EP2081208A1 - Pyromechanische Trennvorrichtung - Google Patents

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EP2081208A1
EP2081208A1 EP08000966A EP08000966A EP2081208A1 EP 2081208 A1 EP2081208 A1 EP 2081208A1 EP 08000966 A EP08000966 A EP 08000966A EP 08000966 A EP08000966 A EP 08000966A EP 2081208 A1 EP2081208 A1 EP 2081208A1
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EP
European Patent Office
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separating
housing
pistons
drive element
separating device
Prior art date
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EP08000966A
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English (en)
French (fr)
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EP2081208B1 (de
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Gerhard Kordel
Claus-Werner Deutschmann
Thomas Dr. Schulz
Rainer R. Dr. Mäckel
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Mercedes Benz Group AG
Delphi Technologies Inc
Original Assignee
Daimler AG
Delphi Technologies Inc
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Publication date
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Priority to AT08000966T priority patent/ATE463040T1/de
Priority to JP2009007170A priority patent/JP5028434B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/006—Opening by severing a conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H2039/008—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current using the switch for a battery cutoff

Definitions

  • the invention relates to a pyromechanical separation device.
  • Pyromechanical separators are well known and typically include a housing forming a pressure chamber and a separator piston disposed in the pressure chamber that is movable relative to the housing upon application of a pressure pulse generated by a pyrotechnic driver to sever a conductor disposed within the housing.
  • Such pyromechanical separation devices are used for example in motor vehicles to disconnect an electrical system from the vehicle battery in an accident.
  • the pyromechanical separation devices may for this purpose be connected to a central control unit (ECU), which is additionally provided with at least one safety device, e.g. a belt tensioner and / or an airbag, is in communication and which transmits an electrical release signal to the drive element of the pyromechanical separation device and the at least one safety device in an accident.
  • ECU central control unit
  • Modern motor vehicles not only have a large number of to-be-controlled safety devices for personal protection, but may also comprise a plurality of separate electric circuits, for example in a hybrid drive technology and / or to provide a start / stop functionality in an accident respectively a pyrotechnic separator must be interrupted or disconnected from a power source.
  • a central control unit provided for controlling the safety devices and the pyrotechnic isolators usually has a limited number of control outputs, which may not be sufficient to handle all the safety devices, e.g. Airbags and belt tensioners, as well as all pyrotechnic separating elements to be able to control.
  • the invention has for its object to enable the transection of a number of circuits, which is greater than the number of available control outputs of a central control unit.
  • a pyromechanical separation device with the features of claim 1 is provided.
  • the separating device has a housing forming a pressure chamber and at least two separating pistons arranged in the pressure chamber, which are movable relative to the housing when acted upon by a pressure pulse generated by a pyrotechnic drive element to sever at least two arranged in the housing conductor.
  • the invention is thus based on the general idea of severing a plurality of current conductors by means of a single pyromechanical separation device and in particular by means of a single drive charge, and thus interrupting a plurality of circuits.
  • the separating device provides at least two separating pistons, which require only a pyrotechnic driving element and, for driving, only a single control output on a control unit provided for triggering the separating device.
  • control unit has eight control outputs, seven of which are already used to control safety devices, such as those shown in FIG. Airbags and / or belt tensioners are occupied, the last remaining control output can be used to cut with the aid of the separation device according to the invention two or more circuits, i. the central control unit does not need to have a corresponding number of free control outputs.
  • the separator according to the invention further has a compact design and is at most insignificantly larger than a conventional disconnecting device for interrupting a single circuit.
  • the separating pistons are movable in different directions. This is made possible by the propagation of a pressurized gas released by the drive element into an area located at least partially between the separating pistons, preferably a central region of the pressure chamber, whereby a particularly efficient admission of the separating pistons and thus a particularly rapid and reliable severing of the conductors is achieved.
  • At least two of the separating pistons can be movable in opposite directions and / or at least two of the separating pistons can be moved transversely to one another.
  • the drive element and the separating piston preferably extend in a plane.
  • the separating piston and the drive element can be arranged in a T-shape, with the separating pistons extending in one direction, while the drive element is oriented at right angles thereto.
  • a Y-shaped arrangement of the separating piston and the drive element is conceivable.
  • a drive element and three separating pistons can be arranged crosswise or X-shaped or arrange a drive element and more than three separating pistons in a star shape, so that a correspondingly higher number of separating pistons can be acted upon by a single pyrotechnic drive element and a corresponding one Number of circuits can be interrupted by means of a single separator.
