EP3251141A1 - Pyrotechnisches sicherungselement - Google Patents

Pyrotechnisches sicherungselement

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Publication number
EP3251141A1
EP3251141A1 EP16702335.7A EP16702335A EP3251141A1 EP 3251141 A1 EP3251141 A1 EP 3251141A1 EP 16702335 A EP16702335 A EP 16702335A EP 3251141 A1 EP3251141 A1 EP 3251141A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conductor
pyrotechnic
fuse element
separating body
housing
Prior art date
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Granted
Application number
EP16702335.7A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3251141B1 (de
Inventor
Martin Burger
Peter Steiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Original Assignee
Leoni Bordnetz Systeme GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Leoni Bordnetz Systeme GmbH filed Critical Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Publication of EP3251141A1 publication Critical patent/EP3251141A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3251141B1 publication Critical patent/EP3251141B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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 pyrotechnic securing element, in particular for the motor vehicle sector, comprising a conductor, a pyrotechnic unit with a pyrotechnic propellant charge, a separating body for cutting through the conductor and a housing.
  • fuses are typically integrated into the current paths, which melt or melt when an overcurrent occurs and thereby disconnect the corresponding current path or the corresponding current paths from the energy supply.
  • pyrotechnic fuse elements are used in the automotive field, which do not serve to avoid overcurrents, but by an ignition signal, ie an active control, triggered when a predetermined condition, the so-called trigger condition is met.
  • a pyrotechnic safety element also known as a pyrotechnic safety switch, pyrotechnic switch or pyrotechnic separator, is a type of emergency stop switch of the stop category 0 (EN ISO 13850: 2008 pt. 4.1 .4 and EN 60204-1: 2006 pt. 9.2 .2), which can be triggered manually in principle and / or automatically controlled under the predetermined trigger condition and thereby triggered.
  • a corresponding pyrotechnic securing element is constructed according to a principle known per se and comprises a pyrotechnic propellant which is triggered by an electrical ignition signal, for example a sensor signal of a closed sensor, is ignited and as a result a separating body, means a wedge or a bolt accelerates, so that this mechanically cuts an electrical conductor.
  • an electrical ignition signal for example a sensor signal of a closed sensor
  • pyrotechnic security elements are usually used as a so-called battery disconnect switch which disconnects the battery or the accumulator of the motor vehicle from the rest of the electrical system of the motor vehicle in the event of a traffic accident and thus virtually isolated. This prevents that accidentally exposed and / or damaged electrical cable connections or exposed and / or damaged electronic components pose a risk, especially for rescue workers, so for example. Ignite leaking oil or gasoline.
  • the object of the invention is to provide an advantageously designed pyrotechnic securing element.
  • a corresponding pyrotechnic securing element is designed in particular for the motor vehicle sector and comprises a conductor, a pyrotechnic unit, a separating body and a housing.
  • the conductor is formed by two separate conductor sections, which are connected to one another at a connection point and are separated again in the case of release by the separating body at the connection point.
  • connection is designed such that the forces to be applied for a separation are significantly lower than the forces which are to be applied in order to cut through a solid conductor.
  • a pyrotechnic fuse element preferably has a pyrotechnic unit that converts a reduced amount of energy when triggered.
  • each conductor section is further formed by a conductor strip or sheet metal strip and, for example, made of copper, for example CU-ETP, a copper alloy, aluminum or an aluminum alloy.
  • connection of the two conductor sections is preferably application-dependent, ie. also in dependence of the material used for the conductor sections, wherein the connection is in any case designed such that the forces to be applied for the separation are specified as accurately and appropriately as possible.
  • connection is designed such that it is ensured that after triggering of the pyrotechnic securing element not only the connection between the two conductor sections is broken, but the two conductor sections are also sufficiently far apart spatially separated, so that neither due to contact nor as a result Rollover current flows over the two conductor sections.
  • the two conductor sections are preferably formed as sheet metal strips, wherein the ends rest on each other, so that they overlap and in the Touch the end area or overlap area flat. In this way it is ensured that the contact resistance between the two conductor sections is relatively small, as long as the connection between the two conductor sections is intact.
  • connection of the two conductor sections by means of clinching also called clinching, this being suitably used as sheet metal strip conductor sections are used.
  • clinching also called clinching
  • These are then advantageously arranged for the process of clinching, such that one end of one conductor strip rests on one end of the other conductor strip so that the respective ends overlap, and it is precisely in this region in which the two ends overlap that occurs Connection of the two conductor strips by clinching.
  • the two correspondingly arranged conductor sections are typically arranged between a so-called die and a die, and the connection between the conductor sections is then produced by moving the die and the die toward one another.
  • the stamp is, for example, cylindrically shaped and the die has a cylindrical recess with dimensions enlarged relative to the punch, so that the cylindrical shape of the punch can be driven at least partially into the cylindrical recess of the die during clinching and between the cylindrical shape of the punch and the cylindrical Deepening of the die still enough space for material of the two conductor sections is given.
  • the metal strips or conductor strips have a sheet thickness or plate thickness between 0.4 mm and 1, 2 mm and when the conductor cross-section is greater than 10 mm 2 .
  • the separating body has, for example, a wedge shape
  • the two conductor sections are formed as sheet metal strips, which rest on each other in the region of the junction, it is expedient to specify for the separator in the event of triggering a movement such that it is driven between the two superimposed conductor sections and thereby separates the two conductor sections spatially from each other .
  • the separator it is advantageous if that end of the conductor section to which the separating body moves in the event of a trigger, bent away from the other conductor section, so to speak, is bent, so that the separator forced in the case of release under the weg- or bent end of the corresponding conductor section and driven between the two conductor sections.
