CN110945617B - 电路断路装置 - Google Patents

Abstract

提供能够使电弧消弧的电路断路装置。一种电路断路装置，其中，在由合成树脂制成的壳体内，在从所述壳体的第1端部侧朝向壳体轴向相反侧的第2端部侧形成的筒状空间内依次配置有点火器、由合成树脂制成的棒状发射体、用于形成电路的一部分的导体片，在所述壳体的第2端部与所述导体片之间具有绝缘封闭空间，所述导体片是由两端侧的第1连接部、第2连接部和中间部分的切断部构成的板片，所述切断部的面配置成与所述壳体的轴向正交，所述棒状发射体相对于所述导体片的切断部的面配置于壳体轴向，所述绝缘封闭空间的宽度(W1)与所述棒状发射体的顶端部的宽度(W2)为W1＞W2且W1‑W2≤0.25mm。

Description

电路断路装置

技术领域

本发明涉及能够在汽车、家电产品等的电路中使用的电路断路装置。

背景技术

在汽车、家电产品等的电路本身、包含所述电路的系统整体发生异常时等，通过将电路截断而使得大的灾害被防患于未然的电路断路装置已在被使用，在电动汽车的电路中电路断路装置尤为重要。关于电路断路装置，已知有在壳体内收纳有点火器、发射体(活塞)、导体等的电路断路装置(US2005/0083164A、US2005/0083165A、US2012/0234162A、JPH11-232979A、JP2014-49300A、JP2016-85947A、JP2014-49300A)。

在US2005/0083164A、US2005/0083165A中，作为壳体的材质，例示了金属、陶瓷、聚合物，并记载了特定的聚合物是优选的(US2005/0083164A的第2～3页、US2005/0083165A的第2页)。

在JPH11-232979A中，外壳13由不锈钢制成([0011]段)。

在JP2014-49300A中，外壳30由具有电绝缘性且强度高的材料(例如树脂材料)形成(0034段)。在使用了聚合物材料(树脂材料)时，如例如根据US2005/0083164A、US2005/0083165A、JP2014-49300A各自的图1等也能理解到的那样，从赋予必要的强度这一点出发，需要将壳体(外壳)设为厚壁。在使用了不锈钢的外壳13时，除了质量的增加变大之外，还需要组合配置绝缘外壳14，因此构造和组装变得复杂。

JP2016-85947A通过使用金属制的圆柱体(cylinder)来对树脂制的壳体进行加强，从而得到US2005/0083164A、US2005/0083165A、US2012/0234162A、JPH11-232979A、JP2014-49300A中没有的作用效果。

JP2014-49300A设置有用于将在通电状态的导电体被切断时产生的电弧消弧的消弧室32(权利要求书)。

发明内容

本发明(第1实施方式)提供一种电路断路装置，其中，在由合成树脂制成的壳体内，在从所述壳体的第1端部侧朝向壳体轴向相反侧的第2端部侧形成的筒状空间内依次配置有点火器、由合成树脂制成的棒状发射体、用于形成电路的一部分的导体片，在所述壳体的第2端部与所述导体片之间具有绝缘封闭空间，

所述导体片为由两端侧的第1连接部、第2连接部和中间部分的切断部构成的板片，所述切断部的面配置于与所述壳体的轴向正交的宽度方向，

所述棒状发射体相对于所述导体片的切断部的面配置于壳体轴向，

所述绝缘封闭空间的宽度(W1)与所述棒状发射体的顶端部的宽度(W2)为W1＞W2且W1-W2≤0.25mm。

本发明(第2实施方式)提供一种电路断路装置，其中，在由合成树脂制成的壳体内，在从所述壳体的第1端部侧朝向壳体轴向相反侧的第2端部侧形成的筒状空间内依次配置有点火器、由合成树脂制成的棒状发射体、用于形成电路的一部分的导体片，在所述壳体的第2端部与所述导体片之间具有绝缘封闭空间，

