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Der Gegenstand betrifft eine Trennvorrichtung für eine Energieleitung, insbesondere eine Kraftfahrzeugenergieleitung, umfassend zumindest eine in einem geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung räumlich zwischen einem ersten und einem zweiten Anschlussteil angeordnete Trennstelle sowie einen unmittelbar nach der Trennung der Anschlussteile in die Trennstelle einfahrenden Bolzen. Darüber hinaus betrifft der Gegenstand ein Verfahren zur Trennung einer Energieleitung.
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Die elektrische Absicherung von Energieleitern, insbesondere Kraftfahrzeugenergieleitern, stellt hinsichtlich der Gewährleistung der Sicherheit der Fahrzeuginsassen einen sicherheitsrelevanten Bereich der Kraftfahrzeugtechnologie dar. Insbesondere Kraftfahrzeugenergieleiter die einen hohen Strom führen, wie das Starter - und Generatorkabel, die Hauptbatterieleitung und/oder weitere stromführende Leitungen des Kraftfahrzeugbordnetzes, müssen bei Unfällen schnell von der Fahrzeugbatterie getrennt werden. Wird dies nicht sichergestellt, so können bei Unfällen Kurzschlüsse mit kurzzeitig sehr hohen Strömen auftreten. Die hohen Kurzschlussströme führen zur Bildung von Lichtbögen. Diese müssen zuverlässig gelöscht werden, um die Sicherheit der Fahrzeuginsassen nicht zu gefährden.
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Heutzutage werden häufig Trennvorrichtungen verwendet, bei denen die Energieleitungen im Falle eines drohenden Kurzschlusses durch pyrotechnische Trennvorrichtungen durchtrennt werden. Die Trennung der Energieleitungen mit Hilfe der pyrotechnischen Trennvorrichtungen wird in der Regel entweder durch mechanisches Durchtrennen der Energieleitung erreicht oder durch das Herausbeschleunigen eines Bolzens aus einem Zylinder, wobei im geschlossenen Zustand ein Strompfad zwischen dem Bolzen und dem Zylinder gebildet ist, der durch die Trennvorrichtung, z.B. den Bolzen durchtrennt wird.
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Nachteilig an den herkömmlich verwendeten pyrotechnischen Trennvorrichtungen ist die Tatsache, dass sich im Moment der Trennung einer stromführenden Leitung Lichtbögen zwischen dem Spalt an der Trennstelle ausbilden können, wodurch die Anschlussteile zumindest zeitweilig elektrisch miteinander verbunden bleiben. Dies ist insbesondere bei Hochvoltanwendungen in Elektro - oder Hybridfahrzeugen häufig der Fall, da hier die Entstehung von Lichtbögen aufgrund der hohen Ströme und Potentialdifferenzen besonders begünstigt ist.
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Zur Unterdrückung bzw. Löschung von Lichtbögen sind aus dem Stand der Technik Anwendungen bekannt, bei denen die Trennstelle aufgebrochen wird, indem ein fließfähiges Medium durch einen Antrieb in Richtung der Trennstelle gedrückt wird. Dadurch, dass das fließfähige Medium die Trennstelle im Moment des Trennens zumindest teilweise umfließt, soll sichergestellt werden, dass sich das fließfähige Medium in dem sich zwischen den beiden Anschlussteilen bildenden Luftspalt ausbreitet, wodurch die Entstehung eines Lichtbogens unterdrückt oder ein entstandener Lichtbogen gelöscht werden kann.
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Nachteilig an dem beschriebenen Verfahren ist jedoch, dass die Löschung bzw. die Unterdrückung von Lichtbögen nur bei begrenzten Spannungen bzw. Strömen verlässlich verläuft, wodurch der Einsatzbereich des bekannten Verfahrens beschränkt ist, insbesondere auf 48 V Bordnetze.
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Die Veröffentlichung
DE 10 2015 112 141 A1 betrifft einen Schalter, insbesondere einen Trennschalter. Dieser kann hohe Gleich- oder Wechselströme bei hohen Spannungen trennen, er kommt beispielsweise in einem Spannungsbereich zwischen 100V und 5000V zum Einsatz. Dabei können elektrische Ströme bis 10000A getrennt werden.
