JPH07286800A - エアバッグ用のイグナイターとその製造方法 - Google Patents

エアバッグ用のイグナイターとその製造方法

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JPH07286800A
JPH07286800A JP6285337A JP28533794A JPH07286800A JP H07286800 A JPH07286800 A JP H07286800A JP 6285337 A JP6285337 A JP 6285337A JP 28533794 A JP28533794 A JP 28533794A JP H07286800 A JPH07286800 A JP H07286800A
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wire
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John Harold Evans
ジョン・ハロルド・エヴァンズ
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 絶縁抵抗と静電放電の制御手段を有するエア
バッグ用のイグナイターにおいて該イグナイターのハウ
ジングがエアバッグアセンブリと金属‐金属の連絡関係
にあるようにする。 【効果】 金属製のイグナイターハウジングを封入する
絶縁材料の所要量が減少し、その結果、従来行われてい
た金属カップを絶縁する必要がないので製造工程がずっ
と容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエアバック膨張装置アセ
ンブリに用いられる改良されたイグナイター（ｉｇｎｉ
ｔｅｒ）に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】エア
バッグ膨張装置のアセンブリ（集成装置）技術は、自動
車事故の瞬間に又はそれに極めて近い時間にエアバッグ
をガスでタイムリーに膨張させる為にガスの放出に火薬
製造材料を利用する。ガスを満たされたエアバッグは、
その時、運動量の移転のエネルギーを吸収するためのク
ッションを与えることによって自動車の中に居る人を実
質的な危害から護る。
【０００３】この技術に熟練した人なら分かるように、
エアバッグをタイムリーに充満させる為には膨張装置の
アセンブリは電気エネルギーを化学エネルギーに転換
し、而もそれが瞬時に為されるように設計されなければ
ならない。此のアセンブリの重要な部分はイグナイター
（ｉｇｎｉｔｅｒ，点火器）、すなわちスクイブ（ｓｑ
ｕｉｂ，電気火花装置）である。イグナイターは電気信
号を熱に転化する界面装置（ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ
ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）であり、それは一連の火薬材料を
次々に活性化し、結局はエアバッグを膨張させるもの
で、全てはミリ秒の単位で起こる。イグナイターは信頼
できるものでなければならず、製造が容易であることを
心に留めながらより大きなアセンブリユニット（集成装
置）に統合一体化しなければならない。
【０００４】此の技術の問題点はイグナイターをより大
きなエアバッグのアセンブリにインターフェースするこ
と（結び付けること）である。エアバッグアセンブリの
目的でイグナイターが自動車製造産業に受け入れられる
為には、イグナイターは絶縁抵抗と静電放電に対する防
護装置を与えなければならない。イグナイターの此れら
の特性のどちらか一方が欠けても商業用のイグナイター
としては失敗である。そのような失敗の有り得べき結果
は、自動車の中にいる人に大きな危害をもたらす。
【０００５】火薬（ｐｙｒｏｔｅｃｈｎｉｃｓ）の使用
に伴う幾つかの電気的な必要条件の為に、イグナイター
は偶発的な不点火が確実に起こらないように、ある種の
余分なものも内蔵した設計にしなければならない。若し
万一でも設計が静電放電を予防できないか又は少しでも
絶縁抵抗を与えなければ、そのような不点火が起こり得
る。従って、電気要素を接地し、静電荷の蓄積増大が原
因で火薬が発火しないことを確実にする技術が重要であ
る。
【０００６】従来技術による装置、例えば茲に参考とし
て本明細書において援用する米国特許第３，９７１，３
２０号に記述されたような装置では、接地は同軸ケーブ
ル（リード線）からイグナイターのハウジングへの接地
