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【発明の名称】 起爆装置、エアバッグ装置及び火薬式シートベルトプリテンショナー
【発明者】 【氏名】柳 英治
【要約】 【課題】ノイズに強く、配線が容易であり、かつ小さなエネルギーで点火できて、診断も容易な起爆装置を提供する。

【解決手段】ガス発生指令装置１中のＣＰＵから、エアバッグ展開指令がパルス出力され、これによりＦＥＴ３が導通すると、レーザーダイオード２からレーザーパルスが発せられる。この光は、光コネクター４を介して光ファイバー５ａに入り、光コネクター６を介してガス発生装置７のイニシエーター８内に入射する。そして、ハーフミラー１１を透過してボールレンズＬ4により着火薬９の表面に集光される。照射されるレーザー光を受けて着火薬９が着火すると、それにより出力薬１０が爆発を起こす。出力薬１０が爆発すると、そのエネルギーは導爆線１２により伝達され、ガス発生剤１３からガスが放出されてエアバッグが展開する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 爆薬又は起爆剤を爆発させるイニシエーターと、起爆指令装置が発する光信号をイニシエーターに伝達する光ファイバーを有してなり、イニシエーターは光ファイバーを通して伝達された光信号をトリガーとして、爆薬又は起爆剤を爆発させるものであることを特徴とする起爆装置。
【請求項２】 請求項１に記載の起爆装置であって、起爆指令装置と光ファイバー間、及び光ファイバーとイニシエーター間の少なくとも一方が、光コネクターにより接続されていることを特徴とする起爆装置。
【請求項３】 請求項２に記載の起爆装置であって、前記光コネクターが防水型コネクターであることを特徴とする起爆装置。
【請求項４】 請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の起爆装置であって、起爆指令装置が発する光信号がイニシエーターに伝達されていることを診断する診断装置が設けられていることを特徴とする起爆装置。
【請求項５】 請求項４に記載の起爆装置であって、前記診断装置が、前記起爆指令装置より、起爆指令である光信号より弱い光を発光させ、前記起爆指令である光信号をイニシエーターに導く光ファイバー自体を使用して、前記弱い光をイニシエーターに導き、イニシエーター内で反射した光を前記光ファイバーを通して起爆指令装置内に導き、反射光の有無又は強弱を検出することにより診断を行うものであることを特徴とする起爆装置。
【請求項６】 請求項４に記載の起爆装置であって、前記診断装置が、前記起爆指令装置より、起爆指令である光信号より弱い光を発光させ、前記起爆指令である光信号をイニシエーターに導く光ファイバー自体を使用して、前記弱い光をイニシエーターに導き、イニシエーター内で反射した光を前記光ファイバーとは別の光ファイバーを通して起爆指令装置内に導き、反射光の有無を検出することにより診断を行うものであることを特徴とする起爆装置。
【請求項７】 請求項５又は請求項６に記載の起爆装置であって、起爆指令である光信号より弱い光を発光する光発生器が、起爆指令である光信号を発光する光発生器と同一であることを特徴とする起爆装置。
【請求項８】 請求項４に記載の起爆装置であって、前記診断装置が、起爆指令である光信号を発光する光発生器とは別の光発生器から発光する光信号を、前記起爆指令である光信号をガス発生装置に導く光ファイバーとは別の光ファイバーを使用してイニシエーターに導き、イニシエーター内で反射した光を前記別の光ファイバーを通してガス起爆指令装置内に導き、反射光の有無を検出することにより診断を行うものであることを特徴とする起爆装置。
【請求項９】 請求項８に記載の起爆装置であって、起爆指令時には、前記２つの光発生器を同時に発光させる機能を有するものであることを特徴とする起爆装置。
【請求項１０】 請求項４から請求項９のうちいずれか１項に記載の起爆装置であって、診断に使用される光を反射する反射体が、イニシエーター内の着火薬又は着火薬を収納する収納体であることを特徴とする起爆装置。
【請求項１１】 請求項４から請求項９のうちいずれか１項に記載の起爆装置であって、診断に使用される光を反射する特別の反射体が、イニシエーター内に設けられていることを特徴とする起爆装置装置。
【請求項１２】 請求項１から請求項１１のうちいずれか１項に記載の起爆装置を、エアバッグの展開用の起爆装置として用いていることを特徴とするエアバッグ装置。
【請求項１３】 請求項１から請求項１１のうちいずれか１項に記載の起爆装置を、起爆装置として用いることを特徴とする火薬式シートベルトプリテンショナー。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、爆薬又は起爆剤を爆発させるのに使用されるイニシエーター（雷管）、及び乗用車等の車両に搭載され、衝突等の緊急時にガス発生装置から発生したガスにより袋を膨らませ、乗員を保護するエアバッグ装置、及び車両に取り付けられたシートベルトを、衝突等の緊急自体発生時又はその発生が予測される場合に、急速に巻取り、乗員をシートに拘束する火薬式のシートベルトプリテンショナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両の衝突時や転倒時に乗員を保護するためのエアバッグ装置は、通常の場合、ガス発生器から発生するガスによって膨張する。ガス発生器の中には、ガス発生剤とイニシエーターとブースターが組み込まれている。イニシエーターには電熱線が付属しており、ガス発生指令装置からこの電熱線に電圧がかけられると、電熱線が発熱し、その熱によりイニシエーターが起爆する。爆発のエネルギーはブースターを伝わってガス発生器内部全体に広がり、ガス発生器からガスを発生させる。
【０００３】このような、エアバッグ装置におけるイニシエータを作動させるための電気回路の概要を図１１に示す。電源からの電流は、エネルギーリザーブコンデンサーＣ１を充電する。点火の際には大きな電流を必要とするので、バッテリーから供給される電流だけでは不十分なこともある。エネルギーリザーブコンデンサーＣ１は、この不足電流を補うものであり、あらかじめイニシエーターの点火のために必要な電荷を蓄えておく機能を有する。
