(57)【要約】イニシエータ・サブアセンブリの内部にパイロテクニック薬剤を装填した後、その薬剤を分散させるためにイニシエータ・サブアセンブリを軸方向にスピンさせる方法に関する。
2005531745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）アイレット、周方向の薬剤封入体、裸の電気的開始要素を上に備えた上面、および前記上面にほぼ垂直な軸を含むヘッダアセンブリを設ける工程と、
ｂ）前記周方向の薬剤封入体の内部に第１薬剤を装填する工程と、
ｃ）前記第１薬剤が前記周方向の薬剤封入体の内部にあるとき前記ヘッダアセンブリを軸方向にスピンさせる工程と、
を備えることを特徴とするイニシエータの組立方法。
【請求項２】
前記電気的開始要素はブリッジワイヤであることを特徴とする請求項１に記載の組立方法。
【請求項３】
工程ｃ）は前記ヘッダアセンブリを１００ｒｐｍから５０００ｒｐｍの回転速度で軸方向にスピンさせる工程を含み、前記第１薬剤の粘度は１０００センチポイズから１００００センチポイズであり、前記回転速度と前記粘度は前記第１薬剤が所定程度移動するように選択されることを特徴とする請求項１に記載の組立方法。
【請求項４】
工程ｂ）は、工程ｃ）の前に行われることを特徴とする請求項１に記載の組立方法。
【請求項５】
工程ｂ）と工程ｃ）とは同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の組立方法。
【請求項６】
工程ｂ）は前記第１薬剤をスラリー形態で装填する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の組立方法。
【請求項７】
前記第１薬剤は点火薬であることを特徴とする請求項６に記載の組立方法。
【請求項８】
工程ｃ）は前記点火薬にくぼんだ中央領域をつくり、当該くぼんだ中央領域内に位置する前記ヘッダアセンブリの上面に前記電気的開始要素を配置することを特徴とする請求項７に記載の組立方法。
【請求項９】
前記第１薬剤スラリーは、Ｎｉｐｏｌ（登録商標）バインダを１重量％未満、溶媒を１０から３０重量％、および過塩素酸ジルコニウム／カリウムを含有することを特徴とする請求項８に記載の組立方法。
【請求項１０】
前記周方向の薬剤封入体は、薬剤スリーブであることを特徴とする請求項１に記載の組立方法。
【請求項１１】
薬剤容器を前記ヘッダアセンブリに密閉取付する工程を更に備える請求項１０に記載の組立方法。
【請求項１２】
前記薬剤スリーブは先細り状上端部を有し、前記薬剤は、前記スリーブの先細り状上端部の内径よりも大きい最大外径を有することを特徴とする請求項１０に記載の組立方法。
【請求項１３】
前記第１薬剤は出力薬であり、前記組立方法は、前記ヘッダアセンブリの上面上にスラリー点火薬を装填し、同時に、前記ヘッダアセンブリの上面に前記スラリー点火薬を装填した状態で前記ヘッダアセンブリに遠心力を作用させる工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の組立方法。
【請求項１４】
前記点火薬と前記出力薬との間に中間滑り面を設ける工程を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の組立方法。
【請求項１５】
前記イニシエータが完全に組み立てられたとき、前記出力薬は非モノリシックであり、よってほぼ横方向の力成分またはトルクを前記点火薬に伝達することができないことを特徴とする請求項１４に記載の組立方法。
【請求項１６】
前記スラリー点火薬は、バインダを５重量％未満、溶媒を１０から３０重量％含むことを特徴とする請求項１３に記載の組立方法。
【請求項１７】
ａ）アイレット、周方向の薬剤封入体、裸の電気的開始要素を上に載せた上面、および前記上面にほぼ垂直な軸を含むヘッダアセンブリを設ける工程と、
ｂ）前記周方向の薬剤封入体の内部に第１薬剤を装填する工程と、
ｃ）前記第１薬剤が前記周方向の薬剤封入体の内部にあるとき前記ヘッダアセンブリを軸方向にスピンさせる工程と
により製造されるイニシエータ。
【請求項１８】
前記第１薬剤は出力薬であり、前記イニシエータは遠心作用を受けた点火薬を更に備えることを特徴とする請求項１７に記載のイニシエータ。
【請求項１９】
前記第１薬剤は点火薬であることを特徴とする請求項１７に記載のイニシエータ。
【請求項２０】
