JP6764261B2 - ピストン付き点火器並びにパイロアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、火工品技術を利用してピストンを作動させるピストン付き点火器及びそれを用いたパイロアクチュエータに関する。特に、シートベルトプリテンショナー装置といった車両安全装置を作動させるために好適なパイロアクチュエータに関する。

自動車の衝突事故の際に、搭乗員や歩行者を保護する様々な車両安全装置が考案され、自動車に設置されている。例えばシートベルトプリテンショナー装置は、自動車の衝突時にシートベルトのたるみを巻き取り、搭乗者を確実に拘束する目的の安全装置である。また、衝突事故の際にボンネットを持ち上げるボンネットリフト装置は、歩行者の保護用装置としてボンネットフードに設置されている。これらの車両安全装置の多くには、火薬の燃焼圧力によりピンを押し出して安全装置を作動させるためにパイロアクチュエータが用いられている。
パイロアクチュエータとしては、例えば特許文献１には、点火器を組み付けた筒状ハウジング内部にピストンロッドを有するピストンが挿入されたパイロアクチュエータが開示されている。特許文献２には、点火器及びピストンを分割された筒状のケーシングで挟み込み、スリーブで一体化したパイロアクチュエータが記載されている。また、特許文献３には、点火器と薄膜隔壁部材で区画された燃焼室を備え、薄膜隔壁部材が移動してピストン部材を押し出すパイロアクチュエータが記載されている。

特開２００６−２５６３９６号公報 特開２００３−２４７５０９号公報 米国特許ＵＳ７,７３５,４０５Ｂ２

車両安全装置用のパイロアクチュエータは火薬の燃焼圧力を用いる装置であるため、生じた圧力を効率よくピストンへ作用させる構造とすることが求められる。また小型軽量化に関する構造的な改善が求められている。
本発明は上記課題を解決するべくなされたものであり、点火器の燃焼圧力を効率よくピストンへ作用させることができ、小型軽量化が達成されるピストン付き点火器パイロアクチュエータを提供することを課題とする。

本発明は、ピストンと点火器を組み付けて一体化したピストン付き点火器とすることで、点火器の燃焼圧力を直接ピストンへ伝達させることができ、圧力エネルギーを効率よく利用できると共に、燃焼室の小容量化並びに部品点数の削減を達成できて、パイロアクチュエータの小型軽量化を達成できるとの発想に至り、本発明を完成させた。本願は以下の発明［１］〜［８］を要旨とする。

［１］ 抵抗素子（３）と点火薬（４）を含む点火部（５）と、前記抵抗素子（３）と接続した一対の導電用端子ピン（６）を電気的に絶縁して保持する塞栓（７）を備える点火器（２）と、柱状で一方の端部がスリーブ（１０）で区画された凹部（９）を備えるピストン（８）を備え、前記凹部（９）に前記点火部（５）が内在して、前記凹部（９）のスリーブ（１０）で形成される開口部が前記塞栓（７）で封止されて燃焼室（１１）が区画される、ピストン付き点火器（１）。
本発明は、点火器（２）とピストン（８）の組立体であって、前記ピストン（８）の凹部（９）に点火薬（４）が収容されて燃焼室（１１）を形成していることを特徴とする。通常、点火器（２）は、点火薬（４）が収容されたカップ体が備えられて燃焼室（１１）を区画しているが、本発明はカップ体がなく、凹部（９）を有するピストン（８）がカップ体の機能を備えて燃焼室（１１）を区画して設置され、更にピストン（８）機能と兼用の部材とすることを特徴とする。
本発明は、点火部（５）とピストン（８）が直接当接する配置となることから、燃焼圧力を直接ピストン（８）へ伝達することができ効率よくピストン（８）を駆動させることができる。更に、燃焼室（１１）の小容量化が出来ると共に、通常用いている点火薬（４）の装填用のカップ体を削減することができ、小型軽量化並びに低コスト化を達成することができる。

［２］ 前記スリーブ（１０）の開口端部にピストン係止部（１２）を有し、前記塞栓（７）の前記凹部（９）の封止部位に塞栓係止部（１３）を有し、前記ピストン係止部（１２）と前記塞栓係止部（１３）が係合した前記［１］に記載のピストン付き点火器（１）。
［３］ 前記ピストン係止部（１２）が環状凸部（１２ａ）であり、前記塞栓係止部（１３）が環状溝部（１３ａ）であり、前記環状凸部（１２ａ）と前記環状溝部（１３ａ）が係合した前記［２］に記載のピストン付き点火器（１）。
本発明は、点火器（２）とピストン（８）を係合して一体化する構造であることが好ましい。点火器（２）とピストン（８）を係合して固定することにより、これらの部材の位置決めが容易となる。また、環状凸部（１２ａ）と環状溝部（１３ａ）といった凹凸形状による係合構造の場合、簡便なスナップインの操作により組み立てることができると共に、作動時は少ない抵抗で点火器（２）とピストン（８）の係止が脱離されることから有利である。

［４］ 前記抵抗素子（３）に一次点火薬（４ａ）が接触して配置され、前記凹部（９）に二次点火薬（４ｂ）が充填されている前記［１］〜［３］の何れか一項に記載のピストン付き点火器（１）。
本発明は、点火薬（４）の確実な着火を促すために、抵抗素子（３）に付着させた着火性に優れた一次点火薬（４ａ）と、燃焼圧力エネルギーを確保するための二次点火薬（４ｂ）を具備させた態様であることが好ましい。

