KR100570536B1 - 에어백용 에어백 인플레이터 - Google Patents

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KR100570536B1
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airbag
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노부유키 가츠타
신고 오다
마사유키 우에다
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다이셀 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

에어백용 인플레이터는 하우징내에 부착된 점화장치를 포위하는 비아지드계 가스발생추진제를 포함한다. 가스발생추진제는 100ℓ/분/㎠의 유속에서 0.3 x 10-2 내지 1.5 x 10-2㎏/㎠의 압력손실을 갖는 냉각제/필터장치로 포위된다. 틈은 냉각제/필터장치의 외부주변과 하우징 사이에 제공되어 연소가스가 냉각제/필터장치의 전면적을 통하여 통과된다. 또한 냉각제/필터장치는 가스발생추진제의 연소로 인해 냉각제/필터장치가 팽창되는 것을 방지하는 팽창억제층으로도 포위된다.

Description

에어백용 에어백 인플레이터{An Airbag Inflator for an Airbag}
도 1은 본 발명의 에어백용 인플레이터의 단면도이다;
도 2는 본 발명의 냉각제/필터구조 제조방법에 사용된 원통형 금속 체망의 사시도이다;
도 3은 냉각제/필터구조로 도 2의 원통형 체망을 형성하는 개략도이다;
도 4는 본 발명의 형성된 냉각제/필터구조의 단면도이다;
도 5는 방사방향으로 프레스된 금속체망 실린더의 형성된 평판부재의 개략도이다;
도 6은 도 5의 판을 롤링시켜 형성된 다층 체망 실린더의 개략도이다;
도 7은 본 발명의 에어백용 인플레이터의 다른 실시예의 단면도이다;
도 8은 도 1 및 도 2에 나타낸 에어백용 인플레이터를 포함하는 본 발명의 에어백 장치의 개략도이다;
도 9는 종래의 에어백용 인플레이터의 단면도이다;
도 10은 본 발명의 냉각제/필터구조를 포함하는 본 발명의 에어백용 인플레이터의 다른 실시예의 단면도이다;
도 11은 본 발명의 냉각제/필터구조에 대한 평편 체망의 예시도이다;
도 12는 에어백용 인플레이터중 종래의 냉각제/필터구조의 부분단면도이다;
도 13은 본 발명의 에어백용 인플레이터중 냉각제/필터구조의 다른 실시예의 부분단면도이다;
도 14 및 도 15는 도 13의 냉각제/필터구조의 팽창억제성분 또는 외형변형의 실시예 예시도이다;
도 16은 추가구조를 상세하게 나타내는 본 발명의 에어백용 인플레이터의 또다른 실시예의 단면도이다;
도 17은 본 발명의 또다른 실시예의 단면도이다;
도 18은 본 발명의 에어백용 인플레이터의 다른 실시예의 부분단면도이다;
도 19는 본 발명의 에어백용 인플레이터의 또다른 실시예의 부분단면도이다;
도 20은 탑승자측 에어백에 적합한 본 발명의 에어백용 인플레이터의 단면도이다;
도 21은 도 16의 에어백용 인플레이터의 평면도이다;
도 22는 도 17의 에어백용 인플레이터의 평면도이다;
도 23은 본 발명의 에어백용 인플레이터의 또다른 실시예의 부분단면도이다;
도 24는 도 23의 에어백용 인플레이터의 단면도이다;
도 25는 도 23의 에어백용 인플레이터의 기계형 센서의 단면도이다;
도 26은 본 발명의 에어백용 인플레이터의 또다른 실시예의 단면도이다;
도 27은 도 26의 에어백용 인플레이터의 관통 바스켓의 개략도이다;
도 28은 도 26의 에어백용 인플레이터의 관통 바스켓의 정면도이다;
도 29는 본 발명의 에어백용 인플레이터의 또다른 실시예의 단면도이다;
도 30은 도 29의 에어백용 인플레이터의 관통 바스켓의 개략도이다;
도 31은 도 29의 에어백용 인플레이터의 관통 바스켓의 정면도이다;
도 32는 도 23에 나타낸 에어백용 인플레이터를 포함하는 본 발명의 에어백 장치의 개략도이다;
도 33는 본 발명의 에어백용 인플레이터의 또다른 실시예의 단면도이다;
도 34는 도 33의 에어백용 인플레이터의 냉각제/필터구조의 개략도이다;
도 35는 도 20에 나타낸 에어백용 인플레이터를 포함하는 본 발명의 에어백 장치의 개략도이다;
도 36은 본 발명의 에어백용 인플레이터의 또다른 실시예의 단면도이다;
도 37은 도 36의 에어백용 인플레이터의 관통 바스켓의 개략도이다;
도 38은 도 36의 에어백용 인플레이터의 관통 바스켓의 정면도이다;
도 39는 본 발명의 에어백용 인플레이터의 다른 실시예의 단면도이다;
도 40은 도 39의 에어백용 인플레이터의 관통 바스켓의 개략도이다;
도 41은 도 39의 에어백용 인플레이터의 관통 바스켓의 정면도이다;
도 42는 본 발명의 에어백용 인플레이터의 또다른 실시예의 단면도이다;
도 43은 도 42의 에어백용 인플레이터의 냉각제/필터의 개략도이다;
본 발명은 에어백용 인플레이터, 및 자동차등에서 측면충돌보호를 포함하여 운전자와 탑승자 보호를 강화하기 위해 에어백용 인플레이터를 사용하는 시스템에 관한 것이다.
종래의 에어백용 인플레이터는 일체로 형성된 내부칸막이 및/또는 용접된 내부칸막이에 의해 내부점화챔버, 연소챔버, 및 필터챔버를 한정하는철제 하우징 같은 것을 갖는 비교적 복잡한 구조물이다. 더욱이, 많은 경우에서 열유도물질등에서 형성된 필터같은 냉각제 구조는 이들 인플레이터 구조내에서 발생된 온도와 압력을 견디기 위해 상술한 구조의 복잡성을 요구한다.
많은 종래의 인플레이터는 비교적 높은 연소속도 및 원하지 않는 독성 레벨 및 이와 관련된 애쉬와 미스트 같은 연소생성물을 갖는 아지드화 나트륨 기제물질같은 아지드 기제가스발생물질을 사용한다.
따라서, 종래의 기술에서는 소량의 원하지 않는 미스트와 애쉬같은 연소생성물을 생성시키고 크기와 가격을 낮추는 한편에어백용 인플레이터의 효과를 증대시키기 위해 개선된 냉각제/필터구조에 의해 부분적으로 형성된 내부챔버를 갖고 제어가능한 연소율, 가스볼륨생성, 내부압력, 및 내부온도를 가지고 있는 비아지드 추진제를 이용하는, 시트금속으로부터 형성된 보다 간단한 인플레이터 구조가 필요하다.
아지드기제 가스발생물질(예, NaN3/CuO)은 70㎏/㎠의 압력하에서 약 45-50㎜/초의 비교적 높은 선연소속도를 갖는다. 비교적 높은 선연소속도 때문에 우수한 형상보유능을 갖는 비교적 큰 펠렛이나 디스크형상 조각의 형태에서 조차 아지드 기제가스발생물질은 예를들면, 운전석의 에어백용 에어백 인플레이터로 사용될 때 40-60밀리초의 필요한 완전연소시간을 만족시킬 수 있다.
환경에 대한 영향과 탑승자의 안전의 측면에서 우수한 비아지드 가스발생물질이 개발되었다. 그러나, 그런 물질은 일반적으로 30㎜/초 이하의 선연소속도를 갖는다. 선연소속도가 약 20㎜/초이고 가스발생물질이 형상 유지에 유리한, 직경 2㎜인 펠렛이나 두께가2㎜인 디스크의 형태로 제조되었다고 가정하면 연소속도가 약 100㎜/초로 되며, 이것은 40-60밀리초의 원하는 연소시간을 만족 시킬 수 없다. 선연소속도가 약 20㎜/초이면 원하는 연소시간을 얻기 위해 물질의 펠렛 직경 또는 디스크 두께가 약 1mm로 될 것이 요구된다. 선연소속도가 10㎜/초 이하이면 가스발생물질의 디스크는 0.5㎜ 이하의 두께를 갖도록 요구된다. 따라서 공업적으로 안정하고 오랜시간 자동차의 진동을 견딜 수 있는 펠렛이나 디스크의 형태로 가스발생물질을 제조하는것이 실제 불가능하다. 원하는 성능을 충족하도록 에어백용 인플레이터를 개발하는 것이 어려웠다.
구체적인 실시예로, 참조문헌 Evans et al., October 15, 1985의 U.S. 특허 제 4,547,342에 개시된 종래의 에어백용 인플레이터를 도 9에 나타낸다.
하우징(40)은 분산셸(41)과 닫힘셸(42)을 갖는다. 분산셸(41)은 단조에 의해 형성되고 원형부(46)와 일체로 형성된 3개의 동심원통(43, 44, 45)을 갖는다. 분산셸(41)과 같이 닫힘셸(42)도 단조에 의해 형성되고 3개의 동심원 용접부(50, 51, 52)를 갖는다. 분산셸(41)과 닫힘셸(42)은 마찰용접에 의해 이들 용접부(50, 51, 52)에서 함께 결합된다. 단조에 의해 에어백용 인플레이터의 셸을 형성하는 것이 종래기술과 공통점이다.
이 에어백용 인플레이터에서, 실린더(43)는 점화수단수용챔버(53)를 한정하고, 실린더(44)는 연소실(54)을 한정하고 실린더(45)는 냉각제/필터챔버(55)를 한정한다. 점화수단수용챔버(53)는 점화기(56)와 이동장약(47)으로 이루어지는 점화수단을 수용한다. 연소실(54)에서 가스발생물질(57)의 펠렛을 장착하고 점화수단에 의해 점화되어 가스를 발생하고 가스발생물질(57)을 에워싸는 1차 냉각제/필터(58)로 연소가스를 냉각시키고 연소입자를 억류시킨다. 냉각제/필터챔버(55)에는 2차 냉각제/필터(59)가 장착되어 연소가스를 더 냉각시키고 연소입자를 억류시킨다.
단조제품은 금속조직에서 균일하고 높은 결합력을 갖고 있더라도 고가인 단점을 갖는다. 상기 U.S. 특허에 개시된 많은 동심상태의 실린더를 갖는 셸부재가 철제로 제조될 때 원형부(46)는 편평하지 않고 절단작업이 필요하며 제조공정수가 증가되어 고가로 된다. 상기 U.S. 특허에서와 같이 원형부(46)로 완전히 형성된 실린더(43)를 갖는 셸부재에서, 실린더(43)의 부피가 변경될 때 분산셸(41)의 전체 형상이 변경되어야 한다. 따라서 실린더(43)의 부피를 변경시키는 것은 용이하지 않다. 상기 종래의 에어백용 인플레이터에서, 냉각제/필터챔버가 연소실 밖에서 형성되기 때문에 에어백용 인플레이터의 직경이 커지고그 크기와 중량이 증가된다. 더욱이 연소실이 분산셸의 실린더(44)로 한정되고 분산셸은 복잡한 형상이어서, 에어백용인플레이터의 제조가 어렵고 가격이 증가된다.
다른 실시예로서, 에어백용 인플레이터를 위한 냉각제는 다층 실린더로 스트립 같은 금속 체망을 롤링시켜서 얻고 에어백용 인플레이터의 연소실에서 발생된 연소가스를 냉각시키고 비교적 큰 연소입자를 포집하는 작업을 한다. 도 12는 Zander et al., February 20, 1990의 U.S. 특허 4,902,036에 나타낸 바와 유사한 종래의 냉각제로 장착된 에어백용 인플레이터를 나타낸다. 에어백용 인플레이터는 가스배출구(230)를 갖는 하우징(231), 하우징(231)의 중심부로 한정된 점화수단수용챔버(232), 점화수단수용챔버(232)의 외측으로 한정된 연소실(233), 및 연소실(233)의 외측으로 한정된 냉각제/필터챔버(234)로 이루어진다. 점화수단수용챔버(232)에는 점화수단이나 점화기(235) 및 이동장약(236)이 배치되고 연소실(233)에서는 점화수단에 의해 점화되는 가스발생물질(237)로 충전된 통(238)이 배치되어 가스를 발생하고, 냉각제/필터챔버(234)에는 연소실(233)에서 발생된 연소가스를 냉각시키기 위한 냉각제(239)와 연소가스를 정화하기 위한 필터(240)가배치된다. 연소실(233)은 연소가스를 방출하기 위한 배출구(244) 및 하부에 형성된 중심구멍(245)을 갖는 컵같은 연소기컵(243)에 의해 한정된다. 냉각제/필터챔버(234)는 보유기(242)에 의해 상챔버와 하챔버로 분할되고 상챔버는 필터(240)를 포함하고 하챔버는 냉각제(239)를 포함한다.
센서(도시하지 않음)가 충돌을 감지하면 신호가 이동장약(236)을 점화시키기 위해 작용하는 점화기(235)로 보내져 고온및 고압의 화염을 발생한다. 화염은 개구(241)를 통과하고 통(238)의 벽을 뚫고 그안에 함유된 가스발생물질(237)을 점화시킨다. 따라서, 가스발생물질(237)을 연소시켜 연소기컵(243)에 형성된 배출구 (244)를 통하여 분출되는 가스를 발생시키고 냉각제(239)를 통과하여 냉각된다. 여기서, 비교적 큰 연소입자가 포집되고 나머지연소입자는 이 가스가 필터(240)를 추가로 통과할 때 포집된다. 냉각되고 정화되는 가스는 가스배출구(230)를 통하여 방출되고 에어백(도시하지 않음)으로 흐른다. 따라서, 에어백은 팽창해서 탑승자와 경질의 구조물 사이의 쿠션을 형성함으로써 충돌로부터 탑승자를 보호한다.
종래의 냉각제는 단순한 정화구조 때문에 미세한 연소입자를 효과적으로 포집하는 관점에서 문제를 갖는다. 따라서, 필터를 냉각제에 추가해서 사용해야만 한다. 더욱이, 종래의 냉각제가 작은 압력손실을 갖는데(양호한 가스침투성을 가짐), 연소실 같은 압력챔버를 한정하기가 어렵다. 따라서 연소기컵, 연소링등 같은 한정부재를 사용함으로써 냉각제로부터 별도로 연소실을 형성하는 것이 필요하다.
따라서, 종래의 냉각제로 장착된 에어백용 인플레이터는 증가된 수의 부품을 사용하므로 직경이 커져서 크기와 중량이 증가된 결과가 초래된다.
더욱이, 작은 벌크밀도(성형체의 질량을 그 벌크부피로 나눠서 얻은 값)를 갖는 종래의 냉각제는 압력챔버를 한정할 수 없고 작은 형상 유지강도를 가져 가스압력이 가해질 때 변형되어 연소입자를 포집하는데 역효과를 나타낸다.
발명의 목적
본 발명의 목적은 개선되고 비교적 간단한 에어백용 인플레이터 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 냉각제/필터구조를 사용하는 개선된 에어백용 인플레 이터 구조를 제공하여 가스발생물질을 함유하는 상기 인플레이터내에서 연소실의 외부주변경계를 한정하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비아지드계 가스발생물질을 사용하여 개선되고 간단한 에어백용 인플레이터 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 비아지드계 가스발생물질을 사용하는 개선되고 간단한 에어백용 인플레이터 구조와 상기 비아지드계 가스발생물질을 함유하는 상기 인플레이터내의 연소실의 외부 주변을 한정하는 개선된 냉각제/필터구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 구조의 외부 하우징과 상기 외부 하우징 내부의 연소실의 외부 주변을 한정하는 내부 냉각제/필터구조 사이의 개선된 협력을 포함하는 개선되고 간단한 에어백용 인플레이터 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 구조, 성분, 및/또는 추진제를 사용하는 운전자, 탑승자, 및 측면 충돌 적용에 대한 에어백용 인플레이터 구조와 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 목적은 본 발명의 인플레이터와 연합 및/또는 부분을 형성하는 몇몇 바람직한 실시예, 성분, 및추진제에 직결되는 다음의 설명과 도면으로 보다 완전히 나타낼 것이다.
발명의 개요
A. 전체 구조
본 발명의 에어백용 인플레이터는 다음으로 이루어진다: 가스배출구를 갖고 있고 금속판을 프레스함으로써 형성된 분산셸 및 중심구멍을 갖고 있고 금속판을 프레스함으로써 형성된 닫힘셸을 갖는 하우징, 하우징내에 장착되고, 점화수단수용챔버를 형성하기 위한 중심구멍을 갖는 동심관계로 배치된 파이프제 중심 실린더 부재; 및 상온에서100ℓ/분/㎠의 유속으로 0.3 x 10-2 내지 1.5 x 10-2㎏/㎠의 압력손실을 갖고 있고 가스발생수단용 연소실을 한정하기 위해 중심 실린더 부재를 포위하여 배치되어 연소가스를 냉각시키고 연소입자를 억류하는 냉각제/필터로 이루어지며, 충돌 발생시 연소실내에서 발생된 가스는 충돌로부터 탑승자를 보호하기 위해 에어백으로 유입된다.
따라서 본 발명의 에어백용 인플레이터의 한 바람직한 실시예는 분산셸, 닫힘셸, 중심 실린더 부재, 및 냉각제/필터를 포함한다. 이들 4가지 부재는 별도로 제조된다. 즉, 분산셸과 닫힘셸은 금속판을 프레스함으로써 형성되고; 중심 실린더 부재는 바람직하게 금속판을 실린더로 롤링하고 그 반대편을 용접함으로써 제조되고; 냉각제/필터는 바람직하게 반경방향으로 평편금속체망을 쌓고 반경방향 및 축방향으로 압축시킴으로써 제조된다.
종래의 기술에서 분산셸의 원형부로 일체로 형성된 중심 실린더 부재를 분산셸로부터 분리시킴으로써 분산셸의 형상이 단순해진다. 이 분리된 형상 때문에, 중심 실린더 부재의 부피가 분산셸과 관계없이 요구된 바와같이 변경될 수 있다. 중심 실린더 부재는 예를들면 UO 프레스 방법을 사용하여 저가로 제조될 수 있다. 그 런 용접 파이프는 UO 프레스 방법(U 형태의 판을 형성하는 단계, 이것은 O 형태로 형성하는 단계, 및 이음매를 용접하는 단계포함) 또는 전기저항 용접방법(판을 실린더로 롤링하고 저항열로 이음매를 용접하기 위해 이음매에 압력을 가하면서 많은 전류를 흐르게하는 단계포함)으로 제조될 수 있다.
프레스함으로써 분산셸과 닫힘셸의 형성함으로써 제조를 용이하게 되고 제조코스트가 감소된다.
에어백용 인플레이터의 냉각제/필터는 가스발생수단을 위한 연소실을 하우징으로 함께 한정하기 위해 중심 실린더 부재를 에워싸도록 구성되어 있다. 이 냉각제/필터는 소정의 압력손실을 갖는데, 이것은 연소실에서 발생된 연소가스의 압력이 가스발생수단의 통상 연소를 위해 원하는 값으로 유지될 수 있게 한다. 이 에어백용 인플레이터로 인해 연소링과 연소기컵 같은종래의 냉각제 이외에 제공된 연소실 분리벽 부재를 제거하는 것이 가능하다. 더욱이, 비교적 큰 소정의 압력손실 때문에 본발명의 에어백용 인플레이터의 냉각제/필터는 양호한 효율로 연소가스내에 함유된 연소 오염물이나 입자를 억류할 수 있다. 따라서, 냉각제에 추가하여 종래기술에서 제공된 필터를 제거할 수 있다.
인플레이터 구조의 대안적인 실시예는 냉각제/필터 및 하우징에 의해 한정된 연소실내에서 닫힘셸에 장착되고 하우징 중앙에 위치된 점화통(canister)의 사용으로 중심 실린더를 제거한다. 냉각제/필터는 바람직하게 비아지드계 가스발생물질에 의해발생된 가스를 냉각시키고 여과시키는 데에 있어서 기능의 이중성을 보다 잘 기술하기 위해 냉각제/필터구조 또는 장치로서 본문에서 언급된다.
