DE10008577A1 - Stromunterbrechungs-Vorrichtung - Google Patents
Stromunterbrechungs-VorrichtungInfo
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Abstract
Eine Stromunterbrechungs-Vorrichtung weist eine Zündeinheit auf, die innerhalb einer zylindrischen Wandung eingerichtet ist, welche in eiem Hauptgehäuse ausgebildet ist. Eine Halterung ist innerhalb der zylindrischen Wandung derart angeordnet, dass sie der Zündeinheit gegenübersteht. Die Halterung weist einen mit der zylindrischen Wandung verbundenen Vorsprung auf, und ein Sicherungselement wird von der Halterung gehalten. Jedes Ende des Sicherungselements ist elektrisch verbunden mit einem von zwei Verbindungsklemmen, die in dem Hauptgehäuse angeordnet sind. Die Halterung wird durch einen in dem Hauptgehäuse ausgebildeten Verriegelungsvorsprung befestigt, wenn jedes Ende des Sicherungselements sich mit einen der Verbindungsklemmen verbunden hat. Die Halterung ruht auf dem Verriegelungsvorsprung, wenn das Sicherungselement nach einer Aktivierung der Zündeinheit von den Verbindungsklemmen gelöst worden ist. Das Sicherungselement ist mit einem Einfügungsloch in der Halterung verbunden und wird durch dieses Loch gestoppt. Die Verbindungsklemmen sind jeweils behälterartige Klemmen, die zwei elastische Kontaktstreifen-Abschnitte aufweisen, wobei einer der Abschnitte mit einem Ende des Sicherungselements verbunden ist und der andere mit einem gegenüberliegenden Anschluss des Stromkreises verbunden ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Stromunterbrechungs-
Vorrichtung, um instantan einen Stromkreis mit einem durch eine
Zündeinrichtung erzeugten Gasdruck zu unterbrechen, um ein
Sicherungselement von einem Paar von Verbindungsklemmen
auszulösen.
Fig. 3 zeigt eine herkömmliche Sicherung 61, um einen
Starkstromkreis zu unterbrechen. Die Sicherung 61 weist ein
Hauptgehäuse aus Kunstharz, ein in das Hauptgehäuse
aufgenommenes Sicherungselement 63 aus leitendem Metall und
eine Abdeckung 64 aus Kunstharz auf, um die obere Öffnung des
Hauptgehäuses 62 abzudecken.
Das Sicherungselement 63 weist eine im allgemeinen eine U-
förmige Basisplatte 65, zwei Klemmen 66, die jeweils einzeln
mit der Basisplatte 65 an einem Ende der Basisplatte 65
ausgebildet sind und ein an der Basisplatte 65 angebrachtes
Blechstück 67 zur Wärmespeicherung auf. Gegenüber jeder Klemme
befindet sich ein elastischer Kontaktstreifen 68, der getrennt
von dem Sicherungselement 63 ausgebildet ist. Die Klemme 66 und
der elastische Kontaktstreifen 68 können einen Kontaktstift
einer Sicherungsbox (nicht dargestellt) oder dergleichen
kontaktieren. Die Kontaktstifte werden über eine untere Öffnung
69 des Hauptgehäuses 62 eingeführt.
Die Basisplatte 65 ist mit einem diagonal nach außen
überstehenden Verriegelungsstück 70 ausgebildet. Das
Verriegelungsstück 70 grenzt gegen einen inneren Vorsprung des
Hauptgehäuses 62, um zu verhindern, dass das Sicherungselement
63 von dem Hauptgehäuse 62 gelöst wird.
Die Basisplatte 65 wird durch einen Überstrom geschmolzen
und unterbricht somit einen angeschlossenen Stromkreis.
Fig. 4 zeigt eine Kurve, die die Zeitdauer angibt, die zum
Schmelzen der Sicherung 61 nötig ist. Diese Zeitdauer ist eine
Funktion des angelegten Stromes. Diese Schmelzcharakteristik
erhält man durch eine in Fig. 5 gezeigte Messvorrichtung.