本発明は、前記発明［１］〜［４］に記載のピストン付き点火器（１）を用いたパイロアクチュエータ（１４）も含まれる。
［５］ 前記［１］〜［４］の何れか一項に記載のピストン付き点火器（１）と、両端が開口したケース（１５）を有するパイロアクチュエータ（１４）であって、前記ケース（１５）の筒内部にピストン（８）が収容され、前記ケース（１５）の一端開口部を閉塞するように前記塞栓（７）が設置されたパイロアクチュエータ（１４）。
［６］ 前記ピストン（８）の外周径が、前記ケース（１５）の内径と略同一径である前記［５］に記載のパイロアクチュエータ（１４）。
本発明は、ピストン（８）が移動するための導路を形成するケース（１５）と、前記発明［１］〜［４］に記載のピストン付き点火器（１）を組み付けることで、点火器（２）の燃焼圧力でピストン（８）を駆動するパイロアクチュエータ（１４）を提供することができる。通常のパイロアクチュエータは、点火器とピストンが別部材で構成されるため、ピストンを固定するための特別な構造や機構を要する。しかしながら、本発明は点火器（２）にピストン（８）が固定されているため、パイロアクチュエータを構成するケース（１５）は簡易な筒状構造であって良い。このため、ケース（１５）や、これを含めたパイロアクチュエータ（１４）の小型軽量化を達成できる。

［７］ 前記ピストン（８）がケース（１５）のもう一方の開口部から突出したピストンロッド（８ｂ）を有し、前記ケース（１５）の外壁部に亘り被覆し、前記ケース（１５）のもう一方の開口部側が縮径するように被覆した樹脂ハウジング（１６）を有し、前記樹脂ハウジング（１６）が前記ピストンロッド（８ｂ）の突出部の周面の一部を覆っている前記［５］又は［６］に記載のパイロアクチュエータ（１４）。
前記［１］〜［４］の何れか一項に記載のピストン付き点火器（１）とケース（１５）を組み付け、更に樹脂モールドにより外套部を形成した樹脂ハウジング（１６）とすることが好ましい。すなわち、外套部を樹脂ハウジング（１６）とすることで、車両安全装置（モジュール）への組み付け加工性に優れたパイロアクチュエータ（１４）を提供することができる。更に、樹脂ハウジング（１６）で、ピストンロッド（８ｂ）の突出部周面を覆うことにより、パイロアクチュエータ（１４）の燃焼室（１１）を含む樹脂ハウジング（１６）内部の気密性を確保することができる。

［８］ 前記［５］〜［７］の何れか一項に記載のパイロアクチュエータ（１４）を用いたシートベルトプリテンショナー装置。
本発明のパイロアクチュエータ（１４）は、簡易な構造で軽量化が図れると共に、成型性容易な樹脂ハウジング（１６）を採用した場合はモジュール組付け性に優れる。樹脂ハウジング（１６）は、前記モジュール側と一体成型することにより、部品点数の削減と組付け容易性を達成することができる。
本発明のパイロアクチュエータ（１４）は、シートベルトプリテンショナー装置の起動装置に適用することが好ましい。特に、プリテンショナー装置の拘束力調整機構（セレクタブルフォースミッター）のための起動装置に用いることが好ましい。

本発明によれば、点火器（２）の点火部（５）とピストン（８）が直接当接する配置とすることから、燃焼圧力を効率よくピストンへ伝達できるピストン付き点火器（１）を提供することができる。前記ピストン付き点火器（１）は、燃焼室（１１）の小容量化及び部品点数の削減ができ、小型軽量で低コストである。したがって、これを用いたパイロアクチュエータ（１４）も小型軽量で低コストである。

本発明の第１の実施の形態におけるピストン付き点火器（１）の模式断面図である。 本発明の第２の実施の形態におけるパイロアクチュエータ（１４ａ）の模式断面図である。 本発明の第３の実施の形態におけるパイロアクチュエータ（１４ｂ）の模式断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係るピストン付き点火器（１ａ）の第１実施形態を示す断面図である。
図１に示す第１の実施形態におけるピストン付き点火器（１ａ）は、抵抗素子（３）と点火薬（４）を含む点火部（５）と、前記抵抗素子（３）と接続した一対の導電用端子ピン（６）を電気的に絶縁して保持する塞栓（７）を備える点火器（２）と、柱状で一方の端部がスリーブ（１０）で区画された凹部（９）を備えるピストン（８）を備え、前記凹部（９）に前記点火部（５）が内在して、前記凹部（９）のスリーブ（１０）で形成される開口部が前記塞栓（７）で係止されることにより燃焼室（１１）が区画される、ピストン付き点火器（１ａ）である。

点火器（２）は、電気信号により抵抗素子（３）へ通電させて抵抗熱を発生させて、点火薬（４）を燃焼させて圧力エネルギーを発生させる装置である。点火器（２）は、抵抗素子（３）とその周囲に配される点火薬（４）を含む点火部（５）と、前記抵抗素子（３）と電気的に接続された一対の導電用端子ピン（６）と、この端子ピンを絶縁して保持する塞栓（７）で構成されている。

