 제품인 듀퐁 IMR 3031이 있다. 하이브리드형 팽창기(10)가 설치된 차량에 있어서 10년 이상으로 예상되는 장기간의 사용으로 인하여, 장기간에 걸친 안정성이 요구된다.

용기(66) 하우징의 재료는 00.010∼0.020in(0.0254∼0.0508cm)의 알루미늄 또는 강철 박막일 수 있다. 접착제(76)는 자동 점화 온도까지의 고온에서 접착성을 가져야만 한다.

용기(66)와 그 안에 담겨진 기폭제(78)의 목적은 기폭제(78) 입자가 자동 점화 온도에 도달하는 순간 팽창기(10)를 신속하게 작동시키는데 있다. 이를 실현하기 위하여 기폭제(78)는 점화 하우징(34)의 벽면과 양호하게 열전도되도록 배치된다. 기폭제(78)가 자동 점화하면 고온의 가스 배출물이 용기(66)내의 점화제(54)로 향하게 된다.

디퓨저(28)는 오리피스(32)가 제공하는 슬리이브(16)의 외부면(30)의 오목부(86)에서, 원주상 용접부(88)에 의하여, 일 단부가 슬리이브(16)에 결합되는 원통형 슬리이브(84)를 포함한다. 슬리이브(84)의 다른 단부는 가스가 통과하지 못하는 덮개판(90)에 의하여 결합 및 밀봉된다. 얇은 금속 격막(92)(이하, 제2격막이라고 칭함)은 저장 체임버(14)를 형성하는 슬리이브(16)의 벽에 있는 오리피스(32)를 위한 밀봉부를 제공한다. 디퓨저(28)의 슬리이브(84) 내부에는 저장 체임버(14)로부터 에어백 조립체(비도시)로 팽창 가스를 균일하게 배출하기 위한 다수의 오리피스(94)가 제공된다.

올이 굵은 스크린(carse screen) 또는 천공된 금속 시트(96)가 디퓨저(28)에 제공되어 디퓨저의 오리피스(94)를 차폐하므로써, 격막(92)의 파편이 에어백 조립체로 들어가는 것을 방지한다. 여과를 필요로 한다면, 상기 스크린(96)은 당업계에 통용되는 금속 및/또는 세라믹 섬유제 랩(wrap)으로 이루어진 필터 조립체로 대체될 수 있다.

상세히 후술하는 바와 같이 본 발명의 다른 특징에 따라, 점화 히터(24)의 노즐 또는 중앙 개구부(42)에 대향하는 충전 포트 단부 플러그(18)의 내부면 위에 충돌 필터 재료(98)를 배치시키면 추가의 여과 효과를 얻을 수 있다. 필터(98)는 직조되거나 매트로 된 금속 및/또는 세라믹 섬유로 제조되어 큰 표면적을 제공하고, 여기에 충돌하는 가스에 함유된 액상의 미립자가 큰 표면적에 응결될 수 있게 하며 및/또는 미립자가 포획될 수 있게 한다.

필요하다면, 압력 측정 장치(비도시)가 충전 포트 단부 플러그(18)상에 제공될 수도 있다.

