DE102014108244A1

DE102014108244A1 - Safety device for interrupting a high-voltage line for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102014108244A1
Application number: DE102014108244.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Fuerstner; Volker Reber
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2015-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zur Unterbrechung einer Hochvoltleitung, umfassend ein Gehäuse (2) und ein in einem Innenraum (3) des Gehäuses (2) aufgenommenen Kontaktstab (4) mit einer Längsachse (L1), wobei der Kontaktstab (4) mit seinem ersten Ende (5) und mit seinem zweiten Ende (6) mit einem Spannungsleiter verbindbar ist, und wobei der Kontaktstab (4) einen Aufnahmeraum (10) zur Aufnahme einer zündbaren Sprengladung aufweist, und wobei ein im Innenraum (3) verschiebbares Stützteil (23) ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist das Gehäuse (2) eine Durchtrittsöffnung (26) auf, welche vor einer Zündung der Sprengladung mit Hilfe des verschiebbaren zweiten Stützteils (23) verschlossen und nach der Zündung durch eine Verschiebung des zweiten Stützteils (23) geöffnet ist zur Löschung eines nach der Zündung entstandenes Plasmas.The invention relates to a safety device for interrupting a high-voltage line, comprising a housing (2) and a contact rod (4) received in an inner space (3) of the housing (2) with a longitudinal axis (L1), wherein the contact rod (4) with its first End (5) and with its second end (6) is connectable to a voltage conductor, and wherein the contact rod (4) has a receiving space (10) for receiving an ignitable explosive charge, and wherein a in the interior (3) displaceable support member (23) is trained. According to the invention, the housing (2) has a passage opening (26), which is closed by an ignition of the explosive charge by means of the displaceable second support part (23) and is opened after ignition by a displacement of the second support part (23) to extinguish one after the Ignition originated plasmas.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zur Unterbrechung einer Hochvoltleitung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a safety device for interrupting a high-voltage line for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.

Sicherheitsvorrichtungen zur Unterbrechung einer Hochvoltleitung sind bekannt. Grundsätzlich sind im Kraftfahrzeugbau Sicherheitsvorrichtungen ausgebildet, welche im Falle eines Unfalls einen Stromfluss zwischen einem Energieträger, insbesondere einer Batterie, und an den Energieträger angeschlossenen Verbrauchern unterbrechen. Dies ist notwendig, da durch unfallbedingte Beschädigungen stromführender Leitungen, insbesondere von Hochvoltleitungen, durch zum Beispiel bei der Zündung von Sprengstoff entstehendes Plasma Kurzschlüsse erzeugt werden können, durch welche Brände oder Explosionen verursacht werden können. Safety devices for interrupting a high-voltage line are known. Basically, safety devices are formed in motor vehicle construction, which in the event of an accident interrupt a flow of current between an energy source, in particular a battery, and consumers connected to the energy source. This is necessary because accidental damage of current-carrying lines, in particular high-voltage lines, can be generated by, for example, in the ignition of explosive plasma resulting in short circuits, which can be caused by fires or explosions.

So geht bspw. aus der Patentschrift DE 10 2010 015 240 B4 eine Sicherheitsvorrichtung hervor mit einer Sprengladung zur Trennung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten Anschlussteil und einem zweiten Anschlussteil. Die Sicherheitsvorrichtung ist im als Hülse ausgebildeten ersten Anschlussteil aufgenommen. Sie weist ein Inertgas zur Löschung eines bei der Zündung der Sprengladung entstehendes Plasmas auf, welches insbesondere in einer Kapsel neben der Sprengladung angeordnet ist, wobei bei einer Explosion der Sprengladung die Kapsel ebenfalls gesprengt wird und das dort enthaltene Inertgas zur Löschung des Plasmas austreten kann. So goes, for example, from the patent DE 10 2010 015 240 B4 a safety device forth with an explosive charge for separating an electrically conductive connection between a first connection part and a second connection part. The safety device is received in the sleeve formed as the first connection part. It has an inert gas for extinguishing a plasma formed during the ignition of the explosive charge, which is arranged in particular in a capsule next to the explosive charge, wherein in an explosion of the explosive charge, the capsule is also blown and the inert gas contained therein can escape to extinguish the plasma.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2007 061 165 A1 offenbart eine Sicherheitsvorrichtung zur Unterbrechung einer Hochvoltleitung, wobei in einem elektrisch leitenden Gehäuse der Sicherungsvorrichtung ein Treibmedium in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist. Die Sicherheitsvorrichtung ist in der Hochvoltleitung positioniert, wobei Enden der Hochvoltleitung mit Enden der Sicherheitsvorrichtung verbunden sind. Das Treibmedium ist derart ausgebildet, dass es sich je nach erwirkter Wärme des durch das Gehäuse fließenden Stromes ausdehnt. Sobald eine bestimmte Grenztemperatur erreicht ist, birst das Gehäuse. The publication DE 10 2007 061 165 A1 discloses a safety device for interrupting a high-voltage line, wherein in a electrically conductive housing of the securing device, a driving medium is arranged in an interior of the housing. The safety device is positioned in the high voltage line with ends of the high voltage line connected to ends of the safety device. The driving medium is designed such that it expands depending on the heat generated by the current flowing through the housing. Once a certain limit temperature is reached, the housing bursts.

