CN114303218A

CN114303218A - 烟火式开关

Info

Publication number: CN114303218A
Application number: CN202080059741.0A
Authority: CN
Inventors: V·普里梅尔; 弗朗索瓦·高迪纳特; 让·尚本达尔; 卢多维克·拉盖特; P·费尔南德斯; 吉尔达斯·克莱什; 凯瑟琳·列巴尔
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2022-04-08
Also published as: US20220285115A1; FR3100375A1; US20240371586A1; EP4022661A1; FR3100375B1; KR20220050209A; WO2021037896A1; JP2022546469A; US12040144B2

Abstract

本发明提供了一种烟火式开关，包括：‑壳体(10)；‑至少一个导电体(20)，所述导电体穿过所述壳体(10)；‑活塞(30)，所述活塞设置在所述壳体(10)内，所述活塞(30)‑壳体(10)组件设置为至少在三个不同位置切削所述导电体(20)，以形成至少两个导电活动段(21、22)，与所述导电体(20)的其余部分分开；‑烟火式致动器，用于迫使所述活塞(30)切削所述导电体(20)；其特征在于，所述活塞(30)‑壳体(10)组件设置用以：‑切削所述导电体(20)，以使得每个活动段(21、22)具有至少一个基部，所述基部的两侧未设有或设有两个弯折侧翼(22B、22C)；‑形成至少一个具有两个弯折侧翼(22B、22C)的活动段(22)。

Description

烟火式开关

本发明具体涉及一种用于切断电路的烟火式开关，例如用于在发生事故时切断机动车辆的电力电路。

在现有技术中，已经存在烟火式开关，如文件DE102012212509所述。另一方面，该系统的缺点可能导致各种操作风险，这取决于导电体的切削条件。

针对现有技术的上述缺陷，首先，本发明具体提供了一种能够实现可靠断路并提供可预测、受控断路条件的烟火式开关。

为此，本发明主要涉及一种烟火式开关，包括：

-壳体；

-至少一个导电体，所述导电体穿过所述壳体；

-活塞，所述活塞设置在所述壳体内，所述活塞-壳体组件设置为至少在三个不同位置切削所述导电体，以形成至少两个导电活动段，与所述导电体的其余部分分开；

-烟火式致动器，用于迫使所述活塞切削所述导电体；

其特征在于，所述活塞-壳体组件设置用以：

-切削所述导电体，以使得每股活动段具有至少一个不变形的基部，所述基部的两侧未设有或设有两个弯折侧翼；

-形成至少一个具有两个弯折侧翼的活动段。

在上述实施例中，所述烟火式开关将导电体切削成多段，从而提高开关的切削能力。实际上，在多处进行切削，相当于延长了可能产生的电弧的长度。此外，每个活动段要么仅包括一个(不变形的)基部，要么包括一个具有两个弯折侧翼的基部。换言之，每个活动段的基部要么是平直的，要么是由两个弯折侧翼构成的。因此，活动段是对称的，这保证了每侧的均衡切削：施加到活动段每一端的应力相似，这限制了切削过程中发生移动的风险，从而限制了可能影响开关性能和/或完整性的操作不稳定风险。实际上，施加到每个活动段末端的相似或对称应力可以保证开关的稳定性，并且可以避免在切削过程中或之后出现不合适的移动。导电元件的这种不合适的移动可能会产生并不应该产生的电弧形成条件和/或机械应力(由于干扰等原因)，从而影响装置性能或组件完整性。

因此，在上述实施例中，所述烟火式开关包括活塞。所述活塞可以在静止位置(此时导电体是连续构件并且可以导电)和触发位置(此时导电体不再完好并且不能再导电)之间移动。所述活塞从静止位置到触发位置的移动由烟火式致动器致动，而烟火式致动器本身由车辆的电子单元或电子卡等装置触发或点火。最后，所述活塞从静止位置到触发位置的移动导致导电体被切削，从而形成若干活动段以及部分活动段的弯折。因此，弯折的活动段在切削前后具有不同的形状。