In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 61 eine Sicherung,
das Bezugszeichen 71 eine Stromschiene, die mit der Sicherung
61 verbunden ist und das Bezugszeichen 72 eine elektrische
Leitung, die für die Stromversorgung mit der Stromschiene 71
verbunden ist. Zwei Stromschienen 71 sind auf einem Sockel 73
befestigt, der aus einem Isoliermaterial hergestellt wurde.
Jede Stromschiene 71 weist einen nach oben wegstehenden Stecker
74 auf, der mit der Klemme 66 (siehe Fig. 3) der Sicherung 61
verbunden werden kann.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, wird die Schmelzzeitdauer T mit
zunehmendem Strom I gemäß einer quadratischen Kurve kleiner.
Insbesondere dort, wo der angelegte Strom I vergleichsweise
niedrig ist, nimmt die Schmelzzeitdauer T signifikant zu, was
in dem mit der gestrichelten Linie A umrandeten Bereich gezeigt
ist. Die vertikale Skala für die Schmelzzeitdauer T ist
logarithmisch.
Die herkömmliche Sicherung 61, wie in Fig. 4 dargestellt,
benötigt eine signifikant lange Schmelzzeitdauer T, falls der
Überstrom innerhalb eines kleinen Bereiches liegt. Daher ist es
schwierig, einen angeschlossenen Stromkreis bei einem kleinen
Überstrom instantan zu unterbrechen. Eine lange
Schmelzzeitdauer tritt ebenso im Falle eines zeitweiligen
Kurzschlusses oder eines kleinen Kriechstroms auf. Außerdem
wird sogar in einem anormalen Fahrzeugzustand wie einem
Kollisionsunfall, ein Stromkreis nicht unterbrochen, wenn kein
ausreichender Überstrom vorliegt. Eine herkömmliche Sicherung
weist die oben beschriebenen Nachteile auf.
Um diese Problem zu lösen, wird eine Stromunterbrechungs-
Vorrichtung 76 vorgeschlagen, die in Fig. 6 und Fig. 7
dargestellt ist.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich, weist eine Stromunterbrechungs-
Vorrichtung 76 ein Paar von Anschlüssen 77, 78 auf, zwei
mehrfach kontaktierte elastische Bleche 80 (Fig. 7), wobei jedes
mit einem der Anschlüsse 77, 78 verbunden ist, einen elektrisch
leitenden Schaft 79, der schiebbar mit den Blechen 80 verbunden
ist und eine Zündeinheit 81, die an einer Seite des Schafts 79
angebracht ist.
Der Schaft 79 ist an seinem anderen Ende mit einem
Antriebsschaft 82 verbunden. Der Antriebsschaft 82 ist mit
einer Torsionsfeder 83 befestigt. Die Zündeinheit 81 weist
innen ein Gasausdehnungsmittel und ein Heizelement auf. Das
Heizelement ist mit einem Paar von Drähten 84 verbunden. Der
Schaft 79 und der Antriebsschaft 82 sind schiebbar in einem
Gehäuse 85 der Stromunterbrechungs-Vorrichtung 76 aufgenommen.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich, sind die Anschlüsse 77, 78
jeweils mithilfe von einem der Bleche mit dem Schaft 79
verbunden. Ein zwischen den Anschlüssen 77, 78 fließender
Überstrom wird von einem Sensor detektiert. Darauffolgend wird
ein Strom an die Drähte 84 angelegt, so dass das Heizelement
das Gasausdehnungsmittel aufheizt. Der Ausdehnungsgasdruck
bewegt den Schaft 79 in die Unterbrechungs-Richtung. Dies
unterbricht die elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen
77 und 78. Die Torsionsfeder 83 drängt das Stopp-Element 86
nach außen, so dass das Stopp-Element 86 an das Gehäuse 85
angrenzt und eine Rückwärtsbewegung des Schafts 79 verhindert
wird.
