JP5956763B2 - 検知システムおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本明細書で提示する実施形態は一般に、検知システムに関し、より詳細には、ワイヤハーネス、例えば航空機用ワイヤハーネス内の故障を検出するための検知システムに関する。

配線システムは、航空機産業などの様々な産業で使用することができる。配線システムを使用して、様々なデバイスおよび構成部品を制御、監視および／または使用可能にすることができる。配線システムは、通常、様々なシステム間に電力をもたらすことを可能にする１つまたは複数のワイヤハーネスを含む。ワイヤハーネスの非限定的な例には、導電体およびコネクタが含まれる。これらのワイヤハーネスは、ＤＣ電圧およびＡＣ電圧の信号を含む、様々なタイプの電気信号を通すように構成されうる。

高電圧ハーネスが完全であることは、配線システムの信頼性にとって重要である。例えば、コネクタの構成部品が、完全に係合されていない、または適正にハンダ付けもしくは圧着されていない場合、あるいは他のタイプのコネクタの故障が起きた場合には、コネクタでアークが発生することがある。アークは通常、高エネルギーを含み、大量の熱を生成し、コネクタおよび導電性の構成部品を溶融するおそれがある。アークはまた、配線システムにおける絶縁の欠陥により発生することがある。アークはまた、電線自体においても発生しうる。したがって、ハーネスシステムを試験して、アークが発生する前にコネクタの劣化を検出することが望ましい。

１つの既存の技法は、例えば、航空機の配線システムの一般的な手順および検査に関連してなど、目視検査によって問題を検出することである。しかし、欠陥は、検出されないことも、システム故障後、またはより顕著な損傷が発生した後でようやく検出されることもある。別の既存の技法では、配線システム内の故障を検出するために、検知システムが使用される。例えば、航空機産業では、検知システムは、地上に設置された健全性および使用状況（ｈｅａｌｔｈ ａｎｄ ｕｓａｇｅ）監視システム（プロセッサ）に結合される。健全性および使用状況監視システムを航空機内部の実際のセンサに結合することは複雑であり、特にセンサが動かされた場合、エラーを起こしやすい。さらに、診断システム全体は、嵩張って扱いにくい。

米国特許第７６９６７６０号明細書

したがって、改良された検知システムが必要とされている。

例示的な一実施形態によれば、システムは、ベース部、蓋部、および接合部を有するセンサハウジングを備える。接合部は、電線の少なくとも一部のまわりに巻回されるように構成される。蓋部は、ベース部の第１の端部に取り外し可能に結合される一端部、および接合部を介してベース部の第２の端部に結合される他端部を備える。可撓性コイルセンサが、センサハウジング内に配置され、ベース部および接合部に実質的に沿って接着され、電線内の故障を表す信号を生成するように構成される。処理デバイスが、センサハウジング内に配置され、可撓性コイルセンサによって生成された電線内の故障を表す信号に応答して、電線内の故障を検出するように構成される。

別の例示的な実施形態によれば、システムは、離間され、電線を受容するように構成された複数の検知システムを備える。各検知システムは、センサハウジング、可撓性コイルセンサ、および処理デバイスを備える。センサハウジングは、ベース部、蓋部、および接合部を備える。接合部は、電線の少なくとも一部のまわりに巻回されるように構成される。蓋部は、ベース部の第１の端部に取り外し可能に結合される一端部、および接合部を介してベース部の第２の端部に結合される他端部を備える。可撓性コイルセンサが、センサハウジング内に配置され、ベース部および接合部に実質的に沿って接着され、電線内の故障を表す信号を生成するように構成される。処理デバイスは、センサハウジング内に配置され、可撓性コイルセンサによって生成された電線内の故障を表す信号に応答して電線内の故障を検出するように構成される。複数の検知システム中の２つの検知システムが、その２つの検知システムの間で電線内の故障位置を検出するように構成される。

