KR100648488B1 - 하이브리드 인플레이터 - Google Patents

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KR100648488B1
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야마자키마사유키
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다이셀 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

보다 경량이고 소형화된 하이브리드 인플레이터를 제공한다.
하우징(102)내에 충전된 가압매질(A몰)과, 가스발생제(122)의 연소에 의해 발생하는 가스량(B몰)과의 몰비(A/B)를 8/2 내지 1/9로 설정하여 작동시의 과도의 내압상승을 방지한다.
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하이브리드 인플레이터, 가스발생수단, 에어백, 가스발생제, 충격센서

Description

하이브리드 인플레이터{HYBRID INFLATOR}
본 발명은 자동차량의 팽창식 안전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에어백을 신속하게 팽창시킬 수 있고, 그리고 보다 소형화 또한 경량화할 수 있는 하이브리드 인플레이터 및 그것을 사용한 에어백 장치에 관한 것이다.
자동차량의 팽창식 안전시스템용의 인플레이터의 발전에 따라서, 가압가스와 고형가스 발생제를 병용하는 하이브리드 인플레이터가 주목되고 있다. 하이브리드 인플레이터에 있어서, 주된 설계요건은 에어백이 효과적으로 작동하도록 소정의 시간에 소정의 양만큼 팽창시키지 않으면 안되는 것이며, 종래 그 구조에 대하여 여러가지의 제안이 이루어져 있으며, 종래기술로서는 일본국 특개평 8-282427호 공보, EP 0844148, USP 5,351,988, USP 5,882,036, USP 5,851,027, USP 3,868,124, USP 3,758,131 등이 알려져 있다.
또, 하이브리드 인플레이터는 자동차량을 대상으로 하기 때문에, 자동차량의 중량에 영향을 미치는 인플레이터의 치수가 특히 중요한 설계요건으로 되므로 이러한 점도 고려할 필요가 있다.
그러나, 종래의 가압가스와 고형가스 발생제를 병용하는 하이브리드 인플레이터에서는, 상기 설계요건을 충분히 만족할 수 없는 경우가 있다. 예컨대, 고형가스 발생제의 연소에 의한 열을 이용하여 내압을 높이고, 가압가스를 밀어내어 에어백을 팽창시키는 것의 경우는, 내압성을 높이기 위해서 하우징의 두께를 크게 할 필요가 있다. 더욱이 가압가스중에 산소를 함유시킨 경우, 산소분 만큼 중량이 크게 된다는 문제도 있다. 또, 과염소산염계의 가스발생제를 사용하여, 가압가스에 산소를 함유시키지 않은 구조를 한 하이브리드 인플레이터도 있으나, 그 경우에는, 가스발생제의 연소에 따라서, 승무원에 유해한 미소물이 발생한다는 문제가 있다. 종래 사용되고 있던 고형가스 발생제는, RDX 등의 건타입(gun type)의 것이 주류였다.
본 발명의 목적은 인플레이터로서의 기능을 저하시키는 일없이, 보다 경량화 또한 소형화된, 안정성이 높은 하이브리드 인플레이터 및 그것을 사용한 에어백 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 하나의 해결수단으로서, 인플레이터 하우징과, 인플레이터 하우징내에 수용된 가스발생기와, 가스발생기에 접속된 점화수단실을 가지는, 에어백을 갖춘 차량의 팽창식 안전시스템을 위한 하이브리드 인플레이터로서, 상기 인플레이터 하우징내에 불활성가스를 함유하고 산소를 함유하지 않은 가압매질이 충전되어 있으며, 가스발생기가 가스발생수단을 포함한 1 또는 2 이상의 가스발생실을 가지고 있는 것이고, 상기 가압매질의 양(A몰)과 상기 가스발생수단의 연소에 의해서 발생하는 가스량(B몰)과의 몰비(A/B)가, 8/2 내지 1/9인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터를 제공한다.
이와 같이 하이브리드 인플레이터내에 충전된 가압매질의 양과, 가스발생제의 연소에 의해 발생하는 가스량과의 몰비를 조정함으로서, 가압매질의 충전량을 감소시킬 수가 있다. 따라서, 하우징의 용적을 감소시킨(즉, 하우징의 길이 및/또는 폭(직경)을 감소시킨)경우에도, 가압매질의 충전압력(=하우징의 내압)을 높이는 일없이, 용적을 감소시키기 전과 동등압으로 유지할 수가 있다.
A/B는 바람직하게는 8/2 내지 3/7이다. 또한, 본 발명의 하이브리드 인플레이터에 있어서는, 가압매질의 중량(a)와 가스발생수단의 중량(b)과의 중량비(a/b)는, 0.1 내지 7이며, 바람직하게는 0.5 내지 5이다.
상기한 하이브리드 인플레이터는, 상기한 작용효과를 보다 유효하게 발현시키기 위해, 가압매질이 산소를 함유하지 않는 것으로 하는 것이 바람직하고, 더욱이 가스발생수단으로서 연료 및 산화제를 함유한 가스발생제를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 가스발생수단으로서 연료, 산화제 및 슬러그 형성제를 함유한 가스발생제를 사용한 경우, 상기의 작용효과에 더하여, 승무원에 유해한 미소물의 발생이 억제되므로 바람직하다.