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Dem Gegenstand lag die Aufgabe zugrunde, eine Trennvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein möglichst sicheres Trennen einer stromführenden Leitung auch in Hochvoltanwendungen, insbesondere über 100 V, vorzugsweise über 400 V ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gegenständlich durch eine Trennvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
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Die Trennvorrichtung kann dabei derart ausgebildet sein, dass das erste und zweite Anschlussteil stromführende Komponenten einer Kraftfahrzeugenergieleitung sind. Ebenso können das erste und zweite Anschlussteil auch stromführende Komponenten von Energieleitungen anderer Fahrzeuge, von Gebäudeinstallationen, von elektrisch betriebenen Maschinen oder Stellwerken sein.
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Es ist erkannt worden, dass die Löschung bzw. die Unterdrückung von Lichtbögen mit Hilfe eines fließfähigen Mediums nicht genügend sicher und verlässlich verläuft, wodurch es im Kraftfahrzeugbereich noch zu einer Gefährdung der Sicherheit von Fahrzeuginsassen kommt, wird vorgeschlagen, dass die gegenständliche Trennvorrichtung zusätzlich zu dem fließfähigen Medium einen Bolzen aufweist, der die Entstehung von Lichtbögen durch das Einfahren in die Trennstelle unterdrückt und/oder entstandene Lichtbögen durch das Einfahren in die Trennstelle löscht.
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Um ein ausreichend schnelles und sicheres Löschen eines Lichtbogens nach der Trennung einer stromführenden Leitung zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass der Bolzen aus einem durchschlagsfesten Isolationsmaterial mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit, vorzugsweise einem Kunststoff, einer Keramik oder einem Harz gebildet sein kann. Hierbei kann das Isolationselement vorzugsweise aus einem Isolationsmaterial mit einer Durchschlagsfestigkeit von zumindest mehr als 5 kV/mm, bevorzugt mehr als 20 kV/mm, besonders bevorzugt mehr als 50 kV/mm gebildet sein und/oder eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von zumindest weniger als 10-5 S·cm-1, bevorzugt weniger als 10-10 S·cm-1, besonders bevorzugt weniger als 10-15 S·cm-1 aufweisen.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Trennvorrichtung neben dem ersten Bolzen ein Gegenlager aufweist, wobei die beiden Bolzen in einem geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung vorzugsweise auf durch die Trennstelle getrennten, gegenüberliegenden Seiten der Trennstelle angeordnet sind.
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Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dass sich der Bolzen und das Gegenlager nach einer Trennung der Anschlussteile relativ zueinander bewegen, insbesondere dass sich der Bolzen auf das Gegenlager zu bewegt, wogegen das Gegenlager ortsstabil ist. Vorteilhafterweise bewegt sich zumindest der Bolzen nach einer Trennung der Anschlussteile derart in die Trennstelle ein, dass der Bolzen möglichst passgenau an dem Gegenlager angeordnet ist und somit ein sich im Bereich der Trennstelle bildender Lichtbogen sicher und verlässlich „abgeschnürt“ werden kann.
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Wenn sich nach Trennung der Anschlussteile nur der Bolzen bewegt, hat das den Vorteil, dass die Trennvorrichtung nur einen Antrieb aufweisen muss, da das Gegenlager beispielsweise in dem Gehäuse der Trennvorrichtung fest angeordnet sein kann, während der der Bolzen beweglich in dem Gehäuse gelagert sein kann und durch den Antrieb in Richtung der Trennstelle beschleunigt wird.
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Um einen sich im Bereich der Trennstelle bildenden Lichtbogen möglichst effizient „Abschnüren“ zu können wird vorgeschlagen, dass der Bolzen und das Gegenlager in ihrem Kontaktbereich zueinander komplementäre, insbesondere passgenaue Formen aufweisen, wobei der Bolzen vorzugsweise einen V-förmiges Endabschnitt aufweist, während das Gegenlager einen komplementären V-förmigen Endabschnitt aufweist. Es versteht sich, dass Bolzen und Gegenlager in ihrem Kontaktbereich ebenso andere Formen aufweisen können, wie beispielsweise Sichel - oder Halbkreisformen, oder auch drei - vier oder fünfzackig geformt sein können. Die Kontaktbereiche von Bolzen und Gegenlager sollten möglichst komplementär zueinander, insbesondere passgenau zueinander geformt sind.