別の例示的な実施形態によれば、関連した方法が開示される。この方法には、蓋部の一端部をベース部の第１の端部に取り外し可能に結合し、また接合部を介して蓋部の他端部をベース部の第２の端部に取り外し可能に結合することによりセンサハウジングを形成するステップが含まれる。この方法にはさらに、可撓性コイルセンサを、ベース部および接合部に実質的に沿って接着することにより、センサハウジング内に配置するステップが含まれる。この方法にはまた、可撓性コイルセンサからの信号を検知するように、処理デバイスをセンサハウジング内に配置するステップが含まれる。接合部は、電線の少なくとも一部のまわりに巻回される。

以下の詳細な説明は、各図面を通して同じ記号が同じ部品を示している添付の図面を参照しながら読まれたい。

例示的な実施形態による、電線またはワイヤハーネス内の故障を検出するように構成された閉じた状態における検知システムの斜視図である。 例示的な実施形態による、電線またはワイヤハーネス内の故障を検出するように構成された開いた状態における検知システムの斜視図である。 例示的な実施形態による、検知システムの模式図である。 例示的な実施形態による、検知システムにおける処理デバイスの模式図である。 例示的な実施形態による、複数の検知システムを有する診断システムの模式図である。

本明細書で提示するある実施形態によれば、検知システムが開示される。検知システムは、センサハウジング内に配置された可撓性コイルセンサを備える。可撓性コイルセンサは、センサハウジングのベース部および接合部に実質的に沿って接着され、電線内の故障を表す信号を生成するように構成される。処理デバイスが、センサハウジング内に配置され、可撓性コイルセンサによって生成された電線内の故障を表す信号に応答して、電線内の故障を検出するように構成される。特定の実施形態によれば、複数の例示的な検知システムを組み込んだ診断システムが開示される。別の例示的な実施形態によれば、検知システムの製造方法が開示される。本明細書に記載のように、処理デバイスはセンサハウジング内に容易に取り付けられる。

図１および図２を参照すると、一実施形態による検知システム１０が示されている。検知システム１０は、センサハウジング１２内に配置された可撓性コイルセンサ４０を備えることができる。センサハウジング１２は、ベース部１４、蓋部１６、および接合部１８を備えることができる。ある実施形態では、蓋部１６およびベース部１４は、立方体様の構造を有する。そのような実施形態では、接合部１８は、半円形の構造を有することができる。蓋部１６の一端部２０は、ナットねじ継手２１を介してベース部１４の第１の端部２２に取り外し可能に結合されうる。蓋部１６の他端部２４は、接合部１８を介してベース部１４の第２の端部２６に結合されうる。一実施形態では、センサハウジング１２は、単一構造である。別の実施形態では、ベース部１４、蓋部１６、および接合部１８は、別々に製造された後に上述の方法で互いに結合される。

検知システム１０のセンサハウジング１２は、検知システム１０により故障がないかどうかを監視すべき電線または電線の束（ワイヤハーネス）２８を受容するように構成されうる。本明細書で使用する「故障」という用語には、例えば、電線２８における絶縁の不具合、不適切な取付け、不適切な取扱い、温度や湿度などの外的要因、などの理由による、電線２８における放電が含まれる。示した実施形態では、接合部１８は、電線２８の少なくとも一部のまわりに巻回されている。以下でより詳しく述べるように、センサハウジング１２内に配置された可撓性コイルセンサ４０は、電線２８内の故障を表す信号を生成するように構成されうる。コネクタ３０が、ベース部１４に、また可撓性コイルセンサ４０に結合されうる。

処理デバイス５０は、センサハウジング１２内に配置され、可撓性コイルセンサ４０によって生成された電線２８内の故障を表す信号に応答して電線２８内の故障を検出するように構成されうる。示した実施形態では、出力デバイス３２が、センサハウジング１２に設けられ、電線２８内に故障があることを示す出力を生成するように構成される。示した出力デバイス３２は、複数の発光ダイオード３４、３６、３８を備えることができる。

図２は、開いた位置にある、図１の実施形態によるセンサハウジング１２を有する検知システム１０を示している。可撓性コイルセンサ４０が、センサハウジング１２内に配置されうる。示した実施形態では、可撓性コイルセンサ４０は、例えば接着剤を使用して、ベース部１４の平坦面４２に沿って、また接合部１８に沿って、接着されている。ある実施形態では、可撓性コイルセンサ４０は、蓋部１６の少なくとも一部にも接着されうる。

