AT510539B1 - DEVICE FOR INTERRUPTING ELECTRICAL CABLES, IN PARTICULAR BATTERY CABLES OF MOTOR VEHICLES - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Unterbrechen von elektrischen Leitungen, insbesondere von Batteriekabeln von Kraftfahrzeugen, weist ein erstes Anschlusselement (4) und ein zweites Anschlusselement (11) auf, welche miteinander verschweißt oder verlötet sind. Das erste und zweite Anschlusselement (4, 11) können mit einem Antrieb (13) voneinander getrennt werden. Das erste und zweite Anschlusselement (4, 11) sind über eine Sollbruchstelle (19) miteinander verbunden und der Antrieb (13) weist ein Trennelement (16) auf, das im Abstand von der Sollbruchstelle (19) an einem der beiden Anschlusselemente (13) angreift.A device for interrupting electrical lines, in particular battery cables of motor vehicles, has a first connection element (4) and a second connection element (11), which are welded or soldered together. The first and second connection element (4, 11) can be separated from each other by a drive (13). The first and second connection element (4, 11) are connected to one another via a predetermined breaking point (19) and the drive (13) has a separating element (16) which is spaced from the predetermined breaking point (19) at one of the two connection elements (13). attacks.
Description
österreichisches Patentamt AT510 539B1 2012-07-15Austrian Patent Office AT510 539B1 2012-07-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterbrechen von elektrischen Leitungen, insbesondere von Batteriekabeln von Kraftfahrzeugen, mit einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement, welche entweder einstückig oder stoffschlüssig und über eine Sollbruchstelle miteinander verbunden sind, und mit einem Antrieb mit einem Trennelement, mit welchem das erste und zweite Anschlusselement voneinander getrennt werden können.Description: The invention relates to a device for interrupting electrical lines, in particular battery cables of motor vehicles, having a first connection element and a second connection element, which are connected to one another in one piece or materially and via a predetermined breaking point, and with a drive with a separating element with which the first and second connection element can be separated from each other.
[0002] Derartige Vorrichtungen sind z.B. aus der WO 2004/077478 A1, der JP 2000-082371 A und der DE 44 06 730 A1 bekannt.Such devices are e.g. from WO 2004/077478 A1, JP 2000-082371 A and DE 44 06 730 A1.
[0003] Derartige Vorrichtungen sind bekannt, um das elektrische Bordnetz eines Kraftfahrzeugs ganz oder teilweise von der Batterie zu trennen, wenn Sensoren des Kraftfahrzeugs eine kritische Situation, beispielsweise einen Unfall, erkennen. Der Antrieb, welcher die Trennung der elektrischen Leitung bewirkt, weist dabei beispielsweise einen pyrotechnischen Treibsatz auf und ist mit dem Auslösesystem des Airbags verbunden und wird gleichzeitig mit dem Airbag ausgelöst.Such devices are known to completely or partially disconnect the electrical system of a motor vehicle from the battery when sensors of the motor vehicle recognize a critical situation, such as an accident. The drive, which causes the separation of the electrical line, in this case, for example, has a pyrotechnic propellant and is connected to the triggering system of the airbag and is triggered simultaneously with the airbag.
