CN115552560A - 电气保险装置、保险装置的制造方法和电保险装置的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保险装置，包括：壳体，至少两个连接片，连接片之间的连接件以及驱动器。驱动器将连接件从闭合位置移动至打开位置，在闭合位置，连接件将连接片相连，在打开位置，连接件与两个连接片中的至少一个分离。通过将连接件以压配合压紧在连接片之间，实现了连接片与连接件导电性特别良好、但能够简单地通过驱动器分离的连接。

Description

电气保险装置、保险装置的制造方法和电保险装置的运行 方法

技术领域

本发明涉及一种电气保险装置、一种用于制造保险装置的方法以及一种用于运行电气保险装置的方法。

背景技术

在电气化进展的过程中，在机动车(KFZ)中必须在能量源(发生器和存储器)和用电器之间传递越来越高的功率，尤其在电池和驱动器之间。这通常通过电缆来实现并且优选地使用高电压，以便将能量传输的欧姆损耗保持得小。所使用的电压通常远高于迄今在机动车供电网络中常见的12V或24V并且有时达到几百伏。对于乘客、行人和救援人员来说，必须通过相应的保险技术将该危及生命的电压的风险保持得低。

尤其是必须实现快速且持久稳定地断开电压源和车载配电网之间的连接的可能性。为此，过去已经使用了保险装置，其通常包括气体或烟火技术运行的驱动器，以及具有变细的预定断裂位置的导体或由连接件连接的两个导体。这种驱动器可以快速地以几毫秒的时间尺度使运动开始并且与为此准备的导电元件配合引起电分离。在所述的第一种导电元件中，驱动器在导体的预定断裂位置处离断导体，在第二种导电元件中，连接件和至少一个导体之间的接触通过驱动器分开。

在使用单个导体时存在的问题是，经常引入的预定断裂位置的变细部减小了横截面并且因此提高了电阻。此外，导体材料的离断和弯曲需要大的力，以便确保分离。此外，导体的弹性回置力可能使其朝向其初始位置的方向返回运动，并且导致电连接的不期望的恢复。

当在导体之间使用连接件时，连接件和导体之间的接触通常仅通过连接件的弹性回置力来确保。因此，不同部件之间的过渡电阻常常保持较大，因为不能实现大面积的电接触。另一个困难在于，因为没有装置防止连接件和导体的重新接触，所以通常不能绝对确定地确保导体的持久分离。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够快速且持久地分离的低欧姆电阻的电气保险装置。

该目的在本发明中通过根据权利要求1的装置以及根据权利要求20和22的方法来解决。

已知，通过两个金属构件的压配合，金属构件之间的过渡电阻与间隙配合相比可明显降低。同时，金属部件还可以通过适度的力消耗彼此脱离。特别是在机动车中，如今需要紧凑的保险装置，所述保险装置快速地、即在毫秒范围内能够将高电压的电源可靠地并且持久地与车载电网的其余部分分离。对于能量传输的效率重要的是，这样的保险装置具有低电阻，以便使欧姆损耗是低的。

下面借助在几何结构上常见的概念如球形、圆柱形、锥形等对形状的所有描述不应在严格的数学意义上理解，而是理解为对这些理论形状的近似。

根据本发明提出，电保险装置首先包括壳体。在此，壳体可以是封闭的或部分封闭的。它可以包括直的壁并且具有矩形的结构形式，所述矩形的结构形式分别具有平行的相对置的壁和基本上矩形的壳体横截面，或者包括部分弯曲的或者其他将具有与平滑的面不同的形状的壁。也可能的是，壳体具有至少一个圆形的横截面，尤其是具有横截面为基本上圆形的或椭圆形的圆柱形的形状或基本上球形地成形。

壳体优选至少部分地由不导电的材料构成，例如由塑料、陶瓷或类似的材料构成。通过壳体保护保险装置的引导电压的元件并且不存在无意地与导电的其他构件接触的危险，由此例如可能对于车辆乘客产生风险。此外，保护所有与安全相关的过程免受机械的、其他电气的或其他方面的影响以及免受湿气影响，从而确保了长期的功能性。可以保持壳体气密，特别是密封所有入口以及可能的接合接缝，和/或用气体填充壳体以进一步提高所封闭的部件的耐久性。

将至少两个连接片引导到壳体中。也可以将多对连接片引导到壳体中。在壳体壁中为连接片设置缺口，通过这些缺口可以将连接片导入。连接片可以从对置的侧面被引导到壳体中，或者从相同侧面或从基本上相互垂直的侧面或从任何其他侧面被引导到壳体中。壳体中的为连接片设置的每个缺口可以在该缺口的至少一个延展方向上大于相应连接片的横截面在相应延展方向上的延展，或者基本上与相应连接片的侧面齐平地终结。

也可以使密封件沿着开口的棱边延伸并且包围插入状态下的连接片。密封件在此可以由塑料、硅树脂、橡胶或其他材料构成，该材料优选是不导电的。通过将连接片引导到壳体中，尤其是由壳体壁的缺口的侧面配合精确地包围连接片，确保了连接片具有壳体外部的外部部分和壳体内部的内部部分。

内部部分通过壳体保护以免受例如湿气、腐蚀性气体、高温和其他影响，并且连接片的内部部分因此可以单独地针对壳体内部的功能优化，而不必例如使非绝缘区域的面积最小化或者不必施加保护性的覆层。

外部部分可以例如是被绝缘的和/或以其他方式覆层的和/或可以设置有用于与其他电路元件接触的连接部。

连接片由壳体优选保持在固定地定义的位置中，即使在力作用到连接片上时也是如此。为此可以有利的是，在连接片上在引入壳体的区域中设置固定机构、尤其是拉力释放部，例如使连接片变细，将缺口引入连接片中，在连接片中形成凸起或者施加用于固定的类似装置。壳体可以具有用于与连接片上的这些固定机构接合的合适的元件。例如，开口本身可以接合到连接片上的缺口中，开口横截面为此可以具有凸起。可以在开口周围布置一个或多个凸起和接合元件。可以设置缺口，布置在连接片上的元件可以接合到该缺口中。也可以在壳体上设置其他固定机构。通过将连接片固定在壳体上确保了，在例如在装配时对连接片施加机械影响时，不产生对保险装置的损伤并且在用于操作保险装置的力作用下也将连接片保持在恒定的位置中。

