DE102004016884A1 - Meißel für ein pyromechanisches Trennelement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein pyromechanisches Trennelement mit einem Gehäuse (2), in dem ein elektrischer Leiter (3) angeordnet ist, mit einem Trennkolben (5) und einem darauf angeordneten Trennmeißel (8) aus Kunststoff zum Durchtrennen des elektrischen Leiters (3) und mit einem pyrotechnischen Anzünder (1), in dem eine pyrotechnische Ladung zum Antrieb des Trennkolbens (5) angeordnet ist, wobei der Trennmeißel (8) eine Schneidkante aufweist, die bei Antrieb des Trennkolbens (5) bzw. des Trennmeißels (8) und beim Durchtrennen des elektrischen Leiters (3) an einer Gegenkante des Gehäuses (2) oder eines Bauteils (4) des Gehäuses (2) entlanggleitet. DOLLAR A Zur Erzielung einer besseren Trennleistung wird vorgeschlagen, dass die Schneidkante des Trennmeißels (8) und/oder die Gegenkante des Gehäuses (2) oder eines Bauteils (4) des Gehäuses (2) aus einem eingesetzten Konstruktionselement (6, 7) mit einer größeren Härte als Kunststoff besteht.
Description
- Die Erfindung betrifft ein pyromechanisches Trennelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Die
DE 197 32 650 A1 beschreibt ein pyromechanisches Trennelement mit einem Gehäuse in dem ein elektrischer Leiter angeordnet ist und mit einem Trennkolben und einem darauf angeordneten Trennmeißel aus Kunststoff zum Durchtrennen des elektrischen Leiters und mit einem pyrotechnischen Anzünder, in dem eine pyrotechnische Ladung zum Antrieb des Trennkolbens angeordnet ist, wobei der Trennmeißel eine Schneidkante aufweist, die bei Antrieb des Trennkolbens bzw. des Trennmeißels und beim Durchtrennen des elektrischen Leiters an einer Gegenkante des Gehäuses oder eines Bauteils des Gehäuses entlanggleitet. - Derartige Trennelemente können z. B. zur Unterbrechung der Stromzufuhr in das Bordnetz eines Kraftfahrzeuges verwendet werden. Bei einem Unfall werden diese Trennelemente ausgelöst, wodurch die Stromzufuhr unterbrochen wird und dadurch die Brandgefahr verringert ist.
- Von Nachteil ist, dass bedingt durch die Festigkeitseigenschaften des Trennmeißels aus Kunststoff die Trennleistung (Durchtrennung eines elektrischen Leiters mit einem bestimmten Querschnitt) begrenzt bleibt.
- Gestaltet man einen Trennmeißel und die Schnittkante beispielsweise komplett aus Keramik, wirkt sich dies negativ auf die Bauteilkosten aus.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Trennelement mit einem Trennmeißel. aus Kunststoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, dass der Trennmeißel ohne wesentliche Erhöhung seiner Herstellkosten eine bessere Trennleistung aufweist, d. h. Leiter mit einem größeren Querschnitt trennen kann.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schneidkante des Trennmeißels und/oder die Gegenkante des Gehäuses oder eines Bauteils des Gehäuses aus einem eingesetzten Konstruktionselement mit einer größeren Härte als Kunststoff besteht.
- In zweckmäßiger Ausgestaltung besteht das Konstruktionselement aus Stahl oder einer Keramik, wobei sinnvollerweise das Konstruktionselement scharfe Schnittkanten aufweist.
- Die durch das Konstruktionselement gebildete Schneidkante des Trennmeißels ist bevorzugt im Längsschnitt v-förmig, spitz zulaufend oder schräg verlaufend ausgebildet. Vorteilhaft liegt der Winkel der Schneidkante des Trennmeißels an der Stirnseite des Konstruktionselementes zwischen 180 Grad und 90 Grad liegt. Die angeführten Formen der Schneidkante haben den Vorteil, dass die Schneide nicht sofort mit der vollen Breite auf die Trennstelle des zu trennenden elektrischen Leiters auftrifft, sondern an zwei beziehungsweise einer Auftreffstelle beginnend in den Werkstoff eindringt. Bei einer V-förmigen Schneide wird die Trennkraft mit abnehmenden Spreizwinkel der beiden V-Schenkel zunehmend geringer.
- In bevorzugter spezieller Ausgestaltung hat das Konstruktionselement die Form eines Plättchens.
