EP4179557A1 - Elektrisches verbindungsschaltglied - Google Patents

Elektrisches verbindungsschaltglied

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Publication number
EP4179557A1
EP4179557A1 EP21742701.2A EP21742701A EP4179557A1 EP 4179557 A1 EP4179557 A1 EP 4179557A1 EP 21742701 A EP21742701 A EP 21742701A EP 4179557 A1 EP4179557 A1 EP 4179557A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact elements
switching element
contact
contact piece
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21742701.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Lell
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP4179557A1 publication Critical patent/EP4179557A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01H39/004—Closing switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/365—Bridging contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H79/00—Protective switches in which excess current causes the closing of contacts, e.g. for short-circuiting the apparatus to be protected

Definitions

  • the present invention relates to an electrical connecting switching element for the targeted short-circuiting of a circuit with energies of up to 100 kJ, which requires less installation space than previous connecting switching elements or relays, is significantly smaller, lighter and cheaper to produce, requires less activatable material when it is actively triggered, and yet switches safely, quickly and without contact chatter.
  • the switching principle can be used well for circuits with an operating voltage of up to 10 kV.
  • the time between the activation of the electrical connecting switching element and the short-circuiting of the circuit can be reduced to up to 40 psec and is therefore two orders of magnitude faster than switching with a relay, for example.
  • Electrical connection switching elements for closing circuits are used, for example, to take electrical energy from a motor vehicle subsystem after a motor vehicle accident.
  • inverters in electric vehicles still store capacitive energy even after they have been switched off, which must be removed from the system as quickly as possible after an accident and after the vehicle battery has been disconnected, i.e. converted into heat, for example, to prevent a fire or explosion to prevent.
  • electrical interrupting switching elements with a so-called center electrode can be used, as described in DE 102016 124 176 A1.
  • connection contacts can be formed by two conductor elements arranged one behind the other in the direction of movement of the contact piece, which are then bridged by the contact piece, similar to that in DE 10 2014 110 825 A1 described, so-called balance switch, only with reversed effect.
  • DE 10 2010 010 669 A1 shows an electrical connection switching element in which the contact piece is connected to only one of the two electrical connection contacts before switching. After switching, the contact piece is seated in a receiving device provided for this, as a result of which a connection is established between the two electrical connection contacts via the electrically conductive contact piece.
  • the contact spring design according to Fig. 6A and 6B has the disadvantage of only limited current-carrying capacity, and the contact is only touching and not welding, i.e. not stable over the long term.
  • the prior art designs according to Fig. 4 and Fig. 5 have the disadvantage that for the connection of the two terminal contacts, the contact piece must be subjected to a relatively large force in order to ensure reliable contacting or welding of both contacts after the piston movement. Furthermore, these assemblies require a relatively large amount of space and are very heavy.
  • the electrical connection switching element according to the invention has two electrically conductive contact elements and an electrically conductive contact piece for connecting the contact elements.
  • the contact piece or plunger is movable along a path of movement, whereby the connection switching element can be changed over from an electrically disconnected state to an electrically connected state.
  • the contact piece is not electrically connected to any of the contact elements in the disconnected state and is electrically connected to both contact elements in the connected state.
  • the contact elements are designed in such a way that, in the connected state, the contact elements encompass the contact piece from opposite sides. In this way, the two contact elements can be arranged together in a compact design, so that the space requirement of the connecting switching element according to the invention is less than in the case of connecting switching elements of the prior art.
  • the contact elements are arranged on opposite sides of the axis of the movement path of the contact piece. In this way, the contact piece can move in between the contact elements and connects them electrically at the same time. As a result, the connection switching element according to the invention can be switched at high speed.
  • the contact elements are preferably arranged parallel to one another in a plane, the plane being arranged at an angle or perpendicular to the movement path of the contact piece.
  • a substantially vertical arrangement is preferred according to the invention, since this is easier to implement in terms of structural engineering.
  • the contact elements are geometric are identical. It is preferred that the contact elements are designed in such a way that they can be transferred into one another when they are rotated through 180° along an imaginary central axis.
  • the central axis here preferably corresponds to the axis of the movement path of the contact piece.
  • the contact elements can each be designed in the shape of a partial circle, as a result of which they can excellently grip a round or cylindrical contact piece. However, the contact elements can also be designed in the manner of clamps or in a sliding manner. The last-mentioned forms can also enclose a round or cylindrical contact piece.
  • the contact piece it is also conceivable for the contact piece to have a base area other than a circle, for example a square, rectangle, pentagon or hexagon.
  • the contact piece can also be designed conically, wedge-shaped or plate-like.
  • the two contact elements are mirror-symmetrical to one another. The two contact elements thus together form a receiving structure for the contact piece. It is preferred that this receiving structure expands when the contact piece is received in such a way that after the contact piece has been decelerated or retracted, there is a stable, constant contact pressure on the contact elements, which can become so high that the contact elements touch the contact piece at the contact surfaces even intimately welded together.
  • the contact piece can be scratched or even deformed to ensure good electrical contact. Depending on the material used for the contact elements, the current can be reduced via the two electrical connection contacts of the connecting switching element according to the invention.
  • the electrical connection contacts are connected to the contact elements. Connection contact and contact element preferably form a unit and are preferably designed in one piece.
  • the contact elements are preferably made of copper or stainless steel, the contact piece can also be a metallized non-conductor or a non-conductor coated with a more or less electrically conductive layer, for example an electrically conductively coated ceramic or an electrically conductively coated plastic.
  • a slotted cone tube made of electrically highly conductive material is used instead of a solid contact piece electrically connected to each other.
  • the previous gap between the contact elements and the first housing can approach zero here; the elastic/plastic element required here is the slotted cone tube. If a potential separation between the bulb or ignition and contact elements is desired, the bulb can be made entirely of plastic.
  • the contact piece touches both contact elements essentially at the same time during the transition from the disconnected state to the connected state. In this way, a simple construction and rapid switching of the connection switching element can be ensured. It is preferred that the contact piece touches the two contact elements with a maximum time offset of less than 0.2 ms.
  • the connection switching element according to the invention can have a holding device.
  • This holding device is preferably designed as a housing for the contact elements.
  • the contact elements are preferably fastened to the holding device via the connection contacts.
  • the holding device preferably has a boundary on the inside, within which the contact elements are arranged.
  • the holding device preferably surrounds the electrical contact elements in such a way that their position relative to one another is essentially secured both in the connected and in the disconnected state of the connecting switching element. This means that the contact elements can only move to a small extent when the contact piece is received between them.
  • the delimitation of the holding device there is a gap between the delimitation of the holding device and the contact elements, which allows the above-mentioned receiving structure to expand somewhat up to a maximum of the delimitation by the holding structure when receiving the contact piece. In this way, overstretching of the contact elements is not possible and reliable contact with the contact piece is guaranteed.
  • the contact piece is moved along its movement path with the aid of a drive that can be activated.
  • the activatable drive can be an igniter, a gas generator or a detonator, as are known in the art are known.
  • the activatable drive is preferably controllable and is triggered, for example, when a circuit is to be short-circuited in a targeted manner.
  • the activatable drive can move a piston guided by a housing, with the aid of which the contact piece is moved along its movement path.
  • the activatable drive is preferably located within the housing.
  • the piston can be designed in one piece or also in several pieces. If the piston has a multi-piece design, it is preferable for it to be designed telescopically and to be able to be extended out of the housing along the direction of movement of the contact piece.
  • the advantages of a telescopic design of the piston for driving the contact piece are: (1) faster short-circuiting or connecting the both connection contacts, because with a two-piece telescope, for example, as shown below in FIGS.
  • each telescope segment only has to cover half the distance compared to a one-piece piston, and each telescope segment extends at the same time; (2) with a fixed distance for the contact piece, which results, for example, from the high voltage to be switched, the assembly can be built correspondingly shorter.
  • the piston can be shortened by the length of one telescopic segment and thus placed at a greater distance from the contact elements.
  • telescopic pistons with more than two telescopic segments can also be used.
  • FIG. 1 shows in the middle the section of an assembled electrical connection switching element according to the invention in the electrically unconnected state, a view according to section BB being shown at the top and a view according to section AA at the bottom.
  • 2A shows a schematic side view of an electrical connecting switching element according to the invention in the electrically unconnected state at the bottom, with a view along section BB being shown at the top.
  • FIG. 2B shows a schematic side view of a connection switching element according to FIG. 2A in the electrically connected state.
  • the contact piece was pressed between the two contact elements.
  • Fig. 3A shows a schematic side view of a further electrical connection switching element according to the invention in the electrically unconnected state at the bottom, with a view according to section B-B being shown at the top.
  • FIG. 3B shows a schematic side view of a connection switching element according to FIG. 3A in the electrically connected state. Compared to the view in FIG. 2B, the contact piece is not pressed between the contact elements here, but is shot in because the piston is held back here.
  • FIG. 4A shows a schematic lateral view of an electrical connecting switching element not according to the invention in the electrically unconnected state, in which two contact elements arranged parallel to one another are contacted by a contact piece one after the other.
  • the switching principle shown here is state of the art.
  • FIG. 4B shows a schematic side view of a connection switching element according to FIG. 4A in the electrically connected state.
  • FIG. 5A shows a schematic lateral view of an electrical connecting switching element not according to the invention in the electrically non-connected state, in which two contact elements arranged parallel to one another are separated in time from a temporarily free-flying contact piece be contacted.
  • the switching principle shown here is state of the art.
  • FIG. 5B shows a schematic side view of a connection switching element according to FIG. 5A in the electrically connected state.
  • FIG. 6A shows a schematic side view of an electrical connecting switching element not according to the invention in the electrically non-connected state, in which two contact elements arranged in a relay-like manner are connected to one another by the movement of the contact piece.