한 바람직한 실시예에서, 냉각제/필터구조를 통한 압력손실은 상온에서 100ℓ/분/㎠의 유속으로 0.5 x 10-2 내지 1.2 x 10-2㎏/㎠로 세팅하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 상온에서 100ℓ/분/㎠의 유속으로 0.7 x 10-2 내지 0.9 x 10-2㎏/㎠로 세팅된다. 추가의 체망 층이 냉각제/필터를 강화하기 위해 제공되는 경우에, 그 층은 이와 동일한 조건하에서 적어도1.5 x 10-2㎏/㎠의 압력손실을 갖는다.
에어백용 인플레이터를 위한 적당한 고체가스발생수단은 NQ/Sr(NO3)2/CMC의 가스발생물질의 펠렛을 포함한다. 이것은 32.4중량% NQ(니트로구아니딘), 57.6중량% Sr(NO3)2(질산 스트론튬) 및 10중량% CMC(카르복시메틸셀룰로스)의 혼합물이다. NQ는 연료로서, Sr(NO3)2는 산화제로서, CMC는 결합제로서 작용한다.
고체가스발생물질은 바람직하게 70㎏/㎠의 압력하에서 5-30㎜/초, 보다 바람직하게는 5-15㎜/초의 선연소속도를 갖는다.
분산셸과 닫힘셸은 1.2 내지 3.0㎜ 두께의 스테인레스강 판제이다. 외직경이 분산셸은 45 내지 75㎜이고 닫힘셸은 45 내지 75㎜를 갖는다. 분산셸과 닫힘셸에 의해 형성된 외주벽과 냉각제/필터 사이에 1.0 내지 4.0㎜ 폭의 좁은 틈이 형성되는 것이 바람직하다.
분산셸과 닫힘셸은 함께 에어백용 인플레이터의 하우징을 형성하고, 적어도 셸중의 하나는 장착 플랜지로 형성될 수 있다. 분산셸과 닫힘셸은 플라즈마 용접, 마찰 용접, 돌출 용접, 전자빔 용접, 레이저 용접 및 TIG 아크용접같은 다양한 용접방법으로 함께 결합된다. 분산셸과 닫힘셸의 재질로는 니켈도금 강판이 스테인 레스강판을 대신하여 사용될 수 있다.분산셸과 닫힘셸에 의해 형성된 외주벽 사이의 좁은 틈은 가스통로로서의 역할을 하는데, 냉각제/필터에 의해 냉각되고 정화된 가스를 통과시켜 분산셸의 가스배출구에 이르게 한다.
분산셸의 가스배출구는 2.0 내지 5.0㎜의 직경을 갖고 총 12 내지 24개의 배출구는 원주방향으로 배열될 수 있다.
전기적으로 활성화된 인플레이터를 위한 중심 실린더 부재는 파이프로 형성되는데 1.2 내지 3.0㎜ 두께의 스테인레스강판을 외직경이 17 내지 22㎜인 실린더로 롤링하고 반대편을 용접하여 제조된다. 기계적으로 작동된 인플레이터의 경우에,중심 실린더 판은 19 내지 30㎜의 외직경을 갖는 1.5 내지 7.5㎜ 두께이다.
중심 실린더 부재는 바람직하게 원주방향으로 배열된 1.5 내지 3.0㎜ 직경의 총 6 내지 9개의 관통공을 갖는다. 이들 관통공은 엇갈린 2열로 배열되고 이중의 1열은 예를들면 1.5㎜의 외직경인 3개의 관통공으로 이루어질 수 있고 나머지는2.5㎜의 외직경인 3개의 관통공으로 이루어질 수 있다. 중심 실린더 부재는 점화기와 전화약(transfer charge)으로 이루어지는 점화수단을 수용하기 위한 공동챔버를 형성한다. 관통공은 이동장약의 화염을 분사시킨다. 중심 실린더 부재는 암나사부가 태핑된 내주부를 갖고 점화기는 외주부에 수나사부가로 형성되어 있다. 중심 실린더 부재로 점화기를 나사식으로 조임으로써 점화수단이 중심실린더 부재에 단단하게 고정될 수 있다. 대안으로, 중심 실린더 부재는 한 단에 스웨이지부를 가질 수 있는데, 이것은 중심 실린더 부재에 점화수단을 고정시키기 위해 스웨이지된다. 또한 그것은 용접함으로써 고정될 수 있다. 분산셸에 중심 실린더 부재를 고정시키 는 방법은 마찰 용접, 돌출 용접, 레이저 용접, 아크 용접 및 전자 빔 용접을 포함한다.
냉각제/필터는 바람직하게 반경방향으로 평편 금속 체망을 쌓아올리고 반경방향 및 축방향으로 압축시켜 제조된다.이렇게 형성된 냉각제/필터는 복합(complex) 정화구조를 가지며 우수한 억류능도 갖는다. 이런식으로, 냉각기능과 억류기능 둘다를 갖는 통합 냉각제/필터가 실현된다. 바람직한 실시예에서, 냉각제/필터는 상온의 조건하에서 0.3 x 10-2 내지 1.5 x 10-2㎏/㎠의 압력손실과 100ℓ/분/㎠의 유속을 갖는다.
보다 구체적으로, 냉각제/필터 제조단계는 평편 스테인레스강 체망을 실린더로 형성단계, 환상 다층체를 형성하기 위해 실린더의 한 단부를 바깥쪽으로 반복적으로 접는 단계, 및 다이에서 다층체를 압축시키는 단계를 포함한다. 대안으로,냉각제/필터는 평편 스테인레스강 체망을 실린더로 형성하고 판부재를 형성하기 위해 반경방향으로 실린더를 프레스하고, 판부재를 다층 실린더체로 롤링하여 다이에서 다층 실린더체를 압축시켜 제조될 수 있다. 체망에 사용된 스테인레스강은 SUS304, SUS310S, 및 SUS316(JIS 표준)을 포함한다. SUS304(18Cr-8Ni-0.06C), 오스테나이트계 스테인레스강이우수한 내부식성을 나타낸다.
또한, 냉각제/필터는 0.3 내지 0.5㎜의 와이어 직경의 체망을 갖는 이중층과, 체망의 내측에서 0.5 내지 0.6㎜의 와이어직경을 갖는 체망의 1.5 내지 2.0㎜ 두께 층으로 형성될 수 있다. 내부 체망층은 냉각제/필터 보호기능, 즉 가스발생 물질이 화염에 의해 점화되고 연소될 때 생성된 연소가스에 대해, 냉각제/필터쪽으로 분사된 점화물질로부터 화염에 대해냉각제/필터를 보호하는 기능을 갖는다.
냉각제/필터는 55 내지 65㎜의 외직경, 45 내지 55㎜의 내직경 및 26 내지 32㎜의 높이를 가질 수 있고, 바꿔말하면 5 내지 10㎜의 두께를 갖는다. 대안으로, 외직경은 40 내지 65㎜, 내직경은 30 내지 55㎜, 높이는 19 내지 37.6㎜일 수 있다. 바람직하게 냉각제/필터는 변위를 막기 위한 냉각제/필터지지부재를 갖는다. 냉각제/필터지지부재는 중심 실린더 부재에서 형성된 화염 관통공 쪽으로 배치되고 냉각제/필터의 내주표면을 커버하는 방염부를 갖는다. 방염부는 냉각제/필터에 대해 분사된 화염으로부터 냉각제/필터를 보호하기 위한 냉각제/필터 보호기능, 및 점화물질로부터의 화염이 전체 가스발생물질에 이르는 것을 보장하는 화염전달방향을 변경시키기 위한 연소 촉진기능을 갖는다. 냉각제/필터지지부재는 두께가 0.5 내지 1.0mm 인 스테인레스강판 또는 강판으로 형성될 수 있다.
하우징으로 외부 습기의 유입을 방지하기 위해 분산셸의 가스배출구는 바람직하게 가스배출구 직경의 2 내지 3.5배의 폭을 갖는 알루미늄 밀봉용 테이프로 밀폐시키는 것이 바람직하다. 알루미늄 테이프의 부착은 예를들면 점착성 알루미늄 테이프 또는 결합제, 보다 구체적으로 열에 의해 용융되고 확실한 결합을 제공할 수 있는 고온 용융 접착제를 사용하여 이루어질 수 있다.
가스발생물질을 위한 쿠션은 연소실에 장착될 수 있다. 쿠션은 스테인레스강 체망제로 제조되고 닫힘셸의 내표면에 고정된다. 지지판은 바람직하게 내외주부에서 굴곡부를 가져, 그 탄성은 중심 실린더 부재와 냉각제/필터 사이에 지지판을 견 고하게 위치시킨다. 쿠션이 스테인레스강 체망으로 형성되면 냉각제로도 사용될 수 있다. 또한 쿠션은 실리콘 발포체로 형성될 수도 있다.
하우징의 전체 높이는 바람직하게 30과 35㎜ 사이의 범위에 있다.
냉각제/필터는 소정의 와이어 직경과 소정의 벌크밀도를 갖는다. 와이어 직경과 벌크밀도의 적당한 세팅은 또한 연소가스웰의 연소입자를 억류하고 냉각제/필터의 형상유지강도를 유의하게 증가시키는 것이 가능해져 냉각제/필터가 가스압력에 의해 변형되는 것이 방지되고 연소 오염물 입자를 억류하는 통상 기능이 확보되고 냉각제/필터의 두께가 감소될 수 있다. 이 벌크밀도는 바람직하게 3.5 내지 4.5g/㎤이지만 0.3 내지 0.6㎜의 와이어 직경을 갖는 3.0 내지 5.0g/㎤일 수있다.
금속체망대신에, 소결금속이 냉각제/필터장치를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 또한 냉각제/필터는 금속과 세라믹의 합성물질 및 발포된 금속체로부터 형성될 수 있다.
냉각제/필터구조의 몇몇 다른 실시예가 제공되고 첨부도면으로 본 발명의 상세한 설명에서 보다 완전하게 기술될 것이다.
또한 본 발명은 U.S. 특허 5,466,420에 기술된 것처럼 알루미늄 하우징에 사용될 수 있다. 이 경우에서, 2-4㎜의 두께를갖는 하우징은 프레스성형 이외의 방법으로 형성되고 분산셸은 마찰용접에 의해 닫힘셸에 연결된다.
본 발명의 에어백 인플레이터 장치:는
가스배출구를 갖고 있고 금속판을 프레스함으로써 형성되는 분살셸과, 중심구멍을 갖고 있고 금속판을 프레스함으로써 형성된 닫힘셸을 갖고 있는 하우징;
하우징내에 장착되고, 점화수단수용 챔버를 형성하기 위해 중심구멍과 갖는 동심관계로 배치되고, 파이프로 제조된 중심실린더 부재; 및
0.3 내지 0.6㎜의 와이어 직경을 갖는 금속체망으로 제조되고, 3.0 내지 5.0g/㎤의 벌크밀도를 갖고 있고 가스발생수단용 연소실을 한정하기 위해 중심 실린더 부재를 에워싸서 배치되어 있고 상온에서 100ℓ/분/㎠의 유속으로 0.3 x 10-2 내지 1.5 x 10-2㎏/㎠의 압력손실을 갖고 있고, 냉각제/필터가 연소가스를 냉각시키고 연소입자를 억류하는 냉각제/필터를 포함하고 있는 에어백용 인플레이터;
충돌을 감지하고 충돌감지신호를 출력하기 위한 충격센서;
충돌감지신호를 받아 구동신호를 에어백용 인플레이터의 점화수단으로 출력하기 위한 제어 유니트;
에어백용 인플레이터에 의해 발생된 가스를 수용함으로써 팽창될 에어백; 및 에어백을 수용하기 위한 모듈케이스로 이루어진다.
B. 쇼트패스(short pass) 방지
본 발명의 다른 실시예는 가스가 하우징을 변형시키는 것과 이 변형의 결과로 냉각제/필터의 단면을 바이패싱 하는것을 방지함으로써 비교적 얇은 재질의 인플레이터 하우징을 형성하는 것을 가능하게 한다. 본 발명은 도면의 상세한 설명에서 보다 완전하게 기술되는 것처럼 냉각제/필터의 쇼트패스나 바이패스를 배제하는 협력 방지구조와 조합된 냉각제/필터를 제공한다. 이러한 방지구조가 없으면 여과되지 않은 연소입자가 인플레이터로부터 빠져나와 연결된 에어백을 손상시킬 수 있다. 제공된 구조는 운전자, 탑승자 둘다와 측면충돌 인플레이터 구성을 위한 것이다.
C. 비아지드계 추진제를 수용하는 하우징 파라미터
많은 비아지드계 추진제의 비교적 느린 연소속도(30㎜/초 이하)를 수용하고 운전자, 탑승자, 및 측면충돌적용시 적당한시간 간격으로 가스발생물질의 완전연소를 보장하기 위해 A/At 비를 조정하는데, A는 가스발생물질의 전체 표면적이고 At는 인플레이터 하우징의 분산셸에서 가스분산구 또는 가스배출구의 전체 면적이다.
운전석 에어백용 인플레이터의 경우에, 비아지드계 추진제의 바람직한 양은 20 내지 50g 정도이다. 조수석 적용시, 비아지드계 추진제의 바람직한 양은 40 내지 120g이다; 및 측면충돌 적용시는 10 내지 25g이다. 이 연소파라미터는 본명세서에서 보다 완전하게 기술될 비아지드계 가스발생물질의 입자경을 제어함으로써 더 향상된다. 제어된 다른 파라미터는 또한 본명세서에서 보다 완전하게 기술될 인플레이터의 내부피와 가스발생물질의 양이다. 더욱이 가스흐름의 최적화는 하우징 단벽과 냉각제/필터 사이의 갭이나 한정된 가스통로 또는 갭의 방사형(환상) 단면적(St)을 가스방출 또는 분산구의 전체면적(At)보다 크거나 같도록 제어함으로써 이루어진다. St/At 비는 바람직하게 1 내지 10, 보다 바람직하게는 2 내지 5의 범위에 있는 것이 바람직하다.
이 가스통로 또는 갭의 환상단면적을 유지하기 위해, 냉각제/필터에는 가스통로의 내벽을 한정하고 발생가스의 압력하에서 그통로로 냉각제/필터가 그 통로로 팽창하는 것을 방지하는 외부다공성 원통형 보강재가 제공되어 있다. 다른 적당 한 외부주변지지층도 이 목적을 위해 제공될 수 있다.
본 발명의 냉각제/필터구조는 분산구에서 방출된 가스의 고체입자함량을 2g 이하, 바람직하게는 1g 이하 내지 0.7g 이하로 제어한다.
더욱이, 70㎏/㎠의 압력하에서 30㎜/초 이하의 선연소속도를 갖는 비아지드계 가스발생물질에 대해 분산구의 총면적(At)/ 발생된 가스의 부피는 원하는 지수이상으로 유지되고, 이 면적(At)는 100 내지 300㎏/㎠의 최대압력범위가 130㏄ 이하의 부피를 갖는 인플레이터 하우징내에서 유지되는 정도로 분산구의 크기와 수에 의해 제어된다. 하우징 부피가 120cc일 때 가스배출구의 전체 면적은 바람직하게 1.13㎠이다.
도면의 상세한 설명
실시예 1
도 1은 본 발명의 에어백용 인플레이터의 단면도이다. 에어백용 인플레이터는 분산셸(1)과 닫힘셸(2)로 이루어진 하우징(3), 하우징(3) 내부의 중심 실린더 부재(4), 및 중심 실린더 부재(4)를 에워싸는 냉각제/필터(5)를 포함한다.
분산셸(1)은 스테인레스강판을 프레스함으로써 제조되고 그 원주벽(6)은 원주방향으로 등간격으로 배열된 3㎜ 직경인 20개의 가스배출구(7)로 형성된다. 분산셸(1)은 원형부(8)의 중앙에 안쪽으로 오목부(9)를 갖는다. 오목부(9)는 점화장치의 점화기(18)와의 사이에 나타낸 점화장치의 이동장약통(10)을 유지한다. 닫힘셸(2)은 스테인레스강판을 프레스함으로써 제조되고 중앙에 중심구멍(12)을 갖는다. 중심구멍(12)과 동심원으로 배열된 것은 중심 실린더 부재(4)이며, 자유단측에서 그 단면(34)은 닫힘셸의 내표면(35)과 결합된다. 또한 닫힘셸(2)은 원주벽부(13)의 자유단에 장착 플랜지부(14)를 갖는다. 분산셸(1)과 닫힘셸(2)은 하우징(3)을 형성하기 위해서 그 원주벽부에서 함께 끼워맞춰지고 레이저 용접(15)으로 결합된다.
중심 실린더 부재(4)는 양끝이 개방된 스테인레스강 파이프제이고 그중 하나는 암나사(32)가 태핑되고 다른 끝은 불활성가스 아크용접으로 분산셸의 원형부(8)에 고정되어 중심 실린더 부재(4)의 두 번째 끝이 오목부(9)를 수용한다. 중심실린더 부재(4)내에 점화장치를 수용하기 위한 점화장치수용챔버(17)가 형성된다. 점화장치는 센서(도시하지 않음)로부터 신호로 활성화되는 점화기(18), 및 점화기(18)로 점화될 전화약(즉, 점화-전달 또는 인핸서)을 내장한 전화약통(10)으로 이루어진다. 점화기(18)의 외주표면 중심 실린더 부재(4)에 점화기(18)를 확실하게 고정시키기 위하여 중심실린더 부재의 암나사(32)와 결합되는 수나사(36)를 갖는다. 점화기(18)의 플랜지부(37)는 나사가 풀리는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 점화기(18)는 외주홈에 끼워맞춘 O-링(20)을 갖는데, 이것은 점화장치수용챔버(17)에 대한 밀봉부재로 작용한다.분산셸측에서 두번째 끝 부근에서 중심 실린더 부재(4)는 엇갈린 관계로 배열된 2열의 관통공(21)을 갖는다. 이 실시예에서, 2열중 하나는 직경이 1.5㎜인 3개의 관통공으로 이루어지고, 나머지 하나는 직경이 2.5㎜인 3개의 구멍으로 이루어진다.
분산셸과 닫힘셸 1과 2 및 내부 실린더(5)에 대한 몇가지 바람직한 구조상 파라미터는 다음과 같다:
분산셸과 닫힘셸은 바람직하게 1.2 내지 2.0㎜ 두께인 스테인레스 강판제이 고 각각 65 내지 70㎜ 및 65 내지 75㎜인 외직경을 갖는다. 또한 폭이 1.0 내지 4.0㎜인 좁은 틈이 분산셸과 닫힘셸에 의해 형성된 외주벽과 냉각제/필터(5) 사이에형성되는 것이 바람직하다.
분산셸의 가스배출구는 바람직하게 2.0 내지 5.0㎜ 직경으로 세팅되고 총 16 내지 24개의 가스배출구는 원주방향으로 배열된다.
중심 실린더 부재는 외직경이 17 내지 20㎜인 파이프로 두께가 1.2 내지 3.0㎜ 인 스테인레스강판을 롤링하고 이음매를 용접함으로써 제조될 수 있다.
중심 실린더 부재는 바람직하게 원주방향으로 배열된 직경이 1.5 내지 3.0㎜ 인 총 6 내지 9개의 관통공을 갖는다.
이들 관통공은 바람직하게 엇갈린 2열로 배열되고 그중 하나는 직경이 1.5㎜ 인 3개의 관통공으로 이루어지고 나머지 하나가 직경이 2.5㎜인 3개의 관통공으로 이루어진다.
추가로 중심 실린더(4)는 바람직하게 전기적이거나 기계적인 충돌 센서의 사용에 따라 상이한 크기인 것이 바람직하다. 기계적 시스템에서 실린더 벽두께는 외직경이 19 내지 30㎜인 상태에서 1.5 내지 7.5㎜이고; 전기적 시스템에서, 실린더 벽두께는 외직경이 17내지 22㎜인 상태에서 1.2 내지 3.0㎜이다.
냉각제/필터(5)는 하우징(3)과 함께 중심 실린더 부재(4) 주위에 가스발생환상연소실(22)을 한정하기 위해 중심 실린더부재(4)를 에워싸도록 배열된다. 냉각제/필터(5)는 반경방향으로 평편 스테인레스강 체망을 쌓아올리고 반경방향 및 축방향으로 압축시켜 제조되고, 3.0 내지 5.0g/㎤의 벌크밀도를 갖는다. 냉각제/필터 (5)를 형성하는 바람직한 방법은 도면과 관련하여 기술될 것이다. 먼저, 직경이 0.3 내지 0.6㎜인 스테인레스강 와이어를 평편하게 엮어서 도 2에 나타낸 원통형체(60)를 형성한다. 다음에, 이 원통형체(60)의 한 단부(61)는 도 3에 나타낸 바와 같이 바깥쪽으로 접혀진다. 이 접는 조작은 환상의 다층체(62)를 형성하기 위해 반복된다. 접는 조작의 수는 와이어 직경과 냉각제/필터 두께를 고려하여 결정된다. 최종적으로 이 다층체(62)는 다이(도시하지 않음)에 놓여지고 그 벌크밀도가 3.0 내지 5.0g/㎤이 될 때까지 반경방향 및 축방향으로 압축되어, 도 4에 나타낸 바와 같은 냉각제/필터(5)를 형성한다.
