DE102021120055A1

DE102021120055A1 - Elektrisches verbindungsschaltglied mit eindringkörper

Info

Publication number: DE102021120055A1
Application number: DE102021120055.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-08-02
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2021-09-30
Also published as: WO2023011680A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungsschaltglied mit mindestens zwei elektrisch leitfähigen Kontaktelementen und einem elektrisch leitfähigen Kontaktstück zur Verbindung der Kontaktelemente, wobei das Kontaktstück mittels eines pyrotechnischen Antriebs entlang einer Bewegungsbahn bewegbar und dadurch das Verbindungsschaltglied von einem elektrisch getrennten Zustand in einen elektrisch verbundenen Zustand überführbar ist, wobei das Kontaktstück so ausgebildet ist, dass es im getrennten Zustand die Kontaktelemente nicht elektrisch verbindet und im verbundenen Zustand die Kontaktelemente elektrisch verbindet, wobei das Kontaktstück oder die Kontaktelemente mindestens einen Eindringkörper aufweisen, der so ausgebildet ist, dass der Eindringkörper während der Überführung von dem elektrisch getrennten Zustand in den elektrisch verbundenen Zustand in das Kontaktstück oder die Kontaktelemente schneidend oder stechend eindringt. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds zum Kurzschließen eines Stromkreises an einer Brennstoffzelle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungsschaltglied, das zum gezielten Kurzschließen eines Stromkreises mit Stromstärken bis 150 kA geeignet ist, und zudem gegenüber bisherigen Verbindungsschaltgliedern, Relais oder Schützen weniger Bauraum erfordert, deutlich kleiner, leichter und kostengünstiger herzustellen ist, sowie eine zuverlässigere Kontaktierung auch bei Verschmutzung der Schaltkontakte ermöglicht, bei seinem aktiven Auslösen weniger aktivierbares bzw. pyrotechnisches Material benötigt und dabei dennoch sicher, schnell und ohne Kontaktprellen schaltet. Das Schaltprinzip ist für Stromkreise bis zu 10 kV Betriebsspannung gut einsetzbar, zudem kann die Zeitdauer zwischen Ansteuerung des elektrischen Verbindungsschaltglieds und dem Kurzschließen des Stromkreises auf bis zu 10 µsec gesenkt werden und ist damit um mehr als zwei Größenordnungen schneller als man beispielsweise mit einem Relais oder Schütz schalten könnte.
Elektrische Verbindungsschaltglieder zum Schließen von Stromkreisen werden beispielsweise verwendet, um nach einem KFZ-Unfall elektrische Energie aus einem KFZ-Untersystem zu nehmen. So haben beispielsweise Inverter von Elektrofahrzeugen auch nach deren Abschaltung noch kapazitiv Energie gespeichert, die nach einem Unfall und nach dem Abtrennen der Fahrzeugbatterie so schnell wie möglich aus dem System genommen werden muss, d.h. beispielsweise in Wärme umgewandelt werden muss, um einen Brand oder eine Explosion zu verhindern. Hierfür können beispielsweise elektrische Unterbrechungsschaltglieder mit einer kurzschließenden, sogenannten Mittelelektrode verwendet werden, wie sie beispielsweise in der DE 10 2016 124 176 A1 beschrieben werden.
Bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellen ist das jedoch anders, da hier die aus dem System abzuführende Energie wesentlich höher ist. Bei Brennstoffzellen liegt das Problem darin, dass zwar nach einem Unfall die Wasserstoff- und die Sauerstoffzufuhr unterbrochen werden kann, jedoch in der Brennstoffzelle selbst in diesem Fall noch ausreichend reaktives Brennmaterial vorhanden ist, um die genannten hohen Energien zu erzeugen. Bei so hohen Energien eignen sich die zuvor genannten Schalter mit der genannten Mittelelektrode in der Regel nicht mehr.
Auch in batterie- oder brennstsoffzellenbetriebenen, fliegenden Systemen, wie Flugzeugen, Helikoptern oder Drohnen sind schnelle, zuverlässige und genau triggerbare Kurzschlusselemente notwendig, um insbesondere in Verbindung mit schnellen, zuverlässigen und genau triggerbaren Stromkreistrennern beispielsweise schadhafte Verkabelungen oder schadhafte Baugruppen aus dem elektrischen Stromversorgungsnetz zu nehmen und dafür dann beispielsweise Ersatzbaugruppen einzuschleifen oder andere Schaltungen im Netzwerk zu übernehmen.
Deshalb stellt der Stand der Technik sogenannte Pyroschalter zur Verfügung, bei denen ein Kontaktstück mittels eines Anzünders bzw. pyrotechnischen Gasgenerators in einer Bewegungsrichtung von einer Ausgangsposition in eine Endposition bewegt wird, wobei in der Endposition zwei Anschlusskontakte miteinander verbunden werden, durch die dann der maximale Kurzschlussstrom fließt. Solche Anschlusskontakte können durch zwei in der Bewegungsrichtung des Kontaktstücks hintereinander angeordnete Leiterelemente gebildet werden, die dann von dem Kontaktstück überbrückt werden, ähnlich dem in der DE 10 2014 110 825 A1 beschriebenen, sogenannten Wuchtschalter, nur mit umgekehrter Wirkung.
Die DE 10 2010 010 669 A1 zeigt ein elektrisches Verbindungsschaltglied, bei dem das Kontaktstück vor dem Schalten mit nur einem der beiden elektrischen Anschlusskontakte verbunden ist. Nach dem Schalten sitzt das Kontaktstück in einer für dieses vorgesehenen Aufnahmevorrichtung, wodurch über das elektrisch leitende Kontaktstück eine Verbindung zwischen den beiden elektrischen Anschlusskontakten hergestellt wird.
Eine weitere Lösung des Stands der Technik ist das Bereitstellen eines einer Kontaktfeder ähnlichen Relaiskontakts, oder eines hydraulischen oder elektromagnetischen Relaisschalters.
Alle genannten Schalter des Stands der Technik haben den Nachteil einer nur beschränkten Stromtragfähigkeit, auch ist die Kontaktierung meist nur berührend und somit nicht langzeitstabil, insbesondere, wenn nach einem Vorfall nicht nur Energie aus einer Baugruppe genommen werden soll, sondern dauerhaft und zuverlässig eine hohe Stromtragfähigkeit sichergestellt werden soll. Das ist insbesondere auch in HGÜ (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) - Anlagen der Fall, wo eine defekte Baugruppe in einem Satz von seriell nacheinander und miteinander arbeitenden Teilbaugruppen durch einen Kurzschluss herausgenommen werden muss, damit die verbleibenden intakten Teilbaugruppen weiter ihre Aufgabe übernehmen können.
