(57)【要約】【課題】  通信・点火用のＩＣ一体型の着火装置において、火薬とＩＣの性能の相互干渉を防止すること。【解決手段】  バス接続用の着火装置２ａ…を、それぞれ別部品として構成された火薬ユニット４０と通信・点火ユニット５０とを組み付けて構成する。通信・点火ユニット５０は、バス線と電気的に接続される点火・通信用のＩＣ基板５１を備えている。また、火薬ユニット４０は、火薬４２と、着火素子３０と、該着火素子３０とＩＣ基板５１との間に介在して両者を電気的に接続するヘッダ４３とを備えている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置に共通のバス線を介して複数個が接続され、前記制御装置から供給される電気エネルギー及び電気信号によって選択的に作動可能なバス接続用の着火装置であって、
前記バス線と電気的に接続される通信・点火回路を備えた通信・点火ユニットが、
火薬と、着火素子と、該着火素子と前記通信・点火回路との間に介在して両者を電気的に接続するヘッダとを備えた火薬ユニットに組み付けられてなることを特徴とする着火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば自動車用のエアバッグ装置やプリテンショナー装置等、火薬を用いたシステムに使用される着火装置（スクイブ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載されるエアバッグ装置やプリテンショナー装置等の乗員保護装置は、インフレータに収納されたガス発生剤がスクイブ（着火装置）により着火され、その燃焼により発生する高圧ガスがエアバッグ等に導入されることによって作動する。
スクイブは、接続端子であるピンを固定したヘッダに着火素子が取付けられていると共に、点火剤である火薬が着火素子と接するようにキャップ内に圧填された構造になっている。そして、ヘッダに固定されたピンは、マスタとなるコントロールユニットと電気的に接続されている。
【０００３】
近年、車両には、ステアリングホイール，シートの側部，及びルーフの側部から展開するエアバッグ装置等、数多くの乗員保護装置が搭載されるようになってきており、これに対応するために、乗員保護装置間のバス化に関する発明が提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２）。
また、このバス化に合わせて、内部に通信・点火用のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を搭載したスクイブに関する発明も提案されている（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特開平１０−１５４９９２号公報
【特許文献２】特開２０００−１２４９３２号公報
【特許文献３】特許第３２９４５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献３に記載されているスクイブ構造では、火薬とＩＣがケーシングキャップ内に共存しているので、両者が互いの性能に干渉する虞がある。
例えば、火薬にとっては、ＩＣに含まれる水分によって化学反応の推進が妨げられたり、ＩＣがケーシングキャップの内部を一部占有する結果、圧填できる火薬の体積が減少し、生み出すことのできる熱と圧力が制限される等の影響を受ける。
他方、ＩＣにとっては、火薬から放出されるガスの影響を受けたり、ケーシングキャップへの火薬圧填時に火薬の密度が一様となるように、ＩＣのパッケージング形状をキャップ形状に合わせなければならない等の影響を受ける。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、通信・点火用のＩＣ一体型の着火装置において、火薬とＩＣの性能の相互干渉を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は、制御装置（例えば、後述の実施例におけるコントロールユニット１）に共通のバス線（例えば、後述の実施例におけるバス線３）を介して複数個が接続され、前記制御装置から供給される電気エネルギー（例えば、後述の実施例における電力）及び電気信号（例えば、後述の実施例における制御信号、点火実行信号）によって選択的に作動可能なバス接続用の着火装置（例えば、後述の実施例における着火装置２ａ，２ｂ，２ｃ，…）であって、
