Protection system for use with an air bag inflator and initiator

本開示は、エアバッグアセンブリのインフレータおよびイニシエータに関し、特に、イニシエータを静電エネルギから絶縁するための保護システムに関する。

以下の説明は、必ずしも従来技術とは限らない。 本開示に関連する背景的情報を与えるものである。

車両の拘束システムは、一般に衝突事象を特定して、衝突事象に反応するためのセンサに応答するインフレータを有する、少なくとも１つのエアバッグアセンブリを含む。 車両が衝突事象を受けると、センサは衝突を検出して、信号をインフレータへ送り、それによりインフレータは、車両の搭乗者を保護するために、膨張可能なクッションを膨張させるべく、所定量のガスを発生させる。

インフレータは、センサから受信される信号に応答するが、一般に、イニシエータまたはスクイブがセンサとインフレータとの間に配置されて、センサから信号を受信する。 センサからの信号は、イニシエータにより受信されるときに、その内部に配置される所定量の火薬材料に点火する、電気エネルギのパルスを含む場合がある。 イニシエータ内に配置される火薬材料の点火は、インフレータ装置の動作、したがって膨張可能クッションの膨張を開始させるエネルギの急速なバーストを与える。

イニシエータ、インフレータ、および／または、車両の組み立て中に、静電エネルギがイニシエータで生じ得る。 そのような静電エネルギは、イニシエータに入り込んで、その適切な動作を妨げる場合がある。 イニシエータを、静電エネルギに晒すのを最小限に抑えることは、イニシエータを設計通りに動作させるのに役立つ。

以下の説明は、開示の一般的な要約であり、開示の全範囲または特徴の全ての包括的な開示ではない。

インフレータアセンブリは、インフレータハウジングと、インフレータハウジングに取り付けられるイニシエータとを含んでもよい。 バリスタがイニシエータと関連付けられてもよく、該バリスタは、インフレータハウジングの表面から離されて、インフレータハウジングの表面との間に第１のスパークギャップを形成してもよい。

他の形態において、インフレータアセンブリは、インフレータハウジング内へ延びる、少なくとも１つのピンと、少なくとも１つのピンに取り付けられるプリント回路基板とを含んでもよい。 バリスタが、プリント回路基板により、インフレータハウジングに対して支持されてもよく、また、少なくとも１つのピンから、電圧を選択的に受けてもよい。 バリスタは、インフレータハウジングの露出表面と対向する少なくとも１つの表面を含んでもよく、それにより、バリスタの少なくとも１つの表面とインフレータハウジングの露出表面との間に第１のスパークギャップが配置される。

インフレータハウジングの一部が、イニシエータに近接して露出されるように、イニシエータをインフレータに対して位置決めすることを含んでもよい。 インフレータハウジングの露出部分に近接させて、バリスタを位置決めするとともに、バリスタとインフレータハウジングの露出部分との間に、第１のスパークギャップを形成することを更に含んでもよい。

更なる適用分野は、本明細書中で与えられる説明から明らかとなる。 以下の説明および特定の例は、単なる例示目的のために意図されており、本開示の範囲を限定しようとするものではない。

ここに記載される図面は、選択された実施形態の単なる例示のためであって、全ての想定し得る実施ではなく、本開示の範囲を限定しようとするものではない。

本開示の原理にしたがって、イニシエータを組み込むインフレータアセンブリの部分斜視図である。

本開示の原理にしたがって、イニシエータアセンブリを組み込むインフレータベースの上面斜視図である。

本開示の原理にしたがって、イニシエータアセンブリを組み込むインフレータベースの下面斜視図である。

図２および図３のアセンブリの分解図である。

図１の５−５線に沿う断面図である。

図５に示される領域の更に詳細な断面図である。

図１の７−７線に沿う断面図である。

一定の倍率で描かれる図面の幾つかにわたって、対応する参照符号は、対応する部分を示している。

ここで、添付図面を参照して実施形態を更に十分に説明する。

図面を参照すると、インフレータアセンブリ１０が設けられており、このインフレータアセンブリは、該インフレータアセンブリ１０の動作を選択的に引き起こす、または開始するイニシエータアセンブリ１２を含んでもよい。 イニシエータアセンブリ１２は、インフレータベース１４によって、ほぼ収容されて取り付けられてもよく、また、インフレータベース１４と協働して、インフレータアセンブリ１０またはイニシエータアセンブリ１２のいずれかが受ける静電エネルギを消散してもよい。