然而，每个活动段均包括一个(具有或没有弯折侧翼)基部，并且该基部是不变形的。即是说，在触发断路器前后，该基部始终是导电体的一部分且具有相同形状。换言之，每个活动段均包括一个部分(基部)，该部分具有与切削前的初始导电体相同的几何形状。

具体地，所述基部在初始导电体的切削过程中不会发生塑性变形。

具体地，所述基部可以在切削过程中简单地进行平移，并且在最终位置时可以平行于其初始位置。

具体地，所述基部可以平行于活塞的支承面，而该支承面优选地垂直于活塞运动方向。

在一个实施例中，断路器可以设置为通过剪切方式来实现导电体切削。具体地，所述断路器的活塞可以包括支承面。该支承面支承着每个活动段的不变形基部。该支承面的两侧设有至少两个切削角，用以通过剪切方式来实现导电体切削。

在一个实施例中，所述支承面可以设置在所述活塞的两个突起部之间。所述两个切削角可以分别设置在其中一个突起部上，并且：

-优选地，设置在每个突起部与支承面相对的一侧，以形成具有不变形基部和两个弯折侧翼的活动段；

-或者，优选地，设置在每个突起部与支承面相邻的一侧，以形成具有不变形基部但无弯折侧翼的活动段。

在一个实施例中，至少一个活动段，优选每个活动段，可以具有至少一个基准部。在切削前后，该基准部可以在壳体中占据相同位置。在上述实施例中，可以限制切削过程中导电体和活动段的移动，从而相应地限制了不可再现性的风险。

在一个实施例中，所述活塞-壳体组件可以设置用以在切削后阻止每个活动段的至少一次移动。换言之，无论是仅由单个基部构成还是由一个基部和两个弯折侧翼构成的每个活动段，均由活塞-壳体组件保持、固定或锁定到位。

在一个实施例中，所述活塞-壳体组件可以具有多个切削突起部，使得切削后：

-无弯折侧翼的活动段可以设置在两个切削突起部之间，其间隙小于1mm，优选地小于0.5mm；

-以及/或者，具有两个弯折侧翼的活动段可以设置为：

具有设于两个弯折侧翼之间一个所述活塞-壳体组件的一个切削突起部，

并且具有另一个所述活塞-壳体组件的两个相邻切削突起部，其中每个切削突起部可以与每个弯折侧翼的一端接触。

在上述实施例中，所述切削突起部是指施加切割力的突起或突出部分；以及/或者，至少在切割时，电导体依靠在所述切削突起部上。这些突起部可以设置/连接到壳体上(此时被认为是静态的)，或者设置/连接到活塞上(此时被认为是移动的)。

在上述实施例中：

-无弯折侧翼的活动段具有其中一个活塞-壳体组件的切削突起部，设置在其基部或与其基部相对设置；并且，其端部与另一个活塞-壳体组件的两个相邻切削突起部接触或近似接触：这样，活动段不能在其长度方向上移动；

-具有两个弯折侧翼的活动段具有其中一个活塞-壳体组件的切削突起部，设置在其基部或与其基部相对设置；并且，还具有另一个所述活塞-壳体组件的两个相邻切削突起部，其中每个切削突起部与活动段的一端(每个弯折侧翼的一端)接触。因此，与导电体分离后，每个活动段可以通过切削突起部来保持其端部位置。

在一个实施例中，所述无弯折侧翼的活动段可以设置在至少以下构件之间限定的一个封闭空间内：

-一个所述活塞-壳体组件的一个切削突起部；

-以及另一个所述活塞-壳体组件的两个切削突起部。

在一个实施例中，所述切削突起部可以具有后角。

在一个实施例中：

-所述活塞可以包括多个切削突起部，所述切削突起部形成刀具；

-所述壳体可以包括多个切削突起部，所述切削突起部形成模具；

切削后，所述活塞的每个刀具可以设置在两个模具之间。

在一个实施例中，切削后，所述每个刀具的至少一个后刀面，优选地，每个刀具的每个后刀面，可以与所述模具的后刀面相对。在该实施例中，可以保证所述活塞可靠地封闭活动段周围的空间。实际上，后刀面相互压靠。由于刀面相反，活塞刀具和壳体模具之间的接触是表面型接触。然后，任何电弧都将被可靠地限制，并且两个表面型接触零件之间的任何泄漏路径均具有很长的距离。

