(57)【要約】  点火具と通信および点火のための電気回路を分離させつつ、静電気やノイズで誤作動を起こさず、点火用コンデンサに蓄積された電気エネルギーによって確実に作動させることができ、しかもコンパクトで生産性にも優れた点火システムを提供する。  一方の端部が開口しているカップ体と、その開口部を封じる塞栓をそなえ、該カップ体の内部には点火薬を充填すると共に、該塞栓には、通電により該点火薬を点火させるＳＣＢチップを搭載し、該ＳＣＢチップが電気的に電極ピンと接続された点火具と、該点火具を、ＥＣＵに接続するためのコネクタを有し、該コネクタ内にＡＳＩＣ回路を配置して、該ＡＳＩＣ回路に搭載される点火用コンデンサからの放電によって着火する点火システムにおいて、  該点火具内部に、静電気保護用コンデンサを、該ＳＣＢチップに対して電気的に並列に接続する。
2010053138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部が開口しているカップ体、および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る塞栓をそなえ、該カップ体の内部には点火薬を充填すると共に、該塞栓には、通電により該点火薬を点火させるＳＣＢチップを搭載し、該ＳＣＢチップが電気的に電極ピンと接続された点火具と、該点火具を、ＥＣＵに接続するためのコネクタを有し、
該コネクタ内にＡＳＩＣ回路を配置して、該ＡＳＩＣ回路に搭載される点火用コンデンサからの放電によって着火する点火システムにおいて、
該点火具内部に、静電気保護用コンデンサを、該ＳＣＢチップに対して電気的に並列に接続したことを特徴とする点火システム。
【請求項２】
一方の端部が開口しているカップ体、および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る塞栓をそなえ、該カップ体の内部には点火薬を充填すると共に、該塞栓には、通電により該点火薬を点火させるＳＣＢチップを搭載し、該ＳＣＢチップが電気的に電極ピンと接続された点火具と、該点火具を、ＥＣＵに接続するためのコネクタおよび該点火具と該コネクタとを接続するアダプタを有し、
該アダプタ内にＡＳＩＣ回路を配置して、該ＡＳＩＣ回路に搭載される点火用コンデンサからの放電によって着火する点火システムにおいて、
該点火具内部に、静電気保護用コンデンサを、該ＳＣＢチップに対して電気的に並列に接続したことを特徴とする点火システム。
【請求項３】
請求項１または２において、前記静電気保護用コンデンサの等価直列抵抗が、100mΩ以下であることを特徴とする点火システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記静電気保護用コンデンサの静電容量（Ｃx）が0.47〜10μＦであることを特徴とする点火システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記点火システムの最低着火電圧をＶF、前記点火用コンデンサの充電電圧をVd、前記静電気保護用コンデンサの静電容量をＣx、前記点火用コンデンサの静電容量をＣdおよび前記静電気保護用コンデンサを接続しない状態（Ｃx＝０）における、ブルーストン法から求められるＳＣＢチップのオールファイヤー電圧値をＶAFとしたとき、これらについて、次式(1)
ＶF＝｛（ＶAF／Ｃd）×（Ｃd＋Ｃx）｝             --- (1)
ただし、ＶＦ≦Vd
の関係を満足させることにより、静電気保護を保持しつつ、点火用コンデンサの正常放電で点火を行うことを特徴とする点火システム。
【請求項６】
請求項５において、前記点火用コンデンサの静電容量（Ｃd）が0.68〜22μＦであることを特徴とする点火システム。
【請求項７】
請求項５または６において、前記点火システムの最低着火電圧（ＶＦ）が６〜25 Ｖであることを特徴とする点火システム
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の点火システムを搭載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９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の点火システムを搭載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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアバッグ等の自動車の安全装置に使用されるガス発生装置の点火システムに関するものである。
