AT527248B1 - Pyrotechnic current isolator - Google Patents
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Abstract
Der pyrotechnische Stromtrenner (1) weist einen Trennkolben (17) auf, der in einer zentralen Ausnehmung (13) des Stromtrenners (1) verschiebbar und von einem Zünder (7) antreibbar ist. Bei Auslösung wird eine Platine (4) zwischen einer ersten Trennstelle (5) und einer zweiten Trennstelle (6) eines Leiters (2) vom Trennkolben (17) herausgetrennt. Weiters ist eine Sicherung (15) vorgesehen, die im Normalfall höchstens mit einer Seite der ersten Trennstelle (5) kontaktiert ist und erst beim pyrotechnischen Trennvorgang mit der anderen Seite der ersten Trennstelle (5) verbunden wird, sodass die Sicherung (15) nach der Kontaktierung parallel nur zur ersten Trennstelle (5) geschaltet ist. Erfindungsgemäß trennt der Trennkolben (17) bei Auslösung des Stromtrenners (1) erst die erste Trennstelle (5) und biegt die Platine (4) um die zweite Trennstelle (6), sodass die abgebogene Platine eine elektrische Verbindung zur Sicherung herstellt. Erst danach wird auch die zweite Trennstelle (6) durchtrennt, sodass die Sicherung nicht mehr im Strompfad des Leiters geschaltet ist. In jedem Fall ist nach dem Trennvorgang eine galvanische Trennung der beiden Enden des Leiters (2) sichergestellt.The pyrotechnic current isolator (1) has a separating piston (17) which can be moved in a central recess (13) of the current isolator (1) and can be driven by an igniter (7). When triggered, a circuit board (4) between a first separating point (5) and a second separating point (6) of a conductor (2) is separated from the separating piston (17). A fuse (15) is also provided which is normally only in contact with one side of the first separating point (5) and is only connected to the other side of the first separating point (5) during the pyrotechnic separating process, so that the fuse (15) is only connected in parallel to the first separating point (5) after contact has been made. According to the invention, when the current isolator (1) is triggered, the separating piston (17) first separates the first separating point (5) and bends the circuit board (4) around the second separating point (6) so that the bent circuit board creates an electrical connection to the fuse. Only then is the second separation point (6) also cut through, so that the fuse is no longer connected in the current path of the conductor. In any case, after the separation process, a galvanic separation of the two ends of the conductor (2) is ensured.
Description
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[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen pyrotechnischen Stromtrenner mit reduzierter AuBenwirkung zum Durchtrennen eines Leiters mittels eines Trennkolbens, der in einer zentralen Ausnehmung des Stromtrenners verschiebbar und von einem Zünder antreibbar ist, wobei zwei Trennstellen im Leiter vorgesehen sind, nämlich eine erste Trennstelle und eine zweite Trennstelle, sodass bei Auslösung des Stromtrenners eine Platine zwischen diesen beiden Trennstellen vom Trennkolben herausgetrennt wird, wobei eine Sicherung vorgesehen ist, die im Normalfall höchstens mit einer Seite (Leiterende oder Platine) der ersten Trennstelle kontaktiert ist und erst beim pyrotechnischen Trennvorgang oder unmittelbar vor dem pyrotechnischen Trennvorgang mit der anderen Seite (Platine bzw. Leiterende) der ersten Trennstelle verbunden wird, sodass die Sicherung nach der Kontaktierung beim pyrotechnischen Trennvorgang oder unmittelbar vor dem pyrotechnischen Trennvorgang parallel nur zur ersten Trennstelle geschaltet ist und somit nach Trennung beider Trennstellen und Erlöschen allfälliger Lichtbögen auch bei intakter Sicherung eine galvanische Trennung gegeben ist. [0001] The present invention relates to a pyrotechnic current isolator with reduced external effect for severing a conductor by means of a separating piston which can be moved in a central recess of the current isolator and driven by an igniter, wherein two separating points are provided in the conductor, namely a first separating point and a second separating point, so that when the current isolator is triggered, a circuit board between these two separating points is separated from the separating piston, wherein a fuse is provided which is normally in contact with at most one side (conductor end or circuit board) of the first separating point and is only connected to the other side (circuit board or conductor end) of the first separating point during the pyrotechnic separating process or immediately before the pyrotechnic separating process, so that the fuse is connected in parallel only to the first separating point after contact during the pyrotechnic separating process or immediately before the pyrotechnic separating process and thus after the separation of both separating points and extinguishing of any arcs, galvanic separation is provided even when the fuse is intact.