分路を通して行われた。これらの従来技術による装置は
接地機構としてイグナイターハウジングを使用するのが
必要であることを見いだした。何故ならば、イグナイタ
ーハウジングを使用するのが便利で実施可能であったか
ら。必要な接地は容易にはなったが、一方で接地手段と
してハウジングの使用は、イグナイターともっと大きな
エアバッグのアセンブリとの間の金属‐金属の連絡を避
けるためにイグナイターの部分に絶縁用の封入装置（カ
プセル）の使用を必要とした。そのような連絡（金属間
の導電性のこと）を避けなければならない理由は、エア
バッグのアセンブリから誤った電気信号を受け取ること
にでもなればイグナイターの不発火を引き起こしかねな
いからである。通常はプラスチック、ポリマー材料又は
絶縁性の材料から成るカプセル材料は、製造上の問題点
を引き起こし、イグナイターとエアバッグアセンブリの
間の馴染み性が劣り、全体としてのアセンブリにガラス
‐金属のシールの機械的な実用性を減らし、自己発火に
困難をもたらす。
【０００７】ガラス‐金属のシールは、同軸ワイヤー、
ガラス及び／又はセラミック、及びイグナイターハウジ
ング等の多くの幾何学的図形を含む装置をシールする機
械的に強いシールである。シールそれ自体は実際に複合
構造の部分となり、イグナイターに強度と機械的な集結
度を付加する。自己発火は、多少とも火薬の火があれば
イグナイターの中で火薬材料を完全に発火させることと
定義される。イグナイターの部分的な発火は部品の交換
またはエアバッグアセンブリの取り外し中の作業の安全
面に危険を作り出すから、この定義はイグナイターにと
って重要な特徴である。火薬とイグナイターの自己発火
に於ける改良が米国特許出願番号０８／１１６，３６１
（１９９３年９月３日出願）に記述されている。該特許
出願を出願時の開示内容のまま本明細書において援用す
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は絶縁抵抗を維持
し、静電放電を防止しながら一方でイグナイターの自己
発火を容易にし、エアバッグアセンブリへのイグナイタ
ーの改良された統合一体性を与え、ガラス‐金属のシー
ルの機械的な完全性と強度への効果をフルに利用し、そ
して製造するのに一層容易なイグナイターを提供する。
本発明のイグナイターはガスによるエアバッグのタイム
リーな膨張の開始手段として又はシートベルトテンショ
ナー（ｓｅａｔｂｅｌｔ ｔｅｎｓｉｏｎｅｒ）等の他
の安全拘束システムとして有用であることが見いだされ
た。
【０００９】絶縁抵抗の為の手段と一つ又は複数の静電
放電を制御する為の手段から成るエアバッグ用のイグナ
イターであって、該イグナイターのハウジングはエアバ
ッグのアセンブリと金属‐金属の連絡関係にある。ハウ
ジングは火薬製造技術、双軸ワイヤー（ｔｗｉｎ−ａｘ
ｉａｌ ｗｉｒｅ）、ガラス‐金属のシール及びブリッ
ジング機構をカプセル化するイグナイターの外側構造の
周縁部として定義される。ハウジングは金属、好ましく
は遷移金属又は合金の組み合わせ、最も好ましくはカッ
プには銅と銅の合金、ヘッダー（ｈｅａｄｅｒ）及び／
又はカップには鋼と鋼の合金から構成される。
【００１０】普通どんな電気系にも見られるように、静
電荷はイグナイターのどの部分にも蓄積する。若しもそ
のような電荷が或る限界値まで増大すれば、それは静電
放電を引き起こす原因になる。火薬製造材料の近傍で放
電が起これば、放電によって火薬材料が勝手に発火する
ことがある。恣意的な又は時ならぬ発火を避けるため
に、イグナイターは静電荷の蓄積を害のないように制御
された手段によって解放するための手段を備えている。
これはハウジングに最も近い双軸ワイヤーとイグナイタ
ーのハウジングの間の間隙または間隔よりも小さな、好
ましくは少なくとも３倍から４倍も小さな間隙を設ける
ことによって達成される。イグナイターの内部に小さな
間隙を設けることによって本発明は、電気は抵抗が最も
少ない道に沿って流れるという事実を利用する。本発明
では、静電放電の間隙は火薬材料から遠く離れた位置に
在る。どこに位置決めするかの臨界性は火薬材料へ何処
まで接近したら放電が起こるかを測ることによって決定
される。簡単に言えば、火薬材料を通して静電放電が流
れないように間隙を設けることである。本発明の好まし
い具体例は、この後に記述するように放電の起こる間隙
をカップのガラス‐金属のシールの反対側の火薬材料の
カップの外側に設けることである。
【００１１】絶縁抵抗はイグナイターを大凡５００ボル
トに充電することによって試験される。試験に使うリー
ド線を双軸ワイヤーとハウジングに取り付け、その後に
