EP4143864B1

EP4143864B1 - Elektrische sicherungsvorrichtung, verfahren zur herstellung einer sicherungsvorrichtung und ein verfahren zum betrieb einer elektrischen sicherungsvorrichtung

Info

Publication number: EP4143864B1
Application number: EP21713904.7A
Authority: EP
Inventors: Thomas Lorenz; Jürgen Grosse; David Cacciatore
Original assignee: Auto Kabel Management GmbH
Current assignee: Auto Kabel Management GmbH
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2021-03-17
Publication date: 2024-01-03
Anticipated expiration: 2041-03-17
Also published as: MX2022013488A; US20230290595A9; DE102020111765B4; US11875960B2; WO2021219286A1; CN115552560A; DE102020111765A1; EP4143864A1; US20230120705A1

Description

Der Gegenstand betrifft eine elektrische Sicherungsvorrichtung, ein Verfahren zu Herstellung einer Sicherungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Sicherungsvorrichtung.
Im Zuge der fortschreitenden Elektrifizierung müssen in Kraftfahrzeugen (KFZ) zunehmend hohe Leistungen zwischen Energiequellen (Erzeugern und Speichern) und Verbrauchern übertragen werden, insbesondere zwischen Batterie und Antrieb. Dies geschieht üblicherweise über elektrische Kabel und vorzugsweise werden hohe elektrische Spannungen verwendet um die ohmschen Verluste der Energieübertragung gering zu halten. Die verwendeten Spannungen liegen oft weit oberhalb den bislang im elektrischen KFZ-Versorgungsnetz üblichen 12V oder 24V und erreichen mitunter mehrere hundert Volt. Die Risiken dieser lebensgefährlichen Spannungen müssen für Fahrzeuginsassen, Passanten und Rettungshelfer durch entsprechende Sicherheitstechnik gering gehalten werden.
Insbesondere muss die Möglichkeit einer raschen und dauerhaft beständigen Trennung der Verbindung zwischen Spannungsquellen und dem fahrzeuginternem Verteilnetz ermöglicht werden. Zu diesem Zweck wurden in der Vergangenheit Sicherheitsvorrichtungen genutzt, die oft einen gas- oder pyrotechnisch betriebenen Antrieb und entweder einen Leiter mit einer verjüngten Sollbruchstelle oder zwei Leiter, die von einem Verbindungsstück verbunden waren, umfassten. Ein solcher Antrieb kann schnell, auf Zeitskalen von wenigen Millisekunden, eine Bewegung in Gang setzen und im Zusammenspiel mit den dafür vorbereiteten Leitelementen eine elektrische Trennung bewirken. Im ersten der genannten Leitelemente durchbricht der Antrieb den Leiter an seiner Sollbruchstelle, im zweiten wird der Kontakt zwischen Verbindungsstück und mindestens einem Leiter durch den Antrieb getrennt.
Bei Verwendung eines einzelnen Leiters besteht das Problem, dass die häufig eingebrachte Verjüngung für die Sollbruchstelle den Querschnitt verringert und damit den elektrischen Widerstand erhöht. Des Weiteren sind für den Durchbruch und die Verbiegung der Leitermaterialien hohe Kräfte vonnöten, um eine Trennung sicherzustellen. Darüber hinaus können die elastischen Rückstellkräfte des Leiters diesen zurück in Richtung seiner Ursprungsposition bewegen und zu einer unerwünschten Wiederherstellung der elektrischen Verbindung führen.
Bei Verwendung von einem Verbindungsstück zwischen Leitern wurde der Kontakt zwischen Verbindungsstück und Leitern üblicherweise allein durch die elastische Rückstellkraft des Verbindungsstücks gesichert. Der Übergangswiderstand zwischen den verschiedenen Teilen blieb somit oft groß, da keine großflächige elektrische Kontaktierung erreicht werden konnte. Als weitere Schwierigkeit konnte die dauerhafte Trennung der Leiter oft nicht mit absoluter Gewissheit gewährleistet werden, da keine Vorrichtung eine erneute Kontaktierung von Verbindungsstück und Leitern verhinderte.
Die Veröffentlichung EP 0 690 466 A1 betrifft ein pyrotechnisches Hochstromsicherungselement.
Die Veröffentlichung GB 2 577 346 A beschreibt eine Anordnung zur Unterbrechung eines Strompfades.
Die Veröffentlichung WO 97/41582 A1 betrifft ein pyrotechnisches Schaltelement für elektrische Stromkreise.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Sicherungsvorrichtung niedrigen ohmschen Widerstands bereitzustellen, die schnell und dauerhaft trennbar ist.
Diese Aufgabe wird gegenständlich gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie die Verfahren nach Anspruch 20 und 22.
Es ist erkannt worden, dass durch eine Presspassung zweier Metallbauteile der elektrische Übergangswiderstand zwischen den Metallbauteilen verglichen mit einer Spielpassung deutlich gesenkt werden kann. Gleichzeitig können die Metallteile weiterhin durch moderaten Kraftaufwand voneinander gelöst werden.
Insbesondere in Kraftfahrzeugen sind heutzutage kompakte Sicherheitsvorrichtungen vonnöten, die schnell, d.h. im Millisekundenbereich, Quellen hoher elektrischer Spannung zuverlässig und dauerhaft vom restlichen Bordnetz trennen können. Es ist wichtig für die Effizienz der Energieübertragung, dass eine solche Sicherheitsvorrichtung einen geringen elektrischen Widerstand besitzt um die ohmschen Verluste gering sind.
Alle nachfolgenden Beschreibungen von Formen mittels in der Geometrie üblicher Begriffe wie kugelförmig, zylindrisch, kegelförmig, etc. sind nicht im strengen mathematischen Sinn zu verstehen, sondern als Annäherungen an diese theoretischen Formen.
Gegenständlich wird vorgeschlagen, dass eine elektrische Sicherheitsvorrichtung zunächst ein Gehäuse umfasst. Das Gehäuse kann dabei geschlossen oder teilweise geschlossen sein. Es kann gerade Wände umfassen und eine rechteckige Bauart mit jeweils parallelen gegenüberliegenden Wänden und im Wesentlichen rechteckigen Gehäusequerschnitten aufweisen oder teilweise gebogene oder anderweitig von einer glatten Fläche abweichend geformte Wände umfassen. Auch ist es möglich, dass das Gehäuse zumindest einen runden Querschnitt hat, insbesondere eine zylindrische Form mit im Wesentlichen rundem oder elliptischem Querschnitt aufweist oder im Wesentlichen kugelförmig geformt ist.
Das Gehäuse ist vorzugsweise zumindest teilweise aus einem elektrisch nicht leitenden Material gebildet, beispielsweise aus Kunststoff, Keramik oder ähnlichen Stoffen. Durch das Gehäuse werden die spannungsführenden Elemente der Sicherheitsvorrichtung geschützt und es besteht nicht die Gefahr einer versehentlichen Kontaktierung mit einem leitenden anderen Bauteil, wodurch ein Risiko beispielsweise für die Fahrzeuginsassen entstehen könnte. Zudem werden alle sicherheitsrelevanten Prozesse vor mechanischen, anderen elektrischen oder sonstigen Einflüssen sowie vor Feuchtigkeit geschützt, sodass eine Funktionsfähigkeit über eine lange Dauer hinweg gewährleistet ist. Es ist möglich, das Gehäuse luftdicht zu halten, insbesondere alle Eingänge und eventuelle Fügenähte abzudichten, und/ oder mit einem Gas zu füllen um die Haltbarkeit der eingeschlossenen Komponenten weiter zu steigern.
In das Gehäuse sind mindestens zwei Anschlusslaschen geführt. Auch können mehrere Paare von Anschlusslaschen in das Gehäuse geführt sein. Für die Anschlusslaschen sind in den Gehäusewänden Aussparungen vorgesehen, durch die diese eingeführt werden können. Die Anschlusslaschen können von gegenüberliegenden Seiten in das Gehäuse geführt sein oder von der gleichen Seite oder von im Wesentlichen zueinander rechtwinkligen Seiten oder von beliebigen anderen Seiten. Jede der für die Anschlusslaschen vorgesehenen Aussparungen im Gehäuse kann in zumindest einer Ausdehnungsrichtung der Aussparung größer als die Ausdehnung des Querschnitts der jeweiligen Anschlusslasche in der jeweiligen Ausdehnungsrichtung sein, oder im Wesentlichen mit den Seitenflächen der jeweiligen Anschlusslasche bündig abschließen.
Auch ist es möglich, dass eine Dichtung entlang der Kante der Öffnung verläuft und die Anschlusslasche im eingeführten Zustand umfasst. Die Dichtung kann dabei aus Kunststoff, Silikon, Gummi, oder einem anderen Material gebildet sein, welches vorzugsweise nicht leitend ist. Durch die Einführung der Anschlusslaschen in das Gehäuse, insbesondere die passgenaue Einfassung der Anschlusslaschen von den Seiten der Aussparung der Gehäusewand wird gewährleistet, dass die Anschlusslaschen einen Außenteil außerhalb des Gehäuses und einen Innenteil innerhalb des Gehäuses haben.
Der Innenteil ist durch das Gehäuse vor Einflüssen wie Feuchtigkeit, korrosionsfördernden Gasen, hohen Temperaturen und anderen Einflüssen geschützt und der Innenteil der Anschlusslasche kann so allein für die Funktion innerhalb des Gehäuses optimiert werden, ohne beispielsweise die Fläche von nicht isolierten Bereichen minimieren zu müssen oder eine schützende Beschichtung aufbringen zu müssen.
Der Außenteil kann beispielsweise isoliert sein und/oder anderweitig beschichtet sein und/ oder mit Anschlüssen für die Kontaktierung mit anderen Schaltungselementen ausgestattet sein.
Die Anschlusslaschen werden vom Gehäuse bevorzugt in einer fest definierten Position gehalten, auch bei Krafteinwirkung auf die Anschlusslaschen. Hierfür kann es vorteilhaft sein, Befestigungsmittel, insbesondere eine Zugentlastung an den Anschlusslaschen im Bereich der Durchführung ins Gehäuse vorzusehen, beispielsweise die Anschlusslaschen zu verjüngen, Aussparungen in die Anschlusslasche einzubringen, Vorsprünge in den Anschlusslaschen zu bilden oder ähnliche Vorrichtungen zur Befestigung anzubringen. Das Gehäuse kann geeignete Elemente aufweisen, um in diese Befestigungsmittel an der Anschlusslasche einzugreifen. Beispielsweise kann die Öffnung selbst in Aussparungen auf der Anschlusslasche greifen, der Öffnungsquerschnitt kann hierfür Vorsprünge aufweisen. Es können ein oder mehrere Vorsprünge und Greifelemente um die Öffnung herum angeordnet sein. Aussparungen können vorgesehen sein, in die auf den Anschlusslaschen angeordnete Elemente eingreifen können. Auch andere Befestigungsmittel können an dem Gehäuse vorgesehen sein. Durch die Fixierung der Anschlusslaschen am Gehäuse wird sichergestellt, dass bei mechanischen Einflüssen auf die Anschlusslaschen, beispielsweise bei der Montage, keine Beschädigungen der Sicherungsvorrichtung entstehen und dass bei Krafteinwirkung zur Betätigung der Sicherungsvorrichtung die Anschlusslaschen in konstanter Position gehalten werden.
Die Anschlusslaschen sind aus einem leitenden Material gefertigt, vorzugsweise aus einem Metallwerkstoff, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Leiter können mit einem zweiten Material, insbesondere einem Metallwerkstoff zumindest teilweise beschichtet sein. Die Anschlusslaschen können Flachleiter mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt sein oder Rundleiter mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt. Die Anschlusslaschen können einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt haben oder Verjüngungen und Verbreiterungen aufweisen. Insbesondere ist es möglich, dass die Anschlusslaschen an ihren Enden im Innern des Gehäuses verbreitert sind und flächige Bereiche aufweisen.
