WO2020187589A1 - Sicherungsvorrichtung - Google Patents

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WO2020187589A1
WO2020187589A1 PCT/EP2020/055885 EP2020055885W WO2020187589A1 WO 2020187589 A1 WO2020187589 A1 WO 2020187589A1 EP 2020055885 W EP2020055885 W EP 2020055885W WO 2020187589 A1 WO2020187589 A1 WO 2020187589A1
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WO
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conductor
tear
sections
housing
separating
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/055885
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf HAUTMANN
Josef Fleischmann
Original Assignee
Panasonic Industrial Devices Europe Gmbh
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 Panasonic Industrial Devices Europe Gmbh filed Critical Panasonic Industrial Devices Europe Gmbh
Priority to EP20709557.1A priority Critical patent/EP3942587A1/de
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/006Opening by severing a conductor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H2039/008Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current using the switch for a battery cutoff
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/44Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H9/443Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to a safety device for interrupting an electrical connection, comprising an electrical conductor with at least a first and a second connection contact, the conductor changing its direction several times between the first and the second connection contact, so that the conductor at least two geometrically to be interrupted having juxtaposed, electrically verbun in series dene tear-off sections.
  • the safety device further comprises a housing in which at least the two tear-off sections of the conductor to be interrupted are received. It further comprises a separation actuator which is designed and arranged relative to the conductor in order to separate the conductor by tearing off at least at the two tear-off sections when the separation actuator is triggered.
  • a so-called arc can form above a certain current strength and / or voltage. If the electrical potential difference (voltage) and current density are sufficiently high, this occurs through impact ionization between the two conductor ends, which are interrupted or separated from one another. The electric current continues to flow through the gas (e.g. air) between the separated conductor ends, which is ionized in the process, and the gas becomes electrically conductive through the ionization of the particles (atoms or molecules).
  • the current density is generally defined as the ratio of the current strength and the cross-sectional area available to the current.
  • An arc in the field of the invention a negative phenomenon in the sense of an accidental arc
  • An arc can therefore maintain an electrical connection in an electrical circuit, although the two conductor ends are actually no longer directly (physically) connected, since the conductor ends are already connected by a are separated from each other essentially air-filled gap.
  • the arc phenomenon becomes particularly problematic when the electrical circuit has to be forcibly interrupted for health reasons, for example in the event of an accident to avoid further consequential damage.
  • maintaining the connection between a battery or a rechargeable battery and an electric motor can result in a considerable health risk (including for those involved) due to electric shock in the event of an accident.
  • a large number of different security and separation systems are already known.
  • WO 2017/032362 A1 describes a circuit breaker with the features mentioned at the beginning.
  • the connecting elements that establish a connection between a first and a second contact, together with an insulating medium and other components in a common interior space of the housing.
  • the entire interior space is contaminated or soiled with the isolator medium after it has been triggered.
  • parts of the isolator medium could also be located outside the housing after the disconnector has tripped. This increases the risk that surrounding components will be contaminated and - even if this would in principle allow other accident damage to the vehicle - simply replacing the disconnector is not sufficient to e.g. B. to put the vehicle back into operation.
  • the fuse device according to the invention for interrupting an electrical connection for example an electrical circuit
  • the electrical contacts e.g. B. two end portions of the conductor, by means of which the fuse device is connected in series with the other electrical components of an electrical circuit.
  • a battery as a power source and an electric motor can already form a closed electrical circuit.
  • the conductor changes its direction several times between the first and the second connection contact, so that the conductor has at least two tear-off sections to be interrupted, geo metrically arranged next to one another, electrically connected in series having.
  • a tear-off section can only be a section in the course of the relevant conductor, at or in which section the conductor is preferably torn off or separated if, as explained later, for example, a predetermined tear-off point has been incorporated.
  • the course of the conductor between the first and the second connection contact can run in a loop in at least one section or have at least one U-shaped section in which the two legs of the U-shaped section are preferably essentially parallel to one another and geometrically next to one another are arranged.
  • the safety device also has a housing in which at least the two tear-off sections of the conductor to be interrupted are accommodated.
  • the safety device comprises a disconnection actuator, preferably a pyrotechnic disconnection actuator, which is designed and arranged relative to the conductor to close the conductor by tearing off the conductor when the disconnection actuator is triggered, preferably when a triggering signal is received, at least at the two tear-off sections separate.
  • the isolating actuator is arranged relative to the conductor in such a way that when the isolating actuator is triggered, the conductor is torn off by the action of the isolating actuator in at least one tear-off section, but preferably in both tear-off sections at the same time.
  • the safety device comprises at least two sealed arc extinguishing chambers. These are each arranged at least in the area of the tear-off sections of the conductor. They are designed to seal (shield) an arc that may arise in a free space (i.e. between the two conductors separated by the tearing off) from the outside against the surroundings of the arc chamber. "Sealed against the surroundings of the arc chamber" is such Understand that processes within the arc-extinguishing chamber potentially occurring when torn off cause no harmful effects outside the arc-extinguishing chamber. Besides that, no extinguishing material should be able to escape.
  • the extinguishing material is preferably a substance or a material that has electrically insulating properties and is hardly or very poorly inflammable or combustible. A more detailed description of the extinguishing material and its function is given below. It is located at least in and / or around the area of the tear-off sections within the arc-extinguishing chambers. Preferably, the arc extinguishing chamber is essentially filled with the extinguishing material except for the conductor itself.
  • the conductor is, as usual, initially - i. H. before the disconnection actuator is triggered - in a first position or in an "initial position".
  • this starting position or "normal operating position”
  • the undestroyed conductor is, as mentioned above, e.g. B. integrated in an electrical circuit in the form of a series circuit via the first and second connection contact, so that (in "control mode") there is a closed circuit, for example between the battery and the electric motor.
  • the current flows through the electrical conductor of the safety device during normal operation, with a current flow not being impaired.
  • the torn off moving ladder section is in a second position or in a "disconnected position".
  • the electrical circuit between a first and a second connection contact is interrupted as intended.
  • a movable tear-off part of the conductor can be torn out between the connection contacts. This can preferably be moved into the disconnected position in a disengagement space in the housing which is specially provided for this purpose and is separate from the arc extinguishing chambers, as will be explained later.
  • the conductor can be interrupted simultaneously in the context of the tear-off movement at several tear-off sections arranged geometrically next to one another. This advantageously ensures that only a fraction of the total voltage used is applied to the individual tear-off sections.
  • the total voltage applied to the conductor is divided according to the number of tear-off sections used. As a result, for example, if a total of two tear-off sections are used, only half the total tension is applied to each of the two tear-off sections when they tear off. In this way, potentially arising arcs between the separated conductor parts are already weakened or even an arc is prevented from forming.
  • the conductor now runs through an additionally sealed, separate arc extinguishing chamber in the housing, at least in the area of the tear-off sections, it can be ensured that the electric arc is held and operated within the arc extinguishing chamber. can be extinguished particularly well and quickly using the extinguishing material located there. Since these arc extinguishing chambers are arranged as sealed, separate chambers within the housing, the probability that extinguishing material will get outside of the housing when triggered is further reduced. If this allows other accident damage to the vehicle in principle, the vehicle can be put back into operation immediately by simply and quickly exchanging the safety device. In particular, cleaning of the surrounding area would not be necessary.
  • a method according to the invention for manufacturing (manufacturing method) a fuse device for interrupting an electrical connection comprises at least the following steps:
  • an electrical conductor with at least a first and a second connection contact is provided or produced, the conductor changing its direction several times between the first and the second connection contact, so that the conductor at least two to be interrupted, geometrically arranged next to each other, electrically connected in series Has tear-off sections.
  • the conductor is bent and / or shaped in such a way that a desired tear-off point is introduced at a defined point in the tear-off sections, and the shaping of the course of the conductor ensures that these tear-off sections at which the conductor is separated in the context of a tearing movement in the event of a fuse, although they are electrically connected in series (in the simplest case it can only be sections of the same conductor), but are arranged geometrically next to one another. This means that, as mentioned above, in the event of a tear-off movement, the two tear-off sections are separated, if possible, essentially simultaneously, so that only half the total stress is applied in each of the two tear-off sections.
  • a housing with at least two arc extinguishing chambers is provided or manufactured and the electrical conductor is inserted into the housing, so that at least the two tear-off sections of the conductor to be interrupted are accommodated in the housing, the two tear-off sections of the conductor each through an arc extinguishing chamber which is sealed off from an environment.
  • the housing is so z. B. manufactured or shaped so that it receives or surrounds the electrical conductor so that at least the two tear-off sections of the conductor in Arcing chambers are located, which are separated from the other areas in the housing within the housing by walls.
  • seals are arranged in the course of the conductor in front of and behind the tear-off sections to be interrupted in order to seal the passage through the walls. Possible shapes and types of seals are explained in more detail below.
  • the housing advantageously encloses the conductor in such a way that the conductor runs predominantly within the housing, the connection contacts of the conductor e.g. B. extend or protrude from the housing and can be integrated very easily in series in an electrical circuit.
  • a disconnect actuator is provided or manufactured. This is arranged relative to the Lei ter such. B. also mounted in or on the housing to separate the conductor (when Emp catching a trip signal in the case of a fuse) when the isolating actuator is triggered at least at the two tear-off sections by tearing off.
  • the isolating actuator can be used in the housing in a “isolating actuator chamber” specially designed for it.
  • the isolating actuator could preferably be in the form of an independent purchased part and be acquired and used in a state ready for assembly. This will be explained later.
  • the two Lichtbo formed by the housing are filled with an extinguishing material.
  • the housing is then preferably closed.
  • a basic housing body in which the above-mentioned Components are assembled and the extinguishing material is filled in closed with a housing cover.
  • the extinguishing material which is located in the arc extinguishing chambers, can be held captive within the arc extinguishing chamber as well as an accidental leakage, e.g. B. during assembly of the safety device can be prevented.
  • the sequence of the method steps described above for assembling the individual components of the security device is arbitrary, provided that the individual components were either provided or produced beforehand so that they are available for assembly. Likewise, the components can also be provided at least partially assembled. For example, the Heads with already attached seals are fully formed, provided with intended tear-off points and made available for insertion into the housing.
  • partition walls are preferably already fully formed.
  • the “partition walls” of the arc extinguishing chambers can be separated from the other areas in the housing, e.g. B. a separating actuator chamber, already in the manufacture of the housing in one operation with abandonedbil det or shaped, z. B. in an injection molding process.
  • individual partition walls could also be used later if this appears favorable in terms of production technology.
  • the housing base body of the housing can be sealed with the cover element after it has been filled, so that subsequent improper opening by a third party, for example for manipulation purposes, can be prevented.
  • the seals can also be provided or delivered in a prepared state.
  • the seals can also be injected or foamed in-situ directly around or on the conductor by means of a so-called “formed in-place” (or “formed in-place foam gasket” (FIPFG)) method in an additional process step the conductor can be overmolded.
  • the seals can also be made in situ using the “form-in-place” method or directly in the housing using the 2K injection molding process. This will be explained in more detail later.
  • a fuse device according to the invention in an electrically operated vehicle (electric car or electric vehicle, B (EV) for short) can in particular interrupt an electrical connection between the components of the vehicle that require electricity, in particular the vehicle's electric motor or electric drive, to a battery storage system or other current / voltage sources.
  • an unwanted current flow emanating from a battery storage system can preferably be prevented immediately after an accident. For example, this can prevent a current flow to a battery storage system from continuing, which could possibly cause a spark for example, a flammable liquid leaking out of the accident could ignite.
  • the safety device is advantageously designed so that it is suitable for high direct and alternating currents at high voltages, as occur in modern electric vehicles.
  • the safety device can be designed for voltages above 100 V and also for the interruption of direct currents.
  • the construction is also designed so that the current can be safely separated, preferably with a current strength greater than 2000 A, particularly preferably with a current strength greater than 10000 A.
  • the construction of the safety device can in principle also be used for electrical connections that are designed for medium voltages in the sense of the VDE regulations, namely for voltages of more than 1kV.
  • the safety device mentioned at the outset triggers when it is supposed to trigger, it could for example be coupled to a safety device usually installed in the vehicle with a signal transmitter (or sensor) so that, in the event of an accident, it can be triggered at the same time or triggers immediately after the safety device.
  • a signal transmitter or sensor
  • a vehicle according to the invention has at least one electric motor for driving the vehicle and a safety device according to the invention.
  • the vehicle can be any electric car, an electric truck, an electric motorcycle, an electric boat, an aircraft (or aircraft) or the like.
  • the safety device is not limited to use in one of the aforementioned electrically powered vehicles, but can generally be used to interrupt an electrical circuit with any battery storage system, e.g. B. a battery or a rechargeable battery, so preferably also in a machine or a robot or a battery storage system, which is simply only generally used for a power supply for intermediate storage, such. B. can be used as a local storage system for a solar system.
  • the electrical conductor of the safety device could have any cross-section transversely to its direction of travel, z. B. a round massive cross section.
  • the conductor is preferably designed as a “flat conductor”. In other words, it has a substantially flat cross section. I.e. the cross section of the flat conductor comprises a shorter and a longer side.
  • a flat conductor is also only referred to as a “conductor” for short.
  • the conductor is bent several times in its course, preferably over the longer cross-sectional side or “flat side”, so that, for example, a U-shaped conductor section is created. This U-shape can be seen in a plan view of the shorter cross-sectional side of the conductor.
  • the two legs of the U-shaped section are thereby preferably arranged essentially parallel to one another and geometrically next to one another. These legs can therefore form the tear-off sections which, as mentioned, are each provided with at least one predetermined tear-off point.
  • the conductor is weakened at such a “predetermined tear-off point”, so that from a desired tensile stress along its main course direction it first tears off at this predetermined breaking point or is first severed.
  • the tensile stress required for the separation is brought about (as mentioned) by means of the separation actuator.
  • the conductor can be mechanically weakened at such a predetermined breaking point, in particular a predetermined breaking point.
  • a predetermined breaking point I.e. he can z. B. have a cross-sectional constriction (thinning) at least at this point.
  • the conductor preferably has a “perforation line” transverse to its direction at a predetermined breaking point, in particular a predetermined tear-off point. This corresponds to a mechanical weakening in the form of several almost adjacent holes along a line that extends over the entire longer cross-sectional side. Although this deliberately adversely affects the tensile strength of the conductor at this point, the external dimensions of the conductor do not have to be reduced.
  • a further weakening hole can be arranged in the conductor immediately before and after a perforation line. This is preferably arranged closer to one of the shorter cross-sectional sides of the conductor, so that the tearing of the perforation line begins from the opposite side.
  • the conductor has at a predetermined tear-off point perpendicular to its course a perforation line with at least two - before and after - diamond-shaped incorporated holes or breakthroughs, the diamond-shaped breakthroughs being asymmetrical, ie. H. are arranged closer to one of the shorter cross-sectional sides of the conductor. They can have the effect that, due to uneven expansion of the material and the resulting uneven force, tearing off at the intended tear-off points is favored. Other shapes of the holes or breakthroughs on the Perfo rationsline in the head are also possible.
  • the perforation lines and / or the above-mentioned additional weakening holes in the conductor and / or other - to be described later - holes or openings in the conductor can, for. B. are preferably punched out or incorporated in another way. You can e.g. B. can also be cut out by means of a suitable laser.
  • the weakening of a predetermined tear-off point could also be achieved by making the conductor from a more easily tearable material in the area of the predetermined tear-off point (i.e. a material which tears more quickly and easily under tension) than in other areas thereof.
  • a more easily tearable material in the area of the predetermined tear-off point (i.e. a material which tears more quickly and easily under tension) than in other areas thereof.
  • This can be useful if the production of the conductor from several pieces would be associated with less effort and lower costs. This is particularly useful if the majority of the conductor would consist of a cheaper, but also more tensile material.
  • Possible more cost-effective and more tensile materials for the main part of the conductor could, for example, be aluminum or special metal alloys suitable for this purpose, whereas copper and silver are suitable for the tear-off sections with the intended tear-off points.
  • connection contacts of the conductor There are various possibilities for the design of the connection contacts of the conductor.
  • the first and second connection contacts of the conductor are preferably located outside the housing of the safety device, so that the safety device can be installed in a closed state of the housing when installing a new device or retrofitting it in an existing system.
  • the two connection contacts of the fuse protection device which protrude, so to speak, a piece from the housing of the fuse device, can be shaped almost as desired.
  • connection contacts are preferably each formed with at least one hole in cross section, so that they can be connected, for example, with a screw or the like. can be permanently connected or clamped in an existing circuit.
  • the two connection contacts are designed with a hole in such a way that, for example, a clamping shoe can be used for clamping contact. This enables a new installation or retrofitting of the safety device in an existing circuit by means of simple and quick terminal contact. Furthermore, this type of clamping ensures that the safety device always remains connected in an electrical circuit in the event of a rule and does not come off easily during vehicle operation.
  • the arc extinguishing chambers are sealed. There are also various options for this.
  • one, particularly preferably each, arc extinguishing chamber has at least two seals, one seal each at each of the two entry points of the conductor into or out of the relevant arc extinguishing chamber.
  • the seals at the entry points of the arc extinguishing chambers are preferably formed or shaped in such a way that neither significant extinguishing material nor an arc emerges from the arc extinguishing chambers during operation.
  • each of the seals expediently has a through opening for the conductor.
  • This is designed to match the conductor cross-section, so that it still remains movable along its main direction, but is permanently sealed as tightly as possible - with a constant cross-section along the conductor section moving through the seal.
  • the through opening therefore preferably has a predetermined clear dimension which is designed to be minimally smaller than an external dimension of the conductor, so that in any case the seal is particularly close to the conductor, too if the clear dimension achieved with a specific seal should turn out to be slightly larger than the specified clear dimension in individual cases, possibly due to manufacturing reasons (within the scope of the tolerances).
  • the conductor At least along the conductor section moving through the seal, the conductor preferably also has a uniform, smooth surface so that it slides smoothly through the through-openings of the seals during the tear-off movement.
  • a seal preferably comprises an elastic and / or an electrically insulating material. It is particularly preferably a rubber seal or a device made of a rubber-like elastic material. Most preferably, the seal is made of a heat-resistant material, so that its shape does not change in the event of the potential formation of an arc, nor is its material damaged in such a way that the sealing ability of the seal could possibly be impaired. This ensures that the arc extinguishing chamber remains sealed off from an environment.
  • Preferred materials for an elastic seal which is, for example, assembled by hand or preferably by machine, are acrylonitrile-butadiene rubber, ethylene-propylene rubber, silicone rubber or fluorine rubber.
  • thermoplastic polymers are preferably used as materials, such as.
  • a seal can be applied or introduced in-situ, as mentioned above in the manufacturing process, for example using the so-called “form in place” method directly on the conductor or on the housing.
  • a polymer such as. B. Polyurethane can be used.
  • one, preferably each, seal forms a form-fitting seal with an associated wall section of the housing Connection.
  • These wall sections are z. B. each in the area of the entry points len of the conductor in the arc extinguishing chamber.
  • Such wall sections into which a seal is inserted through which the conductor runs are also referred to below as “passage walls” of the arc extinguishing chamber.
  • Such a form fit between the seal and the passage wall is preferably a tongue and groove connection or (as particularly preferred) a Spun extension.
  • connection partners components
  • two connection partners are positively connected to each other so that there is sufficient shear strength perpendicular to this connection.
  • one of the two connection partners has a groove at the connection point and the other has a tongue, so that when the two connection partners are connected, the tongue fits positively into the groove.
  • a tongue-and-groove connection is a connection between two components in which both connec tion partners have a groove at the connection point, which is positively connected by means of an additional tongue in the form of a third component.
  • the wall sections or through walls each have recesses or slots which are adapted to the outer shape and dimensions of the conductor. Since the tear-off movement of the conductor ensures that the seal remains in place, the openings in the passage walls, in which the seals can be arranged, can preferably only be minimally larger than the conductor cross-section on the side facing away from the arc extinguishing chambers . As a result, the seals are held captive in the passage wall between the inside and outside at the entry points.
  • a through wall is therefore preferably designed in such a way that it has at least one single groove, preferably a double groove with a tongue located in between, at the opening for connection to the seal arranged therein.
  • the seal is formed with a cooperating simple groove, in which, with a suitable arrangement, the tongue of the double groove engages so that the conductor slips through the seal when the tear-off part of the conductor is torn off in the direction of the conductor run without to take the seal with you. This should keep the seals in place if the conductor tears away.
  • the wall sections or passage walls can, as mentioned, for. B. directly molded into the housing parts (e.g. injection molding) or separately in the housing a joined components. After closing the housing, e.g. B. the already mentioned assembly of the housing from a housing body and a housing cover, so arise through the matching housing walls in conjunction with the seals all around ge closed arc extinguishing chambers in each of which a tear-off section of the conductor is arranged as needed sealed.
  • the torn-off part of the conductor is preferably only moved out of the arc-extinguishing chamber so far that there is always an end section of the tear-off part on the breaking side (with an intact conductor cross-section) remains inside the arc quenching chamber. I.e.
  • the two respective ends of the conductor separated at the target tear-off points are preferably as far apart as possible in a disconnected position, but the two target-breaking end sections of the tear-off part of the conductor are still within the seal of the arc extinguishing chamber, so that the passage opening continues remains blocked (sealed) with the rest of the U-shaped tear-off part of the conductor.
  • the movement of the tear-off part of the conductor after it has been torn off by means of the disconnection actuator is also referred to below as “disengagement”.
  • the securing device can preferably comprise a non-conductive separating element. This is designed to connect the part of the conductor that is to be torn off with the isolating actuator, so that at least the tear-off part of the conductor is moved when the isolating actuator is triggered.
  • the separating element is a type of adapter, such as a pressure plate, between the separating actuator and the conductor, which creates a non-conductive connection between the two components and at the same time isolates the separating actuator from the conductor.
  • the pressure plate can preferably be arranged centrally parallel to the longitudinal side of the conductor cross-section between the isolating actuator and the conductor. As a result, it can push away the tear-off part of the conductor through the action of the isolating actuator without the isolating actuator touching the conductor directly.
  • a sufficiently large cavity, the already mentioned release space, is preferably located in the housing to accommodate the tear-off part of the conductor that moves (when the disconnection actuator is triggered).
  • This cavity is referred to as the release space because it accommodates at least the moving or disengaging tear-off part of the conductor, which runs between the two tear-off sections. It extends, for example, over an area within the housing that is adjacent to the connection contacts. adjoining the distant face of the housing.
  • the release space can be limited by the outer walls of the housing and only on one of its six sides essentially by the two arc extinguishing chambers and the separating actuator (or a separating actuator chamber for accommodating the separating actuator) preferably located in between.
  • the release space takes up an area within the housing that extends over the full width of the end faces and over a length of the longitudinal sides of the housing that is adapted to the separation distance.
  • the disengagement space therefore preferably has a “clear dimension” between its opposing boundaries or walls in the direction of the main course of the conductor (in the “disengagement direction” in which the tear-off part of the conductor moves), which is at most so large that In any case, the tear-off part of the conductor cannot be fully disengaged from the arc extinguishing chambers.
  • This "clear dimension" of the release space and the dimension of the broad side of the conductor cross-section results in a maximum separation distance between the respective end of the tear-off part and the associated end of the conductor part that remains when torn off (hereinafter referred to as "invariant" conductor part).
  • This separation distance should be at least large enough at the end of the Abr fabricatbewe supply in the separation position that a potentially created arc has a minimum length that favors a collapse of the arc.
  • the housing is particularly preferably designed in such a way that at least the walls of the release space or of the housing, which are ultimately intended to intercept the tear-off part of the conductor, are reinforced. These walls can have a reinforcement or stiffening, for example in the form of ribs and / or a double wall thickness.
  • the extinguishing material is expediently designed to extinguish or collapse an arc particularly quickly, so that the electrical connection is interrupted as quickly as possible. It is preferably a material which has particularly good pouring or flow properties. So it can not only be filled easily and without problems in the arc quenching chambers, but also flows particularly quickly into the free space, which is gebil det during the tear-off movement by the tear-off part of the conductor, which moves at least partially out of the arc-quenching chamber. Quartz sand is preferably used as the extinguishing material. For the sake of simplicity, the quartz sand can also only be referred to as sand below.
  • a resulting arc can in particular lead to (possibly also only partially) melting of the quartz sand, whereby maintenance energy is withdrawn from the arc.
  • an insulating glass plug made of melted quartz sand can also form, which can interrupt the arc.
  • the conductor can be provided with additional devices (as described later ben) so that an active burial of the free space between the intended break-off end sections of the conductor separated at a predetermined tear-off point can be achieved with quartz sand.
  • This active burial can increase the likelihood that there will be enough quartz sand in the resulting space quickly enough, which then has an insulating effect at the appropriate point between the separated conductor ends, for example fusing to form an insulating glass plug.
  • the safety device can preferably be designed in such a way that an arc that occurs in a tear-off section when the conductor is torn off inevitably runs essentially into the extinguishing material.
  • the conductor can have recesses, particularly preferably grooves, which extend longitudinally in its direction at least in the region of one of the tear-off sections.