前記第１薬剤スラリーは、Ｎｉｐｏｌ（登録商標）バインダおよび過塩素酸ジルコニウム／カリウムを含有することを特徴とする請求項１９に記載のイニシエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ねパイロテクニック・イニシエータに関し、より詳しくは、イニシエータ・サブアセンブリの内部のパイロテクニック薬剤を分散させるために、イニシエータ・サブアセンブリを軸方向にスピンさせる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイロテクニック・イニシエータは、産業用および民生用で多くの用途がある。重要な用途の一つは、自動車におけるエアバッグの膨張を引き起こすトリガーである。自動車産業では、信頼性のあるエアバッグ・イニシエータの製造コストを下げるために、かなりの努力が払われている。パイロテクニック薬剤をイニシエータに装填する際の進歩の一例として、液体とスラリーを使用するようになったことをあげることができる。Ｈａｍｉｌｔｏｎ等による米国特許番号５，６８６，６９１に示されるように、スラリー薬剤を従来のカップ状薬剤容器に装填し、このような装填済容器を、薬剤がヘッダ表面とブリッジワイヤに接するように、ヘッダアセンブリ上に直接貼り付けることが知られている。２０００年１２月８日出願の、「狭められたスリーブを有するパイロテクニック・イニシエータとその作成方法」（"Pyrotechnic Initiator with a Narrowed Sleeve Retaining a Pyrotechnic Charge and Methods of Making Same"）と題された、Ａｖｅｔｉｓｉａｎ等による、譲渡人の同時係属中の出願米国出願番号０９／７３３，７５５にて教示されるように、薬剤スリーブを活用して、スラリーをイニシエータ・サブアセンブリに装填してもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、スラリーを薬剤容器に直接装填すると、ブリッジワイヤに接触するように薬剤を装填する点、またはこの接触を適切に保持する点に関連する障害や問題が起きる。また、圧密化が要求されることにより、適切な薬剤フォーミュレーションの範囲が制限される。圧密化をせずにスラリーを装填する場合であっても、均一に薬剤を装填するという点、またはブリッジワイヤの領域に形成される空隙が最小限となるような乾燥スラリー薬剤を得るという点において障害や問題が起きる。仮に、スラリー薬剤を装填し、これに圧密化力を加えないとすれば、凸凹、不均一な分散、ブリッジワイヤの領域における過剰な空隙が生じる。これらすべてが、イニシエータの信頼性を損ない、かつ予想に反する性能を引き起こす。スラリーを均一に分散させるために遠心作用付与工程を用いてもよい。しかし、これは初期投資と製造メンテナンスの両点からみて非常にコストがかかる。振動および超音波による圧密化技術も知られている。しかし、これらは信頼性が高くない。また、スラリーを（好ましくはスラリーがほぼ乾燥しているときに）詰める道具を使用してもよいが、スラリーの乾燥の程度を正確に知っていなければならず、またスラリーが湿っているときはスラリーがその道具にくっついてしまうおそれがあるため、その使用はより難しいであろう。従来、イニシエータ・サブアセンブリの内部のパイロテクニック薬剤を分散させるためにイニシエータ・サブアセンブリを軸方向にスピンさせる方法は、前述の問題を解決するために役に立たないと考えられていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、イニシエータ・サブアセンブリの内部でパイロテクニック薬剤を分散させるために、イニシエータ・サブアセンブリを、その長軸（即ち、ヘッダアセンブリの表面に垂直なイニシエータ・サブアセンブリの軸の周り）で軸方向にスピンさせる。この軸方向スピニングは、スラリー薬剤がイニシエータ・サブアセンブリに分散するまでの間、行うことが好ましい。また、点火薬がまだスラリー状態にある間に行ってもよく、そして／または、別の出力薬がまだスラリー状態にある間に行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】装填済ヘッダ・スリーブアセンブリがその長軸の周りをスピンする方向を示す、本発明の方法に対応する装填済ヘッダ・スリーブアセンブリの上面図である。
【図２】図１の装填済ヘッダ・スリーブアセンブリの側断面図である。