インフレータベース１４は、主要本体１６と複数の装着形態部１８とを含み、装着形態部は、インフレータベース１４、したがってインフレータアセンブリ１０を、例えばエアバッグハウジング（図示せず）などの外部構造体に取り付ける。 主要本体１６は、底面２０と、ポケット２２と、ポケット２２のベース２６を貫通する開口２４を含んでもよい。 装着形態部１８は、主要本体１６から延びていてもよく、また、インフレータベース１４およびインフレータアセンブリ１０を、例えばエアバッグハウジングまたは他の車両構造体（図示せず）などの外部構造体に対して取り付けるための締結具（図示せず）を、選択的に受ける開口２８をそれぞれが含んでいてもよい。

図４〜７には、イニシエータアセンブリ１２が示されている。 該イニシエータアセンブリは、ハウジング３０と、絶縁ピン３２と、グランドピン３４と、静電保護システム３６とを含んでもよい。 ハウジング３０は内部にカップ３８を含んでもよく、カップ３８は、火薬材料４０と、装薬ホルダ４２と、第１の絶縁体４４と、ヘッダ４６とを収容する。 装薬ホルダ４２は一般に、火薬材料４０を取り囲んで火薬材料４０をカップ３８から分離する。 第１の絶縁体４４は、一般に絶縁ピン３２を取り囲んで、絶縁ピン３２をヘッダ４６から絶縁する。 ヘッダ４６は、第１の絶縁体４４を取り囲むとともに、グランドピン３４とヘッダ４６との接合部で、グランドピン３４をヘッダ４６に電気的に結合する、例えばブリッジワイヤ（図示せず）およびカラー（図示せず）などの薄金属コネクタを介して、絶縁ピン３２とグランドピン３４との間を電気的に接続する。

図５に示されるように、絶縁ピン３２の先端は、ヘッダ４６内にほぼ収容されて、第１の絶縁体４４によって、ヘッダ４６から絶縁されるとともに、火薬材料４０に近接して配置される。 第１の絶縁体４４は、絶縁ピン３２がヘッダ４６から電気的に絶縁されるように、ガラスシールを含んでもよい。 絶縁ピン３２の先端を、火薬材料４０に近接して位置決めすると同様に、薄金属ブリッジワイヤも火薬材料４０に近接して位置される。 したがって、絶縁ピン３２が十分な電気エネルギを受けると、該電気エネルギが絶縁ピン３２からブリッジワイヤを介してグランドピン３４へ伝えられ、ブリッジワイヤが加熱されて、火薬材料４０が点火される。 具体的には、電気エネルギが絶縁ピン３２からブリッジワイヤを介して、グランドピン３４へと通るように、絶縁ピン３２に十分な電気エネルギが供給されると、絶縁ピン３２およびグランドピン３４と比べたときの、ブリッジワイヤの相対的なサイズに起因して、ブリッジワイヤの温度が上昇する。 ブリッジワイヤの温度上昇により、カップ３８内に配置される火薬材料４０が点火され、エネルギの急速なバーストを解放し、インフレータアセンブリ１０の動作が引き起こされる。

絶縁ピン３２およびグランドピン３４は、インフレータベース１４に形成される開口２４を貫通して延びてもよい。 開口２４は、絶縁ピン３２およびグランドピン３４の並列形態を収容するために略楕円形またはスロット状の形態を含んでいてもよい。 絶縁ピン３２およびグランドピン３４は、第１の絶縁体４８および第２の絶縁体５０を介して、開口２４に近いインフレータベース１４から絶縁されてもよい。 第１の絶縁体４８および第２の絶縁体５０は、例えばナイロンなどの、任意の適した絶縁材料から形成されてもよく、また、イニシエータアセンブリ１２がインフレータベース１４上に取り付けられる時点で、オーバーモールドされてもよい。