하이브리드형 가스 발생기의 작동에 있어서, 충돌의 발생을 나타내는 전기 신호를 수신하면, 즉 에어백의 팽창이 필요하면, 점화 히터(24) 내부의 기폭 장치(56)가 발화되어, 점화제(54)를 점화시킨다. 용기(66)안에 있는 연소 체임버의 압력이 상승하여 저장 체임버(14)안의 저장 가스의 고압력을 초과하면, 점화 하우징(34)안의 중앙 오리피스(42)를 폐쇄하고 있는 플러그(44)는 이탈된다. 그 결과, 점화 히터(24)의 연소 압력이 저장 체임버(14)안의 저장 가스 압력을 초과할 때, 얇은 격막(46)을 지지되지 못하므로 파열된다. 연소되는 점화제(54)로부터 발생된 고온 가스 및 미립자에 의하여 저장된 가스가 가열되어 저장 체임버(14) 내부 압력이 급격히 상승된다. 저장 가스 압력이 디퓨저(28)안의 얇은 금속 격막(92)의 구조 강도(내력; 耐力)를 초과하면, 격막이 파열됨으로써 가열된 가스가 디퓨저 오리피스(94)를 통해 에어백 조립체로 배출된다. 디퓨저 격막(92)과 저장 체임버(14) 사이에는 저장 체임버(14)로부터의 가스 유동을 조절하는 하나 이상의 조절용 오리피스(32)가 설치되어, 에어백에 적절한 충전 속도를 제공한다. 올이 굵은 스크린 또는 천공된 금속 시트(96)는 격막(46,92)의 파편이 에어백 조립체로 들어가는 것을 방지한다. 충전 포트 단부 플러그(18)위의 충돌 필터(98)는 충돌 가스에서의 미립자의 포획은 물론이고 충돌가스에 함유된 액상 미립자를 응결시킴으로써 추가의 여과를 제공한다.

제7도는 고온, 대기 온도 및 저온에서의 하이브리드형 팽창기(10)의 탱크 성능을 나타낸다. 제8도는 대기 온도에서 하이브리드형 팽창기(10)의 에어백 전개 압력 곡선을 나타낸다. 제9도는 대기 온도에서 하이브리드형 팽창기(10)의 연소 압력 곡선을 나타낸다.

제9도에 있어서, 선 99상의 위치 100은 점화 신호를 받아서 기폭 장치가 발화된 것을 나타낸 것이다. 번호 101은 점화 히터(24)내의 연소 압력이 저장된 가스 압력을 초과한 것을 나타낸다. 번호 102는 저장 체임버(14)안에 저장된 가스의 가열 시간을 나타낸다. 번호 103은 제2격막(92)이 파열되어 저장 체임버(14)안의 가열된 가스를 배출하는 것을 나타낸다. 번호 104는 저장 체임버(14)로부터의 가스 배출 시간을 나타낸다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 압축된 불활성 가스의 저장 체임버의 고압 밀봉을 유지하기 위하여 유리-금속 밀봉이나 기타 복잡한 밀봉 방법을 필요로 하지 않는 개선된 하이브리드형 팽창기가 제공된다. 또한, 개선된 하이브리드형 팽창기는 압축된 가스의 저장 체임버로부터 에어백까지의 유동 통로를 개방하기 위한 기계식 또는 점화식 작동 수단을 필요로 하지 않는다. 더욱이, 본 발명의 개선된 하이브리드형 팽창기는 고온 가스를 에어백으로 완전히 방출하는 특징을 갖는다. 또한, 개선된 하이브리드형 팽창기는 종래의 하이브리드형 팽창기들에 사용되는 단부 배치식 디퓨저와 비교하여 모듈에 용이하게 조립되도록 제공된 중앙 배치식 디퓨저를 특징으로 한다.

전술한, 바와 같이, 본 발명의 일 태양(態樣)은 팽창기의 내부에 필터를 배치시키는 것을 포함한다. 필터는 상기 팽창기안에 형성된 고온 가스의 미립자 함유량을 현저하게 감소시키는데 유용하며, 그로 인해 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키는데 사용하기 위해 미립자 함유량이 적적한 팽창 가스를 형성하는데 유용하다.

제10도를 보면, 차량 승객석용의 팽창가능한 구속 쿠션을 팽창시키는데 사용하기 위한 하이브리드형 팽창기 조립체(110)가 도시되어 있다. 본 발명이 밴(van), 픽업트럭(pick-up truck), 특히 자가용을 포함한 자동차용 승객석 조립체에 관해서 하기에 서술될 것이지만, 본 발명은 운전석 조립체들을 포함한 다른 형태나 다른 종류의 조립체에도 적용될 수 있다.

