DE10107006B4

DE10107006B4 - Elektrische Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE10107006B4
Application number: DE10107006A
Authority: DE
Inventors: Goro Nakamura; Takahiro Sato
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2021-02-16
Also published as: US6462293B2; US20010013465A1; JP2001229799A; DE10107006A1; JP3670547B2

Abstract

Elektrische Schaltvorrichtung (9), mit
einem Paar von Anschlüssen (15a, 15b) und einem Bolzen (16), der mittels einer Verschiebungsbewegung mit diesen Anschlüssen (15a, 15b) in und außer Kontakt bringbar ist, wobei der Bolzen (16) den Kontakt unterbricht indem er sich aus der Anfangsposition, in der die Anschlüsse (15a, 15b) miteinander verbunden sind, in die Trennstellung bewegt,
einer Freigabefeder (17), welche auf den Bolzen (16) eine Schubkraft ausübt, um den Bolzen (16) aus der Anfangsposition in die Trennstellung zu bewegen;
einem Riegel (18), welcher drehbar angeordnet ist um eine Achse (19) parallel zur Verschiebungsrichtung (Z) des Bolzens (16);
wobei der Riegel (18) in der Anfangsposition mit dem Bolzen (16) in Eingriff ist, und durch Drehen um einen vorbestimmten Winkel (ψ) den Bolzen (16) freigibt, so dass sich dieser in die Trennstellung bewegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung, im Folgenden auch als Schaltvorrichtung bezeichnet, für eine elektrische Spannungsquelle bzw. elektrische Energiequelle, welche eine Spannungsversorgungsschaltung unterbricht, z.B. mittels einer Drehbewegung eines Motors, und betrifft insbesondere eine Schaltvorrichtung, welche eine Spannungsversorgungsschaltung zwangsweise und sicher unterbrechen kann im Falle eines ungewöhnlichen Ereignisses, wie eines Kurzschlusses eines Kabelbaums oder eines Unfalls eines Straßenfahrzeuges, und ebenfalls eine für eine Miniaturisierung bzw. Verkleinerung geeignete Struktur hat.
1 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für elektronische Autoteile zeigt, auf welche eine herkömmliche Schaltvorrichtung angewendet wird. Wie in der Figur gezeigt, enthält das elektronische Autoteil 100 eine Spannungsversorgungsschaltung, welche aufgebaut wird durch Verbinden einer Batterie 101 eines Automobils mit jeder Last 102–104, die an jedem Ort des Automobils angeordnet ist, unter Verwendung eines Kabelbaums 106 mit elektrischen Drähten 105, und einer Schaltvorrichtung 107, der in der Spannungsversorgungsschaltung zwischengeschaltet bzw. eingefügt ist.
Wenn ein Schaltungsunterbrechungssignal bzw. Schaltungstrennsignal, welches an einem Spannungsquellen-Steuergerät 108 erzeugt wird, im Falle eines ungewöhnlichen Ereignisses, wie einem Kurzschluss des Kabelbaums 106 oder einem Zusammenstoß von Straßenfahrzeugen, eingegeben wird, kann die Schaltvorrichtung 107 die Energiezufuhr aus der Batterie 101 an jede Last 102–104 usw. unterbrechen, durch Freigabe eines Riegels bzw. Verschlusses auf eine im folgenden unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Weise.
2 zeigt eine Konfiguration einer Schaltvorrichtung 107A mit Magnetspule, die ein Beispiel der Schaltvorrichtung 107 der 1 ist, und 2A ist eine Draufsicht und 2B eine Seitenansicht. Die Schaltvorrichtung 107A mit Magnetspule enthält einen Schaft bzw. Bolzen (bzw. Stiel oder Kolben) 111, der angeordnet ist auf einem Sockelkörper 110, wie in 2A gezeigt, welcher zurückgehalten wird mit einem Riegel bzw. Verschluss 113, der den Bolzen 111 herunter drückt, um Anschlüsse 112a und 112b in einem elektrisch verbundenen Zustand zu halten, bevor das Schaltungsunterbrechungssignal der Schaltvorrichtung 107A im Anfangszustand eingegeben wird.
In diesem Anfangszustand fließt elektrischer Strom in der Spannungsversorgungsschaltung durch den Pfad des Anschlusses 112a, des Bolzens 111 und des Anschlusses 112b, und der Anschluss 112a und der Anschluss 112b können einen großen Strom zuführen, da sie Multikontakt-Federstrukturen haben.
Wenn das Schaltungsunterbrechungssignal eingegeben wird, indem einer Magnetspule 115 Strom zugeführt wird, wird ein Tauchkolben bzw. Stößel 116 angezogen, um den Riegel bzw. Verschluss 113, der sich in einem verbundenen Zustand mit dem Bolzen 111 befindet, freizugeben. Der Bolzen 11 wird mittels einer Schubkraft vorwärts gedrückt, die durch eine Freigabefeder bzw. Rückstellfeder 114 bereitgestellt wird, um den Anschluss 112a von dem Anschluss 112b zu trennen, wodurch schließlich der Anschluss 112a gegenüber dem Anschluss 112b elektrisch geöffnet wird, um die Zufuhr von Energie aus der Batterie 101 an jede der Lasten 102–104 usw. zu unterbrechen.
Sobald jedoch in dem in 2 gezeigten, herkömmlichen Aufbau ein Impuls auf den Bolzen 111 in die mit einem Pfeil A in der Figur gezeigte Axialrichtung wirkt, kann der Tauchkolben 116 der Magnetspule 115 eine Fehlfunktion haben, um einen Hebel 118 zu ziehen, und die Fehlfunktion kann zu dem Problem der Freigabe des Riegels bzw. Verschlusses 113 aus einem mit dem Bolzen 111 verbundenen Zustand führen. Ebenso besteht das Problem, dass dem Verkleinerungsbedürfnis nicht Genüge getan werden kann, da eine Magnetspule 115 verwendet wird.

