JP4355719B2 - 導電体を切断するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、過負荷状態（overload situation）が生じた緊急時（emergency）に、大量の電流、とくに直流電流を迅速かつ不可逆的に遮断することを可能するための、導電体を切断するための装置に関するものである。

一般に知られているこの種の装置においては、切断部材の助力でもって導電体を遮断する発火式の駆動部が用いられている。

本発明の目的は、迅速な起爆、起動ないしはトリガリングを行うことができる、コンパクトな構造を有する前記の種類の装置を提供することである。

本発明の目的は、請求項１に記載の特徴、とくに、ハウジングン内に配置された導電体（electrical conductor）が、少なくとも一部の部分で中空導電体（hollow conductor）として形成され、発火式の駆動部（pyrotechnic drive）の起爆、起動ないしはトリガリング（triggering）の後、中空導電体として形成された上記部分の領域内に位置する切断装置（cutting device）が中空導電体の内部と係合して該中空導電体を切断するといった特徴によって達成することができる。

本発明によれば、切断されるべき導電体は部分的に中空導電体として形成され、これにより、切断装置を中空導電体の内部に導入することが可能となる。かくして、非常にコンパクトな構成が実現されるだけでなく、切断装置によって内側から外側に向かって中空導電体を切断することが可能となる。この切断は、中空導電体を外側から内側に向かって切断する場合に比べて、実質的に小さい力で行うことができる。

中空導電体は、好ましく、閉じられたスリーブないしは管状体（sleeve）の形態に形成することができる。しかしながら、スリーブは、完全に閉じられ又は円形の形状でなければならないという訳ではない。

明細書、図面及び従属形式の請求項には、本発明の有利な実施態様が記載されている。

第１の有利な実施態様によれば、中空導電体はスリーブの形状に形成され、とくに上記部分（section）では、閉じられたスリーブの形状に形成されている。そして、駆動部の起爆ないしは起動（triggering）の後、切断装置は内側周縁部全体に沿って実質的にスリーブと係合する。この実施態様においては、導電体のとくに迅速かつ確実な切断が保証される。なぜなら、一方では切断が内側周縁部全体に沿って起こるからであり、他方ではそのスリーブ状に形成されたことにより導電体の壁を比較的薄く形成することができるからである。

もう１つの有利な実施態様によれば、切断装置は、とくに円錐形に広がる（diverge conically）ピストンと、拡大スリーブないしは拡大可能なスリーブ（spreading sleeve）とを有している。これにより、ピストンは、駆動部の助力でもって、拡大スリーブの内部に移動することができ、円錐形に広がるピストンの形状に起因して、拡大スリーブが外向きに広がり、これにより中空導電体を切断する。拡大スリーブの拡張を促進するため、局部的にスリットないしは細長穴（slit）を設けてもよい。さらに、中空導電体にも開口部（opening）、とくにスリットを設けるのが有利である。なぜなら、これにより中空導電体の切断又は拡大が促進されるからである。

切断過程ないしは切断プロセス（cutting process）は、中空導電体及び拡大スリーブに、互いにぴったり合わさる（coincide with）開口部、とくにスリットを設けることにより促進される。

さらにもう１つの有利な実施態様によれば、切断装置は、駆動部から切断されることができるピストンを有している。この仕様においては、コンパクトなモジュール（交換可能な構成部分）が設けられる。この場合は、ピストンを個別に搭載しなくてもよい。

さらにもう１つの有利な実施態様によれば、該装置は、全体的には管形に形成され、その両端部に、ケーブルとの接続手段、とくに小穴（eyelet）又は圧着部、波形部ないしはクリンプ部（crimp element）を有している。このようにして、広く一般に用いることができる極めてコンパクトな切断装置を提供することができる。なぜなら、遮断されるべき導電体を接続手段に接続するだけでよいからである。