第１の絶縁体４８は、インフレータベース１４のポケット２２内に収容されてもよく、また、絶縁ピン３２およびグランドピン３４の通過を可能にしてもよい。 第２の絶縁体５０は、ポケット２２のベース２６に取り付けられてもよく、また、絶縁ピン３２、グランドピン３４、および、イニシエータアセンブリ１２のハウジング３０を、少なくとも部分的に取り囲んで、絶縁ピン３２およびグランドピン３４を、開口２４に近いインフレータベース１４から絶縁するとともに、絶縁ピン３２、グランドピン３４、および、ハウジング３０をインフレータベース１４に対して、所望の位置に保持してもよい。 第１の絶縁体４８および第２の絶縁体５０をインフレータベース１４に取り付けるため、第１の絶縁体４８および第２の絶縁体５０のそれぞれは、インフレータベース１４の嵌め合い凹部５４内へと延びる一連の突起５２を含んでもよい。

図５および図６を参照すると、静電保護システム３６は、プリント回路基板５６とバリスタ５８を含むように示されている。 プリント回路基板５６は、絶縁ピン３２およびグランドピン３４をそれぞれ収容する一対の開口６０を含んでもよく、また、一連の半田付けランド６２を含んでもよい。 半田付けランド６２は、絶縁ピン３２およびグランドピン３４を、プリント回路基板５６に電気的に取り付けてもよく、また、同様に、バリスタ５８をプリント回路基板５６に取り付けるために、バリスタ５８とプリント回路基板５６の間に配置されてもよい。

プリント回路基板５６は、図５〜７に示されるように、第１の絶縁体４８の少なくとも一部分に収容されて取り付けられてもよい。 第１の絶縁体４８は、プリント回路基板５６の上端部に当接する略平坦面６４（図６）を含んでもよい。 また、第１の絶縁体４８は、インフレータベース１４の金属面、またはさもなければ導電面６８が、バリスタ５８の近傍で露出されるように、バリスタ５８に隣接して配置されるポケット６６（図６）を含んでもよい。 第１の絶縁体４８のポケット６６は、第１の絶縁体４８の材料が、ポケット６６の領域内に流れるのを防止することにより、第１の絶縁体４８の形成中に形成されてもよい。 プリント回路基板５６が、第１の絶縁体４８の平坦面６４に当接するように、プリント回路基板５６が絶縁ピン３２およびグランドピン３４に取り付けられると、バリスタ５８がポケット６６内に収容されて、インフレータベース１４の導電面６８と対向するように、ポケット６６がプリント回路基板５６に対して位置決めされる。

バリスタ５８は、酸化亜鉛粒子のセラミック塊を他の金属酸化物の基質中に含む、金属酸化物バリスタであってもよい。 バリスタ５８は、プリント回路基板５６が絶縁ピン３２およびグランドピン３４に取り付けられるとき、インフレータベース１４の導電面６８と対向する上面７０と、半田付けランド６２によってプリント回路基板５６に取り付けられる下面７２とを含んでもよい。 プリント回路基板５６が、第１の絶縁体４８の平坦面６４と当接するように、プリント回路基板５６が絶縁ピン３２およびグランドピン３４に取り付けられると、バリスタ５８の上面７０は、インフレータベース１４の導電面６８から離されて該導電面と対向する。 第１の絶縁体４８は、バリスタ５８の領域にポケット６６を含むため、バリスタ５８の上面７０は、インフレータベース１４の導電面６８に対して露出される。 したがって、バリスタ５８の上面７０とインフレータベース１４の導電面６８との間にスパークギャップ７４（図６）が形成される。