点火器（２）は、車両の衝突を検知した際には、導電用端子ピン（６）を介して抵抗素子（３）に所定量の電流が流れる。これにより抵抗素子（３）がジュール熱を発生し、点火薬（４）を着火させる装置である。
抵抗素子（３）は、通電により抵抗熱を発生する抵抗性導電材料が用いられ、一般にニクロム線やプラチナおよびタングステンを含む合金製の抵抗線等が用いられる。
抵抗素子（３）に電流が流れてから点火器（２）が作動するまでの時間は、抵抗素子（３）にニクロム線を利用した場合には、一般に２ミリ秒以下である。

図１に示す点火薬（４）は、抵抗素子（３）に接触する態様の一次点火薬（４ａ）とその周囲に装填される二次点火薬（４ｂ）が用いられている。抵抗素子（３）のジュール熱を点火薬（４）に効率よく伝熱させるためには、抵抗素子（３）に点火薬（４）を付着させて固化させた態様であることが好ましい。このような態様は、一次点火薬（４ａ）として着火感度が高い薬剤を用い、二次点火薬（４ｂ）としてガス化率が高く燃焼効率が良い薬剤を採用することができることから、有利な態様である。

一次点火薬（４ａ）としては、金属粉末及び酸化剤とバインダー剤を含有する火工品組成物が用いられる。金属粉末としては、好ましくはジルコニウム、水素化ジルコニウム、アルミニウム、マグネシウム、マグナリウム、チタン、水素化チタン、鉄、タングステン、ボロン等が挙げられ、より好ましくはジルコニウムが用いられる。酸化剤としては、硝酸塩、塩基性硝酸塩、金属酸化物、金属水酸化物、塩基性炭酸塩よりなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有し、具体的には塩基性硝酸亜鉛、塩基性硝酸コバルト、塩基性硝酸銅、酸化銅、硝酸銅、水酸化銅、塩基性炭酸銅を挙げることができる。バインダー剤として、例えば、ニトロセルロース、カルボキシメチルセルロース、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、バイトンゴム、GAP(Glysidyl Azide Polymer)、ポリ酢酸ビニル、シリコーン系バインダー等が挙げられる。

一次点火薬（４ａ）を用いた点火器（２）を製造する場合は、例えば、まず一次点火薬（４ａ）組成物をスラリー状にし、抵抗素子（３）へ前記スラリーを所定回数ディッピングし、乾燥、固化させる操作により製造することができる。
一次点火薬（４ａ）組成物のスラリー調製には溶剤を用いることが好ましく、溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル等の酢酸エステル溶剤又はアセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン等のケトン溶剤を用いることができる。その使用量は、ディッピングに好適なスラリー状になるように適宜選択すればよいが、一次点火薬（４ａ）組成物１００質量部に対して、通常５０〜１５０質量部、好ましくは８０〜１２０質量部である。

二次点火薬（４ｂ）は、一次点火薬（４ａ）が着火して燃焼することによって生じた熱粒子によって着火し、燃焼ガスや熱を発生させて圧力エネルギーを生成させるものである。二次点火薬（４ｂ）は、一般に燃料と酸化剤と任意の添加剤を含む成形体として形成される。
燃料としては、例えばトリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体、金属水素化物、金属粉末等を含み、好ましくはこれらの２種以上を組み合わせて用いられる。具体的には、ニトログアニジン、硝酸グアニジン、シアノグアニジン、５−アミノテトラゾール、水素化ジルコニウム、水素化チタン、ジルコニウム粉末、タングステン粉末、モリブデン粉末などが好適に用いられる。
酸化剤としては、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニウムの硝酸塩、塩基性硝酸塩、金属酸化物、金属水酸化物、塩基性炭酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩が挙げられる。具体的には塩基性硝酸亜鉛、塩基性硝酸コバルト、塩基性硝酸銅、酸化銅、硝酸銅、水酸化銅、塩基性炭酸銅、過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、塩素酸塩カリウム、塩素酸ナトリウムが挙げられる。
任意の添加剤としては、バインダー剤やスラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。これらは、点火薬（４）として通常用いられる添加剤を用いて良い。
二次点火薬（４ｂ）は、燃料、酸化剤及び任意の添加剤を混合してこれを成形して調製される。成形体としては、粉末状体、顆粒状体、粒状体等で用いられる。二次点火薬（４ｂ）成分が均一に混合された顆粒状体の成形体で用いることが好ましい。
二次点火薬（４ｂ）は、後述するピストン（８）を押し出すことで、車両安全装置を駆動させるために必要な圧力エネルギーが得られる必要量が装填される。その装填量は所要の圧力エネルギーに応じて適宜設定されるものである。

点火器（２）における塞栓（７）は、導電用端子ピン（６）を絶縁して保持する略円柱形状の部材である。図１に示される塞栓（７）は、柱状側面の中央部が拡径された段付き円柱形状であり、前記抵抗素子（３）側の第一筒状端部と、その反対側であって、導電用端子ピン（６）のコネクタ端子側が突出している第二筒状端部を有している。
塞栓（７）は絶縁性であって成型容易な樹脂である事が好ましく、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン６（ＰＡ６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、フッ素樹脂等に代表される熱可塑性樹脂を用いて任意の形状で成型されることが好ましい。これら樹脂を原材料として選択する場合には、成形後において塞栓（７）の機械的強度を確保するために、ガラス繊維（補強材）等のフィラーを含有する樹脂材料で形成しても良い。
なお図１に示される塞栓（７）は、抵抗素子（３）接続方向の導電性端子ピン（６）が突出している前記第一筒状端部の側壁面に、後述するピストン（８）を係止するための塞栓係止部（１３）に相当する環状溝部（１３ａ）を具備している。