  • the separating body is wedge-shaped in this case, the connection between the two conductor sections is separated in the case of release, in that the separating body lifts or shears off a conductor section from the other conductor section.
  • two strip-shaped conductor sections are then aligned along a common axis and arranged so that they adjoin one another in a longitudinal direction.
  • the separating body moves in the case of release in the longitudinal direction to separate the two conductor sections from each other.
  • one end of the one conductor strip lies on one end of the other conductor strip. fens, so that the two ends overlap in areas and lie flat on each other.
  • a wedge-shaped separating body On one of the two strip-shaped conductor sections then in particular a wedge-shaped separating body is positioned, which in case of release, for example, slidably along the corresponding conductor section in the direction of the connection point, ie in the direction of the area in which the two ends of the two conductor sections rest on one another, moves or rather, it is driven in the appropriate direction.
  • the separating body For reliable guidance of the separating body, it is preferably mounted in a slidable manner with a guide element on the one conductor section.
  • the guide element is designed in particular as a guide strip arranged, for example, laterally on the conductor section, or comprises at least one such guide rail.
  • the two conductor sections are secured together so that they form an angular shape and are accordingly not arranged along a common axis.
  • a separating body made of plastic for example of polyoxymethylene (POM) is preferably used.
  • the housing is preferably made of a plastic, in which case, for example, polyamide (PA) or polybutylene terephthalate (PBT) is used.
  • the housing is advantageously kept simple, in particular, to keep the final assembly, so the composition of the prefabricated items to the pyrotechnic fuse element, simple.
  • the housing is constructed of exactly two housing parts, namely a side wall and a housing base, in which a housing shell and a
  • Housing cover via a hinge in particular a film hinge, are interconnected.
  • Those housing base which typically surrounds most of the remaining components of the pyrotechnic securing element in the final assembled state, is more preferably closed during the final assembly and in particular hermetically sealed, for example by welding the housing shell and the housing cover together, for example on the side opposite the film hinge. This ensures that the generated in the case of release by means of the pyrotechnic propellant charge of the pyrotechnic fuse element pressure can be used substantially completely to accelerate the separator and can not escape the quasi unused out of the case.
  • a holding element is preferably formed on at least one conductor section, which is designed for example as a material recess, on which the housing is locked in the final assembled state by positive locking.
  • the holding element it is advantageous to design the holding element such that in each sheet metal strip, ie in each conductor section two opposing lateral indentations are given, so that the junction of the two conductor sections is quasi framed by four material recesses or notches.
  • Housing base connected or attached to the housing base.
  • this is formed on the housing base of a groove which is positioned with closed housing base on the housing base inside and is preferably configured as a circumferential groove.
  • the pyrotechnic propellant charge of the pyrotechnic unit is preferably adapted to the reduced requirements and accordingly made smaller and weaker. In particular, this makes it possible to realize a total of a relatively compact pyrotechnic securing element and also for this reason, a pyrotechnic securing element presented here is also used and installed in so-called fuse boxes.
  • Corresponding pyrotechnic security elements are thus not only intended to isolate the installed batteries or accumulators in a motor vehicle when triggered, ie in particular in the case of a traffic accident, and from disconnect other electrical system, but also to isolate individual modules or electrical systems in the case of triggering within the rest of the electrical system, which is particularly advantageous if, for example, energy buffers are integrated into the electrical system, so for example, capacitors, could be triggered by their discharge also accident consequential.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a pyrotechnic securing element with a conductor of two interconnected conductor sections and with a housing
  • FIG. 3 shows in a second perspective view the two interconnected conductor sections together with a separating body
  • FIG. 4 shows, in a third perspective view, the two interconnected conductor sections together with a separating body and a pyrotechnic unit
  • FIG. 6 shows a side view of two interconnected conductor sections with an alternative connection design.
  • a pyrotechnic securing element 2 described below by way of example and shown in a perspective view in FIG. 1 has a first conductor section 4 and a second conductor section 6, which are connected to one another at a connection point 8.
  • the first conductor section 4 is part of a not completely mapped with power distribution plate or a bus bar, which is or which is installed in a so-called fuse box of a motor vehicle. It forms in this case a connection arm of the distributor plate and thus serves either as an input current path or as an output current path, which is connected via the distributor plate to other connection arms and thus to other current paths of the electrical system of the motor vehicle.
  • the two strip-shaped conductor sections 4,6 are arranged along a common connection axis 10, in such a way that one end 12 of the second conductor section 6 rests on one end 1 2 of the first conductor section 4, so that the overlap both ends 1 2 and 8 touch flat in the region of the junction.
  • a clinching joint 14 is formed for the mechanical connection of the two conductor sections 4, 6, which is produced by means of a cylindrical punch and a matrix in the course of a clinching process.
  • the separating body 1 6 In the course of the movement of the separating body 1 6 reaches the wedge-shaped front of the separating body 1 6, the end 12 of the second conductor section 6, which has a kind of bent tab 20 in the end region, which points away from the first conductor section 4 and together with this an angular attack 22nd for the wedge-shaped front of the separating body 1 6 forms. As a result, the separating body 1 6 safely under the second conductor section 6 and thus driven between the two conductor sections 4,6. As a result, the separating body 16 peels off the end 12 of the second conductor section 6, as it were, from the first conductor section 4 and thus eliminates the mechanical connection between the two conductor sections 4, 6.
  • the wedge-shaped front of the separating body 16 has a plurality of geometric partial shapes, which differ from each other in terms of their function.
  • two main wedges 24 are arranged on the sides, which break up the connection between the two conductor sections 4, 6 and are guided past the penetration joint 14 or rather at the position of the clinching joint 14 in the course of the movement of the separating body 1 6.
  • a substantially flatter designed auxiliary wedge 26 is positioned downstream of the main wedges 24 and serves primarily to separate the two conductor sections 4,6 after dissolving the compound, in particular in the region of the clinching 14 spatially separated and separated to keep.
