專利名稱：具有煙火致動的電路斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及一種煙火致動電開關(guān)，其例如用作斷路器并優(yōu)選地使用已知的氣體微發(fā)生器。優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng)域是要求包含電路斷路器的電動車輛，從而使車輛及其乘客的安全在電池和/或相關(guān)電路發(fā)生故障的時候、例如發(fā)生事故的時候均得到保證。因此，本發(fā)明主要旨在通過提供傳動系構(gòu)件的緊急關(guān)斷來保護(hù)電動汽車的乘客。然而，這種裝置也能夠用于其他領(lǐng)域，比如航空、航天、航海等等。
背景技術(shù)：
電動車輛的發(fā)展導(dǎo)致了例如鋰電池等高存儲容量和高功率電池的使用。因此，這種電池的安全使用就成為關(guān)注的焦點。但是，電動車輛的安全并不僅僅取決于電池。驅(qū)動系中所有鏈路和與電池的連接的安全都必須優(yōu)化，這是因為他們必須經(jīng)得住道路車輛固有的沖擊和振動、并在事故或部件自身故障導(dǎo)致短路的時候迅速隔離。因此，需要進(jìn)行電氣保護(hù)的主要電源元件首先是電池的各個元件，其次是驅(qū)動系統(tǒng)、動能恢復(fù)裝置(超級電容器)、用于將直流轉(zhuǎn)換為交流的電子裝置、用于對提供至馬達(dá)的電力進(jìn)行控制的系統(tǒng)等等。因此，有必要提供具有迅速可靠致動的車輛斷路器，其能夠使得故障部件緊急關(guān)斷。在操作異常的時候、或在一個或多個檢測器已經(jīng)發(fā)出警告信號或乘客存在高風(fēng)險(觸電、中毒、燒傷等等)的重大事故的時候，該緊急關(guān)斷也能夠被激活。已經(jīng)提出了幾種裝置和斷路器。例如，從文獻(xiàn)EP1502683中已知一種配備有空心活塞的煙火致動斷路器，其具有面向該活塞的氣體發(fā)生器和待切斷的電導(dǎo)體。其中在煙火跳閘時的壓力下積聚有燃燒氣體的空心活塞移動并推動配備有可以切斷導(dǎo)體的一種刀具的另一元件。由于該裝置要求大量的生產(chǎn)成本相對高的精密部件，該裝置是很復(fù)雜的。而且，這些部件的組裝需要掌握以小的機(jī)械公差進(jìn)行組裝和接合操作，這使得很難進(jìn)行自動化以實現(xiàn)高生產(chǎn)率。此外，當(dāng)煙火壓力建立時，該裝置會具有引起氣體泄漏的不良密封，這能危及斷路器的正確操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可以克服所有這些困難。更具體地，本發(fā)明涉及一種煙火致動電開關(guān)，其包括位于同一個殼體中的煙火跳閘的氣體發(fā)生器和與所述氣體發(fā)生器相關(guān)聯(lián)的可變結(jié)構(gòu)腔，其特征在于，所述煙火致動電開關(guān)還包括在所述煙火跳閘之前構(gòu)成所述腔的底部隔板的導(dǎo)電葉片，并且所述葉片的兩個端部從所述殼體的外部是可接觸到的，所述底部隔板包括至少一個可斷開切口，所述可斷開切口用于當(dāng)所述氣體發(fā)生器發(fā)出氣體時電氣分開所述可接觸到的端部，并且在所述氣體發(fā)生器的相對于所述導(dǎo)電葉片的另一側(cè)限定有間隙空間，以使得所述葉片的至少一部分已斷開的部分在所述氣體發(fā)生器跳閘的時候進(jìn)入所述間隙空間。換句話說，在最基本的版本中，煙火致動氣體發(fā)生器直接面向構(gòu)成在跳閘時容積變化的腔的隔板的切斷葉片，以朝向間隙空間驅(qū)動由葉片構(gòu)成的所述底部隔板的至少一部分。例如，所述殼體由塑鑄獲得。優(yōu)選地，限定在所述氣體發(fā)生器的另一側(cè)的間隙空間設(shè)置有具有負(fù)壓力(negative draft)的壁，以使得所述葉片的已斷開部分在所述間隙空間內(nèi)沿著其整個行程進(jìn)行摩擦。