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Um einen sich im Bereich der Trennstelle bildenden Lichtbogen möglichst effizient „Abschnüren“ zu können wird zudem vorgeschlagen, dass Bolzen und Gegenlager vorzugsweise auf einer gemeinsamen Achse mit der Trennstelle angeordnet sind, insbesondere einer im Wesentlichen senkrecht zum Strompfad zwischen ersten und zweiten Anschlussteil.
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Vorzugsweise wird dabei auf eine möglichst exakte Ausrichtung der Achse von Bolzen Wert und Gegenlager gelegt, da nur bei Einhaltung einer exakten Ausrichtung zueinander eine zuverlässige und sichere Löschung sowie Unterbindung der Entstehung von Lichtbögen erfolgen kann.
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In einer Ausführungsform, in der sich nicht nur der Bolzen, sondern bei Trennung der Anschlussteile Bolzen und Gegenlager aufeinander zu bewegen, sind der Bolzen und Gegenlager im geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung vorzugsweise im Wesentlichen äquidistant zur Trennstelle angeordnet. Dies ermöglicht eine möglichst schnelle passgenaue Anordnung von Bolzen und Gegenlager an der Trennstelle, wodurch ein Lichtbogen zwischen den Anschlussteilen bereits kurz nach der Trennung gelöscht werden kann.
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Insbesondere dort, wo hohe Ströme fließen, ist eine gegenständliche Absicherung der Stromkreise sinnvoll. Vorteilhafterweise weist die Trennvorrichtung dazu im geschlossenen Zustand eine Stromtragfähigkeit von über 50 Ampere, vorzugsweise von über 100 Ampere, insbesondere von über 400 Ampere auf.
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Ebenso ist überall dort, wo vergleichsweise hohe Spannungen anliegen, eine gegenständliche Absicherung der Stromkreise sinnvoll. Um ein sicheres Trennen beispielsweise auch von Leitungen in Hochspannungsbordnetzen zu gewährleisten, ist die Trennvorrichtung vorteilhafterweise derart gebildet, dass zwischen den Anschlussteilen im geöffneten Zustand eine Potentialdifferenz von über 48 V, vorzugsweise von über 100 V, insbesondere bis 500 V anliegt.
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Um in einem geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung eine möglichst verlustarme Energieversorgung zu realisieren, können die Anschlussteile sowie die Trennstelle vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie einem Kupferwerkstoff oder einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein. Hierbei können die Anschlussteile und die Trennstelle auch aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Vorteilhafterweise kann das Material der Anschlussteile sowie der Trennstelle an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
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Die Anschlussteile können zum Anschluss an elektrische Leitungen und Kabel geformt sein und Kabelschuhe zur Aufnahme der Kabel aufweisen. Auch können die Anschlussteile in ein Bordnetz integriert sein. Über die Anschlussteile und eine Trennstelle fließt im geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung ein elektrischer Strom zwischen einem Verbraucher und einer Stromquelle.
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Um ein sicheres Trennen zu bewirken, muss die Trennstelle eine geringere Bruchfestigkeit aufweisen, als das Gehäuse oder die Anschlussteile. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass die Trennstelle eine Sollbruchstelle, insbesondere zumindest eine Verjüngung beziehungsweise Ausnehmung an der Trennstelle oder eine Lötstelle zwischen den Anschlussteilen ist. Entlang der Trennstelle soll die Trennlinie zwischen den Anschlussteilen verlaufen und sich der Spalt zwischen den Anschlussteilen bilden, der den Strompfad trennt. Dieser Spalt läuft entlang der Trennstelle. Die Sollbruchstelle kann beispielsweise eine Verjüngung entlang einer Linie über die Oberfläche eines Anschlussteils sein. Auch können Anschlussteile miteinander verlötet sein und so die Trennstelle bilden. Auch ist es möglich, dass die Trennstelle an zumindest zwei Punkten jeweils verjüngt mit jeweils einem Anschlussteil verbunden ist und die Verjüngungen durch den Druck des fließfähigen Mediums aufgebrochen werden und die Trennstelle von den Anschlussteilen gelöst wird.
