JP4031258B2 - Air bag system igniter - Google Patents
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- Air Bags (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バスシステムを利用したエアバッグシステムに使用するエアバッグシステム用点火器、及びそれを利用したエアバッグシステムの作動制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
車両の衝突時における衝撃から乗員を保護するためのエアバッグシステムは必須のものとなっているが、車両全体の軽量化の要請から、エアバッグシステムの軽量化が求められている。最近では、運転席用、助手席用、後部座席用、側面衝突用等のようにエアバッグの種類、総数が増加する傾向にあるため、エアバッグシステムの軽量化の要請はより大きなものとなっている。
【0003】
現在のエアバッグシステムでは、電源(車両のバッテリー)及び衝撃検知センサに接続された電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)と個々のガス発生器(モジュールケース内にガス発生器とエアバッグとが収容されている。)とが個別に接続されている。このECUと個々のガス発生器との接続状態をイメージ化したものを図13に示す。
【0004】
図13のとおり、ECUと個々のガス発生器の点火器(図14)とは、必ず2本の導体で接続されることになるため、点火器総数の2倍の数の導体が必要となり、多数の導体がエアバッグシステムにおける重量増加の大きな部分を占めている。そして、車両部品の組み立て時の制約から、ECUと個々のガス発生器とは導体のみで接続されるのではなく、複数のコネクタを介して複数の導体を連結して接続されることになるため、コネクタによる重量増加及びコネクタ数の増加によるコスト上昇も大きな問題である。更に、これら全ての点火器作動のためのバックアップ電源用(電源とECU間の配線が断線したときのもの)としてECUに組み込まれたコンデンサの容量(重量)増加によるECUの容量(重量)増加も大きい。
【0005】
そこで、バスシステムをエアバッグシステムに利用することにより、ECUと個々のガス発生器との接続に要する導体重量を減少させる試みが検討されている。このバスシステムを利用したエアバッグシステムをイメージ化したものを図1に示す。
【0006】
図1のとおり、ECUを通る複数本の環状ワイヤからなるバス回線が設けられ、個々のガス発生器は、2本の導体(場合により3本以上)を介してバス回線に接続され、エアバッグシステムを構成している。そして、図1のようなエアバッグシステムの場合には、車両の衝突状況に対応して、必要なガス発生器だけを作動させるため、個々のガス発生器にECUからの情報伝達を受領する集積回路と、点火器を作動させる電流を供給するコンデンサが設置される。バスシステムを利用した場合、コンデンサの総数は増加するものの、ECUと、それぞれの点火器に分散配置されるため、1つ当たりのコンデンサの容量及び重量は小さくなり、図13のエアバッグシステムにおけるバックアップ用コンデンサの重量に比べると著しく軽量化されるので、導体の使用量が大幅に減少することと合わせれば、システム全体としては大きな重量減少に繋がるため、エアバッグシステムにおける実用化が期待されている。なお、バスシステムを利用した先行技術としては、特開2000−241098号公報、特表2000−513799号公報及び特許第2707250号公報が知られている。
【0007】
本発明は、バスシステムをエアバッグシステムに導入して、システム全体の大幅な重量減少を達成すると共に、従来と同様の作動の確実性及び迅速性を確保でき、高い信頼性が得られるエアバッグシステム用点火器、及びそれを利用したエアバッグシステムの作動制御方法を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)第1の解決手段
請求項1に係る発明は、上記課題の解決手段として、電源及び衝撃検知センサに接続された電子制御ユニットと、前記電子制御ユニットと接続された、複数のガス発生器とエアバッグとが収容された複数のモジュールケースとを有するエアバッグシステムにおいて使用する、前記複数のガス発生器に1又は2以上組み込まれた点火器であり、
エアバッグシステムが、電子制御ユニットを通過し、電流及び所要情報を供給・伝達する複数本の環状ワイヤからなるバス回線が設けられ、前記バス回線から所要部位において分岐した複数本の導体により、複数のモジュールケースに収容された個々のガス発生器が作動可能に接続されたものであり、
ガス発生器に1又は2以上組み込まれた点火器が、発熱部と、発熱部に接する点火薬を備えた電気式の点火器で、点火器とバス回線が複数本の導体により接続され、点火器内にコンデンサ及び所要機能を発現するための情報が記録された集積回路が設置されており、1又は2以上の点火器に対する点火薬着火用の電流の供給が点火器内のコンデンサ経由で行われるエアバッグシステム用点火器を提供する。
【0009】
バス回線を形成する環状ワイヤ、バス回線とガス発生器を接続する導体は、2本、3本又は4本以上にすることができるが、システム全体を簡略化する観点からは2本が好ましい。
【0010】
点火薬は特に制限されず、金属等と過塩素酸塩等の酸化剤との組み合わせが好ましく、ジルコニウム、チタン、ハフニウム等の金属と過塩素酸塩との組み合わせがより好ましく、特にジルコニウムと過塩素酸カリウムとの混合物(ZPP)が好ましい。ZPPは粒状で、かつジルコニウムと過塩素酸カリウムの粒径が調整されていることが望ましい。
【0011】
コンデンサの容量は、好ましくは24μF以下、より好ましくは12μF以下、更に好ましくは6μF以下である。
【0012】
上記発明のエアバッグシステム用点火器を使用したエアバッグシステムにおいては、1又は2以上の点火器に対する点火薬着火用の電流の供給が点火器内のコンデンサ経由で行われ、電流の供給時間が、最大電流値の5%に相当する電流値に達した時点から、最大電流値の5%に相当する電流値に減少した時点までの時間で、かつ前記時間が500μsec以内であるように作動させることが望ましい。ここで、電流の供給時間における最大電流値とは、点火薬を着火するに充分な電流値である。電流の供給時間は、好ましくは200μsec以内、より好ましくは100μsec以内である。なお、このときの電流値は、点火器の発熱部の抵抗値により異なり、放電波形変換回路の有無、放電波形変換回路の構成、点火薬の粒径、発熱部の形状等により決定される。
【0013】
従来のエアバッグシステムの場合、点火器を作動させるための電流は比較的大容量の電源(バッテリー)から1.2Aで2msec程度、つまり比較的低電流でかつ長い時間流されているので、着火電流の波形〔縦軸が電流値(A)、横軸が時間(μsec)〕は矩形となる。
【0014】
しかし上記発明では、点火器を作動させる電流は比較的小容量のコンデンサから供給されるため、比較的高電流でかつ短い時間流した方が点火薬の着火が円滑になされ、着火エネルギー自体を小さくできるので望ましい。このときの着火電流の波形〔縦軸が電流値(A)、横軸が時間(μsec)〕が、時間t=0のときに放電を開始した場合、次式(I):
i(t)=(V0/R)×e-t/CR (I)
(式中、v0はコンデンサ充電電圧(V)、Rは回路抵抗(Ω)、Cはコンデンサ容量(μF)、tは時間(μsec)、iは電流(A)を示す。)で表される放電波形となる。
【0015】
このような式(I)で表される放電波形であると、従来の矩形波形に比べて電流値は大きくなるが、通電時間が短縮されるため、着火エネルギー自体は大幅に減少される。
【0016】
上記発明では、所望の電流値に到達して安定な電流供給が維持されている時間をt(μsec)とし、波形の立ち上がり開始時間から、発熱部を発熱させるための電流の供給が停止されるまでの時間をT(μsec)とするとき、これらのtとTの関係(t/T)が0≦t/T<0.2、又は0.5<t/T<1の範囲であることが好ましい。
【0017】
0≦t/T<0.2の場合は、コンデンサに蓄積された電気をそのまま発熱部に印加したときの放電波形(三角形に近い波形)に近く、0.5<t/T<1の場合は、コンデンサに蓄積された電気の波形を点火薬着火用の電流の信号波形に変換する放電波形変換回路等を通して放電波形を変換したときの波形(台形に近い波形)に近い。
【0018】
上記発明では、点火器ごとにコンデンサ及び所要機能が付与された集積回路が設置されたものにすることができ、更に放電波形変換回路を含んでいることが好ましい。この放電波形変換回路は、式(I)で表される放電波形を三角波や台形波に変換する機能を有するものであり、その他にも同様の変換機能を付与するため、コンデンサと発熱部との接続回路にコイルを介在させることができ、更にシステム全体の簡略化の観点から、前記放電波形変換回路は集積回路内に設けることもできる。
【0019】
(2)第2及び第3の解決手段
請求項6及び7に係る発明は、上記課題の解決手段として、電源及び衝撃検知センサに接続された電子制御ユニットと、前記電子制御ユニットと接続された、複数のガス発生器とエアバッグとが収容された複数のモジュールケースとを有するエアバッグシステムにおいて使用する、前記複数のガス発生器に1又は2以上組み込まれた点火器であり、
エアバッグシステムが、電子制御ユニットを通過し、電流及び所要情報を供給・伝達する複数本の環状ワイヤからなるバス回線が設けられ、前記バス回線から所要部位において分岐した複数本の導体により、複数のモジュールケースに収容された個々のガス発生器が作動可能に接続されたものであり、
ガス発生器に1又は2以上組み込まれた点火器が、発熱部と、発熱部に接する点火薬を備えた電気式の点火器で、点火器とバス回線が複数本の導体により接続されており、
点火器ごとに、コンデンサ、所要機能を発現するための情報が記録された集積回路及び発熱部が同一基板上に設置され、かつ前記基板が垂設されており、
前記基板中の少なくともコンデンサ及び集積回路と点火薬が接触しておらず、点火器に対する点火薬着火用の電流の供給が、点火器内のコンデンサ経由で行われるエアバッグシステム用点火器を提供する。
【0020】
また本発明は、上記課題の他の解決手段として、電源及び衝撃検知センサに接続された電子制御ユニットと、前記電子制御ユニットと接続された、複数のガス発生器とエアバッグとが収容された複数のモジュールケースとを有するエアバッグシステムにおいて使用する、前記複数のガス発生器に1又は2以上組み込まれた点火器であり、
エアバッグシステムが、電子制御ユニットを通過し、電流及び所要情報を供給・伝達する複数本の環状ワイヤからなるバス回線が設けられ、前記バス回線から所要部位において分岐した複数本の導体により、複数のモジュールケースに収容された個々のガス発生器が作動可能に接続されたものであり、
ガス発生器に1又は2以上組み込まれた点火器が、発熱部と、発熱部に接する点火薬を備えた電気式の点火器で、点火器とバス回線が複数本の導体により接続されており、
点火器ごとに、同一基板上に設置されたコンデンサ及び所要機能を発現するための情報が記録された集積回路を有し、かつ前記基板が垂設されており、
更に基板と点火薬との間が、基板と発熱部との間の電流の供給・伝達をする導電部材を支持するためのヘッダで上下に仕切られ、基板がヘッダの下方に設けられ、発熱部がヘッダの上方に設けられており、
1又は2以上の点火器に対する点火薬着火用の電流の供給が、点火器内のコンデンサ経由で行われるエアバッグシステム用点火器を提供する。なお、発熱部はヘッダの上方に設けられているものであれば、ヘッダ表面に設けられていても、ヘッダ表面から離れた状態で設けられていても良い。
【0021】
上記各発明では、バス回線を形成する環状ワイヤ、バス回線とガス発生器を接続する導体は、2本、3本又は4本以上にすることができるが、システム全体を簡略化する観点からは2本が好ましい。
【0022】
上記各発明では、点火薬は特に制限されず、金属等と過塩素酸塩等の酸化剤との組み合わせが好ましく、ジルコニウム、チタン、ハフニウム等の金属と過塩素酸塩との組み合わせがより好ましく、特にジルコニウムと過塩素酸カリウムとの混合物(ZPP)が好ましい。ZPPは粒状で、かつジルコニウムと過塩素酸カリウムの粒径が調整されていることが望ましい。