在一个实施例中，切削后，所述活塞的每个刀具可以设置在模具的两个面之间，优选地，可以设置在模具的两个后刀面之间。换言之，所述模具可以设置在每个刀具的任一侧，甚至就侧刀而言：可以在壳体的每一侧设置一个侧模，以提供与每个侧刀相对的后刀面。

在一个实施例中，所述模具可以连接到壳体上，或直接与壳体一体成型。

在一个实施例中，其中一个活塞/壳体组件的后角等于另一个活塞/壳体组件的后角。在该实施例中，所述活塞和所述壳体的侧面(后刀面)相互平行。

在一个实施例中，其中一个所述活塞-壳体组件的后角不等于另一个活塞/壳体组件的后角；并且，一个所述活塞-壳体组件的后角包含与之接触的后刀面的摩擦锥中。在该实施例中，所述活塞和所述壳体的侧面(后刀面)相互不平行，但角度差小于摩擦角。这样，一旦活塞处于触发位置，表面之间就会被固定，从而使其保持在该位置。具体地，如果表面是塑料制成的，后角差将保持在小于5°。

在一个实施例中，所述具有两个弯折侧翼的活动段的折痕是对称的。

在一个实施例中，切削后，所述烟火式开关可以包括两个单独构件，即：

-其基部无弯折侧翼的活动段；

-其基部具有两个弯折侧翼的活动段。

换言之，所述烟火式开关包括一个笔直的、平直的或(仅其基部)不因活塞通过而变形的活动段；以及一个具有两个弯折侧翼的弯折段。通常，通过生成无弯折侧翼的活动段和具有两个弯折侧翼的活动段的交替，来实现切削。

在一个实施例中：

-所述活塞可以具有轴线，沿所述轴线施加烟火式致动器推力；

-所述活塞-壳体组件可以设置用以在距施力轴线预设距离的点处切削所述导电体；

并且，设于所述施力轴线一侧的各点的预设距离之和可以等于设于所述施力轴线另一侧的各点的预设距离之和。沿着导电体设置的切削点的位置是分散的，因此施力轴线从中间通过，从而保证活塞上不会产生倾覆力矩。因此，活塞可以规律地、容易地从静止位置移动到触发位置，并限制了咬刹或卡住的风险。

在一个实施例中，所述导电体可以具有至少一个第一部分和第二部分，所述第一部分锚固在所述壳体内，所述第二部分与所述活塞相对；所述第二部分的表面横截面可以小于所述第一部分的表面横截面。通常，活塞将切削力施加到第二部分，而第二部分比较脆弱。因此，第一部分承受的应力较小。这样的设计可以保证第二部分断裂。

在一个实施例中，所述第一部分采用一种材料包覆成型，形成了所述壳体的单独构件。在该实施例中，结合活塞刀具设于壳体模具之间的实施例，即使对于包覆成型的导电体，也可以容易地完成刀面的制造，同时确保活塞在激活位置处与壳体进行表面接触。