Die europäische Patentschrift EP 0 688 699 B1 offenbart eine Sicherheitsvorrichtung, bei welcher ein Batteriekabel eines Kraftfahrzeugs mit einer Steckverbindung mit der Sicherheitsvorrichtung verbunden ist. Ein Gasgenerator der Steckverbindung erzeugt ein Treibgas, dessen Druck so groß ist, dass die Steckverbindung gelöst wird. Gleichzeitig wird mit Hilfe des Treibgases ein sich ausbildender Lichtbogen gelöscht. The European patent EP 0 688 699 B1 discloses a safety device in which a battery cable of a motor vehicle is connected with a plug connection with the safety device. A gas generator of the connector generates a propellant whose pressure is so great that the connector is released. At the same time, a developing arc is extinguished with the aid of the propellant gas.

Den Offenlegungsschriften DE 10 2007 051 504 A1 , DE 10 2004 011 863 A und der Gebrauchsmusterschrift DE 296 14 976 U1 ist jeweils eine Sicherheitsvorrichtung zur Unterbrechung einer Hochvoltleitung zu entnehmen, wobei die Trennung eines Spannungs- bzw. Stromleiters mit Hilfe eines pyrotechnisch angetriebenen Meisels erfolgt. Eine Löschung eines nach der Trennung der Hochvoltleitung entstandenen Lichtbogens erfolgt gemäß der Offenbarung der DE 10 2007 051 504 A1 mit Hilfe eines Gasstromes, welcher sich zwischen einer Zündkammer und einer Auffangkammer entlang des Meisels ausbilden kann. The publications DE 10 2007 051 504 A1 . DE 10 2004 011 863 A and the utility model DE 296 14 976 U1 In each case, a safety device for interrupting a high-voltage line is shown, wherein the separation of a voltage or current conductor with the aid of a pyrotechnically driven Meisels takes place. A deletion of a resulting after the separation of the high-voltage line arc is carried out according to the disclosure of DE 10 2007 051 504 A1 by means of a gas stream which can form between an ignition chamber and a collecting chamber along the chisel.

Die Offenlegungsschrift DE 197 49 135 A1 offenbart eine Sicherheitsvorrichtung, wobei Sprengstoff zur Druckerzeugung zum Trennen einer Hochvoltleitung eingesetzt ist. Die Sicherheitsvorrichtung umfasst ein Gehäuse und einen in einem Innenraum des Gehäuses aufgenommenen Kontaktstab. Der Kontaktstab ist mehrteilig ausgebildet, wobei er mit seinem ersten Ende und mit seinem zweiten Ende mit einem Spannungsleiter verbindbar ist. Ein das erste Ende aufweisender erster Kontaktstababschnitt des Kontaktstabes ist kolbenartig ausgebildet, wobei dessen vom ersten Ende abgewandt ausgebildetes Ende in einen hohlzylinderartig ausgebildeten zweiten Kontaktstababschnitt hineinragt und mit diesem stromleitend verbunden ist. Der zweite Kontaktstababschnitt ist mit einem das zweite Ende des Kontaktstabes aufweisenden stabförmigen dritten Kontaktstababschnitt ebenfalls stromleitend verbunden. Nach erfolgreicher Zündung der im zweiten Kontaktstababschnitt aufgenommenen Sprengladung erwirkt ein sich nach der Zündung ausbildender Druck eine Bewegung des ersten Kontaktstabsabschnitts derart, dass dieser seine mit dem ersten Ende ausgebildete Verbindung löst. Das entstehende Plasma wird zur Auflösung einer bei der Trennung der Hochvoltleitung entstehenden Induktionsenergie genutzt und wird mit Hilfe von Dichtungen im zweiten Kontaktstababschnitt gehalten. The publication DE 197 49 135 A1 discloses a safety device wherein explosive is used to generate pressure to disconnect a high-voltage line. The safety device comprises a housing and a contact rod accommodated in an interior of the housing. The contact rod is designed in several parts, wherein it is connectable with its first end and with its second end with a voltage conductor. A first contact rod portion having the first end of the contact rod is formed like a piston, wherein the end facing away from the first end formed protrudes into a hollow cylinder-like second contact rod portion and is electrically connected thereto. The second contact rod portion is also electrically connected to a rod-shaped third contact rod portion having the second end of the contact rod. Upon successful ignition of the explosive charge received in the second contact rod portion, a pressure forming after ignition causes movement of the first contact rod portion to release its connection formed with the first end. The resulting plasma is used to dissolve a generated during the separation of the high-voltage line induction energy and is held by means of seals in the second contact rod section.

Problematisch ist, dass sich bei einer Sprengung der Sprengladung Metallpartikel der Sprengladungsträger an Wänden im Gehäuse anlagern können und einen Kurzschlußpfad mit Hilfe des Plasma bilden können, so dass die mechanische Trennung eines das Kabel bzw. den Leiter stromführend verbindenden Bauteils zwar infolge der Sprengung erfolgt ist, allerdings eine Stromführung weiterhin ausgebildet ist, die zu Bränden führen kann. Inwieweit eine Abdichtung des zweiten Kontaktstabsabschnitts bezüglich eines Nichtauströmens des Plasmas tatsächlich erhalten bleibt ist nicht gesichert und ist abhängig von einer Zusammensetzung der eingesetzten Sprengladung. The problem is that, when the explosive charge is detonated, metal particles of the explosive charge carriers can adhere to walls in the housing and form a short circuit path with the aid of the plasma, so that the mechanical separation of a component connecting the cable or the conductor in a conductive manner occurs as a result of the detonation However, a current guide is still formed, which can lead to fires. To what extent a seal of the second contact rod portion with respect to a non-escape of the plasma is actually maintained is not ensured and is dependent on a composition of the charged charge.

Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Sicherheitsvorrichtung zur Unterbrechung einer Hochvoltleitung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche eine verbesserte Plasmalöschung aufweist. Thus, it is the object of the present invention, a safety device for To provide interruption of a high-voltage line for a motor vehicle, which has an improved plasma extinction.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sicherheitsvorrichtung zur Unterbrechung einer Hochvoltleitung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen das Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by a safety device for interrupting a high-voltage line for a motor vehicle having the features of claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective subclaims.

Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung zur Unterbrechung einer Hochvoltleitung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen im Gehäuse aufgenommenem Kontaktstab mit einem ersten Ende und mit einem zweiten Ende, an welchen er mit einem Spannungsleiter verbunden ist. Das heißt, der Kontaktstab ist als Stromführer ausgebildet, welcher mit dem Spannungsleiter, im Allgemeinen ein Kabel, beidenends verbunden ist. Der Kontaktstab weist einen Aufnahmeraum zur Aufnahme einer Sprengladung auf. Im Innenraum ist ein verschiebbares Stützteil ausgebildet. Das Gehäuse besitzt eine Durchtrittsöffnung, welche vor einer Zündung der Sprengladung mit Hilfe des verschiebbaren Stützteils verschlossen und nach der Zündung durch eine Verschiebung des Stützteils geöffnet ist. The safety device according to the invention for interrupting a high-voltage line for a motor vehicle comprises a contact rod received in the housing with a first end and with a second end, to which it is connected to a voltage conductor. That is, the contact rod is formed as a current guide, which is connected to the voltage conductor, generally a cable, both ends. The contact rod has a receiving space for receiving an explosive charge. In the interior, a displaceable support member is formed. The housing has a passage opening which is closed before ignition of the explosive charge by means of the displaceable support member and is opened after ignition by a displacement of the support member.

Infolge der Zündung der im Aufnahmeraum des Kontaktstabes aufgenommenen Sprengladung, wird der Kontaktstab geteilt. Ein bei der Zündung erzeugter Druck im Innenraum des Gehäuses führt zu einem Auseinanderschieben der beiden Teile des Kontaktstabes, so dass diese nach der Teilung einander unberührbar im Innenraum liegen, in welchem nun auch leitfähiges Plasma ausgebildet ist. Nach der Zündung wird infolge des Druckes auch das schiebbare Stützteil verschoben, so dass es die Durchtrittsöffnung freigeben kann. Während sowie nach einer vollständigen Öffnung der Durchtrittsöffnung kann ein als Folge der Zündung entstandenes Abgas nach Außen durch die Durchtrittsöffnung gezielt abgeleitet werden. Diese Ableitung führt zu einem Erlöschen des nach der Zündung entstandenen Plasmas. Due to the ignition of the received in the receiving space of the contact rod explosive charge, the contact rod is divided. A generated in the ignition pressure in the interior of the housing leads to a pushing apart of the two parts of the contact rod, so that they lie untouchable after the division in the interior, in which now also conductive plasma is formed. After ignition, the sliding support member is moved due to the pressure, so that it can release the passage opening. During and after a complete opening of the passage opening, an exhaust gas produced as a result of the ignition can be selectively discharged to the outside through the passage opening. This discharge leads to extinction of the plasma formed after ignition.

Zur zügigen Löschung des Plasmas ist es vorteilhaft, die Durchtrittsöffnung am Umfang des Gehäuses in einem Bereich auszubilden, welcher nach der Trennung des Kontaktstabes im Innenraum freiliegend ist. Mit anderen Worten befinden sich in dem freigelegten Innenraum keine weiteren Bauteile der Sicherheitsvorrichtung. Dies fördert eine ungehinderte und gezielte Abströmung des Abgases und führt zu einer schnellen Löschung des Plasmas. For rapid deletion of the plasma, it is advantageous to form the passage opening on the circumference of the housing in a region which is exposed after the separation of the contact rod in the interior. In other words, there are no other components of the safety device in the exposed interior. This promotes an unobstructed and targeted outflow of the exhaust gas and leads to a rapid extinguishment of the plasma.

Vorteilhaft ist eine Anordnung mehrerer über den Umfang des Gehäuses verteilt positionierte Durchtrittsöffnungen, welche sich gegenüberliegend ausgebildet sind, wobei insbesondere vorteilhaft die Durchtrittsöffnungen radial einander gegenüberliegend bei gleicher axialer Positionierung über dem Umfang ausgebildet sind. Dadurch kann ein gezielte Abströmung des Abgases und entsprechend eine schnelle und gesicherte Löschung des Plasmas erreicht werden, da das Abgas mit hohem Druck und einer hohen Geschwindigkeit radial aus dem Innenraum ausströmen kann und das Plasma gelöscht wird. Advantageously, an arrangement of a plurality of distributed over the circumference of the housing positioned through openings, which are formed opposite each other, wherein in particular advantageously the passage openings are formed radially opposite each other with the same axial positioning over the circumference. As a result, a targeted outflow of the exhaust gas and, correspondingly, a rapid and reliable extinguishment of the plasma can be achieved, since the exhaust gas can flow out of the interior at high pressure and at a high speed radially and the plasma is extinguished.