【0023】
上記各発明においては、コンデンサの容量は、好ましくは24μF以下、より好ましくは12μF以下、更に好ましくは6μF以下である。
【0024】
上記各発明では、各ガス発生器の点火器ごとに、コンデンサ及び所要機能が付与された集積回路が設置されたものにすることができ、更に放電波形変換回路を含んでいることが好ましい。
【0025】
上記各発明では、基板の一面側に集積回路(及び必要により放電波形変換回路)が設けられ、他面側にコンデンサ(及び必要により放電波形変換回路)が設けられている構造にすることができ、発熱部はどちらの面にも設けることができるが、回路の形成(半田付け作業)が容易になることから、集積回路と同一面側に設けることが望ましい。更に放電波形変換回路を設けるときは、システム全体の簡略化の観点から、集積回路内に設けることが望ましい。
【0026】
上記各発明では、点火薬を保持するカップ部材とともに点火薬保持空間を形成するヘッダを貫通して基板が嵌め込まれており、前記ヘッダの下方にコンデンサと集積回路が位置し、発熱部がヘッダ上方に突出して点火薬と接している構造にすることができる。
【0027】
発熱部をヘッダ上に設けるときは、ヘッダ上に発熱用ワイヤを溶接して取り付ける方法;金属箔を、酸化被膜を有するアルミニウム、ガラス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド等からなる絶縁基板に貼り付けた後、エッチングにより形成する方法;マスキングした絶縁基板に導電材料を蒸着することにより形成する方法;絶縁基板上に導電材料を印刷する方法等を適用して形成する。
【0028】
このように基板の両面に集積回路とコンデンサを別々に設けることにより、一面側に設けた場合に比べてコンパクトにすることができる。また、点火薬をヘッダの上方に設け、基板をヘッダの下方に設けることにより、集積回路やコンデンサが点火薬と接触しないため、点火薬によるコンデンサ及び集積回路の汚染が防止されるほか、点火器の誤作動の恐れもなくなる。
【0029】
上記各発明では、基板の一面側に集積回路とコンデンサ(及び必要により放電波形変換回路)が設けられている構造にすることができ、発熱部はどちらの面に設けられていても良いが、集積回路及びコンデンサと同一面側であることが望ましい。この放電波形変換回路は、下記の式(I)で表される放電波形を三角波や台形波に変換する機能を有するものである。
【0030】
上記各発明では、基板の発熱部を除いた部分がガラス繊維入りの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ガラス等の有機及び無機の絶縁材料で封止され、発熱部が点火薬と接触している構造にすることができ、このような構造の基板を用いるとき、集積回路及びコンデンサに対して電流及び所要情報を供給・伝達する介在部材となるピンを支持するためのヘッダの上方に基板が存在する構造にすることができる。
【0031】
このような構造にした場合、コンデンサや集積回路が保護されると共に、コンデンサ及び集積回路と点火薬が接触しないため、点火薬によるコンデンサ及び集積回路の汚染が防止される。
【0032】
上記各発明では、集積回路と、発熱部、コンデンサ及びバス回線との接続部分、並びに点火器の発熱部が、エッチングにより基板上に形成された導体パターンからなるものすることができる。このとき、集積回路と、発熱部、コンデンサ及びバス回線との接続部分を形成する導体パターンは、図8、図9に示すように、それぞれ2経路ずつ、計6経路にすることができる。なお、エッチングとしては、ウェットエッチング、ドライエッチング(プラズマエッチング、スパッタエッチング、反応性イオンエッチング)、フォトエッチング等を適用できる。
【0033】
このような導体パターンを利用したときは、集積回路、発熱部及びコンデンサの全てを導体で接続し、かつ接続部分を半田付けした場合に比べて、半田付けによる接続部分が減少するので、抵抗値及び接続不良による作動不具合の可能性が減少するため好ましい。更にこのような導体パターンを設けることにより、配線が容易となり、発熱部としてブリッジワイヤを設けた場合に比べて製造が容易となる。
【0034】
上記第1〜第3の解決手段では、所要機能を発現するための情報が記録された集積回路として、(i)ガス発生器における点火器の発熱部の異常を検知する機能、(ii)複数のガス発生器ごとの識別機能、及び(iii)コンデンサの不具合を検知する機能から選ばれる1又は2以上の機能を発現するための情報が記録されているものを用いることができ、その他、(iv)点火器外部で発生したノイズにより、点火器が誤作動しないようにする回路が点火器内に設けられていることが好ましい。
【0035】
集積回路には、車両が衝突したときの状況に応じ、ECUからの信号を受けて、乗員保護のために適切なガス発生器を作動させるための基本的機能が付与されているものであるが、それ以外にも、上記した様々な機能を付与することで、出荷時における製品の品質検査、組み立て時における作業性の向上、実用時(車両の運転時)における安全性の向上等に好適となる。
【0036】
(i)ガス発生器における点火器の発熱部の異常を検知する機能
ガス発生器が正常に作動するための要件の1つとして、点火器の発熱部と点火薬との接触状態が良いこと(発熱部と点火薬が圧接状態にあること)が必要であり、例えば、発熱部と点火薬との間に空隙がある場合には、点火器が作動したときに点火薬が着火しなかったり、着火遅れが生じたりするという不具合が生じることが考えられる。また、発熱部が断線していたり、断線しかかっているときにも同様の不具合が生じることが考えられる。このため、前記不具合を検知するための情報を集積回路に記録しておけば、製品の出荷時においては不良品を排除することができ、実用時(車両の運転時)においては異常を検知することで、速やかな交換ができるようになる。
【0037】
前記発熱部の異常の検知理論(サーマルトランジェント試験;A.C.Mungerが1980年7月に「Progress of International Pyrotechnic Seminaのp461-478で発表している。)は、次のとおりである。発熱部と点火薬の接触状態が良い場合には、一定の電流を流して発生する熱量の相当分が点火薬に移動するため、発熱部の温度はさほど上昇しない。一方、発熱部と点火薬の接触状態が悪い場合には、熱の移動が少ないため、発熱部の温度上昇が通常よりも高くなる。よって、このような接触状態の相違による温度変化を抵抗値変化として捉え、金属抵抗の温度係数〔r=r0(1+αΔT)〕を利用して発熱部の温度を求めて、不具合を検知する。より具体的には、点火薬を着火させることのない程度の温度上昇をもたらす微弱な電流iを流したときの抵抗rを測定した後、電流iの10〜15倍の電流Iを流したとき(発熱部の温度は50〜100℃程度になるが、この程度では点火薬は着火されない。)の抵抗Rを測定し、Iとi、Rとrを比較することにより、発熱部の温度変化による抵抗変化を電圧変化で求めるものであり、集積回路にこのような測定情報を記録しておく。
【0038】
(ii)複数のガス発生器ごとの識別機能
エアバッグ用ガス発生器には、運転席用、助手席用、サイド用(側面衝突用)、カーテン用等の種々のものが実用されており、例えば、サイド用のガス発生器は、運転席、助手席、2つの後部座席のそれぞれに1つずつの計4個を取り付ける。このため、サイド用ガス発生器のそれぞれの集積回路には、運転席、助手席、2つの後部座席ごとに異なる情報を記録することになるが、これらの情報を点火器やガス発生器の組み立て時又は組み立て前に記録するようにすると、点火器やガス発生器は外観が同じであるため、異なる情報が記録された外観の同じガス発生器又は組み立て前であるなら外観の同じ点火器を取り違えないように区別して保管、運搬する必要があり、非常に煩雑となる。更に、運転席用のものを助手席用として間違って車両に取り付けた場合は、ECUから運転席のエアバッグの作動情報が発せられたとき、助手席のエアバッグが膨張するという誤作動が生じることになる。
【0039】
よって、複数のガス発生器ごとの識別機能を発現するための情報の記録を、ガス発生器の組み立て後(外観上、ガス発生器の違いが認識できるとき)、ガス発生器をモジュールケースに組み込んだ後(外観上、モジュールケースの違いが認識できるとき)、又は車両に取り付けた後に行うことにより、ガス発生器の保存、運搬、管理等が容易となり、ガス発生器の取付時における誤認混同が生じることが防止される。
【0040】
前記複数のガス発生器ごとの識別機能を発現させる情報は、ガス発生器の組み立て後に記録することが好ましく、ガス発生器をモジュールケースに組み込んだ後に記録することがより好ましく、車両に取り付けた後に記録することが更に好ましい。
【0041】
(iii)コンデンサの不具合を検知する機能
コンデンサの不具合を検知する機能を発現するための情報は、パルス応答又は誘電正接を測定する情報のほか、コンデンサの基板への取付状態(半田付け状態)の確認情報等も含まれる。
【0042】
車両に取付後、コンデンサは充放電を繰り返すために経時的に劣化して行くが、この劣化による不具合を確認できる情報を集積回路に記録しておくことにより、実用時(車両の運転時)においては異常を検知することで、速やかな交換ができるようになる。また、半田付け状態を確認する情報を記録しておくことにより、製品の出荷時においては不良品を排除することができるようになる。
【0043】
(iv)点火器外部で発生したノイズにより、点火器が誤作動しないようにする回路(ノイズ対策回路)
例えば車両のセルモーター始動時には大きな電流が流れるが、ノイズ対策回路を付加していない場合、この電流により発生するノイズ(ラジオ聴取時における不快な異常音発生の原因となるノイズ)が車両ボディから伝わって点火器に流れる恐れがあり、このようにしてノイズが伝達されることで点火器が誤作動を引き起こす可能性が高くなる。従って、ノイズ対策回路(点火器が誤作動しないようにする回路)として、車両側から点火器側に電流が流れることを阻止するようなもの、例えば、ダイオード、バリスタ(非線形抵抗素子等)を取り付けることにより、上記した点火器の誤作動が防止される。
【0044】
(4)第4及び第5の解決手段
請求項30に係る発明は、上記課題の他の解決手段として、上記発明のエアバッグシステム用点火器において、複数のガス発生器ごとに2以上の点火器を有しているものであるとき、2以上の点火器で、それぞれ1つのコンデンサ及び所要機能を発現するための情報が記録された集積回路を共有するものであるエアバッグシステム用点火器を提供する。
【0045】
このように2以上の点火器で、それぞれ1つのコンデンサ及び所要機能を発現するための情報が記録された集積回路、更に必要に応じて設けられた点火器ごとにコンデンサに蓄積された点火薬着火用の電流の信号波形を変換する放電波形変換回路を共有することにより、更にシステム全体を軽量化することができる。なお、放電波形変換回路は集積回路に組み込んでも良い。
【0046】
請求項31に係る発明は、上記課題の他の解決手段として、上記発明のエアバッグシステム用点火器において、複数のガス発生器ごとに2以上の点火器が設けられているものであるとき、それぞれの点火器が、コンデンサ及び所要機能を発現するための情報が記録された集積回路を有し、更にバス回線から2以上の点火器への電流及び所要情報の供給・伝達を行うピンを2本有するものであるエアバッグシステム用点火器を提供する。
【0047】
以上の第1〜第5の解決手段におけるエアバッグシステム用点火器では、更にコンデンサを充電するため、バス回線からのコンデンサ充電用の電流及び所要情報の内、電流を整流してコンデンサの充電電流としてコンデンサに流す機能を持つ回路(以下「整流回路」と称する)が集積回路に設けられていることが好ましく、更に前記整流回路には、整流されたコンデンサ充電用電圧及びバス回線にかかる電圧の少なくとも一方を増幅する機能が存在することが好ましい。
【0048】
(5)第6の解決手段
請求項34に係る発明は、上記課題の他の解決手段として、上記のエアバッグシステム用点火器を利用したエアバッグシステムの作動制御方法であり、コンデンサから発熱部への電流の供給時間が、最大電流値の5%に相当する電流値に達した時点から、最大電流値の5%に相当する電流値に減少した時点までの時間で、かつ前記時間を500μsec以内に制御するエアバッグシステムの作動制御方法を提供する。ここで、電流の供給時間における最大電流値とは、点火薬を着火するに充分な電流値である。