  • the electromagnet is replaced by a pyrotechnic power element.
  • FIG. 6B shows a schematic side view of a connection switching element according to FIG. 6A in the electrically connected state.
  • FIG. 7A shows a plan view along the imaginary central axis of two circular electrical contact elements with electrical
  • FIG. 7B shows a plan view along the imaginary central axis of two clip-like electrical contact elements with electrical connection contacts.
  • 7C shows a plan view along the imaginary central axis of two sliding electrical contact elements with electrical connection contacts.
  • 8A shows a plan view along the imaginary central axis of two circular electrical contact elements with electrical
  • connection contacts compared to FIG. 7A, however, the connection contacts are bent at an angle here.
  • Fig. 8B shows a top view of the two contact elements according to Fig. 7A and 7B rotated by 90 ° so that the connection bores of the two sees contact elements.
  • FIG. 8C again shows a top view of the two contact elements according to FIGS. 7A and 7B rotated by 90° so that the connection bores of the two contact elements can be seen.
  • the two connection bores of the contact elements are shifted from the center line of the contact elements in order to be able to position the entire assembly differently again.
  • Fig. 9A shows a schematic side view at the bottom of an electrical connection switching element according to the invention in the electrically unconnected state, with a view according to section B-B being shown at the top, the piston pushing the contact element being of telescopic design.
  • FIG. 9B shows a schematic side view of a connection switching element according to FIG. 9A in the electrically connected state.
  • the contact piece was pressed between the two contact elements.
  • FIG. 10 shows a schematic side view of an electrical connection switching element according to the invention in the electrically unconnected state at the bottom, with a view according to section B-B being shown at the top, the contact elements being designed mirror-symmetrical to one another for receiving a wedge-shaped or plate-like contact piece
  • 11A shows a schematic side view at the bottom of an electrical connection switching element according to the invention in the electrically unconnected state, with a view according to section B-B being shown at the top, with the slotted cone tube inserted and here not in contact with the contact elements.
  • Fig. 11B shows a schematic side view of a connection switching member as shown in Fig. 11A in the electrically connected state.
  • the slotted cone tube was expanded by the retracting piston and pressed between the two contact elements.
  • connection switching element 1 shows in the middle the section of an assembled electrical connection switching element 1 according to the invention in the electrically unconnected state.
  • the connection switching element 1 has a first housing 6, which also serves as a holding device for the electrical contact elements 2a and 2b, and a second housing 10.
  • the first housing 6 preferably accommodates the electrical contact elements 2a and 2b, which are preferably connected to the electrical connection contacts 8a and 8b connected thereto.
  • the electrical contact elements 2a and 2b and the connection contacts 8a and 8b are preferably formed in one piece.
  • the connection contacts 8a and 8b are held by the first housing 6 and in this way indirectly hold the electrical contact elements 2a and 2b in the first housing 6 in the desired arrangement or position.
  • connection contacts 8a and 8b preferably have bores 9, to which the entire connection switching element 1 can be screwed or fastened. This allows the entire assembly to be screwed to so-called busbars.
  • the bores 9 of the electrical connection contacts 8a and 8b can be offset as required by the desired installation position of the connecting switching element 1 between or on the busbars to be short-circuited.
  • FIG. 1 which represents a section BB through the connecting switching element 1
  • the contact elements 2a and 2b are designed in a circular or part-circular manner about an imaginary central axis 5.
  • the contact elements 2a and 2b are designed in such a way that they do not touch one another and can accommodate a contact piece 3 in their center which is electrically conductive and electrically connect the contact elements 2a and 2b to one another when the connecting switching element 1 is in the connected state. In this way, a current can flow from the electrical connection contact 8a to the electrical connection contact 8b, or vice versa.
  • the electrical contact elements 2a and 2b touch the preferably cylindrical contact piece 3 from two opposite sides 4a and 4b (reference numerals not shown in Fig. 1, however in Figures 2B and 3B).
  • the first housing 6 preferably has fastening bores 17 which can be used to attach an upper cover 19 with the screws 21 or to be able to firmly connect the first housing (holding device for the electrical contact elements) 6 to the second housing 10 .
  • the second housing 10 preferably has the contact piece 3 in the non-connected state of the connecting switching element 1 , which contact piece is preferably connected to the piston 11 .
  • the contact piece 3 can have a bore on the side facing away from the first housing 6, in which a nipple of the piston 11 can find space, ie the contact piece 3 can be plugged onto the piston 11 via this nipple.
  • the connecting switching element 1 according to the invention preferably has an activatable drive 7, which is shown in FIG. 1 in the non-triggered form.
  • the activatable drive 7 is preferably located on the side of the piston 11 that is opposite the contact piece 3 . In this way, when the activatable drive 7 is triggered, the contact piece 3 can be moved along an axis 5 and preferably comes to a standstill between the electrical contact elements 2a and 2b. So-called emergency stop elements 16 (reference symbols shown in FIGS. 2B and 3B) or the upper cover 19 are preferably used for the latter.
  • the upper cover 19 can also have a sensor screw 22, which can be used to determine whether the connecting switching element 1 is electrically connected or electrically disconnected condition.
  • a sealing film 26 can be provided between the upper cover 19 and the first housing 6 to seal the interior of the connecting switching element 1 .
  • the piston 11 is guided inside by the second housing 10 after the triggering of the activatable drive 7 . Furthermore, the piston 11 preferably has, on the side facing away from the contact piece 3, a preferably cylindrical cavity which is open on one side and in which the activatable drive 7 is arranged. A piston seal 12 arranged on the piston 11 between its outside and the inside of the second housing 10 can seal the interior of the connecting switching element 1 . A cable inlet 25 for electrical cables or pyrotechnic transmission lines (TLX, Shocktube, etc.) can be provided on the underside, via which the activatable drive 7 can be activated. As shown in FIG.
  • a cast part can also be provided, with which the interior of the second housing 10 is closed on the underside in connection with a closure and carrier 23 of the activatable drive.
  • a bottom cover 20 At the bottom of the second Housing 10 is preferably a bottom cover 20, which may have a cable opening in its center.
  • the section AA through the lower cover 20 is shown in the figure at the bottom of FIG.
  • the lower cover 20 can have one or more fastening holes 17 . This can be used to screw the lower cover 20 to the second housing 10 using cover screws 21 .
  • a sealing foil 26 can be provided between the lower cover 20 and the second housing 10 .
  • Housing 10 may be integral with housing 6. In other embodiments, all parts 20, 10, 6 and 19 can be injection molded in one piece, with or without inserts sensor 22, closure 23 including piston 11, drive 7 and contact piece 3.
  • the second housing 10 and the first housing 6 are usually made made of an electrically non-conductive plastic; if electrically conductive materials are used here, the contact elements must be stripped on all sides. When the contact piece 3 is retracted, the insulation of the contact elements 2a and 2b would be scraped off, torn open or torn off at the contact points in order to electrically connect the two contact elements 2a and 2b to one another again.
  • the contact piece 3 can be made of metal or of a non-conductor coated with electrically conductive material. For example made of ceramic or plastic.
  • FIG. 2A and 3A below show schematic side views of an electrical connecting switching element according to the invention in the electrically unconnected state, a view according to section BB being shown above in each case. 2B and FIG. 3B each show a schematic side view of a connecting switching element according to FIG. 2A or FIG. 3A in the electrically connected state.
  • the activatable drive 7 is triggered, then the piston 11 is driven by the gas pressure generated inside the second housing 10 .
  • the piston seal 12 is intended to ensure efficient driving of the piston 11 by preventing gas losses.
  • the piston seal 12 can also be designed to be self-locking, ie when pressure is applied, the piston 11 arches up at the rear edge in such a way that a seal between the piston 11 and the second housing 10 can also occur here. Under certain circumstances, the piston seal 12 can be dispensed with entirely.
  • the piston 11 generates the drive 7 that can be activated Gas pressure is converted into force, which accelerates the contact piece 3 and, after the first contact with the contact elements 2a and 2b, is forced between them with force (Fig. 2A, the contact piece 3 always remains connected to the piston 11) or shot in (Fig. 3A, the Contact piece 3 detaches from piston 11) before it moves into contact elements 2A and 2B.
  • the piston 11 can be made of metal or an electrically insulating material.
  • the ignition circuit and the second housing 10 can be electrically isolated from the main circuit via the electrical connection contacts 8a and 8b. If the piston 11 is made of an electrically insulating material, an insulation adapter 18, as shown in FIGS. 3A and 3B, can be dispensed with if the ignition circuit is to be separated from the main circuit. In FIGS. 2B and 3B the activatable drive 13 is in its triggered form.
  • FIGS. 2B and 3B one can see in the upper illustrations with section BB how the contact piece 3 is surrounded by the contact elements 2a and 2b bent in the shape of a part circle from two opposite sides 4a and 4b.
  • the incident contact piece 3 is received by the receiving structure formed from the contact elements 2a and 2b, so that good electrical contact is established between this receiving structure and the contact piece 3.
  • all three components are welded together at the contact points.
  • the contact elements 2a and 2b are not in direct contact with the boundary 15 of the holding device, they can move in the direction of the boundary 15 when the contact piece 3 is retracted, or the receiving structure formed by it can expand without the material being plastically deformed that after the deceleration or retraction of the contact piece 3 there is a stable and constant contact pressure.
  • the contact piece 3 can be attached or even deformed in order to ensure good electrical contact.
  • the current flowing through them can be greatly reduced between the contact elements 2a and 2b, and the electrical resistance present here can also convert a large amount of energy into heat in the assembly. Copper and stainless steel are therefore preferred as materials for the contact elements 2a and 2b.