Die Stromunterbrechungs-Vorrichtung 76 weist jedoch die im
folgenden erläuterten Nachteile auf. Diese bestehen
insbesondere darin, dass die Stromunterbrechungs-Vorrichtung 76
die, mit den Anschlüssen 77, 78 verbundenen, teuren mehrfach
kontaktierten elastischen Bleche 80 aufweist, welche eine
reduzierte Reibungskraft ermöglichen. Die Stromunterbrechungs-
Vorrichtung 76 benötigt ferner Bauteile in erhöhter Anzahl und
mit erhöhten Kosten und ist kompliziert in der Konfiguration,
weil die Torsionsfeder 83 und das Stopp-Element 86 zum Stoppen
des Schafts 79 verwendet werden. Zusätzlich vergrößern die
mehrfach kontaktierten elastischen Bleche 80 die Anschlüsse
77, 78 und den Schaft 79, um den elektrischen Widerstand
zwischen den Blechen 80 und dem Schaft 79 zu verkleinern, was
dazu führt, dass die angrenzenden Bauteile der
Stromunterbrechungs-Vorrichtung 76 vergrößert werden, was
wiederum zu einer in der Gesamtgröße vergrößerten
Unterbrechungsvorrichtung führt.
Die japanische Patentanmeldung mit der Nummer H.10-241524
offenbart eine Stromunterbrechungs-Vorrichtung (nicht
dargestellt), in der eine Gasexpansionskraft ein
Verbindungssubstrat zerbricht, um einen Stromkreis zu
unterbrechen. Aufgrund dieser Konfiguration ist die
Stromunterbrechungs-Vorrichtung nicht wiederverwendbar und wird
nicht allgemein für verschiedene Verwendungszwecke eingesetzt.
Außerdem weist die Stromunterbrechungs-Vorrichtung den weiteren
Nachteil auf, dass ihr Hauptgehäuse eine Zündeinheit enthält,
die eine zusätzliche Anpassungsarbeit benötigt, um die
Zündeinheit durch Verriegeln zu sichern.
In Anbetracht der Nachteile der zuvor erwähnten
Sicherungen und Unterbrechungs-Vorrichtungen liegt der
Erfindung das Problem zugrunde, eine Stromunterbrechungs-
Vorrichtung zu schaffen, die sogar bei einem kleinen Überstrom
einen Stromkreis aktiv unterbrechen kann. Die Unterbrechungs-
Vorrichtung ermöglicht ferner ein zuverlässiges Unterbrechen
des Stromkreises, wenn ein Sensor einen anormalen Zustand, wie
einen unbeabsichtigt wärmeerzeugenden Zustand oder einen Unfall
mit einer Fahrzeugkollision, detektiert. Zusätzlich weist die
Unterbrechungs-Vorrichtung eine vereinfachte Konfiguration auf,
die aus einer reduzierten Anzahl von Bauteilen besteht. Die
Unterbrechungs-Vorrichtung ist preiswert, kompakt, einfach im
Zusammenbau, wiederverwendbar und für Allgemeinzwecke geeignet.
Zur Lösung des Problems weist eine Stromunterbrechungs-
Vorrichtung gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung auf
ein Hauptgehäuse, eine innerhalb einer zylindrischen Wandung
eingerichtete Zündeinheit, wobei die zylindrische Wandung im
Hauptgehäuse ausgebildet ist, eine innerhalb der zylindrischen
Wandung derart eingerichtete Halterung, dass sich diese
gegenüber der Zündeinheit befindet, einen Vorsprung der
Halterung, der in die zylindrische Halterung eingreift, ein
Sicherungselement, das von der Halterung gehalten wird und ein
Paar von Verbindungsklemmen, die im Hauptgehäuse angebracht
sind. Jedes Ende des Sicherungselements ist mit einem der
Verbindungsklemmen elektrisch verbunden.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung ist die
Halterung mit einem Verriegelungsvorsprung blockiert, die im
Hauptgehäuse ausgebildet ist, wenn jedes Ende des
Sicherungselements sich mit einer der Verbindungsklemmen
verbunden hat.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung ist eine
von einer Zündeinheit erzeugte Aktivierungsdruckkraft größer
als die Summe der Stopp-Kraft des Verriegelungsvorsprungs und
der Reibungskraft zwischen den Verbindungsklemmen und dem
Sicherungselement.
Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der Erfindung ruht die
Halterung auf dem Verriegelungsvorsprung, wenn das
Sicherungselement nach der Aktivierung der Zündeinheit von den
Verbindungsklemmen freigegeben worden ist.
Gemäß einem fünften Gesichtspunkt der Erfindung greift das
Sicherungselement in das Einfügungsloch der Halterung ein und
wird durch dieses gestoppt.
Gemäß einem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung ist die
Zündeinheit derart in die zylindrische Wandung hineingepresst,
dass sie in der zylindrischen Wandung befestigt ist.
Gemäß einem siebten Gesichtspunkt der Erfindung sind die
Verbindungsklemmen jeweils in dem Hauptgehäuse mit einem
Verriegelungsstück befestigt.
Gemäß einem achten Gesichtspunkt der Erfindung sind die
Verbindungsklemmen jeweils eine behälterartige Klemme, die zwei
elastische Kontaktstreifen-Abschnitte aufweist, wobei der eine
mit einem Ende des Sicherungselements und der andere mit einer
gegenüberliegenden Klemme des Stromkreises verbunden ist.
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung kann die
zylindrische Wandung den Vorsprung der Halterung wie eine
Kolbenbewegung eines Zylinders führen, so dass der
Gasausdehnungsdruck zuverlässig die Halterung herauszwingt.
Daher kann die Unterbrechungs-Vorrichtung den Stromkreis
schlagartig unterbrechen, sogar bei einem kleinen Überstrom
oder bei einem anormalen Zustand des Fahrzeugs, bei dem kein
Überstrom auftritt, wie bei einer Kollision oder einer
unbeabsichtigten Wärmeerzeugung im Fahrzeug. Die Zündeinheit
ist aufgrund der oben erwähnten Konstruktion der Halterung und
der zylindrischen Wandung in der Größe reduziert, wodurch die
Stromunterbrechungs-Vorrichtung kompakt wird. Das
Sicherungselement und die Verbindungsklemmen, die einfach und
preiswert sind, können sich voneinander lösen, um zuverlässig
den Stromkreis zu unterbrechen, weil die das Sicherungselement
haltende Halterung durch den Ausdehnungsdruck der Zündeinheit
bewegt wird. Die erfindungsgemäße Stromunterbrechungs-
Vorrichtung weist eine höhere Funktionalität als die
herkömmliche Starkstromsicherung auf, verursacht aber
verglichen mit der herkömmlichen Sicherung keine signifikante
Vergrößerung in der Größe der Stromunterbrechungs-Vorrichtung.
Zudem kann das Sicherungselement, welches durch einen Strom
geschmolzen wird, der größer als ein vorbestimmter Wert ist,
den Stromkreis bei einem Überstrom ohne Zündung der Zündeinheit
unterbrechen, was eine selektive Benutzung der
Stromunterbrechungs-Vorrichtung einschließlich dem
Wiederverwenden gemäß einer Anwendung der Unterbrechungs-
Vorrichtung ermöglicht.
Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird die
Halterung zuverlässig durch den Verriegelungsvorsprung an dem
Gehäuse gehalten, während sich die Verbindungsklemmen mit dem
Sicherungselement verbinden. Die Halterung kann zusätzlich
einfach auf dem Gehäuse befestigt und von dem Gehäuse entfernt
werden.