Einen höchstmöglichen Druck im Innenraum und somit eine höchstmögliche Geschwindigkeit zum Ausströmen des Abgases ist realisiert, indem die Durchtrittsöffnung so im Gehäuses angeordnet ist, dass sie erst nahezu mit oder nach dem Erreichen eines infolge der Zündung der Sprengladung entstehenden maximalen Abstandes eines ersten Kontaktstabsteils des Kontaktstabes und eines zweiten Kontaktstabsteils des Kontaktstabes freigegeben ist. Dadurch, dass der Innenraum über einen langen Zeitraum nach Zündung der Sprengladung geschlossen ist, kann sich ein entsprechend hoher zur vollständigen Löschung des Plasmas geeigneter Druck entwickeln. Dies wäre nicht möglich, sofern die Durchtrittsöffnung bereits in einem früheren Stadium einer Verbrennung des Sprengstoffes geöffnet würde, da dies zu einem Ausströmen des Abgases und dadurch zu einer Verringerung des Druckes führen würde. The highest possible pressure in the interior and thus the highest possible velocity for the outflow of the exhaust gas is realized by the passage opening is arranged in the housing, that they almost only with or after reaching a result of the ignition of the explosive charge resulting maximum distance of a first contact rod portion of the contact rod and a second contact rod part of the contact rod is released. The fact that the interior is closed for a long time after ignition of the explosive charge, a correspondingly high pressure for complete extinction of the plasma may develop. This would not be possible if the passage opening were already opened in an earlier stage of combustion of the explosive, since this would lead to an outflow of the exhaust gas and thereby to a reduction of the pressure.

Zur erfolgreichen Trennung der Stromführung weist der Kontaktstab eine variable Längserstreckung auf. Mit anderen Worten ist der Kontaktstab in seiner Längserstreckung veränderbar. Dies hat den Vorteil, dass nach erfolgreicher Trennung des Kontaktstabes der aufgrund der Explosion anliegende Druck nutzbar gemacht werden kann, indem die einander gegenüberliegenden Kontaktstababschnitte des Kontaktstabes von einander weggedrückt werden können, ohne dass die Kontaktstababschnitte aus dem Gehäuse hinaus gedrückt werden. Das heißt, das Gehäuse bleibt nach der Sprengung weitestgehend erhalten, so dass keine Splitterteile oder versprengte Abschnitts des Gehäuses weitere Gefahrenquellen darstellen können. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die variable Längserstreckung mit Hilfe eines sich faltenbalgartig zusammenziehenden Abschnitts des Kontaktstabes realisierbar. For successful separation of the current guide, the contact rod has a variable longitudinal extent. In other words, the contact rod is variable in its longitudinal extent. This has the advantage that after successful separation of the contact rod, the pressure applied due to the explosion can be utilized by the opposing contact rod portions of the contact rod can be pushed away from each other without the contact rod portions are pushed out of the housing. That is, the housing remains largely intact after the blast, so that no fragments or splintered portion of the housing can pose further sources of danger. In a particularly advantageous embodiment, the variable longitudinal extension can be realized with the aid of a bellows-like contracting portion of the contact rod.

Zur einfachen Herstellung der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ist die Durchtrittsöffnung mit Hilfe eines in seiner Längserstreckung variablen Kontaktstabsabschnitts des Kontaktstabes vor der Zündung verschlossen. Dies hat den Vorteil, dass aufgrund einer Längenänderung des Kontaktstabes nach der Zündung eine Verkürzung des Kontaktstabsabschnitts genutzt werden kann zur Verschiebung des Stützteils, mittels dessen die Durchtrittsöffnung vor der Zündung verschlossen ist. Das Stützteil ist vorteilhaft mit dem Kontaktstab bewegbar verbunden. Mit anderen Worten ist das Stützteil so am Kontaktstab positioniert, dass eine Bewegung des Kontaktstabes nach der Zündung auf das Stützteil übertragen wird. Das heißt, dass das Stützteil formschlüssig, reibschlüssig, stoffschlüssig oder kraftschlüssig mit dem Kontaktstab verbunden ist. For easy manufacture of the safety device according to the invention, the passage opening is closed by means of a variable in its longitudinal extent contact rod portion of the contact rod before ignition. This has the advantage that due to a change in length of the contact rod after ignition, a shortening of the contact rod portion can be used for displacement of the support member, by means of which the passage opening is closed before ignition. The support member is advantageously movable with the contact rod connected. In other words, the support member is positioned on the contact rod so that movement of the contact rod after ignition is transmitted to the support member. This means that the support member is positively, frictionally, materially or non-positively connected to the contact rod.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ist die Durchtrittsöffnung zur Vermeidung eines Feuchtigkeitseintritts mit Hilfe eines unabhängig vom Stützteil ausgebildeten Verschlusselementes vor einer Zündung der Sprengladung verschlossen. Das Verschlusselement ist beispielsweise als Klebefolie ausgebildet und kann entweder dem Innenraum zugewandt oder an einer Mantelfläche des Gehäuses angebracht sein. Bei der Zündung wird das Verschlusselement zerstört und die Durchtrittsöffnung freigegeben. In a preferred embodiment of the safety device according to the invention, the passage opening to prevent ingress of moisture by means of a self-contained by the support member closure element is closed before ignition of the explosive charge. The closure element is designed, for example, as an adhesive film and can either face the interior or be attached to a lateral surface of the housing. During ignition, the closure element is destroyed and the passage opening released.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Zündeinheit in den Aufnahmeraum hineinragend an einem dem Aufnahmeraum nahen Ende des Kontaktstabes ausgebildet. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, dass die Sprengladung bei Erreichen einer bestimmten Zündtemperatur selbstzündend ist. Dies kann dann eintreten, wenn bspw. Strom in Höhe eines Nennauslösestromes der Sicherungsvorrichtung im Bereich des Aufnahmeraumes des Kontaktstabes fließt, und dieser Bereich sich in Folge einer Verlustleistung seines ohmschen Widerstandes erwärmt. Möglicherweise tritt dann allerdings im Unfallgeschehen keine Zündung der Sprengladung und somit keine Trennung des Kontaktstabes ein. Zur kontrollierten Zündung ist es daher vorteilhaft mit Hilfe einer Zündeinheit die Zündung der Sprengladung zu erwirken. Damit kann eine Trennung des Kontaktstabes und somit eine Trennung der insbesondere Hochvoltleitung gezielt, auch bei möglicherweise geringen Temperaturen des Kontaktstabes erreicht werden. In an advantageous embodiment, an ignition unit is formed projecting into the receiving space at a near the receiving space end of the contact rod. In principle, there is the possibility that the explosive charge is self-igniting when a certain ignition temperature is reached. This can occur when, for example, current flows in the amount of a nominal tripping current of the safety device in the region of the receiving space of the contact rod, and this area heats up as a result of a power loss of its ohmic resistance. However, it may happen then in the accident no ignition of the explosive charge and thus no separation of the contact rod. For controlled ignition, it is therefore advantageous to obtain the ignition of the explosive charge by means of an ignition unit. Thus, a separation of the contact rod and thus a separation of the particular high-voltage line targeted, even at possibly low temperatures of the contact rod can be achieved.