Aus DE 33 03 185 A1 ist ein Batterietrennschalter mit Handgriff bekannt. Durch eine Drehbewegung des Handgriffs wird ein Kontaktträgerbolzen mit Rückstellfeder in die Einschaltstellung geführt, wo er selbsthemmend gehalten wird. Bei geringer Drehung in die andere Richtung bewirkt die Rückstellfeder eine Rückkehr in die Ausgangsstellung und eine Kontakttrennung.

Im Hinblick auf die oben beschriebene Situation zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine elektrische Schaltvorrichtung bereit zu stellen, welche zwangsweise und sicher eine Spannungsversorgungsschaltung im Falle von ungewöhnlichen Ereignissen unterbrechen kann, wie einem Kurzschluss in einem Kabelbaum oder einem Zusammenstoß von Straßenfahrzeugen, und ebenfalls eine Struktur hat, die sich zur Miniaturisierung eignet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

Eine elektrische Schaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, welche ein Paar von Anschlüssen umfasst, die zwischengeschaltet sind in eine Spannungsversorgungsschaltung, welche eine Batterie eines Straßenfahrzeugs und eine Last, die sich an jedem Ort des Fahrzeugs befinden kann, verbindet. Ein Schaft bzw. Bolzen oder ein Kolben ist vorgesehen, welcher durch eine Schiebe- bzw. Gleitbewegung zwischen den Anschlüssen mit jedem Anschluss in Kontakt treten kann bzw. den Kontakt unterbrechen kann, und die Spannungsversorgungsschaltung durch eine Schiebebewegung des Bolzens aus der Anfangsposition abtrennt, in welcher jeder der Anschlüsse sich in einem verbundenen Zustand mit dem anderen befindet, in die Trennstellung, in welcher jeder Anschluss in einen zueinander freigegebenen Zustand gesetzt ist. Ferner ist die Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet dadurch, dass er umfasst: eine Freigabefeder bzw. Rückstellfeder, welche dem Bolzen eine Schubkraft für die Schiebebewegung des Bolzens aus der Anfangsposition in die Trennstellung bereitstellt; einen Riegel bzw. Verschluss, welcher drehbar zusammengebaut ist, um eine Drehachse, welche parallel ist zur Schieberichtung des Bolzens, und den Bolzen, der durch die Freigabefeder gedrückt wird, zurückhalten kann in der Anfangsposition. Mittels einer Drehung kann der Riegel den Bolzen freigeben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, da der Riegel lediglich gedreht wird in einer Ebene, welche senkrecht steht zur Schieberichtung des Bolzens, wodurch der von der Freigabefeder gedrückte Bolzen aus der Anfangsposition, in der die Anschlüsse miteinander verbundenen sind, in die Trennstellung bewegt wird, in der die Anschlüsse getrennt sind, kann die Schaltvorrichtung mit einem Drehmomentgenerator, wie einem Motor oder dgl. konstruiert sein, was einfacher und kleiner ist als eine linear betriebene Magnetspule. Darüber hinaus, wann immer irgendein anderer Impuls auf die Schaltvorrichtung wirkt als jene im Fall eines ungewöhnlichen Ereignisses, wie ein Kurzschluss im Kabelbaum oder ein Zusammenstoss von Fahrzeugen, unterliegt die Schaltvorrichtung im allgemeinen nicht dem Einfluss durch den Impuls, welcher zusammengesetzt ist aus linearen mechanischen Vibrationen, da in der Schaltvorrichtung eine Drehbewegung verwendet wird, und der Bolzen kann in einem gehaltenen bzw. gesperrten Zustand gehalten werden, und man kann vermeiden, dass der Riegel bzw. Verschluss aufgrund dieser Art von Impuls freigegeben wird, was zu einer Verschiebung des Bolzens führen würde.

Eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch die Bildung einer verjüngten bzw. abgeschrägten Fläche auf einem Abschnitt des Riegels bzw. Verschlusses, um den Bolzen durch Eingriff bzw. Halten an einer Bewegung zu hindern. Die verjüngte bzw. abgeschrägte Fläche ist auf dem Abschnitt gebildet, der dazu dient den Bolzen durch Eingriff an der Bewegung zu hindern (im Folgenden als Halteabschnitt bezeichnet). Durch die Formgebung kann der Eingriff rasch gelöst werden. Die Formgebung ist auch nützlich, um die Schaltvorrichtung zu miniaturisieren, da der Drehradius so klein wie möglich gewählt werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung kann der Riegel bzw. Verschluss seinen Drehwinkel in der Folge einer Drehbewegung eines Drehstellglieds verändern. Eine Scheibe ist konzentrisch mit einer Antriebswelle des Drehstellglieds angeordnet, wobei ein Vorstand auf der betroffenen Scheibe vorgesehen ist, und ein Abschnitt des Riegels bzw. Verschlusses, der mit dem Vorstand in Beziehung steht, wird aus dem Vorstand freigelassen bzw. freigegeben nach der Drehung zur Trennung der Kontakte. Gemäß der Erfindung, wann immer irgendein anderer Impuls auf die Schaltvorrichtung wirkt als jene im Falle von ungewöhnlichen Ereignissen, wie einem Kurzschluss eines Kabelbaums oder einem Fahrzeugzusammenstoss, kann der Bolzen in dem gesperrten Zustand gehalten werden, da der Riegel bzw. Verschluss durch ein Drehmoment betätigt wird, und man kann verhindern, dass der Riegel bzw. Verschluss aufgrund dieser Art von Impuls freigegeben wird, der zu einer Schiebebewegung des Bolzens führen würde. Ferner, da der Abschnitt des Riegels bzw. Verschlusses, der zu kuppeln ist (im Folgenden als Kupplungsabschnitt bezeichnet) mit dem Vorstand der Scheibe, welche auf einem Motor mit Getriebe angeordnet ist, aus dem Vorstand freigelassen wird nach Vollendung der Trennbewegung, kann der Bolzen sofort in die Anfangsposition zurückgestellt werden nach Vollendung der Trennbewegung. Daher ist es leicht, die Spannungsversorgungsschaltung zurück in einen elektrisch geschlossenen Zustand zu bringen. Eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch die exzentrische Anordnung des Riegels bzw. Verschlusses mit der Drehachse in solcher Beziehung, dass der Kontakt-Stoppabschnitt des Verschlusses bzw. Riegels größer sein kann als der andere Abschnitt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, bezüglich der Verwendung des Riegels bzw. Verschlusses, welcher exzentrisch angeordnet ist mit der Drehachse in solcher Beziehung, dass der Halteabschnitt des Riegels bzw. Verschlusses größer sein kann als der andere Abschnitt, ist dies nützlich, um die Schaltvorrichtung zu miniaturisieren, durch die Möglichkeit den Drehradius so klein wie möglich zu wählen.

1.1 KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für elektronische Automobilteile zeigt, bei welchen eine herkömmliche, elektrische Schaltvorrichtung angewendet wird.

2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer herkömmlichen, elektrischen Schaltvorrichtung zeigt, wobei 2A eine Draufsicht und 2B eine Seitenansicht ist.

3 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführung eines Systems elektronischer Automobilteile zeigt, bei welchen eine elektrische Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.

4 ist ein Flussdiagramm, das einen Trennungsfluss bzw. den Ablauf des Trennvorgangs der elektronischen Automobilteile der 3 zeigt.

5 ist eine seitliche Schnittansicht eines Hauptstrukturabschnitts in einer Ausführung einer elektrischen Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Zustand vor der Betätigung.

6 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A der elektrischen Schaltvorrichtung in 5.

7 ist ein Diagramm, das die Aktion des Riegels bzw. Verschlusses bei dem Übergang von dem verriegelten Zustand (7A) in den befreiten Zustand (7B) veranschaulicht.

8 ist eine seitliche Schnittansicht eines Hauptstrukturabschnitts in einer Ausführung der elektrischen Schaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in einem Zustand nach der Betätigung.

9 ist ein Diagramm, welches die Aktion des Riegels bzw. Verschlusses in einer modifizierten Ausführung einer elektrischen Schaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in dem verriegelten Zustand (9A) und in dem befreiten Zustand (9B) veranschaulicht.

