KR0184040B1

KR0184040B1 - 에어 백 팽창 장치와 그 팽창 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR0184040B1
Application number: KR1019950029272A
Authority: KR
Inventors: 제이. 리지 더글라스; 피. 위파수라몬톤 폰쥐트; 티. 새콘 폴
Original assignee: 제임스 엠. 루즈벨트; 티알더블유 비히클 세이프티 시스템즈 인코오포레이티드
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1999-05-01
Also published as: CA2156358A1; CZ251295A3; EP0704349B1; US5464247A; KR960010402A; EP0704349A1; PL178144B1; NO953817L; JP2665468B2; JPH08104198A; DE69515774T2; ATE190931T1; CA2156358C; NO953817D0; DE69515774D1; BR9504192A; CZ286836B6; PL310713A1

Abstract

본 발명은 소정 분량의 팽창 유체를 저장하는 용기(15)를 구비하는 에어 백 팽창용 장치에 관한 것이다. 상기 용기는 제1외면(19)과 내면을 구비하고, 이 내면은 나사가 형성되어 상기 제1외면에서 용기속으로 연장하는 나사 진개구부를 형성한다. 나사가 형성된 외주부(45)를 플러그(40)가 구비한다. 그 플러그는 상기 용기의 나사 진 개구부속으로 나사 결합된다. 상기 플러그의 외주부는 상기 용기의 제1외면과 인접한 제2외면(51)을 포함한다. 상기 플러그의 상기 외주부와 상기 나사 진 개구부를 형성하는 상기 용기의 상기 내면은 상기 플러그와 상기 용기 사이에 계면(11)을 형성한다. 이 계면은 상기 제1 및 제2외면 사이에서 상기 용기의 외주부까지 연장한다. 상기 계면과 상기 제1 및 제2외면 모두를 링(30)이 덮어 씌운다. 이 링은 상기 계면을 통해 상기 용기로부터 팽창 유체가 누출하는 것을 차단할 목적으로 상기 제1 및 제2외면에 고정된다.

Description

에어백 팽창 장치와 그 팽창 장치의 제조 방법

제1도는 본 발명에 따라 구성 조립된 팽창기 조립체의 단면도.

제2도는 제1도의 팽창기 조립체에 이용되는 마개의 단부도.

제3도는 제2도의 선 3-3을 따라 취한 개략적인 단면도.

제4도는 제2도의 선 4-4를 따라 취한 개략적인 단면도.

제5도는 제1도의 부분 확대도로서, 비작동 상태의 팽창기 조립체를 보여주는 도면.

제6도는 제5도와 유사한 도면으로서, 작동 상태의 팽창기 조립체를 보여주는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 팽창기 조립체 11 : 계면

12 : 에어백 15 : 용기 부재

16 : 작동기 조립체 18 : 저장 챔버

30 : 용접 링 40 : 마개 부재

46 : 폐쇄벽부 47 : 립부

50 : 기체 유동구 55 : 용접띠

58 : 파열부 60 : 림부

70 : 작동기 하우징 76 : 기부 격실

90 : 신관 92 : 케이싱

98 : 전도성 핀 100 : 발연 장약

104 : 가동 용기 122 : 가연성 물질

152 : 전원 154 : 스위치

176 : 확산기 178 : 기체 방출구

184 : 제1오리피스 186 : 제2오리피스

본 발명은 에어백과 같은 차량 탑승자 구속 기구(vehicle occupant restraint)를 팽창시키는데 사용되는 팽창 장치와 그 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.

에어백과 같은 차량 탑승자 구속 기구를 팽창시킬 때 사용하는 공지의 팽창장치는 가압된 팽창 유체(流體)를 수용하는 용기를 포함한다. 그 용기 안에는 가연성 물질 본체(a body of ignitable material)가 배치되어 있다. 그 가연성 물질 본체를 점화하기 위하여 점화기 조립체가 작동할 수 있다. 이 가연성 물질 본체가 연소됨에 따라, 용기 안의 팽창 유체를 가열시켜 용기 안의 유체의 압력을 상승시킨다.

통상, 용기는 일반적으로 원통형 챔버를 형성한다. 그 챔버에 소정 통로를 통해서 주입되는 가압된 팽창 유체가 충전된다. 일단 챔버에 원하는 압력의 팽창유체가 충전되면, 그 통로는 폐쇄된다. 용기는 충돌 발생을 나타내는 크기의 차량의 감속에 응답하여 파열되는 파열 디스크(burst disk)를 포함한다. 이 파열 디스크가 파열되면 용기의 챔버에서 에어백쪽으로 유동하여 에어백을 팽창시키는 팽창유체의 배출구를 형성한다.

본 발명의 일 태양에 따라, 에어백을 팽창시키는데 사용되는 팽창 장치가 제공된다. 이 팽창 장치는 일정량의 팽창 유체를 수용하는 용기를 구비한다. 이 용기는 제1외면(outer surface)과 내면(inner surface)을 구비하고, 이 내면에는 적어도 일부에 나사가 형성되어 상기 제1외면에서 용기 속으로 연장하는 나사 형성 개구부를 형성한다. 적어도 일부에 나사가 형성된 외주부(outer periphery)를 구비한 마개가 용기의 나사진 개구부와 나사 결합된다. 이 마개의 외주부는 용기의 상기 제1외면과 인접한 제2외면을 포함한다. 상기 마개의 외주부와 개구부를 형성하는 용기의 내면은 용기와 마개 사이에 계면(界面)을 형성한다. 이 계면은 상기 제1외면과 제2외면 사이에서 용기의 외주부까지 연장하며, 이 계면을 통한 팽창 유체의 용기로부터의 누출을 차단하기 위해 마련된 팽창 유체 누출 차단 수단이 마련되어 있다. 이 팽창 유체 누출 차단 수단은 (i) 계면을 덮는 링과 상기 제1외면과 제2외면의 겹친 부분, 그리고 (ii) 상기 링을 제1외면과 제2외면에 고정하는 고정 수단을 포함한다.