  • the holding device 6 for the electrical contact elements 2a and 2b (first housing) secures the position of the contact elements 2a and 2b in relation to one another and in relation to the incident contact piece 3. At the same time prevents the holding device 6 with the limitation 15 that the receiving structure formed by the contact elements 2a and 2b is stretched too far when retracting the contact piece 3 and thus prevents the receiving structure from being plastically deformed.
  • the contact piece 3 is only moved in or pressed in between the contact elements 2a and 2b, since it does not detach from the piston 11, because this is preferably in the second housing 10 so can be moved far that the contact piece can be fully pressed between the two contact elements 2a and 2b.
  • FIGS. 3A and 3B an embodiment is shown in FIGS. 3A and 3B, in which the second housing 10 has so-called stop elements 14 for the piston 11, so that the piston 11 stops at the end of its movement.
  • the contact piece 3 is shot in between the two contact elements 2a and 2b, preferably by a short distance of free flight.
  • FIG. 4A and 4B, as well as Fig. 5A and 5B each show an embodiment according to the prior art, in which by triggering the activatable drive 7, a piston 11 within a housing 10 a contact piece 3 between two recesses of two parallel contact elements 2a and 2b is moved, thereby enabling a current flow I via the electrical connection contacts 8a and 8b.
  • the disadvantage of this embodiment is that the contact elements 2a and 2b are relatively far apart from one another and therefore cannot be arranged in such a space-saving manner as in the embodiments according to the invention.
  • the contacting of the contact elements 2a and 2b does not take place at the same time, but rather one after the other, so that the bridging of the electrical connection contacts 8a and 8b cannot take place as quickly as it is with the connecting switching element 1 according to the invention.
  • the contact piece 3 Even in versions in which the contact piece 3 is already seated in the contact element 8b or is electrically connected to it (not shown), the contact piece 3 still moves in the direction of the contact element 8b after the activation of the connecting switching element, with contact element 8b in particular then having to be ensured that the contact piece 3 after moving into the contact element 8b with the contact element 8a securely connects or contacts it securely.
  • the contact piece 3 must therefore be able to slide unhindered through the contact element 8b before it makes contact with the contact element 8a.
  • FIGS. 4A and 4B show an embodiment in which the contact piece 3 is still seated on the piston 11 when it is fully inserted between the contact elements 2a and 2b, ie the contact piece 3 is not free-floating but guided by the piston 11 pressed into the contact elements 2a and 2b.
  • Figs. 5A and 5B show an embodiment in which the housing 10 has stop elements 14 for the piston 11, so that the contact piece 3 cannot be guided by the piston 3 to the contact elements 2a and 2b, but by a by the activatable drive 7 acted upon pulse moves in free flight to the contact elements 2a and 2b and is thus shot into them.
  • the contact elements 8a and 8b are successively contacted by the contact piece 3 or are welded to the contact piece 3 shortly before it stops.
  • 6A and 6B show an embodiment in which there are two contact elements 2a and 2b designed as contact springs arranged in parallel, whereby the triggering of the activatable drive 7 causes the piston 11 to press the contact piece 3 onto the contact spring 2b, which then moves up to is pressed towards the contact spring 2a, so that the contact springs 2a and 2b are connected to one another, as a result of which a current I can flow from the electrical connection contact 8a to the electrical connection contact 8b.
  • this embodiment also has the disadvantage of requiring more space.
  • FIG. 7A to 7C show different forms of a pair of contact elements 2a and 2b which connect to the electrical connection contacts or are formed in one piece with these.
  • Fig. 7A shows an embodiment in which the Contact elements 2a and 2b are formed part-circular. Here the contact or the later welding to the contact piece 3 is circular to flat.
  • Fig. 7B shows an alternative embodiment of a pair of contact elements 2a and 2b, which are formed like a clamp. If a cylindrical contact piece 3 is used, contact is made with the driven contact piece 3 only four times linearly.
  • FIG. 7C shows a further alternative embodiment of a pair of contact elements 2a and 2b which are designed to be rubbing. If a cylindrical contact piece 3 is used, contact is made with the driven contact piece 3 only twice in a linear manner.
  • the contact piece 3 can also be polygonal or multifaceted on the outside instead of cylindrical, in order, for example, to facilitate welding to the contact elements due to the higher pressures then occurring at the edges of the contact piece 3 when it is inserted into the contact elements 2a and 2b 2a and 2b to be able to reach.
  • FIG. 8A shows a plan view along the imaginary central axis 5 of two electrical contact elements 2a and 2b of circular design with electrical connection contacts 8a and 8b.
  • the connection contacts 8a and 8b are bent at an angle here in order to be able to change the position of the connecting switching element in relation to the screwing points accordingly.
  • FIG. 8B shows the top view of the two contact elements 2a and 2b according to FIG. 7 rotated by 90°, so that the connection bores 9 of the two contact elements 2a and 2b can now be seen as an example.
  • FIG. 8C again shows the top view of the two contact elements 2a and 2b according to FIG.
  • connection bores 9 of the two contact elements 2a and 2b can be seen;
  • the two connection bores 9 of the contact elements 2a and 2b are shifted from the center line of the contact elements 2a and 2b in order to be able to position the entire connecting switching element again differently.
  • FIG. 9A shows a schematic side view of an electrical connecting switching element 1 according to the invention in the electrically non-connected state at the bottom, with a view according to section BB being shown at the top.
  • FIG. 9B shows a schematic side view of a connection switching element 1 according to FIG. 9A in the electrically connected state.
  • the linkage link 1 shown in Figures 9A and 9B is substantially identical to the linkage link 1 shown in Figures 2A and 2B except for the piston 11 which is telescopically constructed in Figures 9A and 9B.
  • FIG. 10 shows a schematic side view of an electrical connecting switching element 1 according to the invention in the electrically unconnected state at the bottom, with a view according to section B-B being shown at the top.
  • the contact elements 2a and 2b in FIG. 10 are formed with mirror symmetry.
  • the same reference numerals as in Figures 1, 2A and 2B can be used to refer to each other.
  • the housing 6 can - as shown in Fig. 10 - have the same shape as in Fig. 2A, with the same inner limits 15 for the holding device. As shown in FIG.
  • the contact elements 2a and 2b can have two surfaces which are mirror-symmetrical to one another and which can be parallel or inclined to one another. If the surfaces are parallel to one another, a plate-like contact piece 3, for example, can be accommodated between them (not shown in FIG. 10). If the surfaces are inclined to one another, the contact piece 3 is preferably wedge-shaped (as shown at the bottom of FIG. 10). With a corresponding shape of the contact elements 2a and 2b (a wedge-shaped cylinder with a slot-like interruption at the side), the contact piece 3 can also be conical.
  • FIGS. 11A and 11B below show a schematic side view of an electrical connecting switching element 1 according to the invention in the electrically unconnected state, a view according to section BB being shown above in each case.
  • a slotted conical tube 27 is used instead of a solid contact piece 3, which widens when the piston 11 retracts (FIG. 11B), thereby adhering to the two now firmly applied to the first housing 6 contact elements 2a and 2b and thereby electrically connects them to each other.
  • the previous gap between the contact elements 2a and 2b and the first housing 6 can approach zero here, which is required
  • the elastic/plastic element here is the slotted conical tube 27. If a potential separation between the piston 11 or ignition and contact elements 2a and 2b is desired, the piston 11 can be made entirely of plastic here.

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Abstract

Elektrisches Verbindungsschaltglied (1) zum schnellen und sicheren Kurzschließen zweier Stromschienen mit zwei elektrisch leitfähigen Kontaktelementen (2a, 2b) und einem elektrisch leitfähigen Kontaktstück (3) zur Verbindung der Kontaktelemente (2a, 2b), wobei das Kontaktstück (3) oder ein Kolben (11) entlang einer Bewegungsbahn bewegbar unddadurchdas Verbindungsschaltglied (1) von einem elektrisch getrennten Zustand in einen elektrisch verbundenen Zustand überführbar ist, wobei das Kontaktstück (3) im getrennten Zustand mit keinem der Kontaktelemente (2a, 2b) elektrisch verbunden und im verbundenen Zustand mit beiden Kontaktelementen (2a, 2b) elektrisch verbunden ist, wobei die Kontaktelemente (2a, 2b) so ausgebildet sind, dass im verbundenen Zustand die Kontaktelemente (2a, 2b) das Kontaktstück (3) von gegenüberliegenden Seiten (4a, 4b) umgreifen.

Description

Elektrisches Verbindungsschaltglied
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungsschaltglied zum gezielten Kurzschließen eines Stromkreises mit Energien von bis zu 100 kJ, das gegenüber bisherigen Verbindungsschaltgliedern oder Relais weniger Bauraum erfordert, deutlich kleiner, leichter und kostengünstiger herzustellen ist, bei seinem aktiven Auslösen weniger aktivierbares Material benötigt und dabei dennoch sicher, schnell und ohne Kontaktprellen schaltet. Das Schaltprinzip ist für Stromkreise bis zu 10 kV Betriebsspannung gut einsetzbar, zudem kann die Zeitdauer zwischen Ansteuerung des elektrischen Verbindungsschaltglieds und dem Kurzschließen des Stromkreises auf bis zu 40 psec gesenkt werden und ist damit um zwei Größenordnungen schneller als man mit beispielsweise einem Relais schalten könnte.
Elektrische Verbindungsschaltglieder zum Schließen von Stromkreisen werden beispielsweise verwendet, um nach einem KFZ-Unfall elektrische Energie aus einem KFZ-Untersystem zu nehmen. So haben beispielsweise Inverter von Elektrofahrzeugen auch nach deren Abschaltung noch kapazitiv Energie gespeichert, die nach einem Unfall und nach dem Abtrennen der Fahrzeugbatterie so schnell wie möglich aus dem System genommen werden muss, d.h. beispielsweise in Wärme umgewandelt werden muss, um einen Brand oder eine Explosion zu verhindern. Hierfür können beispielsweise elektrische Unterbrechungsschaltglieder mit einer sogenannten Mittelelektrode verwendet werden, wie sie in der DE 102016 124 176 A1 beschrieben werden.
Bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellen ist das jedoch anders, da hier die aus dem System abzuführende Energie wesentlich höher ist. Bei Brennstoffzellen liegt das Problem darin, dass zwar nach einem Unfall die Wasserstoff- und die Sauerstoffzufuhr unterbrochen werden kann, jedoch in der Brennstoffzelle selbst in diesem Fall noch ausreichend reaktives Brennmaterial vorhanden ist, um die genannten hohen Energien zu erzeugen. Bei so hohen Energien eignen sich die zuvor genannten Schalter mit der genannten Mittelelektrode nicht mehr. Deshalb stellt der Stand der Technik sogenannte Pyroschalter zur Verfügung, bei denen ein Kontaktstück mittels eines Anzünders in einer Bewegungsrichtung von einer Ausgangsposition in eine Endposition bewegt wird, wobei in der Endposition zwei Anschlusskontakte miteinander verbunden werden, durch die dann der maximale Kurzschlussstrom fließt. Wie hier in den Fig. 4A und 4B sowie Fig. 5A und 5B ersichtlich, können solche Anschlusskontakte durch zwei in der Bewegungsrichtung des Kontaktstücks hintereinander angeordnete Leiterelemente gebildet werden, die dann von dem Kontaktstück überbrückt werden, ähnlich dem in der DE 10 2014 110 825 A1 beschriebenen, sogenannten Wuchtschalter, nur mit umgekehrter Wrkung.
Die DE 10 2010 010 669 A1 zeigt ein elektrisches Verbindungsschaltglied, bei dem das Kontaktstück vor dem Schalten mit nur einem der beiden elektrischen Anschlusskontakte verbunden ist. Nach dem Schalten sitzt das Kontaktstück in einer für dieses vorgesehenen Aufnahmevorrichtung, wodurch über das elektrisch leitende Kontaktstück eine Verbindung zwischen den beiden elektrischen Anschlusskontakten hergestellt wird.
Eine weitere Lösung des Stands der Technik ist das Bereitstellen eines einer Kontaktfeder ähnlichen Relaiskontakts, wie es hier in den Fig. 6A und 6B gezeigt ist.
Die Kontaktfederausführung nach Fig. 6A und 6B hat den Nachteil einer nur beschränkten Stromtragfähigkeit, auch ist die Kontaktierung nur berührend und nicht verschweißend, also nicht langzeitstabil, die Ausführungen des Stands der Technik nach Fig. 4 und Fig. 5 weisen den Nachteil auf, dass für die Verbindung der beiden Anschlusskontakte das Kontaktstück mit einer relativ großen Kraft beaufschlagt werden muss, um ein sicheres Kontaktieren bzw. Verschweißen beider Kontakte nach der Kolbenbewegung zu gewährleisten. Weiterhin benötigen diese Baugruppen relativ viel Bauraum und haben ein hohes Gewicht.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Verbindungschaltglied zur Verfügung zu stellen, das auf einem möglichst geringen Bauraum und unter Verwendung von möglichst wenig aktivierbarem Material (Zündmaterial oder Detonationsmaterial) in der Lage ist, aus einem System schnell und sicher Energien bis zu 100 kJ abzuführen und den Kurzschluss sicher aufrechtzuerhalten.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Verbindungsschaltglied des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 10 zeigen weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung.
Das erfindungsgemäße elektrische Verbindungsschaltglied weist zwei elektrisch leitfähige Kontaktelemente und ein elektrisch leitfähiges Kontaktstück zur Verbindung der Kontaktelemente auf. Das Kontaktstück oder Kolben ist entlang einer Bewegungsbahn bewegbar, wodurch das Verbindungsschaltglied von einem elektrisch getrennten Zustand in einen elektrisch verbundenen Zustand überführbar ist. Das Kontaktstück ist im getrennten Zustand mit keinem der Kontaktelemente elektrisch verbunden und im verbundenen Zustand mit beiden Kontaktelementen elektrisch verbunden. Die Kontaktelemente sind so ausgebildet, dass im verbundenen Zustand die Kontaktelemente das Kontaktstück von gegenüberliegenden Seiten umgreifen. Auf diese Weise können die beiden Kontaktelemente zusammen in einer kompakten Bauweise angeordnet werden, so dass der Raumbedarf des erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds geringer als bei Verbindungsschaltgliedern des Stands der Technik ist.
In einer Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die Kontaktelemente auf gegenüberliegenden Seiten der Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks angeordnet sind. Auf diese Weise kann das Kontaktstück zwischen die Kontaktelemente einfahren und verbindet diese elektrisch zeitgleich. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verbindungsschaltglied mit hoher Geschwindigkeit geschaltet werden.
Die Kontaktelemente sind vorzugsweise in einer Ebene parallel zueinander angeordnet, wobei die Ebene schräg oder senkrecht zur Bewegungsbahn des Kontaktstücks angeordnet ist. Eine im Wesentlichen senkrechte Anordnung ist erfindungsgemäß bevorzugt, da dies bautechnisch leichter zu realisieren ist.
In einer Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die Kontaktelemente geometrisch identisch sind. Dabei ist es bevorzugt, dass die Kontaktelemente so ausgebildet sind, dass sie, wenn sie entlang einer gedachten Mittelachse um 180° gedreht werden, ineinander überführbar sind. Die Mittelachse entspricht hier vorzugsweise der Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks. Die Kontaktelemente können jeweils teilkreisförmig ausgebildet sein, wodurch sie ein rundes bzw. zylinderförmiges Kontaktstück hervorragend umgreifen können. Die Kontaktelemente können aber auch klammerartig oder schleifend ausgebildet sein. Auch die letztgenannten Formen können ein rundes oder zylinderförmiges Kontaktstück gut umgreifen. Es ist aber auch denkbar, dass das Kontaktstück eine andere Grundfläche als einen Kreis hat, beispielsweise ein Quadrat, Rechteck, Fünfeck oder Sechseck. Das Kontaktstück kann aber auch kegelförmig, keilförmig oder plattenartig ausgestaltet sein. In den letztgenannten Fällen ist es bevorzugt, dass die beiden Kontaktelemente spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind. Die beiden Kontaktelemente bilden somit zusammen eine Aufnahmestruktur für das Kontaktstück. Es ist bevorzugt, dass sich diese Aufnahmestruktur bei Aufnahme des Kontaktstücks so aufweitet, dass nach der Abbremsung beziehungsweise dem Einfahren des Kontaktstücks ein stabiler, stetiger Kontaktdruck auf den Kontaktelementen vorhanden ist, der so hoch werden kann, dass die Kontaktelemente mit dem Kontaktstück an den Berührungsflächen sogar innig miteinander verschweißen. Das Kontaktstück kann hierbei angeritzt oder sogar verformt werden, um einen guten elektrischen Kontakt sicherzustellen. Je nach verwendetem Material der Kontaktelemente kann der Strom über die beiden elektrischen Anschlusskontakte des erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds reduziert werden. Die elektrischen Anschlusskontakte sind mit den Kontaktelementen verbunden. Anschlusskontakt und Kontaktelement bilden vorzugsweise eine Einheit und sind vorzugsweise einstückig ausgebildet. Die Kontaktelemente sind vorzugsweise aus Kupfer oder einem Edelstahl hergestellt, das Kontaktstück kann auch ein metallisierter oder mit einer mehr oder weniger elektrisch leitfähigen Schicht beschichteter Nichtleiter sein, beispielsweise eine elektrisch leitfähig beschichtete Keramik oder ein elektrisch leitfähig beschichteter Kunststoff.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds wird anstelle eines massiven Kontaktstücks ein geschlitztes, aus elektrisch gut leitendem Material hergestelltes Konusrohr verwendet, das sich beim Einfahren des Kolbens aufweitet und sich an die beiden nun festen Kontaktelemente anlegt und diese dadurch elektrisch miteinander verbindet. Der frühere Spalt zwischen den Kontaktelementen und dem ersten Gehäuse kann hier gegen Null gehen, das benötigte elastisch/plastische Element ist hier das geschlitzte Konusrohr. Wird eine Potentialtrennung zwischen Kolben bzw. Anzündung und Kontaktelementen gewünscht, kann hier der Kolben vollständig aus Kunststoff hergestellt sein.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das Kontaktstück bei der Überführung vom getrennten Zustand in den verbundenen Zustand beide Kontaktelemente im Wesentlichen zeitgleich berührt. Auf diese Weise kann eine einfache Bauweise und ein schnelles Schalten des Verbindungsschaltglieds gewährleistet werden. Dabei ist es bevorzugt, dass das Kontaktstück die beiden Kontaktelemente mit einem maximalen zeitlichen Versatz von weniger als 0,2 ms berührt.