(57)【要約】【課題】  摩擦感度が低減された着火薬と、この着火薬を有するイニシエータと、このイニシエータを備えてなるガス発生器と、このガス発生器を備えたエアバッグ装置及びシートベルト装置とを提供する。【解決手段】  ジルコニウム、過塩素酸カリウム及び硝酸カリウムを含有した着火薬。配合比は好ましくはジルコニウム４０〜６０重量％、過塩素酸カリウム１０〜５５重量％、硝酸カリウム１〜３５重量％である。必要に応じ樹脂又はゴム系のバインダーを添加する。この着火薬が装填されたイニシエータ。このイニシエータを備えてなるガス発生器。【選択図】図１
2008030971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料成分及び酸化剤を含む着火薬において、燃料成分としてジルコニウムを含み、酸化剤として過塩素酸カリウム及び硝酸カリウムを含むことを特徴とする着火薬。
【請求項２】
請求項１において、
ジルコニウム４０〜６０重量％
過塩素酸カリウム１０〜５５重量％
硝酸カリウム１〜３５重量％
を含むことを特徴とする着火薬。
【請求項３】
請求項２において、
ジルコニウム４５〜５５重量％
過塩素酸カリウム２０〜４５重量％
硝酸カリウム２〜３０重量％
を含むことを特徴とする着火薬。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、さらに樹脂又はゴム系バインダーを含有することを特徴とする着火薬。
【請求項５】
請求項４において、該バインダーの含有量が０．５〜５重量％であることを特徴とする着火薬。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、燃料成分としてさらにホウ素又はタングステンを含むことを特徴とする着火薬。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の着火薬を備えてなるイニシエータ。
【請求項８】
請求項７に記載のイニシエータを備えてなるガス発生器。
【請求項９】
エアバッグと、該エアバッグを膨張させるためのガス発生器とを備えてなるエアバッグ装置において、該ガス発生器が請求項８に記載のガス発生器であることを特徴とするエアバッグ装置。
【請求項１０】
シートベルトと、緊急時にガス発生器からのガス圧により該シートベルトにプリテンションを付与するプリテンショナとを備えてなるシートベルト装置において、
該ガス発生器が請求項８に記載のガス発生器であることを特徴とするシートベルト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着火薬と、この着火薬を用いたイニシエータと、このイニシエータを備えたガス発生器とに関する。このガス発生器は、例えば自動車等のエアバッグ装置やシートベルト装置に組み込まれるものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の高速移動体に設けられるエアバッグ装置は、袋状のエアバッグをインフレータと称されるガス発生器によって急速に膨張させるよう構成されている。このガス発生器は、ガス発生剤と、このガス発生剤のガス発生反応を開始させるイニシエータとを備えている。このイニシエータは、反応薬剤と、この反応薬剤の反応を開始させるための抵抗発熱体としてのフィラメント（ブリッジワイヤ）とを備えている（例えば米国特許第５４０４２６３号）。
【０００３】
この従来例に係るイニシエータの一例について第１図を参照して説明する。
【０００４】
このイニシエータ１０は、後部（第１図においては下部。）が開放した略カップ形状のケーシング１２を有している。このケーシング１２内に着火薬１４が収容されている。ケーシング１２の後部は焼結ガラス等よりなる絶縁材１６によって閉鎖されている。このケーシング１２内には、該絶縁材１６を貫通した１対の電極１８，２０の先端側が臨んでいる。
【０００５】
この電極１８，２０の先端部同士の間にフィラメント２２が架設されている。このフィラメント２２の両端側は各電極１８，２０の先端面に溶接されている。このフィラメント２２は、ケーシング１２内において着火薬１４に接している。
【０００６】
なお、該電極１８，２０同士並びにケーシング１２は、電気的に接触しないよう互いに離間して配置されている。
【０００７】
このように構成されたイニシエータ１０においては、一方の電極１８が電圧昇圧回路等を備えた制御回路２４を介して自動車のバッテリ２６の正極に接続され、他方の電極２０が自動車の車体に接続（アース接続）される。なお、該バッテリ２６の負極は自動車の車体に接続されている。
【０００８】