[0002] Elektrische Fahrzeuge werden mittels einer sogenannten Hochvolt-Batterie - gemeint sind damit Betriebsspannungen im Bereich von ca. 200-1000 V - angetrieben. Zur Absicherung im Kurzschlussfall werden entweder Sicherungen für kleinere Antriebsleistungen im Bereich um 100 kW oder sogenannte Stromtrenner, engl. Circuit Breaker, für höhere Leistungen verwendet. Bei diesen Stromtrennern wird aus einem Leiter ein Stück, die so genannte Platine, ausgestanzt. Diese Art der Absicherung funktioniert für das Fahrzeug alleine sehr gut, jedoch können auch beim Laden der Batterie Kurzschlüsse auftreten. In diesem Fall ist die eingebrachte Energie wesentlich höher, weil die Induktivität der Ladeleitung - der Wert kann 100 uH und mehr betragen berücksichtigt werden muss. Bei gleichem Kurzschlussstrom beträgt die Energie ein Vielfaches im Vergleich zum Kurzschluss im Fahrzeug, dem muss auch in der Konstruktion der Stromtrenner Rechnung getragen werden. Die Energieaufnahme wird sinnvollerweise durch Parallelschalten einer Sicherung gewährleistet. [0002] Electric vehicles are powered by a so-called high-voltage battery - this means operating voltages in the range of approx. 200-1000 V. To protect against short circuits, either fuses for lower drive power in the range of around 100 kW or so-called circuit breakers for higher power are used. With these circuit breakers, a piece, the so-called circuit board, is punched out of a conductor. This type of protection works very well for the vehicle on its own, but short circuits can also occur when charging the battery. In this case, the energy introduced is much higher because the inductance of the charging cable - the value can be 100 uH or more - must be taken into account. For the same short-circuit current, the energy is many times greater than the short circuit in the vehicle, and this must also be taken into account in the design of the circuit breakers. The energy absorption is best ensured by connecting a fuse in parallel.
[0003] Im einfachsten Fall ist die Sicherung ständig parallel zum Stromtrenner geschaltet, wie z.B. in WO 2018/206273 A1 beschrieben. Bei dem dort beschriebenen Stromtrenner ist der Leiter in drei parallele Streifen unterteilt: die zwei randseitigen Streifen werden bei Auslösung des Stromtrenners vom Trennkolben durchschlagen, der mittlere Streifen jedoch nicht; dieser mittlere Streifen hat Querschnittsverringerungen, die als Schmelzsicherungen wirken. Somit befindet sich die Sicherung (der mittlere Streifen) auch innerhalb des Gehäuses des Stromtrenners. [0003] In the simplest case, the fuse is constantly connected in parallel to the current isolator, as described, for example, in WO 2018/206273 A1. In the current isolator described there, the conductor is divided into three parallel strips: the two edge strips are penetrated by the isolating piston when the current isolator is triggered, but the middle strip is not; this middle strip has cross-sectional reductions that act as fuses. The fuse (the middle strip) is therefore also located inside the housing of the current isolator.
[0004] Bedingt durch die Aufteilung des Betriebsstroms vor der Trennung zwischen Leiter (engl. Bus Bar) und Sicherung wird bei hohen Strömen eine große Oberfläche des Sicherungselements in Kontakt mit Sand als Kühlmittel benötigt, um die erforderliche Stromtragfähigkeit zu erreichen, was bei der beschriebenen Konstruktion gar nicht möglich ist. Dieser Lösungsweg führt zu großen und aufwändigen Konstruktionen. [0004] Due to the division of the operating current before the separation between the conductor (bus bar) and the fuse, a large surface of the fuse element in contact with sand as a coolant is required at high currents in order to achieve the required current-carrying capacity, which is not possible with the design described. This solution leads to large and complex designs.
[0005] Ein besserer Lösungsweg ist in der US 11056306 B2 von Autoliv in Fig. 1 dargestellt, die Sicherung wird erst durch die Auslösung kontaktiert. Dadurch werden die Probleme mit der permanenten Strombelastung der Sicherung vermieden, es kommt jedoch zu keiner Trennung, wenn der Strom zu kurz anliegt oder zu klein ist, um die Sicherung zu trennen, denn die Sicherung ist nach der Auslösung, d.h. nach dem Ausstanzen der Platine, mit den beiden Leiterenden verbunden. Weiters ist auch dieser Aufbau aufwändig. [0005] A better solution is shown in US 11056306 B2 by Autoliv in Fig. 1, the fuse is only contacted when it is triggered. This avoids the problems with the permanent current load on the fuse, but there is no separation if the current is applied for too short a time or is too small to separate the fuse, because the fuse is connected to the two conductor ends after it is triggered, i.e. after the circuit board has been punched out. Furthermore, this structure is also complex.