连接片由导电材料制成，优选由金属材料、尤其由铜或铜合金或由铝或铝合金制成。导体可以至少部分地用第二材料、尤其是金属材料覆层。连接片可以是具有基本上矩形的横截面的扁平导体或者是具有基本上圆形的横截面的圆形导体。连接片可以具有基本恒定的横截面或者可以具有变细部和变宽部。特别是连接片可以在其在壳体内部的端部上加宽并且具有面状的区域。

连接片包括定义在导体材料与导体的周围之间的边界的侧面。侧面可以是平的、凹的、凸的、圆柱形的、管状的、球形的和/或其他形状。连接片可以由实心材料形成或者形成为绞合导体。连接片可以至少部分地在外部部分以及部分地在内部部分中具有绝缘层并且可以在内部部分处至少部分地被去绝缘。连接片实现了将电流引入和引出保险装置的壳体。

每两个引入到壳体中的连接片通过间隙间隔。该间隙从第一连接片的一个或多个侧面延伸至第二连接片的一个或多个侧面。对于每个连接片，可以定义一个间隙面，该间隙面是与间隙邻接的导电侧面。间隙的延伸方向在两个连接片的间隙面之间延伸。每个连接片的间隙面可以至少部分地平坦地形成，至少部分地凹形或凸形地形成，和/或划分为多个区段式平坦的和/或凹形和/或凸形的部分面，尤其是部分面可以成形为半管形、圆柱形、球形。在这些部分面之间限定间隙的体积，该体积可以通过区段式的横截面定义。间隙横截面可以沿着至少一个空间方向是恒定的。也可能的是，横截面沿着至少一个空间方向变化，尤其是横截面沿着一个方向变细，尤其是单调下降地沿着一个空间方向减小。优选地，在此，横截面的周线的每个点到所述面的几何重心的距离沿着至少一个空间方向基本上减小。横截面也可以沿着至少一个空间方向区段地恒定并且区段地减小其面积。

该间隙可以在分别位于两个连接片之一的端部处的两个端面之间或在各个连接片的纵向面(沿着连接片的纵向延伸的表面)之间或在第一连接片的纵向面和第二连接片的端面之间限定。

通过该间隙确保了两个连接片的电绝缘。只要间隙仅包含填充壳体的气体，则电流就不会在两个连接片之间流动。间隙的宽度、位于壳体中的气体以及其它因素如温度决定了击穿电压，从该击穿电压起产生电弧并且由此产生电连接。更大的间隙宽度导致保险装置的更高的耐压强度。在横截面沿着一个空间方向恒定的情况下，连接片可以用作用于位于间隙中的元件在该空间方向上的引导件，变细的间隙使元件在间隙中在优选方向上的运动变得容易并且能够实现连接元件在短的行程之后分离。

此外，保险装置具有连接件。连接件至少部分地由导电材料制成，优选由金属材料、尤其由铜或铜合金或由铝或铝合金制成。连接件可以具有至少部分矩形的横截面和/或圆形的或椭圆形的横截面或其它形状的横截面。

连接件优选包括两个至少部分地和/或区段式平坦的侧面，特别是布置在连接件的相对侧上的和/或彼此平行的两个平坦的侧面。一个、两个或更多个侧面也可以凹状或凸状地弯曲。优选地，连接件沿着至少一个轴线具有恒定的横截面。在一种替代的实施方式中，所述连接件具有沿着至少一个空间方向单调下降的横截面积。特别地，在横截面的轮廓的每个点和横截面的几何重心之间的距离可以单调地沿着一个空间方向减小。横截面积也可以区段性地恒定并且区段性地减小。

连接件在已安装的状态下，即所谓的闭合位置中布置在两个连接片之间的间隙中并且在其接触面上与连接片机械接触。连接件因此优选基本上无间隙地配合到间隙中。在装配到间隙中之前，其可以大于间隙。优选地，接触面至少部分地布置在连接片的间隙面的区域中。连接件建立两个连接片之间的电接触。为此有利的是，接触面尽可能大，以便减小接触电阻。与唯一的连续的导体而不是两个连接片和一个连接件的情况相比，本发明的解决方案具有以下优点：与离断连接片所需的力相比，连接件可以以更小的力从间隙中脱出。

在保险装置的壳体中设置有驱动器。该驱动器可以包括电气地或其他方式运行的马达、气动装置、液压装置，压电式的、气体驱动的或烟火技术的驱动器，例如点火器。

驱动器可以布置在壳体的缺口中和/或固定，例如粘合、螺钉连接、铆接、用扣合元件或以其它方式固定到壳体的内壁。

驱动器被配置为在触发时至少对所述连接件施加力并将其从闭合位置脱出并移动到打开位置，在闭合位置，其电连接所述连接片，在打开位置，所述连接片不再彼此电连接。

在打开位置，连接件可以与一个或两个连接片电分离。连接片基本上保持在其位置中并且基本上不被驱动器的运行移动。也可能的是，连接片通过驱动器移动和/或弯曲和/或断裂。

可以在壳体中设置用于连接件的自由空间，连接件可以被驱动器移动到该自由空间中。通过自由空间的尺寸设计，可以限制连接件在自由空间中、即在所谓的打开位置中的运动自由度。特别地，在驱动器的运动方向上的高度仅略大于连接件的高度和/或自由空间的宽度仅略大于连接件的宽度。

驱动器通过将连接件从两个连接片之间的间隙中脱出而能够受控地分离连接件和连接片之间的连接。由此可以使保险装置通过控制信号触发并且可靠地在壳体内部发挥其分离作用。

作为驱动器尤其可以使用烟火技术元件，例如点火器。这种类型的驱动器可以特别短时地产生高的力作用并且是成本低廉的。其使得能够实现保险装置的一次性操纵并且因此良好地适合于一次性的、不可逆的分离。