- In vorteilhafter Ausgestaltung reicht das Konstruktionselement des Trennmeißels bis in den Trennkolben und erstreckt sich dort im wesentlichen senkrecht zur Schneidkante. Bevorzugt weist das Konstruktionselement des Trennmeißels die Form eines Winkels oder die Form eines „L" auf. Diese Formen des Konstruktionselementes bewirken eine bessere Druckverteilung von der Schneidkante auf den Boden des Trennmeißels und damit auf den Trennkolben bei der Krafteinleitung durch den Trennvorgang auf den Trennmeißel und reduziert so die Gefahr des Durchdrückens des Trennmeißels durch den Trennkolben durch eine Vergrößerung der Auflagefläche.
- Bevorzugt wird der Trennkolben mit dem Trennmeißel und/oder das Gehäuses oder ein Bauteil des Gehäuses durch Kunststoffspritztechnik hergestellt und das Konstruktionselement beim Kunststoffspritzen in die Kunststoffspritzform eingelegt und ist so ein integraler Bestandteil des Trennmeißels bzw. des Gehäuses oder des Bauteils des Gehäuses.
- Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
-
1 zeigt eine pyrotechnische Trennvorrichtung für eine Batterieabschaltung in einem Kraftfahrzeug mit einem pyrotechnischen Anzünder1 in dem eine pyrotechnische Ladung zum Antrieb eines Trennkolbens5 angeordnet ist. Gezündet wird der Anzünder1 elektrisch, wobei die elektrischen Zuleitungen über einen Stecker9 am Gehäuse1 erfolgt. Bei Zündung des Anzünders1 beschleunigen die durch die pyrotechnische Ladung gebildeten Antriebsgase den Trennkolben5 , auf dem ein Trennmeißel8 angeordnet ist, in Richtung auf einen elektrischen Leiter3 und der Trennmeißel8 trennt den Leiter3 aufgrund seiner kinetischen Energie an einer Trennstelle. Der elektrische Leiter3 ist durch ein Bauteil4 (hier auch Riegel genannt) im Gehäuse2 eingeklemmt. Im Bereich der Trennstelle ist im Bauteil4 eine Ausnehmung angeordnet. Der Rand der Ausnehmung bildet eine Gegenkante an der der Trennmeißel8 beim Durchtrennen des Leiters3 entlanggleitet. Der elektrische Leiter3 ist eine Stromschiene, wobei die Stromschiene3 mit ihren beiden Enden aus dem Gehäuse2 herausgeführt sind (hier nicht gezeigt). An den beiden herausgeführten Enden sind die zu trennenden elektrischen Kabel oder Leitungen angeschlossen. - Die Trennung des elektrischen Leiters
3 erfolgt somit durch einen Schneidvorgang, der eingeleitet wird, wenn der Trennmeißel8 auf den elektrischen Leiter3 aufschlägt. Die mit „A" bezeichnete Kante des Bauteils4 bzw. des Riegels (siehe1 ) bildet die notwendige Gegenkante zum Zwecke des Schneidvorganges durch den Trennmeißel8 , der die Funktion des „Schnittstempels" übernimmt. Bei normalen Schnittwerkzeugen ist diese Kante scharf und von hoher Festigkeit, welches aufgrund der Materialeigenschaften des Bauteils bzw. des Riegels4 (Kunststoff) und des Herstellungsverfahrens (Kunststoffspritztechnik) nur bedingt gegeben ist. - Erfindungsgemäß besteht daher die Schneidkante des Trennmeißels
8 und/oder die Gegenkante des Gehäuses2 oder eines Bauteils4 des Gehäuses2 aus einem eingesetzten Konstruktionselement6 ,7 mit einer größeren Härte als Kunststoff. In1 ist dies nicht gezeigt. -
2 zeigt das Trennelement nach erfolgter Zündung des Anzünders1 und nach erfolgter Trennung des elektrischen Stromleiters3 . Der Trennkolben5 wurde durch die Antriebsgase der pyrotechnischen Ladung des Anzünders1 auf den Leiter3 zu beschleunigt, wobei der auf dem Trennkolben5 angeordnete Trennmeißel8 den elektrischen Leiter3 an der Trennstelle durchtrennt hat. -
3 zeigt den Trennkolben5 mit einem Trennmeißel8 nach den1 und2 . Der Trennmeißel8 ist mit einem erfindungsgemäßen zusätzlichen Konstruktionselement6 als Einsatz in Form eines Stahl- oder Keramikplättchens versehen dargestellt, welcher das eigentliche Schneidmesser zum Durchtrennen des Stromleiters3 bildet. Die Form der Schneide muss auf den durchzutrennenden Werkstoff abgestimmt sein. Sie ist entweder V-förmig, spitz zulaufend oder schräg verlaufend geformt. Die angeführten Formen haben den Vorteil, dass die Schneide nicht sofort mit der vollen Breite auf die Trennstelle des zu trennenden elektrischen Leiters3 auftrifft, sondern an zwei beziehungsweise einer Auftreffstelle beginnend in den Werkstoff eindringt. Bei einer V-förmigen Schneide wird die Trennkraft mit abnehmenden Spreizwinkel der beiden V-Schenkel zunehmend geringer. - Eine weitere vorteilhafte Form des Konstruktionselementes