본 발명의 또 다른 일 태양에 따라, 제1외면과 이 외면에서 용기 속으로 연장하고 내부에 나사가 형성된 개구부를 갖춘 용기를 마련하는 단계를 포함하는 에어백 팽창용 장치의 제조 방법이 제공된다. 이 방법은 또한 용기의 내부에 나사가 형성된 개구부에 적어도 부분적으로 나사 결합하는 외주부를 갖춘 마개를 나사 결합시키는 단계를 포함한다. 이 마개의 외주부는 용기의 제1외면과 인접한 제2외면을 포함한다. 내부에 나사가 형성된 용기의 개구부와 마개가 나사 결합되면, 마개와 용기와의 사이에 계면이 형성되는데, 이 계면은 제1외면과 제2외면 사이에서 용기의 외주부까지 연장한다. 본 발명에 따라 방법은 또한 계면과 제1외면과 제2외면의 부분들을 덮도록 링을 배치하는 단계와, 상기 계면을 통한 팽창 유체의 용기로부터의 누출을 차단하기 위해 링을 제1외면과 제2외면에 고정시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 전술한 내용과, 기타의 목적 및 특징은 당업자가 첨부 도면을 참조하여 후술되는 발명의 상세한 설명을 고찰하면 더욱 명확해질 것이다.

본 발명에 따라 제조된 팽창기 조립체(10)가 제1도에 개략적으로 도시되어 있다. 이 팽창기 조립체(10)는, 도면에 도시된 바람직한 실시예에서는 에어백(12)인 팽창식 차량 탑승자 구속 기구를 팽창시키기 위힌 팽창 유체(流體)를 수용하고 있다. 상기 팽창기 조립체(10)가 제1도와 제5도에 도시된 바와 같이 비작동 상태에 있을 때, 에어백(12)은 접힌 상태로 저장되어 있다. 또한, 상기 팽창기 조립체(10)가 제6도에 도시된 것처럼 작동 상태에 있는 경우, 에어백(12)은 팽창된 상태로 된다. 상기 팽창기 조립체(10)는 충돌 발생을 나타내는 미리 설정된 크기 이상의 차량 감속에 응답하여 작동된다. 이 때, 에어백(12)은 접혀 저장된 상태에서 팽창 상태로 되어 차량 탑승자의 움직임을 구속함으로써 탑승자가 차량에 강하게 충돌하는 것을 방지한다.

상기 팽창기 조립체(10)는 용기 부재(15)와 작동기 조립체(16)를 구비한다. 이 용기 부재(15)는 가압된 팽창 유체를 수용하는 챔버를 갖춘 용기를 형성하는데, 이 용기 부재(15)는 6061-T6 알루미늄 재료로 제조되는 것이 바람직하다.

상기 용기 부재(15)와 상기 작동기 조립체(16)는 함께, 에어백(12)을 팽창시키기 위한 가령 기체와 같은 팽창 유체를 수용하는, 밀봉된 저장 챔버(18)를 형성한다. 상기 작동기 조립체(16)는 차량 충돌을 나타내는 적어도 미리 설정된 크기의 차량 감속이 발생하는 즉시, 밀봉된 저장 챔버(18)를 개방하여 이 챔버로부터 팽창 유체가 방출되게 한다.

상기 용기 부재(15)는 원통형 측벽부(20), 목벽부(22), 그리고 단부 벽부(end wall portion)(24)를 구비한다. 이 원통형 측벽부(20)는 축선(62)에 중심에 맞춰져 그 축선(61)을 둘러싸며, 용기 부재(15)의 목벽부(22)는 적어도 일부에 나사가 형성되어 있는 내면(26)을 갖추고 있고, 또 이 내면(26)이 목벽부(22)에 개구부를 형성한다. 용기 부재(15)의 목벽부(22)는 또한 내면(26)에 대해 횡방향으로, 축선(61)에 대해 반경 방향 바깥쪽으로 연장된 제1환상면(17)과, 제1환상면(17)에 대하여 일정 간격을 두고 축선(61)을 따라 평행하게 연장하는 제2환상면(19)을 구비한다 (제5도).

저장 챔버(18)의 팽창 유체는 가연성 혼합 기체를 함유하고 있는 것이 바람직한데, 이 혼합 기체는 대부분 에어백(12)을 팽창시키기 위한 기체로 구성되는 일차 기체와, 점화시(時) 일차 기체를 가열시키는 가연성 기체를 포함한다. 상기 혼합 기체는 균질한 기체 상태로 존재한다. 상기 일차 기체는 가연성 기체의 연소를 보조하기 위한 산화제 기체와, 에어백(12)을 팽창시키기 위한 불활성 기체를 포함하는 것이 바람직하다. 일차 기체는 공기 또는 공기와 불활성 기체의 혼합물을 포함할 수 있으며, 불활성 기체는 질소, 아르곤, 또는 질소와 아르곤의 혼합물일 수도 있다.