また、本発明は、上記の点火システムを搭載した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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車に装着されるエアバッグを膨張させるためのガス発生装置用の点火具として、またシートベルトプリテンショナーに用いられるガスマイクロジェネレータ用の点火具として、従来から種々の電気式点火具が開発されている。【０００３】
かような点火具は、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着火素子をそなえている。
かような着火素子としては、特許文献１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着火素子が知られている。【０００４】
また、一方で、エアバッグシステムをＬＡＮ化して通信により点火具の点火をコントロールすることが考えられている。
この場合には、特許文献２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具内に設置する必要がある。
しかしながら、通信および点火のための電気回路を点火具内に設置した場合、点火具のサイズや組立工程数の増大が懸念される。
さらに、着火素子と着火薬の密着度の信頼性評価として一般的な方法であるサーマルトラッジェント試験等の信頼性試験を行う場合には、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）回路に前述した機能を搭載する必要が在り、製造工程の増大やサイズの増大が懸念される。そのため、通信および点火のための電気回路を点火具の外部に設置した点火具も知られている。
例えば、特許文献３には、点火具に接続されたコネクタへ通信および点火のための電気回路を設置したものが示されている。【０００５】
【特許文献１】米国特許第5,544,585号明細書
【特許文献２】特許第3,294,582号公報
【特許文献３】特開2004-1723号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した特許文献３に開示の通信回路および点火用コンデンサを点火具のコネクタに搭載する方法では、点火具へのノイズ対策や静電気対策のために、点火具側へ対策を施す必要がある。
通常、点火具へのノイズ対策や静電気対策には、ダイオードやバリスタ等を使用するのが一般的である。しかしながら、本発明における低電圧によって着火を実現する着火素子の場合、ノイズや静電気に対して非常に鋭敏であるため、上記したダイオードやバリスタでは、保護能力が不足し、適正に保護することが難しい。【０００７】
本発明は、上記の実情に鑑み開発されたもので、点火具と通信および点火のための電気回路とを分離させつつ、静電気やノイズにより誤作動を起こさず、点火用コンデンサに蓄積された電気エネルギーによって確実に作動させることができ、しかもコンパクトで生産性にも優れた点火システムを提案することを目的とする。
また、本発明は、かかる点火システムを搭載した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を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
さて、発明者らは、上記の目的を達成すべく、静電気やノイズで誤作動せず、点火用コンデンサに蓄積された電気エネルギーで正常に作動する点火システムに関して、鋭意検討を重ねた結果、以下に述べる知見を得た。【０００９】
(1) コンデンサは、電気エネルギーを蓄積する性質を有しているため、瞬間的に起きる電圧の変動をかかるコンデンサに吸収させることで、効率良くノイズや静電気の除去を実現することができる。
特にＢＵＳシステム用の鋭敏な着火素子であるＳＣＢを、静電気や電磁ノイズから保護するためには、積層セラミックコンデンサが最も適している。
しかしながら、点火具の作動の際は、点火具に接続された通信回路内の点火用コンデンサに蓄積された電気エネルギーを放出することによって作動するため、静電気保護用としてコンデンサを用いた場合、点火用コンデンサとの静電容量のバランスによっては、点火用コンデンサからの放電電圧が静電気保護用コンデンサによって低減し、実作動の際に不着火などの不具合が発生する懸念がある。【００１０】
(2) 従って、上記(1)のように静電気対策用にコンデンサを用いる場合には、静電気保護用コンデンサの静電容量と点火用コンデンサとの静電容量とのバランスを取ることが重要であり、このバランスを適切にとることにより、確実に点火を生じさせることができる。【００１１】
(3) 信頼性および、生産性を確保するためには、点火具と通信および点火のための電気回路とを分離させることが有利である。