3 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführung eines Systems elektronischer Automobilteile zeigt, bei welchen eine elektrische Schaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Wie in der 3 gezeigt, enthält das System 1 der elektronischen Automobilteile eine Spannungsversorgungsschaltung bzw. Energieversorgungsschaltung, die gebildet wird durch Verbindung jeder Last, wie einer Batterie 2 eines Straßenfahrzeugs, eines Anlassers 3, einer Lichtmaschine 4, eines Zündschalters (IGN.SW) 5, und anderen Lasten mit einem Kabelbaum 8, der als eine Schaltung 7 dargestellt ist, und wobei die elektrische Schaltvorrichtung 9 gemäß der vorliegenden Erfindung eingefügt ist zwischen einer Schaltung 30, die mit der Batterie verbunden ist, und der Schaltung 7. Ferner werden sowohl ein Fehlererfassungssensor 10 als auch ein Beschleunigungssensor und eine Spannungsquellen-Steuerung 11 zur Unterbrechung der Spannungsquelle gemäß des erfassten Fehlers bzw. der erfassten Anomalität, wie ein Impuls etc., verwendet, um die elektrische Schaltvorrichtung 9 zu betätigen bzw. zu betreiben. Der Fehlererfassungssensor erfasst Fehler bzw. ungewöhnliche Ereignisse, wie eine Kollision und einen Sturz als eine plötzliche Änderung der Beschleunigung oder als Auftreten eines Impulses, eines Schallimpulses, einer elektromagnetischen Welle, etc., und überträgt das Auftreten der Fehler bzw. Anomalitäten an die Spannungsquellen-Steuerung mittels eines elektrischen Signals oder eines optischen Signals, und darüber hinaus kann eine Vielzahl von Erfassungsmitteln oder Beurteilungsmitteln in Zusammenhang und Wechselwirkung miteinander verwendet werden.
Das Steuersignal 39 kann verwendet werden, um eine Sicherheitseinrichtung, wie ein Airbag, ein Alarmsystem oder ein Aufzeichnungssystem zu betätigen bzw. zu betreiben. Eine Gefahrenwarnung 12, ein Telefon (PHONE) 13 und ein Türschloss (D/L) 14 sind einige Beispiele für Systemglieder, welche durch die elektrische Schaltvorrichtung 9 nicht von der Spannungsversorgungsschaltung unterbrochen werden müssen, und sie werden über eine Schaltung 31 aus der Batterie versorgt.
Wie in dem Ausschaltablauf der 4 gezeigt, wenn ein Straßenfahrzeug mit einem Körper kollidiert, wie z.B. einem voranfahrenden Fahrzeug, gibt der Sensor 10 ein Impulssignal an die Spannungsquellen-Steuerung 11 (Schritt ST1), und dann wird bei der Spannungsquellen-Steuerung 11 ein Schaltungsunterbrechungssignal erzeugt, und das erzeugte Schaltungsunterbrechungssignal wird an die elektrische Schaltvorrichtung 9 ausgegeben (Schritt ST2).
Folglich kann die elektrische Schaltvorrichtung 9 die Spannungsversorgungsschaltung unterbrechen und eine Energiezufuhr aus der Batterie 2 an jede Last, wie an den Anlasser 3, die Lichtmaschine 4 und den Zündschalter (IGN.SW) 5 unterbrechen, wie unten auf der Grundlage der 5–8 beschrieben wird (Schritt ST3).
5 ist eine seitliche Schnittansicht eines Hauptstrukturabschnitts in einer Ausführung einer elektrischen Schaltvorrichtung 9 nach der vorliegenden Erfindung. 6 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A der elektrischen Schaltvorrichtung 9 in 5.
Die elektrische Schaltvorrichtung 9 umfasst ein Paar von Anschlüssen 15a, 15b, die eingefügt sind in die Spannungsversorgungsschaltung, die die Batterie eines Straßenfahrzeugs und eine Last, die an jedem Ort des Fahrzeugs angeordnet sein kann, verbindet, und einen Bolzen 16, welcher mit jedem Anschluss 15a, 15b in Kontakt treten kann, oder durch eine Verschiebungsbewegung den Kontakt lösen kann. Der Bolzen besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material.
Dem Bolzen 16 wird zwangsweise eine Schubkraft zugeführt, durch eine Freigabefeder bzw. Rückstellfeder, um den Bolzen durch eine Schiebebewegung aus der Anfangsposition, bei der die Anschlüsse 15a, 15b verbunden sind, in die Trennstellung zu bringen, in welcher die Anschlüsse 15a, 15b nicht verbunden sind.
Ferner, um den Zustand des Bolzens 16 mit verbundenen Anschlüssen 15a, 15b aufrecht zu erhalten (siehe 6), wird eine Seitenfläche 27 eines Endabschnitts 16a des Bolzens, die gegen die Richtung der Verschiebungsbewegung der Freigabefeder 17 gedrückt wird, an der Anfangsposition zurückgehalten, durch Eingriff mit dem Riegel bzw. Verschluss 18.