【０００４】安全スイッチＳＷは、車両が走行中に障害物にぶつかる等、エアバッグを展開させる必要がある事態が検出されたときにオンとなるようになっている。例えば、所定値を越える加速度が検出されたときに、安全スイッチＳＷがオンとされる。安全スイッチＳＷがオフの場合は、高抵抗Ｒ３により、回路に流れる電流が、イニシエータを点火するために必要な電流より十分小さい電流となるように抑制されている。また、イニシエーターがノイズにより点火しないように、助手席側イニシエーターＲ１、運転席側イニシエーターＲ２には、ＥＭＩフィルターＦＩが取り付けられている。
【０００５】安全スイッチＳＷがオンとなった状態のとき、ＣＰＵからの出力により点火ＦＥＴであるＦＥＴ,ＤｒとＦＥＴ,Ｐａが同時にオンとなると、電源及びエネルギーリザーブコンデンサーＣ１からの電流が、安全スイッチＳＷを通り、運転席側では、ワイヤーハーネスｒ１→ケーブルリールｒ２→運転席側イニシエーターＲ２→ケーブルリールｒ３→ワイヤーハーネスｒ４→電流制限抵抗Ｒ５→ＦＥＴ,Ｐａ→アースの順に流れ、助手席側では、ワイヤーハーネスｒ５→助手席側イニシエーターＲ１→ワイヤーハーネスｒ６→電流制限抵抗Ｒ４→ＦＥＴ,Ｄｒ→アースの順に流れる。これにより運転席側イニシエーターＲ２、助手席側イニシエーターＲ１が発熱してイニシエーターの点火が行われる。
【０００６】ケーブルリールｒ２、ｒ３は、運転席側のエアバッグがハンドルに取り付けられるため、配線がハンドルの回転に伴って捩れるのを補償するためのものであり、この分が助手席側のエアバッグへの配線に比して余分な抵抗となる。
【０００７】これらの点火系統が正常に作動するかどうかをテストするためのテスト回路が設けられている。これは、安全スイッチＳＷがオフとなっている状態で、点火ＦＥＴ,Ｄｒ、ＦＥＴ,Ｐａをオンとし、高抵抗Ｒ３を通して、イニシエーターＲ１、Ｒ２が点火しない程度の微小電流を回路に流し、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ点等の電圧を調べることにより、回路の断線等の異常を検出するものである。
【０００８】以上、自動車のエアバッグ装置を例としてイニシエーターの作動を説明したが、このようなイニシエーターは、車両におけるシートベルトにおいて、衝突等の緊急事態の発生時、またはそれが予測される場合に、シートベルトを急速に巻取り、乗員をシートに拘束するシートベルトプリテンショナーとしても用いられている。このようなシートベルトプリテンショナーの例は、例えば、西独特許公開公報第４４４４７７５号公報に記載されている。
【０００９】また、このようなイニシエーターは、雷管、信管として、発破等において、爆薬や起爆剤（起爆薬、延時薬）を爆発させるトリガーとして広く使用されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のエアバッグ装置においては、イニシエーターを点火させるのに、電気エネルギーを利用していた。そのため、電気的なノイズでイニシエーターが誤作動する可能性があり、これを避けるため前述のようなＥＭＩフィルターを使用している。しかしながら、将来において主流になると思われるハイブリッドカーや電気自動車においては、インバーターにより電動機を高圧でスイッチング駆動するためノイズが大きくなり、これに伴って大きなＥＭＩフィルターが必要となるという問題点が予想される。
【００１１】また、今後必要とされるエアバッグの個数は増加していくものと予想されるが、その場合、各イニシエーターに略等しい電流を流す必要がある。このようなときに、前記のように一つの電源で全てのエアバッグのイニシエーターを点火させようとすると、各エアーバッグまでの配線の長さが異なるので、その分を調整抵抗により調整する必要がでてきて、調整が困難になるという問題点がある。図１１のように、エアバッグが２つしかない場合においても、運転席側と助手席側の電流バランスを取るために、電流制限抵抗Ｒ４を必要とする。
【００１２】さらに、ワイヤーハーネス抵抗ｒ１、ｒ４、ｒ５、ｒ６は、温度によって変化するために、イニシエーターの点火を確実にするためには、温度変化に伴う抵抗変化を見込んで、必要な電荷を蓄積しておく必要があり、エネルギーリザーブコンデンサーＣ１の容量を大きくすることにつながるという問題点もある。また、イニシエーターの抵抗が焼き切れても、火薬が燃える際のイオンガスによりイオン電流が流れるため、それを見込んだ電荷を蓄積しておく必要があり、この点も、エネルギーリザーブコンデンサーＣ１の容量を大きくすることにつながる。
【００１３】加えて、エアバッグの数が多くなった場合、診断時に、各ワイヤーハーネスの抵抗値と、測定点における電圧の微妙なバランスを考慮して診断を行わなければならず、診断が難しいという問題点もある。
【００１４】また、以上のようなシステムにおいては、配線の断線等の診断を、特別な診断回路によって行なっているために、エアバッグの個数や配置に応じてその都度診断システムを組む必要があるという問題点がある。よって、イニシエーター単独として診断機能を有するものであることが望ましい。
【００１５】このような事情は、火薬式シートベルトプリテンショナーについても同じである。また、以上の説明は、自動車用のイニシエーターについて行なってきたが、一般の土木、建築工事に使用される起爆装置にも、イニシエーター（雷管、信管）が完全に作動するかどうかを診断する機能が望まれる。すなわち、例えば、ビルの建て替え工事等において、爆薬によりビルを破壊する工法が開発されているが、この工法においては、所定位置に仕掛けられた爆薬が、適当なタイミングで確実に爆発しないと、整然とビルを破壊することができない。よって、あらかじめ、イニシエーターの作動を確認しておく必要がある。また、工事現場の近くに送電線等があり、電気的なノイズによりイニシエーターが誤動作する可能性があるという問題点もある。