또 상기한 하이브리드 인플레이터는, 가스발생수단의 연소시에 있어서, 다음식: rb=αPn(식중, rb: 연소속도, α:계수, P: 압력, n: 압력지수를 표시)로 규정되는 압력지수가 0.8미만의 것으로 할 수가 있다. 이 압력지수(n)는, 바람직하게는 0.1 내지 0.8, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.7로 한다.
또한, 압력지수 n는, 압력 P1(70kg/㎠)의 탱크내에서 연소속도 rb1을 측정하 고, 압력 P2(100kg/㎠)의 탱크내에서 연속속도 rb2를 측정한 후, rb1=αP 1 n과 rb2=αP2 n의 2식에서 구하였다.
이와 같이 압력지수(n)를 0.8미만으로 함으로써, 가스발생수단의 연소초기에 있어서의 연소속도가 급격하게 상승하는 것이 억제되므로, 하우징내압의 상승이 적다. 이 때문에, 하우징의 두께를 감소시킨 경우에도, 충분한 내압성을 유지할 수 있다. 또, 하우징 내압의 상승이 적기(즉, 내압의 변화가 적기) 때문에 가스발생수단의 연소가 안정하게 행하여 지므로, 가스발생수단의 타고 남음이 생기는 일이 없다.
또 본 발명은, 다른 해결수단으로서, 인플레이터 하우징과, 인플레이터 하우징내에 수용된 가스발생기와, 가스발생기에 접속된 점화수단실을 가지는, 에어백을 갖춘 차량의 팽창식 안전시스템을 위한 하이브리드 인플레이터로서, 상기 인플레이터 하우징내에 불활성가스를 함유한 가압매질이 충전되어 있으며, 가스발생기가 가스발생수단을 포함한 1 또는 2이상의 가스발생실을 가지는 것이고, 상기 가압매질이 산소를 함유하지 않고, 상기 가스발생수단이 연료 및 산화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터를 제공한다.
더욱이 본 발명은, 다른 해결수단으로서, 인플레이터 하우징과, 인플레이터 하우징내에 수용된 가스발생기와, 가스발생기에 접속된 점화수단실을 가지는, 에어백을 갖춘 차량의 팽창식 안전시스템을 위한 하이브리드 인플레이터로서, 상기 인 플레이터 하우징내에 불활성가스를 함유한 가압매질이 충전되어 있으며, 가스발생기가 가스발생수단을 포함한 1 또는 2 이상의 가스발생실을 가지는 것이며, 상기 가압매질이 산소를 함유하지 않고, 상기 가스발생수단의 연소시에 있어서, 다음식: rb=αPn(식중 rb:연소속도, α:계수, P:압력, n:압력지수를 표시)로 규정되는 압력지수가 0.8미만의 것인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터를 제공한다.
본 발명의 하이브리드 인플레이터에서 사용하는 가압매질은, 불활성가스로부터 이루어진 것으로, 실질적으로 산소를 함유하지 않는 것이다. 불활성가스로서는 예컨대 아르곤, 헬륨을 사용할 수가 있으며, 그외에 질소도 병용할 수가 있고, 본발명에 있어서 불활성가스라고 말할 때는 질소도 포함하는 것으로 한다. 아르곤은 가압매질의 열팽창을 촉진하도록 작용을 하고, 헬륨을 함유시켜두면 가압매질의 누출의 검출이 용이하게 되므로, 불량품의 유통이 방지되기 때문에 바람직하다. 가압매질의 충전압력은 10,000 내지 70,000kPa, 바람직하게는 20,000 내지 60,000kPa이다.
또 본 발명은, 다른 해결수단으로서, 인플레이터 하우징과, 인플레이터 하우징내에 수용된 가스발생기와, 가스발생기에 접속된 점화수단을 가지는, 에어백을 갖춘 차량의 팽창식 안전시스템을 위한 하이브리드 인플레이터로서, 상기 인플레이터 하우징내에 가압매질이 충전되어 있으며, 가스발생기가, 가스발생수단을 포함한 1 또는 2 이상의 가스발생실을 가지는 것이고, 상기 가압매질의 양(A몰)과 상기 가스발생수단의 연소에 의해 발생하는 가스량(B몰)과의 몰비(A/B)가 8/2 내지 1/9인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터를 제공한다.
이 발명에 있어서, A/B는 바람직하게는 8/2 내지 3/7이며, 가압매질의 중량(a)과 가스발생수단의 중량(b)과의 중량비(a/b)는, 0.1 내지 7이며, 바람직하게는 0.5 내지 5이다. 또, 가압매질은 산소를 함유하지 않는 것이 바람직하지만, 가스발생제의 연소를 촉진시키기 위해, 가압매질에 산소를 함유시킬 수도 있다. 산소를 함유시키는 경우의 첨가량은 10몰% 이하가 바람직하고, 5몰% 이하가 보다 바람직하다.