車両衝突時等の緊急時には、制御回路２４内のスイッチ素子がＯＮになり、各電極１８，２０を介してバッテリ２６からフィラメント２２に電圧が印加される。これにより、該フィラメント２２が発熱して着火薬１４が点火され、反応を開始する。そして、この着火薬１４の反応により高圧ガスや熱が生じ、これによりガス発生器のガス発生剤がガス発生反応を引き起こす。
【０００９】
このイニシエータ１０を備えたガス発生器の一例について第２図を参照して説明する。このガス発生器３０は、上側ハウジング３２及び下側ハウジング３４よりなる外殻体と、該外殻体内に設置された円筒状の仕切部材３６とからなる容器を有する。仕切部材３６の一端は下側ハウジング３４の底面の開口を通り、下方に突出している。この開口の内周面と仕切部材３６の外周面とはレーザービーム溶接等により溶接されている。この仕切部材３６の内側に伝火薬（ブースタプロペラント）４０が収容され、仕切部材３６の外周側にガス発生剤（メインプロペラント）４２が収容されている。
【００１０】
この仕切部材３６の該一端にイニシエータ１０が設置されている。該イニシエータ１０により伝火薬４０が点火されると、ガスが仕切部材３６の開口４４から噴出してガス発生剤４２が点火し、大量のガスが急速に発生し、このガスがメッシュ等よりなるフィルタ４６を通り、開口４８を通ってガス発生器３０外に噴出し、エアバッグを膨張させる。なお、第２図はガス発生器の一例であって、図示以外の形状のガス発生器も多数種類用いられている。
【００１１】
この着火薬として、ジルコニウム及び過塩素酸カリウムを主成分としたものがある。
【００１２】
例えば、特表平９−５０４５９９号の請求項５には、ジルコニウム３０〜６０重量％、過塩素酸カリウム３０〜６０重量％、フレークアルミニウム１〜１０重量％、クラトンＧ２〜８重量％、及びクラトンＦＧ０．１〜５重量％を含むプライマを備えてなる電気イニシエータが記載されている。
【００１３】
特開平６−２０７７９９号には、ジルコニウム２０〜５０重量％、過塩素酸カリウム４０〜６０重量％及びピグメンタルアルミニウム５〜２０重量％を含む着火薬が記載されている。なお、同号公報の００１２段落には、樹脂系バインダーとしてフッ素系樹脂、シリコン接着剤を添加することが記載されている。
【特許文献１】米国特許第５４０４２６３号
【特許文献２】特表平９−５０４５９９号
【特許文献３】特開平６−２０７７９９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
一般に、ジルコニウム及び過塩素酸カリウムを主要成分とした着火薬は、摩擦感度が高い。
【００１５】
本発明は、摩擦感度が低減されたジルコニウム−過塩素酸カリウム系着火薬と、この着火薬を有するイニシエータと、このイニシエータを備えてなるガス発生器と、このガス発生器を備えたエアバッグ装置及びシートベルト装置とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１の着火薬は、燃料成分及び酸化剤を含む着火薬において、燃料成分としてジルコニウムを含み、酸化剤として過塩素酸カリウム及び硝酸カリウムを含むことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項２の着火薬は、請求項１において、ジルコニウム４０〜６０重量％過塩素酸カリウム１０〜５５重量％硝酸カリウム１〜３５重量％を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３の着火薬は、請求項２において、ジルコニウム４５〜５５重量％過塩素酸カリウム２０〜４５重量％硝酸カリウム２〜３０重量％を含むことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４の着火薬は、請求項１ないし３のいずれか１項において、さらに樹脂又はゴム系バインダーを含有することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５の着火薬は、請求項４において、該バインダーの含有量が０．５〜５重量％であることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項６の着火薬は、請求項１ないし５のいずれか１項において、燃料成分としてさらにホウ素又はタングステンを含むことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項７のイニシエータは、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の着火薬を備えてなるものである。
【００２３】
請求項８のガス発生器は、請求項７に記載のイニシエータを備えてなるものである。
【００２４】