葉片的已斷開部分在間隙空間的具有負(fù)壓力的壁上的摩擦使得所述可變結(jié)構(gòu)腔在葉片的已斷開部分的位移中始終保持氣密性。因而，所述煙火跳閘的氣體發(fā)生器的燃燒氣體仍然被局限在所述可變結(jié)構(gòu)腔內(nèi)以保證所述可變結(jié)構(gòu)腔的增壓。由此獲得的斷路器具有低質(zhì)量和小體積，尤其適合自動化的批量生產(chǎn)。事實上，該自動化生產(chǎn)能夠在注塑機(jī)周圍非常簡單地組織，從而通過塑鑄形成容納氣體發(fā)生器和葉片的外殼體。 根據(jù)優(yōu)選實施例，在氣體發(fā)生器和導(dǎo)電葉片之間夾有可移動密封元件。例如，該可移動密封元件構(gòu)成在煙火跳閘之前在所述可變結(jié)構(gòu)腔內(nèi)介于氣體發(fā)生器和所述可斷開葉片之間的滑動塞。該元件用于防止葉片的斷開引起氣體泄漏導(dǎo)致降壓。這種降壓的確可以在第一操作時刻之后引起煙火填料(pyrotechnic charge)的熄滅,或者可以導(dǎo)致施加至葉片的壓力不足，從而造成不完全斷開或部分或太慢的電氣切斷。根據(jù)一種變型例，可移動密封元件是開口連接至所述氣體發(fā)生器的出口的封閉波紋管。在此情況下，在煙火跳閘之后，氣體仍然被局限在波紋管內(nèi)并使后者膨脹，所述膨脹使所述葉片斷開。根據(jù)上文限定的變型例，可能導(dǎo)電的殘余燃燒氣體也被阻止與葉片的已斷開端部相接觸。因而獲得了較好的電隔離。


根據(jù)隨后以示例形式單獨給出的并參考所附非限制性附圖對符合本發(fā)明原理的幾種煙火致動電開關(guān)所做的描述，本發(fā)明將得以更好地理解，本發(fā)明的其他優(yōu)點將變得更加清楚，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實施例的分解透視圖；圖2是同一裝置組裝后的剖視圖；圖3A和3B是對應(yīng)于圖1和2的實施例的簡化示意圖，以圖示其操作；圖4A和圖4B是類似于圖3A和3B的視圖，其圖示了同一實施例的變型；圖5是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實施例的剖視圖；圖6A和6B是對應(yīng)于圖5的實施例的簡化示意圖，以圖示其操作；圖7A和7B是類似于圖6A和6B的視圖，其圖示了同一實施例的變型例；圖8A和8B是類似于圖6A和6B的視圖，其圖示了同一實施例的變型例；圖9A和9B是類似于圖6A和6B的視圖，其圖示了同一實施例的變型例；圖1OA和IOB是類似于圖6A和6B的視圖，其圖示了同一實施例的變型例；圖1IA和IIB是類似于圖6A和6B的視圖，其圖示了另一實施例；圖12A和12B是類似于圖1lA和IlB的視圖，其圖示了變型例；以及
圖13A和13B在截面圖中分別圖示了跳閘之前和之后的第三實施例。
具體實施例方式更具體地，考慮到圖1、2以及3A、3B，示出了構(gòu)成斷路器的煙火致動電開關(guān)11，其具有殼體13和安裝在所述殼體中的煙火致動氣體發(fā)生器15，所述殼體限定出腔17，所述腔17的結(jié)構(gòu)在所述氣體發(fā)生器發(fā)出氣體的時候發(fā)生變化。在本示例中，如更進(jìn)一步所述，當(dāng)氣體發(fā)生器15發(fā)出在壓力下的氣體時，該腔的容積增大。例如由銅制成的矩形導(dǎo)電葉片19穿過殼體13。導(dǎo)電葉片的端部20a、20b從殼體向外延伸并因此可接觸地實現(xiàn)開關(guān)的電連接，即，允許開關(guān)插入電路中，以使其安全。根據(jù)本發(fā)明的重要特征，在前述煙火跳閘之前(S卩，在氣體發(fā)生器的點火和氣體在壓力下的發(fā)出之前，此處為在腔17內(nèi)部)的情況下，腔17的隔板19a由導(dǎo)電葉片構(gòu)成，更具體地由導(dǎo)電葉片的中間部分構(gòu)成。