  • At least one of the separating pistons forms an angle with a plane defined by the driving element and another separating piston.
  • each separating piston preferably has a cutting bit for cutting through a corresponding current conductor.
  • the number of circuits to be interrupted by the disconnecting device can be further increased if at least one of the separating pistons has at least two separating tools for cutting through a number of conductors corresponding to the number of separating tools.
  • a separation device is further provided by which by means of a single pyrotechnic Drive elements also cut through several conductors and thus achieve the mentioned advantages.
  • a pyromechanical separation device 10 for substantially simultaneous interruption of two circuits 70, 72 (FIG. Fig. 5 ).
  • the separation device 10 comprises a housing 12 in which two rail-like current conductors 14 are arranged, which are each formed from a multi-folded sheet metal strip 16. In the region of their ends, the sheet metal strips 16 each have a connecting piece 18, which allows an electrical connection of the current conductor 14 to a respective circuit 70, 72.
  • a pyrotechnic drive element 20 is further arranged, which comprises a space containing a pyrotechnic fuel or fuel space portion 22, which points into the interior of the housing 12.
  • the drive element 20 At its rear side remote from the installation space section 22, the drive element 20 further comprises a contacting section 24, which projects at least partially out of the housing 12 and which connects the electrical connection of the drive element 20 to a control unit 68 (FIG. Fig. 5 ) to trigger the separator 10 allows.
  • the drive element 20 is pressure-tightly connected to the housing 12, for example by acting as in Fig. 2 shown inserted into a recess 26 of the housing 12 and welded or glued in this and additionally secured by sections 28 of the current conductor 14, which engage in corresponding grooves 30 of the drive member 20.
  • a nozzle 32 may be formed on the outside of the housing 12, to which the drive element 20 is attached and secured by an encapsulation 34.
  • a puncture 36 or an at least partially circumferential groove is provided both on the outside of the nozzle 32 and on the outside of the drive element 20, in which or which encapsulation 34 engages.
  • the installation space portion 22 of the drive element 20 defines a central portion 38 of a defined by the housing 12 pressure chamber 40.
  • the pressure chamber 40 further comprises two starting from the central portion 38 in opposite directions extending separating piston 42, in each of which a separating piston 44 is slidably mounted.
  • Each separating piston 44 has a recess 46 on its rear side facing the central section 38, while a separating chisel 48 is formed on the front side of each separating piston 44 facing away from the central section 38, pointing in the direction of a separation point 49 of the current conductor 14 assigned to the separating piston 44.
  • the separating piston 44 In a normal or rest position, i. So before triggering the separator 10, the separating piston 44 are each in a rear end position in which they have a minimum distance from each other and a maximum distance from the conductors 14. In their rear end position, the separating pistons 44 abut with their rear sides against the first shoulders 50 of the housing.
  • each separating piston 44 has, in the region of its front side, a projection 52 which runs around the separating piston circumference and rests on a second shoulder 54 which delimits a peripheral groove 56 which is provided in the housing wall bounding the respective separating piston section 42.
  • a seal is arranged, for example, an O-ring 58, which communicates with the central portion 38 in communication part of the respective separating piston 42 of the pressure chamber 40 against a space 60 between the respective separating piston 44 and the associated Current conductor 14 seals gas-tight substantially.
  • the O-ring 58 as in Fig. 3 is also shown to be disposed between the back of the separating piston 44 and the corresponding first housing shoulder 50.
  • the separating device 10 If the separating device 10 is triggered upon activation of the drive element 20, the fuel located in the installation space section 22 ignites, and the installation space section 22 bursts on its front side facing the central section 38.
  • a gas pressure builds up in the pressure chamber 40, which acts on the separating pistons 44 in opposite directions and thus in the direction of their respective current conductors 14.
  • the projections 52 of the separating pistons 44 are sheared off and the separating pistons 44 are accelerated in the direction of their respective current conductor 14.
  • the current conductors 14 By striking the current conductor 14 separating tool 48, the current conductors 14 are shunted at their separation points 49 and the respective circuits interrupted. In order to facilitate the severing of the current conductors 14, the current conductors 14 have a reduced strength at their separation points 49. In addition, the current conductors 14 in the region of the separating points 49 are each supported by a shearing edge 62.
  • a third embodiment of a separating device 10 according to the invention is shown, which is provided for at least approximately simultaneous severing of four conductors 14 and thus four circuits can interrupt substantially simultaneously.