在一个实施例中，所述活塞和/或壳体可以包括设于切削突起处的至少一个插入件。

在一个实施例中，切削后，所述活动段可以位于壳体内。

在一个实施例中，所述烟火式开关可以包括止回元件。例如，可以提供夹紧件、活塞限位固定件，甚至是止回支架连接件。

本发明的第二方面涉及一种包括本发明第一方面所述烟火式开关的机动车辆。

请注意，上述所有技术特征可以相互组合或相互分离，只要不存在技术上的不一致或不兼容。

阅览以下通过非限制性示例进行阐述并通过附图示出的有关本发明实施例的详细描述，可以更为清楚地了解本发明所述的其他特征和优势。

[图1]是本发明所述烟火式开关的第一个实施例在触发前的示意图；

[图2]是图1所示烟火式开关在触发后的示意图；

[图3]是本发明所述烟火式开关的第二个实施例在触发前的示意图；

[图4]是图3所示烟火式开关在触发后的示意图；

[图5]是本发明所述烟火式开关的第三个实施例在触发前的示意图；

[图6]是图5所示烟火式开关在触发后的示意图；

[图7]是图1所示烟火式开关的详细剖面图；

[图8]是图7的详图，示出了本发明的第一方面。

[图9]是图8的详图，示出了本发明的第二方面。

图1示出了一种烟火式开关，包括壳体(10)；所述壳体由上壳体部分(10A)和下壳体部分(10B)组成。导电体(20)穿过壳体(10)；活塞(30)位于导电体(20)下方；烟火式致动器(电烟火式点火器)(40)连接到下壳体部分(10B)。

如详图7所示，活塞(30)设置为：相对于壳体(10)，可以在静止位置(见图1和图7)和触发位置(见图2)之间移动。电烟火式点火器(40)朝向燃烧/增压室(41)，因此，电烟火式点火器(40)的触发将导致燃烧室(41)中的压力突然升高，从而导致活塞(30)从静止位置移动到触发位置。

通常，检测到有必要切削导电体(20)的情况(例如，车辆发生碰撞时，如果导电体(20)是电路的一部分且该电路包括在碰撞后被隔离的电池)时，电子控制单元将触发电烟火式点火器(40)。

在活塞(30)从静止位置到触发位置的移动过程中，导电体(20)通过设置在活塞(30)-壳体(10)组件上的切削突起部而被切削。更详细地说，活塞(30)-壳体(10)组件包括切削突起部(或如下所述的切削部和弯曲部)，这些切削突起部是指壳体(10)上的模具(11)(仅见图7所示11A、11B、11C、11D)以及活塞(30)上的刀具(31)(见图7所示31A、31B、31C)。如图1和图7所示，触发前，导电体(20)设置在壳体(10)的切削突起部与活塞(30)的切削突起部之间：壳体的切削突起部系指壳体(10)的模具(11)(见图7所示11a、11B、11C、11D，以下不再赘述)之间；活塞的切削突起部系指活塞(30)上的刀具(31)(见图7所示31A、31B、31C，以下不再赘述)。

触发后的活塞(30)上升过程中，刀具(31)将切削导电体(20)，然后压靠在模具(11)上。

然后，在三点处切削导电体(20)，并产生或形成两个活动段(21、22)，如图2所示。这些活动段(21、22)与导电体的其余部分分离。如图2所示，活动段(21)仅包括平直基部(或不因刀具/模具而变形的基部，也就是说，切削前后的基部形状相同)；活动段(22)包括基部(22A)，该基部具有两个弯折侧翼(22B、22C)。

此外，活动段(21)的每一端与活塞(30)的两个相邻冲头(31)之一接触；弯折侧翼(22B、22C)的末端也分别与活塞(30)的两个相邻冲头(31)之一接触。因此，每个活动段都被固定在图2所示位置。具体地，触发前，活动段(21、22)不能在导电体(20)的轴向方向(如图2所示水平方向)上移动。

可能产生的电弧路径位于图2所示位置的两端之间，从而提供了安全性和可靠性。实际上，活动段(21、22)被切削突起部保持或固定到位，从而消除了活动段(21、22)的意外运动和移动；所述切削突起部指的是模具(11)和刀具(31)，它们相互压靠以形成封闭空间，并且接触并因此固定活动段。因此，对于一系列开关，电弧形成条件总是相同的。此外，不存在活塞(30)因活动段移动而被卡住的风险。

此外，如图7所示，请注意，导电体(20)采用包覆成型并设置在贴附部分(23)中；所述贴附部分与上壳体部分(10A)和下壳体部分(10B)分开。如图8所示，采用这种结构，可以在位于壳体(10)上的切削突起部上提供刀面，从而达到额外的技术效果。

