JP4481311B2

JP4481311B2 - 爆発連結装置

Info

Publication number: JP4481311B2
Application number: JP2006527941A
Authority: JP
Inventors: カネルヴァ、ペンティ; ケトネン、ケイヨー; ライティネン、ヨーコ
Original assignee: カネルヴァ、ペンティ; ケトネン、ケイヨー; ライティネン、ヨーコ
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: SE0302556L; US20070274806A1; SE0302556D0; EP1678462A1; EP1678462B1; DE602004010545D1; JP2007506616A; ATE380329T1; US7713014B2; SE525772C2; WO2005031247A1; DE602004010545T2

Description

本発明は爆発連結装置に関するものであり、異なる機械的要素の取り付けの使用に適し、その爆発自体が人間或は動物にとって事故の危険性がないように、その爆発が必要な場合結合部を直ちに分断させ得るような新しいタイプの爆発連結装置に関する。

上記の爆発による離脱は、緊急状況によって迅速に開く必要がある連結に対する使用に適している。そうした用途の大きな分野は、例えば、車両ドアの取り付け用であり、新しい装置は特にこの目的に有用である。今日、乗用車及び運搬車の双方のためのドア・ヒンジ・システムは、例外なく、いささかより強烈な衝突で車両ドアを動かなくしてしまう明白な危険性があり、車体の猛烈な破壊がドアをドア開閉手段と共に圧縮するように構成されている。ヒンジの軸もそれらの平行性を緩め、ドア・ロックは損傷され得て、これは全体として強烈な衝突後に車両ドアの開口をより困難とするか或は不可能とすら為し得て、次いで乗員に対して様々な度合いの危険状況を引き起こし得る。外側環境も事故状況を悪化させ得る。そうした例としては、車が転倒し、岩等の地面での存在しうる障害物、溝、並びに、様々なタイプの大きな物体等々が、車のドアの開閉を妨げてしまうことである。更には、通常乗員は意識を失っており、次いで救助隊が彼等乗員を車両から救出することを一層より困難とする。

爆発連結装置における装薬は連結された構成要素を分離すべく所望の効果を生ずるように充分に強力でなければならず、これも望ましくない副作用の原因となる。もし装置が完全に粉々となるように爆発させられるように構成されていれば、結果として危険な金属破片が優に存在し、そうした環境において共通して使用される少量の適当な火薬が爆発で相当な力を引き起こして、例えば金属破片が高速となり、それ故に車体では一般的である典型的な薄いシート状の金属構造を貫通する大きな可能性があって、その結果、乗員が危険に晒される。爆発の衝撃効果も望ましくはなく、乗員への聴力障害等の危険性を意味する。更には、爆発構成要素の取扱は貯蔵及び移送の点や車の製造時にも考慮されなければならず、そして可能性ある偶然の爆発の場合には、身体的障害に対する危険性を最少化しなければならない。

事故に関連する上記の問題を低減するために、主に自動車ドア・ヒンジの組み立てで使用される爆発による離脱の様々なバージョンが、爆発連結装置に対し多数提案され既知である。そうした提案は例えば、下記の特許文献１乃至６に開示されている。これらの提案は宇宙旅行技術範囲内および軍事用途での使用が主として意図されており、これら用途には基本的に自動車用には無い条件が含まれる。そのため、既知の解決策は自動車ドアの取り付けに適合するものではない。宇宙旅行において人間は爆発による金属破片離脱に直接さらされず、それは自動車の場合である。軍事分野において爆発による離脱は、いかなる破片でも望ましいような、例えば地雷、ミサイル、並びに、その類に使用等され、事情は全く逆である。
米国特許第５，９９７，２３０号米国特許第３，７５４，４９６号米国特許第２，６５３，５０４号米国特許第３，５８２，０１７号米国特許第１，４００，４０１号独国特許公開第２２０３４７０号

