JP4344255B2 - 火薬機械的な破断エレメント - Google Patents

Description

本発明は、火薬機械的な破断エレメント（pyromechanisches Trennelement）であって、内部に電気導体が配置されたハウジングと、電気導体を破断するための破断たがねを備えた破断ピストンと、破断ピストンを駆動するための火薬技術的な装薬を備えており、破断たがねが電気導体を破断後に曲げることによって、曲げ舌片が形成され、この曲げ舌片が導体から曲げ起こされて導体を遮断するようになっている形式のものに関する。

このような形式の火薬機械的な破断エレメントは、ドイツ連邦共和国特許公開第１９７３２６５０号明細書に記載されている。

このような形式の公知の破断エレメントは例えば、自動車の車内電流源内への電流供給を中断するために使用される。故障時にこの破断エレメントが作動され、それによって電流供給が中断されることによって、火災の危険性が減少される。
ドイツ連邦共和国特許公開第１９７３２６５０号明細書

本発明の課題は、請求項１の上位概念部に記載した破断エレメントを改良して、火薬技術的に生ぜしめられる少ない消費エネルギーにおいても、電気導線の確実な破断が行われるようにすることである。

この課題を解決した本発明によれば、電気導体が長手方向で、２つの横方向側と２つの縦方向側とから成る横断面減少部を有しており、破断たがねが前記横断面減少部のまず一方の横方向側を破断し、破断たがねがさらに前進する際に前記横断面減少部の量縦方向側を少なくとも部分的に曲げ、それによって電気導体の曲げ舌片が得られるようになっており、破断たがねがさらに前進する際に、前記のようにして得られた電気導体の曲げ舌片を締め付け固定するようになっている。

横断面減少部によって、破断エレメントの火薬技術的な消費エネルギーは著しく減少される。折り曲げられた曲げ舌片がどのような場合でも電気導体から曲げ起こされるようにするために、破断たがねはさらに前進する際に横方向側が破断した後で曲げ舌片を強く締め付け固定するようになっているので、電気導体の接触はもはや不可能となる。

本発明によれば、破断ピストンが側方で係止舌片を有していて、該係止舌片が、破断ピストンの変位した状態でハウジングの所定の形状溝内に係止して、この変位した状態で破断ピストンを固定する。有利には、側方の係止舌片が、破断ピストンの、火薬技術的な装薬に向いた側の端部に配置されている。

破断ピストン及びひいては破断たがねを回動防止するために、破断ピストンはその外側面で縦方向に延びるガイドリブを有しており、該ガイドリブがハウジングの対応するガイド溝内に係合する。

破断たがねが、変位した状態で曲げ舌片を越えて突き出すようになっていれば、有利である。

また破断たがねが繊維強化プラスチックより成っていれば、有利である。

別の有利な実施態様によれば、破断ピストンが側方で係止舌片を有しており、該係止舌片が、破断ピストンの変位していない状態でハウジングの対応する形状溝内に係止するようになっている。これによって、作動時に破断ピストンは抑制される。つまり破断ピストンは高い圧力が作用した時に初めて動き出すようになっている。

有利には、側方の係止舌片はばね弾性的に構成されている。

また有利には、破断ピストン内で、火薬技術的な装薬に向けられた端部に、有利にはワイヤ編組体より成る保持フィルタが設けられており、該保持フィルタが点火された火薬技術的な装薬の可能な燃焼残滓を吸収するようになっている。

以下に図面を用いて本発明を詳しく説明する。

本発明による火薬機械的な破断エレメントのための実施例が図１に示されている。この破断エレメントは主に内実なハウジング２（断面で示されている）より成っており、このハウジング２は、電気導体３を包囲していて、この電気導体３は、平らなレールの形状を有していて、設けられた破断箇所で横断面減少部４を有している。この横断面減少部４の横断面（以下では破断箇所とも呼ばれている）は、導体の材料に合わせて、一方では付加的な電気抵抗を生ぜしめることがなく、他方では破断エレメントによる完全な破断を可能にするような寸法を有していなければならない。

導体材料としては、銅、真鍮、場合によってはアルミニウムが有利である。

電気導体３の破断は、いわゆる破断ピストン５によって行われる。破断ピストン５はハウジング２内に配置された孔６（図３参照）内でガイドされる。孔６は導体３上に垂直に延在していて、導体３の横断面減少部４によって閉鎖される。破断ピストン５は、その導体３の破断箇所４に向いた端面側７で破断たがね８を有している。破断たがね８は、導体３内で破断箇所４を破壊するためのエッジ９を有している。エッジ９の形状は、破断しようとする材料に合わせる必要がある。エッジ９はＶ字形、先が尖った形状に形成されているか又は斜めに延びるように形成されている（図４）。図示の形状は、エッジ９が直ちに、破断たがね８の幅全体が破断箇所４に突き当たるのではなく、まず２つ若しくは１つの突き当たり箇所から材料内に侵入する、という利点を有している。Ｖ字形のエッジにおいては、破断力は、Ｖ字の２つの脚の次第に減少する広がり角度と共に次第に小さくなる。