如果连接件以间隙配合的方式仅松弛地插入连接片之间，则虽然形成了电接触。但是连接片和连接件之间的过渡电阻会很大，并且连接容易受到机械影响。因此建议，连接件以压配合压紧在两个连接片之间。连接件为此在压紧之前在间隙的延伸方向上等于或大于由两个连接片围成的间隙。对于所述压紧，可以使用液压的、气动的、流体静力的、马达运行的或者其它的具有较高的压紧压力的压机。以这种方式确保了实现连接件的导电表面与相应连接片的大面积接触。这种压紧相对于其中连接件仅插入在连接片之间的、松弛的间隙配合的优点是，一方面实现了小的接触电阻，但另一方面与例如在焊接时不同，机械连接又可无损坏地脱开。

压配合的另一个优点在于，在连接件从间隙中运动出来之后，连接件弹性变形并且尤其是在间隙延伸的空间方向上再次膨胀。通过取消接触面在连接件上的挤压力，连接件可以弹性变形，尤其是膨胀。这种膨胀导致连接件在驱动力消失并且连接件回弹后不会再滑回到间隙中。由此防止在保险装置触发之后的重新接触。

通过这样实现的在连接件和连接片之间的无损坏的、可松开的低欧姆的连接，驱动器可以将连接件从两个连接片之间的间隙中脱出。因为相比于例如断开导线的情况需要更小的力，所以驱动器能够设计得相对小并且保险装置保持轻便且成本低廉。连接件滑动到壳体的空腔中并且保持在那里。在此，壳体保护周围环境免受驱动器的机械力以及免受可能脱落的碎片、碎屑和/或废弃产物的影响，它们由于驱动器的运行和连接件从连接片上的松脱产生。壳体还确保了，驱动器可以将其机械力传递到连接件上，并且连接片在此期间相对于驱动器基本上保持不动，特别是这可以通过将连接片与壳体壁连接的固定机构来确保。

两个连接片的两个端面可以是平的并且相互平行地定向，所述端面也可以是凹形或凸形拱曲的，和/或是锯齿形的，优选是这样的，即由所述面围成的间隙的横截面沿着一个空间方向基本上是恒定的和/或至少区段地沿着一个空间方向单调变细。连接件也可以基本上至少区段地是半球形和/或圆柱形和/或圆锥形。通过基本上恒定的横截面，连接片可以用作连接件的引导件。该连接件可以通过驱动器移动、沿着连接片的间隙面滑动，直至它完全离开间隙。特别地，连接片的间隙面的凹形形状和连接件面的凸形形状可以帮助沿着明确预定的直线轨迹移动连接件。间隙和连接件的变细可加速分离，因为与必须克服连接件在运动方向上的整个高度的恒定横截面情况相比，连接件的较小位移距离足以实现从连接片分离。通过变细也预设了位移的优选方向，并且不必在较大的滑动距离上克服摩擦阻力。通过连接件的半球形和/或圆形的形状，即使在连接件旋转时也可以确保分离。

根据一个实施例，至少一个连接片包括端面。也可以有多个连接片包括端面。两个连接片的端面可以在壳体中彼此相向。在一个实施例中，连接件优选可以精确配合地布置在两个彼此相向的端面之间。

根据一个实施例，至少一个连接片包括在侧向上沿着连接片的纵向方向延伸的纵向面。也可以使多个连接片具有纵向面。纵向面可以是间隙面，从而间隙在纵向面之间限定。连接件可以以压配合布置在纵向面之间。特别地，接触面可以是宽的纵向面。通过连接件与纵向面的接触，接触面可以是大的并且因此接触电阻可以更小。特别地，接触面积可以大于导体的横截面积。

根据一个实施例，接触面的表面与光滑的面结构不同并且具有倾斜的、拱曲的或阶梯状的表面或者这些不同特性的区段式组合。因此，与导体的平坦接触面相比，接触面积增加。

根据一个实施例，连接件和/或连接片可以被至少部分地覆层。特别地，这些元件可以在连接件和连接片之间的接触面的区域中被覆层。覆层优选由导电材料构成，优选由金属材料构成，该材料优选与连接件和/或连接片的其它材料不同。一种可能的覆层材料是锡和/或镍，作为替代方案可以使用铝、铜或者其它材料。通过该覆层实现表面特性的改变，这可以有利于连接片与连接件之间的连接。

特别有利的是，覆层的材料具有比连接片和连接件的主要组成部分更小的材料硬度，例如更小的洛克威尔硬度。由此，连接件和/或连接片的表面可以在压紧时塑性变形，补偿了不平度并且可以实现表面的啮合。因此总体上有利于大面积的接触。连接片和连接件的其余材料具有更高的硬度并且因此具有更小的可变形性，由此能够在没有更大的塑性变形的情况下传递挤压力，并且在接触面的区域中仅产生局部塑性变形，这对于使电阻最小化是有利的。

按照本发明的解决方案的一种实施例，连接件和/或连接片中的至少一个由金属材料形成，尤其是由铜或铜合金或由铝或铝合金形成。金属材料能够承受挤压的压力并且同时提供高的导电性。

根据一个实施例，连接片中的至少一个由导电的扁平件、尤其是金属片或带形成。当下文中提到金属片时，由此总是包括一个或多个导电的扁平元件。连接片可以包括一个唯一的、必要时成型的扁平件或多个扁平件。特别地，如果连接片的接触面和/或间隙面是扁平件的纵向面，特别是宽的纵向面，则可能是有利的。为此，如果连接片从相对侧被引入到壳体中，则连接片的扁平件可以在被引入到壳体中之后弯曲。此外有利的是，连接片与壳体壁接触，以便在存在可能作用于连接片的力的情况下由壳体支撑。通过大面积的纵向面的接触，可以将接触电阻保持得很小。

根据一个实施例，连接件至少部分地由扁平件形成。可以使用必要时成型为复杂形状的单个扁平件或多个连接的扁平件。例如，连接件可以在至少一个接触面的区域内具有大面积的区域用于接触相应的连接片。接触面的这些区域可以通过另一扁平件电连接和/或机械连接。例如，连接件可以包括组装成H形元件的三个扁平件。也可以将扁平件与一个或多个由实心材料制成的元件组合。在此，连接件的元件优选可以由金属材料、尤其是铜或铜合金或铝和铝合金构成。通过使用扁平件，可以减少所使用的导电材料的量并且因此减少重量和成本。同时，接触面积可以较大，并且因此连接片和连接件之间的过渡电阻可以保持较小。