实际上，观察右侧的切削突起部，如图8所示模具(11D)和刀具(31C)，可以看出刀具(31C)的侧面(31Cs)具有后角，这就改进了注塑成型构件的制造。同样地，模具(11D)的侧面(11Ds)也具有后角。模具(11D)没有包覆成型在导电体(20)上，因为在导电体(20)上包覆成型的是贴附部分(23)。因此，模具(11D)的侧面(11Ds)的后角与刀具(31C)的侧面(31Cs)的后角有效互补。请注意，采用注塑成型方法，无法在贴附部分(23)上获得这样的互补角。

因此，当活塞(30)处于触发位置时，模具(11D)的侧面(11Ds)可以与刀具(31C)的侧面(31Cs)实现表面型接触(而不是线型接触)。请注意，对于每个切削突起部，上述说明都是有效的：所述开关的活塞(30)的每个冲头(31)具有至少一个侧面，而该侧面将与壳体(10)的模具(11)的一个侧面实现表面型接触(即与相关模具侧面的刀面的互补刀面接触)。因此，通过表面型接触，可以创建一系列封闭空间。这样，通过限定特定的非接触区域(例如凹槽)，可以控制电弧路径，从而使得电弧路径始终位于同一位置。

请注意，在第一个实施例中，所述导电体(20)的切削指的是在模具(11B)处使用刀具(31A、31B)进行的剪切，以及在模具(11D)处使用刀具(31C)进行的剪切。以模具(11A、11C)为支点，迫使导电体(20)和活动段(22)弯折。因此，借助上述切削突起部，实现导电体(20)的剪切式切削或弯折。

图9详细示出了剪切式切削点的位置及其与轴线(100)的距离。具体地，所述轴线(100)是在活塞(30)上施加推力的轴线。在轴线(100)的一侧，导电体(20)在距轴线(100)距离(x1、x2)的点处被切削；而在轴线(100)的另一侧，导电体(20)在距轴线(100)距离(x3)的点处被切削。提供x1+x2＝x3土20％，从而避免活塞(30)在壳体(10)中产生任何倾覆力矩。因此，即使在多个点进行剪切式切削，活塞(30)的运动也是可靠的，并且应力均匀地分布在施力轴线的每一侧。

通常，通过止回装置，例如限位夹紧件或柔性锁定件，将活塞(30)保持在触发位置。

总而言之，在第一个实施例中，所述活塞(30)-壳体(10)组件设置用以在三个不同点处进行导电体的剪切式切削，以使得：

-形成两个不同的活动段，延长了电弧路径，

-第一活动段(21)结构对称且无弯折侧翼，第二活动段(22)结构对称且具有两个弯折侧翼，以免产生可能导致活动段(21、22)不合适或随机移动的任何不对称力；

-每个活动段(21、22)的端部与切削突起部接触，从而使活动段(21、22)保持或固定在壳体(10)中的适当位置；

-在最终位置或触发位置，活塞(30)与壳体(10)实现表面型接触，从而在两个相互接触的表面之间限定一个切削室，并具有几毫米泄漏路径或电弧路径。

如图3所示，在第二个实施例中，活塞(30)包括四个刀具(31)，从而导电体(20)将被切削成三个单独的活动段(21、22)。在该实施例中，形成了一个(无弯折侧翼的)活动段(21)和两个(具有两个弯折侧翼的)活动段(22)，如图4所示。其余技术细节和优点与第一个实施例相同。

如图5所示，在第三个实施例中，活塞(30)包括四个刀具(31)，从而导电体(20)将被切削成三个单独的活动段(21、22)。在第三个实施例中，形成了两个(无弯折侧翼的)活动段(21)和一个(具有两个弯折侧翼的)活动段(22)，如图6所示。其余技术细节和优点与第一个实施例相同。

已知在不背离本发明范畴的情况下，可对适用于本领域技术人员的本说明书中所述的本发明的各种实施例进行显而易见的多种修改和改进。具体地，本发明所述烟火式开关采用了单点处的弯折侧翼，但我们可以设想沿大曲率半径或依据多个折痕以弯折活动段。