再者，構(gòu)成腔17的底部并與氣體發(fā)生器15相對的該隔板19a包括至少一個可斷開切口 22(或任何其他預(yù)切割裝置)，以當(dāng)氣體發(fā)生器發(fā)出氣體時，換言之，當(dāng)腔17的容積突然改變時，從電氣上分開葉片的所述可接觸到的端部20a、20b?！ご送?，在跳閘之前，在氣體發(fā)生器的構(gòu)成腔17的底部隔板的導(dǎo)電葉片19的另一側(cè)限定出間隙空間21。因而，葉片的至少一部分?jǐn)嚅_的部分、即所述底部隔板19a能夠在氣體發(fā)生器15的跳閘時進(jìn)入間隙空間。例如，這種可斷開切口 22的形狀允許一部分所述葉片(在這種情況下為腔17的底部隔板19a)在所述氣體的影響下被完全分離并被驅(qū)動進(jìn)入所述間隙空間21中。優(yōu)選地，在腔17的邊界附近的葉片中有兩個平行的橫向切口 22。葉片的另外兩邊(在其縱向方向上)位于間隙空間21的開口的兩個邊緣的附近。在圖示了簡易自動化的工業(yè)實施方案的圖1和2中，可以看到，氣體發(fā)生器15被容納在大體圓柱形的封閉容器25中，兩個電叉26進(jìn)入氣體發(fā)生器中以對填料(charge)進(jìn)行點火。該容器和限定出矩形開口的矩形(或方形)基座27對齊，該矩形開口與其間插入有葉片19的兩個平行肋28毗接。容器25插入具有矩形開口 30和允許葉片穿過的兩個縫隙31的套管29中。裝配到套管29的封閉袋33限定出所述間隙空間。容器25、套管29以及袋33可由塑料制成，并如圖所示通過焊接或任何其他方法進(jìn)行組裝。然后，它們限定出殼體13。此外，為了提高裝置的可靠性，具有矩形橫截面的開放袋35被插入到封閉袋33中。該開放袋包括擱在封閉袋33的肩部37上的矩形欄桿36。欄桿36包括定位為面向限定在葉片中的底部隔板19a的外圍的矩形切口 39。因而，開放袋35的中心部分設(shè)計為與欄桿的上部分開，并與隔板19a—起行進(jìn)至所述間隙空間21中。在葉片和開放袋的對應(yīng)開口之間夾有兩個矩形墊圈41、42。這些墊圈位于矩形切口 39的兩側(cè)中的任一側(cè)。從圖3A和3B的簡化示意截面圖的對比中，可輕易推斷出裝置的操作。在煙火跳閘的時候，加壓的氣體在腔17中積聚，并引起葉片19的兩個切口 22的斷開，從而將腔17的底部隔板19作為一個整體朝向間隙空間21驅(qū)動。葉片的端部20a、20b之間的電連接確定地被中斷。由于間隙空間21的橫截面從開口到袋的底部減小，已斷開的隔板19a將自身嵌入間隙空間中，并且卡滯在那里，這防止了已斷開的葉片的兩端之間的任何瞬時接觸。
欄桿36斷開之后，由墊圈42、底部隔板19a以及與空間21的壁摩擦的已斷開的袋35的最里面部分提供了阻止氣體進(jìn)入間隙空間的間隙空間21側(cè)的氣密性。在即將描述的變型例和實施例中，類似的結(jié)構(gòu)元件具有相同的附圖標(biāo)記。例如，沒有必要完全分開腔17的底部隔板。葉片可包括至少一個折彎區(qū)，以允許斷開的葉片的至少一部分折彎并進(jìn)入間隙空間。這是圖4A和4B所圖示的內(nèi)容。根據(jù)該變型例，在底部隔板19a的中部提供有單個可斷開的橫向切口 22。位于腔17的邊緣附近的切口的任一側(cè)并與該切口平行的葉片的兩個平行的變薄部分限定出兩個折彎區(qū)45。因而，在煙火跳閘的時候，底部隔板19a從中部斷開，且所述隔板的兩部分折彎并進(jìn)入間隙空間21中，且同時經(jīng)受永久變形。圖4B中圖示了最終狀態(tài)，端部20a、20b之間的電氣連續(xù)性被中斷。圖5圖示了與圖2相似的另一實施例。圖中也示出了在所述間隙空間的開口的兩個相對邊緣附近具有兩個平行可斷開切口 22的葉片19的實施例。該實施例值得注意之處在于在所述氣體發(fā)生器和導(dǎo)電葉片19之間包含有可移動密封元件。此處，可移動密封元件 構(gòu)成了能夠在所述可變結(jié)構(gòu)腔內(nèi)移動的滑動塞50。在煙火跳閘之前，該滑動塞介于氣體發(fā)生器和葉片之間。