또 상기한 하이브리드 인플레이터는, 가스발생수단의 연소시에 있어서, 다음식: rb=αPn(식중, rb: 연소속도, α:계수, P:압력, n:압력지수를 표시)로 규정되는 압력지수가 0.8미만의 것으로 할 수가 있다. 이 압력지수(n)는, 바람직하게는 0.1 내지 0.8, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.7로 한다.
또 상기한 하이브리드 인플레이터에 있어서, 가압매질의 충전압력은 10,000 내지 70,000kPa, 바람직하게는 20,000 내지 60,000kPa이다.
상기한 본 발명의 하이브리드 인플레이터에 있어서, 가스발생수단은, 연료 및 산화제 또는 연료, 산화제 및 슬러그 형성제를 함유한 것을, 필요에 따라 결합제와 동시에 혼합하여, 소망형상으로 성형한 가스발생제를 사용한다.
본 발명의 하이브리드 인플레이터에서는, 가스밸생제로서 1 또는 2이상의 관통구멍 또는 비관통구멍을 가지는 유공(有孔)원통형상(구멍이 있는 원통형상)의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 유공원통형상의 가스발생제를 사용함으로써, 가스발생제의 연소를 촉진시킬수가 있으므로, 하이브리드 인플레이터의 작동성능을 높일 수가 있다.
이와 같은 유공원통형상의 가스발생제는, 외경(R), 내경(d) 및 길이(L)를 하이브리드 인플레이터으로의 응용이 가능한 범위에서 적절히 설정할 수가 있다. 하나의 관통구멍을 가지는 단공(單孔)원통형상의 것의 경우, 외경이 6mm이하로, 두께(W)[(R-d)/2]에 대한 길이의 비(L/W)가 1이상인 것이 바람직하다. 2이상의 관통구멍을 가지는 다공(多孔)원통상의 것의 경우, 외경이 60mm이하로, 두께(W)(복수의 구멍이 균등하게 배치되어 있는 경우에는, 구멍과 구멍과의 거리로, 균등하게 배치되어 있지 않은 경우에는, 각 거리의 평균치)에 대한 길이의 비(L/W)가 1이상인 것이 바람직하다. 더욱이 1 또는 2이상의 비관통구멍을 가지는 것의 경우, 외경이 60mm이하로, 두께(W)(상기의 다공원통형상의 것과 같은 정의이다)에 대한 길이의 비(L/W)가 1이상에서, 비관통구멍 부분의 두께(W')(비관통구멍의 바닥부와 원통형상물의 바닥부까지의 거리)와 두께(W)와의 비(W'/W)가 0.5 내지 2인 것이 바람직하다.
이 가스발생제는, 그 연소에 의해 발생하는 가스가, 가압매질과 동시에 에어백의 팽창전개에 유용한 것이다. 특히 본 발명에 있어서는, 슬러그 형성제를 함유한 가스발생제를 사용함으로써, 인플레이터로부터 배출되는 미스트의 양을 대폭으로 저감할 수 있다.
가스발생수단은, 연료로서 니트라민계 화합물을 제외한 비아지드 유기화합물을 함유하는 것이 바람직하나, 니트라민계 화합물을 함유한 것으로서는 미국특허 제5,507,891호 명세서에 개시되어, 특허청구의 범위에 개시되어 있는 추진제 조성물을 들 수 있으며, 예컨대 시크로트리메틸렌트리니트라민(RDX), 시크로테트라메틸렌테트라니트라민(HMX)를 함유한 조성물을 들 수가 있다. 또, 그 외에는, 일본국 특개평 8-282427호 공보에 개시되어, 특허청구의 범위에 개시되어 있는 추진제이며, 예컨대 청구항 32에 기재되어 있는 2차 폭약 및 바인더계를 들 수 있다. 2차 폭약은, 동 공보의 청구항 34에 기재된 RDX, HMX, PETN, TAGN 등을 들 수 있고, 바인더계는 청구항 37, 38에 기재되어 있는 CA, CAB, CAP, EC, PVA 등의 결합제를 포함한 것을 들 수 있다.
니트라민계 화합물을 제외한 비아지드 유기화합물을 함유하는 연료로서는, 다음과 같은 함질소화합물을 사용할 수가 있다. 예컨대 트리아졸유도체, 테트라졸유도체, 구아니진유도체, 아조디카르복시아미드유도체, 히드라진유도체로부터 선택되는 1 또는 2이상의 혼합물을 들 수 있다. 이들의 구체예로서는 5-옥소-1,2,4-트리아졸, 테트라졸, 5-아미노테트라졸, 5,5-비-1H-테트라졸, 구아니딘, 니트로그아니딘, 시아노구아니딘, 트리아미노구아니딘질산염, 질산구아니딘, 탄산구아니딘, 뷰렛, 아조디카르복시아미드, 카르보히드라지드, 카르보히드라지드질산염착체, 옥살산디히드라지드, 히드라진질산염착체 등을 들 수 있다.