공기가 일차 기체이고, 공기중의 산소가 산화제 기체인 것이 바람직하다. 가연성 기체는 수소, 메탄, 또는 수소와 메탄의 혼합물일 수 있다. 수소가 바람직한 가연성 기체이다. 전형적인 혼합 기체의 조성은 약 12 부피%의 수소와 88부피%의 공기이다. 이 혼합 기체는 약 2,500psi의 압력으로 저장 챔버(18)에 저장되지만, 다른 압력으로 저장될 수도 있다.

제1도 내지 제5도에 관해 설명하면, 작동기 조립체(16)는 6061-T6 알루미늄 재료로 제조되는 것이 바람직한 마개 부재(40)을 포함한다. 이 마개 부재(40)는 축선(61)에 중심이 맞춰져 있으며 축선(61)을 둘러싸는 관상(管狀)의 측벽부(44)를 구비한다. 이 측벽부(44)의 일단부에서 상기 축선(61)과 교차하여 원형의 폐쇄 벽부(46)가 연장하고 있다. 측벽부(44)의 타단부에서는 축방향으로 관상의 립부(47)가 돌출되어 있다. 상기 측벽부(44)와 폐쇄벽부(46)는 마개 부재(40)내에 챔버를 형성한다. 마개 부재(40)의 립부(47)는 그것을 관통하여 뻗어 이 마개 부재(40)내의 챔버 및 마개 부재의 외부와 연통하는 중앙 통로를 형성하는 환상 내면(48)을 구비한다(제3도). 마개 부재(40)의 측벽부(44)를 반경 방향으로 관통하여 복수개의 기체 유동구(gas flow opening)(50)가 뻗어서 마개 부재(40)내의 챔버와 연통된다(제1도, 제3도, 제5도).

마개 부재(40)의 폐쇄벽부(46)는 미리 형성된 중앙 파열부(58)와 환상의 림부(annular rim portion)(60)를 포함하고, 이 두 부분 모두는 축선(61)에 중심이 맞춰져 있다. 제5도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 림부(60)는 외측부(62)와 내측부(64)를 구비한다. 환상의 V형 홈(65)이 파열부(58)의 경계를 형성하고 있다. 이 파열부(58)는 외측부(66)와 내측부(68)를 구비한다. 상기 홈(65)은 상호 수렴하는 면들에 의해 형성되어, 파열부(58)를 림부(60)와 상호 연결하는 폐쇄벽부(46)의 재료에 응력 집중부를 형성한다. 따라서, 상기 홈(65)으로 형성된 연결부는 폐쇄벽부(46)의 파열부(58)가 림부(66)로부터 분리될 수 있는 고리 모양의 경계를 형성한다.

제3도와 제4도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 마개 부재(40)의 측벽부(44)는 폐쇄벽부(46)에서 립부(47)을 향하여 돌출하는 환상의 수나사면(45)을 포함한다. 폐쇄벽부(46)에서 가장 먼 나사면(45)의 단부에는 환상의 플랜지부(49)가 측벽부(44)의 외주부로부터 반경 방향으로 돌출한다. 마개 부재(40)의 측벽부(44)에 있는 나사면(45)은 마개 부재(40)가 용기 부재(15) 속으로 나사 결합될 때, 용기 부재(15)의 목벽부(22)에 있는 내면(26)의 나사부와 결합한다. 플랜지부(49)는, 제1도 및 제5도에 도시된 바와 같이, 마개 부재(40)가 용기 부재(15)속으로 완전 나사 결합될 때, 용기 부재(15)의 목벽부(22)상의 제2환상면(19)과 동평면에 배치되는 반경 방향 돌출 환상면(51)을 구비한다.

마개 부재(40)와 용기 부재(15)가 서로 결합될 때, 마개 부재(40)와 용기 부재(15)사이의 계면(11)은 마개 부재(40)와 용기 부재(15)의 접촉면에 의해서 형성된다. 이 접촉면은 마개 부재(40)의 나사면(45)과 용기 부재(15)의 내면(26)의 나사부를 포함한다. 상기 계면(11)은 용기 부재(15) 및 마개 부재(40)의 외주부까지 연장하여 제2환상면(19)과 반경 방향 돌출 환상면(51)이 접하는데, 이 상태가 제5도의 도번 13으로 도시된 위치에 도시되어 있다.

제5도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 마개 부재(40)의 플랜지부(49)의 반경 방향 돌출 환상면(51)과 용기 부재(15)의 목벽부(22)의 제2환상면(19)과 인접하여 용접 링(30)이 배치된다. 용접 링(30)은 6061-T6 알루미늄 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 이 용접 링(30)은 마개 부재(40)와 용기 부재(15)의 외주부까지 연장하는 위치(13)에 있는 계면(11)을 덮어 둘러싼다. 상기 용접 링(30)은 또한 마개 부재(40)의 반경 방향 돌출 환상면(51)과 용기 부재(15)의 제2 환상면(19)을 에워싸서 덮는다. 상기 용접 링(30)은 용기 부재(15)와 마개 부재(40)사이를 밀봉하기 위해 상기 반경 방향 돌출 환상면(51)과 제2환상면(91)에 마찰 용접된다.