6 als Schneidmessereinsatz im Trennmeißel8 zeigt4 . Das Konstruktionselement6 in Form eines Einsatzes besteht hier aus Keramik in Form eines Winkels bzw. in Form eines „L". Diese Form bewirkt eine bessere Druckverteilung auf den Boden des Trennmeißels8 bei der Krafteinleitung durch den Trennvorgang und reduziert die Gefahr des Durchdrückens durch eine Erhöhung der Auflagefläche. -
5a ,5b zeigen die Ausgestaltung des Konstruktionselementes6 als Schneidmessereinsatz im Trennmeißel8 in Form eines Stahlbiegeteiles. Auch hier bewirkt die Bodenformgebung des Schneidmessereinsatzes bedingt durch die relativ große Auflagefläche einen relativ geringen Flächendruck auf die Auflagefläche des Trennmeißels8 und reduziert so die Gefahr des Durchdrückens aufgrund der Krafteinleitung durch den Trennvorgang. - Die Konstruktionselemente
6 in ihrer Funktion als Schneidmessereinsätze im Trennmeißel8 werden als Einlegeteile beim Herstellungsprozesses des Trennmeißels8 (Kunststoffspritztechnik) mit in die Kunststoffspritzform des Trennmeißels8 eingelegt und sind nach dem Spritzvorgang ein integraler Bestandteil des Trennmeißels8 . -
6 zeigt ein Bauteil4 bzw. Riegel mit Stahl- oder Keramikeinsatz7 zum Beispiel in Form eines Plättchens, der ein deutlich verbessertes Trennverhalten ermöglicht, da sowohl Härte als auch die Kante auf Grund der Werkstoffeigenschaften und die Fertigungstechnologie ein gutes Trennverhalten bedingen. - Dieser eingelegte Stahl- oder Keramikeinsatz
7 ist außerdem in2 dargestellt.
Claims (9)
- Pyromechanisches Trennelement mit einem Gehäuse (
2 ) in dem ein elektrischer Leiter (3 ) angeordnet ist, mit einem Trennkolben (5 ) und einem darauf angeordneten Trennmeißel (8 ) aus Kunststoff zum Durchtrennen des elektrischen Leiters (3 ) und mit einem pyrotechnischen Anzünder (1 ) in dem eine pyrotechnische Ladung zum Antrieb des Trennkolbens (5 ) angeordnet ist, wobei der Trennmeißel (8 ) eine Schneidkante aufweist, die bei Antrieb des Trennkolbens (5 ) bzw. des Trennmeißels (8 ) und beim Durchtrennen des elektrischen Leiters (3 ) an einer Gegenkante des Gehäuses (2 ) oder eines Bauteils (4 ) des Gehäuses (2 ) entlanggleitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante des Trennmeißels (8 ) und/oder die Gegenkante des Gehäuses (2 ) oder eines Bauteils (4 ) des Gehäuses (2 ) aus einem eingesetzten Konstruktionselement (6 ,7 ) mit einer größeren Härte als Kunststoff besteht. - Trennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Konstruktionselement (
6 ,7 ) aus Stahl oder einer Keramik besteht. - Trennelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Konstruktionselement (
6 ,7 ) scharfe Schnittkanten aufweist. - Trennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Konstruktionselement (
6 ) gebildete Schneidkante des Trennmeißels (8 ) im Längsschnitt v-förmig, spitz zulaufend oder schräg verlaufend ausgebildet ist. - Trennelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Schneidkante des Konstruktionselementes (
6 ) des Trennmeißels (8 ) an der Stirnseite zwischen 180 Grad und 90 Grad liegt. - Trennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Konstruktionselement (
6 ,7 ) die Form eines Plättchens hat. - Trennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Konstruktionselement (
6 ) des Trennmeißels (8 ) bis in den Trennkolben (5 ) reicht und sich dort im wesentlichen senkrecht zur Schneidkante erstreckt. - Trennelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Konstruktionselement (
6 ) des Trennmeißels (8 ) die Form eines Winkels oder die Form eines „L" aufweist. - Trennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (
5 ) mit dem Trennmeißel (8 ) und/oder das Gehäuse (2 ) oder ein Bauteil (4 ) des Gehäuses (2 ) durch Kunststoffspritztechnik hergestellt sind und das Konstruktionselement (6 ,7 ) beim Kunststoffspritzen in die Kunststoffspritzform eingelegt wird und so ein integraler Bestandteil des Trennmeißels (8 ) bzw. des Gehäuses (2 ) oder des Bauteils (4 ) des Gehäuses (2 ) ist.
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