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäße Verbindungsschaltglied eine Haltevorrichtung aufweisen. Diese Haltevorrichtung ist vorzugsweise als Gehäuse für die Kontaktelemente ausgebildet. Die Kontaktelemente sind hierbei vorzugsweise über die Anschlusskontakte an der Haltevorrichtung befestigt. Vorzugsweise weist die Haltevorrichtung im Inneren eine Begrenzung auf, innerhalb derer die Kontaktelemente angeordnet sind. Dabei umgibt die Haltevorrichtung die elektrischen Kontaktelemente vorzugsweise derart, dass deren Lage zueinander sowohl im verbundenen wie im getrennten Zustand des Verbindungsschaltglieds im Wesentlichen gesichert ist. Darunter ist zu verstehen, dass die Kontaktelemente sich nur in geringem Maße bewegen können, wenn das Kontaktstück zwischen ihnen aufgenommen wird. Vorzugsweise ist zwischen der Begrenzung der Haltevorrichtung und den Kontaktelementen ein Spalt vorhanden, der es ermöglicht, dass die oben erwähnte Aufnahmestruktur bei der Aufnahme des Kontaktstücks etwas bis maximal zur Begrenzung durch die Haltestruktur aufweiten kann. Auf diese Weise ist eine Überdehnung der Kontaktelemente nicht möglich und der sichere Kontakt mit dem Kontaktstück ist gewährleistet.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Kontaktstück mithilfe eines aktivierbaren Antriebs entlang seiner Bewegungsbahn bewegt wird. Der aktivierbare Antrieb kann ein Anzünder, ein Gasgenerator oder ein Detonator sein, wie sie im Stand der Technik bekannt sind. Der aktivierbare Antrieb ist vorzugsweise ansteuerbar und wird beispielsweise dann ausgelöst, wenn ein Stromkreis gezielt kurzgeschlossen werden soll.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann der aktivierbare Antrieb einen von einem Gehäuse geführten Kolben bewegen, mit dessen Hilfe das Kontaktstück entlang seiner Bewegungsbahn bewegt wird. Auch hier befindet sich der aktivierbare Antrieb vorzugsweise innerhalb des Gehäuses. Der Kolben kann dabei einstückig oder auch mehrstückig ausgestaltet sein. Ist der Kolben mehrstückig ausgestaltet, so ist es bevorzugt, dass er teleskopartig ausgestaltet und entlang der Bewegungsrichtung des Kontaktstücks aus dem Gehäuse ausfahrbar ist, Die Vorteile eines teleskopartigen Aufbaus des Kolbens für den Antrieb des Kontaktstücks sind: (1) schnelleres Kurzschließen bzw. Verbinden der beiden Anschlusskontakte, da bei einem beispielsweise zweiteiligen Teleskop, wie in den Fig. 9A und 9B unten gezeichnet, jedes Teleskopsegment nur den halben Weg gegenüber einem einstückigen Kolben zurücklegen muss, und jedes Teleskopsegment gleichzeitig ausfährt; (2) bei einer festliegenden Wegstrecke für das Kontaktstück, die sich beispielsweise aus der zu schaltenden Hochspannung ergibt, kann die Baugruppe entsprechend kürzer gebaut werden. Bei einem Kolben mit zwei Teleskopsegmenten (wie in Fig. 9A und 9B gezeigt) kann der Kolben um die Länge eines Teleskopsegments verkürzt und damit in größerem Abstand zu den Kontaktelemente platziert werden. Es können aber auch teleskopartige Kolben mit mehr als zwei Teleskopsegmenten verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun mithilfe der folgenden Figuren beschrieben, wobei die Fig. 4A und 4B bis 6A und 6B Ausführungsformen nach dem Stand der Technik sind. Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen können sämtliche Merkmale, die in einer Ausführungsform gezeigt sind, auch auf die anderen Ausführungsformen übertragen werden, sofern es technisch nicht ausgeschlossen ist:
Fig. 1 zeigt in der Mitte den Schnitt eines zusammengebauten erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds im elektrisch nicht verbundenen Zustand, wobei oben eine Ansicht nach Schnitt B-B und unten eine Ansicht nach Schnitt A-A gezeigt wird. Fig. 2A zeigt unten eine schematische seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds im elektrisch nicht verbundenen Zustand, wobei oben eine Ansicht nach Schnitt B-B gezeigt wird.
Fig. 2B zeigt eine schematische seitliche Ansicht eines Verbindungsschaltglieds nach Fig. 2A im elektrisch verbundenen Zustand. Hier wurde nach der Auslösung der Baugruppe das Kontaktstück zwischen die beiden Kontaktelemente gedrückt.
Fig. 3A zeigt unten eine schematische seitliche Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds im elektrisch nicht verbundenen Zustand, wobei oben eine Ansicht nach Schnitt B-B gezeigt wird.
Fig. 3B zeigt eine schematische seitliche Ansicht eines Verbindungsschaltglieds nach Fig. 3A im elektrisch verbundenen Zustand. Gegenüber der Ansicht in Fig. 2B wird hier das Kontaktstück nicht zwischen die Kontaktelemente gedrückt, sondern eingeschossen, weil hier der Kolben zurückgehalten wird.
Fig. 4A zeigt eine schematische seitliche Ansicht eines nicht erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds im elektrisch nicht verbundenen Zustand, bei dem zwei parallel zueinander angeordnete Kontaktelemente zeitlich nacheinander von einem Kontaktstück kontaktiert werden. Das hier gezeigte Schaltprinzip ist Stand der Technik.
Fig. 4B zeigt eine schematische seitliche Ansicht eines Verbindungsschaltglieds nach Fig. 4A im elektrisch verbundenen Zustand.
Fig. 5A zeigt eine schematische seitliche Ansicht eines nicht erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds im elektrisch nicht verbundenen Zustand, bei dem zwei parallel zueinander angeordnete Kontaktelemente zeitlich nacheinander von einem zeitweise frei fliegendem Kontaktstück kontaktiert werden. Das hier gezeigte Schaltprinzip ist Stand der Technik.
Fig. 5B zeigt eine schematische seitliche Ansicht eines Verbindungsschaltglieds nach Fig. 5A im elektrisch verbundenen Zustand.
Fig. 6A zeigt eine schematische seitliche Ansicht eines nicht erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds im elektrisch nicht verbundenen Zustand, bei dem zwei Relais-ähnlich angeordnete Kontaktelemente durch die Bewegung des Kontaktstücks miteinander verbunden werden. Gegenüber einem normalen Relais wird hier lediglich der Elektromagnet durch ein pyrotechnisches Kraftelement ersetzt.
Fig. 6B zeigt eine schematische seitliche Ansicht eines Verbindungsschaltglieds nach Fig. 6A im elektrisch verbundenen Zustand.
Fig. 7A zeigt eine Draufsicht entlang der gedachten Mittelachse auf zwei kreisförmige elektrische Kontaktelemente mit elektrischen
Anschlusskontakten.
Fig. 7B zeigt eine Draufsicht entlang der gedachten Mittelachse auf zwei klammerartige elektrische Kontaktelemente mit elektrischen Anschlusskontakten.
Fig. 7C zeigt eine Draufsicht entlang der gedachten Mittelachse auf zwei schleifende elektrische Kontaktelemente mit elektrischen Anschlusskontakten.
Fig. 8A zeigt eine Draufsicht entlang der gedachten Mittelachse auf zwei kreisförmige elektrische Kontaktelemente mit elektrischen
Anschlusskontakten; gegenüber Fig. 7A sind hier jedoch die Anschlusskontakte winkelig gebogen.
Fig. 8B zeigt eine Draufsicht auf die beiden Kontaktelemente nach Fig. 7A und 7B um 90° gedreht, so dass man die Anschlussbohrungen der beiden Kontaktelemente sieht.
Fig. 8C zeigt wieder eine Draufsicht auf die beiden Kontaktelemente nach Fig. 7A und 7B um 90° gedreht, so dass man die Anschlussbohrungen der beiden Kontaktelemente sieht. Gegenüber Fig. 8B sind hier jedoch die beiden Anschlussbohrungen der Kontaktelemente aus der Mittellinie der Kontaktelemente verschoben, um die gesamte Baugruppe wieder anders positionieren zu können.
Fig. 9A zeigt unten eine schematische seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds im elektrisch nicht verbundenen Zustand, wobei oben eine Ansicht nach Schnitt B-B gezeigt wird, wobei der das Kontaktelement anschiebende Kolben teleskopartig ausgebildet ist.
Fig. 9B zeigt eine schematische seitliche Ansicht eines Verbindungsschaltglieds nach Fig. 9A im elektrisch verbundenen Zustand. Hier wurde nach der Auslösung der Baugruppe das Kontaktstück zwischen die beiden Kontaktelemente gedrückt.
Fig. 10 zeigt unten eine schematische seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds im elektrisch nicht verbundenen Zustand, wobei oben eine Ansicht nach Schnitt B-B gezeigt wird, wobei die Kontaktelemente spiegelsymmetrisch zueinander zur Aufnahme eines keilförmigen oder plattenartigen Kontaktstücks ausgebildet sind
Fig. 11A zeigt unten eine schematische seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds im elektrisch nicht verbundenen Zustand, wobei oben eine Ansicht nach Schnitt B-B gezeigt wird, mit eingesetztem und hier nicht an den Kontaktelementen anliegenden geschlitzten Konusrohr.
Fig. 11 B zeigt eine schematische seitliche Ansicht eines Verbindungsschaltglieds nach Fig. 11A im elektrisch verbundenen Zustand. Hier wurde nach der Auslösung der Baugruppe das geschlitzte Konusrohr durch den einfahrenden Kolben aufgeweitet und zwischen die beiden Kontaktelemente gedrückt.