さらにもう１つの有利な実施態様によれば、ハウジングが、切断装置によって切断された中空導電体の断片ないしはセグメント（segments）を受け入れる受入空間部を有している。ここで、受入空間部は、切断が起こった後は、導電体の一部及び切断装置の一部で事実上完全に満たされる。この実施態様においては、受入空間部の寸法ないしはサイズは、起爆ないしは起動が起こったときに切断された導電体の領域内に事実上空気が存在しないように設定ないしは選択される。これにより、一般に電気的な分離の際の電流の閉じ込め（current closure）により生じる光アーク（light arc）が全く発生しないか、又は非常に短時間内にそれ自体が消失する。

さらにもう１つの有利な実施態様によれば、導電体は、少なくとも部分的に成形され、又は形づくられてスリーブ、とくに閉じられたスリーブを形成する、型打ち部品ないしは型打ち（又は型抜き、打ち抜き）された部品ないしはパーツ（stamped part）である。この種の型打ち部品は、シート状の金属から、例えば銅シート又はアルミニウムシートからコストがかからない態様でつくることができ、極めて高い機械的精度が要求されるのにもかかわらず、好ましい価格で製造することができる。型打ち部品は、帯状の材料を型打ち（又は型抜き、打ち抜き）し、スリーブ状の形態が得られる曲がったマンドレル（winding mandrel）に巻き付け、ないしはロール加工する（roll）ことによりつくることができる。さらにもう１つの有利な実施態様によれば、この過程（process）において、型打ち部品は、背向して配置された２つの周縁部に、互いに相補的に（complementary）形成され、形状が整合する（shape-matched）態様で相互に接続することができる複数の部分を有していてもよい。ここで、上記部分は、曲げられた際に、互いに挿入されてスリーブを形成する。その結果、切断部位（cutting site）が極めて強固に接続されることになる。

さらにもう１つの有利な実施態様によれば、ハウジングは環形ないしはリング形の切断縁部ないしは切断エッジ（shearing edge）を有し、これにより中空導電体を、周縁全体に沿って同時に切断することができる。

以下、添付の図面を参照しつつ、純粋に単なる例示として記載された下記の有利な実施の形態により、本発明を説明する。

図１は、プラスチックでつくられた管形のハウジング１０を備えた導電体を切断するための装置の縦断面を示している。ハウジング１０内には、導電体１２が配置されている。複数の周縁玉縁部ないしは周縁ビード部１６（peripheral beads）により導電体１２に接続された発火式の駆動ユニットないしは駆動部１４が導電体１２の内側に配置されている。駆動部１４の点火リード１８は、ハウジング１０内から外部に導かれている（導出されている）。導電体１２は、ハウジング１０の領域において、閉じられた円柱形のスリーブを形成するように成形され、ないしは形づくられている。

実質的にプラスチックからなる発火式の駆動部１４の前端部には、これと一体的に形成されたピストン２０が設けられ、ピストン２０の最先端部ないしは尖端部は円錐形である。この円錐形の先端部は、円形ないしは円柱形に形成された部分と隣り合っている。上記部分は、スリーブ形の導電体１２の内直径となる（ないしは内面に当接する）まで、後ろに向かって円錐状に広がっている（diverge）。この過程（process）においては、駆動部１４は、円錐形の先端部が拡大スリーブ２２の内部にちょうど位置するように、導電体１２内に配置されている。ここで、拡大スリーブ２２は、周縁玉縁部ないしは周縁ビード部２４（peripheral beads）によって導電体１２に接続されている。拡大スリーブ２２（spreading sleeve）はプラスチックからなり、図示された実施の形態では、その周縁に、駆動部１４の長手方向に向かって下方に開いた合計６つのスリットないしは細長穴２６が形成されている。

とくに図５に示すように、前記のものと同様に、導電体１２には、スリット２８の形態の合計で６つの対応する開口部が設けられ、これにより、この部分では管形である導電体１２及び拡大スリーブ２２が対応する断片、部分ないしはセグメント（segments）を形成している。