というのは、次の理由による。
ａ）点火具と通信および点火のための電気回路とが一体になっている場合は、着火素子と点火薬の密着度の信頼性評価として一般的な方法である、サーマルトランジェント試験等の信頼性評価を行う際は、ＡＳＩＣ回路に前述した機能を搭載する必要があり、製造工程の増大やサイズの増大が懸念されるが、点火具と電気回路を分離することにより、これらの機能を全てＡＳＩＣ回路に搭載する必要がなくなる。
ｂ）点火具と通信および点火のための電気回路を分離させることにより、点火具の構造を簡素化させることが可能となる。
ｃ）通信および点火のための電気回路を点火具内のような特殊な環境下に配置しなくて済むという利点がある。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。【００１２】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．一方の端部が開口しているカップ体、および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る塞栓をそなえ、該カップ体の内部には点火薬を充填すると共に、該塞栓には、通電により該点火薬を点火させるＳＣＢチップを搭載し、該ＳＣＢチップが電気的に電極ピンと接続された点火具と、該点火具を、ＥＣＵに接続するためのコネクタを有し、
該コネクタ内にＡＳＩＣ回路を配置して、該ＡＳＩＣ回路に搭載される点火用コンデンサからの放電によって着火する点火システムにおいて、
該点火具内部に、静電気保護用コンデンサを、該ＳＣＢチップに対して電気的に並列に接続したことを特徴とする点火システム。【００１３】
２．一方の端部が開口しているカップ体、および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る塞栓をそなえ、該カップ体の内部には点火薬を充填すると共に、該塞栓には、通電により該点火薬を点火させるＳＣＢチップを搭載し、該ＳＣＢチップが電気的に電極ピンと接続された点火具と、該点火具を、ＥＣＵに接続するためのコネクタおよび該点火具と該コネクタとを接続するアダプタを有し、
該アダプタ内にＡＳＩＣ回路を配置して、該ＡＳＩＣ回路に搭載される点火用コンデンサからの放電によって着火する点火システムにおいて、
該点火具内部に、静電気保護用コンデンサを、該ＳＣＢチップに対して電気的に並列に接続したことを特徴とする点火システム。【００１４】
３．上記１または２において、前記静電気保護用コンデンサの等価直列抵抗が、100mΩ以下であることを特徴とする点火システム。【００１５】
４．上記１乃至３のいずれかにおいて、前記静電気保護用コンデンサの静電容量（Ｃx）が0.47〜10μＦであることを特徴とする点火システム。【００１６】
５．上記１乃至４のいずれかにおいて、前記点火システムの最低着火電圧をＶF、前記点火用コンデンサの充電電圧をVd、前記静電気保護用コンデンサの静電容量をＣx、前記点火用コンデンサの静電容量をＣdおよび前記静電気保護用コンデンサを接続しない状態（Ｃx＝０）における、ブルーストン法から求められるＳＣＢチップのオールファイヤー電圧値をＶAFとしたとき、これらについて、次式(1)
ＶF＝｛（ＶAF／Ｃd）×（Ｃd＋Ｃx）｝             --- (1)
ただし、ＶF≦Vd
の関係を満足させることにより、静電気保護を保持しつつ、点火用コンデンサの正常放電で点火を行うことを特徴とする点火システム。【００１７】
６．上記５において、前記点火用コンデンサの静電容量（Ｃd）が0.68〜22μＦであることを特徴とする点火システム。【００１８】
７．上記５または６において、前記点火システムの最低着火電圧（ＶF）が６〜25 Ｖであることを特徴とする点火システム【００１９】
８．上記１乃至７のいずれかに記載の点火システムを搭載したことを特徴とするエアバッグ用ガス発生装置。【００２０】
９．上記１乃至７のいずれかに記載の点火システムを搭載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。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、静電気保護用コンデンサと点火用コンデンサの静電容量をバランスさせ、さらに好適にはＳＣＢチップの性能を選定することにより、静電気やノイズに対しての誤作動を無くし、点火用コンデンサからの電気エネルギーで確実に動作させることが可能になる。
また、本発明では、点火具とＡＳＩＣ等の電気回路を分離することが可能になり、点火具には、静電気保護用コンデンサを搭載するのみなので、点火具のサイズの増大を招くことなく従来の点火具と同様の手順で製造することができ、生産性・信頼性が向上する。