前記バス線と電気的に接続される通信・点火回路（例えば、後述の実施例におけるＩＣ基板５１に搭載される制御回路２１等）を備えた通信・点火ユニット（例えば、後述の実施例における通信・点火ユニット５０）が、
火薬（例えば、後述の実施例における火薬４２）と、着火素子（例えば、後述の実施例における着火素子３０）と、該着火素子と前記通信・点火回路との間に介在して両者を電気的に接続するヘッダ（例えば、後述の実施例におけるヘッダ４３）とを備えた火薬ユニット（例えば、後述の実施例における火薬ユニット４０）に組み付けられてなることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、火薬と着火素子とヘッダが１部品として完結しているので、組み付けられる通信・点火回路の大きさや形状等に関係なく、火薬の体積及び密度は一定となる。
また、火薬と通信・点火回路とがヘッダにより隔絶されているので、通信・点火回路に含まれる水分が火薬側に移動したり、火薬から放出されるガスが通信点火回路側に移動することもない。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、火薬と着火素子とヘッダが１部品として完結し、火薬と通信・点火回路とがヘッダにより隔絶されているので、火薬と通信・点火回路の性能の相互干渉を防止することができる。
また、各ユニットを別々に生産しておいてそれらを後で組み立てるので、生産技術性が向上すると共に、通信・点火回路（通信・点火ユニット側）とスクイブ（火薬ユニット側）をそれぞれ専門メーカで製作でき、性能及び信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の最良の形態である実施例を図１〜図４を参照して説明する。
なお、この実施例による着火装置は、例えば自動車等の車両に搭載されるエアバッグ装置やプリテンショナー装置等のような乗員保護装置に用いて好適である。以下、一例として、着火装置を備えた乗員保護装置が自動車に搭載された場合について説明する。
【００１０】
図１において、コントロールユニット１は、車両に加わった衝撃から乗員を保護する乗員保護装置の中心をなす制御部であって、乗員を保護するために車両の適所に設けられた複数の補助拘束装置（図示せず）に１対１で備えられた該補助拘束装置の着火装置２ａ，２ｂ，２ｃ，…が、例えば２対の線材の一方が設置された不平衡型のバス線３を用いて接続されている。なお、着火装置２ａ，２ｂ，２ｃ，…は点火剤（補助拘束装置のガス発生剤に火をつける火薬）を利用して補助拘束装置を作動させる装置であって、内部に点火剤５４を内蔵しており、コントロールユニット１から着火装置２ａ，２ｂ，２ｃ，…の通信アドレスを指定して送出された点火実行信号（点火実行コマンド）に基づいて点火剤５４に点火することで補助拘束装置を作動させる。
【００１１】
また、コントロールユニット１には、ＣＰＵ（中央演算装置）により実現される衝突判定部１１が備えられており、衝突判定部１１は、車両の前部に設けられると共に通信回路１２を介して接続された車両の前部の変形による加速度を検出するフロントセンサ４の出力信号と、コントロールユニット１に設けられると共に車両の加速度を検出するＧセンサ１３の出力信号とに基づいて、車両が他の物体と衝突することにより車両に乗員保護装置の作動が必要な衝撃が加わったか否かを判定する。
【００１２】
一方、コントロールユニット１には、バス線３を介して着火装置２ａ，２ｂ，２ｃ，…へ電力（電気エネルギー）を供給すると共に、通信アドレスを指定して着火装置２ａ，２ｂ，２ｃ，…と制御信号（電気信号）の通信を行うための通信回路１４が備えられており、衝突判定部１１は、車両が他の物体と衝突することにより車両に不必要な衝撃が加わったと判断した場合、通信回路１４によりバス線３を介して、着火装置２ａ，２ｂ，２ｃ，…に補助拘束装置（図示せず）を作動させるための点火実行信号（点火実行コマンド）を送出する。
【００１３】
また、コントロールユニット１には、過電流防止のためのヒューズ５とイグニッションスイッチ（ＩＧ・ＳＷ）６を介して、車両で利用される電力を蓄電する車載バッテリ７が接続されており、電流の逆流を防止する保護ダイオード１５を介して入力された車載バッテリ７の電力は、衝突判定部１１を構成するＣＰＵ等の電源を生成する＋５Ｖ電源１６へ供給されると共に、着火装置２ａ，２ｂ，２ｃ，…へ電力を供給する通信回路１４へも供給される。更に、コントロールユニット１には、車載バッテリ７からの電力供給が停止した場合でも一定時間は動作するように、電力を蓄電して電源をバックアップするバックアップコンデンサ１７と、バックアップコンデンサ１７を充電するための保護ダイオード１８ａ，１８ｂや昇圧回路１９等も備えている。
