KR20020022802A - 이중 스테이지 에어백 팽창기 - Google Patents

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Abstract

이중 스테이지 에어백 팽창기(30)는 제 1 및 제 2 연소 챔버와, 양 연소 챔버내의 연소 압력을 제어하기 위한 공동의 가스 배출 포트(7)를 구비한다. 이러한 팽창기는 사용된 점화 시퀀스에 따라 좌우되는 상이한 속도에서 에어백을 팽창시킨다. 제 1 스테이지만 전개되는 경우 저출력 성능 레벨이 발생한다. 제 1 및 제 2 스테이지 양자의 동시 점화는 보다 높은 성능 한계를 구성하는 반면에 다단화는 제 1 스테이지의 사용으로부터 약간의 시간 후에 제 2 스테이지가 전개된다. 스테이지는 가변 속도 형태로 팽창 가스를 공급하는 수단을 제공한다.

Description

이중 스테이지 에어백 팽창기{DUAL STAGE AIRBAG INFLATOR}
본 발명은 자동차 승차자 억제 시스템내의 에어백의 팽창을 다단화하는데 사용되는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 이중 스테이지 불꽃 팽창기는 에어백 팽창 속도가 제어될 수 있도록 가변 가스 출력을 제공하기 위해 사용되는 이중 스테이지 가스 발생기이다. 가스 발생 속도 제어와 그에 의한 에어백내의 압력 상승 속도는 에어백의 전개로 야기되는 부상의 위험을 최소화하는 동시에 자동차 승차자의 보다 폭넓은 영역을 보다 양호하게 보호한다.
본 발명은 단일 스테이지 또는 다중 스테이지의 방식에서 에어백을 충전하기 위해 사용되는 가스를 공급한다. 이것은 가스 발생 화학물질을 수용하고 있는 격리된 2개의 연소 챔버의 사용을 통해 수행된다. 전개 모드는 일단 또는 1차적으로 양 스테이지를 전개하고, 이어서 약간의 시간후에 2차적으로 전개되어 소망 가스전달 결과를 제공한다.
종래 기술에 의해 해결되지 않고 남은 문제는 첨부된 특허청구범위 제 1 항에 개시된 본 발명에 의해 극복된다.
미국 특허 제 5,558,367 호에 개시된 바와 같은 에어백의 제어된 팽창은 팽창 유체를 수용하는 하이브리드 팽창기와 2개의 점화기를 이용한다. 유체는 제 1 점화기의 작동에 의해 방출된다. 제 2 점화기는 수용된 유체의 온도 및 압력을 증가시킬 목적으로 가연성 재료를 점화하기 위해 사용된다. 미국 특허 제 5,582,428 호, 제 5,630,619 호 및 제 5,709,406 호는 다단화 문제에 접근하기 위해 하이브리드 기술의 사용을 개시한다. 본 발명은 하이브리드 팽창기를 사용하지 않는다.
미국 특허 제 5,221,109 호는 가스 출력을 제어하는데 사용되는 배출 메카니즘을 가스 발생기에 합체한다. 미국 특허 제 5,346,254 호는 이중 출력 점화기를 사용하는 단일 연소 챔버 팽창기 설계를 개시한다. 점화기의 제 1 스테이지는 가스 발생 화학물질을 점화시키는 것에 요구되는 점화 임펄스를 제공하고, 어느 정도 시간이 지난 시점에 점화기의 제 2 스테이지가 점화되어 가스 발생 화학물질을 열분해시킴으로써 연소에 유용한 표면적을 증가시킨다.
미국 특허 제 5,368,329 호 및 제 5,398,966 호는 2개의 점화기를 포함하는 튜브의 길이를 따라 이격된 가스 발생 웨이퍼를 포함하는 길다란 팽창기 하우징을 개시한다. 제 1 점화기는 가스 발생 화학물질을 점화시키는 점화 공급원을 제공하며, 제 2 점화기는 이후 시간에 점화될 때 웨이퍼를 분쇄시키기 위해 사용된다. 가스 발생 화학물질 웨이퍼의 분쇄는 연소하는 표면적과, 그에 따라 가스의 질량발생 속도를 증가시킨다. 본 발명은 일반적인 분쇄 기술을 사용하지 않는다.