請求項９のエアバッグ装置は、エアバッグと、該エアバッグを膨張させるためのガス発生器とを備えてなるエアバッグ装置において、該ガス発生器が請求項８に記載のガス発生器であることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項１０のシートベルト装置は、シートベルトと、緊急時にガス発生器からのガス圧により該シートベルトにプリテンションを付与するプリテンショナとを備えてなるシートベルト装置において、該ガス発生器が請求項８に記載のガス発生器であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明者は、種々の研究の結果、燃料成分としてジルコニウムを含み、酸化剤として過塩素酸カリウムを含む着火薬において、硝酸カリウムを配合することにより、摩擦感度が低下することを見出した。本発明はかかる知見に基づくものである。なお、着火薬の摩擦感度が低下すると、管理コストを低減でき、イニシエータを安価に製造することができる。
【００２７】
着火薬に樹脂又はゴム系のバインダーを配合することにより、着火薬が取り扱い易いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の着火薬は、燃料成分としてジルコニウムを含み、酸化剤成分として過塩素酸カリウム及び硝酸カリウムを含むものである。
【００２９】
この着火薬の燃料成分の好ましい組成は次の通りである。
【００３０】
ジルコニウム：４０〜６０重量％特に４５〜５５重量％
過塩素酸カリウム：１０〜５５重量％特に２０〜４５重量％
硝酸カリウム：１〜３５重量％特に２〜３０重量％
【００３１】
なお、ジルコニウムは、粒径１０μｍ以下の粉末であることが好ましく、その平均粒径は５μｍ以下、特に０．５〜３．０μｍ程度が好ましい。過塩素酸カリウム及び硝酸カリウムの平均粒径はいずれも３〜１０μｍ程度が好ましい。粉末の粒径は、例えば篩などを用いて計測することができる。
【００３２】
本発明の着火薬は、上記の成分のみからなってもよく、燃料成分としてさらにホウ素又はタングステンを含んでもよい。着火薬中におけるホウ素の含有量は１０重量％以下、例えば２〜８重量％が好ましく、タングステンの含有量は４０重量％以下、例えば５〜３８重量％が好ましい。
ホウ素の平均粒径は５μｍ以下が好ましく、タングステンの平均粒径は５μｍ以下が好ましい。
本発明では、着火薬にフッ素ゴム、フッ素樹脂、シリコン樹脂等の樹脂又はゴム系のバインダーを配合し、取り扱い易くしてもよい。バインダーの配合量は、上記の着火成分との合計１００重量％において５重量％以下特に０．５〜５重量％程度が好適である。
【００３３】
このような着火薬は、例えば前記第１図のようにイニシエータ中に填装される。このイニシエータは例えば前記第２図のようにガス発生器に組み込まれる。ただし、イニシエータやガス発生器の構成は特に限定されるものではなく、図示以外の種々のものにも適用することができる。
【００３４】
次に、第１図のイニシエータ１０を備えたガス発生器と、このガス発生器を備えたエアバッグ装置及びシートベルト装置との一例について第３〜５図を参照して説明する。
【００３５】
第３図は第２図のガス発生器を備えたエアバッグ装置の縦断面図である。
【００３６】
エアバッグ装置８０は、第２図のガス発生器３０と、このガス発生器３０からのガスにより膨張するエアバッグ８１と、該ガス発生器３０及びエアバッグ８１を保持するリテーナ８２と、折り畳まれたエアバッグ８１を覆うように該リテーナ８２に装着されたモジュールカバー８３等を備えている。
【００３７】
エアバッグ８１は、膨張したときに車両乗員等と対向するフロント面及びこれと反対側のリア面を有し、該リア面に、ガス発生器３０が挿入される開口（口元部）８１ａを備えている。
【００３８】
リテーナ８２は、主板部８２ａと、該主板部８２ａの周縁部から下方へ曲成された脚片部８２ｂとからなる。該主板部８２ａの中央部にはガス発生器差込口８２ｃが設けられている。第３図に示すように、このガス発生器差込口８２ｃに該主板部８２ａの裏面側からガス発生器３０の先頭側が挿入されている。このガス発生器差込口８２ｃの周縁部にエアバッグ８１の口元部８１ａが重ね合わされ、取付リング８４によって固定されている。ガス発生器３０の先頭側は該口元部８１ａを介してエアバッグ８１内に配置されている。
【００３９】
取付リング８４からはボルト（スタッドボルト）８４ａが突設されており、このボルト８４ａが該口元部８１ａの周囲及びガス発生器差込口８２ｃの周囲の各挿通孔（符号略）並びにフランジ６９の挿通孔７０に挿通されて該フランジ６９の裏側に延出し、このボルト８４ａにナット８４ｂが締め付けられことにより、エアバッグ８１及びガス発生器３０がリテーナ８２に固定される。