【図３】図１および図２の装填済ヘッダ・スリーブアセンブリを組み込んだイニシエータの側断面図である。
【符号の説明】
【０００６】
２０…接地ピン
２２…中央ピン
２４…貫通溶接部（スルーウェルド）
２６…成形絶縁筐体
３２…出力薬
３４…点火薬
３６…スリーブ
３８…ブリッジワイヤ
４０…絶縁容器
４２…薬剤容器
４４…アイレット
５０…ガラス
５６…イニシエータ
５８…ヘッダアセンブリ
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明では、種々の形状ないし構成を有するイニシエータを使用することができる。また、本発明のイニシエータとして使用するために、種々の形状ないし構成を有するイニシエータを適宜改良することができる。図１ないし図３より明らかなとおり、本発明の方法に対応するイニシエータ５６の好適な実施形態は、パイロテクニック・イニシエータに通常みられる多数の特性を備えている。例えば、ガラス−金属密閉のヘッダおよび装填済スリーブアセンブリ５８は、円周方向の溶接部２４を介して薬剤容器４２に密閉接着され、そして絶縁容器４０および成形絶縁筐体２６に取り付けられている。図中のヘッダアセンブリは、絶縁された中央ピン２２、ガラス５０、アイレット４４、溶接ブリッジワイヤ３８および接地ピン２０から構成され、ピン２０およびピン２２はコネクタ端部を形成するように絶縁体２６を超えて伸びている。アイレット４４は３０４Ｌステンレス鋼等の金属から構成することが好ましい。このアイレット４４は概ね円筒状であり、アイレット４４には、ガラス５０からなる密閉シーリングおよびガラス５０内に配置される中央ピン２２を備えたフィードスルーを設けることが可能となるように、アイレット４４を貫く通路が規定されている。図中のヘッダ・スリーブアセンブリ５８は、同心円状に配置された通路、中央ピン、およびガラスを備えているが、これらを偏心状に配置してもよい。或いは、ヘッダは、フィードスルー部にそれぞれ封じられた二本のピンを有する非同軸のものでもよい。ガラス５０は、アルミノケイ酸ナトリウムまたはアルカリケイ酸バリウムから構成することが好ましい。ブリッジワイヤ３８は、白金−タングステン、または「ニクロム」ニッケル−クロムアロイ等の、高抵抗金属アロイから形成することができる。点火薬３４（プライマ薬剤としても知られる）は、過塩素酸系ジルコニウム／カリウムであることが好ましく、ブリッジワイヤ３８と伝熱関係にある。例えば、ピン２０およびピン２２に印加される少なくとも所定の「全発火」レベルおよび持続時間（例えば、８００ｍＡ、２ミリ秒間、−３５℃）を有する発火電流は、それによって生じる電気抵抗により、薬剤３４を点火するのに確実に（例えば、少なくとも９５％の信頼度で９９．９９９９％の稼働を保証するほどに）十分な熱を生成する。また一般に、所定の「非発火」レベルおよび持続時間（例えば、２００ｍＡ、１０秒間、８５℃）までの電流を印加しても、薬剤３４を点火するのに十分な熱をブリッジワイヤ３８が生成しないことが要求される。ブリッジワイヤ３８の代替として、モノリシックのブリッジを使用してもよい。モノリシックブリッジは、セラミック基板上の抵抗厚膜、セラミック基板上の抵抗薄膜、またはシリコン基板上にドープされた半導体接合拡散等の異なった導電材料から構成されることが好ましい。これらの例は当該技術分野において周知である。出力薬３２は過塩素酸系ジルコニウム／カリウムであることが好ましい。
【０００８】
図中の実施形態において、円筒の外形を有するスリーブ３６は、点火薬３４および出力薬３２をイニシエータ内部に収容している。スリーブ３６は、ヘッダアセンブリ５８の上面に接触する所定の位置に点火薬３４を保持することを容易にするための狭部５１を備えていてもよく、これにより、薬剤３４がブリッジワイヤ３８と密に接することが好ましい。このスリーブ３６は、例えば、１インチの１００００分の１の壁厚を有する３０４Ｌステンレス鋼の中空円筒片により形成することができる。そして、（当該技術分野において周知の用途向けに設計された適切な特定形態工具を使用して）スリーブ３６の上部を内側にスエージ加工する。これにより、先細り状上端部を形成する。そして、スリーブ３６はヘッダアセンブリ上をスライドさせることができ、その底部はスルーウェルド（貫通溶接部）２４によりアイレット４４に周方向に溶接することができる。スリーブ３６は、ヘッダアセンブリにしっかり固定するように、かつ薬剤３４および３２の移動の可能性を減じるように、ヘッダアセンブリと比較的固い締まりばめにすることが好ましい。