【００１６】本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ノイズに強く、配線が容易であり、かつ小さなエネルギーで点火できて、診断も容易な起爆装置を提供すること、及びこのような起爆装置を使用したエアバック装置、シートベルトプリテンショナーを提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するための第１の手段は、爆薬又は起爆剤を爆発させるイニシエーターと、起爆指令装置が発する光信号をイニシエーターに伝達する光ファイバーを有してなり、イニシエーターは光ファイバーを通して伝達された光信号をトリガーとして、爆薬又は起爆剤を爆発させるものであることを特徴とする起爆装置（請求項１）である。
【００１８】本手段においては、起爆装置に、光信号をトリガーとして起爆するイニシエーター（光着火式スクイブ、光着火式雷管）を使用している。そして、起爆指令装置からトリガーとなる光を発光させ、この光を、光ファイバーを通してイニシエーターに導いている。そして、起爆剤（起爆薬、延時薬）は、この光エネルギーを受けて起爆する。
【００１９】本手段においては、発火のために電気エネルギーを使用していないので、大きな電気ノイズが発生する場合においても、その影響によりイニシエーターが誤作動することを防止できる。よって、車両用のエアバッグの起爆装置として用いるのに好適であり、また、ＥＭＩフィルターを必要としない。さらに、エアバッグの数が多くなっても、相互の間での信号の干渉がないので、調整が容易である。
【００２０】さらに、本手段においては、運転席のエアバッグ装置に展開指令を伝達する場合に、回転型の光コネクターを使用することによって、ハンドルの回転に伴って光ファイバーケーブルが捩れるのを防止することができる。よって、ワイヤーハーネスを使用した場合と異なり、ケーブルリールを必要としない。もちろん、従来のケーブルリールに光ファイバーを入れることもできる。
【００２１】前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、起爆指令装置と光ファイバー間、及び光ファイバーとイニシエーター間の少なくとも一方が、光コネクターにより接続されていることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００２２】本手段においては、光ファイバーとその入出力機器間の接続が光コネクターによって行われるので、接続が簡単で確実なものとなり、自動車のエアバッグ装置に使用した場合でも、運転途中で外れる等の事故が防止できる。
【００２３】前記課題を解決するための第３の手段は、前記第２の手段であって、前記光コネクターが防水型コネクターであることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００２４】本手段においては、光コネクターに水分が入り込み、コネクター内部で光ファイバー端面の光透過率が落ちるのを防止することができる。
【００２５】前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、起爆指令装置が発する光信号がイニシエーターに伝達されていることを診断する診断装置が設けられていることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２６】本手段においては、診断装置により診断を行うことで、光ファイバーの断線、接続点の接続不良、その他光の減衰等による起爆装置の作動不良を未然に防ぐことができる。
【００２７】前記課題を解決するための第５の手段は、前記第４の手段であって、前記診断装置が、前記起爆指令装置より、起爆指令である光信号より弱い光を発光させ、前記起爆指令である光信号をイニシエーターに導く光ファイバー自体を使用して、前記弱い光をイニシエーターに導き、イニシエーター内で反射した光を前記光ファイバーを通して起爆指令装置内に導き、反射光の有無又は強弱を検出することにより診断を行うものであることを特徴とするもの（請求項５）である。
【００２８】本手段においては、診断に使用する光ファイバーと実際にイニシエーターの点火に使用する光ファイバーを同一のものとしている。よって、実際の光ファイバーの接続不良、異常な光伝達率の低下等を確実に検出することができる。
【００２９】前記課題を解決するための第６の手段は、前記第４の手段であって、前記診断装置が、前記起爆指令装置より、起爆指令である光信号より弱い光を発光させ、前記起爆指令である光信号をイニシエーターに導く光ファイバー自体を使用して、前記弱い光をイニシエーターに導き、イニシエーター内で反射した光を前記光ファイバーとは別の光ファイバーを通して起爆指令装置内に導き、反射光の有無を検出することにより診断を行うものであることを特徴とするもの（請求項６）である。
【００３０】本手段においては、前記第５の手段とは異なり、イニシエーター内で反射した光を、起爆指令である光信号をイニシエーターに導く光ファイバー（第１の光ファイバー）とは異なる光ファイバー（第２の光ファイバー）を使用して起爆指令装置内に導いている。よって、前記第５の手段では、イニシエーター内で、出力する光と入力される反射光とを分離する装置が必要であるが、本手段においてはこのような装置を必要としないという特長がある。その分、光ファイバーが余分となり、反射光を導く光ファイバーのみが不良となった場合でも異常と検出されるので、異常を誤検出する恐れがある。しかし、点火用の光信号を導く経路が不良になっていることは見逃さずに検出できる。
【００３１】前記課題を解決するための第７の手段は、前記第５の手段又は第６の手段であって、起爆指令である光信号より弱い光を発光する光発生器が、起爆指令である光信号を発光する光発生器と同一であることを特徴とするもの（請求項７）である。
【００３２】本手段においては、起爆指令である光信号を発光する光発生器自体の光の強さを弱めて、診断用の光信号として使用する。光発生器の光の強さを弱めるには、例えば光発生器としてレーザーダイオードを使用し、レーザーダイオードに流す電流を小さくすればよく、また、別の方法として、診断時には光発生器の出力側にフィルターを挿入する等の手段によってもよい。本手段においては、光伝達経路の診断に併せて、光発生器の診断も行うことができる。