[0006] Ein alternatives Konzept zeigt die gattungsbildende AT 521150 B1 von Hirtenberger. Hier wird nach der Auslösung die Sicherung mit der Platine und mit einem Leiterende verbunden. Bei niedriger Strombelastung bleibt die Sicherung wirkungslos, es entsteht zwischen dem Leiterende, das nicht mit der Sicherung verbunden ist, und der Platine ein Lichtbogen, der infolge der Konstruktion des Stromtrenners erlischt. Zwischen der Platine und dem Leiterende, das mit der Sicherung verbunden ist, entsteht kein Lichtbogen, weil der Strom über die Sicherung fließen kann. Bei hoher Strombelastung, wo der Lichtbogen nicht schnell genug infolge der Konstruktion des Stromtrenners erlöschen würde, spricht die Sicherung an, wodurch der Stromfluss unterbrochen [0006] An alternative concept is shown in the generic AT 521150 B1 from Hirtenberger. Here, after the fuse has been triggered, it is connected to the circuit board and to one end of the conductor. At low current loads, the fuse remains ineffective, an arc is created between the end of the conductor that is not connected to the fuse and the circuit board, which is extinguished due to the design of the current isolator. No arc is created between the circuit board and the end of the conductor that is connected to the fuse because the current can flow through the fuse. At high current loads, where the arc would not extinguish quickly enough due to the design of the current isolator, the fuse is triggered, which interrupts the flow of current.
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wird und der Lichtbogen erlischt. In beiden Fällen kommt es zur galvanischen Trennung der beiden Leiterenden. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass durch den Lichtbogen zwischen dem einen Leiterende und der Platine eine stromabhängige Außenwirkung entsteht, die bei hohen Strömen trotz der Sicherung entsprechend heftig ausfällt. and the arc is extinguished. In both cases, the two conductor ends are galvanically separated. The disadvantage of this solution is that the arc between one conductor end and the circuit board creates a current-dependent external effect, which is correspondingly severe at high currents despite the fuse.
[0007] Die EP 2660842 A1 offenbart eine Trennvorrichtung, deren Leiter durch einen Trennkolben mit einem Absatz so getrennt wird, dass zuerst ein Teil des Leiters getrennt wird und erst anschließend ein zweiter Teil des Leiters getrennt wird, sodass nur die Hälfte der Kraft für die Trennung benötigt wird. [0007] EP 2660842 A1 discloses a separating device whose conductor is separated by a separating piston with a shoulder in such a way that first a part of the conductor is separated and only then a second part of the conductor is separated, so that only half the force is required for the separation.
[0008] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, all die oben genannten Nachteile zu vermeiden und eine kostengünstige Lösung zu schaffen, die nur geringe Außenwirkung zeigt und bei der in jedem Fall nach der Auslösung eine galvanische Trennung der Leiterenden gegeben ist. [0008] It is an object of the present invention to avoid all the above-mentioned disadvantages and to provide a cost-effective solution which has only a small external impact and in which a galvanic separation of the conductor ends is provided in any case after triggering.
[0009] Diese Aufgabe wird durch einen pyrotechnischen Stromtrenner der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Trennkolben bei Auslösung des Stromtrenners erst die erste Trennstelle trennt und die Platine um die zweite Trennstelle biegt, sodass die abgebogene Platine eine elektrische Verbindung zur Sicherung herstellt und erst danach auch die zweite Trennstelle trennt, sodass die Sicherung nicht mehr im Strompfad des Leiters geschaltet ist. Auf diese Weise kann ein Lichtbogen zwischen dem Leiterende, das nicht mit der Sicherung verbunden ist, und der Platine (d.h. um die zweite Trennstelle herum) erst dann entstehen, wenn der Leiter auch an der zweiten Trennstelle vom Trennkolben getrennt wird, und zu dieser Zeit sollte die Sicherung bereits den Stromfluss unterbrochen haben, wenn ein hoher Strom zu unterbrechen war. Wenn nur ein geringer Strom zu unterbrechen war, der die Sicherung nicht zum Ansprechen bringen konnte, dann ist der Lichtbogen ohnedies nur mäßig stark und somit die Außenwirkung gering. [0009] This object is achieved according to the invention by a pyrotechnic current isolator of the type mentioned at the outset in that the isolating piston, when the current isolator is triggered, first separates the first isolating point and bends the circuit board around the second isolating point, so that the bent circuit board creates an electrical connection to the fuse and only then also separates the second isolating point, so that the fuse is no longer connected in the current path of the conductor. In this way, an arc can only form between the end of the conductor that is not connected to the fuse and the circuit board (i.e. around the second isolating point) when the conductor is also separated from the isolating piston at the second isolating point, and by this time the fuse should already have interrupted the flow of current if a high current had to be interrupted. If only a small current had to be interrupted that could not trigger the fuse, then the arc is only moderately strong anyway and thus the external effect is low.
