JP4194928B2

JP4194928B2 - 高感度ヒューズ

Info

Publication number: JP4194928B2
Application number: JP2003408907A
Authority: JP
Inventors: 純一西村; 弘巳相田; 和敬斎藤; 一男松田; 越也三宅
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2023-12-08
Also published as: JP2005174588A

Description

本発明は、車両等の電気系統の保護に利用される高感度ヒューズに関する。

近年、車両等において乗員を保護するために、エアバッグやシートベルトプリテンショナー等の補助拘束装置（Supplemental Restraint System ）を用いた乗員保護装置が普及しつつある。このような乗員保護装置は、必要な場所に補助拘束装置が配置され、車両に衝撃が加わるとセンサによりこれを感知し、乗員が車室内の物体に衝突しないように、補助拘束装置が乗員を一時的に拘束して保護する。

ところで、従来は、車両に配置する補助拘束装置の数が少なかったため、補助拘束装置を制御する制御装置と補助拘束装置を作動させる着火装置との間の接続は例えば単純な１対１の接続（ピアツーピア接続）であったが、最近では、補助拘束装置を車両の各所に配置したために補助拘束装置の数が増加する傾向にあり、制御装置及び制御装置と補助拘束装置の着火装置との間を接続する接続線（ハーネス）を可能な限り削減することが求められている。そこで、制御装置と補助拘束装置の着火装置との間の接続を、電力及び制御信号を伝送可能なバス線により接続し、バス線に接続された複数の補助拘束装置を、通信による点火制御を利用して１つの制御装置で制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、従来の制御装置と補助拘束装置の着火装置との間をバス線により接続する方法では、１つの制御装置によって複数の補助拘束装置を効率的に制御することができるものの、複数の補助拘束装置に電力あるいは制御信号を伝送するための接続線がバス線のみであるので、バス線による電力あるいは制御信号の伝送は信頼性の高いものでなければならないという課題がある。特に、従来の着火装置のように、着火装置が制御装置との間の通信回路と補助拘束装置を作動させる点火回路とを備えているような場合、作動した補助拘束装置に設けられていた着火装置がバス線に電気的な影響を与えないように十分に配慮し、バス線の信頼性を更に向上させる必要がある。
そのため、作動した補助拘束装置に設けられていた着火装置をバス線から切り離すために、バス線と補助拘束装置の着火装置との間の接続線に、溶断が必要な電流を検知することにより溶断する、例えば特許文献２に記載されているようなヒューズを挿入する方法が考えられる。
特開平１０−１５４９９２号公報特開平８−６４１０６号公報

ところで、従来の方法において、制御装置と補助拘束装置の着火装置との間のバス線による通信は、マイクロセックオーダーの速さで通信を行っている。一方、従来のヒューズは、ヒューズの定格電流と溶断が必要な電流との差が小さいと、ヒューズエレメントが溶断するまでに時間がかかるという性質を備えている。そのため、作動した補助拘束装置に設けられていた着火装置をバス線から切り離す目的で、バス線と補助拘束装置の着火装置との間の接続線に、例えば特許文献２に記載されているような従来のヒューズを挿入しても、バス線の信頼性を向上させる効果を十分に得られない可能性があるという問題があり、溶断が必要な電流が流れた時に両端子間の接続を短時間で切断することができるヒューズが必要とされた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ヒューズの定格電流と溶断が必要な電流との差が小さい場合でも、溶断が必要な電流が流れた時に短時間で溶断するヒューズエレメントを備えた高感度ヒューズを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る高感度ヒューズは、ヒューズエレメント（例えば後述する実施例のヒューズエレメント３やヒューズエレメント６）を構成するチタンの融点付近の温度で該ヒューズエレメントのチタンと化学反応を起こして爆発するボロン（例えば後述する実施例の反応物質４や反応物質７）を、前記ヒューズエレメントに隣接して配置したことを特徴とする。

以上の構成を備えた高感度ヒューズは、ヒューズエレメントを構成する材料が溶断が必要な電流によって溶断しようとする際、ヒューズエレメントに隣接して配置された反応物質が、ヒューズエレメントを構成する材料の融点付近の温度で該材料と急激に化学反応を起こし、爆発してヒューズエレメントを吹き飛ばすので、ヒューズエレメントの溶断時間をより短くすることができる。

さらに、ヒューズエレメントを構成するチタンが溶断しようとする際、該チタンに隣接して配置されたボロンが、チタンの融点付近の温度でチタンと急激に化学反応を起こし、爆発してチタンを吹き飛ばすので、チタンにより構成されたヒューズエレメントの溶断時間をより短くすることができる

請求項１に記載の高感度ヒューズによれば、ヒューズエレメントの溶断時間をより短くすることができる。従って、溶断が必要な電流が流れた時にヒューズの両端子間の接続を短時間で切断することができるという効果が得られる。特に、例えば従来の制御装置と補助拘束装置の着火装置との間の接続をバス線により接続する乗員保護装置において、作動した補助拘束装置に設けられていた着火装置をバス線から切り離す目的で、バス線と補助拘束装置の着火装置との間の接続線にこの高感度ヒューズを挿入すると、作動した補助拘束装置に設けられていた着火装置がバス線に電気的な影響を与えないように補助拘束装置の作動時に溶断が必要な電流が流れた着火装置を短時間で切り離し、バス線の信頼性を更に向上させることができるという効果が得られる。