さらに、従来の点火具とＡＳＩＣ回路が一体となった点火装置においては、点火具としての信頼性を確認するために測定を行おう（着火素子の導通試験など）としても、ＡＳＩＣ回路が間に入るため、測定が不可能であったが、本発明の点火システムのような分離型であれば、それが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に従う点火システムの好適例を示した図である。
【図２】本発明に従う点火システムの別な好適例を示した図である。
【図３】カップ体内における点火薬および伝火薬の充填状態を示した図である。
【図４】エアバッグ用ガス発生装置の概念図である。
【図５】シートベルトプリテンショナー用ガス発生装置の概念図である。
【図６】中央制御ユニットの説明図である。
【図７】２つの電極ピンに静電気を印加した（Ｐ−Ｐ）状態を示した図である。
【図８】１つの電極ピンと金属製カップ体に静電気を印加した（Ｐ−Ｂ）状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を具体的に説明する。
図１に、本発明に従う点火システムの好適例を示す。図中、符号１はカップ体で、通常、金属製の円筒体で構成される。２は点火薬である。また、３は金属製の塞栓であり、この塞栓３には、外部と電気的に接続するための電極ピン４がガラス封止５によって固定されている。このように、ガラス封止によって電極ピンを固定することにより、高い気密性を保ちながら電気的絶縁を確保することができる。さらに、金属製カップ体と塞栓金属部が溶接されることで、カップ体の内部は高い気密性の下でシールされる。また、塞栓３には、薄膜状の着火素子（ＳＣＢチップ）６を搭載されている。
そして、７が静電気保護用コンデンサであり、この静電気保護用コンデンサ７は着火素子６に対して電気的に並列に接続される。本発明では、静電気保護用コンデンサは静電気やノイズに点火具の誤作動防止手段として機能する。
また、８は上記電極ピン４と接続されるコネクタ、９はＡＳＩＣや点火用コンデンサなど電気回路に必要な素子を搭載した基板のＡＳＩＣ回路であり、図中10がＡＳＩＣ、11が点火用コンデンサである。そして、コネクタ電極12に上記点火具の電極ピン４が接続される。なお、13はコネクタ配線であり、このコネクタ配線13は中央制御ユニットへ接続されるＬＡＮ化されたエアバッグシステムへ接続される。
【００２４】
次に、図２に、本発明に従う点火システムの別な好適例を示す。この例は、点火具とコネクタとの間にアダプタ14を設け、このアダプタ14内にＡＳＩＣ回路９を配置した場合である。この例で、アダプタ電極15に上記点火具の電極ピン４が接続され、コネクタ電極12にアダプタ電極16が接続される。そして、図１と同様に、コネクタ配線12は中央制御ユニットへ接続されるＬＡＮ化されたＢＵＳ信号線へ接続される。
【００２５】
ここに、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）10とは、特定用途向け集積回路のことで、本発明では、外部と有線や、場合によっては無線による相互通信して、符号化された情報に基づいて点火具を点火する相互通信スイッチ手段として機能する。また、点火用コンデンサ11は、電気エネルギーの蓄積手段として機能する。
このような構成とすることにより、点火具とＡＳＩＣ等の電気回路を分離することが可能になり、点火具には、静電気保護用コンデンサを搭載するのみなので、従来の点火具と同様の手順で製造することができ、生産性・信頼性が向上する。
【００２６】
本発明において、粉末状の点火薬２はカップ体１の最深部に配置する。この点火薬２は、図１，２に示したように、１種類の火薬の一層構造としてもよいが、図３に示すように、点火薬２の外側に、より伝火力の強い伝火薬２’を配置した二層層構造とするのがより有利である。
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。
【００２７】
そして、かかる点火薬２に接触させて着火素子６を配置する。
この際、着火素子の上面に点火薬組成物を塗布することが、着火素子と点火薬の接触をより安定させる上で有利である。
なお、上記した点火薬２と着火素子６は圧接状態で接触させることが有利である。
そのためには、塞栓３をカップ体１の内部に挿入するに際し、１〜250MPa程度の圧入力で押し込み固定することが好ましい。
【００２８】
本発明におけるＡＳＩＣ回路９中には、相互通信と特定の電気パルスの列をトリガするための手段としてのＡＳＩＣ10と電気エネルギー蓄積手段として点火用コンデンサ11が内蔵されている。