前記点火器（２）の抵抗素子（３）及び点火薬（４）を含む点火部（５）を配する面に当接して、円柱状のピストン（８）が配置されている。ピストン（８）は柱状の一方の端部がスリーブ（１０）で区画された穴形状の凹部（９）を備えており、凹部（９）の開口端面は点火器（２）に当接されており、前記点火部（５）を収容している。そして、前記スリーブ（１０）が前記塞栓（７）の第一筒状端部面に当接して封止して配され、スリーブ（１０）を含む凹部（９）と塞栓（７）にて封止して区画された空間により、前記点火薬（４）が燃焼して圧力エネルギーを生じさせるための燃焼室（１１）が形成されている。
前記凹部（９）は前記点火部（５）を収容するのに十分な容量であって、且つ十分な燃焼圧力エネルギーが得られる十分量の点火薬（４）が装填できる容量である。その凹部（９）容量は、パイロアクチュエータ（１４ａ）のモジュール駆動のための要求性能に応じて任意に設定される。
本発明の特徴として、通常の点火器（２）で用いられている点火薬（４）を装填するためのカップ部材が無いことが挙げられる。すなわち、凹部（９）が形成された前記ピストン（８）が、点火薬装填用のカップ部材を兼用していることを特徴とする。ピストン（８）は、点火部（５）と直接に当接する配置であることから点火薬（４）の燃焼圧力エネルギーを直接受けることができ、圧力損失を抑え、効率よくピストン駆動させることができることから有利である。また、通常の点火薬装填用カップ体より大容量の点火薬（４）を装填することもできるようになるため、多様なアクチュエータ駆動に使用することができる。

ピストン（８）は成型性に優れた樹脂材料で形成されることが好ましく、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン６（ＰＡ６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、フッ素樹脂等の樹脂である事が好ましい。機械的強度を向上させるためにガラス繊維を補強材として含有する樹脂材料で形成することがより好ましい。

ピストン（８）は、スリーブ（１０）開口端面の、前記ピストン（８）の第一筒状端部当接面にピストン係止部（１２）である環状凸部（１２ａ）が形成されている。前記環状筒状部（１２ａ）は、前記塞栓係止部（１３）である環状溝部（１３ａ）と当接する配置であり、これらが係合して、前記点火器（２）と前記ピストン（８）が固定されている。
前記環状凸部（１２ａ）は、前記環状溝部（１３ａ）と係合して係止できる配置関係であれば良く、好ましくは前記点火器（２）と前記ピストン（８）がスナップイン方式により係止して組み立てられるのに適した係止関係になるように調整して設計されることが好ましい。

また、長尺柱状のピストン（８）のスリーブ（１０）位置に相当する外周部は、段部を有して軸中心側に縮径した形状となっている。すなわち、スリーブ（１０）部分の外周径はピストン（８）の外周径より縮径している。このような構造とすることで、スリーブ（１０）部分の可撓性が得られ、スナップインによる係合組付け操作が容易になる。それと共に、点火薬（４）が着火して燃焼室（１１）内に圧力エネルギーが充分量生成した際に、スリーブ（１０）部分の可撓域が確保され、ピストン係止部（１２）及び塞栓係止部（１３）の係合状態を脱離することによりピストン（８）が開放されて可動状態に至らしめることができる。なお、このスリーブ（１０）の縮径構造は、本発明における必須構成ではなく、係止構造部分が燃焼圧力エネルギーにより脱離若しくは破断される態様にすることで、ピストン（８）の固定を開放状態に到達させる態様であっても良い。

前記ピストン（８）の前記凹部（９）が配置される反対側の他端には、ピストン（８）と一体に形成される延在した柱状形状のピストンロッド（８ｂ）を備えている。前記ピストンロッド（８ｂ）は、ピストン（８）から軸方向に延長した筒状体であり、ピストン（８）の外周径と同程度であるか、又はそれより小さい外周径である。ピストンロッド（８ｂ）の先端部は、点火器（２）が起動して、前記ピストン（８）が軸方向に延伸する状態に移動した際に突出する作用部材である。すなわち前記ピストン付き点火器（１ａ）は、前記点火器（２）の燃焼圧力エネルギーにより前記ピストンロッド（８ｂ）を押し出すことで、目的とする車両安全装置等のモジュールを駆動させる装置として用いることができる。

次に図１に係るピストン付き点火器（１ａ）の動作について説明する。
自動車に搭載している事故センサーから点火器（２）へ電気信号が送られると、点火部（５）の抵抗素子（３）が通電により発熱して点火薬（４）が発火する。これに伴い発生する燃焼圧力エネルギーによりピストン係止部（１２）及び塞栓係止部（１３）の係合構造が脱離若しくは破断されてピストン（８）が開放され、これが軸方向へ移動してピストンロッド（８ｂ）が突出する動作がなされる。ピストンロッド（８ｂ）は押し出されることにより、目的とする車両安全装置等のモジュールを駆動させる作用部位となる。