更に立証され得ることは、上記の提案において、爆発はいかなる時間的遅延も全くなく開始後実質的に直ぐに起こり、これは爆発による離脱の助けを借りた自動車ドアの取り付けに関して不可能な事情である。強烈な衝突で、自動車はしばしば転がり運動を伴って空中を進み、余りにも早い段階でのドアのゆるみが実質的に大惨事となり得る。自動車は停止しなければならず、その位置は、ドアが任意のタイプのドア・ヒンジ連結の爆発によって分離される前に安定していなければならない。

本発明の目的と最も本質的な特徴
本発明の目的は、例えば車両ドア等の様々な構成要素の機械的取り付けに使用される新しいタイプの爆発連結装置を提供することにより、先に記載された短所を削減することであり、それによって必要に応じて構成要素が乗員に何等危険性を及ぼすことなく、爆発によって分離され得るものであり、そのタイプの爆発連結装置は、金属破片或は強烈な衝撃効果を引き起こすことなく、爆発によって爆発連結要素がその中に取り付けられた連結ネジを引き離すように構築されており、その連結要素には組み込まれた遅延作動式発火装置が具備され、それ故にそれは保護され、作動順序は外部条件から独立している。これは、本発明に従った爆発による離脱に請求項１で規定された特徴が付与されることで達成されている。

（図面の簡単な説明）
以下、本発明は添付図面で図示された実施例を参照して更に記載されることになる。
図１は、提案された爆発連結装置の断面図を示す。
図２は、本発明に従った連結装置の一部の実施例を展開された斜視図で図示する。

図１には、分離した機械的な構成要素（１）を相互連結する連結装置の断面図が示され、該装置はワッシャ（３）を備える連結ネジ（２）と、爆発連結要素（４−１４）とを結び付けている。ネジ（２）は連結された構成要素（１）内の孔を通じて伸びていると共に、連結要素（１−１４）内にねじ込まれ、そしてそれ故に構成要素（１）は一方側の連結要素（１−１４）と、他方側でのネジ（２）の頭の下に配置されているワッシャ（３）との間に普通に挟み込まれている。

連結装置の一部を形成する連結ネジ（２）には頭が具備されており、ネジの外周に沿った高さは、ネジ（２）の頭の内側におけるネジ（２）の包絡面の想像上の延長である想像上の円筒状垂直面が、ネジ（２）の最小の横断面と実質的に同じ大きさであるように寸法付けられ、それ故にこの想像上の面はネジ（２）における最も弱い区分を形成している。これに関連してワッシャ（３）は、ネジ（２）が孔を通り抜けることを防止するという通常の機能に加えて、特定の機能を有し、即ち、剪断工具の機能を果たし、そのため、ワッシャ（３）はネジ（２）よりもより硬い材料から製造されると共に、ワッシャ（３）の穴は適切な許容誤差を伴ってネジ（２）の直径より充分相当に大きく、更にはその穴の縁部は鋭利であるように適切な方式で成形される必要がある。

爆発連結要素（１−１４）は、連結孔と隣接する連結された構成要素（１）の内の一方と係合するカバー（５）を具備するシリンダ（４）と、シリンダ（４）内部に取り付けられたビストン（６）、及びシリンダ（４）の長手方向中間軸と平行して伸びるロッド（７）とからなる。ここにロッド（７）のシリンダ（４）の長手方向には連結ネジ（２）用のネジ穴、ロッキング・ワッシャ（８）及びシリンダ（４）内に取り付けられ、発火装置（１０，１１，１２，１３）を有する装薬（９）がある。