[0010] Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um zu bewirken, dass der Trennkolben die beiden Trennstellen nacheinander trennt. Prinzipiell wird dies dadurch erreicht, dass der Trennkolben zwei Trennflächen aufweist, und zwar eine erste Trennfläche für die erste Trennstelle und eine zweite Trennfläche für die zweite Trennstelle, wobei der Abstand der ersten Trennfläche von der ersten Trennstelle geringer ist als der Abstand der zweiten Trennfläche von der zweiten Trennstelle. Der Abstand des Trennkolbens (in seiner Bewegungsrichtung gesehen) zur ersten Trennstelle ist also geringer als der Abstand zur zweiten Trennstelle, sodass der Trennkolben die erste Trennstelle früher erreicht als die zweite Trennstelle. Eine Möglichkeit, diesen unterschiedlichen Abstand zu erreichen, besteht darin, den Leiter nicht wie üblich rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung des Trennkolbens anzuordnen, sondern schräg dazu. [0010] There are various ways of causing the separating piston to separate the two separation points one after the other. In principle, this is achieved by the separating piston having two separation surfaces, namely a first separation surface for the first separation point and a second separation surface for the second separation point, the distance of the first separation surface from the first separation point being smaller than the distance of the second separation surface from the second separation point. The distance of the separating piston (seen in its direction of movement) from the first separation point is therefore smaller than the distance to the second separation point, so that the separating piston reaches the first separation point earlier than the second separation point. One way of achieving this different distance is to arrange the conductor not at a right angle to the direction of movement of the separating piston as is usual, but at an angle to it.
[0011] Es ist jedoch bevorzugt, dass die beiden Trennflächen in Bewegungsrichtung des Trennkolbens gesehen zueinander versetzt sind, wobei die zweite Trennfläche hinter der ersten Trennfläche liegt. Der Trennkolben hat also eine Art Stufe, wodurch es möglich wird, den Leiter wie üblich rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung des Trennkolbens anzuordnen. [0011] However, it is preferred that the two separating surfaces are offset from one another in the direction of movement of the separating piston, with the second separating surface being located behind the first separating surface. The separating piston therefore has a type of step, which makes it possible to arrange the conductor at right angles to the direction of movement of the separating piston, as is usual.
[0012] Damit zuverlässig die erste Trennfläche auf die erste Trennstelle trifft, es ist zweckmäßig, wenn der Trennkolben in der zentralen Ausnehmung gegen Verdrehung gesichert ist, was dadurch erreicht werden kann, dass er zumindest eine Stelle aufweist, wo sein Querschnitt von der Kreisform abweicht. [0012] In order to ensure that the first separating surface reliably meets the first separating point, it is expedient if the separating piston is secured against rotation in the central recess, which can be achieved by having at least one point where its cross-section deviates from the circular shape.
[0013] Prinzipiell kann dies realisiert werden, indem der Trennkolben einen seitlichen Vorsprung aufweist, wobei in der zentralen Ausnehmung dann eine einsprechende Nut vorgesehen ist (oder umgekehrt). Dies hat jedoch den Nachteil, dass dadurch die Abdichtung des Trennkolbens gegenüber der zentralen Ausnehmung verschlechtert wird. [0013] In principle, this can be achieved by the separating piston having a lateral projection, with a corresponding groove then being provided in the central recess (or vice versa). However, this has the disadvantage that the sealing of the separating piston with respect to the central recess is thereby impaired.
[0014] Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass der Zünder eine Zünderumspritzung aufweist und dass die Verdrehsicherung durch eine Stelle am Trennkolben, die mit einer komplementären Stelle der Zünderumspritzung zusammenwirkt, realisiert ist. Eine Zünderumspritzung ist ohnedies normalerweise vorgesehen, sodass sich ein Vorsprung bzw. eine Vertiefung leicht vorsehen lässt. Eine komplementäre Vertiefung bzw. einen komplementären Vorsprung kann man dann am Trennkolben vorsehen, und da die Zünderumspritzung drehfest gegenüber dem Trennergehäuse [0014] It is therefore preferably provided that the igniter has an igniter overmolding and that the anti-twisting device is implemented by a point on the separating piston that interacts with a complementary point on the igniter overmolding. An igniter overmolding is normally provided anyway, so that a projection or a recess can easily be provided. A complementary recess or a complementary projection can then be provided on the separating piston, and since the igniter overmolding is rotationally fixed relative to the separator housing
ist, ist somit der Trennkolben drehfest gegenüber dem Gehäuse fixiert, auch wenn er - was für eine Abdichtung mit einem O-Ring optimal ist - einen exakt kreisförmigen Querschnitt aufweist. The separating piston is thus fixed in a rotationally fixed manner relative to the housing, even if it has an exactly circular cross-section - which is optimal for sealing with an O-ring.
