AT526881A1

AT526881A1 - Stromtrenner mit aufpralldämpfenden Elementen

Info

Publication number: AT526881A1
Application number: ATA50036/2023A
Authority: AT
Original assignee: Astotec Automotive Gmbh
Priority date: 2023-01-25
Filing date: 2023-01-25
Publication date: 2024-08-15
Also published as: DE102024101867A1

Abstract

Der Stromtrenner (1) weist ein Gehäuse mit einem Boden (3), einen von einem Leiter (8) durchsetzten Hohlraum (11), aus dem bei Auslösung einer Zündeinheit (6) mit Hilfe eines Trennkolbens (10) eine Platine (14) herausgebrochen wird, und mindestens ein aufpralldämpfendes Element (12) zwischen Boden (3) und Leiter (8) auf. Erfindungsgemäß sind die aufpralldämpfenden Elemente (12) auf der dem Leiter (8) zugewandten Fläche (13) des Bodens (3) aus dem Material des Bodens (3) einstückig mit dem Boden (3) ausgebildet.

Description

ein aufpralldämpfendes Element zwischen Boden und Leiter aufweist.

Stromtrenner, insbesondere pyrotechnische Stromtrenner, finden in einer Vielzahl von Elektrofahrzeugen Verwendung, ein Beispiel ist die gattungsbildende AT 517872 Al von Hirtenberger. Gemäß dieser Schrift ist ein von dem Gehäuse separates Dämpfungselement vorgesehen, um den Trennkolben und die aus dem Leiter ausgebrochene Platine, nachdem der Trennkolben die Platine aus dem Leiter geschlagen hat, abzubremsen. Das separate Dämpfungselement wird industrieüblich aus Metall

hergestellt und weist vergleichsweise hohe Herstellungskosten auf.

Ein Stromtrenner gemäß der EP 3618090 A2 weist ebenfalls einen Leiter auf, der von einem Trennkolben durchtrennt werden kann. Zum Abbremsen des Trennkolbens und der aus dem Leiter ausgebrochenen Platine ist eine Auffangkammer vorgesehen. Die Auffangkammer verjüngt sich und bremst somit den Trennkolben und die Platine ab. Das Gehäuse des Stromtrenners weist Schrauben auf, um das Gehäuse zu verstärken und das Biegemoment aufzunehmen, das beim Abbremsen durch die verJ]üngte Auffangkammer entsteht. Das Biegemoment würde ohne Verstärkungen im

Gehäuse zum Bruch des Bodens führen.

DE 102020204302 Al zeigt einen Stromtrenner, dessen Gehäuseunterteil in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt wird. Hierbei trifft ein Trennkolben auf ein Energieaufnahmeelement, das im Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren gemeinsam mit dem Gehäuseunterteil hergestellt wurde. Das Energieaufnahmeelement hat eine ebene Oberfläche in Richtung des Trennkolbens und bildet eine Schale in dem Gehäuseunterteil. Nachteilig hierbei ist, dass das MehrkomponentenSpritzgussverfahren eine teure Herstellungsweise ist und auch die

Komplexität durch mehrere Materialien hoch ist.

Bruch des Bodens führen kann.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stromtrenner zu schaffen, dessen Herstellung kostengünstig ist und dessen Boden so konstruiert ist, dass er bei Auslösung des Zünders zuverlässig nicht

bricht.

Dies wird mit einem Stromtrenner der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das mindestens eine aufpralldämpfende Element auf der dem Leiter zugewandten Fläche des Bodens aus dem Material des Bodens einstückig mit dem Boden

ausgebildet ist.

Somit sind die Materialeigenschaften aller aufpralldämpfenden Elemente ident mit dem Gehäuse. Beispielsweise weisen die Bauteile dieselbe Härte auf, was verhindert, dass ein aufpralldämpfendes Element in den Boden hineingedrückt wird. In der Herstellung wird kein weiteres unterschiedliches Material benötigt, was die Produktion verkomplizieren würde. Durch die einstückige Ausführung ist es möglich, das Gehäuse oder Teile des Gehäuses (beispielsweise ein Unterteil und ein Oberteil des Gehäuses) als Spritzgussteil herzustellen. Durch die einstückige Ausführung werden Arbeitsschritte wie das Einsetzen von aufpralldämpfenden Elementen und deren Transport

eingespart.

ES ist vorteilhaft, wenn das mindestens eine aufpralldämpfende Element von der seitlichen Wandung des Hohlraums beabstandet ist. Dadurch kann die Energie vom Trennkolben und der Platine, die abgebremst werden

sollen, teilweise durch Durchbiegen des Bodens aufgenommen werden, und

weniger Energie aufnehmen.