Die Fig. 1 zeigt in der Mitte den Schnitt eines zusammengebauten erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds 1 im elektrisch nicht verbundenen Zustand. Das Verbindungsschaltglied 1 weist ein erstes Gehäuse 6, das auch als Haltevorrichtung für die elektrischen Kontaktelemente 2a und 2b dient, und ein zweites Gehäuse 10 auf. In dem ersten Gehäuse 6 sind vorzugsweise die elektrischen Kontaktelemente 2a und 2b untergebracht, die vorzugsweise mit den damit verbundenen elektrischen Anschlusskontakten 8a und 8b verbunden sind. Vorzugsweise sind die elektrischen Kontaktelemente 2a und 2b und die Anschlusskontakte 8a und 8b einstückig ausgebildet. Die Anschlusskontakte 8a und 8b werden dabei von dem ersten Gehäuse 6 gehalten und halten auf diese Weise indirekt die elektrischen Kontaktelemente 2a und 2b in dem ersten Gehäuse 6 in der gewünschten Anordnung bzw. Position. Die Anschlusskontakte 8a und 8b weisen vorzugsweise Bohrungen 9 auf, an denen das gesamte Verbindungsschaltglied 1 angeschraubt bzw. befestigt werden kann. Damit kann die gesamte Baugruppe an sogenannte Stromschienen geschraubt werden. Die Bohrungen 9 der elektrischen Anschlusskontakte 8a und 8b können so versetzt werden, wie es die gewünschte Einbaulage des Verbindungsschaltglieds 1 zwischen bzw. auf den kurzzuschließenden Stromschienen gerade erfordert. Wie aus der oberen Abbildung der Fig. 1 gesehen werden kann, die einen Schnitt B-B durch das Verbindungsschaltglied 1 darstellt, sind die Kontaktelemente 2a und 2b um eine gedachte Mittelachse 5 kreisförmig bzw. teilkreisförmig ausgebildet. Die Kontaktelemente 2a und 2b sind so ausgebildet, dass sie sich gegenseitig nicht berühren und in ihrer Mitte ein Kontaktstück 3 aufnehmen können, das elektrisch leitend ist und die Kontaktelemente 2a und 2b im verbundenen Zustand des Verbindungsschaltglieds 1 miteinander elektrisch verbinden. Auf diese Weise kann ein Strom von dem elektrischen Anschlusskontakt 8a zu dem elektrischen Anschlusskontakt 8b, oder umgekehrt, fließen. Wie in Fig. 1 gezeigt, berühren die elektrischen Kontaktelemente 2a und 2b im verbundenen Zustand des Verbindungsschaltglieds 1 das vorzugsweise zylinderförmige Kontaktstück 3 von zwei gegenüberliegenden Seiten 4a und 4b (Bezugszeichen in Fig. 1 nicht gezeigt, jedoch in den Fig. 2B und 3B). Das erste Gehäuse 6 weist vorzugsweise Befestigungsbohrungen 17 auf, die dazu dienen können, einen oberen Deckel 19 mit den Schrauben 21 anzubringen, bzw. das erste Gehäuse (Haltevorrichtung für die elektrischen Kontaktelemente) 6 mit dem zweiten Gehäuse 10 fest verbinden zu können. Das zweite Gehäuse 10 weist vorzugsweise im nicht verbundenen Zustand des Verbindungsschaltglieds 1 das Kontaktstück 3 auf, das vorzugsweise mit dem Kolben 11 verbunden ist. Das Kontaktstück 3 kann an der dem ersten Gehäuse 6 abgewandten Seite eine Bohrung aufweisen, in der ein Nippel des Kolbens 11 Platz finden kann, d.h. das Kontaktstück 3 kann über diesen Nippel auf den Kolben 11 gesteckt sein. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Verbindungsschaltglied 1 vorzugsweise einen aktivierbaren Antrieb 7 auf, der in Fig. 1 in nicht ausgelöster Form gezeigt ist. Der aktivierbare Antrieb 7 befindet sich vorzugsweise auf der Seite des Kolbens 11, die dem Kontaktstück 3 gegenüberliegt. Auf diese Weise kann bei Auslösung des aktivierbaren Antriebs 7 das Kontaktstück 3 entlang einer Achse 5 bewegt werden und kommt vorzugsweise zwischen den elektrischen Kontaktelementen 2a und 2b zum Stillstand. Für Letzteres dienen vorzugsweise sogenannte Notstoppelemente 16 (Bezugszeichen in den Fig. 2B und 3B gezeigt) bzw. der obere Deckel 19. Der obere Deckel 19 kann weiterhin eine Sensorschraube 22 aufweisen, mit deren Hilfe festgestellt werden kann, ob das Verbindungsschaltglied 1 im elektrisch verbundenen oder elektrisch nicht verbundenen Zustand vorliegt. Zwischen dem oberen Deckel 19 und dem ersten Gehäuse 6 kann zur Abdichtung des Innenraumes des Verbindungsschaltglieds 1 eine Dichtfolie 26 vorgesehen sein. Der Kolben 11 wird nach der Auslösung des aktivierbaren Antriebs 7 innen vom zweiten Gehäuse 10 geführt. Weiterhin weist der Kolben 11 vorzugsweise an der dem Kontaktstück 3 abgewandten Seite einen einseitig geöffneten vorzugsweise zylinderförmigen Hohlraum auf, in dem der aktivierbare Antrieb 7 angeordnet ist. Eine an den Kolben 11 angeordnete Kolbendichtungen 12 zwischen dessen Außenseite und der Innenseite des zweiten Gehäuses 10 kann den Innenraum des Verbindungsschaltglieds 1 abdichten. An der Unterseite kann ein Kabeleinlass 25 für elektrische Kabel oder pyrotechnische Übertragungsleitungen (TLX, Shocktube etc.) vorgesehen sein, über die der aktivierbare Antrieb 7 aktiviert werden kann. Wie in der Fig. 1 gezeigt, kann weiterhin ein Vergussteil vorgesehen sein, mit dem der Innenraum des zweiten Gehäuses 10 an der Unterseite in Verbindung mit einem Verschluss und Träger 23 des aktivierbaren Antriebs verschlossen wird. An der Unterseite des zweiten Gehäuses 10 befindet sich vorzugsweise ein unterer Deckel 20, der in seiner Mitte eine Kabelöffnung aufweisen kann. Der Schnitt A-A durch den unteren Deckel 20 ist in der Abbildung unten in der Fig. 1 gezeigt. Der untere Deckel 20 kann eine oder mehrere Befestigungsbohrungen 17 aufweisen. Über diese kann der untere Deckel 20 mit dem zweiten Gehäuse 10 über Deckelschrauben 21 verschraubt werden. Zwischen dem unterem Deckel 20 und dem zweiten Gehäuse 10 kann eine Dichtfolie 26 vorgesehen sein. Gehäuse 10 kann mit Gehäuse 6 einstückig sein. In anderen Ausführungsformen können alle Teile 20, 10, 6 und 19 einstückig gespritzt sein, mit oder ohne Einlegeteile Sensor 22, Verschluss 23 samt Kolben 11, Antrieb 7 und Kontaktstück 3. Das zweite Gehäuse 10 und das erste Gehäuse 6 sind in der Regel aus einem elektrisch nicht-leitenden Kunststoff hergestellt; werden hier elektrisch leitfähige Materialien verwendet, müssen die Kontaktelemente allseitig abisoliert werden. Beim Einfahren des Kontaktstücks 3 würde die Isolation der Kontaktelemente 2a und 2b an den Berührungsstellen abgeschabt, aufgerissen oder abgerissen werden, um damit wieder die beiden Kontaktelemente 2a und 2b elektrisch miteinander zu verbinden. Das Kontaktstück 3 kann aus Metall oder aus einem mit elektrisch leitendem Material beschichteten Nichtleiter bestehen. Beispielsweise aus Keramik oder aus Kunststoff.
Fig. 2A und Fig. 3A zeigen unten schematische seitliche Ansichten eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds im elektrisch nicht verbundenen Zustand, wobei oben jeweils eine Ansicht nach Schnitt B-B gezeigt wird. Fig. 2B und Fig. 3B zeigen jeweils eine schematische seitliche Ansicht eines Verbindungsschaltglieds nach Fig. 2A bzw. Fig. 3A im elektrisch verbundenen Zustand. Bei den Bezugszeichen mit den gleichen Nummern wie in Fig. 1 kann hierauf jeweils gegenseitig Bezug genommen werden. Wird der aktivierbare Antrieb 7 ausgelöst, dann wird der Kolben 11 durch den im Inneren des zweiten Gehäuses 10 erzeugten Gasdruck angetrieben. Die Kolbendichtung 12 soll hierbei für ein effizientes Antreiben des Kolbens 11 sorgen, indem sie Gasverluste verhindert. Die Kolbendichtung 12 kann auch selbstlidernd ausgebildet sein, d.h. bei Druckbeaufschlagung wölbt sich der Kolben 11 an der hinteren Kante so auf, dass es auch hier zu einer Abdichtung zwischen Kolben 11 und zweitem Gehäuse 10 kommen kann. Hierbei kann unter Umständen ganz auf die Kolbendichtung 12 verzichtet werden. Durch den Kolben 11 wird der von dem aktivierbaren Antrieb 7 erzeugte Gasdruck in Kraft umgewandelt, die das Kontaktstück 3 beschleunigt und nach dem ersten Kontakt mit den Kontaktelementen 2a und 2b mit Gewalt zwischen diese hineingedrückt (Fig. 2A, das Kontaktstück 3 bleibt stets mit dem Kolben 11 verbunden) oder hineingeschossen (Fig. 3A, das Kontaktstück 3 löst sich vor dem Einfahren in die Kontaktelemente 2A und 2B vom Kolben 11) wird. Der Kolben 11 kann aus Metall oder aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Bei letzterem kann der Zündkreis und das zweite Gehäuse 10 elektrisch gegenüber dem Hauptstromkreis über die elektrischen Anschlusskontakte 8a und 8b isoliert werden. Wird der Kolben 11 aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt, kann auf einen Isolationsadapter 18, wie in Fig. 3A und 3B gezeigt, verzichtet werden, sofern der Zündkreis vom Hauptstromkreis getrennt werden soll. In den Fig. 2B und 3B liegt der aktivierbare Antrieb 13 in seiner ausgelösten Form vor.