Der Kontaktstab verfügt über eine Sollbruchstelle im Bereich des Aufnahmeraums der Sprengladung, so dass bei einer Zündung der Sprengladung mittels der Zündeinheit der Kontaktstab an der Sollbruchstelle getrennt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Kontaktstab vorhersehbar und gezielt an der Sollbruchstelle getrennt wird. Somit kann die Sicherheitsvorrichtung unter Berücksichtigung der Trennung des Kontaktstabes an der Sollbruchstelle entsprechend konstruktiv ausgelegt werden, so dass einerseits eine vollständige Trennung des Kontaktstabes und andererseits eine gesicherte Trennung des Kontaktstabes realisiert ist. Unter einer gesicherten Trennung ist eine Trennung unter Ausschluss von Schäden der Sicherheitsvorrichtung, wie bspw. ein Bersten des Kontaktstabes an einer anderen Stelle als an der Sollbruchstelle oder des Gehäuses zu verstehen. The contact rod has a predetermined breaking point in the region of the receiving space of the explosive charge, so that when the explosive charge is ignited by means of the ignition unit, the contact rod is separated at the predetermined breaking point. This has the advantage that the contact rod is predictably and selectively separated at the predetermined breaking point. Thus, taking into account the separation of the contact rod at the predetermined breaking point, the safety device can be designed correspondingly constructively so that, on the one hand, a complete separation of the contact rod and, on the other hand, a secure separation of the contact rod is realized. A secure separation means a separation to the exclusion of damage to the safety device, such as a bursting of the contact rod at a location other than the predetermined breaking point or the housing.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. Identical or functionally identical elements are assigned identical reference numerals. For reasons of clarity, it is possible that the elements are not provided with reference numbers in all figures, but without losing their assignment. Show it:

1 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung zur Unterbrechung einer Hochvoltleitung für ein Kraftfahrzeug vor einer Auslösung einer Sicherungsfunktion, und 1 in a longitudinal section, a safety device according to the invention for interrupting a high-voltage line for a motor vehicle before triggering a backup function, and

2 in einem Längsschnitt die Sicherheitsvorrichtung gem. 1 nach einer Auslösung einer Sicherungsfunktion. 2 in a longitudinal section the safety device acc. 1 after triggering a backup function.

Eine Sicherheitsvorrichtung 1 zur Unterbrechung einer Hochvoltleitung des Standes der Technik ist gemäß 1 aufgebaut. 1 zeigt die bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildete Sicherheitsvorrichtung 1 vor einer Auslösung einer Sicherungsfunktion. Die Sicherungsfunktion umfasst eine Zündung einer nicht näher dargestellten Sprengladung auf, die in einem Innenraum 3 der Sicherheitsvorrichtung 1 positioniert ist. Die Zündung der Sprengladung dient einer Trennung eines Stromführers 4. A security device 1 for interrupting a high-voltage line of the prior art is according to 1 built up. 1 shows the preferred rotationally symmetrical safety device 1 before triggering a backup function. The safety function comprises an ignition of a non-illustrated explosive charge, which in an interior 3 the safety device 1 is positioned. The ignition of the explosive charge is a separation of a current leader 4 ,

Die Sicherheitsvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuses 2, in dessen Innenraum 3 ein Kontaktstab 4 als Stromführer angeordnet ist, wobei eine Längsachse L1 des Kontaktstabs 4 koaxial zu einer Rotationsachse R1 des Gehäuses 2 positioniert ist. Der Kontaktstab 4 weist eine axiale Erstreckung auf, welche größer ist als eine axiale Erstreckung des Gehäuses 2, so dass ein erstes Ende 5 des Kontaktstabes 4 und ein zweites Ende 6 des Kontaktstabes 4 über eine den Innenraum 3 in seiner axialen Erstreckung schließende erste Wandung 7 bzw. zweite Wandung 8 hinausragend ausgebildet sind. The security device 1 includes a housing 2 in whose interior 3 a contact rod 4 is arranged as a current guide, wherein a longitudinal axis L1 of the contact rod 4 coaxial with a rotation axis R1 of the housing 2 is positioned. The contact rod 4 has an axial extent which is greater than an axial extent of the housing 2 , so a first end 5 of the contact rod 4 and a second end 6 of the contact rod 4 over a the interior 3 in its axial extension closing first wall 7 or second wall 8th are formed protruding.