【００３３】前記課題を解決するための第８の手段は、前記第４の手段であって、前記診断装置が、起爆指令である光信号を発光する光発生器とは別の光発生器から発光する光信号を、前記起爆指令である光信号をガス発生装置に導く光ファイバーとは別の光ファイバーを使用してイニシエーターに導き、イニシエーター内で反射した光を前記別の光ファイバーを通してガス起爆指令装置内に導き、反射光の有無を検出することにより診断を行うものであることを特徴とするもの（請求項８）である。
【００３４】本手段においては、起爆指令である光信号をイニシエーターに導く光ファイバーとは別の光ファイバーを使用し、光発生器も起爆指令である光信号を発光する光発生器とは別の光発生器を使用して診断を行っている。よって、直接的な診断方法ではないが、両方の光ファイバーを同一の光ファーバーケーブル内に入れる等により両方の光の伝達経路を同じにしておき、コネクターも同一のコネクターを使用すれば、ある程度の診断が可能である。本手段においては、診断用の光発生器と起爆指令用の光発生器を別にしているので、診断用の光発生器の動作によりイニシエーターが点火されることを確実に防止することができる。
【００３５】前記課題を解決するための第９の手段は、前記第８の手段であって、起爆指令時には、前記２つの光発生器を同時に発光させる機能を有するものであることを特徴とするもの（請求項９）である。
【００３６】本手段においては、起爆指令時には、起爆指令用と診断用の光発生器を同時に発光させる。よって、その分強い光をイニシエーターに照射することができ、点火を確実にできる。
【００３７】前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第４の手段から第９の手段のいずれかであって、診断に使用される光を反射する反射体が、イニシエーター内の着火薬又は着火薬を収納する収納体であることを特徴とするもの（請求項１０）である。
【００３８】本手段においては、診断に使用される光を反射する反射体が、イニシエーター内の着火薬又は着火薬を収納する収納体であるので、特別な反射体をイニシエーター内に設ける必要がない。
【００３９】前記課題を解決するための第１１の手段は、前記第４の手段から第９の手段のいずれかであって、診断に使用される光を反射する特別の反射体が、イニシエーター内に設けられていることを特徴とするもの（請求項１１）である。
【００４０】前記第１０の手段を使用した場合に、イニシエーター内の着火薬又は着火薬を収納する収納体から十分な反射光が得られない場合は、本手段が有効である。本手段においては、診断に使用される光を反射する特別の反射体（ハーフミラーのように、一部の光を透過し、一部の光を透過するものを含む）が設けられているので、接続が正常な場合には、確実に反射光を受光することができる。なお、「特別な反射体」とは、着火薬の着火のためには不要である反射体を意味する。
【００４１】前記課題を解決するための第１２の手段は、前記第１の手段から第１１の手段のうちいずれかの起爆装置を、エアバッグの展開用の起爆装置として用いていることを特徴とするエアバッグ装置（請求項１２）である。
【００４２】前記第１の手段から第１１の手段が有する特長は、特に、エアバッグ用の起爆装置として用いるのに好適な特長である。よって、これらをエアバッグの展開用の起爆装置として用いることにより、それぞれの特長を十分に生かすことができる。
【００４３】前記課題を解決するための第１３の手段は、前記第１の手段から第１１の手段のうちいずれかの起爆装置を、起爆装置として用いることを特徴とする火薬式シートベルトプリテンショナー（請求項１３）である。
【００４４】前記第１の手段から第１１の手段が有する特長は、シートベルトプリテンショナー用の起爆装置として用いるのにも好適な特長である。よって、これらをシートベルトプリテンショナー用の起爆装置として用いることにより、それぞれの特長を十分に生かすことができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。これらの実施の形態は、いずれも本発明の起爆装置をエアバッグ装置に用いた例であり、ガス発生指令装置が起爆指令装置に相当する。図１は、本発明の実施の形態の第１の例であるエアバッグ装置の点火システムを示す概要図である。図１において、１はガス発生指令装置、２はレーザーダイオード、３はＦＥＴ、４は光コネクター、５は光ファイバーケーブル、５ａ、５ｂは光ファイバー、５ｃは光ファイバー被覆、６は光コネクター、７はガス発生装置、８はイニシエーター（スクイブ）、９は着火薬、１０は出力薬、１１はハーフミラー、１２はブースター、１３はガス発生剤、１４は全反射ミラー、１５はフォトダイオード、Ｌ1〜Ｌ7はボールレンズ、Ｒは電流制限抵抗である。
【００４６】ガス発生指令装置１中の図示しないＣＰＵから、エアバッグ展開指令が出力され、これによりＦＥＴ３のゲートをパルス駆動すると、ＦＥＴ３が導通してレーザーダイオード２からパルスレーザー光が発せられる。後に図５において説明するように、このとき、レーザーダイオード２に供給される電流は電流制限抵抗を介さずに供給されるので、このパルスレーザー光は、着火薬９を着火させるのに十分な強さとされている。この光は、光コネクター４を介して光ファイバーケーブル５の光ファイバー５ａに入り、光ファイバー５ａ中を伝播する。そして、光コネクター６を介してガス発生装置７のイニシエーター８内に入射する。イニシエーター８には、ハーフミラー１１が設けられ、約５％の光を反射し、約９５％の光を透過するようになっている。ハーフミラー１１を透過した光は、ボールレンズＬ4により着火薬９の表面に集光される。
【００４７】着火薬としては、レーザー光の照射により着火するZr／過塩素酸カリウム系のものが用いられている。この着火薬については、1995年５月11日〜12日に開催された火薬学会の論文「レーザー着火式スクイブの基礎研究：山田晋他」に詳しく述べられている。
【００４８】照射されるレーザー光を受けて着火薬９が着火すると、それにより出力薬１０が爆発を起こす。出力薬としては、周知のTiHa／過塩素酸カリウム系のものを使用することができる。出力薬１０が爆発すると、そのエネルギーはブースター１２により伝達され、ガス発生剤１３からガスが放出されてエアバッグが展開する。