カバー（５）の中心内には、いずれにせよ、穴に密接に沿って伸長するロッド（７）が、カバー（５）の外側に突出しないようにするため、シリンダ（４）の長手方向中間軸と平行な穴が設けられている。シリンダ（４）に対向する側の縁部にはカバー（５）にカラーが設けられ、それにはシリンダ（４）の取り付けのために内部ネジ山が具備されているが、全体ではなく、そのネジ山とカバー（５）の底部との間には実質的な間隔が存在する。シリンダ（４）はカバー（５）と対向する端部で開口して、反対端部では閉じられ、そしてその開口部の外側にはカバー（５）のカラー内側のネジ山と合致するネジ山が存在する。シリンダ（４）の内径はカバー（５）のカラーの内径よりも実質的に小さく、カバーがシリンダ（４）上に取り付けられると、シリンダ縁部はそれ故に閉じられた空間の内壁において入口を形成する。ロッド（７）にはカラーが設けられ、そのカラーの直径はカバー（５）における穴の直径よりも実質的に大きく、ロッド（７）がカバー（５）を通り抜けることを防止すると共に、カバー（５）を介して取り付け力を連結された構成要素（１）に移転する。ピストン（６）はピストン（６）のネジ穴と対応するロッド（７）のネジ山とによってロッド（７）上に取り付けられている。ピストン（６）は、カバーと対向する側面のピストン（６）の外径がシリンダ（４）の内径よりも実質的に小さいことにより、肩部が設けられており、これにより、カバー（５）とピストン（６）の間の空間は増大する。中央穴を有する薄く且つ頑強なロッキング・ワッシャ（８）があり、ピストン（６）と取り付け位置にあるロッド（７）のカラーとの間に挟まれている。そのロッキング・ワッシャ（８）はカバー（５）のカラーのネジの無い部分の内径と実質的に同じ大きさの外径を有するが、シリンダ（４）の内径よりも実質的に小さい。カバー（５）がシリンダ上に取り付けられると、ロッキング・ワッシャ（８）はカバー（５）内に入ることによって、ワッシャ（８）とカバー（５）の底部との間に空間が形成され、そしてピストン（６）がシリンダ（４）内に入ることによってシリンダ（４）の縁部がロッキング・ワッシャ（８）に抗して加圧され、次いで該ワッシャがロッド（７）のカラーに作用して、それにより、ロッド（７）がカバー（５）に抗して保持され、カバー（５）がシリンダ（４）上に取り付けられると、ピストン（６）の位置がシリンダ（４）内で固定される。連結ネジ（２）の取り付け部での回転は例えば停止ネジ（ストップスクリュー）によって防止される。停止ネジはシリンダ（４）の壁を通って取り付けられ、ピストン（６）に抗して加圧され、ピストン（６）には対応する溝が設けられ、それにより停止ネジはピストンの長手方向中間の運動を妨げない。

シリンダ（４）はピストン（６）よりも実質的に長く、ピストンはそのシリンダ（４）内部に配置され、ピストン（６）の両側に２つの部屋が形成されるように位置決めされる。シリンダ（４）、ピストン（６）、並びに、ロッキング・ワッシャ（８）で区切られる、それらの部屋の一方には、充分強力な装薬（９）が搭載されており、ピストン（６）及びシリンダ（４）によって仕切られる他方の部屋は、その装薬（９）の爆発のための発火装置（１０，１１，１２，１３）が配置されている。発火装置（１０，１１，１２，１３）は、螺旋状に詰められ、各端部にそれぞれ装填された２つの点火ヒューズ（１１，１２）を有する信管（１０）と、シリンダ（４）底部の穴を介して外部から導入され、隣接する点火ヒューズ（１１）と接続された電気ケーブルと、からなる。電気ケーブル（１３）と連結されていない信管（１０）の端部はピストン（６）を貫通する小さな穴を通って伸び、これにより他の点火ヒューズ（１２）がピストン（６）の反対側のチャンバー内の装薬（９）と接触する。ピストン（６）とシリンダ（４）の底部との間のシリンダの壁には、シリンダ（４）底部からピストン（６）の最小高さ以上の高さ隔たった場所に、円形列状に配列された適切なサイズの多数の穴（１４）が存在し、それらの穴（１４）は爆発後の圧力解放用である。