所述导体片为由两端侧的第1连接部、第2连接部和中间部分的切断部构成的板片，所述切断部的面配置于与所述壳体的轴向正交的宽度方向，

所述棒状发射体相对于所述导体片的切断部的面配置于壳体轴向，

所述绝缘封闭空间的宽度(W1)与所述棒状发射体的顶端部的宽度(W2)为W1＜W2且W2/W1≤1.05。

附图说明

本发明能通过以下的详细说明和附图而更完整地为人所理解，但这些仅是为了进行说明才附加的，并非是对本发明的限定。

图1是本发明的电路断路装置的轴向剖视图。

图2是示出图1的电路断路装置的工作后的状态的轴向剖视图。

图3是作为本发明的另一实施方式的电路断路装置的轴向剖视图。

具体实施方式

本发明提供一种即使在导体片切断时产生了电弧的情况下也能消弧的电路断路装置。

本发明的电路断路装置安装于电动汽车的电路、汽油汽车或柴油汽车的电池(锂离子电池等)、家电产品等的各种各样的电路而使用，在电路发生了异常时能够将电路截断。

本发明的电路断路装置也可以单独安装于所述的各种汽车，但也可以例如以能够与搭载于汽车的安全气囊装置联动地工作的方式安装。在这样的情况下，在搭载了安全气囊装置的各种汽车发生了事故时，收到安全气囊装置的工作信号，本发明的电路断路装置也会工作而使电路被截断，从而能够防止大电流的漏电。

壳体由合成树脂制成，并具有从第1端部侧朝向壳体轴向相反侧的第2端部侧形成的筒状空间，所述筒状空间的第2端部侧经由导体片而与绝缘封闭空间相连。壳体的外形根据安装部位而适当地决定。壳体为能够收纳点火器、发射体、导体片等部件、或者安装上述部件的形状、构造和大小。壳体也可以设为包括：从第1端部到设置有导体片的部分为止的第1壳体、和从设置有导体片的部分到第2端部为止的第2壳体(底部夹持件，bottom clip)。

点火器除了在已知的电路断路装置中使用的点火器之外，也可以是在汽车的安全气囊装置中使用的气体发生器用的点火器等。点火器具备具有火药的点火部和用于进行通电的导电销，在工作时，通过从外部电源通电从而使火药燃烧，产生燃烧气体、火焰等燃烧生成物。

棒状发射体用于承受通过点火器的工作而产生的燃烧生成物的压力而在壳体内沿轴向移动、并切断导体片而将电路截断。棒状发射体既可以是整体为均匀外径(均匀宽度)的结构，也可以是顶端部比其他部分大的结构，还可以是顶端部比其他部分小的结构。关于棒状发射体的顶端部，从容易将导体片切断考虑，优选的是四棱柱形状(俯视形状为四边形)，优选俯视形状为正方形。棒状发射体可以使用由与壳体相同的合成树脂制成的发射体。

导体片可以使用与在已知的电路断路装置中使用的导体片相同的导体片。导体片为由两端侧的连接部(第1连接部和第2连接部)和中间部分的切断部构成的板片，用于在安装于电路时形成电路的一部分。导体片的形状为与针对壳体的安装部分的形状及构造相对应的板形状。

在第1实施方式的电路断路装置中，壳体的绝缘封闭空间的宽度(W1)与配置于绝缘封闭空间内的棒状发射体的顶端部的宽度(W2)具有W1＞W2的关系且W1-W2≤0.25mm，优选的是，绝缘封闭空间的内径(W1)与棒状发射体的顶端部的外径(W2)为W1＞W2且W1-W2＜0.25mm。另外，优选地可以设为W1-W2≤0.20mm，更优选地可以设为W1-W2≤0.10mm。此外，在棒状发射体具有均匀外径(均匀宽度)的情况下，棒状发射体的顶端部的宽度与棒状发射体的宽度相同。

在第1实施方式的电路断路装置中，绝缘封闭空间的宽度(W1)与棒状发射体的顶端部的宽度(W2)之差非常小，因此在工作时棒状发射体以被推入于绝缘封闭空间内的方式(即以摩擦绝缘封闭空间的内壁面的方式)移动，在将导体片的切断部切断之后，棒状发射体仍与切断部一并以摩擦绝缘封闭空间的内壁面的方式移动。这样切断部被切断从而变为电不导通、电路被截断，但通过棒状发射体在绝缘封闭空间内以摩擦的方式移动，从而能防止电弧的产生，即使在产生了电弧的情况下也能够迅速消弧。