[0015] Um sicherzustellen, dass der Kontakt zwischen Platine und Sicherung erst nach Auslösung des Stromtrenners hergestellt wird, ist nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass auf der dem Trennkolben abgewandten Seite der Platine ein hohlzylindrisches Kontaktelement vorgesehen ist, das im nicht ausgelösten Zustand des Stromtrenners einen Abstand zur Platine hat und mit einer Seite der Sicherung verbunden ist, deren anderes Ende mit dem Ende des Leiters, das der ersten Trennstelle benachbart ist, verbunden ist. [0015] In order to ensure that the contact between the circuit board and the fuse is only established after the current isolator has been triggered, a preferred embodiment provides that a hollow cylindrical contact element is provided on the side of the circuit board facing away from the isolating piston, which is spaced apart from the circuit board when the current isolator is not triggered and is connected to one side of the fuse, the other end of which is connected to the end of the conductor adjacent to the first isolating point.
[0016] Die Verbindung zur Sicherung kann in bevorzugter Weise dadurch hergestellt werden, dass das Kontaktelement an seinem der Platine abgewandten Ende mit einem Bodenkontakt in elektrischer Verbindung steht, welcher seinerseits mit der Sicherung verbunden ist. [0016] The connection to the fuse can preferably be established in that the contact element is in electrical connection at its end facing away from the circuit board with a ground contact, which in turn is connected to the fuse.
[0017] An Hand der beiliegenden Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Stromtrenner vor der Auslösung, Fig. 2 zeigt einen zwischenzeitlichen Zustand; Fig. 3 zeigt den Endzustand nach der Trennung; und die Fig. 4-6 zeigen analog zu den Fig. 1-3 eine andere Ausführungsform. [0017] The present invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 shows a current isolator according to the invention before tripping, Fig. 2 shows an intermediate state; Fig. 3 shows the final state after separation; and Figs. 4-6 show another embodiment analogous to Figs. 1-3.
[0018] Der Stromtrenner 1 weist einen Leiter 2 auf, dessen mittlerer Bereich, Platine 4 genannt, einerseits von einer Sollbruchstelle bzw. ersten Trennstelle 5 und andererseits von einer zweiten Trennstelle 6 bzw. Gelenkstelle, die durch Reduktion des Leiterquerschnitts in der Dicke erfolgt, begrenzt ist. In einer bevorzugten Ausführung erfolgt die Schwächung von einer Seite, besonders bevorzugt mit einer Erstreckung von zumindest 1 mm, der Bereich kann noch zusätzlich eine weitere linienförmige Schwächung der Dicke beinhalten. Diese Methoden sind besonders für dicke Leiter 2 (> 2 mm) vorteilhaft, um die Biegung zu erleichtern. [0018] The current isolator 1 has a conductor 2, the middle area of which, called the circuit board 4, is delimited on the one hand by a predetermined breaking point or first separation point 5 and on the other hand by a second separation point 6 or joint point, which is achieved by reducing the thickness of the conductor cross-section. In a preferred embodiment, the weakening takes place from one side, particularly preferably with an extension of at least 1 mm, the area can also contain a further linear weakening of the thickness. These methods are particularly advantageous for thick conductors 2 (> 2 mm) in order to facilitate bending.
[0019] Der Leiter 2 ist mit einer Leiterumspritzung 3 versehen, die eine zentrale Bohrung aufweist. Die Leiterumspritzung 3 wird durch ein Gehäuseunterteil 10 nach unten verschlossen. Oberhalb des Leiters 2 befindet sich ein Stützring 11, der einen Zünder 7 fixiert und die Leiterumspritzung 3 in radialer Richtung unterstützt. [0019] The conductor 2 is provided with a conductor overmolding 3 which has a central bore. The conductor overmolding 3 is closed at the bottom by a housing base 10. Above the conductor 2 there is a support ring 11 which fixes an igniter 7 and supports the conductor overmolding 3 in the radial direction.
[0020] Das Gehäuseunterteil 10 und der Stützring 11 sind durch vier Schrauben (in den Schnitten durch die Mitte des Stromtrenners nicht sichtbar) verbunden. Bevorzugt sind hier Polymerschrauben, d.h. Schrauben aus Metall mit einem besonders für die Ausreißkraft in Kunststoffen optimiertem Gewindeprofil. [0020] The housing base 10 and the support ring 11 are connected by four screws (not visible in the sections through the middle of the current isolator). Polymer screws are preferred here, i.e. screws made of metal with a thread profile that is particularly optimized for the tear-out force in plastics.
[0021] Der Zünder 7 weist eine Zünderumspritzung 8 und ein elektrisches Interface 9, bestehend aus Retainer (=Kurzschlussring) und Zünderpins, auf. [0021] The igniter 7 has an igniter overmolding 8 and an electrical interface 9, consisting of a retainer (= short-circuit ring) and igniter pins.
[0022] Zur Übertragung des Drucks des Zünders 7 auf den Leiter 2 und zur Abschirmung des Trennbereichs von den Zündergasen und Abbrand-Produkten des Zünders 7 ist ein Trennkolben 17 in der zentralen Ausnehmung 13 der Leiterumspritzung 3 vorgesehen. [0022] To transfer the pressure of the igniter 7 to the conductor 2 and to shield the separation area from the igniter gases and combustion products of the igniter 7, a separation piston 17 is provided in the central recess 13 of the conductor overmolding 3.