  • this ignition signal is generated in an airbag control unit of the motor vehicle, not shown, and fed via a signal line 30 and plug contacts to the pyrotechnic unit 28 in the pyrotechnic unit 28.
  • the ignition signal is generated, which ignites the pyrotechnic propellant charge in the pyrotechnic unit 28.
  • the pyrotechnic fuse element 2 further comprises a housing 32 which is fixed in the final assembled state by means of four notches 34 on the interconnected conductor sections 4,6 and the junction 8 including the separator body 1 6 and the pyrotechnic propellant charge includes.
  • the housing 32 is designed in two parts and consists of a
  • Housing base 36 which is shown in Fig. 5, and a side wall 38 which is formed by a plastic extrusion on the pyrotechnic unit 28.
  • housing wall 38 is quasi as a sealing ring in a groove on the inside of the housing base 36, so that in this way the side wall 38 is positively connected to the housing base 36.
  • the housing base 36 in turn has a housing shell 40 and a
  • Housing cover 42 which are connected to each other as part shapes of the housing base 36 via a film hinge 44.
  • the housing shell 40 is then placed over the interconnected conductor sections together with the separator and the pyrotechnic unit 28, at least up to the side wall 38, and then the housing cover 42 is closed and welded on the film hinge 44 opposite side.
  • Fig. 5 it can be seen that the housing 32 together with the conductor sections 4,6 lateral receptacles 46 for the guide rails 18 of the separator body 1 6 forms, which require a very precise guidance of the separating body 1 6 in the manner of a rail guide in case of release.
  • Fig. 3 sealing ring 48 is not intended to contribute to the management of the separator 1 6, but primarily to the case of triggering by the pyrotechnic propellant charge generated pressure increase in the area behind the separator 1 6 as completely as possible to accelerate the separator. 1 6 and if possible not to let escape over any openings or gaps unused.
  • Fig. 6 is still an alternative embodiment of the connection between the two conductor sections 4,6 schematically reproduced. Here are the conductor sections 4,6 bent or bent in the end and the separator body 1 6 is driven perpendicular to the connecting axis between the two end portions of the two conductor sections 4,6.

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Abstract

Pyrotechnisches Sicherungselement (2), insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich, umfassend einen Leiter (4, 6), eine pyrotechnische Einheit (28) mit einer pyrotechnischen Treibladung, einen Trennkörper (16) zum Durchtrennen des Leiters (4, 6) sowie ein Gehäuse (32), wobei der Leiter (4, 6) durch zwei separate Leiterteilstücke (4, 6) ausgebildet ist, welche an einer Verbindungsstelle (8) miteinander verbunden sind und im Auslösefall durch den Trennkörper (16) an der Verbindungsstelle (8) wieder getrennt werden.

Description

Beschreibung
Pyrotechnisches Sicherungselement
Die Erfindung betrifft ein pyrotechnisches Sicherungselement, insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich, umfassend einen Leiter, eine pyrotechnische Einheit mit einer pyrotechnischen Treibladung, einen Trennkörper zum Durchtrennen des Leiters sowie ein Gehäuse.
Zur Absicherung von Strompfaden eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs werden typischerweise sogenannte Schmelzsicherungen in die Strompfade integriert, die beim Auftreten eines Überstroms aufschmelzen oder durchschmelzen und hierdurch den entsprechenden Strompfad oder die entsprechenden Strompfade von der Energiezufuhr trennen.
Darüber hinaus werden im Kraftfahrzeugbereich auch sogenannte pyrotechnische Sicherungselemente eingesetzt, die nicht zur Vermeidung von Überströmen dienen, sondern durch ein Zündsignal, also eine aktive Ansteuerung, ausgelöst werden, wenn eine vorgegebene Bedingung, die sogenannte Auslösebedingung, erfüllt ist. Somit handelt es sich bei einem pyrotechnischen Sicherungselement, auch pyrotechnischer Sicherheitsschalter, pyrotechnischer Schalter oder pyrotechnisches Trennelement genannt, um eine Art Notausschalter der Stopp- Kategorie 0 (EN ISO 13850:2008 Pkt. 4.1 .4 und EN 60204-1 :2006 Pkt. 9.2.2), der sich prinzipiell manuell auslösen lässt und/oder unter der vorgegebene Auslösebedingung automatisch angesteuert und hierdurch ausgelöst wird.
Ein entsprechendes pyrotechnisches Sicherungselement ist dabei nach an sich bekanntem Prinzip aufgebaut und umfasst eine einen pyrotechnischen Treibsatz, der durch ein elektrisches Zündsignal, beispielsweise ein Sensorsignal eines an- geschlossenen Sensors, gezündet wird und infolgedessen einen Trennkörper, meinst einen Keil oder einen Bolzen beschleunigt, so dass dieser einen elektrischen Leiter mechanisch durchtrennt.
Im Kraftfahrzeugbereich werden entsprechende pyrotechnische Sicherungselemente meist als sogenannter Batterietrennschalter eingesetzt, der im Falle eines Verkehrsunfalls die Batterie oder dem Akkumulator des Kraftfahrzeugs vom übrigen Bordnetz des Kraftfahrzeugs trennt und somit quasi isoliert. Hierdurch wird verhindert, dass unfallbedingt freiliegende und/oder beschädigte elektrische Kabelverbindungen oder aber freiliegende und/oder beschädigte Elektronikkomponenten ein Risiko, insbesondere für Rettungskräfte, darstellen, also z.B. auslaufendes Öl oder Benzin entzünden.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaft ausgestaltetes pyrotechnisches Sicherungselement anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein pyrotechnisches Sicherungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten.
