DE19747557B4

DE19747557B4 - Hochstrom-Sicherungseinheit

Info

Publication number: DE19747557B4
Application number: DE19747557A
Authority: DE
Inventors: Takayoshi Endo; Goro Nakamura
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2017-10-29
Also published as: US5963122A; DE19747557A1; JP3242849B2; US6011458A; JPH10134697A

Abstract

Hochstrom-Sicherungseinheit, umfassend:
eine Hochstrom-Schmelzsicherung (23) mit einem ersten Paar Anschlusskontakten (29) und einem Schmelzleiter (31), der das erste Paar Anschlusskontakte (29) untereinander verbindet,
ein Gehäuse (27), das die Hochstrom-Schmelzsicherung (23) aufnimmt,
und eine Temperaturschmelzsicherung (25), die in nächster Nähe des Schmelzleiters (31) und diesen überkreuzend angeordnet ist, wobei die Temperaturschmelzsicherung (25) durch Wärme geschmolzen wird, die von dem Schmelzleiter (31) erzeugt wird,
wobei die Temperaturschmelzsicherung (25) ein zweites Paar Anschlusskontakte (39) aufweist,
wobei der durch die Hochstrom-Schmelzsicherung (23) fließende Strom nicht durch die Temperaturschmelzsicherung (25) fließt und ein Schmelzen der Temperaturschmelzsicherung (25) ein Signal auslöst,
wobei die Schmelztemperatur der Temperaturschmelzsicherung (25) auf einen Wert zwischen der Schmelztemperatur des Schmelzleiters (31) der Hochstrom-Schmelzsicherung (23) und der maximalen Temperatur, welche sich im normalen Verwendungszustand der Hochstrom-Sicherungseinheit entwickeln kann, eingestellt wird, und
wobei das erste Paar Anschlusskontakte (29) und das zweite Paar Anschlusskontakte (39) innerhalb des...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochstrom-Sicherungseinheit gemäß dem Patentanspruch 1.

Eine Sicherung 1 eines Patronentyps, wie in 5 gezeigt, ist bisher in einem elektrischen Schaltkreis eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen verwendet worden. Diese Sicherung umfasst ein Paar Anschlüsse 3, 3, die untereinander durch einen Schmelzleiter 5 verbunden sind, ferner ein Gehäuse 7 aus einem isolierenden wärmebeständigen Kunstharz, das die Anschlüsse 3 und den Schmelzleiter 5 aufnimmt, sowie eine transparente Abdeckung 11, welche die offene Oberseite 9 des Gehäuses 7 verschließt. Anschlussaufnahmekammern zum Aufnehmen der jeweiligen Anschlüsse 3, 3 sowie ein Elementaufnahmeraum, der mit diesen Anschlussaufnahmekammern in Verbindung steht, sind in dem Gehäuse 7 ausgebildet. Wenn die Anschlüsse 3, 3 in den jeweiligen Anschlussaufnahmekammern aufgenommen werden, ist der Schmelzleiter 5 in dem Elementaufnahmeraum positioniert, so dass mit den Augen durch die transparente Abdeckung 11 hindurch bestätigt werden kann, ob der Schmelzleiter 5 geschmolzen ist oder nicht. Wenn ein höherer Strom als ein Nennstrom durch den Schmelzleiter 5 fließt, wird der Schmelzleiter 5 durch darin erzeugte Wärme geschmolzen, um den Schaltkreis zu öffnen, womit ein Kabel und ein Gerät geschützt werden.

Im allgemeinen besteht in der obigen herkömmlichen Sicherung die Korrelation zwischen einem Erregungsstrom und einer Schmelzzeit, wie in 6 gezeigt. Mehr im einzelnen wird der schmelzbare Abschnitt sofort geschmolzen durch einen Strom von mehr als 200% des Nennwertes der Sicherung, aber die Schmelzzeit ist relativ lang mit einem Strom von weniger als 200% des Sicherungsnennwertes, da die Sicherung so konstruiert ist, dass sie einem Stromstoß widersteht. Wenn ein solcher Strom, wie er bei diskontinuierlichem Kurzschließen erzeugt wird, anstelle des kontinuierlichen Fließens des Stromes fließt, erzeugt der schmelzbare Abschnitt des Schmelzleiters 5 wiederholt Wärme und gibt sie ab, so dass die Schmelzzeit dazu neigt, lang zu werden. Wenn andererseits der diskontinuierliche Kurzschlussstrom durch das Kabel fließt, das den Schaltkreis bildet, versagt das Kabel beim Abführen der Wärme wie in dem schmelzbaren Abschnitt, selbst wenn der Strom unterbrochen wird, da das Kabel mit einem Mantel überzogen ist, und daher steigt die Temperatur des Kabels weiterhin wegen der angesammelten Wärme, und im schlimmsten Fall besteht die Möglichkeit, dass das Kabel schmort.