본 발명의 냉각제/필터는 반경방향으로 0.3 내지 0.6㎜의 와이어 직경을 갖는 평편 금속체망을 적층(laminating)하고 반경방향 및 축방향으로 압축시켜 얻어진다. 반경방향으로 평편 구조를 갖는 금속체망을 적층하고 압축시켜 얻은 냉각제/필터는 복합정화구조와 우수한 포집효과를 나타낸다. 따라서, 냉각제/필터는 냉각기능 이외에 필터의 기능인 포집기능을 나타낸다. 본발명에 따르면, 일체로 함께 형성된 냉각제와 필터 유형의 냉각제/필터가 냉각기능과 포집기능 둘 다를 나타내는 것이 실현된다.
냉각제/필터(5)를 형성하는 다른 방법은 도 5와 도 6과 관련하여 설명된다. 원통형체(60)가 도 2에 나타낸 바와 같이 형성된 후에 반경방향으로 압축시켜 도 5에 나타낸 것처럼 판체(64)를 형성하고나서, 다층체(65)를 형성하기 위해 도 6에 나타낸 다층의 실린더로 롤링한다. 이 다층체(65)는 냉각제/필터(5)를 형성하기 위해 다이에서 반경방향 및 축방향으로 압축된다.
이런식으로 형성된 냉각제/필터(5)는 63에 나타낸 바와 같이 접혀진 각층에서 평편고리를 갖고 접혀진 체망고리의 층은 반경방향으로 쌓아올려진다. 따라서, 냉각제/필터의 정화구조는 콤프렉스하여서 우수한 억류능과 포집능을 제공한다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 평편 체망은 금속와이어를 편성시킴으로써 형성될 수 있어 한방향으로 향한 고리와 정화구조를 갖는다.
상기 형성법을 사용하여, 압축형성된 냉각제/필터가 제공되어 실온(상온)에서 100ℓ/분/㎠의 유속으로 0.3 x 10-2 내지1.5 x 10-2㎏/㎠의 압력손실을 갖는다.
다른 다층체를 다층체(65) 내부로 삽입하고 함께 압축시킴으로써, 이중구조의 냉각제/필터가 얻어질 수 있다. 예를들면 두 번째 다층체는 도 5에 나타낸 바와 같이, 0.5㎜의 와이어 직경을 갖는 금속체망의 판체(64)를 도 6에 나타낸 2층 실린더로 롤링함으로써 제조될 수 있다.
이 냉각제/필터(5)는 연소실(22)을 한정하고 또한 연소실에서 발생된 연소가스를 냉각시키고 연소입자를 억류시키는 기능도 갖는다. 냉각제/필터(5)의 바깥쪽에 끼워맞춘 것은 링(23)인데, 이것은 전체 원주벽에 복수개의 관통공을 갖고 도 1에 나타낸모든 것, 냉각제/필터(5)를 강화시킨다.
도 1에 관련하여 경사부(67)는 분산셸(1)의 원형부(8) 주위에 원주방향으로 형성된다. 유사하게, 다른 경사부(69)는 닫힘셸의 환상부(68) 주위에 원주방향으로 형성된다. 이들 경사부(67, 69)는 냉각제/필터(5)의 이동을 차단하고 하우징의원주벽(6, 13)과 냉각제/필터(5)의 링(23) 사이의 틈(space)을 형성하도록 디자인된 다.
연소실(22)에서 가스발생물질(25)의 펠렛과 가스발생물질(25)용 쿠션(26)이 장착된다. 링형상 쿠션(26)은 스테인레스강체망제이고 닫힘셸(2)의 내표면(35)에 고정된다. 또한 쿠션(26)은 냉각제로 사용된다. 링형상 지지판(24)은 스테인레스강판제이고 내외주부에서 굴곡부(66)를 갖고, 그것의 탄성이 중심 실린더 부재(4)와 냉각제/필터(5) 사이의 지지판(24)을 견고하게 위치시킨다.
냉각제/필터의 링(23)과 하우징의 원주벽(6, 13) 사이에는 틈 (28)이 형성되어 가스통로로 사용되며, 냉각제/필터(5)를 통하여 통과하는 동안 냉각되고 정화된 다음에 가스는 분산셸의 가스배출구(7)에 이른다. 주위의 습기가 하우징(3)으로유입되는 것을 방지하기 위해 분산셸의 가스배출구(7)는 알루미늄 밀봉용 테이프(29)로 밀폐된다.
상기 구조의 에어백용 인플레이터에서, 센서(도시하지 않음)가 충돌을 감지하면, 그 신호가 점화기(18)로 보내져 점화기가 활성화되고(activate), 전화약통(10)에서 전화약을 점화시켜 뜨거운 화염을 발생한다. 화염은 관통공(21)의 열을 통하여 분사되어 연소실(22)내의 가스발생물질(25)을 점화시킨다. 가스발생물질은 연소되어 고온, 고압가스가 생성되며, 이 가스는 쿠션(26)에 의해 냉각되고 입자가 제거되고, 냉각제/필터(5)를 통과하는 동안 더 냉각되고 연소입자가 제거된다.이렇게 냉각되고 정화된 연소가스는 다공성 링(23)의 관통공과 틈(28)을 통과해서 가스배출구(7)를 통해 분사되어 에어백(도시하지 않음)속으로 흐르기 전에 알루미늄 밀봉용 테이프(29)를 파손시키고 그리고나서 에어백은 팽창되어 탑승자와 주변의 경 질의 구조물사이에 쿠션이 형성됨으로써 충돌로부터 탑승자를 보호한다.
도 8은 본 발명의 에어백용 인플레이터를 갖는 에어백 장치를 나타낸다. 이 에어백 장치는 에어백용 인플레이터(80),충돌 센서(81), 제어유니트(82), 모듈케이스(83), 및 에어백(84)으로 이루어진다.
에어백용 인플레이터(80)는 도 1과 관련하여 설명된 에어백용 인플레이터를 나타낸다.
충돌 센서(81)는 예를들면 반도체형 가속센서일 수 있는데, 가속시에 편향되는 실리콘 기판빔과 상기 빔위내에 형성된, 4개의 다리가 연결된 반도체 스트레인 게이지를 갖고 있다. 가속될 때 빔이 편향되어 그 표면에 스트레인이 초래되므로 반도체 스트레인 게이지의 저항을 변경시킨다. 다음에 이 저항 변경은 가속에 비례하는 전압 신호로서 검출된다.
제어 유니트(82)는 점화결정회로를 갖는데, 반도체형 가속센서로부터 신호를 받는다. 센서로부터 충돌신호가 드레시홀드 레벨을초과할 때 제어유니트(82)가 연산을 시작한다. 연산결과가 소정값을 초과하면 유니트는 에어백용 인플레이터(80)의 점화기(18)로 점화신호(activation signal)를 보낸다.
모듈케이스(83)는 예를들면 폴리우레탄으로 형성되고, 모듈커버(85)를 포함한다. 모듈케이스(83)는 에어백(84)과 에어백용인플레이터(80)를 수용하여 자동차의 핸들(87)에 장착되는 패드모듈을 형성한다.
에어백(84)은 나일론(예를들면 나일론 66)이나 폴리에스테르제이고, 에어백(84)는 그 입구(86)가 인플레이터의 가스배출구(7)를 덮는 상태로 접혀져서 인플레 이터의 플랜지부(14)에 고정되어 있다.
반도체 가속센서(81)가 자동차 충돌시 충돌을 감지하면 충돌신호는 제어유니트(82)로 보내지는데 충돌신호가 드레시홀드레벨을 초과하면 연산이 개시된다. 연산결과가 소정값 이상이면 제어유니트(82)는 에어백용 인플레이터(80)의 점화기(18)로 점화 신호를 출력한다. 점화기(18)가 활성화되어 점화되고 가스발생물질을 연소시켜 가스를 생성시킨다. 발생된 가스는 에어백(84)으로 분사되고 에어백(84)는 모듈커버(85)를 파열시킬 정도로 팽창되어 핸들(87)과 탑승자 사이에 충돌흡수용 쿠션을 형성한다.
실시예 2
도 7은 본 발명의 에어백용 인플레이터의 다른 실시예를 나타낸다.본 발명의 에어백용 인플레이터는 분산셸과 닫힘셸의형상에서 도 1에 나타낸 것과 상이하다. 즉, 분산셸(1')과 닫힘셸(2')은 각각 플랜지부(30, 31)를 갖는데, 이것들은 함께 용접되어 결합된다. 닫힘셸(2')은 굴곡부(72)를 갖는데, 중심구멍의 가장자리를 축방향에서 구부려 제조되고 그 내주표면은 중심구멍(12')을 한정한다. 더욱이, 분산셸(1')은 중심 실린더 부재(4') 위치를 돕는 접시같은 원형부(8')를 형성하는 원주상으로 뻗어있는 경사부(70)를 갖는다.
중심 실린더 부재(4')는 닫힘셸(2')로부터 돌출하는 단 중의 하나를 갖고 돌출된 단은 크림프부(16)로 형성된다. 중심 실린더 부재(4')의 타단은 분산셸의 접시형상의 원형부(8')의 하부와 접촉되어 외향수평으로 돌출하는 플랜지(33)로 형성된다. 중심 실린더 부재(4')는 플랜지(33)와 원형부(8') 사이의 돌출용접에 의해 분산셸(1')에 확보된다. 중심 실린더 부재(4')는 분산셸측에서 두 번째 단 근처에 일렬의 관통공(21')을 갖는다. 이 실시예에서, 2.5㎜ 직경인 6개의 관통공은원주방향으로 배열된다. 일렬의 관통공(21')은 알루미늄 밀봉용 테이프(74)로 밀폐되고 전화약(75)은 중심 실린더 부재(4')에 직접 적하된다. 닫힘셸의 중심구멍(12')이 중심 실린더 부재(4')상에 형성된 후에 중심 실린더 부재(4')는 접시형상 원형부(8')의 하부로 배치되고 분산셸(1')에 고정된다. 다음에 닫힘셸과 분산셸, 및 닫힘셸과 중심 실린더 부재가 각각 결합된다. 탄성력에 의해 중심 실린더 부재(4')에 장착되는 링형상 판부재(76)는 용접 돌출판으로 작용한다. 닫힘셸측에서 첫 번째 단 근처에 중심 실린더 부재(4')가 점화기(18')용 스텝부(71)로 형성된다. 이동장약(71)이 적하된 후에점화기(18')도 중심 실린더 부재(4')로 삽입되고 스텝부(71)와 연동된다. 다음에, 중심 실린더 부재의 부분(16)은 크림프되어 하우징(3')에 점화기(18')를 확실하게 고정시킨다.
냉각제/필터(5')는 냉각제/필터(5')의 변위를 차단하는 냉각제/필터지지부재(38)를 갖는다. 냉각제/필터지지부재(38)는약 1㎜ 두께의 스테인레스강판을 프레스함으로써 제조되고 외향수평으로 돌출하는 플랜지(33)를 에워싸고 경사부(70)와연동되는 환상부(39)와 환상부(39)로부터 구부러진 방염판부(60)를 갖는다.방염판부(60)는 점화수단으로부터 화염통로를위해 중심 실린더 부재에 형성되는 일렬의 관통공(21')쪽으로 배치되고 냉각제/필터(5)의 내주표면(61)을 커버한다. 방염판부(60)는 분사된 화염에 대해 냉각제/필터(5')를 보호하는 기능과 연소촉진을 위해 화염이 가스발생물질(25')쪽에서 먼곳에 이르는것을 확보하기 위해 화염을 분사하 는 방향의 변경기능을 갖는다. 경사부(67, 69)(도 1)와 냉각제/필터지지부재(38) 이외에 냉각제/필터(5')의 변위를 방지하는 수단이 하우징의 상하코너(73)중 두 개 또는 하나를 안쪽으로 돌출시키고 냉각제/필터(5')와 연동되게 형성된 돌출을 제조하여 형성될 수 있다. 도 1에 나타낸 냉각제/필터(5)에 대한 다공성링(23)은 머스트가 아니고 두 번째 실시예의 냉각제/필터(5')의 경우에 이 링은 제공되지 않는다.
상기 구조를 갖는 에어백용 인플레이터에서, 센서(도시하지 않음)가 충돌을 감지하면 충돌신호가 점화기(18')에 보내져 활성화되어 전화약(75)을 점화시켜 고온 화염을 생성한다. 화염은 알루미늄 테이프(74)의 벽을 파열시키고 일렬의 관통공(21')을 통하여 연소실(22')로 분사하는데 화염이 관통공(21') 근처의 가스발생물질(25')을 점화시키고 방염판부(60)에 의해 지정되어 연소실(22')의 저부에서 가스발생물질(25')을 점화시킨다. 결과로서 전체 가스발생물질은 연소되어 뜨거운 고온의 가스가 생성되어 이 가스는 냉각제/필터(5')를 통과하고, 통과하는 동안 냉각되고 연소 오염물이나 입자가 제거된다. 이렇게 냉각되고 정화된 연소가스는 틈(28')과 가스배출구(7')를 통과하고 에어백(도시하지 않음)내로 유입된다. 다음에 에어백이 팽창되어 탑승자와 에워싸인 경질구조물 사이의 쿠션을 형성시켜 충격으로부터 탑승자를 보호한다.
실시예 3
도 10은 본 발명의 냉각제/필터가 에어백용 에어백 인플레이터로 적합한 실시예를 나타낸다. 에어백용 인플레이터는 분산셸과 닫힘셸(112)로 이루어진 하우징(113), 하우징(113)내의 중앙에 배치된 중심 실린더 부재(114), 및 중심 실린더 부재(114)를 포위하여 배열된 냉각제/필터(104)로 이루어진다.
분산셸(111)은 스테인레스강판을 프레스함으로써 형성되고 원주방향에서 등거리를 유지하는 주변벽(106)에 형성된 복수의 가스배출구(107)를 갖는다. 원주방향으로 신장하는 경사부(170) 때문에 분산셸(111)은 중심 실린더 부재(114)의 위치를 결정하도록 작용하는 접시같은 원형부(108)를 갖는다. 닫힘셸(112)은 스테인레스강판을 프레스함으로써 형성되고 그 중앙부에 구멍을 갖는다. 구멍의 가장자리는 축방향으로 바깥쪽으로 접혀 주름부(172)를 형성하고 중심구멍(115)은 주름부(172)의 내부주변표면이 형성되어 있다.
중심 실린더 부재(114)는 닫힘셸(112)의 외측에 대해 비어져 나오고 비어져 나온 단에서 116으로 지정된 크림프되는 일단을 갖는 스테인레스강판제이다. 타단에서는 분산셸의 접시형상 원형부(108)의 하부와 접촉되는 외향 플랜지(133)를 형성한다. 외향 플랜지(133)와 원형부(108)는 함께 돌출용접되어 중심 실린더 부재(114)는 분산셸(111)에 고정된다.중심 실린더 부재(114)는 타단측에 형성된 일렬의 관통공(121)을 더 갖는다.
점화장치를 수용하기 위한 점화장치수용챔버(117)는 중심 실린더 부재(114) 내부에 형성된다. 점화장치는 센서(나타나지않음)로부터 신호를 받자마자 작동하는 점화기(118)와 점화기(118)에 의해 점화될 전화약(175)으로 이루어진다. 일렬의관통공(121)은 알루미늄 밀봉용 테이프(174)로 밀폐되고 중심 실린더 부재(114)는 전화약(175)으로 바로 채워진다.
접시같은 원형부(108)는 분산셸(111)에 확보되는 중심 실린더 부재(114)의 하부에 배치된다. 다음에, 중심 실린더 부재(114)는 닫힘셸의 중심구멍(115)으로 삽입되고 분산셸의 플랜지부(130)는 닫힘셸의 플랜지부(131)위에 놓여진다. 다음에, 닫힘셸과 분산셸은 함께 결합되고 닫힘셸과 중심 실린더 부재도 함께 결합된다. 중심 실린더 부재(114)에 탄력있게 끼워 맞춰진 링같은 판부재(176)는 용접돌출판으로 작업한다. 점화기(118)용 스텝(171)은 중심 실린더 부재(114)의 한 단에서 형성된다. 전화약(175)으로 채워진 후에 점화기(118)는 중심 실린더 부재(114)로 삽입되고 스텝(171)에 끼워맞춰진다. 다음에 중심 실린더 부재중의 점화기(118)는 부분(116)을 크림프시켜 하우징(113)에 고정된다.
냉각제/필터(104)는 중심 실린더 부재(114)를 포위하여 배열되고 중심 실린더 부재(114) 주위에 환상챔버 또는 연소실(122)을 하우징(113)으로 한정한다. 연소실(122)은 펠렛화된 가스발생물질(125)로 채워진다. 냉각제/필터(104)는 이동 방지용 지지부재(138)를 갖는다. 지지부재(138)는 스테인레스강판을 프레스함으로써 형성되고 중심 실린더 부재의 외향 플랜지(133)를 포위하여 배열되고 경사부(170)와 접촉되는 환상부(139), 및 환상부(139)에 대해 접혀진 화염방지용 판(160)을 갖는다. 화염방지용판(160)은 일렬의 관통공(121) 맞은편에 배열되고 냉각제/필터(104)의 내부 주변표면(161)을 커버한다. 화염방지용판(160)은 냉각제에 대해 분출하는 화염으로부터 냉각제/필터(104)를 보호하고 편향될 분출화염을 일으켜 화염이 충분히 가스발생물질에 이르게 한다.
틈(128)은 냉각제/필터와 하우징의 외부 주변벽(106, 109) 사이에 형성된다. 틈(128)은 냉각제/필터(104)를 통하여 냉각되고 제거되는 가스가 분산셸의 가스배출구(107)로 흐르도록 유동통로로 작용한다. 외부로부터 습기가 하우징(113)으로침투하는 것을 방지하기 위하여 분산셸의 가스배출구(107)가 알루미늄 밀봉용 테이프(129)로 밀폐된다.
이렇게 구성된 에어백용 인플레이터에서, 센서(도시하지 않음)가 쇼크를 감지하면 신호가 점화기(118)로 전송되어 활성화된 후 전화약(175)을 점화시켜 고온의 화염을 발생시킨다. 이 화염은 알루미늄 밀봉용 테이프(174)를 파열시키고 일렬의 관통공(121)을 통하여 분출되어 냉각제/필터(104)와 하우징(113)으로 한정된 연소실(122)로 유입된다. 연소실(122)로 유입된 화염은 일렬의 관통공(121) 근처의 가스발생물질(125)을 점화시키고 화염방지용 판(160)에 의해 편향되고 연소실의 저부에서 가스발생물질(125)을 점화시킨다. 따라서, 가스발생물질(125)은 연소되어 고온, 고압의 가스를 발생시킨다.냉각제/필터(104)는 가스발생물질(125)의 적당한 연소를 위해 원하는 값으로 연소실에서 발생된 연소가스압을 유지하기위해 작동한다. 연소가스는 냉각제/필터(104)를 통과해서 냉각기능에 의해 냉각된다. 연소가스내에 함유된 연소입자는 냉각제/필터(104)의 트랩기능으로 포집된다. 냉각되고 정화된 연소가스는 가스유동통로(128)를 통하여 흐르고 가스배출구(107)를 통하여 에어백(도시하지 않음)으로 유입된다. 다음에, 에어백이 팽창되고 충격으로부터 탑승자를 보호하기 위하여 탑승자와 에워싸인 경질 구조물 사이에 쿠션이 형성된다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각제/필터가 도 10과 같이 에어백을 위한 에어백용 인플레이터에 적용될 때의 부분을 확대규모로 나타내는 다이어그 램이다.