  • each separating piston 44 has on its front side two tongue-like cutting tools 48, which are arranged in a plane extending side by side.
  • Each separating chisel 48 is assigned a separate current conductor 14, so that the separating device 10 comprises a total of four current conductors 14 to be cut through.
  • the four current conductors 14 are mounted in pairs in such a way in the housing 12 that, when the separating pistons 44 impinge on the current conductors 14, each current conductor 14 is severed by one of the separating tools 48.
  • the in Fig. 4 shown conductor 14 is not bent several times, but plan formed.
  • the current conductors 14 of each pair of current conductors lie in a plane which extends at least approximately at right angles to the plane defined by the separating chisel 48. In order to facilitate the severing of the current conductors 14, these also each have a separation point 49 with reduced strength.
  • the drive element 20 of the in Fig. 4 shown separating device 10 received in a housing insert 63 which is inserted into the housing 12 and connected substantially gas-tight therewith.
  • the housing insert 63 defines a gas passage 65 through which the gas released by the drive member 20 acts to more efficiently act upon the separating piston 44 is deflected into the recesses 46 of the separating piston 44.
  • circuits 70, 72 are shown, which can be interrupted by a separator 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 5a schematically a separator 10 with two movable in opposite directions separating piston, shown by the arrows 64, which can be acted upon by a drive element 20 which is connected by electrical lines 66 to a control unit 68 for activating the separator 10.
  • two conducting conductors 14 arranged in the separating device 10 can be cut through by the separating pistons, wherein one current conductor 14 is part of a first circuit 70 which connects one connection point A to one connection point B, while the other current conductor 14 forms part of a second circuit 72 is, which connects a connection point C with a connection point D.
  • the circuits 70, 72 are electrically isolated from each other.
  • the circuits 70, 72 may have the same or different potentials or polarities.
  • the connection points A and B of the first circuit 70 on the one hand and the connection points C and D of the second circuit 72 on the other hand are electrically separated from each other.
  • a second circuit variant is shown, which differs from the in Fig. 5a shown variant differs in that in addition the connection points B and D are interconnected.
  • both circuits 70, 72 have the same potential and the same polarity.
  • Fig. 5c shows a third circuit variant, which differs from the in Fig. 5b shown second variant differs in that in addition the connection points A and C are electrically connected to each other.
  • the circuits 70, 72 also have the same potential and the same polarity.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine pyromechanische Trennvorrichtung mit einem eine Druckkammer bildenden Gehäuse und mindestens zwei in der Druckkammer angeordneten Trennkolben, die bei Beaufschlagung mit einem durch ein pyrotechnisches Antriebselement erzeugten Druckimpuls relativ zu dem Gehäuse bewegbar sind, um wenigstens zwei in dem Gehäuse angeordnete Stromleiter zu durchtrennen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine pyromechanische Trennvorrichtung.
  • Pyromechanische Trennvorrichtungen sind grundsätzlich bekannt und umfassen typischerweise ein eine Druckkammer bildendes Gehäuse sowie einen in der Druckkammer angeordneten Trennkolben, der bei Beaufschlagung mit einem durch ein pyrotechnisches Antriebselement erzeugten Druckimpuls relativ zu dem Gehäuse bewegbar ist, um einen in dem Gehäuse angeordneten Stromleiter zu durchtrennen.
  • Derartige pyromechanische Trennvorrichtungen werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um bei einem Unfall ein elektrisches Bordnetz von der Fahrzeugbatterie zu trennen. Die pyromechanischen Trennvorrichtungen können zu diesem Zweck mit einer zentralen Steuereinheit (ECU) verbunden sein, welche zusätzlich mit wenigstens einer Sicherheitseinrichtung, z.B. einem Gurtstraffer und/oder einem Airbag, in Verbindung steht und welche bei einem Unfall ein elektrisches Auslösesignal an das Antriebselement der pyromechanischen Trennvorrichtung und an die wenigstens eine Sicherheitseinrichtung übermittelt.
  • Moderne Kraftfahrzeuge weisen nicht nur eine Vielzahl von anzusteuernden Sicherheitseinrichtungen zum Personenschutz auf, sondern können auch mehrere voneinander getrennte elektrische Stromkreise umfassen, beispielsweise bei einer Hybridantriebstechnik und/oder zur Bereitstellung einer Start/Stopp-Funktionalität, die bei einem Unfall jeweils durch ein pyrotechnisches Trennelement unterbrochen bzw. von einer Stromquelle getrennt werden müssen.