図１で示されるピストン付き点火器（１ａ）は、ピストン係止部（１２）が環状凸部（１２ａ）であり、塞栓係止部（１３）が環状溝部（１３ａ）でこれらが係合する形状を示しているが、その逆の係合関係であっても良い。すなわち、ピストン係止部（１２）が環状溝部（１３ｂ）であり、塞栓係止部（１３）が環状凸部（１２ｂ）でこれらが係合する形状であっても良い。好ましくは前記点火器（２）と前記ピストン（８）が、スナップイン方式により係止して組み立てられるのに適した係止関係になるように調整して設計されることが好ましい。なお、前記ピストン係止部（１２）と塞栓係止部（１３）は、接着剤やシール材を介して係合していても良い。

また図１で示されるピストン付き点火器（１ａ）は、導電用端子ピン（６）を絶縁性樹脂による塞栓で固定した点火器（２）であるが、本発明はこの態様に限定されるわけではなく、各導電用端子ピンをガラス材料又は樹脂材料による絶縁性のシール部材を介した円筒状の金属製保持部材を用い、これを熱可塑性樹脂等による樹脂モールドした形状の塞栓である点火器を用いても良い。このような点火器を用いた場合、抵抗素子と導電用端子ピンは直接接続されていても良く、前記金属製保持部材を介して接続していても良い。
この場合、ピストンの凹部は前記金属製保持部材により係止されている態様であっても良く、樹脂モールドにより封止されている態様であっても良い。なお、ピストンと点火器を係合して固定する場合、点火器側に配置される塞栓係止部は、前記金属製保持部材に形成されていても良く、前記樹脂モールド部位に形成されていても良い。前記塞栓係止部は、環状溝部形状であっても良く、逆に環状凸部形状であっても良い。当然ながら、前記塞栓係止部に当接するピストン係止部は、それに係合するべく対応する凹凸関係の係止部を有していることになる。

図１に示されるピストン付き点火器（１）は、以下の製造工程により製造することができる。
（工程１） 抵抗素子（３）で導通された一対の導電用端子ピン（６ａ）を絶縁して保持する塞栓（７）を有し、一次点火薬（４ａ）が前記抵抗素子（３）を覆うように付着した点火部（５）を有する点火器（２）を用意する工程。
（工程２） スリーブ（１０）で区画される凹部（９）を有するピストン（８）に対し、前記凹部（９）に二次点火薬（４ｂ）を装填する工程。
（工程３） 二次点火薬（４ｂ）が装填された前記凹部（９）へ、一次点火薬（４ａ）が付着した前記点火部（５）を挿入する工程。
（工程４） 点火器（２）の塞栓（７）の塞栓係止部（１３）とピストン（８）のピストン係止部（１２）を係合してピストン付き点火器（１）を組み立てる工程。
本発明のピストン付き点火器（１）は、ピストン（８）部と点火器（２）部をスナップイン工程により係合して組み立てることにより容易に製造することができる。すなわち、点火器（２）における点火薬（４）の設置とピストン（８）の組付けが、前記スナップインの一工程により達成できるため、製造工程が簡便で短く極めて有利である。

次に本発明のパイロアクチュエータ（１４）について説明する。
本発明は、前記のピストン付き点火器（１）を用いたパイロアクチュエータ（１４）も包含する。すなわち、前記ピストン付き点火器（１）を、両端が開口したケース（１５）に収容し、前記点火器（２）の塞栓（７）にてケース（１５）の一端開口部を閉塞するように設置することでパイロアクチュエータ（１４）を提供することができる。この際、ピストン付き点火器（１）が作動時に、前記ケース（１５）の開口端からピストン（８）又はピストンロッド（８ｂ）の端部が突出するように配されることが必要である。すなわち、当前記パイロアクチュエータ（１４）は、前記点火器（２）作動時にピストン（８）又はピストンロッド（８ｂ）が突出して、車両安全装置等のモジュール機構を作動させるための起動装置である。
本発明のパイロアクチュエータ（１４ａ）は、ピストン（８）と点火器（２）が既に組み合わされた部材を用いることから、ケース（１５）を用いて点火器（２）を固定するのみで良く、外郭部を形成するためのハウジング形状が簡略化でき、部品点数の削減、製造工程の簡略化を達成することができる。
以下に、本発明に係るパイロアクチュエータ（１４）について、図にて具体例を示して説明する。

＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態である、ピストン付き点火器（１ａ）組立体を用いたパイロアクチュエータ（１４ａ）を示す断面図である。
図２に示すパイロアクチュエータ（１４ａ）は、両端が開口した筒状のケース（１５）及び樹脂ハウジング（１６）からなる筒状のハウジングを備え、前記図１で示したピストン付き点火器（１ａ）を内在するパイロアクチュエータ（１４ａ）である。
前記パイロアクチュエータ（１４ａ）は、点火器（２）の作動による燃焼圧力エネルギーにより、ピストン（８）がケース（１５）の軸方向に移動してピストンロッド（８ｂ）を押し出すことにより、目的とする車両安全装置等のモジュールを駆動させる装置である。