냉각제/필터(104')는 가스발생물질(125)을 포위하여 배열되고, 중심 실린더 부재(114) 주위에 환상챔버나 연소실(122)을 한정한다. 냉각제/필터(104')는 방사방향으로 스테인레스강의 평편금속체망을 적층하고 반경방향 및 축방향으로 압축함으로써 얻어진다. 냉각제/필터(104')는 반경방향으로 쌓아올려진 다층의 접힌 체망루프로 이루어진다. 따라서 냉각제/필터의 체망정화구조는 콤프렉스하고 우수한 포집효과를 나타낸다. 냉각제/필터(104')의 외측에는 박판 금속체망부재로 이루어지는 외층(129)이 형성된다. 에어백용 인플레이터가 작동될 때 냉각제/필터(104)가 가스에 의해 팽창되지 않음으로써 틈(128)이 현저하게 좁아지거나 밀폐되지 않도록 외층(129)은 냉각제/필터가 팽창되는 것을 억제시키기 위한 팽창억제층으로 작용한다. 냉각제/필터(104')는 인플레이터 하우징과 함께 연소실(122)을 한정하고, 연소실에서 발생된 연소가스를 냉각시키고, 연소입자를 포집한다. 결합된 외층(129) 대신에 냉각제/필터(104')는 와이어나 벨트수단에 의해 둘러싸일 수 있다. 2개의 플랜지부가 함께 결합되는 부분에 위치되는 와이어나 벨트수단으로 인해 틈(128)의 환상 단면적의 변화가 최소화된다.
냉각제/필터가 팽창이나 확장으로부터 억제되는 수단은 다공성(관통) 실린더를 사용함으로써 구성될 수 있다. 그런 관통 실린더의 예는 도 14 및 도 15에 도시되어 있다. 관통 실린더는 냉각제의 외부주변표면상에 끼워맞춘 내부주변표면(330,331)을 갖고 전체 주변벽(332, 333)에 고르게 형성된 많은 관통공(334, 335)을 갖는다.
관통공(334)은 소직경의 원형구멍이고, 관통공(335)은 대직경의 사각형 구멍이다. 상기한 팽창 또는 확장억제 원통형 층은 냉각제/필터(104')의 압력손실에 영향을 받지 않는다. 냉각제/필터장치보다 작은 압력손실을 갖는다.
실시예 4
도 16은 본 발명의 에어백용 인플레이터의 단면도이다. 이 에어백용 인플레이터는 분산셸(401)과 닫힘셸(402)로 이루어지는 하우징(403); 하우징(403)에 수용틈내에 장착된 점화장치, 즉 점화기(404)와 전화약(405); 점화기와 전화약에 의해 점화될 가스발생물질, 즉 고체가스발생물질(406); 가스발생물질(406)을 수용하는 연소실(428)을 하우징(403)과 함께 한정하기 위한 냉각제/필터, 즉 냉각제/필터(407); 및 냉각제/필터(407)와 하우징(403)의 외부 원주벽(408) 사이에 형성된 틈(409)을 포함한다.
분산셸(401)은 스테인레스강판을 프레스함으로써 형성되고 원형부(412), 원형부(412)의 외주에 형성된 원주벽부(410), 및원주벽부(410)의 자유단에 형성되어 반경방향과 외향으로 뻗어있는 플랜지부(419)를 갖고있다. 이 실시예에서, 원주벽부(410)는 직경이 3㎜인 18개의 가스배출구(411)가 형성되어 있고 원주방향으로 등간격으로 배열된다. 분산셸(401)은 원형부(412)의 중앙부에서 스텝을 통하여 바깥쪽으로 돌출하는 융기원형부(413)를 갖는다. 이 융기원형부(413)는 하우징, 특히 천정부에 강성을 부여하고 동시에 수용 틈의 부피를 증가시킨다. 융기원형부(413)와 점화기(404) 사이에는 전화약(405)을 함유하는 전화약통(453)이 있다.
닫힘셸(402)은 스테인레스강판을 프레스함으로써 형성되고, 원형부(430), 원 형부(430)의 중앙에 형성된 중심구멍(415),원형부(430)의 외주에 형성된 원주벽부(447), 및 원주벽부(447)의 자유단에 형성되어 반경방향 외향으로 뻗어있는 플랜지부(420)를 갖고있다. 중심구멍(415)은 그 가장자리에 축 굴곡부(414)를 갖는다. 중심 실린더 부재(416)는 중심구멍(415)에 끼워맞춰지며 한 단에서의 단면(417)은 축굴곡부(414)의 단면(418)으로 분출된다.
분산셸(401)과 닫힘셸(402)은 각각 플랜지부(419, 420)를 갖고 함께 쌓아올려지고 하우징(403)을 형성하기 위해 레이저용접(421)에 의해 결합된다.
도 21에 나타낸 바와 같이 분산셸의 플랜지부(419)는 패드모듈에 끼워맞춰져서 장착될 장착부(410A)를 갖는다. 장착부(410A)는 90°간격에서 원주방향으로 배열되고 끼워넣는 볼트구멍(410B)을 갖는다. 닫힘셸에서 플랜지부(420)의 윤곽은점선으로 나타낸다.
중심 실린더 부재(416)는 양단이 개방된 스테인레스강제이고 전자빔 용접(422)에 의해 융기원형부(413)에 대한 분산셸측에서의 타단에 고정된다. 중심 실린더 부재(416)내에는 점화장치수용챔버(423)가 형성되는데, 여기에 센서(도시하지 않음)로부터 신호에 의해 트리거된 점화기(404) 및 점화기(404)에 의해 점화된 전화약(405)으로 장전된 전화약통(453)이 장착된다. 중심 실린더 부재(416)는 점화기 유지부재(424)를 갖는데, 이것은 점화기(404)의 축변위를 제한하기 위한 내부플랜지부(425), 점화기가 끼워맞춰지고 중심 실린더 부재(416)의 내주표면 안쪽에 고정되는 원주벽부(426), 및 내부 플랜지부(425)와의 사이에 점화기를 축으로 고정시키기 위해 크림프된 부분(427)으로 이루어진다. 중심 실린더 부재(416)는분산셸측에 서 두 번째단 근처에 관통공(454)을 갖는다. 이 실시예에서, 2.5㎜ 직경인 6개의 관통공은 원주방향으로 등간격으로 배열된다.
중심 실린더 부재(416)는 1.2 내지 2.0㎜ 두께인 스테인레스강을 17 내지 20㎜ 외직경인 파이프로 롤링시키고 이음매를용접시켜 제조된다. 그런 용접 파이프는 UO 프레스 방법이나 전기-저항-용접방법(이것은 판을 실린더로 롤링시키는 단계와 저항열로 이음매를 용접하기 위해 이음매에서 프레스하면서 많은 전류를 통과시키는 단계포함)에 의해 형성될 수 있다.
냉각제/필터(407)는 가스발생물질(406)을 포위하도록 배치되어 중심 실린더 부재(416) 주위의 환상연소실(428)을 한정한다. 이 냉각제/필터(407)는 반경방향으로 평편 스테인레스강 체망을 쌓아올리고 반경방향 및 축방향으로 압축시켜 제조된다.냉각제/필터(467)는 다층의 방사방향으로 쌓아올려진 접힌 체망고리로 이루어진다. 따라서, 냉각제/필터의 정화구조는 우수한 억류성능을 제공하는 복합체이다.냉각제/필터(407)의 외측에는 박판 금속체망부재로 만든 외층(429)이 형성되고, 이것은 에어백용 인플레이터의 작동시 발생된 가스압력에 의해 좁은 틈(409)이 밀폐되고 냉각제/필터(407)가 팽창되는 것을 방지하도록 작동한다. 연소실(428)을 한정하는 것 이외에 냉각제/필터(407)는 연소실에서 생긴 연소가스를 냉각시키고 연소 오염물 입자를 억류한다. 외층(429)을 사용하는 것보다 냉각제/필터(407) 주위의 와이어나 벨트를 감는 것이 가능하다. 쌓아올린 플랜지부의 결합부에 와이어나 벨트를 배치함으로써 틈에서의 가스통로의 면적이 최소화될 수 있다.
냉각제/필터(407)가 팽창되는 것을 방지하는 수단은 제 14도와 제 15도와 관 련하여 이미 기술한 다공성(관통) 실린더 부재나 주변층으로 형성될 수 있다.
도 16를 참고하면 원주방향으로 닫힘셸의 원형부(430)를 포위하는 것은 경사부(431)이고, 이것은 냉각제/필터(407)의변위를 방지하는 변위방지용 수단 및 하우징 외주벽(408)과 냉각제/필터(407) 사이의 틈(409)을 형성하는 수단으로서 작동한다.
연소실(428)에는 고체가스발생물질(406) 및 냉각제/필터(407)의 변위를 방지하는 변위 방지용 수단, 즉 지지부재(432)와 판부재(433)가 장착된다. 가스발생물질(406)은 공동 원통형 조각의 형태로 제공된다. 이 형상은 가스발생물질(406)의연소가 내외표면에서 발생되는 이점을 제공하여 가스발생물질의 전체 표면적은 연소 진행에 따라 크게 변하지 않는다. 지지부재(432)는 점화장치로부터 화염용 관통공(454)쪽으로 배치되고 냉각제/필터(407)의 내주표면을 커버하는 방염판부(434), 및 중심 실린더 부재(416)가 끼워맞춰진 중심구멍(435)을 갖는 원형부(436)로 이루어진다. 방염판부(434)는 분사된 화염으로부터 냉각제/필터(407)를 보호하기 위한 냉각제/필터보호기능, 점화장치의 화염이 가스발생물질(406)의 충분한 양이 되는 것을 보장하기 위해 편향에 의해 화염전파의 방향을 변경시키는 연소촉진기능도 갖는다. 냉각제/필터지지부재(432)는 에어백용 인플레이터의 조립동안 냉각제/필터를 위치시키는 기능을 갖고 에어백용 인플레이터의 작동시 냉각제/필터(407)의 내표면(437)과 단면(438) 사이에서 연소가스의 쇼트패스를 차단하기 위한 쇼트패스(블로우-바이) 방지수단으로도 작용한다. 그런 간극은 인플레이터 하우징의 내벽에 대해 작용하는 연소가스의 내압으로 형성될 수 있다. 판부재(433)는 0.5 내지 1.0㎜ 두께인 스테인레스강판제이고 지지부재(432)이며 중심 실린더 부재(416)상에 끼워맞춰진 중심구멍, 변위를 방지하기 위한 가스발생물질과 접촉하는 원형부(450), 및 원형부로 완전히 형성되고 냉각제/필터(407)의 내주표면과 접촉하는 원주벽부(451)를 갖는다. 판부재(433)는 단면(438)의 맞은편에서 냉각제/필터의 단면으로 연소가스의 쇼트패스를 차단하기 위해 탄성에 의한 중심 실린더 부재(416)와 냉각제/필터(407) 사이에 유지된다. 또한 판부재(433)는 용접시 보호판으로 기능한다.
틈(409)은 하우징의 외주벽(408)과 냉각제/필터(407)의 외층(429) 사이에 형성되어 냉각제/필터(407) 주위에 방사단면으로 환상의 가스통로를 제공한다. 이 실시예에서, 방사방향으로의 틈의 환상 단면적은 일정하다. 또한 원추형상으로 냉각제/필터를 형성시키는 것이 가능하여 가스통로의 방사 단면적이 가스배출구(411)에 대해 증가된다. 이 경우에 가스통로의 방사 단면적은 평균값으로 취할 수 있다. 경사부(431) 대신에 돌출부가 하우징의 외주벽(408)과 연동되기 위해 냉각제/필터(407)의 단부로 제공될 수 있어 냉각제/필터(407)의 변위를 방지하고 하우징의 외주벽(408)과 냉각제/필터(407) 사이에 틈을 형성한다. 방사단면에서 가스통로의 면적 St는 분산셸에서 가스배출구(411)의 개방면적 S의 합 At 보다 크게 세팅된다.냉각제/필터 주위의 틈(409)은 연소가스를 냉각제/필터의 전체 면적을 통해 흐르게 하여 냉각제/필터의 유효한사용과 연소가스의 효과적인 냉각 및 정화를 실현시킨다. 이렇게 냉각되고 정화된 연소가스는 틈(409)을 통하여 분산셸의 가스배출구(411)로 흐른다.
외부습기가 하우징(403)으로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 분산셸의 가스배출구(411)는 알루미늄 밀봉용 테이프(452)로 밀폐된다.
상기 구조의 에어백용 인플레이터에서, 센서(도시하지 않음)가 충돌을 감지하면 충돌감지신호가 점화기(404)로 보내어지고 활성화되어 전화약통(453)내의 전화약(405)을 점화시켜 고온의 화염을 발생시킨다. 화염은 관통공(454) 근처의 가스발생물질(406)을 점화시키기 위해 관통공(454)으로 분사되고, 연소실의 저부에 가스발생물질을 점화시키기 위해 방염판부(434)에 의해 배향된다. 결과로서, 가스발생물질이 연소되어 고온, 고압의 가스를 발생시켜 가스가 효과적으로 냉각되고 오염물 입자가 정화되는 동안 냉각제/필터(407)의 전체 면적을 통과한다. 이렇게 냉각되고 정화된 연소가스는 틈(409)으로 흐르고, 알루미늄 밀봉용 테이프(452)를 파열시켜 에어백(도시하지 않음)으로 가스배출구(411)를 통하여 분사시킨다. 에어백은 충돌로부터 탑승자를 보호하기 위해 탑승자와 포위된 경질구조물 사이에 쿠션을 형성하도록 팽창된다.
도 16의 에어백용 인플레이터를 위한 조립공정은 융기원형부(413)를 하부로 하여 중심 실린더 부재(416)와 함께 결합된 분산셸(401)을 놓고, 판부재(432)를 중심 실린더 부재(416)상에 붙이고, 냉각제/필터(407)를 냉각제/필터(407) 배치에 대해 판부재(432)의 원주벽의 외측상으로 끼워맞추고, 냉각제/필터 내부로 고체가스발생물질(406)을 채워 판부재(433)를 가스발생물질(406)상에 놓는 것으로 이루어진다. 다음에 닫힘셸의 중심구멍(415)을 중심 실린더 부재(416)상에 있게하여 닫힘셸의 플랜지부(420)와 분산셸의 플랜지부(419)를 겹치게 한다. 겹쳐진 플랜지부를 421 및 444에서 레이저 용접해서 분산셸(401)과 닫힘셸(402), 및 닫힘셸(402)과 중심 실린더 부재(416)도 함께 용접시킨다. 최종 단계에서 전화약통(453)과 점화기(404)를 중심 실린더 부재(416)에 삽입한 다음에 점화기 유지부재(427)를 크림프시켜 확실하게 고정시킨다.
실시예 5
도 17은 본 발명에 따른 에어백용 인플레이터의 다른 실시예의 단면도이다. 에어백용 인플레이터는 분산셸(461)과 닫힘셸(462)로 이루어지는 약 60㎜의 외직경을 바람직하게 갖는 하우징(463); 하우징(463) 내부에 장착된 점화기(464); 연소가스를 발생하기 위해 점화기(464)에 의해 점화된 고체가스발생물질(466); 가스발생물질(466)을 수용하는 연소실(484)을 한정하기 위한 냉각제/필터(467); 및 냉각제/필터(467)와 하우징(463)의 외주벽(468) 사이에 형성된 틈(469)을 포함한다.
분산셸(461)은 스테인레스강판을 프레스함으로써 제조되고 원형부(478) 및 원형부(478)의 외주에서 형성된 원주벽부(476)를 갖는다. 원주벽부(476)는 원주방향으로 등간격으로 배열된 복수의 가스배출구(477)를 갖는다. 분산셸(461)은 원형부(478)에서 복수의 방사리브(479)를 갖는다. 이들 방사리브(479)는 분산셸의 원형부(478)에 견고성을 주어 하우징의 천정을 형성하는 원형부(478)가 가스압에 의해 변형되지 않을 것이다.
도 22에 나타낸 바와 같이, 이들 방사리브(479)는 분산셸의 원형부(478)에 견고성을 주어 하우징의 천정을 형성하는 원형부(478)는 가스압에 의해 변형되지 않을 것이다. 도 22에 나타낸 분산셸의 플랜지부는 패드모듈에 적합하게 장착될 장 착부(476A)를 갖는다. 장착부(476A)는 원주방향으로 90°간격으로 배열되고 끼워넣는 볼트구멍(476B)을 갖는다.
닫힘셸(462)은 스테인레스강판을 프레스함으로써 제조되고 원형부(471) 및 원형부(471)의 외주에서 형성된 원주벽부(472)를 갖는다. 원형부(471)는 중심부에 오목부(473)를 갖고 번갈아 그 중심에 중심구멍(474)을 갖는다. 중심구멍(474)은 그가장자리에 축 굴곡부(475)를 갖고 내주표면(481)을 갖는데 점화기(464)의 본체부(480)가 끼워맞춰지며 점화기(464)의 플랜지부(482)와 단면(483)이 연동된다. 축 굴곡부(475)의 내주표면(481)은 비교적 넓은 밀봉표면을 제공한다. 팽팽한 공기를 확보하기 위해서 밀봉용 물질이 점화기(464)의 본체부(480)와 내주표면(481) 사이에 사용될 수 있거나, 용접이 점화기의 플랜지부(482)와 단면(483) 사이에 행해질 수 있다. 점화기(464)의 플랜지부와 연동되는 단면(483)은 점화기(464)가연소실(484)에서 가스압에 의해 분출되는 것을 방지하는데 쓰인다. 오목부(473)는 닫힘셸의 원형부(471)에 견고성을 주고 원형부(471)의 바깥표면으로부터 안쪽으로 오목한 점화기(464)의 연결 저표면(485)을 유지시킨다.
분산셸(461)은 원주벽부(476)의 자유단에서 외향방사로 신장하는 플랜지부(486)를 갖는다. 또한 닫힘셸(462)은 원주벽부(472)의 자유단에서 외향방사로 신장하는 플랜지부(487)를 갖는다. 이들 플랜지부(486, 487)는 하우징의 축중심부에서 함께 쌓아올려지고 분산셸(461)가 닫힘셸(462)을 결합시키기 위해 488에서 레이저 용접에 의해 용접된다. 이들 플랜지부(486, 487)는 가스압으로 인한 하우징의 변형을 방지하기 위해 하우징의 외주벽에 견고성을 준다.
점화기(464)는 센서(도시하지 않음)로부터 신호에 의해 활성화되는 전기 점화기를 통상 사용한다. 전기 점화기는 기계적구조를 포함하지 않고 소형이고 경량인 구조로 간단하며 기계적 점화기보다 바람직하다. 이 점화기(464)(출력: 기밀한압력용기 10㏄에서 300 내지 1500psi)는 도 16 등의 전화약통(453)을 포함하지 않는다. 이것은 가스발생물질(466)이 우수한 점화와 연소특성을 갖기 때문이다. 즉, 이 가스발생물질(466)은 330℃ 이하의 분해점화온도와 2000。K 이상의 연소온도를 갖는다. 가스발생물질(466)이 공동 원통형 조각으로 형성되고 이 형상 때문에 연소가 외부표면 및 내부표면 둘다에서 발생하여 가스발생물질의 전체 면적이 연소 진행에 따라 크게 변하지 않는 이점을 제공한다.
냉각제/필터(467)는 중심구멍(474)과 동심원으로 배치되고 하우징(463)으로 함께 연소실(484)을 형성한다. 냉각제/필터(467)는 방사방향으로 평편 스테인레스강 체망을 쌓아올리고 방사 및 축방향으로 압축시켜 형성된다. 연소실(484)을 한정하는 것이외에 냉각제/필터(467)는 연소실에서 발생된 연소가스를 냉각시키고 연소입자를 억류시킨다. 냉각제/필터(467)의 외측에는 박판 금속 체망제인 외층(489)이 형성되며 냉각제/필터를 보강하고 팽창을 배제시킨다.
닫힘셸의 원형부(471)를 포위하고 원주방향으로 신장시키는 것은 경사부(490)이고 냉각제/필터(467)를 배치하는 수단으로작용하고 그 변위를 방지한다. 또한 하우징의 외주벽(468)과 냉각제/필터의 외층(489) 사이에 틈(469)을 형성하는 수단으로 작동한다.