Um die Wirkung des mindestens einen aufpralldämpfenden Elements zu optimieren ist es vorteilhaft, wenn sich das mindestens eine aufpralldämpfende Element in Richtung der Längsachse des Hohlraums in Richtung zur Zündeinheit erstreckt. Somit kann der Weg, über den der Trennkolben und die Platine abgebremst werden, verlängert werden, und

somit können die auftretenden Kräfte reduziert werden.

Um eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die aufpralldämpfenden Elemente zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn die aufpralldämpfenden Elemente symmetrisch bezüglich der Mittelachse des Hohlraums

positioniert sind.

Eine weitere vorteilhafte Anordnung liegt vor, wenn die aufpralldämpfenden Elemente symmetrisch bezüglich der LängsSymmetrieebene durch den Leiter angeordnet sind. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass die BasisMittelpunkte der aufpralldämpfenden Elemente auf einem Kreis angeordnet sind. Bei diesen Ausführungsformen besteht eine gute Verteilung der wirkenden Kräfte auf die aufpralldämpfenden Elemente und somit auch auf den Boden. Die Symmetrie dieser Ausführungsformen verhindert weiters ein Schiefstellen der Platine während des

Bremsvorgangs.

Eine vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass die Anzahl der aufpralldämpfenden Elemente vier, sechs oder acht beträgt. Durch die gerade Anzahl an aufpralldämpfenden Elementen wird eine symmetrische Anordnung ermöglicht und der Bereich von vier bis acht stellt einen guten Kompromiss zwischen Anzahl und Größe der aufpralldämpfenden

Elemente dar. Es ist vorteilhaft, wenn der Boden Rippen aufweist und die

aufpralldämpfenden Elemente auf den Rippen im Boden des Stromtrenners

sitzen. Durch die Verwendung von Rippen im Boden kann die

beschriebenen Vorteile zusätzlich realisiert werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Form des mindestens einen aufpralldämpfenden Elements ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des mindestens einen aufpralldämpfenden Elements von der Zündeinheit in Richtung Boden zunimmt. Somit wird eine vorteilhafte Komprimierung der aufpralldämpfenden Elemente erreicht. Im Gegensatz zu Zylindern neigen aufpralldämpfende Elemente mit einer Querschnittverdickung in Richtung Boden beispielsweise weniger dazu,

zu knicken.

Eine vorteilhafte Form des mindestens einen aufpralldämpfenden Elements besteht darin, dass das mindestens eine aufpralldämpfende Element rotationssymmetrisch ist. Es kann insbesondere kegelförmige oder kegelstumpfförmige Gestalt besitzen. Eine weitere vorteilhafte Form besteht darin, dass das mindestens eine aufpralldämpfende Element einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt quer zu dessen Längsachse besitzt. In diesem Fall kann es insbesondere

pyramidenförmige oder pyramidenstumpfförmige Gestalt besitzen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass die Versagenskraft aller aufpralldämpfenden Elemente zusammen maximal 90 % der Versagenskraft des Bodens beträgt. Durch diese Dimensionierung der aufpralldämpfenden Elemente wird sichergestellt, dass die

aufpralldämpfenden Elemente versagen, bevor der Boden versagt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass die Versagenskraft der aufpralldämpfenden Elemente 0,2-2 kN pro Element beträgt. Durch die Verwendung solcher Versagenskräfte ist es möglich, mit den aufpralldämpfenden Elementen die typische Energie des

Trennkolbens und der ausgebrochenen Platine zu absorbieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass die Höhe

von mindestens einem der aufpralldämpfenden Elemente, vorzugsweise von

Knickens der aufpralldämpfenden Elemente sichergestellt.

ES ist vorteilhaft, dass das mindestens eine aufpralldämpfende Element vom Leiter beabstandet ist, wenn sich die Platine noch in der Leiterebene befindet. Dadurch wird die Platine in ihrem ersten Bereich der Bewegung nicht gebremst und die Längung der Lichtbögen zwischen den Leiterenden und der Platine erfolgt rasch, was zu einem schnell

steigenden Widerstand führt.