【００４０】
このエアバッグ８１を折り畳み、このエアバッグ８１の折り畳み体を覆うようにモジュールカバー８３が装着されることにより、エアバッグ装置８０が構成される。
【００４１】
なお、この実施の形態では、該モジュールカバー８３の裏面から下方へ脚片部８３ａが立設されており、この脚片部８３ａがリベット等の固着具８３ｂによりリテーナ８２の脚片部８２ｂに固着されている。このモジュールカバー８３は、エアバッグが膨張するときにこのエアバッグ８１に押されて開裂するよう構成されている。符号８３ｃは、この開裂を誘導するテアラインを示している。
【００４２】
かかる構成のガス発生器３０及びエアバッグ装置８０においては、イニシエータ１０の電極１８，２０に通電されると、イニシエータ１０内の着火薬１４が反応し、これにより伝火薬４０が点火される。次いで、開口４４を介して該伝火薬４０からの高温ガスによりガス発生剤４２が点火され、ガスが発生する。このガスはフィルタ４６を通過して開口４８から即ちエアバッグ８１内に噴出する。この結果、エアバッグ８１が膨張する。このエアバッグ８１は、モジュールカバー８３を押し開けて車両乗員等に対向するように膨張展開し、該車両乗員等を保護する。
【００４３】
第４図はガス発生器を備えたシートベルト装置の全体図、第５図はこのシートベルト装置のリトラクタ（プリテンショナ）の分解斜視図である。
【００４４】
このシートベルト装置９０のシートベルト９１は、一端がリトラクタ９２に巻き取り可能に連結され、他端はアンカ９３によって車体に固定されている。シートベルト９１の途中部分はショルダーアンカ９４及びタング９５にそれぞれ掛け通されている。該アンカ９３はシートの車室側面側に配置されている。シートの該アンカ９３と反対側のサイドには、タング９５がラッチされるバックル装置９６が設けられている。ショルダーアンカ９４は、車室側面の上部に配置されている。
【００４５】
この実施の形態では、リトラクタ９２は、車両緊急時にシートベルト９１に対してプリテンションを加えるプリテンショナと、該シートベルト９１から乗員に加えられる衝撃を吸収する衝撃吸収機構（ＥＡ機構）とが設けられている。以下に、第５図を参照してこのリトラクタ９２の構成について説明する。
【００４６】
このリトラクタ９２のベースフレーム９７の内部にはスプール９８が収納されており、このスプール９８にシートベルト９１の一端側が巻き付けられている。スプール９８の回転に伴ってシートベルト９１の巻き取り及び巻き出しが行われる。スプール９８の軸心にはトーションバー９９が配置されており、該トーションバー９９の一端はロック機構部品１００，１０１を介して支持部材１０２に支持されている。
【００４７】
トーションバー９９は、ＥＡ機構の主要部品であり、シートベルト９１の張力が所定値を超えると塑性捩れ変形し、これに伴ってスプール９８が抗力を受けつつシートベルト９１の巻き出し方向へ回転する。
【００４８】
スプール９８の一端（第５図における左端）にはギア１０３が設けられている。このギア１０３は、第５図の下段左端に示されているリターンスプリングカバー１０４内のギア（図示略）と係合している。このリターンスプリングカバー１０４内のリターンスプリング（図示略）により、スプール９８はシートベルト９１を巻き取る方向に付勢されている。
【００４９】
第５図において該リターンスプリングカバー１０４の右隣に示されているプリテンショナカバー１０５と、第５図の下段右端に示されているプリテンショナプレート１０６との間には、パイプ１０７が設けられている。このパイプ１０７の一端側にガス発生器１０８が取り付けられている。また、このパイプ１０７の内部には、スプリング１０９、ピストン１１０及び複数のボール１１１が配列されている。パイプ１０７の他端近傍の側面には切り欠き状の開口部（符号略）が形成されている。該パイプ１０７の他端側にはガイドブロック１１２が嵌め込まれている。
【００５０】
プリテンショナカバー１０５にはピン１１３が設けられており、このピン１１３に対し、外歯及び内歯を有するリングギア１１４が保持されている。パイプ１０７は、このリングギア１１４の外周を周回するように配設されている。なお、パイプ１０７は、その前記一端側から他端側へ向う方向がスプール９８のシートベルト巻き取り回転方向となるように配置されている。前記開口部はリングギア１０４の外周面と対面するよう配置されており、この開口部に露出した先頭のボール１１１が該リングギア１０４の外歯に係合している。
【００５１】
前記ギア１０３の根元部１１５には、該リングギア１１４の内歯と噛合可能なピニオン１１６が設けられている。リングギア１１４がピン１１３に保持された状態にあるときには、該リングギア１１４とピニオン１１６とは噛合していない。