In den Fig. 2B und 3B sieht man in den oberen Abbildungen mit Schnitt B-B wie das Kontaktstück 3 von den teilkreisförmig gebogenen Kontaktelementen 2a und 2b von zwei gegenüberliegenden Seiten 4a und 4b umschlossen wird. In anderen Worten wird das einfallende Kontaktstück 3 von der aus den Kontaktelementen 2a und 2b gebildeten Aufnahmestruktur aufgenommen, so dass ein guter elektrischer Kontakt zwischen dieser Aufnahmestruktur und dem Kontaktstück 3 hergestellt wird, im Extremfall werden alle drei Bauteile an den Kontaktstellen miteinander verschweißt. Da die Kontaktelemente 2a und 2b nicht direkt an der Begrenzung 15 der Haltevorrichtung anliegen, können diese sich in die Richtung der Begrenzung 15 beim Einfahren des Kontaktstück 3 bewegen, bzw. die davon gebildete Aufnahmestruktur sich aufweiten, ohne dass das Material plastisch verformt wird, so dass nach der Abbremsung bzw. dem Einfahren des Kontaktstücks 3 ein stabiler und stetiger Kontaktdruck vorhanden ist. Das Kontaktstück 3 kann hierbei angesetzt oder sogar verformt werden, um einen guten elektrischen Kontakt sicherzustellen. Je nach verwendetem Material kann zwischen den Kontaktelementen 2a und 2b der über sie fließende Strom stark reduziert, sowie durch den hier vorliegenden elektrischen Widerstand zudem ein hoher Energiebetrag schon in der Baugruppe in Wärme umgewandelt werden. Als Werkstoffe sind deshalb Kupfer und Edelstähle für die Kontaktelemente 2a und 2b bevorzugt. Die Haltevorrichtung 6 für die elektrischen Kontaktelemente 2a und 2b (erstes Gehäuse) sichert die Lage der Kontaktelemente 2a und 2b zueinander und in Bezug auf das einfallende Kontaktstück 3. Gleichzeitig verhindert die Haltevorrichtung 6 mit der Begrenzung 15, dass die von den Kontaktelementen 2a und 2b gebildete Aufnahmestruktur beim Einfahren des Kontaktstücks 3 zu weit gedehnt wird und verhindert so, dass die Aufnahmestruktur plastisch verformt wird.
Bei der in den Fig. 2A und 2B gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds 1 wird das Kontaktstück 3 zwischen die Kontaktelemente 2a und 2b lediglich eingefahren bzw. eingedrückt, da es sich von dem Kolben 11 nicht löst, weil dieser vorzugsweise in dem zweiten Gehäuse 10 so weit bewegt werden kann, dass das Kontaktstück voll zwischen die beiden Kontaktelemente 2a und 2b eingedrückt werden kann. Dahingegen ist in den Fig. 3A und 3B eine Ausführungsform gezeigt, in der das zweite Gehäuse 10 sogenannte Stoppelemente 14 für den Kolben 11 aufweist, so dass den Kolben 11 am Ende seiner Bewegung stoppt. In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass das Kontaktstück 3 zwischen die beiden Kontaktelemente 2a und 2b eingeschossen wird, und zwar vorzugsweise durch eine kurze Wegstrecke eines Freiflugs.
Fig. 4A und 4B, sowie Fig. 5A und 5B zeigen je eine Ausführungsform nach dem Stand der Technik, bei dem durch Auslösung des aktivierbaren Antriebs 7 ein Kolben 11 innerhalb eines Gehäuses 10 ein Kontaktstück 3 zwischen zwei Aussparungen zweier parallel angeordneter Kontaktelemente 2a und 2b bewegt wird, und dabei über die elektrischen Anschlusskontakte 8a und 8b einen Stromfluss I ermöglicht. Der Nachteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Kontaktelemente 2a und 2b relativ weit voneinander entfernt sind und deshalb nicht so platzsparend angeordnet werden können wie bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen. Weiterhin erfolgt die Kontaktierung der Kontaktelemente 2a und 2b nicht zeitgleich, sondern nacheinander, so dass die Überbrückung der elektrischen Anschlusskontakte 8a und 8b nicht so schnell stattfinden kann, wie es beim erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglied 1 ist. Auch in Ausführungen, in denen das Kontaktstück 3 bereits im Kontaktelement 8b sitzt oder mit diesem elektrisch verbunden ist (nicht gezeichnet), fährt das Kontaktstück 3 nach der Aktivierung des Verbindungsschaltglieds erst noch in Richtung Kontaktelement 8b, wobei insbesondere bei Kontaktelement 8b dann sichergestellt werden muss, dass sich das Kontaktstück 3 nach dem Einfahren in Kontaktelement 8b mit dem Kontaktelement 8a sicher verbindet bzw. dieses sicher kontaktiert. Das Kontaktstück 3 muss also vor der Kontaktierung mit Kontaktelement 8a ungehindert durch Kontaktelement 8b hindurchgleiten können. In den Fig. 4A und 4B ist eine Ausführungsform gezeigt, in der das Kontaktstück 3 im vollständig zwischen die Kontaktelemente 2a und 2b eingefahrenen Zustand immer noch auf dem Kolben 11 sitzt, d.h. das Kontaktstück 3 wird nicht frei fliegend, sondern von dem Kolben 11 geführt in die Kontaktelemente 2a und 2b eingedrückt. Im Gegensatz dazu zeigen die Fig. 5A und 5B eine Ausführungsform, in der das Gehäuse 10 Stoppelemente 14 für den Kolben 11 aufweist, so dass das Kontaktstück 3 nicht von dem Kolben 3 bis zu den Kontaktelementen 2a und 2b geführt werden kann, sondern durch einen durch den aktivierbaren Antrieb 7 beaufschlagten Impuls sich im Freiflug zu den Kontaktelementen 2a und 2b bewegt und somit in diese eingeschossen wird. Auch hier werden die Kontaktelemente 8a und 8b nacheinander vom Kontaktstück 3 kontaktiert bzw. kurz vor dem Stopp des Kontaktstücks 3 mit diesem verschweißt.
In den Fig. 6A und 6B wird eine Ausführungsform gezeigt, in der zwei als parallel angeordnete Kontaktfedern ausgebildete Kontaktelemente 2a und 2b vorliegen, wobei durch die Auslösung des aktivierbaren Antriebs 7 der Kolben 11 das Kontaktstück 3 auf die Kontaktfeder 2b drückt, die dann bis hin zu der Kontaktfeder 2a gedrückt wird, so dass die Kontaktfedern 2a und 2b miteinander verbunden sind, wodurch ein Strom I von dem elektrischen Anschlusskontakt 8a zu dem elektrischen Anschlusskontakt 8b fließen kann. Diese Ausführungsform hat gegenüber den erfindungsgemäßen Ausführungsformen auch den Nachteil des größeren Platzbedarfs. Weiterhin besteht hier nur ein berührender Kontakt, keine Pressung, kein Einschneiden und vor allem kein Verschweißen der Relais-artigen Kontakte, wie es bei der erfindungsgemäßen Ausformung der Kontaktelemente 2a und 2b ist. Gegenüber einem normalen Relais ist hier lediglich der Elektromagnet durch ein pyrotechnisches Kraftelement ersetzt - und auch hier werden die Kontaktfedern 2a und 2b nur nacheinander vom Kontaktstück 3 berührt bzw. gepresst und nicht praktisch zeitgleich wie beim erfindungsgemäßen Schaltprinzip nach den Fig. 1 bis 3.
Fig. 7A bis 7C zeigen verschiedene Formen eines Paares von Kontaktelementen 2a und 2b, die an die elektrischen Anschlusskontakte anschließen bzw. mit diesen einstückig ausgebildet sind. Fig. 7A zeigt eine Ausführungsform, in der die Kontaktelemente 2a und 2b teilkreisförmig ausgebildet sind. Hier ist die Berührung bzw. die spätere Verschweißung zu dem Kontaktstück 3 kreisförmig bis flächig. Fig. 7B zeigt eine alternative Ausführungsform eines Paares von Kontaktelementen 2a und 2b, die klammerartig ausgebildet sind. Bei Verwendung eines zylinderförmigen Kontaktstücks 3 erfolgt hier die Kontaktierung des angetriebenen Kontaktstücks 3 nur viermal linear. Fig. 7C zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines Paares von Kontaktelementen 2a und 2b, die schleifend ausgebildet sind. Bei Verwendung eines zylinderförmigen Kontaktstücks 3 erfolgt hier die Kontaktierung des angetriebenen Kontaktstücks 3 nur zweimal linear. Für alle Ausführungsformen der Kontakteinheiten gilt, dass das Kontaktstück 3 außen anstelle zylindrisch auch vielkantig bzw. vielflächig sein kann, um beispielsweise durch hier an den Kanten des Kontaktstücks 3 beim Einfahren in die Kontaktelemente 2a und 2b dann auftretenden höheren Pressungen leichter eine Verschweißung mit den Kontaktelementen 2a und 2b erreichen zu können.
Fig. 8A zeigt eine Draufsicht entlang der gedachten Mittelachse 5 auf zwei kreisförmig ausgebildete elektrische Kontaktelemente 2a und 2b mit elektrischen Anschlusskontakten 8a und 8b. Gegenüber Fig. 7A sind hier jedoch die Anschlusskontakte 8a und 8b winkelig gebogen, um die Lage des Verbindungsschaltglieds gegenüber den Anschraubpunkten entsprechend ändern zu können. Fig. 8B zeigt die Draufsicht auf die beiden Kontaktelemente 2a und 2b nach Fig. 7 um 90° gedreht, so dass man nun beispielhaft die Anschlussbohrungen 9 der beiden Kontaktelemente 2a und 2b sieht. Fig. 8C zeigt wieder die Draufsicht auf die beiden Kontaktelemente 2a und 2b nach Fig. 7 um 90° gedreht, so dass man die Anschlussbohrungen 9 der beiden Kontaktelemente 2a und 2b sieht; gegenüber Fig. 8B sind hier jedoch die beiden Anschlussbohrungen 9 der Kontaktelemente 2a und 2b aus der Mittellinie der Kontaktelemente 2a und 2b verschoben, um das gesamte Verbindungsschaltglied nochmal anders positionieren zu können.