【００４９】この着火システムの診断を行う場合には、後に図５で説明する回路で示すように、電流制限抵抗によりレーザーダイオード２に流れる電流を制限して、ＦＥＴ３がオンとなったときに、レーザーダイオード２から発生するパルスレーザー光の強度が、着火薬９を着火させないような強度となるようにしておき、ＦＥＴ３をオンとする。すると、このレーザー光は、着火のときと同じように、光コネクター４を介して光ファイバーケーブル５の光ファイバー５ａに入り、光ファイバー５ａ中を伝播する。そして、光コネクター６を介してガス発生装置７に入射する。
【００５０】ガス発生装置７に入ったレーザー光の一部は、ハーフミラー１１、全反射ミラー１４で反射され、光コネクター６、光ファイバー５ｂ、光コネクター４を通って着火指令装置に戻り、フォトダイオード１５で検出される。すなわち、診断状態において、ＥＦＴ３をオンとしたときに、フォトダイオード１５が光を検出すれば、着火システムは正常状態にあることが分かる。
【００５１】診断状態において、ＥＦＴ３をオンとしたときに、フォトダイオード１５が光を検出しなければ、ＦＥＴ３、レーザーダイオード２、光コネクター４、光ファイバーケーブル５、光コネクター６、イニシエーター８のハーフミラー１１、全反射ミラー１４、ボールレンズＬ1、Ｌ7、フォトダイオード１５のいずれかが不良となっていることが分かる。
【００５２】従って、点火指令時にレーザー光を発生させる装置、及びレーザー光が通過するルートのうち、ボールレンズＬ4を除く部位が正常であるかどうかをチェックすることができる。ボールレンズＬ4は、イニシエーター８の内部に組み込まれており、使用中に汚れたりすることがないので、以上の診断で実用上は十分な診断ができる。
【００５３】なお、図１に示す実施の形態において、ハーフミラー１１の姿勢を図１に示す姿勢から９０度回転した姿勢に変え、ガス発生装置に入った光が、ハーフミラー１１を通過して着火薬９を照射し、その反射光がハーフミラー１１で反射されて全反射ミラーに達するようにしてもよい。このようにすれば、診断時に、ボールレンズＬ4まで含めて診断を行なうことができる。
【００５４】図２は、本発明の実施の形態の第２の例であるエアバッグ装置の点火システムを示す概要図である。以下の図において、発明の実施の形態の欄における前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。図２において、２ａ、２ｂはレーザーダイオード、１６ａ、１６ｂはフレネルレンズ、１７はハーフミラー、１８は光コネクター抜け防止装置である。
【００５５】ガス発生指令を受けてレーザーダイオード２ａからレーザーパルスが発せられる。この光は、光コネクター４を介して光ファイバーケーブル５の光ファイバー５ａに入り、光ファイバー５ａ中を伝播する。そして、光コネクター６を介してガス発生装置７内のイニシエーター８に入射する。そして、イニシエーター８内のフレネルレンズ１６ａにより、着火薬９の表面に集光される。着火薬９にレーザー光が集光された後にエアバッグが展開する過程は、図１に示した実施の形態と同じである。
【００５６】本実施の形態においては、診断用のレーザーダイオード２ｂが、着火用のレーザーダイオード２ａとは別に設けられている。診断時にレーザーダイオード２ｂを発光させると、そのレーザー光はハーフミラー１７を通り、光コネクター４から、光ファイバーケーブル５の光ファイバー５ｂに入り、光ファイバー５ｂ中を伝播する。そして、光コネクター６を介してガス発生装置７のイニシエーター８内に入射する。
【００５７】イニシエーター８中に入射したレーザー光は、フレネルレンズ１６ｂにより、着火薬１６ｂの表面に集光される。フレネルレンズ１６ｂは偏心しており、着火用のレーザー光がフレネルレンズ１６ａにより集光される位置と同じ位置に、診断用のレーザー光がフレネルレンズ１６ｂで集光されるようになっている。
【００５８】着火薬９の表面で反射した光は、フレネルレンズ１６ｂで集められて平行光束とされ、光コネクター６、光ファイバー５ｂ、光コネクター４を通ってガス発生指令装置１に入射する。そして、ハーフミラー１７の表面で反射され、フォトダイオード１５で受光される。以上説明した往復パスに存在する要素が全て正常であれば、レーザーダイオード２ｂからレーザー光を発光したタイミングでフォトダイオード１５により反射光が検出される。逆に、これらのパスに何らかの異常があれば、レーザーダイオード２ｂからレーザー光を発光したタイミングでフォトダイオード１５により反射光が検出されないので、異常が発見できる。
【００５９】この実施の形態においては、着火用のレーザーダイオード２ａと診断用のレーザーダイオード２ｂが別になっており、かつそれぞれのレーザー光が通るパスも異なっているので、前記図１に示した実施の形態よりも診断の性能が劣る。しかしながら、光ファーバー５ａ、５ｂは同一の光ファイバー被覆５ｃで被覆されており、断線が発生すれば同時に断線する可能性が高い。また、光コネクター４、光コネクター６も着火用レーザー光と診断用レーザー光について同じものが使用されているので、接触不良が発生すれば同時に発生する可能性が高い。よって、このような実施の形態においても、ある程度の信頼性を持って光伝送経路の診断を行うことができる。
【００６０】この実施の形態においては、光コネクター抜け防止装置１８が設けられているので、光コネクター４、６が振動等で脱落するのを、確実に防止することができる。
【００６１】図３は、本発明の実施の形態の第３の例であるエアバッグ装置の点火システムを示す概要図である。前記第１の実施の形態、第２の実施の形態においては、光ファイバーを２本使用していたが、この実施の形態においては、光ファイバーを１本しか使用していない点が異なっている。
【００６２】ガス発生指令を受けてレーザーダイオード２からレーザーパルスが発せられる。この光は、ハーフミラー１７を通り抜け、光コネクター４を介して光ファイバーケーブル５の光ファイバー５ａに入り、光ファイバー５ａ中を伝播する。そして、光コネクター６を介してガス発生装置７内のイニシエーター８に入射する。そして、イニシエーター８内のボールレンズＬ4により、着火薬９の表面に集光される。着火薬９にレーザー光が集光された後にエアバッグが展開する過程は、図１に示した実施の形態と同じである。