Gemäß dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung lässt bei
Zündung der Zündeinheit der Verriegelungsvorsprung aktiv die
Halterung frei, so dass das Sicherungselement von den
Verbindungsklemmen losgelöst wird, um den angeschlossenen
Stromkreis zu unterbrechen.
Gemäß dem vierten Gesichtspunkt der Erfindung ruht die
Halterung auf dem Verriegelungsvorsprung, wenn der Vorsprung
die Halterung losgelassen hat und verhindert so, dass das
Sicherungselement unbeabsichtigt die Verbindungsklemmen
berührt, um einen unterbrochenen Zustand des Stromkreises
beizubehalten. Der für das Blockieren und Halten der Halterung
verwendete Vorsprung ist vorteilhaft für die Reduzierung der
Anzahl der Bauteile und für die Reduzierung der
Herstellungskosten.
Gemäß dem fünften Gesichtspunkt der Erfindung wird das
Sicherungselement in zwei Durchgangslöcher der Halterung
eingesetzt, um darin blockiert zu sein und eine einfache
Verbindung mit der Halterung zu ermöglichen. Das
Sicherungselement kann leicht von der Halterung gelöst werden.
Die Halterung kann allgemein für verschiedene Anwendungen
verwendet werden, wenn das Sicherungselement gemäß dem
angeschlossenen Stromkreis geändert wird. Das heißt, dass die
Stromunterbrechungs-Vorrichtung, welche standardmäßige und
wiederverwendbare Teile verwendet, für allgemeine Anwendungen
geeignet ist, was zu einer Reduzierung der Herstellungskosten
der Unterbrechungs-Vorrichtung führt.
Gemäß dem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung wird die
Zündeinheit einfach in die zylindrische Wandung gedrückt, um
darin eingesetzt zu sein. Die Zündeinheit kann auf einfache
Weise aus der zylindrischen Wandung ausgebaut werden, um
ausgewechselt zu werden.
Gemäß dem siebten Gesichtspunkt der Erfindung kann das
Verriegelungsstück einfach die Verbindungsklemme im Gehäuse
blockieren. Außerdem kann die Verbindungsklemme von dem Gehäuse
zur Wartung durch ein Lösen der Verbindung mit der
Verriegelungsstück entfernt werden.
Gemäß dem achten Gesichtspunkt der Erfindung weisen die
Verbindungsklemmen, die das Sicherungselement mit den
Leitungsklemmen elektrisch verbinden können, jeweils zwei
elastische Kontaktstreifen-Abschnitte auf. Die Konstruktion der
Verbindungsklemmen ist geeignet für die Reduzierung der Anzahl
der Bauteile und für die Reduzierung der Herstellungskosten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im weiteren näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine longitudinale Querschnittsansicht, die eine
erfindungsgemäße Ausführungsform der Stromunterbrechungs-
Vorrichtung zeigt, die sich im Zustand des geschlossenen
Stromkreises befindet;
Fig. 2 eine longitudinale Querschnittsansicht, die die
Unterbrechungs-Vorrichtung zeigt, die sich im Zustand des
unterbrochenen Stromkreises befindet;
Fig. 3 eine longitudinale Querschnittsansicht, die eine
herkömmliche Starkstromsicherung zeigt;
Fig. 4 eine Kurve, die die Beziehung zwischen dem Strom und
der Schmelzzeitdauer T der in Fig. 3 dargestellten Sicherung
zeigt;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht, die eine
Messvorrichtung für die Bestimmung der Charakteristik einer
Sicherung zeigt;
Fig. 6 eine longitudinale Querschnittsansicht, die eine
herkömmliche Stromunterbrechungs-Vorrichtung zeigt, die sich im
Zustand des geschlossenen Stromkreises befindet; und
Fig. 7 eine longitudinale Querschnittsansicht, die eine
herkömmliche Unterbrechungs-Vorrichtung zeigt, die sich im
Zustand des unterbrochenen Stromkreises befindet.