また、特にヒューズエレメントにチタンを、反応物質にボロンを採用することにより、チタンにより構成されたヒューズエレメントの溶断時間をより確実に短くすることができ、バス線の信頼性を更に向上させることができるという効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の一実施例の高感度ヒューズの構成を示す図である。
図１において、高感度ヒューズは、例えばガラス管１の両端に２つの導電キャップ２ａ、２ｂを接着すると共に、ガラス管１の中には、ヒューズエレメント３を配置する。更に、ヒューズエレメント３には、ヒューズエレメント３を構成する材料の融点付近の温度において該材料と急激な化学反応を起こして爆発し、該材料（ヒューズエレメント３）を吹き飛ばす反応物質４を貼付する。そして、ヒューズエレメント３及び反応物質４の両端を、リード線５ａ、５ｂと共に、２つの導電キャップ２ａ、２ｂにそれぞれ半田で固定し、ガラス管１の中にヒューズエレメント３及び反応物質４を封入する。

これにより、高感度ヒューズを流れる電流がこの高感度ヒューズの定格電流以上の溶断が必要な電流となると、ヒューズエレメント３の温度がジュール熱により上昇する。そして、ヒューズエレメント３の温度がヒューズエレメント３の融点温度に達すると、ヒューズエレメント３の融解が起こると共に、反応物質４が、ヒューズエレメント３を構成する材料と急激な化学反応を起こして爆発し、ヒューズエレメント３を例えばＡ方向に吹き飛ばす。

また、高感度ヒューズを表面実装用のチップ部品で実現する場合の高感度ヒューズの構成を図２に示す。図２に示すように、高感度ヒューズを表面実装用のチップ部品で構成する場合は、ヒューズエレメント６とヒューズエレメント６に貼付される反応物質７とを、セラミック基板９上に蒸着またはスパッタにより形成すると共に、ヒューズエレメント６を半田メッキされた２つの電極８ａ、８ｂで挟み、ヒューズエレメント６と電極８ａ、８ｂとを接続することにより、電極８ａ、８ｂの間にヒューズエレメント６による電流路を形成する。

従って、同様に高感度ヒューズを流れる電流がこの高感度ヒューズの定格電流以上の溶断が必要な電流となると、ヒューズエレメント６の温度がジュール熱により上昇する。そして、ヒューズエレメント６の温度がヒューズエレメント６の融点温度に達すると、ヒューズエレメント６の融解が起こると共に、反応物質７が、ヒューズエレメント６を構成する材料と急激な化学反応を起こして爆発し、ヒューズエレメント６を例えばＡ方向に吹き飛ばす。

なお、上述の実施例において、ヒューズエレメント３やヒューズエレメント６を構成する材料と、該材料の融点付近の温度において該材料と急激な化学反応を起こして爆発し、該材料を吹き飛ばす反応物質４や反応物質７の組合せとしては、例えばチタンとボロン（ホウ素）との組合せがある。具体的には、チタンで構成されたヒューズエレメント３やヒューズエレメント６に反応物質４や反応物質７としてボロンを貼付すると、溶断が必要な電流が流れた時にジュール熱によりヒューズエレメント３やヒューズエレメント６の温度が上昇し、ヒューズエレメント３やヒューズエレメント６の温度が例えばチタンの融点温度である１６６８［℃］を超えた時点でヒューズエレメント３やヒューズエレメント６の融解が起こると共に、反応物質４や反応物質７であるボロンとヒューズエレメント３やヒューズエレメント６を構成するチタンとが急激な化学反応を起こして爆発し、ヒューズエレメント３やヒューズエレメント６を吹き飛ばすので、より短時間でヒューズエレメントが溶断する。

以上説明したように、本実施例の高感度ヒューズによれば、ヒューズエレメント３やヒューズエレメント６を構成する材料が溶断が必要な電流によって溶断しようとする際、ヒューズエレメント３やヒューズエレメント６に貼付された反応物質４や反応物質７が、ヒューズエレメント３やヒューズエレメント６を構成する材料の融点付近の温度で該材料と急激に化学反応し、爆発してヒューズエレメント３やヒューズエレメント６を吹き飛ばすので、ヒューズエレメント３やヒューズエレメント６の溶断時間をより短くすることができる。具体的には、例えば通常のヒューズが溶断するのに要する時間が１００ミリ秒程度なのに対し、本実施例の高感度ヒューズが溶断するのに要する時間は１０〜５０マイクロ秒程度とすることができる。
従って、溶断が必要な電流が流れた時にヒューズの２つの導電キャップ２ａ、２ｂ間、あるいは電極８ａ、８ｂ間の接続を短時間で切断することができるという効果が得られる。

特に、例えば従来の制御装置と補助拘束装置の着火装置との間の接続をバス線により接続する乗員保護装置において、作動した補助拘束装置に設けられていた着火装置をバス線から切り離す目的で、バス線と補助拘束装置の着火装置との間の接続線にこの高感度ヒューズを挿入すると、作動した補助拘束装置に設けられていた着火装置がバス線に電気的な影響を与えないように補助拘束装置の作動時に着火装置を短時間で切り離し、バス線の信頼性を更に向上させることができるという効果が得られる。

本発明の一実施例の高感度ヒューズの構成を示す図である。同実施例の高感度ヒューズを表面実装用のチップ部品で実現する場合の構成を示す図である。

符号の説明

３、６ヒューズエレメント
４、７反応物質

Claims

ヒューズエレメントを構成するチタンの融点付近の温度で該ヒューズエレメントのチタンと化学反応を起こして爆発するボロンを、前記ヒューズエレメントに隣接して配置したことを特徴とする高感度ヒューズ。