Die Anschlusslaschen umfassen Seitenflächen, die die Grenze zwischen Leitermaterial und der Umgebung des Leiters definieren. Die Seitenflächen können flach, konkav, konvex, zylindrisch, rohrförmig, kugelförmig und/ oder anderweitig geformt sein. Die Anschlusslaschen können aus einem Vollmaterial geformt sein oder als Litzenleiter geformt sein. Die Anschlusslaschen können zumindest teilweise im Außen- und teilweise im Innenteil eine Isolationsschicht aufweisen und können am Innenteil zumindest teilweise abisoliert sein. Die Anschlusslaschen ermöglichen die Leitung von Strom in das und aus dem Gehäuse der Sicherungsvorrichtung.
Jeweils zwei in das Gehäuse eingeführte Abschlusslaschen sind durch einen Spalt beanstandet. Der Spalt erstreckt sich von einer oder mehrerer Seitenfläche(-n) einer ersten Anschlusslasche zu einer oder mehrerer Seitenfläche(-n) einer zweiten Anschlusslasche. Für jede Anschlusslasche lässt sich eine Spaltfläche definieren, welche eine leitende Seitenfläche ist, die an den Spalt angrenzt. Zwischen den Spaltflächen zweier Anschlusslaschen verläuft die Erstreckungsrichtung des Spaltes. Die Spaltfläche jeder Anschlusslasche kann zumindest teilweise flach geformt sein, zumindest teilweise konkav oder konvex geformt sein, und/ oder sich in mehrere abschnittsweise flache und/ oder konkave und/ oder konvexe Teilebenen aufteilen, insbesondere können Teilebenen halbrohr-, zylinder-, kugelförmig geformt sein. Zwischen den Teilebenen spannt sich ein Volumen des Spalts auf, welches durch abschnittsweise Querschnitte definiert sein kann. Der Spaltquerschnitt kann entlang zumindest einer Raumrichtung konstant sein. Es ist auch möglich, dass sich der Querschnitt entlang zumindest einer Raumrichtung verändert, insbesondere, dass sich der Querschnitt entlang einer Richtung verjüngt, insbesondere monoton fallend entlang einer Raumrichtung verringert. Vorzugsweise verringert sich hierbei im Wesentlichen der Abstand jedes Punktes der Umfangslinie des Querschnittes zum geometrischen Schwerpunkt der Fläche entlang zumindest einer Raumrichtung. Der Querschnitt kann auch entlang zumindest einer Raumrichtung abschnittsweise konstant sein und sich abschnittweise in seiner Fläche verringern.
Der Spalt tut kann sich zwischen den zwei Stirnflächen jeweils am Ende einer von zwei Anschlusslaschen oder zwischen Längsflächen (entlang der in Längsrichtung verlaufender Oberflächen der Anschlusslasche) jeweils einer Anschlusslasche oder zwischen einer Längsfläche einer ersten Anschlusslasche und einer Stirnfläche einer zweiten Anschlusslasche aufspannen.
Durch den Spalt wird eine elektrische Isolation der beiden Anschlusslaschen sichergestellt. Solange der Spalt lediglich das das Gehäuse ausfüllende Gas enthält, kann kein Strom zwischen den beiden Anschlusslaschen fließen. Die Breite des Spalts, das im Gehäuse befindliche Gas sowie weitere Faktoren wie die Temperatur bestimmen die Durchschlagspannung, ab der ein Lichtbogen und damit eine elektrische Verbindung entsteht. Größere Spaltbreiten führen zu einer höheren Spannungsfestigkeit der Sicherheitsvorrichtung. Im Falle eines entlang einer Raumrichtung konstanten Querschnitts können die Anschlusslaschen als Führung für ein im Spalt befindliches Element in dieser Raumrichtung fungieren, ein sich verjüngender Spalt erleichtert die Bewegung eines Elements im Spalt in einer Vorzugsrichtung und ermöglicht eine Trennung des Verbindungselements nach kurzem Weg.
Darüber hinaus weist die Sicherungsvorrichtung ein Verbindungsstück auf. Das Verbindungsstück ist zumindest teilweise aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt, vorzugsweise aus einem Metallwerkstoff, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Das Verbindungsstück kann einen zumindest teilweise rechteckigen Querschnitt und/ oder einen runden oder elliptischen Querschnitt oder einen anderweitig geformten Querschnitt haben.
Das Verbindungsstück umfasst vorzugsweise zwei zumindest teilweise und/ oder abschnittsweise flache Seitenflächen, insbesondere zwei auf einander gegenüberliegenden Seiten des Verbindungsstücks angeordnete und/oder zueinander parallele, flache Seitenflächen. Auch können eine, zwei oder mehrere Seitenflächen konkav oder konvex gebogen sein. Vorzugsweise hat das Verbindungsstück entlang mindestens einer Achse einen konstanten Querschnitt. In einer alternativen Ausführungsform hat das Verbindungsstück eine entlang mindestens einer Raumrichtung monoton fallende Querschnittsfläche. Insbesondere kann sich die Distanz zwischen jedem Punkt der Kontur des Querschnitts und dem geometrischen Schwerpunkt des Querschnitts monoton entlang einer Raumrichtung verringern. Die Querschnittsfläche kann auch abschnittsweise konstant sein und sich abschnittsweise verringern.
Das Verbindungsstück ist im eingebauten Zustand, der sogenannten geschlossen Position, im Spalt zwischen den beiden Anschlusslaschen angeordnet und steht an seinen Kontaktflächen in mechanischem Kontakt mit den Anschlusslaschen. Das Verbindungsstück passt also vorzugsweise im Wesentlichen spielfrei in den Spalt. Vor Einpassung in den Spalt kann es größer als der Spalt sein. Vorzugsweise sind die Kontaktflächen zumindest teilweise im Bereich der Spaltflächen der Anschlusslaschen angeordnet. Das Verbindungsstück stellt den elektrischen Kontakt zwischen den beiden Anschlusslaschen her. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktflächen möglichst groß sind, um den Kontaktwiderstand zu reduzieren. Gegenüber einem einzigen, durchgängigen Leiter anstelle von zwei Anschlusslaschen und einem Verbindungsstück hat die gegenständliche Lösung den Vorteil, dass das Verbindungsstück mit einer geringeren Kraft aus dem Spalt herauslösbar ist, verglichen mit einer für das Durchbrechen einer Anschlusslasche benötigten Kraft.
In dem Gehäuse der Sicherungsvorrichtung ist ein Antrieb vorgesehen. Dieser kann einen elektrisch oder anderweitig betriebenen Motor, eine Pneumatik, Hydraulik, einen piezoelektrischen, gasbetriebenen, oder pyrotechnischen Antrieb, beispielsweise eine Zündpille umfassen.
Der Antrieb kann in einer Aussparung des Gehäuses angeordnet sein und/ oder an der Innenwand des Gehäuses befestigt, beispielsweise geklebt, geschraubt, genietet, mit Schnappelementen oder anderweitig befestigt sein.
Der Antrieb ist dafür eingerichtet, bei Auslösung eine Kraft auf zumindest das Verbindungsstück auszuüben und dieses aus der geschlossen Position, in der es die Anschlusslaschen elektrisch verbindet, herauszulösen und in eine offen Position zu bewegen, in der die Anschlusslaschen nicht mehr elektrisch miteinander verbunden sind.
Das Verbindungsstück kann in der offen Position von einer oder beiden Anschlusslaschen elektrisch getrennt sein. Die Anschlusslaschen verbleiben im Wesentlichen in ihrer Position und werden durch den Betrieb des Antriebs im Wesentlichen nicht bewegt. Auch ist es möglich, dass die Anschlusslaschen durch den Antrieb bewegt und/ oder verbogen und/oder gebrochen werden.
Für das Verbindungsstück kann ein Freiraum im Gehäuse vorgesehen sein, in den es von dem Antrieb hineinbewegt werden kann. Durch Dimensionierung des Freiraums kann die Bewegungsfreiheit des Verbindungsstücks im Freiraum, also in der sogenannten offen Position, eingeschränkt werden. Insbesondere kann die Höhe in Bewegungsrichtung des Antriebs nur wenig größer als die Höhe des Verbindungsstücks sein und/ oder die Breite des Freiraums nur wenig größer als die Breite des Verbindungsstücks.
Der Antrieb ermöglicht die kontrollierte Trennung der Verbindung zwischen Verbindungsstück und Anschlusslaschen durch Herauslösung des Verbindungsstückes aus dem Spalt zwischen den beiden Anschlusslaschen. Durch ihn kann die Sicherungsvorrichtung durch ein Steuersignal ausgelöst werden und sicher, innerhalb des Gehäuses, seine Trennwirkung entfalten.
Als Antrieb kann insbesondere ein pyrotechnisches Element, beispielsweise eine Zündpille, zum Einsatz kommen. Diese Art des Antriebs kann besonders kurzfristig eine hohe Kraftwirkung entwickeln und ist kostengünstig. Sie ermöglicht eine einmalige Betätigung der Sicherheitsvorrichtung und ist somit gut geeignet für eine einmalige, irreversible Trennung.
Wäre das Verbindungsstück nur lose zwischen den Anschlusslaschen in Spielpassung eingesetzt, wäre zwar ein elektrischer Kontakt gegeben. Aber die Überganswiderstände zwischen Anschlusslaschen und Verbindungsstück wären groß und die Verbindung wäre anfällig gegenüber mechanischen Einflüssen. Erfindungsgemäß wird das Verbindungsstück in Presspassung zwischen den beiden Anschlusslaschen verpresst. Das Verbindungsstück ist dafür vor der Verpressung in Erstreckungsrichtung des Spalts gleichgroß oder größer als der von den beiden Anschlusslaschen eingeschlossene Spalt. Für die Pressung können hydraulische, pneumatische, hydrostatische, motorbetriebene oder andere Pressen mit hohen Pressdrücken zum Einsatz kommen. Auf diese Art wird sichergestellt, dass eine großflächige Kontaktierung der leitenden Oberflächen von Verbindungsstück und der jeweiligen Anschlusslasche erzielt wird. Der Vorteil einer solchen Verpressung gegenüber einer losen Spielpassung, bei der das Verbindungsstück nur zwischen den Anschlusslaschen eingesetzt ist, ist der, dass zum einen ein geringer Kontaktwiderstand erreicht wird, zum anderen aber die mechanische Verbindung anders als beispielsweise bei einer Verschweißung, wieder zerstörungsfrei lösbar ist.
Ein weiterer Vorteil der Presspassung liegt darin, dass nachdem das Verbindungsstück aus dem Spalt bewegt wird, sich dieses elastisch verformt und insbesondere in der Raumrichtung, in der sich der Spalt erstreckt, wieder ausdehnt. Durch das Entfallen der Anpresskraft der Kontaktflächen auf das Verbindungsstück kann sich dieses elastisch verformen, insbesondere ausdehnen. Diese Ausdehnung führt dazu, dass das Verbindungsstück nicht mehr zurück in den Spalt rutschen kann, wenn die Antriebskraft entfällt und das Verbindungsstück zurückfedert. Dadurch wird eine Rekontaktierung nach dem Auslösen der Sicherungsvorrichtung verhindert.