미국 특허 제 5,564,743 호에 개시된 다중 스테이지 에어백 팽창기 시스템에 있어서, 팽창기 하우징은 각기 가스 발생 화학물질 및 점화 시스템을 수용하는 2개의 분리된 챔버를 포함한다. 2개의 챔버를 분리시키는 벽은 챔버중 하나내의 소정 레벨의 압력에 반응하여 파열하도록 설계된 부서지기 쉬운 섹션을 구비하여, 챔버 사이의 유체 연통을 제공한다.
미국 특허 제 5,460,405 호는 에어백을 팽창시키기 위해 요구되는 제 1 및 제 2 유체 공급원의 작동을 제어하기 위한 제어기와, 충돌 및 위치 센서를 포함하는 장치를 개시하고 있다.
미국 특허 제 5,400,487 호는 다중 개별 가스 발생기가 소정의 에어백 팽창 속도를 발생시키도록 사용되게 하는 시스템을 개시한다. 단일 스테이지의 팽창기의 사용은 언급되지 않는다. 미국 특허 제 5,839,754 호는 제 1 챔버내의 가스 발생 화학물질을 점화시키기 위해 사용되는 다중 챔버식 가스 발생기 및 단일 점화 공급원을 개시하고 있다. 제 1 챔버내의 제 1 연소 챔버에 내장된 가스 발생 화학물질은 고온의 연소 가스를 보어를 통해 제 2 챔버내로 가압함으로써 제 2 챔버내에 내장된 가스 발생 화학물질용 점화 공급원으로서 작용한다.
본 발명은 일반적으로 에어백으로 공지된 자동차의 억제 쿠션을 팽창시키기 위한 가스 발생기 또는 팽창기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 팽창기의 측단면도를 도시하는 도면,
도 2는 도 1의 2-2 선을 따라 취한 본 발명에 따른 팽창기의 단면도.
도 1에 따르면, 본 발명에 따라 구성된 예시적인 팽창기가 일괄적으로 참조부호(30)로 표시되어 있다. 가스 팽창기(30)는 2개의 별개의 챔버, 즉 제 1 연소 챔버(1) 및 제 2 연소 챔버(2)를 구비한다. 제 1 스테이지 가스 발생기의 활성화는, 제 1 연소 챔버(1)내에 내장된 제 1 양의 가스 발생 화학물질(도시되지 않음)이 점화되고, 가스가 생성될 때 이뤄진다. 유사하게, 제 2 스테이지 가스 발생기의 활성화는, 제 2 연소 챔버(2)내에 내장된 제 2 양의 가스 발생 화학물질(도시되지 않음)이 점화되고, 가스가 생성될 때 이뤄진다. 상부 하우징(3)내의 다수의 제 1 가스 배출 포트(7)는 제 1 및 제 2 연소 챔버(1, 2) 양자내에서의 압력 전개를 제어한다. 낮은 출력 전개만이 요구되는 사고시에, 제 1 연소 챔버(1)내에 내장된 가스 발생 화학물질만이 점화된다. 고출력 전개가 요구되는 사고시에, 제 1 및 제 2 연소 챔버 양자내의 가스 발생 화학물질이 동시에 점화될 것이다.
중간 레벨에서의 다단화는 사고후의 어느 시점에 제 1 연소 챔버 가스내의 가스 발생 화학물질의 점화에 이어서 제 2 연소 챔버내의 가스 발생 화학물질의 점화를 포함할 것이다. 이에 의해 다단화는 에어백내로 진행되는 팽창 가스의 발생 속도를 제어하며, 팽창 속도를 제어한다. 바람직한 실시예에 있어서, 제 1 챔버(1)는 전체 가스 발생 하중의 50% 내지 80%를 포함하며, 제 2 챔버(2)는 전체 가스 발생 하중의 20% 내지 50%를 포함한다.