对于第2实施方式的电路断路装置而言，绝缘封闭空间的宽度(W1)与棒状发射体的顶端部的宽度(W2)为W1＜W2且W2/W1≤1.05这一点与第1实施方式的电路断路装置不同，其他相同。这样棒状发射体的顶端部的宽度(W2)比绝缘封闭空间的宽度(W1)仅仅稍大，因此棒状发射体与绝缘封闭空间之间几乎不存在间隙。因此，在工作时将导体片的切断部切断之后，存在切断时的冲击而棒状成型体与切断部会稍稍摆动，同时棒状发射体会以被推入于绝缘封闭空间内的方式(即以摩擦绝缘封闭空间的内壁面的方式)移动。这样切断部被切断从而变为电不导通、电路被截断，但棒状发射体在绝缘封闭空间内以摩擦的方式移动，从而能防止电弧的产生，即使在产生了电弧的情况下也能够迅速消弧。

对于本发明的电路断路装置而言，棒状发射体在壳体内部的筒状空间移动时，一边摩擦绝缘封闭空间的内壁面一边移动，因此能防止导体片被切断时的电弧的产生，或者即使在产生了电弧时也能够消弧。

发明的实施方式

(1)图1、图2的电路断路装置

利用图1、图2对本发明的电路断路装置1的实施方式进行说明。

由合成树脂制成的壳体(树脂壳体)10具有筒状空间13，所述筒状空间13从第1端部11贯通至第2端部12侧的导体片50。筒状空间13具有第1端部侧的小径筒状空间13a和第2端部侧的大径筒状空间13b，并具有与棒状发射体40的外部形状相对应的形状。在第1端部11侧安装有在使用时通过引线与电源连接的连接器嵌入部15。

在壳体10的筒状空间13内，从第1端部11侧在轴向上依次配置有点火器20、由合成树脂制成的棒状发射体40、导体片50。点火器20具有点火器主体的一部分被树脂包围而成的树脂部22，该点火器主体具有点火部21和导电销23，点火部21从树脂部22突出。

图1所示的棒状发射体40可以使用与日本特开2016-85947号公报的图1、图2(a)所示的发射体相同的发射体。棒状发射体40具有杆部41和在杆部41的杆顶形成的顶端扩径部42。杆部41的壳体宽度方向上的截面形状为圆形，顶端扩径部42的壳体宽度方向上的截面形状为正方形。顶端扩径部42的宽度(正方形的一边的长度)(W2)比杆部41的外径大，在分界部形成有环状台阶面45。在杆部41形成有局部的外径变小而成的缩颈部，也能够供O型环嵌入。

图1所示的圆柱体30用于对壳体10进行加强，由不锈钢、铝等金属、碳纤维增强树脂等纤维增强树脂制成。圆柱体30的厚度因装置1的大小而异，但优选的是约0.5mm～约3mm的范围。圆柱体30的第1端开口部31侧抵接于点火器20的树脂部22，相反侧的第2端开口部32侧抵接于棒状发射体40的环状台阶面45。圆柱体30配置成包围点火器20的点火部21和发射体40的杆部41。圆柱体30被固定以使得不会由于被向筒状空间13内压入而在轴向上移动。

导体片50用于在将装置1安装到电路中时形成电路的一部分。导体片50为由两端侧的第1连接部51、第2连接部52与中间部分的切断部53构成的板片(板状部件)。第1连接部51和第2连接部52用于在电路中与其他导体(例如引线)连接，切断部53用于使得能够在工作时被切断而将电路截断。

导体片50的切断部53的面配置成与壳体10的轴向正交。导体片50的切断部53的面与发射体40的顶端扩径部42的顶端面42a相对。在图1中，切断部53的面与顶端面42a抵接，但也可以是隔有间隔地相对。

在导体片50与壳体的第2端部12之间形成有绝缘封闭空间61。绝缘封闭空间61为壳体宽度方向上的截面形状为正方形的空间，并具有面向导体片50的开口部、与所述开口部在壳体轴向上相对的第2端部12侧的封堵端面62、和4个侧面63。

绝缘封闭空间61的宽度(相对的侧面63的间隔)(W1)与棒状发射体40的顶端部42的宽度(W2)为W1＞W2且W1-W2≤0.25mm。优选可以设为W1-W2≤0.20mm，更优选可以设为W1-W2≤0.10mm。