Durch die so ermöglichte zerstörungsfreie, lösbare niedrigohmige Verbindung zwischen Verbindungsstück und Anschlusslasche kann der Antrieb das Verbindungsstück aus dem Spalt zwischen beiden Anschlusslaschen herauslösen. Da geringere Kräfte als beispielsweise bei einem Durchbruch einer Leitung vonnöten sind, kann der Antrieb verhältnismäßig klein dimensioniert werden und die Sicherungsvorrichtung bleibt leicht und kostengünstig. Das Verbindungsstück gleitet in einen Hohlraum des Gehäuses und verbleibt dort. Das Gehäuse schützt dabei die Umgebung vor der mechanischen Kraft des Antriebs sowie vor eventuell losgelösten Bruchstücken, Flitter und/ oder Abfallprodukten, die durch Betrieb des Antriebs und das Lösen des Verbindungsstücks von den Anschlusslaschen entstehen. Das Gehäuse stellt des weiteren sicher, dass der Antrieb seine mechanische Kraft auf das Verbindungsstück übertragen kann und die Anschlusslaschen währenddessen relativ zum Antrieb im Wesentlichen unbewegt bleiben, insbesondere kann dies durch die Befestigungsmittel sichergestellt werden, die die Anschlusslaschen mit der Gehäusewand verbinden.
Die beiden Stirnflächen der beiden Anschlusslaschen können flach sein und parallel zueinander ausgerichtet sein, auch können die Stirnflächen konkav oder konvex gewölbt sein, und/ oder gezackt, vorzugsweise derart, dass die von den Flächen eingeschlossene Querschnittsfläche des Spaltes entlang einer Raumrichtung im Wesentlichen konstant ist und/ oder sich zumindest abschnittsweise entlang einer Raumrichtung monoton verjüngt. Auch kann das Verbindungsstück im Wesentlichen zumindest abschnittsweise halbkugelförmig und/ oder zylinderförmig und/ oder kegelförmig sein. Durch einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt können die Anschlusslaschen als Führung für das Verbindungsstück fungieren. Dieses kann durch den Antrieb bewegt entlang der Spaltflächen der Anschlusslaschen gleiten bis es den Spalt vollständig verlassen hat. Insbesondere kann eine konkave Form der Spaltflächen der Anschlusslaschen und eine konvexe Form der Verbindungsstückflächen helfen, das Verbindungsstück entlang einer fest vorgegebenen geraden Trajektorie zu bewegen. Eine Verjüngung von Spalt und Verbindungsstück kann die Trennung beschleunigen, da eine geringere Verschiebungsdistanz des Verbindungsstückes für eine Trennung von den Anschlusslaschen ausreicht verglichen mit einem konstanten Querschnitt, bei dem die gesamte Höhe des Verbindungsstückes in Bewegungsrichtung überwunden werden muss. Auch wird durch eine Verjüngung eine Vorzugsrichtung der Verschiebung vorgegeben und es müssen keine Reibwiderstände über größere Schiebedistanzen überwunden werden. Durch eine halbkugelförmige und/ oder runde Form des Verbindungsstücks kann die Trennung auch bei Verdrehung des Verbindungsstückes sichergestellt werden.
Erfindungsgemäß umfasst zumindest eine Anschlusslasche eine Stirnfläche. Auch können mehrere Anschlusslaschen Stirnflächen umfassen. Die Stirnflächen zweier Anschlusslaschen können im Gehäuse aufeinander zuweisen. Zwischen zwei aufeinander zuweisenden Stirnflächen kann in einem Ausführungsbeispiel das Verbindungsstück vorzugsweise passgenau angeordnet sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst zumindest eine Anschlusslasche eine Längsfläche, die seitlich entlang der Längsrichtung der Anschlusslasche verläuft. Auch können mehrere Anschlusslaschen Längsflächen aufweisen. Die Längsflächen können Spaltflächen sein, sodass sich der Spalt zwischen den Längsflächen aufspannt. Das Verbindungsstück kann in Presspassung zwischen den Längsflächen angeordnet sein. Insbesondere kann die Kontaktfläche eine breite Längsfläche sein. Durch Kontaktierung des Verbindungsstücks mit den Längsflächen kann die Kontaktfläche groß sein und der elektrische Kontaktwiderstand damit geringer. Insbesondere kann die Kontaktfläche größer sein als die Querschnittsfläche des Leiters.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weicht die Oberfläche der Kontaktfläche von einer glatten Flächenstruktur ab und weist eine abgeschrägte, gewölbte oder treppenförmige Oberfläche auf oder eine abschnittsweise Kombination dieser verschiedenen Beschaffenheiten. Gegenüber einer flachen Kontaktfläche des Leiters wird so die Kontaktfläche vergrößert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können das Verbindungsstück und/oder die Anschlusslaschen zumindest teilweise beschichtet sein. Insbesondere können die Elemente im Bereich die Kontaktfläche zwischen Verbindungsstück und Anschlusslasche beschichtet sein. Die Beschichtung ist vorzugsweise aus einem leitenden Material gebildet, vorzugsweise einem Metallwerkstoff, der sich vorzugsweise vom sonstigen Werkstoff des Verbindungsstücks und/ oder der Anschlusslasche unterscheidet. Ein mögliches Beschichtungsmaterial ist Zinn und/oder Nickel, alternativ können Aluminium, Kupfer oder andere Werkstoffe zum Einsatz kommen. Durch die Beschichtung wird eine Veränderung der Oberflächeneigenschaften erzielt, die die Verbindung zwischen Anschlusslasche und Verbindungsstück begünstigen kann.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn das Material der Beschichtung eine geringere Materialhärte aufweist, beispielsweise eine geringere Härte nach Rockwell, als der Hauptbestandteil der Anschlusslaschen und des Verbindungsstückes. Dadurch können sich die Oberflächen von Verbindungsstück und/ oder Anschlusslasche bei der Verpressung plastisch verformen, Unebenheiten werden ausgeglichen und es kann eine Verzahnung der Oberflächen erreicht werden. Insgesamt wird so eine großflächiger Kontaktierung begünstigt. Dadurch, dass das übrige Material der Anschlusslaschen und des Verbindungsstückes eine höhere Härte und damit geringere Verformbarkeit aufweist, können die Pressdrücke ohne größere plastische Verformungen übertragen werden und es entsteht eine nur lokale plastische Verformung im Bereich der Kontaktflächen, die für die Minimierung des elektrischen Widerstands vorteilhaft ist.
Nach einem Ausführungsbeispiel der gegenständlichen Lösung ist das Verbindungsstück und/ oder zumindest eine der Anschlusslaschen aus einem Metallwerkstoff geformt, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Ein Metallwerkstoff kann den Drücken der Pressung standhalten und bietet gleichzeitig eine hohe Leitfähigkeit.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zumindest eine der Anschlusslaschen aus einem elektrisch leitenden Flachteil, insbesondere einem Blech oder Band geformt. Wenn nachfolgend die Rede von Blech ist, ist damit stets ein oder mehrere elektrisch leitende Flachelement umfasst. Die Anschlusslasche kann ein einziges, gegebenenfalls umgeformtes Flachteil umfassen oder mehrere Flachteile. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die Kontaktfläche und/oder Spaltfläche der Anschlusslasche eine Längsfläche des Flachteils ist, insbesondere eine breite Längsfläche. Hierzu kann das Flachteil der Anschlusslasche nach Einführung in das Gehäuse gebogen werden, falls die Anschlusslaschen von gegenüberliegenden Seiten in das Gehäuse eingeführt werden. Es ist des Weiteren vorteilhaft, wenn die Anschlusslaschen in Kontakt mit der Gehäusewand stehen um bei eventuell auf sie wirkenden Kräften vom Gehäuse gestützt zu werden. Durch die Kontaktierung der großflächigen Längsflächen kann der Kontaktwiderstand gering gehalten werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsstück zumindest teilweise aus Flachteil geformt. Es kann ein einziges Flachteil, das gegebenenfalls zu einer komplexeren Form umgeformt ist, zum Einsatz kommen oder mehrere verbundene Flachteile. Beispielsweise kann das Verbindungsstück im Bereich zumindest einer Kontaktfläche einen großflächigen Bereich zur Kontaktierung der jeweiligen Anschlusslasche aufweisen. Die Bereiche der Kontaktflächen können über ein weiteres Flachteil elektrisch und/ oder mechanisch verbunden sein. Beispielsweise kann das Verbindungsstück drei zu einem H-Element zusammengesetzte Flachteile umfassen. Auch ist es möglich, Flachteile mit einem oder mehreren Elementen aus Vollmaterial zu kombinieren. Die Elemente des Verbindungsstücks können dabei bevorzugt aus einem Metallwerkstoff, insbesondere Kupfer oder einer Kupferlegierung oder Aluminium und einer Aluminiumlegierung bestehen. Durch die Verwendung von Flachteilen können die Menge an verwendetem leitfähigem Material und damit das Gewicht und die Kosten verringert werden. Gleichzeitig kann die Kontaktfläche groß und damit der elektrische Übergangswiderstand zwischen Anschlusslasche und Verbindungsstück klein gehalten werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Verbindungsstück ein Flachteil oder ein teilweise als Flachteil gebildetes Kontaktelement als erstes Element und ein zweites Stützelement umfassen. Das Stützelement kann dabei bevorzugt aus einem nicht leitenden Material bestehen, etwa aus Kunststoff, Gummi, Kunstharz, oder anderen Materialen. Das Stützelement kann auch ein leitendes Material umfassen. Das Stützelement kann in mechanischem Kontakt mit zumindest einer der Anschlusslaschen stehen. Es ist aber auch möglich, dass das Stützelement die Anschlusslaschen nicht berührt. Das Kontaktelement kann das Stützelement an zumindest drei Seiten umgreifen.
Das Kontaktelement steht in der geschlossen Position mit beiden Anschlusslaschen in mechanischem und elektrischem Kontakt. Es verbindet die beiden Anschlusslaschen elektrisch. Das Stützelement stellt die mechanische Verbindung zwischen Verbindungsstück und Anschlusslaschen im Bereich der Kontaktflächen sicher und nimmt zumindest teilweise die Kraft der Verpressung auf. Beispielsweise kann das Kontaktelement zwei Flachteile im Bereich der Kontaktflächen der Anschlusslaschen umfassen und einen Leiter, der die beiden Flachteile verbindet. Zwischen beiden den Flachteilen des Kontaktelements kann sich das Stützelement befinden. Auch kann das Kontaktelement aus einem einzigen Flachteil beispielsweise U-förmig oder topfförmig um das Stützelement herum geformt sein. Es ist des Weiteren möglich, dass das Stützelement mehrere, möglicherweise nicht miteinander verbundene Freiräume innerhalb eines aus mehreren Flachteilen geformten Kontaktelements ausfüllt, beispielsweise Freiräume eines H-förmigen Blechverbunds des Kontaktelements.
Sowohl das Kontaktelement als auch das Stützelement werden gemeinsam als ein zusammenhängendes Verbindungsstück zwischen den Anschlusslaschen verpresst. Die Verwendung eines Stützelements im Verbindungsstück ermöglicht die zumindest teilweise Aufnahme der vom beim Verpressen auf das Verbindungsstück wirkenden Drücke durch das Stützelement. Auf diese Weise kann weniger Metall als bei einem Verbindungsstück aus Vollmaterial verwendet werden, welches dank des Stützelements weniger bis keine mechanische Stützfunktion mehr erfüllt, und die Herstellung der Sicherungsvorrichtung wird günstiger.
Durch die Presspassung ist das Verbindungsstück vor dem Verpressen zwischen den Anschlusslaschen in Erstreckungsrichtung des Spaltes länger als nach dem Verpressen. Durch die Elastizität der Materialien des Verbindungselements, entweder des Vollmaterials, des Flachteil, des Materials des Stützelements und/oder eventueller anderer Komponenten des Verbindungsstücks, vergrößert sich das Verbindungsstück nach dem Herauslösen durch den Antrieb. In der offen Position passt das Verbindungsstück somit nicht in den Spalt zwischen den Anschlusslaschen.