연료로서는, 니트로구아니딘(NQ), 구아니딘질산(GN), 구아니딘탄산염, 아미노니트로구아니딘, 아미노구아니딘질산염, 아미노구아니딘탄산염, 디아미노구아니딘질산염, 디아미노구아니딘탄산염, 트리아미노구아니딘질산염 등의 구아니딘유도체 등으로부터 선택되는 1 또는 2이상이 바람직하지만, 물론 이것에 한정되는 것은 아니다.
산화제로서는, 질산스트론튬, 질산칼륨, 질산암모늄, 과염소산칼륨, 산화구리, 산화철, 염기성질산구리 등으로부터 선택되는 1 또는 2이상이 바람직하다.
산화제의 배합량은, 연료 100중량부에 대하여, 바람직하게는 10 내지 80중량부, 보다 바람직하게는 20 내지 50중량부이다.
슬러그 형성제로서는, 산성백토, 탈크, 벤토나이트, 규조토, 카오린, 실리카, 알루미나, 규산나트륨, 질화규소, 탄화규소, 히드로탈사이트 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 1 또는 2이상이 바람직하다.
슬러그 형성제의 배합량은, 연료 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0 내지 50중량부, 보다 바람직하게는 1 내지 10중량부이다.
결합제로서는, 카르복실메틸셀룰로오스의 나트륨염, 히드록시에틸셀룰로오스, 전분, 폴리비닐알콜, 구아검, 미결정성 셀룰로오스, 폴리아크릴아미드, 스테아린산, 칼슘 등으로부터 선택되는 1 또는 2이상이 바람직하다.
결합제의 배합량은 연료 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0 내지 30중량부, 보다 바람직하게는 3 내지 10중량부이다.
또, 본 발명이 있어서는, 압력지수(n)가 0.8이상의, 예컨대 RDX 등의 건타입의 가스발생제를 사용하는 것이 아니라, 압력지수(n)가 0.8미만의 상술한 가스발생제를 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
더욱이 본 발명의 하이브리드 인플레이터는, 인플레이터 하우징을 고장력강으로 형성할 수가 있으며, 그 경우에는, 인장강도가 60kg/㎟이상, 바람직하게는 80 내지 10kg/㎟의 것을 사용할 수가 있다.
이와 같이 인플레이터 하우징을 고장력강으로 형성함으로써, 내압성이 보다 높아지기 때문에, 더욱이 하우징의 두께를 얇게 하여 용적을 감소시킬 수가 있다.
본 발명은 가스발생기가 가스발생수단을 함유하는 1개의 가스발생실을 가지는 것(싱글형), 2개의 가스발생실을 가지는 것(듀얼형) 또는 3개이상의 가스발생실을 가지는 것에 적용할 수 있다. 가스발생실이 2이상의 경우의 배치는 특히 한정되는 것은 아니고, 예컨대 가스발생실이 2개의 경우는, 2개의 가스발생실이 길이방향으로 직렬로 또한 인접하여 배치된 구조의 것, 길이방향으로 직렬로 또한 떨어져서 배치한 구조의 것, 폭방향으로 병렬로 또한 인접하여 배치한 구조의 것, 폭방향으로 병렬로 또한 떨어져서 배치한 구조의 것 등으로 할 수가 있다. 또한, 폭방향으로 병렬로 배치하는 경우는, 2개의 가스실을 동심원으로 배치하여, 1개의 가스발생실의 외측에 다른 가스발생실을 배치한 경우 또는 폭방향의 단면이 반원형의 2개의 가스발생실을 폭방향으로 배치한 경우를 포함한다.
상기한 하이브리드 인플레이터에 있어서는, 가스발생수단이 상압분위기 중에 유지되어 있는 구성으로 할 수가 있다. 이와 같이 가스발생수단을 가압분위기가 아니고 상압분위기로 유지한 경우, 장시간 경과중에 가스발생수단이 압력에 의하여 열화되기 힘들기 때문에 바람직하다. 압력에 의한 열화를 받은 경우, 연소시에 있어서 가스발생수단이 붕괴하기 쉽게 되는 경우가 있다.
상기한 본 발명에 있어서, 「가스발생기」는, 가스발생실내에 존재하는 가스 발생수단(가스발생제)의 연소에 의해 고온의 연소가스를 발생시켜서, 상기 고온의 연소가스를 인플레이터 하우징내에 유출시키는 가스발생기능을 가지는 것을 의미한다. 또, 하이브리드 인플레이터는, 인플레이터 하우징내에 상기 가스발생기를 포함하는 것이며, 「인플레이터」는 상기 가스발생기로부터 유출한 고온의 연소가스의 작용에 의하여, 인플레이터 하우징내에서 또한 가스발생기외에 존재하는 가압매질을 외부로 유출시켜서, 에어백 등의 피팽창성물품을 팽창시키는 기능을 가지는 것을 의미하며, 「하이브리드」는, 가스발생제의 연소에 의한 고온연소가스와 가압매질의 양쪽을 조합하여서 이용하는 것을 의미한다.