Mit Hilfe der über das Gehäuses 2 hinausragenden Enden 5, 6 kann die Sicherheitsvorrichtung 1 problemlos in einem nicht näher dargestellten zur Führung einer Spannung bzw. Stromes ausgebildeten Leiter angeordnet werden, wobei die Enden 5, 6 zur Aufnahme der entsprechenden Enden des Leiters ausgebildet sind. With the help of the over the housing 2 protruding ends 5 . 6 can the security device 1 be arranged easily in a non-illustrated to guide a voltage or current conductor, the ends 5 . 6 are formed for receiving the respective ends of the conductor.

Die Kontaktstab 4 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und abschnittsweise hohl ausgestaltet. Ein erster Hohlraum 9 des Kontaktstabes 4 und ein zweiter Hohlraum 10 des Kontaktstabes 4 sind mit Hilfe von Bohrungen hergestellt, wobei zwischen den jeweiligen Bohrungsspitzen eine Trennwand 11 zur Abtrennung der beiden Hohlräume 9, 10 im Kontaktstab 4 vorliegt. The contact rod 4 is formed rotationally symmetrical and partially hollow. A first cavity 9 of the contact rod 4 and a second cavity 10 of the contact rod 4 are made with the help of holes, wherein between the respective hole tips a partition 11 for separating the two cavities 9 . 10 in the contact bar 4 is present.

Der erste Hohlraum 9 ist mit Hilfe eines bolzenartigen Schließelementes 12 ausgehend vom ersten Ende 5 bis zu einem im ersten Hohlraum 9 ausgebildeten Anschlag 13 verschlossen. The first cavity 9 is by means of a bolt-like closing element 12 starting from the first end 5 up to one in the first cavity 9 trained stop 13 locked.

Am zweiten Ende 6 des Kontaktstabes 4 ist im zweiten Hohlraum 10 eine Zündeinheit 14 angeordnet. Die Zündeinheit 14 dient einer Zündung der Sprengladung, welche im zweiten Hohlraum 10 aufgenommen ist, so dass der zweite Hohlraum 10 einem Aufnahmeraum zur Aufnahme der Sprengladung entspricht. Die Zündeinheit 14 ist in den zweiten Hohlraum 10 hineinragend an einem dem zweiten Hohlraum 10 nahen Ende 6 des Kontaktstabes 4 ausgebildet. At the second end 6 of the contact rod 4 is in the second cavity 10 an ignition unit 14 arranged. The ignition unit 14 serves to ignite the explosive charge, which in the second cavity 10 is absorbed, leaving the second cavity 10 corresponds to a receiving space for receiving the explosive charge. The ignition unit 14 is in the second cavity 10 protruding at a second cavity 10 near end 6 of the contact rod 4 educated.

Im Bereich des zweiten Hohlraumes 10 weist der Kontaktstab 4 eine Sollbrauchstelle 15 auf. Wird die Sprengladung mit Hilfe der Zündeinheit 14 gezündet, liegt aufgrund der Zündung des Sprengstoffs im zweiten Hohlraum 10 ein Innendruck an, welcher eine Sprengung des Kontaktstabes 4 bewirkt, so dass ein erster Kontaktstabteil 41 und ein zweiter Kontaktstabteil 42 voneinander getrennt im Gehäuse 2 vorliegen. Die Sollbruchstelle 15 ist zur örtlich gezielten Teilung des Kontaktstabes 4 an eben dieser Sollbruchstelle 15 ausgebildet. In the area of the second cavity 10 has the contact rod 4 a prescription use point 15 on. Will the explosive charge with the help of the ignition unit 14 ignited, due to the ignition of the explosive in the second cavity 10 an internal pressure, which is a blast of the contact rod 4 causes, so that a first contact rod part 41 and a second contact rod part 42 separated from each other in the housing 2 available. The breaking point 15 is for locally targeted division of the contact rod 4 at just this breaking point 15 educated.

Der Kontaktstab 4 weist an seiner Mantelfläche 16 einen mit dem Kontaktstab 4 einteilig ausgebildeten ersten Ring 17, einen Hohlkegel 18 mit einem einteilig mit dem Hohlkegel 18 ausgebildeten zweiten Ring 19 sowie einen dritten Ring 20 auf. Zwischen dem ersten Ring 17 und einer Grundfläche 21 des Hohlkegels 18 liegt ein erster axialer Abstand A1 vor. Über mindestens diesen axialen ersten Abstand A1 ist der erste Hohlraum 9 sich axial erstreckend ausgebildet, wobei über den axialen ersten Abstand A1 ein dünnwandiger Kontaktstababschnitt 43 gestaltet ist. The contact rod 4 indicates on its lateral surface 16 one with the contact rod 4 one-piece trained first ring 17 , a hollow cone 18 with a one-piece with the hollow cone 18 trained second ring 19 as well as a third ring 20 on. Between the first ring 17 and a floor space 21 of the hollow cone 18 If there is a first axial distance A1. Over at least this axial first distance A1 is the first cavity 9 formed axially extending, wherein over the axial first distance A1 a thin-walled contact rod portion 43 is designed.

Ein axialer zweiter Abstand A2 ist zwischen dem zweiten Ring 19 und dem dritten Ring 20 ausgebildet, wobei die Sollbruchstelle 15 innerhalb dieses zweiten Abstandes A2 liegt. Der zweite Hohlraum 10 erstreckt sich zumindest über diesen zweiten axialen Abstand A2 und zwischen dem zweiten Ring 19 und dem dritten Ring 20. An axial second distance A2 is between the second ring 19 and the third ring 20 formed, wherein the predetermined breaking point 15 lies within this second distance A2. The second cavity 10 extends at least over this second axial distance A2 and between the second ring 19 and the third ring 20 ,

Der erste Ring 17, der Hohlkegel 18, der zweite Ring 19 sowie der dritte Ring 20 sind einstückig mit dem Kontaktstab 4 ausgebildet. The first ring 17 , the hollow cone 18 , the second ring 19 as well as the third ring 20 are integral with the contact rod 4 educated.