図５〜７を参照して、インフレータアセンブリ１０、イニシエータアセンブリ１２、および、静電保護システム３６の動作について、以下詳しく説明する。 通常の動作下において、車両が衝突事象を受けたことを示す信号が、イニシエータアセンブリ１２へ送られると、電気エネルギが絶縁ピン３２へ送られ、ブリッジワイヤを介してグランドピン３４へ伝えられる。 この電気エネルギがブリッジワイヤを加熱し、それにより、イニシエータ１２のハウジング３０内に配置される火薬材料４０が、熱を急速に解放して、所定量のガスが急速に発生し、膨張可能な拘束体（図示せず）が膨張する。

通常の動作状態下（すなわち、例えば衝突事象中）では、電気エネルギは絶縁ピン３２を通じて流れてグランドワイヤに達する。 それにより、グランドワイヤが加熱されて、火薬材料４０が点火される。 静電保護システム３６は、空電エネルギ（stray electrical energy）が、絶縁ピン３２またはグランドピン３４により受けられると、空電エネルギを火薬材料４０から離れるように方向付ける。 空電エネルギを火薬材料４０から離れるように方向付けることにより、火薬材料４０の不慮の点火、火薬材料４０の劣化、および／または、絶縁ピン３２、グランドピン３４、および、ブリッジワイヤのそれぞれの構成要素４０，４２，４４に対する接続の劣化が防止される。 空電エネルギは、しばしば、静電エネルギの結果である場合があり、インフレータアセンブリ１０、イニシエータアセンブリ１２の製造中、および／または、インフレータアセンブリ１０および／またはイニシエータアセンブリ１２の、車両（図示せず）への組み込み中に生じる場合がある。 そのような静電エネルギは、例えば、ハウジング３０などのイニシエータアセンブリ１２のハウジングに集められてもよく、または、絶縁ピン３２またはグランドピン３４のいずれかによって受けられてもよい。 静電エネルギ源にかかわらず、エネルギは、絶縁ピン３２およびグランドピン３４のいずれかによって受けられると、バリスタ５８および／またはスパークギャップ７４によって、火薬材料４０から離れるように方向付けられてもよい。

静電エネルギが火薬材料４０に達しないように、バリスタ５８によって消散されてもよい。 例えば、絶縁ピン３２が静電エネルギを受けた場合、バリスタ５８は、該エネルギをグランドピン３４へ向けて、火薬材料４０から離れるように方向付けて、該エネルギが火薬材料４０の不慮の点火を引き起こさないようにする。 同様に、静電エネルギをグランドピン３４が受けた場合、エネルギは、バリスタ５８により絶縁ピン３２へ向けて、火薬材料４０から離れるようにそらされ、それにより、火薬材料４０の不慮の点火が回避される。 先の状況では、バリスタ５８がスイッチとして作用し、絶縁ピン３２およびグランドピン３４のうちの一方から受けたエネルギが、絶縁ピン３２およびグランドピン３４の他方へそらされる。

絶縁ピン３２またはグランドピン３４によって受けた静電エネルギが、閾値電圧を超えた場合には、バリスタ５８は前述したようにスイッチとして作用する。 １つの形態では、閾値電圧は約５０００〜６０００ボルトである。 したがって、絶縁ピン３２またはグランドピン３４によって受けた電圧が、５０００〜６０００ボルトよりも大きい場合には、バリスタ５８は、その電圧を絶縁ピン３２またはグランドピン３４から、絶縁ピン３２およびグランドピン３４の他方へ伝える。 しかしながら、絶縁ピン３２またはグランドピン３４によって受けた電圧が、閾値電圧よりも小さい（すなわち、５０００〜６０００ボルト未満）場合には、その電圧はバリスタ５８からスパークギャップ７４を介して、インフレータベース１４へアーク放電し、インフレータベース１４から消散される。