더욱이 본 발명은 충격센서 및 컨트롤 유닛으로부터 이루어진 작동신호출력수단과, 케이스내에 상기한 하이브리드 인플레이터와 에어백이 수용된 모듈케이스를 갖춘 것을 특징으로 하는 에어백 장치를 제공한다.
본 발명의 하이브리드 인플레이터는, 가압매질의 양과 가스발생제의 연소에 의해 발생하는 가스량과의 몰비를 조정하여, 더욱이 가압매질과 가스발생제의 조성을 조정하던가 및/또는 고장력강을 사용하여 내압성을 높임으로써, 종래품보다도 소형화 또한 경량화를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하이브리드 인플레이터의 1실시형태를 도시한 종단면도,
도 2는 본 발명의 하이브리드 인플레이터의 다른 실시형태를 도시한 종단면도.
(부호의 설명)
100: 하이브리드 인플레이터 102: 인플레이터 하우징
110: 가스발생기 120: 가스발생실
122: 가스발생제 130: 점화기
132: 부스터 140: 디퓨저
142: 디퓨저 포트 148: 주 파열판
150: 스터드 볼트
발명의 실시형태
이하 본 발명의 1실시형태를 도시한 도면에 의해서, 본 발명을 상세하게 설명한다. 도 1은 가스발생실이 1개인 하이브리드 인플레이터(100)의 길이방향으로의 단면도이다.
인플레이터 하우징(102)은 통형상 용기로 이루어진 것으로서, 고장력강으로 형성되어 있다. 인플레이터 하우징(102)의 내부공간(103)에는, 산소를 함유하지 않는 불활성가스(Ar, He 및 N2)의 가압매질이 소요압으로 충전되어 있다. 가압매질은 통상은 인플레이터 하우징(102)의 일단측에 접속된 보스(104)에 형성된 가는 구멍(106)으로부터 충전하고, 상기 가는 구멍은 가압매질의 충전후에 시일 핀(seal pin)(108)에 의해 폐쇄된다.
가스발생기(110)는, 통형상의 가스발생기 하우징(112), 격벽(114) 및 약량조정기능도 가지는 격벽(116)으로부터 형성되는 1개의 가스발생실(120)을 가지고 있 으며, 가스발생실(120)의 내부에는, 소요량의 연료 및 산화제로부터 이루어진 가스발생제(122)가 충전되어 있다. 하우징(112)에는 소요수의 연통구멍(124)이 형성되어 있으며, 더욱이 필요에 따라서, 가스발생실(120) 내부측의 연통구멍(124)이 형성이 된 개소에 필터/스크린을 설치하여도 좋다. 가스발생실(120)의 내부에는 연통구멍(124)을 통하여 가압매질이 유입하여 있으므로, 인플레이터 하우징(102)의 내부공간(103)과 같은 압력으로 유지되어 있다.
인플레이터 하우징(102)의 일단측에 있어서, 가스발생기(110)에 점화수단이 접속되어 있으며, 점화수단은, 점화기(130)와, 점화기의 작동에 의해 착화 연소하는 부스터 컵에 충전된 부스터(점화약)(132)를 가지고 있고, 점화기(130)와 부스터(132) 사이에는 파열판(134)이 설치되어 있다. 참조번호 136은 점화기를 보스(104)에 고정하기 위한 이니시에이터 컬러(initiator collar)이다.
인플레이터 하우징(102)의 타단측에는, 디퓨저(140)가 접속되어 있으며, 디퓨저(140)는 에어백에 가압매질을 이송하기 위한 복수의 디퓨저 포트(142), 미립자를 제거하기 위한 디퓨저 스크린(144, 146)을 가지고 있다. 디퓨저(140)의 인플레이터(102)의 내부측에는, 주파열판(148)이 형성되고, 외표면측에는 에어백 모듈과 접속하기 위한 스터드 볼트(150)가 용접에 의해 고착되어 있다.
도 1의 하이브리드 인플레이터(100)에 있어서는, 가압매질의 양(A몰)과 가스발생제(122)의 연소에 의해 발생하는 가스량(B몰)과의 몰비(A/B)가 8/2 내지 1/9가 되도록 설정되고, 더욱이, 압력지수(n)가 0.8미만으로 설정되어 있다. 또, 가압매질의 중량(a)과 가스발생제의 중량(b)과의 중량비(a/b)가 0.1 내지 7로 되도록 설 정되어 있다.
따라서, 점화기(130)의 작동, 부스터(132)의 착화에 의해 가스발생제(122)가 연소한 때, 내압의 과도한 상승이 방지된다. 그리고, 가스발생제(122)의 연소에 의해 발생한 가스는 연통구멍(124)을 통하여 내부공간(103)에 유입하여, 가압매질과 동시에 내압을 높이고, 주파열판(148)을 파열시킨다. 그 후, 가압매질 및 발생가스는 디퓨저 포트(142)로부터 분사되어, 에어백을 팽창 전개시키도록 작용한다.