Aus der DE 32 21 919 A1 ist eine Sicherungseinheit bekannt, die einen langgestreckten Träger umfasst, auf dem ein Schmelzleiter angeordnet ist und neben diesem ein Temperatursensor angeordnet ist. Die Anschlüsse für den Schmelzleiter und für den Temperatursensor verlaufen in der Ebene des Trägers und im wesentlichen parallel zueinander. Aus den Werten des Temperatursensors wird die Strombelastung ermittelt, und entsprechende Signale für Zusatzfunktionen werden erzeugt.

Aus der AT 383 697 ist eine mit einem Widerstand thermisch gekoppelte Temperaturschmelzsicherung bekannt, welche bei einem bestimmten Stromfluss durch den Widerstand schmilzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach zu handhabende und kompakt aufgebaute Hochstrom-Sicherungseinheit zu schaffen, die bei einem direkten Kurzschluss den Stromkreis unterbricht und bei anomalen Zuständen den Stromkreis unterbricht oder ein Warnsignal abgibt.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Hochstrom-Sicherungseinheit umfasst eine Hochstrom-Schmelzsicherung mit einem ersten Paar Anschlusskontakten und einem Schmelzleiter, der das erste Paar Anschlusskontakte untereinander verbindet. Ein Gehäuse nimmt die Hochstrom-Schmelzsicherung auf. Eine Temperaturschmelzsicherung ist in nächster Nähe des Schmelzleiters und diesen überkreuzend angeordnet, wobei die Temperaturschmelzsicherung durch Wärme geschmolzen wird, die von dem Schmelzleiter erzeugt wird. Die Temperaturschmelzsicherung umfasst ein zweites Paar Anschlusskontakte. Der durch die Hochstrom-Schmelzsicherung fließende Strom fließt nicht durch die Temperaturschmelzsicherung Beim Schmelzen der Temperaturschmelzsicherung wird ein Signal ausgelöst. Die Schmelztemperatur der Temperaturschmelzsicherung ist auf einen Wert zwischen der Schmelztemperatur des Schmelzleiters der Hochstrom-Schmelzsicherung und der maximalen Temperatur, welches sich im normalen Verwendungszustand der Hochstrom- Sicherungseinheit entwickeln kann, eingestellt. Das erste Paar Anschlusskontakte und das zweite Paar Anschlusskontakte sind innerhalb des Gehäuses in Steckrichtung der Hochstrom-Sicherungseinheit verlaufend angeordnet. Da die Temperaturschmelzsicherung den Schmelzleiter überkreuzend angeordnet ist, kann eine sehr kompakte Bauweise erzielt werden. Da sowohl das erste Paar von Anschlusskontakten als auch das zweite Paar von Anschlusskontakten im Gehäuse angeordnet sind und sich die Anschlusskontakte in Steckrichtung des Gehäuses erstrecken, kann ein Austausch der Hochstrom-Sicherungseinheit bei Bedarf auf einfache und sichere Weise durch eine Bedienperson ausgeführt werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher bezeichnet. Darin zeigen:
1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer Hochstrom-Sicherungseinheit der Erfindung;
2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Zustands der Anbringung einer in 1 gezeigten Temperaturschmelzsicherung;
3 eine perspektivische Ansicht der in 2 gezeigten Temperaturschmelzsicherung;
4 ein Diagramm zur Erläuterung des Temperaturanstiegs eines Schmelzeinsatzes einer Hochstrom-Schmelzsicherung;
5 eine perspektivische Explosionsansicht einer herkömmlichen Hochstrom-Schmelzsicherung; und
6 ein Diagramm der Schmelzkennlinie der herkömmlichen Hochstrom-Schmelzsicherung.
1 zeigt eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer Hochstrom-Sicherungseinheit der Erfindung, 2 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Zustands der Anbringung einer in 1 gezeigten Temperaturschmelzsicherung, 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der in 2 gezeigten Temperaturschmelzsicherung, und 4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Temperaturanstiegs eines Schmelzleiters einer Hochstrom-Schmelzsicherung.
Die Hochstrom-Sicherungseinheit 21 umfasst eine Hochstrom-Schmelzsicherung 23, die durch einen Überstrom zu betätigen ist, eine Temperaturschmelzsicherung 25, die gemäß der Umgebungstemperatur zu betätigen ist, und ein Gehäuse 27, das diese Sicherungen 23 und 25 aufnimmt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 ein erstes Paar Anschlusskontakte 29 sowie einen Schmelzleiter 31, der die Anschlusskontakte 29 verbindet. Der Schmelzleiter 31 weist einen schmelzbaren Abschnitt 33 auf, der aus Metall mit niedrigem Schmelzpunkt besteht, wie Blei und Zinn, und dieser schmelzbare Abschnitt 33 wird durch darin erzeugte Wärme geschmolzen, wenn ein Überstrom zwischen den ersten Anschlusskontakten 29 fließt, und das Schmelzen des schmelzbaren Abschnitts 33 bewirkt, dass ein Schaltkreis geöffnet wird, wodurch ein Kabel und ein Gerät geschützt werden.
Anschlussaufnahmekammern (nicht gezeigt) zum Aufnehmen der jeweiligen ersten Anschlusskontakte 29 sowie ein Einsatzaufnahmeraum 35, der mit diesen Anschlussaufnahmekammern in Verbindung steht, sind in dem Gehäuse 27 ausgebildet. Wenn die ersten Anschlusskontakte 29 in den jeweiligen Anschlussaufnahmekammern aufgenommen sind, ist der Schmelzleiter 31 in dem Einsatzaufnahmeraum 35 positioniert.
Die Temperaturschmelzsicherung 25 ist nahe dem Schmelzleiter 31 vorgesehen, und die Temperaturschmelzsicherung 25 wird an dem Schmelzeinsatz 31 zum Beispiel durch Klauen 37 gehalten, die sich von dem Schmelzleiter 31 erstrecken. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Temperaturschmelzsicherung 25 ein zweites Paar Anschlusskontakte 39 und einen Temperaturschmelzsicherung-Aufnahmeabschnitt (Elementaufnahmeabschnitt) 41, der diese zweiten Anschlusskontakte 39 untereinander verbindet. Ein Element (nicht gezeigt), das die zweiten Anschlusskontakte 39 untereinander verbindet, wird in dem Elementaufnahmeabschnitt 41 aufgenommen, und dieses Element weist einen schmelzbaren Abschnitt auf, welcher mit einer vorbestimmten Temperatur geschmolzen wird. Die Temperaturschmelzsicherung 25 ist derart vorgesehen, dass der Elementaufnahmeabschnitt 41 in nächster Nähe des schmelzbaren Abschnitts 33 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform überkreuzen sich der Elementaufnahmeabschnitt 41 und der Schmelzleiter 31.