【００６３】この着火システムの診断を行う場合には、後に説明する回路で示すように、レーザーダイオード２に流れる電流を制限して、レーザーダイオード２から発生するレーザー光の強度が、着火薬９を着火させないような強度となるようにしておき、レーザーダイオード２に電流を流す。すると、放出されるレーザー光は、着火のときと同じように、ハーフミラー１７、光コネクター４を介して光ファイバーケーブル５の光ファイバー５ａに入り、光ファイバー５ａ中を伝播する。そして、光コネクター６を介してガス発生装置７に入射する。
【００６４】ガス発生装置７に入ったレーザー光は、ボールレンズＬ4によって着火薬９の表面に集光されて反射される。反射光は、入射したレーザー光と逆の経路をたどり、着火指令装置に戻る。そして、その一部がハーフミラー１７の表面で反射されてフォトダイオード１５で検出される。すなわち、診断状態において、レーザーダイオード２をオンとしたときに、フォトダイオード１５が光を検出すれば、着火システムは正常状態にあることが分かる。
【００６５】診断状態において、レーザーダイオード２をオンとしたときに、フォトダイオード１５が光を検出しなければ、レーザーダイオード２、ハーフミラー１７、光コネクター４、光ファイバーケーブル５、光コネクター６、イニシエーター８のボールレンズＬ4、フォトダイオード１５のいずれかが不良となっていることが分かる。
【００６６】この実施の形態においては、第１の実施の形態、第２の実施の形態と異なり、点火のためのレーザー光の発光装置、レーザー光の伝達経路と、診断のためのレーザー光の発光装置、レーザー光の伝達経路が、ほとんど同じであるので、フォトダイオード１５が不良となっている場合を除いて、点火のための部品が不良となっていないのに不良と判断する誤判断の発生を防止することができる。さらに、部品の点数が少なくなり、構成が簡単となる。
【００６７】なお、図１に示した第１の実施の形態及び本実施の形態においては、診断時にレーザーダイオードの発光を弱めるために電流を制限しているが、診断時にレーザーダイオードからの光を減光する減光フィルターをレーザーダイオードからのレーザー光の通過経路に挿入することにより、伝達されるレーザー光を弱めてもよい。
【００６８】図４は、本発明の実施の形態の第４の例であるエアバッグ装置の点火システムを示す概要図である。図４において、１７ａ、１７ｂはハーフミラーである。この実施の形態は、点火のためのレーザーダイオード２ａと診断のためのレーザーダイオード２ｂを別にした点が図３に示した第３の実施の形態と異なるのみであるので、異なる点のみを説明する。
【００６９】点火の際は、レーザーダイオード２ａからレーザーパルスを発光させると、このレーザー光は、ハーフミラー１７ａを通過して、光コネクター４に伝達される。診断の際は、レーザーダイオード２ｂからレーザーパルスを発光させると、このレーザー光は、ハーフミラー１７ｂを透過し、ハーフミラー１７ａの表面で一部が反射されて光コネクター４に伝達される。反射光は、光コネクター４からハーフミラー１７ａに入射し、ハーフミラー１７ａ、ハーフミラー１７ｂの表面で一部が反射されてフォトダイオード１５で検出される。
【００７０】この実施の形態においても、レーザー光の伝達経路は、着火のときと診断のときでほとんど一緒であるので、レーザーダイオード２ｂ、ハーフミラー１７ｂ、フォトダイオード１５の不良の場合を除いて、着火のための部品が不良となっていないのに不良であると誤判断することがない。
【００７１】なお、本実施の形態及び図２に示した第２の実施の形態において、診断用のレーザーダイオード２ｂからのパルスレーザー光の強さは、着火薬を着火させない強さとすることは言うまでもない。また、これらの実施の形態のように、着火指令用のレーザーダイオード２ａと診断用のレーザーダイオード２ｂが異なる場合には、着火指令の際、これらのレーザーダイオードの両方をオンとしてレーザー光を放出させてもよい。このようにすることにより、着火指令に用いるレーザー光の強さをより強いものとすることができる。
【００７２】また、以上の実施の形態においては、光伝達経路にボールレンズを使用している。これらのボールレンズは光を集光したり、平行光に変えたりするために使用される。基本的には、レーザーダイオードから発せられる光をボールレンズにより平行光に変えてハーフミラーや光コネクターに導き、平行光を光ファイバー端面に集光させて光ファイバー内に導き、光ファイバーからの光を平行光に変え、平行光を着火薬やフォトダイオード表面に集光させる等の働きをしており、個々のボールレンズの役割は、以上の説明と各図より当業者に自明なものである。また、ボールレンズの代わりに他のマイクロレンズを使用することもできる。なお、光ファイバーの端面に面するボールレンズは、先球付光ファイバーのように、光ファイバーの端面に集光部が付属しているものを使用する場合には省略することができる。
【００７３】以上の実施の形態においては、ガス発生指令装置側とガス発生装置側の両方に光コネクターを使用しているが、どちらか一方のみを光コネクター接続とし、他方を破目殺しタイプとすることができる。これにより、接触不良となる可能性のある場所を減らすことができる。一般には、１個のガス発生指令装置に対して複数のガス発生装置が付属するので、ガス発生装置側を羽目殺しとし、ガス発生指令装置側を光コネクターとすることが好ましい。いずれの実施例においても、光ファイバーケーブルは極細いものとすることができるので、車内において配線を行うのが容易である。
【００７４】ガス発生指令装置に設けられるレーザーダイオードは、複数のガス発生装置に共通のものとし、レーザーダイオードからの光を分岐して各ガス発生装置に導いてもよい。もちろん、各々のガス発生装置に対して、別々のレーザーダイオードを用いるようにしてもよい。また、以上の実施の形態では、いずれも診断装置を有しているが、診断装置が必要でない場合は、これらを省略することができる。