【０００９】
それに続いて、点火薬３４の層をヘッダアセンブリの上面に分散させる。図示するように、この分散は、ヘッダ・スリーブアセンブリ５８をその軸４６周りにスピンさせながら行うことが好ましい。これにより、点火薬３４に遠心力が働き、点火薬３４の中央にくぼみができる。そして、点火薬３４の外周部に向かって傾斜した高所部５４が形成される。これは、標準の回転ベーンエアモータを９０ｐｓｉで作動し、図示部分を保持するために特別に設計された取り付け具（図示しない）を使用し、回転速度１０００ｒｐｍで回転させることにより達成される。取り付け具は、ピン２２および２０が下を向いた状態で、ヘッダ・スリーブアセンブリ５８を一度に収容するように（当該技術分野において周知のように）構成されたネスト部を備えている。好ましくは標準定量ポンプのスラリー分散ノズルが点火スラリーをヘッダ・スリーブアセンブリに所定装填量（例えば２０ｍｇから６０ｍｇの間の所定量、より具体的には３０ｍｇが好ましい）で装填しつづける持続時間、好ましくは０．５から１．５秒の所定期間、この部分を保持し、軸方向にスピンさせる。なお、標準定量ポンプは、例えばバーモント州ノーススプリングフィールドのＩＶＥＫ  Ｉｎｃ．から入手可能なＤｉｇｉｓｐｅｎｓｅ等である。
【００１０】
それに続いて、点火薬３４を乾燥させることが好ましく、その後、出力薬３２を同様にスラリーとして装填する。この装填の間中、前記部分を軸方向にスピンさせる。このような方法により、ほぼ対称的なくぼみが、点火薬３４の上部と、出力薬３２の上部の両方に形成される。或いは、それらの薬剤のうちの一つを、軸方向にスピンさせることが望まれるかもしれない。このような場合は、スピンさせない薬剤に遠心作用を加える（即ち、ヘッダアセンブリをその長軸に対し垂直に回転させる）ことが望まれるであろう。例えば、点火薬３４の装填の間、好ましくは回転速度２０００ｒｐｍから４０００ｒｐｍで０．５から１．５秒間、ヘッダ・スリーブアセンブリ５８に遠心作用を加える。そして、平らな上面（Ｖａｈａｎ  Ａｖｅｔｉｓｉａｎ等による「点火薬と出力薬との間に滑り面を備えたイニシエータ」と題された、譲渡人による同時係属中の出願Ｓ．Ｎ．１０／      （速達郵便番ＥＵ１２４４９４０３９ＵＳ）に教示されているような、物理的および環境的ストレスのブリッジワイヤ３８周辺の薬剤に及ぼす影響を最小限にするのに役立つと記載された滑り面）を作るように点火薬３４を乾燥させる。続いて、出力薬３２を装填する間、その部分を軸方向にスピンさせる。あまり好ましくはないが、この逆も行うことができる。また、あまり好ましくはないが、点火薬３４が乾燥する前に出力薬３２を装填することも可能である。このとき両薬剤は、出力薬３２の装填中または後に軸方向にスピンされる。
【００１１】
くぼみ５２はいくらか大げさに描かれていることに留意すべきである。好適な実施形態において、くぼみ５２の高さは、高所部５４よりもおよそ１０％低い程度であることが好ましい。それにもかかわらず、（下記の点火薬スラリー組成を有する）好適な実施形態における軸方向スピニングによれば、乾燥スラリー内の空隙、特にくぼみ５２領域における空隙を大いに除去することができる。この空隙の除去は、スラリー薬剤を直接押付けること（これにより上述の問題が現れるのだが）を必要とせずに達成される。
【００１２】
関連するスラリー装填可能なパイロテクニック組成例のいくつかは、Ｈａｍｉｌｔｏｎ等らによる米国特許番号５，６８６，６９１に記載されており、その開示内容は、ここに明示した事項に矛盾しない限度で、本明細書に参照により組み込まれる。本実施形態において、出力薬３２を形成する際に使用する適切なスラリーは、Ｖｉｔｏｎ−Ｂ等のバインダを、好ましくは５重量％未満、また酢酸ブチル等の溶媒を２０重量％程度含んでよく、この残りは、過塩素酸ジルコニウム／カリウムおよびその他の所望の添加物であることが好ましい。好ましいプライマ薬３４は、Ｎｉｐｏｌ（登録商標）ＡＲ５３Ｌ等のバインダを１０分の数重量％、酢酸ブチル等の溶媒を２０重量％程度含んでよく、この残りは、過塩素酸ジルコニウム／カリウムおよびその他の所望の添加物であることが好ましい。点火薬３４におけるバインダは、１０００％等の非常に高い弾性率を有していることが好ましく、ブリッジワイヤに強固に結合するように非常に粘着性が高いことが好ましい。点火薬を前述のように軸方向にスピンさせる場合、好ましい粘度は、１０００から１００００センチポイズであり、最も好ましい粘度は、２０００センチポイズであることがわかっている。図中の好適な実施形態では、薬剤総量は２６０ｍｇである。