該滑動塞的氣密滑動在跳閘期間以及跳閘之后可以阻止氣體到達(dá)葉片。當(dāng)對比圖6A和6B時，本實施例的操作變得清楚。在跳閘之前(圖6A)，可移動密封元件實際上占據(jù)了氣體發(fā)生器和葉片之間的全部空間。其基本上支承于構(gòu)成底部隔板19a的葉片的整個部分。在跳閘之后(圖6B)，由發(fā)生器發(fā)出的氣體保留在可變結(jié)構(gòu)腔17中。圖7A和7B圖示了該實施例的變型例，根據(jù)該變型例，單個可斷開切口 22限定在所述底部隔板19a的中部，如圖4A和4B的實施例那樣，兩個折彎區(qū)45限定在底部隔板的任一側(cè)。操作相似，唯一不同在于切口 22通過在腔內(nèi)壓力的增大的影響下進(jìn)行位移的滑動塞50而斷開。圖8A和8B的變型例與圖6A和6B的實施例相似，唯一不同在于滑動塞50連接至由兩個可斷開切口限定出的所述底部隔板19a。操作與圖6A和6B的實施例的操作相同。在圖9A和9B的實施例中，滑動塞50a具有構(gòu)成肋的側(cè)向延伸部53，該側(cè)向延伸部支承于與靠近所述隔板的側(cè)邊緣的單個可斷開切口 22相鄰的所述底部隔板19a的一部分。折彎區(qū)45在所述端部隔板的另一端附近限定為與可斷開切口 22平行。在煙火跳閘的時候，如圖9B所示，切口 22斷開，滑動塞的側(cè)向延伸部促使折彎。根據(jù)圖1OA和IOB的變型例，所述底部隔板包括位于底部隔板中部的單個可斷開切口 22和位于靠近間隙空間21的開口的端部的底部隔板的任一側(cè)的兩個折彎區(qū)45。進(jìn)一步地，滑動塞50b設(shè)置有突出肋56，該突出肋在跳閘之前支撐在底部隔板19a上并與所述可斷開切口平行。在跳閘之后，狀態(tài)如圖1OB所示，由于滑動塞50b，氣體被局限在腔內(nèi)。圖1lA和IlB的變型例就葉片19的結(jié)構(gòu)而言與圖6A和6B的變型例相似。另一方面,在煙火跳閘之前,可移動密封兀件50c與所述氣體發(fā)生器15的封袋58形成一體,該封袋在側(cè)面具有可斷開區(qū)59，該可斷開區(qū)在煙火跳閘的時候能夠?qū)崿F(xiàn)與封袋的下部分的分離，這與上述滑動塞具有相同的作用。圖12A和12B的變型例就葉片19的結(jié)構(gòu)和可移動密封元件的形狀而言與圖9A和9B的變型例相似，但在煙火跳閘之前，可移動密封元件與所述氣體發(fā)生器15的封袋58形成一體，并具有允許滑動塞在氣體壓力的影響下分開的可斷開區(qū)59a。
最后，根據(jù)圖13A和13B的實施例，所述可移動密封元件是安裝在可變結(jié)構(gòu)腔17中的封閉波紋管60，該可變結(jié)構(gòu)腔的一個開口連接至所述氣體發(fā)生器的出口。在跳閘之前，狀態(tài)如圖13A所示，波紋管60縮回其自身中。葉片的結(jié)構(gòu)與例如圖5中的結(jié)構(gòu)一致。在跳閘之后(圖13B)，氣體導(dǎo)致波紋管60在所述可變結(jié)構(gòu)腔17內(nèi)延長，這導(dǎo)致所述底部隔板19a在間隙空間21內(nèi)斷開。在該實施例中，燃燒氣體仍然被局限在波紋管60內(nèi)。很明顯，本發(fā)明不僅限于上述實施例，也包括具體是不同變型例的結(jié)構(gòu)元件的所有可能的組合，尤其是葉片結(jié) 構(gòu)和構(gòu)成滑動塞或封閉波紋管的可移動密封元件的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種煙火致動電開關(guān)，其包括位于同一個殼體中的煙火跳閘的氣體發(fā)生器(15)和與所述氣體發(fā)生器相關(guān)聯(lián)的可變結(jié)構(gòu)腔(17)，其特征在于，所述煙火致動電開關(guān)還包括在所述煙火跳閘之前構(gòu)成所述腔(17)的底部隔板(19a)的導(dǎo)電葉片(19)，并且所述葉片的兩個端部(20a、