Es gibt zwar elektromagnetische oder hydraulische Relaisschalter oder Schütze, bei denen einer der Kontakte eine Schneide oder einen Dorn aufweist, die/der in den anderen Kontakt eindringen kann, allerdings weisen diese Schalter die Nachteile auf, dass (a) die Energie zum Schalten von außen zugeführt werden muss, (b) sie einen Energiespeicher aufweisen müssen und somit eine recht große und schwere Baugruppe darstellen, (c) eine schnelle Kurzschlusszeit im Bereich von 10 µs bis 200 µs prinzipiell nicht ermöglichen, (d) eine begrenzte Zuverlässigkeit im Hinblick auf den sicheren Schaltvorgang aufweisen, (e) einen Kurzschluss über einen langen Zeitraum von mehreren Jahren nicht sicher aufrechterhalten können, (f) nicht wartungsfrei sind und somit ein Einsatz in einem großen Temperaturbereich von -54 °C bis 125 °C in einem zusätzlich hohen Luftfeuchtigkeitsbereich nicht möglich ist, und (g) eine zu geringe Leistungsdichte (große Volumina erfordern hohe Schaltkräfte) aufweisen, sprich zu träge, zu groß, zu langsam und energiefressend sind.
Zudem müsste diesen Schaltelementen für den Fall einer gewünschten dauerhaften Kurzschlusskontaktierung dauerhaft Energie zugeführt werden, um die Kontaktkraft aufrechterhalten zu können, während bei dem hier vorgestellten, erfindungsgemäßen pyrotechnischen Kurzschlussschalter das bei der Aktivierung erzeugte Prozessgas bei guter Abdichtung weiter auf das Kontaktelement einwirkt und so eine dauerhafte sichere Kontaktierung gewährleistet.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Verbindungsschaltglied zur Verfügung zu stellen, das die genannten Nachteile der Schalter des Stands der Technik überwindet.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Verbindungsschaltglied des Patentanspruchs 1 oder der Verwendung des Verbindungsschaltglieds des Patentanspruchs 9 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 8 zeigen weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds.
Das erfindungsgemäße elektrische Verbindungsschaltglied weist in der Regel mindestens zwei elektrisch leitfähige Kontaktelemente und ein elektrisch leitfähiges Kontaktstück zur Verbindung der Kontaktelemente auf. Das Kontaktstück ist mittels eines pyrotechnischen Antriebs entlang einer Bewegungsbahn bewegbar, wodurch das Verbindungsschaltglied von einem elektrisch getrennten Zustand in einen elektrisch verbundenen Zustand überführbar ist. Dabei ist das Kontaktstück so ausgebildet, dass das Kontaktstück im getrennten Zustand die Kontaktelemente nicht elektrisch verbindet und im verbundenen Zustand die Kontaktelemente elektrisch verbindet. Das Kontaktstück oder die Kontaktelemente weisen mindestens einen Eindringkörper auf, der so ausgebildet ist, dass der Eindringkörper während der Überführung von dem elektrisch getrennten Zustand in den elektrisch verbundenen Zustand in das Kontaktstück oder die Kontaktelemente schneidend oder stechend eindringt.
Unter „schneidend oder stechend eindringt“ soll erfindungsgemäß verstanden werden, dass ein Teil des Kontaktstücks in die Kontaktelemente oder jeweils ein Teil der Kontaktelemente in das Kontaktstück derart eindringt, dass durch die Oberfläche in den Körper des jeweiligen Kontaktstücks oder der jeweiligen Kontaktelemente eingeschnitten oder eingestochen wird. Damit kommt es zu einem innigen Kontakt zwischen Kontaktstück und Kontaktelementen, selbst wenn die Kontaktelemente oder das Kontaktstück stark verschmutzt sind oder eine Oxidschicht aufweisen. Auf diese Weise kann ein dauerhaftes Kurzschließen mit hoher Zuverlässigkeit auch bei hohen Stromstärken und hohen Spannungen gewährleistet werden. Weiterhin können Kontaktstück und Kontaktelemente dabei auch miteinander verschmelzen, was ebenso die Zuverlässigkeit erhöht.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass sich das pyrotechnische Material zusammen mit dem Kontaktstück als auch den Kontaktelementen innerhalb eines Gehäuses befindet. Dies hat den Vorteil, dass nicht - wie bei Relaisschaltern - die Energie zum Schalten von außen zugeführt werden muss. Auf diese Weise kann eine kompakte Baugruppe zur Verfügung gestellt werden, die weniger Platzbedarf als herkömmliche Relaisschalter hat. Weiterhin hat die Verwendung eines pyrotechnischen Materials den Vorteil, dass ein äußerst schnelles Schalten - auch ohne die Verwendung von relativ viel Bauraum erfordernden Kontaktprellen - mit einer Kurzschlusszeit im Bereich von 10 µs bis 200 µs möglich ist, wobei außer einer extrem geringen Aktivierungsenergie von ca. 5 bis 25 mWs, je nach verwendetem Anzünder bzw. pyrotechnischem Gasgenerator, keine für das eigentliche Schalten und Eindringen benötigte Fremdenergie von außen zugeführt werden muss, so dass die Baugruppe damit energieautark ist.
Durch die kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds reicht relativ wenig pyrotechnisches Material zum zuverlässigen Schalten aus. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verbindungsschaltglied relativ klein, leicht und kostengünstig bereitgestellt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltern des Stands der Technik - wie beispielsweise Relaisschaltern - ist das erfindungsgemäße Verbindungsschaltglied über viele Jahre bis viele Jahrzehnte wartungsfrei funktionsfähig, auch in einem großen Temperaturbereich und gegebenefalls auch in einer umgebenden Atmosphäre mit hoher Luftfeuchtigkeit - wie eingangs erwähnt.