プラスチックからなるハウジング１０は、円錐形の受入空間部３０を備えた導電体１２の外側周縁部でこれらの断片、部分ないしはセグメントの領域に設けられている。受入空間部３０は、駆動部１４から、拡大スリーブ２２の閉じられた端部の方向に円錐形のテーパを形成している（先細りとなっている）。受入空間部３０の基部３２は、リード１２の外側周縁部と当接する切断縁部ないしは切断エッジ３４を形成し、その周縁は円形である。ピストン２０が駆動部１４から切断され、又は破壊されて拡大スリーブ２２内に貫入ないしは貫通した（penetrate）ときに、この切断縁部３４の助力（help）でもって、管形の導電体１２を切断することができる。

図５は、シート状金属の型打ち部品ないしは型打ちパーツの平面的な展開図を示している。このシート状金属から導電体１２がつくられる。図５から分かるように、シート状金属は、全体的ないしは概略的には（generally）平行六面体ないしは平行六辺形（parallelepiped shaped）の部分ないしは断面（section）を有し、その狭い側部（narrow sides）では、切断されるべき導電体を、導線等に接続することができるように小穴３６が形成されている。帯状部の長手方向の２つの側部ないしは辺（longitudinal sides）には、先細りとなりかつ広がる複数の舌部３８（tongues）が設けられるとともに、これらの舌部３８の間に形成された、舌部３８と相補的な形状をもつ切欠部４０（complementary cut-out）が設けられている。これらの切欠部４０（cut-out）は、型打ちされた部品を曲げて閉じられたスリーブを形成した後、「継ぎ目（seam）」に、高い機械的負荷をかけることができる形状整合接続（shape-matched connection）を形成することを可能にする。ここで、舌部３８は反対側に位置する切欠部４０に押し付けられる。

図１に示す装置を組み立てるために、図５に示す型打ち部品は、帯状材料（band material）から型打ちされ、精密に湾曲したマンドレルに巻かれ、円柱形のチューブを形成する。この後、上記チューブの内部に予め組み立てられた駆動部１４が挿入され、この駆動部１４は玉縁部１６の助力でもって、導電体１２に固定される（取り付けられる）。同様に、管形の導電体１２の内部に拡大スリーブ２２が挿入され、この拡大スリーブ２２は、玉縁部２４の助力でもって、導電体１２に固定される（取り付けられる）。このようにして予め組み立てられたユニットは、この後、ハウジング１０内に配置することができる。最後に、切断部位の領域でハウジング１０を補強する（reinforce）ため、補強チューブ４２がハウジング１０に押し付けられ、又は押し込まれる。

図１は、安息状態（state of rest）にある、すなわち駆動部１４の起爆ないしは起動の前における、本発明に係る装置を示している。この状態においては、ピストン２０は、駆動ユニットないしは駆動部１４に一体的に接続されている。電気パルスの助力でもって、駆動ユニットないしは駆動部１４が起爆ないしは起動したときには、発火装薬（pyrotechnic charge）は駆動ユニットないしは駆動部１４内で点火され、ガス圧（高い気圧）を生成する。かくして、所望の破壊点（break point）として機能する切取ノッチ（tear-off notch）を介して駆動部１４に接続されたピストン２０は、駆動部１４から分離される。ピストン２０は、その上で、拡大スリーブ２２の方向に高エネルギでもって移動する。ピストン２０の円錐形に広がる部分が衝突したときに、拡大スリーブの断片ないしはセグメントは、半径方向外向きに加速され、導電体１２の各スリット２８間に位置する断片ないしはセグメントが切断縁部３４に沿って切断されるように押し付けられ、ないしは押圧される。

図３は、切断が起こった後における、図１に係る装置を示している。図３から分かるように、ピストン２０は、拡大スリーブの内部において行き詰まったまま残留し（remain stuck）、これにより不可逆的な切断を生じさせる。導電体１２は、その周縁部全体に沿って切断され、導電体１２の切断された断片ないしはセグメント、及び、拡大スリーブ２２の断片ないしはセグメントは、ほぼ完全に受入空間部３０を満たす（fill up）。