[0023] Dieser Trennkolben 17 ist im Querschnitt entweder im Wesentlichen rechteckig, oder er besitzt zumindest eine von der Kreisform abweichende Stelle, damit seine Orientierung festgelegt werden kann. Diese von der Kreisform abweichende Stelle ist im gezeigten Beispiel rechtwinkelig zur Ansichtsebene angeordnet und deshalb nicht sichtbar. In der zündernahen Ausnehmung 13 der Leiterumspritzung 3 oder besonders bevorzugt auf der Zünderumspritzung 8 befindet sich eine komplementär ausgebildete Stelle, sodass der Trennkolben 17 in der zentralen Ausnehmung 13 drehfest gehalten ist. Im letzten Fall sind die beiden Planflächen von Trennkolben 17 und Zünder 7 zueinander orientiert, der Zünder 7 wiederum wird im Zusammenbau zum Leiter 2 orientiert. [0023] This separating piston 17 is either essentially rectangular in cross-section, or it has at least one point that deviates from the circular shape so that its orientation can be determined. In the example shown, this point that deviates from the circular shape is arranged at right angles to the plane of view and is therefore not visible. In the recess 13 of the conductor overmolding 3 near the igniter or particularly preferably on the igniter overmolding 8, there is a complementary point so that the separating piston 17 is held in the central recess 13 in a rotationally fixed manner. In the latter case, the two flat surfaces of the separating piston 17 and igniter 7 are oriented towards each other, and the igniter 7 is in turn oriented towards the conductor 2 during assembly.
[0024] Der Trennkolben 17 besitzt eine erste Trennfläche 18 und eine zweite Trennfläche 19. Die erste Trennfläche 18 weist einen ebenen Randbereich von 1-4 mm auf, gefolgt von einem Radius oder einer Fase 20 in Richtung der zweiten Trennfläche 19. Die symmetrische Aufteilung des Trennkolbens 17 zwischen den beiden Trennflächen 18 und 19 ist nur beispielhaft zu verstehen. [0024] The separating piston 17 has a first separating surface 18 and a second separating surface 19. The first separating surface 18 has a flat edge region of 1-4 mm, followed by a radius or a chamfer 20 in the direction of the second separating surface 19. The symmetrical division of the separating piston 17 between the two separating surfaces 18 and 19 is to be understood only as an example.
[0025] Um die Zündergase und Abbrandprodukte vom Trennbereich fern zu halten, besitzt der Trennkolben 17 einen O-Ring 21, der zusammen mit einem O-Ring 22 auf der Zünderumsprit-[0025] In order to keep the ignition gases and combustion products away from the separation area, the separating piston 17 has an O-ring 21 which, together with an O-ring 22, is mounted on the ignition encapsulation.
zung 8 die Druckkammer abdichtet. tongue 8 seals the pressure chamber.
[0026] Sofern der Trennkolben 17 im Wesentlichen einen runden Querschnitt hat, kann die zweite Trennstelle 6 (die als Gelenkstelle wirkt) durch einen Einschnitt von beiden Seiten effizienter gestaltet werden. [0026] If the separating piston 17 has a substantially round cross-section, the second separating point 6 (which acts as a hinge point) can be made more efficient by an incision on both sides.
[0027] Sofern der Trennkolben 17 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzt, sind die beiden Trennstellen 5 und 6 gerade und rechtwinkelig auf die Längsachse des Leiters 2. [0027] If the separating piston 17 has a substantially rectangular cross-section, the two separating points 5 and 6 are straight and at right angles to the longitudinal axis of the conductor 2.
[0028] Im zünderfernen Bereich der Ausnehmung 13 befindet sich ein Kontaktelement 12. Wie in Fig. 1 zu sehen, befindet sich ein Spalt zwischen der Platine 4 und dem Kontaktelement 12, die beiden Teile sind miteinander nicht elektrisch verbunden. [0028] In the area of the recess 13 remote from the igniter there is a contact element 12. As can be seen in Fig. 1, there is a gap between the circuit board 4 and the contact element 12, the two parts are not electrically connected to each other.
[0029] Unterhalb des Kontaktelements 12, das auch zur Dämpfung der Platinenbewegung verwendet werden kann, befindet sich ein Bodenkontakt 14, der über eine Sicherung 15 mit dem der zweiten Trennstelle 6 (der Gelenkstelle) abgewandten Leiterende 16 des Leiters 2 verbunden ist. [0029] Below the contact element 12, which can also be used to dampen the board movement, there is a ground contact 14, which is connected via a fuse 15 to the conductor end 16 of the conductor 2 facing away from the second separation point 6 (the articulation point).