다음에, 도 2에 도시한 하이브리드 인플레이터(200)에 대하여 설명한다. 이 하이브리드 인플레이터(200)는 도 1에 도시한 하이브리드 인플레이터(100)에 있어서의 가스발생실(120)에 상당하는 제 1의 가스발생실(120)에 더하여, 더욱이 제 2의 가스발생실(220)을 가지고 있으며, 각각에 접속된 제 1의 점화기(130)와 제 2의 점화기(230)를 가지고 있다는 것외에는 동일의 형태로 동일의 작용을 이루는 것이기 때문에, 동일의 부분은 도 1과 동일번호를 부여함으로써 설명을 생략한다.
제 2의 가스발생실(220)은, 통형상의 가스발생기 하우징(112), 격벽(116) 및 보스(104)로부터 형성되어 있으며, 제 2의 파열판(234)을 통하여 제 2의 점화기(230)이 접속되어 있다. 또한, 참조번호 222는 제 2의 가스발생제, 참조번호 224는 연통구멍이며, 참조번호 122는 제 1의 가스발생제, 참조번호 134는 제 1의 파열판이다.
상기 실시형태의 하이브리드 인플레이터에 있어서는, 가스발생제가 가압매질중에는 없고, 상압분위기중에 유지되어 있도록 한 구조로 할 수가 있다. 이와 같은 하이브리드 인플레이터로서는, 예컨대, 가압매질이 존재하는 공간(이 공간을 「 가압매질충전실」이라 함)과 가스발생실과의 사이에 디퓨저를 배치하여, 가압매질충전실과 디퓨저를 격벽 및 파열판으로 완전히 간막이 하는 것으로, 가압매질충전실내를 가압분위기로 유지하고, 가스발생실내를 상압분위기에 유지한 것을 들 수 있다. 이 하이브라이드 인플레이터는, 가스발생실내에 있어서 가스발생제의 연소에 의하여 파열판이 파괴되면, 가압매질충전실내의 가압매질이 파괴된 파열판을 통하여 디퓨저로부터 배출되어 에어백을 팽창시킨다.
본 발명의 에어백 장치는, 충격센서 및 컨트롤 유닛으로부터 이루어진 작동신호 출력수단과, 모듈 케이스내에 하이브리드 인플레이터와 에어백이 수용된 모듈케이스를 갖춘 것이다. 예컨대, 도 1의 하이브리드 인플레이터(100)는, 점화기(130)측에 있어서 작동신호 출력수단(충격센서 및 컨트롤 유닛)에 접속하여, 에어백을 부착한 모듈케이스내에는 스터드 볼트(150)을 조여 넣음으로써 접속고정된다.
본 발명의 하이브리드 인플레이터는, 상기 이외의 구성요소에 대하여 당업자에 의해서 통상 이루어진 개량변경을 적절이 행할 수가 있다. 따라서, 주파열판(148)을 파열시키는 수단은 가스압을 이용한 수단이 아니고, 공지의 기계적인 파열수단, 예컨대 예리한 형상의 발사체를 사용한 방식의 것이나, 전기적인 파열수단, 예컨대 파열판용 점화기를 사용한 방식의 것으로 변경하는 것등의 개량변경을 할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명을 하나, 본 발명은 이것 들에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 있어서 사용한 가스발생제는, 단공원통형상으로서, 외경 5.4mm, 내경 0.7mm, 길이 5mm의 것이다.
실시예 1
도 1에 도시한 형태의 하이브리드 인플레이터(100)를 제조하였다. 상세한 것은 하기와 같다.
인플레이터 하우징(102)은, 고장력강(인장강도 90kg/㎟)를 사용하여 제작하였다. 가압매질은 아르곤 및 헬륨 혼합가스[Ar:He=96:4(몰비)] 2.6몰(100g)을 사용하고(내압 32,000kPa), 가스발생제는, 니트로구아니딘: 질산스트론튬: 카르복시메틸셀룰로오스; 산성백토(34:50:9:7)로부터 이루어지는 것의 40g(발생가스량 1.0몰에 상당한다)을 사용하였다(A/B=7.2/2.8). 가압매질과 가스발생제의 중량비(a/b)는 2.5이었다. 따라서, 작동시에는 합계에서 3.6몰의 가스가 이용할 수 있음으로 작동전의 가압매질과 가스발생제의 합계 중량은 140g이었다. 또한, 이 가스발생제의 압력지수(n)는 0.6이었다.
이상의 구성으로 이루어진 하이브리드 인플레이터(100)은 직경 59mm, 길이 156mm(스터드 볼트(150)를 제거한 길이, 스터드 볼트(150)의 길이 20mm)로서, 인플레이터 하우징(102)의 두께 2.5mm이며, 전중량은 1100g이었다. 이와 같은 하이브리드 인플레이터(100)를 작동시킨 결과, 내압은 44100kPa로 되었다.
비교예 1
도 1에 도시한 형태의 하이브리드 인플레이터(100)를 제조하였다. 상세한 것은 하기와 같다.