Ein entsprechendes pyrotechnisches Sicherungselement ist dabei insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich ausgelegt und umfasst einen Leiter, eine pyrotechnische Einheit, einen Trennkörper und ein Gehäuse. Hierbei ist der Leiter durch zwei separate Leiterteilstücke ausgebildet, welche an einer Verbindungsstelle miteinander verbunden sind und im Auslösefall durch den Trennkörper an der Verbindungstelle wieder getrennt werden.
Anstatt also wie bisher üblich eine pyrotechnische Einheit mit einem Trennkörper an einem massiven, einteiligen und einstückigen Leiter zu positionieren und diesen mittels des Trennkörpers im Auslösefall zu durchtrennen, wird bei einem hier vorgestellten pyrotechnischen Sicherungselement im Auslösefall eine Verbindung zwischen zwei Leiterteilstücken getrennt oder aufgebrochen, die zuvor unter vorgegebenen Bedingungen hergestellt wurde. Hierbei ist die Verbindung derart gestaltet, dass die für eine Trennung aufzubringenden Kräfte signifikant geringer sind, als die Kräfte, die aufzubringen sind, um einen massiven Leiter zu durchtrennen. Infolge dessen lässt sich dann eine einfachere und kompaktere pyrotechnische Einheit im pyrotechnischen Sicherungselement einsetzen und dementsprechend weist ein pyrotechnisches Sicherungselement bevorzugt eine pyrotechnische Einheit auf, die im Auslösefall eine verringerte Menge Energie umsetzt.
Zwar lässt sich prinzipiell die für eine Trennung aufzubringende Kraft auch dadurch reduzieren, indem Materialaussparungen im Rahmen einer Nachbearbeitung in einen massiven Leiter beispielsweise durch Bohren oder Fräsen eingebracht werden, jedoch ist eine solche Nachbearbeitung, auch im Vergleich zu der hier vorgestellten Lösung, verhältnismäßig aufwändig und kostenintensiv.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist weiter jedes Leiterteilstück durch einen Leiterstreifen oder Blechstreifen ausgebildet und beispielsweise aus Kupfer, beispielsweise CU-ETP, einer Kupferlegierung, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt.
Die Verbindung der beiden Leiterteilstücke erfolgt bevorzugt anwendungszweck- abhängig, also z.B. auch in Abhängigkeit des verwendeten Materials für die Leiterteilstücke, wobei die Verbindung in jedem Fall derart ausgestalt ist, dass die für die Trennung aufzubringenden Kräfte möglichst genau und zweckmäßig vorgegeben werden. Zudem ist die Verbindung derart ausgestaltet, dass sichergestellt ist, dass nach einem Auslösen des pyrotechnischen Sicherungselements nicht nur die Verbindung zwischen den beiden Leiterteilstücken aufgebrochen ist, sondern die beiden Leiterteilschnitte auch ausreichend weit räumlich voneinander getrennt sind, so dass weder infolge einer Berührung noch infolge eines Überschlags Strom über die beiden Leiterteilstücke fließt.
Dabei sind die beiden Leiterteilstücke bevorzugt als Blechstreifen ausgebildet, wobei deren Enden aufeinander aufliegen, sodass sich diese überlappen und im Endbereich oder Überlappbereich flächig berühren. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Übergangswiderstand zwischen den beiden Leiterteilstücken relativ gering ist, solange die Verbindung zwischen den beiden Leiterteilstücken intakt ist.
Um den Fertigungsaufwand für das pyrotechnische Sicherungselement möglichst einfach zu halten, ist es zudem vorteilhaft, die beiden Leiterteilstücke durch Verformung oder Umformung miteinander zu verbinden. Es wird also bevorzugt eine rein mechanische und/oder formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Leiterteilstücken ausgebildet und auf eine stoffflüssige Verbindung, beispielsweise durch Verkleben oder Verschweißen wird vorzugsweise verzichtet.
In vorteilhafter Weiterbildung erfolgt die Verbindung der beiden Leiterteilstücke mittels Durchsetzfügen, auch Clinchen genannt, wobei hierfür zweckdienlicher weise als Blechstreifen ausgebildete Leiterteilstücke verwendet werden. Diese werden dann vorteilhafterweise für den Prozess des Durchsetzfügens derart angeordnet, dass ein Ende eines Leiterstreifens auf einem Ende des anderen Leiterstreifens aufliegt, so dass sich die entsprechenden Enden überlappen, und genau in diesem Bereich, in dem sich die beiden Enden überlappen, erfolgt dann die Verbindung der beiden Leiterstreifen durch Durchsetzfügen.
Hierzu werden die beiden entsprechend angeordneten Leiterteilstücke typischerweise zwischen einer sogenannten Matrize und einem Stempel angeordnet und die Verbindung zwischen den Leiterteilstücken wird dann hergestellt, indem der Stempel und die Matrize aufeinander zubewegt werden. Hierbei ist der Stempel beispielsweise zylinderförmig ausgestaltet und die Matrize weist eine zylinderförmige Vertiefung mit gegenüber dem Stempel vergrößerten Abmessungen auf, so dass beim Durchsetzfügen die Zylinderform des Stempels zumindest teilweise in die zylinderförmige Vertiefung der Matrize getrieben werden kann und zwischen der Zylinderform des Stempels und der zylinderförmigen Vertiefung der Matrize noch genügend Raum für Material der beiden Leiterteilstücke gegeben ist. Dabei ist es weiter vorteilhaft, wenn die Blechstreifen oder Leiterstreifen eine Blechdicke oder Blechstärke zwischen 0,4 mm und 1 ,2 mm aufweisen und wenn der Leiterquerschnitt größer 10 mm2 ist.