[0030] Die Fixierung des Kontaktelements 12 erfolgt bevorzugt im Gehäuseunterteil 10, etwa durch einige Quetschrippen oder durch Mitumspritzen mit dem Bodenkontakt 14 im Gehäuseunterteil 10. [0030] The contact element 12 is preferably fixed in the housing lower part 10, for example by means of a few crimp ribs or by molding it together with the base contact 14 in the housing lower part 10.
[0031] Die Sicherung 15 ist entweder eine externe Sicherung (Fig. 1-3) oder eine Sicherungsstruktur, die im Trennergehäuse untergebracht ist (Fig. 4-6). [0031] The fuse 15 is either an external fuse (Fig. 1-3) or a fuse structure housed in the disconnector housing (Fig. 4-6).
[0032] Besonders hilfreich ist es, wenn der Bodenkontakt 14 aus einem federnden Material, etwa Kupfer-Beryllium, besteht und nur eine Dicke von weniger als einem Millimeter besitzt. Somit kann der Bodenkontakt 14 im Bereich des Kontakts mit der Sicherung als Feder ausgeführt werden, beispielsweise durch Auffalten eines Teilbereichs. [0032] It is particularly helpful if the ground contact 14 is made of a resilient material, such as copper-beryllium, and has a thickness of less than one millimeter. The ground contact 14 can thus be designed as a spring in the area of contact with the fuse, for example by folding up a partial area.
[0033] Bei Anlegen des Zündimpulses an das elektrische Interface 9 zündet der Zünder 7 und beaufschlagt den Trennkolben 17 mit Druck. Dieser bewegt sich vom Zünder 7 weg, bis die erste Trennfläche 18 Kontakt mit der Platine 4 hat und die Sollbruchstelle bzw. Trennstelle 5 durchbricht. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt. Durch die Bewegung der der zweiten Trennstelle 6 (der Gelenkstelle) fernen Seite der Platine 4 nach unten wird der Kontakt mit dem Kontaktelement 12 hergestellt und somit der Stromkreis zur Sicherung 15 geschlossen. [0033] When the ignition pulse is applied to the electrical interface 9, the igniter 7 ignites and applies pressure to the separating piston 17. This moves away from the igniter 7 until the first separating surface 18 makes contact with the circuit board 4 and breaks through the predetermined breaking point or separating point 5. This state is shown in Fig. 2. By moving the side of the circuit board 4 away from the second separating point 6 (the hinge point) downwards, contact is made with the contact element 12 and the circuit to the fuse 15 is thus closed.
[0034] Das Kontaktelement 12 kann im Ausgangszustand auch mit der Platine 4 anstelle des Bodenkontakts 14 verbunden sein, in diesem Fall wird bei der Trennung der Platine 4 an der Trennstelle 5 die Verbindung mit dem Bodenkontakt 14 hergestellt. [0034] In the initial state, the contact element 12 can also be connected to the circuit board 4 instead of the ground contact 14; in this case, when the circuit board 4 is separated at the separation point 5, the connection to the ground contact 14 is established.
[0035] In beiden Fällen ist es vorteilhaft, das Kontaktelement 12 auch als Bremselement zu verwenden, um die Zeit zwischen der Trennung der ersten Trennstelle 5 und der Trennung der zweiten Trennstelle 6 zu vergrößern. Die zeitmäßige Steuerung des Trennverlaufs erfolgt über die Nachgiebigkeit des Kontaktelements 12. [0035] In both cases, it is advantageous to use the contact element 12 as a braking element in order to increase the time between the separation of the first separation point 5 and the separation of the second separation point 6. The temporal control of the separation process is carried out via the flexibility of the contact element 12.
[0036] Fig. 3 zeigt den Endzustand der Trennung, wie in Fig. 2 ist auch hier die Öffnung des Zünders 7 nicht dargestellt. Das Kontaktelement 12 ist unter der Platine 4 zusammengedrückt. Die Platine 4 ist nun auch an der zweiten Trennstelle 6 durch die zweite Trennfläche 19 des Trennkolbens 17 abgetrennt worden. Sofern die Energie im Stromkreis noch nicht durch die Sicherung 15 bzw. das Sicherungselement komplett aufgebraucht wurde, kann ein kleiner Lichtbogen entstehen, der zwischen Innenwand der Ausnehmung 13 und dem Trennkolben 17 gequetscht und gelöscht wird. [0036] Fig. 3 shows the final state of the separation, as in Fig. 2, the opening of the igniter 7 is not shown here either. The contact element 12 is compressed under the circuit board 4. The circuit board 4 has now also been separated at the second separation point 6 by the second separation surface 19 of the separating piston 17. If the energy in the circuit has not yet been completely used up by the fuse 15 or the fuse element, a small arc can arise which is squeezed and extinguished between the inner wall of the recess 13 and the separating piston 17.
