DE4413847B4

DE4413847B4 - Einrichtung für Kraftfahrzeuge zur unfallbedingten Trennung einer elektrischen Energiequelle von einem Bordnetz

Info

Publication number: DE4413847B4
Application number: DE4413847A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr. Richter; Walter Dr. Zimdahl; Heiko Dr. Barske
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-05-03
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2014-04-22
Also published as: DE4413847A1

Abstract

Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer von wenigstens einem Unfallsensor beaufschlagbaren Abschalteinrichtung (8), durch die eine elektrische Energiequelle von einem Bordnetz des Kraftfahrzeuges abtrennbar ist, wobei die Abschalteinrichtung ein mit Treibenergie beaufschlagbares Trennmittel aufweist, durch das ein zum Bordnetz gehörender Stromleiter in einer zur Unterbrechung des Stromflusses führenden Weise zumindest teilweise auftrennbar ist, wobei der Abschalteinrichtung (8) eine die Stromflußunterbrechung aufhebende Vorrichtung (24) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine gattungsbildende Einrichtung ist bekannt geworden aus der DE-34 17 328-C2 . Dort werden als Unfallsensoren Tastschalter verwendet, die auf eine Verformung der Karosserie ansprechen und bei einem Unfall auf einen Batteriehauptschalter in der Weise wirken, daß unmittelbar nach einer Kollision alle zum Bordnetz des Kraftfahrzeugs gehörenden Verbraucher mit Ausnahme der Warnblinkanlage von der Fahrzeugbatterie elektrisch entkoppelt werden. Der Batteriehauptschalter ist dort als ein elektromagnetischer Schalter ausgeführt, der bei erregter Spule einen Zuganker in Öffnungsrichtung betätigt.
Ebenfalls als gattungsbildend anzusehen ist eine in der EP-0 398 307 offenbarte Einrichtung. Im Zusammenhang mit dem dort beschriebenen Stromkreisunterbrecher ist von Kontakten die Rede, so daß von einer Unterbrechung des Stromkreises durch Trennung von Schaltkontakten auszugehen ist.
Gleiches gilt auch für eine Einrichtung gemäß DE-37 44 264-A1 . Auch dort erfolgt die Unterbrechung des Stromkreises über einen Batteriehauptschalter. Dessen Funktionsprinzip wird dort jedoch nicht näher erläutert.
Problematisch sind solche Kontaktschalter insbesondere dann, wenn wie im Bordnetz eines Kraftfahrzeugs starke Ströme fließen. Besonders kritisch ist beispielsweise der Anlaßvorgang für einen Verbrennungsmotor. Bei den dann fließenden Strömen kann es an Kontaktschaltern zu beträchtlichen Spannungsabfällen und damit zu Leistungseinbußen kommen.
Aus der DE 41 10 240 C1 ist eine Einrichtung zur Absicherung eines Hauptstrompfades in einem Kraftfahrzeug bekannt, umfassend Stromerfassungsmittel zur Überwachung des Strombelages des Hauptstrompfades sowie ein elektronisch ansteuerbares, batterienah untergebrachtes Abschaltmittel zur kontrollierten Herbeiführung einer Trennung zwischen Hauptstrompfad und Batterie, sobald ein eine Kurzschlußsituation charachterisierender Strom erfaßt wird. Bezüglich dieser Erkennung verarbeitet die Einrichtung auch verschiedene Potentiale des Bordnetzes, die sich in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeuges charachteristisch annähern, wobei das Abschaltmittel auf einem elektromagnetischen Aktuator oder auf einer Sprengkapsel beruht. Weiter ist ein elektrischer Energiespeicher als Bestandteil einer der Einrichtung zugeordneten bzw. von ihr umfaßten Stromversorgungseinheit vorhanden, so daß die Einrichtung auch nach Ausfall der Speisespannung der Stromversorgung aus dieser noch betreibbar ist.
Aus der DE 27 15 196 ist eine Sicherheitsvorrichtung zum Einbau in Kraftfahrzeuge bekannt, umfassend eine im elektrischen Stromkreis liegende Kontaktvorrichtung, deren die Kontaktstücke in geschlossenem Zustand haltendes Schaltglied ab einer vorbestimmten Verzögerung des Fahrzeuges aufgrund auftretender Trägheitskräfte in seine Offenstellung selbsttätig steuerbar und in dieser feststellbar ist. Die Betätigungsvorrichtung ist vorzugsweise ein Teilstück eines Sicherheitsgurtes, bestehend aus zwei Teilen, von denen das eine den Kontaktträger und das andere das Schaltglied der Kontaktvorrichtung trägt, wobei eines der Teile gegen die Wirkung eines als Feder ausgebildeten Kraftspeichers relativ zum anderen Teil zum öffnen der Kontaktvorrichtung bewegbar ist.
Aus der DE 23 17 930 ist ein Verfahren zum Trennen eines stromdurchflossenen Leiters bekannt, wobei das Trennen des Leiters durch reine Scherbelastungen unter der Wirkung von Scherkräften erfolgt, die durch die explosion von Sprengstoffen erzeugt werden. Das zu trennende Teil weist einen metallischen Zylinder auf, der durch einen Kranz verlängert ist, dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Zylinders ist und der an einer elektrischen Klemme befestigt ist. Der Zylinder steht weiter mit einer zweiten Klemme in elektrischem Kontakt. In dem Verbindungsbereich zwischen dem Zylinder und und dem Kranz ist durch zwei zueinander koaxiale Nuten mit demselben Durchmesser eine Sollbruchstelle gebildet, wobei der Zylinder eine Aussparung für eine Sprengladung und ihrem Zünder aufweist. Eine der Klemmen ist auf einem metallischen Körper montiert, von dem sie isoliert ist. Die andere Klemme ist auf einer Kappe montiert, von der sie ebenfalls isoliert ist, wobei der Körper und die Kappe fest miteinander verbunden sind.
Aus der DE 34 17 328 C2 ist eine Einrichtung für Kraftfahrzeuge zum Trennen einer Batterie von einem Bordnetz bei Unfällen mittels eines automatisch durch Unfallwirkung aktivierten Schalters bekannt, wobei die Einrichtung mindestens einen, an der Innenseite der Karosserie des Kraftfahrzeuges angeordneten Tastschalter enthält, der auf eine Verformung der Karosserie anspricht und den Schalter aktiviert. Dieser Schalter ist dann wieder von Hand einschaltbar.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Schalteinrichtung zu schaffen, bei der Trennung der elektrischen Energiequelle von einem Bordnetz schnell und reversibel durchführbar ist.