상기 용접 링(30)을 용기 부재(15) 및 마개 부재(40)에 마찰 용접하기 위해서, 용접 링(30)을 스핀들(도시되지 않음)에 장착하고 콜릿(collet)(역시 도시되지 않음)을 사용하여 스핀들에 고정시킨다. 이 스핀들을 약 6,000 RPM의 속도로 회전시키고, 용접 링의 평평한 환상면(31)을 반경 방향 돌출 환상면(51) 및 제2환상면(19)과 맞물려 움직이도록 축선(61)을 따라 일방향으로 이동시킨다. 상기 용접 링(30)의 환상면(31)을 다른 표면, 즉 제2환상면(19)과 반경 방향 돌출 환상면(51)에 가압하는 압력 정도는 특히, 그 용접 링(30)의 환상면(31)의 실질적인 면적에 좌우되게 된다.

상기 용접 링(30)의 환상면(31)이 제2환상면(19) 및 반경 방향 돌출 환상면(51)과 맞물리면, 각각의 이들 재료는 가소 상태(plastic state)로 가열된다. 가열된 제2환상면(19)과 반경 방향 돌출 환상면(51)의 재료는 서로를 향하여, 그리고 용접 링의 환상면(31)의 재료를 향하여 유동하여 용접 띠(55)를 형성한다. 용접 띠(55)가 형성되는 즉시, 이 용접 띠(55)의 외주부 둘레에는 제5도에 다소 과장되게 도시된 커얼형 플래시(a curly flash)(63)가 형성된다.

용접 띠(55)와 커얼형 플래시(63)가 형성된 후, 스핀들은 용접 링(30)에서 이탈된다. 용접 띠(55)와 커얼형 플래시(63)가 냉각되면서, 용접 링(30), 용기 부재(15), 그리고 마개 부재(40) 모두를 고정하는 용접 죠인트를 형성한다. 이 용접 죠인트는 마개 부재(40)의 외주부 둘레에 연속된 링을 형성하여, 용기 부재(15)와 마개 부재(40) 사이를 밀봉시킨다.

제2도와 제4도를 참조하면, 마개 부재(40)는 통상 축선(61)과 평행한 마개 부재(40)의 측벽부(44)를 관통하여 뻗는 제1내부통로(190) 및 제2내부통로(192)를 구비한다. 제2내부통로(192)는 제1내부통로(190)와 동축으로 배치되지만, 직경에 있어서는 제1내부통로의 그것보다 더 크다. 제2내부통로(192)는 저장 챔버(18)와 연결된다. 제1내부통로(190)는 반경 방향 바깥쪽으로 개방된 충전용 홀(194)과 연통되어, 마개 부재(40)의 외부와 연결된다.

제4도에 도시된 바와 같이, 볼(195)을 갖춘 볼 체크 밸브 조립체(ball check valve assembly)(196)는 제1내부통로(190)와 인접한 제2내부통로(192)의 단부에서 이 제2내부통로 속에 배치되어 있다. 이 볼 체크 밸브 조립체(196)는 또한 제2내부통로(192)의 중앙 지점에 배치되어 있는 블레이드 부재(175)를 포함한다. 상기 블레이드 부재(175)는 제2내부통로에 억지 끼워맞춤으로 삽입되어, 제2내부통로(192)를 형성하는 마개(40)의 내주면(191)에 맞물린다.

용접 죠인트가 형성되어 용접 링(30), 용기 부재(15), 그리고 마개 부재(40)가 함께 고정된 후, 가압된 팽창 유체원(流體原)(도시안됨)을 충전용 홀(194)에 연결시켜 가압된 팽창 유체를 충전용 홀(194)을 통하여 제1내부통로(190)로 유입시킨다. 제1내부통로(190)에서의 가압된 팽창 유체의 압력은, 볼 체크 밸브 조립체(196)의 볼(195)을 제4도에 도시된 바와 같은, 제1내부통로(190)와 인접한 위치에 오른쪽으로 이동시킨다. 이 볼(195)은 블레이드 부재(175)와 접촉할 때까지 계속하여 오른쪽으로 이동된다. 상기 볼(195)이 제1내부통로(190)와 인접한 위치로부터 분리됨에 따라, 제1내부통로(190)내에 있는 가압된 팽창 유체는 상기 볼(195) 둘레의 제2내부통로(192)를 통과하고 블레이드 부재(175)를 지나 저장 챔버(18) 안으로 유입된다.

저장 챔버(18)에 가압된 팽창 유체가 충전된 후에, 가압된 팽창 유체원은 충전용 홀(194)에서 분리된다. 저장 챔버(18)내의 팽창 유체의 압력은, 제4도에 도시된 것처럼, 볼 체크 밸브 조립체(196)의 볼(195)을 왼쪽으로 다시 이동시킨다. 이 볼(195)은 계속 왼쪽으로 이동하여 제1내부통로(190) 및 제2내부통로(192)사이의 테이퍼진 주면(周面)에 밀봉 결합된다.

따라서, 저장 챔버(18)와 제2내부통로(192)내의 팽창 유체의 압력은 제1내부통로(190)와 제2내부통로(192)와의 사이의 테이퍼진 주면과 밀봉 결합하는 볼(195)을 충분히 유지시킨다. 따라서, 저장 챔버(18)내의 가압된 팽창 유체는 제1내부통로(190)와 제2내부통로(190, 192)를 역류하여 충전용 홀(194)을 지나밖으로 유출될 수 없다. 이 때, 충전용 홀(194)은 그것을 에워싸고 있는 마개 부재(40)의 평면에 폐쇄 부재를 마찰 용접함으로써 밀봉된다.