An Hand der beiliegenden Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung

näher erläutert. Es zeigt:

Fig. la einen Schnitt durch einen nicht ausgelösten Stromtrenner mit kegelstumpfförmigen aufpralldämpfenden Elementen;

Fig. 1b eine Draufsicht auf den Boden des Stromtrenners aus

Fig. la;

Fig. 1c ein Detail A der Draufsicht auf den Boden des Stromtrenners aus Fig. 1b, das ein einzelnes aufpralldämpfendes Element zeigt;

Fig. 2a einen Schnitt durch einen nicht ausgelösten Stromtrenner mit rechteckigen, spitz zulaufenden aufpralldämpfenden Elementen; Fig. 2b eine Draufsicht auf den Boden des Stromtrenners aus

Fig. 2a;

Fig. 2c ein Detail B der Draufsicht auf den Boden des Stromtrenners aus Fig. 2b, das ein einzelnes aufpralldämpfendes Element zeigt;

Fig. 3a einen Schnitt durch einen nicht ausgelösten Stromtrenner mit pyramidenstumpfförmigen aufpralldämpfenden Elementen;

Fig. 3b eine Draufsicht auf den Boden des Stromtrenners aus

Fig. 3a;

Fig. 3c ein Detail C der Draufsicht auf den Boden des

Stromtrenners aus Fig. 3b, das ein einzelnes aufpralldämpfendes

ausgelöst wurde.

Der in Fig. la gezeigte Stromtrenner 1 weist ein Gehäuse auf, das aus einem Gehäusemittelteil 2, einem Boden 3 und einer Deckplatte 4 besteht. Diese Gehäusekomponenten werden durch Schrauben 5 zusammengehalten. Bei dieser Ausführungsform ist das Gehäuse in drei Teile geteilt, dies ist aber nicht zwingend notwendig. Beispielsweise wäre es auch möglich, dass das Gehäusemittelteil 2 und der Boden 3

einteilig ausgeführt sind.

Im Gehäusemittelteil 2 befindet sich eine Zündeinheit 6 mit elektrischem Anzünder 7. In dem Gehäusemittelteil 2 befindet sich ein Leiter 8. An der Leiterunterseite befinden sich Kerben 9a und 9b, die

für eine leichtere Trennung sorgen.

Der Anzünder 7 im Gehäusemittelteil 2 befindet sich in einem Hohlraum 11, in dem sich weiters ein Trennkolben 10 befindet, der vom Gehäusemittelteil 2 geführt wird und beabstandet über dem Leiter 8 liegt. Der Hohlraum 11 erstreckt sich bis zum Boden 3 des Gehäuses. Die dem Leiter zugewandte Fläche 13 des Bodens 3 weist sechs aufpralldämpfende Elemente 12 auf. Die aufpralldämpfenden Elemente 12 sind erfindungsgemäß aus demselben Material und einstückig mit dem

Gehäuse (in Fig. la mit dem Boden 3 des Gehäuses) ausgeführt.

Die Gehäuseteile und somit auch die einteilig ausgeführten aufpralldämpfenden Elemente 12 können aus einem elektrisch isolierenden, schlagzähen Material, wie zum Beispiel Polyamid, hergestellt werden. Besonders kostengünstig ist eine Herstellung der

Gehäuseteile in einem Spritzgussverfahren.

Bei Zündung der Zündeinheit 6 durch einen elektrischen Anzünder 7 bringt die Zündeinheit 6 Druck auf den Trennkolben 10 auf, der Trennkolben 10 bricht eine Platine 14 aus dem Leiter 8 entlang der

Kerben 9a, 9b heraus. Ist der Leiter 8 zum Zeitpunkt der Trennung

beschleunigen. Dies ist allerdings nicht in den Figuren gezeigt.

In der Endphase der Bewegung von Trennkolben 10 und Platine 14 kommt die Platine 14 mit den aufpralldämpfenden Elementen 12 in Kontakt. Es ist die Aufgabe der aufpralldämpfenden Elemente 12, die Bewegungsenergie von Trennkolben 10 und Platine 14 abzubauen, ohne die Versagenskraft des Bodens zu überschreiten. Die in Fig. la gezeigte kegelstumpfförmige Form der aufpralldämpfenden Elemente 12 sorgt einerseits für ein definiertes Versagen und andererseits für eine

ansteigende Gegenkraft.

Weiters weist der Gehäuseboden Rippen 15 auf, auf denen die

aufpralldämpfenden Elemente angebracht sind.

Fig. 1b zeigt eine Draufsicht auf den Boden 3 des Stromtrenners 1 aus Fig. la, wo die Form der aufpralldämpfenden Elemente 12 besser erkannt werden kann. Fig. 1c zeigt im Detail ein einzelnes aufpralldämpfendes

Element 12 des Stromtrenners 1 aus Fig. la, £fünffach vergrößert.

Fig. 2a unterscheidet sich von Fig. la durch Verwendung anderer aufpralldämpfender Elemente 12. In Fig. 2a sind aufpralldämpfende Elemente 12 mit einer rechteckigen Basis, die sich entlang der Längsachse auf eine Kante verjüngt, gezeigt. Fig. 2b zeigt eine Draufsicht auf den Boden 3 des Stromtrenners 1 aus Fig. 2a, wo die

Form der aufpralldämpfenden Elemente besser erkannt werden kann.

des Stromtrenners 1 aus Fig. 2a, fünffach vergrößert.