Daher weist die Hochstrom-Sicherungseinheit 21 vier Anschlusskontakte auf, nämlich die ersten Anschlusskontakte 29 der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 und die zweiten Anschlusskontakte 39 der Temperaturschmelzsicherung 25. Die ersten Anschlusskontakte 29 der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 werden jeweils in den Anschlussaufnahmekammern in dem Gehäuse 27 aufgenommen, während die zweiten Anschlusskontakte 39 der Tempe raturschmelzsicherung 25 zur Außenseite offenliegen, zum Beispiel zwischen Anschlussaufnahmeabschnitten 43 und 43 des Gehäuses 27.
Die Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung 25 wird auf einen niedrigeren Wert als die Betätigungstemperatur der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 eingestellt. Und zwar wird die Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung 25 eingestellt auf einen Wert zwischen einer maximalen Temperatur, welche sich in einem normalerweise verwendeten Zustand der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 entwickelt, und der Betätigungstemperatur der Hochstrom-Schmelzsicherung 23.
Wenn zum Beispiel, wie in 4 gezeigt, die maximale Temperatur (i), die sich in dem Zustand normaler Verwendung der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 entwickelt, 50°C beträgt und ihre Betätigungstemperatur (iii) 300°C beträgt, wird die Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung 25 auf einen geeigneten Wert zwischen 50 und 300°C eingestellt.
Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, sind die zweiten Anschlusskontakte 39 mit einer Alarmschaltung verbunden zum Einschalten einer Alarmlampe eines Instrumentabschnitts oder dergleichen, und wenn die Temperaturschmelzsicherung 25 geschmolzen wird, wird die Alarmschaltung betätigt.
Die Arbeitsweise der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 dieses Aufbaus wird nun anhand von 4 beschrieben.
In der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 beginnt gewöhnlich, wenn die Temperatur des Schmelzleiters 31 etwa 300°C erreicht, wie bei (iii) in 4 angedeutet, Zinn 31b in das Substrat des Schmelzleiters zu diffundieren, und danach wird der schmelzbare Abschnitt 33 geschmolzen. Wenn jedoch unterbrochenes oder diskontinuierliches Kurzschließen auftritt, wie bei (ii) angedeutet, steigt die Temperatur des Schmelzleiters 31 nur auf etwa 150°C an, und daher schmilzt die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 nicht oder die Schmelzzeit ist sehr lang.
Die Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung 25 wird auf einen Wert unterhalb 150° eingestellt, und in diesem Fall schmilzt die Temperaturschmelzsicherung 25, wenn solch ein diskontinuierlicher Kurzschluss auftritt, und gemäß diesem Schmelzsignal wird eine Zwangsunterbrechungsschaltung angesteuert, um dadurch den Schaltkreis zu unterbrechen, oder die Alarmschaltung wird betätigt, um die Alarmlampe des Instrumentabschnitts oder dergleichen einzuschalten, womit der Bediener über das Auftreten des anomalen Zustands informiert wird.
In der obigen Hochstrom-Sicherungseinheit 21 ist also die Temperaturschmelzsicherung 25, die durch von der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 erzeugte Wärme betätigt wird, in der Nachbarschaft dieser Hochstrom-Schmelzsicherung 23 vorgesehen, und daher wird selbst zu dem Zeitpunkt eines diskontinuierlichen Kurzschlusses, wenn die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 nicht geschmolzen wird, die Temperaturschmelzsicherung 25 geschmolzen, so dass der Schaltkreis durch dieses Schmelzsignal unterbrochen wird oder dem Bediener ein Alarm gegeben wird. Infolgedessen können das Kabel und das Gerät vor einem durch diskontinuierliches Kurzschließen erzeugten anomalen Strom geschützt werden (welcher in herkömmlichen Hochstrom-Schmelzsicherungen bisher nicht unterbrochen werden konnte).
Die Temperaturschmelzsicherung 25 kann nahe der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 vorgesehen werden, wobei das Gehäuse 27 wie in einer herkömmlichen Sicherungseinheit verwendet wird, und daher kann die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 in einer Abmessung ausgebildet werden, die allgemein der gegenwärtigen Hochstrom-Schmelzsicherung 23 gleicht, und die Funktionen der Stromsicherung und der Temperaturschmelzsicherung 25 können kompakt in einer Einheit ausgeführt werden.
Wie oben im einzelnen beschrieben, ist in der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 der Erfindung die Temperaturschmelzsicherung 25 benachbart der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 vorgesehen und wird geschmolzen durch Wärme, die von der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 erzeugt wird. Daher kann der Schaltkreis unterbrochen werden, selbst wenn die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 nicht geschmolzen wird, oder das Auftreten des anomalen Zustands kann dem Bediener gemäß diesem Schmelzsignal übermittelt werden.
Die Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung 25 wird auf einen Wert zwischen der Betätigungstemperatur der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 und der maximalen Temperatur eingestellt, welche sich in dem normalen Verwendungszustand der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 entwickeln kann, und indem so verfahren wird, kann die Temperaturschmelzsicherung 25 geschmolzen werden zu dem Zeitpunkt eines diskontinuierlichen Kurzschlusses, wenn die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 nicht geschmolzen wird, und daher können das Kabel und der Schaltkreis gegen einen anomalen Strom (der bisher nicht unterbrochen werden konnte) aufgrund eines solchen diskontinuierlichen Kurzschlusses geschützt werden.