인플레이터 하우징(102)은 통상의 강(인장강도 40kg/㎟)을 사용하여 제작하였다. 가압매질은, 아르곤 및 헬륨 혼합가스[O2:Ar:He=20:76:4(몰비)] 3.6몰(140g)을 사용하고(내압 32,000kPa), 가스발셍제는, RDX와 폴리아크릴산에스테르에라스토머로부터 이루어진 것 8g(발생가스량 0.39몰에 상당한다)을 사용하였다(A/B=9.2/1). 가압매질과 가스발생제의 중량비(a/b)는 17.5이었다. 가압매질과 가스발생제로부터의 발생가스는 작동시에 반응함으로써, 합계 3.78몰로 된다. 가스발생제는 3.78몰의 가스 모든 것을 에어백의 팽창에 이용하는데 충분한 열을 발하기 위한 것이다. 따라서, 가압매질과 가스발생제의 합계 중량은 147g으로 되었다. 또한, 가스발생제의 압력지수(n)는 1.0이었다.
이상의 구성으로부터 이루어진 하이브리드 인플레이터(100)는 실용상의 내압성을 확보하기 위해서 인플레이터 하우징의 두께를 3.3mm로 한 것이므로, 직경은 60.0mm로 되었다. 또, 가압매질의 충전량이 많기 때문에, 실시예 1과 동등압으로 하기 때문에, 길이는 178.7mm(스터드 볼트(150)를 제외한 길이. 스터드볼트(150)의 길이 20mm)로 되고, 하이브리드 인플레이터의 전중량은 1680g이었다. 이와 같은 하이브리드 인플레이터(100)를 작동시킨 결과, 내압은 58800kPa로 되었다.
실시예 2
실시예 1과 마찬가지의 하이브리드 인플레이터(100)를 제조하였다. 단, 내용적은 0.16L로 하고, 가스발생제를 수용하는 가스발생기의 용적은 사용한 가스발생제량을 수용할 수 있도록 조정하였다. 다른 구성요소는 하기와 같다.
가압매질: 아르곤과 헬륨의 혼합가스[Ar:He=96:4(몰비)] 1.6몰(62g)(내압 32.000kPa)
가스발생제: 실시예 1과 같은 것 80g(발생가스량 2.0몰)
A/B:1.6/2.0
a/b:62/80=0.775
작동시의 합계가스량: 3.6몰
이와 같은 하이브리드 인플레이터를 작동시킨 결과, 내압은 68,000kPa이었다.
실시예 3
실시예 2에 있어서, 가스발생기를 내압성용기로 하여, 가스발생제의 수용된 가스발생실을 상압으로 한 이외는 마찬가지로 하여 하이브리드 인플레이터를 제조하였다. 또한, 가스발생실을 상압으로 유지하기 위해, 가스발생실과 인플레이터 하우징과의 사이에 파열판을 설치하였다. 이와 같은 하이브리드 인플레이터를 작동시킨 결과, 실시예 2와 거의 같은 결과를 얻었다.
실시예 4
도 2에 도시한 형태의 듀얼형 하이브리드 인플레이터(200)를 제조하였다. 상세한 것은 하기와 같다.
인플레이터 하우징(102)은 고장력강(인장강도 90kg/㎟)를 제작하였다. 가압매질은 아르곤 및 헬륨혼합가스[Ar:He=96:4(몰비)] 2.6몰(100g)을 사용하고(내압 32,000kPa), 가스발생제는, 니트로구아니딘:질산스트론튬:카르복시메티르셀룰로오 스:산성백토(34:50:9:7)로부터 이루어진 것을, 제 1 가스발생실에 20g, 제 2 가스발생실에 20g(계 40g으로 발생가스량 1.0몰에 상당하는)사용하였다(A/B=7.2/2.8). 가압매질과 가스발생제의 중량비(a/b)는 2.5이었다. 따라서, 작동시에는 합계로 3.6몰의 가스를 이용할 수 있음으로 작동전의 가압매질과 가스발생제의 합계중량은 140g이었다. 또한, 이 가스발생제의 압력지수(n)는 0.6이었다.
이상의 구성으로부터 이루어진 하이브리드 인플레이터(200)는, 직경 59mm, 길이 156mm(스터드 볼트(150)를 제외한 길이, 스터트볼트(150)의 길이 20mm)로, 인플레이터 하우징(102)의 두께 2.5mm이며, 전중량은 1200g이었다. 이와 같은 하이브리드 인플레이터(200)를, 제 1의 점화기와 제 2의 점화기에 의해서 동시 착화시켜서 작동시킨 결과, 내압은 48,000kPa로 되었다.
실시예 5
실시예 1에 있어서, 가압매질로서, 아르곤, 산소 및 헬륨 혼합가스[Ar:O2:He=93:3:4(몰비)]를 사용한 이외는 마찬가지로 하여, 하이브리드 인플레이터를 제조하였다. 이 하이브리드 인플레이터를 작동시킨 결과, 일부 생성한 CO 및 H2가 CO2 및 H2O로 변환된 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 결과를 얻었다.