Der Riegel bzw. Verschluss 18 ist drehbar um eine Drehachse 19 in einer Ebene angeordnet, welche senkrecht steht zur Verschiebungsrichtung Z des Bolzens 16. Um eine Wechselwirkung mit dem Bolzen 16 bei einem vorgeschriebenen Drehwinkel während der Trennbewegung zu verhindern, ist eine verjüngte oder abgeschrägte Fläche 21 mit einem vorgeschriebenen Winkel zu einer gegebenen Ebene der Bolzenoberfläche in einem Halteabschnitt 20 gebildet, auf welchem der Endabschnitt 16a des Bolzens gehalten wird.
Ferner wird der Riegel bzw. Verschluss 18 gegen eine Kontaktwand 21A mit einer Torsionsfeder 28 gedrückt. Der Riegel bzw. Verschluss 18 dreht sich um die Rotationsachse 19 mittels eines Drehmoments, das durch ein Drehstellglied 22, wie ein Motor mit Getriebe, erzeugt wird, und eine Scheibe 24 ist konzentrisch angeordnet mit einer Antriebswelle 29 des Stellglieds, und drehbar in einer Ebene, welche im wesentlichen senkrecht steht zur Antriebswelle, und darüber hinaus ist ein Vorstand bzw. eine Vorkragung 25 vorgesehen auf dem Rand der Scheibe 24. Ein Kupplungsabschnitt 26 zur Übertragung von Drehmoment von dem Vorstand 25 ist in der Form eines offenen Einschnitts bzw. einer offenen Vertiefung in dem Riegel bzw. Verschluss 18 gebildet.
In der Ausführung der 7 umfasst der Kuppelungsabschnitt 26 drei Flächen 26A–26C, welche die Seiten des Kupplungsabschnitts bilden, und während der Trennungsbewegung überträgt der Vorstand 25 der Scheibe ein Drehmoment auf den Riegel bzw. Verschluss, zur Drehung mittels einer engen Kuppelung mit einer Hauptaktionsfläche 26A. Nach Vollendung der Trennbewegung dreht sich der Vorstand 25 weiter und löst die Verbindung mit der Hauptaktionsfläche 26A, damit der Riegel bzw. Verschluss dazu gebracht wird, in die Anfangsposition zurückzukehren.
Der Riegel bzw. Verschluss 18 folgt nämlich der Drehung des Stellglieds 22, die abgeleitet wird durch Eingabe des Schaltungsunterbrechungssignals, und verändert den Rotationswinkel um die Drehachse 19 aus einem verriegelten Zustand (der Zustand vor der Freigabe), der in 7A gezeigt ist, in einen befreiten Zustand, der in 7B der Figur gezeigt ist, um den Wechselwirkungsbereich aufzuheben, was zu der Freigabe der Verriegelung des Bolzens 16 führt.
Bei dem in 7A gezeigten verriegelten Zustand wird der Riegel bzw. Verschluss 18 an der Position gehalten, an der der Vorstand 25 der Scheibe 24 entgegen dem Uhrzeigersinn mit einem vorbestimmten Winkel (θ₀ = 30°) in die Neutralposition N gedreht ist, und bei dem gehaltenen Zustand wird der Halteabschnitt 20 gehalten und parallel zurückgehalten (ψ₀ = 0°) mit der Seitenfläche des Endabschnitts 16a.
In dem befreiten Zustand, der in 7B gezeigt ist, wird der Riegel bzw. Verschluss 18 an der Position gehalten, an der der Vorstand 25 der Scheibe 24 im Uhrzeigersinn gedreht ist mit einem vorbestimmten Winkel (θ₁ = –30°) in die Neutralposition N. Bei diesem Zustand dreht sich der Riegel bzw. Verschluss entgegen den Uhrzeigersinn mit einem vorbestimmten Winkel (ψ₁ = 29°), und da eine mechanische Störung bzw. Wechselwirkung aufgehoben ist aufgrund des parallelen Verhältnisses zwischen der verjüngten bzw. abgeschrägten Fläche 21 des Kontaktstoppabschnitts 22 und der Seitenfläche 27 des Endabschnitts 16a, wird der Eingriff des Bolzens 16 mittels des Riegels bzw. Verschlusses 18 freigegeben, was zu einer Schiebebewegung des Bolzens in die Trennstellung führt.
Die in 7 gezeigte Struktur ist nur ein Beispiel, und da sich der Winkel ψ(θ) des Riegels 18 gemäß der Änderung des Winkels θ der Scheibe 24 ändert, kann der Entwurf des Positionsverhältnisses zwischen einem Riegel bzw. einem Verschluss, einer Scheibe, einer verjüngten bzw. abgeschrägten Fläche eines Vorstands oder einer Hauptaktionsfläche, usw. verändert werden unter der Bedingung, dass der Aktionsbereich {ψ: ψ₀ ≤ ψ ≤ ψ₁} enthalten ist im Maximalbereich {ψ: ψ_min ≤ ψ ≤ ψ_max} des Rotationswinkels ψ des Riegels bzw. Verschlusses.
Nachdem der Bolzen 16 (der Riegel bzw. Verschluss 18) betätigt bzw. betrieben wurde wie in 8 gezeigt, herrscht aufgrund der Tatsache, dass der Bolzen 16 als elektrischer Leiter fehlt, ein nicht-verbundener Zustand zwischen den beiden Anschlüssen 15a, 15b, und die Spannungsversorgungsschaltung ist unterbrochen.
Gemäß der Struktur dieser Ausführung wird nur durch die Veränderung des Rotationswinkels des Riegels bzw. Verschlusses 18, welcher drehbar angeordnet ist um die Drehachse 19 entlang einer Ebene, welche im wesentlichen senkrecht steht zur Verschiebungsrichtung des Bolzens 16, ein Übergang zwischen dem verriegelten Zustand und dem befreiten Zustand möglich. Nämlich, sowohl das Zurückhalten des Bolzens 16, der von der Freigabefeder 17 gedrückt wird, an der Anfangsposition, in der die Anschlüsse 15a, 15b miteinander verbunden sind, als auch die Bewegung des Bolzens in die Trennstellung, bei welcher das Anschlusspaar 15a, 15b getrennt ist, können bewerkstelligt werden.
