JP4996481B2 - 点火装置ならびにエアバッグ用ガス発生装置およびシートベルトプリテンショナー用ガス発生装置 - Google Patents
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Description
この点火装置は、通常、外部と電気的に接続するための金属ピンを有し、またこの金属ピンの他端には火薬に点火するための加熱素子をそなえている。
かような加熱素子としては、特許文献1およびこれに対応する特許文献2に開示されているような、プリントサブサーキットに組み込まれた加熱素子が知られている。
この場合には、特許文献3に記載されているように、通信および点火のための電気回路を点火装置内に設置する必要がある。
例えば、特許文献4には、電気回路基板を塞栓の電極ピンにハンダ等で固定した構造が示されている。
しかしながら、特に塞栓と接続した状態での樹脂モールドは、通常のICなどリードフレームに固定された部品のモールドに比べると著しく生産性が低い。
また、電極ピンと電気回路の接続をハンダでしっかり固定した場合には、残留応力に起因したハンダ割れの発生が懸念される。
さらに、電極ピンと電気回路の接続を頑強に行うためにはある程度の接続部長さが必要となるため、元々体積の小さい点火装置の中でこのような構造を採用すると点火装置が大きなものとなり、ガス発生器に搭載する際、サイズの増大を招くという問題もある。
また、本発明は、樹脂モールドの製造に際して生産性を低下させることがなく、またサイズの増大を招くことがなく、しかも点火装置に内蔵された電気回路への通電が確実な点火装置を提案することを目的とする。
さらに、本発明は、上記した電磁波ノイズ等のシールド性が高くかつコンパクトな点火装置を搭載したエアバッグ用ガス発生装置を提案することを目的とする。
その結果、内部電気回路の周囲を金属製のカップ体で覆うと共に、このカップ体を金属製の塞栓と一体化し、さらにこの塞栓の周囲にフランジを設け、このフランジを点火装置の設置体(例えばインフレータ)のハウジングに接続してやれば、点火装置の内部が効果的にシールドされ、かつ点火装置自体を電気的にガス発生装置を介してグランドに落とすことができるとの知見を得た。
また、フランジをハウジングに接続する際、カシメにより接続すれば、フランジを設置体に対して強固に固定できると共に、ガス発生装置の作動時の圧力にも十分に耐え得るとの知見を得た。
a)塞栓の電極ピンを切り離し、ASIC等の電気回路のみ樹脂でモールドすることにより、樹脂モールドの製造を生産性よく行うことができる。
b)電極ピンと樹脂モールド内の電気回路との接続は、該樹脂モールドに設けた通信電極を介して接触により行う。これにより、電極ピンと電気回路の接続が容易となる上に、点火装置の体積を小さく保つことができる。
そこで、この点に関し、さらに検討を重ねた結果、
c)点火装置のカップ体と塞栓は最終的には溶接により一体化するのであるが、この溶接を、点火装置のカップ体に塞栓を一定以上の圧力で押し込んだ状態で行えば、電気回路を包む樹脂モールドとカップ体の弾性反力によって通信電極と電極ピンの接合は押圧接合となり、かような押圧接合下では、点火装置がかなりの力で衝撃を受けた場合でも、通信電極と電極ピンの接続が切断されることはない。
d)さらに、上記したような押圧接合とすれば、樹脂モールドとカップ体の弾性反力は点火薬と加熱素子間にも作用するため、樹脂モールドの他端に設けた加熱素子と火薬が圧接状態で接合することになり、その結果、確実な点火と点火時間の短縮化が達成される。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
(1)金属製のカップ体と、複数の電極ピンをそれぞれ絶縁して保持し、該カップ体の開口部を封じて一体化する金属製の塞栓をそなえ、該カップ体の内部には、点火薬、ASIC、コンデンサーおよび加熱素子を有し、該ASICは、該電極ピン、該コンデンサーおよび該加熱素子とそれぞれ電気的に接続され、さらに該加熱素子が該点火薬に当接してなる点火装置において、
上記したASIC、コンデンサーおよび加熱素子を、該ASICと該コンデンサーが基盤に搭載され、該基盤が樹脂でモールドされた樹脂モールドの頭部に該ASICと接続された加熱素子を有し、またその底部には該ASICと該電極ピンを接続するための通信電極を配設したASICコンポーネントとして有すると共に、
該塞栓の外周部に、点火装置の設置体に固定するための金属製のフランジをそなえることを特徴とする点火装置。
(1) 点火装置内部の電気回路に対する外部からの電磁波ノイズや電磁誘導を効果的に遮断することができるので、内部電気回路の誤動作ひいては誤発火を防止することができる。
(2) 点火装置を設置体に強固に固定することができ、しかもガス発生装置の作動時における圧力にも十分に耐え得る。
(3) 設置体が高温に曝された場合であっても、固定部分に樹脂を使用しないので熱による軟化が少ないため、バーストの発生がなく、安全である。
(4) 樹脂でモールドするのはASIC等の電気回路のみなので、樹脂モールドの生産性が向上する。
(5) 点火装置の外部モールドを必要としないので、点火装置の製造工程を1工程省略することができ、その分点火装置を安価に製造することができる。