본 발명에 의하면, 인플레이터로서의 기능을 저하시키는 일없이, 보다 경량화 또한 소형화된, 안정성이 높은 하이브리드 인플레이터 및 그것을 사용한 에어백 장치를 얻을 수 있다.

Claims (24)

  1. 인플레이터 하우징과, 인플레이터 하우징내에 수용된 가스발생기와, 가스발생기에 접속된 점화수단을 가지는, 에어백을 갖춘 차량의 팽창식 안전시스템을 위한 하이브리드 인플레이터로서, 상기 인플레이터 하우징내에 가압매질이 충전되어 있고, 가스발생기가, 가스발생수단을 포함하는 1 또는 2 이상의 가스발생실을 가진 것이고, 상기 가압매질의 양(A몰)과 상기 가스발생수단의 연소에 의해서 발생하는 가스량(B몰)과의 몰비(A/B)가 8/2 내지 1/9인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  2. 제 1 항에 있어서, A/B 가 8/2 내지 3/7인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  3. 제 1 항에 있어서, 가스발생수단이, 연료 및 산화제를 포함한 가스발생제인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  4. 제 1 항에 있어서, 가스발생수단이, 연료, 산화제 및 슬러그 형성제를 포함한 가스발생제인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 연료가 구아니딘 유도체인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 연료가 니트라민계 화합물을 제외한 비아지드 유기화합물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 가스발생수단의 압력지수가 0.8미만인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 가압매질의 중량(a)과 가스발생수단의 중량(b)과의 중량비(a/b)가 0.1 내지 7인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  9. 인플레이터 하우징과, 인플레이터 하우징내에 수용된 가스발생기와, 가스발생기에 접속된 점화수단을 가지는, 에어백을 갖춘 차량의 팽창식 안전시스템을 위한 하이브리드 인플레이터로서, 상기 인플레이터 하우징내에 불활성가스를 함유하고 산소를 함유하지 않은 가압매질이 충전되어 있고, 가스발생기가 가스발생수단을 포함한 1 또는 2 이상의 가스발생실을 가진 것이고, 상기 가압매질의 양(A몰)과 상기 가스발생수단의 연소에 의해서 발생하는 가스량(B몰)과의 몰비(A/B)가 8/2 내지 1/9인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  10. 제 9 항에 있어서, A/B가 8/2 내지 3/7인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  11. 제 9 항에 있어서, 가스발생수단이, 연료 및 산화제를 함유한 가스발생제인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  12. 제 9 항에 있어서, 가스발생수단이, 연료, 산화제 및 슬러그 형성제를 함유한 가스발생제인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 연료가 구아니딘 유도체인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 연료가 니트라민계 화합물을 제외한 비아지드유기화합물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  15. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 가스발생수단의 압력지수가 0.8미만인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  16. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 가압매질의 중량(a)과 가스발생수단의 중량(b)과의 중량비(a/b)가 0.1 내지 7인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  17. 인플레이터 하우징과, 인플레이터 하우징내에 수용된 가스발생기와, 가스발생기에 접속된 점화수단실을 가지는, 에어백을 갖춘 차량의 팽창식 안전시스템을 위한 하이브리드 인플레이터로서, 상기 인플레이터 하우징내에 불활성가스를 함유한 가압매질이 충전되어 있고, 가스발생기가 가스발생수단을 포함한 1 또는 2이상의 가스발생실을 가지는 것이고, 상기 가압매질이 산소를 함유하지 않으며, 상기 가스발생수단이 연료 및 산화제를 함유한 발생제인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  18. 제 17 항에 있어서, 가스발생수단이, 연료, 산화제 및 슬러그 형성제를 함유한 가스발생제인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  19. 인플레이터 하우징과, 인플레이터 하우징내에 수용된 가스발생기와, 가스발생기에 접속된 점화수단실을 가지는, 에어백을 갖춘 차량의 팽창식 안전시스템을 위한 하이브리드 인프레이터로서, 상기 인플레이터 하우징내에 불활성가스를 함유한 가압매질이 충전되어 있고, 가스발생수단을 포함한 1 또는 2이상의 가스발생실을 가지는 것이고, 상기 가압매질이 산소를 함유하지 않고, 상기 가스발생수단의 압력지수가 0.8미만인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  20. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항, 및 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 인플레이터 하우징이 고장력강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  21. 제 20 항에 있어서, 고장력강은, 인장강도가 60kg/㎟ 이상인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  22. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항, 및 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 가스발생수단이 상압분위기중에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  23. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항, 및 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 가스발생수단의 형상이 구멍이 있는 원통형상인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인플레이터.
  24. 충격센서 및 컨트롤 유닛으로 이루어진 작동신호 출력수단과, 케이스내에 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항, 및 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 하나의 항에 기재된 하이브리드 인플레이터와 에어백이 수용된 모듈 케이스를 갖춘 것을 특징으로 하는 에어백 장치.
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