Gas power shut-off device

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス起動剤の昇華を利用して電源回路を遮断するガス式電源遮断装置に係り、特に、ワイヤーハーネスのショート時や車両衝突時等の異常発生時に電源回路を強制的に、かつ、確実に遮断できる組み付け容易なガス式電源遮断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来のガス式電源遮断装置が適用された電装システムの一例を示すシステム構成図である。 同図に示すように、この電装システム１００は、車両のバッテリー１０１と車両各部に設けられた各負荷１０２〜１０４とを、電線１０５を備えたワイヤーハーネス１０６により結線して電源回路を形成すると共に、この電源回路にガス式電源遮断装置１０７を介挿している。
【０００３】
ガス式電源遮断装置１０７は、ワイヤーハーネスのショート時や車両衝突時等の異常発生時にＥＣＵ１０８にて生成された回路遮断信号が入力されたときに、後述するように電源回路を遮断して、バッテリー１０１から各負荷１０２〜１０４への給電を停止させることができる。
【０００４】
図９は、従来のガス式電源遮断装置１０７の一例を作動前の初期状態で示す説明図である。 同図に示すように、ガス式電源遮断装置１０７は、ベース本体１１０にシャフト１１１がスライド自在に挿通配置されており、作動前の初期状態では、このシャフト１１１と端子１１２ａ，１１２ｂ間に介挿された多点接触バネ１１３により端子１１２ａと端子１１２ｂとの間が導通されている。
【０００５】
このため、電源回路の電流は、端子１１２ａ→シャフト１１１→端子１１２ｂのように流れ、また、端子１１２ａ，１１２ｂは図１０に示すように多点接触バネ１１３による接点構造のため大電流を通電することができる。
【０００６】
この際、起動剤ケース１１４とノズル１１５内部は気密性が保たれており、ノズル１１５とシャフト１１１内部はＯリング１１６により気密性が保たれている。
【０００７】
図８に示すＥＣＵ１０８からガス式電源遮断装置１０７へと回路遮断信号が入力されると、この入力された回路遮断信号によりヒーター１１７が通電状態となり、ヒーター１１７が瞬時にガス起動剤１１８の加熱を開始させる。 この加熱開始後、ヒーター１１７が所定の温度になると、ガス起動剤１１８は昇華し、ガスを生ずる。
【０００８】
これにより、ベース本体１１０に挿通配置されているシャフト１１１は、先端部がベース本体１１０から突出される。 つまり、端子１１２ａ，１１２ｂ間接続状態の初期位置から端子１１２ａ，１１２ｂ間離脱状態の遮断位置までスライド移動させることになる。 このため、図１０に示すように、端子１１２ａ，１１２ｂ間を電気的に開放し、電力供給を遮断する。 この電力供給の遮断後、余分なガスはノズル１１５とシャフト１１１の隙間より放出される。
【０００９】
なお、図９，図１０において、１１９はリセットバルブ、１２０はスペーサー、１２１はストッパー、１２２はノズル取付板、１２３はリセット用スプリング、１２４は端子取付板、１２５はリセットノブである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のガス式電源遮断装置の構造によれば、端子１１２ａ，１１２ｂの接触荷重のみでしかシャフト１１１を押さえておらず、ガス起動剤１１８の昇華以外の衝撃や振動等の要因でシャフト１１１が誤作動する可能性があるという問題があった。
【００１１】
また、シャフト１１１が遮断位置まで移動したとき、初めてガス圧が抜ける構造になっていたため、ノズル１１５をシャフト１１１の奥深くまで挿入する必要があり、この種のガス式電源遮断装置を組み付けを困難するとういう問題があった。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑み、ワイヤーハーネスのショート時や車両衝突時等の異常発生時のみ、電源回路を強制的に、かつ、確実に遮断できる組み付け容易なガス式電源遮断装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１の発明は、車両のバッテリーと車両各部に設けられた各負荷とを結ぶ電源回路に介挿される一対の端子と、この各端子を保持しているベース本体に挿通配置され、スライド移動させることで前記端子間を接離できるシャフトと、回路遮断信号が入力されたときに、前記端子間を接続状態にする初期位置から前記端子間を離脱状態にする遮断位置へと、ガス起動剤の昇華を利用して前記シャフトをスライド移動させることにより前記電源回路を遮断する回路遮断手段とを有するガス式電源遮断装置において、前記シャフトの一端には、弾性係止アームを有するフロントカバーを装着し、前記ベース本体には、係合突起を形成し、前記シャフトの初期位置にて、前記弾性係止アームと前記係合突起とを係合させて車両に装備することを特徴としている。