図１および図２を共に参照すると、可撓性コイルセンサ４０、ベース部１４、および蓋部１６はそれぞれ、開口４４、開口４６、および開口４８を備えることができる。図１に示すようにセンサハウジング１２が閉じた位置にあるとき、開口４４、開口４６、および開口４８は互いに重なり合い、ナットねじ継手２１を嵌合することができる。蓋部１６の一端部２０は、蓋部１６がベース部１４に重なり合い、可撓性コイルセンサ４０を蓋部１６、接合部１８、およびベース部１４で囲むことができるように、ナットねじ継手２１を使用してベース部１４に取り外し可能に結合することができる。さらに、図１に示すようにセンサハウジング１２が閉じた位置にあり、接合部１８が同様に電線２８の少なくとも一部のまわりに巻回されるとき、可撓性コイルセンサ４０が電線２８のまわりに少なくとも部分的に延在するように、可撓性コイルセンサ４０を接合部１８に接着することができる。

処理デバイス５０が、センサハウジング１２内に配置されうる。前述のように、処理デバイス５０は、可撓性コイルセンサ４０によって生成された電線２８内の故障を表す信号に応答して電線２８内の故障を検出するように構成されうる。例えば、電線２８内で放電または他の故障が起こると、結果として生じる磁界が、可撓性コイルセンサ４０内に電気信号を誘導する。この電気信号は、処理デバイス５０に送られうる。処理デバイス５０は、信号を分析して電線２８内の故障の発生を検出するように構成されうる。処理デバイス５０は、例えば、処理チップデバイスでありうる。示した実施形態では、処理デバイス５０は、可撓性コイルセンサ４０の上に配置されているが、別の実施形態では、処理デバイス５０は、センサハウジング１２内の可撓性コイルセンサ４０の下に配置される。センサハウジング１２内での処理デバイス５０の他の適切な位置も想定されるが、処理デバイス５０は一般に、コイルセンサ４０と直接通信するために、コイルセンサ４０に近接して配置される。

前述のように、出力デバイス３２は、センサハウジング１２に設けられ、また例えば、３つの発光ダイオード３４、３６、３８を備える。発光ダイオード３４、３６、３８は、電線２８内に故障があることを示す出力を生成するように構成されうる。処理デバイス５０は、出力デバイス３２に結合され、可撓性コイルセンサ４０によって生成された電線内の故障を表す信号に応答して出力デバイス３２を作動させるように構成されうる。特定の実施形態では、各ダイオード３４、３６、３８にはそれぞれ、赤色ダイオード、緑色ダイオード、および黄色ダイオードが含まれる。赤色ダイオードの作動は、電線内に重大な故障があることを示しうる。緑色ダイオードの作動は、電線内に故障がないことを示しうる。黄色ダイオードの作動は、電線内に故障が切迫していることを示しうる。出力デバイスのタイプおよび数は、用途に応じて変化しうる。特定の実施形態では、検知システム１０は、センサハウジング１２内に内蔵された電池５２によって作動する。

例示的な検知システム１０を含む上記の説明と一致する検知システムは、特に航空システムに有用でありうる。航空用途に使用される従来の検知システム１０では、センサには、センサとは別々に地上に置かれた、嵩張って複雑な処理システムが伴われうる。地上に置かれた処理システムを航空機内に設けられたセンサに結合することは、多くの労力を必要としうる。さらに、システムは、特にセンサが動かされた場合、エラーを起こしやすくなりうる。本明細書に記載の実施形態によれば、検知システム１０は、例えば、処理デバイス５０が例えばセンサハウジング１２内に取り付けられたチップである場合、小型かつ軽量にすることができる。さらに、センサ４０と処理デバイス５０との相対的な近接性により、信号の減衰が少なくなり、検出精度が向上される。

図３は、一実施形態による、コネクタ３０に結合された可撓性コイルセンサ４０を示している。可撓性コイルセンサ４０は、基板５４上にエッチングされたコイル状パターン５６を有する基板５４を備えることができる。基板５４は、図１および図２に併せて述べるように、開口４６を備えることができる。図１および図３を共に参照すると、電線内で放電または他の故障が起こると、結果として生じる磁界が、可撓性コイルセンサ４０内に電気信号を誘導する。この電気信号は、センサハウジング内に配置された処理デバイス５０に送られる。処理デバイス５０は、電気信号を分析して電線内の故障の発生を確認する。