[0004] Um die Vorrichtung möglichst günstig hersteilen zu können, soll diese möglichst einfach aufgebaut sein. Da die elektrischen Leitungen, insbesondere die unmittelbar von der Batterie weg führenden Leitungen, möglichst niederohmig sein sollen, müssen sie einen bestimmten Mindestquerschnitt aufweisen, der allerdings vom Antrieb bzw. einem von diesem angetriebenen Hilfsmittel, wie z.B. einem Meißel, wiederum schwierig zu durchtrennen ist, so dass ein ausreichend starker und somit relativ teurer Antrieb verwendet werden muss. Alternative Lösungen, bei denen der Antrieb nicht die Leitung durchtrennt sondern aneinander anliegende Anschlusselemente voneinander trennt sind in der Regel konstruktiv aufwändig und daher ebenfalls teuer.In order to produce the device as low as possible, this should be as simple as possible. Since the electrical lines, in particular those directly leading away from the battery lines, should be as low as possible, they must have a certain minimum cross-section, however, from the drive or a driven by the aid such. a chisel, again difficult to cut, so that a sufficiently strong and thus relatively expensive drive must be used. Alternative solutions in which the drive does not cut through the line but adjoining each other connecting elements are usually structurally complex and therefore also expensive.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art Verfügung zu stellen, welche zuverlässig funktioniert und günstig herzustellen ist.The invention is therefore based on the object to provide a device of the type mentioned, which works reliably and is inexpensive to manufacture.
[0006] Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, dass das Trennelement im Abstand von der Sollbruchstelle an einem der beiden Anschlusselemente angreift.This object is achieved in a device of the type mentioned in that the separating element engages at a distance from the predetermined breaking point on one of the two connection elements.
[0007] Die Erfindung kommt bevorzugt bei Anschlusselementen zum Einsatz, bei denen ein erstes Anschlusselement, beispielsweise eine Batterieklemme, mit einem zweiten Anschlusselement, das beispielsweise ein von einer Stützhülse umgebener elektrischer Leiter ist, der weiter ins Bordnetz eines Kraftfahrzeugs führt, stoffschlüssig miteinander verbunden, also z.B. verlötet oder verschweißt, sind. Diese Verbindungsstelle stellt in der Regel eine gegenüber den anschließenden Bereichen mechanisch schwächere Stelle dar, die bei der Erfindung als Sollbruchstelle genutzt wird. Alternativ ist es natürlich ebenso möglich, in einem elektrischen Leiter eine Sollbruchstelle vorzusehen, in welchem dieser geschwächt ist, wobei beidseits dieser Sollbruchstelle die erfindungsgemäßen Anschlusselemente gebildet sind, welche an der Sollbruchstelle voneinander getrennt werden können.The invention is preferably used in connection elements in which a first connection element, for example a battery terminal, with a second connection element, which is for example a surrounded by a support sleeve electrical conductor, which leads further into the electrical system of a motor vehicle, integrally connected to each other, eg soldered or welded are. As a rule, this connection point constitutes a point which is mechanically weaker in relation to the subsequent regions and which is used as a predetermined breaking point in the invention. Alternatively, it is of course also possible to provide a predetermined breaking point in an electrical conductor, in which this is weakened, wherein on both sides of this predetermined breaking point, the connecting elements according to the invention are formed, which can be separated from each other at the predetermined breaking point.
[0008] Da das Trennelement nicht unmittelbar an der Sollbruchstelle sondern im Abstand von dieser an einem der beiden Anschlusselemente angreift, entsteht ein Hebelarm, wodurch die elektrische Leitung an der Sollbruchstelle mit einem vergleichsweise geringen Kraftaufwand geknickt und dadurch getrennt werden kann. Dadurch kann der Antrieb schwächer ausgeführt werden als wenn der Antrieb die Leitung zum Beispiel mit einem Trennmeißel durchtrennen muss, wie dies beispielsweise aus der EP 1 464 544 A bekannt ist.Since the separating element does not act directly on the predetermined breaking point but at a distance from this at one of the two connecting elements, a lever arm, whereby the electric cable can be folded at the predetermined breaking point with a comparatively small force and thereby separated. As a result, the drive can be made weaker than when the drive has to sever the line, for example with a cutting bit, as is known, for example, from EP 1 464 544 A.