Es wurde erkannt, dass diese elastische Ausdehnung des Materials dazu genutzt werden kann, eine irreversible, dauerhafte Trennung von Anschlusslaschen und Verbindungsstück zu erreichen.
Um diese Möglichkeit zu nutzen, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, dass auf der vom Antrieb abgewandten Seite, in die das Verbindungsstück beim Herauslösen aus dem Spalt durch den Antrieb bewegt wird, Isolatoren an mindestens einer Anschlusslasche angeordnet sind. Diese Isolatoren können Teil der Isolationsbeschichtung der Anschlusslasche sein und/ oder als Vorsprünge Teile des Gehäuses sein. Der jeweilige Isolator kann zumindest teilweise bündig mit der Spaltfläche der jeweiligen Anschlusslasche abschließen und/ oder die Spaltfläche zur Spaltmitte hin zumindest teilweise überragen. Der oder die Isolatoren stellen in Verbindung mit der Ausdehnung des Verbindungsstücks nach Herauslösen aus der geschlossen Position und Bewegen in die offen Position sicher, dass das Verbindungsstück nicht zurück in Kontakt mit beiden Anschlusslaschen kommen kann.
Vorzugsweise ist der Isolator aus einem elastischen nicht leitenden Material gefertigt, beispielsweise aus Silikon, Gummi, Kunststoff, oder einem oder mehreren anderen Materialien. Der Isolator kann einen rechteckigen, runden, oder anderen Querschnitt haben und/ oder zum Spalt hin abgeschrägt sein um den mechanischen Widerstand beim Vorbeiführen des Verbindungselements zu verringern. Auch ist es möglich, dass die Isolatoren Schnappelemente sind, die durch einen Klappmechanismus durch das Verbindungsstück ausgelenkt werden können und nach Passieren des Verbindungsstücks wieder in ihre ursprüngliche Position zurückschnappen um so ein Zurückrutschen des Verbindungsstückes zu verhindern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind Führungen vorgesehen, entlang derer sich das Verbindungsstück bewegen kann. Die Führungen können das Verbindungsstück durchdringen und/ oder am Gehäuse und/ oder an den Anschlusslaschen vorgesehen sein. Die Führung kann in Antriebsrichtung verlaufende Schienen, Rohre, Seile oder ähnliche Vorrichtungen umfassen und ist vorzugsweise aus einem nicht leitenden Material gefertigt. Die Führungselemente, insbesondere Schienen, können an der Gehäuseinnenwand angeordnet sein. Durch die Führung wird die Bewegungsfreiheit des Verbindungsstücks eingeschränkt, das sich somit im Wesentlichen entlang einer geraden Linie bewegen kann. Es kann so verhindert werden, dass sich das Verbindungsstück insbesondere in der offen Position an die Anschlusslaschen annähert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können mehrere Paare von Anschlusslaschen in das Gehäuse eingeführt werden und jeweils in Paaren durch ein jeweiliges Verbindungsstück zu einem jeweiligen Sicherungsleiter verbunden sein. Es kann ein Antrieb für alle Sicherungsleiter vorgesehen sein, der alle Sicherungsleiter im Wesentlichen gleichzeitig trennt. Es ist auch möglich, dass jeder Sicherungsleiter seinen eigenen Antrieb besitzt und die Verbindungsstücke jedes Sicherungsleiters unabhängig voneinander ausgelöst werden können. Auch ist es möglich, dass eine Untermenge der Sicherungsleiter zusammen von einem Antrieb und eine andere Untermenge separat von einem jeweiligen Antrieb betätigt werden.
Bei getrennten Antrieben kann es vorteilhaft sein, zusätzliche Gehäusewände vorzusehen, die das Gehäuse der Sicherungsvorrichtung in Kammern einteilen. Jede Kammer kann einen Antrieb, einen oder mehrere Sicherungsleiter sowie andere Elemente, unter anderem die Isolatoren, enthalten. Durch die Integration mehrerer Sicherungsleiter in eine Sicherungsvorrichtung kann eine mehrphasige, beispielsweise dreiphasige, Verbindung, mit einem Element gesichert werden und alle Phasen separat oder gleichzeitig getrennt werden. Auch können mehrere Energiespeicher und/ oder Generatoren, die gemeinsam Leistung ins Verteilnetz einspeisen gleichzeitig getrennt werden. Eine Trennung in Kammern ermöglicht die separate Trennung der einzelnen Sicherungsleiter und stellt darüber hinaus sicher, dass bei der Trennung entstehende Abfallprodukte wie Splitter, Staub, Ruß, nicht in den Bereich der anderen Sicherungsleiter gelangen und dort womöglich die Trennung behindern.
Durch die abrupte Bewegung des Verbindungsstücks auf engem Raum können kurzfristig hohe Drücke im Innern des Gehäuses entstehen, insbesondere im Freiraum, in den sich das Verbindungsstück hineinbewegt. Damit dieser Druck nicht die Bewegung des Verbindungsstücks behindert und/ oder sogar eine entgegengesetzte Bewegung auslöst, kann es vorteilhaft sein, das im Gehäuse befindliche Gas entweichen zu lassen. Zu diesem Zweck wird gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, Entlüftungsmittel im Bereich des Gehäuses, in den das Verbindungsstück vom Antrieb bewegt wird, anzuordnen. Diese können ein Ventil, ein Loch, ein vom Druck zu durchstoßendes Siegel, oder ähnliche Vorrichtungen sein. Durch die Entlüftungsvorrichtung kann das im Gehäuse befindliche Gas bei Kompression durch die Bewegung des Verbindungsstücks das Gehäuse verlassen. Dieses behindert so nicht den Trennprozess und es wird eine sichere Trennung gewährleistet.
Bei Antrieben auf Basis von Druck wie beispielsweise einem pyrotechnischen oder einem gasbetriebenen Antrieb ist es wichtig, dass sich der Druck zwischen dem Antrieb und dem Verbindungsstück innerhalb des Gehäuses aufbauen und dieser zumindest für kurze Zeit gehalten werden kann. Durch den Druck wird das Verbindungsstück aus der geschlossen Position herauspresst. Hierfür ist es entscheidend, dass der Teil des Gehäuses, in dem der Antrieb untergebracht ist, die Antriebskammer, luftdicht isoliert ist. Zu diesem Zweck sieht ein Ausführungsbeispiel vor, eine Isolation um den Sicherungsleiter umfassend Anschlusslaschen und Verbindungsstück anzuordnen, die den Zwischenraum zwischen Sicherungsleiter und Gehäusewand ausfüllt. Die Dichtung sollte dabei nicht die Bewegung des Verbindungsstücks bei Herauslösung aus dem Spalt behindern. Zusätzlichen können Dichtungen an Öffnungen des Gehäuses, insbesondere für die Anschlusslaschen und/ oder Fügenähte des Gehäuses vorgesehen sein. Die Dichtung kann dabei vorzugsweise aus einem elastischen nicht leitenden Material wie Silikon, Gummi, weichem Kunststoff oder ähnlichen Materialien, gebildet sein. So kann kein oder wenig Gas an dem Sicherungsleiter vorbei aus der Antriebskammer entweichen, außer durch die Herauslösung des Verbindungsstücks aus dem Spalt zwischen den Anschlusslaschen.
Zur Herstellung einer gegenständlichen Sicherungsvorrichtung wird zunächst ein Verbindungsstück hergestellt. Ein Verbindungsstück aus Vollmaterial kann durch Gießen, Schneiden, Stanzen, Schmieden oder ähnliche Verarbeitungsschritte hergestellt werden. Im Falle eines Verbindungsstücks aus Blechteilen kann jedes einzelne Blechelement beispielsweise durch Walzen hergestellt und anschließend beispielsweise durch Tiefziehen umgeformt werden. Das Stützelement kann beispielsweise gegossen, gespritzt, ausgeschnitten werden und danach mit dem Kontaktelement aus Blechelementen verbunden werden. Auch ist es möglich, das Stützelement in und/ oder um ein Kontaktelement zu gießen oder zu spritzen.
Vor der Kontaktierung mit den Anschlusslaschen können die Kontaktflächen von Verbindungsstück und/ oder Anschlusslaschen beschichtet werden. Dies kann beispielsweise mittels Galvanisieren, Verzinnen, Schmelztauchen oder anderer Verfahren geschehen. Auch kann eine existierende Beschichtung von den Anschlusslaschen entfernt werden und/ oder eine Beschichtung im Bereich der Isolation aufgebracht werden, die die elektrische Trennung von Verbindungsstück und Anschlusslaschen in der offen Position sicherstellt.
Anschließend werden die Anschlusslaschen und das Verbindungsstück mittels eines mechanischen Pressverfahrens unter hohen Drücken miteinander verpresst. Hierbei kann beispielsweise eine hydraulische, pneumatische, hydrostatische, motorbetriebene oder eine andere Presstechnik zum Einsatz kommen. Anschließend wird das Gehäuse mit Sicherungsleiter, Antrieb und gegebenenfalls anderen Elementen wie Isolatoren, Dichtungen, etc. bestückt. Auch ist es möglich, die Anschlusslaschen und das Verbindungsstück zunächst in das Gehäuse einzuführen und erst innerhalb des Gehäuses zu verpressen.
Zur Verwendung der Sicherungsvorrichtung befindet sich das Verbindungsstück der Sicherungsvorrichtung zunächst in der geschlossen Position. Strom kann durch den Sicherungsleiter fließen. Durch Betätigung des Antriebs wird nun eine Kraft auf das Verbindungsstück ausgeübt und löst dieses aus der geschlossen Position und bewegt es in die offen Position. Durch die elastische Ausdehnung des Verbindungsstücks verbleibt es in der offen Position und kann nicht zurück in die geschlossen Position gelangen. Die Isolatoren stellen die dauerhafte elektrische Trennung von Verbindungsstück mit zumindest einer Anschlusslasche sicher.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: ein Ausführungsbeispiel einer gegenständlichen Sicherungsvorrichtung mit Anschlusslaschen und Verbindungsstück aus Vollmaterial;
Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel einer gegenständlichen Sicherungsvorrichtung mit Anschlusslaschen und Verbindungsstück aus Blech;
Fig. 3: ein Ausführungsbeispiel einer gegenständlichen Sicherungsvorrichtung mit einem zylindrischen Aufbau mit konkaven Spaltflächen der Anschlusslaschen;
Fig. 4: ein Ausführungsbeispiel einer gegenständlichen Sicherungsvorrichtung mit einem zylindrischen Aufbau mit konvexen Spaltflächen der Anschlusslaschen;
Fig. 5: ein Ausführungsbeispiel einer gegenständlichen Sicherungsvorrichtung mit Kontaktierung der Längsflächen der Anschlusslaschen;
Fig. 6: ein Ausführungsbeispiel einer gegenständlichen Sicherungsvorrichtung mit Kontaktierung der Längsflächen der Anschlusslaschen;
Fig. 7: Ausführungsbeispiele der Befestigungsmittel zwischen Anschlusslasche und Gehäuse der gegenständlichen Sicherungsvorrichtung;
Fig. 8: Ausführungsbeispiele des Verbindungsstücks der gegenständlichen Sicherungsvorrichtung;
Fig. 9: Ausführungsbeispiele sich verjüngender Verbindungsstücke der gegenständlichen Sicherungsvorrichtung;
Fig. 10: Ausführungsbeispiele der Oberflächen von Verbindungsstück und Anschlusslaschen der gegenständlichen Sicherungsvorrichtung;
Fig. 11: Ausführungsbeispiel der gegenständlichen Sicherungsvorrichtung mit mehreren Sicherungsleitern;
Fig. 12: Ausführungsbeispiele der gegenständlichen Sicherungsvorrichtung mit Entlüftungsmitteln;
Fig. 13: Ausführungsbeispiele der Isolatoren der gegenständlichen Sicherungsvorrichtung.