상기 자동차에 있어서, 승객석 조립체와 운전석 조립체 사이의 일반적인 물리적 차이(가령, 승객석 에어백들이 일반적으로 운전석 조립체에 사용되는 에어백 보다 상당히 크기 때문에, 승객석 조립체들이 상당히 큰 체적의 팽창 가스를 필요로 한다는 점)로 인해, 본 발명은 특히 승객석 조립체에 유용하다는 것을 이해할 것이다.

제10도에 도시된 바와 같이, 팽창기 조립체(110)는 가늘고 긴 대체로 원통형의 압력 용기(112)를 포함한다. 그러나, 원한다면, 예를 들어 원통형, 환형, 구형 또는 그 중 선택된 중간 형상을 갖는 것을 포함하여 다양한 크기 및 형상으로된 용기들이 본 발명의 실시에 사용될 수 있다.

용기(112)는 가스의 방향 전환을 행하고 압력하의 소정량의 가스를 저장하는데 유용한 저장 체임버(114)를 포함한다. 예를 들어 전술한 바와 같이, 전형적으로 2000∼4000psi 범위의 압력의 아르곤(Ar) 또는 질소(N)와 같은 불활성 가스가 팽창기 체임버를 충전 및 가압하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 용기(112)는 달리 선택된 가스(즉, 이산화탄소, 공기, 다른 불활성 가스 또는 그런 가스들의 하나 이상의 조합)를 저장할 수 있고 및/또는 필요에 따라 다른 저장 압력의 가스들을 저장하기 위해 사용될 수 있는 것도 물론이다.

체임버(114)는 긴 원통형 슬리이브(116)에 의해 형성된다. 단부 플러그(120)는 원주상 용접부(122)에 의해 슬리이브(116)의 제1단부(124)에 밀봉된 상태로 부착된다. 단부 플러그(120)는 가스를 체임버(114)로 흐르게 할 수 있는 통로(비도시)를 포함하고 있다. 체임버(114)에 가스가 요구 압력으로 충전된 후, 상기 통로는 폐쇄된다. 단부 플러그(120)는 별개로 분리되어 있거나 그것의 일체형 부분으로서 될 수 있는 통상 저압 센서(LPS)로 불리는 종래의 압력 스위치(비도시)를 포함하며, 이 센서에 의하여 저장 체임버(114)의 가스 압력을 감시하여 압력이 소정치 아래로 내려갈 경우 차량 탑승자에게 이것을 경고할 수 있다.

가스 발생기 하우징(130)은 슬리이브(116)의 제2단부(132)로부터 체임버(114)에 밀봉되어 수용되며, 가스 발생기 하우징(130)의 대략 중앙 부분에 구비된 칼라(collar)(134)는 원주형 용접부(136)에 의해 슬리이브(116)에 고착된다.

가스 발생기 하우징(130)은 소정량의 가스 발생 재료를 저장하는데 사용하는 체임버(140)를 포함하며, 가스 발생 재료는 예를 들어, 연료로서 사용되는 결합체와 같은 압출성형가능한 고형(固形) 추진체 또는 BKNO₃와 같은 고형 산화제와의 입상혼합물과 같은 점화제이며, 예로서 염화 폴리비닐(연료)과 질산 칼륨이나 과염소산칼륨(산화제)과의 혼합물과 같은 점화제이다.

체임버(140)는 가스 발생 재료의 점화시에 생성된 고온 가스를 체임버(114)로 방출시키는 중앙 개구부 또는 노즐 오리피스(144)를 갖는 내부 단부(142)를 포함한다. 그러나, 상기 노즐 오리피스의 수, 위치 및 형상은 당업자들에게 인지될 수 있듯이 특별한 설치를 위한 설계 요건들을 만족시키기 위해 적절히 변형될 수 있다.