[0009] Weiters ist bei der Erfindung bevorzugt, wenn das erste Anschlusselement aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und das zweite Anschlusselement aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, da bei einer derartigen Werkstoffpaarung eine hohe Zuverlässigkeit gegeben ist, dass die Leitung an der Verbindungsstelle dieser beiden Anschlusselemente bricht. Außerdem stellt diese Werkstoffpaarung eine häufig verwendete Variante dar, da An- 1 /9 österreichisches Patentamt AT510 539B1 2012-07-15 schlussklemme für Batterien in der Regel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt sind und Leiter in Kraftfahrzeugen immer öfter aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen, da diese Werkstoffe leichter und günstiger als Kupfer oder Kupferlegierungen sind.Furthermore, it is preferred in the invention, when the first connection element made of copper or a copper alloy and the second connection element made of aluminum or an aluminum alloy, since in such a material pairing high reliability is given that the line at the junction of these two connection elements breaks. In addition, this material pairing is a frequently used variant, since batteries are usually made of copper or a copper alloy and conductors in motor vehicles more and more often consist of aluminum or an aluminum alloy because these materials are lighter and cheaper than copper or copper alloys.
[0010] Besonders vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wenn eines der beiden Anschlusselemente, vorzugsweise das erste Anschlusselement, einen konvexen geformten Verbindungsbereich und das andere Anschlusselement einen korrespondierend geformten, konkaven Verbindungsbereich aufweist und die beiden Anschlusselemente über ihre Verbindungsbereiche Stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Da das Anschlusselement, welches vom Antrieb weg gebogen wird, sich in einer Art Schwenkbewegung um die Sollbruchstelle bewegt, korrespondiert diese Schwenkbewegung bis zu einem gewissen Grad mit der Krümmung des Verbindungsbereichs, so dass der Verbindungsbereich durch die Schwenkbewegung des einen Anschlusselementes abgeschert wird.It is particularly advantageous in the apparatus according to the invention, when one of the two connection elements, preferably the first connection element, a convex shaped connection region and the other connection element has a correspondingly shaped, concave connection region and the two connection elements are connected to one another via their connection areas cohesively. Since the connecting element, which is bent away from the drive, moves in a kind of pivoting movement about the predetermined breaking point, this pivoting movement corresponds to a certain extent with the curvature of the connecting region, so that the connecting region is sheared off by the pivoting movement of the one connecting element.
[0011] Wenn ein Anschlusselement ein von einer Stützhülse umgebener elektrischer Leiter ist, kann bei der Erfindung alternativ und/oder zusätzlich vorgesehen sein, das Trennelement an der Stützhülse angreift. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Anschlusselement im Bereich der Stützhülse relativ steif ist, so dass eine hohe Sicherheit dafür gegeben ist, dass die beiden Anschlusselemente an der Sollbruchstelle voneinander getrennt werden.If a connection element is an electrical conductor surrounded by a support sleeve, the invention can alternatively and / or additionally be provided which engages the separation element on the support sleeve. This embodiment has the advantage that the connection element in the region of the support sleeve is relatively stiff, so that a high level of security is given that the two connection elements are separated from one another at the predetermined breaking point.
[0012] Da beim Trennen der beiden Anschlusselemente die Gefahr besteht, dass zwischen den Enden der Anschlusselemente ein Lichtbogen zu brennen beginnt, kann, um dies zu verhindern oder den Lichtbogen zu unterbrechen, bei der Erfindung eine elektrisch nicht leitende Trennwand vorgesehen sein, welche von einer Bereitschaftsstellung in der Nähe der Sollbruchstelle in eine Wirkstellung zwischen den an der Sollbruchstelle voneinander getrennten Anschlusselementen bewegbar ist. Es versteht sich, dass diese Trennwand nur für den Fall vorgesehen sein muss dass die Gefahr der Entstehung eines Lichtbogens besteht und diese Gefahr auch verhindert werden soll.Since the separation of the two connecting elements there is a risk that an arc begins to burn between the ends of the connecting elements, in order to prevent this or interrupt the arc, in the invention, an electrically non-conductive partition may be provided, which of a standby position in the vicinity of the predetermined breaking point is movable into an operative position between the connecting elements separated from one another at the predetermined breaking point. It is understood that this partition must be provided only in the event that there is a risk of the occurrence of an arc and this danger should also be prevented.