Die genannten erfindungsgemäßen Vorteile werden insbesondere durch die Kombination des schneidenden oder stechenden Eindringens der Eindringkörper und der Verwendung eines pyrotechnischen Antriebs zum Bewegen des Kontaktstücks erreicht. Vor dem Aufkommen von Fahrzeugen mit Brennstoffzellen war ein Kurzschließen von derart hohen Strömen bei hohen Spannungen nicht notwendig, weshalb eine derartige Kombination im Stand der Technik bisher nicht in Erwägung gezogen wurde.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds ist es bevorzugt, dass der Eindringkörper als Keil, Schneide oder Dorn ausgebildet ist. Unter einem Keil wird erfindungsgemäß ein Körper verstanden, bei dem zwei Seitenflächen unter einem spitzen bzw. kleinen Winkel zusammenlaufen. Unter einer Schneide wird erfindungsgemäß der geschärfte Teil einer Klinge verstanden. Ein Dorn kann erfindungsgemäß eine Nadel oder ein kegelförmiges Element sein. Ist der Eindringkörper eine Schneide, so kann diese in der Form einer linearen Schneide oder nicht linear verlaufenden Schneide vorliegen. Im Falle einer nicht linear verlaufenden Schneide ist es bevorzugt, dass der Eindringkörper in der Form eines Zylinders vorliegt, an dessen einer Seite die Kante(n) (eine) Schneide(n) aufweisen/aufweist, wobei die Grundfläche des Zylinders kreisförmig oder drei- oder mehreckig sein kann.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds ist es bevorzugt, dass das Kontaktstück, die Kontaktelemente und/oder der Eindringkörper aus einem elektrisch leitfähigen Material oder mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet sind. Das elektrisch leitfähige Material ist vorzugsweise Metall oder ein leitfähiger Kunststoff. Stärker bevorzugt sind das Kontaktstück, die Kontaktelemente und/oder der Eindringkörper aus Metall, vorzugsweise Edelstahl, Kupfer oder Messing. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das den Eindringkörper aufweisende Kontaktstück oder die einen Eindringkörper aufweisenden Kontaktelemente sowie der Eindringkörper aus einem Metall, vorzugsweise Edelstahl, Kupfer oder Messing sind. Dabei kann das Kontaktstück oder die Kontaktelemente, in die der Eindringkörper einschneidet oder einsticht, aus Metall oder leitfähigen Kunststoff sein. Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das den Eindringkörper aufweisende Kontaktstück und der Eindringkörper aus dem gleichen Material sind. Vorzugsweise liegen das den Eindringkörper aufweisende Kontaktstück und der Eindringkörper aus einem Stück vor. Gleiches gilt vorzugsweise auch für das jeweilige Kontaktelement, wenn dieses den Eindringkörper aufweist.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds kann das Kontaktstück selbst als Kolben ausgebildet sein, der mittels des pyrotechnischen Antriebs entlang der Bewegungsbahn bewegbar ist. In einer weiteren Ausgestaltung kann das Kontaktstück - zumindest im getrennten Zustand des Verbindungsschaltglieds - mit einem Kolben verbunden sein, wobei der Kolben mittels des pyrotechnischen Antriebs entlang der Bewegungsbahn bewegbar ist.
Der pyrotechnische Antrieb weist vorzugsweise ein pyrotechnisches Material auf. Unter einem pyrotechnischen Material versteht man Stoffe, die nach Einbringen der Aktivierungsenergie gasförmig ganz oder teilweise zerfallen, auch pyrotechnische Sätze oder chemische Gemenge, wie beispielsweise Tetrazen, Nitrozellulose, ZPP (Zirconium potassium perchlorate), TPP (Titanium potassium perchlorate), aber auch Stoffe der Sprengstoffchemie wie Silberazid, Bleiazid, Hexogen, Oktogen oder Nitropenta und deren Mischungen miteinander. Der pyrotechnische Antrieb bzw. das pyrotechnische Material ist ansteuerbar, d.h. er kann durch eine Steuerung aktiv gezündet werden. Der pyrotechnische Antrieb wird vorzugsweise dann ausgelöst, wenn ein Stromkreis gezielt kurzgeschlossen oder die Kontaktelemente gezielt miteinander verbunden werden sollen (Multikontaktsystem).
Die Aktivierung des oben beschriebenen pyrotechnischen Materials kann elektrisch per Glühdraht (Brückenzünder), per Funkenüberschlag (Spaltzünder), per direktem Stromdurchgang (Elektrozünder), per Drahtexplosioin (EBW), per Folienbeschleunigung (EFI), per Reibung, per Schlag, per Lichteinstrahlung (Laserinitiation) oder per Mikrowelleneinleitung erfolgen.
Der pyrotechnische Antrieb sitzt vorzugsweise hinter dem oben genannten Kolben, d.h. auf der Seite des Kolbens, der der Seite gegenüberliegt, auf der sich das Kontaktstück befindet, oder auf der Seite des Kolbens, der der Seite gegenüberliegt, an der die Kontaktelemente von dem als Kolben ausgestalteten Kontaktstück kontaktiert werden. Der pyrotechnische Antrieb kann den Kolben selbst entlang der Bewegungsbahn unmittelbar bewegen, oder kann den Kolben mittelbar bewegen, indem sich ein weiterer Kolben zwischen dem einen Kolben und dem pyrotechnischen Antrieb befindet. Der eine Kolben und/oder der weitere Kolben werden vorzugsweise durch ein Brennkammer-/Kolbengehäuse geführt, damit diese(r) sich entlang der gewünschten Bewegungsbahn auf die Kontaktelemente zubewegt/zubewegen.
Bei der hier beschriebenen Geometrie handelt es sich um ein sogenanntes pyrotechnisches Kraftelement, bei der der gasbedrückte Kolben das Kontaktstück gegen die Kontaktelemente drückt.
Alternativ zu dem genannten pyrotechnischen Kraftelement kann erfindungsgemäß auch ein sogenannter pyrotechnische Pinpuller verwendet werden, der vorzugsweise so ausgestaltet ist, dass das Kontaktstück gegen die Kontaktelemente gezogen wird. Dafür weist das erfindungsgemäße Verbindungsschaltglied vorzugsweise einen Treibspiegel innerhalb eines Treibspiegelgehäuses auf. Der Treibspiegel kann hier bei Auslösen des pyrotechnischen Antriebs innerhalb des Treibspiegelgehäuses bewegt werden. Der Treibspiegel ist vorzugsweise mit dem Kontaktstück verbunden und zieht dieses nach dem Auslösen des pyrotechnischen Antriebs während dem Übergang vom getrennten Zustand in den verbundenen Zustand auf die Kontaktelemente.
Das zuvor genannte pyrotechnische Kraftelement ist jedoch erfindungsgemäß bevorzugt, da es gegenüber den genannten pyrotechnischen Pinpullern den Vorteil einer deutlich höheren Kraftwirkung bei gleicher Aufladung mit sich bringt, da bei Pinpullern nur eine Ringfläche als krafterzeugende gasbedrückte Fläche wirken kann.