なお、共通のバス線３に接続された着火装置２ａ，２ｂ，２ｃ，…は、いずれも同様に構成されているので、以下、着火装置２ａを例にとって説明する。
【００１４】
図２に示すように、着火装置２ａには、バス線３による通信の診断とコントロールユニット１からの指示に基づく点火制御を実行する制御回路２１が備えられており、バス線３からは受信バッファ２２を介して制御回路２１へ制御信号（コマンド）が入力されると共に、制御回路２１からは送信バッファ２３を介してバス線３へ制御信号に対する応答信号（レスポンス）が出力される。
バス線３から供給される電力は、制御回路２１等の電源を生成する＋５Ｖ電源２４へ供給されると共に、保護ダイオード２５を介して、着火装置２ａが点火剤に点火して補助拘束装置を作動させるために必要な電力を生成する昇圧回路２６へも供給される。
【００１５】
昇圧回路２６の出力には、保護ダイオード２７を介して、コンデンサ２８が接続されており、着火装置２ａが点火剤に点火して補助拘束装置を作動させるために必要な、昇圧回路２６により昇圧された電力を蓄電できるように構成されている。
保護ダイオード２７の出力（カソード端子）には、コンデンサ２８と並列に、スイッチング素子２９と、着火装置２ａに内蔵された点火剤に点火するための着火素子３０と、スイッチング素子３１との直列回路が接続されている。具体的には、保護ダイオード２７の出力には、スイッチング素子２９を介して着火素子３０の一方の端子が接続されており、着火素子３０のもう一方の端子は、スイッチング素子３１を介して接地されている。スイッチング素子２９とスイッチング素子３１の導通と遮断を制御する制御端子は、両方とも制御回路２１へ接続されている。
【００１６】
図３及び図４に示すように、着火装置２ａは、別々に部品化された火薬ユニット４０と通信・点火ユニット５０とが相互に組み付けられることにより構成されている。
火薬ユニット４０は、有底円筒状のキャップ４１と、該キャップ４１内に充填された火薬４２と、キャップ４１の開口側端部４１ａに内挿されて例えば溶接等によりキャップ４１に固定されたヘッダ４３と、該ヘッダ４３の先端面４３Ａに設けられた着火素子３０と、キャップ開口側端部４１ａの外周にそこから更に軸線方向外側に突出するように設けられた中空のユニット連結部４４とを備えてなる。
【００１７】
火薬４２は、補助拘束装置のガス発生剤に着火するための点火剤である。
この火薬４２は、ヘッダ４３を介してＩＣ基板５１とは非接触となるように隔絶されていて、火薬４２より放出されたガスがＩＣ基板５１側に移動したり、ＩＣ基板５１に含まれる水分が火薬４２側に移動することができない状態に保たれている。
このため、火薬４２には、例えばＺＰＰ等のようなガス発生剤の着火に適した既存のスクイブ用火薬を用いることが可能である。
【００１８】
ヘッダ４３は、導電性を有するヘッダ本体４３ａと、その内部に設けられた管状の絶縁部材４３ｂとを備えて構成されている。
このような構成により、ヘッダ４３は、その先端面４３Ａに設けられた着火素子３０と通信・点火ユニット５０側のＩＣ基板５１との電気的な接続を可能にしている。また、上述したとおり、ヘッダ４３は、火薬４２とＩＣ基板５１とを非接触に隔絶する隔壁としての役割も担っている。
【００１９】
通信・点火ユニット５０は、通信・点火用のＩＣ基板５１を備えており、該ＩＣ基板５１には、外部信号線である２線式のバス線３との接続端子であるピン５２ａ，５２ｂが後端側から延出するように接続されていると共に、火薬ユニット４０を構成するヘッダ４３との接続端子であるピン５２ｃ，５２ｄが先端側から延出するように接続されている。
ＩＣ基板５１には、上述の制御回路２１，受信バッファ２２，送信バッファ２３，＋５Ｖ電源２４，保護ダイオード２５，昇圧回路２６，保護ダイオード２７，コンデンサ２８，スイッチング素子２９，及びスイッチング素子３１が搭載されている。
【００２０】
着火装置２ａの組み付けは、例えば以下の手順で行われる。