絶縁ピン３２またはグランドピン３４のいずれかに印加される静電エネルギは、絶縁ピン３２またはグランドピン３４に印加される電圧が、スパークギャップ７４閾値絶縁破壊電圧を超える場合には、バリスタ５８または半田付けランド６２からインフレータベース１４の導電面６８との間でアーク放電し得る。 静電エネルギは、バリスタ５８に近い、第１の絶縁体４８に形成されるポケット６６に起因して、バリスタ５８または半田付けランド６２から、インフレータベース１４の導電面６８の間でスパークし得る。 なお、電圧破壊電位（すなわち、閾値電圧）は、バリスタ５８または半田付けランド６２から、インフレータベース１４の導電面６８の間のスパークギャップ７４によって規定される。

スパークギャップ７４は、電圧破壊閾値を制御して調整するために使用されてもよい。 例えば、閾値電圧が５０００ボルトである場合には、５０００ボルトを超えて印加される電圧は、前述のように、バリスタ５８または半田付けランド６２からインフレータベース１４の導電面６８へアーク放電する。 この閾値電圧は、スパークギャップ７４が減少すると５０００ボルトから減少され、スパークギャップ７４が増大すると５０００ボルトから増大されてもよい。 例えば、バリスタ５８の上面７０とインフレータベース１４の導電面６８との間の距離が離される場合には、バリスタ５８または半田付けランド６２からインフレータベース１４の導電面６８までアーク放電するのに必要な閾値電圧が増大する。 同様に、バリスタ５８の上面７０が、インフレータベース１４の導電面６８に近接して位置される場合には、バリスタ５８または半田付けランド６２からインフレータベース１４の導電面６８までアーク放電するのに必要な電圧が減少するであろう。 したがって、スパークギャップ７４の制御は、バリスタ５８または半田付けランド６２から、インフレータベース１４の導電面６８までアーク放電をする閾値電圧を定めることにより、静電保護システム３６の動作を制御する。

閾値電圧は、インフレータベース１４の導電面６８に対する、半田付けランド６２の位置を調整することにより、更に手直しされてもよい。 例えば、バリスタ５８は、半田付けランド６２とインフレータベース１４の導電面６８との間に配置されているため、プリント回路基板５６により受けられるエネルギは、バリスタ５８からアーク放電せずに、むしろ半田付けランド６２からアーク放電するように、バリスタ５８によって吸収されてもよい。

以上の構造のいずれかにおいて、絶縁ピン３２またはグランドピン３４のいずれかに印加される静電エネルギが、プリント回路基板５６から、バリスタ５８または半田付けランド６２のいずれかを介して、インフレータベース１４の導電面６８までアーク放電を起こす場合、印加エネルギがイニシエータアセンブリ１２の火薬材料４０から離れて、移動されるようにインフレータベース１４により消散される。

実施形態の以上の説明は、例示する目的でなされた。 実施形態の以上の説明は、網羅的となるようにまたは本発明を限定するように意図されていない。 特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されず、適用できる場合には、具体的に図示されまたは説明されていない場合であっても、置き換え可能であって、選択された実施形態において使用できる。 また、特定の実施形態の個々の要素または特徴が多くの方法で変形されてもよい。 そのような変形は、本発明から逸脱していると見なされるべきではなく、そのような変更の全ては本発明の範囲内に含まれるべく意図される。

１０ インフレータアセンブリ １２ イニシエータアセンブリ １４ インフレータベース １６ 主要本体 １８ 装着形態部 ２０ 底面 ２２ ポケット ２４，２８，６０ 開口 ２６ ベース ３０ ハウジング ３２ 絶縁ピン ３４ グランドピン ３６ 静電保護システム ３８ カップ ４０ 火薬材料 ４２ 装薬ホルダ ４４，４８ 第１の絶縁体 ４６ ヘッダ ５０ 第２の絶縁体 ５２ 突起 ５４ 嵌め合い凹部 ５６ プリント回路基板 ５８ バリスタ ６２ 半田付けランド ６４ 平坦面 ６６ ポケット ６８ 導電面 ７０ 上面 ７２ 下面 ７４ スパークギャップ