Vorzugsweise ist der eine oder der weitere Kolben so ausgebildet, dass er zusammen mit dem Brennkammer-/Kolbengehäuse eine Brennkammer begrenzt, in der sich der pyrotechnische Antrieb befindet. Dabei wird der eine oder der weitere Kolben so von dem Brennkammer-/Kolbengehäuse geführt, dass er beim Zünden des pyrotechnischen Antriebs entlang der genannten Bewegungsrichtung bewegt werden kann. Dabei wird das Kontaktstück auf die Kontaktelemente zubewegt und das Verbindungsschaltglied wird von dem getrennten Zustand in den verbundenen Zustand überführt.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds kann dieses zwei Kontaktelemente aufweisen, die bei dem Übergang von dem getrennten Zustand in den verbundenen Zustand überbrückt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verbindungsschaltglied drei oder mehr Kontaktelemente aufweisen (Multikontaktsystem). Dabei ist das Kontaktstück vorzugsweise so ausgebildet, dass das Kontaktstück im getrennten Zustand die Kontaktelemente nicht elektrisch verbindet und im verbundenen Zustand die drei oder mehr Kontaktelemente elektrisch verbindet. Auf diese Weise können gleichzeitig mehrere Schaltkreise kurzgeschlossen werden. So können beispielsweise ein oder mehrere Kondensatoren oder Motore kurzgeschlossen und gleichzeitig an Masse gelegt oder mehrere Schaltkreise unabhängig voneinander miteinander verbunden oder kurzgeschlossen werden, wie das beispielsweise für Netzwerkaufgaben nach Ausfall von Baugruppen in fliegendem Gerät der Fall sein kann, bei denen ja defekte Baugruppen oder Kabel nur überbrückt und nicht einfach nur abgetrennt werden dürfen. Anders als bei Elektrofahrzeugen auf dem Boden muss bei fliegendem Gerät der Betrieb an der Batterie bzw. der Brennstoffzelle auch nach einem Vorfall weiter erfolgen, um es nicht abstürzen zu lassen. Bei den genannten Multikontaktsystemen kann zum einen das Kontaktstück den oder die Eindringkörper aufweisen. Hier können entweder mehrere Eindringkörper, bspw. in Form von Keilen, Dornen oder Schneiden vorliegen, damit in jedes der Kontaktelemente ein Eindringkörper eindringt. Zum anderen kann auf dem Kontaktstück auch nur ein Eindringkörper vorliegen, der so ausgestaltet ist, dass er gleichzeitig in alle Kontaktelemente eindringt, bspw. in der Form einer linearen Schneide (hier Kontaktelemente vorzugsweise nebeneinander in einer Linie angeordnet) oder nicht linear verlaufenden Schneide (hier Kontaktelemente vorzugsweise nicht in einer Linie angeordnet). Im Falle einer nicht linear verlaufenden Schneide ist es bevorzugt, dass der Eindringkörper in der Form eines Zylinders vorliegt, an dessen einer Seite die Kante(n) (eine) Schneide(n) aufweisen/aufweist, wobei die Grundfläche des Zylinders kreisförmig oder drei- oder mehreckig sein kann. Hier sind die Kontaktelemente derart angeordnet, dass die Schneide(n) gleichzeitig in alle Kontaktelemente eindringt/eindringen. Es ist aber auch denkbar, dass jedes der drei oder mehr Kontaktelemente einen Eindringkörper aufweist. In dem zuletzt genannten Fall ist das Kontaktstück so ausgestaltet, dass alle Eindringkörper der drei oder mehr Kontaktelemente in das Kontaktstück eindringen.
In einer Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die Kontaktelemente im getrennten Zustand des erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds im Wesentlichen gleich weit von dem Kontaktstück angeordnet sind. Auf diese Weise kann das Kontaktstück die Kontaktelemente zeitgleich elektrisch verbinden. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verbindungsschaltglied mit hoher Geschwindigkeit geschaltet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds zum Kurzschließen eines Stromkreises an einer Brennstoffzelle.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung einer Membran oder Materialschwächung im Gehäuse eines erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds zum Kurzschließen eines Stromkreises als Schutzfunktion gegen Bersten des Gehäuses während des Schaltvorgangs, insbesondere bei Überlastung des Verbindungsschaltglieds, beispielsweise durch das Entstehen eines zu kräftigen Lichtbogens während des Schaltvorgangs. Unter „im Gehäuse“ soll verstanden werden, dass die Membran oder die Materialschwächung in der Wand oder einem Deckel des Gehäuses angeordnet ist. Unter „Überlastung“ soll eine mindestens 20%ige Überlastung der technischen Nenndaten des Verbindungsschaltglieds verstanden werden, stärker bevorzugt eine mindestens 50%ige Überlastung.
Die vorliegende Erfindung wird nun mithilfe der folgenden Figuren beschrieben. Bei den gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsformen können sämtliche Merkmale, die in einer Ausführungsform gezeigt sind, auch auf die anderen Ausführungsformen übertragen werden, sofern es technisch nicht ausgeschlossen ist:

1 zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied im elektrisch getrennten Zustand im Schnitt entlang der Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks, wobei die Kontaktelemente Schneiden als Eindringkörper aufweisen.
2A zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied im elektrisch getrennten Zustand im Schnitt entlang der Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks, wobei das Kontaktstück eine Schneide als Eindringkörper aufweist.
2B zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied im elektrisch verbundenen Zustand im Schnitt entlang der Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks, wobei das Kontaktstück eine Schneide als Eindringkörper aufweist.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied im elektrisch getrennten Zustand im Schnitt entlang der Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks, wobei die Kontaktelemente Dornen als Eindringkörper aufweisen.
4A zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied im elektrisch getrennten Zustand im Schnitt entlang der Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks, wobei das Kontaktstück Dornen als Eindringkörper aufweist.
4B zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied im elektrisch verbundenen Zustand im Schnitt entlang der Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks, wobei das Kontaktstück Dornen als Eindringkörper aufweist.
5A und 6A zeigen erfindungsgemäß verwendbare Kontaktstück/Kontaktelement-Paare im elektrisch getrennten Zustand in perspektivischer Ansicht, wobei das Kontaktelement eine Schneide als Eindringkörper aufweist.
5B und 6B zeigen erfindungsgemäß verwendbare Kontaktstück/Kontaktelement-Paare im elektrisch verbundenen Zustand in perspektivischer Ansicht, wobei das Kontaktelement eine Schneide als Eindringkörper aufweist.
7A und 8A zeigen erfindungsgemäß verwendbare Kontaktstück/Kontaktelement-Paare im elektrisch getrennten Zustand in perspektivischer Ansicht, wobei das Kontaktstück eine Schneide als Eindringkörper aufweist.
7B und 8B zeigen erfindungsgemäß verwendbare Kontaktstück/Kontaktelement-Paare im elektrisch verbundenen Zustand in perspektivischer Ansicht, wobei das Kontaktstück eine Schneide als Eindringkörper aufweist.
9 zeigt oben die seitliche Ansicht auf ein Kontaktstück als U-förmiges Element mit Dornen als Eindringkörper. Weiterhin zeigt 9 unten das gleiche Kontaktstück, jedoch um 90° nach unten gekippt.