根据一个实施例，连接件可以包括扁平件或部分地形成为扁平件的接触元件作为第一元件以及包括第二支撑元件。在此，支撑元件优选地可由不导电的材料构成，例如由塑料、橡胶、合成树脂或其它材料构成。支撑元件也可包括导电材料。支撑元件可以与连接片中的至少一个机械接触。但也可能的是，支撑元件不接触连接片。接触元件可以在至少三个侧面上包围支撑元件。

接触元件在闭合位置中与两个连接片机械接触和电接触。它将两个连接片电连接。支撑元件确保连接件和连接片之间在接触面区域内的机械连接，并且至少部分地吸收压紧的力。例如，接触元件可以包括在连接片的接触面的区域中的两个扁平件和连接这两个扁平件的导体。支撑元件可以位于接触元件的两个扁平件之间。接触元件也可以由唯一的扁平件例如U形地或锅形地围绕支撑元件成型。此外，支撑元件可以填充在由多个扁平件形成的接触元件内部的多个可能彼此不连接的自由空间，例如接触元件的H形的金属片复合件的自由空间。

接触元件和支撑元件共同地作为相关联的连接件被压紧到连接片之间。在连接件中使用支撑元件实现了通过支撑元件至少部分地吸收在压紧期间作用在连接件上的压力。这样，与由实心材料制成的连接件相比，可以使用更少的金属，由于支撑元件，其承担更少的机械支撑功能或者不再承担机械支撑功能，并且保险装置的制造变得更便宜。

通过压配合，连接件在压紧到连接片之间之前在间隙的延伸方向上比在压紧之后更长。连接元件的材料的弹性，或者实心材料、扁平件、支撑元件的材料和/或连接件的可能的其他部件的弹性，使得连接件在通过驱动器脱出之后增大。因此，在打开位置，连接件不会匹配到连接片之间的间隙中。

已经认识到，材料的这种弹性膨胀可以用于实现连接片和连接件的不可逆的、持久的分离。

为了利用这种可能性，根据一个实施例建议，在背离驱动器的一侧上在至少一个连接片上设置绝缘体，连接件在从间隙中脱出时通过驱动器运动到该侧中。这些绝缘体可以是连接片的绝缘覆层的一部分和/或作为凸起是壳体的一部分。相应的绝缘体可以至少部分与相应的连接片的间隙面齐平地终结和/或至少部分朝向间隙中心突出于间隙面。在从闭合位置脱出并移动到打开位置之后，该一个或多个绝缘体结合连接件的膨胀确保连接件不会与两个连接片重新接触。

优选地，绝缘体由弹性的不导电材料制成，例如由硅树脂、橡胶、塑料或一种或多种其他材料制成。绝缘体可具有矩形、圆形或其它横截面和/或朝向间隙斜切以减小在连接元件经过时的机械阻力。也可能的是，绝缘体是扣合元件，其可通过翻转机构由连接件偏转并且在连接件经过之后再次弹回到其初始位置中，以便防止连接件的往回滑动。

根据一个实施例，设置有引导件，连接件可以沿着该引导件运动。引导件可以穿过连接件和/或设置在壳体上和/或连接片上。引导件可以包括沿驱动方向延伸的轨道、管、绳索或类似装置并且优选由不导电的材料制成。引导元件，特别是轨道，可以布置在壳体内壁上。通过引导件，限制了连接件的运动自由度，连接件因此可以基本上沿着直线运动。因此可以防止连接件特别是在打开位置中靠近连接片。

根据示例性实施例，多对连接片可以引入到壳体中，并且分别成对地通过各自相应的连接件连接成相应的保险导体。可以为所有的保险导体设置一个驱动器，该驱动器基本上同时断开所有的保险导体。也可能的是，每个保险导体具有其自己的驱动器，并且每个保险导体的连接件可以彼此独立地触发。也可能的是，保险导体的一部分共同由一个驱动器来操纵，而另一部分则单独地由相应的驱动器来操纵。

在分开的驱动器的情况下可能有利的是，设置附加的壳体壁，所述壳体壁将保险装置的壳体分成多个腔室。每个腔室可包括一个驱动器、一个或多个保险导体以及其它元件，包括绝缘体等。通过将多个保险导体集成到保险装置中，能够利用一个元件保护多相的、例如三相的连接，并且将所有相单独地或同时地分离。也可以同时分离多个共同将功率馈送到配电网中的蓄能器和/或发电机。腔室中的分离能够实现各个保险导体的单独的分离并且此外确保在分离时产生的废弃产物，如碎片、灰尘、炭黑不到达其他保险导体的区域中并且可能在那里妨碍分离。

由于连接件突然向狭窄空间运动，在壳体内部、尤其是在自由空间中会短时间地产生高压，连接件运动到该自由空间中。为了使该压力不会妨碍连接件的运动和/或甚至触发相反的运动，有利的是，使位于壳体中的气体逸出。为此，根据一个实施例，提出了在壳体的连接件被驱动器移动到的区域中设置排气机构。该排气机构可以是阀、孔、被压力刺穿的密封部或类似的装置。通过排气装置，处于壳体中的气体可以在通过连接件的运动压缩时离开壳体。因此其不会妨碍分离过程，并且确保了可靠的分离。

在基于压力的驱动器中，例如烟火技术的或气体驱动的驱动器，重要的是，在驱动器和壳体内的连接件之间建立压力，并且该压力可以至少在短时间内被保持。通过该压力，连接件从闭合位置被压出。为此决定性的是，壳体的容纳驱动器的部分，即驱动器室，气密地隔离。为此目的，一个实施例规定，围绕包括连接片和连接件的保险导体布置隔离部，该隔离部填充保险导体与壳体壁之间的中间空间。密封件在此不应妨碍连接件在从间隙脱出时的运动。附加地，可以在壳体的尤其用于连接片的开口上和/或壳体的接合缝隙上设置密封件。密封件在此优选可以由弹性的不导电的材料如硅树脂、橡胶、软塑料或类似材料形成。因此，除了通过连接件从连接片之间的间隙中脱出以外，没有气体或少量气体能够经过保险导体从驱动器室中逸出。