図４は、処理デバイス５０の模式図である。前述のように、処理デバイス５０は、処理チップデバイスでありうる。ある実施形態では、処理デバイス５０には、埋込式処理チップが含まれる。一実施形態では、埋込式処理チップは、ｏｐｅｎ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ（ＯＭＡＰプロセッサ）である。一実施形態では、処理デバイス５０は、０．５インチから１インチの範囲の長さ、および０．５インチから１インチの範囲の幅を有する。別の実施形態では、処理デバイス５０は、長さ０．５インチ、幅０．５インチである。例示的な処理デバイス５０の緊密さにより、センサハウジング内への容易な取付けが促進される。処理デバイス５０がチップであるので、デバイス５０をセンサハウジング内の任意の都合のよい位置に配置することができる。処理デバイス５０がチップであるので、デバイス５０をセンサハウジング内の任意の位置に配置することができる。

図５は、例示的な実施形態による診断システム５８の模式図である。診断システム５８には、複数の検知システム１０が含まれる（２つの検知システム１０が示されている）。図１〜図４を参照しながら前述したように、各例示的な検知システム１０は、センサハウジング内に配置された可撓性コイルセンサを備える。可撓性コイルセンサは、電線２８内の故障を表す信号を生成するように構成されうる。処理デバイスは、センサハウジング内に配置され、可撓性コイルセンサによって生成された電線２８内の故障を表す信号に応答して、電線内の故障を検出するように構成されうる。

示した実施形態では、検知システム１０は、中央診断ユニット６０に結合されている。検知システム１０と中央診断ユニット６０との間の接続は、有線接続または無線接続とすることができる。２つの検知システム１０は、２つの検知システム１０の間で電線２８内の故障位置６２を検出するように構成されうる。例えば、検知システム１０の出力デバイスが赤色の光を示す場合、特定の検知システム１０は、電線２８内の故障のおおよその位置を示す。示した実施形態では、２つの検知システム１０が赤色の光を示す場合、故障位置６２は、対応する２つの検知システム１０の間である。センサ構成を検査することが、故障位置を正確に示すのに必要になりうる。例えば、検知システムの構成中、センサの組合せの情報が記憶され、検知システム間の距離がセンサ構成に記憶される。両方の検知システム１０が赤色の光を示すと、１つの検知システムからもう一方の検知システムまで横断する距離として故障位置を判定するために、故障ログが参照される。ある実施形態では、検知システム１０は、中央診断ユニット６０によって作動する。本明細書で繰り返されるべきことであるが、診断システム５８は、センサハウジング内に容易に取付けられた処理デバイスを各検知システム１０が有することができるので、小型かつ軽量にすることができる。したがって、信号の減衰が少なくなり、診断システム５８の検出精度が向上される。

本発明のある特徴のみ本明細書で図示および説明してきたが、多くの修正形態および変更が、当業者には思い付くことになる。したがって、添付の特許請求の範囲は本発明の真の精神に入るすべてのこのような修正形態および変更を含むことが意図されていることを理解されたい。

１０ 検知システム
１２ センサハウジング
１４ ベース部
１６ 蓋部
１８ 接合部
２０ 一端部
２１ ナットねじ継手
２２ 第１の端部
２４ 他端部
２６ 第２の端部
２８ 電線または電線の束
３０ コネクタ
３２ 出力デバイス
３４ 発光ダイオード
３６ 発光ダイオード
３８ 発光ダイオード
４０ 可撓性コイルセンサ
４２ 平坦面
４４ 開口
４６ 開口
４８ 開口
５０ 処理デバイス
５２ 電池
５４ 基板
５６ コイル状パターン
５８ 診断システム
６０ 中央診断ユニット
６２ 故障位置

Claims (10)