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Um eine saubere Biegelinie an der Trennstelle zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Trennstelle gegenüber einem jeweiligen Anschlussteil gekerbt ist, derart, dass die jeweilige Ausnehmung, Nut oder dergleichen entlang einer Sollbiegelinie der Trennstelle verläuft. Die Sollbiegelinie definiert, wo die Anschlussteile gebogen werden sollen. Hierdurch kann genau definiert werden, welchen Raum die Trennstelle beim Öffnen einnimmt, so dass dieser Raum in dem Führungsgehäuse zur Verfügung gestellt werden kann.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Antrieb, mit dem das fließfähige Medium angetrieben wird, ein mit Druckluft gesteuerter Antrieb, vorzugsweise ein pyrotechnisch gesteuerter Antrieb oder ein mechanischer Antrieb ist.
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Ein pyrotechnischer Antrieb ist gekennzeichnet durch eine pyrotechnische Treibladung, die bei Auslösung einen Druckimpuls zum Antrieb des in einem Führungsgehäuse angeordneten fließfähigen Mediums erzeugt. Das Auslösen des pyrotechnischen Antriebs kann über eine Zündleitung erfolgen.
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Ein mechanischer Antrieb kann beispielsweise ein Schaum sein, der bei Kontakt mit einem anderen Material, beispielsweise Wasser, schnell expandiert und somit einen Druckimpuls auf das fließfähige Medium zum Trennen der Trennstelle ausübt. Auch kann eine starke gespannte Feder als mechanischer Antrieb verwendet werden. Andere mechanische Antriebe sind ebenfalls möglich.
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Ebenso wie eine Aktivierung durch Überdruck in dem Führungsgehäuse kann eine Aktivierung auch über einen in dem Führungsgehäuse erzeugten Unterdruck erfolgen. In diesem Fall können beispielsweise implodierende Antriebe verwendet werden. Je nachdem, ob ein Überdruck oder Unterdruck ausgeübt wird, kann das fließfähige Medium zumindest entweder auf der dem Antrieb zugewandten Seite oder der dem Antrieb abgewandten Seite der Trennstelle angeordnet sein.
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Da es bei der Trennung der Anschlussteile zu der Entstehung von Lichtbögen kommen kann, wird vorgeschlagen, dass das fließfähige Medium durch den Antrieb derart in Richtung der Trennstelle bewegt wird, dass das fließfähige Medium im Moment des Trennens an der Trennstelle anliegt. Hierdurch kann ein zwischen den Anschlussteilen gebildeter Lichtbogen bereits durch das fließfähige Medium gelöscht werden.
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Um die von dem Antrieb im Aktivierungsfall abgegebene Energie besonders effizient auf das fließfähige Medium zu lenken, wird vorgeschlagen, dass der Bolzen in dem Führungsgehäuse entlang der axialen Ausbreitungsrichtung des Führungsgehäuses verschiebbar angeordnet ist. Der Bolzen kann durch den Druckimpuls des Antriebs in Richtung des fließfähigen Mediums beschleunigt werden und auf dieses einen Druck ausüben, der ausreicht, die Trennstelle zu trennen. Außerdem kann durch den Bolzen verhindert werden, dass eine Gasblase, welche sich beispielsweise vor dem Antrieb im Fall der Aktivierung bildet, durch das fließfähige Medium hindurch in Richtung der Endstelle bewegt, ohne dass das fließfähige Medium ausreichend in Richtung der Trennstelle beschleunigt ist.