Mit Bezug auf die Zeichnung wird im folgenden eine
erfindungsgemäße Ausführungsform im Detail erläutert. Fig. 1 und
Fig. 2 zeigen eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer
Stromunterbrechungs-Vorrichtung.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, enthält eine
Stromunterbrechungs-Vorrichtung 1 ein isolierendes
Kunstharzgehäuse 2, ein Paar behälterartiger Verbindungsklemmen
3, ein aus einem elektrisch leitenden Matall hergestelltes,
üblicherweise umgedreht U-förmiges Sicherungselement 4, eine
Halterung aus Kunstharz 5, Isoliermaterial und eine Zündeinheit
6. Die beiden Klemmen 3 sind jeweils in einem unteren Abschnitt
des Gehäuses 2 aufgenommen. Das Sicherungselement ist mit den
beiden Klemmen 3 verbunden. Die Halterung 5 trägt das
Sicherungselement 4. Die Halterung 5 ist in dem Gehäuse 2
befestigt und ist in einem mittelhohen Abschnitt des Gehäuses 6
angeordnet. Die Zündeinheit 6 ist so positioniert, dass sie
aufwärtsgerichtet der Halterung 5 gegenüber steht. Die
Zündeinheit ist in horizontaler Richtung zwischen dem Paar der
beiden Klemmen 3 angeordnet.
Das Gehäuse 2 weist z. B. ähnlich zu dem Gehäuse einer
herkömmlichen Sicherung eine rechteckige Form (Fig. 3) auf. Das
Gehäuse 2 weist eine obere Öffnung 7 auf, die mit einer
Kunstharzabdeckung 8 ausgestattet ist. Die Abdeckung 8
verschließt abdichtend die Öffnung 7 durch das Eingreifen eines
in der Abdeckung 8 ausgebildeten Einrastabschnitts 9 in einem
auf dem Gehäuse 2 ausgebildeten Einrastvorsprung 10. In einem
oberen Teil des Gehäuses 2 ist eine hohle Kammer 11 vorgesehen.
Unterhalb der hohlen Kammer 11 ist die Halterung 5 angeordnet.
Eine obere Hälfte des Gehäuses 2 ist derart vergrößert, dass
sie breiter als die untere Hälfte ist.
Das Gehäuse 2 weist zwei Seitenwände 11 auf, wobei jede
mit einem inneren elastischen Verriegelungsvorsprung 13
ausgestattet ist, der sich in einer mittleren Höhe des Gehäuses
befindet. Die beiden Vorsprünge 13 sind symmetrisch
positioniert, um so die Halterung 5 zu blockieren. Der
Verriegelungsvorsprung 13 weist einen Abzweigungsabschnitt 15
auf, der gerade aus einem konischen Teil 14 heraussteht, um so
die obere Hälfte des Gehäuses 2 mit der unteren Hälfte zu
verbinden, so dass der Verriegelungsvorsprung 13 in
Aufwärtsrichtung nach innen geneigt ist. Der Vorsprung 13 weist
an seinem freien Ende einen nach innen gerichteten
Befestigungsvorsprung 16 auf. Der Befestigungsvorsprung 16
weist eine obere geneigte Führungsfläche 16a und eine untere
Befestigungsseite 16b auf. Die Befestigungsseite 16b ist leicht
nach oben in horitontaler Richtung geneigt. Die
Befestigungsseite 16b grenzt an einen geneigten Vorsprung 18,
der auf der Außenfläche 17 der Halterung 5 ausgebildet ist.
Das Gehäuse 2 ist einteilig mit einer zylindrischen
Wandung 19 innen in einem transversal mittleren Teil gestaltet.