Während im Fall der Verwendung einer linear getriebenen Magnetspule der Betriebsabstand (Hub) unveränderlich ist, und die Größe des Stellglieds wegen der Zugkraft groß sein kann, ist die kontinuierliche Steuerung des Rotationswinkels im Falle der Verwendung eines Drehstellglieds einfach, und wenn in das Stellglied ein Getriebe (Übersetzung) bzw. ein Zahnradsystem eingebaut ist, wird ein breiter Bereich zur Auswahl eines Ausgangsdrehmoments möglich, ohne Begrenzung des Drehmoments des Stellglieds selbst, und die Konstruktion einer verkleinerten Scahltvorrichtung wird möglich.
Aufgrund der Verwendung des Riegels bzw. Verschlusses 18, bei dem die verjüngte Fläche 21 auf dem Halteabschnitt 20 des Riegels bzw. Verschlusses 18 gebildet ist, um den Bolzen 16 zu halten, womit der Eingriff mit dem Bolzen 16 in Moment der Trennungsbewegung rasch gelöst werden kann, ist es möglich die Schaltvorrichtung zu miniaturisieren, durch Wahl eines kleinen Drehradius des Riegels bzw. Verschlusses 18.
Ferner, wenn ein Schaltungsunterbrechungssignal eingegeben wird in den Motor 22 mit Getriebe bzw. Zahnrädern, wird der Rotationswinkel der Drehachse 19 geändert, um die Verriegelung des Bolzens 16 durch den Riegel bzw. Verschluss 18 freizugeben, und die Trennbewegung der Schaltvorrichtung geschieht im Fall von ungewöhnlichen Ereignissen sicher, wie einem Kurzschluss im Kabelbaum oder einem Zusammenstoss von Straßen- bzw. Kraftfahrzeugen.
Ferner, da ein Impuls im allgemeinen eine lineare mechanische Aktion oder ihre Teilaktion herbeiführt, und die elektrische Schaltvorrichtung der vorliegenden Erfindung Leistung über eine Drehbewegung des Drehstellglieds überträgt, wann immer irgendein anderer Impuls auf die Schaltvorrichtung wirkt als jene im Fall von ungewöhnlichen Ereignissen, wie einem Kurzschluss des Kabelbaums oder dem Zusammenstoss von Straßenfahrzeugen, wirkt der Impuls nur auf den Schwerpunkt der Vorrichtung, der dadurch wenig beeinflusst wird, und es wird verhindert, dass der Riegel bzw. Verschluss 18 durch eine Fehlfunktion freigegeben wird, was zu einer Schiebebewegung des Bolzens 16 führen würde.
Nach Vollendung der Trennbewegung, da der Kupplungsabschnitt 26 des Riegels bzw. Verschlusses 18, der gekoppelt ist mit dem Vorstand 25 der Scheibe 24, durch weitere Drehung des Drehstellglieds 22 aus dem Vorstand 25 freigegeben wird, kann der Bolzen 16 sofort zurückgesetzt werden, indem er durch die Torsionsfeder gezwungen wird, und an einem vorbestimmten Winkel ψ₀(θ₀) mit dem Riegel bzw. Verschluss 18 gehalten wird. Daher ist es einfach, die Spannungsversorgungsschaltung in den elektrisch geschlossenen Zustand zurück zu führen.
Aufgrund der Verwendung eines Riegels bzw. Verschlusses 18, welcher exzentrisch angeordnet ist mit der Rotationsachse 19, sodass der Kontaktstoppabschnitt für den Bolzen 16 größer sein kann als der andere Abschnitt, ist es möglich die Schaltvorrichtung durch Wahl kleiner Drehwinkel zu miniaturisieren.
Für die planaren Konfigurationen sowohl der Seitenfläche 27 des Endabschnitts 16a des Bolzens als auch des Halteabschnitts 20 des Riegels bzw. Verschlusses 18, kann eine Konfiguration gewählt werden, wie sie in dem gehaltenen Zustand sein kann, durch gegenseitige mechanische Wechselwirkung bzw. Eingriff während des geschlossenen Zustandes und frei von Wechselwirkung während des befreiten Zustandes. Zum Beispiel kann in der Ausführung der 7 die Länge der verjüngten bzw. abgeschrägten Fläche 21 entsprechend einer unterbrochenen Linie 21A geändert werden.
9 ist eine modifizierte Ausführung der elektrischen Schaltvorrichtung der vorliegenden Erfindung. In der Ausführung der 9A, 9B ist eine Struktur gewählt, bei der eine Drehachse 19 direkt verbunden ist mit einer Antriebswelle 29 eines Drehstellglieds 22, und das Drehmoment des Drehstellglieds wirkt direkt als Rotationsdrehmoment eines Riegels bzw. Verschlusses. Erklärungen der strukturellen Glieder, wie einer verjüngten bzw. abgeschrägten Fläche 21, eines Endabschnitts 16a eines Bolzens, einer Seitenfläche 27 des Endabschnitts und für die Befreiungsbewegung des Riegels bzw. Verschlusses werden weggelassen, da sie gleich sind wie jene für die vorangegangenen Ausführungen. Bei der vorliegenden Erfindung kann ein Motor verwendet werden, in welchen ein Getriebe bzw. ein Zahnradsystem eingebaut ist, und vorzugsweise wird ein Motor verwendet, bei welchem der Rotationswinkel gesteuert bzw. geregelt werden kann.