  • Hierbei besteht das Problem, dass eine zur Ansteuerung der Sicherheitseinrichtungen und der pyrotechnischen Trennelemente vorgesehene zentrale Steuereinheit üblicherweise über eine begrenzte Anzahl von Steuerausgängen verfügt, die unter Umständen nicht ausreichend ist, um sowohl alle Sicherheitseinrichtungen, wie z.B. Airbags und Gurtstraffer, als auch alle pyrotechnischen Trennelemente ansteuern zu können.
  • Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, dieses Problem dadurch zu lösen, dass eine zentrale Steuereinheit eingesetzt wird, die über eine größere Anzahl von Steuerausgängen verfügt. Aufgrund der damit einhergehenden Mehrkosten ist diese Lösung für die Kraftfahrzeughersteller jedoch nicht attraktiv.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Durchtrennung einer Anzahl von Stromkreisen zu ermöglichen, die größer ist als die Anzahl von dafür zur Verfügung stehenden Steuerausgängen einer zentralen Steuereinheit.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist eine pyromechanische Trennvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgesehen.
  • Die erfindungsgemäße Trennvorrichtung weist ein eine Druckkammer bildendes Gehäuse und mindestens zwei in der Druckkammer angeordnete Trennkolben auf, die bei Beaufschlagung mit einem durch ein pyrotechnisches Antriebselement erzeugten Druckimpuls relativ zu dem Gehäuse bewegbar sind, um wenigstens zwei in dem Gehäuse angeordnete Stromleiter zu durchtrennen.
  • Der Erfindung liegt somit der allgemeine Gedanke zugrunde, mittels einer einzigen pyromechanischen Trennvorrichtung und insbesondere mittels einer einzigen Antriebsladung mehrere Stromleiter zu durchtrennen und somit mehrere Stromkreise zu unterbrechen.
  • Erfindungsgemäß sieht die Trennvorrichtung mindestens zwei Trennkolben vor, die lediglich ein pyrotechnisches Antriebselement und zur Ansteuerung nur einen einzigen Steuerausgang an einer zur Auslösung der Trennvorrichtung vorgesehenen Steuereinheit benötigen.
  • Besitzt die Steuereinheit beispielsweise acht Steuerausgänge, von denen sieben bereits zur Ansteuerung von Sicherheitseinrichtungen, wie z.B. Airbags und/oder Gurtstraffern, belegt sind, so kann der letzte verbleibende Steuerausgang dazu benutzt werden, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung zwei oder mehr Stromkreise zu durchtrennen, d.h. die zentrale Steuereinheit muss nicht über eine entsprechende Anzahl von freien Steuerausgängen verfügen.
  • Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Durchtrennung mehrerer Stromleiter mit Hilfe einer einzigen Trennvorrichtung werden außerdem Materialkosten, wie z.B. Kosten für zusätzliche Stromkabel und Steckverbinder, die zur Auslösung und Aktivierung zusätzlicher Trennvorrichtungen erforderlich wären, sowie entsprechende Montagekosten eingespart, die anfallen würden, wenn zur Durchtrennung jeder Stromleitung jeweils eine separate Trennvorrichtung angesteuert werden müsste.
  • Die erfindungsgemäße Trennvorrichtung weist ferner eine kompakte Bauform auf und ist allenfalls unwesentlich größer als eine herkömmliche Trennvorrichtung zur Unterbrechung eines einzigen Stromkreises.
  • Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Trennkolben in unterschiedliche Richtungen bewegbar. Dies wird durch die Ausbreitung eines durch das Antriebselement freigesetzten Druckgases in einen zumindest teilweise zwischen den Trennkolben gelegenen Bereich, vorzugsweise einen zentralen Bereich der Druckkammer, ermöglicht, wodurch eine besonders effiziente Beaufschlagung der Trennkolben und somit eine besonders schnelle und zuverlässige Durchtrennung der Stromleiter erreicht wird.
  • Je nach zur Verfügung stehendem Bauraum und/oder nach Anzahl der zu durchtrennenden Stromleiter können wenigstens zwei der Trennkolben in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sein und/oder wenigstens zwei der Trennkolben quer zueinander bewegbar sein.