20b)從所述殼體的外部是可接觸到的，所述底部隔板包括至少一個可斷開切口(22)，所述可斷開切口(22)用于當(dāng)所述氣體發(fā)生器發(fā)出氣體時電氣分開所述可接觸到的端部，在所述氣體發(fā)生器的相對于所述導(dǎo)電葉片的另一側(cè)限定有間隙空間(21)，以使得所述葉片的至少一部分已斷開的部分在所述氣體發(fā)生器跳閘的時候進(jìn)入所述間隙空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征在于，在所述氣體發(fā)生器(15)和所述導(dǎo)電葉片(19)之間夾有可移動密封元件(50、60)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)，其特征在于，所述可移動密封元件構(gòu)成在煙火跳閘之前在所述可變結(jié)構(gòu)腔中介于所述氣體發(fā)生器和所述葉片之間的滑動塞(50)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)，其特征在于，所述可移動密封元件是安裝在所述可變結(jié)構(gòu)腔(17)內(nèi)的封閉波紋管(60)，所述封閉波紋管(60)的一個開口連接至所述氣體發(fā)生器的出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的開關(guān)，其特征在于，所述至少一個可斷開切口(22)的形狀使得所述葉片(19)的一部分被所述可移動密封元件完全分離并被驅(qū)動進(jìn)入所述間隙空間(21)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的開關(guān)，其特征在于，所述葉片包括至少一個折彎區(qū)(45)，以通過所述可移動密封元件使得所述已斷開葉片的至少一部分折彎并且進(jìn)入所述間隙空間(21)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)，其特征在于，所述開關(guān)包括限定在所述可斷開切口(22)的任一側(cè)的兩個折彎區(qū)(45)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)，其特征在于，所述開關(guān)包括單個折彎區(qū)(45)和單個可斷開切口(22)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2 8中的任一項所述的開關(guān)，其特征在于，所述可移動密封元件包括位于所述可斷開切口(22)附近的肋(53、56)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2 9中的任一項所述的開關(guān)，其特征在于，所述可移動密封元件在煙火跳閘之前與所述氣體發(fā)生器的封袋(58)成為一體，并且所述封袋包括可斷開區(qū)(59)。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種構(gòu)成斷路器開關(guān)的電路斷路器，其中，導(dǎo)電葉片被煙火致動氣體發(fā)生器的跳閘斷開。根據(jù)本發(fā)明，具有煙火致動的氣體發(fā)生器(15)設(shè)置為發(fā)出由填料燃燒引起的氣體，所述發(fā)生器與可變結(jié)構(gòu)腔(17)相關(guān)聯(lián)，可斷開導(dǎo)電葉片(19)構(gòu)成所述腔的背壁，在氣體致動下發(fā)生的所述葉片的斷開引起電路的中斷，所述葉片構(gòu)成所述電路的一部分。
文檔編號H01H39/00GK103003907SQ201180021855
公開日2013年3月27日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者埃夫拉爾·博格 申請人:海瑞克里茲