고온 가스는 가스 발생 재료 및 그것의 부산물의 미립자를 함유한다. 상기 미립자 재료의 성질은 가스 발생 재료 자체의 성질에 적어도 부분적으로 의존할 것이다. 그러므로, BKNO₃에 있어서, 미립자는 붕소(B) 및/또는 칼륨(K) 화합물의 성질을 갖는다.

체임버(114)안에, 제1단부(124)의 내부벽(146)을 따라서 단부 플러그(120) 주위에, 그리고 노즐 오리피스(144)에 대항하여 필터 구조물(150)이 수용되며, 그 필터 구조물은 선택된 지름 및 퍼센트 밀도를 갖는 편직된 금속 와이어의 필터 재료(152)로 구성되어 있다. 예를 들면, 0.020in 지름과 10∼50%의 퍼센트 밀도를 갖는 편직된 스테인레스강 와이어가 효과적이다. 그런 편직된 스테인레스강 와이어 필터 구조물(150)은 소정의 형상으로 압력 성형되거나 압축 성형되어서, 노즐 오리피스(144)에 대항하는 팽창기 조립체(110)의 단부(124)(즉, LPS를 갖거나 갖지 않는 단부)안에 끼워 맞춰진다. 필터 구조물(150)에 사용되는 재료는 가스 발생 재료의 점화제에 생성되는 가스 및 고체와 연관된 고온에 견디는 것이 바람직하다. 더우기, 본 발명의 필터 구조물이 하이브리드형 팽창기의 가스 혼합 체임버 안에 수용되고 그곳에서 가스 속력이 양호하게도 비교적 낮기 때문에, 그렇게 위치된 필터 구조물은 일반적으로 양호한 작업 조건에 처하게 된다. 그것의 부분적인 결과로서, 본 발명의 실시는 본 발명의 필터 구조물내에서 다양한 필터 재료 또는 매개물을 폭넓게 효과적으로 사용할 수 있게 한다. 예를 들어, 필터 구조물은 필요에 따라 다음과 같은 하나 이상의 필터 재료를 조합하여 구성된다. 필터 재료는 LYTHERM(리달 인코오포레이티드(Lydall Inc.)의 상표명)과 같은 세라믹 종이, KAO-TEX(써멀 세라믹스 인코오포레이티드(Thermal Ceramics Inc.)의 상표명)와 같은 세라믹 직물, 금속 직조된 스테인레스강(내쇼날 스탠다드 컴패니(National Standard Co.)의 제품), 편직된 스테인레스강(메텍스 코오포레이숀(Metex Corporation)의 제품, 멤텍 아메리카 컴패니(Memtec Americal Co.)의 스테인레스강의 소결 비직조된 금속 매트 및 실리카-카바이드와 같은 망상 세라믹 또는 금속 세라믹 증착 발포 재료(foam) 등을 포함한다.

상기 금속 직조되거나 편직된 금속 필터 재료로 구성된 것과 같은 본 발명의 필터 구조물들에 대하여, 금속의 형태, 금속 와이어의 두께, 필터 구조물의 퍼센트 밀도 및 형상과 같은 설계 매개 변수들은 당업자에 의해 쉽게 분별될 수 있고 선택되며, 본원 명세서를 참고하면 어떤 과도한 실험 없이, 이용되는 특정한 점화 성질과 같은 설치 특성들을 만족시킬 수 있다.

필터 구조물(150)은 가스의 방향 전환을 실행하며, 체임버(140)로부터 체임버(114)로 방출되어 필터구조물(150)과 충돌하는 고온 가스의 적어도 일부분으로부터 미립자를 제거한다. 즉, 필터 구조물(150)은 미립자 함유 고온 가스가 충돌하는 필터 본체를 형성하며, 고온 가스중 적어도 일부분은 필터 구조물(150)의 필터 본체로 진행한다. 그로 인해, 필터 구조물(150)은 가스의 방향 전환을 할 수 있고 미립자 함유 고온 가스로부터 미립자를 제거할 수 있다. 실질적으로 후술하는 바와 같이, 상기 미립자 제거는 필터 상의 미립자의 포획 및/또는 액상 미립자의 응결에 의한 것이다.