연소실(484)에는 고체가스발생물질(466)과 판부재(491)가 장착된다. 가스발 생물질(466)은 연소실 내부의 틈으로 직접 채워지고 점화기(464)에 인접하여 배치된다. 가스발생물질(466)의 변위는 냉각제/필터(467)의 한 단과 셸부(478) 사이의 개방을 밀폐하는 판부재(491)의 원형부(492)에 의해 방지된다. 판부재(491)는 원형부(492) 및 연동되는 원형부(492)로완전하게 형성된 원주벽부(493)를 갖고, 냉각제/필터(467)의 한 단부의 내주표면을 커버한다. 이 판부재(491)는 냉각제/필터의 한 단에서의 단면(494)과 분산셸 원형부(478)의 내표면 사이의 연소가스의 쇼트패스를 차단한다. 쇼트패스를 차단하는 판부재(491)가 제공될 때 하우징으로의 냉각제/필터의 고정은 맞은편에서 단면(495)에서만 필요하다.
하우징의 외주벽(468)과 냉각제/필터(467)의 외층 사이에는 냉각제/필터(467) 근처에 방사단면으로 환상의 가스통로를 제공하는 좁은 틈(409)이 형성된다. 도 16의 에어백용 인플레이터에서, 환상의 방사단면에서 틈(409)의 면적은 분산셸에서가스배출구(477)의 총 개방면적보다 크게 세팅된다. 냉각제/필터 근처에 제공된 스페이서(469)는 연소가스가 냉각제/필터(467)의 전체 면적을 통과하고 가스통로(409')에 대해 흐르고, 이로써 유동의 균일성이 증강되고 냉각제/필터(467)의유효한 사용과 연소가스의 효과적인 냉각과 정화를 보장한다. 이런식으로 냉각되고 제거된 연소가스는 틈(409)을 통과하여 분산셸의 가스배출구(477)에 도달한다. 하우징(463)으로 외부 습기의 유입을 방지하기 위하여 분산셸의 가스배출구(477)는 알루미늄 밀봉용 테이프(496)로 내부에서 밀봉된다.
에어백용 인플레이터는 다음 방법으로 조립한다. 먼저, 닫힘셸(462)을 그 원형부(471)가 바닥으로 하고 점화기(464)가 중심구멍(474)에 장착되게 놓는다. 다 음에 냉각제/필터(467)를 장착하고 고체가스발생물질(466)을 필터 내부에 채운다.다음에 판부재(491)를 가스발생물질(466)상으로 끼워맞춘다. 최종적으로 분산셸의 플랜지부(486)가 닫힘셸의 플랜지부(487)위로 쌓아올려지고 레이저 용접(488)에 의해 용접되어 분산셸(461)과 닫힘셸(462)이 결합된다.
이 구조의 에어백용 인플레이터에서, 센서(도시하지 않음)가 충돌을 감지하면 충돌감지신호가 점화기(464)로 보내지고 활성화되어 연소실(484)내의 가스발생물질(466)을 점화시킨다. 가스발생물질을 연소시켜 고온, 고압의 가스가 발생되고 냉각제/필터(467)의 전면적에 유입되고, 냉각제/필터(467)를 통과하는 동안 연소 오염물 입자가 냉각되고 정화된다. 이런식으로 냉각되고 정화된 연소가스를 좁은 틈(409)을 통과시키고 알루미늄 밀봉용 테이프(496)를 파열시켜, 에어백(도시하지않음)으로 가스배출구(477)를 통하여 흐른다. 다음에 에어백이 팽창되어 충돌로부터 탑승자를 보호하기 위해 탑승자와 경질의 구조물 사이에 쿠션이 형성된다.
도 16 및 도 17의 상기 실시예에서, 분산셸과 닫힘셸이 함께 에어백용 인플레이터를 위한 하우징을 형성하고 바람직하게 1.2-3.0㎜ 두께와 외직경이 45-75㎜, 보다 바람직하게는 50-70㎜인 스테인레스강판으로 제조된다. 분산셸과 닫힘셸은 전자빔 용접, 레이저 용접, TIG 아크 용접 및 돌출 용접 같은 다양한 용접 방법으로 결합될 수 있다. 스테인레스강판 대신에, 니켈도금강판이 분산셸과 닫힘셸의 물질로 사용될 수 있다. 분산셸의 가스배출구는 1.5-4.5㎜의 직경을 가질 수 있고 총 16 내지 24개의 배출구가 원주방향으로 배열될 수 있다. 하우징의 전체 높이(분산셸의 상부표면 내지 닫힘셸의하부표면)도 바람직하게 25-40㎜로 세팅된다.
실시예 6
도 18은 도 16에 나타낸 바와 유사한 에어백용 인플레이터의 다른 실시예를 나타내는데 여기서 분산셸(401')과 닫힘셸(402')은 알루미늄 합금을 주조함으로써 형성된다. 분산셸(401')은 원형부(412'), 원형부(412')로 완전히 형성된 중심 실린더부(416'), 원형부(412')의 외주에 형성된 원주벽부(410'), 및 원주벽부(410')의 자유단에서 형성된 플랜지부(419')를갖고 외향방사로 신장한다. 닫힘셸(402')은 원형부(430'), 원형부(430')의 중심에서 형성된 중심구멍(415'), 원형부(430')의 외주에 형성된 원주벽부(447'), 및 원주벽부(447')의 자유단에서 형성된 플랜지부(420')를 갖고 외향방사로 신장한다. 중심구멍(415')은 중심실린더부(416')의 외주상에 끼워맞춰지고; 분산셸의 플랜지부(419')와 닫힘셸의 플랜지부(420')가 쌓아올려지고 분산셸과 닫힘셸을 결합시키기 위해 421'에서 레이저 용접을 하여 하우징(403')을 형성한다. 도16에 나타낸 인플레이터와 유사하게, 본 실시예의 인플레이터는 냉각제/필터(407')를 갖는 연소실(428'), 및 분산셸(401')로부터 돌출하는 중심 실린더 부재(416')에 의해 한정된 점화장치수용챔버(423')도 포함한다. 좁은 틈(409')이 냉각제/필터(407')와 하우징 사이에 제공된다. 도 16과 동일한 부재에는 동일한 부재번호가 주어지고 그에 대한 설명은 생략한다.
도 18에 나타낸 에어백용 인플레이터에서, 닫힘셸이 분산셸에 대해 레이저-용접되어 하우징을 형성한다. 그러나, 마찰용접도 USP 5,466,420에 개시된 레이저 용접대신에 사용될 수 있다.
실시예 7
도 19는 도 17에 나타낸 바와 유사하게 에어백용 인플레이터의 다른 실시예를 나타내고 여기서 분산셸(461')과 닫힘셸(462')은 알루미늄 합금을 주조함으로써 형성된다. 분산셸(461')은 원형부(478'), 원형부(478')의 외주에 형성된 원주벽부(476'), 및 원주벽부(476')의 자유단에서 형성된 플랜지부(486')를 갖고 외향 방사로 신장된다. 닫힘셸(462')은 원형부(471'), 원형부(478')의 외주에 형성된 원주벽부(472'), 및 원주벽부(472')의 자유단에서 형성된 플랜지부(487')를 갖고 외향 방사로 신장된다. 원형부(471')의 중심에는 중심구멍(474')이 형성되어 점화기(464)의 본체부(480)가 끼워맞춰진다. 점화기(464)의 플랜지부(482)는 닫힘셸의 원형부(471')의 내표면과 연동된다. 분산셸의 플랜지부(486')와 닫힘셸의플랜지부(487')가 겹쳐지고 분산셸(461')과 닫힘셸(462')을 결합시키기 위해 488'에서 레이저 용접되어 하우징(463')을형성한다. 도 17과 동일한 부재에는 동일한 부재번호가 주어지고 그 설명은 생략한다.
실시예 8
도 20은 조수석에 사용된 에어백 장치에 적당한 본 발명의 에어백용 인플레이터의 단면도이다. 도 20의 에어백용 인플레이터는 하우징(504)을 갖고, 이것은 원주 및 축방향으로 배열된 복수의 가스배출구로 형성된 원통형부(501) 및 원통형부(501)의 양단에 제공된 측벽부(502, 503)를 포함한다. 하우징(504)의 중심에는 전화약관(505)이 배열되고 많은 디스크형상조각의 가스발생물질(506)을 가한다. 이것들을 포위하는 것은 냉각제/필터(507)이다. 측벽부(502)중의 하나에는 이동장약(508)과 점화기(509)로 이루어지는 점화장치를 장착한다. 점화장치는 전화약관 (505)에 수용된다. 고정용 볼트(510)가 다른 측벽부(503)에 확보된다. 전화약관(505)은 전화약(508)의 화염을 분사시키는 많은 개구(511)를 갖고 이동장약관의 벽에 걸쳐 균일하게 분포된다. 적어도 가스배출구(500)가 형성되는 범위에서 하우징(504)의 내표면이 알루미늄밀봉용 테이프(524)와 결합된다. 알루미늄 밀봉용 테이프(524)는 가스배출구(500)를 밀봉하여 밀폐시켜 외부 습기가 가스배출구(500)를 통하여 하우징에 유입되는 것을 방지한다.
판부재(512)는 냉각제/필터(507)의 우단에 장착되고 판부재(513)는 좌단에 장착된다. 판부재(512)는 냉각제/필터(507)의우단개구(514)를 밀폐시키는 원형부(515), 및 원형부(515)로 완전히 형성된 원주벽부(517)로 이루어지고 냉각제/필터의내주표면(516)과 연동된다. 원형부(515)는 전화약관(505)의 외주표면상으로 생기는 중심구멍(518)을 갖는다. 판부재(512)와 유사한 판부재(513)는 원형부(521), 원주벽부(522), 및 중심구멍(523)을 갖는다. 전화약관(505)에 의해 방사방향으로 이동하는 것을 차단시키기 때문에 판부재(512, 513)는 에어백용 인플레이터의 조립시 냉각제/필터(507)를 배치하기 위한 수단으로 작용한다. 더욱이, 판부재(512, 513)는 자동차의 진동으로 인한 냉각제/필터(507)의 변위를 방지하기 위한 수단으로 작용하고 또한 에어백용 인플레이터의 작동시 하우징의 내표면(519)과 냉각제/필터사이에서 연소가스의 쇼트패스를 방지하기 위한 쇼트패스 방지 수단으로도 작동한다.
틈(525)은 하우징의 원통형부(501)와 냉각제/필터(507) 사이에 형성되어 냉각제/필터(507) 주위에 방사단면으로 환상인가스통로를 제공한다. 방사의 환상 단 면에서 가스통로의 면적 St는 원통형부에서 가스배출구(500)의 개방면적 S의 합 At보다 크게 세팅된다. 냉각제/필터 주위의 틈(525)은 연소가스를 가스배출구(500)에 대해 냉각제/필터의 전체 면적으로 흐르게 하여 흐름의 증강된 균일성과 냉각제/필터의 유효한 사용과 효과적인 냉각을 실현시키고 연소가스를 정화한다. 이렇게 냉각되고 제거된 연소가스는 원통형부의 가스배출구(500)로 가스통로를 통하여 흐른다.
센서가 충돌을 감지하면 충돌감지신호가 점화기(509)로 보내져 활성화되어 이동장약(508)을 점화시켜 고온의 화염을 발생한다. 화염은 이동장약관(505)의 개구(511)로 분사되어 개구 근처의 가스발생물질(506)을 점화시킨다. 결과로서 가스발생물질(506)이 연소되어 고온, 고압의 가스를 발생시켜 가스가 효과적으로 냉각되고 오염물 입자가 정화되면서 냉각제/필터(507)의 전체 면적을 통과된다. 이렇게 냉각되고 정화된 연소가스는 틈(525)으로 흐르고, 알루미늄 밀봉용 테이프(524)를 파열시키고 에어백(도시하지 않음)으로 가스배출구(500)를 통하여 분사된다. 에어백은 충돌로부터 탑승자를 보호하기 위해 탑승자와 포위된 경질 구조물 사이의 쿠션을 형성시키도록 팽창된다.
도 16 및 도 17의 에어백용 인플레이터에서, 예를들면 고체가스발생물질(406)의 원통조각의 전체 표면적(A)과 분산셸에서가스배출구(411)의 개방 면적의 총 표면적(At) 사이의 비는 20 내지 50g의 가스발생물질을 갖는 A/At=100-300으로 세팅한다. 표면적비의 이 세팅은 가스발생물질의 연소속도를 운전석에서 에어백에 적당한 값으로 조정하고 에어백용 인플레이터에서 가스발생물질이 원하는 시간내에 완전 연소되는 것을 보장한다.
도 20의 에어백용 인플레이터에서, 예를들면, 고체가스발생물질(506)의 원통형 조각의 총 표면적(A)과 원통형부에서 가스배출구(500)의 개방면적의 총 표면적(At) 사이의 비율은 40 내지 120g의 가스발생물질을 갖는 A/At=80-240으로 세팅된다.표면적 비율의 이런 세팅은 가스발생물질의 연소속도를 조수석에서의 에어백에 적당한 값으로 조정하고 에어백용 인플레이터내의 가스발생물질이 원하는 시간내에 완전 연소되는 것을 보장한다. 반대로, 유사구조이더라도 측면충돌 에어백용인플레이터에 대한 적당한 비율은 10 내지 25g의 가스발생물질을 갖는 250-3600이다.
도 35는 조수석에 사용하는데 적당한 에어백 장치를 나타낸다. 본 발명의 에어백 장치는 조수석 에어백 장치에 적당한 인플레이터(80"), 에어백(84"), 모듈케이스(83")내에 부착된 둘다를 갖는다. 더욱이, 쇼크 센서(81)는 제어유니트(82)를 통하여 인플레이터(80")에 연결된다. 도 35에 나타낸 조수석 에어백 장치는 예를들면 자동차의 조수석 계기판에 부착된다.
본 발명의 바람직한 실시예중 하나를 나타내는 도 35의 인플레이터(80")는 도 20에서 상기한 전기적으로 활성화된 인플레이터이다. 그러나, 기계적인 쇼크 센서를 갖는 기계적-활성화된 인플레이터도 인플레이터가 중심축을 따라 신장되는 하우징을 갖는 한에서 사용될 수 있고, 가스는 하우징의 주변 및 축방향의 배출구로 배출된다.
에어백(84)은 나일론(즉, 나일론 66) 또는 폴리에스테르제이고, 탑승자의 안전을 유지하기 위해 충분한 수용능력을 갖는다. 에어백은 모듈케이스(83)의 개구 에 부착되고, 접혀져 모듈케이스(83) 내부로 장착된다.
예를들면 폴리우레탄제인 모듈케이스(83)는 인플레이터(80)와 에어백(84)을 장착하기에 충분한 크기를 갖는다. 패드모듈은 모듈케이스(83)에서 에어백(84)과 인플레이터(80)를 장착시켜 이루어진다. 패드모듈은 예를들면 조수석 계기판에 부착된다.
쇼크 센서(81) 및 제어유니트(82)는 도 8에서 기술된 에어백 장치에 사용된 센서 및 유니트와 동일하다.
에어백 장치에서, 제어유니트(82)는 자동차의 충돌로 인한 쇼크로 발생된 쇼크 센서(81)로부터 신호를 받을 때 연산이 개시된다. 인플레이터(80)는 활성화되어 연산결과에 기초한 연소가스를 발생한다. 인플레이터(80)에 의해 발생된 가스는에어백(84)으로 흐른다. 따라서, 에어백(84)은 모듈케이스(83) 밖으로 팽출하여 탑승자와 계기판 사이에 쇼크를 흡수하는 쿠션이 형성된다.
실시예 9
도 23은 쇼크 감지용 기계적 센서를 사용하는 기계적으로 활성화된 인플레이터를 나타낸다. 도 23에 나타낸 기계적으로활성화된 인플레이터는 운전석에 장착될 때 특히 적당하다.
도 23에 나타낸 기계적으로 활성화된 인플레이터는 주변에서 복수의 가스배출구를 갖는 분산셸(1501), 및 분산셸(1501)에결합되는 중심개구(1513)를 갖는 닫힘셸(1502)을 포함하는 하우징을 갖는다. 양 셸은 플라즈마 용접, 마찰 용접, 돌출 용접, 전자빔 용접, 레이저 용접, 및 TIG 아크 용접 같은 다양한 용접방법으로 함 께 결합될 수 있다. 하우징은 중심개구(1513)와 동심원으로 부착된 원통형 분리벽(1503)에 의해 한정되는 2개의 챔버를 갖는다. 분리벽(1503)은 점화장치수용챔버(1504)와 연소실(1505)을 한정한다. 도 1, 도 7, 도 10, 도 16과 관련한 설명에서, 예를들면 가스발생추진제(1506), 냉각제/필터(1507), 냉각제/필터지지요소(1509), 링(1510), 링형상 판부재(1512), 및 인플레이터의 활성화에 적당한 다른요소가 연소실(1505) 내부에 장착된다. 또한 예를들면 냉각제/필터(1507) 밖의 틈(1514)이 제공되는 것이 가능하다.
도 24에 나타낸 인플레이터에서, 추진제를 점화시키기 위한 점화장치는 기계적으로 쇼크를 감지하고 공이(1551)를 발사하는 기계형 센서(1550); 기계형 센서(1550)로부터 발사된 공이(1551)에 의해 관통됨으로써 점화되고 연소되는 기폭장치(1515); 및 점화된 기폭장치(1515)로부터 화염에 의해 점화되고 연소됨으로써 추진제(1506)를 연소시키는 전화약(1508)을 포함한다. 도 24에 나타낸 점화장치는 하우징의 점화장치수용챔버(1504) 내부에 부착된다. 기폭장치(1515)를 수용하고 고정하기 위한 기폭장치편(1516)은 전화약(1508)과 기계형 센서(1550) 사이에 부착된다. 기폭장치편(1516)은 하우징의 중심축에서 기폭장치(1515)를 부착시켜 분리벽(1503)에 부착된다. 기계형 센서(1550)는 센서(1550)가 쇼크를 감지할때 발사되는 공이(1551)가 기폭장치(1515)를 관통할 수 있을 정도로 챔버(1504) 내부에 배치된다. 기폭장치편(1516)은 기폭장치(1515)가 장착되는 부분과 전화약(1508)이 장착되는 부분을 연결하는 관통부(1517)를 포함한다. 기폭장치(1515)가 습기를 회수하는 것을 방지하기 위해, 밀봉용 테이프(나타나지 않음)가 배출구(1517)를 차단하기 위 해 관통부(1517)의 양단 또는 그중 하나에 부착될 수 있다.
기계적으로 쇼크를 감지하고 공이(1551)를 발사하는 기계형 센서(1550)로서는, 코일스프링(1552)으로 트리거(1553)의 정면캠(1554)에 대해 단일 공이(1551)를 가압하고; 트리거(1553)와 공이(1551)의 결합이 풀릴 정도로 정면캠(1554)에 근접하여 디프레션(1555)을 형성하고; 실린더(1556)에서 볼(1557)을 제공하여 코일스프링(1558)에 의해 위쪽으로 가압하는 홀더(1559)의 전박부(1560)와 볼(1557)이 맞닿도록 구성된 도 25에 나타낸 센서를 사용할 수 있다. 쇼크가 이 기계형 센서(1550)에 가해지면, 볼(1557)은 실린더(1556) 내부에서 아랫방향으로 이동되어 전박부(1560)를 통하여 홀더(1559)를 아래로 이동시킨다. 홀더(1559)의 이동은 트리거(1553)를 회전시키고 트리거(1553)의 정면캠을 공이(1551)로부터 해방시킨다. 이 때문에 코일스프링(1552)에 대해 디프레션(1555)을 통해 공이(1551)가 돌출되어 기폭장치(1515)를 때리게 된다. 이 기계형 센서(1550)의 구조는 간단하고 그 용량과 중량은 2개의 공이를 갖는 기계형 센서와 비교하여 적은데, 이 센서(1550)가 공이용 한 관통 메카니즘만을 사용하기 때문이다.
도 32는 기계적으로 활성화된 인플레이터(380')를 갖는 에어백 장치이다. 도면에 나타낸 에어백 장치는 도 23에 나타낸 기계적으로 활성화된 인플레이터(380'), 및 모듈케이스(383')내에 장착된 에어백(384')을 포함한다.
모듈케이스(383')는 예를들면 폴리우레탄제이고 모듈커버(385')를 포함한다. 에어백(384')과 인플레이터(380')는 모듈케이스(383')내에 부착되어 패드모듈을 형성한다. 패드모듈은 자동차의 핸들(387')에 부착된다.