팽창기(30)는 가스 발생 화학물질을 수용하는 2개의 챔버를 구비한다. 컵형상의 상부 하우징(3) 및 컵 형상의 하부 하우징(4)은 제 1 연소 챔버(1)를 형성한다. 도 1 및 도 2에 따르면, 상부 하우징(3)은 다수의 제 1 가스 배출 포트(7)를 포함한다. 제 1 가스 배출 포트는 단일 직경일 수 있지만 이것으로 제한되지 않는다. 상부 하우징(3)에 접착제로 접착된 얇은 금속 포일(24)과 같은 제 1 폐쇄부(24) 또는 포트상의 플러그는 기밀 시일로서 기능한다. 2개의 원형 구멍은 2개의 리테이너(11, 25)를 수용하기 위해 하부 하우징(4)내에 위치한다. 상부 하우징(3) 및 하부 하우징(4)은 서로 용접시키는 방식으로 구성된다. 플랜지(23)는 용접 또는 크림핑에 의해 상부 하우징(3)에 부착되지만, 하부 하우징(4)에 부착 및 고착될 수도 있다.
상부 하우징(3) 및 하부 하우징(4)의 내부에 의해 규정된 부피는 분할판(5)에 의해 2개의 챔버로 분리된다. 분할판(5)은 컵형상이며, 실질적으로 원형 단부 플레이트와, 다수의 제 2 가스 배출 포트(22)를 포함하는 외부 관형벽으로 구성된다. 제 2 가스 배출 포트(22)는 분할판(5)을 관통하는 원형 구멍이며, 단일 직경일 수 있지만 이것으로 제한되지 않는다. 제 2 가스 배출 포트(22)는 가스 배출 포트상에 접착제로 접착된 얇은 금속 포일과 같은 제 2 폐쇄부(6)에 의해 폐쇄된다. 제 2 폐쇄부(6)는 저출력 전개 및 그 내부에 수용된 가스 발생 화학물질의 연속적인 점화 동안에 제 1 연소 챔버(1)내의 연소에 의해 생성된 가스가 제 2 연소 챔버(2)에 들어가는 것을 방지한다. 분할판(5)의 외부 관형벽은 하부 하우징(4)에 결합되며, 하부 하우징과 분할판 사이에 위치된 고정 링(32)의 강제 끼워맞춤에 의해 고정된다.
제 1 연소 챔버 강화 튜브(12) 및 제 2 연소 챔버 강화 튜브(13)는 분할판(5)의 실질적으로 원형인 단부 플레이트내로 삽입되며, 강제 끼워맞춤 및/또는 용접에 의해 제 위치에 고정된다. 제 1 강화 튜브(12)는 제 1 챔버(1)내의 제 1 강화 튜브 배출 포트(14)를 위치시키는 방식으로 위치되어 있다. 제 2 강화 튜브 배출 포트(15)는 제 2 연소 챔버(2)내에 제 2 배출 포트(15)를 위치시키는 방식으로 위치되어 있다. 제 1 강화 튜브(12) 및 제 2 강화 튜브(13)는 실질적으로 원형인 단부 플레이트 및 다수의 강화된 포트(14, 15)를 구비하는 외부 관형벽을 포함한다. 강화 포트는 원형이며, 강화 튜브(12, 13)의 외부 관형벽 둘레에 원주 방향으로 분포되어 있다. 강화 포트는 단일 직경일 수도 있지만 이것으로 제한되지 않는다. 제 1 연소 챔버 점화기 리테이너(11)는 하부 하우징(4)내로 용접되며, 제 1 강화 튜브(12)의 개방 단부내로 돌출된다. 강제 끼워맞춤은 제 1 연소 챔버 강화 튜브(12)와 제 1 연소 챔버 점화기 리테이너(11) 사이에 기밀 시일을 확립하는데 이용된다. 제 2 연소 챔버 강화 튜브(13) 및 제 2 연소 챔버 점화기 리테이너(25)를 위해 유사한 조립이 요구된다. 제 1 강화 튜브(12) 내측에 내장된 제 1 강화부(17)(명료함을 위해 도시되지 않음)는 분말, 과립 및/또는 정제 형태의 점화 재료를 포함한다. 제 1 점화기 수단(9)은 센서 진단 수단(40)으로부터 전기적 신호를 수신한 후에 제 1 강화부(17)를 점화시킨다. 제 2 연소 챔버 점화기 리테이너(25), 제 2 점화기 수단(8) 및 제 2 강화부(16)(명확화를 위해 도시되지 않음)는 제 1 스테이지 대응부분에 대한 설계 및 기능과 유사하다. 제 1 필터(18)는 가스가 제 1 가스 배출 포트(7)를 통해 팽창기에서 유출되기 전에 가스 스트림으로부터 미립자를 냉각 및 여과시킨다. 제 1 필터는 제 1 필터 시일(34, 36)에 의해 제 위치에 유지된다. 제 2 필터(19)는 제 2 연소 챔버(2)내에서 유사한 기능을 수행하며, 제 2 필터 시일(38, 39)에 의해 제 위치에 유지된다.
