DE4430284B4

DE4430284B4 - Einrichtung für Kraftfahrzeuge zur unfallbedingten Trennung einer elektrischen Energiequelle von einem Bordnetz

Info

Publication number: DE4430284B4
Application number: DE4430284A
Authority: DE
Inventors: Ingo Rennert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2014-08-26
Also published as: DE4430284A1

Abstract

Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer von wenigstens einem Unfallsensor (18) beaufschlagbaren Abschalteinrichtung, durch die eine elektrische Energiequelle von einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs abtrennbar ist, und die ein mit Treibenergie beaufschlagbares Trennmittel aufweist, durch das ein zum Bordnetz gehörender Stromleiter in einer zur Unterbrechung des Stromflusses führenden Weise auftrennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennmittel ein mit Treibenergie beaufschlagbarer und als Stromleiter wirksamer Sollbruchkörper vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für Kraftfahrzeuge zur unfallbedingten Trennung einer elektrischen Energiequelle von einem Bordnetz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die DE 44 13 847 A1 beschreibt eine Einrichtung, bei der in einem durch einen Unfallsensor signalisierten Notfall ein Trennmittel aktiviert wird, das beispielsweise gleich hinter dem Pluspol einer Batterie das Stromkabel auftrennt. Zur Erzielung möglichst schneller Reaktionszeiten wird das den Stromfluss unterbrechende Trennmittel mit Treibenergie beaufschlagt. Die nach einem Fahrzeugunfall erfolgende Freisetzung der Treibenergie wird durch wenigstens einen Unfallsensor ausgelöst, der auch einer anderen Sicherheitseinrichtung wie Gurtstrammer, Überrollbügel oder Airbag zugeordnet sein kann.

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 charakterisierender Strom erfasst wird. Bezüglich dieser Erkennung verarbeitet die Einrichtung auch verschiedene Potentiale des Bordnetzes, die sich in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeuges charakteristisch 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 Kraftfahrzeugen 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 dem Kranz ist durch zwei zueinander koaxiale Nuten mit demselben Durchmesser eine Sollbruchstelle gebildet, wobei der Zylinder eine Aussparung für eine Sprengladung und ihren 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.

Aus der DE 23 27 261 A1 ist eine Vorrichtung zur Schnellunterbrechung elektrischer Hauptleitungen an Kraftfahrzeugen bekannt, wobei die Unterbrechung des elektrischen Stromes beim Aufprall des Fahrzeuges direkt am Anschlusspol der Batterie erfolgt und eine Rückkopplung ausgeschlossen ist. Dabei ist an dem Anschlusspol eine Bruchsicherung derart angeordnet, dass bei schweren Aufprallunfällen gegen Fahrzeuge, Bäume oder dergleichen eine sofortige automatische Stromunterbrechung der elektrischen Hauptzuleitungen erfolgt.

Aus der DE 1 118 870 ist eine Vorrichtung zum Trennen elektrischer Stromverbindungen bekannt, bei der ein hohler, vorzugsweise rohrförmiger Leiter Explosivstoff enthält und durch diesen aufgetrennt wird, wobei das Leiterstück beim Aufsprengen der Brechstelle so auseinandergebogen wird, dass eine Trennstrecke entsteht, ohne dass Teile völlig abgetrennt werden.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mittels derer einfach und zuverlässig eine elektrische Energiequelle von einem Bordnetz des Kraftfahrzeuges abtrennbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche enthalten besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird also in die von der elektrischen Energiequelle zum Bordnetz des Kraftfahrzeugs führende Stromleitung ein Sollbruchkörper integriert, durch den der für das Bordnetz benötigte Strom hindurchfließt. Darüber hinaus ist dieser Sollbruchkörper mit Treibenergie beaufschlagbar, so daß er innerhalb der Abschalteinrichtung die Funktion eines Trennmittels übernimmt.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Sollbruchkörper nach der Art einer Hülse gebildet, die als Sollbruchstelle eine umlaufende Ringnut aufweist. In das Innere der Hülse ist eine das Treibmittel enthaltende Sprengkapsel einschraubbar, die ihrerseits durch Signale des Unfallsensors aktivierbar ist. Der Sollbruchkörper dient somit gleichzeitig als Halterungselement für die Sprengkapsel. Über die zuvor beschriebenen Funktionsumfänge hinaus kann außerdem der Sollbruchkörper auch noch als Verbindungsmittel dienen, um beispielsweise eine an der elektrischen Energiequelle befestigbare Polklemme mit einer Kontaktplatte eines Stromkabels zu koppeln.