에어백(384')은 나일론(즉, 나일론 66), 또는 폴리에스테르제이다. 인플레이터(380')의 가스배출구(307')는 에어백(384')의 개구에 의해 포위되고 에어백이 접혀져 인플레이터의 플랜지부(314')에 부착된다.
상기한 기계적으로 활성화되는 인플레이터(380')를 사용하는 에어백 장치에서, 제 8도에 도시된 것과 같은 전기적으로 활성화되는 인플레이터에 필요한 쇼크 감지용 쇼크 센서와 인플레이터 동작관리용 제어유니트와 이들 요소 연결용 하니스는 필요하지 않다.
이 에어백 장치는 인플레이터(380')를 활성화하고 기계형 센서(381')에 의해 자동차의 충돌로 발생된 쇼크를 감지함으로써 가스배출구(307')로부터 연소가스를 분출시킨다. 가스는 에어백(384')으로 흐르고 백을 팽창시킨다. 다음에 백은 모듈커버(385')를 파열시켜 핸들(387')과 탑승자 사이에 쿠션을 형성한다.
실시예 10
도 26은 가스발생추진제(2606)와 냉각제/필터(2607) 사이에 스테인레스강, 알루미늄, 또는 탄소강제인 관통 바스켓(2650)을 갖는 에어백용 인플레이터를 나타낸다. 인플레이터는 복수의 가스 분산구(2611)를 갖는 분산셸(2601)이 다양한 용접방법중 하나에 의해 분산셸(2601)에 결합되는 닫힘셸(2602)을 포함하는 하우징을 갖는다. 하우징은 중심개구(2613)와 동심원으로 배치된 대략적인 원통형 분리벽(2603)으로 한정되는 2개의 챔버를 갖는다. 분리벽(2603)은 점화장치수용챔버(2604)와 연소실(2605)을 한정한다. 도 23-25에서 기술된 예를들면 전화약(2608)과 기계형 센서(2612)를 포함하는 점화장치가 점화장치수용챔버(2604)내에 배치된다. 도 27 및 도 28에 나타낸 관통 바스켓(2650), 가스발생추진제(2606), 냉각제/필터(2607), 냉각제/필터지지요소(2609), 링(2610), 링형상 판부재(2616), 및 인플레이터의 활성화에 적당한 다른요소가 연소실(2605)에 장착된다. 또한 예를들면 냉각제/필터(2607) 밖의 틈(2614)을 제공하는 것이 가능하다.
관통 바스켓(2650)은 대략적으로 원통형 모양이고 주변 및 축방향으로 주변벽부(2652)에 복수의 관통공(2651)을 갖는다.관통공(2651)은 규칙 또는 불규칙중 하나로 소정 간격으로 형성될 수 있다. 더욱이, 관통공(2651)의 크기는 연소가스의흐름에 영향을 주지 않는 범위내에서 자유롭게 조정될 수 있다. 관통 바스켓(2650)은 가스발생추진제(2606)와 냉각제/필터(2607) 사이에 배치되고 냉각제/필터(2607)가 노출되는 전면적을 커버하고, 한편 전면적은 냉각제/필터지지요소(2609)의 방염판부(2615) 밑에 있다. 방염판부(2615)는 8-15㎜의 높이를 갖고, 분리벽에서 최저의 관통공 밑으로 적어도 2㎜연장되어, 예를들면 분리벽의 관통공으로부터의 화염이 냉각제/필터(2607)에 접촉되는 것을 방지한다. 더욱이, 관통 바스켓(2650)은 냉각제/필터(2607) 보다 동일하거나 약간 더 짧은 축 길이를 갖도록 디자인될 수 있어 관통공(2650)이 냉각제/필터지지요소(2609)의 방염판부(2615)의 바깥쪽으로 연장되어 방염판부(2615)와 겹쳐진다.
도 26은 기계형 센서(2612)를 갖는 기계적으로 활성화된 인플레이터내에 제공된 관통 바스켓(2650)을 나타낸다. 그러나관통 바스켓(2650)도 도 1, 도 7, 도 10, 도 16, 도 17, 및 도 19에 나타낸 전기적으로 활성화된 인플레이터에 사용될 수있다.
실시예 11
도 26에 나타낸 에어백용 인플레이터와 유사하게 도 29는 복수의 가스배출구(611')를 갖는 분산셸(601')과 분산셸(601')에 결합되는 닫힘셸(602')을 포함하는 하우징을 갖는 에어백용 인플레이터를 나타낸다. 닫힘셸(602')은 중심개구(613')를갖는다. 하우징은 2개의 챔버, 즉, 점화장치수용챔버(604')와 연소실(605')로 하우징을 한정하는 분리벽(603')을 갖는다.전화약(608')과 도 23에 기술된 기계형 센서(612')를 포함하는 점화장치는 점화장치수용챔버(604')내에 배치된다. 도30, 도 31에 나타낸 관통 바스켓(650') 이외에 인플레이터의 활성화에 적당한 가스발생추진제(606'), 냉각제/필터(607'),링(610'), 링형상판부재(609'), 및 다른 요소가 연소실(605')내에 장착된다. 또한 냉각제/필터(607') 밖의 틈(614')을 제공하는 것이 가능하다. 관통 바스켓(650)은 스테인레스강, 알루미늄, 또는 탄소강제이다.
본 실시예에서, 가스발생추진제(606')와 냉각제/필터(607') 사이에 배치된 관통 바스켓(650')은 도 26에 나타낸 관통 바스켓(2650)과는 상이한 형상을 갖는다. 도 30 및 도 31에 나타낸 관통 바스켓(650')은 복수의 관통공(651')을 갖는 주변벽(652'), 및 주변벽(652')의 상개구에 형성된 대략 편평한 원형캡부(653')를 포함한다. 캡부(653')는 하우징의 상원형부(616')의 내표면과 연동될 정도로 형성될 수 있다. 이 구체적인 실시예는 점화장치수용챔버(604')를 한정하기 위해분산셸(601')에 부착된 원통형 분리벽(603')을 갖기 때문에 관통 바스켓(650')의 캡부(653')는 분리벽(603')을 삽입하기위해 그 중심부분에 개구(654')를 갖는다.
본 실시예의 관통 바스켓(650')에서, 관통공(651')은 방사상으로 분리벽 (603')중의 관통공(617')에 대립되는 부분 이외의주변벽(652') 부분에 형성된다. 한편 바스켓(650')은 전화약(608')의 연소로 인한 관통공(617')에서의 화염분출로부터냉각제/필터(607')를 보호할 수 있다. 더욱이, 화염이 가스발생추진제(606')에 충분히 도달할 정도로 화염을 편향시키기위해 관통 바스켓(650')의 주변벽(652')중의 관통공(651')은 분리벽(603')의 관통공(617')으로부터 화염에 노출된 이외의부분에 형성된다. 바람직하게 관통공(651')은 분리벽(603')의 화염분출구 보다 적어도 2㎜ 밑으로 주변벽(652')의 부분에규칙적인 간격으로 형성된다. 결과로, 관통 바스켓(650')의 상부, 보다 구체적으로 관통공(651')위의 부분은 냉각제/필터(607')에 대해 분출하는 이동장약(608')의 화염으로부터 냉각제/필터(607')를 보호하는 냉각제/필터 보호기능, 화염이 가스발생추진제(606')에 충분히 도달할 정도로 화염을 편향시키는 연소강화기능도 갖는다. 도 26-28에 나타낸 관통 바스켓의 경우에, 관통공(651')의 크기는 유사방법으로 조정될 수 있다.
도 29는 기계형 센서(612')를 갖는 기계적으로 활성화된 인플레이터내에 제공된 관통 바스켓(650')을 나타낸다. 그러나,관통 바스켓(650')은 도 1, 도 7, 도 10, 도 16, 도 17 및 도 19에 나타낸 전기적으로 활성화된 인플레이터에도 사용될수 있다.
실시예 12
도 33에 나타낸 에어백용 인플레이터는 2 이상의 층으로 이루어지는 냉각제/필터(750)가 하우징내에 장착되는 것을 특징으로 한다. 하우징은 2개의 챔버, 즉 점화장치수용챔버(704) 및 연소실(705)로 하우징을 한정하는 분리벽(703)을 갖는 다.도 23에 나타낸 이동장약(708)과 기계형 센서(715)를 포함하는 점화장치는 점화장치수용챔버(704)내에 부착된다. 도 34에나타낸 2 이상의 층을 갖는 냉각제/필터(750) 이외에 인플레이터의 활성화에 적당한 가스발생추진제(706), 냉각제/필터지지요소(709), 링(710), 판부재(712), 및 다른 요소가 연소실(705)에 장착된다. 또한, 예를들면 냉각제/필터(750) 밖의틈(714)을 제공하는 것이 가능하다.
2 이상의 층으로 이루어지는 냉각제/필터(750)는 상이한 밀도 또는 상이한 물질을 갖는 내층(751) 및 외층(752)을 형성하고 방사방향으로 겹쳐지게 함으로써 구성될 수 있다. 상이한 밀도를 갖는 층으로 냉각제/필터(750)가 이루어질 때 내층(751)은 거친(coarse) 금속체망으로 형성될 수 있고 외층(752)은 미세한 금속체망으로 형성될 수 있다. 내층(751)에 사용된 거친 금속체망을 위해서 주형에서 압축시키는 환상의 금속체망층이 사용될 수 있다.
도 33에 나타낸 본 실시예에서, 상기한 냉각제/필터구조는 기계형 센서(715)를 갖는 기계적으로 활성화된 인플레이터에장착되었다. 그러나, 그런 냉각제/필터는 도 1, 도 7, 도 10, 도 16, 도 17, 및 도 19에 나타낸 전기적으로 활성화된인플레이터도 장착되었다.
실시예 13
도 36에 나타낸 본 실시예의 에어백용 인플레이터는 도 26에 나타낸 에어백용 인플레이터와 유사하다. 본 실시예의 인플레이터는 가스발생추진제(806)와 냉각제/필터(807) 사이에 도 37 및 도 38에 나타낸 관통 바스켓(850)을 갖는다.이 인플레이터는 관통 바스켓(850)이 전기적으로 활성화된 인플레이터에 사용되는 점에서 도 26의 인플레이터와 상이하다.
인플레이터는 복수의 가스배출구(811)를 갖는 분산셸(801)과 다양한 용접방법중 하나로 분산셸(801)에 결합되는 닫힘셸(802)을 포함하는 하우징을 갖는다. 하우징은 중심개구(813)와 동심원으로 부착된 대략적인 원통형 분리벽(803)으로 한정되는 2개의 챔버를 갖는다.분리벽(803)은 점화장치수용챔버(804)와 연소실(805)을 한정한다.다른 도면에 나타낸 이동장약(808)과 점화기(821)를 포함하는 점화장치는 점화장치수용챔버(804)내에 배치된다.도 37 및 도 38에 나타낸 관통 바스켓(850), 인플레이터의 활성화에 적당한 가스발생추진제(806), 냉각제/필터(807), 냉각제/필터지지요소(809), 링(810), 판부재(816), 및 다른 요소가 연소실(805)내에 장착된다. 또한 냉각제/필터(807) 밖의 틈(814)이 제공되는 것이 가능하다.
관통 바스켓(850)은 대략적으로 원통형 모양이고, 주변 및 축방향으로 주변벽 표면(852)에 복수의 관통공(851)을 갖는다.관통공(851)은 규칙적 또는 불규칙적중 하나로 소정간격으로 형성될 수 있다.더욱이, 관통공(851)의 크기는 연소가스가통과하는 흐름에 영향을 주지않는 범위내에서 자유롭게 조정될 수 있다. 관통 바스켓(850)은 가스발생추진제(806)와 냉각제/필터(807) 사이에 배치되고 냉각제/필터(807)가 노출되는 전면적을 커버하는데 전면적이 냉각제/필터지지요소(809)의 방염판부(815) 밑에 있다. 더욱이, 관통 바스켓(850)은 냉각제/필터(807) 보다 약간 짧거나 동일한 축길이를 갖도록 디자인되어 관통 바스켓(850)이 냉각제/필터지지요소(809)의 방염판부(815) 밖으로 연장될 수 있어 방염판부(815)와 겹쳐진다.
또한 관통 바스켓(850)은 도 26에 나타낸 기계적으로 활성화된 인플레이터에 도 사용될 수 있다.
실시예 14
도 39에 나타낸 본 실시예의 에어백용 인플레이터는 도 29에 나타낸 에어백용 인플레이터와 유사하다. 본 실시예의 인플레이터는 가스발생추진제(806')와 냉각제/필터(807') 사이에 도 40 및 도 41에 나타낸 관통 바스켓(850')을 갖는다. 이인플레이터는 관통 바스켓(850')이 전기적으로 활성화된 인플레이터에 사용되는 점에서 도 29의 인플레이터와 상이하다.
도 36에 나타낸 에어백용 인플레이터와 유사하게, 본 실시예의 인플레이터는 복수의 가스분산구(811')를 갖는 분산셸(801')과 분산셸(801')에 결합된 닫힘셸(802')을 포함하는 하우징을 갖는다. 닫힘셸(802')은 중심개구(813')를 갖는다.하우징은 2개의 챔버, 즉 점화장치수용챔버(804')와 연소실(805')로 하우징을 한정하는 분리벽(803')을 갖는다. 다른도면에 나타낸 전화약(808')과 점화기(812')를 포함하는 점화장치는 점화장치수용챔버(804') 내부에 배치된다. 도 40 및 도 41에 나타낸 관통 바스켓(850') 이외에 인플레이터의 활성화에 적당한 가스발생추진제(806'), 냉각제/필터(807'),링(810'), 링형상 판부재(809'), 및 다른 요소가 연소실(805')에 장착된다. 또한 냉각제/필터(807') 밖의 틈(814')이 제공되는 것이 가능하다.
본 실시예에서, 가스발생추진제(806')와 냉각제/필터(860') 사이에 배치된 관통 바스켓(850')은 도 36에 나타낸 관통 바스켓(850)과는 상이한 형상을 갖는다. 도 40 및 도 41에 나타낸 관통 바스켓(850')은 복수의 관통공(851')을 갖는 주변벽 (852'), 및 주변벽(852')의 상위개구에 형성된 대략적으로 편평한 원형캡부(853')를 포함한다. 캡부(853')는 하우징의 상위 원형부(816')의 내표면과 연동되게 형성될 수 있다. 이 구체적인 실시예가 점화장치수용챔버(804')를 한정하는 분산셸(801')에 부착된 원통형 분리벽(803')을 갖기 때문에 관통 바스켓(850')의 캡부(853')는 분리벽(803')을 삽입하기 위해중심부분에 개구(854')를 갖는다.
본 실시예의 관통 바스켓(850')에서, 관통공(851')은 방사상으로 분리벽(852')의 관통공(817')에 대립되는 부분 이외의주변벽(852') 부분에 형성된다. 한편, 바스켓(850')은 이동장약(808')의 연소로 인해 관통공(817')에서 분출하는 화염으로부터 냉각제/필터(807')를 보호할 수 있다. 더욱이, 화염이 가스발생추진제(806')에 충분히 도달되게 화염을 편향시키기 위해 관통바스켓(850')의 주변벽(852')의 관통공(851')이 분리벽(803')의 관통공(817)으로부터 화염에 노출된 이외의부분에 형성된다. 바람직하게, 관통공(851')은 분리벽(803')의 화염분출구 밑으로 주변벽(852')의 부분에 규칙적인 간격으로 형성된다. 결과로 관통공(850')의 상부, 보다 구체적으로 관통공(851')위의 부분은 냉각제/필터(807')에 대해 분출하는 이동장약(808')의 화염으로부터 냉각제/필터(807')를 보호하는 냉각제/필터보호기능, 화염이 가스발생추진제(806')에 충분히 도달될 정도로 화염을 편향시키는 연소강화기능도 갖는다. 도 37-38에 나타낸 관통 바스켓의 경우에서,관통공(851')의 크기는 유사방법으로 조정될 수 있다.
또한 관통공(850')은 도 29에 나타낸 기계적으로 활성화된 인플레이터에 사용될 수 있다.
실시예 15
도 33에 나타낸 에어백용 인플레이터와 유사한 도 42에 나타낸 에어백용 인플레이터는 2 이상의 층으로 이루어지는 냉각제/필터(750')와 하우징에 장착되는 것을 특징으로 한다. 이 인플레이터는 2 이상의 층을 갖는 냉각제/필터(750')가 전기적으로 활성화된 인플레이터에 사용되는 점에서 도 33의 인플레이터와 상이하다.
본 실시예의 인플레이터는 복수의 가스분산구(711')를 갖는 분산셸(701'), 및 분산셸(801')에 결합된 닫힘셸(702')을 포함한다. 또한 하우징은 2개의 챔버, 즉 점화장치수용챔버(704')와 연소실(705')로 하우징을 한정하는 분리벽(703')을 갖는다.다른 도면에 나타낸 이동장약(708')과 점화기(715')를 포함하는 점화장치는 점화장치수용챔버(704')내에 배치된다.도 43에 나타낸 2 이상의 층을 갖는 냉각제/필터(750') 이외에 인플레이터의 활성화에 적당한 가스발생추진제(706'), 냉각제/필터지지요소(807'), 링(710'), 판부재(712'), 및 다른 요소가 연소실(705')에 장착된다. 또한 냉각제/필터(750')밖의 틈(714')이 제공되는 것이 가능하다.
*2 이상의 층으로 이루어지는 냉각제/필터(750')는 상이한 밀도 또는 상이한 물질을 갖는 내층(751')과 외층(752')을 형성하고 이들을 방사방향으로 겹쳐지게 함으로써 구성될 수 있다. 상이한 밀도를 갖는 층으로 냉각제/필터(750')가 구성될때 내층(751')은 거친 금속체망으로 형성될 수 있고 외층(752')은 미세한 금속체망으로 형성될 수 있다. 내층(751')에사용된 거친 금속체망을 위해서, 주형에서 압축시킴으로써 형성되는 도 2-6에 나타낸 환상의 금속 체망층이 사용될 수있다.
또한 냉각제/필터(750')는 도 33에 나타낸 기계적으로 활성화된 인플레이터에도 사용될 수 있다.
비아지드계 가스발생물질
종래의 아지드계 가스발생물질은 350℃의 분해개시온도와 1500의 K°연소온도를 가져 통상의 점화기 단독으로는 불안정한점화를 초래할 것이다. 점화가 되더라도 가스발생물질이 완전한 성능을 나타내기 위한 만족스런 상태에서 연소되지 않는다. 따라서 전화약(B/KNO3)이 사용되는데, 점화기에 의해 점화되어 가스발생물질을 만족스럽게 점화시키고 연소시키는데 충분한 에너지를 발생시킨다.
인플레이터의 가스발생물질로서 비아지드계 물질의 사용으로 330℃ 이하의 분해개시온도, 2000K°이상의 연소온도 및 우수한 점화와 연소특성을 갖는 비아지드계 물질의 사용으로 종래의 에어백용 인플레이터에 필요한 전화약을 불필요하게 한다는 것을 발견하였다. 분해개시온도는 바람직하게 310℃ 이하이다.
이 에어백용 인플레이터에 사용된 비아지드계 가스발생물질은 다양하게 종래에 제안된 물질로부터 선택될 수 있는데: 주성분으로서 테트라졸, 트리아졸 및 그것의 금속염 같은 유기질소화합물 - 및 알칼리금속 니트레이트 같은 산소함유 산화제를 갖는 화합물; 및 연료와 질소원으로 트리아미노구아니딘 니트레이트, 카보히드라지드 및 니트로구아니딘 및 산화제로서 알칼리금속이나 알칼리토금속의 니트레이트, 클로레이트 및 퍼클로레이트를 사용하는 화합물을 포함한다. 본 발명의 가스발생물질은 여기에 제한되지는 않지만 연소속도, 무독성 및 연소온도같은 필요조건에 따라 요구되는 다른 물질로부터 선택될 수 있다. 가스발생물질은 펠렛, 웨이퍼, 중공 실린더, 다공체 및 디스크 같은 적당한 형상으로 형성될 수 있다.
가스발생물질이 점화기에 의해 점화될 때 가스발생물질의 표면적이 클수록 점화가 용이해진다. 따라서 가스발생물질은 공동실린더 및 다공체 같은 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
에어백용 인플레이터의 하우징의 내부피는 바람직하게 65 내지 115㏄의 범위에 있지만 60 내지 130㏄일 수 있다. 고체가스발생물질의 충전양은 운전석 에어백에 대해 바람직하게 30 내지 40g의 범위이지만 20 내지 50g일 수 있다.