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Ist die Öffnung auf der dem Antrieb abgewandten Seite der Trennstelle angeordnet, so kann ein Überdruck, der entsteht, wenn die Trennstelle getrennt wird, besonders einfach aus dem Raum entweichen und das in dem auf der dem Antrieb abgewandten Seite der Trennstelle vorhandene Gas kann keinen Gegendruck auf die Trennstelle ausüben, welcher ein sicheres Trennen verhindern könnte.
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Das fließfähige Medium weist vorzugsweise die Eigenschaft auf, dass es inkompressibel ist. Durch den Antrieb wird das fließfähige Medium so in Richtung der Trennstelle gedrückt, dass es die Trennstelle aufbricht und die Trennstelle umgibt. Dadurch, dass das fließfähige Medium vorzugsweise inkompressibel ist, ist es möglich, den Antrieb möglichst klein zu gestalten. Die gesamte Energie des Antriebs wird unmittelbar auf die Trennstelle ausgeübt.
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Um eine optimale Ausbreitung des fließfähigen Mediums in dem Führungsgehäuse zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass das fließfähige Medium eine Flüssigkeit oder ein rieselfähiges Schüttgut, insbesondere Sand ist und/oder flüssig, pastös, schaumförmig, gelförmig oder gekörnt ist. Vorzugsweise ist das fließfähige Medium viskos genug, um sich im Bereich der geöffneten Trennstelle anzuordnen, jedoch andererseits fluid genug, um genügend schnell in Richtung der Trennstelle bewegt werden zu können.
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Um die Entstehung von Lichtbögen bereits über das fließfähige Medium löschen zu können, wird vorgeschlagen, dass das fließfähige Medium aus einem Isolationsmaterial gebildet ist, wobei das Isolationsmaterial eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von zumindest weniger als 10-5 S·cm-1, bevorzugt weniger als 10-10 S·cm-1, besonders bevorzugt weniger als 10-15 S·cm-1 aufweist.
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Ein weiterer Gegenstand ist ein Verfahren zur Trennung einer Energieleitung umfassend die Schritte, Empfangen zumindest eines Trennsignals, Auslösen zumindest eines Signals, insbesondere Auslösen eines Steuersignals zum Zünden einer Zündpille, Trennen einer Verbindung zwischen einem an einer Trennstelle angeordneten ersten und zweiten Anschlussteil durch ein von einem Antrieb angetriebenen fließfähigen Medium, Bewegen eines Bolzens in die Trennstelle, unmittelbar nach Trennung der Trennstelle durch das fließfähige Medium.
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Das Verfahren zur Trennung einer Energieleitung kann dabei vorzugsweise derart ausgeführt werden, dass durch das Bewegen des Bolzens in die Trennstelle eine Entstehung von Lichtbögen unterdrückt und/oder entstandene Lichtbögen durch das Bewegen des Bolzens in die Trennstelle gelöscht werden können.
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Um die Fahrzeuginsassen eines Kraftfahrzeugs bei einem Unfall zuverlässig und auf zugleich einfache Art und Weise vor einem Kurzschluss einer stromführenden Leitung zu schützen, kann das Verfahren zur Trennung einer Energieleitung, insbesondere das Trennsignal vorzugsweise an das Auslösen eines Airbag-Steuersignals gekoppelt sein.
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Alternativ oder Kumulativ zur Kopplung des gegenständlichen Verfahrens an ein Airbag-Steuersignal, kann das Verfahren auch an das Verhalten anderer Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise an das Verhalten des Gurtstraffers, des Gurtkraftbegrenzers oder des Überrollbügels gekoppelt sein. Insbesondere kann das gegenständliche Verfahren auch an Signale von Crash - oder Aufprallsensoren gekoppelt sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Trennsignal von einem Sensor, vorzugsweise einem Reed-Sensor, einem Hall-Sensor oder einem Induktionssensor empfangen wird.
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Um das Trennsignal störungsfrei und sicher übertragen zu können, kann das Trennsignal vorzugsweise galvanisch von dem Stromkreis getrennt übertragen werden. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Sensor elektrisch isoliert beispielsweise an einem Gehäuse der Trennvorrichtung angeordnet ist.