  • the depressions result in or cause an increase in the surface area of the conductor cross-section, so that ultimately more extinguishing material is available in the area of the intended tear-off points directly on the conductor than with a smooth conductor without depressions.
  • the depressions can preferably be designed in the form of a meandering cross section of the conductor (transverse to its direction of extension). Thus, a possibly occurring arc will inevitably run through the extinguishing material, since this, of course, accordingly surrounds or wets the surface of the conductor provided with the depressions or grooves.
  • the safety device can preferably comprise at least one magnetic arrangement in order to deflect an arc into the extinguishing material.
  • This magnet arrangement for example at least one “blow magnet”, can be arranged in such a way that a potentially arising arc is deflected or pushed away by the Lorentz force of a magnetic field generated by the blow magnet.
  • a blow magnet used in this way is usually so called because its magnetic field "blows away" the particles in the arc, mostly electrons, so to speak.
  • the path of the arc is in any case lengthened and at the same time it can preferably be forced into the extinguishing material located to the side of the end sections of the conductor on the breakable side. Due to the longer path of the arc, its surface also increases. It therefore cools down more quickly and the air it ionizes loses its conductivity more quickly. In the event that an arc is formed, the magnet arrangement accordingly ensures that the extinguishing material in the arc extinguishing chamber is less melted together.
  • Such a blow magnet can be, for example, an ordinary bar magnet, typically made of neodymium, which generates at least one magnetic field of 50-100 mT. At least one magnet is preferably used, and a plurality of magnets and / or a horseshoe-shaped iron yoke are particularly preferably used. They are arranged between the two legs of the iron yoke in the area of its open side. In the gap that is created between the two magnets, a nearly homogeneous magnetic field can be generated. However, the (as homogeneous as possible) magnetic field is particularly preferably generated by an electromagnet, since its magnetic field does not weaken over time. If so desired, a separate magnet can be arranged for each of the arc extinguishing chambers.
  • the magnet arrangement can also be arranged on the outside of the housing, so that the magnetic field acts in the housing, but the components of the magnet arrangement are protected from the processes taking place inside the housing.
  • a housing exterior term arrangement of the magnet arrangement on the safety device simplifies both a new installation during manufacture and an exchange of a defective magnet.
  • almost every suitable, possibly existing magnet could be used functionally or, for example, a magnet could be reused after replacing an installed safety device. If there is already a magnetic field that would impair the effect of the magnet arrangement realise, a magnet arrangement can logically be obsolete or saved.
  • the securing device can preferably also comprise an extinguishing material moving device (or simply called “sand moving device”). This can serve to spend or transport sand during the disengagement or tear-off movement in the free space that results from the disengagement of the tear-off part of the Lei age from the arc extinguishing chambers after the tear-off. It also ensures that any arc that may arise will forcibly run through the sand.
  • extinguishing material moving device or simply called “sand moving device”.
  • the sand moving device is preferably designed in the manner of a “shovel”.
  • the shovel is preferably attached to the tear-off part of the ladder and can - according to the principle of a "plow" - be arranged in the area of the intended tear-off point so that there is a particularly large amount of sand in front of its "shovel surface". Consequently, during the tear-off movement, the sand in front of the shovel can be actively pushed or pulled into the free space.
  • a shovel could, for example, be made of the same material as the conductor and additionally be formed on the conductor directly during the production or provision of the conductor.
  • a second possible variant of the sand moving device can comprise a sand moving device with a simple belt.
  • the tape is in a relaxed th state before and after the target tear-off point within the arc extinguishing chamber attached to the conductor. I.e. it is in a loose initial state in the starting position from at least at the level of the target tear-off point in a semicircular shape in an Ab was arranged to the head.
  • the tape is tensioned between the tear-off part and the invariant conductor part when the tear-off part of the conductor is disengaged.
  • sand can be actively thrown or introduced into the intended tear-off point.
  • the tape runs in a tensioned state essentially parallel to the conductor without an electrical connection between the to produce two separate break-end end sections of the conductor.
  • the tape can, for example, be a heat-resistant “insulating tape” which in any case has a suitable tensile strength.
  • a heat-resistant, non-conductive tape could be used.
  • the tape could also be designed in the form of a hose around the conductor along the course of the conductor. This can be opened at least on one side, but otherwise all around in the manner and shape of a hose and also at least on two sides, essentially parallel to the two long sides of the arc chamber. It could z. B. can be used at least one side open hose that can be filled with sand.
  • the securing device can also preferably comprise a step-shaped or running ladder section in order to also ensure that additional shear forces are generated.
  • the course of the conductor can optionally have a step at a predetermined tear-off point. I.e. the course of the conductor is designed at least at the intended tear-off point (when viewed from above on the conductor course) in the manner of a “Heaviside” function, in order to deflect an arc into the sand that may arise during the tear-off movement or at least to specify its direction of extension.
  • the intended tear-off point can connect the two “tread surfaces” or “steps” of the conductor, which run or are aligned in its main direction of extension, for example at an angle, preferably vertically.
  • the conductor of the safety device can preferably also have a “target separation point” in its course, which is preferably arranged between the tear-off sections in a further “separation section” of the conductor.
  • This additional desired separation point ie the separation section, is particularly preferably located between the two tear-off sections of the conductor which are arranged essentially parallel to one another, geometrically next to one another.
  • This separating section is consequently arranged essentially perpendicular to the tear-off sections, since it does connects electrically in series. If the separation section is aligned or runs exactly perpendicular to the two tear-off sections, a final cutting of the conductor can be achieved particularly easily by simply punching through the conductor once more at the intended separation point as part of the tear-off movement .
  • the separation in the separating section is preferably carried out offset in time or delayed after the tearing off in the tear-off sections.
  • the conductor should be cut through at the intended separation point, especially before given, when the tear-off part of the conductor has at least a minimum distance from the invariant conductor part, so that no further arcing is formed at the intended separation point, since the total voltage already applied has been sufficiently reduced.
  • the conductor can be punched through at the intended separation point, for example, by means of a blade, a sharp cutting edge or a sharp wedge and, if necessary, a corresponding counterpart.
  • the safety device preferably comprises a separating device which interacts with the separating actuator.
  • the separating device has a non-conductive, wedge-shaped element which is designed to cut through the conductor at the intended separation point during a relative movement. It can, for example, be attached to an inside of the stirnsei term outer wall of the release space within the housing.
  • the separating device comprises at least two interacting elements which, when one of the two or both elements move relative to one another, cause a separation as part of the tear-off movement.
  • the two elements are designed in such a way that, when they strike or collide with one another, they together create a preferably permanent interruption in the conductor. Both elements can have a cutting edge or one of the two can be designed with a cutting edge and the other with a surface for cutting. I.e. When it hits, the conductor running in between is cut through, so to speak.
  • the safety device preferably comprises a separately encapsulated, pyrotechnic isolating actuator. If desired, this can also be purchased as a separate, independent purchased part, independently of the safety device. In this case, use can also be made of already existing, in particular standardized, pyrotechnic actuators that would otherwise be used for other purposes. serve such as B. to trigger safety devices, seat belt tensioners, hood stands or the like.
  • a preferred isolating actuator has a cylindrical sleeve with a bolt with a piston section located therein, a propellant charge and an ignition device or ignition unit which is closed by means of a closure piece.
  • the sleeve is preferably a component made from steel.
  • the bolt is made of aluminum, for example.
  • a pyrotechnic propellant consists of a set of chemical substances in solid, liquid or gaseous form, which, as an energy carrier, strives for a large volume when activated and is thus able to move or shape an object.
  • the cylinder can for example also be partially implemented as part of the housing of the safety device, i. H. be integrated in the housing.
  • the isolating actuator and the above-mentioned pressure plate which presses against the tear-off part of the conductor that is to be torn off in the event of a trip, can be positively connected or coupled to one another.
  • they preferably have corresponding coupling elements.
  • These can be designed, for example, in the form of a front cylindrical (core) bore in the bolt of the separating actuator and a corresponding pin on the back of the pressure plate.
  • the bolt of the separating actuator could also form a part with the pressure plate, i. H. the bolt and the pressure plate are made in one piece.
  • FIG. 1 shows a perspective view (with the housing cover open) of a first exemplary embodiment of a securing device according to the invention in a starting position
  • Figure 2 is a perspective view of an electrical conductor of the safety device according to Figure 1
  • FIG 3 is a perspective view of a housing base body of the fuse device according to Figure 1,
  • FIG. 4 shows a perspective view of a housing cover of the safety device according to FIG. 1,
  • FIG 5 is a perspective view of a pressure plate of the securing device according to Figure 1,
  • FIG. 6 shows a perspective view of a seal of the securing device according to FIG.
  • FIG. 7 shows a longitudinal section of an isolating actuator (in an initial position) of the securing device according to FIG. 1,
  • FIG. 8 shows a plan view of the disconnect actuator (in a disconnected position after triggering) of the safety device according to FIG. 1,
  • FIG. 9 shows a perspective view of the safety device according to FIG. 1 in a disconnected position of the electrical conductor with the tear-off part disengaged
  • FIG. 10 shows another perspective view of the electrical conductor according to FIG. 9 with the tear-off part of the conductor disengaged with a schematic arc surrounded by an extinguishing material
  • FIG. 11 shows a perspective view of the safety device according to FIG. 1 with a closed housing
  • FIG. 12 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of a securing device according to the invention in an initial position
  • FIG. 13 shows an upright section through the electrical conductor according to FIG. 12 along the section line AA
  • FIG. 14 shows a schematic representation of a third exemplary embodiment of a securing device according to the invention in an initial position
  • FIG. 15 shows a schematic representation of a fourth exemplary embodiment of a securing device according to the invention in an initial position
  • FIG. 16 shows a schematic representation of a fifth exemplary embodiment of a securing device according to the invention in an initial position
  • FIG. 17 shows a schematic representation of a sixth exemplary embodiment of a securing device according to the invention in an initial position
  • FIG. 18 shows a schematic illustration of a seventh exemplary embodiment of a securing device according to the invention in an initial position
  • Figure 19 is an example of a schematic circuit diagram of a fuse device 1 according to the invention connected in series in an electrical circuit.
  • FIGS. 1 to 11 A first preferred exemplary embodiment of the securing device 1 according to the invention will now be described with reference to FIGS. 1 to 11, the securing device 1 being designed to interrupt an electrical connection V and with a first and second connection contact 101 in operation, as shown in FIG is placed in series in an existing electrical circuit.
  • the main components of this safety device 1 include a housing 11 with two arc extinguishing chambers 30 which are sealed off from an environment and which are filled with an extinguishing material 34, and an isolating actuator 60 (preferably a separately encapsulated, pyrotechnic isolating actuator).
  • an isolating actuator 60 preferably a separately encapsulated, pyrotechnic isolating actuator.
  • Other important areas within the housing 11, in which all other components are mounted, include two antechambers 25a, 25b, a separating actuator chamber 23 located longitudinally between the two arc extinguishing chambers 30, in which the separating actuator 60 is arranged, and an adjoining one at the end Release space 35.
  • the electrical conductor 100 is designed with a flat cross-section in accordance with the state shown in FIG. H. a cross section through the flat conductor 100 perpendicular to its direction VR has a shorter and a longer cross-sectional side.
  • the course direction VR is u. a. here indicated arbitrarily clockwise, but it could also run the other way round.
  • the conductor 100 is bent here at several points over its longer cross-sectional side, so that it changes its direction VR several times.
  • the bend takes place in such a way that the conductor 100 is essentially U-shaped in a “course plane” VE spanned by the course direction VR, which changes several times.
  • the “main direction” HVR of the conductor 100 is defined below as the direction VR of the two “legs” of the “U” in the plane VE.
  • the substantially U-shaped bent conductor 100 has at the free ends of the U-legs (also called “legs” for short) once again angled foot sections pointing away from the “U” so that including these foot sections in the course plane VE results in a square, right-angled "Q". As will be explained later, these foot sections serve as connection contacts 101.
  • a conductor 100 shaped in this way has two longitudinal sides arranged geometrically next to one another in the form of the two legs, a “closed” end face S connecting the two legs (which is formed by the “transverse bar“ 100d ”) and another opposite end face S opposite the closed end face S “Open” end face S '(the “U-opening”) with outwardly angled foot sections at the free ends of the U-legs.
  • the two parallel legs which are mainly referred to simply as tear-off sections 104a, 104b in the following, are each at a point near the bend to the foot sections (or connection contacts 101) in the form of a predetermined tear-off point 102, here specifically a perforation line 102 weakened.
  • the Perforationsli never 102 extends here perpendicular to the direction VR of the conductor 100 over its entire longer cross-sectional side between the two edges of the shorter transverse cut side.
  • the perforation line 102 begins or ends at the edge of the conductor 100 in each case with an open hole, e.g. B. with about half a hole.
  • the conductor 100 extends between the two parallel legs in a straight line perpendicular to its main direction HVR. To this end, it is correspondingly narrow at right angles to the main HVR direction, that is, almost angular, bent and / or shaped. In the middle between the two bends and in the middle with respect to the longer cross-sectional side of the conductor 100, a guide hole 106 is machined or punched in here in the course of the conductor 100.
  • connection contacts 101 serve as connection contacts 101, as mentioned. They are each provided with a “hole” or a circular central opening in the flat side of the conductor 100. With these holes, they can be integrated and secured in a series in an electrical circuit in a particularly simple manner for operation using appropriate clamping shoes, for example crimp cable clamping shoes, or by screws.
  • the different sections of the conductor 100 can also consist of a plurality of individual parts, which in any case, at least in a fully assembled state, form a continuous or continuously connected electrical conductor 100.
  • the conductor 100 comprises two parts 100s, 100d connected by the intended tear-off points 102, which parts divide from one another in the course of a tear-off movement AB (see FIG. 9).
  • a part 100s is essentially immovably mounted in the housing 11 (see, for example, FIG. 9 explained later) and is therefore shown in FIG Also referred to below as the “invariant ladder part” 100s, since it behaves statically in the context of the tear-off movement AB. It comprises the two sections of the conductor 100, which each extend between the connection contacts 101 and the intended tear-off points 102. In the disconnected position P2, as shown in FIG. 9, these invariant conductor parts 100s are no longer even indirectly connected via the remaining conductor part 100d which connects the two parts in the event of triggering after being torn off.
  • This is in turn divided into two sections: In the already mentioned crossbar 100d "of the tear-off part 100d between the two legs of the conductor 100, which runs perpendicular to the main direction HVR, and in the two breakage-side end sections 100d 'of the tear-off part 100d, which correspond to the two moving "ends" torn off at the predetermined breaking point or predetermined tear-off point 102.
  • the tear-off part 100d of the conductor 100 is therefore, after the tear-off movement AB, at a separation distance x from the invariant conductor part 100s in a second position or in a separation position P2.
  • the “entire” separation distance is added up from the two individual separation distances x between the conductor parts 100s, 100d, which are separated at the intended tear-off points 102.
  • housing 11 is described in more detail, which can be subdivided into a housing base body 21 according to FIG. 3 and a housing cover 41 according to FIG.
  • FIG. 11 shows the closed state of the housing 11. As can be seen here, the housing 11 is essentially cuboid.
  • the basic housing body 21 is correspondingly cuboid with a bottom side or base side G, with two longitudinal sides L and two end sides S, S '.
  • the housing base body 21 is open at the top here and can be closed by means of the housing cover 41, with a specially shaped cover inside D (as will be explained later with reference to FIG. 4) inwards into the basic housing body by 21.
  • Relative directional information such as “up”, “down”, “side”, “frontal”, “bottom”, “longitudinal” etc. refer here arbitrarily to the representation in the figures.
  • the housing 11 comprises a circumferential outer wall 12, which is defined by the outer walls of the housing base body 21 and the housing cover 41. Further details of the circumferential outer wall 12 are explained below.
  • the axis which runs centrally through the housing 11 parallel to the two longitudinal sides L is called the central axis MA.
  • the housing 11 is constructed in such a way that a longitudinal section along the central axis MA parallel to the longitudinal sides L of the housing 11 would result in two symmetrical, elongated halves.
  • the housing base body 21, as can be seen particularly well in FIG. 3, is accordingly symmetrically shaped and, roughly described, has a plurality of separate chambers or areas in its interior, which are in any case completely closed here on the basic side.
  • the (housing) areas already listed above are arranged in relation to one another as follows: Two antechambers 25a, 25b are arranged on one (the open) end face S ‘in two rectangular corner areas. In the direction of the other, opposite (the closed) end face S, this is followed by the two elongated, qua-shaped arc extinguishing chambers 30. These in turn are each arranged in the form of a cuboid strip or channel only on the inside along the circumferential outer wall 12 of the housing base body 21. Beyond the arc extinguishing chambers 30 on the side facing away from the antechambers 25a, 25b, the already mentioned “rear space” 35 adjoins over the entire width of the end face S of the housing base body 21. Starting from the release space 35, the separation actuator chamber 23 extends to the open end face S ‘opposite the release space 35, centrally between the arc extinguishing chambers 30 and the antechambers 25a, 25b.
  • the separating actuator chamber 23 is designed along the base side G on the inside of the housing with an upwardly open, semi-circular recess.
  • This recess in In the form of a “negative model” of the separating actuator 60 forms one half 28 of a separating actuator bearing in which the separating actuator 60, as can be seen in particular in FIG. 1, is stably supported and held in place.
  • the separating actuator chamber 23 is designed with suitably shaped walls 13a, 13b, which separate it from the arc extinguishing chambers 30, and further suitably shaped inner walls 14a, 14b which separate it from the antechambers 25a, 25b.
  • the walls on the inside up to about half the height - that is, half of the longer cross-sectional side of the conductor 100 from FIG. 1 - form the aforementioned semi-circular recess in the form of a negative model of the separating actuator 60.
  • “appropriately shaped” means that in each case the upper half of the inner sides of the separating actuator chamber 23 - in the form of the walls 13a, 13b and the inner walls 14a, 14b - run straight upwards and are parallel to the longitudinal sides L of the housing 11 . This achieves, as will be explained later, that a corresponding “negative mode” of the separating actuator 60, ie. H. the other half 48 of the isolating actuator bearing can be fitted to the inside of the cover D when the housing 11 is closed by means of the housing cover 41.
  • the separating actuator chamber 23 is designed to be open on both of its end faces. I.e. Be rich between the two antechambers 25a, 25b is a semicircular, upwardly open opening 29 in the circumferential outer wall 12 of the basic housing body 21, which, as will be explained later, is filled by a closure piece 65 of the separating actuator 60. On its other end face in an area between the two elongated arc extinguishing chambers 30, it is open with respect to the release chamber 35.
  • the release space 35 is otherwise, that is, on the other sides on which the separating actuator chamber 23 is not adjacent, enclosed all around by the circumferential outer wall 12 of the housing 11. This is, as can be seen in particular in FIGS. 1 and 11, in the area of the release space 35 on the outside of the end face S and the two corresponding sections of the longitudinal sides L with outer wall ribs 36 running parallel to the base side G. These ribs serve to stabilize or reinforce the circumferential outer wall 12 and are therefore arranged in particular on the frontal outer wall 12 in the direction of action of the separating actuator 60, as shown schematically in FIG. 19 with a large arrow - representing the direction of action or the separating actuator 60 .
  • the direction of action of the isolating actuator 60 here also corresponds to the main direction HVR of the conductor 100.
  • the release space 35 is separated from the arc extinguishing chambers 30 by two (relatively short) passage walls 15b, 15c.
  • the passage walls 15b, 15c are formed in an edge area on or near the circumferential outer wall 12 each with slots 33b, 33c adapted in shape and size to the conductor 100, in which the conductor 100 in the assembled state, as can be seen in FIG. is inserted.
  • the passage walls 15b, 15c run along a plane perpendicular to the central axis MA parallel to the closed end face S of the housing base body 21 and each extend between the circumferential outer wall 12 and the end-side opening between the release space 35 and the separation actuator chamber 23.
  • the base side G of the release space 35 is designed with inside, slightly raised, regularly juxtaposed guide webs 37 which each run parallel to the central axis MA. They serve to guide a pressure plate 112 (which, as explained later, holds the tear-off part 100d of the conductor 100), so that the pressure plate 112 has less contact surface with the base side G during the tear-off movement AB (see Figure 9) and thus less frictional resistance or sliding friction between the housing 11 and pressure plate 112 is made.
  • the two already mentioned, symmetrical pre-chambers 25a, 25b which are to be mirrored along the central axis MA, each form a cuboid sub-area of the housing base body 21. They are each formed by the base G and four side walls of the housing base body 21 and the inside D of the housing cover 41 give. As explained, they are arranged in the two corner regions of the securing device 1 opposite the release space 35.
  • the antechambers 25a, 25b each have outer wall slots 26a, 26b in the circumferential outer wall 12 of the basic housing body 21, through which the above-mentioned connection contacts 101 of the conductor 100 protrude from the housing 11 in the assembled state, as will be explained later .
  • the through walls 15a, 15d of the front chambers 25a, 25b to the respective arc extinguishing chamber 30 are each formed with slots 33a, 33d so that the conductor 100 can pass through here in the assembled state.
  • the antechambers 25a, 25b are separated by a straight outer side of the inner walls 14a, 14b.
  • These inner walls 14a, 14b are each arranged slightly offset outwards (away from the central axis MA) with respect to the walls 13a, 13b between the isolating actuator chamber 23 and the arc extinguishing chambers 30, whereby a step is formed. I.e. the distance between the two inner walls 14a, 14b of the antechambers 25a, 25b is slightly greater than the distance between the two walls 13a, 13b of the arc extinguishing chambers 30.
  • the antechambers 25a, 25b accommodate the conductor 100 and a plug 50a, 50b with a curved through-channel for the conductor 100 (explanation follows below), which is located on the inside D of the housing cover 41.
  • the slight offset of the inner walls 14a, 14b in the direction of the outer wall slots 26a, 26b creates space for circular recesses 24 in the basic housing 21 and for corresponding circular recesses 44 in the cover element 41, which, as shown in FIG. 1, has a circular projection 66 of the separation actuator 60.
  • the two arc extinguishing chambers 30 accordingly result from the walls 13a, 13b of the isolating actuator chamber 23, the through walls 15a, 15b, 15c, 15d and two parallel sections of the outer walls 12 along the length .
  • the arc extinguishing chambers 30 are only closed at the top by placing and fixing the housing cover 21 in a final assembly step and thus ideally completely sealed.
  • the four through walls 15a, 15b, 15c, 15d through which the conductor 100 enters or leaves the arc extinguishing chambers 30 each have wall sections which, in the manner of a bung 72, are used for form-fitting connection with the respective seal 71.
  • the bung 72 here comprises a plurality of essentially parallel supporting walls 31a, 31b, 31c, 31d, 32a, 32b, 32c, 32d, namely inside the arc extinguishing chambers 30 with a 45 ° bevel to the through wall 15a, 15b, 15c , 15d formed, "inner” support walls 31a, 31 b, 31c, 31 d, "middle” support walls, which form tongues 32a, 32b, 32c, 32d for the groove 73 of the associated seal 71, and "outer” support walls,
  • the “outer” support walls are formed here by the through walls 15a, 15b, 15c, 15d themselves, which, as mentioned above, are only recessed with slots 33a, 33b, 33c, 33d roughly adapted to the shape and size of the conductor 100. This means that the “outer” support walls are therefore very close to the conductor 100.
  • the housing cover 41 is shaped overall in such a way that it forms a cover-side termination to the housing base body 21. Between it and the housing base body 21, all components mounted in the housing 11 are appropriately held or included when it is fitted in the housing base body 21 during assembly.
  • the areas that are accommodated by the two antechambers 25a, 25b are each formed with a substantially cuboidal plug 50a, 50b adapted to the antechambers 25a, 25b with a curved through-channel for the conductor 100.
  • This consists of two elements that take up the course of the conductor 100 bent at right angles between them and each form a curve bent at right angles on the sides facing the conductor 100.
  • the passage channel of the plugs 50a, 50b is matched to the external dimensions 107 of the conductor 100 in such a way that there is a good fit in order to fix the conductor 100 in the housing 11 here.
  • elongated webs 45a, 45b, 45c, 45d are arranged on the housing cover 41, which are aligned perpendicular to the course of the conductor 100 and which fit precisely into a respective groove 73 of the seals 71 in the Passage walls 15a, 15b, 15c, 15d of the housing base body 21 grip fen (this groove 73 can be seen, for example, in Figure 6).
  • a further web 46 which runs perpendicular to the two webs 45b, 45c and is relatively higher, is formed near the peripheral edge 42. This serves to guide the conductor 100 on the outside as part of the tear-off movement, so that the tear-off part 100d of the conductor 100 is guided or guided in a straight line in the direction of the end face S on the outside of the housing.
  • further lower parallel guide webs 47 are located at regular intervals, as they are also arranged on the opposite base of the release space 35 in the housing base body 21. They serve to guide the pressure plate 112 with the tear-off part 100d of the conductor 100 on the cover side, so that there is as little sliding friction as possible.