[0013] Diese Trennwand kann in einer Ausführungsform der Erfindung um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagert ist. Eine translatorische Verschiebung der Trennwand wäre natürlich ebenso möglich.This partition can be pivoted about a pivot axis in one embodiment of the invention. A translatory displacement of the partition would of course also be possible.
[0014] Besonders zuverlässig wird ein Lichtbogen dann verhindert oder unterbrochen, wenn die Trennwand Teil einer napfförmigen Trennkammer ist, in welcher ein Anschlusselement, vorzugsweise das Anschlusselement, an dem das Trennelement angreift, nach dem Verschwen-ken der napfförmigen Trennkammer in die Wirkstellung mit seinem Ende vorzugsweise vollständig in der Trennkammer aufgenommen ist.Particularly reliable, an arc is then prevented or interrupted when the partition is part of a cup-shaped separation chamber, in which a connection element, preferably the connection element, which acts on the separator after Verschwen-ken the cup-shaped separation chamber in the operative position with his End is preferably completely received in the separation chamber.
[0015] Praktischerweise kann bei der Erfindung die Trennwand von dem Anschlusselement, an dem das Trennelement angreift, von der Bereitschaffsstellung in die Wirkstellung verschwenkbar sein.Conveniently, in the invention, the partition wall of the connecting element, on which the separating element engages, be pivoted from the Bereitschaffsstellung in the operative position.
[0016] Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Further preferred embodiments of the invention are the subject of the remaining dependent claims.
[0017] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen. Es zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Ausgangsstellung, die Fig. 2 bis 4 Zwischenstellungen während bzw. nach der Trennung der Anschlusselemente und Fig. 5 die Vorrichtung mit vollständig getrennten Anschlusselementen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings. 1 shows an embodiment of a device according to the invention in the starting position, FIGS. 2 to 4 intermediate positions during or after the separation of the connecting elements, and FIG. 5 the device with completely separate connecting elements.
[0018] In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Batterieklemme 1 dargestellt, an der ein Gehäuse 2 aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff befestigt ist. Die Batterieklemme 1, die wie üblich eine Klemmöffnung 3 für einen nicht dargestellten Zapfen eines Batterieanschlusspols aufweisen kann, ragt mit einem ersten Anschlusselement 4 durch eine Öffnung 5 in das Gehäuse 2.In the drawings, a preferred embodiment of the invention with a battery terminal 1 is shown, to which a housing 2 is fixed from electrically non-conductive plastic. The battery terminal 1, which as usual may have a clamping opening 3 for a pin (not shown) of a battery terminal pole, projects with a first connection element 4 through an opening 5 into the housing 2.
[0019] An einer benachbarten Seite des Gehäuses 2 führt ein Kabel 6 mit einem elektrischen 2/9 österreichisches Patentamt AT510 539B1 2012-07-15On an adjacent side of the housing 2, a cable 6 leads with an electrical AT910 539B1 2012-07-15
Leiter 7 durch eine weitere Öffnung 8 in das Gehäuse 2 und ist in dieser Öffnung 8 befestigt. Der elektrische Leiter 7 kann entweder ein massiver Leiter oder bevorzugt ein aus einzelnen Drähten oder Litzen bestehender Leiter sein und ist im Gehäuse 2 um 90° abgewinkelt. An seinem dem Anschlusselement 4 benachbarten Ende 17 ist der Leiter 7 von einer Stützhülse 9 umgeben, welche den Leiter in diesem Bereich versteift. Das Ende 10 des Leiters 7 mit der Stützhülse 9 bildet ein zweites Anschlusselement 11.Head 7 through a further opening 8 in the housing 2 and is fixed in this opening 8. The electrical conductor 7 may be either a solid conductor or preferably a conductor consisting of individual wires or strands and is angled in the housing 2 by 90 °. At its end 17, which is adjacent to the connection element 4, the conductor 7 is surrounded by a support sleeve 9, which stiffens the conductor in this area. The end 10 of the conductor 7 with the support sleeve 9 forms a second connection element 11.