Der erste Ring 17, der zweite Ring 19 und der dritte Ring 20 dienen einerseits einer Stabilisierung des Kontaktstabes 4 und einer Abstützung des Kontaktstabe 4 im Innenraum 3. Andererseits haben sie auch eine Anschlagsfunktion bei der Sprengung. Der Hohlkegel 18 weist die Funktion eines Prallkörpers auf. The first ring 17 , the second ring 19 and the third ring 20 on the one hand serve to stabilize the contact rod 4 and a support of the contact post 4 in the interior 3 , On the other hand, they also have a stop function in the blasting. The hollow cone 18 has the function of an impact body.

Die erste Wandung 7 ist als vom Gehäuse 2 unabhängiges Bauteil ausgebildet und ist mit Hilfe einer Schraubverbindung am Gehäuse 2 befestigt. Zwischen der ersten Wandung 7 und dem ersten Ring 17 ist ein erstes Stützteil 22 ausgebildet, welches einem Aufprall und einer gesicherten Aufnahme des einstückig mit der Trennwand 11 ausgebildeten Hohlkegels 18 nach der Sprengung dient. The first wall 7 is as of the housing 2 formed independent component and is by means of a screw on the housing 2 attached. Between the first wall 7 and the first ring 17 is a first support part 22 formed, which an impact and a secure recording of the integral with the partition 11 trained hollow cone 18 after the explosion serves.

Der Kontaktstab 4 ist im Bereich des Hohlkegels 18 von einem zweiten Stützteil 23, welches aus Kunststoff hergestellt ist, umfasst, welches an seiner dem ersten Stützteil 22 zugewandt ausgebildeten Fläche komplementär zum ersten Stützteil 22 ausgebildet ist, so dass nach erfolgreicher Sprengung bzw. Trennung des Kontaktstabes 4 das erste Stützteil 22 und das zweite Stützteil 23 formschlüssig vorliegen. Das zweite Stützteil 23 mit dem Kontaktstab 4 bewegbar verbunden. Es ist am Hohlkegel 18, an dessen Mantelfläche, mit dem Hohlkegel 18 fest verbunden. The contact rod 4 is in the area of the hollow cone 18 from a second support part 23 , which is made of plastic, comprising, which at its the first support part 22 facing surface formed complementary to the first support member 22 is formed, so that after successful demolition or separation of the contact rod 4 the first support part 22 and the second support part 23 present in a positive fit. The second support part 23 with the contact rod 4 movably connected. It is on the hollow cone 18 , on its lateral surface, with the hollow cone 18 firmly connected.

Des Weiteren sind ein drittes Stützteil 24 im Bereich zwischen der Sollbruchstelle 15 und dem dritten Ring 20 sowie ein im Bereich der zweiten Wandung 8 positionierter Abschlußdeckel 25 im Innenraum 3 den Kontaktstab 4 umfassend angeordnet. Furthermore, a third support part 24 in the area between the predetermined breaking point 15 and the third ring 20 as well as in the area of the second wall 8th positioned end cover 25 in the interior 3 the contact rod 4 arranged comprehensively.

Das Gehäuse 2 weist an seinem Umfang eine Gehäusewand vollständig durchdringende Durchtrittsöffnungen 26 auf. Vor der Zündung der Sprengladung sind die Durchtrittsöffnungen 26 mit Hilfe des verschiebbaren zweiten Stützteils 23 verschlossen. Es sind mehrere über den Umfang verteilt positionierte Durchtrittsöffnungen 26 ausgebildet, wobei sie über dem Umfang radial einander gegenüberliegen bei gleicher axialer Positionierung. The housing 2 has at its periphery a housing wall completely penetrating through openings 26 on. Before the ignition of the explosive charge are the passages 26 with the aid of the displaceable second support part 23 locked. There are several distributed over the circumference positioned through openings 26 formed, wherein they are opposite each other over the circumference radially with the same axial positioning.

Die Durchtrittsöffnungen 26 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildet, in Form einer Bohrung. Ebenso könnten die Durchtrittsöffnungen 26 auch schlitzartig geformt sein oder als Kombination von kreisförmigen und schlitzförmigen Öffnungen ausgebildet sein. The passages 26 are circular in the illustrated embodiment, in the form of a bore. Likewise, the passages could 26 also be slit-shaped or be formed as a combination of circular and slot-shaped openings.

In einem weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Durchtrittsöffnungen 26 durch ein unabhängig vom zweiten Stützteil 23 ausgebildetes Verschlusselementes, welches in Form einer Klebefolie an der Innenwandung 29 angebracht ist, verschlossen. Dies dient einer Vermeidung eines Feuchtigkeitseintritts vor einer Zündung des Sprengstoffs. In a further embodiment, not shown, the passage openings 26 by an independent of the second support part 23 formed closure element, which in the form of an adhesive film on the inner wall 29 is attached, closed. This serves to avoid moisture ingress before ignition of the explosive.