【0049】
従来のエアバッグシステムの場合、点火器を作動させるための電流は比較的大容量の電源(バッテリー)から1.2Aで2msec程度、つまり比較的低電流でかつ長い時間流されているので、着火電流の波形〔縦軸が電流値(A)、横軸が時間(μsec)〕は矩形となる。
【0050】
しかし上記発明では、点火器を作動させる電流は比較的小容量のコンデンサから供給されるため、比較的高電流でかつ短い時間流した方が点火薬の着火が円滑になされ、着火エネルギー自体を小さくできるので望ましい。このときの着火電流の波形〔縦軸が電流値(A)、横軸が時間(μsec)〕が、時間t=0のときに放電を開始した場合、次式(I):
i(t)=(V0/R)×e-t/CR (I)
(式中、v0はコンデンサ充電電圧(V)、Rは回路抵抗(Ω)、Cはコンデンサ容量(μF)、tは時間(μsec)、iは電流(A)を示す。)で表される放電波形となる。
【0051】
このような式(I)で表される放電波形であると、従来の矩形波形に比べて電流値は大きくなるが、通電時間が短縮されるため、着火エネルギー自体は大幅に減少される。
【0052】
上記発明では、所望の電流値に到達して安定な電流供給が維持されている時間をt(μsec)とし、波形の立ち上がり開始時間から、発熱部を発熱させるための電流の供給が停止されるまでの時間をT(μsec)とするとき、これらのtとTの関係(t/T)が0≦t/T<0.2、又は0.5<t/T<1の範囲であることが好ましい。
【0053】
0≦t/T<0.2の場合は、コンデンサに蓄積された電気をそのまま発熱部に印加したときの放電波形(三角形に近い波形)に近く、0.5<t/T<1の場合は、コンデンサに蓄積された電気の波形を点火薬着火用の電流の信号波形に変換する放電波形変換回路等を通して放電波形を変換したときの波形(台形に近い波形)に近い。
【0054】
電流の供給時間は上記のとおりであるが、好ましくは200μsec以内、より好ましくは100μsec以内である。なお、このときの電流値は、点火器の発熱部の抵抗値により異なり、放電波形変換回路の有無、放電波形変換回路の構成、点火薬の粒径、発熱部の形状等により決定される。
【0055】
(6)第7の解決手段
請求項37に係る発明は、上記課題の他の解決手段として、上記のエアバッグシステム用点火器を利用したエアバッグシステムの作動制御方法であり、発熱部への電流を着火パルスとして供給し、前記着火パルスの幅が20〜500μsecとなるように電流を供給するエアバッグシステムの作動制御方法を提供する。
【0056】
従来のエアバッグシステムの場合、点火器を作動させるための電流は電源(バッテリー)から1.2Aで2msec程度、つまり比較的低電流でかつ長い時間流されているので、着火電流の波形(着火パルス)〔縦軸が電流値(A)、横軸が時間(μsec)〕は矩形となる。
【0057】
そこで上記発明では、比較的高電流でかつ短い時間、即ちそのときの着火パルスの幅が20〜500μsec、好ましくは30〜200μsec、より好ましくは40〜100μsecになるように電流を供給するものである。その結果、個々の点火器を作動させるに要する着火エネルギー量を減少させることができるので、点火器全体、即ちエアバッグシステム全体で必要な着火エネルギー量を減少させることができる。このためECUに組み込んだバックアップ電源用コンデンサの容量を小さくすることができ、従ってECU自体も小さくすることができる。
【0058】
上記発明において、着火パルスの幅が40〜100μsecになるように電流を供給することが、電流量を減少させる観点から好ましい。
【0059】
【発明の実施の形態】
本発明のエアバッグシステム用点火器は、バス回線を使用することにより、システム全体の軽量化を達成すると共に、上記した解決手段により、システムの作動の確実性等を達成するものである。以下、上記した第1〜第7の解決手段を含む実施の形態を説明する。なお、解決手段の順序と、実施の形態の順序は一致することを意味するものではない。
【0060】
(1)第1の実施の形態
本発明のエアバッグシステム用点火器で利用するエアバッグシステムは、図1に示すとおり、ECUを通過する2本の環状ワイヤからなるバス回線10、11を使用している。ECUは、図示していない電源(車両のバッテリー)と衝撃検知センサに接続されており、更に車両の衝突時における衝撃により、ECUと電源とを接続する導体が切断された場合のバックアップ用となるコンデンサが配置されている。なお、本発明のエアバッグシステム用点火器では、個々のガス発生器(点火器)ごとにコンデンサが配置されているので、バックアップ用のコンデンサは小容量(即ち軽量)のもので良いが、図13で示した従来のエアバッグシステムにおけるバックアップ用となるコンデンサは、バッテリーとECU間のリードワイヤ断線の際には、それ1つで全てのガス発生器を作動させる必要があるため、大容量のものとなる。
【0061】
バス回線10、11と、車両内に取り付けられた所要数のモジュールケース(黒丸で図示。ケース内にガス発生器とエアバッグとが収容されている。)内のガス発生器とは、2本(又は場合により3本以上)の導体により、個々のガス発生器が作動可能に接続されている。
【0062】
図1で示すエアバッグシステム中、黒丸で図示したモジュールケース内のガス発生器としては、点火器の数に応じて、図2、図3に示すものを用いることができる。図2は、点火器が1つのシングル型(点火器21)の半径方向への断面図であり、図3は、点火器が2つのデュアル型(点火器31、32)の半径方向への断面図である。
【0063】
シングル型では、点火器21に2本(又は場合により3本以上)のピン21a、21bが設けられており、コネクタ25を介して、バス回線10、11と接続される。
【0064】
デュアル型では、点火器31に2本(又は場合により3本以上)のピン31a、31bが設けられ、点火器32に2本(又は場合により3本以上)のピン32a、32bが設けられており、それぞれコネクタ35、36を介して、バス回線10、11と接続される。
【0065】
図2、図3で示すガス発生器中、点火器21、点火器31、32としては、例えば、図4で示したものを用いることができる。図4は点火器の縦概略断面図であり、点火器21、点火器31、32は同一構造のものを用いることができるため、以下点火器21として説明する。
【0066】
ガラスヘッダ上には発熱部が設けられ、発熱部と圧接状態になるように点火薬(例えば、ZPP)が充填されており、下部には、コンデンサ及び所要機能を発現するための情報が記録された集積回路が設けられた基板が設置されている。集積回路と、発熱部及びコンデンサとは、それぞれ2本の導体により接続され、更に集積回路は、導体を介してピン21a、21bと接続されている。
【0067】
集積回路には、少なくとも車両の衝突時にECUからの指令を受け、必要なエアバッグを膨張できるように情報が記録されているが、それ以外にも、要求される機能に応じて、例えば、ガス発生器における点火器の発熱部の異常を検知する機能、複数のガス発生器ごとの識別機能、及びコンデンサの不具合を検知する機能から選ばれる1又は2以上の機能を発現するための情報を記録しておくことができる。
【0068】
図4で示した点火器21におけるコンデンサ及び集積回路が設置された基板は、図5の概念図で示す構造にすることができる。なお、図6は、図5に示したバス電圧、デジタル出力、充電電圧のパルス波形を示したものである。
【0069】
基板には、コンデンサと集積回路が設置され、必要に応じて放電波形変換回路(「波形変換器」として破線で表示)を設置することができ、この放電波形変換回路自体を集積回路に組み込むこともできる。コンデンサへの充電電流は、整流回路を経由して流される。
【0070】
基板上の集積回路、コンデンサは、ピン21a、21bを介してバス回線10、11と接続されている。バス回線10、11から供給される電流及び情報は、集積回路に送られた後、A/D変換器(アナログ/デジタル変換器)によりデジタル出力され、MCU(Micro Computer Unit)に送られた後、MCUから、充電制御情報、位置識別情報、発熱部の断線検知情報や抵抗値変化検知情報が発現されるように指令が送られるほか、コンデンサを充電するが、発熱部を発熱させるためには使用されない。
【0071】
MCUと発熱部とを接続する回路間には、ノイズ防止手段として、バリスタ(非線形抵抗素子)が配置されており、点火器外部で発生したノイズにより、点火器が誤作動しないように作用する。
【0072】
発熱部は点火薬に接しており、コンデンサのみからの電流の供給により発熱して、点火薬を着火させる。
【0073】
次に、図1、図5等により、本発明のエアバッグシステム用点火器の動作及びエアバッグシステムの作動制御方法について説明する。
【0074】
車両が通常の走行状態であるときには、バス回線を経て、ECUからガス発生器(点火器に設置された集積回路)に対して、発熱部の断線検知情報や抵抗値変化検知情報、コンデンサの不具合の検知情報、及びガス発生器作動に必要な識別機能を含んだ点火器が存在しているかどうかの検知情報(衝突時、運転席や助手席等の必要なガス発生器を適正に作動させるための識別機能を有する点火器が正しく配置されているかどうか、更には同じ識別機能を有する点火器が重複配置されていないかどうかの検知情報)が送られ、それらに異常がないかどうかが検知される。そして、異常があるときには、エアバッグシステムと連携して作動する警告ランプ等で知らせることにより、部品の早期交換ができるので、安全性を確保することができる。また、電源から各点火器のコンデンサへの充電もなされる。
【0075】
エアバッグシステム用点火器を設置した車両が衝突したとき、衝撃検知センサからの情報がECUに送られ、ECUからの情報は、バス回線10、11を経て、乗員の安全確保のためにエアバッグを膨張させる必要があるガス発生器(点火器に設置された集積回路)に送られる。
【0076】
この情報を受け、コンデンサから所要電流が所定の時間(最大電流値の5%に相当する電流値に達した時点から、最大電流値の5%に相当する電流値に減少した時点までの時間で、500μsec以内)だけ供給され、発熱部が発熱して点火薬を着火燃焼させる。このとき、電流の波形は、時間t=0のときに放電を開始した場合、式(I)で表される放電波形となる。この点火薬の着火燃焼により、図2、図3における伝火薬、更にはガス発生剤が着火燃焼してガスが発生し、ガス排出口から排出され、モジュールケース内にガス発生器と共に収容されたエアバッグを膨張させる。
【0077】
(2)第2の実施の形態
本実施の形態のエアバッグシステム用点火器は、集積回路等が設置された基板の構造、設置状態等に特徴を有するものである。
【0078】
まず、基板構造から説明する。基板には、図5で示すとおり、コンデンサ、所要機能を発現するための情報が記録された集積回路及び発熱部が設けられており、これらは基板の一面又は両面に設置することができる。
【0079】
図7に示すとおり、基板の一面側に集積回路と発熱部が設けられ、他面側にコンデンサが設けられている構造にすることができる。この構造のときには、コンデンサと集積回路とは、2つの孔を通した2本の導体により接続され、集積回路と発熱部とは2本の導体により接続されている。集積回路は2本の導体、点火器のピン等を介してバス回線10、11とも接続されている。
【0080】
図8に示すとおり、基板の一面側に集積回路、発熱部、コンデンサを設置することができ、集積回路とコンデンサ及び発熱部とは、それぞれ2本の導体で接続され、集積回路は2本の導体、点火器のピン等を介してバス回線10、11とも接続されている。
【0081】
図7、図8に示す、集積回路と、発熱部、コンデンサ及びバス回線との接続部分、並びに発熱部は、図9に示すように、エッチングにより基板上に形成された導体パターンにより形成することができる。このようなエッチングによる導体パターンを用いることにより、各素子間の接続作業が容易となる。
【0082】
図10に示すとおり、発熱部を除いた部分をエポキシ樹脂等の絶縁材料で被覆封止すれば、封止樹脂が集積回路やコンデンサの保護膜として作用するので好ましい。図10では、図7で示す基板を用いているが、図9で示す基板を用いることもでき、基板はガラスヘッダ上に立てた状態で設けられている。
【0083】
次に、図11により、基板の設置状態について説明する。図11で用いた基板は、図10で示すものであるが、図中、発熱部を覆う点火薬は消去し、絶縁材料封止部分は一部切り欠いて示している。