Die Lösung des Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestalltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Hierzu ist die Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer von wenigstens einem Unfallsensor beaufschlagbaren Abschalteinrichtung ausgebildet, durch die eine elektrische Energiequelle von einem Bordnetz des Kraftfahrzeuges abtrennbar ist, wobei die Abschalteinrichtung ein mit Treibenergie beaufschlagbares Trennmittel aufweist, durch das ein zum Bordnetz gehörender Stromleiter in einer zur Unterbrechung des Stromfluß führenden Weise zumindest teilweise auftrennbar ist, wobei der Abschalteinrichtung eine die Stromflußunterbrechung aufhebende Vorrichtung zugeordnet ist.

Die Treibenergie kann beispielsweise einem Federspeicher oder einem mit pyrotechnischem Treibmittel gefüllten Depot entnommen werden. Insbesondere bei der Verwendung von Pyrotechnik kann in großem Umfang auf bewährte Systeme zurückgegriffen werden, wie sie beispielsweise an Gurtstrammern schon verwendet werden. Die Abschalteinrichtung kann auf diese Weise preisgünstig realisiert werden. Zur Verringerung des apparativen Aufwands wird in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, zur Anzeige von Fahrzeugkollisionen auf Unfallsensoren zurückzugreifen, die bereits anderen Sicherheitseinrichtungen wie Gurtstrammern, Überrollbügeln oder Airbags zugeordnet sind.