このＡＳＩＣ回路９は、図１に示したように、点火具と電極ピン４により接続されるコネクタ８内、あるいは図２に示したように、点火具とコネクタとの間に介在させたアダプタ14内に内蔵される。そして、２本のコネクタ配線13を介して、後述する中央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へ接続されるのである。
このような構成にすることで、点火具には、静電気保護用コンデンサを搭載するのみなので、従来の点火具と同等の手順で製造することができ、生産性・信頼性が向上する。
【００２９】
本発明において、着火素子６としては、低エネルギーでの着火が可能ないわゆるＳＣＢチップを用いる。特にかかるＳＣＢチップを、金属と絶縁物を積層したブリッジ構造とすれば、低エネルギーで大きな火花を発生させることができるので一層有利である。ここに、ＳＣＢとは、Semi-Conductor-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着火素子をいう。
【００３０】
上記の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。
その他のブリッジ構造としては、ニッケルクロム合金、ニッケル、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムの組と、カルシウム、マンガン、二酸化珪素およびシリコンの組から選ばれた各１種以上の組成物を交互に積層したものを適用することもできる。
【００３１】
次に、上記した静電気保護用コンデンサについて説明する。
かような静電気保護用コンデンサ７は、上記着火素子６に対し電気的に並列に接続される。例えば、着火素子６と同じように塞栓３の上面に搭載する方法や、また実用新案登録第3118048号に示されるように、電極ピン４の間に設置する方法がある。
【００３２】
静電気保護用コンデンサに関して、コンデンサの持つ抵抗値である等価直列抵抗は100mΩ以下とすることが好ましい。
というのは、この抵抗値が低いほど、静電気をコンデンサ側に効果的に吸収させることができるからである。この点、アルミ電解コンデンサやタンタルコンデンサは、この抵抗値が高いために、ＳＣＢ側にいくらかの電流が流れ、静電放電を効果的に阻止することが難しくなる。
【００３３】
また、静電気保護用コンデンサに使用するコンデンサとしては、セラミックコンデンサがとりわけ有利に適合する。
というのは、セラミックコンデンサは、上述したアルミ電解コンデンサやタンタルコンデンサに比べて、周波数特性に対するインピーダンスの値（等価直列抵抗）が低く、ノイズ吸収特性に優れるからである。
かようなセラミックコンデンサとしては、
１．Ｉ型セラミックコンデンサ(TiO2)：温度補償用
２．II型セラミックコンデンサ（BaTiO3系、PbO系）：高誘電率用
３．III型セラミックコンデンサ（SrTiO3半導体系）：高誘電用
等が挙げられるが、本発明ではいずれもが適合し、用途に応じて適宣使い分ければよい。
【００３４】
さらに、静電気保護用として使用するコンデンサの静電容量は、0.47〜10μＦ程度とするのが好ましい。より好ましくは 0.68〜4.7μＦの範囲である。というのは、コンデンサの静電容量が大きくなると、コンデンサのサイズも大きくなり、点火具内への搭載が難しくなるからである。
なお、上記コンデンサの接続手段は、特に制限されるものではないが、ハンダ、導電エポキシ樹脂および溶接等が有利に適合する。
【００３５】
次に、点火用コンデンサについて説明する。
点火用コンデンサは、ＡＳＩＣ回路９に内臓されており、電気エネルギーを蓄積し、ＡＳＩＣによる符号化された情報に基づいてＳＣＢへ放電を行う。
かような点火用コンデンサについて、その耐電圧は25Ｖ以上とすることが好ましい。というのは、この点火用コンデンサには充電電圧として、常時20Ｖ程度の電圧が印加されるため、耐電圧が25Ｖに満たないと、コンデンサの静電容量が低下する等の劣化が生じることが懸念されるからである。
また、当該点火システムを確実に点火動作させるためには、点火用コンデンサの充電電圧値（Vd）は、当該点火システムの最低着火電圧値（ＶF）より大きい（Ｖｄ ≧ＶF）ことが、必須である。
【００３６】
かかる点火用コンデンサの静電容量は、0.68〜22μＦ程度とするのが好ましい。というのは、コンデンサの静電容量が大きくなると、コンデンササイズも大きくなり、搭載方法が難しくなるからである。より好ましい静電容量は1.5〜4.7μＦの範囲である。
さらに、セラミックコンデンサであれば、コンデンササイズが比較的小さくなり、より好ましい。
なお、上記コンデンサの接続手段は、特に制限されるものではないが、ハンダ、導電エポキシ樹脂および溶接等が有利に適合する。
【００３７】