【００５２】
ガス発生器１０８がガス噴出作動すると、パイプ１０７内にガスが供給され、このガス圧によりボール１１１が該パイプ１０７の前記他端側、即ちスプール９８のシートベルト巻き取り回転方向へ移動する。この際、先頭のボール１１１がリングギア１１４を押圧することによりピン１１３が折れて該ピン１１３によるリングギア１１４の保持が解除され、該リングギア１１４がピニオン１１６に噛合する。
【００５３】
この結果、スプール９８が該ピニオン１１６、リングギア１１４及びボール１１１を介してガス発生器１０８からのガス圧によりシートベルト巻き取り回転方向へ付勢され、該スプール９８にシートベルト９１が巻き取られる。これにより、シートベルト９１にプリテンションが加えられる。
【００５４】
この実施の形態では、ガス発生器１０８は、略円筒形のハウジングを備え、このハウジング内にガス発生剤及び第１図のイニシエータ１０が収容されている。
【００５５】
かかる構成のガス発生器１０８及びシートベルト装置９０においては、イニシエータ１０に通電されると、着火薬１４が反応し、これによりガス発生剤が点火され、ガスが発生する。そして、このガス圧によりガス発生器１０８からパイプ１０７内にガスが噴出する。この結果、リトラクタ９２のプリテンショナ機構が前述のように作動してシートベルト９１にプリテンションが加えられる。
【００５６】
上記の各実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態をもとりうる。例えば、本発明のイニシエータは上記以外の各種のガス発生器に組み込むことができる。また、このガス発生器は上記以外の各種のエアバッグ装置及びシートベルト装置に組み込むことができる。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００５８】
実施例１〜５、比較例１
ジルコニウム、過塩素酸カリウム及び硝酸カリウムと、フッ素ゴムバインダーを表１に示す割合で混合し、着火薬を作成した。
【００５９】
なお、ジルコニウムとしては平均粒径約１μｍのものを用いた。過塩素酸カリウム及び硝酸カリウムはボールミルで粉砕した平均粒径約７μｍのものを使った。フッ素ゴムはデュポン社「バイトン（登録商標）」を用い、１ｇに対してアセトン５０ｍｌで溶解して用いた。これらを混合し、乾燥し、ほぐし、着火薬とした。各着火薬の摩擦感度をＪＩＳＫ４８１０（火薬類性能試験方法）により測定した。その結果を表１に示す。
【００６０】
また、各々の着火薬５０ｍｇを金属カップに計量した。これにφ２０μｍのニクロム線が溶接されたヘッダーを定押力（１０００Ｎ）で圧入してイニシエータを組み立てた。このように組み立てられたものに１．２Ａ×２ｍｓの定電流を印加し、着火発火時の光を光センサにより検知し、着火時間を測定した。
【００６１】
その結果を表１に併せて示す。
【００６２】
【表１】
2008030971.tif 000003
【００６３】
表１の通り、実施例１〜５はいずれも、比較例１に比べて摩擦感度が低い。なお、平均着火時間は比較例１に比べて若干長いが、実用的には十分である。
【００６４】
なお、実施例１〜５は、比較例１における過塩素酸カリウムの一部を硝酸カリウムで置換した組成系である。そこで、過塩素酸カリウム及び硝酸カリウムの配合割合に基づいて過塩素酸カリウムの酸素を硝酸カリウムの酸素で置換したと仮定してその置換比率を演算し、表１中に酸素置換率として示した。
【００６５】
実施例１〜５は、硝酸カリウムで過塩素酸カリウムの酸素の５〜５０％を置換した配合であり、この範囲において摩擦感度が低下していることが認められる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】イニシエータの一例を示す断面図である。
【図２】ガス発生器の一例を示す断面図である。
【図３】図２のガス発生器を備えたエアバッグ装置の縦断面図である。
【図４】ガス発生器を備えたシートベルト装置の全体図である。
【図５】図４のシートベルト装置のリトラクタの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  イニシエータ
１４  着火薬
３０，１０８  ガス発生器
４０  伝火薬（ブースタプロペラント）
４２  ガス発生剤
８０  エアバッグ装置
９０  シートベルト装置
【図１】
2008030971.tif 000004
【図２】
2008030971.tif 000005
【図３】
2008030971.tif 000006
【図４】
2008030971.tif 000007
【図５】
2008030971.tif 000008