【００７５】図５に、着火用のレーザーダイオードと診断用のレーザーダイオードを同一のものとした場合のレーザーダイオードを発光させるための回路図の１例を示す。図５においてＳＷは安全スイッチ、ＬＤ１は助手席用レーザーダイオード、ＬＤ２は運転席用レーザーダイオード、Ｒ３は電流制限抵抗、Ｃ１はエネルギーリザーブコンデンサーである。
【００７６】エネルギーリザーブコンデンサーＣ１には、複数のレーザーダイオードを同時に発光させるのに必要な電流を流すだけの電荷が蓄積されている。車両が障害物に衝突する等、エアバッグを展開させる必要性があることが検出されると、安全スイッチＳＷがオンとなる。この状態でＣＰＵから着火指令信号が出力され、スイッチング素子であるＦＥＴ１、ＦＥＴ２が導通すると、エネルギーリザーブコンデンサーＣ１と電源からの電流がダイオードＤ１、安全スイッチＳＷを通して各レーザーダイオードＬＤ１、ＬＤ２に流れ、レーザーダイオードから着火薬の着火に必要な強度を有するレーザー光が放出される。
【００７７】診断は、安全スイッチＳＷがオフとなっているタイミングで行う。例えば、エンジンキーが入れられてから又はエンジンがかかってから１〜２秒の間に行うようにすれば、このタイミングで安全スイッチがオンとなることはないので、この間に診断を行うことが好ましい。この状態でＣＰＵから着火指令信号が出力され、スイッチング素子であるＦＥＴ１、ＦＥＴ２が導通すると、エネルギーリザーブコンデンサーＣ１と電源からの電流がダイオードＤ１、電流制限抵抗Ｒ３を通して各レーザーダイオードＬＤ１、ＬＤ２に流れ、各レーザーダイオードから着火薬を着火させないような弱い強度のレーザー光が放出される。このとき、必要に応じて、図１１に示した従来の点火回路におけると同じように、所定場所の電圧を測定することにより、この回路自身の診断を行うようにしてもよい。
【００７８】なお、診断用のレーザーダイオードと着火用のレーザーダイオードが別の場合は、車両の走行中であっても診断を実行することができる。診断用のレーザーダイオードと着火用のレーザーダイオードが同一の場合は、車両の走行中に診断を行うためには、一時的に安全スイッチＳＷをオフとし、その間に診断を行わなければならない。
【００７９】図５と図１１を比較すると分かるように、図５における回路においては、全てのガス発生装置用のレーザーダイオードの回路が同一構成となっているため、エアバッグの数が増えた場合でも、複雑な計算を必要とすることなく、回路素子を増加させることができる。また、着火のために必要なレーザーダイオードの電流は、ガス発生指令装置とガス発生装置との距離にあまり影響されないので、全部のレーザーダイオードを発光させるために必要な電流の計算が容易であり、エネルギーリザーブコンデンサーＣ１の容量に大きなマージンをとる必要がなくなる。
【００８０】着火用と診断用のレーザーダイオードを別にする場合は、図５における安全スイッチと電流制限抵抗Ｒ３の下側の接続を切り離し、安全スイッチＳＷの下に着火用のレーザーダイオードを、電流制限抵抗Ｒ３の下に診断用のレーザーダイオードを接続するようにすればよい。
【００８１】図６に、着火用レーザーダイオードと診断用レーザーダイオードが同一で、図５に示すような接続がされている場合の、診断シーケンスの例を示す。このシーケンスは、別のロジックにより決定される診断指令が出される都度起動される。
【００８２】まず、ステップＳ１において、電源がオンとなってから２秒以内であるかどうかをチェックする。２秒以上経過している場合は、車が動いて安全スイッチがオンとなる可能性があるので診断を行わずに処理を終了する。２秒以内であれば、車が動き出す可能性が少ないので次のステップに進む。
【００８３】ステップＳ２において、安全スイッチがオフであることを確認し、オンである場合には診断を行なわずに処理を終了して着火に必要な光量のレーザー光がレーザーダイオードから放出されないようにする。安全スイッチがオフである場合には、ステップＳ３において、スイッチング素子であるＦＥＴをオンとし、レーザーダイオードからレーザー光を放出させる。
【００８４】次に、ステップＳ４において、フォトダイオードの受光量を測定し、測定が終わった段階でステップＳ５に移行してＦＥＴをオフとし、レーザーダイオードからのレーザー光の放出を停止する。そして、ステップＳ６、Ｓ７で、フォトダイオードの受光量が正常範囲内にあるかどうかを判断する。
【００８５】フォトダイオードの受光量が正常範囲内にあると判断された場合には、何もせずに処理を終了して着火スタンバイ状態に入る。フォトダイオードの受光量が正常範囲外であると判断された場合には、警報出力を行った上で処理を終了して着火スタンバイ状態に入る。
【００８６】特に、反射光の伝達に着火用の光ファイバーと異なる光ファイバーを使用している場合には、反射光を伝達する光ファイバー側に異常が発生している可能性もあるので、異常が発見されても、着火スタンバイ状態を維持するようにすることが好ましい。
【００８７】図７に、着火用レーザーダイオードと診断用レーザーダイオードが異なり、着火用レーザーダイオードが安全スイッチの下に、診断用レーザーダイオードが電流制限抵抗の下に接続されている場合の診断シーケンスの例を示す。このシーケンスも、別のロジックにより決定される診断指令が出される都度起動される。
【００８８】まず、ステップＳ１１において、電源がオンとなってから２秒以内であるかどうかをチェックする。２秒以内かどうかをチェックする理由は図６の説明で示した理由と同じである。２秒経過していなければ、ステップＳ１２で診断用ＦＥＴをオンとする。すると診断用レーザーダイオードから弱いレーザー光が放出される。この場合には、診断用レーザーダイオードをオンとしても、着火薬を着火させることが無いことが保証されているので、安全スイッチを確認する必要は無い。
【００８９】次に、ステップＳ１３において、フォトダイオードの受光量を測定し、測定が終わった段階でステップＳ１４に移行してＦＥＴをオフとし、レーザーダイオードからのレーザー光の放出を停止する。そして、ステップＳ１５、Ｓ１６で、フォトダイオードの受光量が正常範囲内にあるかどうかを判断する。