【0084】
図11で示すとおり、点火器21(図4とは異なる形態のもの)では、基板として図10で示すものを用いているので、基板はヘッダ上に立てた状態で設けられ、発熱部を除いた部分はエポキシ樹脂等の絶縁材料で覆われており、発熱部は点火薬と接している。基板底面とヘッドとの接触面は、接着剤で固着されている。
【0085】
このように、ヘッダ上に基板を垂設することにより、平置きにした場合に比べて基板を設置する空間容量を小さくできるので、点火器自体を小型化することができる。そして、発熱部を除いた基板中の集積回路、コンデンサは、点火薬と接触していないので、汚染等が防止される。
【0086】
また図4に示す点火器21では、基板と点火薬との間はピン21a、21bを支持するためのガラスヘッダで上下に仕切られており、同一基板上にコンデンサ及び集積回路が設置されたものがヘッダの下方に垂設されている。そして、発熱部はヘッダの上方(ヘッダの表面)に設けられており、発熱部と基板とは導体(2本のピン22a、22b)で接続されている。発熱部は、ヘッダ上に発熱用ワイヤを溶接して取り付ける方法等を適用して形成されている。
【0087】
図4に示す形態においても、集積回路、コンデンサ、ピン21a、21bは、エッチングによる導体パターンで接続することができ、発熱部と集積回路の接続もエッチングによる導体パターンで行うことができる。
【0088】
このように、ヘッダ下に基板を垂設することにより、平置きにした場合に比べて基板を設置する空間容量を小さくできるので、点火器自体を小型化することができる。そして、基板と点火薬は接触していないので、集積回路やコンデンサの汚染等が防止される。
【0089】
第2の実施形態のエアバッグシステム用点火器においても、第1の実施形態のエアバッグシステム用点火器と同様に動作する。
【0090】
(3)第3〜第5の実施の形態
図5に示すとおり、基板には、コンデンサ、点火器の発熱部の異常を検知する機能を発現するための情報が記録された集積回路及び点火器の発熱部が設置されている。前記情報としては、発熱部の断線又は発熱部と点火薬との接触不良等が挙げられる。
【0091】
集積回路に上記情報を記録することにより、断線又は発熱部と点火薬との接触不良等の異常を速やかに検知することができるので、部品の早期交換により、システムの信頼性及び乗員の安全性を高めることができる。
【0092】
図5に示すとおり、基板には、コンデンサ、複数のガス発生器ごとの識別機能を発現させる情報を記録する集積回路及び点火器の発熱部が設置されている。上記の識別機能を発現させる情報は、ガス発生器の組み立て後、ガス発生器をモジュールケースに組み込んだ後、又は車両に取り付けた後に記録することが望ましい。
【0093】
このように集積回路に上記識別機能情報を記録することにより、製品の保管、運搬等の管理が容易となるほか、実用時において、ECUからの指令と異なるエアバッグが膨張するという誤作動が防止されるため、システムの信頼性及び乗員の安全性を高めることができる。
【0094】
図5に示すとおり、基板には、コンデンサ、コンデンサの不具合を検知する機能を発現するための情報が記録された集積回路及び点火器の発熱部が設置されている。前記情報としては、パルス応答又は誘電正接を測定する情報が挙げられる。
【0095】
集積回路に上記情報を記録することにより、コンデンサの不具合を速やかに検知することができるので、部品の早期交換により、システムの信頼性及び乗員の安全性を高めることができる。
【0096】
以上の第3〜第5の実施の形態において、それぞれの記録情報の発現に要する電流は、バス回線10、11と、点火器21の2つのピン21a、21bを介して、電源(車両のバッテリー)から集積回路に供給され、ECUからの記録情報を発現させるための指令も電流と同じ経路で集積回路に伝達される。そして、第3〜第5の実施形態のエアバッグシステム用点火器においても、第1の実施形態のエアバッグシステム用点火器と同様に動作する。
【0097】
(4)第6の実施の形態
図12は、2つの点火器を有するガス発生器において、2つの発熱部が、1つのコンデンサ、所要機能を発現するための情報が記録された集積回路、必要に応じて設けられた放電波形変換回路を共有している。
【0098】
図3のようにガス発生器が2つの点火器31、32を有しているときには、車両の衝突状態により、いずれか一方の点火器のみを作動させる場合、一方の点火器を先に作動させ、他方を僅かに遅れて作動させる場合、又は2つの点火器を同時に作動させる場合の3通りの作動形態が考えられるが、図12の点火器の集積回路には、ECUからの前記3通りの指令内容に応じて、2つの発熱部を発熱できるような情報が記録されている。
【0099】
図3に示したガス発生器の点火器31、32は、図5又は図12に示す構造のものにすることができる。
【0100】
第6の実施形態のエアバッグシステム用点火器においても、上記した3通りの指令内容に対応した動作するほかは、第1の実施形態のエアバッグシステム用点火器と同様に動作する。
【0101】
(5)第7の実施形態
図1〜図5、図12により、本発明のエアバッグシステム用点火器を組み込んだエアバッグシステムの作動制御方法を説明する。
【0102】
車両が通常の走行状態であるときには、MCUからガス発生器の点火器に対して発熱部の断線検知用の微弱電流が送られ、それらに異常がないかどうかが検知される。そして、異常があるときには、エアバッグシステムと連携して作動する警告ランプ等で知らせることにより、部品の早期交換ができるので、安全性を確保することができる。また、バス回線から所要情報と共に電流成分をコンデンサの充電用に流す。
【0103】
エアバッグシステムを設置した車両が衝突したとき、衝撃検知センサからの情報はECU内に送られ、更にECUから送られた情報を受けて点火器内の集積回路が所要機能を発現させる。
【0104】
図5(又は図12)に示されているとおり、集積回路には、点火器が作動の必要のないときは電流を遮断しておき、点火器の作動時には電流の供給を開始するためのスイッチ回路(トランジスタ)が設けられている。スイッチ回路が開いているときには、コンデンサに蓄積された電流は発熱部には通電されない。
【0105】
MCUからスイッチ回路の開閉を指示する制御用パルスを送ることにより、スイッチ回路が開閉される。このパルス発生器に対する制御用パルス伝達の指示は、衝撃検知センサからの指令を受け、MCUから送られる。
【0106】
スイッチ回路は、MCUより例えば波形幅100μsecの電流パルスが加えられたとすると、100μsec間スイッチを閉じ、コンデンサからの電流を幅100μsecのパルスとして点火器の発熱部に流すものである。つまり、このスイッチ回路は、サイリスタ、MOS−FET、バイポーラトランジスタをスイッチ回路として使用したときのように、回路に電流(制御パルス)が流れている間、スイッチを閉じるという働きをする。このようにして、所定の時間幅(20〜500μsec)のパルスを点火器の発熱部に与えることで所要の着火エネルギーにより発熱部が発熱され、点火薬を着火燃焼させるものである。
【0107】
この点火薬の着火燃焼により、図2、図3のガス発生器における伝火薬、更にはガス発生剤が着火燃焼してガスが発生し、ガス排出口から排出され、モジュールケース内にガス発生器と共に収容されたエアバッグを膨張させる。
【0108】
このようなエアバッグシステム用集積回路を用いることにより、個々の点火器を正常作動させるに要する電流量(着火エネルギー量)が減少されるので、点火器全体を正常作動させるに要する電流量(着火エネルギー量)も減少されることになり、バックアップ電源用コンデンサの容量(即ち重量)も小さくでき、ECU自体を小さくできる。このため、エアバッグシステム全体の重量を減少させることができる。
【0109】
本発明のエアバッグシステム用点火器は、運転席のエアバッグ用インフレータ、助手席のエアバッグ用インフレータ、サイドエアバッグ用インフレータ、カーテン用インフレータ、ニーボルスター用インフレータ、インフレータブルシートベルト用インフレータ、チューブラーシステム用インフレータ、プリテンショナー用インフレータ等の各種インフレータ(ガス発生器)用の点火器として適用できる。
【0110】
【発明の効果】
本発明のエアバッグシステム用点火器によれば、バスシステムを利用することにより、エアバッグシステム全体の重量を大幅に減少させることができると共に、従来と同様の作動性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のエアバッグシステム用点火器を適用するエアバッグシステムのイメージ図。
【図2】 本発明のエアバッグシステム用点火器を組み込むガス発生器(点火器が1つのもの)の半径方向への断面図。
【図3】 本発明のエアバッグシステム用点火器を組み込むガス発生器(点火器が2つのもの)の半径方向への断面図。
【図4】 本発明のエアバッグシステム用点火器の縦断面図。
【図5】 本発明のエアバッグシステム用点火器の概念図。
【図6】 図5で示すバス電圧、デジタル出力、充填電圧のパルス波形図。
【図7】 本発明のエアバッグシステム用点火器に設置された基板(両面側に各素子が配置されたもの)の両面の平面図。
【図8】 本発明のエアバッグシステム用点火器に設置された基板(片面に各素子が配置されたもの)の正面図。
【図9】 本発明のエアバッグシステム用点火器に設置された基板(片面に各素子が配置されたもの)の他実施形態の正面図。
【図10】 本発明のエアバッグシステム用点火器に設置された基板を絶縁材料で封止したものの正面図。
【図11】 本発明のエアバッグシステム用点火器の他実施形態の縦断面図。
【図12】 本発明のエアバッグシステム用点火器の他実施形態の概念図。
【図13】 従来のエアバッグシステムのイメージ図。
【図14】 従来のエアバッグシステムで用いている点火器の縦断面図。
【符号の説明】
10、11 バス回線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an igniter for an airbag system used in an airbag system using a bus system, and an operation control method for the airbag system using the igniter.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
An airbag system for protecting an occupant from an impact at the time of a vehicle collision is indispensable. However, the weight reduction of the airbag system is demanded from the demand for weight reduction of the entire vehicle. Recently, there has been a tendency for the number and type of airbags to increase, such as for driver seats, passenger seats, rear seats, and side collisions, so the demand for weight reduction of airbag systems has become greater. ing.
[0003]
In the current airbag system, an electronic control unit (ECU) connected to a power source (vehicle battery) and an impact detection sensor and individual gas generators (a gas generator and an airbag are installed in a module case). Are connected individually). FIG. 13 shows an image of the connection state between this ECU and each gas generator.
