DE20119411U1

DE20119411U1 - Elektrische Sicherung

Info

Publication number: DE20119411U1
Application number: DE20119411U
Authority: DE
Original assignee: PUDENZ WILHELM GmbH
Current assignee: Littelfuse Automotive GmbH
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2002-03-07
Anticipated expiration: 2011-12-01

Description

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15803/mj/no

Gebrauchsmusteranmeldung

Wilhelm Pudenz GmbH, Klosterseelter Straße 5

Dünsen

Elektrische Sicherung

17, 27243

Die Erfindung betrifft eine elektrische Sicherung, umfassend wenigstens zwei elektrische Kontaktelemente und zumindestens ein im elektrischen Leitungsweg zwischen den Kontaktelementen angeordnetes Sicherungselement.

Bei bekannten elektrischen Sicherungen der vorbezeichneten Gattung wird ein elektrischer Stromweg über die Kontaktelemente und über das zwischen den Kontaktelementen im Leitungsweg angeordnete Sicherungselement ausgebildet. Tritt ein Strom mit zu hoher Stromstärke auf, so folgt beispielsweise eine Erwärmung des Materials des Sicherungselementes. Überschreitet der Strom eine bestimmte Stromstärkengrenze oder liegt eine über eine definierte zeitliche .Grenze fortschreitende Beanspruchung des Sicherungselementes vor, so zerstört sich das Sicherungselement und unterbricht damit . den Stromweg zwischen den Kontaktelementen. . _. —· . .· ■ ■ -.-- -

Als Sicherungselemente werden häufig Schmelzleiter eingesetzt, die bei zu hohen Stromstärken schmelzen und dadurch eine Unterbrechung des Stromleitungsweges verursachen. Diese Schmelzleiter werden in ihrem Material und / oder ihrem Querschnitt derart dimensionsiert, daß ihre Zerstörung eintritt, bevor eine Zerstörung eines im Stromleitungsweg folgenden elektrischen Verbrauchers oder elektrischen Leiters eintritt. Der Schmelzleiter wird dabei mit einer Kennlinie versehen, in der für jede Strombelastung eine Zeit eingestellt ist, innerhalb welcher der Schmelzleiter schmilzt.

Diese Kennlinie ist bei bekannten Sicherungen weit von der entsprechenden Kennlinie des zu schützenden elektrischen Leiters entfernt. Während ein elektrischer Leiter mit einem Querschnitt von 6 mm² beispielsweise bei einer Strombelastung von 100 Ampere nach einem Zeitablauf von mehr als zehn Sekunden zerstört wird, tritt die Zerstörung einer 40A-Sicherung bereits nach ca. einer Sekunde ein. Die elektrische Leitung könnte somit theoretisch noch einen Strom von 100 Ampere kurzzeitig leiten bzw. einen Strom von beispielsweise 80 Ampere über längere Zeit leiten, ohne daß eine Zerstörung der Leitung eintreten würde.. Durch die Abschaltung der Sicherung aufgrund einer Zerstörung des Schmelzleiters wird diese theoretische Stromtragfähigkeit des Leiters jedoch nicht zufriedenstellend ausgenutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Sicherung .der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen,- mit der.

die theoretische Stromtragfähigkeit einer Leitung besser ausgenutzt werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindung.sgemäß dadurch gelöst, daß das Sicherungselement als Schmelzleiter ausgebildet ist, dessen Länge zwischen den elektrischen Kontaktelementen zumindestens 4 cm beträgt.

Bei der erfindungsgemäßen Sicherung ist ein langes Sicherungselement vorgesehen, das vollständig durch einen Schmelzleiter ausgebildet ist. Der Schmelzleiter ist aufgrund seiner Länge von 4 cm oder länger selbst wie ein elektrischer Leiter ausgebildet'und nimmt aufgrund dessen die Eigenschaften eines elektrischen Leiters an. Somit ist auch die Kennlinie dieses Schmelzleiters an die Kennlinie eines elektrischen Leiters angepaßt, so daß ein zu frühes Auslösen des Schmelzleiters vorteilhaft verhindert ist. Die theoretische Stromtragfähigkeit des durch die erfindungsgemäße Sicherung geschützten elektrischen Leiters wird besser ausgenutzt.

Die Länge des Schmelzleiters kann auch mehr als 4 cm betragen. Beispielsweise sind Schmelzleiterlängen von 10 cm möglich. Vorzugsweise ist die Länge des Schmelzleiters größer als der Abstand zwischen den elektrischen Kontaktelementen.

Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schmelzleiter aus einem Schmelzleitermaterialblech ausgestanzt ist. Durch diese Ausstanzung ist zum einen gewährleistet, daß der Schmelzleiter einstückig ausgebildet ist und dadurch eine homogene

Materialstruktur über seine gesamte Länge aufweist. Dies trägt zur Ausbildung des Schmelzleiters als elektrischer Leiter mit einer leiterähnlichen Kennlinie bei. Zudem bewirkt die Fertigung durch Ausstanzen eine Einfachheit. Darüber hinaus kann durch eine Auswahl der Dicke des für die Ausstanzung herangezogenen Schmelzleitermaterialbleches auf einfache Weise der Querschnitt des Schmelzleiters eingestellt werden.

Durch voneinander verschiedene Leitungsquerschnitte können somit verschiedene Typen der erfindungsgemäßen Sicherung bereitgestellt werden, wobei diese Typen voneinander nicht mit Stromstärke - Angaben sondern mit Leitungsquerschnittsangaben unterschieden werden.

Neben einem Ausstanzen kann der Schmelzleiter natürlich auch auf andere Weise hergestellt werden, wobei voneinander verschiedene Querschnitte des Schmelzleiters auf andere Weise zu realisieren sind.

Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schmelzleiter zwischen den Kontaktelementen einen schleifenartig gewundenen Leitungsweg ausbildet. Durch diese Maßnahme ist erreichbar, daß bei einem gegebenen Abstand zwischen zwei Kontaktelementen eine größere Länge des Schmelzleiters als das Maß des Abstandes gewonnen werden kann. Der Größengewinn stellt sich gegenüber einer geraden Verbindung beider Kontaktelemente ein, da ein in Schleifen gewundener Schmelzleiter eine größere Länge hat.

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Diese Maßnahme dient zur Ausbildung des Schmelzleiters als elektrischer Leiter mit entsprechender Kennlinie.

Um einen derart langen Schmelzleiter auf engem Raum anordnen zu können, sieht eine nächste Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Schmelzleiter durch zweifaches Abwinkein um jeweils etwa 90° eine U - förmige Ausbildung hat, wobei an den freien Enden der U - Schenkel die Kontaktelemente angeordnet sind. Durch die Abwinklung des Schmelzleiters können Schmelzleiterabschnitte als U - Schenkel in paralleler Ausrichtung nebeneinander auf kompaktem Raum angeordnet werden. Eine Raumminimierung kann dadurch erzielt werden, daß die Länge der U - Basis geringer als die Länge jedes U Schenkels ist. Der Schmelzleiter ist dadurch relativ schmal und hoch ausgebildet.

Bei dem erfindungsgemäßen Sicherungselement kann die Anforderung bestehen, daß der Schmelzleiter in bestimmten Bereichen seiner Längserstreckung schmilzt und in anderen Bereichen ein Schmelzen verhindert ist. Insbesondere ist ein Schmelzen des Schmelzleiters im Bereich der U - Basis nicht erwünscht, da durch ein Aufweichen der U - Basis und nachfolgendes Abfließen .des Schmelzleitermaterials beispielsweise in Richtung der. U - Schenkel möglicherweise wieder ein geschlossener Stromweg ausgebildet wird.

Um ein Schmelzen der U - Basis des Schmelzleiters zu verhindern, sieht daher eine Weiterbildung . der Erfindung vor, daß der Schmelzleiter im Bereich der U - Basis zumindestens

&tgr; .s.

eine Querschnittsvergrößerung aufweist. Durch diese Querschnittsvergrößerung ist der Schmelzleiter im Bereich der U - Basis in der Lage, eine größere Wärme aufzunehmen. Dieses größere Wärmeaufnahmevermögen verhindert das Schmelzen des Schmelzleiters in diesem Bereich. Die Querschnittsvergrößerung ist beispielsweise durch wenigstens einen an den Schmelzleiter angeformten Vorsprung ausgebildet, der beispielsweise seitlich von der Längserstreckung des Schmelzleiters im Bereich der U Basis vorsteht. Vorzugsweise sind auf beiden Seiten des Schmelzleiters in einem mittleren Abschnitt der Längserstreckung der U - Basis Vorsprünge angeordnet.

Neben dem Schmelzleiter können auch die Vorsprünge sowie die Kontaktelemente aus dem Schmelzleitermaterialblech ausgestanzt sein. Dadurch wird eine einteilige Bauweise von Schmelzleitervorsprüngen und Kontaktelementen ausgebildet. Davon abweichend können die Kontaktelemente und der Schmelzleiter auch als dreiteilige Anordnung vorliegen.

Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Sicherung ein Gehäuse aufweist, in welchem der Schmelzleiter aufgenommen ist und aus welchem die Kontaktelemente vorstehen. In dem Gehäuse ist der Schmelzleiter aufgenommen. Die Sicherung ist dadurch handhabbar und beispielsweise auch durch Werkzeuge sicherer erfaßbar. Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus einem isolierendem Kunststoff.

Aufgrund der U - Form des Schmelzleiters hat das Gehäuse vorzugsweise einen hohen schmalen Aufbau, wobei die Breite·· des Gehäuses etwas weiter als die Länge der U - Basis des Schmelzleiters ist und wobei die Höhe des Gehäuses etwas länger als die Länge der U - Schenkel des Schmelzleiters ist. Durch den hohen schmalen Aufbau ist ermöglicht, einen i-n U Form vorliegenden langen Schmelzleiter vollständig aufzunehmen. Die Kontaktelemente an den freien Enden der U Schenkel stehen im Bereich einer Stirnseite aus dem Gehäuse vor, so daß sie in eine Sicherungsaufnahme beispielsweise eingesteckt werden können.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gehäuse wenigstens eine Gehäuseinnenwand aufweist, welche etwa in einer Mittelebene angeordnet ist und welche das Gehäuseinnere in zwei Einsteckbereiche für die ü - Schenkel des Schmelzleiters teilt. Durch, die Gehäuseinnenwand wird der Innenraum des Gehäuses in zwei Teilbereiche unterteilt. In jedem Teilbereich kann ein U - Schenkel des Schmelzleiters eingeführt sein, so daß die Gehäuseinnenwand beide U
Schenkel des Schmelzleiters voneinander räumlich trennt und isoliert. Dadurch ist vorteilhaft verhindert, daß ein Abschmelzen der U - Schenkel mit dem Schmelzleitermaterial des anderen U - Schenkels in elektrisch leitende Verbindung treten kann.

Um ein Einsacken der U - Basis bei einem Schmelzen eines U - Schenkels/ oder beider U - Schenkel zu verhindern, sieht

eine Weiterbildung vor, daß der den Kontakt element en des in das Gehäuse eingesteckten Schmelzleiters abgekehrte Endabschnitt der Gehäuseinnenwand als Auflagebereich für die. U

- Basis des Schmelzleiters dient. Schmilzt der Schmelzleiter im Bereich eines oder beider U - Schenkel, so bleibt die Auflage der U - Basis auf der Gehäuseinnenwand erhalten. Die U

- Basis kann nicht herunterfallen, so daß bei einer Auftrennung des Schmelzleiters im Bereich eines oder beider U

Schenkel der Leitungsweg zwischen den Kontaktelementen dauerhaft unterbrochen bleibt.

Ein Gehäuseabschnitt ist vorzugsweise als mit dem Restgehäuse lösbar verbundener Gehäusedeckel ausgebildet, so daß das Gehäuse auf einfache Weise geöffnet werden kann. Dadurch ist beispielsweise eine Neubestückung des Gehäuses mit einem Ersatz - Schmelzleiter ermöglicht.

Um eine feste, jedoch lösbare Verbindung zwischen Restgehäuse und Gehäusedeckel und zwischen Gehäuse und Schmelzleiter herzustellen, ist schließlich vorgesehen, daß diese Bauteile jeweils miteinander in rastende Halteverbindung tretende Rastmittel·. aufweisen. Diese Rastmittel sind beispielsweise als Vorsprünge und Hinterschneidungen ausgebildet, die formschlüssig ineinander greifen können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsseitenansicht einer erfindungsgemäßen
elektrischen Sicherung, und

Fig. 2 eine Schnittansicht der Sicherung gemäß
Figur 1.

Die Sicherung in Fig. 1 und 2 ist aus drei Bauteilen ausgebildet. Sie weist einen U - förmigen Schmelzleiter 1 auf, an den einteilig zwei als Flachstecker ausgebildete Kontaktelemente 2 angeformt sind. Dieser Schmelzleiter 1 ist in ein hohes schmales Gehäuse 3 einsteckbar bzw. eingesteckt (Fig 2) . Mit dem Gehäuse 3 ist ein Gehäusedeckel 4 in haltende Verbindung bringbar bzw. gebracht (Fig. 2) , wobei Rastlaschen 5 des Gehäusedeckels 4 rastend über Vorsprünge 6 des Gehäuses 3 führbar sind.

Das Innere des Gehäuses 3 ist durch eine Gehäuseinnenwand 7 in zwei Einsteckbereiche 8, 8' für die U - Schenkel des Schmelzleiters 1 unterteilt. Der in Fig. 1 sichtbare obere Endabschnitt der Gehäuseinnenwand 7 dient als Auflage für die U - Basis des Schmelzleiters 1.