미립자 제거의 결과로서, 필터 구조물(150)은 미립자 함유량이 현저하게 감소된 고온 가스를 형성하고, 그 후에 고온 가스중 적어도 일부분이 체임버(114)안에 저장된 가스와 혼합되어 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키는데 사용하기 위한 팽창 가스를 형성한다.

제10도에 도시된 실시예에 있어서, 가스 발생기 하우징(130)은 점화 저장 체임버(140)에 인접하여 일체형으로 된 팽창기 디퓨저(154)를 포함하고 있다. 즉, 디퓨저(154)는 제1단부(158)에서 점화 저장 체임버(140)에 연결된 원통형 슬리이브(156)를 포함한다. 디퓨저(154)의 제1단부(158)와 대향하는 제2단부(160)는 용기(112)의 외부로 연장된다. 4개의 동등하게 이격된 조절 오리피스(162)는 제1단부(158)에 인접하여 원통형 슬리이브(156)의 주위에 배치된다. 조절 오리피스(162)는 팽창 가스를 용기(112)로부터 디퓨저(154)로 통과시킨다. 이 팽창 가스는 그후에 디퓨저(154)의 제2단부(160)에 인접하여 이격된 가스 배출 포트(164)에 의해 팽창 장치(즉, 팽창기 조립체)(110)에서 배출할 수 있다.

상기 장치에 있어서, 4개의 타원형 가스 배출 포트(164)가 디퓨저 단부(160)에 인접하게 이격되어 있다. 4개의 가스 배출 포트(164)는 디퓨저 단부(160)의 원주 주위로 약 90°로 동등하게 이격되어서, 팽창기 조립체(110)의 원주 주위로 배출 가스의 보다 균일한 분배를 증진시키고 결과적으로 이 조립체를 중립 추력(thrust neutral)으로 있게 한다. 그러나, 가스 배출 포트의 수, 이격 거리 및 형상은 특별한 설치를 위한 설계 요건들을 만족시키기 위해 적절히 변형될 수 있으며 이는 당업자들에 의해 용이하게 인식될 것이다.

제10도에 도시된 실시예에 있어서, 점화 체임버(140)로부터 초기에 배출된 가스는 단부 플러그(120)와 그곳에 배치된 필터 구조물(150)쪽으로 진행될 것이다. 그러나, 조절 오리피스(162)는 필터 구조물(150)이 배치된 단부(124)와 대향하는 단부(132)의 근처나 그것에 인접하여 위치된다. 그러므로 체임버(140)로부터 방출되어 필터 구조물(150)과 접촉하는 가스는, 필터 구조물(150) 위에서의 충돌로부터 디퓨저(154)를 통과할 때까지의 사이에 적어도 약 180°의 점증적인 가스 방향 전환이 이루어질 것이다.

본 발명의 일반적인 실시에 있어서, 가스 속력이 최소화되는 곳, 즉 유동 방향이 역전되는 곳에 필터가 위치될 때, 발생 가스로부터 보다 효율적인 미립자 여과가 달성된다는 것이 발견되었다. 이론적으로는, 미립자의 열 제거로 인해 상변화가 생기고 유용한 필터 표면적 위에서 미립자의 응결이 일어나게 되는, 그러한 미립자의 응결은 여과될 미립자 함유 가스가 낮은 속력으로 필터 재료와 접촉할때 촉진된다. 추가의 미립자 제거는 필터안에 미립자를 포함하므로서 달성될 수 있고, 그것에 의해 미립자(고체)는 매개체(가스)로부터 물리적으로 분리된다.