为了制造本发明的保险装置，首先制造连接件。实心材料制成的连接件可以通过铸造、切割、冲压、锻造或类似的加工步骤制造。在连接件由金属片件构成的情况下，每个单个的金属片元件例如可以通过轧制制造并且随后例如通过深冲变形。支撑元件例如可以被浇注、注塑、切割并且随后与由金属片元件构成的接触元件连接。也可以将支撑元件浇注或注塑到接触元件中和/或周围。

在与连接片接触之前，连接件和/或连接片的接触面可以被覆层。这例如可以借助电镀、镀锡、热浸镀或其他方法实现。同样，可以从连接片上去除现有的覆层，和/或在绝缘部的区域上施加覆层，该绝缘部确保连接件和连接片在打开位置的电分离。

随后借助于机械挤压方法在高压下将连接片和连接件相互压紧。在此，例如可以使用液压的、气动的、静液压的、马达驱动的或其他挤压技术。接着，给壳体配备保险导体、驱动器和必要时其它元件如绝缘体、密封件等。也可以首先将连接片和连接件插入壳体中，然后才在壳体内部压紧。

为了使用保险装置，首先保险装置的连接件位于闭合位置中。电流可以流过保险导体。通过操作驱动器，现在在连接件上施加力并且使其从闭合位置中脱出并且将其移动到打开位置中。连接件的弹性膨胀使其保持在打开位置，并且不能回到闭合位置。绝缘体确保连接件与至少一个连接片的持久电分离。

附图说明

下面借助示出实施例的附图进一步阐述本发明。附图示出：

图1示出了具有由实心材料制成的连接片和连接件的根据本发明的保险装置的一个实施例；

图2示出了具有由金属片构成的连接片和连接件的根据本发明的保险装置的一个实施例；

图3示出了圆柱形构造的、连接片具有凹形间隙面的根据本发明的保险装置的一个实施例；

图4示出了圆柱形构造的、连接片具有凸形间隙面的根据本发明的保险装置的一个实施例；

图5示出了具有连接片的纵向面接触的根据本发明的保险装置的一个实施例；

图6示出了具有连接片的纵向面接触的根据本发明的保险装置的一种实施例；

图7示出了本发明的保险装置的连接片与壳体之间的固定机构的实施例；

图8示出了本发明的保险装置的连接件的实施例；

图9示出了本发明的保险装置的变细的连接件的实施例；

图10示出了本发明的保险装置的连接件和连接片的表面的实施例；

图11示出了具有多个保险导体的本发明的保险装置的实施例；

图12示出了具有排气机构的本发明的保险装置的实施例；

图13示出了根据本发明的保险装置的绝缘体的实施例。

具体实施方式

图1示出了保险装置1。该保险装置包括壳体10、第一连接片11和第二连接片12。壳体10保护保险装置1免受外部影响。壳体10还可以用作连接片11和12、以及保险装置1的其他元件的支架。

两个连接片11、12通过连接件13连接。连接件13为此目的布置在两个连接片11、12之间的间隙26中并且在接触面21b和22b上与连接片11、12机械和电接触。连接片11、12本身也在接触面21a、22a处接触连接件13。在图1所示的构造中，连接件13位于连接片11、12的端面之间。

在连接件13的一侧，驱动器17位于壳体10中。驱动器17可以设置在壳体10的缺口中和/或固定在壳体10的内壁上，例如粘接、螺纹连接、铆接或其他方式固定。

在壳体10的驱动器17所在的一侧上，设置有空腔，即驱动器室23。在壳体10的背离驱动器17的一侧上设有第二空腔24。

在壳体10的第二空腔24的一侧上，即在背离驱动器17的一侧上，在连接片11、12上设置有绝缘体16(图1中的16a和16b)。绝缘体16可以是施加到连接片11、12上的绝缘层的一部分和/或可以是壳体10的例如呈凸起形式的一部分。

图1b示出了保险装置1的示例性操作。驱动器17使连接件13从其在两个连接片11、12之间的间隙26中的闭合位置移出并且移入在连接片11、12之外的打开位置中。由于连接件13的弹性膨胀，连接件在移出两个连接片11、12之间的压配合之后比之前更宽。它保留在空腔24中。

绝缘体16a、16b确保在打开位置中连接件13与两个连接片11、12中的至少一个连接片绝缘。

如在图lc中可以看出，壳体10优选紧密地围绕连接件13和/或连接片11、12中的至少一个布置。因此，驱动器室23和空腔24彼此分开，优选至少几乎气密，这尤其对于烟火技术的和气体运行的驱动器17是有利的，因为这样可以在驱动器室23中形成导致连接件13运动的压力。

此外，在图1所示的实施例中可以看出，连接件13的横截面沿着驱动器17的运动方向、即空间方向z基本上是恒定的。因此，连接件13在从间隙26移动时能够沿着连接片11、12滑动。

图2示出了具有由金属片制成的连接片11、12的实施例。在本实施例中，连接片布置在壳体10的对置的侧面上并且向下弯曲以增大与连接件13的接触面21a、22a(因此也增大接触面21b、22b)。连接片11、12此外贴靠在壳体内壁上并且由壳体内壁支撑。

根据图2的连接件13也部分地由金属片元件15形成。此外，金属片元件15被布置在支撑元件14上。金属片元件(接触元件)15实现了将两个连接片11、12彼此电连接的目的。接触元件15的金属片可以例如U形地或锅形地套到支撑元件14上并且在三个侧面上包围所述支撑元件。

如图2所示，支撑元件14可以具有向下指向驱动器的空腔。该空腔可以吸收压紧连接件13时的力，并且在此被轻微地向内挤压，从而其在x方向上的宽度在压配合中减小。因此在连接件13从间隙26中脱出时，与连接件13和/或支撑元件14相比，可以实现连接件14的进一步张开。以这种方式，在从间隙26中脱出之后，以提高的可靠性实现连接件13在上部区域24中的固定。