Die Auftrennung des Stromkabels erfolgt zweckmäßigerweise über ein sehr scharfes Messer das in einer bevorzugten Ausführungsform eine hohle Schneidkehle aufweist, um so über die Länge des gesamten Schneidweges eine gute Kerbwirkung und einen in etwa konstanten Schnittdruck erzeugen zu können.

Besonders vorteilhaft ist auch eine Vorrichtung, die nach Auftrennung des Stromleiters eine handbetätigte Wiederherstellung des Stromflusses ermöglicht, um so das Fahrzeug ggf. noch für einen Notlaufbetrieb bewegbar zu lassen. Vorstellbar ist auch die Aktivierung einer Warnleuchte im Innenraum des Fahrzeugs, solange der Stromkreis von Hand wieder durch die Vorrichtung geschlossen worden ist.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
1: in einer Übersichtsskizze die Anordnung einer erfindungsgemäßen Abschalteinrichtung innerhalb eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes,
2: in einer Schnittzeichnung ein Ausführungsbeispiel für eine Abschalteinrichtung, bei der als Trennmittel ein pyrotechnisch beaufschlagbares Messer verwendet wird, und
3: eine Seitenansicht der Abschalteinrichtung gemäß 2.
In allen Figuren sind gleiche Bauteile gleich beziffert.
Man erkennt in 1 als elektrische Energiequelle eine Batterie 1, deren Minuspol 2 mit der Masse verbunden ist. Über einen ersten Strompfad 3 ist ein Pluspol 4 der Batterie 1 mit einer hier nur schematisch angedeuteten Warnblinkanlage 5 verbunden. Als Strombegrenzer im Strompfad 3 ist hier ein einfacher Widerstand 6 vorgesehen. Ein zweiter Strompfad 7 ist ebenfalls mit dem Pluspol 4 der Batterie 1 verbunden und führt über eine Abschalteinrichtung 8 zu hier nicht weiter dargestellten elektrischen Verbrauchern. Zu diesen können beispielsweise der Anlasser einer Brennkraftmaschine, die Fahrzeugbeleuchtung und diverse Pumpen gehören.
Wesentliche Merkmale der erfindungsgemäßen Abschalteinrichtung 8 zeigt 2. Dort ist in einem zweiteiligen Gehäuse 9 im Bereich eines Gehäuseunterteils 10 als Trennmittel ein längsverschiebbares Messer 11 untergebracht, das über ein Isolierstück 12 von einem pyrotechnischen Treibmittel 13 beaufschlagbar ist. Dessen Explosion ist auslösbar durch eine Zündpille 14, die von einem Steuergerät 16 über eine Zündleitung 15 aktivierbar ist. Das Steuergerät 16 empfängt seinerseits Signale von einem Sensorsystem 17, das beispielsweise auf Verformungen, abnorme Bewegungsabläufe oder starke Verzögerungen des Fahrzeugs anspricht. In einem Gehäuseoberteil 18 des Gehäuses 9 befinden sich flexible Nasen 19 und 20, die aus ihrer einwärts gerichteten Grundstellung heraus durch die Bewegung des Messers 11 nach außen gedrängt werden. Sobald das Messer 11 die oberen Enden der Nasen 19, 20 passiert hat, schwenken diese wieder nach innen und verhindern so ein Zurückfallen des Messers. Die Bewegung des mit einer Hohlkehle 21 versehenen Messers 11 wird nach oben hin begrenzt durch ein vorzugsweise aus Kupfer gehaltenes Druckstück 22, das hier im wesentlichen aus zwei Druckstückhälften 22a und 22b besteht und mittels eines Sprengrings 23 in dem Gehäuseoberteil 18 fixiert ist. Dieses Druckstück 22 gehört zu einer insgesamt mit 24 bezeichneten Vorrichtung, durch die eine Unterbrechung eines Stromkabels 25 wieder rückgängig gemacht werden kann. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine durch Schlag- oder Schraubwirkung erzeugte Kraft F auf einen Stößel 26 aufgebracht werden, der seinerseits auf ein im Druckstück 22 gehaltenes Keilstück 27 wirkt. Der Sprengring 23 ist so dimensioniert, daß mit nur geringem Kraftaufwand über das Keilstück 27 das Druckstück 22 nach unten bewegt werden kann. Gleiches gilt für die flexiblen Nasen 19, 20; auch diese knicken bei nur geringer Kraft ein und erlauben eine Rückverstellung des Messers 11 in die in der Zeichnung dargestellte Grundstellung. Das durch die Gehäuseteile 10 und 18 auch nach der Auftrennung noch festgehaltene Kabel 25 kann für den Stromfluß wieder herangezogen werden, wenn die Druckstückhälften 22a und 22b durch Keilwirkung gegen die offenen Enden des Kabels 25 verspannt werden.
Die Verschiebung des Druckstücks 22 kann durch einen hier nicht dargestellten Schalter detektiert werden, um so dem Steuergerät 16 den eingeschalteten Zustand der Vorrichtung 24 anzeigen zu können. Von dem Steuergerät 16 kann dann beispielsweise veranlaßt werden, daß ein im Fahrzeug angeordneter Verbrennungsmotor nur mit einem begrenzten Leistungsumfang zur Verfügung steht. Denkbar ist auch zur Einstellung eines Notlaufbetriebs die Einschaltung von Gangsperren, so daß bei einem Fahrzeug mit Stufenwechselgetriebe beispielsweise nur die beiden niedrigsten Gänge schaltbar sind. Ergänzend oder alternativ kann eine im Fahrzeuginnenraum angeordnete Warnleuchte aktiviert werden.
3 zeigt ein Scharnier 26, durch das die Gehäuseteile 10, 18 gegeneinander verschwenkbar sind. Ein nur schematisch angedeuteter Schnappverschluß 28 stellt eine Verklemmung des Kabels 25 gegen die Gehäuseteile 18, 10 sicher. Ein derartig ausgebildetes Gehäuse 9 ermöglicht auf ganz unkomplizierte weise den nachträglichen Einbau der erfindungsgemäßen Abschalteinrichtung 8 in bereits auf dem Markt befindliche Fahrzeuge. Damit kann ein solches System vorteilhaft als Nachrüstsatz angeboten werden. vorteilhaft ist auch eine hier nicht dargestellte Ausführungsform, bei der das Gehäuse 9 hermetisch abgedichtet ist. Dies hat den Vorteil, daß bei einem unfallbedingten Auslaufen von Benzin die aufzutrennende Stelle des Stromleiters keinen brennbaren Flüssigkeiten oder Dämpfen ausgesetzt ist. Ein evtl. bei der Auftrennung entstehender Funkenflug bliebe dann folgenlos.
Zur Gewährleistung einer möglichst kompakten Bauweise ist bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Weg des Messers begrenzt, so daß nur ein Teil des Kabelquerschnitts aufgetrennt wird. Der Rest schmilzt bei hohen Strömen dann wie eine Schmelzsicherung.