또한, 본 발명의 필터 장치는 가령 응결 및/또는 포획을 통해서 가스의 미립자 함유량을 현저하게 감소시키는데, 즉 적어도 약 20∼80%(일반적으로 약 50%)의 부유하는 미립자를 가스에서 제거할 수 있고, 이는 다양한 유기 및 무기 코팅물의 사용과 관련된 가스화 없이 이루어진다. 더우기, 본 발명의 필터 장치는 그것의 안정성이 통상의 작동 조건(즉, 온도 및 유동)에 의해 악영향을 받지 않도록 적절한 위치에 견고하게 체결될 수 있다.

본 발명의 필터 구조물은 하이브리드형 팽창기로부터 배출되는 미립자의 양을 감소시키는 역할을 한다. 더우기, 미립자 함유량의 감소는 비교적 큰 미립자의 제거에 국한되는 것이 아니다. 결과적으로, 팽창기의 배기 가스의 독성 및 미립자를 허용 한도내로 제한할 수 있다.

제10도에 도시된 실시예에 있어서, 필터 구조물(150)은 플러그(120)에 점용접되거나, 그렇지 않으면 팽창기 조립체(110)안에 적절하게 위치된다.

또한, 팽창기의 내부에 필터를 구비하는 본 발명은 하이브리드형 팽창기에 관해서 서술되었지만, 본 발명은 유사한 유동 특성을 갖는 다른 팽창기들 즉, 가스발생기 체임버로부터의 단일 방향성의 가스 유동과 역방향의 가스 유동(즉, 팽창 가스의 필터와의 접촉과 디퓨저로의 통과 사이에 적어도 약 180°의 점증적인 가스 유동방향의 변화)을 갖는 팽창기들에 이용될 수도 있다는 것에 주목해야 한다. 예를 들어, 원한다면, 본 발명은 점화 체임버(제10도에 도시된 체임버(140)와 유사함)와 필터 수용 체임버(제10도에 도시된 체임버(114)와 유사하고 가스의 방향 전환에 사용되지만, 차량 탑승자 구속 시스템의 팽창에 사용하기 위한 가압가스를 저장하지는 않음)를 구비한 점화 팽창기들에 적용될 수도 있다.

전술한 상세한 설명은 단지 명확한 이해를 위해 개시된 것이고, 본 발명을 불필요하게 제한하는 것은 아니며, 당업자들에게 명백한 바와 같이 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (18)