자동차 에어백용 인플레이터가 70㎏/㎠의 압력하에서 5 내지 30㎜/초의 선연소속도를 갖는 비아지드계 가스발생물질을 사용할 때, 모든 가스발생물질이 운전석 에어백에 대해서는 40 내지 60m초, 조수석 에어백에 대해서는 50 내지 80m초, 및 측면충돌용 에어백에 대해서는 5 내지 15m초 내에서 완전히 연소되는 것이 요구된다. 가스발생물질의 연소를 조절하기 위해서, 적당한 세팅이 A/At 비로 이루어지는데 A는 가스발생물질의 총 표면적이고 At는 분산셸내의 가스배출구의 총 면적이다. 이 A/At 비율은 다음과 같이 세팅한다:
운전석 에어백에 대해서는, 20 내지 50g의 가스발생물질을 위해 A/At = 100-300;
조수석 에어백에 대해서는, 40 내지 120g의 가스발생물질을 위해 A/At = 80-240;
측면충돌용 에어백에 대해서는, 10 내지 25g의 가스발생물질을 위해 A/At = 250-3600.
A/At 비가 각 에어백의 최대값 이상이면 에어백용 인플레이터내의 압력이 과하게 증가되어 가스발생물질의 연소속도가 너무 커지게 된다. 이 비가 최소값 이하이면, 에어백용 인플레이터내의 압력이 충분히 증가되지 않아 연소속도가 너무 작게 된다. 어느 경우든 연소시간은 원하는 범위밖에 있고 그런 연소시간을 갖는 에어백용 인플레이터는 사용할 수 없다.
원하는 연소시간내에 완전한 연소를 이루기 위해서는 가스발생물질의 각 조각이 0.01 내지 2.5, 보다 바람직하게는 0.01내지 1.0㎜의 최소두께를 갖는 것이 바람직하다.
실험을 4가지 종류의 가스발생물질을 사용하여 실행하는데 전화약을 사용하지 않는 점화기에 의해 점화되었다. 실험결과는 표 1에 나타낸다. 점화기는 Zpp(지르코늄/칼륨 퍼클로레이트의 혼합물)를 사용하고 1250 psi의 출력을 갖는다.연소율은 중량%이다. NQ는 고비중 니트로구아니딘이다.
가스발생물질의 연소 연소율
실시예 1 NQ/Sr(NO3)2 55/45
실시예 2 NQ/S(NO3)2/산성점토 /CMC-Na 35.4/49.6/5/10
비교예 1 NaN3/CuO 61/39
비교예 2 NQ/CuO 26/74
분해개시온도 연소온도 점화
실시예 1 200℃ 2362℃ 예
실시예 2 210℃ 2270℃ 예
비교예 1 350℃ 1148℃ 아니오
비교예 2 200℃ 1253℃ 아니오
실시예 1 및 실시예 2에서 가스발생물질은 전화약을 사용하지 않고 점화기에 의해 점화되었다.
비교예 1에서는 분해개시온도가 높고 연소온도는 너무 낮기 때문에 가스발생물질은 전화약없이 점화되지 못했다.
비교예 2에서는 연소온도는 낮지만 분해개시온도가 낮기 때문에 가스발생물질은 전화약없이 점화되지 못했다.
연소입자가 인플레이터에 부착된 에어백을 연소시키는 경향 때문에 인플레이터 하우징의 배출(분산)구로부터 가스와 배출된 연소입자량을 제한하는 것이 바람직하다. 입자의 최적 범위는 2g을 넘지 않는다. 가스의 연소온도 그 자체는 에어백 손상을 방지하기 위한 크리티칼 팩터가 아니라는 것을 주목해야 한다.
본 발명의 냉각제/필터는 에어백용 인플레이터가 작동했을 때 가스발생물질의 연소로 발생된 가스의 통상량에 함유된 연소입자가 2g 이하, 바람직하게는 1g 이하, 보다 바람직하게는 0.7g 이하가 되게 작동해야 한다. 발생된 가스의 통상량은 사용할 때 매우 다양해질 수 있지만 자동차의 운전석에 대해서는 에어백용 에어백 인플레이터의 경우에 0.5 내지 1.5몰이고 조수석에 대해서는 에어백용 에어백 인플레이터의 경우에 1.5 내지 5몰일 것이다. 본 발명의 에어백용 에어백 인플레이터에서, 발생가스에 함유된 연소입자량은 발생가스량과는 무관하게 상기한 소정값으로 제한되어야 한다.그러나 비아지드계 가스발생물질에 의해 발생된 가스의 고 연소온도와 더불어 고 팽창부피 때문에 가스의 필요한 몰수가 감소된다. 따라서 추진제가 덜 필요하면 보다 소형의 인플레이터가 가능하게 제조된다.
그런 냉각제/필터의 벌크밀도는 3.0 내지 5.0g/㎤이고 바람직하게는 3.5 내지 4.5g/㎤이다.
금속체망의 재질은 스테인레스강일 것이다. 스테인레스강으로서, SUS304, SUS310S, SUS316(JIS 하에서 명시됨)등을 사용할 수 있다. SUS304(18Cr-8Ni-0.06C)가 우수한 내식성을 나타내는 오스테나이트계 스테인레스강이다.
전체 주변벽에 형성된 많은 관통공을 갖는 보강링은 냉각제/필터의 외측 및 내측중 하나 또는 둘다에 끼워맞춰질 수 있지만 꼭 사용할 필요는 없다.
본 발명의 인플레이터는 비아지드계 유기질소화합물의 가스발생물질을 사용한다. 비아지드계 가스발생물질은 적어도 유기질소화합물, 산화제 및 슬래그 형성제로 이루어진다. 가스발생물질은 원하는 형상으로 성형될 때 결합제와 혼합할 수 있다.
유기질소화합물로서, 트리아졸 유도체, 테트라졸 유도체, 구아니딘 유도체, 아조디카본아미드 유도체, 및 히드라진 유도체로 이루어지는 군에서 선택된 화합물, 또는 그것의 혼합물을 사용할 수 있다.
구체적인 예로는 5-옥소-1,2,4-트리아졸, 테트라졸, 5-아미노테트라졸, 5,5'-비-1H-테트라졸, 구아니딘, 니트로구아니딘,시아노구아니딘, 트리아미노구아니딘니트레이트, 구아니딘니트레이트, 구아니딘카보네이트, 비우레트, 아조디카본아미드,카보히드라지드, 카보히드라지드니트레이트 착체, 디히드라지드 옥살레이트, 히드라진 니트레이트 착체 등을 포함한다.이들 중에서 니트로구아니딘과 시아노구아니딘이 바람직하고, 니트로구아니딘이 분자중에 최소의 탄소원자를 가져 가장바람직하다. 니트로구아니딘은 저비중량을 갖는 침상 결정형 니트로구아니딘 및 고비중량을 갖는 괴상 결정형 니트로구아니딘을 포함하고 둘다 사용될 수 있다. 그러나 고비중량을 갖는 니트로구아니딘이 소량의 물 존재에서 제조시의 안전성과취급용이성의 관점에서 바람직하다.
화합물은 분자식중에서 산화될 탄소원자, 수소원자 및 다른 원소수에 의존하여 다양해질 수 있지만 통상 25 내지 60중량%, 바람직하게는 30 내지 40중량%의 농도로 사용된다. CO의 미량 농도는 화합물 양이 이론적인 완전산화 필요량보다많으면 발생가스에서 증가되고 NOx의 미량 농도는 화합물 양이 이론적인 완전산화 필요량보다 작거나 동일하면 발생가스에서 증가되는데 절대값은 사용되는 산화제의 종류에 의존하여 변경될 수 있다. 가장 바람직한 범위는 최적균형이 둘사이에서 유지된 것이다.
다양한 산화제가 알칼리금속이나 알칼리 토금속류의 양이온을 함유하는 적어도 니트레이트에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 사용량은 상기한 CO와 NOx의 농도의 관점에서 40 내지 65중량%, 특히 45 내지 60중량%이지만 절대값은 가스발생화합물의 종류와 양에 따라 상이할 수 있다.
또한 에어백용 인플레이터의 분야에 많이 사용되는 니트리트와 퍼클로레이트같은 산화제도 사용될 수 있다. 그러나 산소원자수가 니트레이트와 비교하여 니트리트 분자에서 감소되고 백 밖으로 방출되는 경향인 미세분말성 미스트가 감소량으로 형성되는 점에서 니트레이트가 바람직하다.
슬래그 형성제는 액체에서 고체로 가스발생물질 조성중의 산화제 성분의 분해로 형성된 알칼리금속이나 알칼리토금속류의산화물을 변형시키는 작용으로 냉각제/필터 연소실내로 한정하기 위해서 더 냉각제/필터를 허용하여 인플레이터 밖으로미스트 형태로 방출되지 않을 것이다. 냉각제/필터는 슬래그 형성제와 분말성 잔사의 혼합을 차단하여 냉각시키고 냉각제/필터를 통과할 수 없는 입경으로 만들게 한다. 이것은 종래의 필터구조에 대한 필요성을 제거하는 상호작용이다. 최적의 슬래그 형성제는 금속 성분에 의존하여 선택될 수 있다. 슬래그 형성제의 예는 벤토나이트와 카올린 같은 주성분으로 알루미노실리케이트 함유 천연산 점토, 합성 마이카, 합성 카올리나이트 및 합성 스멕타이트 같은 인공 점토, 및 수화된 마그네슘 실리케이트 광물인 탈크를 포함한다. 이들중 어떤 것은 슬래그 형성제로 사용될 수 있다. 슬래그 형성제의바람직한 예는 산성점토이다.
질산칼슘에서 발생된 산화칼슘, 점토의 주성분이 되는 산화 알루미늄과 산화규소의 3가지 성분의 산화물의 혼합물을 연소율에 의존하여 1350℃ 내지 1450℃의 융점과 1350℃ 내지 1550℃의 온도범위에 걸쳐 약 3.1 포이즈 내지 약 1000 포이즈의 점도를 나타낸다. 이들 성질을 이용하여 슬래그 형성능이 가스발생물질 조성의 혼합 연소율에 의존하여 나타난다.
슬래그 형성제는 1 내지 20중량%, 바람직하게는 3 내지 7중량%의 양으로 사용될 수 있다. 너무 많은 양을 사용하면 선연소속도가 감소되어 가스발생효율이 감소된다.너무 적은 양을 사용하면 슬래그 형성능이 충분할 정도로 나타나지 않는다.
결합제는 가스발생물질 조성의 원하는 성형체를 얻기 위해 필요하다. 어떤 결합제는 조성물의 연소행동에 역효과가 없는물과 용매의 존재에서 점도를 나타내는데 제공될 수 있다. 결합제의 예로는 카르복시메틸셀룰로스의 금속염, 히드록시에틸셀룰로스, 셀룰로스아세테이트, 셀룰로스프로피오네이트, 셀룰로스아세테이트 부티레이트, 니트로셀룰로스, 전분 등 같은 다당류 유도체를 포함한다. 그러나, 이들 중에서 수용성 결합제가 제조시의 안전성과 취급용이성의 관점에서 바람직하다. 카르복시메틸셀룰로스의 금속염, 특히 나트륨염이 바람직하게 예시될 수 있다.
결합제는 3 내지 12중량%, 보다 바람직하게는 4 내지 12중량%의 양으로 사용된다. 결합제가 다량으로 사용되면 성형체는증가된 파열강도를 나타낸다. 조성물 중의 탄소원자와 수소원자의 수는 결합제 양의 증가에 따라 증가되어 탄소의 불완전한 연소생성물인 CO 가스의 미량농도가 증가되며 발생가스의 질을 저하시킨다. 결합제가 12중량% 이상의 양으로 사용되면, 특히 산화제가 상대적으로 증가된 비율에서 사용되어야 하며 가스발생화합물의 비율이 상대적으로 감소되어 실용적인인플레이터 시스템 제조가 어려워진다.
더욱이, 카르복시메틸셀룰로스의 나트륨염의 부차적인 효과는 성형체가 물을 사용하여 제조될 때 분자경의 미세형태로 나타나는 니트레이트와의 금속효과반응으로 형성된 질산 나트륨이 산화제인 니트레이트, 특히 고 분해온도를 갖는 질산 스트론튬의 분해온도를 저온도쪽으로 이동시켜 연소성 증강에 기여하는 것이다.
따라서 본 발명을 실제로 사용하기 위한 바람직한 가스발생물질 조성은:
(a) 약 25 내지 60중량%, 바람직하게는 30 내지 40중량%의 니트로구아니딘;
(b) 약 40 내지 65중량%, 바람직하게는 45 내지 65중량%의 산화제;
(c) 약 1 내지 20중량%, 바람직하게는 3 내지 7중량%의 슬래그 형성제; 및
(d) 약 3 내지 12중량%, 바람직하게는 4 내지 12중량%의 결합제로 이루어지고, 특히 바람직하게는:
(a) 약 30 내지 40중량%의 니트로구아니딘;
(b) 약 40 내지 65중량%의 질산스트론튬;
(c) 약 3 내지 7중량%의 산성점토; 및
(d) 약 4 내지 12중량%의 카르복시메틸셀룰로스의 나트륨염으로 이루어진다.
본 발명에 따라서 다음으로 이루어지는 에어백용 가스발생물질의 성형체를 제공한다:
(a) 약 25 내지 60중량%의 니트로구아니딘;
(b) 약 40 내지 65중량%의 산화제;
(c) 약 1 내지 20중량%의 슬래그 형성제; 및
(d) 약 3 내지 12중량%의 결합제.
유기질소화합물로서 디시안디아미드도 바람직하게 사용될 수 있다.
가스발생물질 조성물은 산화제나 첨가제의 적당한 조합에 의해 산소균형이 가장 바람직하게 0 근처에서 일어나는 양으로유기질소화합물을 함유하지만 유기질소화합물의 양은 질소화합물의 원자수와 분자량 및 산화제와 첨가제에 의존하여 다양할 수 있다. 최적의 조성인 성형체는 발생되는 CO와 NOx의 미량농도에 의존하여 정측이나 부측에 대해 산소균형을 조정함으로써 얻을 수 있다. 예를들어 디시안디아미드를 사용할 때의 양은 바람직하게 8 내지 20중량%일 것이다.
본 발명에 사용된 산소함유 산화제는 에어백용 가스발생물질의 분야에서 널리 공지된 것일 것이다. 그러나, 산화제의 잔사가 기본적으로 액체 또는 기체형태를 나타내고 고용융 물질을 형성하는 산화제를 사용하는 것이 바람직하므로 냉각제/필터에 열적부하를 지우지 않을 것이다.
예를들면, 질산칼륨이 가스발생물질에 일반적으로 사용되는 산화제이다. 그러나 질산칼륨은 냉각제/필터에 열적부하된점에서 바람직하지 않은데 연소후의 주요입자가 산화칼륨 또는 탄산칼륨이기 때문에 산화칼륨은 약 350℃에서 과산화칼륨과 금속칼륨으로 분해되고 과산화칼륨은 763℃의 융점을 나타내어 에어백용 인플레이터가 작동되는 상태에서 액체 또는기체형태를 나타낸다.
본 발명에 바람직하게 사용된 산화제는 질산스트론튬일 수 있다. 질산스트론튬의 연소후 입자는 2430℃의 융점을 갖는 산화스트론튬인데, 에어백용 인플레이터가 작동된 상태에서조차 대부분 고체형태로 잔류한다.
유기질소화합물을 완전히 연소시키기 위한 충분량으로 사용되는 본 발명에서 사용된 산화제 양에는 특별한 제한은 없다.양은 선연소속도와 발생된 열의 양을 제어함으로써 적당히 변경될 수 있다. 질산스트론튬이 디시안디아미드에 대한 산화제로 사용될 때 11.5 내지 55중량%의 양이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 가스발생물질 조성은 8 내지 20중량%의 디시안디아미드, 11.5 내지 55중량%의 질산스트론튬, 24.5 내지 80중량%의 산화구리, 및 0.5 내지 8중량%의 카르복시메틸셀룰로스의 나트륨염을 함유한다. 그러나, 본 발명은 8 내지20중량%의 디시안디아미드, 11.5 내지 55중량%의 질산스트론튬, 24.5 내지 80중량%의 산화구리, 및 0.5 내지 8중량%의 카르복시메틸셀룰로스의 나트륨염을 함유하는 가스발생물질을 더 제공한다.
니트로구아니딘:Sr(NO3)2:카르복시메틸셀룰로스:산성점토 = 35.4:49.6:10:5의 중량%로 니트로구아니딘, Sr(NO3)2, 카르복시메틸셀룰로스, 및 산성점토로 이루어지는 비아지드계 고체가스발생물질이 탱크내의 본 발명의 에어백용 인플레이터에서점화되어 가스를 발생시켰다. 에어백용 인플레이터에서 발생된 가스는 아세톤으로 세척된 탱크에 함유되어 가스내에 잔류하는 연소입자의 양을 측정하기 위해 그 탱크로 인플레이터의 가스배출구를 통하여 배출된 가스내에 함유된 연소입자를포집하였다.
결과로서 에어백용 인플레이터의 배출구를 통해 배출된 가스양은 1몰이었고 0.3g의 연소입자가 그안에 함유되었다.
유사한 시험으로 탑승자측 에어백에 대해 본 발명의 에어백용 인플레이터는 0.6g의 연소입자를 함유하는 4몰의 양으로 가스를 발생시켰다.
양자의 이들 시험은 2g 이하의 입자 생성을 나타내고 그런 결과는 에어백에 대한 입자손상을 배제한다.
추가의 작동 파라미터
비아지드계 가스발생물질을 안정하게 연소시키기 위해서는 에어백용 인플레이터 내부에 적어도 100㎏/㎠ 이상일 때 에어백용 인플레이터의 하우징은 과잉의 큰 강도를 갖도록 요구되어 에어백용 인플레이터의 크기와 중량을 감소시키는 것이어렵다는 것이 본 발명자들에 의해 발견되었다.
더욱이, 본 발명자는 배출지연파열판 등에 의해 인플레이터의 최대내압에서 압력제어의 필요성이 없고 작은 하우징(120㏄이하의 내부피를 갖는)이 100 내지 300㎏/㎠의 범위에서 최대내압과 0.50 내지 2.50㎠/mol의 범위에서 개구/가스발생의총 면적을 갖는다면 에어백을 팽창시키기 위한 바람직한 출력곡선이 얻어질 수 있다는 것을 알았다.
즉, 본 발명은 하우징내에 가스발생물질을 수용하고 복수의 개구를 가져 가스발생물질의 연소로부터 발생된 가스를 에어백으로 흐르게 하는 에어백용 인플레이터를 제공하는 것이다. 이 에어백용 인플레이터는 발생가스의 단위부피당 개구의총면적이 0.50 내지 2.50㎠/mol이고 에어백용 인플레이터의 작동시 최대내압이 100 내지 300㎏/㎠인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 각각의 개구는 바람직하게 3 내지 4.5㎜의 원상당 직경(equivalent circle diameter)을 갖는다. 원상당 직경이란 말은 개구가 진원 이외에도 원에 근사한 형상을 갖을 수 있기 때문에 직경대신에 사용된다. 이것은 당해 개구와 동일한 면적을 갖는 진원의 직경을 나타낸다. 2㎜ 이하의 개구의 원상당 직경에 대해서, 발생가스의 단위부피당 개구의 총면적이 2.50㎠/mol 이하이더라도 개구의 출구에 위치된 에어백 부품들은-개구가 하우징의 디퓨저의 가스배출구인 경우의 에어백 또는 개구가 하우징의 내부에 있는 연소실벽에 있는 경우의 냉각제/필터- 손상될 것이다. 이 손상을 방지하기 위해 개구수를 시키면 제조가가 증가된다.
본 발명에서, 비아지드계 가스발생물질을 선택하고 개구의 직경과 갯수를 120㏄ 이하의 내부피를 갖는 작은 하우징에서 최대내압이 100 내지300㎏/㎠, 바람직하게는 130 내지 180㎏/㎠의 범위로 제어되고 발생가스의 단위부피당 개구의 총면적이 0.50 내지 2.50㎠/mol, 바람직하게는 1.00 내지 1.50㎠/mol의 범위로 되는 방식으로 결정하였다. 이 배열은 에어백을 팽창시키는데 적당한 출력 곡선을 제공한다. 개구의 총면적은 (한 구멍 면적) x (구멍수)로 측정된다.