  • Zur Erreichung einer möglichst kompakten Bauform erstrecken sich das Antriebselement und die Trennkolben vorzugsweise in einer Ebene. Beispielsweise können die Trennkolben und das Antriebselement T-förmig angeordnet sein, wobei sich die Trennkolben in einer Richtung erstrecken, während das Antriebselement dazu rechtwinklig orientiert ist. Grundsätzlich ist aber auch eine Y-förmige Anordnung der Trennkolben und des Antriebselements denkbar. Darüber hinaus lassen sich ein Antriebselement und drei Trennkolben kreuz- oder X-förmig anordnen oder ein Antriebselement und mehr als drei Trennkolben sternförmig anordnen, sodass eine entsprechend höhere Anzahl von Trennkolben durch ein einziges pyrotechnisches Antriebselement beaufschlagbar ist und eine entsprechende Anzahl von Stromkreisen mit Hilfe einer einzigen Trennvorrichtung unterbrochen werden kann.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform bildet wenigstens einer der Trennkolben einen Winkel mit einer Ebene, die durch das Antriebselement und einen anderen Trennkolben definiert ist. Durch eine derartige dreidimensionale Anordnung von Antriebselement und Trennkolben kann die Anzahl der durch ein einziges pyrotechnisches Antriebselement beaufschlagbaren Trennkolben und somit auch die Anzahl der durch die Trennvorrichtung unterbrechbaren Stromkreise noch weiter erhöht werden. So lassen sich bei einer ausschließlich rechtwinkligen Anordnung des Antriebselements und aller Trennkolben fünf Trennkolben durch das Antriebselement antreiben.
  • Um eine möglichst schnelle und zuverlässige Unterbrechung der Stromkreise sicherzustellen, weist jeder Trennkolben bevorzugt einen Trennmeißel zum Durchtrennen eines entsprechenden Stromleiters auf.
  • Die Anzahl der durch die Trennvorrichtung zu unterbrechenden Stromkreise kann noch weiter erhöht werden, wenn mindestens einer der Trennkolben wenigstens zwei Trennmeißel zum Durchtrennen einer der Anzahl von Trennmeißeln entsprechenden Anzahl von Stromleitern aufweist.
  • Eine noch schnellere und zuverlässigere Durchtrennung der Stromleiter wird außerdem erreicht, wenn diese jeweils eine Trennstelle besitzen, an welcher die Stromleiter eine reduzierte Stärke aufweisen.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist ferner eine Trennvorrichtung gemäß Anspruch 9 vorgesehen, durch welche sich mittels eines einzigen pyrotechnischen Antriebselements ebenfalls mehrere Stromleiter durchtrennen und somit die erwähnten Vorteile erreichen lassen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
    Fig. 2
    eine Querschnittsansicht der Trennvorrichtung von Fig. 1;
    Fig. 3
    einen Ausschnitt einer Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
    Fig. 4
    eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und
    Fig. 5a bis c
    schematische Darstellungen der Trennvorrichtung von Fig. 1 mit verschiedenen, durch die Trennvorrichtung zu unterbrechenden Stromkreisen.
  • In Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform einer pyromechanischen Trennvorrichtung 10 zur im Wesentlichen gleichzeitigen Unterbrechung zweier Stromkreise 70, 72 (Fig. 5) dargestellt. Die Trennvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12, in welchem zwei schienenartige Stromleiter 14 angeordnet sind, die jeweils aus einem mehrfach umgebogenen Metallblechstreifen 16 gebildet sind. Im Bereich ihrer Enden weisen die Metallblechstreifen 16 jeweils ein Anschlussstück 18 auf, welches eine elektrische Anschlussverbindung der Stromleiter 14 an einen jeweiligen Stromkreis 70, 72 ermöglicht.
  • In dem Gehäuse 12 ist ferner ein pyrotechnisches Antriebselement 20 angeordnet, welches einen einen pyrotechnischen Treibstoff bzw. Brennstoff beherbergenden Bauraumabschnitt 22 umfasst, der in das Innere des Gehäuses 12 weist. An seiner dem Bauraumabschnitt 22 abgewandeten Rückseite umfasst das Antriebselement 20 ferner einen zumindest teilweise aus dem Gehäuse 12 herausragenden Kontaktierungsabschnitt 24, welcher den elektrischen Anschluss des Antriebselements 20 an eine Steuereinheit 68 (Fig. 5) zur Auslösung der Trennvorrichtung 10 ermöglicht.
  • Das Antriebselement 20 ist druckfest mit dem Gehäuse 12 verbunden, beispielsweise indem es wie in Fig. 2 gezeigt in eine Aussparung 26 des Gehäuses 12 eingesetzt und in dieser verschweißt oder verklebt und zusätzlich durch Abschnitte 28 der Stromleiter 14 gesichert ist, welche in entsprechende Nuten 30 des Antriebselements 20 eingreifen.