전술한 바와 같이, 혼합 기체로 저장 챔버(18)를 충전할 때, 저장된 혼합 기체의 압력은 폐쇄벽부(46)의 파열부(58) 외측면(66)을 향하여 축방향 외측으로 작용한다. 동시에, 주위의 압력이 파열부(58)의 내측면(68)을 향하여 축방향 내측으로 작용한다. 결과적으로, 파열부(58)는 저장된 혼합 기체의 압력과 주위 압력 사이에 압력차를 유발한다. 저장된 혼합 기체의 압력은 주위 압력보다 높기 때문에, 이러한 기체 압력차는 파열부(58)가 축방향 외측으로 이동되게 밀어붙이는 힘을 발생시킨다. 파열부(58)를 림부(0)와 연결하는 응력 집중부를 포함하는 폐쇄벽부(46)의 재료는, 압력차가 미리 설정된 상승 수준에 도달했을 때 축방향 외측으로 작용하는 압력차에 의해 야기된 응력으로 인하여 파열되도록 설계된다.

마개 부재(40)속에는 작동기 하우징(70)이 배치되어 있는데, 이 작동기 하우징(70)은 저장 챔버(18)에 팽창 유체가 충전될 때 플러그 부재(40) 속에서 지지된다. 이 작동이 하우징(70)은 축선(61)에 중심이 맞춰진 관상(管狀) 부재이다. 제1도와 제5도에 도시된 바와 같이, 작동기 하우징(70)은 마개 부재(40)의 돌출 립부(47)에 의해 형성된 개구부를 관통하여 밀접하게 수납된다. 용접부(71)가 마개 부재의 돌출 립부(47)와 작동기 하우징(70)의 플랜지(72) 사이의 기체 누출을 막는다.

작동기 하우징(70)은 기부(基部)(73)와 안내부(74)를 구비한다. 기부(73)는 플랜지(72)를 포함하고, 나사가 형성된 내면(75)으로 원통형 기부 격실(76)을 형성한다. 안내부(74)는 환상의 단부면(78)과 매끄러운 원통형 내면(79)를 구비한다. 환상의 단부면(78)은 원형 개구부(80)를 형성한다. 원통형 내면(79)은 안내부(74)를 관통하여 축방향으로 기부 격실(76)에서 개구부(80)까지 연장하는 안내 통로(82)를 형성한다. 환상 단부면(78)에는 적절한 테이프편(83)이 접척되어 개구부(80)를 폐쇄·밀봉한다.

역시 제5도에 도시된 바와 같이, 신관(squib)(90)이 작동기 하우징(70) 내부에 지지되어 있다. 이 신관(90)은 원통형 케이싱(casing)(92)을 구비하여, 이 케이싱(92)은 나사가 형성된 외면(94)과 신관(90)의 전단(前端)에 개구부를 형성하는 환상의 전단부면(96)을 구비한다.

케이싱(92)속으로 한쌍의 전기 전도성 핀(98)이 뻗어 있다. 케이싱(92)은 밀폐된 기낭(氣囊)(102)속에 발연 장약(pyrotechnic charge)(100)을 포함한다. 발연 장약(100)은 신관(90)을 통해서 (한쌍의)핀(98) 사이에 전류를 흘리면 점화된다. 이 발연 장약(100)은 바람직하게는 ZrKCIO₄이지만, 다른 발연 장약이 신관(90)에 사용될 수 있다. 신관(90)의 발연 장약(100)이 점화될 때, 이것은 기낭(102)을 파열시키는 연소 생성물을 발생시켜 밀봉부(the hermetic seal)를 개방시키고 신관(90)의 전단부면(96)의 개구부를 통해서 방출된다.

케이싱(92)은 전단부면(96)의 개구부가 안내 통로(82)와 대향하도록 작동기 하우징(70)의 기부 격실(76)과 나사 결합된다. 나사면(75, 94)은 상호 견고하게 맞물려 이들 나사면(75, 94) 사이에서 기체가 유출하는 것을 차단한다. 다른 변형 예로서, 적소에 신관(90)을 밀폐 유지하기 위한 용접부나 다른 밀봉부가 마련될 수 있다. 신관(90)은 작동기 하우징(70)에 의해 적소에서 지지되어 발연 장약(100)의 연소 생성물을 축선(61)을 따라 뻗은 안내 통로(82)속으로 유도한다.

또한, 제5도에 도시된 바와 같이, 작동기 조립체(16)는 또한 발사체 부재(projectile member) 형태의 가동 용기(104)를 포함한다. 이 가동 용기(104)는 원통형 외측면(110), 환상의 후단면(112), 그리고 원추형 전단면(114)을 구비한다. 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 가동 용기(104)의 원통형 외측면(110)은 직경이 약 0.15 인치(0.381㎝)이다. 원추형 전단면(114)은 가동 용기(104)의 첨단부(pointed tip)(115)를 형성한다.

가동 용기(104)는 또한 원통형 내면(116)과 원형 내면(118)을 구비한다. 이들 두 내면(116, 118)은 외측면(110)과 동축으로서, 함께 가동 용기(104) 내부에 격실(12)를 형성한다. 격실(12)은 환상의 후단면(112)의 개방단과, 원형의 내면(118)의 폐쇄단을 갖춘 원통형 모양이다.