也可能的是，接触元件15具有多个导电的扁平元件，例如金属片或带，其中分别有一个或多个分别布置在与两个连接片11、12及其接触面21a、22a的接触面21b、22b上。接触面21b、22b处的这些金属片在这种情况下还由另一导电元件连接，该另一导电元件可以是金属片、实心材料部件和/或电缆或另一导电元件。

支撑元件14用于吸收在挤压连接件13时产生的机械压力。它与接触元件15一起位于连接片11、12之间并且除了接触元件15之外还可以接触这些连接片。优选地，仅接触元件15的部分接触连接片11、12的接触面21a、22a，以便尽可能使导电接触面最大化。通过由必要时不导电的或也可导电的材料制成的支撑元件14与由多个由金属片和/或实心材料制成的单独部件组成的导电接触元件15的组合，相对于由实心材料制成的连接件13减小了重量和成本。连接件13的机械功能和电功能被分开：支撑元件14承担机械地吸收压力的任务，并且接触元件15建立连接片11、12之间的电连接。

在图2b中示出了连接件13的打开位置，进而示出两个连接片11、12彼此电气分离。同样在该实施例中，连接件13在离开间隙26后膨胀，并且不能滑回到间隙26中。绝缘体16a、16b持久地断开至少一个连接片111、12与连接件13之间的电接触。接触面21b、22b区域内的金属片元件可以如此确定尺寸，使得它们可以滑过绝缘体16a、16b，然而支撑元件14向下伸出的部分保留在间隙26内。支撑元件14尤其可以如此确定尺寸，使得向下伸出超过接触元件15的部分在打开位置中至少几乎配合精确地配合到间隙26中并且由此使连接件13稳定在打开位置中。

图2c示出保险装置1的俯视图。在由连接片11、12和连接件13构成的线路的两侧上设置有密封件18。其用于以下目的：将壳体10的两个空腔23和24彼此隔绝，并且允许在驱动器室23中建立压力，而不会有相当量的气体从空腔23挤入空腔24，并且空腔23中的压力因此不会丧失。这两个空腔尤其彼此气密地分开。

作为另一个实施例，图3a-图3c示出了保险装置1的基本上圆柱形的结构。如在图3c的俯视图中可见，连接件13的横截面是圆形的并且在闭合位置中被连接片11、12包围。连接片11、12为此目的在接触面21a、22a的区域内被加宽，特别是其形状基本上是半管。在这种结构形式中，接触面增大。连接件13也在由驱动器17移动时沿着通道移动，连接片11、12因此用作引导件。

在图3c的俯视图中还可看到，密封件18如何将两个空腔23和24彼此隔离。

在图4a、图4b的实施例中公开了类似的结构形式。代替使连接片11、12包围连接件13，连接件13在此在接触面21b、22b的区域中具有缺口，连接片11、12的相应的凸形的成型部接合到该缺口中。

图5示出了一个替代的实施例，其中，两个连接片11和12不是从对置的侧面以彼此相向的端面引导到壳体10中，而是从同一侧出发基本上彼此平行地定向。

在图5c中可以看出，连接片11和12以及连接件13可以基本上无间隙地贴靠在壳体内壁上，从而使区域23和24基本上相互隔离，尤其是气密隔离。这具有与例如图2c中的隔离部18类似的效果。

也可能的是，连接片11、12从彼此相对置的侧基本上彼此平行地布置，参见图6a-图6c，或者第一连接片基本上垂直于第二连接片定向。在所示的实施例中，在两个连接片11、12中，连接件13和连接片11、12之间的接触面21a、22a(因此接触面21b、22b同样)是纵向面。在此可以涉及窄的或宽的纵向面。通过连接片11、12和连接件13在纵向面上的接触，与在端面上的接触(参见图1)相比，可以增大接触面。

绝缘体16a、16b在图5和图6中又在背离驱动器17的一侧上布置在导体上，在图5的实施例中布置在连接片11、12的端面上并且在图6的实施例中布置在连接片11、12的窄的纵向面上。在此，绝缘体16也防止了连接片11、12与连接件13之间在打开位置的电接触。

为了将连接片固定在壳体10上，可以设置固定机构。图7a-图7c示出了这种固定机构的一些实施例。

在图7a的实施例中，在壳体10的壁上设置有凸起，并且在引导连接片穿过的缺口的棱边上设置有固定机构20a、20b，在此为凸起，该固定机构包围连接片11、12。向内设置有延长的凸起，该凸起达到连接片11、12的接触面21b、22b的棱边并且可以用作绝缘体16。连接片11、12具有固定元件19a、19b，在此为缺口。壳体10的凸起可以接合到这些缺口中并且由此固定连接片11、12。连接片11、12的固定尤其在连接件13从间隙26中脱出时是重要的，因为这样可以保证驱动器17和连接件13之间的力传递。如果连接片11、12能和连接件13一起运动，那么不会脱出并且因此连接片11、12不会相互电分离。

类似于图7a，图7b示出在连接片11、12中在每侧具有多个缺口19的固定机构，壳体10的多个凸起20接合到所述缺口中。在该实施例中，绝缘体16安置在导体11上并且不是壳体10的一部分。通过将固定机构(凸起)20分别设置在从壳体壁伸出的凸起上，固定机构在装配连接片11、12时可以屈服并且使连接片11、12的推入变得容易。

图7c示出了更简单的实施方式，其中整个壳体壁接合到连接片的缺口19中。

在图7d中给出了一个实施例，其中导体具有凸起并且接合到壳体10的缺口中。

图1和图3-图6中的所有连接件可以由实心材料形成，或者由支撑元件14和接触元件15所形成的复合体形成。这在图8a-图8f中示出。

如图8a、8b所示，连接件13可以由实心材料形成，例如金属材料。

也可能的是，连接件13如在图8c-图8g中示出的那样由支撑元件14和接触元件15形成。图8c、8d示出了由接触面21b、22b区域中的两个扁平元件或实心材料制成的元件以及扁平元件之间的第三连接元件组成的H形接触元件15。连接元件可以是具有基本上平行于空间方向z或空间方向y或在另一空间方向上的平行的面法线的金属片或由实心材料制成的导体，例如圆形导体或扁平导体，其位于接触面21a、22a(因此也位于接触面21b、22b)之间的体积中和/或由支撑元件包围。支撑元件填充接触面处的扁平元件之间的中间空间。