Der Schmelzleiter 1 weist in seinem Verlauf im Bereich der U - Schenkel eine gewellte Ausbildung auf. Im Bereich der U Basis sind an den Schmelzleiter 1 zwei fahnenartige Vorsprünge 9, 9' einstückig angeformt. Auch diese Vorsprünge 9, 9' liegen auf der Gehäuseinnenwand 7 auf. Die Gehäuseinnenwand 7 weist dabei in ihren den Gehäusewänden zugewandten Bereichen

Ausnehmungen 10 auf, die für eine Hinterlüftung der Vorsprünge 9, 9' dienen. Von den Vorsprüngen 9, 9' aufgenommene Wärme kann dadurch beidseitig abgeführt werden, so daß ein Schmelzen der Vorsprünge 9 und somit der U - Basis des Schmelzleiters 1 verhindert ist.

Den Kontaktelementen 2 sind noch Abwinklungen 11 zugeordnet, welche die Stabilität der Kontaktelemente 2 erhöhen. Im Bereich dieser Abwinklungen 11 sind darüber hinaus federnde Laschen 12 vorgesehen, welche mit Rastmitteln im Gehäuse 3 in rastende Halteverbindung treten. Die Rastmittel sind als Vorsprünge 13 ausgebildet, welche an die Gehäuseinnenwand 7 angeformt sind.

Claims

1. Elektrische Sicherung, umfassend wenigstens zwei elektrische Kontaktelemente und zumindestens ein im elektrischen Leitungsweg zwischen den Kontaktelementen angeordnetes Sicherungselement, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement als Schmelzleiter (1) ausgebildet ist, dessen Länge zwischen den elektrischen Kontaktelementen (2) zumindestens 4 cm beträgt.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Schmelzleiters (1) größer als der Abstand zwischen den elektrischen Kontaktelementen (2) ist.

3. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (1) aus einem Schmelzleltermaterialblech ausgestanzt ist.

4. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (1) zwischen den Kontaktelementen (2) einen schleifenartig gewundenen Leitungsweg ausbildet.

5. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (1) durch zweifaches Abwinkeln um jeweils etwa 90° eine U-förmige Ausbildung hat, wobei an den freien Enden der U-Schenkel die Kontaktelemente (2) angeordnet sind.

6. Sicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der U-Basis geringer als die Länge jedes U-Schenkels ist.

7. Sicherung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (1) im Bereich der U-Basis zumindestens eine Querschnittsvergrößerung aufweist.

8. Sicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsvergrößerung durch wenigstens einen an den Schmelzleiter (1) angeformten Vorsprung (9, 9') ausgebildet ist, welcher seitlich von der Längserstreckung des Schmelzleiters (1) im Bereich der U-Basis vorsteht.

9. Sicherung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Schmelzleiters (1) in einem mittleren Abschnitt der Längserstreckung der U-Basis jeweils ein Vorsprung (9, 9') angeformt ist.

10. Sicherung nach Ansprüch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (9, 9') einstückig angeformt ist.

11. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (1) und die Kontaktelemente (2) einteilig ausgebildet sind.

12. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse (3) aufweist, in welchem der Schmelzleiter (1) aufgenommen ist und aus welchem die Kontaktelemente (2) vorstehen.

13. Sicherung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) einen hohen schmalen Aufbau aufweist, wobei die Breite des Gehäuses (3) etwas weiter als die Länge der U-Basis des Schmelzleiters (1) ist und wobei die Höhe des Gehäuses (3) etwas länger als die Länge der U- Schenkel des Schmelzleiters (1) ist.

14. Sicherung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) wenigstens eine Gehäuseinnenwand (7) aufweist, welche etwa in einer Mittelebene angeordnet ist und welche das Gehäuseinnere in zwei Einsteckbereiche (8, 8') für die U-Schenkel des Schmelzleiters (1) teilt.

15. Sicherung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kontaktelementen (2) des in das Gehäuse (3) eingesteckten Schmelzleiters (1) abgekehrte Endabschnitt der Gehäuseinnenwand (7) als Auflagebereich für die U-Basis des Schmelzleiters (1) dient.

16. Sicherung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuseabschnitt als mit dem Restgehäuse (3) lösbar verbundener Gehäusedeckel (4) ausgebildet ist.

17. Sicherung nach Ansprüch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Restgehäuse (3) und der Gehäusedeckel (4) miteinander in rastende Halteverbindung tretende Rastmittel (5, 6) aufweisen.

18. Sicherung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) und der Schmelzleiter (1) miteinander in rastende Halteverbindungen tretende Rastmittel (12, 13) aufweisen.