破断箇所４とは反対側の、破断ピストン５の底部側１０には、ピストン壁１１によって包囲された室１２がある。この室１２は、破断ピストン５を駆動するための発射火薬１３と空室１４とを有しており、この空室１４は、底部側１０と発射火薬１３との間に配置されていて、点火時に駆動圧力を形成するために用いられる。

図１に示されているように、破断ピストン５の空室１４内には、火薬技術的な発射火薬１３の燃焼残滓を吸収するために、ワイヤを編んだ形状（ワイヤ編組体）の保持フィルタ３４が配置されている。

発射火薬１３は、点火器１５（この点火器１５内に詳しく記載されていない起爆火薬が収容されている）上に載っているか、又は点火器１５内に前もって組み込まれている。点火は、前記実施例において２つの接続部１６，１７によって示されているように、電気的に行われる。このために接続部１６，１７は、例えば自動車の故障時にエアバッグを作動させるセンサの制御回路に接続されている。しかしながら点火は、例えば、変形する車体部分に基づいて点火装置内で駆動される点火ニードルによって機械的に行ってもよい。

破断ピストン５又は少なくとも破断たがね８は、非導電性の材料より成っており、この材料は本発明に従って、電気的な導体３の材料を破断するように構成されている。添加剤又は充填剤によって硬化するプラスチックが適している。また有利には、特に金属処理工業における工具のために設けられているような構成のセラミック材料も適している。このようなセラミック材料は、衝撃負荷に耐えることができるので有利である。

発射火薬１３が点火器１５を介して点火されると、破断ピストン５は電気導体３の破断箇所に向かって加速される。破断ピストンが自由移動行程２１だけ移動すると、破断ピストン５はその破断たがね８が電気導体３の破断箇所４にぶつかる。エッジ９は導体の１箇所を破断し、横断面の最も小さい箇所において導体３の舌片状の部分１８を、ケーシング２の切欠１９内に向かって折り曲げる（上方に折り曲げられた折り曲げ舌片１８で示されている）。それによって電流は遮断される。

このような本発明による有利な破断装置によって、火薬技術的に生ぜしめられる消費エネルギーが、従来技術に相当する公知の打ち抜き解決策よりも減少される。

火薬機械的な破断エレメントを使用する際に重要なことは、電気導体３の破断及びひいては電流の遮断状態を維持することである。これは、破断たがね８が導体３を破断した後で破断箇所４において得られたその位置に留まり、それによって、破断された導体端部が機械的に接触する可能性を妨げることによって、最適に得られる。これは本発明によれば、破断過程後に形成された曲げ舌片１８の緊締作用によって得られる（図２参照）。

本発明によれば、破断たがね８を非作業位置で位置決め固定することは、図１の実施例に示されているように、破断ピストン５が係止装置を備えていることによって得られる。破断ピストン５の外壁に、例えば外方に向けられたばねエレメント若しくは係止舌片２２が配置されている。このばねエレメント２２は非作業位置において、ハウジング２の孔６内で形状溝２３に向き合って位置している。ばねエレメント２２は拡開して形状溝２３内に侵入し、それによってその初期位置から滑り出すことが阻止されている。

破断ピストン５を（破断過程後の）終端位置で固定するための有利な構成は図２に示されている。

終端位置における破断たがね８の位置決め固定は、図２に示した実施例におけるように、破断ピストン５が別の係止装置を備えていることによって得られる。破断ピストン５の外壁には、外方に向けられた別のばねエレメント若しくは係止舌片２５が配置されている。破断ピストンの終端位置においてこのばねエレメント２５はハウジング２の孔６内の溝２３に向き合っている。ばねエレメント２５は拡開して形状溝２３内に侵入し、それによってその破断過程後の終端位置から滑り戻ることが阻止されている。

破断たがね８のエッジ９が導体３の所定の位置にぶつかるようにするために、破断たがね５は回転しないように確保されている。このために少なくとも１つのガイド溝２４が孔６内に設けられており、図３に示されているように、このガイド溝２４内に、破断ピストン５の外壁に設けられたガイドリブ２６が係合するようになっている。