図４は、本発明のもう１つの実施の形態に係る、導電体を切断するための装置を示している。この装置は、前記の実施の形態とは、以下の点で実質的に異なる。すなわち、小穴３６は設けられず、切断されるべき導電体４４は、圧着接続部、波形接続部ないしはクリンプ接続部４６（crimp connections）によって、管形の導電体１２内に圧着ないしはクリンプされている（crimped）。この実施の形態では、点火リード１８は、ケーブル案内プラグ４８（cable guiding plug）を経由して、側部でハウジング１０の外部に導かれている（導出されている）。この実施の形態に係る図においては、補強チューブ４２は省略されている。

本発明の１つの実施の形態に係る導電体を切断するための装置の縦断面図である。 図１に示す装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 切断動作が起こった後における図１に示す装置の縦断面図である。 本発明のもう１つの実施の形態に係る導電体を切断するための装置の縦断面図である。 導電体となる型打ち部材の平面展開図である。

符号の説明

１０ ハウジング、１２ 導電体、１４ 駆動部（駆動ユニット）、１６ 玉縁部（ビード部）、１８ 点火リード、２０ ピストン、２２ 拡大スリーブ、２４ 玉縁部（ビード部）、２６ スリット、２８ スリット、３０ 受入空間部、３２ 受入空間部の基部、３４ 切断縁部（切断エッジ）、３６ 接続小穴、４０ 切欠部、４２ 補強チューブ、４４ リード、４６ 圧着接続部、４８ ケーブル案内プラグ。

Claims (9)

1. ハウジング（１０）内に配置され、少なくとも一部の部分では中空導電体として形成された導電体（１２）と、
   発火式の駆動部（１４）と、
   切断装置（２０、２２）とを備えていて、
   上記駆動部（１４）の起爆の後に、上記切断装置（２０、２２）が上記部分の領域内で上記中空導電体（１２）の内側部分と係合して上記中空導電体を切断するようになっている導電体を切断するための装置であって、
   上記切断装置が、拡大スリーブ（２２）と円錐形に広がるピストン（２０）とを有していて、上記ピストンが上記拡大スリーブに貫入又は貫通し、該拡大スリーブを拡大することにより上記中空導電体を切断することを特徴とする装置。
2. 上記中空導電体（１２）が、上記部分ではスリーブの形態に形成され、
   かつ、上記切断装置（２０、２２）が、上記駆動部（１４）の起爆の後、実質的に上記スリーブの内側周縁部全体に沿って上記導電体（１２）と係合するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の導電体を切断するための装置。
3. 上記中空導電体（１２）と上記拡大スリーブ（２２）とが、互いに合わさる開口部、とくにスリット（２６、２８）を有することを特徴とする、請求項１に記載の導電体を切断するための装置。
4. 上記切断装置が、上記駆動部（１４）から分離可能なピストン（２０）を有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の導電体を切断するための装置。
5. 全体的には管形に形成され、その両端部に、ケーブルとの接続手段、とくに小穴（３６）又は圧着部（４６）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の導電体を切断するための装置。
6. 上記ハウジング（１０）が、上記切断装置によって切断される中空導電体（１２）の切断部分を受け入れるための受入空間部（３０）を有していて、
   切断が起こった後では、上記受入空間部（３０）が、上記導電体（１２）及び上記切断装置（２２）の構成部分でほぼ完全に満たされるようになっていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の導電体を切断するための装置。
7. 上記導電体（１２）が、スリーブを形成することができる少なくとも部分的に成形された型打ち部材であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の導電体を切断するための装置。
8. 上記型打ち部材が複数の構成部分（３８、４０）を有し、該構成部分（３８、４０）が、ぴったり整合する形態で相互に接続することができ、かつ互いに相補形態に形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の導電体を切断するための装置。
9. 上記ハウジング（１０）が、上記導電体の切断を助力する環形の切断縁部（３４）を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載の導電体を切断するための装置。

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