关于图1所示的电路断路装置，除了在将导体片配置到模具内的状态下进行了注塑成型之后、从筒状空间13的一端侧插入必要的部件来制造的方法之外，还可以适用如下的方法：在将导体片配置到模具内的状态下进行注塑成型而成型出从第1端部11到设置有导体片50的部分为止的第1壳体之后，在将从筒状空间13的两端侧插入了必要的部件的第1壳体再次配置到模具内的状态下进行注塑成型，成型出从设置有导体片50的部分到第2端部12为止的第2壳体(底部夹持件)来制造。

接着，对将图1所示的电路断路装置1配置到电动汽车的一部分电路时的动作进行说明。图1所示的电路断路装置1除了能够与对异常电流进行检测的传感器等组合、例如在电路中流动了异常电流时自动地开始工作之外，也能够通过人工来工作。

在将电路断路装置1配置于电路时，在导体片50的第1连接部51的孔51a与第2连接部52的孔52a处与构成电路的引线连接。在电路发生了异常时，点火器20工作而从点火部21产生燃烧生成物。点火部21在圆柱体30的第1端开口部31侧被包围，因此产生的燃烧生成物会在圆柱体30内一直前进并碰撞棒状发射体40的杆部41。这样高温的燃烧生成物在金属制的圆柱体30内移动并碰撞棒状发射体40，而筒状空间13的内壁面不会直接暴露于燃烧生成物的热、压力。

承受了基于燃烧生成物的压力的棒状发射体40的顶端扩径部42在轴向上移动而将导体片50的切断部53切断。之后，棒状发射体40的顶端扩径部42被推入到绝缘封闭空间61内，一边摩擦绝缘封闭空间61的侧面63，一边如图2所示、顶端扩径部42与切断部53的切断片50a移动至封堵端面62而被电绝缘地保持。通过该动作使处于导体片50的两端的第1连接部51与第2连接部52成为电不导通状态，因此配置了装置1的电路被截断。在这样的过程中导体片50被切断，即使在第1连接部51与第2连接部52之间产生了电弧的情况下，由于棒状发射体40的顶端扩径部42一边摩擦绝缘封闭空间61的侧面63一边移动，所以电弧也会被消弧。需要说明的是，即使是绝缘封闭空间的宽度(W1)与棒状发射体的顶端部的宽度(W2)为W1＜W2且W2/W1≤1.05的实施方式，也能通过同样的动作获得同样的作用效果。

(2)图3所示的电路断路装置

图3所示的电路断路装置100除了棒状发射体140的形状、筒状空间113的形状、圆柱体130的形状、导体片150的形状等与图1所示的电路断路装置1不同之外，实质上与图1所示的电路断路装置1相同。

由合成树脂制成的壳体(树脂壳体)110具有筒状空间113，所述筒状空间113从第1端部111贯通至第2端部112侧的导体片150。筒状空间113具有第1端部侧的大径筒状空间113a和第2端部112侧的小径筒状空间113b。

棒状发射体140具有基础部141和杆部145，基础部141的外径比杆部145的外径大。基础部141的壳体宽度方向上的截面形状为圆形，杆部145的壳体宽度方向上的截面形状为四边形。基础部141具有面向点火器120的第1基础部142、与杆部145相接的第3基础部144、和位于中间的第2基础部143。第1基础部142的点火器120侧的面142a为中心部最深的凹部曲面状，容易承受点火器120工作而产生的压力。第1基础部142与第3基础部144的外径为相同程度，第1基础部142与第3基础部144抵接于圆柱体130的内周面。第2基础部143的外径比第1基础部142和第3基础部144的外径小，因此在因外径差而形成的第2基础部143的周围的环状空间配置有O型环146。

圆柱体130用于对壳体110进行加强，由不锈钢、铝等金属、碳纤维增强树脂等纤维增强树脂制成。圆柱体130的壳体宽度方向上的截面形状为圆形。圆柱体130包围点火器120的点火部121和发射体140，并被固定以使得不会由于被向筒状空间113内压入而在轴向上移动。在圆柱体130的第2端部130a侧，以等间隔形成有多处以规定间隔切入的2条切口部分。以规定间隔切入的2条切口部分向内侧弯折，从而弯折了的部分作为杆部145的引导部131来发挥功能。