图8e、图8f示出了由接触元件15和支撑元件14构成的圆柱形连接件，并且图8g、图8h示出了具有设置用于连接片11、12的凹谷的圆柱形连接件，所述连接件同样包括支撑元件14和接触元件15。支撑元件14和接触元件15可以分别由多个元件组成。

支撑元件14也可以在接触面21b、22b处突出超过接触元件15的部分，参见图8f，并且用于电连接连接件13的接触面21b、22b的连接元件也可以呈现由接触面21a、22a包围的体积之外的任意路径。

图9a-图9f示出了根据本发明的解决方案的其它实施例，其中连接件13在一个方向上变细。特别地，连接件13在基本上与驱动器的运动方向反向平行的方向，在此为空间方向z的负方向上变细，该方向在下面称为变细方向。连接片11、12基本上成形为使得连接件13精确配合地配合到限定在它们之间的间隙26中。

图9a、图9b示出了连接件13的基本上锥形的结构形式，其中连接件13的横截面基本上连续地沿着变细方向减小。通过该变细，在连接件13的小的运动距离之后就已经实现了连接片11、12的分离，并且在远的移动距离上不必克服连接片11、12和连接件13之间的摩擦阻力。尤其可行的是，空腔24和绝缘体16的尺寸设计为，使得连接件13在打开位置中的运动自由度受到限制并且所述连接件不能够朝向连接片11、12的方向倾斜。

连接件13的横截面积不必在变细方向上随着长度均匀地下降。因此，图9c、图9d示出了本发明解决方案的连接件13的一种结构形式，其中，横截面在部分区段上沿着变细方向至少几乎恒定并且然后又至少几乎阶跃式地变小。有利的是，横截面积单调地变细，即基本上不随着变细方向升高。多个具有基本上恒定的横截面积的区段是可能的。

图9e、图9f示出了另一个实施例，其中连接件13在空间方向y上的横截面基本上是半圆形的。连接件13可以形成为半圆柱形、半球形或类似的具有半圆形横截面的形状。横截面沿变细方向又单调地下降，不论是否连续地。通过圆形的横截面形状确保了连接件即使在围绕空间方向y旋转时也不与两个连接片中的一个接触。

图l0a-图10d示出连接件13和/或连接片11、12的表面的实施例。因为连接片11、12和连接件13之间的过渡电阻随着接触面积的增大而减小，所以有利的是，接触面21a、22a(因此还有接触面21b、22b)不保持光滑，而是有针对性地结构化。

这例如可以如图10a所示通过基本上锯齿形的表面结构实现。连接件13的锯齿和连接片11、12的锯齿相互啮合并且由此增大了接触面积。相互啮合的各个凸起和缺口(图10a中的锯齿)也可以倒圆地、例如波浪形地构造，如图10b中所示。也可以使接触面21a、22a(因此接触面21b、22b)的部分是光滑的并且其他部分是结构化的，参见图10c。有利的是，横截面此外沿着空间方向z或者是恒定的、或者在z方向的负方向上单调地变细。

在另一实施方式中，图lOd示出连接件13和/或连接片11、12的接触面21a、22a(因此也示出接触面21b、22b)中的至少一个的至少部分的覆层。尤其是，如果覆层由比连接片11、12中的至少一个和/或连接件13更软的材料形成，则有助于改善连接件13和连接片11、12之间的电接触。因此，在压紧连接件13和连接片11、12时，通过覆层的塑性变形可以实现连接件13的接触面21b、22b与连接片11、12的接触面21a、22a的高接触质量以及必要时的高度啮合。

在另一实施例中，图11a、图11b示出了本发明的具有多个保险导体的保险装置1，分别包括两个连接片11、12和一个连接件13。这些保险导体可以位于壳体的共同的腔室中，参见图11b中的连接片对llb-12b和llc-12c的隔离导体。

在此可能有利的是，在导体之间布置密封件18。所有或部分的保险导体也可通过在保险导体之间延伸的附加壳体壁彼此分离，参见图11b中的分离的连接片对lla-12a。

各个保险导体的连接件13可共同通过单个驱动器17从各个连接片11、12之间的各个间隙26脱出。也可能的是，保险导体的连接件13分别由另外的驱动器17从连接片11、12脱开。也可以使保险导体的一部分分别由单个驱动器17分开和/或将一部分共同地由一个共同的驱动器17驱动。

将壳体10分成多个腔室，单个或多个保险导体位于所述腔室中，如图11c所示，这具有以下优点：第一腔室中的分离过程不影响另一腔室的内容物。因此，例如能够防止在分离时出现的已经分离的保险导体的废弃产物，例如灰尘、炭黑、碎片或类似物分布到其他的、可能尚待分离的保险导体的区域中。

由于在连接件突然从连接片11、12脱出时气体积聚在空腔24中并且可能形成阻碍连接件13运动的压力，因此有利的是，在壳体10的该区域中设置排气机构25。如图12a、图12b所示，例如可以是阀、孔、可穿透的密封部或类似的装置，气体可在保险装置1触发且连接件13运动到空腔24中时通过其逸出。排气机构可以设置在壳体10的顶壁上，如图12所示，但是也可以设置在侧面或其它面上。

图13a至13d示出根据本发明的保险装置1的绝缘体16的实施例。如图13a中所示的绝缘体16与连接片11、12的接触面2la、22a齐平地终结。它也可以如图13b所示朝向间隙中心突出超过接触面21a、22a。在图13b中示出了突出于接触面21a、22a的绝缘体16的不同结构形式，在上方示出了具有恒定横截面的绝缘体，并且在其下方示出了两个尖的结构形式。绝缘体16的变细可提供增加的弯折性，且图13b中的下两个绝缘体16中的一个在连接件13从间隙26脱出时提供比上面的结构形式更小的阻力，在上面的结构形式中，绝缘体的平面转动惯量