電気系を充電する。抵抗は約１００メグオーム以上でな
ければならない。
【００１２】最も一般的な側面では、本発明のイグナイ
ターは火薬製造技術、もっと詳しく言えば二つの火薬製
造材料を使用することから成る。主となる火薬材料は過
塩素酸塩材料である。これらの材料の二三を挙げると、
過塩素酸ジルコニウム／カリウム、過塩素酸チタン／カ
リウム、過塩素酸チタン／硼素／カリウム、過塩素酸硼
素／カリウム等である。大凡１１０〜１０００ミリグラ
ムの一次火薬を一種または幾つかの組み合わせで使用す
る。チタン／ジルコニウム／カリウムの過塩素酸塩の化
学量論的当量の混合物を使用する。過塩素酸ジルコニウ
ム／カリウム混合物の約１５０ミリグラム又は過塩素酸
チタン／カリウム混合物の約１３０ミリグラムが好まし
い充填量である。一般に主火薬（一次火薬）は、アジ化
ナトリウム等のエアバッグアセンブリのガス製造火薬を
直接に、又は増強剤装填もしくはブースター装填を介し
て発火開始する。
【００１３】第二の火薬材料は、スチフニン酸鉛および
／またはスチフニン酸バリウム及びその組み合わせなど
のスチフニン酸化合物である。約４０ミリグラムのスチ
フニン酸化合物を使用する。スチフニン酸化合物の作業
必要条件は、この火薬材料がブリッジングワイヤーと緊
密に連絡することである。スチフニン酸化合物は熱線点
火に敏感で、反応して非常に急速に熱を作り出し、伝達
し、それが過塩素酸塩火薬にガス製造火薬への十分なエ
ネルギーの移送を可能にする。二次火薬に対する追加的
な利益は電気抵抗等の電気的性質で、それがイグナイタ
ーの全体としての性能を助ける。そのような特性は、多
数の異なる火薬材料の充填又は一種類の火薬材料の充填
の何れにせよ火薬製造技術に重要であろう。
【００１４】リード線は双軸ワイヤーである。普通は二
つのそのような軸のリードワイヤーがあり、従ってツイ
ンアキシアル（双軸）と呼ぶ。これらの双軸リード線の
カップのある端はガラス及び／又はセラミック材料の容
器の中に収められて固定される。カップ端では、双軸の
リード線がガラス‐金属のシールを通して突き出してい
る。ブリッジワイヤーは二つのリード線と連絡してい
て、ブリッジワイヤーの一端で各双軸ワイヤーに接合さ
れている。イグナイターが電気的に活性化されると、ブ
リッジワイヤーは白熱電球と全く同じように灼熱するか
又は電気抵抗的に加熱され、次に熱をスチフニン酸化合
物に伝達し、化合物は発火し、次いでこのエネルギーを
ガス発生用のアジ化物に移送する。
【００１５】本発明のイグナイターにとって特に有利な
点は、金属製のハウジングを封入する絶縁材料の所要量
が減ることである。これは種々の理由から重要である。
まず第一に、此の所要量を除去する又は最小化すること
によって、製造工程がずっと容易になる。金属カップを
絶縁材料でカプセル化する必要が無いから大きな製造段
階が省略される。第二に、絶縁を取り付ける必要が無く
なる。本発明では、絶縁は一つの故障の様式を与える、
即ち、一部は異質の材料を使用するために、一部は絶縁
を取り付けるのが困難なために。そうなると次には、イ
グナイターはイグナイター／エアバッグアセンブリのシ
ールされた界面が劣る為に故障することがある。絶縁材
料を部分的に又は完全に除去することによって、イグナ
イターとエアアセンブリの間に金属‐金属の連絡が設け
られる。此の技術に熟練した人々なら容易に理解するで
あろうように、シールされたアセンブリは寧ろ金属‐プ
ラスチック‐金属の取り合わせよりも金属‐金属の取り
合わせの方が遥かに大きな機械的および熱的な親密度を
持つ。イグナイターとエアバッグアセンブリの間に強い
結合を確かなものとする為に追加の別のシーラントを添
加することもできる。
【００１６】第三に、カップの絶縁を省略することは、
エアブアッグにガラス‐金属のシールの有利性を大きく
利用するのを可能にする。ガラス‐金属のシールは、シ
ールを通して電気信号の伝達の他にイグナイターアセン
ブリの優れた機械的統合の完全性を与える。材料の取り
合わせを注意深く選ぶと、双軸ワイヤーとハウジングの
内部にガラス、セラミック、又はガラス‐セラミック材
料の溶滓化（スラッギング）又は熔融的形成が、４万〜
６万ｐｓｉの大きな圧力と−４０℃から１００℃の中程
度の温度変化に耐えることが出来るヘッダーとして知ら
れる構造をシールの完全性を破壊すること無く提供する
ことが見いだされた。従来技術によるイグナイター／エ
アバッグアセンブリでは、此の構造の一体性は絶縁カッ
プによって妥協されたものになったが、該絶縁カップの
除去はガラス‐金属シールでシールされたイグナイター
の構造の一体性をイグナイター／エアバッグアセンブリ