  • the pressure plate 112 is guided along the longitudinal sides L, the base side G and the inside of the cover D so that it fits exactly in the direction of the outside face S of the release space 35.
  • a cover-side half 48 of the aforementioned separating actuator bearing is located in an area that is accommodated by the separating actuator chamber 23 of the housing base body 21 - essentially between the webs 45a, 45b, 45c, 45d.
  • the outer longitudinal sides of this half 48 of the isolating actuator bearing fit exactly on the inside into the straight continuation of the walls 13a, 13b and inner walls 14a, 14b on the housing base body 21.
  • the halves 28, 48 of the separation actuator bearing sit well on one another in the assembled state and thus form a cavity that is open on both ends and is precisely sealed by the edges of the two components 28, 48 lying on top of one another.
  • This cavity is designed in the interior in such a way that, as a “negative mode” of the separating actuator 60, it just offers space for receiving the separating actuator 60.
  • it has a semicircular recess 44 at the level of a piston section D1 (explanation follows below) of the separating actuator 60, which complements the semicircular recess 24 in the housing body 21 to form a suitable circular recess for the projection 66 of the separating actuator 60 .
  • This isolating actuator bearing 28, 48 ensures that the force of the isolating actuator 60 is transmitted as intended to the bolt 61 when triggered.
  • the two Depressions 24, 44 which receive the projection 66 of the separating actuator 60, prevent the separating actuator 60 from being able to unintentionally shoot out of the housing 11 at the rear.
  • the semicircular openings 29, 49 on the end face S 'remote from the release space 35 complement each other to form a circular opening which, as can be seen in FIG. 11, encloses the locking piece 65 of the separating actuator 60 when the housing 11 is closed, the locking piece 65 from is freely accessible at the rear (from outside the housing 11) and can be connected, for example, via electrical connections, as indicated in FIG. 19, to a signal transmitter which, in the event of a trigger, transmits the trigger signal AS to trigger the isolating actuator 60.
  • the signal generator can be connected to a sensor in the vehicle, which is coupled to a built-in safety device, a belt tensioner or the like, so that when triggered, for. B. the safety device also triggers the safety device 1.
  • the arrangement of the above-mentioned interacting components can also be interchanged if necessary, so that for example the antechambers 25a, 25b are arranged in the housing cover 41 and the plug 50a, 50b with a curved passage channel is placed in the housing base body 21.
  • the seals 71 are each formed with a through opening 75. This is designed with a clear dimension 78 which is adapted to an external dimension 107 of the cross section of the conductor 100. As a result, the conductor 100 can still just be moved along its course relative to the seal 71, but is otherwise sealed or tight in its course direction VR with respect to the surroundings of the arc extinguishing chamber 30.
  • the seals 71 which are adapted to the shape and size of the conductor 100, are formed along their outer edges with at least two circumferential tongues 74 and a groove 73 located between them.
  • the seal 71 is made in one piece, for example, it is positioned accordingly on the conductor 100 by sliding it on or pulling it open, so that in each case in the mounted position there is a seal 71 at the entry points E1, E2, E3, E4 of the arc arcing chambers 30 is located.
  • the seal 71 consists of two or more parts, since it is, for example, more favorable in terms of production or assembly, it is preferably applied from above, below or from the side at the entry points E1, E2, E3, E4 of the arc extinguishing chamber 30 on Conductor 100 assembled before the conductor 100, as will be explained later, is inserted into the housing base body 21 from above in a process step of assembly or production.
  • the conductor 100 could e.g. B. also be encapsulated in an injection molding process with a thermoplastic polymer to form a seal 71 at the appropriate points E1, E2, E3, E4 or a seal 71 could be injected in-situ on the housing 11 in a 2K injection molding process.
  • the already mentioned pressure plate 112 is arranged between the separating actuator 60 and the crossbar 100d ′′ of the tear-off part 100d.
  • the pressure plate 112 as shown in detail in FIG. 5, is essentially plate-shaped and adapted to the dimensions of the cross section of the conductor 100.
  • the pressure plate 112 serves to push away a part, in this case the tear-off part 100d of the conductor 100. So that the pressure plate
  • the 112 can transfer the pressure exerted on it by the isolating actuator 60 as intended to the tear-off part 100d of the conductor 100, the two end faces of the pressure plate 112, which are assigned to the tear-off part 100d of the conductor 100 or the isolating actuator 60, each include suitable connecting elements 113, 114, 115, 116.
  • a cylinder-shaped pin 114 is arranged centrally on the end face of the pressure plate 112 assigned to the separating actuator 60. This serves together with a kranzförmi gene or collar-shaped coupling element 113 protruding at a small distance around the pin 114 as a connecting element between the pressure plate 112 and a bolt 61 of the separating actuator 60.
  • a one-piece component consisting of the pressure plate 112 and the bolt 61, the Pin 114 and the coupling element
  • the 113 can be waived.
  • the pressure plate 112 facing the conductor 100 On the end face of the pressure plate 112 facing the conductor 100, the latter has a type of “countersunk strip” 116, with a strip-shaped projection 117 remaining on each of two edges (top and bottom in FIG. 5).
  • the conductor 100 In the countersunk strip 116, the conductor 100 is bordered or guided parallel to the direction VR on the base side and on the cover side on the two shorter cross-sectional sides.
  • a “nose” 115 which protrudes from the surface of the pressure plate 112 in the opposite direction of the pin 114, that is, in the direction of the tear-off part 100d of the conductor 100.
  • the nose 115 engages from the inside into the guide hole 106 which, as described above, is incorporated centrally between the two longitudinal legs of the conductor 100 in the connecting, closed end face S, i.e. in the tear-off part 100d of the conductor 100.
  • the countersinking strip 116 and the nose 115 form further connecting elements, which in turn guarantee an intended force transmission of the pressure onto the tear-off part 100d of the conductor 100.
  • the pyrotechnic disconnection actuator 60 which has already been mentioned several times and which is shown in FIG. 1 in the starting position P1 of the safety device 1 and in a tripped state in the disconnected position P2 of the safety device 1 in FIG. 9, is initially illustrated in the following using a longitudinal section through its longitudinal extension the starting position P1, as shown in Figure 7, described in more detail.
  • the isolating actuator 60 here has, as a “housing”, an elongated, hollow, cylindrical sleeve 64 with two open end faces and a total of two different inside diameters. On one end face (hereinafter “rear end face”) the sleeve 64 is closed with a closure piece 65. In front of it, in the direction of the other, “front” end face (also called “mouth area” in the following), there is an ignition device 62 and in front of it (optionally) a propellant 63 'which is located in a propellant chamber 63.
  • a bolt 61 which, when the propellant charge 63 'is triggered, is to be ejected explosively from the front, open end of the sleeve 64 with a front section (see the position of the bolt 61 in a disconnected position P2 shown in FIG. 8) to tear off the conductor 100 as described above (see the corresponding position of the conductor 100 in Figures 9 and 10).
  • this can be enough without additional propellant 63 'to shoot the bolt 61, for. B. if this itself contains an integrated propellant.
  • the bolt 61 has a piston section D1 at its rear end facing the propellant charge 63 ', the outer diameter k of which is precisely matched to an inner diameter h of the sleeve 64, so that the effect of the propellant charge 63' is transmitted to the bolt 61 in the best possible way when the propellant 63 'is ignited.
  • the bolt 61 has three further sections D2, D3, D4 with partially different outer diameters e, r, e.
  • the piston section D1 with the outer diameter k is followed by a piston-side sealing section D2 with a first outer diameter e, then a central section D3 with a second outer diameter r that is reduced compared to the first outer diameter e, and finally a mouth-side sealing section D4, again with the first outer diameter e on.
  • the first outer diameter e of the piston-side sealing section D2 and of the mouth-side sealing section D4 is adapted to a reduced internal diameter m, also called the mouth diameter, of the sleeve 64 in the mouth region.
  • the constricted mouth in relation to the outer diameter k of the piston section D1 of the bolt 61 ensures that the bolt 61 cannot under any circumstances be shot completely through the mouth out of the sleeve 64 in a proper state.
  • the outer diameter k of the bolt 61 does not drop abruptly or abruptly to the outer diameter e, but rather tapers conically to the smaller outer diameter e of the bolt 61, corresponding to the "transition" from the inner diameter h to the mouth diameter m of the sleeve 64 as can be seen in FIGS. 7 and 8. As a result, the bolt 61 is braked or dampened when the separation position P2 is reached.
  • a bore 67 or a blind hole is incorporated in the center.
  • the above-described pin 114 of the Separating element or the pressure plate 112 adapted to couple the pressure plate 112 with the bolt 61 well.
  • FIG. 9 shows the ideal state of a tripped safety device 1 in the disconnected position P2.
  • the tear-off part 100d of the conductor 100 is angeord net in a disengagement space 35 after the tear-off movement AB at a separation distance x from the invariant conductor part 100s.
  • FIG. 9 shows the ideal state of a tripped safety device 1 in the disconnected position P2.
  • the pressure plate 112 with its nose 115 is inserted into the guide hole 106 of the conductor 100 on the inside.
  • this assembly step is omitted, and the separating actuator 60 with bolt 61 and pressure plate 112 would be used instead.
  • the electrical conductor 100 is then provided with seals 71 at the locations described above.
  • the finished isolating actuator 60 is mounted or plugged on.
  • the components connected in this way are finally inserted into the housing base body 21 of the housing 11 from above (perpendicular to the profile plane VE).
  • the securing device 1 then has the state shown in FIG. 1 in the starting position P1.
  • the separation actuator 60 is preferably a purchased part, which conditions in other Einrichtun, for. B. can be used to trigger safety devices, belt tensioners, hood stands or the like.
  • the housing base body 21 of the securing device 1 can finally be closed with the housing cover 41.
  • the securing device 1 is then ready to be installed or installed, for example, in an electrically powered vehicle.
  • FIGS. 12 to 18 further preferred exemplary embodiments will now be described below, the securing device 1 being shown in a schematic top view in the starting position, that is, during regular operation or intact connection.
  • All figures are only very simple schematic drawings, in which in particular the separating actuator 60 is only shown schematically as an arrow, the arrow also indicating the disengagement direction or the direction of action of the separating actuator 60 or the direction of the tear-off movement AB and thus also the main Indicates the direction HVR of the conductor 100.
  • the housing 11 with the arc extinguishing chambers 30 is, as well as the conductor 100 itself, each shown only roughly schematically.
  • the intended tear-off point 102 is only marked by a single line.
  • these exemplary embodiments (apart from the modifications specifically described in each case) could be constructed in a similar manner or in part with identical components to the exemplary embodiment described in more detail with reference to FIGS. 1 to 11.
  • the exemplary embodiment of the securing device 1 according to the invention shown in FIGS. 12 and 13 has an electrical conductor 100 which differs from the “simple” conductor by a conductor cross-section that is modified at least in sections.
  • FIG. 12 shows a plan view of the plane VE of the conductor 100 and
  • FIG. 13 shows a cross section through the conductor 100 along the section line AA drawn in FIG.
  • the modified electrical conductor 100 is formed with longitudinally extending depressions 120 at least in the area of the tear-off sections 104a, 104b.
  • the conductor cross-section meanders perpendicular to the main direction HVR of the conductor 100.
  • the conductor 100 thus has more contact surface with the extinguishing material 34 in this structured area.
  • the depressions 120 By also filling the depressions 120 with sand 34, it is ensured that that compared to a smooth cross-section without longitudinally extending depressions of a “simple” conductor, there is also extinguishing material 34, so to speak, “within” the conductor 100.
  • an arc LB potentially arising between the intended break-off end sections of the tear-off part 100d 'and the invariant conductor part 100s at the intended tear-off point 102 can be extinguished even better.
  • FIG. 14 shows (again in plan view) an electrical conductor 100 with a step 140 in the region of the tear-off sections 104a, 104b.
  • both the tear-off part 100d and the invariant conductor part 100s of the conductor 100 each run parallel to the longitudinal sides L of the housing 11.
  • the conductor 100 runs in the Essentially perpendicular to the main HVR direction.
  • the intended tear-off point 102 is here directly in this area in the step 140.
  • the tear-off part 100d therefore runs linearly inward relative to the invariant conductor part 100s, offset or shifted parallel to the longitudinal sides L of the housing 11 100 with step 140 at the intended tear-off point 102 (perpendicular to its course direction VR there) is separated or torn apart in the main course direction HVR and the two ends are then inclined to one another in this construction, an arc would occur potentially formed in the context of the tear-off movement at the intended tear-off point 102, accordingly deflected or guided obliquely into the extinguishing material 34.
  • FIG. 15 differs with regard to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 11 only in that it additionally has a magnet arrangement 150.
  • This is aligned in such a way that it causes a (as homogeneous as possible) magnetic field which is arranged perpendicular to the main direction HVR of the tear-off sections 104a, 104b.
  • the magnets of the magnet arrangement 150 are arranged, for example, on the outside of the housing 11 next to the arc extinguishing chambers 30. In the figure, however, the magnetic field generated by the magnet arrangement 150 is only shown roughly schematically.
  • the magnet arrangement 150 is preferably implemented in such a way that a magnetic field which is as homogeneous as possible is present at least in the area of the desired tear-off point 102.
  • a suitable magnetic field - e.g. B. in about 50 to 100 mT - could for example can be generated by one or more magnets made of neodymium, possibly in connection with a horseshoe-shaped iron yoke as described above.
  • FIG. 16 A first possible embodiment of a suitable extinguishing material movement device 160 is shown in FIG. 16, which has elements in the form of a plow shovel 160 in the area of the predetermined tear-off points 102.
  • the plow blades 160 each extend obliquely - essentially over the area of the intended tear-off points 102 - at an angle from an end of the plow shovel 160 close to the ladder, which is arranged close to the end of the invariant ladder part 100s of the ladder 100 on the collapse side, and have a different, ladder-remote end End which is attached to the tear-off part 100d of the conductor 100 via thin webs 161.
  • the plow blades 160 thus form funnel-shaped blade surfaces, i. H. they move away from the tear-off part 100d of the conductor 100 in the direction of the end remote from the conductor, obliquely to the direction of the main direction HVR.
  • the plow blades 160 When the ladder 100 is torn off, the plow blades 160 are moved along with the one on the tear-off part 100d due to the connection via the webs 161 and the "blade surfaces" of the plow blades 160 actively introduce extinguishing material 34 into the free spaces between the two ends of the ladder. What is achieved thereby is that extinguishing material 34 is in these free spaces even faster than is already deposited or accumulated therein by passive falling or sliding in. In order to be absolutely certain that the plow blades 160 do not form a conductive “bridge” or connection between the tear-off part 100d and the invariant conductor part 100s, they are formed, for example, from an electrically insulating material.
  • FIG. 17 a further possible embodiment of an extinguishing material movement device 170 is shown, which has elements in the manner of a tape 170 in the area of the intended tear-off points 102. This differs only structurally, but not functionally, from the plow blades 160.
  • Each of the straps 170 is attached both to the invariant ladder part 100s and to the tear-off part 100d of the conductor 100, so that when the tear-off part 100d moves forward, it is attached to the invariant ladder part 100s of the ladder 100 by tearing HY is automatically tightened or tensioned and extinguishing material 34 presses into the predetermined tear-off point 102.
  • the tape 170 can bring enough extinguishing material 34 into the predetermined tear-off point 102 by tightening, it is arranged, for example, in a semicircle around the predetermined tear-off point 102, whereby when filling the arc extinguishing chambers 30 care is taken that a particularly large amount of extinguishing material 34 is inside the Bands 170 (ie between band 170 and conductor 100) is located.
  • it is preferably at least somewhat longer than a selected separation distance x.
  • the tapes 170 are also made of an electrically insulating material so that they do not form a conductive connection between the tear-off part 100d and the invariant conductor part 100s.
  • FIG. 18 shows a further exemplary embodiment of the fuse device 1 according to the invention, in which case a third separation of the conductor 100 at an additional nominal separation point 110 can take place.
  • This intended separation point 110 is located in the middle of the closed end face S of the conductor 100 connecting the two tear-off sections 104a, 104b, that is, in the center of an area in the crossbar 100d ”of the tear-off part 100d of the conductor 100.
  • This end face S between the two Legs of the conductor 100 will also be referred to as separating section 111 in the following.
  • the conductor 100 is severed again with a time delay after being torn off at the two target tear-off points 102 in the arc extinguishing chambers 30 by means of a separating device 185 in the separated position P2.
  • the separating device 185 can be formed from two elements 185a, 185b, which interact with one another and effect separation according to the principle of a “guillotine”.
  • One element 185a is a wedge-shaped cutting edge 185a, which protrudes from the inside of the end face S of the housing 11 into the release space 35.
  • the separating element 112 which moves the tear-off part 100d of the conductor 100 against the end face S into the release space 35 to tear the conductor 100 from the separating actuator 60, has a wedge-shaped recess 185b.
  • the separating element 112 then tears off the tear-off part 100d of the conductor 100 when triggered and moves it with the desired cutting point 110 at high speed towards the cutting edge 185a of the cutting device 185, so that the conductor 100 is ultimately in the cut position at the desired cutting point 110 is separated and the cutting edge 185a protrudes at the intended separation point 110 through the conductor 100 and into the wedge-shaped recess 185b of the separating element 112.
  • the cutting edge 185a is made of insulating material, for example ceramic, there is an additional permanently insulated separation of the conductor 100 here. Due to a sufficient time delay after the break, there is also no risk of an electric arc occurring during this further separation.
  • a weakened conductor cross-section 105 which is designed for example in the form of a slight cross-sectional constriction 105 and / or in the manner of a predetermined breaking point.
  • the tear-off sections of the conductor could be located in an associated arc extinguishing chamber.
  • the arc extinguishing chambers could be designed as chambers that can be used separately and each have their own outer walls.
  • the housing could also be designed in such a way that the two connection contacts protrude on the end face on which the locking piece of the isolating actuator is also located, so that the electrical conductor runs through the housing in an essentially U-shaped manner.
  • the special features of the modified preferred exemplary embodiments described above can also be combined with one another if necessary.
  • the use of the indefinite article “a” or “an” does not exclude the possibility that the relevant characteristics can be present several times. List of reference symbols

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung (1)zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung (V) mit einem elektrischen Leiter (100) mit zumindest einem ersten und einem zweiten Anschlusskontakt (101), wobei der Leiter (100) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt (101) seine Verlaufsrichtung(VR)mehrfach ändert, so dass der Leiter (100) zumindest zwei zu unterbrechende, geometrisch nebeneinander angeordnete, elektrisch in Reihe verbundene Abreiß-Abschnitte (104a, 104b)aufweist. Die Sicherungsvorrichtung (1) umfasst weiter ein Gehäuse (11), in welchem zumindest die zwei zu unterbrechenden Abreiß-Abschnitte (104a, 104b) des Leiters (100) aufgenommen sind, und einen Trennaktor (60), welcher so ausgebildet und relativ zum Leiter (100) angeordnet ist, um den Leiter (100) bei einem Auslösen des Trennaktors (60) zumindest an den beiden Abreiß-Abschnitten (104a, 104b) durch Abreißen zu trennen. Ferner verlaufen die beiden Abreiß-Abschnitte (104a, 104b) des Leiters (100) jeweils durch eine gegenüber einer Umgebung abgedichtete Lichtbogenlöschkammer (30) des Gehäuses (11), in welcher sich ein Löschmaterial (34)befindet.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Sicherungsvorrichtung (1).

Description

Sicherungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung, umfassend einen elektrischen Leiter mit zumindest einem ersten und einem zweiten Anschlusskontakt, wobei der Leiter zwischen dem ersten und dem zweiten An schlusskontakt mehrfach seine Verlaufsrichtung ändert, so dass der Leiter zumindest zwei zu unterbrechende, geometrisch nebeneinander angeordnete, elektrisch in Reihe verbun dene Abreiß-Abschnitte aufweist. Die Sicherungsvorrichtung umfasst weiter ein Gehäuse, in welchem zumindest die zwei zu unterbrechenden Abreiß-Abschnitte des Leiters aufge nommen sind. Sie umfasst ferner einen Trennaktor, der so ausgebildet und relativ zum Leiter angeordnet ist, um den Leiter bei einem Auslösen des Trennaktors zumindest an den beiden Abreiß-Abschnitten durch Abreißen zu trennen.
Bei der Unterbrechung eines elektrischen Stromkreises kann sich ab einer gewissen Stromstärke und/oder Spannung ein sogenannter Lichtbogen bilden. Dieser entsteht bei ausreichend hoher elektrischer Potentialdifferenz (Spannung) und Stromdichte durch Stoßionisation zwischen den beiden Leiterenden, welche unterbrochen bzw. voneinander getrennt werden. Dabei fließt der elektrische Strom weiter durch das Gas (z. B. Luft) zwi schen den getrennten Leiterenden, welches dabei ionisiert wird, und durch die Ionisation der Teilchen (Atome oder Moleküle) wird das Gas elektrisch leitfähig. Die Stromdichte wird allgemein definiert als das Verhältnis der Stromstärke und der dem Strom zur Verfü gung stehenden Querschnittsfläche. Ein Lichtbogen (im Gebiet der Erfindung eine negati ve Erscheinung im Sinne eines Störlichtbogens) kann demzufolge beispielsweise eine elektrische Verbindung in einem elektrischen Stromkreis aufrechterhalten, obwohl die beiden Leiterenden eigentlich nicht mehr direkt (physisch) miteinander verbunden sind, da die Leiterenden bereits beispielsweise durch einen im Wesentlichen mit Luft gefüllten Spalt voneinander getrennt sind. Je höher die Stromstärke und/oder die Spannung in ei nem elektrischen Stromkreis, desto energiereicher wird der bei der Trennung entstehende Lichtbogen. Besonders bei Gleichstrom ist die Funkenlöschung (Lichtbogenlöschung) nochmals wichtiger, da es keinen sogenannten Nullspannungsdurchgang wie bei Wech selstrom gibt, der den Lichtbogen von selbst löschen kann.
Das Phänomen des Lichtbogens wird besonders dann sehr problematisch, wenn der elektrische Stromkreis aus gesundheitsgefährdenden Gründen, beispielsweise bei einem Unfall zur Vermeidung weiterer Folgeschäden, zwangsweise unterbrochen werden muss. Zum Beispiel kann es durch die Aufrechterhaltung der Verbindung zwischen einer Batterie bzw. einem Akku und einem Elektromotor bei einem Unfall zu einem erheblichen Ge sundheitsrisiko (unter anderem für beteiligte Personen) durch elektrischen Schlag kom men. Um dies zu vermeiden, sind bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Sicherungs- bzw. Trennsysteme bekannt.
So wird beispielsweise in der WO 2017/032362 A1 ein Trennschalter mit den eingangs genannten Merkmalen beschrieben. Bei der dortigen Konstruktion befinden sich die Ver bindungselemente, die eine Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Kon takt hersteilen, zusammen mit einem Isolatormedium und weiteren Komponenten in ei nem gemeinsamen Innenraum des Gehäuses. Dadurch wird in jedem Fall der gesamte Innenraum nach dem Auslösen mit dem Isolatormedium kontaminiert bzw. verunreinigt. Außerdem könnten sich nach dem Auslösen des Trennschalters auch außerhalb des Ge häuses Teile des Isolatormediums befinden. Dies erhöht die Gefahr, dass umliegende Komponenten verunreinigt werden und - auch wenn dies sonstige Unfallschäden am Fahrzeug prinzipiell zuließen - ein einfaches Austauschen des Trennschalters nicht aus reicht, um z. B. das Fahrzeug wieder in Betrieb zu nehmen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Sicherungsvorrichtung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Sicherungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung der Sicherungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 13 gelöst.
Wie eingangs erwähnt, weist die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung zur Unterbre chung einer elektrischen Verbindung, also beispielsweise eines elektrischen Stromkrei ses, einen elektrischen Leiter mit zumindest einem ersten und einem zweiten Anschluss kontakt auf. Unter den Anschlusskontakten sind die elektrischen Kontakte, z. B. zwei Endabschnitte des Leiters, zu verstehen, mittels derer die Sicherungsvorrichtung mit den anderen elektrischen Komponenten eines elektrischen Stromkreises in Reihe verbunden wird. Beispielsweise können im einfachsten Fall bereits ein Akku als Stromquelle und ein Elektromotor einen geschlossenen elektrischen Stromkreis bilden.
Dabei ändert der Leiter zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt seine Verlaufsrichtung mehrfach, so dass der Leiter zumindest zwei zu unterbrechende, geo metrisch nebeneinander angeordnete, elektrisch in Reihe verbundene Abreiß-Abschnitte aufweist. Ein Abreiß-Abschnitt kann dabei im einfachsten Fall nur ein Abschnitt im Verlauf des betreffenden Leiters sein, an bzw. in welchem Abschnitt der Leiter bevorzugt abgeris sen bzw. getrennt wird, wenn, wie später erläutert, beispielsweise eine Soll-Abreißstelle eingearbeitet worden ist.
