JP2004513013A - 高圧環境用パイロテクニック開始装置 - Google Patents

Abstract

シールドガスユニットへの挿入に適合させたパイロテクニック開始装置は、非導電体がオーバーモールドされる点火器を含む。非導電体はシールドガスユニット内部の圧力に耐えて、その圧力から点火器を保護する。非導電体は点火器を実質的に全て構造的に支える。非導電体はリテイナー上に成形されており、その上にはカップが装着されて、シールドガスユニット内のガスに対して圧力シール及び気密シールを形成する。非導電体は、シールドガスユニット内部のガスにより加わる構造負荷を実質的に全て支えており、カップを以前よりもできるだけ十分薄く作成可能である。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の技術分野は、パイロテクニック開始装置（ｐｙｒｏｔｅｃｈｎｉｃ　ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）、特に高圧環境下での使用に適合させたパイロテクニック開始装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パイロテクニック開始装置は、産業用及び民生用で多くの用途がある。例えば、自動車のエアバック膨張装置の構成要素として使用されてよい。ある公知の膨張装置は高圧で密封されたガス、通常、圧力３０００−４０００ｐｓｉの不活性ガスであるが、これを圧力チャンバに含む。開始装置の燃焼から放出されたガス及び熱により、シールドチャンバ内で圧力が急増し、それがエアバックの膨張に使用される。圧力チャンバ及び内部圧力にさらされる構成要素は、何年間もその圧力を封じこめて耐えられる材料及び構成要素から構成される。そのような高圧に耐えられない膨張装置の構成要素は、バーストディスク（ｂｕｒｓｔ　ｄｉｓｃｓ）又は他の構造部材により圧力チャンバから単離される。公知のパイロテクニック開始装置は、シールドガスユニット内の高圧に耐えるように設計されておらず、そこから単離されなければならない。圧力チャンバからの構成要素を単離するには、一般に費用のかかる複雑な機械加工及び高強度材料が必要である。通常、パイロテクニック開始装置を圧力チャンバから単離するために、厚い金属カップが開始装置の一部を取り囲み、圧力チャンバ内の高圧により生じる負荷を負っている。実質的に作用するには、開始装置のパイロテクニック火薬（ｐｙｒｏｔｅｃｈｎｉｃ　ｃｈａｒｇｅ）がその厚いカップを破裂又は破壊しなければならないので、カップがない場合に必要とされるよりも強力なパイロテクニック火薬が使用されなければならない。そのようなカップは、厚い金属シートから型打ちされるが、厚い金属を使用する型打ち動作は困難であり費用がかかる。
好適な実施例の要約
シールドガスユニットへの挿入に適合させたパイロテクニック開始装置は、非導電体がオーバーモールド（ｏｖｅｒｍｏｌｄ）される点火器を含む。非導電体は、シールドガスユニット内部の圧力に耐えて、その圧力から点火器を保護する。非導電体はリテイナー上に成形されており、その上にはカップが装着されて、シールドガスユニット内のガスに対して圧力シール及び気密シールを形成する。非導電体は、開始装置上のシールドガスユニット内部のガスにより加わる構造負荷を実質的に全て支えるためにオーバーモールドされており、カップを以前よりもできるだけ実質的に薄く作成可能となる。
【０００３】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、パイロテクニック開始装置２が示されている。開始装置２は、リテイナー４及び非導電体６を含む。リテイナー４は、好ましくは金属製であり、型打ち、加工、又は別の方法で形成してよい。有利なことには、リテイナー４はスチールから構成される。しかしながら、異なる金属製材料又は非金属製材料から構成されるリテイナー４を備えることは、その材料が開始装置２における使用に十分な強度と耐久性を有する限り、好適な実施例の範囲内である。リテイナー４は、一端にコネクタ１０を含み、それは、ステアリングホイール又は自動車のダッシュボード等の、パイロテクニック開始装置２の使用場所に備えられた、接合自動車コネクタ（ａ　ｍａｔｉｎｇ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）（図示しない）との接続用にされる。好ましくは、リテイナー４は、コネクタ１０をリテイナー４の一体型構成要素として一端に形成する形状である。しかしながら、コネクタ１０は、リテイナー４に装着される、分離型構成要素であってもよい。
【０００４】