【００１４】
請求項１の発明によれば、ベース本体に挿通配置されたシャフトの初期位置にて、フロントカバーの弾性係止アームとベース本体の係合突起とを係合させているので、ガス起動剤の昇華以外の衝撃等の要因でシャフトがスライド移動しまう事態を回避させることができる。
【００１５】
また、ベース本体内で発生ガスを圧縮し、その圧力でシャフトをスライド移動させるようにしているため、例えば従来のようにガス供給用ノズルをシャフトの奥深くまで挿入させる必要がなく、特に、シャフト後端にイグナイターを圧入配置することでノズル自体も不要となるので、この種のガス式電源遮断装置を組み付け容易に構成できる。
【００１６】
請求項２の発明では、前記ベース本体は、前記フロントカバーの装着側に保持した端子の近傍に、ガス起動剤の昇華で発生したガスを放出できるガス抜き穴を形成したことを特徴としている。
【００１７】
請求項２の発明によれば、ガス起動剤の昇華で発生したガスにより前記シャフトのスライド移動が開始されると同時に、その発生したガスをガス抜き穴から直ちに放出できるので、ガスの風圧により端子間でのアークの発生を抑制する消弧作用を持たせることができる。
【００１８】
請求項３の発明では、 請求項１または２に記載のガス式電源遮断装置において、前記フロントカバーは前記シャフトの一端にリセットノブを介在して取り付けられており、当該リセットノブの内部にトーションバネとストッパーが収容され、前記シャフトの遮断作動時にはリセットノブ内から前記ストッパーが前記トーションバネのバネ力により飛び出して前記シャフトの初期位置方向への戻りを阻止することを特徴としている。
請求項３の発明によれば、シャフトの遮断作動時にはストッパがリセットノブ内からトーションバネのバネ力により飛び出し、これによってシャフトの初期位置方向への戻りが阻止される。
【００１９】
また、請求項４の発明では、請求項１乃至３の何れか１項に記載のガス式電源遮断装置において、前記フロントカバーは、前記シャフトを回転中心として、回動させることにより、前記弾性係止アームと係合突起とが係合された装着位置と、前記弾性係止アームと係合突起との係合状態が解除された離脱位置とを選択可能に前記ベース本体に組み付けられており、かつ、前記ベース本体に対する装着位置では、前記リセットノブに固定可能であり、前記ベース本体に対する離脱位置では、前記リセットノブから引き抜き可能であること特徴としている。
請求項４の発明によれば、シャフトの作動に関係なく手動にて電源回路をオープンにすることができ、また、リセットノブから飛び出したストッパーをリセットノブ内に押し込みながら、リセットノブをベース本体内部に戻せば再び電源回路をクローズすることもできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るガス式電源遮断装置が適用された電装システムの一実施形態を示すシステム構成図である。 同図に示すように、この電装システム１は、車両のバッテリー２と車両各部に設けられたスターター３，オルタネータ４，イグニッションスイッチ（ＩＧＮ．ＳＷ）５，その他負荷６等の各負荷とを、電線７を備えたワイヤーハーネス８により結線して電源回路を形成すると共に、この電源回路に本発明に係るガス式電源遮断装置９を介挿している。 なお、１０はＧセンサ（Ｇ−ＳＳＲ）、１１はエアーバックＥＣＵであり、これらはガス式電源遮断装置９を作動させるために用いる。 また、１２はハザード、１３は電話（ＰＨＯＮＥ）、１４はドアロック（Ｄ／Ｌ）であり、これらはガス式電源遮断装置９により電源回路を遮断しないシステム構成物品例である。
【００２１】
この電装システムでは、図２の遮断フローに示すように、車両が先行車両等の物体に衝突し、Ｇセンサ（Ｇ−ＳＳＲ）１０から衝突信号がエアーバックＥＣＵ１１へと出力されると（ステップＳＴ２０１）、エアーバックＥＣＵ１１にて回路遮断信号が生成され、この生成された回路遮断信号がガス式電源遮断装置９へと出力される（ステップＳＴ２０２）。
【００２２】
これにより、ガス式電源遮断装置９は、図３〜図６に基づいて以下説明するように、電源回路を遮断して、バッテリー２からスターター３，オルタネータ４，イグニッションスイッチ（ＩＧＮ．ＳＷ）５等の各負荷への給電を停止させることができる（ステップＳＴ２０３）。