Beispielsweise kann der Verlauf des Leiters zwischen dem ersten und dem zweiten An schlusskontakt in zumindest einem Abschnitt schlingenartig verlaufen bzw. zumindest einen U-förmigen Abschnitt aufweisen, in dem die beiden Schenkel des U-förmigen Ab schnitts vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander und geometrisch nebeneinan der angeordnet sind.
Weiter weist die Sicherungsvorrichtung ein Gehäuse auf, in welchem zumindest die zwei zu unterbrechenden Abreiß-Abschnitte des Leiters aufgenommen sind.
Des Weiteren umfasst die Sicherungsvorrichtung einen Trennaktor, vorzugsweise einen pyrotechnischen Trennaktor, welcher so ausgebildet und relativ zum Leiter angeordnet ist, um den Leiter bei einem Auslösen des Trennaktors, bevorzugt bei Empfang eines Auslö- sesignals, zumindest an den beiden Abreiß-Abschnitten durch Abreißen zu trennen. D. h. der Trennaktor ist derart relativ zum Leiter angeordnet, dass bei einem Auslösen des Trennaktors der Leiter durch Wirkung des Trennaktors in zumindest einem Abreiß- Abschnitt, vorzugsweise allerdings in beiden Abreiß-Abschnitten gleichzeitig, abgerissen wird.
Darüber hinaus umfasst die Sicherungsvorrichtung erfindungsgemäß mindestens zwei abgedichtete Lichtbogenlöschkammern. Diese sind jeweils zumindest im Bereich der bei den Abreiß-Abschnitte des Leiters angeordnet. Sie sind dazu ausgebildet, einen in einem Freiraum (also zwischen den beiden voneinander durch das Abreißen getrennten Leiter teilen) möglicherweise entstehenden Lichtbogen nach außen hin gegenüber einer Umge bung der Lichtbogenlöschkammer abzudichten (abzuschirmen).„Abgedichtet gegenüber einer Umgebung der Lichtbogenlöschkammer“ ist derart zu verstehen, dass potentiell beim Abreißen ablaufende Prozesse innerhalb der Lichtbogenlöschkammer möglichst keine schadhafte Auswirkung außerhalb der Lichtbogenlöschkammer bewirken. Außer dem soll dadurch auch kein Löschmaterial austreten können. Das Löschmaterial ist be vorzugt ein Stoff bzw. ein Material, das elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist und dabei möglichst kaum oder sehr schlecht entzündbar bzw. brennbar ist. Eine genauere Beschreibung des Löschmaterials und seiner Funktion wird weiter unten gegeben. Es befindet sich jeweils zumindest in und/oder um den Bereich der Abreiß-Abschnitte inner halb der Lichtbogenlöschkammern. Bevorzugt ist die Lichtbogenlöschkammer im Wesent lichen bis auf den Leiter selbst mit dem Löschmaterial befüllt.
Auch bei der erfindungsgemäßen Konstruktion befindet sich also der Leiter wie üblich zunächst - d. h. vor dem Auslösen des Trennaktors - in einer ersten Stellung bzw. in ei ner„Ausgangsstellung“. In dieser Ausgangsstellung (oder auch„Regelbetriebsstellung“) ist der unzerstörte Leiter wie oben erwähnt z. B. in einem elektrischen Stromkreis in Form einer Reihenschaltung über den ersten und den zweiten Anschlusskontakt integriert, so dass (im„Regelbetrieb“) ein geschlossener Stromkreis, beispielsweise zwischen Akku und Elektromotor, vorliegt. Bestimmungsgemäß fließt also der Strom im Regelbetrieb durch den elektrischen Leiter der Sicherungsvorrichtung, wobei ein Stromfluss dabei nicht beeinträchtigt wird.
Nach einer erfolgreichen Trennung - nach Auslösen des Trennaktors - befindet sich der abgerissene bewegte Leiterteil in einer zweiten Stellung bzw. in einer„Trennstellung“. In dieser Trennstellung ist der elektrische Stromkreis zwischen einem ersten und einem zweiten Anschlusskontakt bestimmungsgemäß unterbrochen. Beispielsweise kann zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises ein beweglicher Abreißteil des Leiters zwi schen den Anschlusskontakten herausgerissen werden. Dieser kann bevorzugt in einem extra dafür vorgesehenen, von den Lichtbogenlöschkammern getrennten Ausrückraum im Gehäuse in die Trennstellung bewegt werden, wie dies später noch erläutert wird.
Aufgrund der mehrfachen Änderung seiner Verlaufsrichtung kann der Leiter im Rahmen der Abreißbewegung an mehreren, geometrisch nebeneinander angeordneten Abreiß- Abschnitten gleichzeitig unterbrochen werden. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass an den einzelnen Abreiß-Abschnitten jeweils nur ein Bruchteil der verwendeten Gesamtspannung anliegt. Die am Leiter anliegende Gesamtspannung wird dabei entsprechend der Anzahl der verwendeten Abreiß-Abschnitte aufgeteilt. Dadurch liegt, zum Beispiel bei insgesamt zwei verwendeten Abreiß-Abschnitten, an jedem der beiden Abreiß-Abschnitte beim Ab reißen nur noch die halbierte Gesamtspannung an. Damit werden zwischen den getrenn ten Leiterteilen potentiell entstehende Lichtbögen bereits abgeschwächt oder gar ein Aus bilden eines Lichtbogens verhindert. Dadurch, dass der Leiter nun auch zumindest im Bereich der Abreiß-Abschnitte erfindungsgemäß jeweils durch eine zusätzlich abgedichte te, separate Lichtbogenlöschkammer im Gehäuse verläuft, kann dafür gesorgt werden, dass der elektrische Lichtbogen innerhalb der Lichtbogenlöschkammer gehalten und be- sonders gut und schnell mittels des dort befindlichen Löschmaterials gelöscht werden kann. Da diese Lichtbogenlöschkammern als abgedichtete, separate Kammern innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, wird die Wahrscheinlichkeit, dass bei einem Auslösen Löschmaterial außerhalb des Gehäuses gelangt, weiter reduziert. Wenn dies sonstige Unfallschäden am Fahrzeug also prinzipiell zulassen, kann durch ein unkompliziertes schnelles Austauschen der Sicherungsvorrichtung das Fahrzeug sofort wieder in Betrieb genommen werden. Insbesondere wäre eine Reinigung des umgebenden Bereichs nicht erforderlich.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung (Herstellverfahren) einer Sicherungs vorrichtung zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung umfasst zumindest die fol genden Schritte:
Zum einen wird ein elektrischer Leiter mit zumindest einem ersten und einem zweiten Anschlusskontakt bereitgestellt oder hergestellt, wobei der Leiter zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt seine Verlaufsrichtung mehrfach ändert, so dass der Leiter zumindest zwei zu unterbrechende, geometrisch nebeneinander angeordnete, elektrisch in Reihe verbundene Abreiß-Abschnitte aufweist. D. h. der Leiter wird so gebo gen und/oder geformt, dass an einer definierten Stelle in den Abreiß-Abschnitten jeweils eine Soll-Abreißstelle eingebracht wird, und durch die Formung des Verlaufs des Leiters wird gleichzeitig dafür gesorgt, dass diese Abreiß-Abschnitte, an welchen der Leiter im Sicherungsfall im Rahmen einer Abreißbewegung jeweils getrennt wird, zwar elektrisch in Reihe verbunden sind (im einfachsten Fall können es ja nur Abschnitte desselben Leiters sein), aber geometrisch nebeneinander angeordnet sind. Damit wird erreicht, dass wie oben erwähnt bei einer Abreißbewegung die beiden Abreiß-Abschnitte nach Möglichkeit im Wesentlichen gleichzeitig getrennt werden, so dass jeweils nur die halbe Gesamtspan nung in den beiden Abreiß-Abschnitten anliegt.
Weiterhin wird ein Gehäuse mit zumindest zwei Lichtbogenlöschkammern bereitgestellt oder hergestellt und der elektrische Leiter wird in das Gehäuse eingesetzt, so dass zu mindest die zwei zu unterbrechenden Abreiß-Abschnitte des Leiters im Gehäuse aufge nommen werden, wobei die beiden Abreiß-Abschnitte des Leiters jeweils durch eine Lichtbogenlöschkammer verlaufen, welche gegenüber einer Umgebung abgedichtet wird.
Das Gehäuse wird also z. B. so gefertigt bzw. geformt, dass es den elektrischen Leiter so aufnimmt bzw. einfasst, dass sich zumindest die beiden Abreiß-Abschnitte des Leiters in Lichtbogenlöschkammern befinden, die innerhalb des Gehäuses durch Wände von den anderen Bereichen im Gehäuse abgetrennt sind. An den Eintrittsstellen des Leiters in die Lichtbogenlöschkammern bzw. aus diesen heraus sind im Verlauf des Leiters vor und hinter den zu unterbrechenden Abreiß-Abschnitten jeweils Dichtungen angeordnet, um den Durchtritt durch die Wände abzudichten. Mögliche Formen und Arten der Dichtungen werden weiter unten näher erläutert.
Weiterhin fasst das Gehäuse den Leiter vorteilhafterweise so ein, dass der Leiter über wiegend innerhalb des Gehäuses verläuft, wobei die Anschlusskontakte des Leiters z. B. aus dem Gehäuse verlaufen bzw. hinausragen und sich so sehr einfach in Reihe in einen elektrischen Stromkreis integrieren lassen.
Außerdem wird ein Trennaktor bereitgestellt oder hergestellt. Dieser wird relativ zum Lei ter derart angeordnet, z. B. auch im oder am Gehäuse montiert, um den Leiter (bei Emp fang eines Auslösesignals im Sicherungsfall) bei einem Auslösen des Trennaktors zumin dest an den beiden Abreiß-Abschnitten durch Abreißen zu trennen.
Zum Beispiel kann der Trennaktor im Gehäuse in einer eigens für ihn geformten„Trenn- aktor-Kammer“ eingesetzt werden. Der Trennaktor könnte vorzugsweise in Form eines eigenständigen Zukaufteils vorliegen und in einem zur Montage fertigen Zustand erwor ben und eingesetzt werden. Dies wird später noch erläutert.
Im Rahmen der Montage werden die beiden durch das Gehäuse ausgebildeten Lichtbo genlöschkammern mit einem Löschmaterial befüllt. Das Gehäuse wird bevorzugt danach geschlossen. Z. B. kann es durch Verbindung eines Gehäusegrundkörpers, in welchen zuvor die o. g. Komponenten montiert und das Löschmaterial eingefüllt werden, mit einem Gehäusedeckel verschlossen werden. Dadurch kann das Löschmaterial, welches sich in den Lichtbogenlöschkammern befindet, sowohl innerhalb der Lichtbogenlöschkammer unverlierbar gehalten werden als auch ein ungewolltes Austreten, z. B. bei der Montage der Sicherungsvorrichtung, verhindert werden.
Die Reihenfolge der zuvor beschriebenen Verfahrensschritte zur Zusammensetzung der einzelnen Komponenten der Sicherungsvorrichtung ist beliebig, sofern die einzelnen Komponenten zuvor entweder bereitgestellt oder hergestellt wurden, so dass sie für die Zusammensetzung zur Verfügung stehen. Ebenso können die Komponenten auch schon zumindest teilweise zusammengesetzt bereitgestellt werden. Beispielsweise kann der Leiter mit bereits angebrachten Dichtungen fertig geformt, mit Soll-Abreißstellen versehen sowie zur Einsetzung in das Gehäuse bereitgestellt werden.
Bei dem oben beschriebenen Gehäusegrundkörper sind vorzugsweise alle Innenwände bzw. Abtrennwände bereits fertig geformt. Beispielsweise können die„Abtrennwände“ der Lichtbogenlöschkammern von den weiteren Bereichen im Gehäuse, z. B. einer Trennak- tor-Kammer, bereits bei der Fertigung des Gehäuses in einem Arbeitsgang mit ausgebil det bzw. geformt werden, z. B. in einem Spritzgussverfahren. Alternativ könnten einzelne Abtrennwände auch später eingesetzt werden, wenn dies produktionstechnisch günstig erscheint. Diese werden dann beispielsweise als separate Einzelteile bereitgestellt und können in zumindest einem weiteren Prozessschritt des Herstellverfahrens (vor der Befül lung) in das Gehäuse eingefügt werden bzw. im Gehäuse montiert werden.
Im beschriebenen Herstellverfahren kann zusätzlich eine Anzahl weiterer Prozessschritte vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Gehäusegrundkörper des Gehäuses nach der Befüllung mit dem Deckelelement verplombt werden, sodass eine spätere unsachgemäße Öffnung von einem Dritten, beispielsweise zu Manipulationszwecken, verhindert werden kann. Auch können zum Beispiel die Dichtungen in bereits vorbereitetem Zustand bereit gestellt bzw. geliefert werden. Bevorzugt können die Dichtungen allerdings auch in einem zusätzlichen Prozessschritt ln-situ direkt um bzw. am Leiter mittels einer sogenannten „formed in-place“ (bzw.„formed in-place foam gasket“ (FIPFG)) Methode eingespritzt bzw. eingeschäumt werden oder der Leiter kann umspritzt werden. Ebenfalls können die Dich tungen auch nach der „form-in-place“ Methode ln-situ oder mittels 2K-Spritzguss- Verfahren direkt im Gehäuse eingebracht werden. Dies wird zu einem späteren Zeitpunkt genauer erläutert.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrich tung in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug (Elektroauto bzw. Elektromobil, kurz B(EV)) kann insbesondere eine Unterbrechung einer elektrischen Verbindung zwischen den Strom benötigenden Komponenten des Fahrzeugs, insbesondere des Fahrzeug- Elektromotors bzw. -Elektroantriebs, zu einem Batteriespeichersystem oder sonstigen Strom-/Spannungsquellen erfolgen. Dadurch kann bevorzugt unmittelbar nach einem Un fall ein von einem Batteriespeichersystem ausgehender, ungewollter Stromfluss unter bunden werden. Zum Beispiel kann so verhindert werden, dass ein Stromfluss zu einem Batteriespeichersystem fortbesteht, durch den ggf. ein Funken entstehen könnte, welcher beispielsweise eine durch den Unfall auslaufende brennbare Flüssigkeit entzünden könn te.
Die Sicherungsvorrichtung ist vorteilhafterweise so konstruiert, dass sie für hohe Gleich- und Wechselströme bei hohen Spannungen geeignet ist, wie sie bei modernen Elektro mobilen auftreten. Insbesondere kann die Sicherungsvorrichtung für Spannungen über 100 V und auch für die Unterbrechung von Gleichströmen ausgebildet sein. Die Konstruk tion ist außerdem so ausgebildet, dass der Strom bevorzugt mit einer Stromstärke größer als 2000 A, besonders bevorzugt mit einer Stromstärke größer als 10000 A, sicher ge trennt werden kann. Die Sicherungsvorrichtung kann von ihrer Konstruktion prinzipiell auch für elektrische Verbindungen genutzt werden, die für Mittelspannungen im Sinne der VDE-Vorschriften, nämlich für Spannungen von mehr als 1kV ausgelegt sind.
Damit die eingangs genannte Sicherungsvorrichtung dann auslöst, wenn sie auslösen soll, könnte sie beispielsweise mit einer üblicherweise mit einem Signalgeber (bzw. Sen sor) für eine in dem Fahrzeug installierte Sicherheitseinrichtung gekoppelt werden, so dass sie im Auslösefall bei einem Unfall zum Beispiel zeitgleich oder unmittelbar nach der Sicherheitseinrichtung auslöst.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist zumindest einen Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs und eine erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung auf. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein beliebiges Elektroauto, einen Elektro-Lastkraftwagen, ein Elektro- Motorrad, ein Elektro-Boot, ein Luftfahrzeug (bzw. Fluggerät) oder Ähnliches handeln. Die Sicherungsvorrichtung ist aber nicht auf die Verwendung in einem der genannten elektrisch betriebenen Fahrzeuge beschränkt, sondern kann allgemein zur Unterbrechung eines elektrischen Stromkreises mit einem beliebigen Batteriespeichersystem, z. B. einer Batterie bzw. einem Akku, also vorzugsweise auch bei einer Maschine oder einem Robo ter oder einem Batteriespeichersystem, welches einfach nur allgemein für eine Energie versorgung zur Zwischenspeicherung dient, wie z. B. als lokales Speichersystem für eine Solaranlage, verwendet werden.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung er geben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den ab hängigen Ansprüchen und Ausführungsbeispielen einer anderen Anspruchskategorie wei tergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Aus- führungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombi niert werden können.
Prinzipiell könnte der elektrische Leiter der Sicherungsvorrichtung quer zu seiner Ver laufsrichtung einen beliebigen Querschnitt aufweisen, z. B. einen runden massiven Quer schnitt.
Bevorzugt ist der Leiter aber als ein„Flachleiter“ ausgebildet. Anders ausgedrückt, weist er im Wesentlichen einen flachen Querschnitt auf. D. h. der Querschnitt des Flachleiters umfasst eine kürzere und eine längere Seite. Auch ein Flachleiter wird aber der Einfach heit halber nachfolgend nur kurz„Leiter“ genannt. Der Leiter wird dabei in seinem Verlauf mehrfach, bevorzugt über die längere Querschnittsseite bzw.„Flachseite“, gebogen, so dass beispielsweise ein U-förmiger Leiterabschnitt entsteht. Bei einer Draufsicht auf die kürzere Querschnittsseite des Leiters ist diese U-Form zu sehen. Wie bereits erwähnt sind dadurch die beiden Schenkel des U-förmigen Abschnitts vorzugsweise im Wesentli chen parallel zueinander und geometrisch nebeneinander angeordnet. Diese Schenkel können daher die Abreiß-Abschnitte bilden, die wie erwähnt jeweils mit zumindest einer Soll-Abreißstelle versehen sind.
Eine„Soll-Abreißstelle“ ist, ebenso wie eine später (für spezielle Ausführungsbeispiele) näher beschriebene Soll-Trennstelle, grundsätzlich im Sinne einer„Sollbruchstelle“ aus gebildet, an welcher der Leiter bevorzugt gezielt sowie möglichst vorhersagbar getrennt werden soll. In der einfachsten Ausführungsform ist der Leiter an einer solchen„Soll- Abreißstelle“ geschwächt, so dass er ab einer gewünschten Zugspannung entlang seiner hauptsächlichen Verlaufsrichtung zunächst an dieser Sollbruchstelle abreißt bzw. zuerst abgetrennt wird. Die zur Trennung benötigte Zugspannung wird (wie erwähnt) mittels des Trennaktors bewirkt.
Beispielsweise kann der Leiter an einer derartigen Sollbruchstelle, insbesondere Soll- Abreißstelle, mechanisch geschwächt sein. D. h. er kann z. B. zumindest an dieser Stelle eine Querschnittsverengung (-Verdünnung) aufweisen.
Bevorzugt weist der Leiter an einer Sollbruchstelle, insbesondere einer Soll-Abreißstelle, eine„Perforationslinie“ quer zu seiner Verlaufsrichtung auf. Diese entspricht einer mecha nischen Schwächung in Form von mehreren nahezu aneinander angrenzenden Löchern entlang einer Linie, die sich über die gesamte längere Querschnittsseite erstreckt. Dadurch ist zwar die Zugfestigkeit des Leiters an dieser Stelle gezielt negativ beeinträch tigt, jedoch muss das Außenmaß des Leiters nicht verringert werden.
Besonders bevorzugt kann im Verlauf des Leiters unmittelbar vor und nach einer Perfora tionslinie jeweils ein weiteres schwächendes Loch im Leiter angeordnet sein. Dieses ist dabei bevorzugt näher an einer der kürzeren Querschnittsseiten des Leiters angeordnet, so dass das Einreißen der Perforationslinie von der Gegenseite her beginnt.
Ganz besonders bevorzugt weist der Leiter an einer Soll-Abreißstelle senkrecht zu sei nem Verlauf eine Perforationslinie mit zumindest zwei - davor sowie danach - rautenför mig eingearbeiteten Löchern bzw. Durchbrüchen auf, wobei die rautenförmigen Durchbrü che asymmetrisch, d. h. näher an einer der kürzeren Querschnittsseiten des Leiters an geordnet sind. Sie können bewirken, dass aufgrund ungleichmäßiger Dehnungen des Materials und daraus folgender ungleichmäßiger Kraftwirkung das Abreißen an den Soll- Abreißstellen begünstigt wird. Andere Formen der Löcher bzw. Durchbrüche an der Perfo rationslinie im Leiter sind aber auch möglich.
Die Perforationslinien und/oder die oben erwähnten zusätzlich schwächenden Löcher im Leiter und/oder andere - noch später beschriebene - Löcher bzw. Durchbrüche im Leiter können z. B. bevorzugt ausgestanzt werden bzw. in anderer Weise eingearbeitet sein. Sie können z. B. auch mittels eines geeigneten Lasers ausgeschnitten werden.
Ebenso könnte die Schwächung einer Soll-Abreißstelle auch erzielt werden, indem in dem Bereich der Soll-Abreißstelle der Leiter aus einem leichter reißbaren Material (also einem Material, welches unter Zugspannung schneller und leichter reißt), gefertigt ist, als in an deren Bereichen. Dies kann sich dann anbieten, wenn die Herstellung des Leiters aus mehreren Stücken mit weniger Aufwand und geringeren Kosten verbunden wäre. Dies ist insbesondere dann von Nutzen, wenn der überwiegende Teil des Leiters aus einem billi geren, jedoch zugleich zugfesteren Material bestehen würde. Mögliche kostengünstigere und zugfestere Materialen für den Hauptteil des Leiter könnten beispielsweise Aluminium oder spezielle hierfür geeignete Metalllegierungen sein, wogegen sich Kupfer und Silber für die Abreiß-Abschnitte mit den Soll-Abreißstellen anbieten.
Für die Ausgestaltung der Anschlusskontakte des Leiters gibt es verschiedene Möglich keiten. Bevorzugt befinden sich der erste und zweite Anschlusskontakt des Leiters außerhalb des Gehäuses der Sicherungsvorrichtung, so dass die Sicherungsvorrichtung bei einem Neu einbau oder einer Nachrüstung in einem vorhandenen System in einem geschlossenen Zustand des Gehäuses verbaut werden kann. Die beiden Anschlusskontakte der Siche rungsvorrichtung, welche dabei sozusagen ein Stück aus dem Gehäuse der Sicherungs vorrichtung herausragen, können nahezu beliebig geformt sein.
Bevorzugt sind die Anschlusskontakte zumindest jeweils mit einem Loch im Querschnitt ausgebildet, so dass sie beispielsweise mit einer Schraube o. Ä. in einem vorhandenen Stromkreis fest angeschlossen bzw. klemmkontaktiert werden können. Besonders bevor zugt sind die beiden Anschlusskontakte derart mit einem Loch ausgebildet, dass bei spielsweise ein Klemmschuh zur Klemmkontaktierung verwendet werden kann. Dadurch wird ein Neueinbau oder eine Nachrüstung der Sicherungsvorrichtung in einen vorhande nen Stromkreis mittels einfacher und schneller Klemmkontaktierung ermöglicht. Weiterhin wird durch diese Art der Klemmung sichergestellt, dass die Sicherungsvorrichtung im Re gelfall stets in einem Stromkreis verbunden bleibt und sich nicht im Fahrzeugbetrieb leicht löst.
Erfindungsgemäß werden die Lichtbogenlöschkammern abgedichtet. Auch hierfür gibt es diverse Möglichkeiten.
Bevorzugt weist eine, besonders bevorzugt jede, Lichtbogenlöschkammer zumindest zwei Dichtungen auf, jeweils eine Dichtung an jeder der beiden Eintrittsstellen des Leiters in die bzw. aus der betreffenden Lichtbogenlöschkammer.
Die Dichtungen an den Eintrittsstellen der Lichtbogenlöschkammern sind vorzugsweise so gebildet bzw. geformt, dass weder signifikant Löschmaterial noch ein Lichtbogen im Be trieb aus den Lichtbogenlöschkammern austritt.
Jede der Dichtungen weist hierzu zweckmäßigerweise eine Durchgangsöffnung für den Leiter auf. Diese ist passend zum Leiterquerschnitt gestaltet, so dass dieser noch entlang seiner hauptsächlichen Verlaufsrichtung bewegbar bleibt, aber dabei - bei einem gleich bleibenden Querschnitt entlang des sich durch die Dichtung bewegenden Leiterabschnitts - permanent möglichst dicht abgedichtet ist. Die Durchgangsöffnung weist deshalb bevor zugt ein vorgegebenes lichtes Maß auf, das minimal kleiner als ein Außenmaß des Leiters ausgebildet ist, so dass jedenfalls die Dichtung besonders dicht am Leiter anliegt, auch wenn das bei einer konkreten Dichtung erreichte lichte Maß im Einzelfall möglicherweise herstellungsbedingt (im Rahmen der Toleranzen) minimal größer als das vorgegebene lichte Maß geraten sollte.
Zumindest entlang des sich durch die Dichtung bewegenden Leiterabschnitts weist der Leiter bevorzugt auch eine gleichmäßige, glatte Oberfläche auf, so dass er bei der Ab reißbewegung geschmeidig durch die Durchgangsöffnungen der Dichtungen gleitet.