Ferner, obwohl in 9 die Rotationsachse 19 des Riegels bzw. Verschlusses konzentrisch ist mit der Antriebswelle 19 des Drehstellglieds, kann im Falle der Verwendung eines Getriebesystems jedoch ein direkter Kraftübertragungsmechanismus gewählt werden, selbst wenn die Drehachse 19 des Riegels bzw. Verschlusses nicht in einer Linie mit der Antriebswelle 29 des Drehstellglieds bzgl. der Position oder Richtung liegt. In der vorliegenden Ausführung, da die Bildung eines Kontaktstoppabschnitts und die Anordnung einer Drehscheibe 24 oder einer Torsionsfeder 28 unnötig werden, indem der Riegel bzw. Verschluss kleiner gemacht wird durch Bildung einer weiteren verjüngten bzw. abgeschrägten Fläche 18A, kann die elektrische Schaltvorrichtung 9 weiter miniaturisiert werden, und im Gewicht verringert werden.
Wie vorangehend beschrieben wird gemäß der vorliegenden Erfindung nur ein Rotationswinkel einer Drehachse des Riegels bzw. Verschlusses geändert, der drehbar angeordnet ist um eine Drehachse, entlang einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht steht zur Verschiebungsrichtung des Bolzens. Dadurch kann der Bolzen, der von der Freigabefeder bzw. Rückstellfeder gedrückt wird, einerseits in einem Anfangszustand gehalten werden, in dem ein Paar von Anschlüssen miteinander verbunden ist, als auch andererseits der Bolzen in die Trennstellung bewegt werden, in dem das Paar von Anschlüssen getrennt ist. Daher dann die Schaltvorrichtung unter Verwendung eines Motors konfiguriert werden, der als Drehmomentgenerator kleiner und einfacher ist als eine Magnetspule.
In der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine verjüngte bzw. abgeschrägte Fläche auf dem Halteabschnitt des Riegels bzw. Verschlusses verwendet, so dass die Wechselwirkung bzw. der Eingriff mit dem Bolzen im Moment einer Trennbewegung schnell gelöst wird. Dies ist auch nützlich, um die Schaltvorrichtung zu verkleinern, durch Wahl eines möglichst kleinen Drehradius des Riegels bzw. Verschlusses.
Gemäß der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wenn ein Schaltungsunterbrechungssignal eingegeben wird in das Drehstellglied, wird der Rotationswinkel der Drehachse geändert, um die Verriegelung des Bolzens durch den Riegel bzw. Verschluss freizugeben, und eine Trennbewegung der elektrischen Schaltvorrichtung geschieht im Fall von ungewöhnlichen Ereignissen sicher, wie bei einem Kurzschluss im Kabelbaum oder einem Zusammenstoß von Straßenfahrzeugen.
Gemäß der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung, da der Drehmomentgenerator zum Betreiben bzw. Betätigen des Riegels ein Motor mit Getriebe bzw. Zahnrädern ist, wann immer irgendein mechanischer Impuls auf die Schaltvorrichtung wirkt, der anders ist als jene im Fall von ungewöhnlichen Ereignissen, wie einem Kurzschluss im Kabelbaum oder einem Zusammenstoß von Straßenfahrzeugen, kann der Rückhaltezustand des Bolzens aufrecht erhalten werden, und es kann verhindert werden, dass der Riegel bzw. Verschluss freigegeben wird aufgrund des Impulses oder anderer Einwirkungen, die zu einer Verschiebungsbewegung des Bolzens führen würden. Ferner, da der Abschnitt des Riegels bzw. Verschlusses, der gekuppelt werden soll mit dem Vorstand der Scheibe, die auf einem Motor mit Getriebe angeordnet ist, nach Vollendung der Trennbewegung aus dem Vorstand freigegeben wird, kann der Bolzen sofort zurückgesetzt werden in die Anfangsposition, nach Vollendung der Trennbewegung. Daher ist es einfach, die Spannungsversorgungsschaltung in den elektrisch geschlossenen Zustand zurückzuführen.
Gemäß der fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Riegel bzw. Verschluss verwendet, der exzentrisch ist bzgl. der Rotationsachse ist. Dadurch kann der Halteabschnitt des Riegels bzw. Verschlusses größer sein kann als der andere Abschnitt, was nützlich ist um die Schaltvorrichtung zu verkleinern, indem ein kleiner Drehradius gewählt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Schaltvorrichtung bereitgestellt, welcher zwangsweise und sicher eine Spannungsversorgungsschaltung im Fall von ungewöhnlichen Ereignissen unterbrechen kann, wie bei einem Kurzschluss in einem Kabelbaum und bei einem Zusammenstoß von Straßenfahrzeugen, und auch eine Struktur hat, welche zur Verkleinerung geeignet ist.

