DE102019107029A1 - Sicherungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

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

Description

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

1

Sicherungsvorrichtung

2

Batteriespeichersystem / Akku / Batterie

3

Elektromotor

11

Gehäuse

12

umlaufende Außenwand

13a, 13b

Wände

14a, 14b

Innenwände

15a, 15b, 15c, 15d

Durchgangswände

21

Gehäusegrundkörper

22

umlaufende Randkante, grundseitig

23

Trennaktor-Kammer

24

Vertiefung

25a, 25b

Vorkammern

26a, 26b

Außenwandschlitze

28

grundseitige Hälfte des Trennaktor-Lagers

29

halbkreisförmige Öffnung, grundseitig

30

Lichtbogenlöschkammer

31a, 31b, 31c, 31d

Stützwände

32a, 32b, 32c, 32d

mittlere Stützwände / Federn

33a, 33b, 33c, 33d

Schlitze

34

Löschmaterial

35

Ausrückraum

36

Außenwandrippen

37

Führungsstege, grundseitig

41

Gehäusedeckel

42

umlaufende Randkante, deckelseitig

44

Vertiefung

45a, 45b, 45c, 45d

Stege

46

hohe seitliche Führungsstege

47

Führungsstege, deckelseitig

48

deckelinnenseitige Hälfte des Trennaktor-Lagers

49

halbkreisförmige Öffnung, deckelseitig

50a, 50b

Stopfen mit gebogenem Durchgangskanal

60

Trennaktor

61

Bolzen / Pin

62

Zündvorrichtung

63

Treibsatzkammer

63'

Treibsatz

64

Hülse

65

Verschlussstück

66

Auskragung

67

Bohrung / Sackloch

71

Dichtung

72

Formschluss / Spundung

73

Nut

74

Federn

75

Durchgangsöffnung

78

lichtes Maß der Dichtung

100

elektrischer Leiter

100s

invarianter Leiterteil

100d

Abreißteil

100d`

sollbruchseitige Endabschnitte des Abreißteils

100d"

Querbalken des Abreißteils

101

Anschlusskontakte

102

Soll-Abreißstelle / Perforationslinie

103

Durchbrüche

104a, 104b

Abreiß-Abschnitt

105

Querschnittsverengung

106

Führungsloch

107

Außenmaße des Leiters

110

Soll-Trennstelle

111

Trenn-Abschnitt

112

Trennelement / Druckplatte

113

Kopplungselement

114

Stift

115

Nase

116

Versenkungsstreifen

117

streifenförmiger Vorsprung

120

längserstreckenden Vertiefungen des elektrischen Leiters

140

Stufe des elektrischen Leiters

150

Magnetanordnung

160, 170

Löschmaterialbewegungseinrichtung

160

Pflugschaufel

170

Band

185

Trennvorrichtung

e

erster Außendurchmesser des Bolzens

h

Innendurchmesser der Hülse

k

Außendurchmesser des Bolzens im Kolbenabschnitt

m

Innendurchmesser der Hülse / Mündungsdurchmesser

r

zweiter Außendurchmesser des Bolzens

x

Trennabstand

A-A

Schnittlinie

AB

Abreißbewegung

AS

Auslösesignal

D

Deckelinnenseite

D1

Kolbenabschnitt

D2

kolbenseitiger Dichtabschnitt

D3

Mittelabschnitt

D4

mündungsseitiger Dichtabschnitt

E1, E2, E3, E4

Eintrittsstellen

G

Grundseite

HVR

Haupt-Verlaufsrichtung

L

Längsseiten

LB

Lichtbogen

MA

Mittelachse

P1

erste Stellung / Ausgangsstellung

P2

zweite Stellung / Trennstellung

S

geschlossene Stirnseite

S'

offene Stirnseite

V

elektrische Verbindung

VE

Verlaufsebene

VR

Verlaufsrichtung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• WO 2017/032362 A1 [0005]

Claims (15)

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

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