Eine Dichtung umfasst bevorzugt ein elastisches und/oder ein elektrisch isolierendes Ma terial. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine Gummidichtung bzw. um eine Dich tung aus einem gummiartigen elastischen Material. Ganz besonders bevorzugt ist die Dichtung aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet, sodass sich weder ihre Form bei der potentiellen Ausbildung eines Lichtbogens verändert, noch ihr Material so beschä digt wird, dass ggf. die Abdichtungsfähigkeit der Dichtung beeinträchtigt werden könnte. Damit wird dafür gesorgt, dass die Lichtbogenlöschkammer jeweils gegenüber einer Um gebung abgedichtet bleibt.
Bevorzugte Materialien für eine elastische Dichtung, die beispielsweise händisch oder bevorzugt maschinell montiert wird, sind Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Ethylen-Propylen- Kautschuk, Silikon Kautschuk oder Fluor-Kautschuk.
Wenn eine Dichtung ln-situ eingebracht werden soll, kann sie zum einen, wie oben im Herstellverfahren erwähnt, in einem sogenannten 2K-Spritzguss-Verfahren eingespritzt werden. Dann werden als Materialien bevorzugt thermoplastische Polymere verwendet, wie z. B. Thermoplastische Polyurethan-Elastomere, Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polycarbonate (PC), Polyamide (PA), Polyme- thylmethacrylat (PMMA), Polytetraflourethylen (PTFE), Polyoximethylen (POM), Polybuty- lenterephthalat (PBT).
Zum anderen kann eine Dichtung ln-situ, wie oben im Herstellverfahren erwähnt, bei spielsweise nach der sogenannten„form in-place“ Methode direkt am Leiter oder am Ge häuse aufgebracht bzw. eingebracht werden. Als Material kann bevorzugt ein Polymer, wie z. B. Polyurethan verwendet werden.
Zum dichten Anschluss an das Gehäuse bildet eine, vorzugsweise jede, Dichtung zu sammen mit einem zugeordneten Wandabschnitt des Gehäuses eine formschlüssige Verbindung. Diese Wandabschnitte befinden sich z. B. jeweils im Bereich der Eintrittsstel len des Leiters in die Lichtbogenlöschkammer. Solche Wandabschnitte, in die eine Dich tung eingesetzt ist, durch die der Leiter verläuft, werden im Folgenden auch als„Durch gangswände“ der Lichtbogenlöschkammer bezeichnet.
Bei einem solchen Formschluss zwischen Dichtung und Durchgangswand handelt es sich bevorzugt um eine Nut-Feder-Verbindung oder (wie besonders bevorzugt) um eine Spun dung. Dabei werden üblicherweise zwei Verbindungspartner (Bauteile) formschlüssig mit einander verbunden, so dass eine ausreichende Scherfestigkeit senkrecht zu dieser Ver bindung besteht. Bei einer Spundung weist einer der beiden Verbindungspartner an der Verbindungsstelle eine Nut und der andere eine Feder auf, so dass sich bei der Verbin dung der beiden Verbindungspartner die Feder formschlüssig in die Nut fügt. Unter einer Nut-Feder-Verbindung ist eine Verbindung zweier Bauteile gemeint, bei der beide Verbin dungspartner an der Verbindungsstelle eine Nut aufweisen, welche mittels einer zusätzli chen Feder in Form eines dritten Bauteils formschlüssig verbunden wird.
Die Wandabschnitte bzw. Durchgangswände weisen hierzu jeweils Aussparungen bzw. Schlitze auf, die an die äußere Form und Abmessungen des Leiters angepasst sind. Da mit bei der Abreißbewegung des Leiters besonders dafür gesorgt wird, dass die Dichtung an Ort und Stelle verbleibt, können die Öffnungen der Durchgangswände, in denen die Dichtungen jeweils angeordnet werden können, auf der den Lichtbogenlöschkammern abgewandten Seite vorzugsweise nur minimal größer sein als der Leiterquerschnitt. Dadurch werden die Dichtungen sozusagen in der Durchgangswand zwischen Innen- und Außenseite an den Eintrittsstellen unverlierbar gehalten. Bevorzugt wird deshalb eine Durchgangswand so ausgebildet, dass sie an der Öffnung zur Verbindung mit der darin angeordneten Dichtung zumindest eine einfache Nut, vorzugsweise eine doppelte Nut mit einer dazwischen befindlichen Feder aufweist. Besonders bevorzugt wird entsprechend die Dichtung mit einer damit zusammenwirkenden einfachen Nut ausgebildet, in welche bei geeigneter Anordnung die Feder der doppelten Nut greift, so dass der Leiter bei einer Bewegung des Abreißteils des Leiters nach dem Abreißen in Richtung des Leiterverlaufs durch die Dichtung hindurchrutscht, ohne die Dichtung mit sich zu reißen. Dadurch sollten die Dichtungen bei einer Abreißbewegung des Leiters an Ort und Stelle verbleiben.
Die Wandabschnitte bzw. Durchgangswände können wie erwähnt z. B. in die Gehäusetei le unmittelbar (z. B. im Spritzgussverfahren) eingeformt oder separat in das Gehäuse ein gefügte Bauteile sein. Nach dem Schließen des Gehäuses, z. B. dem bereits erwähnten Zusammensetzen des Gehäuses aus einem Gehäusegrundkörper und einem Gehäusedeckel, entstehen also durch die passenden Gehäusewände in Verbindung mit den Dichtungen rundum ge schlossene Lichtbogenlöschkammern im Gehäuse, in denen jeweils ein Abreiß-Abschnitt des Leiters bedarfsgerecht abgedichtet angeordnet ist.
Wenn der Leiter im Rahmen der Abreißbewegung an der Soll-Abreißstelle getrennt bzw. abgerissen wird, wird der abgerissene Teil des Leiters (Abreißteil) bevorzugt nur so weit aus der Lichtbogenlöschkammer bewegt, dass stets noch ein sollbruchseitiger Endab schnitt des Abreißteils (mit intaktem Leiterquerschnitt) innerhalb der Lichtbogenlösch kammer verbleibt. D. h. die beiden jeweiligen Enden des an den Soll-Abreißstellen ge trennten Leiters sind zwar in einer Trennstellung bevorzugt möglichst weit voneinander entfernt, allerdings befinden sich die beiden sollbruchseitigen Endabschnitte des Abreiß teils des Leiters nach wie vor innerhalb der Dichtung der Lichtbogenlöschkammer, so dass die Durchgangsöffnung weiterhin mit dem übrigen U-förmigen Abreißteil des Leiters verstopft (abgedichtet) bleibt. Die Bewegung des Abreißteils des Leiters nach dem Abrei ßen mittels des Trennaktors wird im Folgenden auch als„Ausrücken“ bezeichnet.
Bevorzugt kann die Sicherungsvorrichtung ein nichtleitendes Trennelement umfassen. Dieses ist dazu ausgebildet, den Teil des Leiters, welcher abgerissen werden soll, mit dem Trennaktor zu verbinden, so dass zumindest der Abreißteil des Leiters bei einem Auslösen des Trennaktors bewegt wird. Bei dem Trennelement handelt es sich um eine Art Adapter, wie beispielsweise eine Druckplatte, zwischen Trennaktor und Leiter, der eine nichtleitende Verknüpfung zwischen den beiden Komponenten herstellt und den Trennaktor zugleich gegenüber dem Leiter isoliert. Die Druckplatte kann vorzugsweise mittig parallel zur Längsseite des Leiterquerschnitts zwischen Trennaktor und Leiter an geordnet werden. Dadurch kann sie den Abreißteil des Leiters durch Wirkung des Trenn aktors wegdrücken, ohne dass der Trennaktor den Leiter direkt berührt.
Bevorzugt befindet sich im Gehäuse zur Aufnahme des sich (bei einem Auslösen des Trennaktors) bewegenden Abreißteils des Leiters ein ausreichend großer Hohlraum, der bereits erwähnte Ausrückraum. Dieser Hohlraum wird als Ausrückraum bezeichnet, da er zumindest den sich bewegenden bzw. ausrückenden Abreißteil des Leiters aufnimmt, welcher zwischen den beiden Abreiß-Abschnitten verläuft. Er erstreckt sich beispielsweise über einen Bereich innerhalb des Gehäuses, der an die von den Anschlusskontakten wei- ter entfernte Stirnseite des Gehäuses angrenzt. Zum Beispiel kann der Ausrückraum durch Außenwände des Gehäuses begrenzt werden und lediglich auf einer seiner sechs Seiten im Wesentlichen durch die beiden Lichtbogenlöschkammern sowie den vorzugs weise dazwischen befindlichen Trennaktor (bzw. eine Trennaktor-Kammer zur Aufnahme des Trennaktors) begrenzt werden. Mit anderen Worten nimmt der Ausrückraum bevor zugt einen Bereich innerhalb des Gehäuses ein, der sich über die volle Breite der Stirnsei ten sowie über eine an den Trennabstand angepasste Länge der Längsseiten des Ge häuses erstreckt.
Der Ausrückraum weist also bevorzugt in Richtung der hauptsächlichen Verlaufsrichtung des Leiters (in der„Ausrückrichtung“, in der die Bewegung des Abreißteils des Leiters erfolgt) zwischen seinen gegenüberliegenden Begrenzungen bzw. Wänden ein„lichtes Maß“ auf, das höchstens so groß ist, dass der Abreißteil des Leiters jedenfalls nicht voll ständig aus den Lichtbogenlöschkammern ausgerückt werden kann. Durch dieses„lichte Maß“ des Ausrückraums sowie das Maß der Breitseite des Leiterquerschnitts ergibt sich ein maximaler Trennabstand zwischen dem jeweiligen Ende des Abreißteils und dem da zugehörigen Ende des beim Abreißen stehenbleibenden Leiterteils (im Folgenden als „invarianter“ Leiterteil bezeichnet). Dieser Trennabstand soll am Ende der Abreißbewe gung in der Trennstellung mindestens so groß sein, dass ein potentiell entstandener Lichtbogen eine Mindestlänge aufweist, die ein Zusammenbrechen des Lichtbogens be günstigt.
Besonders bevorzugt ist das Gehäuse dabei so ausgebildet, dass zumindest die Wände des Ausrückraums bzw. des Gehäuses, die den Abreißteil des Leiters letztendlich abfan- gen sollen, verstärkt sind. Diese Wände können eine Verstärkung bzw. Versteifung, bei spielsweise in Form von Rippen und/oder eine doppelte Wandstärke, aufweisen.
Das Löschmaterial ist zweckmäßigerweise dazu ausgebildet, dass es einen Lichtbogen besonders zügig löscht bzw. zusammenbrechen lässt, so dass die elektrische Verbindung schnellstmöglich unterbrochen wird. Es handelt sich bevorzugt um ein Material, welches besonders gute Schütt- bzw. Fließeigenschaften aufweist. Damit kann es nicht nur einfach und unproblematisch in die Lichtbogenlöschkammern gefüllt werden, sondern fließt auch besonders rasch in den Freiraum, welcher bei der Abreißbewegung durch den Abreißteil des Leiters, der sich zumindest teilweise aus der Lichtbogenlöschkammer bewegt, gebil det wird. Bevorzugt wird ein Quarzsand als Löschmaterial genutzt. Der Quarzsand kann nachfolgend der Einfachheit halber auch nur noch als Sand bezeichnet sein. Ein entstehender Lichtbogen kann insbesondere zu einem (gegebenenfalls auch nur par tiellem) Schmelzen des Quarzsandes führen, wodurch dem Lichtbogen Erhaltungsenergie entzogen wird. Zugleich kann sich dabei auch ein isolierender Glaspfropfen aus ge schmolzenem Quarzsand bilden, der den Lichtbogen unterbrechen kann.
Für den Fall, dass die passive Fließbewegung des Löschmaterials in den sich bildenden Freiraum nicht schnell genug erfolgt oder das Löschmaterial am einfachen Fließen gehin dert werden sollte, kann der Leiter mit zusätzlichen Vorrichtungen (wie später beschrie ben) versehen werden, so dass eine aktive Verschüttung des Freiraums zwischen den an einer Soll-Abreißstelle getrennten sollbruchseitigen Endabschnitten des Leiters mit Quarzsand erreicht werden kann. Durch diese aktive Verschüttung kann die Wahrschein lichkeit erhöht werden, dass sich in dem entstehenden Freiraum schnell genug ausrei chend Quarzsand befindet, der sich dann an der passenden Stelle zwischen den getrenn ten Leiterenden isolierend auswirkt, beispielsweise zu einem isolierenden Glaspfropfen verschmilzt.
Selbst wenn also möglicherweise ein Lichtbogen entsteht, wird vorzugsweise dafür ge sorgt, dass er aktiv in den Sand gezwungen bzw. geleitet werden kann. Hierzu kann die Sicherungsvorrichtung vorzugsweise so ausgebildet sein, dass ein bei einem Abreißen des Leiters in einem Abreiß-Abschnitt entstehender Lichtbogen zwangsweise im Wesent lichen in das Löschmaterial verläuft.
Bei einer bevorzugten Variante der Sicherungsvorrichtung kann der Leiter zumindest im Bereich eines der Abreiß-Abschnitte in seiner Verlaufsrichtung längserstreckende Vertie fungen, besonders bevorzugt Rillen aufweisen. Die Vertiefungen ergeben bzw. bewirken eine Oberflächenvergrößerung des Leiterquerschnitts, so dass letztlich mehr Löschmate rial im Bereich der Soll-Abreißstellen direkt am Leiter zur Verfügung steht, als bei einem glatten Leiter ohne Vertiefungen. Die Vertiefungen können vorzugsweise in Form eines mäandrierenden Querschnitts des Leiters (quer zu seiner Verlaufsrichtung) ausgebildet sein. Somit verläuft ein möglicherweise entstehender Lichtbogen zwangsweise durch Löschmaterial, da dieses ja, die mit den Vertiefungen bzw. Rillen versehene Oberfläche des Leiters entsprechend umgibt bzw. benetzt. Dies wird später noch anhand eines Aus führungsbeispiels näher erläutert. Zusätzlich oder alternativ kann die Sicherungsvorrichtung bevorzugt zumindest eine Mag netanordnung umfassen, um einen Lichtbogen in das Löschmaterial abzulenken. Diese Magnetanordnung, also beispielsweise zumindest ein„Blasmagnet“, kann dabei so ange ordnet sein, dass ein potentiell entstehender Lichtbogen durch die Lorentzkraft eines durch den Blasmagneten erzeugten Magnetfelds abgelenkt bzw. weggedrückt wird. Ein derartig verwendeter Blasmagnet wird üblicherweise deshalb so bezeichnet, da sein Magnetfeld die im Lichtbogen befindlichen Teilchen, zumeist Elektronen, sozusagen „wegbläst“. Demzufolge verlängert sich jedenfalls die Wegstrecke des Lichtbogens und er kann gleichzeitig vorzugsweise in das seitlich der sollbruchseitigen Endabschnitte des Leiters befindliche Löschmaterial gezwungen werden. Durch die längere Wegstrecke des Lichtbogens vergrößert sich zugleich auch seine Oberfläche. Er kühlt deshalb rascher aus und die von ihm ionisierte Luft verliert zügiger ihre Leitfähigkeit. Im Falle der Ausbildung eines Lichtbogens sorgt die Magnetanordnung dementsprechend dafür, dass das Lösch material in der Lichtbogenlöschkammer weniger stark zusammengeschmolzen wird.
Ein solcher Blasmagnet kann beispielsweise ein gewöhnlicher, typischerweise aus Neo dym gefertigter, Stabmagnet sein, der zumindest ein Magnetfeld mit 50-100 mT erzeugt. Bevorzugt wird zumindest ein Magnet verwendet, besonders bevorzugt werden dabei mehrere Magneten und/oder ein hufeisenförmiges Eisenjoch verwendet. Sie werden zwi schen den beiden Schenkeln des Eisenjochs im Bereich seiner offenen Seite angeordnet. In dem Spalt der dadurch zwischen den beiden Magneten entsteht, kann demzufolge ein nahezu homogenes Magnetfeld erzeugt werden. Besonders bevorzugt wird das (mög lichst homogene) Magnetfeld allerdings von einem Elektromagneten erzeugt, da sich des sen Magnetfeld nicht mit der Zeit abschwächt. Falls es gewünscht sein sollte, kann für jede der Lichtbogenlöschkammern ein eigener Magnet angeordnet werden.
Um diese Ausführungsform ggf. auch möglichst einfach nachrüsten zu können, kann die Magnetanordnung beispielsweise auch außen am Gehäuse angeordnet sein, so dass das Magnetfeld zwar im Gehäuse wirkt, aber die Komponenten der Magnetanordnung vor den innerhalb des Gehäuses ablaufenden Prozessen geschützt sind. Eine gehäuseaußensei tige Anordnung der Magnetanordnung an der Sicherungsvorrichtung vereinfacht sowohl einen Neueinbau bei der Herstellung als auch einen Austausch eines defekten Magneten. Außerdem könnte damit nahezu jeder zweckmäßig zu verwendende, möglicherweise vor handene Magnet funktional verwendet werden oder auch beispielsweise ein Magnet nach dem Austausch einer installierten Sicherungsvorrichtung wiederverwendet werden. Falls bereits ein Magnetfeld vorhanden sein sollte, das die Wirkung der Magnetanordnung oh- nehin erzielt, kann eine Magnetanordnung dadurch logischerweise hinfällig werden bzw. eingespart werden.
Bevorzugt kann die Sicherungsvorrichtung auch eine Löschmaterialbewegungseinrichtung (oder auch einfach„Sandbewegungseinrichtung“ genannt) umfassen. Diese kann dazu dienen, Sand während der Ausrückbewegung bzw. Abreißbewegung in den Freiraum zu verbringen bzw. zu transportieren, der sich durch das Ausrücken des Abreißteils des Lei ters aus den Lichtbogenlöschkammern nach dem Abreißen ergibt. Sie sorgt damit eben falls dafür, dass ein möglicherweise entstehender Lichtbogen zwangsweise durch den Sand verläuft.
Bei einer ersten möglichen Variante der Sandbewegungseinrichtung kann dies erreicht werden, indem die Sandbewegungseinrichtung bevorzugt nach Art einer„Schaufel“ aus gebildet ist. Die Schaufel ist bevorzugt am Abreißteil des Leiters befestigt und kann dabei - nach dem Prinzip eines„Pflugs“ - so im Bereich der Soll-Abreißstelle angeordnet wer den, dass sich besonders viel Sand vor ihrer„Schaufelfläche“ befindet. Folglich kann bei der Abreißbewegung der sich vor der Schaufel befindliche Sand aktiv in den Freiraum geschoben oder gezogen werden. Um die Herstellung möglichst effizient zu gestalten, könnte eine derartige Schaufel zum Beispiel aus demselben Material wie der Leiter be stehen und dabei direkt bei der Herstellung oder Bereitstellung des Leiters zusätzlich am Leiter ausgebildet werden.
Eine zweite mögliche Variante der Sandbewegungseinrichtung kann eine Sandbewe gungseinrichtung mit einem einfachen Band umfassen. Das Band ist in einem entspann ten Zustand jeweils vor und nach der Soll-Abreißstelle innerhalb der Lichtbogenlösch kammer am Leiter befestigt. D. h. es ist in einem lockeren Ausgangszustand in der Aus gangsstellung zumindest auf Höhe der Soll-Abreißstelle halbkreis-förmig in einem Ab stand zum Leiter angeordnet. Dabei befindet sich jedenfalls innerhalb des halbkreis förmigen Bands zwischen dem Band und dem Leiter im Bereich der Soll-Abreißstelle Sand.
Infolge der Abreißbewegung wird das Band beim Ausrücken des Abreißteils des Leiters zwischen dem Abreißteil und dem invarianten Leiterteil gespannt. Dadurch kann aktiv Sand in die Soll-Abreißstelle hineingeschleudert bzw. eingebracht werden. Wenn die Ab reißbewegung des Leiters erfolgt ist, verläuft das Band in einem gespannten Zustand im Wesentlichen parallel zum Leiter, ohne dabei eine elektrische Verbindung zwischen den beiden getrennten sollbruchseitigen Endabschnitten des Leiters zu erzeugen. Das Band kann beispielsweise ein hitzebeständiges„Isolierband“ sein, welches jedenfalls eine ge eignete Zugfestigkeit aufweist. Bevorzugt könnte allerdings ein hitzebeständiges, nichtlei tendes Band verwendet werden.
Für eine möglichst effiziente, maximale Sandeinbringung in den sich bildenden Freiraum an der Soll-Abreißstelle könnte das Band auch schlauchförmig um den Leiter entlang des Verlaufs des Leiters ausgebildet werden. Dieses kann zumindest einseitig geöffnet an sonsten allerdings ringsherum nach Art und Form eines Schlauchs als auch zumindest auf zwei Seiten, im Wesentlichen parallel zu den beiden Längsseiten der Lichtbogen löschkammer ausgestaltet sein. Dabei könnte z. B. ein zumindest einseitig geöffneter Schlauch genutzt werden, der mit Sand gefüllt werden kann.
Auch sind Kombinationen solcher Sandbewegungseinrichtungen möglich.
Die Sicherungsvorrichtung kann auch bevorzugt einen stufenförmig ausgebildeten bzw. verlaufenden Leiterabschnitt umfassen, um insbesondere auch dafür zu sorgen, dass zusätzlich Scherkräfte erzeugt werden. Gegebenenfalls kann der Verlauf des Leiters le diglich an einer Soll-Abreißstelle eine Stufe aufweisen. D. h. der Verlauf des Leiters ist zumindest an der Soll-Abreißstelle (bei Draufsicht auf den Leiterverlauf) nach Art einer „Heaviside“-Funktion ausgebildet, um einen bei der Abreißbewegung möglicherweise ent stehenden Lichtbogen in den Sand abzulenken oder zumindest seine Erstreckungsrich tung vorzugeben. Dabei kann die Soll-Abreißstelle die beiden„Trittflächen“ bzw.„Stufen“ des Leiters, welche in seiner hauptsächlichen Erstreckungsrichtung verlaufen bzw. ausge richtet sind, beispielsweise schräg, vorzugsweise senkrecht, verbinden.
Durch die beiden Soll-Abreißstellen in den Abreiß-Abschnitten wird eine schnelle und si chere Unterbrechung des Leiters erreicht. Um die Sicherheit zusätzlich zu erhöhen, kann der Leiter der Sicherungsvorrichtung in seinem Verlauf bevorzugt zusätzlich noch eine „Soll-Trennstelle“ aufweisen, welche vorzugsweise zwischen den Abreiß-Abschnitten in einem weiteren„Trenn-Abschnitt“ des Leiters angeordnet ist.
Besonders bevorzugt befindet sich diese zusätzliche Soll-Trennstelle, d. h. der Trenn- Abschnitt, zwischen den beiden im Wesentlichen parallel zueinander, geometrisch ne beneinander angeordneten Abreiß-Abschnitten des Leiters. Dieser Trenn-Abschnitt ist folglich im Wesentlichen senkrecht zu den Abreiß-Abschnitten angeordnet, da er diese ja elektrisch in Reihe verbindet. Wenn der Trenn-Abschnitt exakt senkrecht zu den beiden Abreiß-Abschnitten ausgerichtet ist bzw. verläuft, kann besonders einfach eine abschlie ßende Durchtrennung des Leiters erzielt werden, indem der Leiter im Rahmen der Ab reißbewegung einfach ein weiteres Mal an der Soll-Trennstelle durchstanzt wird.
Die Trennung im Trenn-Abschnitt erfolgt vorzugsweise zeitlich versetzt bzw. verzögert nach dem Abreißen in den Abreiß-Abschnitten. Der Leiter sollte dabei besonders bevor zugt erst dann an der Soll-Trennstelle durchtrennt werden, wenn der Abreißteil des Leiters zumindest einen Mindestabstand zum invarianten Leiterteil aufweist, so dass sich kein weiterer Lichtbogen mehr an der Soll-Trennstelle ausbildet, da die anliegende Ge samtspannung bereits hinreichend reduziert wurde.
Ein Durchstanzen des Leiters an der Soll-Trennstelle kann beispielsweise mittels einer Klinge, einer scharfen Schneide oder eines scharfen Keils sowie ggf. eines entsprechen den Gegenstücks durchgeführt werden. Zu diesem Zweck umfasst die Sicherungsvorrich tung bevorzugt eine Trennvorrichtung, welche mit dem Trennaktor zusammenwirkt.