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Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine erste Trennvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im nicht aktivierten Zustand;
- 2 die Trennvorrichtung gemäß 1 im aktivierten Zustand;
- 3 eine zweite Trennvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel im nicht aktivierten Zustand;
- 4 die Trennvorrichtung gemäß 3 im aktivierten Zustand;
- 5 eine dritte Trennvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einem nicht aktivierten Zustand;
- 6 die Trennvorrichtung gemäß 5 im aktivierten Zustand;
- 7 ein Elektrofahrzeug mit einer gegenständlichen Trennvorrichtung.
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1 zeigt eine Trennvorrichtung 2 mit einem Gehäuse 14. In das Gehäuse 14 ragen zwei Anschlussteile 4a und 4b hinein, die an einer Trennstelle 6a - die hier als Lötstelle gebildet ist - miteinander verbunden sind. Die Anschlussteile 4a, b können vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie einem Kupferwerkstoff oder einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein. Hierbei können die Anschlussteile 4a, b auch aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein.
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An dem Gehäuse 14 ist ein über einen Zünddraht 8a ansteuerbarer pyrotechnischer Antrieb 8b angeordnet. Zwischen dem pyrotechnischen Antrieb 8b und dem Trennbereich 6 ist zudem ein Kolben 12 angeordnet, der entlang der axialen Richtung des Führungsgehäuses 14 in einem Kanal des Führungsgehäuses 14 beweglich ist und eine Abdichtung 12' aufweist, mit deren Hilfe ein Eindringen von gasförmigen oder flüssigen Partikeln in den Kanal verhindert wird. Der zwischen dem Kolben 12 und dem Trennbereich 6 angeordnete Zwischenraum 16 ist vollständig mit einem fließfähigen Medium 10 befüllt.
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Das fließfähige Medium 10 kann eine Flüssigkeit, ein Gel oder ein rieselfähiges Schüttgut sein. Beispielsweise kann das fließfähige Medium 10 ein Silikon oder Sand sein.
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An dem Kolben 12 ist ferner ein in das fließfähige Medium hineinragender, an seinem vorderen Ende eine V-förmige Ausnehmung aufweisender Bolzen 20a befestigt. Der Bolzen 20a ist dabei vorzugsweise aus einem elektrischen Isolationsmaterial, insbesondere einem Kunststoff oder einer Keramik gebildet.
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Auf der dem Antrieb 8b abgewandten Seite der Trennstelle 6a ist ebenfalls ein Raum 18 vorgesehen, in dem zusätzlich auch eine Öffnung 22 angeordnet sein kann. Zu erkennen ist, dass an dem Trennbereich 6 im Bereich des Innenumfangs des Führungsgehäuses 14 Einkerbungen 6b vorgesehen sein können, die Sollbiegelinien definieren, entlang denen die Anschlussteile 4a, b gebogen werden sollen.
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Darüber hinaus ist zu erkennen, dass der Raum 18 ein sich radial vergrößerndes Volumen aufweist, in das die Anschlussteile 4a, b verbogen werden können.
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Ferner weist die Trennvorrichtung einen in den Raum 18 hineinragenden weiteren Bolzen 20b als Gegenlager auf, der im Wesentlichen auf einer mit dem ersten Bolzen 20a sowie der Trennstelle 6a gemeinsam verlaufenden Achse angeordnet ist, die gemäß 1 im Wesentlichen senkrecht zur Verbindungsachse des ersten und zweiten Anschlussteils 4a, b verläuft. Auch hat der Bolzen 20b an seiner Stirnseite einen V-förmigen Vorsprung, der vorzugsweise komplementär zu der stirnseitigen, V-förmigen Ausnehmung am Bolzen 20a ist.
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Die Stirnseiten der Bolzen 20a, 20b sind vorzugsweise komplementär zueinander. Die Stirnseiten der Bolzen 20a, 20b haben vorzugsweise zueinander korrespondierende Querschnittsprofile. Vorzugsweise weisen der erste und der zweite Bolzen stirnseitig zueinander komplementäre, insbesondere passgenaue Formen auf.