작동시에, 팽창기는 사고의 심각성 및 승차자의 위치 및 사이즈에 좌우되는 최적의 자동차 승차자 보호를 위해 요구되는 에어백 팽창의 형태를 결정하는 센서 진단 수단으로부터 전기적 신호를 수신한 후에 작동한다. 에어백 팽창은 팽창기의 저출력 모드 또는 제 1 스테이지만의 전개로 개시될 것이다. 저출력 모드 또는 제 1 스테이지는 제 1 점화기 수단(9)이 센서 진단 수단(40)으로부터 전기적 신호를 수신할 때 작동한다. 점화기 수단(9)이 신호를 수신하고 활성화가 야기되는 경우, 제 1 강화부(17)의 점화가 이뤄진다. 연소되는 제 1 강화부(17)는 제 1 강화 포트(14)를 통해 제 1 강화 튜브(12)로부터 그 내부에 내장된 제 1 양의 가스 발생 화학물질을 점화시키는 제 1 연소 챔버(1)내로 방출되는 가스 및 미립자를 생성한다. 일단 제 1 양의 가스 발생 화학물질이 점화되면, 가스는 제 1 필터(18)를 통해 제 1 가스 수집 플리넘(20)내로 유입된다. 제 1 연소 챔버 내부의 압력이 소정의 레벨에 도달할 경우, 제 1 폐쇄부(24)는 파열되어, 가스가 제 1 배출 포트(7)를 통해 에어백내로 유동하게 한다. 제 2 폐쇄부(6)는 고온 가스가 제 2 가스 포트(22)를 통해 제 2 연소 챔버(2)에 진입하여 그 내부에 내장된 가스 발생 화학물질을 점화하는 것을 방지함으로써 제 2 스테이지의 공진 점화를 방지한다.
고출력 모드는 제 1 점화기 수단(9) 및 제 2 점화기 수단(8) 양자가 센서 진단 수단(40)에 의해 동시에 작동되는 것을 요구한다. 제 1 연소 챔버(1)는 상술한바와 같이 기능할 것이다. 제 2 스테이지는 제 2 연소 챔버(2)내의 내장된 가스 발생 화학물질이 점화될 때 이뤄진다. 제 2 스테이지의 기능은 제 1 스테이지와 동일한 방식으로 이뤄진다. 제 2 점화기 수단(8)은 제 2 강화부(16)를 점화시킨다. 연소되는 제 2 강화부(16)는 제 2 강화 포트(15)를 통해 제 2 강화 튜브(13)로부터 제 2 연소 챔버(2)에 내장된 가스 발생 화학물질의 양내로 방출된 고온 가스 및 고온 미립자를 생성한다. 점화되는 경우 제 2 연소 챔버내의 내장된 가스 발생 화학물질은 제 2 필터(19)를 통해 제 2 가스 플리넘(21)내로 유동되는 가스를 생성한다. 제 2 연소 챔버 압력이 증가할 때, 제 2 폐쇄부(6)는 개방되어 가스가 제 2 가스 포트(22)를 통해 제 1 가스 수집 플리넘(20)내로 그리고 제 1 가스 포트(7)를 통해 에어백내로 유동하게 한다.
제 2 스테이지는 제 1 스테이지와 동시에 전개될 수 있거나 또는 제 2 스테이지는 센서 진단 수단(40)에 의해 결정될 때 어느 정도의 시간 후에 전개될 수 있다. 각 챔버 또는 스테이지의 기능은 모든 경우에서 동일하다. 길다란 스테이지 사이의 지연의 경우에, 제 1 스테이지 전개는 제 2 챔버의 기능전에 완성될 수 있다. 제 2 가스 포트(22)는 제 2 연소 챔버내에 내장된 가스 발생 화학물질의 적절한 연소와, 허용 가능한 수준으로 가스 출력을 제한하는 동시에 최소의 유해한 유출물을 제공하기에 적절한 사이즈로 된다.