본 발명의 에어백용 인플레이터는 하우징에 수용된 가스발생물질의 연소를 제어하기 위한 복수의 개구가 하우징이나 하우징내의 분리벽(간단히 하우징내 분리벽으로 언급)에 형성되어 가스발생물질로부터 발생된 가스가 개구를 통하여 에어백으로 흐르게 하는 구조를 갖는 것만 요구한다. 각각의 개구는 내직경이 3 내지 4.5㎜인 원의 면적에 상당하는 면적을 갖는다.총 12 내지 20개의 이와 같은 개구가 하우징이나 하우징내 분리벽, 또는 둘다에 형성되고 원주방향으로 배열되는 것이 바람직하다.에어백용 인플레이터의 작동시 최대내압은 하우징이나 하우징내 분리벽중 하나에 형성된 개구 또는 하우징과 하우징내 분리벽 둘다에 형성된 개구에 의해 결정된다.예를들면, 개구가 하우징과 하우징내 분리벽 둘다에 형성되고 하우징의 내압이 하우징과 분리벽중 하나에서 개구에 의해 제어될 때 내압이 추가로 제어되지 않는 한 하우징과 분리벽중 나머지의 개구를 적절하게 형성하는 것이 가능하다.
발생가스가 통과하는 개구는 하우징 및/또는 하우징내 분리벽의 원주방향으로 일렬 또는 겹쳐져서 배열될 수 있다.
하우징은 주조 또는 단조에 의해 형성될 수 있다. 또한 용접시켜서도 형성될 수 있는데 가스를 배출하기 위한 개구(가스배출구)를 갖는 분산셸 및 중심구멍을 갖는 닫힘셸을 프레스하고 플라즈마 용접, 마찰 용접, 돌출 용접, 전자빔 용접, 레이저용접 및 TIG 아크 용접 같은 용접에 의해 함께 결합되는 것을 포함한다. 하우징은 가스배출구를 갖는다. 프레스시켜 형성된 하우징은 제조하기가 용이하고 제조가를 감소시켰다. 분산셸과 닫힘셸은 예를들면 분산셸의 외직경을 65 내지 70㎜,닫힘셸은 65 내지 75㎜로 세팅하여 1.2 내지 2.0㎜ 두께의 스테인레스강판으로 형성될 수 있다. 니켈로 도금한 강판이스테인레스강판 대신에 사용될 수 있다. 하우징은 장착용 플랜지로 형성되고 1.0 내지 4.0㎜ 두께의 좁은 틈은 하우징내원주벽과 냉각제 사이에 가스통로로 형성되는 것이 바람직하다. 하우징의 전체 높이는 바람직하게 30 내지 35㎜로 세팅된다.
분리벽은 2개 이상의 챔버로 하우징의 내부를 분할하기 위해 필요에 따라 하우징내로 제공된다. 본 발명에서, 가스발생물질의 연소를 제어하는 복수의 개구가 형성된 분리벽은 연소실내의 가스발생물질에서 발생된 가스가 통과되는 분리벽이다.그런 분리벽은 하우징내의 가스발생물질 수용챔버와 냉각제/필터, 및 연소링 사이에 부착된 분리벽을 포함한다. 연소링은 연소실을 포위하는 식으로 하우징에 장착되고 원주벽에 형성된 많은 개구를 가져 가스발생물질의 연소시 최대내압을 제어한다.
또한 분리벽은 하우징에 원통형 부재를 장착하고 원주벽을 분리벽으로 사용함으로써 형성될 수 있다. 원통형 부재는 1.2내지 2.0㎜ 두께의 스테인레스강판을 관으로 롤링시키고 용접하여 구성될 수 있다. 원통형 부재가 분리벽으로도 사용될때 그것에는 개구가 형성된다.
외부공기(습기)의 유입을 방지하는 것이 필요하다면 개구가 개구의 직경에 2 내지 3.5배의 폭으로 밀봉 테이프로 밀봉되는 것이 바람직하다. 밀봉 테이프는 개구를 밀폐시킴으로써 습기의 유입을 방지하도록 디자인되고 개구를 통하여 통과하는 발생가스에 대해 어떤 방해도 제공하지 않고 하우징의 내압을 제어하지 않는다. 따라서 밀봉 테이프는 습기의 유입을 방지하기에 충분한 두께를 갖는 것만이 필요하다. 알루미늄 테이프가 밀봉테이프로 사용되면 테이프 두께는 테이프 표면을 통하여 습기의 유입을 차단하기 위해 25㎛ 이상으로 세팅된다. 그러나, 본 발명에서 에어백용 인플레이터의 빠른 활성화를 확보하기 위해서 하우징의 최대내압은 개구의 총면적에 의해서만 제어되기 때문에, 알루미늄 테이프 두께가 80㎛ 이상일 때, 테이프는 가스발생물질의 연소에서 가스가 분사되더라도 파열되기가 어렵고 파열되는데 시간이 걸려 에어백용 인플레이터의 활성화가 지연된다. 이것은 장치의 의도된 성능을 이루는데 실패한 결과를 초래할 수 도 있다. 따라서 알루미늄 테이프가 밀봉테이프로 사용될 때 테이프 두께는 바람직하게 25 내지 80㎛로 세팅된다.
본 발명의 에어백용 인플레이터에서, 하우징은 고가인 단조뿐만 아니라 저가이고 용이한 프레스법으로도 형성된다. 본 발명의 에어백용 인플레이터는 가격과 생산성 면에서 유리하다. 즉, 분산셸과 닫힘셸을 프레스함으로써 제조가를 감소시키고 이들 셸의 제조를 용이하게 하였다.
종래의 에어백용 인플레이터에서 분산셸의 원형부와 일체로 형성된 중심 실린더 부재가 별도로 형성되기 때문에 분산셸의 형상은 보다 단순해질 수 있다. 중심 실린더 부재와 분산셸의 별도 형성은 중심 실린더 부재의 부피를 분산셸의 요구에따라 독립적으로 변경시킨다. 중심 실린더 부재는 예를들면 UO 프레스법에 의해 저가로 단일 구성요소로서 형성될 수 있다.
본 발명의 에어백용 인플레이터의 냉각제/필터는 냉각기능 이외에 연소실을 한정하는 기능과 연소입자를 억류하는 기능을갖기 때문에 종래의 에어백용 인플레이터에서 냉각제 이외에 제공된 연소실 분리벽 부재와 필터 양자를 제거하는 것이 가능하다. 이것은 에어백용 인플레이터의 구성요소와 직경을 감소시켜 소형이고 경량인 에어백용 인플레이터가 실현된다.
이 에어백용 인플레이터를 갖는 에어백 장치는 에어백용 인플레이터에서 감소된 수의 구성요소와 에어백용 인플레이터의 감소된 직경을 갖는다. 따라서 소형이고 경량인 에어백 장치가 실현되었다.
보다 구체적으로, 상기한 대로 구성된 본 발명의 냉각제/필터구조는 미세한 연소입자조차 효과적으로 포집할 수 있다.즉, 냉각제/필터는 냉각기능 이외에 우수한 포집기능을 나타내므로 냉각제 이외에 이전에 필요했던 필터를 생략하는 것이 가능하다.
더욱이, 본 발명의 냉각제/필터구조는 에어백용 인플레이터의 연소실 같은 압력챔버를 한정하는 것을 가능하게 한다. 이것은 냉각제 이외에 미리 필요한 연소기컵, 연소링등 같은 연소실을 한정하기 위한 부재를 생략하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명의 냉각제/필터장치가 장치된 에어백용 인플레이터는 감소된 수의 부품을 사용하고 감소된 직경을 가져지므로, 종래의 인플레이터 보다 크기와 중량을 감소시킬 수 있다.
소정의 벌크밀도를 갖는 냉각제/필터장치는 매우 증가된 형상유지강도를 나 타내고 가스압력에 의해 쉽게 변형되지 않고적당한 연소입자-포집기능을 유지하여 종래의 냉각제 및/필터 또는 장치보다 두께를 감소시킬 수 있다.
더욱이, 바람직하게 본 발명의 냉각제/필터는 외부주변에 형성된 팽창억제수단을 갖고 에어백용 인플레이터 작동시 가스발생기의 필터와 하우징 사이에 갭이나 틈을 유지시킨다.
냉각제/필터와 하우징 사이의 틈을 유지함으로써 연소가스가 냉각제/필터구조의 전면적을 통해 흐른다. 따라서, 냉각제/필터가 효과적으로 사용되고 가스의 효과적인 냉각과 정화가 이루어진다.
본 발명의 에어백용 인플레이터가 상기한대로 구성되기 때문에, 연소가스가 냉각제/필터의 유효한 사용 및 연소가스의 효과적인 냉각과 정화를 실현시키는 냉각제/필터구조의 전면적을 통해 흐른다.
관통 바스켓은 인플레이터내 압력에 영향을 미치지 않으면서 용융으로부터 냉각제/필터의 내표면을 보호한다. 더욱이, 관통 바스켓은냉각제/필터와 가스발생추진제의 직접접촉을 방지하고, 또한 추진제가 진동으로 인해 냉각제/필터에 대해 비벼지는 것을 방지한다.
분리벽의 일렬의 관통공의 열을 대향하여 맞은편에 배치된 관통 바스켓 또는 방염판의 방염부는 냉각제/필터를 향해 분출하는 화염으로부터 냉각제/필터의 내주변 표면을 커버하고, 또 분출하는 화염을 편향시켜 화염이 충분하게 가스발생물질에 이르게 한다.더욱이, 유니트로서 관통부와 방염부를 형성함으로써 제조공정이 감소되고 방염부에 관통부를 연결하기 위한 요소가 생략될 수 있다.
본 발명의 에어백용 인플레이터는 종래의 에어백용 인플레이터에 사용된 전화약에 대한 필요성을 없게한다. 종래의 3개의 챔버 에어백용 인플레이터와 비교하여 본 발명의 에어백용 인플레이터는 감소된 직경을 가져 크기와 중량의 감소를 실현한다. 더욱이, 하우징내에 점화기를 포위하는 가스발생추진제를 갖고 증강제를 위한 분리벽이 없는 본 발명의 통상의점화기/연소실 에어백용 인플레이터는 하우징을 형성하는 분산셸과 닫힘셸의 형상을 단순화시켜 보다 작고 경량이고 제조하기 용이하며 저가인 에어백용 인플레이터를 얻는다.
본 발명의 에어백용 인플레이터내에 장착된 기계형 센서에 의해 충돌로 인한 쇼크를 감지함으로써 전기쇼크센서, 전자제어유니트, 센서와 제어유니트를 연결하는 하니스를 없애 전기적으로 활성화된 에어백 장치와 비교하여 보다 경량이고 보다소형인 에어백 장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 에어백용 인플레이터는 충돌로 인한 쇼크를 전기적으로 또는 기계적으로 감지함으로써 활성화될 수 있다.
본 발명의 에어백용 인플레이터는 비아지드계 가스발생물질을 사용한다. 발생된 가스가 에어백으로 흐르는 개구의 직경과 개구의 총면적/발생된 가스양을 제어함으로써 프랙쳐 플레이트를 사용하지 않고 안정하게 가스발생물질을 연소시키는 것이 가능하고, 이로써 작은 용기내로 접혀진 에어백을 팽창시키기 위한 최적의 출력곡선이 생성된다. 따라서 본 발명은 에어백용 인플레이터의 크기와 중량을 감소시키는데 유리하다.
보다 구체적으로, 본 발명의 에어백을 위한 에어백용 인플레이터는 필수성분 으로서 유기질소화합물, 산화제 및 산성점토를 함유하는 비아지드계 가스발생물질 조성물을 사용하고, 3.0 내지 5.0g/㎤의 벌크밀도를 갖는 냉각제/필터를 추가로 사용한다. 따라서, 액체연소입자가 가스발생물질의 연소에 의해 발생될 때조차 슬래그가 형성되어 본 발명의 에어백용 인플레이터의 냉각제/필터장치에 의해 여과된다. 그 결과로서 연소입자의 최소량은 냉각제/필터장치를 통과하게 되어 에어백을 손상시키지 않는다.
본 발명의 에어백용 인플레이터를 사용하는 에어백 장치에서, 에어백은 연소입자에 의해 손상되지 않는다. 따라서 에어백 장치는 인체를 보호하기 위해 자동차, 비행기 등에 장착되는 것이 적당하다.
본 발명의 에어백용 인플레이터는 연소가스의 쇼트패스를 방지하는 상기 구성의 쇼트패스 방지수단을 구비하고 있으므로 모든 연소가스가 냉각제/필터장치를 통과하게 되고, 그 결과 연소가스가 효과적으로 냉각되고 정화되며, 통상적으로 에어백이 접히지 않는 것이 보장된다.
상기한 다양한 구성 때문에, 본 발명의 에어백용 인플레이터는 원하는 시간내에 완전하고 예측가능하게 가스발생물질을 연소시킬 수 있다.
본 발명의 에어백용 인플레이터에서 상기한 실시예의 플랜지부의 구성은 에어백용 인플레이터 활성화시 하우징의 과도한변형을 방지하여 하우징의 두께 감소를 허용하는 가스발생수단의 통상 연소와 연소가스의 통상 흐름을 확보하여 에어백용인플레이터의 크기와 중량을 감소시킨다.
분산셸에 제공된 플랜지부는 용접부가 파열된 경우 에어백 측의 탑승자가 부 상당 할 위험을 배제한다.
프레스에 의해 분산셸과 닫힘셸을 형성하는 것은 제조가의 저하를 실현하고, 분산셸과 닫힘셸의 제조를 수월하게 한다.
분산셸과 닫힘셸의 원형부중 하나 또는 둘이 에어백용 인플레이터가 활성화될 때 하우징, 특히 원형부의 변형을 방지하기위해 보강 리브나 보강 스텝부, 또는 둘다로 제공된다. 이것은 원형부의 내표면과 냉각제/필터장치의 내표면 사이에서 연소가스의 쇼트패스를 방지하여, 활성화될 때 통상 에어백이 접히지 않는 것을 보장한다.
이렇게 기술된 본 발명은 많은 방법으로 다양해질 수 있는 것이 명백하다. 그런 변형은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 것으로 간주되어야 하고 본 발명의 기술분야에서 당업자에게 명백한 모든 변형이 첨부 특허청구범위의 보호범위내에 포함되어야 한다.

Claims (22)

  1. 에어백용 에어백 인플레이터로서,
    분산셸과 닫힘셸을 포함하는 하우징을 포함하고, 상기 분산셸은 그 자체에는 구멍이 형성되어 있지 않은 원형부와, 그 자체에 형성된 가스배출구를 구비하고 상기 원형부의 외주상에 형성된 원주벽부, 및 상기 원주벽부의 자유단에서 반경방향 외측으로 뻗어있는 플랜지부를 포함하고,
    상기 닫힘셸은 상기 분산셸과 함께 틈을 형성하고, 원형부, 이 원형부의 중심에 형성된 중심구멍, 이 원형부의 외주상에 형성된 원주벽부 및 이 원주벽부의 자유단에서 반경방향 외측으로 뻗어있는 플랜지부를 갖고 있고, 점화장치는 상기 닫힘셸의 상기 중심구멍에 장착되는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 분산셸과 상기 닫힘셸은 판을 프레스함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 분산셸의 플랜지부는 패드모듈의 연결부에 장착될 장착부를 갖는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 분산셸의 플랜지부와 상기 닫힘셸의 플랜지부는 용접하여 결합되는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 분산셸의 상기 원형부와 상기 닫힘셸의 원형부 중 어느 하나 또는 모두에 보강리브나 보강 스텝부, 또는 양자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 닫힘셸의 중심구멍은 점화장치를 수용하기 위해 그 가장자리에 축방향 굴곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 분산셸의 플랜지부와 상기 닫힘셸의 플랜지부는 상기 하우징의 축방향 중심위치 또는 이에 인접한 위치에서 횡단면으로 쌓아올려지고 결합되는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 분산셸과 상기 닫힘셸은 두께가 1.2-3.0㎜인 금속판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 금속판은 스테인레스 강판, 니켈도금강판, 또는 알루미늄 합금판인 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 분산셸과 상기 닫힘셸은 45-75㎜의 외직경을 갖는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 분산셸의 최상표면으로부터 상기 닫힘셸의 바닥표면까지의 높이가 25-40㎜인 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  12. 복수의 가스배출구를 갖는 하우징, 이 하우징에 장착된 점화장치, 이 점화장치 주위에 장착된 가스발생물질 및 이 가스발생물질 주위에 장착된 냉각제/필터장치를 포함하고,
    상기 가스발생물질은 연소가스를 발생하기 위해 상기 점화기에 의해 점화될 수 있는 고체 비아지드계 물질이고;
    상기 냉각제/필터장치는 냉각제/필터장치의 내주표면을 커버하고 중심 실린더 부재내의 관통공을 마주보도록 배치된 방염판부를 가지고 있고, 상기 관통공은 상기 점화기로부터 상기 연소실로 화염을 통과시키는데 적합한 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 냉각제/필터장치는 이 냉각제/필터장치의 변위를 방지하기 위한 지지부재를 갖고;
    상기 지지부재는 방염판을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 방염판은 약 8-15㎜의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 냉각제/필터장치의 외주변과 하우징의 외주변벽의 내부에 의해 한정되는 틈을 더 포함하며, 상기 틈은 상기 냉각체/필터장지의 전체에 걸쳐서 상기 가스발생물질의 연소로부터 발생하는 연소가스의 흐름의 균일성을 증대시키는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  16. 최상판, 바닥판, 및 복수의 가스배출구를 포함하는 외주벽을 구비하는 하우징;
    상기 하우징에 장착된 점화장치;
    상기 점화장치 주위에 장착된 가스발생물질로서, 상기 점화기에 의해 점화가능한 고체 비아지드계 물질이어서 연소가스를 발생하는 가스발생물질;
    상기 가스발생물질 주위에 장착된 냉각제/필터장치;
    상기 냉각제/필터장치와 상기 최상판 및 상기 바닥판 중의 적어도 하나 사이에서 상기 가스배출구로의 연소가스의 쇼트패스를 배제하기 위해 상기 연소실내의 상기 최상판 및 상기 바닥판 중의 적어도 하나와 상기 냉각제/필터장치 사이의 적어도 결합부에 걸쳐 뻗은 환상실드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 환상 실드는 상기 냉각제/필터장치의 단개구를 밀폐시키는 원형부와 이 냉각제/필터장치의 내주표면과 결합하고 상기 원형부와 일체로 형성된 원주벽부를 포함하는 판부재인 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 점화장치를 장착하기 위한 점화장치수용챔버를 한정하는 벽을 더 포함하며, 상기 판부재는 상기 벽의 외주부상에 끼워맞춰지는 중심구멍을 원형부내에 갖는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 하우징은 분산셸과 닫힘셸을 포함하고,
    상기 분산셸은,
    그 자체에 구멍이 형성되지 않은 제1 원형부,
    상기 제1 원형부의 외주에 형성되며, 가스배출구를 구비하는 제1 원주벽부, 및
    상기 제1 원주벽부의 자유단에서 반경방향으로 바깥쪽으로 뻗은 제1 플랜지부를 구비하고,
    상기 닫힘셸은,
    제2 원형부,
    상기 제2 원형부의 중심에 형성된 중심구멍,
    상기 제2 원형부의 외주에 형성된 제2 원주벽부, 및
    상기 제2 원주벽부의 자유단에서 반경방향 바깥쪽으로 뻗은 제2 플랜지부를 구비하고,
    상기 닫힘셸은 상기 분산셸과 함께 틈을 형성하고, 상기 점화장치는 상기 닫힘셸의 상기 중심구멍에 장착되는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 하우징은 복수의 배출구를 갖는 원통형부, 및 상기 원통형부의 양단에 제공된 측벽부를 포함하며, 상기 점화장치는 상기 측벽부 중 하나에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  21. 제 16 항에 있어서, 인플레이터의 중심축과 대하여 기울어져있는 경사부가 상기 하우징의 외주벽과 상기 냉각제/필터장치 사이의 상기 하우징의 내주표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
  22. 제 16 항에 있어서, 상기 냉각제/필터장치의 적어도 한 단면이 상기 하우징의 내표면에 용접에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 에어백용 에어백 인플레이터.
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