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2 zeigt die Trennvorrichtung 2 gemäß 1 im ausgelösten Zustand. Im ausgelösten Zustand ist über den Zünddraht 8a ein Zündimpuls an den Antrieb 8b geleitet worden, der daraufhin explodiert. Die Explosionsenergie wirkt als Druckimpuls auf den in dem Gehäuse angeordneten Kolben 12. Der Kolben 12 wird daraufhin samt dem Bolzen 20a in Richtung der Trennstelle 6a beschleunigt.
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Der Kolben 12 beschleunigt dabei einen Teil des zwischen dem Kolben und der Trennstelle 6a angeordneten fließfähigen Mediums in Richtung der Trennstelle 6a. Wie zu erkennen ist, reicht der Druck und der Impuls des fließfähigen Mediums 10 aus, die Trennstelle 6a aufzubrechen, so dass ein Spalt zwischen den Anschlussteilen 4a, 4b entsteht. In diesen Spalt dringt das fließfähige Medium 10 ein.
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Im Moment des Trennens der Anschlussteile 4a, 4b über die Trennstelle 6a entsteht ein Lichtbogen über den Spalt. Dieser Lichtbogen kann bereits über das die Trennstelle 6a unmittelbar beim Trennen umgebende fließfähige Medium 10 gelöscht werden. Da jedoch erkannt worden ist, dass ein zuverlässiges Löschen eines Lichtbogens mit Hilfe eines fließfähigen Mediums nicht hinreichend sicher und zuverlässig erfolgt, ist in der gegenständlichen Trennvorrichtung 2 zusätzlich die Anordnung des Bolzens 20a vorgesehen, der einen Lichtbogen durch ein unmittelbar nach der Trennung der Anschlussteile erfolgendes Bewegen in die Trennstelle 6a sicher und zuverlässig trennt, wobei das Bewegen in die Trennstelle 6a gemäß 2 derart erfolgt, dass der erste Bolzen 20a möglichst passgenau an dem zweiten Bolzen 20b angeordnet ist. Darüber hinaus wird durch das Bewegen des Bolzens 20a in die Trennstelle 6a eine endgültige Löschung eines Lichtbogens bewirkt.
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Der in dem Gehäuse 18 entstehende Überdruck, der durch das Verbiegen der Anschlussteile 4a, b sowie den Eintritt des zuvor in dem Zwischenraum 16 angeordneten fließfähigen Mediums 10 entsteht, kann über die Öffnung 22 entweichen. Die Öffnung 22 kann dabei so klein sein, dass das in dem Raum 18 angeordnete fließfähige Medium im inaktivierten Zustand der Trennvorrichtung 2 nicht aus der Öffnung austreten kann. Alternativ kann die Öffnung auch noch mit einer hier nicht dargestellten Berstscheibe verschlossen sein, die erst ab einem bestimmten Druck zerbirst und dann den Austritt von fließfähigem Medium 10 erlaubt.
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Mit Hilfe des Bolzens 22a sowie des Bolzens 22b ist es möglich, einen entstandenen Lichtbogen zu löschen. Für das Löschen eines Lichtbogens muss dabei nicht notwendigerweise auch der zweite Bolzen 20b vorhanden sein. Es ist ebenso vorstellbar, dass das Unterbinden der Entstehung bzw. die Löschung eines Lichtbogens nur über den Bolzen 20a erfolgt, wobei der Bolzen 20a dann vorzugsweise noch weiter durch die Trennstelle hinweg bewegt wird, so dass ein entstandener Lichtbogen „abreißt“.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Trennvorrichtung 2, bei der das fließfähige Medium 10 ebenfalls auch auf der dem Antrieb 8b abgewandten Seite der Trennstelle 6a im Raum 18 angeordnet ist. Zudem ist zu erkennen, dass anders als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 die Trennstelle 6a nicht verlötet ist, sondern lediglich verjüngt.
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Ferner ist der an dem Kolben 12 befestigte Bolzen 20a im stirnseitigen Querschnittsprofil sichel- bzw. halbkreisförmig, wohingegen der zweite im Raum 18 angeordnete Bolzen 20b stirnseitig ein komplementäres Querschnittsprofil aufweist.