가동 용기(104)의 격실내에는 가연성 물질(112)이 저장되어 있다. 이 가연성 물질은, 바람직하게는 BKNO₃이지만, 발연 장약(100)에 따라서, 다른 물질을 대체물로 사용할 수 있다. 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 가연성 물질(122)은 격실(120)을 채우고, 격실(120)의 개방단(open end)을 횡단하는 표면(124)을 구비한다. 가연성 물질(122)은 (발연 장약(100)과 마찬가지로) 습기와 같은 환경 조건으로부터 차폐되는 것이 바람직하다. 이러한 차폐는 셸(shell)에 따라 캡(cap)이나 덮개(cover)에 의해서, 또는 가능하게는 격실(120)의 개방단 표면(124)에 왁스를 코팅함에 의해서 성취될 수 있다(도면에 도시되지 않음).

팽창기 조립체(10)가 제1도와 제5도에 도시된 비작동 상태일 때, 가동 용기(104)은 작동기 하우징(70)내에 배치된다. 구체적으로 말하면 가동 용기(104)는 그것의 비작동 위치에서 작동기 하우징(70)의 안내부(74)에 있는 안내 통로(82)내에 동축으로 밀접하게 수용되어 있다. 가동 용기(104)가 비작동 위치에 있을 때, 가동 용기(104)의 원통형 외측면(110)은 안내부(74)의 원통형 내면(79)에 대해 착탈 가능한 간섭 결합(interference fit)으로 밀접하게 수용되어 있다. 간섭 결합은 작동기 하우징(70)의 안내부(74)에 있는 크림프(crimp), 또는 전단 핀(shear pin)등으로 보완될 수 있다. 추가로 가연성 물질(122)의 표면(124)은 축방향으로 신관(90)의 전단부면(96)의 개구부와 마주하고 있다.

작동기 조립체(16)는 또한 전기 회로(150)을 포함한다. 이 전기 회로(150)는 차량용 축전기 및/또는 캐피시터인 것이 바람직한 전원(152)과, 상시(常時)개방 스위치(154)를 포함한다. 스위치(154)는 바람직하게는 차량 감속 감지기(156)의 일부이다. 감속 감지기(156)는 충돌을 나타내는 미리 설정된 크기 이상의 차량 감속을 감지하고, 이와 같은 차량 감속에 응답하여 스위치(154)를 닫는다. 이러한 종류의 감속 감지기는 당해 기술 분야에서 공지되어 있다. 전기 회로(150)는 신관(90)을 통해 핀(98) 사이에서 연장하고, 스위치(154)가 닫히면 신관(90)을 작동시킨다.

차량의 충돌을 나타내는 미리 설정된 크기 이상의 감속이 발생하면, 감속 감지기(156)는 그러한 차량 감속이 일어난 것을 감지하고 스위치(154)를 닫는다. 스위치(154)가 닫히면, 전류는 신관(90)을 통해서 핀(98)사이에서 흐른다. 신관의 발연 장약(100)이 점화되어 연소 생성물을 발생시키고, 이 연소 생성물은 기낭(90)을 파열시켜 신관(90)으로부터 방출된다. 신관(90)으로부터 방출되는 연소 생성물은 신관(90)과 가동 용기(104) 사이에 있는 안내통로(82)의 공간(160) 속으로 유동하고, 축방향으로 공간(160)을 가로질러 가동 용기까지 도달한다(제5도). 신관(90)으로부터의 연소 생성물은, 가동 용기(104)에 도달하면 생성물은 격실(120)속에 있는 가연성 물질(122)의 표면(124)에서 점화시킨다. 그 후 가연성 물질(122)은 연소 생성물을 발생시키고, 이 연소 생성물은 격실(120)의 개방단에서 방출되어 공간(160) 속으로 유입된다. 표면(124) 위에 있는 모든 주변 차폐물도 파괴된다.

발연 장약(100)과 가연성 물질(122)이 연소되면, 연소 생성물은 초기에는 신관(90)과 가동 용기(104)사이의 공간에 수용된다. 발연 장약(100)과 가연성 물질(122)이 연소됨에 따라, 연소 생성물의 기체 성분이 공간(160) 속의 압력을 상승시킨다. 신관(90)은 결합된 나사들로 인해 거부 격실(76) 속에 확고하게 유지된다. 그러나, 가동 용기(104)는 간섭 결합에 의해 안내 통로(82) 내에 착탈가능하도록 유지된다.

공간(160) 내에서 상승하는 기체 압력이 미리 설정된 높은 수준에 도달하면, 가동 용기(104)에 축방향으로 작동하는 기체 압력이 간섭 결합력을 능가할 만큼 충분히 커지게 된다. 그러면, 기체 압력은 가동 용기(104)를 비작동 위치로부터 안내 통로(82) 외측으로 개구부(80)로 향해서 고속으로 방출시킨다. 가동 용기(104)가 고속으로 추진되면, 그 가동 용기는 일정량의 운동 에너지를 갖는 질점으로 된다. 가동 용기(104)의 운동 에너지는 가동 용기(104)가 테이프(83)을 관통하여 외측으로 개구부(80)통해 폐쇄벽부(46)를 향해서 이동할 수 있게 하기에 충분하다.