Desweiteren ist es günstig, einen Angriff für den Trennkörper konstruktiv vorzugeben, durch den die gewünschte Bewegung des Trennkörpers im Auslösefall unterstützt wird, unter anderem, da hierdurch die Zuverlässigkeit des pyrotechnischen Sicherungselements erhöht wird. Weist der Trennkörper also beispielsweise eine Keilform auf, so ist es vorteilhaft, eine Art Kerbe oder eine zum Trennkörper hin geöffnete Winkelform als Angriff vorzugeben, so dass der keilförmige Trennköper im Auslösefall in die Kerbe oder die Winkelform getrieben wird und hierdurch in eine gezielt vorgegebene Bewegung gezwungen wird.
Sind nun die beiden Leiterteilstücke als Blechstreifen ausgebildet, die im Bereich der Verbindungstelle aufeinander aufliegen, so ist es zweckdienlich, für den Trennkörper im Auslösefall eine Bewegung derart vorzugeben, dass dieser zwischen die beiden aufeinander aufliegenden Leiterteilstücke getrieben wird und dadurch die beiden Leiterteilstücke räumlich voneinander trennt. Hierfür ist es von Vorteil, wenn jenes Ende des Leiterteilstücks, auf welches sich der Trennkörper im Auslösefall zubewegt, vom anderen Leiterteilstück weggebogen, also quasi hochgebogen, ist, so dass der Trennkörper im Auslösefall unter das weg- bzw. hochgebogene Ende des entsprechenden Leiterteilstücks gezwungen und zwischen die beiden Leiterteilstücke getrieben wird. Ist der Trennkörper dabei keilförmig ausgestaltet, so wird im Auslösefall die Verbindung zwischen den beiden Leiterteilstücken getrennt, indem der Trennkörper das eine Leiterteilstück von dem anderen Leiterteilstück abhebt oder abschabt.
In vorteilhafter Weiterbildung sind dann zwei streifenförmig ausgestaltete Leiterteilstücke entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet und angeordnet, so dass sie sich also in einer Längsrichtung aneinander anschließen. Entlang dieser gemeinsamen Achse bewegt sich der Trennkörper im Auslösefall in Längsrichtung, um die beiden Leiterteilstücke voneinander zu trennen. Vorzugsweise liegt dabei ein Ende des einen Leiterstreifens auf einem Ende des anderen Leiterstrei- fens auf, so dass sich die beiden Enden bereichsweise überlappen und flächig aufeinander aufliegen.
Auf einem der beiden streifenförmigen Leiterteilstücke ist dann weiter bevorzugt ein insbesondere keilförmiger Trennkörper positioniert, der sich im Auslösefall beispielsweise schlittenartig entlang des entsprechenden Leiterteilstücks in Richtung der Verbindungsstelle, also in Richtung des Bereichs, in dem die beiden Enden der beiden Leiterteilstücke aufeinander aufliegen, bewegt oder vielmehr in die entsprechende Richtung getrieben wird. Hierbei liegt auf derselben Seite des einen Leiterteilstücks, auf der der Trennkörper aufliegt, auch das andere Leiterteilstück im Bereich der Verbindungsstelle auf, dessen dem keilförmigen Trennkörper zugewandtes Endstück vom anderen Leiterteilstück weggebogen ist, so dass dieses Endstück zusammen mit dem anderen Leiterteilstück einen winkelförmigen Angriff für den keilförmigen Trennkörper ausbildet, in den der keilförmige Trennkörper im Auslösefall getrieben wird, wodurch der Trennkörper zwischen den beiden Leiterteilstücke gezwungen wird und diese dadurch sicher voneinander löst und räumlich voneinander trennt.
Für eine zuverlässige Führung des Trennkörpers ist dieser bevorzugt mit einem Führungselement an dem einen Leiterteilstück gleitfähig gelagert. Das Führungselement ist dabei insbesondere als eine beispielsweise seitlich am Leiterteilstück angeordnete Führungsleiste ausgebildet bzw. umfasst zumindest eine solche.
Alternativ hierzu sind die beiden Leiterteilstücke derart aneinander befestigt, dass diese eine Winkelform ausbilden und dementsprechend nicht entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Außerdem ist es zweckdienlich auch die Bewegungsrichtung oder Bahn des Trennkörpers im Auslösefall relativ zu den Ausrichtungen der beiden Leiterteilstücke an den jeweiligen Anwendungszweck und/oder die jeweilige Bauraumvorgabe anzupassen.
Da der Trennkörper infolge der Ausgestaltung eines hier vorgestellten pyrotechnischen Sicherungselements im Auslösefall relativ geringen Belastungen ausgesetzt ist, lässt sich bei einem hier vorgestellten pyrotechnischem Sicherungselement auch ein aus Kunststoff hergestellter Trennkörper einsetzen und zugunsten einer möglichst einfachen Fertigung sowie aus Kostengründen wird bevorzugt auch ein Trennkörper aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyoxymethylen (POM), eingesetzt.
Auch das Gehäuse wird bevorzugt aus einem Kunststoff gefertigt, wobei hier beispielweise Polyamid (PA) oder Polybutylenterephthalat (PBT) zum Einsatz kommt. Zudem ist das Gehäuse vorteilhafterweise einfach gehalten, insbesondere auch, um die Endmontage, also die Zusammensetzung der vorgefertigten Einzelteile zum pyrotechnischen Sicherungselement, einfach zu halten. Bevorzugt ist dabei das Gehäuse aus genau zwei Gehäuseteilen aufgebaut, nämlich einer Seitenwand und einer Gehäusebasis, bei der eine Gehäuseschale und ein
Gehäusedeckel über eine Scharnier, insbesondere ein Filmscharnier, miteinander verbunden sind.