  • Alternativ kann, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ein Stutzen 32 an der Außenseite des Gehäuses 12 ausgebildet sein, an welchem das Antriebselement 20 angesetzt und mittels einer Umspritzung 34 gesichert ist. Um die Verbindung zwischen Stutzen 32 und Antriebselement 20 zu verbessern, ist sowohl an der Außenseite des Stutzens 32 als auch an der Außenseite des Antriebselements 20 jeweils ein Einstich 36 oder eine zumindest teilweise umlaufende Nut vorgesehen, in welchen bzw. welche die Umspritzung 34 eingreift.
  • Der Bauraumabschnitt 22 des Antriebselements 20 begrenzt einen Zentralabschnitt 38 eines durch das Gehäuse 12 definierten Druckraums 40. Der Druckraum 40 umfasst ferner zwei sich von dem Zentralabschnitt 38 ausgehend in entgegengesetzte Richtungen erstreckende Trennkolbenabschnitte 42, in denen jeweils ein Trennkolben 44 verschiebbar gelagert ist.
  • Jeder Trennkolben 44 weist an seiner zum Zentralabschnitt 38 weisenden Rückseite eine Ausnehmung 46 auf, während an der dem Zentralabschnitt 38 abgewandten Vorderseite jedes Trennkolbens 44 ein Trennmeißel 48 ausgebildet ist, der in Richtung einer Trennstelle 49 des dem Trennkolben 44 jeweils zugeordneten Stromleiters 14 weist.
  • In einer Normal- oder Ruheposition, d.h. also vor einer Auslösung der Trennvorrichtung 10, befinden sich die Trennkolben 44 jeweils in einer hinteren Endlage, in welcher sie einen minimalen Abstand zueinander und einen maximalen Abstand zu den Stromleitern 14 aufweisen. In ihrer hinteren Endlage stoßen die Trennkolben 44 mit ihren Rückseiten an ersten Schultern 50 des Gehäuses an.
  • Ferner weist jeder Trennkolben 44 im Bereich seiner Vorderseite eine entlang des Trennkolbenumfangs umlaufende Auskragung 52 auf, welche auf einer zweiten Schulter 54 aufsitzt, die eine umlaufende Nut 56 begrenzt, die in der den jeweiligen Trennkolbenabschnitt 42 begrenzenden Gehäusewand vorgesehen ist.
  • In der Nut 56 ist eine Dichtung angeordnet, z.B. ein O-Ring 58, welcher den mit dem Zentralabschnitt 38 in Verbindung stehenden Teil des jeweiligen Trennkolbenabschnitts 42 des Druckraums 40 gegenüber einem Raum 60 zwischen dem jeweiligen Trennkolben 44 und dem diesem zugeordneten Stromleiter 14 im Wesentlichen gasdicht abdichtet. Alternativ kann der O-Ring 58, wie in Fig. 3 gezeigt ist, auch zwischen der Rückseite des Trennkolbens 44 und der entsprechenden ersten Gehäuseschulter 50 angeordnet sein.
  • Wird die Trennvorrichtung 10 bei einer Aktivierung des Antriebselements 20 ausgelöst, so zündet der in dem Bauraumabschnitt 22 befindliche Brennstoff, und der Bauraumabschnitt 22 platzt an seiner zum Zentralabschnitt 38 weisenden Vorderseite auf. Durch das durch die Umsetzung des Brennstoffs freigesetzte Gas, in Fig. 3 dargestellt durch die Pfeile 61, baut sich in dem Druckraum 40 ein Gasdruck auf, welcher die Trennkolben 44 in entgegengesetzte Richtungen und somit in Richtung ihrer jeweiligen Stromleiter 14 beaufschlagt.
  • Sobald der Gasdruck einen gewissen Schwellenwert überschreitet, werden die Auskragungen 52 der Trennkolben 44 abgeschert und die Trennkolben 44 in Richtung ihres jeweiligen Stromleiters 14 beschleunigt.
  • Durch die auf die Stromleiter 14 auftreffenden Trennmeißel 48 werden die Stromleiter 14 an ihren Trennstellen 49 durchschert und die jeweiligen Stromkreise unterbrochen. Um die Durchtrennung der Stromleiter 14 zu erleichtern, weisen die Stromleiter 14 an ihren Trennstellen 49 eine reduzierte Stärke auf. Darüber hinaus sind die Stromleiter 14 im Bereich der Trennstellen 49 jeweils durch eine Scherkante 62 unterstützt.