Fig. 3a unterscheidet sich von Fig. la durch Verwendung noch anderer aufpralldämpfender Elemente 12. In Fig. 3a sind aufpralldämpfende Elemente 12 mit einer pyramidenstumpfförmigen Form gezeigt. Fig. 3b zeigt eine Draufsicht auf den Boden 3 des Stromtrenners 1 aus Fig. 3a, wo die Form der aufpralldämpfenden Elemente 12 besser erkannt werden kann. Fig. 3c zeigt im Detail ein einzelnes aufpralldämpfendes Element

12 des Stromtrenners 1 aus Fig. 3a fünffach vergrößert.

Fig. 4a zeigt einen Stromtrenner 1, nachdem er ausgelöst wurde. Die aufpralldämpfenden Elemente 12 sind hierbei von der Platine 14, die aus dem Leiter 8 ausgeschlagen wurde, und dem Trennkolben 10 zusammengedrückt worden. Durch das Zusammendrücken wird erreicht, dass die Energie der Platine 14 und des Trennkolbens 10 unter Einwirkung geringerer Kräfte absorbiert wird. Somit kann mit nur geringen Kosten sichergestellt werden, dass der Boden des Gehäuses nicht bricht. Für eine ausreichend geringe Belastung sollte bei der dargestellten exemplarischen Lösung mit sechs Deformationselementen die maximale

Deformationskraft eines Elements auf 15 % der Versagenskraft des

Bodens 3 beschränkt sein.

Bezugszeichenliste:

Stromtrenner 1 Gehäusemittelteil 2 Boden 3

Deckplatte 4

Schrauben 5

Zündeinheit 6 elektrischer Anzünder 7 Leiter 8

Kerben 9a, 9b Trennkolben 10

Hohlraum 11

Rippen 15

Claims

Stromtrenner (1) mit einem Gehäuse mit einem Boden (3), einem von einem Leiter (8) durchsetzten Hohlraum (11), aus dem bei Auslösung einer Zündeinheit (6) mit Hilfe eines Trennkolbens (10) eine Platine (14) herausgebrochen wird, wobei der Stromtrenner (1) mindestens ein aufpralldämpfendes Element (12) zwischen Boden (3) und Leiter (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine aufpralldämpfende Element (12) auf der dem Leiter (8) zugewandten Fläche (13) des Bodens (3) aus dem Material des

Bodens (3) einstückig mit dem Boden (3) ausgebildet ist.

Stromtrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine aufpralldämpfende Element (12) von der seitlichen

Wandung des Hohlraums (11) beabstandet ist.

Stromtrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens eine aufpralldämpfende Element (12) in Richtung der Längsachse des Hohlraums (11) in Richtung zur Zündeinheit (6)

erstreckt.

Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aufpralldämpfenden Elemente (12) symmetrisch bezüglich der Mittelachse des Hohlraums (11)

positioniert sind.

Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aufpralldämpfenden Elemente (12) symmetrisch bezüglich der Längs-Symmetrieebene durch den Leiter (8)

angeordnet sind. Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, dass die Basis-Mittelpunkte der aufpralldämpfenden

Elemente (12) auf einem Kreis angeordnet sind.

11

12.

13.

14.

Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der aufpralldämpfenden Elemente

(12) vier, sechs oder acht beträgt.

Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (3) Rippen (15) aufweist und dass die aufpralldämpfenden Elemente (12) auf den Rippen (15) im Boden

des Stromtrenners sitzen.

Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des mindestens einen aufpralldämpfenden Elements (12) von der Zündeinheit (6) in

Richtung Boden (3) zunimmt.

. Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, dass das mindestens eine aufpralldämpfende Element (12) rotationssymmetrisch ist, insbesondere kegelförmige oder

kegelstumpfförmige Gestalt besitzt.

. Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, dass das mindestens eine aufpralldämpfende Element (12) einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt quer zu dessen Längsachse besitzt, insbesondere pyramidenförmige oder

pyramidenstumpfförmige Gestalt besitzt.

Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Versagenskraft aller aufpralldämpfenden

Elemente (12) zusammen maximal 90 % der Versagenskraft des Bodens

(3) beträgt. Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Versagenskraft der aufpralldämpfenden

Elemente (12) 0,2-2 kN pro Element beträgt.

Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch

gekennzeichnet, dass die Höhe von mindestens einem der

aufpralldämpfenden Elemente (12), vorzugsweise von allen

aufpralldämpfenden Elementen (12) 2-5 mm beträgt.

Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine aufpralldämpfende Element (12) vom Leiter (8) beabstandet ist, wenn sich die Platine (14)

noch in der Leiterebene befindet.