导体片150用于在将装置100安装到电路中时形成电路的一部分。导体片150为由两端侧的第1连接部151、第2连接部152和中间部分的切断部153构成的板片。第1连接部151和第2连接部152用于在电路中与其他导体(例如引线)连接，切断部153用于使得能够在工作时被切断而将电路截断。

导体片150的切断部153的面配置成与壳体110的轴向正交。导体片150的切断部153的面与发射体140的杆部145的顶端面相对。在图3中，切断部153的面与杆部145的顶端面抵接，但也可以是隔有间隔地相对。

在导体片150与壳体的第2端部112之间形成有绝缘封闭空间161。绝缘封闭空间161为壳体宽度方向上的截面形状为正方形的空间，并具有面向导体片150的开口部、与所述开口部在壳体轴向上相对的第2端部112侧的封堵端面162、和4个侧面163。

绝缘封闭空间161的宽度(相对的侧面163的间隔)(W1)与棒状发射体140的杆部145的宽度(W2)为W1＞W2且W1-W2≤0.25mm。优选可以设为W1-W2≤0.20mm，更优选可以设为W1-W2≤0.10mm。

关于图3所示的电路断路装置100，除了在将导体片配置到模具内的状态下进行注塑成型之后、从筒状空间113的一端侧插入必要的部件来制造的方法之外，还可以适用如下方法：在将导体片配置到模具内的状态下进行注塑成型而成型出从第1端部111到设置有导体片150的部分为止的第1壳体之后，在将从筒状空间113的两端侧插入了必要的部件的第1壳体再次配置到模具内的状态下进行注塑成型，成型出从设置有导体片150的部分到第2端部112为止的第2壳体(底部夹持件)来制造。

当图3的电路断路装置100工作时，与图1所示的电路断路装置1同样地动作而使导体片150被切断，位于导体片150两端的第1连接部151与第2连接部152成为电不导通状态，因此配置了装置100的电路被截断。在这样的过程中导体片150被切断，即使在第1连接部151与第2连接部152之间产生了电弧的情况下，由于棒状发射体140的杆部145一边摩擦绝缘封闭空间161的侧面163一边移动，所以电弧也会被消弧。

本发明的电路断路装置可以用于各种电路例如汽车的包括电池(例如锂离子电池)的电路、电动汽车的电路以及家电产品的电路，尤其适用于电动汽车的电路。

如以上那样记载了本发明。当然，本发明在其范围内包含各种各样的变形，这些变形并未脱离本发明的范围。另外，本领域技术人员可明显视为本发明的变形的所有变形皆被涵盖于所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.电路断路装置，其中，

在由合成树脂制成的壳体内，在从所述壳体的第1端部侧朝向壳体轴向相反侧的第2端部侧形成的筒状空间内依次配置有点火器、由合成树脂制成的棒状发射体、用于形成电路的一部分的导体片，在所述壳体的第2端部与所述导体片之间具有绝缘封闭空间，

所述导体片为由两端侧的第1连接部、第2连接部和中间部分的切断部构成的板片，所述切断部的面配置于与所述壳体的轴向正交的宽度方向，

所述棒状发射体相对于所述导体片的切断部的面配置于壳体轴向，

所述绝缘封闭空间的宽度W1与所述棒状发射体的顶端部的宽度W2为W1＞W2且W1-W2≤0.25mm，

在工作时，棒状发射体与切断部一并以摩擦绝缘封闭空间的内壁面的方式移动。

2.电路断路装置，其中，

在由合成树脂制成的壳体内，在从所述壳体的第1端部侧朝向壳体轴向相反侧的第2端部侧形成的筒状空间内依次配置有点火器、由合成树脂制成的棒状发射体、用于形成电路的一部分的导体片，在所述壳体的第2端部与所述导体片之间具有绝缘封闭空间，

所述导体片为由两端侧的第1连接部、第2连接部和中间部分的切断部构成的板片，所述切断部的面配置于与所述壳体的轴向正交的宽度方向，

所述棒状发射体相对于所述导体片的切断部的面配置于壳体轴向，

所述绝缘封闭空间的宽度W1与所述棒状发射体的顶端部的宽度W2为W1＜W2且W2/W1≤1.05，

在工作时，棒状发射体与切断部一并以摩擦绝缘封闭空间的内壁面的方式移动。

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