[0020] Das erste Anschlusselement 4 weist im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel eine konvex geformte Kontaktfläche 12 auf (am besten zu sehen in Fig. 4), die den Verbindungsbereich zum zweiten Kontaktelement 11 definiert. Das zweite Anschlusselement 11 weist eine korrespondierend geformte, konkave Kontaktfläche auf, die den Verbindungsbereich zum ersten Kontaktelement 4 definiert. In der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung, in welcher ein Stromfluss von der Batterieklemme 1 zum Leiter 7 möglich ist, sind die Anschlusselemente 4 und 11 an ihren Kontaktflächen bzw. Kontaktbereichen stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt oder verlötet.In the illustrated and preferred embodiment, the first connection element 4 has a convex contact surface 12 (best seen in FIG. 4), which defines the connection region to the second contact element 11. The second connection element 11 has a correspondingly shaped, concave contact surface, which defines the connection region to the first contact element 4. In the initial position shown in Fig. 1, in which a current flow from the battery terminal 1 to the conductor 7 is possible, the connection elements 4 and 11 are connected to their contact surfaces or contact areas cohesively with each other, for example, welded or soldered.
[0021] Im Gehäuse 2 ist des Weiteren ein Antrieb 13 aufgenommen, der in einer bevorzugten Ausführungsform einen an sich bekannten pyrotechnischen Treibsatz aufweist. Für diesen Treibsatz ist eine Zündeinrichtung 14 und ein Zylinder 15 vorgesehen, in welchem der Treibsatz von der Zündeinrichtung 14 gezündet wird. Die Zündeinrichtung 14 wird ihrerseits beispielsweise von einem elektronischen Sicherheitssystem, beispielsweise gemeinsam mit dem Auslöse-system des Airbags oder direkt von diesem, ausgelöst. Durch die Expansion der Treibgase beim Zünden des Treibsatzes wird ein Trennelement 16, im dargestellten Ausführungsbeispiel ein im Zylinder 15 verschiebbarer Kolben 16, in Richtung des Pfeils nach vorne zum Anschlusselement 11 hin gedrückt.In the housing 2, a drive 13 is further added, which has a known per se pyrotechnic propellant in a preferred embodiment. For this propellant an ignition device 14 and a cylinder 15 is provided, in which the propellant is ignited by the ignition device 14. The ignition device 14 is in turn for example triggered by an electronic security system, for example, together with the triggering system of the airbag or directly from this. Due to the expansion of the propellant gases during ignition of the propellant, a separating element 16, in the illustrated embodiment, a displaceable piston 15 in the cylinder 16, pressed in the direction of the arrow to the front to the connecting element 11 through.
[0022] Der darauf folgende Ablauf der Unterbrechung der Verbindung zwischen der Leitung 7 und der Batterieklemme 1 ist in aufeinander folgenden Schritten in den Fig. 2 bis 4 dargestellt.The following sequence of interruption of the connection between the line 7 and the battery terminal 1 is shown in successive steps in Figs. 2 to 4.