(6) 電気回路と電極ピンとの接合は、樹脂モールドの底部に設けた通信電極と電極ピンとの押圧接合により行うので、点火装置自体をコンパクト化することができ、また組み立ても簡便化される。
(7) 通信電極と電極ピンとを押圧接合とすることにより、点火装置がかなりの力で衝撃を受けた場合でも、通信電極と電極ピンの接続が切断されることはない。
(8) 上記の押圧接合を介して、加熱素子と火薬が圧接接合となるので、確実な点火と点火時間の短縮化が達成される。
2 点火薬
2′伝火薬
2″点火薬組成物
3 ASICコンポーネント
4 ASIC
5 コンデンサー
6 加熱素子
7 通信電極
8 塞栓
9 電極ピン
10 ガラス封止
11 フランジ
12 点火用電極
13 ハウジング
21 エアバッグ用ガス発生装置
22 点火装置
23 エンハンサー剤
24 ガス発生剤
25 フィルター
26 外郭容器
27 孔
31 シートベルトプリテンショナー用ガス発生装置(マイクロガスジェネレータ)
32 点火装置
33 ガス発生剤
34 基台(ホルダー)
35 カップ体
110 中央制御ユニット
111a〜111d エアバッグモジュール
114,115 電極ピン
図1に、本発明に従う点火装置を断面図で示す。図中、番号1は金属製のカップ体、2は点火薬である。3は、ASICやコンデンサーなど電気回路に必要な素子を搭載した基盤を樹脂でモールドしたASICコンポーネントであり、図中4がASIC、5がコンデンサーである。ここに、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)4とは、特定用途向け集積回路のことで、本発明では、外部と相互通信してコード化された情報に基づいて点火装置を点火する相互通信スイッチ手段として機能する。また、コンデンサー5は、電気エネルギーの蓄積手段として機能する。
そして、6は、ASICコンポーネント3の頭部に設置した加熱素子、7は、同じくASICコンポーネント3の底部に配設した通信電極である。なお、ASICコンポーネント3の基盤としては、リードフレームを使うこともできる。
ここに、伝火薬2′としては、その組成中にジルコニウムを含むものが好適である。その他、水素化チタンやボロン、トリシネートなどを含むものも有利に適合する。
また、点火薬2としては、上記したものの他に、例えば特願2001−140468号明細書や特開2002−362992号公報に開示のものが使用でき、特に限定されるものではない。
そして、かかる点火薬2に接触させて加熱素子6を配置する。
この際、加熱素子の上面に、図3に示すような点火薬組成物2″を塗布することが、加熱素子と点火薬の接触をより安定化させる上で有利である。
ここに、SCBとは、Semiconductor Bridgeのことで、通常の半導体ICの製造工程を使用して作製された加熱素子をいう。
好ましいブリッジ構造としては、シリコン基板上に、チタンとSiO2(またはボロン)を交互に積層したものが有利に適合する。各層の厚みは、それぞれ0.05〜10μm 程度とするのが好ましい。より好ましい膜厚は0.1〜4μm である。
なお、加熱素子6に対する電気的接続は、ASICコンポーネント3の上面に設けた点火用電極12を介して行う。
なお、このASICコンポーネント3は、2本の電極ピン9を介して、後述する中央制御ユニットに連絡しているLAN化されたエアバッグシステムに統合される。
また、通信電極7と電極ピン9との接触部分は、平坦にしておくことが、強く押し付けたときに安定した接触を可能とする上で有利である。
また、溶接して一体化することにより、内部の気密性が保持される。
さらに、点火装置全体が金属体で覆われることにより、ガス発生装置が輸送中に火災等に遭遇し、高温下に曝された場合であっても、バーストの発生がなく、安全である。
この点、従来の点火装置は、プラスチックで絶縁を保っていたため、火災に遭遇した場合にはどうしても樹脂部が軟化し、ガス発生剤が作動したときの内圧で吹き飛ばされ、飛散する可能性があり、これを防止するため特別な工夫をする必要があった。
すなわち、塞栓8をカップ体1内に一定以上の圧力で押し込んだ状態で溶接を行えば、樹脂でモールドされたASICコンポーネント3とカップ体1の弾性反力によって通信電極7と電極ピン9の接合は押圧接合となり、その結果、点火装置がかなりの力で衝撃を受けた場合でも、通信電極7と電極ピン9との接続の切断が有利に回避されるのである。
さらに、上記のような押圧接合は、接続部をハンダや溶接で固定する構造に比べて簡便なだけでなく、接続に必要な体積がほとんど不要という利点もある。
というのは、上記の構成にすれば、点火装置の内部が効果的にシールドされ、かつ点火装置自体をインフレータを介して電気的にグランドすることができるからである。
さらに、本発明の点火装置は、ASICコンポーネント3に内蔵させた、相互通信スイッチ手段としてのASIC4および電気エネルギー蓄積手段としてコンデンサー5を使用することにより、外部(例えば中央制御ユニット)と連絡することができる。
このような作用効果は特に、各点火装置に、中央制御ユニットより発せられた電圧信号に含まれる微弱なエネルギーを蓄積するコンデンサー5を設け、従来よりも低いエネルギーで点火することができるSCBチップを加熱素子6として使用し、また中央制御ユニットから来るコード化された情報を検出しかつ点火装置の状態を送るコマンドを送信することができる相互通信および点火スイッチ手段とてしのASIC4を設けることにより達成される。