【００１３】
本発明の方法は、スラリーに適用されているが、ディスペンサの先からスラリー流を分離することにも役立つという更なる利益をもたらし、よって製造工程の一貫性を高めることも留意すべきである。
【００１４】
図に示した以外の各種構成を有するイニシエータは、本発明の軸方向スピニングに適している。例えば、Ｖａｈａｎ  Ａｖｅｔｉｓｉａｎ等による「パイロテクニック薬剤を保持する内部スリーブを備えるイニシエータおよびその製造方法」（"Initiator with an Internal Sleeve Retaining a Pyrotechnic Charge and Methods of Making Same"）と題された、譲渡人による同時係属中の出願Ｓ．Ｎ．１０／      （速達郵便番ＥＵ１２４４９４０７３ＵＳ）に示すような構成がそうである。また、Ｖａｈａｎ  Ａｖｅｔｉｓｉａｎによる「強化吸熱関係に配されたブリッジワイヤを備えたイニシエータ」（"Initiator with a Bridgewire Configured in an Enhanced Heat-Sinking Relationship"）と題された出願に教示されるように、ブリッジワイヤ３８はガラス５０に密に接することが好ましく、並びに／或いは平坦であってよい。なお、この出願は、譲渡人による同時係属中の出願Ｓ．Ｎ．１０／      （速達郵便番ＥＵ１２４４９４０６０ＵＳ）である。また、Ｖａｈａｎ  Ａｖｅｔｉｓｉａｎ等による「空隙の形成が比較的少ない位置でスラリー含有パイロテクニック薬剤と接するブリッジワイヤを備えたイニシエータ」と題された出願に記載のように、ブリッジワイヤ３８は、点火薬３４がスラリー乾燥工程中に比較的高い程度の収縮を受けた位置で、点火薬３４と接するように、くぼみ５２の近くの位置に配置されるのが好ましい（これにより、ブリッジワイヤ３８の位置での点火薬３４内の空隙が最小限になる）。なお、この出願は、譲渡人による同時係属中の出願Ｓ．Ｎ．１０／      （速達郵便番ＥＵ１２４４９４０４２ＵＳ）である。
【００１５】
内部でパイロテクニック薬剤を分散させるためにイニシエータ・サブアセンブリを軸方向にスピンさせる方法を開示した。しかしながら、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、構成要素の形態、構成、配置において各種の変更がなされてよく、前述の形態は単に本発明の好適または例示的な実施形態であるにすぎないことは明白であろう。例えば、非パイロテクニック薬剤を本発明で使用してもよい。従って、本発明は、次の特許請求の範囲に準拠する以外に、制限または限定されるべきではない。
【００１６】
本明細書は、本明細書と共に出願され、かつ本出願の譲渡人に譲渡された、以下の同時係属中の出願における開示の全てを、参照により組み込んでいる。即ち、Ｖａｈａｎ  Ａｖｅｔｉｓｉａｎ等による「点火薬と出力薬との間に滑り面を備えたイニシエータ」と題されたＳ．Ｎ．１０／      （速達郵便番ＥＵ１２４４９４０３９ＵＳ）、Ｖａｈａｎ  Ａｖｅｔｉｓｉａｎ等による「空隙の形成が比較的少ない位置でスラリー含有パイロテクニック薬剤と接するブリッジワイヤを備えたイニシエータと題された、Ｓ．Ｎ．１０／      （速達郵便番ＥＵ１２４４９４０４２ＵＳ）、Ｖａｈａｎ  Ａｖｅｔｉｓｉａｎによる「強化吸熱関係に配されたブリッジワイヤを備えたイニシエータ」と題された、Ｓ．Ｎ．１０／      （速達郵便番ＥＵ１２４４９４０６０ＵＳ）、およびＶａｈａｎ  Ａｖｅｔｉｓｉａｎ等による「パイロテクニック薬剤を保持する内部スリーブを備えるイニシエータおよびその製造方法」と題された、Ｓ．Ｎ．１０／      （速達郵便番ＥＵ１２４４９４０７３ＵＳ）である。Ａｖｏｒｙ等による米国特許番頭５，６４８，６３４も本明細書に参照により組み込んでいる。
【図１】
2005531745.tif 000003
【図２】
2005531745.tif 000004
【図３】
2005531745.tif 000005
【国際調査報告】
2005531745.tif 000006
2005531745.tif 000007
2005531745.tif 000008