10 zeigt oben die seitliche Ansicht auf ein Kontaktstück als U-förmiges Element mit zwei Schneiden als Eindringkörper. Weiterhin zeigt 10 unten das gleiche Kontaktstück, jedoch um 90° nach unten gekippt.
11 zeigt unten die seitliche Ansicht einer erfindungsgemäß verwendbaren Anordnung von zwei Kontaktelementen mit einem U-förmigen Kontaktstück, wobei die Kontaktelemente über das U-förmige Kontaktstück elektrisch miteinander verbunden sind, wobei das Kontaktstück Dornen als Eindringkörper aufweist. Weiterhin zeigt 11 oben die gleiche Anordnung, jedoch um 90° nach oben gekippt.
12A zeigt eine erfindungsgemäß verwendbare Anordnung von mehreren Kontaktelementen im elektrisch getrennten Zustand, die über ein einziges Kontaktstück miteinander verbindbar sind.
12B zeigt die Anordnung von mehreren Kontaktelementen nach 12A im elektrisch verbundenen Zustand, die über ein einziges Kontaktstück miteinander verbunden sind.
13A bis 130 zeigen oben seitliche Ansichten auf verschiedene erfindungsgemäß verwendbare Kontaktstücke. Die mittleren Ansichten zeigen die gleichen Kontaktstücke um 90° nach unten gekippt. Die unteren Ansichten zeigen Querschnitte der Kontaktstücke der mittleren Ansichten, jedoch wiederum um 90° nach unten gekippt.
14A zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied im elektrisch getrennten Zustand im Schnitt entlang der Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks, wobei die Kontaktelemente Schneiden als Eindringkörper aufweisen, wobei das Kontaktstück gegen die Kontaktelemente gezogen werden kann.
14B zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied im elektrisch verbundenen Zustand im Schnitt entlang der Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks, wobei die Kontaktelemente Schneiden als Eindringkörper aufweisen, wobei das Kontaktstück gegen die Kontaktelemente gezogen worden ist.
15A zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied im elektrisch getrennten Zustand im Schnitt entlang der Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks, wobei die Kontaktelemente Schneiden als Eindringkörper aufweisen, wobei das Kontaktstück gegen die Kontaktelemente gezogen werden kann, und mit einem Gasführungskörper.
15B zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied mit einem Gasführungskörper im elektrisch verbundenen Zustand im Schnitt entlang der Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks, wobei die Kontaktelemente Schneiden als Eindringkörper aufweisen, wobei das Kontaktstück gegen die Kontakt-elemente gezogen worden ist.

Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied 1 im elektrisch getrennten Zustand im Schnitt entlang der Achse 5 der Bewegungsbahn des Kontaktstücks 3, wobei die Kontaktelemente 2a und 2b jeweils Schneiden als Eindringkörper 4 aufweisen. Die beiden Schneiden der Eindringkörper 4 befinden sich auf der Seite der elektrischen Kontaktelemente 2a und 2b, die der Richtung 5 der Bewegungsbahn entgegengesetzt ist, so dass das entlang der Bewegungsbahn bewegte Kontaktstück 3 auf der Seite der Kontaktelemente 2a und 2b auftrifft, an der sich die Eindringkörper 4 befinden. Bei dem elektrischen Verbindungsschaltglied 1 der 1 liegt das Kontaktstück 3 als elektrisch leitfähiges Plättchen oder als elektrisch leitfähiger Klotz vor, sodass es im verbundenen Zustand die Kontaktelemente 2a und 2b elektrisch überbrückt. Dabei schneiden die als Schneiden ausgebildeten Eindringkörper 4 in das Kontaktstück 3 ein, wodurch ein intensiver elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktstück 3 und den Kontaktelementen 2a und 2b hergestellt wird. Das Kontaktstück 3 ist im getrennten Zustand vorzugsweise mit einem ersten Kolben 8 verbunden, der vorzugsweise mit einem zweiten Kolben 9 verbunden ist. Der zweite Kolben 9 ist vorzugsweise als zylindrischer Kolben ausgeführt, der von dem Brennkammer-/Kolbengehäuse 7 geführt wird. Alternativ können aber erster und zweiter Kolben 8 und 9 auch aus einem Stück gefertigt sein. Ebenso kann das Kontaktstück und der erste Kolben 8 oder das Kontaktstück 3, der erste und der zweite Kolben 8 und 9 auch aus einem Stück gefertigt sein. Wie in der 1 beispielhaft gezeigt, ist der zweite Kolben 9 vorzugsweise als einseitig geöffneter Hohlzylinder ausgestaltet, so dass der Hohlzylinder den pyrotechnischen Antrieb 6a aufnehmen kann. Gleiches gilt auch, wenn erster und zweiter Kolben 8 und 9, oder Kontaktstück 3 und erster und zweiter Kolben 8 und 9 einstückig ausgestaltet sind. Der zweite Kolben 9 und das Brennkammer-/Kolbengehäuse 7 begrenzen dabei die Brennkammer 13, in der sich der pyrotechnische Antrieb 6a befindet. Der pyrotechnische Antrieb ist dabei durch elektrische Anschlüsse 12 ansteuerbar und auslösbar. Dabei werden die elektrischen Anschlüsse 12 vorzugsweise durch das Gehäuse 7 nach außen geführt, um den pyrotechnischen Antrieb 6a außerhalb des Gehäuses 7 ansteuern zu können. Vorzugsweise befinden sich alle in der 1 gezeigten Komponenten innerhalb eines weiteren Gehäuses (nicht abgebildet). Damit die Brennkammer nach außen hin abgedichtet ist, kann der zweite Kolben 9 eine Kolbendichtung 11 aufweisen. Weiterhin ist das Gehäuse 7 vorzugsweise als einseitig offener Hohlzylinder ausgebildet. In diesem Fall umschließt die Kolbendichtung 11 den zweiten Kolben 9 vorzugsweise ringförmig. Es sind aber auch andere Geometrien für das Gehäuse 7 denkbar. Weiterhin kann das Gehäuse 7 ein oder mehrere Stoppelemente 10 für den zweiten Kolben 9 aufweisen, die verhindern, dass der zweite Kolben 9 beim Übergang von dem getrennten Zustand in den verbundenen Zustand aus dem Gehäuse komplett austreten kann.
2A zeigt ebenso ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied 1 wie in 1 im elektrisch getrennten Zustand im Schnitt entlang der Achse 5 der Bewegungsbahn des Kontaktstücks 3, mit dem Unterschied, dass hier das Kontaktstück 3 eine Schneide als Eindringkörper 4 aufweist. Die Schneide verläuft hier beispielhaft linear und ist so ausgestaltet, dass sie gleichzeitig in beide Kontaktelemente eindringen kann. Ansonsten ist das Verbindungsschaltglied in 2A genauso wie das Verbindungsschaltglied in 1 aufgebaut.