図5に、エアバッグ用ガス発生装置の概念図を示す。同図に示したとおり、エアバッグ用ガス発生装置21は、その内部に点火装置22、エンハンサー剤23、ガス発生剤24、フィルター25を有し、外部はガス発生剤24の燃焼圧力に耐え得る外郭容器26からなる。外郭容器26には、発生したガスをエアバッグ側に放出するための孔27が開けられている。
点火装置22が作動すると、点火装置22から発生する熱エネルギーでエンハンサー剤23が燃焼し高温ガスを発生する。この高温ガスによりガス発生剤24が燃焼し、エアバッグを膨らませるためのガスが発生する。このガスは、エアバッグの外郭容器26に開いた孔27から外部に放出されるが、このときフィルター25を通過させることで燃焼したガス発生剤の残渣が捕集されると同時にガス自身が冷却される。
本発明の点火装置を用いることで、点火装置がASICからなる通信回路を有しているにもかかわらず、コンパクトに作ることができ、従来の形状とほとんど変わらない大きさのエアバッグ用ガス発生装置を容易に提供することができる。また、加熱素子としてSCBを使用すると、短時間で発火させることができるので、通信による発火の遅れを防止することができる。
図6に、シートベルトプリテンショナー用ガス発生装置(マイクロガスジェネレータ)の概念図を示す。同図に示したとおり、マイクロガスジェネレータ31は、その内部に点火装置32とガス発生剤33を有し、点火装置32はホルダーと呼ばれる金属製の基台34に固定されている。さらにガス発生剤33を格納するカップ体35も、ホルダーに例えばカシメによつて固定された構造になっている。点火装置32が作動すると、点火装置32からの熱により、カップ体35内のガス発生剤33が燃焼してガスが発生する。
このマイクロガスジェネレータにおいても、本発明の点火装置を用いることで、点火装置がASICからなる通信回路を有しているにもかかわらず、コンパクトになるので、従来の形状とほとんど変わらない大きさのものを提供することができる。同様に、加熱素子としてSCBを使用すると、短時間で発火させることができるので、通信による発火の遅れを防止することができる。
通常の動作条件下、すなわち例えば点火装置1が組み込まれたエアバッグが、展開を必要とするような事故に巻き込まれていない時には、電気エネルギー蓄積手段としてのコンデンサーは、中央制御ユニットにより発せられる通信用の信号でエネルギーを蓄えている状態にある。
図7は、中央制御ユニット110と、4つのエアバッグモジュール111a,111b,111c,111dとが集積されたLAN化されたエアバッグシステムの例を示したものである。2つのエアバッグモジュール111bと111cは各々、例えばフロントエアバッグを膨張させるガス発生器を有することができ、他の2つのエアバッグモジュール111aと111dは各々、例えばサイドエアバッグを膨張させるガス発生器を有することができる。
Claims (8)
- 金属製のカップ体と、複数の電極ピンをそれぞれ絶縁して保持し、該カップ体の開口部を封じて一体化する金属製の塞栓をそなえ、該カップ体の内部には、点火薬、ASIC、コンデンサーおよび加熱素子を有し、該ASICは、該電極ピン、該コンデンサーおよび該加熱素子とそれぞれ電気的に接続され、さらに該加熱素子が該点火薬に当接してなる点火装置において、
上記したASIC、コンデンサーおよび加熱素子を、該ASICと該コンデンサーが基盤に搭載され、該基盤が樹脂でモールドされた樹脂モールドの頭部に該ASICと接続された加熱素子を有し、またその底部には該ASICと該電極ピンを接続するための通信電極を配設したASICコンポーネントとして有すると共に、
該塞栓の外周部に、点火装置の設置体に固定するための金属製のフランジをそなえることを特徴とする点火装置。 - 請求項1において、前記電極ピンと前記通信電極を押圧接合としたことを特徴とする点火装置。
- 請求項1または2において、前記加熱素子と前記火薬は圧接してなることを特徴とする点火装置。
- 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記加熱素子の上面に点火薬組成物を塗布することを特徴とする点火装置。
- 請求項1〜4のいずれかにおいて、前記加熱素子はSCBチップからなることを特徴とする点火装置。
- 請求項5において、前記SCBチップは、金属と絶縁物を積層したブリッジを含むことを特徴とする点火装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載した点火装置に設けた前記フランジを、カシメまたは溶接により、ガス発生器が有する点火装置の設置体の金属部に電気的に接続しつつ固定したことを特徴とするエアバッグ用ガス発生装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載した点火装置に設けた前記フランジを、カシメまたは溶接により、ガス発生器が有する点火装置の設置体の金属部に電気的に接続しつつ固定したことを特徴とするシートベルトプリテンショナー用ガス発生装置。
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