Der zuvor beschriebene Funktionsumfang kann ohne eine nennenswerte Bauraumaufwand im Batterieklemmenbereich erzielt werden. Insbesondere die Nähe zur Polklemme bewirkt, daß die Unterbrechung der Stromleitung ganz dicht am Batteriepol erfolgt und somit für die eigentliche Abschalteinrichtung keine zusätzlichen Stromleitungen verlegt werden müssen. Außerdem wird dadurch sichergestellt, daß nach der Betätigung der Sprengkapsel nicht durch lose umherliegende Batteriekabel weitere Kurzschlüsse erzeugt werden können. In der hülsenförmigen Ausgestaltung des Sollbruchkörpers ist noch als wesentlicher Vorteil herauszustellen, daß nach einer Aktivierung der Sprengkapsel das Treibmittel gerichtet aus der Hülse heraustritt, und zwar genau in Richtung eines beim Aufbruch der Sollbruchstelle ggf. entstehenden Lichtbogens. Dieser Lichtbogen wird durch das Treibmittel zuverlässig ausgeblasen. Zur Dämpfung der Explosionswirkung kann zwischen der Kontaktplatte und der Polklemme als federndes Isolationselement beispielsweise ein vorgespannter Gummiblock vorgesehen wer den, der nach der Explosion die zuvor verbundenen Teile zuverlässig auseinanderpreßt.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Man erkennt dort als Energiequelle eine in Ausschnitten dargestellte Batterie 1, die über eine hier nicht weiter bezifferte Abschalteinrichtung und ein Stromkabel 2 mit einem hier ebenfalls nicht weiter dargestellten Bordnetz verbindbar ist. Zur Abschalteinrichtung gehören hier eine Polklemme 3, eine Gummikompresse 4, eine als Sollbruchkörper ausgebildete Hülse 5, eine mit dieser verbindbare Sprengkapsel 6 und eine als Potentialverteiler ausgebildete Kontaktplatte 7. Neben dem Stromkabel 2 ist auch eine Masseleitung 8 an dieser befestigt. Zur Erzeugung einer Sollbruchstelle weist die Hülse 5 eine umlaufende Ringnut 9 auf, deren Abstand von einer umlaufenden Anschlagsschulter 10 dem Betrage nach geringfügig größer ist als die Dicke der Kontaktplatte 7. Die Hülse 5 kann durch eine erste Öffnung 11 hindurchgesteckt und zur Verbindung mit der Polklemme 3 in eine zweite Öffnung 12 hineingesteckt werden. Die Verbindung der Elemente Polklemme 3, Kontaktplatte 7 und Hülse 5 kann grundsätzlich form-, reib- oder stoffschlüssig erfolgen. Als besonderes vorteilhaft herausgestellt hat sich eine Verlötung der Hülse 5 sowohl mit der Polklemme 3 als auch mit der Kontaktplatte 7. Die aus einem elastischen Isolationsmaterial gehaltene Gummikompresse 4 weist Haltenuten 13, 14 auf, welche eine Steckverbindung mit an der Polklemme 3 angeformten Profilleisten 15 und 16 ermöglichen. Außerdem ist in der Gummikompresse 4 eine dritte Öffnung 17 vorgesehen, durch die die Hülse 5 ebenfalls hindurchsteckbar ist. Die Verbindung von Polklemme 3 und Kontaktplatte 7 erfolgt in der Weise, daß die Gummikompresse 4 gestaucht wird und so im eingebauten Zustand unter Vorspannung steht.
Wird beispielsweise durch die Signale eines Unfallsensors 18 über eine Signalleitung 19 die Sprengkapsel 6 aktiviert, entsteht in der Hülse 5 ein so großer Druck, daß diese im Bereich der Sollbruchstelle 9 bricht. Gegebenenfalls beim Aufbrechen entstehende Lichtbögen werden durch das ausströmende Treibmittel zuverlässig ausgeblasen. Die unter Vorspannung stehende Gummikompresse 4 weitet sich auf und sorgt so zuverlässig für eine räumliche Trennung der Kontaktplatte 7 von der Polklemme 3. Durch ihre isolierende Wirkung wird gleichzeitig sichergestellt, daß durch eine Rückfallbewegung der Kontaktplatte 7 keinerlei leitende Verbindung zur Batterie 1 mehr hergestellt werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Denkbar ist beispielsweise auch eine einteilige Ausgestaltung von Polklemme 3 und Kontaktplatte 7, wobei die einzelnen Funktionsbereiche dann durch Sollbruchabschnitte voneinander getrennt sind. Letztere können durch gezielte Materialschwächungen oder durch Schweißpunkte gebildet sein und sind ebenfalls durch eine Sprengkapsel gezielt beaufschlagbar.
Der Zündzeitpunkt für die Sprengkapsel ist von einem hier nicht weiter dargestellten Steuergerät so zu bestimmen, daß erst nach vollständiger Aktivierung von Sicherheitselementen wie Airbag und Gurtstrammern die Abkoppelung der Batterie 1 vom Bordnetz erfolgt. Dieser Umstand ist gerade im Hinblick auf die mit der Sprengkapsel erzielbare Schnelligkeit der Stromkreisunterbrechung von besonderer Bedeutung. Da für die erfindungsgemäße Abschalteinrichtung kein zusätzlicher Leitungsaufwand betrieben werden muß und weitestgehend auf handelsübliche Normteile zurückgegriffen werden kann, ist mit einem nur geringen Kostenaufwand eine sichere Abkoppelung der Batterie 1 vom Bordnetz nach einem Unfall möglich. Hervorzuheben ist auch, daß beim Normalbetrieb des Fahrzeugs die Hülse 5 keinen Spannungsabfall erzeugt, wie er sonst bei Kontaktschaltern üblich ist.