[0004]
As shown in FIG. 13, the ECU and the igniters of the individual gas generators (FIG. 14) are always connected by two conductors. Therefore, twice as many conductors as the total number of igniters are required. A large number of conductors account for a large portion of the weight increase in airbag systems. And, because of restrictions in assembling vehicle parts, the ECU and individual gas generators are not connected only by conductors, but are connected by connecting a plurality of conductors via a plurality of connectors. Further, the increase in weight due to the connectors and the increase in cost due to the increase in the number of connectors are also serious problems. Furthermore, an increase in the capacity (weight) of the ECU due to an increase in the capacity (weight) of the capacitor built into the ECU as a backup power supply for operating all these igniters (when the wiring between the power supply and the ECU is disconnected) large.
[0005]
Thus, attempts have been made to reduce the conductor weight required for connection between the ECU and each gas generator by using the bus system in an airbag system. An image of an airbag system using this bus system is shown in FIG.
[0006]
As shown in FIG. 1, a bus line composed of a plurality of annular wires passing through the ECU is provided, and each gas generator is connected to the bus line via two conductors (in some cases, three or more), and an airbag is provided. The system is configured. In the case of the airbag system as shown in FIG. 1, in order to operate only the necessary gas generators in response to the collision situation of the vehicle, each gas generator receives an information transmission from the ECU. A circuit and a capacitor are installed to supply the current that activates the igniter. When the bus system is used, although the total number of capacitors increases, the capacity and weight of each capacitor is reduced because the ECU and the igniters are distributed, so the backup in the airbag system of FIG. The weight of the capacitor is significantly reduced compared to the weight of the condenser, and when combined with a significant reduction in the amount of conductors used, the overall system will lead to a significant weight reduction. . As prior art using a bus system, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-241098, Japanese Translation of PCT International Publication No. 2000-513799 and Japanese Patent No. 2707250 are known.
[0007]
The present invention introduces a bus system into an air bag system to achieve a significant weight reduction of the entire system, and can ensure the reliability and speed of operation similar to those of the conventional air bag, thereby obtaining high reliability. It is an object of the present invention to provide a system igniter and an operation control method for an airbag system using the igniter.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(1) First solving means
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electronic control unit connected to a power source and an impact detection sensor, and a plurality of gas generators and airbags connected to the electronic control unit. 1 or 2 or more igniters incorporated in the plurality of gas generators, used in an airbag system having a plurality of module cases,
The airbag system is provided with a bus line composed of a plurality of annular wires that pass through the electronic control unit and supply and transmit current and required information, and a plurality of conductors branch from the bus line at a required portion. Individual gas generators housed in the module case are operatively connected,
One or more igniters incorporated in the gas generator are electric igniters with a heat generating part and an igniting agent in contact with the heat generating part, and the igniter and the bus line are connected by a plurality of conductors. An integrated circuit in which information for expressing a required function and a capacitor is recorded is installed in the igniter, and an igniter ignition current is supplied to one or more igniters via the igniter capacitor. An igniter for an airbag system is provided.
[0009]
The annular wire forming the bus line and the conductor connecting the bus line and the gas generator can be two, three, or four or more, but two are preferable from the viewpoint of simplifying the entire system.
[0010]
The ignition agent is not particularly limited, and a combination of a metal or the like and an oxidizing agent such as perchlorate is preferable, and a combination of a metal such as zirconium, titanium, or hafnium and a perchlorate is more preferable, and in particular, zirconium and perchlorate. A mixture with potassium acid (ZPP) is preferred. It is desirable that the ZPP is granular and the particle diameters of zirconium and potassium perchlorate are adjusted.
[0011]
The capacitance of the capacitor is preferably 24 μF or less, more preferably 12 μF or less, and even more preferably 6 μF or less.
[0012]
In the air bag system using the air bag system igniter according to the invention, the current for igniting ignition is supplied to one or more igniters via the capacitor in the igniter, and the current supply time is as follows. And a time from when a current value corresponding to 5% of the maximum current value is reached to a time when it decreases to a current value corresponding to 5% of the maximum current value, and so that the time is within 500 μsec. It is desirable. Here, the maximum current value in the current supply time is a current value sufficient to ignite the igniting agent. The current supply time is preferably within 200 μsec, more preferably within 100 μsec. The current value at this time varies depending on the resistance value of the heat generating portion of the igniter, and is determined by the presence or absence of the discharge waveform conversion circuit, the configuration of the discharge waveform conversion circuit, the particle size of the ignition agent, the shape of the heat generating portion, and the like.
[0013]
In the case of a conventional airbag system, the current for operating the igniter is about 2 msec at 1.2 A from a relatively large capacity power source (battery), that is, a relatively low current is passed for a long time. The current waveform (vertical axis is current value (A), horizontal axis is time (μsec)) is rectangular.
[0014]
However, in the above invention, since the current for operating the igniter is supplied from a capacitor having a relatively small capacity, the ignition agent is ignited more smoothly by flowing it at a relatively high current for a short time, and the ignition energy itself is reduced. It is desirable because it is possible. When discharge is started when the waveform of the ignition current at this time (current value (A) on the vertical axis and time (μsec) on the horizontal axis) is time t = 0, the following formula (I):
i (t) = (V 0 / R) × e -t / CR (I)
(Where v 0 Is the capacitor charging voltage (V), R is the circuit resistance (Ω), C is the capacitor capacity (μF), t is the time (μsec), and i is the current (A). ).
[0015]
In the case of the discharge waveform represented by the formula (I), the current value becomes larger than that of the conventional rectangular waveform, but the energization time is shortened, so that the ignition energy itself is greatly reduced.
[0016]
In the above invention, the time during which a stable current supply is maintained after reaching a desired current value is defined as t (μsec), and the supply of current for heating the heat generating portion is stopped from the waveform start time. The relationship between t and T (t / T) is in the range of 0 ≦ t / T <0.2 or 0.5 <t / T <1 where T is the time until T (μsec) Is preferred.
[0017]
In the case of 0 ≦ t / T <0.2, it is close to the discharge waveform (waveform close to a triangle) when the electricity stored in the capacitor is directly applied to the heat generating part, and in the case of 0.5 <t / T <1 Is close to a waveform (waveform close to a trapezoid) when the discharge waveform is converted through a discharge waveform conversion circuit or the like that converts the waveform of electricity stored in the capacitor into a signal waveform of a current for ignition agent ignition.
[0018]
In the above-described invention, an integrated circuit provided with a capacitor and a required function can be installed for each igniter, and it is preferable that a discharge waveform conversion circuit is further included. This discharge waveform conversion circuit has a function of converting the discharge waveform represented by the formula (I) into a triangular wave or a trapezoidal wave. A coil can be interposed in the connection circuit, and the discharge waveform conversion circuit can also be provided in the integrated circuit from the viewpoint of simplifying the entire system.
[0019]
(2) Second and third solving means
The inventions according to claims 6 and 7 include, as means for solving the above problems, an electronic control unit connected to a power source and an impact detection sensor, and a plurality of gas generators and airbags connected to the electronic control unit. An igniter incorporated in one or more of the plurality of gas generators for use in an airbag system having a plurality of module cases accommodated;
The airbag system is provided with a bus line composed of a plurality of annular wires that pass through the electronic control unit and supply and transmit current and required information, and a plurality of conductors branch from the bus line at a required portion. Individual gas generators housed in the module case are operatively connected,
One or more igniters incorporated in the gas generator are electric igniters equipped with a heat generating part and an igniting agent in contact with the heat generating part, and the igniter and the bus line are connected by a plurality of conductors. ,
For each igniter, a capacitor, an integrated circuit in which information for expressing a required function is recorded, and a heat generating unit are installed on the same substrate, and the substrate is suspended,
There is provided an igniter for an air bag system in which at least a capacitor and an integrated circuit in the substrate are not in contact with an igniting agent, and a current for igniting agent ignition is supplied to the igniter via a capacitor in the igniter. .
[0020]
As another means for solving the above problems, the present invention accommodates an electronic control unit connected to a power source and an impact detection sensor, and a plurality of gas generators and airbags connected to the electronic control unit. An igniter that is used in an air bag system having a plurality of module cases and that is incorporated in one or more of the plurality of gas generators;
The airbag system is provided with a bus line composed of a plurality of annular wires that pass through the electronic control unit and supply and transmit current and required information, and a plurality of conductors branch from the bus line at a required portion. Individual gas generators housed in the module case are operatively connected,
One or more igniters incorporated in the gas generator are electric igniters equipped with a heat generating part and an igniting agent in contact with the heat generating part, and the igniter and the bus line are connected by a plurality of conductors. ,
Each igniter has a capacitor installed on the same substrate and an integrated circuit on which information for expressing the required function is recorded, and the substrate is vertically suspended,
Further, the substrate and the igniting agent are partitioned vertically by a header for supporting a conductive member that supplies and transmits current between the substrate and the heat generating portion, and the substrate is provided below the header, and the heat generating portion. Is provided above the header,
Provided is an igniter for an air bag system in which a current for igniting ignition is supplied to one or more igniters via a capacitor in the igniter. In addition, as long as the heat generating part is provided above the header, the heat generating part may be provided on the header surface or may be provided away from the header surface.
[0021]
In each of the above inventions, the annular wire forming the bus line, and the conductor connecting the bus line and the gas generator can be two, three or four or more, but from the viewpoint of simplifying the entire system. Two are preferred.
[0022]
In each of the above inventions, the igniting agent is not particularly limited, preferably a combination of a metal or the like and an oxidizing agent such as perchlorate, more preferably a combination of a metal such as zirconium, titanium, or hafnium and a perchlorate, In particular, a mixture of zirconium and potassium perchlorate (ZPP) is preferable. It is desirable that the ZPP is granular and the particle diameters of zirconium and potassium perchlorate are adjusted.
[0023]
In each of the above inventions, the capacitance of the capacitor is preferably 24 μF or less, more preferably 12 μF or less, and even more preferably 6 μF or less.
[0024]
In each of the above-mentioned inventions, an integrated circuit to which a capacitor and a required function are provided can be installed for each igniter of each gas generator, and it is preferable that a discharge waveform conversion circuit is further included.
[0025]
In each of the above inventions, it is possible to have a structure in which an integrated circuit (and a discharge waveform conversion circuit if necessary) is provided on one side of the substrate and a capacitor (and a discharge waveform conversion circuit if necessary) is provided on the other side. Although the heat generating portion can be provided on either surface, it is desirable to provide the heat generating portion on the same surface side as the integrated circuit because the circuit can be easily formed (soldering operation). Further, when providing the discharge waveform conversion circuit, it is desirable to provide it in the integrated circuit from the viewpoint of simplifying the entire system.
[0026]
In each of the above inventions, the board is fitted through the header that forms the ignition agent holding space together with the cup member that holds the ignition agent, the capacitor and the integrated circuit are located below the header, and the heat generating part is located above the header It can be made the structure which protrudes in contact with the ignition agent.
[0027]
When the heat generating part is provided on the header, the heat generating wire is attached on the header by welding; the metal foil is attached to an insulating substrate made of aluminum, glass, epoxy resin, phenol resin, polyimide, etc. having an oxide film. Then, a method of forming by etching; a method of forming by depositing a conductive material on a masked insulating substrate; a method of printing a conductive material on the insulating substrate, and the like are applied.
[0028]
Thus, by providing the integrated circuit and the capacitor separately on both sides of the substrate, it is possible to make it more compact than the case where it is provided on one side. In addition, since the integrated circuit and the capacitor do not come into contact with the igniting agent by providing the igniting agent above the header and the substrate below the header, contamination of the capacitor and the integrated circuit by the igniting agent is prevented. There is no risk of malfunction.