本発明では、上述したとおり、点火具側に静電気保護対策としてコンデンサを搭載するため、その静電容量値が点火用コンデンサの静電容量値に対して適切でなければ、点火用コンデンサから放出された微分波形を構成する電圧特性は、静電気保護用コンデンサによって低電圧特性に変換され、さらにエネルギーの一部が吸収されてしまい、結果として、着火動作の際に、ＳＣＢチップへ印加される電圧が小さくなり、動作しない場合がある。
【００３８】
このため本発明では、当該点火システムが確実に点火するための最低着火電圧（ＶＦ）が、静電気保護用コンデンサの静電容量（Ｃx）、点火用コンデンサの静電容量（Ｃd）、および静電気保護用コンデンサを接続しない状態（Ｃx＝０）における、ブルーストン法から求められるＳＣＢチップのオールファイヤー電圧値（ＶAF）からなる次式（１）
ＶF＝｛（ＶAF／Ｃd）×（Ｃd＋Ｃx）｝             --- (1)
により規定されるものであり、当該点火システムの最低着火電圧（ＶＦ）は、点火用コンデンサの充電電圧（Ｖｄ）より小さい（ＶF≦ Ｖｄ）ことが、該点火システムを確実に点火させるために必須である。
上記関係を満足する最低着火電圧値（ＶＦ）をとる当該点火システムを構築することにより、点火具を静電気やノイズから保護し、ＡＳＩＣモジュールに内蔵された点火用コンデンサから放出される電気エネルギーで確実に着火することが可能となる。なお、点火システムの最低着火電圧値（ＶF）については、６〜25Ｖ程度とするのが、当該点火システムのサイズ設定を含めた設計上自由度の上から好適である。
【００３９】
本発明の点火システムによれば、ＡＳＩＣ回路９に内蔵させた、相互通信スイッチ手段としてのＡＳＩＣ10および電気エネルギーの蓄積手段として点火用コンデンサ11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。
【００４０】
従って、例えば、自動車に組み込まれるエアバッグモジュールであって、ＬＡＮ化されたエアバッグシステムを介して中央制御ユニットに接続されるエアバッグモジュールの各々にこのような点火具を使用することは、衝突時に中央制御ユニットが所望のエアバッグモジュールのみを点火させることを可能にし、またかような点火具を起爆させるための特別な電気エネルギーを送ることも不要となる。
このような作用効果は特に、各点火具に、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点火用コンデンサを設け、従来よりも低いエネルギーで点火することができるＳＣＢチップを着火素子として使用し、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具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してのＡＳＩＣを設けることにより達成される。
【００４１】
なお、本発明において、中央制御ユニットとの相互通信で使用される情報とは、各点火具を点火するコマンドを含む情報、および各点火具要素の状態を中央制御ユニットに伝える情報の両者を意味する。
【００４２】
次に、本発明の点火具を用いたエアバッグ用ガス発生装置について説明する。
図４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、その内部に点火具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。
点火具22が作動すると、点火具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。
本発明の点火具を用いることで、点火具がA S I C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。
【００４３】
さらに、本発明の点火具を用いたシートベルトプリテンショナー用ガス発生装置について説明する。
図５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、その内部に点火具32とガス発生剤33を有し、点火具32はホルダーと呼ばれる基台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って固定された構造になっている。点火具32が作動すると、点火具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、本発明の点火具を用いることで、点火具が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。
【００４４】
次に、本発明の点火具の点火動作について説明する。