【００９０】フォトダイオードの受光量が正常範囲内にあると判断された場合には、何もせずに処理を終了する。フォトダイオードの受光量が正常範囲外であると判断された場合には、警報出力を行った上で処理を終了する。処理終了後は、着火スタンバイ状態になっている。
【００９１】以上、図６、図７においては、診断の制御をマイクロコンピューターが行うことを前提としてフローチャートの形で説明を行ったが、マイクロコンピューターを使用せず、ディジタル回路で診断を行うようにしてもよい。図６、図７に示したフローチャートと均等な機能を有するディジタル回路の構成方法については、当業者にとって説明を要しないであろう。
【００９２】以上の実施の形態は、いずれも、起爆装置をエアバッグ用に用いたものである。本発明の起爆装置は、エアバッグ用に用いるのに特に好適であるが、このような用途に限られるものではなく、車両のシートベルト巻取り装置に設けられる火薬式プリテンショナーのプリテンショナーの起爆装置として用いるのにも特に好適である。
【００９３】特に火薬式プリテンショナーのプリテンショナーの起爆装置として用いる場合には、取り付け場所の制約があり、光ファイバーケーブルを直線的にイニシエーターに組み込むのに制約がある場合がある。その場合には、例えば図８(a)に示すように、光ファイバーケーブル５をサポート２０に添わせて直角に曲げ、横方向から取り出すようにしてもよい。この場合、光ファイバーケーブルの曲げ曲率半径が小さくなると断線や光の減衰が発生するので、サポート２０の半径を光ファイバーケーブルに許される最小曲げ半径以上とする必要がある。なお、１９はカバーである。
【００９４】また、このとき図８(b)、(c)に示すように、抑え部材２１を設け、抑え部材と２１とサポート２０の間に光ファイバーケーブル５を挟んで拘束し、外部からの張力が光コネクター６にかからないようにすることが好ましい。これにより、光コネクター６の脱落を防止することができる。なお、抑え部材２１には、光ファイバーケーブル５が嵌まり込むような溝を設けておくと、光ファイバーケーブル６との接触面積を大きくすることができ、摩擦力を大きくできるので好ましい。
【００９５】光ファイバーケーブル５に外部から張力がかかって光コネクター６が脱落するのを防止する方法としては、図９、図１０に示すような方法が考えられる。図９は、光ファイバーケーブル５に引き抜き防止部材２２を固着した物であり、光ファイバーケーブル５に外部から張力がかかると、引き抜き防止部材２２がカバー１９に当たってこの張力を受け止めるので、光コネクター６には、この張力がかからない。
【００９６】図１０は、光ファイバーケーブル５を曲げて拘束することにより、外部張力が光コネクター６にかかるのを防止したものである。(a)はボスを有する巻き付け部材２３のボス部に光ファイバーケーブル５を巻きつけて拘束したものである。前述のような理由から、ボスの半径は光ファイバーケーブルの最小曲げ半径より大きくする必要がある。
【００９７】(b)は、円形のサポート２４と抑え部材２５を２組組み合わせて、光ファイバーケーブル５をＳ字型として、摩擦力により拘束したものである。この場合も、円形のサポートの半径は光ファイバーケーブルの最小曲げ半径より大きくする必要がある。
【００９８】以上、自動車等の車両におけるエアバッグ、シートベルトプリテンショナーの例について説明したが、本起爆装置は、発破等の起爆装置として用いることができる。この場合には、一般的な用語として、前記着火薬の代わりに起爆薬、出力薬の代わりに添装薬等の言葉が使用され、延時薬を介して起爆薬に点火するものもあるが、このような雷管における本発明の構成と作用は、前記実施の形態から類推して明らかであろう。その場合でも、各々の形態が「発明を解決するための手段」で説明したような作用を発揮することができる。
【００９９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求項１に係る発明においては、大きな電気ノイズが発生する場合においても、その影響により起爆装置が誤作動することを防止できる。車両用のエアバッグの起爆装置として用いるのに好適であり、また、ＥＭＩフィルターを必要としない。さらに、エアバッグの数が多くなっても、相互の間での信号の干渉がないので、調整が容易である。
【０１００】請求項２に係る発明においては、光伝達経路の接続が簡単で確実なものとなり、運転途中で外れる等の事故が防止できるので、安全性の高いシステムとすることができる。請求項３に係る発明においては、光コネクターに水分が入り込み、光ファイバーの光透過率が落ちるのを防止することができる。
【０１０１】請求項４に係る発明においては、光ファイバーの断線、接続点の接続不良、その他光の減衰等による起爆装置の作動不良を未然に防ぐことができる。請求項５に係る発明においては、これらに加えて、実際の光ファイバーの接続不良、異常な光伝達率の低下等を確実に検出することができる。
【０１０２】請求項６に係る発明においては、起爆指令装置内で、出力する光と入力される反射光とを分離する装置を必要としない。請求項７に係る発明においては、光伝達経路の診断に併せて、光発生器の診断も行うことができる。
【０１０３】請求項８に係る発明においては、診断用の光発生器の動作によりイニシエーターが点火されることを確実に防止することができる。請求項９に係る発明においては、強い光をイニシエーターに照射することができ、点火を確実にできる。
【０１０４】請求項１０に係る発明においては、特別な反射体をガス発生装置内に設ける必要がない。請求項１１に係る発明においては、接続が正常な場合には、確実に反射光を受光することができる。
【０１０５】請求項１２に係る発明、及び請求項１３にかかる発明においては、各起爆装置の特長を十分に生かしたエアバッグ装置とすることができる。
【出願人】 【識別番号】０００１０８５９１
【氏名又は名称】タカタ株式会社
【出願日】 平成１２年２月２日（２０００．２．２）
【代理人】 【識別番号】１０００９４８４６
【弁理士】
【氏名又は名称】細江 利昭
【公開番号】 特開２００１−１９４０９５（Ｐ２００１−１９４０９５Ａ）
【公開日】 平成１３年７月１７日（２００１．７．１７）
【出願番号】 特願２０００−２４９１４（Ｐ２０００−２４９１４）