外部信号システムが電流を電気ケーブル（１３）に連結すると、信管（１０）が電気ケーブル（１３）と接続する点火ヒューズ（１１）の１つによって点火されて、爆発までに充分長い時間を作るため、その後、信管（１０）は火がピストンの反対側で信管（１０）の反対の端にあるもう一つの点火ヒューズ（１２）に到達するまで充分長時間燃焼する。この後点火ヒューズ（１２）は装薬（９）を点火する。次いで爆発の結果として発生する圧力は圧力の影響を与え、それがピストン（６）、シリンダ（４）、並びに、ロッキング・ワッシャ（８）に作用する。シリンダ（４）の壁は直ちに破裂することがないように充分に強固な寸法に作られるが、固定されたロッキング・ワッシャ（８）はシリンダ（４）及びピストン（６）よりも相当に弱く、破壊される。ピストン（６）はそれによってボルト連結が解除され、移動可能となり、それ故にロッド（７）を介して衝撃効果を連結ネジ（２）に移転し、引張応力を連結ネジ（２）内にもたらすと共にそのネジ（２）の頭に対して剪断負荷をもたらす。連結された構成要素（１）はワッシャ（３）及び連結要素（１−１４）の間に位置決めされているので、ネジ（２）の頭はそれ故にワッシャ（３）によって打ち抜かれる。爆発の圧力はピストン（６）を付勢してロッド（７）及び連結ネジ（２）をシリンダ（４）内に引き入れ、そしてそれ故に、連結された構成要素（１）の間の機械的な連結は終了させられる。ピストン（６）がシリンダ（４）の壁の圧力解放穴（１４）を通過し遠ざかると、爆発ガスがその穴（１４）を介して除去され、シリンダ（４）内の圧力は装置をバラバラに破裂させることなく低下させられる。シリンダ（４）、ロッド（７）、並びに、ピストン（６）の寸法は、ピストン（６）が底部位置にある際にロッド（７）がカバー（５）の穴内部に留まるように決められ、それによってロッド（７）は、環境に対して望ましくない衝撃効果を生ずる爆発ガスがカバー（５）内の大きな穴を介して排出されることを防止している。

図２には、展開図の形で、本発明に従った連結装置の幾分変更された実施例が図示され、その変更としては、ロッド（７）のロッキング・ワッシャ（８）と対向する側部に非円形輪郭部が具備されたことにある。対応して、ロッキング・ワッシャにはロッドのその非円形輪郭部と合致する非円形凹部が具備されている。更にロッキング・ワッシャ（８）には周辺に配置された凹部（１５）が設けられ、それらがシリンダ（４）の上方縁における突起（１６）と対応している。このようにして、ピストン及びロッドは連結装置に取り付けられた状態では互いに回転が防止される。ロッド及びロッキング・ワッシャの非円形輪郭部は六角形状に示されているが、他の非円形状を考えることも勿論可能である。ロッキング・ワッシャ（８）における周辺凹部（１５）も周辺突起と交換可能であるが、その場合のシリンダ（４）は対応する凹部を有することになる。