由于横截面不变而较高。

图13c示出突出于连接片11、12的接触面21a、22a的绝缘体在连接件13与连接片11、12分离时的变形流程。连接件13在其移动出间隙26时使绝缘体16弯曲。一旦连接件经过绝缘体16，该绝缘体由其弹性驱动而移回到初始位置，并与连接件13的膨胀一同防止连接件13滑回到间隙26中。当绝缘体16伸入到间隙26中时，连接件13在没有连接件的膨胀的情况下也不能滑回到间隙26中。

绝缘体16尤其可以在图13b的实施例中由弹性的不导电材料、如塑料、橡胶、硅树脂形成。在图13a中，除了这些材料之外，还可以使用坚固材料，如玻璃、陶瓷、覆层金属等。

图13d公开了机械扣合元件，其类似于图13c的弹性绝缘体16，在连接件13运动时被连接件排挤并打开。在连接件13离开间隙26并且超过绝缘体16之后，绝缘体16由其机械机构驱动而弹回到初始位置并且阻塞连接件13的返回路径。扣合元件在此可以由弹性的不导电的材料如塑料、橡胶、硅树脂等构成，但也可以由不导电的坚固材料如玻璃、陶瓷、覆层金属等构成。弹性通过弹簧机构实现。

Claims (22)

1.尤其用于机动车的电气保险装置，包括：

壳体，

引入壳体内的第一连接片，

引入壳体内的第二连接片，其中这些连接片在壳体内通过间隙彼此间隔，

在闭合位置将所述第一连接片和第二连接片在壳体中相互电连接的连接件，其中所述连接件与两个连接片分别在接触面处机械接触，

布置在壳体内的、将连接件从闭合位置移动至打开位置的驱动器，其中在所述打开位置中，两个连接片相互电绝缘，

其特征在于，

所述连接件以压配合的方式布置在两个连接片之间的间隙中。

2.根据权利要求1所述的保险装置，

其特征在于，

所述驱动器是烟火技术的元件、尤其是点火器。

3.根据权利要求1或2所述的保险装置，

其特征在于，

所述间隙沿着空间方向具有恒定的横截面，或者所述间隙具有沿着空间方向变细的横截面，所述间隙的横截面积特别是沿着空间方向单调下降。

4.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

固定机构被设置在所述壳体和/或所述连接片上以固定所述连接片。

5.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

这些连接片具有端面，这些连接片的端面朝向彼此地布置，和/或这些端面分别至少部分地形成所述接触面中的一个。

6.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

所述连接片中的一个与所述连接件之间的接触面中的至少一个大于所述连接片中的一个的横截面积，尤其是所述接触面中的至少一个是在所述连接片的纵向方向上延伸的表面，尤其是在所述连接片的纵向方向上延伸的宽的表面。

7.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

所述连接片中的至少一个和/或连接件至少在所述接触面中的至少一个的区域中被金属覆层、尤其是镀锡。

8.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

所述金属覆层由比连接片的其余部分更软的材料形成，尤其具有更小的洛克威尔硬度，并且因此在所述连接片中的至少一个与连接件压紧时进行所述两个接触面的塑性变形、尤其啮合。

9.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

所述连接片中的至少一个和/或所述连接件由导电的实心材料形成，尤其由金属材料、尤其由铜或铜合金或由铝或铝合金形成。

10.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

所述连接片中的至少一个和/或连接件至少部分地成形为扁平元件、尤其是金属片，尤其形成为H形元件。

11.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

所述连接件包括由导电材料制成的第一导电元件和由第二材料制成的第二支撑元件，其中所述第一导电元件在所述闭合位置中与所述两个连接片接触，并且所述第一导电元件和所述第二导电元件共同地以压配合的方式布置在所述两个连接片之间。

12.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

所述导电元件包括U形或锅形地包围所述支撑元件的一个扁平件，或者所述导电元件包括多个扁平件和另外的导电的元件，这些扁平件在所述接触面的区域中布置在所述支撑元件上，所述另外的导电的元件在所述扁平件之间建立电连接，或者所述导电元件是H形元件，其中两个外面是接触面并且中间的连杆连接侧面并且中间空间必要时通过所述支撑元件填充。

13.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

在所述打开位置，所述连接件在所述间隙的延伸方向上比所述间隙在所述方向上的宽度更长。

14.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

在所述壳体中，在所述连接片中的至少一个上在背离所述驱动器的一侧布置有至少一个由不导电材料制成的绝缘体，所述绝缘体与所述接触面平齐地终结和/或朝间隙中心突出于所述接触面。

15.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

所述绝缘体由弹性材料形成，特别地由塑料形成，和/或所述绝缘体形成为扣合元件，和/或所述绝缘体是导体绝缘部的一部分，和/或所述绝缘体是所述壳体的一部分，特别地是所述壳体的内壁上的凸起。

16.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

所述壳体的空腔至少在一个空间方向上包围所述连接件，所述连接件通过所述驱动器移动到所述空腔中。

17.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

所述连接件沿着引导件移动，尤其是沿着布置在所述壳体内壁上的轨道移动，和/或沿着穿过所述连接件的轨道移动，和/或沿着所述连接片的接触面移动。

18.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

分别具有连接件的多对连接片布置在所述壳体中，并且至少一组连接件由单个驱动器从相应的闭合位置驱动到相应的打开位置，和/或所述连接件分别单独地由相应的驱动器从相应的闭合位置驱动到相应的打开位置。

19.根据前述权利要求中任一项所述的保险装置，

其特征在于，

在所述壳体中设有排气机构，在所述驱动器触发时位于壳体中的气体通过所述排气机构逸出，和/或在连接件和/或连接片与壳体内壁之间设有密封件。

20.用于制造根据前述权利要求中任一项所述的保险装置的方法，

其特征在于，

所述连接片与连接件机械地压紧并且随后与驱动器一起安装到壳体中，和/或所述连接片和连接件首先引入到壳体中并且然后与连接件压紧。

21.根据权利要求20所述的用于制造保险装置的方法，其中所述连接片与所述连接件利用液压的、静液压的、气动的和/或马达驱动的挤压方法压紧。

22.用于运行根据前述权利要求中任一项所述的保险装置的方法，

其特征在于，

所述连接件通过所述驱动器从闭合位置移动到打开位置，使得所述连接片彼此之间的电连接被中断。

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