Die zylindrische Wandung 19 ist im Querschnitt rechteckig oder
kreisförmig und weist eine obere Öffnung 20 und eine untere
Öffnung 21 auf. Ein oberer Raum 22 der zylindrischen Wandung 19
nimmt über der oberen Öffnung einen zentralen Vorsprung 23 der
Halterung 5 auf, so dass kein lichter Abstand zwischen zwischen
der zylindrischen Wandung 19 und dem Vorsprung 23 vorhanden
ist. Der Vorsprung 23 weist im Querschnitt eine rechtwinklige
oder kreisförmige Form auf, um so mit der zylindrischen Wandung
19 zusammen zu passen. Für eine einfache Ausrichtung weisen der
Vorsprung 23 und die zylindrische Wandung 19 jeweils runde oder
konische Führungsflächen auf. Die zylindrische Wandung 19 weist
eine, mit einer äußeren Fläche ausgebildete, obere Hälfte auf,
die in Aufwärtsrichtung nach innen leicht konisch verläuft,
weshalb sie dort eine kleinere Wandstärke aufweist. Die
geneigte äußere Fläche 24 ist eine Führungsseite, um die
Verbindungsklemme 3 nach unten in den außerhalb der
zylindrischen Wandung 19 befindlichen Klemmenaufnahmeraum 25
einzubringen.
Die Zündeinheit 6 wird in einen mittelhohen Abschnitt der
zylindrischen Wandung 18 gepresst, um darin unter dem Vorsprung
23 der Halterung 5 befestigt zu werden. Die zylindrische
Wandung 19 ist mit einem horizontalen inneren Stopp-Vorsprung
26 versehen, der in einen unteren Abschnitt 27 der Zündeinheit
6 ausgebildeten Vorsprung 28 eingreift, um die Zündeinheit 6
zuverlässig abzustützen. Die Zündeinheit 6 wird durch die obere
Öffnung 20 der zylindrischen Wandung 19 nach unten eingeführt,
bis die Zündeinheit 6 in den Stopp-Vorsprung 26 eingreift. Bei
diesem einfachen Zusammenbau-Schritt wird die Zündeinheit 6 so
montiert, dass sie gerade in die zylindrische Wandung 19 passt.
Zwischen dem Vorsprung 23 und der Zündeinheit 6 ist ein kleiner
lichter Abstand 22 vorgesehen. Die Zündeinheit 6 kann zum
Austausch einer gebrauchten Zündeinheit 6 durch Hochschieben
des Unterteils 27 der Zündeinheit 6 mit einer wenig stärkeren
Kraft vollständig von der zylindrischen Wandung 19 entfernt
werden.
Die Zündeinheit 6 weist einen Körper 29 aus Kunstharz, ein
abgedichtet in den Körper 29 eingefülltes Gasausdehnungsmittel
30, einen in dem Gasausdehnungsmittel 30 positionierten
Heizdraht 31 und ein Paar Leitungsanschlüsse auf, wobei jede mit
einem Ende des Heizdrahtes 31 verbunden ist. Die
Leitungsanschlüsse 32 stehen von dem Unterteil 27 des Körpers
29 nach unten heraus. Der Körper 29 ist mit einer dünnen
Dichtplatte 33 ausgestattet, die an seinem Oberteil ausgebildet
ist. Die Leitungsanschlüsse 32 erstrecken sich in einen unteren
inneren Raum 34, der von der zylindrischen Wandung 19 gebildet
wird. Der innere Raum 34 und die Leitungsanschlüsse 32 bilden
einen tiefgelegenen Stecker 35. Der tiefgelegene Stecker 35
verbindet sich mit einem gegenüberliegenden Stecker (nicht
dargestellt) zum Liefern eines Zündstroms. Die zylindrische
Wandung 19 dient als Zylinder für die kolbenartige Bewegung des
Vorsprungs 23 der Halterung 6.