Figur 1 zeigt eine Sicherheitsvorrichtung 1. Diese umfasst ein Gehäuse 10, eine erste Anschlusslasche 11 und eine zweite Anschlusslasche 12. Das Gehäuse 10 schützt die Sicherungsvorrichtung 1 vor äußeren Einflüssen. Das Gehäuse 10 kann weiterhin als Halterung der Anschlusslaschen 11 und 12, sowie weiterer Elemente der Sicherheitsvorrichtung 1 dienen.
Die beiden Anschlusslaschen 11, 12 sind verbunden durch ein Verbindungsstück 13. Das Verbindungsstück 13 ist zu diesem Zweck zwischen den beiden Anschlusslaschen 11, 12 im Spalt 26 angeordnet und steht an Kontaktflächen 21b und 22b in mechanischem und elektrischem Kontakt mit den Anschlusslaschen 11, 12. Die Anschlusslaschen 11,12 berühren Verbindungsstück 13 ihrerseits mit an den Kontaktflächen 21a, 22a. In der in Figur 1 gezeigten Konfiguration ist das Verbindungsstück 13 zwischen den Stirnflächen der Anschlusslaschen 11, 12 angeordnet.
Auf einer Seite des Verbindungsstücks 13 befindet sich ein Antrieb 17 im Gehäuse 10. Der Antrieb 17 kann in einer Aussparung des Gehäuses 10 angeordnet sein und/ oder an der Innenwand des Gehäuses 10 befestigt, beispielsweise geklebt, geschraubt, genietet, oder anderweitig befestigt sein.
Auf der Seite des Gehäuses 10, in der sich der Antrieb 17 befindet, ist ein Hohlraum vorgesehen, die Antriebskammer 23. Auf der Seite des Gehäuses 10, die vom Antrieb 17 abgewandt ist, ist ein zweiter Hohlraum 24 vorgesehen.
An der Seite des zweiten Hohlraums 24 des Gehäuses 10, also abgewandt vom Antrieb 17, sind an den Anschlusslaschen 11, 12 Isolatoren 16 (16a und 16b in Figur 1) vorgesehen. Die Isolatoren 16 können Teil einer auf den Anschlusslaschen 11, 12 aufgebrachten Isolation sein und/ oder Teil des Gehäuses 10 in Form von beispielsweise Vorsprüngen sein.
Figur 1b zeigt eine beispielhafte Betätigung der Sicherungsvorrichtung 1. Der Antrieb 17 bewegt das Verbindungsstück 13 aus seiner geschlossen Position im Spalt 26 zwischen den beiden Anschlusslaschen 11, 12 heraus und in die offen Position außerhalb der Anschlusslaschen 11, 12. Durch die elastische Ausdehnung des Verbindungsstückes 13 ist dieses nach der Bewegung aus der Presspassung zwischen den beiden Anschlusslaschen 11, 12 breiter als zuvor. Es verbleibt im Hohlraum 24.
Die Isolatoren 16a, 16b gewährleisten die Isolation des Verbindungsstückes 13 in der offen Position von zumindest einer der beiden Anschlusslaschen 11, 12.
Wie in Figur 1c zu erkennen, ist das Gehäuse 10 vorzugsweise eng um das Verbindungsstück 13 und/ oder mindestens eine der Anschlusslaschen 11, 12 angeordnet. Somit sind die Antriebskammer 23 und der Hohlraum 24 voneinander getrennt, vorzugsweise zumindest nahezu luftdicht, was insbesondere für pyrotechnische und gasbetriebene Antriebe 17 von Vorteil ist, da sich so ein Druck in der Antriebskammer 23 ausbilden kann, der zur Bewegung des Verbindungsstücks 13 führt.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbespiel ist des Weiteren zu erkennen, dass der Querschnitt des Verbindungsstücks 13 entlang der Bewegungsrichtung des Antriebs 17, Raumrichtung z, im Wesentlichen konstant ist. Somit kann das Verbindungsstück 13 bei Bewegung aus dem Spalt 26 entlang der Anschlusslaschen 11,12 gleiten.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Anschlusslaschen 11, 12 aus Blech. Die Anschlusslaschen sind in diesem Ausführungsbeispiel an gegenüberliegenden Seitens des Gehäuses 10 angeordnet und wurden zur Vergrößerung der Kontaktflächen 21a, 22a (folglich auch Kontaktflächen 21b, 22b) mit dem Verbindungsstück 13 nach unten gebogen. Die Anschlusslaschen 11, 12 liegen des Weiteren an der Gehäuseinnenwand an und werden von ihr gestützt.
Auch das Verbindungsstück 13 gemäß Figur 2 ist teilweise aus einem Blechelement 15 gebildet. Zudem ist das Blechelement 15 auf einem Stützelement 14 angeordnet. Das Blechelement (Kontaktelement) 15 erfüllt den Zweck, die beiden Anschlusslaschen 11, 12 elektrisch miteinander zu verbinden. Das Blech des Kontaktelementes 15 kann über das Stützelement 14 beispielsweise U-förmig oder topfförmig gestülpt sein und dieses an drei Seiten umgreifen.
Das Stützelement 14 kann, wie in Fig. 2 gezeigt, einen nach unten zum Antrieb weisenden Hohlraum aufweisen. Dieser kann Kräfte bei der Verpressung des Verbindungsstücks 13 aufnehmen und hierbei leicht nach innen gedrückt werden, sodass seine Breite in x-Richtung in der Presspassung verringert ist. Beim Herauslösen des Verbindungsstücks 13 aus dem Spalt 26 kann so eine weitere Aufspreizung des Verbindungsstücks 14 im Vergleich mit einem Verbindugnsstück 13 und/ oder Stützelement 14 erreicht werden. Auf diese Weise wird die Fixierung des Verbindungsstücks 13 nach Auslösung aus dem Spalt 26 im oberen Bereich 24 mit erhöhter Sicherheit erreicht.
Auch ist es möglich, dass das Kontaktelement 15 mehrere elektrisch leitende Flachelemente, wie z.B. Bleche oder Bänder umfasst, von denen jeweils eins oder mehrere jeweils an den Kontaktflächen 21b, 22b zu den beiden Anschlusslaschen 11, 12 und deren Kontaktflächen 21a, 22a angeordnet sind. Die Bleche an den Kontaktflächen 21b, 22b sind in diesem Fall noch von einem weiteren leitenden Element verbunden, das ein Blech, ein Vollmaterialbauteil und/oder ein Kabel oder ein anderes leitendes Element sein kann.
Das Stützelement 14 dient der Aufnahme von mechanischem Druck, der beim Verpressen des Verbindungsstücks 13 entsteht. Es befindet sich gemeinsam mit dem Kontaktelement 15 zwischen den Anschlusslaschen 11, 12 und kann diese zusätzlich zum Kontaktelement 15 berühren. Vorzugsweise berühren nur Teile des Kontaktelements 15 die Kontaktflächen 21a, 22a der Anschlusslaschen 11, 12 um die leitende Kontaktfläche möglichst zu maximieren. Durch die Kombination eines Stützelements 14 aus einem gegebenenfalls nicht leitenden oder auch leitenden Material mit einem leitenden Kontaktelement 15 aus mehreren Einzelteilen aus Blech und/ oder Vollmaterial werden gegenüber einem Verbindungsstück 13 aus Vollmaterial das Gewicht und die Kosten reduziert. Die mechanische und die elektrische Funktion des Verbindungsstücks 13 werden getrennt: Das Stützelement 14 übernimmt die mechanische Aufnahme von Druck und das Kontaktelement 15 stellt die elektrische Verbindung zwischen den Anschlusslaschen 11, 12 her.
In Figur 2b wird die offen Position des Verbindungsstück 13 und damit die elektrische Trennung der beiden Anschlusslaschen 11, 12 voneinander gezeigt. Auch in dieser Ausführung dehnt sich das Verbindungsstück 13 nach Verlassen des Spaltes 26 aus und kann nicht in den Spalt 26 zurückgleiten. Die Isolatoren 16a, 16b unterbrechen den elektrischen Kontakt zwischen mindestens einer Anschlusslasche 111, 12 und dem Verbindungsstück 13 dauerhaft. Die Blechelemente im Bereich der Kontaktflächen 21b, 22b können so dimensioniert sein, dass sie über die Isolatoren 16a, 16b rutschen können, ein nach unten überstehender Teil des Stützelements 14 jedoch im Spalt 26 verbleibt. Das Stützelement 14 kann insbesondere so dimensioniert werden, dass der nach unten über das Kontaktelement 15 herausragende Teil in der offen Position zumindest nahezu passgenau in den Spalt 26 passt und das Verbindungsstück 13 somit in der offen Position stabilisiert wird.
Figur 2c zeigt eine Draufsicht auf die Sicherungsvorrichtung 1. Auf beiden Seiten des Strangs aus Anschlusslaschen 11, 12 und Verbindungsstück 13 ist eine Dichtung 18 angeordnet. Sie dient dem Zweck, die zwei Hohlräumen 23 und 24 des Gehäuses 10 voneinander zu isolieren und es zu ermöglichen, einen Druck in der Antriebskammer 23 aufzubauen, ohne, dass eine relevante Menge Gas von Hohlraum 23 in Hohlraum 24 dringen und der Druck in Hohlraum 23 so verloren gehen kann. Insbesondere sind die beiden Hohlräume gasdicht voneinander getrennt.