가동 용기(104)의 운동 에너지는 또한 파열부(58)을 관통해서 제1오리피스 가동 용기(104)가 폐쇄벽부(46) 파열부(58)의 일부를 절단 관통하여 구멍(184)을 형성하기에도 충분하다. 가동 용기(104)의 운동 에너지는 단편(170)을 파열부(58)로부터 절단하여 가동 용기(104)가 그것의 원통형 외면(110)의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 원형으로 제1오리피스(184)를 뚫을 수 있을 정도로 충분한 에너지를 갖는 것이 바람직하다.

제1오리피스(184)는 저장 챔버(18)의 혼합 기체가 이 챔버를 빠져 나오는 첫번째 오리피스이다. 제1오리피스(184)의 유동 면적은 가동 용기(104)의 단면적과 실질적으로 동일하게 미리 정해진 값을 가지는데, 그 값은 본 실시예에서는 0.018 제곱인치(6.45㎠)이다. 혼합 기체는 작동기 조립체(16)에 의해 생성된 뜨거운 연소 생성물에 의해 점화 연소되고, 제1오리피스(184), 나아가 마개 부재(40)를 통해 바깥쪽으로 유동하여 기체 유동구(gas flow opening)(50)에 도달한다. 그 후 복수개의 기체 방출구(gas exit opening)(178)를 갖춘 확산기(176)(제1도)가 기체를 기체 유동구(50)에서 에어백(12)으로 유동하도록 해준다. 확산기(176)와 마개 부재(40)사이의 용접부(179)가 확산기(176)를 통해 흐르는 기체의 유출을 차단한다. 또한, 확산기(176)와 용기 부재(15)사이의 또 다른 용접부(177)가 확신기(176)을 통해 흐르는 기체의 유출을 차단한다.

가동 용기(104)는 폐쇄벽부(46)의 파열부(58)을 관통해서 제1오리피스(184)를 뚫은 후에, 도면에 도시된 바와 같이, 계속해서 오른쪽으로 이동하여 저장 챔버(18)에 도달한다. 그러므로, 가연성 물질(122)이 연소되고 있을 때에는, 가동 용기(104)가 가연성 물질(122)뿐만 아니라 파열부(58)의 파편(170)을 저장 챔버(81)내의 혼합 기체속으로 운반한다.

가연성 물질(122)에 의해 발생된 연소 생성물은 열, 뜨거운 입자, 그리고 뜨거운 기체를 포함한다. 이러한 연소 생성물은, 가동 용기(104)가 혼합 기체속으로 이동됨에 따라, 가동 용기(104)의 격실(120)로부터 계속해서 방출된다. 그러므로, 그 연소 생성물은 혼합 기체 속으로 분산되어 저장 챔버(18) 전체에 걸쳐 혼합 기체 중에 있는 가연성 기체를 급속하게 점화시킨다.

가동 용기(104)는 축선(61)을 따라 저장 챔버(18)로 통하여 폐쇄벽부(46)로부터 용기 부재(15)의 바닥벽부(24) 근처까지 추진되는 것이 바람직하다. 가연성 물질(122)은 가동 용기(104)가 저장 가스(18)의 말단에 도달할 때까지 연소 생성물을 혼합 기체 속으로 계속하여 방출하는 것이 바람직하다. 저장 챔버(18) 내부에는 용기 부재(15)의 바닥 벽부(24)에 인접해서 임의의 망(screen)(도시되어 있지 않음)이 마련될 수 있다. 이 망은 가동 용기(104)에 의해 뚫리며, 저장 챔버(18)의 말단에서 가동 용기(104)를 포획할 수도 있다. 또한, 이 망은 가동 용기(104)에 의해 운반되는 폐쇄벽부(46)의 파열부(58)로부터 발생된 파편도 포획할 수 있다.

가연성 기체가 저장 챔버(18)내부에 있을 때 또는 저장 챔버로부터 방출되는 동안 연소되면, 이 기체는 혼합 기체의 온도와 압력을 상승시키는 기상 연소 생성물과 열을 발생시킨다. 예를 들어, 저장 챔버(18)와 같은 저장 챔버를 갖춘 가압 용기를 포함하는 실험 장치에서, 혼합 기체의 초기 저장 압력 약 2,000 ∼ 2,500 psi 에서 약 4,500 ∼ 5,500 psi의 높은 압력으로 상승되었다.

비록, 압력이 저장 챔버(18) 내부에서 상승되는 동안 혼합 기체가 저장 챔버(18)에서 연소되어 제1오리피스(184)를 통해 유출되기 시작하더라도, 폐쇄벽부(46)의 파열부(58)에는 그것이 두 측면(66, 68) 사이에 압력차가 계속해서 가해진다. 따라서, 파열부(58)를 가로지르는 기체 압력차는 저장 챔버(18) 내부의 높은 압력과 더불어 상승한다. 기체 압력차가 미리 설정된 높은 수준에 도달하면, 파열부(58)을 향하여 축방향으로 외측으로 작용하는 압력이 그에 상응하는 미리 설정된 높은 수준에 도달한다. 이 때, 전술한 바와 같이, 파열부(58)와 림부(60)를 상호 연결시키는 응력 집중부를 구비하는 폐쇄벽부(46)의 재료는 압력차에 의해 야기된 힘으로 인해서 파열된다.