1. ベース部（１４）と、
   蓋部（１６）と、
   電線（２８）の少なくとも一部のまわりに巻回されるように構成された接合部（１８）と、
   を備え、
   前記蓋部（１６）が、前記ベース部（１４）の第１の端部（２２）に取り外し可能に結合される一端部（２０）、および前記接合部（１８）を介して前記ベース部（１４）の第２の端部（２６）に結合される他端部（２４）を備える、
   センサハウジング（１２）と、
   前記センサハウジング（１２）内に配置され、前記蓋部（１６）に配置されず、かつ前記ベース部（１４）および前記接合部（１８）に実質的に沿って接着され、前記電線（２８）内の故障を表す信号を生成するように構成された可撓性コイルセンサ（４０）と、
   前記センサハウジング（１２）内に配置され、前記可撓性コイルセンサ（４０）によって生成された前記電線（２８）内の故障を表す信号に応答して前記電線（２８）内の故障を検出するように構成された処理デバイス（５０）と、
   を備える、
   システム（１０）。
2. 前記処理デバイス（５０）が、複数の前記可撓性コイルセンサ（４０）からの前記信号に基づいて前記電線（２８）内の故障位置を検出するようにさらに構成された、請求項１に記載のシステム（１０）。
3. 前記センサハウジング（１２）に設けられ、前記電線（２８）内に故障があることを示す出力を生成するように構成された出力デバイス（３２）をさらに備える、請求項１または２に記載のシステム（１０）。
4. 前記処理デバイス（５０）が、前記出力デバイス（３２）に結合され、かつ前記可撓性コイルセンサ（４０）によって生成された電線（２８）内の故障を表す信号に応答して前記出力デバイス（３２）を作動させるように構成された、請求項３に記載のシステム（１０）。
5. 前記出力デバイス（３２）が、１つまたは複数の発光ダイオードを備える、請求項３または４に記載のシステム（１０）。
6. 前記処理デバイス（５０）が、埋込式処理チップを含む、請求項１から５のいずれかに記載のシステム（１０）。
7. 電池（５２）をさらに備え、
   前記システム（１０）が前記電池（５２）によって作動される、請求項１から６のいずれかに記載のシステム（１０）。
8. 離間され、電線（２８）を受容するように構成された複数の検知システム（１０）を備え、各検知システム（１０）が、
   ベース部（１４）、蓋部（１６）、および前記電線（２８）の少なくとも一部のまわりに巻回される接合部（１８）を備えるセンサハウジング（１２）であって、前記蓋部（１６）が、前記ベース部（１４）の第１の端部（２２）に取り外し可能に結合された一端部（２０）、および前記接合部（１８）を介して前記ベース部（１４）の第２の端部（２６）に結合された、他端部（２４）を備える、センサハウジング（１２）と、
   前記センサハウジング（１２）内に配置され、前記蓋部（１６）に配置されず、前記ベース部（１４）および前記接合部（１８）に実質的に沿って接着され、前記電線（２８）内の故障を表す信号を生成するように構成された、可撓性コイルセンサ（４０）と、
   前記センサハウジング（１２）内に配置され、前記可撓性コイルセンサ（４０）によって生成された前記電線（２８）内の故障を表す信号に応答して前記電線（２８）内の故障を検出するように構成された処理デバイス（５０）と、
   を備え、
   前記複数の検知システムのうちの２つの検知システム（１０）が、２つの検知システム（１０）の間で前記電線（２８）内の故障位置を検出するように構成された、
   システム。
9. 前記複数の検知システム（１０）に通信可能に結合された中央診断ユニット（６０）をさらに備える、請求項８に記載のシステム（１０）。
10. 蓋部（１６）の一端部（２０）をベース部（１４）の第１の端部（２２）に、また接合部（１８）を介して前記蓋部（１６）の他端部（２４）を前記ベース部（１４）の第２の端部（２６）に、取り外し可能に結合することによって、センサハウジング（１２）を形成するステップと、
    前記蓋部（１６）に配置せず、前記ベース部（１４）および前記接合部（１８）に実質的に沿って接着することにより、可撓性コイルセンサ（４０）を前記センサハウジング（１２）内に配置するステップと、
    前記可撓性コイルセンサ（４０）からの信号を検知するように、処理デバイス（５０）を前記センサハウジング（１２）内に配置するステップと、
    前記接合部（１８）を、前記電線（２８）の少なくとも一部のまわりに巻回させるステップと、
    を含む方法。
    

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