の界面（インターフェース）全体に流れるように放出し
た。金属‐金属のインターフェースは異なる材料よりも
高い強度を以て結合するのを容易にする。金属‐金属の
インターフェースは結合する必要のあるインターフェー
スの数を半分に減少する。両方のピースとも金属である
から、工作物は金属加工することができる。電気的な伝
導性（導電性）のみならず熱伝導性と膨張率も類似して
いる。
【００１７】ガラス‐金属シールの中のガラスの構成成
分の二三を挙げると、珪酸塩、アルミン酸塩、硼酸塩、
石英、及びその組み合わせと、それの中間物質である硼
化物、窒化物、チタン酸塩、アルミニド（ａｌｕｍｉｎ
ｉｄｅ）、珪化物などのセラミック物質、及びそれらの
複合体の組み合わせ又は周期率表からの各種の元素、及
び例えば、セラミック材料を最高５重量％までシードし
た（結晶種を入れた）珪酸塩材料がある。
【００１８】最後に、プラスチックのカプセルを省略す
る別の追加の有利性は自己発火が出来ることである。こ
の技術の問題点は、故意に又は事故のいずれにせよ運転
することを求められた時にイグナイター／エアバッグア
センブリの中にある火薬材料を完全に点火するようなイ
グナイターを提供することである。イグナイターとエア
バッグアセンブリユニットの間のプラスチックのハウジ
ングのインターフェースは、万一エアバッグアセンブリ
が最初に着火した時にエアバッグアセンブリユニットか
らイグナイターへの熱の伝達を禁止する。若しもそのよ
うな事故が起きたら、事故の後でイグナイターの火薬材
料がエアバッグアセンブリの火薬材料と同じように発火
したかどうかを決定することは困難である。それが多少
でも発火した以上は誰かが装置を分解しなければならな
いから、このことは危険な事故を作り出す可能性があ
る。装置を分解する人は、分解をスタートする迄はイグ
ナイターの発火の徴候を持たないだろう。プラスチック
のカップを除去すれば熱の伝達が良くなり、従って自己
発火は容易になり、この危険を回避することが出来る。
【００１９】イグナイターの製造方法では上述したヘッ
ダーが組み立てられるが、この場合は双軸ワイヤー、ブ
リッジワイヤー及びハウジングとガラス‐金属のシール
の適合性が検討される。一次火薬材料が金属のカップの
中に充填され、この一次火薬材料が約５０００ポンド／
平方インチの圧力でカップの底に押し付けられる。次に
二次火薬材料が一次火薬材料と併置されたカップの中に
大凡２０００ポンド／平方インチの圧力で押し付けられ
る。最後に、組み立てられたヘッダーがカップの中に挿
入され、５０００ポンド／平方インチの圧力で押し付け
られ、同時にカップがオーバーラップして通じている場
所に金属／金属のクリンプ（縁曲げ加工）が行われ、ヘ
ッダーに対して固定的にクリンプされるとアセンブリの
ハウジングが作り出される。
【００２０】図１は本発明のイグナイターの特徴を示
す。イグナイター１は、双軸ワイヤー２、ガラス‐金属
のシール３、ブリッジワイヤー７、金属製のハウジング
４から成り、それらが一緒になって基準ヘッダーを作っ
ている。ブリッジワイヤー７は第二火薬材料の領域５の
中に延び、該二次火薬材料と親密に通じている。カップ
１０は６と名付けられた領域の中に一次火薬材料を用意
し、カップ内には一次火薬材料を含み、該一次火薬材料
は５と名付けられる空間を占める二次火薬材料と通じて
いる。領域５と６は平らな界面で示されているが、界面
はブリッジワイヤーが確かに二次火薬材料から表面上に
現れて一次火薬材料から随意に離れた距離にあるように
カップの中央が凹んだ部分に湾曲していても良い。静電
放電の要素８は火薬材料から遠く離れた位置にある。要
素８はハウジング４と同じ材料の金属から作られ、双軸
ワイヤー２の近くに、双軸ワイヤー２と該ハウジングの
間の距離よりも小さな間隙を以て置かれている。
【００２１】カップに一次と二次の火薬材料を添加した
後ヘッダーを該カップの中に押し込み、該ヘッダーの中
に該カップに固定するためにイグナイターハウジングの
側面に垂直にクリンプ（縁曲げ加工した部分）９を押し
込む。最後に、成型された材料１１をイグナイターアセ
ンブリの暴露された双軸ワイヤー端をシールする位置
に、そして静電放電の要素と相対的に双軸ワイヤーを位
置させるように置く。間隙１２は静電荷が好ましく放電
されるスパークギャップである。間隙１２はスパークが
該火薬材料を発火させる火薬材料の有効領域の外側に置
くのが好ましい。最も好ましくは図１に示されるよう
に、ギャップ１２は該カップ１０からのガラス‐金属の
シールの反対側に、そして該ハウジングの中に在るよう
な位置に置かれる。