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Beim Auslösen der Trennvorrichtung 2 gemäß 3 wird die Trennstelle 6a, wie es in 4 gezeigt ist, ebenfalls getrennt.
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4 zeigt die Trennvorrichtung 2 gemäß 3 im ausgelösten Zustand. Zu erkennen ist, dass der Antrieb 8b gezündet wurde und das fließfähige Medium 10 derart auf die Trennstelle 6a beschleunigt wurde, dass es die Trennstelle 6a trennt und dort ein Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussteil 4a, b entsteht in den das fließfähige Medium 10 eindringt.
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Im Moment des Trennens der Anschlussteile 4a, b kann es auch hier zu der Bildung eines Lichtbogens kommen, der entweder bereits über das die Trennstelle 6a unmittelbar beim Trennen umgebende fließfähige Medium 10 oder dann schließlich sicher und verlässlich durch das unmittelbar darauffolgende Einfahren des ersten Bolzens 20a in die Trennstelle 6a gelöscht werden kann. Auch gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt das Bewegen des Bolzens 20a in die Trennstelle derart, dass der Bolzen 20a an dem Bolzen 20b stirnseitig anliegt. Somit kann ein Lichtbogen sicher und zuverlässig „abgeschnürt“ werden.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Trennvorrichtung 2, bei der das fließfähige Medium 10 ausschließlich auf der dem Antrieb 8b abgewandten Seite der Trennstelle 6a angeordnet ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist nicht der erste 20a, sondern der zweite Bolzen 20b an dem Kolben 12 angeordnet. Zudem weist der zweite Bolzen 20b stirnseitig ein gezacktes Querschnittsprofil auf, während der erste fest an dem Gehäuse befestigte Bolzen 20a stirnseitig ein komplementäres
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Querschnittsprofil aufweist. Auch in dem in 5 gezeigten Beispiel weist die Trennstelle 6 eine als Verjüngung ausgebildete Sollbruchstelle 6a auf. Der Antrieb 8b ist derart, dass er bei einer Aktivierung implodiert und einen Unterdruck in dem Raum 16 bewirkt.
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Eine aktivierte Trennvorrichtung gemäß 5 ist in 6 dargestellt. Zu erkennen ist, dass durch den in dem Raum 16 entstehenden Unterdruck die Trennstelle 6 aufbricht und ein Spalt zwischen den Anschlussteilen 4a, 4b entsteht. In diesen Spalt dringt im Moment des Trennens das fließfähige Medium 10 ein und unmittelbar darauf der Bolzen 20b. Über die Öffnung 22 kann Gas in das Innere des Raums 18 gelangen, so dass der Unterdruck in dem Raum 16 dazu führt, dass die Trennstelle 6 aufbricht und sich ein Spalt ausbildet. Auch hier ist zu erkennen, dass sowohl das fließfähige Medium 10, als auch der Bolzen 20b in dem Bereich des Spalts angeordnet sind, so dass ein entstehender Lichtbogen wenn nicht bereits über das fließfähige Medium 10, dann sicher und verlässlich durch den Bolzen 20b gelöscht werden kann. Auch gemäß dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Bewegen des Bolzens 20b in die Trennstelle derart, dass der Bolzen 20b möglichst passgenau an dem Bolzen 20a angeordnet ist.
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7 zeigt ein Elektrofahrzeug 30 mit einer Antriebsbatterie 32 und einem elektrischen Antrieb 34. Zwischen der Antriebsbatterie 32 und dem elektrischen Antrieb 34 ist die Trennvorrichtung 2 angeordnet. Im Fall eines Unfalls des Fahrzeugs 30 kann die elektrische Trennvorrichtung 2 angesteuert werden und der Strompfad zwischen der Batterie 32 und dem Antrieb 34 kann getrennt werden. Die Trennvorrichtung 2 kann dabei besonders nah an der Batterie 32 angeordnet werden, beispielsweise unmittelbar an den Batteriepolen. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Gefährdung für Insassen und Rettungspersonen minimiert ist.