火薬技術的な装薬は、破断させようとする材料及び導体の横断面に合わせられており、それによって確実な破断が可能である。作用させようとする破断力は、破断させようとする材料の破壊延伸率、破断たがねの形状、破断たがねの材料特性、並びに破断たがねが破断しようとする材料にぶつかる運動エネルギーに合わせられている。脆い材料においては、例えば破断たがねによる短く強い打撃が必要であり、これに対して延性のある材料例えば銅合金においては、破断過程時において破断前にまず材料伸張が発生するので、破断たがねに圧力をより長く持続的に加える必要がある。

図４ａには、先が尖ったエッジ９を備えたたがねが示されている。図４ｂには斜めに延びるエッジが示されており、図４ｃにはＶ字形のエッジ９が示されている。図４ｄには、１８０゜の角度を有するＶ字形のエッジ９を備えたたがねが示されていて、図４ｅには、９０゜の角度を有するＶ字形のエッジ９が示されている。

破断エレメントの１実施例を示す部分断面図である。 破断過程後の状態を示す破断エレメントの部分断面図である。 ハウジング２内の破断ピストン３の部分的な横断面図である。 ａ，ｂ，ｃ，ｄは、破断たがねのエッジのそれぞれ異なる形状を示す概略図である。

符号の説明

２ ハウジング、 ３ 電気導体、 ４ 横断面減少部、 ５ 破断ピストン、 ６ 孔、 ７ 端面側、 ８ 破断たがね、 ９ エッジ、 １０ 底部側、 １１ ピストン壁部、 １２ 室、 １３ 発射火薬、 １４ 空室、 １５ 点火器、 １６，１７ 接続部、 １８ 曲げ舌片、 ２１ 自由移動行程、 ２２ 係止舌片、 ２３ 形状溝、 ２４ ガイド溝、 ２５ 係止舌片、 ２６ ガイドリブ ３４ 保持フィルタ

Claims (8)

1. 火薬機械的な破断エレメントであって、内部に電気導体（３）が配置されたハウジング（２）と、電気導体（３）を破断するための破断たがね（８）を備えた破断ピストン（５）と、破断ピストン（５）を駆動するための火薬技術的な装薬（１３）とを有しており、破断たがね（８）が電気導体（３）を破断後に曲げることによって、曲げ舌片（１８）が形成され、この曲げ舌片（１８）が導体（３）から曲げ起こされて導体（３）を遮断するようになっている形式のものにおいて、
   電気導体（３）が長手方向で、２つの横方向側と２つの縦方向側とから成る横断面減少部（４）を有しており、
   破断たがね（８）が前記横断面減少部（４）のまず一方の横方向側を破断し、破断たがね（８）がさらに前進する際に前記横断面減少部（４）の両縦方向側を少なくとも部分的に曲げるようになっており、
   前記のようにして得られた曲げ舌片（１８）を、破断たがね（８）がさらに前進する際に緊締するようになっており、
   破断ピストン（５）が側方で係止舌片（２５）を有していて、該係止舌片（２５）が、破断ピストン（５）の変位した状態でハウジング（２）の所定の形状溝（２３）内に係止して、この変位した状態で破断ピストン（５）を固定することを特徴とする、火薬機械的な破断エレメント。
2. 側方の係止舌片（２５）が、破断ピストン（５）の、火薬技術的な装薬（１３）に向いた側の端部に配置されている、請求項１記載の破断エレメント。
3. 破断ピストン（５）が、その外側面で縦方向に延びるガイドリブ（２６）を有していて、該ガイドリブ（２６）がハウジング（２）の対応するガイド溝（２４）内に係合する、請求項１または２に記載の破断エレメント。
4. 破断たがね（８）が、変位した状態で曲げ舌片（１８）を越えて突き出すようになっている、請求項１から３までのいずれか１項記載の破断エレメント。
5. 破断たがね（８）が繊維強化プラスチックより成っている、請求項１から４までのいずれか１項記載の破断エレメント。
6. 破断ピストン（５）が側方で係止舌片（２２）を有しており、該係止舌片（２２）が、破断ピストン（５）の変位していない状態でハウジング（２）の対応する形状溝（２３）内に係止する、請求項１から５までのいずれか１項記載の破断エレメント。
7. 側方の係止舌片（２２，２５）がばね弾性的に構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の破断エレメント。
8. 破断ピストン（５）内で、火薬技術的な装薬（１３）に向けられた端部に、ワイヤ編組体より成る保持フィルタ（３４）が設けられており、該保持フィルタ（３４）が点火された火薬技術的な装薬（１３）の可能な燃焼残滓を吸収するようになっている、請求項１から７までのいずれか１項記載の破断エレメント。

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