2B zeigt das erfindungsgemäße elektrische Verbindungsschaltglied 1 der 2A im elektrisch verbundenen Zustand im Schnitt entlang der Achse 5 der Bewegungsbahn des Kontaktstücks 3. Hier wurde der pyrotechnische Antrieb 6b gezündet und die Kolben 8 und 9 werden entlang der Achse 5 der Bewegungsbahn bewegt. Dadurch wird das mit dem ersten Kolben 8 verbundene Kontaktstück 3 entlang der Achse 5 der Bewegungsbahn bewegt und der als Schneide ausgebildete Eindringkörper 4 dringt in die Kontaktelemente 2a und 2b ein.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied 1 im elektrisch getrennten Zustand im Schnitt entlang der Achse 5 der Bewegungsbahn des Kontaktstücks 5, wobei die Kontaktelemente 2a und 2b Dornen als Eindringkörper 4 aufweisen. Ansonsten ist das Verbindungsschaltglied 1 der 3 genauso wie das Verbindungsschaltglied 1 der 1 aufgebaut.
4A zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied 1 im elektrisch getrennten Zustand im Schnitt entlang der Achse 5 der Bewegungsbahn des Kontaktstücks 3, wobei das Kontaktstück 3 Dornen als Eindringkörper 4 aufweist. Ansonsten ist das Verbindungsschaltglied 1 der 4A genauso wie das Verbindungsschaltglied 1 der 3 aufgebaut.
4B zeigt das erfindungsgemäße elektrische Verbindungsschaltglied 1 der 4A im Schnitt entlang der Achse 5 der Bewegungsbahn des Kontaktstücks 3, wobei das Kontaktstück 3 Dornen als Eindringkörper 4 aufweist.
5A und 6A zeigen erfindungsgemäß verwendbare Kontaktstück/Kontaktelement-Paare 3 und 2a im elektrisch getrennten Zustand in perspektivischer Ansicht, wobei das Kontaktelement 2a eine Schneide als Eindringkörper 4 aufweist. In 5A ist das Kontaktstück 3 mit einer flachen Oberfläche abgebildet. Das Kontaktstück 3 kann aber auch eine Kerbe aufweisen, deren tiefste Stelle vorzugsweise parallel zu der Schneide des Eindringkörpers 4 verläuft, wie in 6A gezeigt. Die Richtung 5 der Bewegungsbahn des Kontaktstücks 3 wird jeweils durch den Pfeil in den 5A und 6A gekennzeichnet. Wirkt eine Kraft F durch den pyrotechnischen Antrieb 6a auf das Kontaktstück 3, so bewegt dieses sich mit einer gewissen Geschwindigkeit v auf das Kontaktelement 2a zu. Trifft das Kontaktstück 3 auf das auf das Kontaktelement 2a, so schneidet die Schneide des Kontaktelements 2a in das Kontaktstück 3 ein. 5B und 6B zeigen die Kontaktstück/Kontaktelement-Paare 3 und 2a im elektrisch verbundenen Zustand in perspektivischer Ansicht. Es kann nun der Strom I durch die beiden Elemente 3 und 2a fließen.
7A und 8A zeigen erfindungsgemäß verwendbare Kontaktstück/KontaktelementPaare 3 und 2a im elektrisch getrennten Zustand in perspektivischer Ansicht, wobei das Kontaktstück 3 eine Schneide als Eindringkörper 4 aufweist. In 7A ist das Kontaktelement 2a mit einer flachen Oberfläche abgebildet. Das Kontaktelement 2a kann aber auch eine Kerbe aufweisen, deren tiefste Stelle vorzugsweise parallel zu der Schneide des Eindringkörpers 4 verläuft, wie in 8A gezeigt. Die Richtung 5 der Bewegungsbahn des Kontaktstücks 3 wird jeweils durch den Pfeil in den 7A und 8A gekennzeichnet. Wirkt eine Kraft F durch den pyrotechnischen Antrieb 6a auf das Kontaktstück 3, so bewegt dieses sich mit einer gewissen Geschwindigkeit v auf das Kontaktelement 2a zu. Trifft das Kontaktstück 3 auf das auf das Kontaktelement 2a, so schneidet die Schneide des Kontaktstücks 3 in das Kontaktelement 2a ein. 7B und 8B zeigen die Kontaktstück/Kontaktelement-Paare 3 und 2a im elektrisch verbundenen Zustand in perspektivischer Ansicht. Es kann nun der Strom I durch die beiden Elemente 3 und 2a fließen.
9 zeigt oben die seitliche Ansicht auf ein erfindungsgemäß verwendbares Kontaktstück 3 als U-förmiges Element mit Dornen als Eindringkörper 4. Weiterhin zeigt 9 unten das gleiche Kontaktstück 3, jedoch um 90° nach unten gekippt. Das Kontaktstück 3 weist hier vorzugsweise an den beiden Enden des U-förmigen Elements zwei Bereiche mit Dornen auf. Mit diesen beiden Bereichen kann das Kontaktelement 3 zwei Kontaktelemente 2a und 2b kontaktieren, wie es beispielsweise in 11 gezeigt ist. Die U-Form des Kontaktstücks hat den Vorteil, dass dieses mit einem Isolator zwischen den beiden Kontaktelementen 2a und 2b nicht in Kontakt kommt, bzw. im verbundenen Zustand des Verbindungsschaltglieds das Kontaktstück 3 einen Platz für einen Isolator zwischen den Kontaktelementen 2a und 2b aufweist. Der Isolator zwischen den Kontaktelementen 2a und 2b kann einen Kriechstrom bzw. die Entstehung eines Lichtbogens zwischen den beiden Kontaktelementen 2a und 2b verhindern. 10 zeigt oben ebenso die seitliche Ansicht auf ein Kontaktstück 3 als U-förmiges Element, jedoch mit zwei Schneiden als Eindringkörper 4. Weiterhin zeigt 10 unten das gleiche Kontaktstück 3, jedoch um 90° nach unten gekippt. Abgesehen von den unterschiedlichen Eindringkörpern 4 ist das Kontaktstück 3 der 10 identisch mit dem Kontaktstück der 9.
11 zeigt unten die seitliche Ansicht einer erfindungsgemäß verwendbaren Anordnung von zwei Kontaktelementen 2a und 2b mit einem U-förmigen Kontaktstück 3, wobei die Kontaktelemente 2a und 2b über das U-förmige Kontaktstück 3 elektrisch miteinander verbunden sind, wobei das Kontaktstück 3 Dornen als Eindringkörper 4 aufweist. Weiterhin zeigt 11 oben die gleiche Anordnung, jedoch um 90° nach oben gekippt. Hier wurde das Kontaktstück 3 mit einer Kraft F und einer Geschwindigkeit v mit den Dornen in die Kontaktelemente 2a und 2b eingetrieben, wodurch durch die Anordnung ein Strom I von dem Kontaktelement 2a über das Kontaktstück 3 zu dem Kontaktelement 2b fließen kann.