Claims

1.一种烟火式开关，包括：

-壳体(10)；

-至少一个导电体(20)，所述导电体穿过所述壳体(10)；

-活塞(30)，所述活塞设置在所述壳体(10)内，所述活塞(30)-壳体(10)组件设置为至少在三个不同位置切削所述导电体(20)，以形成至少两个导电活动段(21、22)，与所述导电体(20)的其余部分分开；

-烟火式致动器，用于迫使所述活塞(30)切削所述导电体(20)；

其特征在于，所述活塞(30)-壳体(10)组件设置用以：

-切削所述导电体(20)，以使得每个活动段(21、22)具有至少一个不变形的基部，所述基部的两侧未设有或设有两个弯折侧翼(22B、22C)；

-形成至少一个具有两个弯折侧翼(22B、22C)的活动段(22)。

2.根据权利要求1所述的烟火式开关，其特征在于，所述活塞(30)-壳体(10)组件设置用以在切削后阻止每个活动段(21、22)的至少一次移动。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的烟火式开关，其特征在于，所述活塞(30)-壳体(10)组件具有切削突起部，使得切削后：

-无弯折侧翼的活动段(21)设置在两个切削突起部之间，其间隙小于1mm，优选地小于0.5mm；

-以及/或者，具有两个弯折侧翼(22B、22C)的活动段(22)设置为：

具有设于两个弯折侧翼(22B、22C)之间一个所述活塞(30)-壳体(10)组件的一个切削突起部，

并且具有另一个所述活塞(30)-壳体(10)组件的两个相邻切削突起部，其中每个切削突起部与每个弯折侧翼的一端接触。

4.根据权利要求3所述的烟火式开关，其特征在于，无弯折侧翼的活动段(21)设置在至少以下构件之间限定的一个封闭空间内：

-一个所述活塞(30)-壳体(10)组件的一个切削突起部；

-以及另一个所述活塞(30)-壳体(10)组件的两个切削突起部。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的烟火式开关，其特征在于，所述切削突起部具有后角。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的烟火式开关，其特征在于，

-所述活塞(30)包括多个切削突起部，所述切削突起部形成刀具(31)；

-所述壳体(10)包括多个切削突起部，所述切削突起部形成模具(11)；

其特征在于，切削后，所述活塞(30)的每个刀具(31)设置在两个所述模具(11)之间。

7.根据从属于权利要求5的权利要求6所述的烟火式开关，其特征在于，切削后，所述每个刀具(31)的至少一个后刀面，优选地，每个刀具的每个后刀面，与所述模具(11)的后刀面相对。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的烟火式开关，其特征在于，两个弯折侧翼(22B、22C)所述活动段(22)的折痕是对称的。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的烟火式开关，其特征在于，切削后，所述开关包括两个单独构件，即：

-其基部无弯折侧翼的活动段(21)；

-其基部具有两个弯折侧翼(22B、22C)的活动段(22)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的烟火式开关，其特征在于，

-所述活塞(30)具有轴线(100)，沿所述轴线施加烟火式致动器推力；

-所述活塞(30)-壳体(10)组件设置用以在距施力轴线预设距离(x1、x2、x3)的点处切削所述导电体(20)；

其特征在于，设于所述施力轴线(100)一侧的各点的预设距离之和等于设于所述施力轴线(100)另一侧的各点的预设距离之和。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的烟火式开关，其特征在于，所述导电体(20)具有至少一个第一部分和第二部分，所述第一部分锚固在所述壳体(10)内，所述第二部分与所述活塞(30)相对；其特征在于，所述第二部分的表面横截面小于所述第一部分的表面横截面。

12.根据权利要求11所述的烟火式开关，其特征在于，所述第一部分采用一种材料包覆成型，形成了所述壳体(10)的单独构件。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的烟火式开关，其特征在于，所述活塞(30)和/或所述壳体(10)包括设于切削突起部的至少一个插入件。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的烟火式开关，其特征在于，切削后，所述活动段(21、22)位于所述壳体(10)内。

15.一种机动车辆，包括至少一个根据权利要求1至14中任一项所述的烟火式开关。