Als ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 3 a-c ein im Wesentlichen zylinderförmiger Aufbau der Sicherungsvorrichtung 1 gezeigt. Wie in der Draufsicht in Fig. 3c zu erkennen, ist der Querschnitt des Verbindungsstücks 13 rund und es wird in der geschlossen Position von den Anschlusslaschen 11, 12 umschlossen. Die Anschlusslaschen 11, 12 sind zu diesem Zweck im Bereich der Kontaktflächen 21a, 22a verbreitert, insbesondere ist ihre Form im Wesentlichen die von halben Rohren. In dieser Bauform wird die Kontaktfläche vergrößert. Auch wird das Verbindungsstück 13 bei Bewegung durch den Antrieb 17 entlang eines Kanals bewegt, die Anschlusslaschen 11, 12 fungieren also als Führung.
In der Draufsicht in Fig. 3c ist weiterhin erkennbar, wie eine Dichtung 18 die zwei Hohlräume 23 und 24 voneinander isoliert.
Eine ähnliche Bauform wird in dem Ausführungsbeispiel aus Figur 4a, b offenbart. Anstatt dass die Anschlusslaschen 11, 12 das Verbindungsstück 13 umgreifen, hat das Verbindungsstück 13 hier Aussparungen im Bereich der Kontaktflächen 21b, 22b, in die entsprechende konvexe Ausformungen der Anschlusslaschen 11, 12 eingreifen.
Figur 5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem die beiden Anschlusslaschen 11 und 12 nicht von gegenüberliegenden Seiten mit aufeinander zuweisenden Stirnseiten in das Gehäuse 10 geführt sind sondern von derselben Seite aus kommend im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
In Fig. 5c ist zu erkennen, dass die Anschlusslachen 11 und 12 und das Verbindungsstück 13 im Wesentlichen ohne Zwischenraum an der Gehäuseinnenwand anliegen können, sodass die Bereiche 23 und 24 im Wesentlichen voneinander isoliert sind, insbesondere gasdicht isoliert sind. Dies hat einen ähnlichen Effekt wie die Isolation 18 in Fig. 2c beispielsweise.
Auch ist es möglich, dass die Anschlusslaschen 11, 12 von einander gegenüberliegenden Seiten im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, siehe Fig. 6a-c, oder dass eine erste Anschlusslasche im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Anschlusslasche ausgerichtet ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kontaktfläche 21a, 22a (folglich auch Kontaktflächen 21b, 22b) zwischen Verbindungsstück 13 und Anschlusslasche 11, 12 bei beiden Anschlusslaschen 11, 12 eine Längsfläche. Es kann sich dabei um eine schmale oder eine breite Längsfläche handeln. Durch die Kontaktierung von Anschlusslasche 11, 12 und Verbindungsstück an 13 einer Längsfläche kann die Kontaktfläche im Vergleich zu einer Kontaktierung an der Stirnfläche (siehe Fig. 1) erhöht werden.
Die Isolatoren 16a, 16b sind in Fig. 5 und 6 wieder an den Leitern an der vom Antrieb 17 abgewandten Seite angeordnet, in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 an den Stirnflächen der Anschlusslaschen 11,'12 und in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 6 an den schmalen Längsflächen der Anschlusslaschen 11, 12. Die Isolatoren 16 verhindern auch hier den elektrischen Kontakt zwischen Anschlusslaschen 11, 12 und dem Verbindungsstück 13 in der offen Position.
Zur Befestigung der Anschlusslaschen am Gehäuse 10 können Befestigungsmittel vorgesehen sein. Figur 7 a-c zeigt einige Ausführungsbeispiele solcher Befestigungsmittel.
Im Ausführungsbeispiel aus Fig. 7a sind an den Wänden des Gehäuses 10 Vorsprünge vorgesehen und an den Kanten der Aussparung, durch die die Anschlusslasche geführt wird, sind Befestigungsmittel 20a, 20b, hier Vorsprünge, vorgesehen, die die Anschlusslasche 11, 12 umfassen. Nach Innen ist ein verlängerter Vorsprung vorgesehen, der bis zur Kante der Kontaktfläche 21b, 22b der Anschlusslasche 11, 12 reicht und als Isolator 16 fungieren kann. Die Anschlusslasche 11, 12 hat Befestigungselemente 19a, 19b, hier Aussparungen. In diese Aussparungen können die Vorsprünge des Gehäuses 10 eingreifen und die Anschlusslasche 11, 12 so fixieren. Eine Fixierung der Anschlusslasche 11, 12 ist insbesondere bei der Herauslösung des Verbindungsstücks 13 aus dem Spalt 26 wichtig, da so eine Kraftübertragung zwischen Antrieb 17 und Verbindungsstück 13 gewährleistet werden kann. Würden sich die Anschlusslaschen 11, 12 und das Verbindungsstück 13 zusammen bewegen können, würde es nicht zur Herauslösung und damit zur elektrischen Trennung der Anschlusslaschen 11, 12 voneinander kommen.
Ähnlich zu Fig. 7a zeigt Fig. 7b Befestigungsmittel mit mehreren Aussparungen 19 pro Seite in der Anschlusslasche 11, 12, in die mehrere Vorsprünge 20 des Gehäuses 10 eingreifen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Isolator 16 auf dem Leiter 11 aufgebracht und nicht Teil des Gehäuses 10. Dadurch, dass die Befestigungsmittel (Vorsprünge) 20 jeweils an von der Gehäusewand abstehenden Vorsprüngen angebracht sind, können sie bei der Montage der Anschlusslasche 11, 12 nachgeben und das Einschieben der Anschlusslasche 11, 12 erleichtern.
Fig. 7c zeigt eine einfachere Ausführung in der die gesamte Gehäusewand in eine Aussparung 19 der Anschlusslasche greift.
In Fig. 7d ist ein Ausführungsbeispiel gegeben, in dem der Leiter Vorsprünge aufweist und in Aussparungen des Gehäuses 10 greift.
Alle Verbindungsstücke aus Fig. 1, und 3-6 können aus einem Vollmaterial gebildet sein oder aber aus einem Verbund aus einem Stützelement 14 und einem Kontaktelement 15. Dies wird in Fig. 8a-f illustriert.
Wie in Fig. 8a, b gezeigt kann das Verbindungsstück 13 aus Vollmaterial gebildet sein, beispielsweise einem Metallwerkstoff.
Auch ist es möglich, dass das Verbindungsstück 13 wie in Fig. 8c-g gezeigt aus einem Stützelement 14 und einem Kontaktelement 15 gebildet ist. Fig. 8c, d zeigen ein H-förmiges Kontaktelement 15 aus zwei Flachelementen oder Elementen aus Vollmaterial im Bereich der Kontaktflächen 21b, 22b und einem dritten Verbindungselement zwischen den Flachelementen. Das Verbindungselement kann ein Blech sein mit einer im Wesentlichen zur Raumrichtung z oder zur Raumrichtung y oder in einer anderen Raumrichtung parallelen Flächennormale oder ein Leiter aus Vollmaterial, beispielsweise ein Rundleiter oder ein Flachleiter, der sich entweder im Volumen zwischen den Kontaktflächen 21a, 22a (folglich auch Kontaktflächen 21b, 22b) befindet und/oder vom Stützelement eingeschlossen ist. Das Stützelement füllt die Zwischenräume zwischen den Flachelementen an den Kontaktflächen aus.
Fig. 8e, f zeigen ein zylinderförmiges Verbindungsstück aus Kontaktelement 15 und Stützelement 14 und Fig. 8g, h zeigen ein zylinderförmiges Verbindungsstück mit für die Anschlusslaschen 11, 12 vorgesehenen Mulden, das ebenfalls ein Stützelement 14 und ein Kontaktelement 15 umfasst. Stützelement 14 und Kontaktelement 15 können jeweils aus mehreren Elementen zusammengesetzt sein.
Das Stützelement 14 kann auch über die Teile des Kontaktelements 15 an den Kontaktflächen 21b, 22b hinausragen, siehe hierzu Fig. 8f und auch das Verbindungselement zur elektrischen Verbindung der Kontaktflächen 21b, 22b des Verbindungsstücks 13 kann beliebige Pfade außerhalb des von den Kontaktflächen 21a, 22a eingeschlossenen Volumens beschreiben.
Fig. 9 a-f zeigen weitere Ausführungsbeispiele der gegenständlichen Lösung, in denen das Verbindungsstück 13 in eine Richtung verjüngt ist. Insbesondere verjüngt sich das Verbindungsstück 13 in zur Bewegungsrichtung des Antriebs im Wesentlichen antiparallelen Richtung, hier negative Raumrichtung z, im Folgenden Verjüngungsrichtung. Die Anschlusslaschen 11, 12 sind im Wesentlichen so geformt, dass das Verbindungsstück 13 passgenau in den zwischen ihnen aufgespannten Spalt 26 passt.
In Fig. 9 a, b ist eine im Wesentlichen kegelförmige Bauform des Verbindungsstücks 13 gezeigt bei der der Querschnitt des Verbindungsstücks 13 im Wesentlichen stetig entlang der Verjüngungsrichtung abnimmt. Durch die Verjüngung ist schon nach kleinen Bewegungsdistanzen des Verbindungsstücks 13 eine Trennung von den Anschlusslaschen 11, 12 erreicht und es müssen keine Reibewiderstände zwischen Anschlusslaschen 11, 12 und Verbindungsstück 13 über weite Verschiebedistanzen überwunden werden. Insbesondere ist es möglich, den Hohlraum 24 und die Isolatoren 16 so zu dimensionieren, dass die Bewegungsfreiheit des Verbindungsstücks 13 in der offen Position eingeschränkt ist und dieses nicht in Richtung der Anschlusslaschen 11, 12 kippen kann.