1. 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키기 위한 장치로서, 가스 발생 재료를 저장하는 제1체임버와 가스의 방향 전환을 행하며 소정량의 가압 가스를 저장하는 제2체임버를 갖는 용기를 구비하고, 상기 가스 발생 재료가 점화되면 고온 가스를 생성하고, 상기 고온 가스는 가스 발생 재료의 미립자와 그것의 부산물을 함유하며 또한 적어도 하나의 가스 배출 노즐에 의해 상기 제1체임버로부터 상기 제2체임버로 방출가능하며, 상기 제2체임버는 상기 가스 배출 노즐과 반대쪽의 내부벽을 따라 배치되는 필터를 수용하고, 상기 필터는 가스의 방향을 전환시키고 또한 상기 제1체임버로부터 방출되어 상기 필터와 충돌하는 상기 고온 가스의 적어도 일부로부터 미립자를 제거하여 미립자 함유량이 현저하게 감소된 고온 가스를 만들고, 이것을 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키기 위한 팽창 가스로 이용하며; 상기 용기로부터 상기 팽창 가스의 적어도 일부를 통과시키기 위한 적어도 하나의 조절 오리피스와 상기 통과한 팽창 가스중 적어도 일부를 차량 탑승자 구속 시스템 안으로 배출하기 위한 적어도 하나의 배출 포트를 갖는 디퓨저를 구비하며; 상기 고온 가스는 상기 필터와의 접촉으로부터 팽창 가스로서 상기 디퓨저 안으로 통과할 때까지의 사이에 적어도 약 180°의 점증적인 가스 방향 전환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 팽창 가스는 미립자 함유량이 현저하게 감소된 상기 고온 가스와 혼합된 상기 저장 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 필터가 미립자 응결에 의하여 적어도 부분적으로 상기 미립자를 제거하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 필터가 미립자 포획에 의해 적어도 부분적으로 상기 미립자를 제거하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 필터가 편직된 금속 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 편직된 금속 와이어가 스테인레스강을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 편직된 스테인레스강 와이어가 10∼50%의 퍼센트 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키기 위한 장치로서, 가스 발생 재료를 저장하는 제1체임버와 가스의 방향 전환을 행하며 소정량의 가압 가스를 저장하는 제2체임버를 갖는 가늘고 긴 원통형 용기를 구비하고, 상기 가스 발생 재료가 점화되면 고온 가스를 생성하고, 상기 고온 가스는 가스 발생 재료의 미립자와 그것의 부산물을 함유하며, 상기 고온 가스는 적어도 하나의 가스 배출 노즐에 의해 상기 제1체임버로부터 상기 제2체임버로 방출가능하며, 상기 제2체임버는 상기 가스 배출 노즐과 반대쪽의 내부벽을 따라 배치되는 필터를 수용하고, 상기 필터는 가스의 방향을 전환시키고 또한 상기 제1체임버로부터 방출되어 상기 필터와 충돌하는 상기 고온 가스의 적어도 일부로부터 미립자를 제거하여 미립자 함유량이 현저하게 감소된 고온 가스를 만들고, 상기 필터는 상기 미립자 제거의 적어도 일부를 미립자 응결에 의하여 실행하고, 미립자 함유량이 현저하게 감소된 상기 고온 가스의 적어도 일부와 상기 제2체임버내의 상기 저장 가스는 혼합되어 팽창 가스를 형성하고, 이것을 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키기 위한 팽창 가스로 이용하며; 상기 용기로부터 상기 팽창 가스의 적어도 일부를 통과시키기 위한 적어도 하나의 조절 오리피스와 상기 통과한 팽창 가스중 적어도 일부를 차량 탑승자 구속 시스템 안으로 배출하기 위한 적어도 하나의 배출 포트를 갖는 디퓨저를 구비하며; 상기 고온 가스는 상기 필터와의 충돌로부터 팽창 가스로서 상기 디퓨저 안으로 통과할 때까지의 사이에 적어도 약 180°의 점증적인 가스 방향 전환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키기 위한 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 필터가 미립자 포획에 의해 적어도 부분적으로 상기 미립자를 제거하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 필터가 편직된 금속 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 편직된 금속 와이어가 스테인레스강을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 편직된 스테인레스강 