【００２３】
図３及び図４は、本発明に係るガス式電源遮断装置９の一実施形態を作動前の初期状態で示しており、図３は側面図、図４は図３の側面を断面で示した図である。 また、図５及び図６は、本発明に係るガス式電源遮断装置９の一実施形態を作動後の遮断状態で示しており、図５は側面図、図６は図５の側面を断面で示した図である。
【００２４】
このガス式電源遮断装置９は、図４及び図６に示すように、ベース本体１５にシャフト１６が挿通配置されており、また、バッテリー２からスターター３，オルタネータ４等の各負荷への給電を行うために互いに接続する端子１７ａ，１７ｂ間は、スペーサー１９により絶縁されている。
【００２５】
そして、ガス式電源遮断装置９が作動する前の初期状態では、このシャフト１６上に設けた多点接触バネ１８により端子１７ａと端子１７ｂとの間を導通させている。 よって、電源回路の電流は、端子１７ａ→シャフト１６→端子１７ｂのように流れ、また、図６に示すように端子１７ａ，１７ｂは多点接触バネ１８による接点構造のため大電流を通電することができる。
【００２６】
シャフト１６の先端部には、リセットノブ２０が取り付けられ、リセットノブ２０の内部にトーションバネ２１とストッパー２２が収容されている。 この取り付け構造において、ストッパー２２は、後述するようなシャフト１６の遮断作動時にリセットノブ２０からトーションバネ２１の力により飛び出し、リセットノブ２０の戻りを防止する。
【００２７】
また、シャフト１６の先端部に取り付けられたリセットノブ２０には、 図４に示すように、フロントパッキン３１を介して弾性係止アーム２３を有するフロントカバー２４を装着し、ベース本体１５には、係合突起２５を形成しており、シャフト１６の初期位置にて、弾性係止アーム２３と係合突起２５とを係合させて、ベース本体１５とフロントカバー２４との係合部Ｂを形成している（図３参照） 。 また、図５に示すようにフロントカバー２４の装着側に保持した端子１７ｂの近傍に、ガス起動剤の昇華で発生したガスを放出できるガス抜き穴１５ａを形成している。
【００２８】
一方、シャフト１６の後端部には、ガス起動剤２６を収容したイグナイター２７が取り付けられ、このイグナイター２７は、ホルダー２８により保持されている。 また、リヤパッキン２９を介してリヤカバー３０がベース本体１５と係合している。
【００２９】
このような組み付け構造においては、シャフト１６が端子１７ａ，１７ｂとの離脱力ｆ１、フロントカバー２４とベース本体１５の保持力ｆ２を合わせた保持力Ｆにより保持されているため、ガス起動剤２６の昇華によるガス発生時、図４のＡ内部における内部圧力Ｐが増加する構造になっている。 この場合、Ａ内部の断面積をＳとすると、
【数１】
Ｐ（Ａ内部圧力）×Ｓ（Ａ内部断面積）＞Ｆ（シャフト保持力）
但し、Ｆ＝ｆ１＋ｆ２
となるまで発生ガスを圧縮し、内部圧力Ｐの増加割合がシャフト保持力を上回った時点で、弾性係止アーム２３が弾性変形されるため、ベース本体１５とフロントカバー２４との係合部Ｂが外れる。
【００３０】
これにより、本発明に係るガス式電源遮断装置９は、図５の側面図及び図６の断面図に示す遮断状態に移行する。 つまり、これら各図に示すように、ベース本体１５からシャフト１６が矢印Ｃ方向に突出し、電源回路を遮断することができる。 よって、次のような効果を得ることができる。
【００３１】
（１）ガス起動剤２６の昇華以外の衝撃や振動等の要因でシャフト１６がスライド移動し、電源回路が遮断されてしまう事態を回避させることができる。
【００３２】
（２）また、この遮断時、ガスが端子１７ａ，１７ｂ内部を通ってガス抜き穴１５ａから抜けるため、ガスの風圧により端子１７ａ，１７ｂ間でのアークの発生を抑制する消弧作用を持たせることができる。
【００３３】
（３）更に、上記したように発生ガスを圧縮し、その圧力でシャフト１６をスライド移動させるようにしているため、従来のようにノズルをシャフトの奥深くまで挿入させる必要がなく、特に、本実施形態に適用されているガス式電源遮断装置９のように、シャフト１６後端にイグナイター２７を圧入配置することでノズル自体も不要となるので、この種のガス式電源遮断装置を組み付け容易に構成できる。
【００３４】
加えて、本実施形態に適用されているガス式電源遮断装置９は、フロントカバー２４は、シャフト１６を回転中心として回転可能に組み付けて、シャフト１６に対する装着位置及び離脱位置を回動操作で選択できると共に、シャフト１６に対する装着位置では、シャフト１６のリセットノブ２０に固定可能であり、その離脱位置では、リセットノブ２０から引き抜き可能な構成である。