まず、キャップ４１に火薬４２とヘッダ４３をこの順に挿入し、キャップ４１とヘッダ４３とを溶接等により一体化した後、予め例えば樹脂等により成形しておいたユニット連結部４４をキャップ開口側端部４１ａの外周に固定することにより、火薬ユニット４０を構成しておく。このユニット連結部４４は、キャップ開口側端部４１ａの外周に樹脂インサート成形等により一体成形してもよい。
【００２１】
この火薬ユニット４０とは別に、上記制御回路２１等が搭載されたＩＣ基板５１にピン５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを接続し、通信・点火ユニット５０を構成しておく。
次いで、ＩＣ基板５１の先端側に延出しているピン５２ｃ，５２ｄがヘッダ４３の後端面４３Ｂに当接するまで、通信・点火ユニット５０を火薬ユニット４０に設けられたユニット連結部４４の中空部に挿入し、しかる後、ユニット連結部４４とＩＣ基板５１との隙間を樹脂モールディング５３により封止することにより、火薬ユニット４０と通信・点火ユニット５０とを一体化する。
【００２２】
このように、ユニット連結部４４とＩＣ基板５１との隙間は樹脂埋めされるので、ユニット連結部４４の内形と、ＩＣ基板５１の外形とが互いに対応している必要はない。
このようにして火薬ユニット４０に通信・点火ユニット５０が組み付けられて構成された着火装置２ａにおいては、制御回路２１に対する制御信号はピン５２ａ，５２ｂを介して供給され、着火素子３０に対する点火用の電力はピン５２ａ，５２ｂ，ＩＣ基板５１，ピン５２ｃ，５２ｄ，及びヘッダ４３を介して供給される。
【００２３】
よって、コントロールユニット１がバス線３へ電力を供給すると、着火装置２ａの着火素子３０が火薬４２に点火して補助拘束装置を作動させるために必要な電力がコンデンサ２８に蓄電されるので、この状態でコントロールユニット１が着火装置２ａへ、点火実行信号（点火実行コマンド）を送信すると、着火装置２ａの制御回路２１がスイッチング素子２９及びスイッチング素子３１を導通させて、着火素子３０へコンデンサ２８に蓄電された電力を通電し、着火装置２ａに内蔵された火薬４２を爆発させて補助拘束装置を作動させることができる。
【００２４】
以上説明したように、この実施例による着火装置２ａ，２ｂ，２ｃ，…によれば、火薬ユニット４０を構成している火薬４２と着火素子３０とヘッダ４３が１部品として完結しているので、ＩＣ基板５１の大きさや形状等に関係なく、火薬４２の体積及び密度を一定にすることができる。また、火薬４２とＩＣ基板５１とがヘッダ４３により隔絶されているので、ＩＣ基板５１に含まれる水分が火薬４２側に移動したり、火薬４２から腐食性のガス（例えば、塩素）が放出されたとしても、それがＩＣ基板５１側に移動することもない。よって、火薬４２とＩＣ基板５１の性能の相互干渉を有効に防止することができる。
また、各ユニット４０，５０を別々に生産しておき、それらを後で組み立てるようにしたので、生産技術性の向上を図ることができると共に、火薬ユニット４０についてはスクイブメーカ、通信・点火ユニット５０についてはＩＣ基板メーカといったように、それぞれを専門メーカで製作することができるので、性能及び信頼性も向上する。
【００２５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、火薬を用いたシステムに使用される着火装置であれば、その適用対象は、自動車に搭載されるエアバッグ装置やプリテンショナー装置等の乗員保護装置に限定されることなく、種々適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施例による着火装置を備えた点火システムのブロック図である。
【図２】同実施例による着火装置のブロック図である。
【図３】同実施例による着火装置の分解断面図である。
【図４】同実施例による着火装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  コントロールユニット（制御装置）
２ａ、２ｂ、２ｃ  着火装置
３  バス線
２１  制御回路（通信・点火回路の一部）
３０  着火素子
４０  火薬ユニット
４２  火薬
４３  ヘッダ
５０  通信・点火ユニット
５１  ＩＣ基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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