가스 팽창기(30)가 불이나 다른 극고온의 열원에 노출된 경우에, 가스 팽창기(30)는 정상적인 방법으로 자동점화 및 작동을 하도록 설계된다. 자동점화 구성 요소(10)는 제 2 챔버(2)내의 하부 하우징(4)과 긴밀한 열적 접촉으로 위치된다.고온에 노출되는 경우에, 자동점화 구성 요소(10)는 제 2 연소 챔버내에 내장된 가스 발생 화학물질의 점화를 전개한다. 가스 발생 화학물질에 의해 생성된 가스는 제 2 강화 포트(15)를 통해 유동하며, 제 2 강화부(16) 및 제 2 점화기 수단(8)을 점화시킨다. 가스가 제 1 플리넘(20)에 진입함에 따라서, 상기 가스도 제 1 필터(18)를 통해 통과하며, 제 1 연소 챔버, 제 1 강화부(17) 및 제 1 점화기 수단(9)내에 내장된 가스 발생 화학물질을 점화시킨다.

Claims (7)

  1. 이중 스테이지 에어백 팽창기(30)에 있어서,
    제 1 양의 가스 발생 화학물질을 수용하며, 이와 연통되는 다수의 제 1 가스 포트(7)를 구비하는 제 1 연소 챔버(1)와,
    제 2 양의 가스 발생 화학물질을 수용하며, 제 2 폐쇄부를 구비하는 다수의 제 2 가스 포트(22)를 구비하는 제 2 연소 챔버(2)로서, 상기 제 2 가스 포트는 상기 제 1 및 제 2 연소 챔버를 연결하는, 상기 제 2 연소 챔버(2)와,
    제 1 양의 가스 발생 화학물질의 점화용 제 1 점화기 수단(9)과,
    제 2 양의 가스 발생 화학물질의 점화용 제 2 점화기 수단(8)과,
    상기 제 1 및 제 2 점화기 수단에 연결된 센서 진단 수단으로서, 감지 수단이 상기 제 1 및 제 2 점화기 수단에 신호를 전송하여 상기 제 1 및 제 2 점화기 수단을 필요할 때 작동시키는, 상기 센서 진단 수단을 포함하는
    이중 스테이지 에어백 팽창기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연소 챔버(1)와 제 1 가스 포트(7) 사이에 위치된 제 1 필터(18)와, 제 2 연소기 쳄버(2)와 제 2 가스 포트(22) 사이에 위치된 제 2 필터(19)를 더 포함하는
    이중 스테이지 에어백 팽창기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 연소 챔버(1, 2) 양자를 위한 연소 챔버 압력이 상기 제 1 가스 포트(7)에 의해 제어되는
    이중 스테이지 에어백 팽창기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 포트(7)에 부착된 파열 포일(24)을 더 포함하는
    이중 스테이지 에어백 팽창기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 폐쇄부가 제 2 가스 포트(22)상의 포일(24)인
    이중 스테이지 에어백 팽창기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연소 챔버(1)와 제 1 가스 포트(7) 사이에 위치된 제 1 가스 플리넘(20)과, 상기 제 2 연소 챔버(2)와 제 2 가스 포트(22) 사이에 위치된 제 2 가스 플리넘(21)을 더 포함하는
    이중 스테이지 에어백 팽창기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제 1 강화부(17)를 포함하는 제 1 연소 챔버 강화 튜브(12)와, 제 2 강화부(16)를 포함하는 제 2 연소 챔버 강화 튜브를 더 포함하며, 상기 제 1 강화 튜브는 상기 제 1 연소 챔버(1)내에 위치된 다수의 상기 제 1 강화 포트를 구비하며, 상기 제 1 점화기 수단은 상기 제 1 강화부를 점화시켜서 상기 제 1 양의 가스 발생 화학물질을 점화시키며, 상기 제 1 강화부 포트를 통해 방출되는 고온 가스를 생성시키는 상기 제 2 강화 튜브는 상기 제 2 연소 챔버(2)내에 위치된 다수의 상기 제 2 강화 포트를 구비하며, 상기 제 2 점화기 수단은 제 2 강화부를 점화시켜서 상기 제 2 양의 가스 발생 화학물질을 점화시키는 상기 제 2 강화부 포트를 통해 방출되는 고온 가스를 생성시키는
    이중 스테이지 에어백 팽창기.
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