[0023] Zunächst wird der Leiter 7 mit der Stützhülse 9 an dem vom Anschlusselement 4 abgewandten Ende 17 der Stützhülse 9, an welchem der Kolben 16 angreift, in Richtung des Pfeils weg gebogen. Der Verbindungsbereich zwischen den beiden Anschlusselemente 4 und 11 an der Kontaktfläche 12 so ausgeführt, dass er eine Sollbruchstelle 19 bildet, an der die Verbindung zwischen den beiden Anschlusselementen 4 und 11 getrennt wird bzw. bricht, wenn das Anschlusselement 11 wie in Fig. 2 dargestellt vom Kolben 16 weg gebogen wird. Da der Kolben 16 im Abstand von der Verbindungsstelle der Anschlusselemente 4 und 11 bzw. der dadurch gebildeten Sollbruchstelle 19 angreift, entsteht durch den Hebelarm eine Trennkraft, die ein Mehrfaches der durch den Kolben 16 direkt auf das Ende 17 der Stützhülse 9 wirkenden Kraft betragen kann. Dadurch kann der Antrieb 13 kleiner bzw. schwächer und somit günstiger ausgeführt werden, als wenn der Kolben 16 einen elektrischen Leiter direkt durchtrennen müsste.First, the head 7 with the support sleeve 9 at the end facing away from the connection element 4 end 17 of the support sleeve 9, on which the piston 16 engages, bent away in the direction of the arrow. The connecting region between the two connecting elements 4 and 11 at the contact surface 12 designed so that it forms a predetermined breaking point 19 at which the connection between the two connecting elements 4 and 11 is disconnected or breaks when the connecting element 11 as shown in Fig. 2 From the piston 16 is bent away. Since the piston 16 acts at a distance from the connection point of the connecting elements 4 and 11 or the predetermined breaking point 19 formed thereby, created by the lever arm, a release force which may be a multiple of the force acting directly on the end 17 of the support sleeve 9 by the piston 16 , As a result, the drive 13 can be made smaller or weaker and thus cheaper than if the piston 16 had to cut through an electrical conductor directly.
[0024] Wenn die Verbindung zwischen dem Anschlusselement 4 und dem Anschlusselement 11 wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel in den Zeichnungen dargestellt über konve-xe/konkave Verbindungsbereiche hergestellt ist, dann kommt zum auf die Verbindungsstelle wirkenden Biegemoment zusätzlich noch eine Scherkraft hinzu, die weitgehend in der kon-vex/konkav gekrümmten Fläche wirkt, was die Trennung der Verbindung im Bereich dieser Sollbruchstelle 19 weiter verbessert.If the connection between the connecting element 4 and the connecting element 11 is made as shown in the drawings in the preferred embodiment via convex / concave connection areas, then comes to act on the junction bending moment in addition to a shear force that is largely in the kon-vex / concave curved surface acts, which further improves the separation of the compound in the region of this predetermined breaking point 19.
[0025] Nachdem die stoffschlüssige Verbindung zwischen den Anschlusselementen 4 und 11 wie in Fig. 2 dargestellt getrennt wurde, wird das Anschlusselement 11 vom Kolben 16 immer weiter vom Anschlusselement 4 weg bewegt, bis die in Fig. 4 dargestellte Stellung erreicht ist. Durch den Abstand des Angriffspunktes des Kolbens 16 vom Ende 10 des Anschlusselements 11 ist der Weg des Endes 10 größer als der Weg des Kolbens 16, wodurch der Hub des Kolbens relativ klein gehalten und trotzdem ein hinreichender Abstand zwischen den Anschlusselementen 4,11 erzielt werden kann.After the cohesive connection between the connecting elements 4 and 11 has been separated as shown in Fig. 2, the connecting element 11 is moved by the piston 16 further and further away from the connecting element 4 until the position shown in Fig. 4 is reached. Due to the distance of the point of application of the piston 16 from the end 10 of the connecting element 11, the path of the end 10 is greater than the path of the piston 16, whereby the stroke of the piston is kept relatively small and yet a sufficient distance between the connecting elements 4,11 can be achieved ,
[0026] Das Anschlusselement 11 tritt ausgehend von der Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 zusehends in eine Trennkammer 18 aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff ein, bis das Ende 3/9Starting from the initial position shown in FIG. 1, the connecting element 11 rapidly enters a separating chamber 18 made of electrically non-conductive plastic until the end 3/9
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20211111 |