Claims

Hochstrom-Sicherungseinheit, umfassend: eine Hochstrom-Schmelzsicherung (23) mit einem ersten Paar Anschlusskontakten (29) und einem Schmelzleiter (31), der das erste Paar Anschlusskontakte (29) untereinander verbindet, ein Gehäuse (27), das die Hochstrom-Schmelzsicherung (23) aufnimmt, und eine Temperaturschmelzsicherung (25), die in nächster Nähe des Schmelzleiters (31) und diesen überkreuzend angeordnet ist, wobei die Temperaturschmelzsicherung (25) durch Wärme geschmolzen wird, die von dem Schmelzleiter (31) erzeugt wird, wobei die Temperaturschmelzsicherung (25) ein zweites Paar Anschlusskontakte (39) aufweist, wobei der durch die Hochstrom-Schmelzsicherung (23) fließende Strom nicht durch die Temperaturschmelzsicherung (25) fließt und ein Schmelzen der Temperaturschmelzsicherung (25) ein Signal auslöst, wobei die Schmelztemperatur der Temperaturschmelzsicherung (25) auf einen Wert zwischen der Schmelztemperatur des Schmelzleiters (31) der Hochstrom-Schmelzsicherung (23) und der maximalen Temperatur, welche sich im normalen Verwendungszustand der Hochstrom-Sicherungseinheit entwickeln kann, eingestellt wird, und wobei das erste Paar Anschlusskontakte (29) und das zweite Paar Anschlusskontakte (39) innerhalb des Gehäuses (27) in Steckrichtung der Hochstrom-Sicherungseinheit verlaufend angeordnet sind.