12A zeigt eine erfindungsgemäß verwendbare Anordnung von mehreren Kontaktelementen 2a bis 2f (Multikontaktsystem) im elektrisch getrennten Zustand, die über ein einziges Kontaktstück 3 miteinander verbindbar sind. 12A zeigt die Anordnung der Kontaktelemente 2a bis 2f entlang der Achse 5 der Bewegungsbahn, d.h. die Achse 5 der Bewegungsbahn verläuft senkrecht zur Ebene des Papiers. Dabei können durch Überbrückung der Kontaktelemente 2a bis 2f mehrere Stromkreise kurzgeschlossen werden. Dabei können beispielsweise ein oder mehrere Kondensatoren oder Motoren kurzgeschlossen und gleichzeitig an Masse gelegt oder mehrere Schaltkreise unabhängig voneinander miteinander verbunden oder kurzgeschlossen werden, wie das beispielsweise für Netzwerkaufgaben nach Ausfall von Baugruppen in fliegendem Gerät der Fall sein kann, bei denen ja defekte Baugruppen oder Kabel nur überbrückt und nicht einfach nur abgetrennt werden dürfen. Anders als bei Elektrofahrzeugen auf dem Boden muss bei fliegendem Gerät der Betrieb an der Batterie bzw. der Brennstoffzelle auch nach einem Vorfall weiter erfolgen, um es nicht abstürzen zu lassen.
In 12A bilden die Kontaktelemente 2a und 2b, die Kontaktelemente 2c und 2d sowie die Kontaktelemente 2e und 2f jeweils Kontaktelementpaare. Die Kontaktelemente 2a bis 2f sind vorzugsweise in einer Ebene angeordnet, damit ein Kontaktstück 3 alle Kontaktelemente 2a bis 2f zeitgleich berühren kann. 12B zeigt die Anordnung von mehreren Kontaktelementen 2a bis 2f nach 12A im elektrisch verbundenen Zustand, die über ein einziges Kontaktstück 3 miteinander verbunden sind. Das Kontaktstück 3 ist dabei vorzugsweise so ausgestaltet, dass bei dem Übergang von dem getrennten in den verbundenen Zustand eines erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds 1, das die gezeigte Anordnung enthält, alle Kontaktelemente 2a bis 2f von dem Kontaktstück 3 berührt werden. Auf diese Weise kann ein Strom I über die Kontaktelemente 2a bis 2f fließen.
13A bis 13D zeigen oben seitliche Ansichten auf verschiedene erfindungsgemäß verwendbare Kontaktstücke 3. Die mittleren Ansichten zeigen die gleichen Kontaktstücke 3 um 90° nach unten gekippt. Die unteren Ansichten zeigen Querschnitte der Kontaktstücke 3 der mittleren Ansichten, jedoch wiederum um 90° nach unten gekippt. 13A zeigt ein Kontaktstück 3 mit einer linearen Schneide als Eindringkörper 4. In 13B und 13C weisen die Kontaktstücke 3 eine Mehrzahl von Eindringkörpern 4 auf, die in 13B jeweils kegelförmig ausgebildet sind, wobei die Kegel eine derartige Vertiefung aufweisen, dass jeder Kegel eine kreisförmige Schneide aufweist. In 13C sind die Eindringkörper 4 als herkömmliche Kegel ausgebildet. 13D zeigt ein Kontaktstück 3, bei dem der Eindringkörper 4 als kreisförmige Schneide ausgebildet ist.
14A zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied 1 im elektrisch getrennten Zustand im Schnitt entlang der Achse 5 der Bewegungsbahn des Kontaktstücks 3, wobei die Kontaktelemente 2a und 2b Schneiden als Eindringkörper 4 aufweisen, wobei das Kontaktstück 3 gegen die Kontaktelemente 2a und 2b gezogen werden kann. Hierfür ist das Kontaktstück 3 vorzugsweise über ein Verbindungselement 17 mit einem Treibspiegel 14 verbunden. Der Treibspiegel 14 befindet sich vorzugsweise innerhalb eines Treibspiegelgehäuses 15, und ist vorzugsweise auf der Seite der Kontaktelemente 2a und 2b angebracht, die der Seite gegenüberliegt, auf der sich das Kontaktelement 3 befindet. Das Treibspiegelgehäuse 15 weist vorzugsweise eine Öffnung (nicht mit Bezugszeichen versehen) für das Verbindungselement 17 auf. Damit sich ein Druck auf den Treibspiegel 14 beim Zünden des pyrotechnischen Antriebs 6a aufbauen kann, weist das Gehäuse an der genannten Öffnung eine Verbindungselementdichtung 18 auf. Weiterhin kann der Treibspiegel 14 an der Verbindungsfläche zu der Innenwand des Treibspiegelgehäuses 15 eine oder mehrere Treibspiegeldichtungen 11 aufweisen. Das Treibspiegelgehäuse 15 ist vorzugsweise hohlzylindrisch, und die Grundfläche des Treibspiegels 14 kreisförmig aufgebaut. Es ist dann bevorzugt, dass die Treibspiegeldichtung 11 den kreisförmigen Treibspiegel als ringförmiges Element umläuft. Wie in 14A gezeigt kann das erfindungsgemäße Verbindungsschaltglied 1 einen zweiten redundanten pyrotechnischen Antrieb 6a aufweisen. Dieser ermöglicht eine Erhöhung der Zuverlässigkeit des Schaltens des Verbindungsschaltglieds 1, sofern der erste pyrotechnische Antrieb 6a nicht gezündet werden kann. Der pyrotechnische Antrieb 6a befindet sich hier vorzugsweise auf der Seite des Treibspiegels 14, von der der Treibspiegel 14 weggetrieben wird, wenn der pyrotechnische Antrieb 6a gezündet wird. Bei Bewegung des Treibspiegels 14 wird das Kontaktstück 3 auf die Kontaktelemente 2a und 2b gezogen. Dabei schneiden die als Schneiden ausgebildeten Eindringkörper 4 der Kontaktelemente 2a und 2b in das Kontaktstück 3 ein. Auf diese Weise kann ein Strom I zwischen den beiden Kontaktelementen 2a und 2b fließen, wie es in 14B gezeigt ist, in der sich das Verbindungsschaltglied 1 im verbundenen Zustand befindet. Nach der Zündung befinden/befindet sich das/die pyrotechnische(n) Antrieb(e) 6b im ausgelösten Zustand.