[0029]
In each of the above inventions, an integrated circuit and a capacitor (and a discharge waveform conversion circuit if necessary) can be provided on one side of the substrate, and the heat generating part may be provided on either side, It is desirable to be on the same side as the integrated circuit and the capacitor. This discharge waveform conversion circuit has a function of converting a discharge waveform represented by the following formula (I) into a triangular wave or a trapezoidal wave.
[0030]
In each of the above inventions, the portion excluding the heat generating portion of the substrate is sealed with a glass fiber-containing thermoplastic resin, a thermosetting resin such as epoxy resin, or an organic or inorganic insulating material such as glass, and the heat generating portion is ignited. When a substrate having such a structure is used, a header for supporting a pin serving as an intermediate member for supplying and transmitting current and necessary information to an integrated circuit and a capacitor is used. A structure in which a substrate exists above can be used.
[0031]
In such a structure, the capacitor and the integrated circuit are protected, and the capacitor and the integrated circuit are not in contact with the igniting agent, so that the capacitor and the integrated circuit are prevented from being contaminated by the igniting agent.
[0032]
In each of the above-described inventions, the integrated circuit, the heat generating portion, the connection portion between the capacitor and the bus line, and the heat generating portion of the igniter can be made of a conductor pattern formed on the substrate by etching. At this time, as shown in FIGS. 8 and 9, the conductor pattern forming the connection portion between the integrated circuit and the heat generating portion, the capacitor, and the bus line can have a total of six routes, two each. As the etching, wet etching, dry etching (plasma etching, sputter etching, reactive ion etching), photo etching, or the like can be applied.
[0033]
When such a conductor pattern is used, since the connection portion by soldering is reduced compared to the case where the integrated circuit, the heat generating portion and the capacitor are all connected by a conductor and the connection portion is soldered, the resistance value And the possibility of malfunction due to poor connection is reduced. Furthermore, by providing such a conductor pattern, wiring becomes easy, and manufacture becomes easy compared with the case where a bridge wire is provided as a heat generating part.
[0034]
In the first to third solving means, as an integrated circuit in which information for expressing a required function is recorded, (i) a function of detecting an abnormality of a heat generating part of an igniter in a gas generator, (ii) a plurality of (Iii) A function in which information for expressing one or more functions selected from a function for detecting a malfunction of a capacitor or two or more functions is recorded can be used. iv) It is preferable that a circuit for preventing the igniter from malfunctioning due to noise generated outside the igniter is provided in the igniter.
[0035]
The integrated circuit is provided with a basic function for operating an appropriate gas generator for occupant protection in response to a signal from the ECU according to the situation when the vehicle collides. In addition to the above, by adding the various functions described above, it is suitable for quality inspection of products at the time of shipment, improvement of workability at the time of assembly, improvement of safety at the time of practical use (during vehicle operation), etc. Become.
[0036]
(i) Function to detect abnormality of the heat generating part of the igniter in the gas generator
As one of the requirements for the gas generator to operate normally, a good contact state between the heat generating part of the igniter and the igniting agent is required (the heat generating part and the igniting agent are in a pressure contact state), for example, When there is a gap between the heat generating part and the igniting agent, it may be considered that the igniting agent does not ignite or an ignition delay occurs when the igniter is activated. Moreover, it is conceivable that the same problem occurs when the heat generating part is disconnected or is about to be disconnected. For this reason, if the information for detecting the malfunction is recorded in the integrated circuit, the defective product can be eliminated at the time of shipment of the product, and the abnormality is detected at the time of practical use (during driving of the vehicle). By doing so, it becomes possible to exchange quickly.
[0037]
The detection theory of abnormalities in the heat generation part (thermal transient test; ACMunger published in p. 461-478 of Progress of International Pyrotechnic Semina in July 1980) is as follows. When the contact state is good, the amount of heat generated by passing a constant current moves to the igniting agent, so the temperature of the heat generating part does not rise so much, while the contact state between the heat generating part and the igniting agent is poor. In this case, since the heat transfer is small, the temperature rise of the heat generating portion becomes higher than usual, so that the temperature change due to such a difference in the contact state is regarded as a resistance value change, and the temperature coefficient [r = r 0 (1 + αΔT)] is used to determine the temperature of the heat generating portion, and a failure is detected. More specifically, after measuring the resistance r when a weak current i that causes a temperature rise that does not ignite the igniting agent is passed, a current I that is 10 to 15 times the current i is passed. (The temperature of the heat generating part is about 50 to 100 ° C., but the igniting agent is not ignited at this level.) By measuring the resistance R and comparing I and i and R and r, the temperature change of the heat generating part The resistance change due to the above is obtained by the voltage change, and such measurement information is recorded in the integrated circuit.
[0038]
(ii) Identification function for each gas generator
Various types of gas generators for airbags, such as for a driver seat, for a passenger seat, for a side (for side collision), for a curtain, etc. are practically used. For example, a side gas generator is used for a driver seat. Attach a total of four, one for each passenger seat and two rear seats. For this reason, different information is recorded in each integrated circuit of the side gas generator for each of the driver's seat, the passenger seat, and the two rear seats. If recorded at the time or before assembly, the igniters and gas generators have the same appearance, so if the same gas generator with different information recorded or the pre-assembly igniters have the same appearance It is necessary to store and transport them separately so that they are not complicated. Further, if the driver's seat for the passenger seat is mistakenly attached to the vehicle, when the operation information of the driver's seat airbag is issued from the ECU, a malfunction occurs in which the passenger seat airbag is inflated. It will be.
[0039]
Therefore, after recording the information to express the identification function for each gas generator, after assembling the gas generator (when the difference in gas generator can be recognized in appearance), incorporate the gas generator into the module case. After that (when the difference in the appearance of the module case can be recognized) or after it is installed in the vehicle, the gas generator can be stored, transported, managed, etc. It is prevented from occurring.
[0040]
The information for developing the identification function for each of the plurality of gas generators is preferably recorded after the gas generator is assembled, more preferably after the gas generator is assembled in the module case, and after being attached to the vehicle. It is more preferable to record.
[0041]
(iii) Capacitor detection function
Information for realizing the function of detecting a defect of the capacitor includes information for measuring the pulse response or dielectric loss tangent, and information for confirming the mounting state (soldering state) of the capacitor on the substrate.
[0042]
After being mounted on the vehicle, the capacitor deteriorates over time due to repeated charging and discharging. In By recording information capable of confirming the troubles in the integrated circuit, it is possible to promptly replace by detecting an abnormality in practical use (during vehicle operation). Also, by recording information for confirming the soldering state, defective products can be eliminated at the time of product shipment.
[0043]
(iv) Circuit that prevents the igniter from malfunctioning due to noise generated outside the igniter (noise countermeasure circuit)
For example, a large current flows when the vehicle's cell motor starts, but if no noise countermeasure circuit is added, noise generated by this current (noise that causes unpleasant abnormal noise when listening to radio) is transmitted from the vehicle body. If the noise is transmitted in this manner, there is a high possibility that the igniter will malfunction. Therefore, as a noise countermeasure circuit (a circuit that prevents the igniter from malfunctioning), a circuit that prevents current from flowing from the vehicle side to the igniter side, for example, a diode, a varistor (non-linear resistance element, etc.) is attached. Thus, the malfunction of the igniter described above is prevented.
[0044]
(4) Fourth and fifth solving means
According to a thirty-third aspect of the present invention, as another means for solving the above-described problems, in the airbag system igniter according to the present invention, when the plurality of gas generators include two or more igniters, Provided is an igniter for an air bag system in which two or more igniters share one capacitor and an integrated circuit in which information for expressing a required function is recorded.
[0045]
In this way, in each of two or more igniters, one capacitor and an integrated circuit in which information for expressing a required function is recorded, and further, ignition powder ignition accumulated in the capacitors for each igniter provided as necessary. By sharing the discharge waveform conversion circuit that converts the signal waveform of the current for use, the entire system can be further reduced in weight. The discharge waveform conversion circuit may be incorporated in an integrated circuit.
[0046]
The invention according to claim 31 is the air bag system igniter according to the invention as another means for solving the above-mentioned problem, wherein two or more igniters are provided for each of the plurality of gas generators. Each igniter has a capacitor and an integrated circuit in which information for expressing the required function is recorded, and further includes two pins for supplying and transmitting current and required information from the bus line to two or more igniters. An igniter for an airbag system having the present invention is provided.
[0047]
In the air bag system igniter in the first to fifth solutions described above, in order to further charge the capacitor, the capacitor charging current is rectified by rectifying the current out of the current for charging the capacitor from the bus line and the required information. It is preferable that a circuit having a function of flowing through a capacitor (hereinafter referred to as “rectifier circuit”) is provided in the integrated circuit, and the rectifier circuit includes a voltage for charging the rectified capacitor and a voltage applied to the bus line. It is preferable that a function of amplifying at least one of them exists.
[0048]
(5) Sixth solution means
The invention according to claim 34 is an operation control method of an airbag system using the above-described igniter for an airbag system as another means for solving the above-described problem, and the current supply time from the capacitor to the heat generating portion is as follows: An airbag system that controls the time from the time when a current value corresponding to 5% of the maximum current value is reached to the time when the current value decreases to 5% of the maximum current value is within 500 μsec. An operation control method is provided. Here, the maximum current value in the current supply time is a current value sufficient to ignite the igniting agent.
[0049]
In the case of a conventional airbag system, the current for operating the igniter is about 2 msec at 1.2 A from a relatively large capacity power source (battery), that is, a relatively low current is passed for a long time. The current waveform (vertical axis is current value (A), horizontal axis is time (μsec)) is rectangular.
[0050]
However, in the above invention, since the current for operating the igniter is supplied from a capacitor having a relatively small capacity, the ignition agent is ignited more smoothly by flowing it at a relatively high current for a short time, and the ignition energy itself is reduced. It is desirable because it is possible. When discharge is started when the waveform of the ignition current at this time (current value (A) on the vertical axis and time (μsec) on the horizontal axis) is time t = 0, the following formula (I):
i (t) = (V 0 / R) × e -t / CR (I)
(Where v 0 Is the capacitor charging voltage (V), R is the circuit resistance (Ω), C is the capacitor capacity (μF), t is the time (μsec), and i is the current (A). ).
[0051]
In the case of the discharge waveform represented by the formula (I), the current value becomes larger than that of the conventional rectangular waveform, but the energization time is shortened, so that the ignition energy itself is greatly reduced.
[0052]
In the above invention, the time during which a stable current supply is maintained after reaching a desired current value is defined as t (μsec), and the supply of current for heating the heat generating portion is stopped from the waveform start time. The relationship between t and T (t / T) is in the range of 0 ≦ t / T <0.2 or 0.5 <t / T <1 where T is the time until T (μsec) Is preferred.
[0053]
In the case of 0 ≦ t / T <0.2, it is close to the discharge waveform (waveform close to a triangle) when the electricity stored in the capacitor is directly applied to the heat generating part, and in the case of 0.5 <t / T <1 Is close to a waveform (waveform close to a trapezoid) when the discharge waveform is converted through a discharge waveform conversion circuit or the like that converts the waveform of electricity stored in the capacitor into a signal waveform of a current for ignition agent ignition.
[0054]
The current supply time is as described above, but is preferably within 200 μsec, more preferably within 100 μsec. The current value at this time varies depending on the resistance value of the heat generating portion of the igniter, and is determined by the presence or absence of the discharge waveform conversion circuit, the configuration of the discharge waveform conversion circuit, the particle size of the ignition agent, the shape of the heat generating portion, and the like.