Jene Gehäusebasis, die im Montageendzustand typischerweise die meisten übrigen Komponenten des pyrotechnischen Sicherungselements umhüllt, wird weiter bevorzugt im Rahmen der Endmontage verschlossen und insbesondere luftdicht abgeschlossen, beispielsweise indem die Gehäuseschale und der Gehäusedeckel miteinander verschweißt werden, also zum Beispiel an der dem Filmscharnier gegenüberliegenden Seite. Hierdurch wird erreicht, dass der im Auslösefall mittels der pyrotechnischen Treibladung des pyrotechnischen Sicherungselements generierte Druck im Wesentlichen vollständig zur Beschleunigung des Trennkörpers genutzt werden kann und nicht quasi ungenutzt aus dem Gehäuse entweichen kann.
Zur Fixierung des Gehäuses oder zur mechanischen Befestigung des Gehäuses an den miteinander verbundenen Leiterteilstücken, ist bevorzugt an zumindest einem Leiterteilstück ein Halteelement ausgebildet, welches beispielsweise als Materialaussparung ausgestaltet ist, an der das Gehäuse im Montageendzustand durch Formschluss verrastet ist. Insbesondere im Falle streifenförmiger Leiterteilstücke ist es dabei von Vorteil, das Halteelement derart auszugestalten, dass in jeden Blechstreifen, also in jedes Leiterteilstück zwei einander gegenüberliegende seitliche Einkerbungen gegeben sind, so dass die Verbindungsstelle der beiden Leiterteilstücke quasi durch vier Materialaussparungen oder Einkerbungen umrahmt ist.
Da die Endmontage, wie bereits zuvor erwähnt, möglichst einfach gehalten sein soll und außer den Leiterteilstücken typischerweise auch eine Signalleitung durch das Gehäuse nach außen geführt ist, über die eine Zündsignal im Auslösefall zur pyrotechnischen Treibladung der pyrotechnischen Einheit übertragen wird, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des pyrotechnischen Sicherungselements die pyrotechnische Einheit, mit Kunststoff umspritzt, und zwar insbesondere derart, dass eben diese Kunststoffumspritzung die Seitenwand des Gehäuses ausbildet. Jene Kunststoffumspritzung ist dabei beispielsweise ringförmig gestaltet und im Montageendzustand bevorzugt durch Formschluss mit der
Gehäusebasis verbunden oder an der Gehäusebasis befestigt. Im einfachsten Fall ist hierfür an der Gehäusebasis einer Nut ausgebildet, die bei geschlossener Gehäusebasis auf der Gehäusebasisinnenseite positionier ist und bevorzugt als umlaufende Nut ausgestaltet ist.
Da durch die Ausgestaltung des hier vorgestellten pyrotechnischen Sicherungselements im Auslösefall durch die pyrotechnische Einheit relativ geringe Kräfte zur Trennung der beiden Leiterteilstücke aufzubringen sind, wird die pyrotechnische Treibladung der pyrotechnischen Einheit bevorzugt an die verringerten Anforderungen angepasst und dementsprechend kleiner und schwächer ausgebildet. Insbesondere hierdurch lässt sich insgesamt ein relativ kompaktes pyrotechnisches Sicherungselement realisieren und auch aus diesem Grund wird ein hier vorgestelltes pyrotechnisches Sicherungselement auch in sogenannte Sicherungsboxen eingesetzt und eingebaut.
Entsprechende pyrotechnische Sicherungselemente sind somit nicht nur vorgesehen, um die verbauten Batterien oder Akkumulatoren in einem Kraftfahrzeug im Auslösefall, also insbesondere im Fall eines Verkehrsunfalls, zu isolieren und vom übrigen Bordnetz abzutrennen, sondern auch um innerhalb des übrigen Bordnetzes einzelne Baugruppen oder Bordnetzeinheiten im Auslösefall zu isolieren, was insbesondere von Vorteil ist, wenn beispielsweise Energiezwischenspeicher in das Bordnetz integriert sind, also beispielsweise Kondensatoren, durch deren Entladung ebenfalls Unfallfolgebrände ausgelöst werden könnten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
FIG 1 in einer perspektivischen Ansicht ein pyrotechnisches Sicherungselement mit einem Leiter aus zwei miteinander verbundenen Leiterteilstücken und mit einem Gehäuse,
FIG 2 in einer perspektivischen Ansicht die zwei miteinander verbundenen
Leiterteilstücke,
FIG 3 in einer zweiten perspektivischen Ansicht die zwei miteinander verbundenen Leiterteilstücke zusammen mit einem Trennkörper,
FIG 4 in einer dritten perspektivischen Ansicht die zwei miteinander verbundenen Leiterteilstücke zusammen mit einem Trennkörper und einer pyrotechnischen Einheit,
FIG 5 in einer Schnittdarstellung das Gehäuse zusammen mit den zwei miteinander verbundenen Leiterteilstücken sowie
FIG 6 in einer Seitenansicht zwei miteinander verbundenen Leiterteilstücke mit einer alternativen Verbindungsgestaltung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ein nachfolgend exemplarisch beschriebenes und in Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestelltes pyrotechnisches Sicherungselement 2 weist ein erstes Leiterteilstück 4 und ein zweites Leiterteilstück 6 auf, die an einer Verbindungsstelle 8 miteinander verbunden sind. Das erste Leiterteilstück 4 ist dabei Teil eines nicht vollständig mit abgebildeten Stromverteilerbleches oder einer Stromschiene, welches bzw. welche in einer sogenannten Sicherungsbox eines Kraftfahrzeugs verbaut ist. Es bildet hierbei einen Anschlussarm des Verteilerbleches aus und dient somit entweder als Eingangsstrompfad oder als Ausgangsstrom pfad, der über das Verteilerblech mit anderen Anschlussarmen und somit anderen Strompfaden des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die beiden streifenförmig gestalteten Leiterteilstücke 4,6 entlang einer gemeinsamen Verbindungsachse 10 angeordnet, und zwar derart, dass ein Ende 12 des zweiten Leiterteilstücks 6 auf einem Ende 1 2 des ersten Leiterteilstücks 4 aufliegt, so dass sich die beiden Enden 1 2 überlappen und im Bereich der Verbindungsstelle 8 flächig berühren. Etwa mittig im Bereich der Berührungsfläche ist zur mechanischen Verbindung der beiden Leiterteilstücke 4,6 eine Durchsetzfügung 14 ausgebildet, die im Rahmen eines Durchsetzfü- ge-Prozesses mittels eines zylinderförmigen Stempels und einer Matrize hergestellt wird.