Besonders bevorzugt weist die Trennvorrichtung ein nichtleitendes, keilförmig ausgebilde tes Element auf, das dazu ausgebildet ist, bei einer Relativbewegung den Leiter an der Soll-Trennstelle zu durchtrennen. Es kann beispielsweise an einer Innenseite der stirnsei tigen Außenwand des Ausrückraums innerhalb des Gehäuses angebracht sein. Zum Bei spiel umfasst die Trennvorrichtung zumindest zwei zusammenwirkende Elemente, welche bei einer Relativbewegung eines der beiden oder beider Elemente zueinander im Rahmen der Abreißbewegung eine Trennung bewirken. Dazu sind die beiden Elemente so ausge bildet, dass sie, wenn sie aufeinander aufschlagen bzw. kollidieren, zusammen eine, vor zugsweise dauerhafte, Unterbrechung des Leiters schaffen. Es können dabei beide Ele mente eine Schneide aufweisen oder jeweils eines der beiden mit einer Schneide und das andere mit einer Fläche zum Schneiden ausgebildet sein. D. h. beim Auftreffen wird der dazwischen verlaufende Leiter sozusagen durchschnitten.
Wie bereits eingangs erwähnt wurde, umfasst die Sicherungsvorrichtung bevorzugt einen separat gekapselten, pyrotechnischen Trennaktor. Dieser kann auf Wunsch auch unab hängig von der Sicherungsvorrichtung als separates, eigenständiges Zukaufteil erworben werden. Hierbei kann vorteilhaft auch auf bereits vorhandene, insbesondere standardisier te, pyrotechnische Aktoren zurückgegriffen werden, die ansonsten anderen Einsatzzwe- cken dienen, wie z. B. zum Auslösen von Sicherheitseinrichtungen, Gurtstraffern, Hau- benaufstellern oder dergleichen.
Ein bevorzugter Trennaktor weist eine zylindrische Hülse mit einem darin befindlichen Bolzen mit Kolbenabschnitt, einem Treibsatz und einer Zündvorrichtung bzw. Zündeinheit auf, die mittels eines Verschlussstücks verschlossen ist. Bei der Hülse handelt es sich vorzugsweise um ein aus Stahl gefertigtes Bauteil. Der Bolzen ist beispielsweise aus Aluminium. Ein pyrotechnischer Treibsatz besteht aus einem Satz chemischer Substan zen in fester, flüssiger oder gasförmiger Form, der als Energieträger bei seiner Aktivierung ein großes Volumen anstrebt und so in der Lage ist, ein Objekt zu bewegen oder zu ver formen.
Grundsätzlich sind auch andere Trennaktoren bzw. Aktoren ohne separate Kapselung möglich. D. h. der Zylinder kann beispielsweise auch teilweise als Teil des Gehäuses der Sicherungsvorrichtung realisiert sein, d. h. im Gehäuse integriert sein.
Der Trennaktor und die bereits oben erwähnte Druckplatte, welche gegen den im Auslö- sefall abzureißenden Abreißteil des Leiters drückt, können formschlüssig miteinander ver bunden bzw. gekoppelt werden. Sie weisen dazu vorzugsweise korrespondierende Kopp lungselemente auf. Diese können beispielsweise in Form einer vorderseitigen zylindri schen (Kern-)Bohrung im Bolzen des Trennaktors und eines dazu korrespondierenden Stiftes an der Rückseite der Druckplatte ausgebildet sein. Dadurch liegt zwischen Bolzen und Druckplatte ein Formschluss nach Art einer Stift-Sackloch-Verbindung (Kopplung) vor. Alternativ könnte der Bolzen des Trennaktors auch ein Teil mit der Druckplatte bilden, d. h. der Bolzen und die Druckplatte werden einstückig gefertigt.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Fi guren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht (bei geöffnetem Gehäusedeckel) eines ersten Aus führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung in einer Ausgangsstel lung, Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Leiters der Sicherungsvorrichtung nach Figur 1 ,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Gehäusegrundkörpers der Sicherungsvorrich tung nach Figur 1 ,
Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines Gehäusedeckels der Sicherungsvorrichtung nach Figur 1 ,
Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer Druckplatte der Sicherungsvorrichtung nach Figur 1 ,
Figur 6 eine perspektivische Ansicht einer Dichtung der Sicherungsvorrichtung nach Figur
1 ,
Figur 7 einen Längsschnitt auf einen Trennaktor (in einer Ausgangsstellung) der Siche rungsvorrichtung nach Figur 1 ,
Figur 8 eine Draufsicht auf den Trennaktor (in einer Trennstellung nach dem Auslösen) der Sicherungsvorrichtung nach Figur 1 ,
Figur 9 eine perspektivische Ansicht der Sicherungsvorrichtung nach Figur 1 in einer Trennstellung des elektrischen Leiters mit ausgerücktem Abreißteil,
Figur 10 eine andere perspektivische Ansicht des elektrischen Leiters nach Figur 9 mit ausgerücktem Abreißteil des Leiters mit einem schematischen Lichtbogen umgeben von einem Löschmaterial,
Figur 11 eine perspektivische Ansicht der Sicherungsvorrichtung nach Figur 1 mit einem geschlossenen Gehäuse,
Figur 12 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfin dungsgemäßen Sicherungsvorrichtung in einer Ausgangsstellung,
Figur 13 einen Hochkant-Schnitt durch den elektrischen Leiter nach Figur 12 entlang der Schnittlinie A-A, Figur 14 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfin dungsgemäßen Sicherungsvorrichtung in einer Ausgangsstellung,
Figur 15 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfin dungsgemäßen Sicherungsvorrichtung in einer Ausgangsstellung,
Figur 16 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfin dungsgemäßen Sicherungsvorrichtung in einer Ausgangsstellung,
Figur 17 eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfin dungsgemäßen Sicherungsvorrichtung in einer Ausgangsstellung,
Figur 18 eine schematische Darstellung eines siebten Ausführungsbeispiels einer erfin dungsgemäßen Sicherungsvorrichtung in einer Ausgangsstellung,
Figur 19 beispielhaft ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Sicherungs vorrichtung 1 in Reihe geschaltet in einem elektrischen Stromkreis.
Anhand der Figuren 1 bis 11 wird nun zunächst ein erstes bevorzugtes Ausführungsbei spiel der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung 1 beschrieben, wobei die Siche rungsvorrichtung 1 zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung V ausgebildet ist und mit einem ersten und zweiten Anschlusskontakt 101 im Betrieb, wie dies in Figur 19 dar gestellt ist, in einem vorhandenen elektrischen Stromkreis in Reihe geschalten wird.
Wie insbesondere aus der perspektivischen Ansicht in Figur 1 hervorgeht, gehören neben dem elektrischen Leiter 100 zu den Hauptkomponenten dieser Sicherungsvorrichtung 1 ein Gehäuse 11 mit zwei gegenüber einer Umgebung abgedichteten Lichtbogenlösch kammern 30, welche mit einem Löschmaterial 34 befüllt werden, und ein Trennaktor 60 (vorzugsweise ein separat gekapselter, pyrotechnischer Trennaktor). Weitere wichtige Bereiche innerhalb des Gehäuses 11 , in welchem alle anderen Komponenten montiert werden, sind unter anderem zwei Vorkammern 25a, 25b, eine längs zwischen den beiden Lichtbogenlöschkammern 30 befindliche Trennaktor-Kammer 23, in der der Trennaktor 60 angeordnet ist, sowie ein stirnseitig angrenzender Ausrückraum 35. Einige wesentliche Komponenten der Konstruktion gemäß Figur 1 sind in den Figuren 2, 3, 5, 6 und 7 einzeln dargestellt.
Der elektrische Leiter 100 ist entsprechend dem in Figur 2 dargestellten Zustand mit ei nem flachen Querschnitt ausgebildet, d. h. ein Querschnitt durch den flachen Leiter 100 senkrecht zu seiner Verlaufsrichtung VR hat eine kürzere und eine längere Quer schnittsseite. Die Verlaufsrichtung VR ist u. a. hier willkürlich im Uhrzeigersinn angege ben, sie könnte aber auch umgekehrt verlaufen.
Der Leiter 100 ist hier an mehreren Stellen über seine längere Querschnittsseite gebogen, so dass er mehrfach seine Verlaufsrichtung VR ändert. Die Biegung erfolgt dabei so, dass der Leiter 100 in einer durch die sich mehrfach ändernde Verlaufsrichtung VR aufge spannten„Verlaufsebene“ VE im Wesentlichen U-förmig geformt bzw. ausgebildet ist.
Als„Haupt-Verlaufsrichtung“ HVR des Leiters 100 wird im Folgenden die Verlaufsrichtung VR der beiden„Schenkel“ des„U“ in der Verlaufsebene VE definiert.
Der im Wesentlichen U-förmig gebogene Leiter 100 weist an den freien Enden der U- Schenkel (auch kurz„Schenkel“ genannt) noch einmal nach außen vom„U“ wegweisen de, abgewinkelte Fußabschnitte auf, so dass sich einschließlich dieser Fußabschnitte in der Verlaufsebene VE ein eckiges, rechtwinkliges„Q“ ergibt. Diese Fußabschnitte dienen, wie später noch erläutert, als Anschlusskontakte 101.
Ein so geformter Leiter 100 hat also zwei geometrisch nebeneinander angeordnete Längsseiten in Form der beiden Schenkel, eine„geschlossene“, die beiden Schenkel ver bindende Stirnseite S (welche durch den„Querbalken“ 100d“ gebildet wird) und eine der geschlossenen Stirnseite S gegenüberliegende weitere „offene“ Stirnseite S‘ (die„U- Öffnung“) mit nach außen abgewinkelten Fußabschnitten an den freien Enden der U- Schenkel.
Die beiden parallel verlaufenden Schenkel, die nachfolgend vornehmlich einfach als Ab- reiß-Abschnitte 104a, 104b bezeichnet werden, sind jeweils an einer Stelle nahe der Bie gung zu den Fußabschnitten (bzw. Anschlusskontakten 101) in Form einer Soll- Abreißstelle 102, hier konkret einer Perforationslinie 102 geschwächt. Die Perforationsli nie 102 erstreckt sich hier senkrecht zur Verlaufsrichtung VR des Leiters 100 über dessen gesamte längere Querschnittsseite zwischen den beiden Kanten der kürzeren Quer- schnittsseite. Die Perforationslinie 102 beginnt bzw. endet an der Kante des Leiters 100 jeweils mit einem offenen Loch, z. B. mit einem ca. halben Loch.
Unmittelbar vor bzw. unmittelbar nach den beiden parallelen Soll-Abreißstellen 102 im Verlauf des Leiters 100 befinden sich jeweils mit einer Spitze nach oben zeigende, rauten förmige Durchbrüche 103 im Leiter 100, die ihrerseits näher an einem Ende der Perforati onslinie 102 angeordnet sind. (Sie sind hier in dem in Figur 2 gezeigten Beispiel näher am oberen Ende, könnten allerdings auch genauso gut näher am anderen, unteren Ende der Perforationslinie 102 angeordnet sein.) Ihre maximale Erstreckung ist in diesem Fall klei ner als die Hälfte der längeren Querschnittsseite des Leiters 100. Die Funktion der Soll- Abreißstellen 102 sowie der rautenförmigen Durchbrüche 103 wird weiter unten näher erläutert.
An der geschlossenen Stirnseite S bzw. dem Querbalken 100d verläuft der Leiter 100 zwischen den beiden parallel verlaufenden Schenkeln geradlinig senkrecht zu seiner Haupt-Verlaufsrichtung HVR. Er ist dazu jeweils im rechten Winkel zur Haupt- Verlaufsrichtung HVR entsprechend eng, also nahezu eckig, umgebogen und/oder ge formt. Mittig zwischen den beiden Biegungen sowie mittig in Bezug auf die längere Quer schnittsseite des Leiters 100 ist hier im Verlauf des Leiters 100 ein Führungsloch 106 ein gearbeitet bzw. eingestanzt.
Die beiden nach außen abgewinkelten Fußabschnitte des Leiters 100 dienen wie erwähnt als Anschlusskontakte 101. Sie sind jeweils mit einem„Loch“ bzw. einem kreisrunden mittigen Durchbruch in der flachen Seite des Leiters 100 versehen. Mit diesen Löchern können sie für den Betrieb besonders einfach durch entsprechende Klemmschuhe, bei spielsweise Quetschkabelklemmschuhe, oder durch Schrauben in Reihe in einem elektri schen Stromkreis integriert und gesichert werden.
Die unterschiedlichen Abschnitte des Leiters 100 können auch aus mehreren einzelnen Teilen bestehen, welche jedoch in jedem Fall zumindest in einem fertig montierten Zu stand einen durchgängigen bzw. durchgängig verbundenen elektrischen Leiter 100 bilden.
Der Leiter 100 umfasst zwei durch die Soll-Abreißstellen 102 verbundene Teile 100s, 100d, die sich im Rahmen einer Abreißbewegung AB (siehe Figur 9) voneinander teilen. Ein Teil 100s ist, wie später noch erläutert, im Wesentlichen unbeweglich im Gehäuse 11 gelagert (siehe hierzu beispielsweise die noch später erläuterte Figur 9) und wird daher im Folgenden auch als„invarianter Leiterteil“ 100s bezeichnet, da er sich im Rahmen der Abreißbewegung AB statisch verhält. Er umfasst die beiden Abschnitte des Leiters 100, welche sich jeweils zwischen den Anschlusskontakten 101 und den Soll-Abreißstellen 102 erstrecken. Diese invarianten Leiterteile 100s sind in der Trennstellung P2, wie dies in Figur 9 gezeigt ist, im Auslösefall nach dem Abreißen nicht einmal mehr indirekt über den restlichen, die beiden Teile verbindenden Leiterteil 100d verbunden.
Dieser andere Leiterteil 100d des Leiters 100, der sich bei der Abreißbewegung AB be wegt, wird auch einfach als„Abreißteil“ 100d bezeichnet. Dieser ist wiederum in zwei Ab schnitte unterteilt: In den bereits erwähnten Querbalken 100d“ des Abreißteils 100d zwi schen den beiden Schenkeln des Leiters 100, der senkrecht zur Haupt-Verlaufsrichtung HVR verläuft, und in die beiden sollbruchseitigen Endabschnitte 100d‘ des Abreißteils 100d, welche den beiden an der Sollbruchstelle bzw. Soll-Abreißstelle 102 abgerissenen, bewegten„Enden“ entsprechen. Diese sollbruchseitigen Endabschnitte 100d‘ stimmen mit den abgerissenen, bewegten Teilen der längsseitigen Schenkel des Leiters 100 überein, die sich jeweils parallel zur Haupt-Verlaufsrichtung HVR des Leiters 100 an den Querbal ken 100d“ anschließen. Der Abreißteil 100d des Leiters 100 bewegt sich nämlich nach dem Auslösen des Trennaktors 60 innerhalb eines extra hierfür im Gehäuse 11 vorgese henen Ausrückraums 35.
Wie insbesondere in Figur 9 gezeigt ist, befindet sich der Abreißteil 100d des Leiters 100 daher nach der Abreißbewegung AB in einem Trennabstand x zum invarianten Leiterteil 100s in einer zweiten Stellung bzw. in einer Trennstellung P2. Der„gesamte“ Trennab stand addiert sich dabei aus den beiden einzelnen Trennabständen x zwischen den je weils an den Soll-Abreißstellen 102 getrennten Leiterteilen 100s, 100d.
Nachfolgend wird das Gehäuse 11 näher beschrieben, das sich in einen Gehäusegrund körper 21 gemäß Figur 3 und einen Gehäusedeckel 41 gemäß Figur 4 aufgliedern lässt.
Den geschlossenen Zustand des Gehäuses 11 zeigt Figur 11. Wie hier zu sehen ist, han delt es sich um ein im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 11.
Wie in Figur 4 zu sehen ist, ist entsprechend der Gehäusegrundkörper 21 quaderförmig mit einer Bodenseite bzw. Grundseite G, mit zwei Längsseiten L und zwei Stirnseiten S, S‘. Der Gehäusegrundkörper 21 ist hier nach oben hin offen und kann mittels des Gehäu sedeckels 41 geschlossen werden, wobei eine speziell ausgeformte Deckelinnenseite D (wie später noch anhand von Figur 4 erläutert wird) nach innen in den Gehäusegrundkör per 21 weist.
Relative Richtungsangaben wie „oben“, „unten“, „seitlich“, „stirnseitig“, „grundseitig“, „längsseitig“ etc. beziehen sich hier willkürlich auf die Darstellung in den Figuren.
Das Gehäuse 11 umfasst eine umlaufende Außenwand 12, die durch die Außenwände des Gehäusegrundkörpers 21 und des Gehäusedeckels 41 definiert ist. Weitere Details der umlaufenden Außenwand 12 werden weiter unten erläutert.
Zur Vereinfachung der Beschreibung wird die Achse, die zentral durch das Gehäuse 11 parallel zu den beiden Längsseiten L verläuft, Mittelachse MA genannt. Das Gehäuse 11 ist nämlich so aufgebaut, dass ein Längsschnitt entlang der Mittelachse MA parallel zu den Längsseiten L des Gehäuses 11 zwei symmetrische, längliche Hälften ergeben wür de.
Der Gehäusegrundkörper 21 , wie in Figur 3 besonders gut zu erkennen ist, ist demnach symmetrisch geformt und weist in seinem Innenraum grob beschrieben mehrere getrennte Kammern bzw. Bereiche auf, die hier jedenfalls grundseitig durchgehend geschlossen sind.
Die bereits oben aufgezählten (Gehäuse-)Bereiche sind dabei wie folgt zueinander ange ordnet: Zwei Vorkammern 25a, 25b sind an einer (der offenen) Stirnseite S‘ in zwei recht eckigen Eckbereichen angeordnet. In Richtung der anderen, gegenüberliegenden (der geschlossenen) Stirnseite S schließen sich an diese jeweils die beiden länglichen, qua derförmigen Lichtbogenlöschkammern 30 an. Diese wiederum sind jeweils in Form eines quaderförmigen Streifens bzw. Kanals lediglich innenseitig entlang der umlaufenden Au ßenwand 12 des Gehäusegrundkörpers 21 angeordnet. Jenseits der Lichtbogenlösch kammern 30 auf der den Vorkammern 25a, 25b abgewandten Seite schließt sich über die gesamte Breite der Stirnseite S des Gehäusegrundkörpers 21 der bereits genannte„Aus rückraum“ 35 an. Ausgehend von dem Ausrückraum 35 erstreckt sich bis zur offenen Stirnseite S‘ gegenüber dem Ausrückraum 35, mittig zwischen den Lichtbogenlöschkam mern 30 sowie den Vorkammern 25a, 25b die Trennaktor-Kammer 23.
Die Trennaktor-Kammer 23 ist dabei entlang der Grundseite G gehäuseinnenseitig mit einer nach oben offenen, halbreisförmigen Vertiefung ausgestaltet. Diese Vertiefung in Form eines„Negativmodells“ des Trennaktors 60 bildet eine Hälfte 28 eines Trennaktor- Lagers, in dem der Trennaktor 60, wie insbesondere in Figur 1 zu sehen ist, stabil gela gert ist und an Ort und Stelle gehalten wird.
Entlang ihrer Längsseiten ist die Trennaktor-Kammer 23 mit passend geformten Wänden 13a, 13b, die sie gegenüber den Lichtbogenlöschkammern 30 abtrennen, und weiteren passend geformten Innenwänden 14a, 14b, die sie gegenüber den Vorkammern 25a, 25b abtrennen, ausgebildet.„Passend geformt“ meint hier, dass die Wandungen innenseitig bis in etwa zur Hälfte der Höhe - also der Hälfte der längeren Querschnittsseite des Lei ters 100 aus Figur 1 - die zuvor genannte halbreisförmige Vertiefung in Form eines Nega tivmodells des Trennaktors 60 bilden. Außerdem meint„passend geformt“, dass jeweils jedenfalls die obere Hälfte der Innenseiten der Trennaktor-Kammer 23 - in Form der Wände 13a, 13b sowie der Innenwände 14a, 14b - geradlinig nach oben verlaufen sowie parallel zu den Längsseiten L des Gehäuses 11 ausgebildet sind. Damit wird hier erreicht, wie später noch erläutert, dass ein entsprechendes„NegativmodeN“ des Trennaktors 60, d. h. die andere Hälfte 48 des Trennaktor-Lagers, an der Deckelinnenseite D eingepasst werden kann, wenn das Gehäuse 11 mittels des Gehäusedeckels 41 verschlossen wird.
An ihren beiden Stirnseiten ist die Trennaktor-Kammer 23 offen ausgebildet. D. h. im Be reich zwischen den beiden Vorkammern 25a, 25b befindet sich eine halbkreisförmige, nach oben offene Öffnung 29 in der umlaufenden Außenwand 12 des Gehäusegrundkör pers 21 , die, wie später noch erläutert wird, durch ein Verschlussstück 65 des Trennaktors 60 ausgefüllt wird. An ihrer anderen Stirnseite in einem Bereich zwischen den beiden länglichen Lichtbogenlöschkammern 30 ist sie offen gegenüber dem Ausrückraum 35.
Der Ausrückraum 35 ist ansonsten, d. h. an den übrigen Seiten, an denen nicht die Tren- naktor-Kammer 23 angrenzt, ringsherum durch die umlaufende Außenwand 12 des Ge häuses 11 umschlossen. Diese ist, wie insbesondere auch in Figur 1 und 11 zu sehen ist, im Bereich des Ausrückraums 35 außenseitig an der Stirnseite S sowie den beiden ent sprechenden Abschnitten der Längsseiten L mit parallel zur Grundseite G verlaufenden Außenwandrippen 36 ausgebildet. Diese Rippen dienen zur Stabilisierung bzw. Verstär kung der umlaufenden Außenwand 12 und sind daher insbesondere an der stirnseitigen Außenwand 12 in Wirkungsrichtung des Trennaktors 60, wie in Figur 19 schematisch mit einem großen Pfeil - die Wirkungsrichtung bzw. den Trennaktor 60 repräsentierend - dargestellt, angeordnet. Die Wirkungsrichtung des Trennaktors 60 entspricht hier auch der Haupt-Verlaufsrichtung HVR des Leiters 100. Der Ausrückraum 35 ist durch zwei (relativ kurze) Durchgangswände 15b, 15c jeweils gegenüber den Lichtbogenlöschkammern 30 abgetrennt. Die Durchgangswände 15b, 15c sind in einem Randbereich an oder nahe der umlaufenden Außenwand 12 jeweils mit in Form und Größe an den Leiter 100 angepassten Schlitzen 33b, 33c ausgebildet, in die im montierten Zustand der Leiter 100, wie in Figur 1 zu sehen ist, eingelegt ist. Die Durch gangswände 15b, 15c verlaufen dabei entlang einer Ebene senkrecht zur Mittelachse MA parallel zur geschlossenen Stirnseite S des Gehäusegrundkörpers 21 und erstrecken sich jeweils zwischen der umlaufenden Außenwand 12 und der stirnseitigen Öffnung zwischen Ausrückraum 35 und Trennaktor-Kammer 23.
Die Grundseite G des Ausrückraums 35 ist mit innenseitigen, leicht erhöhten, regelmäßig nebeneinander angeordneten Führungsstegen 37 ausgestaltet, die jeweils parallel zur Mittelachse MA verlaufen. Sie dienen zur Führung einer Druckplatte 112 (die wie später erläutert den Abreißteil 100d des Leiters 100 hält), damit die Druckplatte 112 bei der Ab reißbewegung AB (siehe Figur 9) weniger Kontaktfläche zur Grundseite G besitzt und somit weniger Reibungswiderstand bzw. Gleitreibung zwischen Gehäuse 11 und Druck platte 112 besteht. Die beiden bereits erwähnten, entlang der Mittelachse MA zu spiegelnden, symmetri schen Vorkammern 25a, 25b bilden jeweils einen quaderförmigen Unterbereich des Ge häusegrundkörpers 21. Sie sind jeweils durch die Grundseite G und vier seitliche Wände des Gehäusegrundkörpers 21 sowie die Deckelinnenseite D des Gehäusedeckels 41 um geben. Sie sind dabei wie erläutert in den beiden dem Ausrückraum 35 gegenüberliegen- den Eckbereichen der Sicherungsvorrichtung 1 angeordnet.
Die Vorkammern 25a, 25b weisen in der umlaufenden Außenwand 12 des Gehäu segrundkörpers 21 jeweils Außenwandschlitze 26a, 26b auf, durch die im montierten Zu stand die oben genannten Anschlusskontakte 101 des Leiters 100, wie später noch erläu- tert wird, aus dem Gehäuse 11 hinausragen. Die Durchgangswände 15a, 15d der Vor kammern 25a, 25b zur jeweiligen Lichtbogenlöschkammer 30 sind jeweils mit Schlitzen 33a, 33d ausgebildet, so dass hier im montierten Zustand der Leiter 100 durchlaufen kann. Hinsichtlich der Trennaktor-Kammer 23 sind die Vorkammern 25a, 25b durch eine gerade ausgebildete Außenseite der Innenwände 14a, 14b abgetrennt. Diese Innenwände 14a, 14b sind gegenüber den Wänden 13a, 13b zwischen Trennaktor-Kammer 23 und den Lichtbogenlöschkammern 30 jeweils leicht nach außen (von der Mittelachse MA weg) versetzt angeordnet, wodurch sich eine Stufe ausbildet. D. h. der Abstand zwischen den beiden Innenwänden 14a, 14b der Vorkammern 25a, 25b ist etwas größer als der Ab stand zwischen den beiden Wänden 13a, 13b der Lichtbogenlöschkammern 30.