Claims

Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer von wenigstens einem Unfallsensor (18) beaufschlagbaren Abschalteinrichtung, durch die eine elektrische Energiequelle von einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs abtrennbar ist, und die ein mit Treibenergie beaufschlagbares Trennmittel aufweist, durch das ein zum Bordnetz gehörender Stromleiter in einer zur Unterbrechung des Stromflusses führenden Weise auftrennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennmittel ein mit Treibenergie beaufschlagbarer und als Stromleiter wirksamer Sollbruchkörper vorgesehen ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollbruchkörper ein Verbindungsmittel ist, durch das wenigstens zwei verschiedene Stromleiter miteinander verbindbar sind.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollbruchkörper nach Art einer Hülse (5) ausgebildet ist und als Sollbruchstelle eine zumindest teilweise umlaufende Ringnut (9) aufweist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5) mit einer das Treibmittel enthaltenden Sprengkapsel (6) verbindbar ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5) mit einer das Treibmittel enthaltenden Sprengkapsel (6) in die Hülse (5) einschraubbar ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Hülse (5) ein stiftartiges Verbindungselement gebildet ist, durch das eine an der Energiequelle befestigte Klemme (Polklemme 3) und eine mit einem Stromkabel (8) verbundene Kontaktplatte (7) miteinander verbindbar sind.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Klemme (Polklemme 3) und der Kontaktplatte (7) ein vorgespanntes Deformationsglied (4) angeordnet ist.