非導電体６は、好ましくは射出成形工程によりリテイナー４の奥に形成され、非導電体材料、好ましくはナイロンから構成される。しかしながら、非導電体６は、パイロテクニック用途向けに十分な強度及び耐久性、また十分な適性を有しつつ所望の形状に成形又は形成可能な、プラスチック等のその他の非導電体材料から構成されてもよい。好適な実施例では、非導電体６は、非導電体６及びリテイナー４上面の間の直接接着、並びに、非導電体６及びリテイナー４の間の機械的相互接続により、リテイナー４に装着される。非導電体６は、後に詳述するように、カップ２０を構造的に支える。カップ２０を支えることにより、非導電体６は、カップ２０のほぼ全ての構造負荷を軽減しており、従ってカップ２０の設計制約としての構造負荷を実質的に取り除いている。
【０００５】
好ましくは、リテイナー４は、コネクタ１０からほぼ軸方向に非導電体６の中へ進入するモールディング特徴要素（ｍｏｌｄｉｎｇ　ｆｅａｔｕｒｅ）２４を含む。モールディング特徴要素２４は、好ましくは、点火器８に向かって実質的に円形構造の開口部を形成するように、コネクタ１０の軸中心線に対してほぼ垂直な面において連続的且つ環状である。しかしながら、非導電体６をリテイナー４に固定するために、複数の不連続モールディング特徴要素２４を備えること、又は異なる形状又は向きを有する連続的モールディング特徴要素２４を備えることは、好適な実施例の範囲内である。好ましくは、モールディング特徴要素２４はその外周にノッチ（ｎｏｔｃｈ）２６を含む。或いは、ノッチ２６は、モールディング特徴要素２４の内周に配置してもよい。非導電体６の一部は、ノッチ２６に形成される。ノッチ２６は、非導電体６のリテイナー４への固定を支援する。一つには、非導電体６の一部がノッチ２６内へ突出してそこで保持され、非導電体６の軸方向の動きに抵抗するからであり、一つには、モールディング特徴要素２４により非導電体６と接触するリテイナー４の表面領域が増大するからである。一又は複数のモールディング特徴要素２４は、ノッチ２６に加えて、又はノッチ２６以外に、リテイナー４と非導電体６との間の結合強度を高める構造を含んでよい。
【０００６】
好適な実施例では、点火器８は非導電体６の中に形成される。点火器８は、電荷が通過すると燃焼するパイロテクニック火薬を含む。そのような点火器８の構成及び使用は当業者に公知である。好ましくは、二本の導線１２が、点火器８から非導電体６を通ってコネクタ１０内の内部中空１４へ伸びている。リテイナー４は好ましくは金属製であり、よって導電性であるので、開始装置２は、好ましくは導線１２がリテイナー４と接触しないように構成されている。非導電体６は非導電性であるので、迷走電流が予期せぬ経路を通って導線１２に進入することを防止し、従って点火器８の不測の点火を防止可能である。或いは、リテイナー４が非導電性の場合は、導線１２はリテイナー４に悪影響を及ぼすことなく接触可能である。
【０００７】
開始装置２は、更に図２に示すように、シールドガスユニット１８への挿入用とされる。好ましくは、シールドガスユニット１８は、不活性ガスを圧力３０００−４０００ｐｓｉで充填した圧力容器であるが、ある用途において望まれる可能性があるように、シールドガスユニット１８内の圧力がその範囲外であることも好適な実施例の範囲内である。シールドガスユニット１８内のガスが不活性でないことも、好適な実施例の範囲内である。ガスは単一のガスである必要はなく、必要であれば、異なる複数のガスの混合体でもよい。
【０００８】
非導電体６は点火器８の周囲に形成され、構造的に点火器８及びリテイナー４と相互接続する。非導電体６は点火器８の周囲にオーバーモールドされ、これは、点火器８がシールドガスユニット１８内の圧力から生じる力を実質的に受けないように、非導電体６が点火器８の周囲に３次元で十分厚く構成されていることを意味する。即ち、点火器８は、シールドガスユニット１８内の高圧状態から、非導電体６の大きさと強度により遮蔽されている。非導電体６の寸法は、シールドガスユニット１８内のガス圧力、点火器８のサイズ及び爆発力、開始装置２のサイズ、及び非導電体６を形成する材料の特性に依る。非導電体６のサイズ及び点火器８の爆発力は、点火器８の点火時に、その爆発力が非導電体６を破砕し、破裂させ、又は別の方法で構造的に崩壊させるのに十分なように、選択される。
【０００９】
カップ２０は、非導電体６を覆って配置され、リテイナー４に装着されて、水分、ガス、及びその他の汚染物質の侵入を防止する気密シール、並びに圧力シールを与える。非導電体６が射出成形される場合、成形工程中に縮小する可能性がある。従って、確実なシールは、非導電体６単独とリテイナー４との間には存在しない。カップ２０は、非導電体６の全ての外面に接触して覆っており、従って、シールドガスユニット１８内の高圧ガスとの直接接触から非導電体６を保護する。カップ２０は、経時的にほとんど劣化せず、且つ点火器８及び内部の他の構成要素を保護する、確実な気密シール及び圧力シールをリテイナー４と形成するように、リテイナー４に装着されている。好ましくは、カップ２０は金属製であり、リテイナー４上に溶接されている。好適な実施例では、カップ２０はスチールであるが、リテイナー４へ耐久的に装着可能であって、リテイナー４と気密シールを形成可能なその他の金属であってよい。接着剤又は別の効果的な方法又は機構によりカップ２０をリテイナー４に適切に装着するとき、非金属製のカップ２０を備えることは、リテイナー４と耐久的な気密シールを形成可能である限り、好適な実施例の範囲内である。