Im Auslösefall wird genau diese Durchsetzungsfügung mit Hilfe eines in Fig. 3 dargestellten Trennkörpers 16 zerstört und somit die mechanische Verbindung zwischen den beiden Leiterteilstücken 4,6 wieder aufgelöst. Dabei wird der auf dem ersten Leiterteilstück 4 positionierte Trennkörper 16 mittels einer pyrotechnischen Treibladung entlang der Verbindungsachse 10 in Richtung Verbindungsstelle 8 beschleunigt und infolge dessen gleitet der Trennkörper 16 auf dem ersten Leiterteilstück 4 in Richtung Ende 12 des zweiten Leiterteilstücks 6, wobei der Trennkörper 1 6 durch zwei Führungsleistung 18 geführt ist, die am Trennkörper 1 6 angeformt und beidseitig, also flankierend, am ersten Leiterteilstück 4 positioniert sind. Im Zuge der Bewegung des Trennkörpers 1 6 erreicht die keilförmig ausgestaltete Front des Trennkörpers 1 6 das Ende 12 des zweiten Leiterteilstücks 6, welches im Endbereich eine Art umgebogene Lasche 20 aufweist, die vom ersten Leiterteilstück 4 weg zeigt und zusammen mit diesem einen winkelartigen Angriff 22 für die keilförmige Front des Trennkörpers 1 6 ausbildet. Hierdurch wird der Trennkörper 1 6 sicher unter das zweite Leiterteilstück 6 und somit zwischen die beiden Leiterteilstücke 4,6 getrieben. In der Folge schält der Trennkörper 16 das Ende 12 des zweiten Leiterteilstücks 6 quasi vom ersten Leiterteilstück 4 ab und hebt somit die mechanische Verbindung zwischen den beiden Leiterteilstücken 4,6 auf.
Dabei weist die keilförmige Front des Trennkörpers 16 mehrere geometrische Teilformen auf, die sich hinsichtlich ihrer Funktion voneinander unterscheiden. So sind an den Seiten zwei Hauptkeile 24 angeordnet, die die Verbindung zwischen den beiden Leiterteilstücken 4,6 aufbrechen und im Zuge der Bewegung des Trennkörpers 1 6 an der Durchsetzfügung 14 oder vielmehr an der Position der Durchsetzfügung 14 vorbeigeführt werden. Zwischen den beiden Hauptkeilen 24 ist ein wesentlich flacher ausgestalteter Hilfskeil 26 positioniert, der den Hauptkeilen 24 nachgelagert ist und in erster Linie dazu dient, die beiden Leiterteilstücke 4,6 nach dem Auflösen der Verbindung insbesondere im Bereich der Durchsetzfügung 14 räumlich voneinander zu trennen und getrennt zu halten.
Die Beschleunigung des Trennkörpers 1 6 im Auslösefall wird, wie bereits erwähnt, durch eine pyrotechnische Treibladung hervorgerufen, welche Teil einer pyrotechnischen Einheit 28 ist und mittels eines Zündsignals gezündet wird. Im Ausführungsbeispiel wird dieses Zündsignal in einem nicht gezeigten Airbag-Steuergerät des Kraftfahrzeugs generiert und über eine Signalleitung 30 sowie Steckkontakte an der pyrotechnischen Einheit 28 in die pyrotechnische Einheit 28 eingespeist. Als Auslösebedingung ist somit ein Verkehrsunfall festgelegt, der zur Auslösung des vom Airbag-Steuergerät gesteuerten Airbag-Systems des Kraftfahrtzeuges führt und genau in diesem Fall wird dann auch das Zündsignal generiert, welches die pyrotechnische Treibladung in der pyrotechnischen Einheit 28 zündet. Wie aus Fig. 1 hervorgeht umfasst das pyrotechnische Sicherungselement 2 desweiteren ein Gehäuse 32, welches im Montageendzustand mithilfe von vier Rastkerben 34 an den miteinander verbundenen Leiterteilstücken 4,6 befestigt ist und die Verbindungsstelle 8 mitsamt dem Trennkörper 1 6 und der pyrotechnischen Treibladung einschließt.
Das Gehäuse 32 ist dabei zweiteilig ausgestaltet und besteht aus einer
Gehäusebasis 36, welche in Fig. 5 abgebildet ist, sowie einer Seitenwand 38, die durch eine Kunststoffumspritzung an der pyrotechnischen Einheit 28 ausgebildet ist. Im Montageendzustand liegt jene Gehäusewand 38 quasi als Dichtring in einer Nut auf der Innenseite der Gehäusebasis 36 ein, so dass hierdurch die Seitenwand 38 formschlüssig mit der Gehäusebasis 36 verbunden ist.