[0055]
(6) Seventh solution
The invention according to claim 37 is an operation control method of an airbag system using the above-described igniter for an airbag system as another means for solving the above problem, and supplies a current to the heat generating portion as an ignition pulse, Provided is an operation control method for an airbag system that supplies current so that the width of the ignition pulse is 20 to 500 μsec.
[0056]
In the case of a conventional airbag system, the current for operating the igniter is about 2 msec at 1.2 A from the power source (battery), that is, a relatively low current is passed for a long time. Pulse) [vertical axis is current value (A), horizontal axis is time (μsec)] is rectangular.
[0057]
Therefore, in the above invention, the current is supplied so that the current is relatively high and the time is short, that is, the width of the ignition pulse at that time is 20 to 500 μsec, preferably 30 to 200 μsec, more preferably 40 to 100 μsec. . As a result, since the amount of ignition energy required to operate each igniter can be reduced, the amount of ignition energy required for the entire igniter, that is, the entire airbag system can be reduced. For this reason, the capacity | capacitance of the capacitor | condenser for backup power supplies incorporated in ECU can be made small, Therefore ECU itself can also be made small.
[0058]
In the said invention, it is preferable from a viewpoint of reducing an electric current amount to supply an electric current so that the width | variety of an ignition pulse may be 40-100 microseconds.
[0059]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The igniter for an air bag system according to the present invention achieves weight reduction of the entire system by using a bus line, and achieves certainty of operation of the system by the above solution. Hereinafter, embodiments including the first to seventh solving means will be described. It should be noted that the order of the solution means and the order of the embodiments do not mean to coincide.
[0060]
(1) First embodiment
As shown in FIG. 1, the airbag system used in the igniter for an airbag system of the present invention uses
[0061]
The bus lines 10 and 11 and the gas generators in the required number of module cases (illustrated by black circles. A gas generator and an air bag are accommodated in the case) mounted in the vehicle are two. The individual gas generators are operatively connected by (or possibly more than three) conductors.
[0062]
In the airbag system shown in FIG. 1, as the gas generator in the module case shown by a black circle, those shown in FIGS. 2 and 3 can be used according to the number of igniters. FIG. 2 is a radial sectional view of one single type (igniter 21) igniter, and FIG. 3 is a radial sectional view of two dual types (igniters 31, 32) of igniter. FIG.
[0063]
In the single type, the
[0064]
In the dual type, the igniter 31 is provided with two (or three or more in some cases) pins 31a and 31b, and the
[0065]
In the gas generator shown in FIGS. 2 and 3, for example, the
[0066]
A heat generating part is provided on the glass header, filled with an igniting agent (for example, ZPP) so as to be in pressure contact with the heat generating part, and information for expressing a capacitor and a required function is recorded in the lower part. A substrate provided with an integrated circuit is provided. The integrated circuit, the heat generating portion, and the capacitor are each connected by two conductors, and the integrated circuit is further connected to the
[0067]
In the integrated circuit, information is recorded so that at least a command from the ECU is received at the time of a vehicle collision and a necessary airbag can be inflated. Records information for expressing one or more functions selected from a function for detecting an abnormality in a heat generating part of an igniter in a generator, a function for identifying a plurality of gas generators, and a function for detecting a malfunction of a capacitor. Can be kept.
[0068]
The substrate on which the capacitor and the integrated circuit in the
[0069]
A capacitor and an integrated circuit are installed on the board, and if necessary, a discharge waveform conversion circuit (shown in broken lines as a “waveform converter”) can be installed, and the discharge waveform conversion circuit itself is incorporated into the integrated circuit. You can also. The charging current to the capacitor is passed through the rectifier circuit.
[0070]
The integrated circuit and the capacitor on the substrate are connected to the
[0071]
A varistor (nonlinear resistance element) is arranged between the circuits connecting the MCU and the heat generating part as noise prevention means. The Therefore, the igniter does not malfunction due to noise generated outside the igniter.
[0072]
The heat generating part is in contact with the igniting agent and generates heat by supplying current only from the capacitor to ignite the igniting agent.
[0073]
Next, the operation of the air bag system igniter and the air bag system operation control method of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0074]
When the vehicle is in a normal driving state, via the bus line, from the ECU to the gas generator (integrated circuit installed in the igniter), disconnection detection information, resistance value change detection information of the heat generation part, and capacitor malfunction Detection information and detection information on whether there is an igniter including the identification function necessary for gas generator operation (in order to properly operate the necessary gas generators such as the driver's seat and front passenger seat at the time of collision) The detection information on whether or not igniters having the same identification function are correctly arranged, and whether or not the igniters having the same identification function are duplicated are sent, and it is detected whether or not there is any abnormality. The And when there is an abnormality, it is possible to replace parts early by notifying with a warning lamp or the like that operates in cooperation with the airbag system, so that safety can be ensured. In addition, the capacitor of each igniter is charged from the power source.
[0075]
When a vehicle equipped with an igniter for an airbag system collides, information from the impact detection sensor is sent to the ECU, and the information from the ECU passes through the
[0076]
In response to this information, the time required for the required current from the capacitor to reach a predetermined time (from when the current value corresponding to 5% of the maximum current value is reached to when the current value decreases to 5% of the maximum current value). , Within 500 μsec), the heat generating part generates heat and ignites and burns the ignition agent. At this time, the current waveform is a discharge waveform represented by the formula (I) when the discharge is started at time t = 0. By this ignition combustion of the ignition charge, the transfer charge in FIG. 2 and FIG. 3 and further the gas generating agent are ignited and burned to generate gas, which is discharged from the gas discharge port, and is housed in the module case together with the gas generator. Inflate the airbag.
[0077]
(2) Second embodiment
The air bag system igniter according to the present embodiment is characterized by the structure, installation state, and the like of the substrate on which the integrated circuit and the like are installed.
[0078]
First, the substrate structure will be described. As shown in FIG. 5, the substrate is provided with a capacitor, an integrated circuit in which information for expressing a required function is recorded, and a heat generating portion, and these can be installed on one surface or both surfaces of the substrate.
[0079]
As shown in FIG. 7, an integrated circuit and a heat generating portion are provided on one surface side of the substrate, and a capacitor is provided on the other surface side. In this structure, the capacitor and the integrated circuit are connected by two conductors through two holes, and the integrated circuit and the heat generating part are connected by two conductors. The integrated circuit is also connected to the
[0080]
As shown in FIG. 8, an integrated circuit, a heat generating part, and a capacitor can be installed on one side of the substrate. The integrated circuit, the capacitor, and the heat generating part are connected by two conductors, respectively. The bus lines 10 and 11 are also connected through conductors, igniter pins, and the like.
[0081]
As shown in FIG. 9, the integrated circuit and the connecting portion between the integrated circuit and the heat generating portion, the capacitor and the bus line, and the heat generating portion shown in FIGS. 7 and 8 are formed by a conductor pattern formed on the substrate by etching. Can do. By using such a conductor pattern by etching, the connection work between the elements is facilitated.
[0082]
As shown in FIG. 10, it is preferable to cover and seal the portion excluding the heat generating portion with an insulating material such as an epoxy resin because the sealing resin acts as a protective film for the integrated circuit and the capacitor. Although the substrate shown in FIG. 7 is used in FIG. 10, the substrate shown in FIG. 9 can also be used, and the substrate is provided in a standing state on a glass header.
[0083]
Next, the installation state of the substrate will be described with reference to FIG. The substrate used in FIG. 11 is the same as that shown in FIG. 10. In the drawing, the igniting agent covering the heat generating portion is deleted, and the insulating material sealing portion is partially cut away.
[0084]
As shown in FIG. 11, the igniter 21 (with a form different from that of FIG. 4) uses the substrate shown in FIG. 10, so the substrate is provided in a standing state on the header, excluding the heat generating part. The part is covered with an insulating material such as epoxy resin, and the heat generating part is in contact with the ignition agent. The contact surface between the bottom surface of the substrate and the head is fixed with an adhesive.
[0085]
In this way, by suspending the substrate on the header, the space capacity for installing the substrate can be reduced as compared with the case where the substrate is laid flat, so that the igniter itself can be downsized. Further, since the integrated circuit and the capacitor in the substrate excluding the heat generating portion are not in contact with the ignition agent, contamination or the like is prevented.
[0086]
In the
[0087]
Also in the embodiment shown in FIG. 4, the integrated circuit, the capacitor, and the
[0088]
In this manner, by suspending the substrate under the header, the space capacity for installing the substrate can be reduced as compared with the case where the substrate is placed flat, so that the igniter itself can be downsized. Since the substrate and the igniting agent are not in contact with each other, contamination of the integrated circuit and the capacitor is prevented.
[0089]
The air bag system igniter of the second embodiment operates in the same manner as the air bag system igniter of the first embodiment.
[0090]
(3) Third to fifth embodiments
As shown in FIG. 5, the circuit board is provided with an integrated circuit in which information for expressing a function of detecting an abnormality of the heat generating part of the capacitor and the igniter is recorded, and the heat generating part of the igniter. Examples of the information include disconnection of the heat generating portion or poor contact between the heat generating portion and the ignition agent.
[0091]
By recording the above information on the integrated circuit, it is possible to quickly detect abnormalities such as disconnection or poor contact between the heat generating part and the igniting agent, so system replacement and occupant safety can be achieved by early replacement of parts. Can be increased.
[0092]
As shown in FIG. 5, the substrate is provided with a capacitor, an integrated circuit for recording information for realizing the identification function for each of the plurality of gas generators, and a heat generating portion of the igniter. It is desirable to record the information that causes the above identification function to be recorded after the gas generator is assembled, after the gas generator is assembled in the module case, or after being attached to the vehicle.
[0093]
By recording the identification function information on the integrated circuit in this way, management of product storage, transportation, etc. is facilitated, and malfunctions such as inflating an airbag different from the command from the ECU during practical use are prevented. Therefore, the reliability of the system and the safety of the passenger can be improved.
[0094]
As shown in FIG. 5, the substrate is provided with a capacitor, an integrated circuit in which information for expressing a function of detecting a defect of the capacitor is recorded, and a heat generating portion of the igniter. Examples of the information include information for measuring a pulse response or a dielectric loss tangent.
[0095]
By recording the above information on the integrated circuit, it is possible to quickly detect the malfunction of the capacitor. Therefore, the reliability of the system and the safety of the occupant can be improved by early replacement of parts.
[0096]
In the above third to fifth embodiments, the current required for the expression of each recorded information is supplied to the power source (vehicle battery) via the
[0097]
(4) Sixth embodiment
FIG. 12 shows a gas generator having two igniters, in which two heat generating parts are one capacitor, an integrated circuit in which information for expressing a required function is recorded, and a discharge waveform conversion provided as necessary Share the circuit.
[0098]
When the gas generator has two
[0099]
The
[0100]
The air bag system igniter of the sixth embodiment also operates in the same manner as the air bag system igniter of the first embodiment, except that the air bag system igniter operates in accordance with the above-described three command contents.
[0101]
(5) Seventh embodiment
The operation control method of the airbag system incorporating the igniter for an airbag system of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0102]
When the vehicle is in a normal running state, a weak current for detecting disconnection of the heat generating portion is sent from the MCU to the igniter of the gas generator, and it is detected whether there is any abnormality. And when there is an abnormality, it is possible to replace parts early by notifying with a warning lamp or the like that operates in cooperation with the airbag system, so that safety can be ensured. In addition, a current component is supplied for charging the capacitor together with required information from the bus line.