通常の動作条件下、すなわち例えば点火具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点火用コンデンサは、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。
【００４５】
ここで、事故等の衝撃により点火具の作動を要求された時には、中央制御ユニットは点火具内のＡＳＩＣ回路９に特定の電気パルスの列の形態の点火コマンドを送る。すると、このＡＳＩＣ回路９では、蓄えた電気エネルギーを着火素子６に放つように、電子スイッチにより点火用コンデンサ11からの電気エネルギーの放電を行う。着火素子６は、点火用コンデンサ11からの電気エネルギーによって点火薬２の燃焼を開始させる。
【００４６】
次に、中央制御ユニットによる制御要領について説明する。
図６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とを接続した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。
【００４７】
これらモジュールの各々に含まれるガス発生器内に点火具が収納されていて、各点火具は２つの電極ピン114，115を有し、電極ピン114が中央制御ユニット110に連絡された第１の電気供給導電体112に接続され、電極ピン115が中央制御ユニット110に連絡された第２の電気供給導電体113に接続されている。
【００４８】
通常の動作状態、すなわち自動車が１以上のエアバッグモジュール111a，111b，111c，111dを活性化することを求める特定の衝撃に巻き込まれていない時には、中央制御ユニット110は定期的に該電気供給導電体112，113に低い強度の電流を与え、この電流は電極ピン114と115を介して４つのエアバッグモジュール111a，111b，111c，111dの各々に含まれる点火具の電気エネルギー蓄積手段(コンデンサー)に送られる。
【００４９】
衝撃が生じて、例えばエアバッグ111cを活性化することが望ましい場合には、中央制御ユニット110は第１の電気供給導電体112にエアバッグモジュール111cの点火具のための点火コマンドを構成する特有の電気パルスの列を送る。この特有の電気パルスの列は電極ピン114と115を介して各点火具に送られるが、エアバッグモジュール111cの点火具に含まれる相互通信手段のみがそのコマンドに反応して点火スイッチ手段と関連した電気エネルギー蓄積手段を活性化し、上述したように点火薬を起動せしめる。
【００５０】
もし、衝撃に続いて幾つかのエアバッグモジュール、例えばエアバッグモジュール111a，111bを活性化することが望ましい場合には、中央制御ユニット110は、第１の電気供給導電体112にエアバッグモジュール111aと111bの各々に含まれる点火具のための特有の電気パルスの列を与える。２つの点火具の各々の動作は上述したとおりである。
【実施例】
【００５１】
本発明による、点火具と通信および点火のための電気回路とを分離させ、点火具側へ静電気保護対策コンデンサを搭載し、静電気やノイズによる誤作動を防ぎつつ、定められた静電容量を持つ点火用コンデンサによる放電で確実に作動させるための各パラメータ算出について検討した。
得られた結果を表１〜４に示す。【００５２】
【表１】
2010053138.tif 000003
【００５３】
【表２】
2010053138.tif 000004
【００５４】
表１、表２は、点火具の着火素子における耐静電気による抵抗変化量を示したものである。表１は、後述する静電気印加条件(ｉ)の場合、表２は、後述する静電気印加条件(ii)の場合である。
上記した抵抗変化量が大きくなると着火素子へのダメージが懸念される。
この例では、着火素子（ＳＣＢ）の抵抗を５〜６Ω、静電気保護用コンデンサとしては市販されているセラミックコンデンサを用い、0.22uF、0.47uF、0.68μＦ、1.00μＦ、1.47μＦ、2.00μＦの6種類の静電容量による比較を行った。
試験は、上記６種類のうちから選んだ４種類の静電容量の各セラミックコンデンサを搭載させた点火具所定の箇所に静電気を印加することにより行った。
・静電気印加箇所
(1) ２つの電極ピン４へ印加（図７参照）。表１中では「試験箇所：Ｐ−Ｐ」で示す。
(2) １つの電極ピン４と金属製のカップ体１へ印加（図８参照）。表１中では「試験箇所：Ｐ−Ｂ」で示す。
・静電気印加条件(ｉ)
静電気充電コンデンサ：150pF
充電電圧：25kV
内部抵抗：150Ω
印加回数：25回
・静電気印加条件(ii)
静電気充電コンデンサ：330 pＦ
充電電圧：25 kＶ
内部抵抗：2 kΩ
印加回数：25 回
上記の静電気印加条件は、各社対静電気試験スペックにおける一般的な条件である。【００５５】