와이어가 10∼50%의 퍼센트 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 에어백용 하이브리드형 팽창기로서, 일단부에서 충전 플러그 수단에 의해 폐쇄되며 대향 단부에서 개방되는 중공(中空) 원통형 슬리이브에 의해 형성되고, 고압의 팽창 가스를 저장하기 위한 저장 체임버와, 점화제를 수용하는 연소 체임버, 노즐 오리피스, 이 노즐 오리피스에 인접한 견부와 접하는 중실(中實) 플러그 수단 및 제1격막을 구비하며, 상기 슬리이브내로 수용되어 상기 슬리이브의 상기 대향 단부를 폐쇄시키는 점화 히터와, 상기 저장 체임버로부터 팽창 가스를 에어백내로 균일하게 배출하기 위하여 다수의 오리피스를 구비하는 디퓨저 및 제2격막을 포함하며; 상기 저장 체임버는 상기 제2격막에 의해 상기 디퓨저로부터 밀봉되고, 또한 상기 제1격막에 의해 상기 연소 체임버로부터 밀봉되며 상기 제1격막은 상기 저장 체임버 안에 저장된 팽창 가스의 고압에 대항하여 상기 중실 플러그 수단에 의해 지지되며; 상기 점화제의 점화에 의해 상기 연소 체임버의 압력이 상승하여 상기 저장 체임버안에 저장된 팽창 가스의 압력을 초과하기 때문에, 상기 연소 체임버의 압력이 상기 저장 체임버의 압력을 초과할때 상기 중실 플러그는 이탈되고, 그에 따라 상기 제1격막이 파열되며, 연소하는 점화제로부터의 고온 가스는 상기 저장 체임버 안에 저장된 팽창 가스를 가열시켜서 그 저장 체임버의 압력을 신속하게 상승시키므로 상기 저장 체임버의 압력이 상기 제2격막의 구조적 강도를 초과할때 제2격막이 파열되어 상기 가열된 가스가 상기 디퓨저 오리피스를 통해 에어백 안으로 배출되며; 상기 팽창기는 상기 점화 히터의 상기 노즐 오리피스에 대향하는 상기 충전 플러그 수단의 내부벽 위에 배치된 충돌 필터 재료를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백용 하이브리드형 팽창기.
14. 제13항에 있어서, 상기 필터 재료는 그 필터 재료에 충돌하는 고온 가스가 포함되는 액상 입자의 응결에 의해 여과를 실행하는 것을 특징으로 하는 에어백용 하이브리드형 팽창기.
15. 가스 발생 재료를 저장하는 제1체임버와 가스의 방향 전환에 유용한 제2체임버를 갖는 용기를 구비하며 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키기 위한 장치안에서 팽창 가스를 제조하기 위한 방법으로서, 가스 발생 재료의 미립자와 그것의 부산물을 함유하는 고온 가스를 제조하기 위하여 제1체임버 안에 저장된 가스 발생 재료를 점화시키는 단계와; 상기 고온 가스를 적어도 하나의 가스 배출 노즐에 의하여 제1체임버로부터 제2체임버내로 방출시켜서, 그 방출된 고온 가스중 적어도 일부를 상기 배출 노즐 반대쪽의 상기 제2체임버의 내벽을 따라 배치된 필터와 충돌시키는 단계와; 상기 가스 배출 노즐 반대쪽의 상기 제2체임버의 내벽을 따라 배치된 필터에 의해 상기 방출된 고온 가스의 방향 전환 및 그 가스의 적어도 일부로부터의 미립자 제거를 실현하여, 미립자 함유량이 현저하게 감소된 고온 가스로 이루어지는 차량 탑승자 구속 시스템을 팽창시키기 위한 팽창 가스를 형성하는 단계 및; 상기 팽창 가스의 적어도 일부를 통과시키기 위한 적어도 하나의 조절 오리피스와, 그 안으로 통과하는 팽창 가스의 적어도 일부를 차량 탑승자 구속 시스템 안으로 배출하기 위한 적어도 하나의 배출 포트를 구비한 디퓨저에 의해 상기 팽창 가스를 통과시키는 단계를 구비하고; 상기 고온 가스는 상기 필터와의 충돌로부터 팽창 가스로서 상기 디퓨저 안으로 통과할 때까지의 사이에 적어도 약 180°의 점증적인 가스 방향 전환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 팽창 가스의 제조 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 미립자 제거는 상기 필터 위에서의 액상 미립자의 응결을 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창 가스의 제조 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 미립자 제거가 상기 필터 위에서의 미립자의 포획을 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창 가스의 제조 방법.
18. 제15항에 있어서, 상기 필터는 본체를 형성하고, 상기 가스의 방향 전환 및 미립자 제거는 상기 필터 위에 미립자를 함유하는 고온 가스를 충돌시키며 상기 고온 가스의 적어도 일부를 상기 필터 본체로 진입시키는 것을 포함하며, 상기 미립자 제거는 상기 필터 위에서의 액상 미립자의 응결과 미립자의 포획을 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창 가스의 제조 방법.