15A zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungsschaltglied 1 im elektrisch getrennten Zustand im Schnitt entlang der Achse 5 der Bewegungsbahn des Kontaktstücks 3, wobei die Kontaktelemente 2a und 2b Schneiden als Eindringkörper 4 aufweisen, wobei das Kontaktstück 3 gegen die Kontaktelemente 2a und 2b gezogen werden kann. Abgesehen von dem Inneren des Treibspiegelgehäuses 15 unterscheidet sich das Verbindungsschaltglied 1 der 15A nicht von dem Verbindungsschaltglied 1 der 14A, auf das hiermit Bezug genommen wird. Hier sitzt der pyrotechnische Antrieb 6a allerdings vorzugsweise auf der Seite des Treibspiegels 14, zu der der Treibspiegel 14 nach der Auslösung des pyrotechnischen Antriebs 6a getrieben wird. Hierfür ist im Inneren des Treibspiegelgehäuses 15 ein Gasführungskörper 16 vorgesehen, der den Innenraum des Treibspiegelgehäuses 15 im Wesentlichen in zwei Kammern einteilt, die vorzugsweise über einen Gasführungskanal zwischen Gasführungskörper 16 und Innenwand des Treibspiegelgehäuses 15 verbunden sind. Wird der pyrotechnische Antrieb 6a gezündet, so wird über den Gasführungskanal ein Druck auf den Treibspiegel 14 aufgebaut, und das Verbindungsschaltglied 1 geht von dem getrennten in den verbundenen Zustand über. Dadurch wird das Kontaktelement 3 auf die als Schneiden ausgeführten Eindringkörper 4 der Kontaktelemente 2a und 2b zubewegt, so dass die Schneiden in das Kontaktstück 3 eindringen können und ein Strom zwischen den Kontaktelementen 2a und 2b fließen kann. 15B zeigt das Verbindungsschaltglied 1 der 15A im verbundenen Zustand, in dem er pyrotechnische Antrieb 6b gezündet wurde.
Bezugszeichenliste

1: elektrisches Verbindungsschaltglied
2a bis 2f: elektrische Kontaktelemente
3: Kontaktstück
4: Eindringkörper
5: Achse/Richtung der Bewegungsbahn des Kontaktstücks/gedachte Mittelachse
6a: pyrotechnischer Antrieb vor dessen Auslösung
6b: pyrotechnischer Antrieb nach dessen Auslösung
7: Brennkammer-/Kolbengehäuse
8: erster Kolben
9: zweiter Kolben
10: Stoppelement für den zweiten Kolben
11: Kolbendichtung/Treibspiegeldichtung
12: elektrische Anschlüsse für den pyrotechnischen Antrieb
13: Brennkammer
14: Treibspiegel
15: Treibspiegelgehäuse
16: Gasführungskörper
17: Verbindungselement zwischen Treibspiegel und Kontaktstück
18: Verbindungselementdichtung
F: Kraft
v: Geschwindigkeit
I: elektrischer Strom

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016124176 A1 [0002]
DE 102014110825 A1 [0005]
DE 102010010669 A1 [0006]

Claims

Elektrisches Verbindungsschaltglied (1) mit mindestens zwei elektrisch leitfähigen Kontaktelementen (2a bis 2f) und einem elektrisch leitfähigen Kontaktstück (3) zur Verbindung der Kontaktelemente (2a bis 2f), wobei das Kontaktstück (3) mittels eines pyrotechnischen Antriebs (6a, 6b) entlang einer Bewegungsbahn bewegbar und dadurch das Verbindungsschaltglied (1) von einem elektrisch getrennten Zustand in einen elektrisch verbundenen Zustand überführbar ist, wobei das Kontaktstück (3) so ausgebildet ist, dass das Kontaktstück (3) im getrennten Zustand die Kontaktelemente (2a bis 2f) nicht elektrisch verbindet und im verbundenen Zustand die Kontaktelemente (2a bis 2f) elektrisch verbindet, wobei das Kontaktstück (3) oder die Kontaktelemente (2a bis 2f) mindestens einen Eindringkörper (4) aufweisen, der so ausgebildet ist, dass der Eindringkörper (4) während der Überführung von dem elektrisch getrennten Zustand in den elektrisch verbundenen Zustand in das Kontaktstück (3) oder die Kontaktelemente (2a bis 2f) schneidend oder stechend eindringt.
Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 1, wobei sich der pyrotechnische Antrieb (6a, 6b) zusammen mit dem Kontaktstück (3) als auch den Kontaktelementen (2a bis 2f) innerhalb eines Gehäuses befindet.
Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Eindringkörper (4) als Keil, Schneide oder Dorn ausgebildet ist.
Verbindungsschaltglied (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Kontaktstück (3), die Kontaktelemente (2a bis 2f) oder der Eindringkörper (4) aus einem elektrisch leitfähigen Material, vorzugsweise Metall oder einem leitfähigen Kunststoff, ist/sind.
Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 4, wobei das Kontaktstück (3), die Kontaktelemente (2a bis 2f) oder der Eindringkörper (4) aus Metall, vorzugsweise Edelstahl, Kupfer oder Messing, ist/sind.
Verbindungsschaltglied (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Kontaktstück (3) selbst als Kolben (7) ausgebildet ist, oder zumindest im getrennten Zustand mit einem Kolben (7) verbunden ist, wobei der Kolben (7) mittels des pyrotechnischen Antriebs (6a, 6b) entlang der Bewegungsbahn bewegbar ist.
Verbindungsschaltglied (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das einen pyrotechnischen Pinpuller aufweist, der so ausgestaltet ist, dass das Kontaktstück (3) gegen die Kontaktelemente (2a bis 2f) gezogen wird.
Verbindungsschaltglied (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das drei oder mehr Kontaktelemente (2a bis 2f) aufweist, wobei das Kontaktstück (3) so ausgebildet ist, dass das Kontaktstück im getrennten Zustand die Kontaktelemente (2a bis 2f) nicht elektrisch verbindet und im verbundenen Zustand die drei oder mehr Kontaktelemente (2a bis 2f) elektrisch verbindet.
Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 8, wobei das Kontaktstück (3) den Eindringkörper (4) aufweist.
Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 9, wobei der Eindringkörper (4) so ausgebildet ist, dass er in die drei oder mehr Kontaktelemente (2a bis 2f) eindringt.
Verwendung eines Verbindungsschaltglieds (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Kurzschließen eines Stromkreises an einer Brennstoffzelle.
Verwendung von Membranen oder Materialschwächungen im Gehäuse eines Verbindungsschaltglieds (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Kurzschließen eines Stromkreises als Schutzfunktion gegen Bersten des Gehäuses während des Schaltvorgangs.