【００３５】
よって、ガス起動剤２６の昇華によるシャフト１６の移動に関係なく手動にて電源回路をオープンにすることができ、また、リセットノブ２０から飛び出したストッパー２２をリセットノブ２０内に押し込みながら、リセットノブ２０をベース本体１５の内部に戻せば再び電源回路をクローズすることもできる。
【００３６】
図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明にガス式電源遮断装置９を手動操作で遮断する手順を示す状態遷移図である。 本発明にガス式電源遮断装置９は、通常、同図（ａ）に示すように、シャフトの初期位置にて（図４参照）、フロントカバー２４の弾性係止アーム２３とベース本体１５の係合突起２５とを係合させて、車両に装備するものである。 これにより、前述したように、ガス起動剤の昇華以外の衝撃や振動等の要因でシャフトがスライド移動し、電源回路が遮断されてしまう事態を回避させることができる。
【００３７】
しかし、車両に搭載した各種部品を点検する都合上、また、車両の長期保管時等で暗電流によるバッテリ上がりも防止するため、またはガス式電源遮断装置９自体の点検のため等の理由で、ガス式電源遮断装置９を手動操作で遮断状態にすることを要求される場合がある。
【００３８】
この場合には、まず、同図（ｂ）に示す手順▲１▼のように、フロントカバー２４の装着位置から９０度回す回動操作で、弾性係止アーム２３と係合突起２５との係合状態を解除する。
【００３９】
次に、同図（ｃ）に示す手順▲２▼のように、リセットノブ２０の先端からフロントカバー２４を引き抜く。
【００４０】
次に、同図（ｄ）に示す手順▲３▼のように、ベース本体１５からリセットノブ２０を引き抜く。 このリセットノブ２０の引き抜きでリセットノブ２０からストッパー２２が飛び出すことになる。 なお、通常作動時において、リセットノブ２０からストッパー２２が飛び出した状態では、リセットノブ２０を先端に取り付けたシャフトの初期位置への戻りはなく、これにより安全性を確保できる。
【００４１】
このように、フロントカバー２４は、装着位置及び離脱位置を回動操作で選択できると共に、装着位置では、シャフトのリセットノブ２０に固定可能であり、離脱位置では、リセットノブ２０から引き抜き可能な構成であるため、前述したように、シャフトの作動に関係なく手動にて電源回路をオープンにすることができ、また、リセットノブ２０から飛び出したストッパー２２をリセットノブ２０内に押し込みながら、リセットノブ２０をベース本体１５内部に戻せば再び電源回路をクローズすることもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ワイヤーハーネスのショート時や車両衝突時等の異常発生時のみ、電源回路を強制的に、かつ、確実に遮断できる組み付け容易なガス式電源遮断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス式電源遮断装置が適用された電装システムの一実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】図１の電装システムの遮断フローを示すフローチャートである。
【図３】本発明に係るガス式電源遮断装置の一実施形態を作動前の初期状態で示す側面図である。
【図４】図３の側面を断面で示した要部側断面図である。
【図５】本発明に係るガス式電源遮断装置の一実施形態を作動後の遮断状態で示す側面図である。
【図６】図５の側面を断面で示した要部側断面図である。
【図７】本発明にガス式電源遮断装置を手動操作で遮断する手順を示す状態遷移図である。
【図８】従来のガス式電源遮断装置が適用された電装システムの一例を示すシステム構成図である。
【図９】従来のガス式電源遮断装置の一例を作動前の初期状態で示す要部側断面図である。
【図１０】従来のガス式電源遮断装置の一例を作動後の遮断状態で示す要部側断面図である。
【符号の説明】
１ 電装システム２ バッテリー３ スターター４ オルタネータ５ イグニッションスイッチ（ＩＧＮ．ＳＷ）
６ その他負荷７ 電線８ ワイヤーハーネス９ ガス式電源遮断装置１０ Ｇセンサ（Ｇ−ＳＳＲ）
１１ エアーバックＥＣＵ
１２ ハザード１３ 電話１４ ドアロック１５ ベース本体１５ａ ガス抜き穴１６ シャフト１７ａ，１７ｂ 端子１８ 多点接触バネ１９ スペーサー２０ リセットノブ２１ トーションバネ２２ ストッパー２３ 弾性係止アーム２４ フロントカバー２５ 係合突起２６ ガス起動剤２７ イグナイター２８ ホルダー２９ リヤパッキン３０ リヤカバー３１ フロントパッキン