【００２２】図２はイグナイター１を設置したエアバッ
グアセンブリ１３を示す。エアバッグアセンブリユニッ
トとイグナイター１の間の界面は１４で示される。ガス
発生ペレット１５はイグナイター１の近くに示されてい
る。
【００２３】アセンブリユニットの中にある幾つかの界
面は当該技術に熟練した人々に周知の各種の手段によっ
てシールされる。例えば、エポキシ樹脂と嫌気性のアク
リル樹脂のようなポリマーを用いたはんだ付け、溶接お
よび／またはシーリングは少数の例である。シーリング
は別々に作られた要素に就いて経験される圧力の為に、
そして火薬材料と作用機構を水および／または湿気の蒸
気などの環境の侵入から防護する為にも重要である。シ
ーリング手段は、茲に参考として引用する米国特許出願
番号０８／０７５，１８３（出願日：１９９３年６月１
０日）に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるイグナイターの横断面図であ
る。
【図２】本発明のイグナイターの配置を示すエアバッグ
アセンブリの横断面図である。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 絶縁抵抗のための手段と一つ又は複数の
    静電放電を制御するための手段から成るエアバッグ用の
    イグナイターであって、該イグナイターハウジングがエ
    アバッグのアセンブリと金属‐金属の連絡関係にあるこ
    とを特徴とする前記エアバッグ用イグナイター。
  2. 【請求項２】 該静電放電を制御するための該手段が、
    双軸ワイヤーに対して、該双軸ワイヤーが該イグナイタ
    ーハウジングに対する位置よりも近い位置にある請求項
    １記載のイグナイター。
  3. 【請求項３】 該静電放電を制御するための該手段が、
    双軸ワイヤーが該イグナイターハウジングに対する位置
    よりも該双軸ワイヤー間の間隙の３倍だけ近い位置にあ
    る請求項１記載のイグナイター。
  4. 【請求項４】 該静電放電を制御するための該手段が、
    双軸ワイヤーが該イグナイターハウジングに対する位置
    よりも該双軸ワイヤー間の間隙の４倍だけ近い位置にあ
    る請求項１記載のイグナイター。
  5. 【請求項５】 一次火薬材料の充填が二次火薬材料の充
    填と接触状態にある請求項１記載のイグナイター。
  6. 【請求項６】 絶縁抵抗のための該手段が火薬材料、ポ
    リマー、ガラス、セラミック、及び/又はガラス‐セラ
    ミックから成る請求項１記載のイグナイター。
  7. 【請求項７】 静電放電のための該手段が火薬材料カッ
    プのガラス‐金属のシールの反対側にある該カップの外
    側に位置する請求項１記載のイグナイター。
  8. 【請求項８】 ブリッジワイヤーが二次発火材料と緊密
    に接触している請求項１記載のイグナイター。
  9. 【請求項９】 該イグナイターが自己発火する請求項１
    記載のイグナイター。
  10. 【請求項１０】 エアバッグのアセンブリと結合してい
    る請求項１記載のイグナイター。
  11. 【請求項１１】 二次火薬材料がスチフニン酸鉛または
    スチフニン酸バリウムおよびそのある組み合わせから成
    る請求項１記載のイグナイター。
  12. 【請求項１２】 一次火薬材料が金属と組み合わせた過
    塩素酸カリウムから成る請求項１記載のイグナイター。
  13. 【請求項１３】 ａ）双軸ワイヤー、金属のハウジン
    グ、及びブリッジワイヤーがヘッダーを形成するガラス
    ‐金属のシールと結合し； ｂ）カップが一次火薬で約５０００ｐｓｉの圧力で加圧
    され、該一次火薬と併置された二次火薬で約２０００ｐ
    ｓｉの圧力で加圧され；そして ｃ）該ヘッダーが該カップの中に約５０００ｐｓｉの圧
    力で加圧され、そして該カップ‐該ヘッダーが身動きし
    ないようにクリンプされる、ことを特徴とするイグナイ
    ターの製造方法。
  14. 【請求項１４】 該イグナイターが一回分の火薬材料充
    填量を含む請求項１記載のイグナイター。
  15. 【請求項１５】 該イグナイターがシートベルトテンシ
    ョナーと結合する請求項１記載のイグナイター。
JP6285337A 1993-11-18 1994-11-18 エアバッグ用のイグナイターとその製造方法 Pending JPH07286800A (ja)

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