図２に係るパイロアクチュエータ（１４ａ）において、ピストン付き点火器（１ａ）は前述と同義である。

ケース（１５）は両端が開口した筒状の形状であり、一方の開口部が前記点火器（２）で閉塞されている。すなわち、前記ケース（１５）の開口部と前記点火器（２）の塞栓（７）とが当接している。そして前記ケース（１５）の筒状内部に、前記点火器（２）の点火部（５）、並びにピストン（８）が配置されている。
ケース（１５）は円筒形状が好ましいが、特に限定されず楕円型筒状、四角形筒状等の多角形筒状であっても良い。

前記筒状のケース（１５）は、アルミニウム、鉄、銅、鋼又はこれらの合金、並びに樹脂等の材質から選択された材料で、鍛造加工、プレス加工、絞り加工、モールド加工等により成形される。前記ケース（１５）は、燃焼室の耐熱性及び耐圧性を確保する目的から鉄やステンレス等の鉄系の金属材料からなる成形品を採用することが好ましい。また、前記ケース（１５）は、パイロアクチュエータの軽量化の目的から、比較的薄い厚さの筒状形状であることが好ましい。前記ケース（１５）の厚さは、後述する樹脂ハウジング（１６）を射出成型で形成する場合は、射出時の樹脂の圧力に耐える強度は確保されている厚さであることが好ましい。

ケース（１５）の内部には、筒状ケースの軸方向に移動可能なピストン（８）が配されている。ピストン（８）の外径はケース（１５）の内径と同程度であるか、僅かに小さい程度であり、ケース（１５）内部を軸方向に移動可能となっている。したがって、ピストン（８）の外周面がケース（１５）の内周面に接した状態で摺動するものでもよいし、ピストン（８）の外周面とケース（１５）の内周面の間に僅かに隙間が存在した状態で移動するものでもよい。ピストン（８）の円滑な移動のためにピストン（８）の外周面とケース（１５）の間に潤滑剤を介在させてもよい。当前記パイロアクチェータ（１４ａ）の使用目的からして、ピストン（８）は１度移動するだけであり、摺動しても問題はない。
なお、前記ピストン（８）はケース（１５）内壁と接する横断形状であり、前記ケース（１５）が円筒形状であれば、それに応じた円形の横断形状となることが好ましい。
なお、ピストン（８）のスリーブ（１０）位置に相当するピストン外周部は、段部を有して軸中心側に縮径した形状となっており、ケース（１５）とスリーブ（１０）外周部には隙間が形成されている。この隙間はスリーブ可撓域空間（２０）であり、点火薬（４）が着火して燃焼室（１１）内に燃焼圧力エネルギーが充分量生成した際に、スリーブ（１０）が前記圧力を受けて前記ケース（１５）側に可撓してピストン係止部（１２）及び塞栓係止部（１３）の係合状態の脱離によりピストン（８）が開放されて、可動状態に至らしめることができる。

図２で例示されるパイロアクチュエータ（１４ａ）は、ケース（１５）のもう一方の開口部が肩部（１７）を備えて縮径された縮径開口部（１８）を有している。そして、ピストンロッド（８ｂ）により前記縮径開口部（１８）が閉塞され、且つ突出している。前記ケース（１５）のもう一方の開口部が、前記のように縮径した形状となることでピストン（８）の可動域が区画される。
ピストンロッド（８ｂ）の外周径は、ピストン（８）の外径よりも小さく、ケース（１５）の縮径開口部（１８）の径と同程度であるか、それよりも僅かに小さい。よって、ピストンロッド（８ｂ）の外周面が縮径開口部（１８）に接した状態で摺動するものでもよいし、ピストンロッド（８ｂ）の外周面と縮径開口部（１８）の間に僅かな隙間が存在した状態で移動するものでもよい。この場合、ピストンロッド（８ｂ）の外周面と縮径開口部（１８）の間に潤滑剤を介在させてもよい。

本発明に係るパイロアクチュエータ（１４ａ）は、樹脂ハウジング（１６）で外套部を形成している。すなわち、前記点火器（２）の塞栓（７）と前記ケース（１５）の外壁部に亘り、前記樹脂ハウジング（１６）が被覆していると共に、前記ケース（１５）の前記ピストンロッド（８ｂ）突出部側開口部側を縮径するように被覆している。すなわち、本発明のパイロアクチュエータ（１４ａ）は、筒状のケース（１５）と樹脂ハウジング（１６）の２種類の部材による複合材により筒状ハウジングを形成している。この構造とすることにより、内部のピストンの摺動性と点火時の熱や圧力に対する耐強度性を保つことができる。
樹脂ハウジング（１６）は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン６（ＰＡ６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、フッ素樹脂等を用いることが好ましい。更に、これらの樹脂素材にガラス繊維等の補強材を含有するものからなる樹脂材料で形成することが好ましい。樹脂ハウジング（１６）の材料は、前記ピストンロッド（８ｂ）と同じ材質の材料を用いることが好ましい。

図２に示されるパイロアクチュエータ（１４ａ）は、ケース（１５）が肩部（１７）を備えて縮径された縮径開口部（１８）を有する形状であり、前記樹脂ハウジング（１６）は前記肩部（１７）及び縮径開口部（１８）を被覆するように縮径する形状で成型されている。前記ケース（１５）をこのような縮径開口部（１８）を備える形状とすることで、この外表部を含めて樹脂ハウジング（１６）で被覆することができ、更に内部のピストン（８）の摺動性と点火時の耐強度性を保つことができる。また、前記樹脂ハウジング（１６）を、前記ケース（１５）の筒状側面部及びもう一方の開口部を覆う部位を含めて射出成型法により一体で成型することができ、製造工程上の利点を有する。