Claims

Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer von wenigstens einem Unfallsensor beaufschlagbaren Abschalteinrichtung (8), durch die eine elektrische Energiequelle von einem Bordnetz des Kraftfahrzeuges abtrennbar ist, wobei die Abschalteinrichtung ein mit Treibenergie beaufschlagbares Trennmittel aufweist, durch das ein zum Bordnetz gehörender Stromleiter in einer zur Unterbrechung des Stromflusses führenden Weise zumindest teilweise auftrennbar ist, wobei der Abschalteinrichtung (8) eine die Stromflußunterbrechung aufhebende Vorrichtung (24) zugeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibenergie aus einem Federspeicher bereitstellbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibenergie aus einem mit pyrotechnischem Treibmittel gefüllten Depot bereitstellbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel ein Messer (11) ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer eine hohle Schneidkehle (21) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschalteinrichtung ein Gehäuse (9) aufweist, das klappenartig auf den Stromleiter (Kabel 25) aufsteckbar und dort mittels eines Schnappverschlusses (28) arretierbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingeschalteter Vorrichtung (24) das Kraftfahrzeug nur in einem Notlaufbetrieb bewegbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Unfallsensor (Sensorsystem 17) andere Sicherheitseinrichtungen wie Gurtstrammer, Überrollbügel und Airbag beaufschlagbar sind.