【００１０】
非導電体６はカップ２０を構造的に支えており、カップ２０のほぼ全ての構造負荷を軽減する。カップ２０は、シールドガスユニット１８内の圧力から生じる力を受けるが、実質的にはその力に抵抗し、又はそれを伝達しない。代わりに非導電体６が、その力から生じる構造負荷に抵抗し、それを伝達する。カップ２０は非導電体６により支えられ、カップ２０は非導電体６を支えない。カップ２０の代わりに非導電体６が、実質的に全て、点火器８を構造的に支えており、シールドガスユニット１８内のガス圧から生じる力から点火器８を保護する。非導電体６の機能とは対照的に、カップ２０は、シールドガスユニット１８内部からのガス及び汚染物質の望ましくない侵入から非導電体６及び点火器８を保護するために、リテイナー４と共にシールを供する。従ってカップ２０は、リテイナー４と耐久的気密シール及び圧力シールを形成する能力を保有したまま、できるだけ薄くなるように有利に構成されている。好ましくは、カップ２０は、製造時間及びコストを減らすために型打ちされ、又は加工の必要がない別の方法で形成される。
【００１１】
開始装置２は、シールドガスユニット１８内の差込口（ｐｏｒｔ）に挿入されている。好適な実施例では、リテイナー４は、シールドガスユニット１８の差込口の両端に重なるような形状及び大きさであるフランジ１６を含む。好ましくは、差込口は実質的に円状であってフランジ１６は実質的に環状であり、外径は差込口の半径よりも大きい。しかしながら、必要であれば、差込口及び対応するフランジ１６は異なる形状であってよい。フランジ１６は、組立中に開始装置２がシールドガスユニット１８に落下するのを防止し、開始装置２及びシールドガスユニット１８間の結合及び密閉を容易にするための、シールドガスユニット１８の外面と接触する表面領域を開始装置２上に与える。フランジ１６は、好ましくはシールドガスユニット１８に溶接される。溶接が強度と漏れ抵抗を与えるからである。しかしながら、フランジ１６は、接着剤により、又は強力で耐久性のある結合を開始装置２に与えて、シールドガスユニット１８からシールドガスユニット１８及び開始装置２の間の結合を通って漏れさせないその他の手段により、シールドガスユニット１８に装着されてよい。
【００１２】
開始装置２を点火するためには、導線１２を通して点火器８に電流を伝達する。その後、点火器８は素早く燃焼し、高熱ガスと燃焼副生成物が生成し、非導電体６及びカップ２０両方の構造的な一体性を破砕、破裂、粉砕、又は別の方法で破壊するのに十分な力が生じる。パイロテクニック点火の生成物は、その後開始装置２からシールドガスユニット１８に漏出する。点火器８の素早い燃焼により、いくつかの効果が生じる。第一に、開始装置２のパイロテクニック燃料が酸化剤と結合して、シールドガスユニット１８に追い込まれるガス状反応生成物を生じるときに、シールドガスユニット１８内の圧力が増大する。第二に、その素早い燃焼によりシールドガスユニット１８内で衝撃波が生じ、局所的に圧力が急増し、またシールドガスユニット１８の周囲を移動する力が生じる。第三に、点火器８の燃焼により、理想気体の法則の結果として予想されるように、一定体積のシールドガスユニット１８に逃げ出してシールドガスユニット１８内の圧力を上げる効果を持つ熱が生成する。点火器８の燃焼における正味の効果は、シールドガスユニット１８内の圧力を素早く増大させることである。シールドガスユニット１８にはバーストディスク２２が設置され、シールドガスユニット１８内が所定の圧力に達すると破裂するように構成されている。パイロテクニック用途におけるバーストディスク２２の構成及び使用は、当業者に公知である。シールドガスユニット１８の開始装置２に対するバーストディスク２２の位置は、シールドガスユニットの動作に対して重要ではない。シールドガスユニット１８内の圧力が、バーストディスク２２が破裂するように設計された圧力と等価なレベルに達するとき、バーストディスク２２は破裂し、高圧の高熱ガスが破裂したバーストディスク２２を通ってシールドガスユニット１８に漏出する。或いは、バーストディスク２２は、点火器８の燃料により発生する衝撃波との遭遇時に破裂するように設計されていてよい。シールドガスユニット１８は、バーストディスク２２に隣接するエアバッグを膨張させる等の、しかしこれに限定されないような実質的な作用を行うために、シールドガスユニット１８から破裂したバーストディスク２２を通って漏出する高熱ガスを使用する手段に隣接して配置される。