Claims

Elektrische Schaltvorrichtung (9), mit einem Paar von Anschlüssen (15a, 15b) und einem Bolzen (16), der mittels einer Verschiebungsbewegung mit diesen Anschlüssen (15a, 15b) in und außer Kontakt bringbar ist, wobei der Bolzen (16) den Kontakt unterbricht indem er sich aus der Anfangsposition, in der die Anschlüsse (15a, 15b) miteinander verbunden sind, in die Trennstellung bewegt, einer Freigabefeder (17), welche auf den Bolzen (16) eine Schubkraft ausübt, um den Bolzen (16) aus der Anfangsposition in die Trennstellung zu bewegen; einem Riegel (18), welcher drehbar angeordnet ist um eine Achse (19) parallel zur Verschiebungsrichtung (Z) des Bolzens (16); wobei der Riegel (18) in der Anfangsposition mit dem Bolzen (16) in Eingriff ist, und durch Drehen um einen vorbestimmten Winkel (ψ) den Bolzen (16) freigibt, so dass sich dieser in die Trennstellung bewegt.
Elektrische Schaltvorrichtung (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel (18) ferner eine abgeschrägte Fläche (21) auf seinem Abschnitt (20) zum Halten des Bolzens (16) umfasst.
Elektrische Schaltvorrichtung (9) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein Drehstellglied (22), wobei der Riegel (18) seinen Drehwinkel (ψ) entsprechend der Drehbewegung des Drehstellglieds (22) ändert.
Elektrische Schaltvorrichtung (9) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Scheibe (24), die mit dem Drehstellglied (22) verbunden ist, um sich mit der Drehung des Drehstellglieds (22) zu drehen, und welche einen Vorstand (25) auf ihrem Rand hat, und durch einen Kupplungsabschnitt (26) auf einem Abschnitt des Riegels (18), zur Kuppelung mit dem Vorstand (25), um ein Drehmoment zu übertragen, wobei nach der Drehung zur Freigabe des Bolzens (16) der Kupplungsabschnitt (26) aus dem Vorstand (25) freigegeben wird.
Elektrische Schaltvorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (19) des Riegels (18) exzentrisch angeordnet ist bezüglich des Riegels (18), so dass der Halteabschnitt (20) größer sein kann als der andere Abschnitt.