  • In Fig. 4 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung 10 dargestellt, die zur zumindest annähernd gleichzeitigen Durchtrennung von vier Stromleitern 14 vorgesehen ist und somit vier Stromkreise im Wesentlichen gleichzeitig unterbrechen kann.
  • Wie die voranstehend beschriebene Trennvorrichtung 10 weist die in Fig. 4 gezeigte Trennvorrichtung 10 zwei in entgegengesetzte Richtungen bewegbare Trennkolben 44 auf.
  • Im Unterschied zu der voranstehend beschriebenen Trennvorrichtung 10 besitzt jeder Trennkolben 44 an seiner Vorderseite jedoch zwei zungenartig ausgebildete Trennmeißel 48, die sich in einer Ebene erstreckend nebeneinander angeordnet sind.
  • Jedem Trennmeißel 48 ist ein separater Stromleiter 14 zugeordnet, sodass die Trennvorrichtung 10 insgesamt vier zu durchtrennende Stromleiter 14 umfasst. Die vier Stromleiter 14 sind paarweise derart in dem Gehäuse 12 gelagert, dass bei einem Auftreffen der Trennkolben 44 auf die Stromleiter 14 jeder Stromleiter 14 von einem der Trennmeißel 48 durchtrennt wird.
  • Im Gegensatz zu den Stromleitern 14 der voranstehend beschriebenen Trennvorrichtung 10 sind die in Fig. 4 gezeigten Stromleiter 14 nicht mehrfach umgebogen, sondern plan ausgebildet. Dabei liegen die Stromleiter 14 jedes Stromleiterpaares in einer Ebene, die sich zumindest annähernd rechtwinklig zu der durch die Trennmeißel 48 definierten Ebene erstreckt. Um die Durchtrennung der Stromleiter 14 zu erleichtern, weisen auch diese jeweils eine Trennstelle 49 mit reduzierter Stärke auf.
  • Im weiteren Unterschied zu der voranstehend beschriebenen Trennvorrichtung 10 ist das Antriebselement 20 der in Fig. 4 gezeigten Trennvorrichtung 10 in einem Gehäuseeinsatz 63 aufgenommen, der in das Gehäuse 12 eingesetzt und im Wesentlichen gasdicht mit diesem verbunden ist. Der Gehäuseeinsatz 63 definiert einen Gaskanal 65, durch welchen das durch das Antriebselement 20 freigesetzte Gas zur effizienteren Beaufschlagung der Trennkolben 44 in die Ausnehmungen 46 der Trennkolben 44 umgelenkt wird.
  • In Fig. 5 sind mehrere Varianten von Stromkreisen 70, 72 dargestellt, die durch eine Trennvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform unterbrochen werden können.
  • So zeigt Fig. 5a schematisch eine Trennvorrichtung 10 mit zwei in entgegengesetzte Richtungen bewegbare Trennkolben, dargestellt durch die Pfeile 64, die durch ein Antriebselement 20 beaufschlagbar sind, welches durch elektrische Leitungen 66 mit einer Steuereinheit 68 zur Aktivierung der Trennvorrichtung 10 verbunden ist.
  • Wie bereits erwähnt lassen sich durch die Trennkolben zwei in der Trennvorrichtung 10 angeordnete Stromleiter 14 durchtrennen, wobei der eine Stromleiter 14 Teil eines ersten Stromkreises 70 ist, der einen Anschlusspunkt A mit einem Anschlusspunkt B verbindet, während der andere Stromleiter 14 Teil eines zweiten Stromkreises 72 ist, welcher einen Anschlusspunkt C mit einem Anschlusspunkt D verbindet.
  • Bei der in Fig. 5a gezeigten Variante sind die Stromkreise 70, 72 galvanisch voneinander getrennt. Dabei können die Stromkreise 70, 72 gleiche oder unterschiedliche Potentiale bzw. Polaritäten aufweisen. Bei einer Auslösung der Trennvorrichtung 10 und der daraus resultierenden Durchtrennung der Stromleiter 14 werden die Anschlusspunkte A und B des ersten Stromkreises 70 einerseits und die Anschlusspunkte C und D des zweiten Stromkreises 72 andererseits elektrisch voneinander getrennt.