Die Vorkammern 25a, 25b nehmen im geschlossenen Zustand des Gehäuses 11 den Leiter 100 sowie einen Stopfen 50a, 50b mit einem gebogenen Durchgangskanal für den Leiter 100 (Erläuterung folgt weiter unten) auf, der sich an der Deckelinnenseite D des Gehäusedeckels 41 befindet. Durch den leichten Versatz der Innenwände 14a, 14b in Richtung der Außenwandschlitze 26a, 26b wird für kreisrunde Vertiefungen 24 im Gehäu segrundkörper 21 und für entsprechende kreisrunde Vertiefungen 44 im Deckelelement 41 Platz geschaffen, welche, wie in Figur 1 gezeigt ist, eine kreisrunde Auskragung 66 des Trennaktors 60 aufnehmen.
Wie bereits im Rahmen der anderen Bereiche bzw. Kammern oben erläutert, ergeben sich dementsprechend die beiden Lichtbogenlöschkammern 30 aus den Wänden 13a, 13b der Trennaktor-Kammer 23, den Durchgangswänden 15a, 15b, 15c, 15d sowie zwei er längsseitiger paralleler Abschnitte der Außenwände 12.
Damit die Schlitze 33a, 33b, 33c, 33d in den Durchgangswänden 15a, 15b, 15c, 15d hin reichend dicht abgedichtet sind, werden in den stirnseitigen Durchgangswänden 15a, 15b, 15c, 15d an den Eintrittsstellen E1 , E2, E3, E4 jeweils Dichtungen 71 angeordnet. Dies wird weiter unten näher erläutert. Die Lichtbogenlöschkammern 30 werden erst durch Aufsetzen und Fixieren des Gehäusedeckels 21 in einem abschließenden Montageschritt nach oben hin verschlossen und damit idealerweise vollständig abgedichtet. Die vier Durchgangswände 15a, 15b, 15c, 15d, durch die der Leiter 100 die Lichtbogen löschkammern 30 betritt bzw. verlässt, weisen jeweils Wandabschnitte auf, die nach Art einer Spundung 72 zur formschlüssigen Verbindung mit der jeweiligen Dichtung 71 die nen. Die Spundung 72 umfasst hier jeweils mehrere, im Wesentlichen parallel verlaufende Stützwände 31a, 31 b, 31c, 31 d, 32a, 32b, 32c, 32d, nämlich im Inneren der Lichtbogen löschkammern 30 mit einer 45° Fase zur Durchgangswand 15a, 15b, 15c, 15d ausgebil dete,„innere“ Stützwände 31a, 31 b, 31c, 31 d,„mittlere“ Stützwände, welche Federn 32a, 32b, 32c, 32d für die Nut 73 der zugehörigen Dichtung 71 bilden, und„äußere“ Stützwän de, wobei die„äußeren“ Stützwände hier durch die Durchgangswände 15a, 15b, 15c, 15d selbst gebildet werden, welche lediglich, wie oben erwähnt, mit grob an die Form und Größe des Leiters 100 angepassten Schlitzen 33a, 33b, 33c, 33d ausgespart sind. Das heißt, die„äußeren“ Stützwände liegen daher sehr nah am Leiter 100.
Wie in Figur 4 zu sehen ist, ist der Gehäusedeckel 41 insgesamt so geformt, dass er ei nen deckelseitigen Abschluss zum Gehäusegrundkörper 21 bildet. Zwischen ihm und dem Gehäusegrundkörper 21 werden sämtliche im Gehäuse 11 montierten Komponenten ent sprechend gehalten bzw. eingeschlossen, wenn er im Rahmen der Montage im Gehäu segrundkörper 21 eingepasst wird.
Auf der dem Gehäusegrundkörper 21 zugewandten Deckelinnenseite D des Gehäusede ckels 41 befindet sich u. a. eine umlaufende Randkante 42. Diese ist exakt so geformt, dass sie in Verbindung mit der umlaufenden Randkante 22 des Gehäusegrundkörpers 21 eine Passung ergibt, die das Gehäuse 11 hinreichend dicht gegenüber einer Umgebung der Sicherungsvorrichtung 1 abdichtet.
Die Bereiche, die von den beiden Vorkammern 25a, 25b aufgenommen werden, sind wie bereits erwähnt mit jeweils einem im Wesentlichen quaderförmigen, an die Vorkammern 25a, 25b angepassten Stopfen 50a, 50b mit gebogenem Durchgangskanal für den Leiter 100 ausgebildet. Dieser besteht aus zwei Elementen, die zwischen sich den Verlauf des rechtwinklig gebogenen Leiters 100 aufnehmen und dabei an den dem Leiter 100 zuge wandten Seiten jeweils eine rechtwinklig gebogene Kurve ausbilden. Der Durchgangska nal der Stopfen 50a, 50b ist dabei jeweils so auf die Außenmaße 107 des Leiters 100 ab gestimmt, dass eine gute Passung vorliegt, um den Leiter 100 hier im Gehäuse 11 zu fixieren.
An den Abschnitten, an denen die Dichtungen 71 am Gehäusedeckel 41 anstehen, sind senkrecht zum Verlauf des Leiters 100 ausgerichtete, längliche Stege 45a, 45b, 45c, 45d am Gehäusedeckel 41 angeordnet, die passgenau in eine jeweilige Nut 73 der Dichtun gen 71 in den Durchgangswänden 15a, 15b, 15c, 15d des Gehäusegrundkörpers 21 grei- fen (diese Nut 73 ist z. B. in Figur 6 zu sehen). In dem Bereich des Gehäusedeckels 41 , welcher bei der Montage den Ausrückraum 35 verschließt, ist jeweils ein weiterer senk recht zu den beiden Stegen 45b, 45c verlaufender, relativ dazu höherer Steg 46 nahe der umlaufenden Randkante 42 ausgebildet. Dieser dient jeweils dazu, den Leiter 100 im Rahmen der Abreißbewegung außenseitig zu führen, so dass der Abreißteil 100d des Leiters 100 geradlinig in Richtung der gehäuseaußenseitigen Stirnseite S geleitet bzw. geführt wird.
Zwischen diesen beiden in Längsrichtung entlang der Deckelinnenseite D im Bereich des Ausrückraums 35 verlaufenden höheren Stegen 46 befinden sich in regelmäßigen Ab ständen weitere niedrigere parallel verlaufende Führungsstege 47, wie sie auch auf der gegenüberliegenden Grundseite des Ausrückraums 35 im Gehäusegrundkörper 21 ange ordnet sind. Sie dienen dazu, die Druckplatte 112 mit dem Abreißteil 100d des Leiters 100 deckelseitig zu führen, so dass sich möglichst wenig Gleitreibung ergibt.
Zusammenfassend wird die Druckplatte 112 demnach bei der Abreißbewegung AB (siehe Figur 9) entlang der Längsseiten L, der Grundseite G und der Deckelinnenseite D pass genau in Richtung der außenseitigen Stirnseite S des Ausrückraums 35 geführt.
In einem Bereich, der von der Trennaktor-Kammer 23 des Gehäusegrundkörpers 21 auf genommen wird - im Wesentlichen zwischen den Stegen 45a, 45b, 45c, 45d - befindet sich eine deckelseitige Hälfte 48 des bereits erwähnten Trennaktor-Lagers. Die äußeren Längsseiten dieser Hälfte 48 des Trennaktor-Lagers fügen sich exakt innenseitig in die geradlinig verlaufende Fortsetzung der Wände 13a, 13b und Innenwände 14a, 14b am Gehäusegrundkörper 21 ein. D. h. die Hälften 28, 48 des Trennaktor-Lagers sitzen im montierten Zustand gut aufeinander auf und bilden damit einen zu beiden Stirnseiten of fenen Hohlraum, der durch die aufeinanderliegenden Kanten der beiden Komponenten 28, 48 exakt abgedichtet ist. Dieser Hohlraum ist im Inneren so ausgebildet, dass er als ein„NegativmodeN“ des Trennaktors 60 gerade Platz zur Aufnahme des Trennaktors 60 bietet. Er weist dazu u. a. eine halbkreisförmige Vertiefung 44 auf Höhe eines Kolbenab schnitts D1 (Erläuterung folgt weiter unten) des Trennaktors 60 auf, die sich mit der halb kreisförmigen Vertiefung 24 im Gehäusegrundkörper 21 zu einer geeigneten kreisförmi gen Vertiefung für die Auskragung 66 des Trennaktors 60 ergänzt. Dieses Trennaktor- Lager 28, 48 gewährleistet, dass die Kraft des Trennaktors 60 beim Auslösen bestim mungsgemäß auf den Bolzen 61 übertragen wird. Außerdem wird mittels der beiden Ver- tiefungen 24, 44, die die Auskragung 66 des Trennaktors 60 aufnehmen, verhindert, dass der Trennaktor 60 unbeabsichtigt hinten aus dem Gehäuse 11 hinausschießen kann.
Die halbkreisförmigen Öffnungen 29, 49 auf der dem Ausrückraum 35 entfernten Stirnsei te S‘ ergänzen sich zu einer kreisförmigen Öffnung, die, wie in Figur 11 zu sehen ist, bei geschlossenem Gehäuse 11 das Verschlussstück 65 des Trennaktors 60 umschließt, wobei das Verschlussstück 65 von hinten (von außerhalb des Gehäuses 11) frei zugäng lich ist und beispielsweise über elektrische Anschlüsse, wie in Figur 19 angedeutet ist, mit einem Signalgeber verbunden werden kann, der im Auslösefall das Auslösesignal AS zum Auslösen des Trennaktors 60 übermittelt. Beispielsweise kann der Signalgeber mit einem Sensor im Fahrzeug verbunden sein, der mit einer verbauten Sicherheitseinrichtung, ei nem Gurtstraffer oder dergleichen gekoppelt ist, so dass bei einem Auslösen z. B. der Sicherheitseinrichtung auch die Sicherungsvorrichtung 1 auslöst.
Die Anordnung der oben genannten jeweils zusammenwirkenden Komponenten kann ggf. auch vertauscht werden, so dass beispielsweise die Vorkammern 25a, 25b im Gehäuse deckel 41 angeordnet sind und der Stopfen 50a, 50b mit gebogenem Durchgangskanal im Gehäusegrundkörper 21 platziert ist.
Die in Figur 1 gezeigten, im Gehäusegrundkörper 21 an den Eintrittsstellen E1 , E2, E3, E4 des Leiters 100 in die Lichtbogenlöschkammern 30 montierten Dichtungen 71 werden in Figur 6 detailliert gezeigt.
Die Dichtungen 71 sind jeweils mit einer Durchgangsöffnung 75 ausgebildet. Diese ist mit einem lichten Maß 78 gestaltet, das an ein Außenmaß 107 des Querschnitts des Leiters 100 angepasst ist. Dadurch kann der Leiter 100 zwar relativ zur Dichtung 71 gerade noch entlang seines Verlaufs bewegt werden, ist ansonsten aber in seiner Verlaufsrichtung VR gegenüber einer Umgebung der Lichtbogenlöschkammer 30 abgedichtet bzw. dicht.
Wie in Figur 6 außerdem dargestellt ist, sind die an die Form und Größe des Leiters 100 angepassten Dichtungen 71 entlang ihrer Außenkanten mit mindestens zwei umlaufenden Federn 74 und einer dazwischen befindlichen Nut 73 ausgebildet.
Wenn die Dichtung 71 beispielsweise einteilig gefertigt ist, wird sie mittels Aufschieben oder Aufziehen entsprechend am Leiter 100 positioniert, so dass sich jeweils in der mon tierten Position eine Dichtung 71 an den Eintrittsstellen E1 , E2, E3, E4 der Lichtbogen- löschkammern 30 befindet. Dabei greifen dann die oben erwähnten mittleren Federn 32a, 32b, 32c, 32d der jeweiligen Durchgangswand 15a, 15b, 15c, 15d, wie in Figur 1 gezeigt ist, zweckgemäß nach Art einer Spundung 72, (ggf. einer Nut-Feder-Verbindung) jeweils passgenau in die Nut 73 der jeweiligen Dichtung 71.
Falls es gewünscht sein sollte, dass die Dichtung 71 aus zwei oder mehr Teilen besteht, da es beispielsweise produktionstechnisch oder montagetechnisch günstiger ist, wird sie vorzugsweise von oben sowie unten oder seitlich jeweils an den Eintrittsstellen E1 , E2, E3, E4 der Lichtbogenlöschkammer 30 am Leiter 100 zusammengesetzt, bevor der Leiter 100, wie später erläutert wird, in einem Prozessschritt der Montage bzw. Herstellung von oben in den Gehäusegrundkörper 21 eingesetzt wird.
Alternativ könnte der Leiter 100 z. B. auch in einem Spritzgussverfahren mit einem ther moplastischen Polymer zur Bildung jeweils einer Dichtung 71 an den passenden Stellen E1 , E2, E3, E4 umspritzt werden oder es könnte in einem 2K-Spritzgussverfahren eine Dichtung 71 ln-situ am Gehäuse 11 eingespritzt werden.
Wie insbesondere in Figur 1 zu erkennen ist, ist zwischen dem Trennaktor 60 und dem Querbalken 100d“ des Abreißteils 100d die bereits erwähnte Druckplatte 112 angeordnet. Die Druckplatte 112, wie sie in Figur 5 detailliert gezeigt ist, ist im Wesentlichen platten förmig ausgebildet und an die Abmessungen des Querschnitts des Leiters 100 angepasst. Wie der Begriff„Druckplatte“ bereits impliziert, dient die Druckplatte 112 dazu, einen Teil, in diesem Fall den Abreißteil 100d des Leiters 100, wegzudrücken. Damit die Druckplatte
112 den durch den Trennaktor 60 auf sie ausgeübten Druck bestimmungsgemäß auf den Abreißteil 100d des Leiters 100 übertragen kann, umfassen die beiden Stirnseiten der Druckplatte 112, die dem Abreißteil 100d des Leiters 100 bzw. dem Trennaktor 60 zuge ordnet sind, jeweils geeignete Verbindungselemente 113, 114, 115, 116.
Auf der dem Trennaktor 60 zugeordneten Stirnseite der Druckplatte 112 ist hierzu ein zy linderförmiger Stift 114 zentral angeordnet. Dieser dient zusammen mit einem kranzförmi gen bzw. kragenförmigen, in einem kleinen Abstand um den Stift 114 herausragenden Kopplungselement 113 als Verbindungselement zwischen Druckplatte 112 und einem Bolzen 61 des Trennaktors 60. Im Falle eines einstückigen Bauteils aus Druckplatte 112 und Bolzen 61 könnte selbstverständlich auf den Stift 114 sowie das Kopplungselement
113 verzichtet werden. Auf der zum Leiter 100 weisenden Stirnseite der Druckplatte 112 weist diese eine Art „Versenkungsstreifen“ 116 auf, wobei an zwei Rändern (in Figur 5 oben und unten) je weils ein streifenförmiger Vorsprung 117 verbleibt. Im Versenkungsstreifen 116 wird der Leiter 100 parallel zur Verlaufsrichtung VR grundseitig sowie deckelseitig an den beiden kürzeren Querschnittsseiten eingefasst bzw. geführt. In der Mitte dieses Versenkungs streifens 116 befindet sich eine„Nase“ 115, die von der Fläche der Druckplatte 112 aus in die entgegengesetzte Richtung des Stiftes 114, also in Richtung des Abreißteils 100d des Leiters 100 vorsteht. Die Nase 115 greift von innen in das Führungsloch 106, welches, wie oben beschrieben, mittig zwischen den beiden längsseitigen Schenkeln des Leiters 100 in der verbindenden, geschlossenen Stirnseite S, also im Abreißteil 100d des Leiters 100, eingearbeitet ist.
Der Versenkungsstreifen 116 und die Nase 115 bilden weitere Verbindungselemente, die wiederum eine bestimmungsgemäße Kraftübertragung des Drucks auf den Abreißteil 100d des Leiters 100 garantieren.
Der bereits mehrfach erwähnte pyrotechnische Trennaktor 60, der in Figur 1 in der Aus gangsstellung P1 der Sicherungsvorrichtung 1 und in Figur 9 in einem ausgelösten Zu stand in der Trennstellung P2 der Sicherungsvorrichtung 1 dargestellt ist, wird nachfol gend zunächst anhand eines Längsschnitts durch seine Längserstreckung in der Aus gangsstellung P1 , wie dies in Figur 7 gezeigt ist, genauer beschrieben.
Der Trennaktor 60 weist hier als„Gehäuse“ eine längliche, hohle, zylindrische Hülse 64 mit zwei offenen Stirnseiten und insgesamt zwei unterschiedlichen Innendurchmessern auf. An einer Stirnseite (im Folgenden„hintere Stirnseite“) ist die Hülse 64 mit einem Ver schlussstück 65 verschlossen. Davor, in Richtung auf die andere,„vordere“ Stirnseite (im Folgenden auch„Mündungsbereich“ genannt), befindet sich eine Zündvorrichtung 62 und davor wiederum (optional) ein Treibsatz 63‘, der sich in einer Treibsatzkammer 63 befin det. Davor befindet sich ein Bolzen 61 , welcher beim Auslösen des Treibsatzes 63‘ aus dem vorderen, offenen Ende der Hülse 64 mit einem vorderen Abschnitt explosionsartig ausgeschossen werden soll (siehe hierzu die Position des Bolzen 61 in einer in Figur 8 gezeigten Trennstellung P2), um den Leiter 100 wie oben beschrieben abzureißen (siehe hierzu die entsprechende Stellung des Leiters 100 in den Figuren 9 und 10). Je nach ge wählter Art der Zündvorrichtung 62 kann diese auch ohne zusätzlichen Treibsatz 63‘ aus reichen, um den Bolzen 61 auszuschießen, z. B. wenn diese selber einen integrierten Treibsatz enthält. Hierzu weist der Bolzen 61 an seinem hinteren, zum Treibsatz 63‘ weisenden Ende einen Kolbenabschnitt D1 auf, dessen Außendurchmesser k passgenau an einen Innendurch messer h der Hülse 64 angepasst ist, so dass die Wirkung des Treibsatzes 63‘ bestmög lich auf den Bolzen 61 übertragen wird, wenn der Treibsatz 63‘ gezündet wird.
Im weiteren Verlauf, ausgehend vom Kolbenabschnitt D1 zur Mündung der Hülse 64 hin, weist der Bolzen 61 drei weitere Abschnitte D2, D3, D4 mit zum Teil unterschiedlichen Außendurchmessern e, r, e auf. An den Kolbenabschnitt D1 mit dem Außendurchmesser k schließt sich ein kolbenseitiger Dichtabschnitt D2 mit einem ersten Außendurchmesser e, dann ein Mittelabschnitt D3 mit einem gegenüber dem ersten Außendurchmesser e reduzierten, zweiten Außendurchmesser r und schließlich ein mündungsseitiger Dichtab schnitt D4, wieder mit dem ersten Außendurchmesser e an. Der erste Außendurchmesser e des kolbenseitigen Dichtabschnitts D2 und des mündungsseitigen Dichtabschnitts D4 ist an einen reduzierten Innendurchmesser m, auch Mündungsdurchmesser genannt, der Hülse 64 im Mündungsbereich angepasst.
Dadurch wird erreicht, dass die Mündung der Hülse 64 in der Ausgangsstellung P1 (siehe Figur 7) durch den mündungsseitigen Dichtabschnitt D4 und in der Trennstellung P2 (sie he Figur 8) durch den kolbenseitiger Dichtabschnitt D2 möglichst dicht verschlossen ist. Durch den reduzierten Außendurchmesser r im Mittelabschnitt D3 ist dennoch dafür ge sorgt, dass während des Ausschießens des Bolzens 61 die Reibung zwischen Bolzen 61 und Mündung keine Rolle spielt.
Die verengte Mündung im Verhältnis zum Außendurchmesser k des Kolbenabschnitts D1 des Bolzens 61 sorgt dafür, dass der Bolzen 61 in ordnungsgemäßem Zustand in keinem Fall gänzlich durch die Mündung aus der Hülse 64 geschossen werden kann. Der Außen durchmesser k des Bolzens 61 fällt hier im Übrigen nicht abrupt bzw. sprunghaft auf den Außendurchmesser e ab, sondern läuft konisch auf den kleineren Außendurchmesser e des Bolzens 61 zu, entsprechend dem„Übergang“ vom Innendurchmesser h zum Mün dungsdurchmesser m der Hülse 64, wie dies in Figur 7 und 8 zu erkennen ist. Dadurch wird der Bolzen 61 bei Erreichen der Trennstellung P2 abgebremst bzw. abgedämpft.
Am vorderen Ende des Bolzens 61 ist stirnseitig eine Bohrung 67 bzw. ein Sackloch mittig eingearbeitet. An dieses Sackloch 67 ist der oben bereits beschriebene Stift 114 des Trennelements bzw. der Druckplatte 112 angepasst, um die Druckplatte 112 mit dem Bol zen 61 gut zu koppeln.
Figur 9 zeigt, wie bereits erwähnt, den idealen Zustand einer ausgelösten Sicherungsvor richtung 1 in der Trennstellung P2. Dabei ist hier besonders gut zu sehen, wie der Abreiß teil 100d des Leiters 100, wie oben bereits erwähnt, nach der Abreißbewegung AB in ei nem Trennabstand x zum invarianten Leiterteil 100s, in einem Ausrückraum 35 angeord net ist. Unter anderem befindet sich folglich auch zwischen den beiden sollbruchseitigen Endabschnitten 100d‘ und den jeweiligen„Stummeln“ des invarianten Leiterteils 100s in den Lichtbogenlöschkammern 30 Löschmaterial 34, welches zur Löschung eines hier nicht dargestellten Lichtbogens LB beiträgt. Wie noch besser in Figur 10 zu erkennen ist, die den Leiter 100 hierzu ohne das umgebende Gehäuse 11 darstellt, befinden sich die beiden an der Soll-Abreißstelle 102 abgerissenen sollbruchseitigen Endabschnitte 100d‘ des bewegten Abreißteils 100d auch nach der Abreißbewegung AB nach wie vor inner halb der hier gestrichelt angedeuteten Bereiche der eigentlichen Lichtbogenlöschkam mern 30 und sind deshalb von Löschmaterial 34 umgeben.
Eine Montage der beschriebenen einzelnen Komponenten im Gehäusegrundkörper 21 zu dem in Figur 1 dargestellten Aufbau kann z. B. wie folgt durchgeführt werden:
Zunächst wird in das Führungsloch 106 des Leiters 100 innenseitig die Druckplatte 112 mit ihrer Nase 115 eingesetzt. Im Falle eines einstückigen Bauteils aus Druckplatte 112 und Bolzen 61 entfällt dieser Montageschritt, wobei anstatt dessen der Trennaktor 60 mit Bolzen 61 und Druckplatte 112 eingesetzt werden würde. Daraufhin wird der elektrische Leiter 100 an den zuvor beschriebenen Stellen mit Dichtungen 71 versehen. Hinten auf die Druckplatte 112 wird innenseitig zwischen den beiden Schenkeln des Leiters 100 fer ner der fertige Trennaktor 60 montiert bzw. aufgesteckt. Die derart verbundenen Kompo nenten werden schließlich von oben (senkrecht zur Verlaufsebene VE) passgenau in den Gehäusegrundkörper 21 des Gehäuses 11 eingesetzt. Die Sicherungsvorrichtung 1 weist dann den in Figur 1 dargestellten Zustand in der Ausgangsstellung P1 auf. Folglich wer den die beiden sich daraus ergebenden Lichtbogenlöschkammern 30, welche bis auf die beiden Abreiß-Abschnitte 104a, 104b des Leiters 100 selbst leer waren, mit dem Lösch material 34 vollständig bis auf die Höhe - welche normal zur Verlaufsebene VE orientiert ist - der umlaufenden Randkante 22 aufgefüllt. Der Trennaktor 60 ist hier bevorzugt ein Zukaufteil, welches auch in anderen Einrichtun gen, z. B. zum Auslösen von Sicherheitseinrichtungen, Gurtstraffern, Haubenaufstellern oder dergleichen genutzt werden kann.
Wie in Figur 11 gezeigt ist, kann im fertig montierten Zustand aller Komponenten im Ge häusegrundkörper 21 der Sicherungsvorrichtung 1 der Gehäusegrundkörper 21 schließ lich mit dem Gehäusedeckel 41 verschlossen werden. Anschließend ist die Sicherungs vorrichtung 1 dazu bereit, beispielsweise in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug instal liert bzw. montiert zu werden.