【００１３】
以上、好適なパイロテクニックシステム及びそれに付随する利点の多くを開示した。しかしながら、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、構成要素の形態、構成及び配置において各種の変更が可能であり、また上述の形態とは、単に好適な又は典型的な実施例であることは明白であろう。従って、本発明は、次の特許請求の範囲及びその法的な意味における均等物に基づく場合を除いて、制限又は限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
パイロテクニック開始装置の横断面図である。
【図２】
シールドガスユニットに挿入したパイロテクニック開始装置の横断面略図である。
【符号の説明】
２　　　パイロテクニック開始装置
４　　　リテイナー
６　　　非導電体
８　　　点火器
１０　　　コネクタ
１２　　　導線
１４　　　内部中空
１６　　　フランジ
１８　　　シールドガスユニット
２０　　　カップ
２２　　　バーストディスク
２４　　　モールディング特徴要素
２６　　　ノッチ

Claims (12)

1. 内部中空を有するコネクタを含むリテイナーと、
   点火器と、
   前記点火器から前記コネクタの内部中空へ伸びる複数の導線と、
   前記点火器の周囲にオーバーモールドされ、且つ前記リテイナーの奥に形成される非導電体と、
   前記非導電体の外面を覆っており、前記リテイナーに装着して実質的な気密シールを形成するカップと、
   を備えることを特徴とする、加圧ガスを含むシールドガスユニットへの挿入用パイロテクニック開始装置。
2. 前記カップは金属製であることを特徴とする請求項１に記載の開始装置。
3. 前記リテイナーは金属製であり、前記カップは前記リテイナーに溶接されていることを特徴とする請求項２に記載の開始装置。
4. 前記リテイナーから外側に突出するフランジを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の開始装置。
5. 前記フランジは実質的に環状であることを特徴とする請求項４に記載の開始装置。
6. 前記リテイナーから前記非導電体の中へ進入するモールディング特徴要素を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の開始装置。
7. 前記モールディング特徴要素は実質的に環状であることを特徴とする請求項６に記載の開始装置。
8. 前記モールディング特徴要素にノッチを更に備えることを特徴とする請求項６に記載の開始装置。
9. 内部中空を有するコネクタを含む金属リテイナーと、
   前記リテイナーから外側に突出するフランジと、
   点火器と、
   前記点火器から前記コネクタの内部中空へ伸びる複数の導線と、
   前記点火器がシールドガスユニット内の圧力から生じる力を実質的に受けないように、前記点火器の周囲にオーバーモールドされ、且つ前記リテイナーの奥に形成される非導電体と、
   前記リテイナーから前記非導電体へ進入する、切込みをつけた環状のモールディング特徴要素と、
   前記非導電体の外面を覆っており、且つ前記リテイナーに溶接され実質的な気密シールを形成する、構造負荷を実質的にもたない金属カップと、
   を備えることを特徴とする、加圧ガスを含むシールドガスユニットへの挿入用パイロテクニック開始装置。
10. 差込口及びバーストディスクを備えるシールドガスユニットと、
    前記差込口に挿入されたパイロテクニック開始装置と、
    を備えるパイロテクニックシステムであって、
    前記開始装置は、
    内部中空を有するコネクタを含むリテイナーと、
    点火器と、
    前記点火器から前記コネクタの内部中空へ伸びる複数の導線と、
    前記非導電体の外面を覆っており、前記リテイナーに装着して気密シールを形成するカップと、
    前記リテイナーから外側に突出し、且つ前記シールドガスユニットに装着するフランジと、
    を備えることを特徴とするパイロテクニックシステム。
11. 前記フランジ及び前記シールドガスユニットは金属製であり、前記フランジは前記シールドガスユニットに溶接されていることを特徴とする請求項１０に記載のパイロテクニックシステム。
12. 前記差込口は実質的に円形であり、前記フランジは実質的に環状であることを特徴とする請求項１０に記載のパイロテクニックシステム。

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