Die Querschnittsfläche des Verbindungsstücks 13 muss nicht gleichmäßig pro Länge in Verjüngungsrichtung fallen. So zeigt Fig. 9c, d eine Bauform des Verbindungsstückes 13 der gegenständlichen Lösung in der der Querschnitt abschnittsweise zumindest nahezu konstant entlang der Verjüngungsrichtung ist und sich dann wieder zumindest nahezu sprunghaft verkleinert. Es ist vorteilhaft, wenn sich die Querschnittsfläche monoton verjüngt, also im Wesentlichen nicht mit der Verjüngungsrichtung ansteigt. Abschnitte mit im Wesentlichen konstanter Querschnittsfläche sind möglich.
Fig. 9e, f zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, in dem der Querschnitt des Verbindungsstücks 13 in Raumrichtung y im Wesentlichen halbkreisförmig ist. Das Verbindungsstück 13 kann als halber Zylinder, als Halbkugel, oder als eine ähnliche Form mit halbkreisförmigem Querschnitt gebildet sein. Wieder fällt der Querschnitt in Verjüngungsrichtung monoton, wenn auch nicht stetig. Durch die runde Querschnittsform wird sichergestellt, dass das Verbindungsstück auch bei Verdrehung um die Raumrichtung y nicht in Kontakt mit einer der beiden Anschlusslaschen gelangt.
Fig. 10a-d zeigen Ausführungsbeispiele der Oberflächen von Verbindungsstück 13 und/ oder Anschlusslaschen 11, 12. Da der elektrische Kontaktwiderstand zwischen Anschlusslaschen 11, 12 und Verbindungsstück 13 mit steigender Kontaktfläche sinkt, kann es vorteilhaft sein, die Kontaktflächen 21a, 22a (folglich auch Kontaktflächen 21b, 22b) nicht glatt zu halten, sondern gezielt zu strukturieren.
Dies kann beispielsweise wie in Fig. 10a gezeigt über eine im Wesentlichen gezackte Oberflächenstruktur geschehen. Die Zacken des Verbindungsstücks 13 und die der Anschlusslaschen 11, 12 greifen ineinander und die Kontaktfläche wird somit vergrößert. Die ineinander greifenden einzelnen Vorsprünge und Aussparungen (Zacken in Fig. 10 a) können auch abgerundet, beispielsweise wellenförmig ausgebildet sein wie in Fig. 10b gezeigt. Auch können Teile der Kontaktflächen 21a, 22a (folglich auch Kontaktflächen 21b, 22b) glatt und andere Teile strukturiert sein, siehe Fig. 10 c. Es ist vorteilhaft, wenn der Querschnitt entlang Raumrichtung z weiterhin entweder konstant ist oder sich in negativer z-Richtung monoton verjüngt.
In einer weiteren Ausführung zeigt Fig. 10d die zumindest teilweise Beschichtung von zumindest einer der Kontaktflächen 21a, 22a (folglich auch Kontaktflächen 21b, 22b) von Verbindungsstück 13 und/ oder Anschlusslaschen 11, 12. Insbesondere ist es für die Verbesserung des elektrischen Kontaktes zwischen Verbindungsstück 13 und Anschlusslaschen 11, 12 zweckdienlich, wenn die Beschichtung aus einem weicheren Material gebildet ist als die zumindest eine der Anschlusslaschen 11, 12 und/ oder das Verbindungsstück 13. So kann bei der Verpressung des Verbindungsstücks 13 und der Anschlusslaschen 11, 12 durch eine plastische Verformung der Beschichtung eine hohe Kontaktqualität und gegebenenfalls Verzahnung der Kontaktflächen 21b, 22b von Verbindungsstück 13 und Kontaktflächen 21a, 22a der Anschlusslaschen 11, 12 erreicht werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 11a, b eine gegenständliche Sicherungsvorrichtung 1 mit mehreren Sicherungsleitern, jeweils umfassend zwei Anschlusslaschen 11, 12 und ein Verbindungsstück 13. Die Sicherungsleiter können sich in einer gemeinsamen Kammer des Gehäuses befinden, siehe Isolationsleiter der Anschlusslaschenpaare 11b-12b und 11c-12c in Fig. 11b.
Hier kann es vorteilhaft sein, eine Dichtung 18 zwischen den Leitern anzuordnen. Alle oder eine Teilmenge der Sicherungsleiter können auch durch zusätzliche zwischen den Sicherungsleitern verlaufende Gehäusewände voneinander getrennt sein, siehe das abgetrennte Anschlusslaschenpaar 11a-12a in Fig. 11b.
Die Verbindungsstücke 13 der jeweiligen Sicherungsleiter können gemeinsam von einem einzelnen Antrieb 17 aus den jeweiligen Spalten 26 zwischen den jeweiligen Anschlusslaschen 11, 12 gelöst werden. Auch ist es möglich, dass die Verbindungsstücke 13 der Sicherungsleiter jeweils von einem anderen Antrieb 17 von den Anschlusslaschen 11, 12 gelöst werden. Es können auch Untermengen der Sicherungsleiter von jeweils einzelnen Antrieben 17 getrennt werden und/ oder Untermengen gemeinsam von einem gemeinsamen Antrieb 17 angetrieben werden.
Die Trennung des Gehäuses 10 in mehrere Kammern, in denen sich einzelne oder mehrere der Sicherungsleiter befinden, wie in Fig. 11c gezeigt, hat den Vorteil, dass ein Trennungsvorgang in einer ersten Kammer den Inhalt einer anderen Kammer nicht beeinflusst. So kann beispielsweise die Verteilung von Abfallprodukten, die bei der Trennung anfallen wie etwa Staub, Ruß, Splitter oder ähnliches von bereits getrennten Sicherungsleitern in den Bereich anderer, gegebenenfalls noch zu trennender Sicherungsleiter verhindert werden.
Da sich bei der abrupten Lösung des Verbindungsstücks von den Anschlusslaschen 11, 12 im Hohlraum 24 Gas stauen und ein Druck aufbauen kann, der die Bewegung des Verbindungsstücks 13 behindert, kann es vorteilhaft sein, Entlüftungsmittel 25 in diesem Bereich des Gehäuses 10 vorzusehen. Wie in Fig. 12a, b gezeigt ist beispielsweise ein Ventil, Loch, durch brechbares Siegel, oder eine ähnliche Vorrichtungen möglich, durch das Gas bei Auslösung der Sicherheitsvorrichtung 1 und Bewegung des Verbindungsstücks 13 in den Hohlraum 24 entweichen kann. Das Entlüftungsmittel kann an der oberen Wand des Gehäuses 10 angeordnet sein wie in Fig. 12 gezeigt, aber auch an Seitenflächen oder anderen Flächen.
Fig. 13a-d zeigen Ausführungsbeispiele der Isolatoren 16 der gegenständlichen Sicherungsvorrichtung 1. Der Isolator 16 wie in Fig. 13a gezeigt bündig mit der Kontaktfläche 21a, 22a der Anschlusslasche 11, 12 abschließen. Er kann die Kontaktfläche 21a, 22a auch zur Spaltmitte hin überragen wie in Fig. 13b gezeigt. In Fig. 13b sind verschiedene Bauformen von die Kontaktfläche 21a, 22a überragenden Isolatoren 16 gezeigt, oben ein Isolator mit einem konstanten Querschnitt und darunter zwei angespitzte Bauformen. Durch die Verjüngung des Isolators 16 kann eine erhöhte Biegsamkeit erreicht werden und einer der unteren beiden Isolatoren 16 aus Fig. 13b bietet beim Herauslösen des Verbindungsstücks 13 aus dem Spalt 26 weniger Widerstand als die obere Bauform, in der das Flächenträgheitsmoment des Isolators durch den unveränderten Querschnitt höher ist.
Fig. 13c zeigt den Ablauf der Verformung eines die Kontaktfläche 21a, 22a der Anschlusslasche 11, 12 überragenden Isolators bei Trennung des Verbindungsstücks 13 von den Anschlusslaschen 11, 12. Das Verbindungsstück 13 bewirkt eine Verbiegung des Isolators 16, während es sich aus dem Spalt 26 bewegt. Sobald es den Isolator 16 passiert hat, bewegt sich dieser von seiner Elastizität angetrieben zurück in die Ursprungsposition und verhindert ein Zurückgleiten des Verbindungsstücks 13 in den Spalt 26, zusammen mit der Ausdehnung des Verbindungsstücks 13. Wenn der Isolator 16 in den Spalt 26 hineinragt, ist ein Zurückrutschen des Verbindungsstücks 13 in den Spalt 26 auch ohne Ausdehnung desselben unmöglich.
Der Isolator 16 kann insbesondere in den Ausführungsbeispielen Fig. 13 b aus einem elastischen nicht leitenden Materialien wie Kunststoff, Gummi, Silikon gebildet sein. In Fig. 13a kann neben diesen Materialien auch ein Feststoff wie Glas, Keramik, beschichtetes Metall, oder ähnliches verwendet werden.
Fig. 13d offenbart ein mechanisches Schnappelement, dass wie der elastische Isolator 16 aus Fig. 13c bei Bewegung des Verbindungsstücks 13 von diesem verdrängt und geöffnet wird. Nachdem das Verbindungsstück 13 den Spalt 26 verlassen und den Isolator 16 hinter sich gelassen hat, schnappt dieser von seinem mechanischen Mechanismus angetrieben zurück in die Ausgangsposition und versperrt den Rückweg des Verbindungsstückes. 13 Das Schnappelement kann dabei aus elastischen nicht leitenden Materialien wie Kunststoff, Gummi, Silikon etc. gebildet sein, aber auch aus nicht leitenden Feststoffen wie Glas, Keramik, beschichtetem Metall, oder ähnlichem. Die Elastizität wird durch einen Federmechanismus erreicht.