本発明は、図面に示され且つそれに関連して記載された実施例に限定されず、種々の変更及び変形が特許請求の範囲内で可能である。

図１は、提案された爆発連結装置の断面図を示す。図２は、本発明に従った連結装置の一部の実施例を展開された斜視図で図示する。

１連結された構成要素２連結ネジ３ワッシャ
４シリンダ５カバー６ピストン
７ロッド８ロッキング・ワッシャ
９装薬１０信管
１１，１２点火ヒューズ１３電気ケーブル

Claims

装薬を内部的に具備する構成要素の機械的連結用の爆発連結装置であって、
迅速な連結解除のため、その爆発衝撃効果が連結装置の一部を形成する１つの連結を破裂させるのに充分に強力である装置において、
前記連結装置は、連結される前記構成要素（１）を貫通して延びる連結ネジ（２）と、前記連結ネジ（２）が内部に固定的に取り付けられている爆発連結要素（４−１４）とを結び付けており、それにより前記連結された構成要素（１）が前記連結ネジ（２）の頭と前記爆発連結要素（４−１４）との間に挟み込まれ、また、前記爆発要素（４−１４）は、前記連結された構成要素（１）の内の一方と係合するカバー（５）によって閉じられているシリンダ（４）と、前記シリンダ（４）の内径と実質的に同一の外径を有し前記シリンダ（４）内に取り付けられたピストン（６）と、を備え、
また、前記ピストン（６）は、その両側に実質的な空間を有するようにシリンダ（４）内部に配置され、ここにおいて前記ピストン（６）と前記シリンダ（４）の底部との間には、小さな円形の穴（１４）が前記シリンダ（４）の底部から一定の高さの前記シリンダ（４）の壁に列状に設けられ、前記高さは、前記ピストン（６）の最大直径の部分の高さ以上であり、
また、前記ピストン（６）には前記シリンダ（４）の内径より実質的に小さな直径を有するロッド（７）が配置され、前記ロッド（７）は前記カバー（５）を通って前記シリンダ（４）の長手方向中間軸と平行に伸びるが、前記カバーの外側には延出せず、これにより、前記連結ネジ（２）が前記ロッド（７）内に固定的に取り付け可能となり、
また、前記シリンダ（４）内の前記ピストンと前記カバー（５）の間の空間には装薬（９）が配置され、前記装薬は遅延機構が具備された点火装置（１０，１１，１２，１３）を有し、ここにおいて前記連結装置は、ある時間遅延した後に、爆破圧力が引張応力に変換され、前記引張応力が前記連結ネジ（２）に作用し、前記連結装置の他の部分が分裂されることなく、前記連結ネジ（２）が引き外されるように爆破されるべく構成されていることを特徴とする爆発連結装置。
前記遅延機構は、それぞれ前記信管（１０）の両端に位置する２つの点火ヒューズ（１１，１２）信管（１０）と、前記信管に搭載された点火ヒューズ（１１）の１つと接続する外部由来の電気ケーブル（１３）とからなり、前記信管（１０）は前記ピストン（６）と前記シリンダ（４）の底部との間の空間に配置され、前記電気ケーブル（１３）と接続されていない信管（１０）の端部が前記ピストン（６）内の穴を通って延び、前記信管（１０）に搭載された他の一方の点火ヒューズ（１２）が前記装薬（９）と接触することを特徴とする、請求項１に記載の爆発連結装置。
前記装置の一部を形成する前記シリンダ（４）が、カラーを設けられたカバー（５）により前記カラーの内側に設けられたネジ山を手段として閉鎖され、これにより、前記シリンダ（４）は前記カバー（５）の底部に到達せず、前記シリンダ（４）の縁部は前記閉じられた空間の内壁の入口を形成していることを特徴とする、請求項１或は２に記載の爆発連結装置。
前記装置の一部を形成する前記シリンダ（４）内部には、円形ロッキング・ワッシャ（８）が配置され、前記ロッキング・ワッシャの外径は前記カバー（５）の内径と実質的に同じ大きさであるが、前記シリンダ（４）の内径よりも実質的に大きく、また、前記ロッキング・ワッシャ（８）は中央穴を有し、その直径は前記ロッド（７）の直径よりも実質的に大きいが、前記ロッドに設けられたカラーよりも実質的に小さく、そして前記ロッドと、そのロッキング・ワッシャ（８）が固定的に取り付けられ、それによって、前記ロッド（７）が前記ロッキング・ワッシャ（８）の前記中央穴を通って伸長し、前記ピストン（６）により適所で前記ロッド（７）のカラーに挟み込まれ、そして、そのピストン（６）は前記ロッキング・ワッシャ（８）の所で前記シリンダ（４）の内径よりも実質的に小さい外径を有し、それにより、前記ロッキング・ワッシャ（８）と前記ピストン（６）の厚い部分との間に実質的な空間が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の爆発連結装置。
前記装置の一部を形成する前記連結ネジ（２）には当該連結ネジ（２）の頭部の下に配置されたワッシャ（３）が設けられ、前記ワッシャ（３）は剪断工具の機能を有し、前記ワッシャ（３）は頑強な材料から製造され、その中央穴の周りには鋭利な縁部が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の爆発連結装置。
前記装置の一部を形成する前記信管（１０）が前記シリンダ（４）内の前記ピストン（６）と前記シリンダ（４）の底部との間の空間内に螺旋形態に巻回されて配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の爆発連結装置。
前記ロッド（７）及び前記ロッキング・ワッシャ（８）の協働する部分と前記ロッキング・ワッシャ（８）及び前記シリンダの間には、前記連結装置の取り付けに際してピストン（６）及びロッドの互いに対する回転を防止する協働手段（１５，１６）が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至６の内の何れか一項に記載の爆発連結装置。