更に、前記樹脂ハウジング（１６）は点火器（２）の塞栓（７）の導電用端子ピン（６）側に亘り被覆した形状である。このような形状とすることで、ピストン付き点火器（１ａ）を内在する筒状のケース（１５）を、樹脂ハウジング（１６）で一体化することができる。なお、前記樹脂ハウジングは、導電用端子ピン（６）と電気的に接続するためのコネクタを取り付けるためのコネクタ挿入孔（１９）を併せて成型している。前記コネクタ挿入孔（１９）はコネクタを係止するための係止溝を必要とするが、前記樹脂ハウジング（１６）は加工成型性に優れ、容易に製造することができる。
前記樹脂ハウジング（１６）を、ケース（１５）の縮径開口部（１８）から、点火器（２）の塞栓（７）並びにコネクタ挿入孔（１９）に亘り、射出成型により一体に成型することができる点で、製造工程上の利点を有すると共に、より一層の耐熱性及び耐圧性の向上を図っている。

図２で示されるパイロアクチュエータ（１４ａ）は、樹脂ハウジング（１６）とピストンロッド（８ｂ）の突出部の外周面と接触して被覆している接触部（２１）を有していることが好ましい。このような構造とすることにより、前記パイロアクチュエータ（１４ａ）において、吸湿により性能低下が懸念される点火薬（４）が装填された点火部（５）内部の気密性を確保することができる。
前記接触部（２１）は前記パイロアクチュエータ（１４ａ）の作動時にピストンロッド（８ｂ）の駆動を妨げない程度の接地である必要がある。例えば、樹脂ハウジング（１６）を射出成型する際に、樹脂ハウジング（１６）の樹脂とピストンロッド（８ｂ）の樹脂が互いに溶け合うことで固着させて気密性を保持した上、形成させても良い。このため、樹脂ハウジング（１６）とピストンロッド（８ｂ）は同じ材質の材料を用いた方が好ましい。また、フッ素ゴムや、スチレン系ゴム、オレフィン系ゴム等のＯリング部材等の適当なシール材を接触部（２１）に用いても良い。別の態様として、前記接触部（２１）に接着剤を塗布してシールする方法であっても良い。例えばシアノアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂、スチレン系ゴム又はオレフィン系ゴム等を原料として含む接着剤が好適に利用できる。
前記接触部（２１）を設けて、燃焼室（１１）を含むケース（１５）内部の気密性を確保することで、例えば、気密性の低い点火器（２）を適用することを可能とする点で有利な構造である。

＜第３実施形態＞
図３は、本発明の第３実施形態であるピストン付き点火器（１ｂ）を用いたパイロアクチュエータ（１４ｂ）を示す断面図である。図２に係るパイロアクチュエータ（１４ａ）とほぼ同一構造であるため、異なる部分のみ説明する。図２と同一番号は同一のものであることを意味する。

図３で示されるパイロアクチュエータ（１４ｂ）は、ピストン（８）のスリーブ（１０）相当部位に縮径部を設置していないピストン付き点火器（１ｂ）を用いている点で図２に係るパイロアクチュエータ（１４ａ）と相違する。その結果、両端が開口した筒状のケース（１５）形状であり、ピストン（８）のスリーブ（１０）位置に相当する外周部の外周径は前記ピストン（８）の外周径と同一であり、一方の開口部が前記点火器（２）で閉塞されており、ピストン（８）のスリーブ（１０）位置に相当する外周部と前記ケース（１５）の間には隙間空間が設定されておらず密接している。この隙間が無い構造とすることで、点火薬（４）が着火して燃焼室（１１）内に燃焼圧力エネルギーが充分量生成した際にスリーブ（１０）が前記圧力を受けてピストン係止部（１２）及び塞栓係止部（１３）の係合部を破壊し、脱離することによりピストン（８）が開放されて可動状態に至らしめることができる。

本発明のパイロアクチュエータ（１４）は、簡易な構造で圧力損失を抑えられると共に、ピストン（８）の摺動性と点火時の耐強度性を保ちつつ、且つ樹脂ハウジング（１６）と共に強固な形状を保つことができる。したがって、シートベルトプリテンショナー装置の起動装置に適用することができる。特に、プリテンショナー装置の拘束力調整機構（セレクタブルフォースミッター）のための起動装置に用いることが好ましい。

本発明のパイロアクチュエータ（１４）は、以下の製造工程により製造することができる。
（工程１）前述のピストン付き点火器（１）を用意し、ピストン（８）を内在した筒状のケース（１５）と点火器（２）を当接して、前記ケースの一方の開口部を閉塞したケース（１５）−ピストン付き点火器（１）を得る工程。
（工程２）ケース（１５）−ピストン付き点火器（１）をハウジング成型用型に入れ、溶融樹脂を注入して点火器（２）の塞栓部（７）とケース（１５）の外壁部に亘り被覆し、ケース（１５）のもう一方の開口部側が縮径するように被覆した樹脂ハウジング（１６）を射出成型により形成する工程。
すなわち、本発明のパイロアクチュエータ（１４）は、樹脂ハウジング（１６）を射出成型できることを利点とすることができ、加工成形上有利な製造方法を採用することができる。つまり射出成型法を用いることで、当前記パイロアクチュエータ（１４）は様々な形状に容易に成型することができることから、モジュール組付け性に優れる。また、前記樹脂ハウジング（１６）を前記モジュール側と一体成型することもでき、部品点数の削減と組付け容易性を達成することができる。