[0037] Falls im Stromkreis kein bzw. nur ein geringer Strom fließt, spricht die Sicherung 15 nicht an und die Trennung erfolgt durch Unterbrechen der Trennstelle 5 und Quetschung eines allenfalls auftretenden Lichtbogens nach Trennung der zweiten Trennstelle 6. [0037] If no current or only a small current flows in the circuit, the fuse 15 does not respond and the separation takes place by interrupting the separation point 5 and squeezing any arc that may occur after separation of the second separation point 6.
[0038] Die Fig. 4-6 entsprechen den Fig. 1-3, entsprechende Teile haben gleiche Bezugszeichen. Unterschiedlich ist im Wesentlichen nur, dass bei dieser Ausführungsform die Sicherung innerhalb des Gehäuses des Stromtrenners vorgesehen ist. In diesem Fall wird die Leiterumspritzung 3 zumindest auf der der zweiten Trennstelle 6 (der Gelenkstelle) fernen Seite weiter nach unten gezogen, um eine Kammer für die Sicherung 15 zu schaffen. Die Sicherung 15 oder die Siche-[0038] Figs. 4-6 correspond to Figs. 1-3, corresponding parts have the same reference numerals. The only difference is that in this embodiment the fuse is provided inside the housing of the current isolator. In this case the conductor overmolding 3 is pulled further downwards at least on the side remote from the second isolating point 6 (the articulation point) in order to create a chamber for the fuse 15. The fuse 15 or the fuse
rungsstruktur und Sand befinden sich dann innerhalb der Leiterumspritzung 3, die Sicherung 15 wird durch das Anziehen der Schrauben fixiert. The sealing structure and sand are then located within the conductor overmolding 3, and the fuse 15 is fixed by tightening the screws.
BEZUGSZEICHENLISTE: REFERENCE SYMBOL LIST:
1 Stromtrenner 1 current isolator
2 Leiter, auch Busbar genannt 2 conductors, also called busbar
3 Leiterumspritzung 3 conductor overmolding
4 Platine (mittlerer Bereich des Leiters) 5 Erste Trennstelle 4 Circuit board (middle area of the conductor) 5 First separation point
6 Gelenkstelle bzw. zweite Trennstelle 7 Zünder 6 Joint or second separation point 7 Detonator
8 Zünderumspritzung 8 igniter overmolding
9 Elektrisches Interface 9 Electrical Interface
10 Gehäuseunterteil 10 housing base
11 Stützring 11 support ring
12 Kontaktelement 12 contact element
13 Zentrale Ausnehmung der Leiterumspritzung 14 Bodenkontakt 13 Central recess of the conductor overmolding 14 Ground contact
15 Sicherung 15 fuse
16 Gelenkfernes Leiterende 16 Ladder end remote from the joint
17 Trennkolben 17 separating pistons
18 Erste Trennfläche 18 First dividing surface
19 Zweite Trennfläche 19 Second dividing surface
20 Fase 20th phase
21 O-Ring im Trennkolben 21 O-ring in the separating piston
22 O-Ring in der Zünderumspritzung 22 O-ring in the igniter overmolding
Claims (7)
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|---|---|---|---|
| ATA50421/2023A AT527248B1 (en) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | Pyrotechnic current isolator |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2660842A1 (en) * | 2010-12-27 | 2013-11-06 | Daikin Industries, Ltd. | Cutting device |
| AT521150B1 (en) * | 2018-05-24 | 2019-11-15 | Hirtenberger Automotive Safety Gmbh & Co Kg | Pyrotechnic current separator |
| US20220189723A1 (en) * | 2020-12-11 | 2022-06-16 | Xi' An Sinofuse Electric Co., Ltd. | Mechanical Breaking and Fusing Combined Multi-Fracture Excitation Fuse |
| WO2022130781A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | 太平洋精工株式会社 | Electric circuit-breaker device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3064107B1 (en) | 2017-03-17 | 2023-03-10 | Livbag Sas | PYROTECHNIC SWITCH WITH FUSE MEANS |
| DE102017207739B3 (en) | 2017-05-08 | 2018-08-23 | Leoni Bordnetz-Systeme Gmbh | Pyrotechnic circuit breaker and supply network with a pyrotechnic circuit breaker |
-
2023
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-
2024
- 2024-05-22 DE DE102024114312.6A patent/DE102024114312A1/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2660842A1 (en) * | 2010-12-27 | 2013-11-06 | Daikin Industries, Ltd. | Cutting device |
| AT521150B1 (en) * | 2018-05-24 | 2019-11-15 | Hirtenberger Automotive Safety Gmbh & Co Kg | Pyrotechnic current separator |
| US20220189723A1 (en) * | 2020-12-11 | 2022-06-16 | Xi' An Sinofuse Electric Co., Ltd. | Mechanical Breaking and Fusing Combined Multi-Fracture Excitation Fuse |
| WO2022130781A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | 太平洋精工株式会社 | Electric circuit-breaker device |
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