Claims

Elektrische Sicherungsvorrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug umfassend;
- ein Gehäuse (10),

- eine erste in das Gehäuse (10) eingeführte Anschlusslasche (11),

- eine zweite in das Gehäuse (10) eingeführte Anschlusslasche (12), wobei die Anschlusslaschen (11,12) in dem Gehäuse durch einen Spalt (26) voneinander beabstandet sind, wobei sich der Spalt (26) zwischen zwei aufeinander zuweisenden Stirnflächen jeweils am Ende einer der beiden Anschlusslaschen (11,12) aufspannt, gekennzeichnet durch,

- ein die erste und die zweite Anschlusslasche (11,12) in dem Gehäuse in einer geschlossen Position elektrisch miteinander verbindendes Verbindungsstück (13),
wobei das Verbindungsstück (13) mit den beiden Anschlusslaschen (11,12) jeweils an einer Kontaktfläche (21b, 22b, 21a, 22a) in mechanischem Kontakt ist, wobei die Stirnflächen jeweils zumindest teilweise eine der Kontaktflächen (21b, 22b, 21a, 22a) bilden,

- einen in dem Gehäuse (10) angeordneten, das Verbindungsstück (13) aus der geschlossen Position in eine offen Position bewegenden Antrieb (17), wobei in der offen Position die beiden Anschlusslaschen (11,12) elektrisch voneinander isoliert sind,
wobei
das Verbindungsstück (13) in dem Spalt (26) zwischen den beiden Anschlusslaschen (11,12) angeordnet ist und in Presspassung zwischen der ersten und der zweiten Anschlusslasche (11,12) verpresst ist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb (17) ein pyrotechnisches Element ist, insbesondere eine Zündpille.
Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Spalt (26) entlang einer Raumrichtung einen konstanten Querschnitt hat oder dass der Spalt (26) einen sich entlang einer Raumrichtung verjüngenden Querschnitt hat, dass insbesondere entlang einer Raumrichtung die Querschnittsfläche des Spaltes (26) monoton fallend ist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Befestigungsmittel (20a, 20b) am Gehäuse (10) und/ oder an den Anschlusslaschen (11,12) vorgesehen sind um die Anschlusslaschen (11,12) zu fixieren.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine der Kontaktflächen (21b, 22b, 21a, 22a) zwischen einer der Anschlusslaschen (11,12) und dem Verbindungsstück (13) größer ist als eine Querschnittsfläche einer der Anschlusslaschen (11,12), insbesondere dass mindestens eine der Kontaktflächen (21b, 22b, 21a, 22a) eine in Längsrichtung der Anschlusslasche (11,12) verlaufende Oberfläche ist, insbesondere eine in Längsrichtung der Anschlusslasche (11,12) verlaufende breite Oberfläche ist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine der Anschlusslaschen (11,12) und/ oder das Verbindungsstück (13) zumindest im Bereich zumindest einer der Kontaktflächen (21b, 22b, 21a, 22a) metallisch beschichtet, insbesondere verzinnt, ist und/oder

dass die metallische Beschichtung aus einem weicheren Material geformt ist als der Rest der Anschlusslasche (11,12), insbesondere eine geringere Härte nach Rockwell aufweist, und folglich eine plastische Verformung, insbesondere eine Verzahnung, der beiden Kontaktflächen (21b, 22b, 21a, 22a) bei der Verpressung mindestens einer der Anschlusslaschen (11,12) mit dem Verbindungsstück (13) erfolgt.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine der Anschlusslaschen (11,12) und/ oder das Verbindungsstück (13) aus einem elektrisch leitenden Vollmaterial gebildet ist, insbesondere aus einem Metallwerkstoff, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und/oder dass zumindest eine der Anschlusslaschen (11,12) und/ oder das Verbindungsstück (13) zumindest teilweise als Flachelement, insbesondere Blech geformt ist, insbesondere als H-Element und/oder

dass das Verbindungsstück (13) ein erstes Leitelement (15) aus einem elektrisch leitenden Material und ein zweites Stützelement (14) aus einem zweiten Material umfasst, wobei das erste Leitelement (15) in der geschlossen Position mit den beiden Anschlusslaschen (11,12) in Kontakt steht und sowohl das erste (15) als auch das zweite Leitelement (14) gemeinsam zwischen den beiden Anschlusslaschen (11,12) in Presspassung angeordnet sind und/oder dass das Leitelement (15) ein Flachteil umfasst, das das Stützelement (14) U-förmig oder topfförmig umgreift oder dass das Leitelement (15) mehrere Flachteile umfasst, die im Bereich der Kontaktflächen (21b, 22b, 21a, 22a) auf dem Stützelement (14) angeordnet sind und ein weiteres elektrisch leitendes Element, das eine elektrische Verbindung zwischen den Flachteile herstellt oder dass das Leitelement (15) ein H-Element ist, bei dem die beiden Außenflächen die Kontaktflächen (21b, 22b, 21a, 22a) sind und die mittlere Strebe die Seitenflächen verbindet und die Zwischenräume gegebenenfalls durch das Stützelement (14) ausgefüllt sind.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungsstück (13) in der offen Position in Erstreckungsrichtung des Spalts (26) länger ist als die Breite des Spalts (26) in dieser Richtung.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Gehäuse (10) an mindestens einer der Anschlusslaschen (11,12) auf der dem Antrieb (17) abgewandten Seite zumindest ein Isolator (16a,16b) aus elektrisch nicht leitendem Material angeordnet ist, der bündig mit der Kontaktfläche (21b, 22b, 21a, 22a) abschließt und/ oder die Kontaktfläche (21b, 22b, 21a, 22a) zur Spaltmitte hin überragt und/oder dass der Isolator (16a, 16b) aus einem elastischen Material, insbesondere aus Kunststoff, gebildet sind und/ oder als Schnappelemente gebildet ist und/ oder dass der Isolator (16a, 16b) Teil einer Leiterisolation ist und/ oder dass der Isolator (16a, 16b) Teil des Gehäuses (10), insbesondere Vorsprünge an Innenwänden des Gehäuses (10) ist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Hohlraum des Gehäuses (10), in den das Verbindungsstück (13) durch den Antrieb (17) bewegt wird, das Verbindungsstück (17) zumindest in einer Raumrichtung umschließt und/oder

dass sich das Verbindungsstück (13) entlang einer Führung bewegt, insbesondere entlang von an der Gehäuseinnenwand angeordneter Schienen und/ oder entlang von das Verbindungsstück (13) durchdringende Schienen und/ oder entlang der Kontaktflächen (21b, 22b, 21a, 22a) der Anschlusslaschen (11,12).
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Paare von Anschlusslaschen (11,12) mit jeweils einem Verbindungsstück (13) in dem Gehäuse (10) angeordnet sind und zumindest eine Gruppe von Verbindungsstücken (13) von einem einzelnen Antrieb (17) aus einer jeweiligen geschlossen in eine jeweilige offen Position angetrieben sind und/ oder das jeweils ein Verbindungsstück (13) einzeln von jeweils einem Antrieb (17) aus einer jeweiligen geschlossen in eine jeweilige offen Position angetrieben ist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Gehäuse (10) Entlüftungsmittel vorgesehen sind, über die ein im Gehäuse (10) befindlichen Gases bei Auslösung des Antriebs (17) entweicht und/ oder Dichtungen zwischen Verbindungsstück (13) und/oder Anschlusslaschen (11,12) und der Gehäuseinnenwand vorgesehen sind.
Verfahren zur Herstellung einer Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anschlusslaschen (11,12) mit dem Verbindungsstück (13) mechanisch verpresst und anschließend zusammen mit dem Antrieb (17) in ein Gehäuse (10) verbaut werden und/ oder dass die Anschlusslaschen (11,12) und das Verbindungsstück (13) zunächst in das Gehäuse (10) eingeführt werden und danach mit dem Verbindungsstück (13) verpresst werden.
Verfahren zur Herstellung einer Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 13p, wobei das Anschlusslaschen (11,12) mit dem Verbindungsstück (13) mit einem hydraulischen, hydrostatischen, pneumatischen und/ oder motorbetriebenen Pressverfahren verpresst wird.
Verfahren zum Betrieb einer Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungsteil (13) aus der geschlossen in die offen Position durch den Antrieb (17) bewegt wird, so dass die elektrische Verbindung der Anschlusslaschen (11,12) miteinander unterbrochen wird.