次に本発明に係るパイロアクチュエータ（１４）の動作について説明する。
自動車に搭載している事故センサーから点火器（２）へ電気信号が送られると、点火部（５）に内在する点火薬（４）が着火する。これに伴い発生する燃焼圧力エネルギーにより、点火器（２）とピストン（８）のスリーブ（１０）の封止が解放されてピストン（８）が軸方向へ移動しピストンロッド（８ｂ）が縮径開口部（１８）から突き出される。ピストンロッド（８ｂ）の移動は、ピストン（８）と、ケース（１５）の肩部（１７）が当接した状態で停止される。
このような動作過程において、高温高圧環境下に晒される点火器（２）とケース（１５）で区画される燃焼室（１１）を、樹脂ハウジング（１６）とケース（１５）からなる複合材とすることで、ケース（１５）はピストン（８）の摺動性と点火時の耐強度性を保ちつつ、且つ樹脂ハウジング（１６）と共に強固な形状を保つことができる。また、樹脂ハウジング（１６）を用いることで、当前記パイロアクチュエータ（１４）の軽量化を達成することができる。更に、樹脂ハウジング（１６）が前記点火器（２）の塞栓（７）、前記ケース（１５）、前記肩部（１７）及び前記縮径開口部（１８）に亘り被覆し、且つピストンロッド（８ｂ）の突出部周面の被覆を射出成型で覆うことで、各部材を一体化させることができ、特に、ピストンロッド（８ｂ）突出部周面と樹脂ハウジング（１６）、点火器（２）の胴部と樹脂ハウジング（１６）のそれぞれの樹脂界面が互いに溶け合うことで、簡易な構造で軽量化と点火部（５）内部の気密性が確保され、耐環境性能に優れたパイロアクチュエータ（１４）を提供することができる。

１ａ，１ｂ：ピストン付き点火器、２：点火器、３：抵抗素子、４ａ：一次点火薬、４ｂ：二次点火薬、５：点火部、６：導電用端子ピン、７：塞栓、８：ピストン、８ｂ：ピストンロッド、９：凹部、１０：スリーブ、１１：燃焼室、１２ａ：環状凸部、１３ａ：環状溝部、
１４ａ，１４ｂ：パイロアクチュエータ、１５：ケース、１６：樹脂ハウジング、１７：肩部、１８：縮径開口部、１９：コネクタ挿入孔、２０：スリーブ可撓域空間、２１：接触部

Claims (7)

1. 抵抗素子（３）と点火薬（４）を含む点火部（５）と、前記抵抗素子（３）と接続した一対の導電用端子ピン（６）を電気的に絶縁して保持する塞栓（７）を備える点火器（２）と、
   柱状で一方の端部がスリーブ（１０）で区画された凹部（９）を備えるピストン（８）を備え、
   前記凹部（９）に前記点火部（５）が内在して、前記ピストン（８）と前記点火部（５）とは直接当接し、前記凹部（９）のスリーブ（１０）で形成される開口部が前記塞栓（７）で封止されて燃焼室（１１）が区画され、
   前記スリーブ（１０）の開口端部にピストン係止部（１２）を有し、前記塞栓（７）の前記凹部（９）の封止部位に塞栓係止部（１３）を有し、前記ピストン係止部（１２）と前記塞栓係止部（１３）が係合したピストン付き点火器（１）。
2. 前記ピストン係止部（１２）が環状凸部（１２ａ）であり、前記塞栓係止部（１３）が環状溝部（１３ａ）であり、前記環状凸部（１２ａ）と前記環状溝部（１３ａ）が係合した請求項１に記載のピストン付き点火器（１）。
3. 前記抵抗素子（３）に一次点火薬（４ａ）が接触して配置され、前記凹部（９）に二次点火薬（４ｂ）が充填されている請求項１又は２に記載のピストン付き点火器（１）。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のピストン付き点火器（１）と、
   両端が開口したケース（１５）を有するパイロアクチュエータ（１４）であって、
   前記ケース（１５）の筒内部にピストン（８）が収容され、前記ケース（１５）の一端開口部を閉塞するように前記塞栓（７）が設置されたパイロアクチュエータ（１４）。
5. 前記ピストン（８）の外周径が、前記ケース（１５）の内径と略同一である請求項４に記載のパイロアクチュエータ（１４）。
6. 前記ピストン（８）が前記ケース（１５）のもう一方の開口部から突出したピストンロッド（８ｂ）を有し、
   前記ケース（１５）の外壁部に亘り被覆し、前記ケース（１５）の他方開口部側が縮径するように被覆した樹脂製ハウジング（１６）を有し、
   前記樹脂ハウジング（１６）が前記ピストンロッド（８ｂ）の突出部の周面の一部を覆っている請求項４又は５に記載のパイロアクチュエータ。
7. 請求項４〜６の何れか一項に記載のパイロアクチュエータ（１４）を用いたシートベルトプリテンショナー装置。

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