Da das Gehäuse 2 aus Metall hergestellt ist, ergibt sich durch die elektrische Leitfähigkeit des Gehäuses 2 die Möglichkeit eines Kurzschlusspfades zur weiteren Stromführung trotz geteiltem Kontaktstab 4. Dieser Kurzschlusspfad ist bedingt durch nicht vollständiges gelöschtes, bei der Explosion entstehendes Plasma in Verbindung mit sich aus dem zersprengten Kontaktstab 4 lösenden Metallpartikel. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kontaktstab 4 aus einem kupferhaltigen Material hergestellt, so dass nach der Explosion Kupferpartikel im freien Bereich des Innenraums 3 vorliegen. Because the case 2 is made of metal, results from the electrical conductivity of the housing 2 the possibility of a short-circuit path to further power despite split contact rod 4 , This short circuit path is due to not completely extinguished, resulting in the explosion plasma in conjunction with itself from the decomposed contact rod 4 dissolving metal particles. In the present embodiment, the contact rod 4 Made of a copper-containing material, so that after the explosion copper particles in the free area of the interior 3 available.

2 zeigt die Sicherheitsvorrichtung 1 nach erfolgreicher Sprengung. Der Kontaktstab 4 ist an der Sollbruchstelle 15 getrennt. Der Bereich des Kontaktstabes 4, in welchem der erste Hohlraum 9 ausgebildet ist, hat sich über den axialen ersten Abstand A1 während der Sprengung faltenbalgartig zusammengeschoben bzw. verkürzt, wobei die Trennwand 11 mit dem Hohlkegel 18, dem zweiten Ring 19 und dem zweiten Stützteil 23 aufgrund eines während der Explosion ausgebildeten Druckes in Richtung des ersten Endes 5 axial verschoben sind. Die Durchtrittsöffnung 26 ist so im Gehäuse 2 angeordnet, dass sie erst mit oder nach dem Erreichen eines infolge der Zündung der Sprengladung entstehenden maximalen Abstandes eines ersten Kontaktstabsteils 41 und eines zweiten Kontaktstabsteils 42 freigegeben ist. Somit ist ein größtmöglicher Druck zur Abströmung eines während der Zündung und Verbrennung des Sprengstoffs entstandenen Abgases im Innenraum 3 ausgebildet, so dass eine Löschung des nach der Zündung entstandenen Plasmas herbeigeführt ist. 2 shows the safety device 1 after successful demolition. The contact rod 4 is at the breaking point 15 separated. The area of the contact rod 4 in which the first cavity 9 is formed, has folded or shortened bellows over the axial first distance A1 during the blast, wherein the partition 11 with the hollow cone 18 , the second ring 19 and the second support part 23 due to a pressure developed during the explosion in the direction of the first end 5 are axially displaced. The passage opening 26 is so in the case 2 arranged that they only with or after reaching a resulting from the ignition of the explosive charge maximum distance of a first contact rod part 41 and a second contact rod part 42 is released. Thus, the greatest possible pressure for the outflow of an exhaust gas formed during the ignition and combustion of the explosive in the interior 3 formed, so that a deletion of the resulting after ignition plasma is brought about.

Die Durchtrittsöffnungen 26 sind so im Gehäuse 2 ausgebildet, bzw. am Umfang des Gehäuses 2 in einem Bereich angeordnet, in welchem nach der Trennung des Kontaktstabes 4 der Innenraum 3 freiliegend ist. The passages 26 are so in the case 2 trained, or at the periphery of the housing 2 arranged in a region in which after the separation of the contact rod 4 The interior 3 is exposed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010015240 B4 [0003]
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Claims

Safety device for interrupting a high-voltage line for a motor vehicle, comprising a housing ( 2 ) and one in an interior ( 3 ) of the housing ( 2 ) received contact rod ( 4 ), wherein the contact rod ( 4 ) with its first end ( 5 ) and with its second end ( 6 ) is connectable to a voltage conductor, and wherein the contact rod ( 4 ) a recording room ( 10 ) for receiving an ignitable explosive charge, and wherein one in the interior ( 3 ) displaceable support part ( 23 ), characterized in that the housing ( 2 ) at its periphery a passage opening ( 26 ), which before ignition of the explosive charge by means of the displaceable support member ( 23 ) and after ignition by a displacement of the support member ( 23 ) is open to extinguish a generated after ignition plasma.

Safety device according to claim 1, characterized in that the passage opening ( 26 ) on the circumference of the housing ( 2 ) is formed in a region in which after the separation of the contact rod ( 4 ) The interior ( 3 ) is exposed.

Safety device according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of circumferentially spaced through openings ( 26 ) are formed opposite each other.

Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the passage openings ( 26 ) are arranged radially opposite each other with the same axial positioning over the circumference.

Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the passage opening ( 26 ) so in the housing ( 2 ) is arranged so that they only with or after reaching a resulting due to the ignition of the explosive charge maximum distance of a first contact rod part ( 41 ) of the contact rod ( 4 ) and a second contact rod part ( 42 ) of the contact rod ( 4 ) is released.

Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the passage opening ( 26 ) by means of a variable in its longitudinal extension contact rod section ( 43 ) is closed before ignition.

Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that a variable longitudinal extension of the contact rod ( 4 ) with the help of a bellows contracting contact rod portion ( 43 ) of the contact rod ( 4 ) can be produced.

Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting part ( 23 ) with the contact rod ( 4 ) is movably connected.

Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the passage opening ( 26 ) to prevent ingress of moisture by means of an independent of the support part ( 23 ) formed closure element is closed before ignition of the explosive charge.

Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the passage opening ( 26 ) is slot-shaped or circular.

Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that an ignition unit ( 14 ) in the reception room ( 10 ) protruding at a receiving space ( 10 ) near end ( 6 ) of the contact rod ( 4 ) is trained.

Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the contact rod ( 4 ) in the area of the receiving space ( 10 ) a predetermined breaking point ( 15 ) having.