  • In Fig. 5b ist eine zweite Stromkreisvariante dargestellt, die sich von der in Fig. 5a gezeigten Variante darin unterscheidet, dass zusätzlich die Anschlusspunkte B und D miteinander verbunden sind. Bei dieser Variante weisen beide Stromkreise 70, 72 das gleiche Potential und die gleiche Polarität auf. Bei einer Auslösung der Trennvorrichtung 10 werden die Anschlusspunkte A und B und die Anschlusspunkte C und D voneinander getrennt, wohingegen die Anschlusspunkte B und D miteinander verbunden bleiben.
  • Fig. 5c zeigt eine dritte Stromkreisvariante, die sich von der in Fig. 5b dargestellten zweiten Variante darin unterscheidet, dass zusätzlich die Anschlusspunkte A und C elektrisch miteinander verbunden sind. Bei dieser Variante weisen die Stromkreise 70, 72 ebenfalls ein gleiches Potential und eine gleiche Polarität auf. Bei einer Auslösung der Trennvorrichtung 10 werden die Anschlusspunkte A und B sowie die Anschlusspunkte C und D jeweils voneinander getrennt, wohingegen die Anschlusspunkte A und C einerseits und die Anschlusspunkte B und D andererseits elektrisch miteinander in Verbindung bleiben.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Trennvorrichtung
    12
    Gehäuse
    14
    Stromleiter
    16
    Metallblechstreifen
    18
    Anschlussstück
    20
    Antriebselement
    22
    Bauraumabschnitt
    24
    Kontaktierungsabschnitt
    26
    Aussparung
    28
    Stromleiterabschnitt
    30
    Nut
    32
    Stutzen
    34
    Umspritzung
    36
    Einstich
    38
    Zentralabschnitt
    40
    Druckraum
    42
    Trennkolbenabschnitt
    44
    Trennkolben
    46
    Ausnehmung
    48
    Trennmeißel
    49
    Trennstelle
    50
    Schulter
    52
    Auskragung
    54
    Schulter
    56
    Nut
    58
    Dichtung
    60
    Raum
    61
    Gas
    62
    Scherkante
    63
    Gehäuseeinsatz
    64
    Pfeil
    65
    Gaskanal
    66
    Leitung
    68
    Steuereinheit
    70
    Stromkreis
    72
    Stromkreis
    A
    Anschlusspunkt
    B
    Anschlusspunkt
    C
    Anschlusspunkt
    D
    Anschlusspunkt

Claims (10)

  1. Pyromechanische Trennvorrichtung (10) mit einem eine Druckkammer (40) bildenden Gehäuse (12) und mindestens zwei in der Druckkammer (40) angeordneten Trennkolben (44), die bei Beaufschlagung mit einem durch ein pyrotechnisches Antriebselement (20) erzeugten Druckimpuls relativ zu dem Gehäuse (12) bewegbar sind, um wenigstens zwei in dem Gehäuse (12) angeordnete Stromleiter (14) zu durchtrennen.
  2. Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Trennkolben (44) in unterschiedliche Richtungen bewegbar sind.
  3. Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens zwei der Trennkolben (44) in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind.
  4. Trennvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens zwei der Trennkolben (44) quer zueinander bewegbar sind.
  5. Trennvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,dass
    sich das Antriebselement (20) und die Trennkolben (44) in einer Ebene erstrecken.
  6. Trennvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens einer der Trennkolben (44) einen Winkel mit einer Ebene bildet, die durch das Antriebselement (20) und einen anderen Trennkolben (44) definiert ist.
  7. Trennvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass jeder Trennkolben (44) einen Trennmeißel (48) zum Durchtrennen eines entsprechenden Stromleiters (14) aufweist.
  8. Trennvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens einer der Trennkolben (44) wenigstens zwei Trennmeißel (48) zum Durchtrennen einer entsprechenden Anzahl von Stromleitern (14) aufweist.
  9. Pyromechanische Trennvorrichtung (10) mit einem eine Druckkammer (40) bildenden Gehäuse (12) und einem in der Druckkammer (40) angeordneten Trennkolben (44) mit wenigstens zwei Trennmeißeln (48), welcher bei Beaufschlagung mit einem durch ein pyrotechnisches Antriebselement (20) erzeugten Druckimpuls relativ zu dem Gehäuse (12) bewegbar ist, um eine der Anzahl von Trennmeißeln (48) entsprechende Anzahl von in dem Gehäuse angeordneten Stromleitern (14) zu durchtrennen.
  10. Trennvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jeder Stromleiter (14) eine Trennstelle (49) besitzt, an welcher er eine reduzierte Stärke aufweist.
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