파열부(58)는 폐쇄벽부(46)의 재료가 파열될 때 분리되어, 저장 챔버(18)의 외측으로 유출되는 기체의 영향하에 폐쇄벽부(46)로부터 축방향으로 외측으로 마개 부재(40)속으로 이동한다. 따라서, 제6도에 도시된 것처럼 폐쇄벽부(46)를 관통하는 제2오리피스(186)가 형성된다. 제2오리피스(186)는 파열부(58)의 외경 및 원형 형상에 상응하는 직경 및 형상을 갖는다.

제2오리피스(186)는 기체가 저장 챔버(18)를 빠져나가는 두번째의 오리피스이다. 제2오리피스(186)는 제1오리피스(184)보다 실질적으로 더 크기 때문에, 기체가 제2오리피스(186)를 통해 외측으로 흐르는 유속은 그 이전에 제1오리피스(184)를 통해 외측으로 흐르는 유속보다 실질적으로 더 크다. 제2오리피스(186)가 형성되면, 유속은 혼합 기체에 의해 도달된 높은 압력에 의해 다시 증대된다. 그러므로, 가연성 기체의 연소시에 가압되고 있었던 혼합 기체는 저장 챔버(18)로부터 신속하게 방출되어, 에어백(12)을 팽창시킨다.

당업자라면, 전술한 본 발명의 설명으로부터, 개량물, 수정물, 그리고 변형물을 인식할 것이다. 본 발명의 관련 기술 지식 범위내에서 이러한 개량물, 수정물 그리고 변형물은 첨부된 청구범위에 포함되도록 의도된다.

Claims

제1외면과 내면을 구비하고 일정 분량의 팽창 유체(流體)를 수용하는 용기로서, 상기 내면은 그것의 적어도 일부에 나사가 형성되어 상기 제1외면에서 용기 속으로 연장하는 나사 형성 개구부를 제공하는 그러한 용기와; 외주부의 적어도 일부에 나사가 형성되어 상기 용기의 나사 형성 개구부와 나사 결합되며, 상기 용기의 상기 제1외면과 인접하는 제2외면을 포함하는 마개와; 상기 용기와 상기 마개 사이에서 상기 마개의 외주부와 상기 나사 형성 개구부를 제공하는 상기 용기의 내면에 의해서 형성되어, 상기 제1외면과 상기 제2외면과의 사이에서 상기 용기의 외주부로 연장하는 계면과; 상기 용기로부터 상기 계면을 통한 팽창 유체의 누출을 차단하는 수단으로서, (i) 상기 계면과, 상기 제1외면과 제2외면의 중첩 부분을 덮는 링과, (ii) 상기 제1외면과 제2외면에 상기 링을 고정하는 링 고정 수단을 포함하는 팽창 유체 누출 차단 수단을 구비하고, 상기 링 고정수단은 상기 마개의 외주부 둘레로 연장하는 재료로 이루어진 연속 링을 구비하는 것을 특징으로 에어백 팽창 장치.
제1항에 있어서, 상기 마개의 외주부 둘레로 연장하는 재료로 이루어진 상기 연속 링은 상기 링과 상기 제1외면과 제2외면과의 사이의 마찰 용접부인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 장치.
제1항에 있어서, 상기 용기는 가압된 팽창 유체를 수용하는 챔버를 형성하고, 상기 용기는 또한 상기 제1외면이 배치되는 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 장치.
제1항에 있어서, 상기 마개는 그 마개의 상기 나사가 형성된 외주부로부터 반경 방향 외측으로 돌출하는 플랜지를 포함하고, 상기 제2외면이 이 플랜지의 표면의 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 장치.
제4항에 있어서, 상기 플랜지는 상기 용기의 상기 내면과 맞닿는 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 장치.
제1항에 있어서, 상기 마개는 상기 챔버에서 에어백으로의 팽창 유체의 흐름을 봉쇄하도록 배치된 폐쇄부를 구비하고, 이 폐쇄부는 파열시 팽창 유체가 상기 챔버에서 에어백으로 흐를 수 있게 하는 미리 형성된 파열부를 구비하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 장치.
제1항에 있어서, 상기 마개는 상기 용기에 충전되는 가압된 팽창 유체가 통과하는 통로를 형성하는 통로 형성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 장치.
제1항에 있어서, 상기 링과 고정 수단은 상기 용기와 상기 마개와의 사이에 밀봉 시일(hermetic seal)을 제공하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 장치.
에어백을 팽창시키는 에어백 팽창 장치의 제조 방법으로서, 제1외면과 이 제1외면으로부터 용기속으로 연장하는 내부에 나사가 형성된 나사 형성 개구부를 구비한 용기를 마련하는 용기 마련 단계와; 상기 용기의 나사 형성 개구부에 적어도 부분적으로 나사 결합하고 제2외면을 갖는 외주부를 구비하는 마개를 상기 용기의 나사 형성 개구부에 나사 결합하여, 제1외면과 제2외면 사이에서 상기 용기의 외주부로 연장하는 계면이 상기 마개와 용기 사이에 형성되게 하는 마개의 나사 결합 단계와; 상기 계면과 상기 제1외면과 상기 제2외면의 중첩 부분을 덮는 링을 배치하는 링 배치 단계; 그리고 상기 용기로부터 상기 계면을 통한 팽창 유체의 누출을 차단하기 위하여 상기 링을 제1외면과 제2외면에 고정하는 링 고정 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 장치 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 링 고정 단계는 상기 용기와 상기 뚜껑 사이에 밀봉 시일을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 장치 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 링 고정 단계는 상기 링을 제1외면과 제2외면에 마찰 용접시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 장치 제조 방법.