Anhand der Figuren 12 bis 18 werden nun im Folgenden weitere bevorzugte Ausfüh rungsbeispiele beschrieben, wobei die Sicherungsvorrichtung 1 jeweils in einer schema tisch dargestellten Draufsicht in der Ausgangsstellung, also bei einem regulären Betrieb bzw. intakter Verbindung, gezeigt ist. Alle Figuren sind nur sehr einfache Schemazeich nungen, bei denen insbesondere der Trennaktor 60 jeweils nur schematisch als Pfeil dar gestellt ist, wobei der Pfeil zugleich die Ausrückrichtung bzw. die Wirkungsrichtung des Trennaktors 60 oder auch die Richtung der Abreißbewegung AB und damit auch die Haupt-Verlaufsrichtung HVR des Leiters 100 angibt. Auch das Gehäuse 11 mit den Licht bogenlöschkammern 30 ist, ebenso wie der Leiter 100 selbst, jeweils nur grob schema tisch dargestellt. Die Soll-Abreißstelle 102 ist jeweils nur durch einen einfachen Strich markiert. In der Realität könnten diese Ausführungsbeispiele (bis auf die jeweils konkret beschriebenen Abwandlungen) in ähnlicher Weise bzw. zum Teil mit identischen Kompo nenten aufgebaut sein, wie das anhand der Figuren 1 bis 11 detaillierter beschriebene Ausführungsbeispiel.
Das in den Figuren 12 und 13 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Si cherungsvorrichtung 1 weist einen elektrischen Leiter 100 auf, der sich durch einen zu mindest abschnittsweise abgewandelten Leiterquerschnitt vom„einfachen“ Leiter unter scheidet. Figur 12 zeigt eine Draufsicht auf die Verlaufsebene VE des Leiters 100 und Figur 13 einen Querschnitt durch den Leiter 100 entlang der in Figur 12 eingezeichneten Schnittlinie A-A. Wie im Querschnitt in Figur 13 zu sehen ist, ist der abgewandelte elektri sche Leiter 100 mit längserstreckenden Vertiefungen 120 zumindest im Bereich der Ab- reiß-Abschnitte 104a, 104b ausgebildet. Der Leiterquerschnitt mäandriert hierzu senkrecht zur Haupt-Verlaufsrichtung HVR des Leiters 100. Durch diese Art der Ausbildung der Oberfläche, welche relativ zum„einfachen“ Leiter ver größert ist, besitzt der Leiter 100 also in diesem strukturierten Bereich mehr Kontaktfläche zum Löschmaterial 34. Indem insbesondere auch die Vertiefungen 120 mit Sand 34 befüllt werden, wird dafür gesorgt, dass sich gegenüber einem glatten Querschnitt ohne längser streckende Vertiefungen eines„einfachen“ Leiters auch Löschmaterial 34 sozusagen„in nerhalb“ des Leiters 100 befindet. Somit kann ein potentiell zwischen den sollbruchseiti gen Endabschnitten des Abreißteils 100d‘ und dem invarianten Leiterteil 100s an der Soll- Abreißstelle 102 entstehender Lichtbogen LB noch besser gelöscht werden.
Das in Figur 14 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrich tung 1 zeigt (wieder in Draufsicht) einen elektrischen Leiter 100 mit einer Stufe 140 im Bereich der Abreiß-Abschnitte 104a, 104b. Innerhalb der Lichtbogenlöschkammern 30 vor und nach dieser Stufe 140 verlaufen sowohl der Abreißteil 100d als auch der invariante Leiterteil 100s des Leiters 100 jeweils parallel zu den Längsseiten L des Gehäuses 11. 1m Bereich der Stufe 140 an der Soll-Abreißstelle 102 verläuft der Leiter 100 im Wesentlichen senkrecht zur Haupt-Verlaufsrichtung HVR. Die Soll-Abreißstelle 102 liegt hier direkt in diesem Bereich in der Stufe 140. Der Abreißteil 100d verläuft daher gegenüber dem inva rianten Leiterteil 100s linear nach innen, zur Mittelachse MA versetzt bzw. verschoben parallel zu den Längsseiten L des Gehäuses 11. Da der Leiter 100 mit Stufe 140 an der Soll-Abreißstelle 102 (senkrecht zur seiner dortigen Verlaufsrichtung VR) in der Haupt- Verlaufsrichtung HVR voneinander getrennt bzw. auseinander gerissen wird und sich dann bei dieser Konstruktion die beiden Enden schräg zueinander befinden, würde ein Lichtbogen, der sich im Rahmen der Abreißbewegung potentiell an der Soll-Abreißstelle 102 ausbildet, entsprechend schräg in das Löschmaterial 34 abgelenkt bzw. geleitet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung 1 , wie es in Figur 15 gezeigt ist, unterscheidet sich hinsichtlich des Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 1 bis 11 lediglich dahingehend, dass es zusätzlich eine Magnetanordnung 150 aufweist. Diese wird so ausgerichtet, dass sie ein (möglichst homogenes) Magnetfeld bewirkt, das senkrecht zur Haupt-Verlaufsrichtung HVR der Abreiß-Abschnitte 104a, 104b angeordnet ist. Dabei sind die Magnete der Magnetanordnung 150 beispielsweise außen am Gehäuse 11 neben den Lichtbogenlöschkammern 30 angeordnet. In der Figur ist al lerdings das durch die Magnetanordnung 150 erzeugte Magnetfeld nur grob schematisch dargestellt. In der Realität ist die Magnetanordnung 150 bevorzugt so realisiert, dass zu mindest im Bereich der Soll-Abreißstelle 102 ein möglichst homogenes Magnetfeld vor liegt. Ein geeignetes Magnetfeld - z. B. in etwa 50 bis 100 mT - könnte beispielweise durch einen oder mehrere Magneten aus Neodym, ggf. in Verbindung mit einem wie oben beschriebenen hufeisenförmigen Eisenjoch erzeugt werden.
Die beiden weiteren Ausführungsbeispiele, wie sie in den Figuren 16 und 17 dargestellt sind, umfassen jeweils einen Leiter 100 mit Löschmaterialbewegungseinrichtungen 160, 170, um Löschmaterial 34 in einen Freiraum zu verbringen, der sich bei der Abreißbewe gung zwischen den Leiterenden an der Soll-Abreißstelle 102 bildet.
In Figur 16 ist eine erste mögliche Ausführungsform einer geeigneten Löschmaterialbe wegungseinrichtung 160 gezeigt, die im Bereich der Soll-Abreißstellen 102 jeweils Ele mente nach Art einer Pflugschaufel 160 aufweist. Die Pflugschaufeln 160 erstrecken sich länglich jeweils - im Wesentlichen über den Bereich der Soll-Abreißstellen 102 - schräg von einem leiternahen Ende der Pflugschaufel 160, welches nahe am sollbruchseitigen Ende des invarianten Leiterteils 100s des Leiters 100 angeordnet ist, weg und haben ein anderes, leiterfernes Ende, welches jeweils über dünne Stege 161 am Abreißteil 100d des Leiters 100 befestigt ist. Die Pflugschaufeln 160 bilden so trichterförmige Schaufelflächen, d. h. sie entfernen sich in Richtung des leiterfernen Endes schräg zur Richtung der Haupt- Verlaufsrichtung HVR vom Abreißteil 100d des Leiters 100 weg.
Beim Abreißen des Leiters 100 werden die Pflugschaufeln 160 aufgrund der Verbindung über die Stege 161 mit dem am Abreißteil 100d mitbewegt und es wird somit durch die „Schaufelflächen“ der Pflugschaufeln 160 aktiv Löschmaterial 34 in die sich bildenden Freiräume zwischen den beiden Leiterenden eingebracht. Dadurch wird erreicht, dass sich noch schneller Löschmaterial 34 in diesen Freiräumen befindet, als sich ja bereits durch passives Hineinfallen bzw. Hineinrutschen darin niederschlägt bzw. akkumuliert. Um ganz sicher zu gehen, dass die Pflugschaufeln 160 keine leitende„Brücke“ bzw. Ver bindung zwischen dem Abreißteil 100d und dem invarianten Leiterteil 100s bilden, sind sie beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet.
In Figur 17 ist eine weitere mögliche Ausführungsform einer Löschmaterialbewegungsein richtung 170 gezeigt, die im Bereich der Soll-Abreißstellen 102 jeweils Elemente nach Art eines Bands 170 aufweist. Diese unterscheidet sich nur strukturell, nicht aber funktional von den Pflugschaufeln 160. Jedes der Bänder 170 wird sowohl am invarianten Leiterteil 100s, als auch am Abreißteil 100d des Leiters 100 befestigt, so dass es beim Fortbewe gen des Abreißteils 100d vom invarianten Leiterteil 100s des Leiters 100 durch das Abrei- ßen automatisch gestrafft bzw. gespannt wird und Löschmaterial 34 in die Soll- Abreißstelle 102 drückt.
Damit das Band 170 durch die Straffung genügend Löschmaterial 34 in die Soll- Abreißstelle 102 einbringen kann, ist es beispielsweise halbkreisförmig um die Soll- Abreißstelle 102 angeordnet, wobei bei der Befüllung der Lichtbogenlöschkammern 30 darauf geachtet wird, dass sich besonders viel Löschmaterial 34 innerhalb des Bands 170 (d. h. zwischen Band 170 und Leiter 100) befindet. Um zu verhindern, dass das Band 170 bei der Abreißbewegung selber abreißen könnte, ist es vorzugsweise zumindest etwas länger als ein gewählter Trennabstand x.
Auch die Bänder 170 sind aus einem elektrisch isolierenden Material, damit sie keine lei tende Verbindung zwischen dem Abreißteil 100d und dem invarianten Leiterteil 100s bil den.
Figur 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherungsvor richtung 1 , wobei hier eine dritte Trennung des Leiters 100 an einer zusätzlichen Soll- Trennstelle 110 erfolgen kann. Diese Soll-Trennstelle 110 befindet sich mittig an der die beiden Abreiß-Abschnitte 104a, 104b verbindenden geschlossenen Stirnseite S des Lei ters 100, also mittig in einem Bereich im Querbalken 100d“ des Abreißteils 100d des Lei ters 100. Diese Stirnseite S zwischen den beiden Schenkeln des Leiters 100 wird nach folgend auch als Trenn-Abschnitt 111 bezeichnet.
Der Leiter 100, genauer gesagt dessen Abreißteil 100d, wird hierbei nach dem Abreißen an den beiden Soll-Abreißstellen 102 in den Lichtbogenlöschkammern 30 mittels einer Trennvorrichtung 185 in der Trennstellung P2 zeitlich verzögert noch einmal durchtrennt.
Die Trennvorrichtung 185 kann aus zwei Elementen 185a, 185b ausgebildet sein, die mit einander Zusammenwirken und nach dem Prinzip einer„Guillotine“ eine Trennung bewir ken. Das eine Element 185a ist eine keilförmige Schneide 185a, die von der Innenseite der Stirnseite S des Gehäuses 11 in den Ausrückraum 35 hineinragt. Hierzu passend weist das Trennelement 112, welches zum Abreißen des Leiters 100 vom Trennaktor 60 den Abreißteil 100d des Leiters 100 gegen die Stirnseite S in den Ausrückraum 35 be wegt, eine keilförmige Ausnehmung 185b auf. Das Trennelement 112 reißt dann beim Auslösen den Abreißteil 100d des Leiters 100 ab und bewegt ihn mit der Soll-Trennstelle 110 mit hoher Geschwindigkeit auf die Schneide 185a der Trennvorrichtung 185 zu, so dass der Leiter 100 letztendlich in der Trennstellung an der Soll-Trennstelle 110 getrennt ist und dabei die Schneide 185a an der Soll- Trennstelle 110 durch den Leiter 100 hindurch und in die keilförmige Ausnehmung 185b des Trennelement 112 hineinragt. Sofern die Schneide 185a aus isolierendem Material, beispielsweise aus Keramik gefertigt ist, liegt hier also eine zusätzliche dauerhaft isolierte Trennung des Leiters 100 vor. Durch einen ausreichenden zeitlichen Versatz nach dem Abreißen besteht zudem keine Gefahr, dass bei dieser weiteren Trennung ein Lichtbogen auftritt.
Damit das Durchtrennen des Leiters 100 an der Soll-Trennstelle 110 erleichtert wird, weist dieser einen geschwächten Leiterquerschnitt 105 auf, welcher beispielsweise in Form einer leichten Querschnittsverengung 105 und/oder nach Art einer Sollbruchstelle ausge- bildet ist.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorherge hend detailliert beschriebenen Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könnten sich die Abreiß-Abschnitte des Leiters in einer zusammengehörigen Lichtbogenlöschkammer befinden. Weiterhin könnten die Lichtbogenlöschkammern als separat einsetzbare Kammern ausgebildet sein, die jeweils eigene Außenwände besitzen. Ebenso könnte das Gehäuse so ausgebildet sein, dass die beiden Anschlusskontakte an der Stirnseite hinausragen, an der sich auch das Verschlussstück des Trennaktors befindet, so dass der elektrische Leiter im Wesent lichen U-förmig durch das Gehäuse verläuft. Weiterhin können auch die oben beschriebe nen besonderen Merkmale der abgewandelten bevorzugten Ausführungsbeispiele gege benenfalls auch miteinander kombiniert werden. Zudem schließt die Verwendung der un bestimmten Artikel„ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Bezugszeichenliste
1 Sicherungsvorrichtung
2 Batteriespeichersystem / Akku / Batterie
3 Elektromotor
11 Gehäuse
12 umlaufende Außenwand
13a, 13b Wände
14a, 14b Innenwände
15a, 15b, 15c, 15d Durchgangswände
21 Gehäusegrundkörper
22 umlaufende Randkante, grundseitig
23 Trennaktor-Kammer
24 Vertiefung
25a, 25b Vorkammern
26a, 26b Außenwandschlitze
28 grundseitige Hälfte des Trennaktor-Lagers
29 halbkreisförmige Öffnung, grundseitig
30 Lichtbogenlöschkammer
31a, 31b, 31c, 31d Stützwände
32a, 32b, 32c, 32d mittlere Stützwände / Federn 33a, 33b, 33c, 33d Schlitze
34 Löschmaterial
35 Ausrückraum
36 Außenwandrippen
37 Führungsstege, grundseitig
41 Gehäusedeckel
42 umlaufende Randkante, deckelseitig
44 Vertiefung
45a, 45b, 45c, 45d Stege
46 hohe seitliche Führungsstege
47 Führungsstege, deckelseitig
48 deckelinnenseitige Hälfte des Trennaktor-Lagers
49 halbkreisförmige Öffnung, deckelseitig
50a, 50b Stopfen mit gebogenem Durchgangskanal 60 Trennaktor 61 Bolzen / Pin
62 Zündvorrichtung
63 Treibsatzkammer
63‘ Treibsatz
64 Hülse
65 Verschlussstück
66 Auskragung
67 Bohrung / Sackloch
71 Dichtung
72 Formschluss / Spundung
73 Nut
74 Federn
75 Durchgangsöffnung
78 lichtes Maß der Dichtung
100 elektrischer Leiter
100s invarianter Leiterteil
100d Abreißteil
100d‘ sollbruchseitige Endabschnitte des Abreißteils
100d“ Querbalken des Abreißteils
101 Anschlusskontakte
102 Soll-Abreißstelle / Perforationslinie
103 Durchbrüche
104a, 104b Abreiß-Abschnitt
105 Querschnittsverengung
106 Führungsloch
107 Außenmaße des Leiters
110 Soll-Trennstelle
111 Trenn-Abschnitt
112 Trennelement / Druckplatte
113 Kopplungselement
114 Stift
115 Nase
116 Versenkungsstreifen
117 streifenförmiger Vorsprung
120 längserstreckenden Vertiefungen des elektrischen Leiters 140 Stufe des elektrischen Leiters
150 Magnetanordnung 160, 170 Löschmaterialbewegungseinrichtung
160 Pflugschaufel
170 Band
185 Trennvorrichtung e erster Außendurchmesser des Bolzens
h Innendurchmesser der Hülse
k Außendurchmesser des Bolzens im Kolbenabschnitt m Innendurchmesser der Hülse / Mündungsdurchmesser r zweiter Außendurchmesser des Bolzens
x Trennabstand
A-A Schnittlinie
AB Abreißbewegung
AS Auslösesignal
D Deckelinnenseite
D1 Kolbenabschnitt
D2 kolbenseitiger Dichtabschnitt
D3 Mittelabschnitt
D4 mündungsseitiger Dichtabschnitt
E1 , E2, E3, E4 Eintrittsstellen
G Grundseite
HVR Haupt-Verlaufsrichtung
L Längsseiten
LB Lichtbogen
MA Mittelachse
P1 erste Stellung / Ausgangsstellung
P2 zweite Stellung / Trennstellung
S geschlossene Stirnseite
S‘ offene Stirnseite
V elektrische Verbindung
VE Verlaufsebene
VR Verlaufsrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Sicherungsvorrichtung (1) zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung (V) mit einem elektrischen Leiter (100) mit zumindest einem ersten und einem zweiten An schlusskontakt (101), wobei der Leiter (100) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt (101) seine Verlaufsrichtung (VR) mehrfach ändert, so dass der Leiter (100) zumindest zwei zu unterbrechende, geometrisch nebeneinander ange ordnete, elektrisch in Reihe verbundene Abreiß-Abschnitte (104a, 104b) aufweist, einem Gehäuse (11), in welchem zumindest die zwei zu unterbrechenden Abreiß- Abschnitte (104a, 104b) des Leiters (100) aufgenommen sind,
einem Trennaktor (60), welcher so ausgebildet und relativ zum Leiter (100) angeord net ist, um den Leiter (100) bei einem Auslösen des Trennaktors (60) zumindest an den beiden Abreiß-Abschnitten (104a, 104b) durch Abreißen zu trennen,
wobei die beiden Abreiß-Abschnitte (104a, 104b) des Leiters (100) jeweils durch eine ge genüber einer Umgebung abgedichtete Lichtbogenlöschkammer (30) des Gehäuses (11) verlaufen, in welcher sich ein Löschmaterial (74) befindet.
2. Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 , wobei eine Lichtbogenlöschkammer (30) an einer Eintrittsstelle (E1 , E2, E3, E4) des Leiters (100) jeweils zumindest eine Dichtung (71) umfasst, wobei die Dichtung (71) eine Durchgangsöffnung (75) aufweist, deren lich tes Maß (78) an ein Außenmaß (107) des Leiters (100) angepasst ist.
3. Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Dichtung (71), vorzugs weise eine Gummidichtung (71), bevorzugt ein elastisches und/oder ein elektrisch isolie rendes Material umfasst.
4. Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 bis 3, wobei eine Lichtbogenlöschkammer (30) zwei Eintrittsstellen (E1 , E2, E3, E4) mit jeweils einer Durchgangswand (15a, 15b, 15c, 15d) aufweist, die mit jeweils einer Dichtung (71) abgedichtet sind, wobei die Dich tung (71) dabei mit der jeweiligen Durchgangswand (15a, 15b, 15c, 15d) des Gehäuses (11) nach Art einer Spundung (72) verbunden ist.
5. Sicherungsvorrichtung (1), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung (V) mit
einem elektrischen Leiter (100) mit zumindest einem ersten und einem zweiten An schlusskontakt (101), wobei der Leiter (100) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt (101) seine Verlaufsrichtung (VR) mehrfach ändert, so dass der Leiter (100) zumindest zwei zu unterbrechende, geometrisch nebeneinander ange ordnete, elektrisch in Reihe verbundene Abreiß-Abschnitte (104a, 104b) aufweist, einem Gehäuse (11), in welchem zumindest die zwei zu unterbrechenden Abreiß- Abschnitte (104a, 104b) des Leiters (100) aufgenommen sind,
einem Trennaktor (60), welcher so ausgebildet und relativ zum Leiter (100) angeord net ist, um den Leiter (100) bei einem Auslösen des Trennaktors (60) zumindest an den beiden Abreiß-Abschnitten (104a, 104b) durch Abreißen zu trennen,
wobei die Sicherungsvorrichtung (1) so ausgebildet ist, dass ein bei einem Abreißen des Leiters (100) in einem Abreiß-Abschnitt (104a, 104b) entstehender Lichtbogen (LB) zwangsweise im Wesentlichen in ein Löschmaterial (34) verläuft.
6. Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Leiter (100) zumindest im Bereich eines der Abreiß-Abschnitte (104a, 104b) in seiner Verlaufs richtung (VR) längserstreckende Vertiefungen (120), vorzugsweise Rillen (120), aufweist.
7. Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Mag netanordnung (150), um einen Lichtbogen (LB) in das Löschmaterial (74) abzulenken.
8. Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Löschmaterialbewegungseinrichtung (150, 160), um Löschmaterial (74) in einen Freiraum zu verbringen, welcher durch eine Verschiebung eines Leiterteils (100d) bei einem Abrei ßen des Leiters (100) im Abreiß-Abschnitt (104a, 104b) entsteht.
9. Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Verlauf des Leiters (100) im Bereich des Abreiß-Abschnitts (104a, 104b) zumindest an einer Soll- Abreißstelle (102) stufenförmig ausgebildet ist, um den Lichtbogen (LB) in das Löschma terial (34) abzulenken.
10. Sicherungsvorrichtung (1), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung (V) mit
einem elektrischen Leiter (100) mit zumindest einem ersten und einem zweiten An schlusskontakt (101), wobei der Leiter (100) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt (101) seine Verlaufsrichtung (VR) mehrfach ändert, so dass der Leiter (100) zumindest zwei zu unterbrechende, geometrisch nebeneinander ange ordnete, elektrisch in Reihe verbundene Abreiß-Abschnitte (104a, 104b) aufweist, einem Gehäuse (1 1), in welchem zumindest die zwei zu unterbrechenden Abreiß- Abschnitte (104a, 104b) des Leiters (100) aufgenommen sind,
einem Trennaktor (60), welcher so ausgebildet und relativ zum Leiter (100) angeord net ist, um den Leiter (100) bei einem Auslösen des Trennaktors (60) zumindest an den beiden Abreiß-Abschnitten (104a, 104b) durch Abreißen zu trennen,
wobei der Leiter (100) in seinem Verlauf, vorzugsweise zwischen den Abreiß-Abschnitten (104a, 104b), zumindest eine mit den Abreiß-Abschnitten (104a, 104b) elektrisch in Reihe verbundene zusätzliche Soll-Trennstelle (110) aufweist,
und wobei die Sicherungsvorrichtung (1) bevorzugt eine Trennvorrichtung (185) aufweist, welche mit dem Trennaktor (60) zusammenwirkt, um den Leiter (100) nach dem Abreißen in den Abreiß-Abschnitten (104a, 104b) zeitlich versetzt an der Soll-Trennstelle (110) zu durchtrennen.
1 1. Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 10, mit einer Trennvorrichtung (185), die zumindest ein nichtleitendes, vorzugsweise keilförmig ausgebildetes Trennelement (112) aufweist, wobei der Leiter (100) an der Soll-Trennstelle (110) zumindest mittels eines Teils der Trennvorrichtung (185) bei einer Relativbewegung durchtrennt wird.
12. Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 11 , wobei im Zuge der Abreißbewegung (AB) das Trennelement (112) bewirkt, dass zumindest ein Abreißteil (100d) des Leiters (100) mit der Soll-Trennstelle (110) von einer ersten Stellung (P1) gegen die Trennvorrich tung (185) bewegt wird, bis eine Unterbrechung des Stromkreises in einer zweiten Stel lung (P2) erreicht ist.
13. Verfahren zur Herstellung einer Sicherungsvorrichtung (1) aufweisend zumindest die folgenden Schritte:
Bereitstellen oder Herstellen eines elektrischen Leiters (100) mit zumindest einem ersten und einem zweiten Anschlusskontakt (101), wobei der Leiter (100) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt (101) seine Verlaufsrichtung (VR) mehrfach ändert, so dass der Leiter (100) zumindest zwei zu unterbrechende, geo metrisch nebeneinander angeordnete, elektrisch in Reihe verbundene Abreiß- Abschnitte (104a, 104b) aufweist,
Bereitstellen oder Herstellen eines Gehäuses (11) mit zumindest zwei Lichtbogen löschkammern (30),
Einsetzen des Leiters (100) in das Gehäuse (1 1), so dass zumindest die zwei zu un terbrechenden Abreiß-Abschnitte (104a, 104b) des Leiters (100) im Gehäuse (1 1) aufgenommen werden, wobei die beiden Abreiß-Abschnitte (104a, 104b) des Leiters (100) jeweils durch eine Lichtbogenlöschkammer (30) verlaufen, welche gegenüber einer Umgebung abgedichtet wird,
Bereitstellen oder Herstellen eines Trennaktors (60),
- Anordnen des Trennaktors (60) relativ zum Leiter (100) derart, um den Leiter (100) bei einem Auslösen des Trennaktors (60) zumindest an den beiden Abreiß- Abschnitten (104a, 104b) durch Abreißen zu trennen,
Befüllen der beiden durch das Gehäuse (11) ausgebildeten Lichtbogenlöschkammern (30) mit einem Löschmaterial (34).
14. Verwendung einer Sicherungsvorrichtung (1), insbesondere zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung (V) zu einem Batteriespeichersystem (2), nach einem der An sprüche 1 bis 13 in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug.
15. Fahrzeug mit einem Elektromotor (3) und einer Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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