その結果、静電気条件(ｉ)では、静電気保護用コンデンサの静電容量が0.22μＦの場合は全数が誤作動した。また、静電容量が0.47μＦでは、着火素子の抵抗変化が-0.11〜-0.15あり、静電気印加の影響が認められるものの、抵抗素子の誤作動は認められず、条件(ｉ)による静電気印加に対し有る程度の保護作用を示した。さらに、静電気保護用コンデンサの静電容量が0.68μＦ以上の場合には、誤作動の発生は全くなく、また着火素子の抵抗変化量の増大もみられなかった。
より厳しい静電気条件(ii)では、静電気保護用コンデンサの静電容量が0.68μＦの場合は全数が誤作動した。また、静電容量が1.00μＦでは、静電気印加箇所が「試験箇所：Ｐ−Ｂ」の場合は全数が誤発火したが、「試験箇所：Ｐ−Ｐ」の場合は、静電気印加の影響が認められるものの、抵抗素子の誤作動は認められず、条件(ii)による静電気印加に対し有る程度の保護作用を示した。さらに、静電気保護用コンデンサの静電容量が1.47μＦ以上の場合には、誤作動や誤発火の発生は全くなく、また着火素子の抵抗変化量の増大もみられなかった。
以上の結果より、静電容量が0.47μF以上のコンデンサーを静電気保護用コンデンサーに適用することで、条件(ｉ)で想定される程度の静電気印加環境では、当該点火システムの誤作動を防止することができる。【００５６】
【表３】
2010053138.tif 000005
【００５７】
【表４】
2010053138.tif 000006
【００５８】
表３は、静電気保護用コンデンサを搭載しない状態の点火具において、様々な静電容量を持つ点火用コンデンサにおける着火感度を実験により求め、その値を点火用コンデンサの基準着火充電電圧とした。ここでの点火用コンデンサの基準着火充電電圧とは、自動車用エアバッグにおける性能感度を求める一般的な方法であるブルーストン法から求められる信頼性99.9999%のオールファイヤー電圧値（VＡＦ）を用いた。ここでは、点火用コンデンサの静電容量値を９段階に変化させ、それぞれのコンデンサの場合におけるオールファイヤー電圧値（VＡＦ）について求めた。表３は、その結果をまとめたものである。【００５９】
表４は、様々な静電容量を持つ点火用コンデンサと静電気保護用コンデンサとを組み合わせてなる本発明に係る点火システムにおいて、当該点火システムを確実に着火させることができる最低着火電圧値（ＶF）について、前掲(1)式を用いて算出した結果を示している。これは点火用コンデンサの静電容量値（Ｃｘ）、表３で求めたオールファイヤー電圧値（VＡＦ）、および静電気保護用コンデンサの静電容量値（Ｃｄ）によって、前掲（１）式；ＶF＝（ＶAF／Ｃd）×（Ｃd＋Ｃx）により算出され、点火用コンデンサによって当該点火システムを確実に作動させ得る最低着火電圧を算出した結果を示している。ここで、点火用コンデンサの充電電圧（Ｖｄ）が、当該点火システムの最低着火電圧値（ＶF）より大きい（Ｖｄ ≧ＶF）ことが、当該点火システムを確実に点火させるために必須である。
ＥＣＵを含めた当該点火システムを用いた車両安全装置の設計自由度を考慮し、更に当該点火システムの小型化設計を勘案したコンデンサの静電容量及びサイズの適正化を踏まえ、当該点火システムの最低着火電圧値（ＶF）が６〜２５Ｖに設定させることが望ましい。この好適範囲内にある当該点火システムを、表４においてアンダーラインを付して示した。すなわち、表４中にアンダーラインで示した静電気保護用コンデンサと点火用コンデンサの組み合わせによる当該点火システムが、最低着火電圧値（ＶF）が６〜２５Ｖに設定されるものであり、本発明に係る点火システムとしてより好ましい。したがって表４に基づき、静電気保護用コンデンサと点火用コンデンサの組み合わせを設定することにより、サイズやエネルギー容量のバランスを考慮した当該点火システムを提供することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  カップ体
２  点火薬
２′伝火薬
３  塞栓
４  電極ピン
５  ガラス封止
６  薄膜状の着火素子（ＳＣＢチップ）
７  静電気保護用コンデンサ
８  コネクタ
９  ＡＳＩＣ回路
10  ＡＳＩＣ
11  点火用コンデンサ
12  コネクタ電極
13  コネクタ配線
14  アダプタ
15，16  アダプタ電極
21  エアバッグ用ガス発生装置
22  点火具
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  点火具
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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