Die Gehäusebasis 36 wiederum weist eine Gehäuseschale 40 und einen
Gehäusedeckel 42 auf, die als Teilformen der Gehäusebasis 36 über ein Filmscharnier 44 miteinander verbunden sind. Im Rahmen der Endmontage wird dann die Gehäuseschale 40 über die miteinander verbundenen Leiterteilstücke mitsamt dem Trennkörper und der pyrotechnischen Einheit 28, zumindest bis hin zur Seitenwand 38, gestülpt oder gesteckt und nachfolgend wird der Gehäusedeckel 42 geschlossen und auf der dem Filmscharnier 44 gegenüberliegenden Seite verschweißt.
In Fig. 5 ist zu erkennen, dass das Gehäuse 32 zusammen mit den Leiterteilstücken 4,6 seitliche Aufnahmen 46 für die Führungsleisten 18 des Trennkörpers 1 6 ausbildet, die im Auslösefall eine sehr präzise Führung des Trennkörpers 1 6 nach Art einer Schienenführung bedingen.
Der in Fig. 3 erkennbare Dichtring 48 ist dagegen nicht vorgesehen, zur Führung des Trennkörpers 1 6 beizutragen, sondern in erster Linie dazu, die in Auslösefall durch die pyrotechnische Treibladung generierte Druckerhöhung im Bereich hinter dem Trennkörper 1 6 möglichst vollständig zur Beschleunigung des Trennkörpers 1 6 zu nutzen und möglichst nicht über irgendwelche Öffnungen oder Spalten ungenutzt entweichen zu lassen. In Fig. 6 ist noch eine alternative Ausgestaltung der Verbindung zwischen den beiden Leiterteilstücken 4,6 schematisch wiedergegeben. Hier sind die Leiterteilstücke 4,6 im Endbereich umgebogen oder abgewinkelt und der Trennkörper 1 6 wird senkrecht zur Verbindungsachse zwischen die beiden Endbereiche der beiden Leiterteilstücke 4,6 getrieben.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
2 pyrotechnisches Sicherungselement
4 erstes Leiterteilstück
6 zweites Leiterteilstück
8 Verbindungsstelle
10 Verbindungsachse
12 Ende
14 Durchsetzfügung
1 6 Trennkörper
18 Führungsleiste
20 Lasche
22 Angriff
24 Hauptkeil
26 Hilfskeil
28 pyrotechnische Einheit
30 Signalleitung
32 Gehäuse
34 Rastkerbe
36 Gehäusebasis
38 Seitenwand
40 Gehäuseschale
42 Gehäusedeckel
44 Filmscharnier
46 Aufnahme
48 Dichtring

Claims

Ansprüche
1 . Pyrotechnisches Sicherungselement (2), insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich, umfassend einen Leiter (4,6), eine pyrotechnische Einheit (28) mit einer pyrotechnischen Treibladung, einen Trennkörper (1 6) zum Durchtrennen des Leiters (4,6) sowie ein Gehäuse (32),
dadurch gekennzeichnet,
dass der Leiter (4,6) durch zwei separate Leiterteilstücke (4,6) ausgebildet ist, welche an einer Verbindungsstelle (8) miteinander verbunden sind und im Auslösefall durch den Trennkörper (1 6) an der Verbindungsstelle (8) wieder getrennt werden.
2. Sicherungselement (2) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes Leiterteilstück (4,6) durch einen Blechstreifen (4,6) ausgebildet ist.
3. Sicherungselement (2) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Ende (12) eines Blechstreifens (6) auf einem Ende (12) des anderen Blechstreifens (4) aufliegt, so dass sich die beiden Enden (12) überlappen.
4. Sicherungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Leiterteilstücke (4,6) rein mechanisch miteinander verbunden sind.
5. Sicherungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Leiterteilstücke (4,6) durch Umformung mit einander verbunden sind.
6. Sicherungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leiterteilstücke (4,6) durch Durchsetzfügen (14) miteinander verbunden sind.
7. Sicherungselement (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Blechstreifen (4,6) derart miteinander verbunden sind, dass zumindest ein Ende (12) eines Blechstreifens (6) über Verbindungsstelle (8) hinausragt und somit einen Überstand (20) ausbildet, an welchem der Trennkörper (1 6) im Auslösefall angreift.
8. Sicherungselement (2) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Überstand (20) hochgebogen ist, so dass der Trennkörper (16) im Auslösefall unter dem Überstand (12) angreift.
9. Sicherungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Leiterteilstücke (4,6) derart aneinander befestigt sind, dass diese zusammen eine Winkelform ausbilden.
10. Sicherungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Leiterteilstücke (4,6) entlang einer gemeinsamen Achse (10) ausgerichtet sind, entlang derer sich der Trennkörper (1 6) im Auslösefall bewegt.
1 1 . Sicherungselement (2) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Trennkörper (1 6) keilförmig ausgestaltet ist und im Auslösefall die Verbindung zwischen den beiden Leiterteilstücken (4,6) trennt, indem dieser das eine Leiterteilstück (6) von dem anderen Leiterteilstück (4) abhebt.
12. Sicherungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Trennkörper (1 6) aus einem Kunststoff hergestellt ist.
13. Sicherungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (32) genau zwei Gehäuseteile (36,38) aufweist, nämlich eine Seitenwand (38) und eine Gehäusebasis (36), bei der eine Gehäuseschale (40) und eine Gehäusedeckel (42) insbesondere über ein Filmscharnier (44) miteinander verbunden sind.
14. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass an zumindest einem Leiterteilstück (4,6) zumindest eine Materialaussparung (34) zur Befestigung des Gehäuses (32) ausgebildet ist.
15. Sicherungselement nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die pyrotechnische Einheit (28) durch Seitenwand (38) hindurchgeführt ist, wobei die pyrotechnische Einheit (28) zur Ausbildung der Seitenwand (38) mit Kunststoff umspritzt ist.
1 6. Sicherungsbox für ein Kraftfahrzeug mit einem pyrotechnischen Sicherungselement (2) nach einem der vorherigen Ansprüche.
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