Fig. 9A zeigt unten eine schematische seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds 1 im elektrisch nicht verbundenen Zustand, wobei oben jeweils eine Ansicht nach Schnitt B-B gezeigt wird. Fig. 9B zeigt eine schematische seitliche Ansicht eines Verbindungsschaltglieds 1 nach Fig. 9A im elektrisch verbundenen Zustand. Bei den Bezugszeichen mit den gleichen Nummern wie in den Fig. 1, Fig. 2A und Fig. 2B kann hierauf jeweils gegenseitig Bezug genommen werden. Das in den Fig. 9A und Fig. 9B gezeigte Verbindungsschaltglied 1 ist im Wesentlichen identisch zu dem in den Fig. 2A und 2B gezeigten Verbindungsschaltglied 1, mit Ausnahme des Kolbens 11, der in den Fig. 9A und 9B teleskopartig aufgebaut ist.
Fig. 10 zeigt unten eine schematische seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds 1 im elektrisch nicht verbundenen Zustand, wobei oben jeweils eine Ansicht nach Schnitt B-B gezeigt wird. Im Gegensatz zu den klammerartigen Kontaktelementen 2a und 2b des in Fig. 2A gezeigten Verbindungsschaltglieds sind die Kontaktelemente 2a und 2b in Fig. 10 spiegelsymmetrisch ausgebildet. Bei den Bezugszeichen mit den gleichen Nummern wie in den Fig. 1, Fig. 2A und Fig. 2B kann hierauf jeweils gegenseitig Bezug genommen werden. Das Gehäuse 6 kann - wie in Fig. 10 gezeigt - die gleiche Form wie in Fig. 2A aufweisen, mit den gleichen inneren Begrenzungen 15 für die Haltevorrichtung. Wie in Fig. 10 oben gezeigt, können die Kontaktelemente 2a und 2b zwei zueinander spiegelsymmetrische Flächen aufweisen, die zueinander parallel oder geneigt sein können. Sind die Flächen parallel zueinander kann ein beispielsweise plattenartiges Kontaktstück 3 dazwischen aufgenommen werden (nicht in Fig. 10 gezeigt). Sind die Flächen geneigt zueinander, so ist das Kontaktstück 3 vorzugsweise keilförmig (wie in Fig. 10 unten gezeigt). Bei entsprechender Form der Kontaktelemente 2a und 2b (seitlich schlitzartig unterbrochener keilförmiger Zylinder) kann das Kontaktstück 3 auch kegelförmig sein.
Fig. 11A und Fig. 11 B zeigen unten eine schematische seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsschaltglieds 1 im elektrisch nicht verbundenen Zustand, wobei oben jeweils eine Ansicht nach Schnitt B-B gezeigt wird. Bei der in den Fig. 11A und Fig. 11 B gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungsschaltglieds 1 wird anstelle eines massiven Kontaktstücks 3 ein geschlitztes Konusrohr 27 verwendet, das sich beim Einfahren des Kolbens 11 aufweitet (Fig. 11 B), sich hierbei an die beiden nun fest am ersten Gehäuse 6 anliegenden Kontaktelemente 2a und 2b anlegt und diese dadurch elektrisch miteinander verbindet. Der frühere Spalt zwischen den Kontaktelementen 2a und 2b und dem ersten Gehäuse 6 kann hier gegen Null gehen, das benötigte elastisch/plastische Element ist hier das geschlitzte Konusrohr 27. Wird eine Potentialtrennung zwischen Kolben 11 bzw. Anzündung und Kontaktelementen 2a und 2b gewünscht, kann hier der Kolben 11 vollständig aus Kunststoff hergestellt sein.
Liste der Bezugszeichen:
I Verbindungsschaltglied
2a, 2b elektrische Kontaktelemente
3 Kontaktstück
4a, 4b gegenüberliegende Seiten des Kontaktstücks
5 Achse der Bewegungsbahn des Kontaktstücks/gedachte Mittelachse
6 Haltevorrichtung für die elektrischen Kontaktelemente (erstes Gehäuse)
7 aktivierbarer Antrieb vor dessen Auslösung
8a, 8b elektrische Anschlusskontakte
9 (Anschluss)-Bohrung
10 zweites Gehäuse
I I Kolben
12 Kolbendichtung
13 aktivierbarer Antrieb nach dessen Auslösung
14 Stoppelement für Kolben
15 Begrenzung der Haltevorrichtung
16 Notstoppelement für das Kontaktstück
17 Befestigungsbohrungen
18 Isolationsadapter
19 oberer Deckel
20 unterer Deckel
21 Deckelschrauben
22 Sensorschraube
23 Verschluss und Träger des aktivierbaren Antriebs
24 Vergussteil
25 Kabeleinlass für aktivierbaren Antrieb
26 Dichtfolie
27 geschlitztes Konusrohr
I elektrischer Strom

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Verbindungsschaltglied (1) mit zwei elektrisch leitfähigen Kontaktelementen (2a, 2b) und einem elektrisch leitfähigen Kontaktstück (3) zur Verbindung der Kontaktelemente (2a, 2b), wobei das Kontaktstück (3) oder ein Kolben (11) entlang einer Bewegungsbahn bewegbar und dadurch das Verbindungsschaltglied (1) von einem elektrisch getrennten Zustand in einen elektrisch verbundenen Zustand überführbar ist, wobei das Kontaktstück (3) im getrennten Zustand mit keinem der Kontaktelemente (2a, 2b) elektrisch verbunden und im verbundenen Zustand mit beiden Kontaktelementen (2a, 2b) elektrisch verbunden ist, wobei die Kontaktelemente (2a, 2b) so ausgebildet sind, dass im verbundenen Zustand die Kontaktelemente (2a, 2b) das Kontaktstück (3) von gegenüberliegenden Seiten (4a, 4b) umgreifen.
2. Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 1, wobei die Kontaktelemente (2a, 2b) auf gegenüberliegenden Seiten (4a, 4b) der Achse (5) der Bewegungsbahn des Kontaktstücks (3) angeordnet sind.
3. Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontaktelemente (2a, 2b) in einer Ebene parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Ebene schräg oder senkrecht zur Bewegungsbahn des Kontaktstücks (3) angeordnet ist.
4. Verbindungsschaltglied (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kontaktelemente (2a, 2b) geometrisch identisch sind.
5. Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 4, wobei die Kontaktelemente (2a, 2b) so ausgebildet sind, dass sie, wenn sie entlang einer gedachten Mittelachse (5) um 180° gedreht werden, ineinander überführbar sind.
6. Verbindungsschaltglied (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Kontaktstück (3) bei der Überführung vom getrennten Zustand in den verbundenen Zustand beide Kontaktelemente (2a, 2b) im Wesentlichen zeitgleich berührt.
7. Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 6, wobei das Kontaktstück (3) die beiden Kontaktelemente (2a, 2b) mit einem maximal zeitlichen Versatz von weniger als 0,2 ms berührt.
8. Verbindungsschaltglied (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das eine Haltevorrichtung (6) aufweist, die im Inneren eine Begrenzung (15) aufweist, innerhalb derer die Kontaktelemente (2a, 2b) angeordnet sind.
9. Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 7, wobei die Haltevorrichtung (6) die elektrischen Kontaktelemente (2a, 2b) derart umgibt, dass deren Lage zueinander sowohl im verbundenen wie im getrennten Zustand des Verbindungsschaltglieds (1) im Wesentlichen gesichert ist.
10. Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei zwischen der Begrenzung (15) und den Kontaktelementen (2a, 2b) ein Spalt vorhanden ist.
11. Verbindungsschaltglied (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Kontaktstück (3) mithilfe eines aktivierbaren Antriebs (7) entlang seiner Bewegungsbahn bewegt wird.
12. Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 11 , wobei der aktivierbare Antrieb (7) einen von einem Gehäuse geführten Kolben (11) bewegt, mit dessen Hilfe das Kontaktstück (3) entlang seiner Bewegungsbahn bewegt wird.
13. Verbindungsschaltglied (1) nach Anspruch 12, wobei der Kolben (11) teleskopartig entlang der Bewegungsrichtung des Kontaktstücks (3) aus dem Gehäuse (10) ausfahrbar ist,
14. Verbindungsschaltglied (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Kontaktstücks (3) ein geschlitzes Konusrohr (27) ist, das nach dem Einfahren des Kolbens (3) aufgeweitet wird und sich dadurch an die Kontaktelemente (2a und 2b) anlegt und diese miteinander elektrisch verbindet.
15. Verbindungsschaltglied (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die elektrischen Anschlusskontakte (8a) und (8b) gerade oder abgewinkelt sind.
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4417519A (en) * 1981-06-04 1983-11-29 Mcdonnell Douglas Corporation Explosive switch
SE9404455L (sv) * 1994-12-22 1996-06-23 Asea Brown Boveri Elektrisk kopplingsapparat
FR2953322B1 (fr) * 2009-11-27 2013-02-15 Snpe Materiaux Energetiques Interrupteur electrique formant coupe-circuit a actionnement rapide
DE102010010669A1 (de) 2010-03-04 2011-09-08 Siemens Aktiengesellschaft Schalter mit beidseitig fest verschienten Anschlussklemmen
DE102014110825A1 (de) 2014-07-30 2014-09-18 Peter Lell Elektrischer Schalter, insbesondere für hohe Spannungen und/oder hohe Ströme
DE102016124176A1 (de) 2016-12-13 2017-01-26 Peter Lell Elektrisches Unterbrechungsschaltglied, insbesondere zum Unterbrechen von hohen Strömen bei hohen Spannungen
FR3060833B1 (fr) * 2016-12-20 2020-10-30 Airbus Safran Launchers Sas Court-circuiteur pyrotechnique

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