[0103]
When a vehicle equipped with an airbag system collides, information from the impact detection sensor is sent into the ECU, and further, an integrated circuit in the igniter develops a required function in response to the information sent from the ECU.
[0104]
As shown in FIG. 5 (or FIG. 12), the integrated circuit cuts off the current when the igniter is not required to operate. The A switch circuit (transistor) is provided for starting the supply of current when the igniter is activated. When the switch circuit is open, the current accumulated in the capacitor is not passed through the heat generating part.
[0105]
By sending a control pulse instructing opening / closing of the switch circuit from the MCU, the switch circuit is opened / closed. The control pulse transmission instruction to the pulse generator is sent from the MCU upon receiving a command from the impact detection sensor.
[0106]
For example, if a current pulse with a waveform width of 100 μsec is applied from the MCU, the switch circuit closes the switch for 100 μsec and flows the current from the capacitor as a pulse with a width of 100 μsec to the heat generating part of the igniter. That is, this switch circuit works to close the switch while a current (control pulse) is flowing through the circuit, like when a thyristor, MOS-FET, or bipolar transistor is used as the switch circuit. In this way, by applying a pulse having a predetermined time width (20 to 500 μsec) to the heat generating part of the igniter, the heat generating part is heated by the required ignition energy, and the ignition powder is ignited and burned.
[0107]
By the ignition and combustion of the ignition agent, the transfer agent in the gas generator of FIGS. 2 and 3 and further the gas generating agent are ignited and burned to generate gas, which is discharged from the gas discharge port, and the gas generator The airbag housed together is inflated.
[0108]
By using such an integrated circuit for an air bag system, the amount of current (ignition energy amount) required for normal operation of each igniter is reduced, so that the amount of current (ignition required for normal operation of the entire igniter) Energy amount) is also reduced, the capacity (ie, weight) of the capacitor for the backup power supply can be reduced, and the ECU itself can be reduced. For this reason, the weight of the whole airbag system can be reduced.
[0109]
An igniter for an airbag system according to the present invention includes an airbag inflator for a driver's seat, an airbag inflator for a passenger seat, an inflator for a side airbag, an inflator for a curtain, an inflator for a knee bolster, an inflator for an inflatable seat belt, and a tubular It can be applied as an igniter for various inflators (gas generators) such as a system inflator and a pretensioner inflator.
[0110]
【The invention's effect】
According to the air bag system igniter of the present invention, by using the bus system, the weight of the entire air bag system can be significantly reduced, and the same operation performance as that of the prior art can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an image diagram of an airbag system to which an igniter for an airbag system of the present invention is applied.
FIG. 2 is a radial cross-sectional view of a gas generator (one igniter) incorporating the igniter for an airbag system of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view in the radial direction of a gas generator (two igniters) incorporating the igniter for an airbag system of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an igniter for an airbag system according to the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram of an igniter for an airbag system according to the present invention.
6 is a pulse waveform diagram of the bus voltage, digital output, and filling voltage shown in FIG.
7 is a plan view of both surfaces of a substrate (each element is disposed on both sides) installed in the air bag system igniter of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a front view of a board (each element is arranged on one side) installed in the air bag system igniter of the present invention.
FIG. 9 is a front view of another embodiment of a substrate (each element is arranged on one side) installed in the air bag system igniter of the present invention.
FIG. 10 is a front view of the substrate installed in the air bag system igniter of the present invention sealed with an insulating material.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of another embodiment of an igniter for an airbag system according to the present invention.
FIG. 12 is a conceptual diagram of another embodiment of an igniter for an airbag system according to the present invention.
FIG. 13 is an image diagram of a conventional airbag system.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view of an igniter used in a conventional airbag system.
[Explanation of symbols]
10, 11 Bus line
Claims (31)
エアバッグシステムが、電子制御ユニットを通過し、電流及び所要情報を供給・伝達する複数本の環状ワイヤからなるバス回線が設けられ、前記バス回線から所要部位において分岐した複数本の導体により、複数のモジュールケースに収容された個々のガス発生器が作動可能に接続されたものであり、
ガス発生器に1又は2以上組み込まれた点火器が、発熱部と、発熱部に接する点火薬を備えた電気式の点火器で、点火器とバス回線が複数本の導体により接続され、点火器内にコンデンサ及び所要機能を発現するための情報が記録された集積回路が設置され、更に点火器ごとにコンデンサに蓄積された点火薬着火用の電流の信号波形を変換する放電波形変換回路を含んでおり、1又は2以上の点火器に対する点火薬着火用の電流の供給が点火器内のコンデンサ経由で行われ、
コンデンサから供給される電流の波形が、時間t=0のときに放電を開始した場合、次式(I):i(t)=(V0/R)×e-t/CR (I)
(式中、v0はコンデンサ充電電圧(V)、Rは回路抵抗(Ω)、Cはコンデンサ容量(μF)、tは時間(μ秒)、iは電流(A)を示す。)
で表される放電波形である、エアバッグシステム用点火器。Used in an airbag system having an electronic control unit connected to a power source and an impact detection sensor, and a plurality of module cases connected to the electronic control unit and containing a plurality of gas generators and airbags. One or more igniters incorporated in the plurality of gas generators,
The airbag system is provided with a bus line composed of a plurality of annular wires that pass through the electronic control unit and supply and transmit current and required information, and a plurality of conductors branch from the bus line at a required portion. Individual gas generators housed in the module case are operatively connected,
One or more igniters incorporated in the gas generator are electric igniters with a heat generating part and an igniting agent in contact with the heat generating part, and the igniter and the bus line are connected by a plurality of conductors. A discharge waveform conversion circuit for converting a signal waveform of a current for igniting ignition ignition stored in the capacitor for each igniter is installed in an integrated circuit in which information for expressing a capacitor and a required function is installed. comprise and, supply of electric current for ignition ignition for one or more igniters are performed via the capacitor in the igniter,
When discharge starts when the waveform of the current supplied from the capacitor is time t = 0, the following equation (I): i (t) = (V 0 / R) × e −t / CR (I)
(Where, v 0 is a capacitor charging voltage (V), R is a circuit resistance (Ω), C is a capacitor capacity (μF), t is a time (μsec), and i is a current (A).)
An igniter for an air bag system having a discharge waveform represented by
エアバッグシステムが、電子制御ユニットを通過し、電流及び所要情報を供給・伝達する複数本の環状ワイヤからなるバス回線が設けられ、前記バス回線から所要部位において分岐した複数本の導体により、複数のモジュールケースに収容された個々のガス発生器が作動可能に接続されたものであり、
ガス発生器に1又は2以上組み込まれた点火器が、発熱部と、発熱部に接する点火薬を備えた電気式の点火器で、点火器とバス回線が複数本の導体により接続されており、
点火器ごとに、基板の一面側に発熱部と所要機能を発現するための情報が記録された集積回路が設けられ、他面側にコンデンサが設けられており、かつ前記基板が垂設されており、更に点火器ごとにコンデンサに蓄積された点火薬着火用の電流の信号波形を変換する放電波形変換回路が同一基板上に設置されており、
前記基板中の少なくともコンデンサ及び集積回路と点火薬が接触しておらず、点火器に対する点火薬着火用の電流の供給が、点火器内のコンデンサ経由で行われるエアバッグシステム用点火器。Used in an airbag system having an electronic control unit connected to a power source and an impact detection sensor, and a plurality of module cases connected to the electronic control unit and containing a plurality of gas generators and airbags. One or more igniters incorporated in the plurality of gas generators,
The airbag system is provided with a bus line composed of a plurality of annular wires that pass through the electronic control unit and supply and transmit current and required information, and a plurality of conductors branch from the bus line at a required portion. Individual gas generators housed in the module case are operatively connected,
One or more igniters incorporated in the gas generator are electric igniters equipped with a heat generating part and an igniting agent in contact with the heat generating part, and the igniter and the bus line are connected by a plurality of conductors. ,
For each igniter, an integrated circuit in which information for expressing a heat generating part and required functions is recorded is provided on one side of the substrate, a capacitor is provided on the other side, and the substrate is suspended. In addition, a discharge waveform conversion circuit for converting the signal waveform of the current for ignition agent ignition accumulated in the capacitor for each igniter is installed on the same substrate,
An igniter for an air bag system, wherein at least a capacitor and an integrated circuit in the substrate are not in contact with an igniting agent, and a current for igniting agent ignition is supplied to the igniter via a capacitor in the igniter.
エアバッグシステムが、電子制御ユニットを通過し、電流及び所要情報を供給・伝達する複数本の環状ワイヤからなるバス回線が設けられ、前記バス回線から所要部位において分岐した複数本の導体により、複数のモジュールケースに収容された個々のガス発生器が作動可能に接続されたものであり、
ガス発生器に1又は2以上組み込まれた点火器が、発熱部と、発熱部に接する点火薬を備えた電気式の点火器で、点火器とバス回線が複数本の導体により接続されており、
点火器ごとに、同一基板上に設置されたコンデンサ及び所要機能を発現するための情報が記録された集積回路を有し、かつ前記基板が垂設されており、更に点火器ごとにコンデンサに蓄積された点火薬着火用の電流の信号波形を変換する放電波形変換回路が同一基板上に設置されており、
更に基板と点火薬との間が、基板と発熱部との間の電流の供給・伝達をする導電部材を支持するためのヘッダで上下に仕切られ、基板がヘッダの下方に設けられ、発熱部がヘッダの上方に設けられており、
1又は2以上の点火器に対する点火薬着火用の電流の供給が、点火器内のコンデンサ経由で行われるエアバッグシステム用点火器。Used in an airbag system having an electronic control unit connected to a power source and an impact detection sensor, and a plurality of module cases connected to the electronic control unit and containing a plurality of gas generators and airbags. One or more igniters incorporated in the plurality of gas generators,
The airbag system is provided with a bus line composed of a plurality of annular wires that pass through the electronic control unit and supply and transmit current and required information, and a plurality of conductors branch from the bus line at a required portion. Individual gas generators housed in the module case are operatively connected,
One or more igniters incorporated in the gas generator are electric igniters equipped with a heat generating part and an igniting agent in contact with the heat generating part, and the igniter and the bus line are connected by a plurality of conductors. ,
Each igniter has a capacitor installed on the same substrate and an integrated circuit in which information for expressing the required function is recorded, and the substrate is vertically suspended, and further stored in the capacitor for each igniter A discharge waveform conversion circuit that converts the signal waveform of the ignited ignition current is installed on the same substrate,
Further, the substrate and the igniting agent are partitioned vertically by a header for supporting a conductive member that supplies and transmits current between the substrate and the heat generating portion, and the substrate is provided below the header, and the heat generating portion. Is provided above the header,
An igniter for an air bag system, in which an igniter ignition current is supplied to one or more igniters via a capacitor in the igniter.
i(t)=(V0/R)×e-t/CR (I)
(式中、v0はコンデンサ充電電圧(V)、Rは回路抵抗(Ω)、Cはコンデンサ容量(μF)、tは時間(μ秒)、iは電流(A)を示す。)
で表される放電波形である請求項27記載のエアバッグシステムの作動制御方法。When discharge starts when the waveform of the current supplied from the capacitor to the heat generating portion is time t = 0, the following formula (I):
i (t) = (V 0 / R) × e −t / CR (I)
(Where, v 0 is a capacitor charging voltage (V), R is a circuit resistance (Ω), C is a capacitor capacity (μF), t is a time (μsec), and i is a current (A).)
The operation control method for an airbag system according to claim 27 , wherein the discharge waveform is expressed by:
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