Zwischen der zylindrischen Wandung 19 und der Seitenwand
12 des Gehäuses 2 sind die Klemmenaufnahmekammern 25
vorgesehen. Ein unteres Ende der zylindrischen Wandung 19 wird
zu einer unteren Wand 36 der Klemmenaufnahmekammer 25
verbunden. Die untere Wand 36 ist mit Einfügungslöchern 37
ausgestattet, die die Kontaktstifte einer Sicherungsbox (nicht
dargestellt) oder etc. aufnehmen. Die Klemmenaufnahmekammer 25
nimmt die Verbindungsklemme 3 auf, die durch die obere Öffnung
7 nach unten eingesetzt wird und ein elastisches
Befestigungsstück 38 befestigt die Verbindungsklemme 3 in dem
Gehäuse 2.
Die Verbindungsklemme 3 weist an der oberen Seite ein Paar
von vergleichsweise kleinen elastischen Kontaktstreifen 40 und
an der unteren Seite einen vergleichsweise großen,
bogenförmigen elastischen Kontaktstreifen 42 auf. Der obere
elastische Kontaktstreifen 40 hält einen streifenförmigen
Klemmenabschnitt 39 des Sicherungselements 4. Der bogenförmige
elastische Kontaktstreifen 42 hält einen Kontaktstift 41 einer
Sicherungsbox (nicht dargestellt). Die elastischen Streifen 40
und 42 werden jeweils durch ein Zurückbiegen nach innen einer
Basisplatte 43 des Verbindungssteckers 3 geformt. Der untere
elastische Streifen 42 liegt einem vertikalen, geraden
Abschnitt 59 einer Kontaktplatte gegenüber, die durch ein
Hochheben der Basisplatte 43 nach innen geformt wird.
Die elastischen Streifen 40 und 42 und die Basisplatte 43
werden gemeinsam aus einer Platte geformt. Diese
zusammenhängende Konstruktion reduziert die Anzahl der
Komponenten und die Kosten der Komponenten verglichen mit einem
herkömmlichen Sicherungselement (Fig. 3).
Der ebene Abschnitt 59 der Kontaktplatte wird nahe der
Seitenwand 12 eines Gehäuses 2 positioniert. Die Basisplatte 43
einschließlich dem ebenen Abschnitt 59 der Kontaktplatte weist
ein unteres Gehäuse auf, von dem das Befestigungsstück 38 nach
oben in einer nach außen diagonalen Richtung wegsteht. Das
Befestigungsstück 38 weist ein freies Ende auf, welches an
einem Vorsprung angrenzt, welcher an einer inneren Wand 44 des
Gehäuses 2 ausgebildet ist. Die innere Wand 44 ist an einer
inneren Fläche der Seitenwand 12 derart ausgebildet, dass sie
vertikal gerade verläuft. Die innere Wand 44 weist ein unteres
Ende auf, welches den Vorsprung 45 innerhalb des Gehäuses
bildet. Die Verbindungsklemme 3 wird gleichmäßig entlang der
geneigten Führungsfläche 24 der zylindrischen Wandung 19 in die
Klemmenaufnahmekammer 25 eingeführt, wenn die Halterung 5 nicht
in dem Gehäuse 2 montiert worden ist. Während des
Einführungsvorgangs wird das Befestigungsstück 38 nach innen
abgelenkt, um an der inneren Wand 44 nach unten zu rutschen,
bevor es in einem Raum unterhalb des Vorsprungs 45 aufgenommen
wird, um nach außen zurückzukehren und so an den Vorsprung 45
anzugrenzen. Die Verbindungsklemme 3 wird vollständig von dem
Gehäuse 2 entfernt, indem das Befestigungsstück 38 mit einem
Werkzeug wie einem flachen Schraubenzieher nach innen abgelenkt
wird (nicht dargestellt) und das untere Ende der
Verbindungsklemme 3 nach oben geschoben wird.
Das Sicherungselement 4, welches mit dem elastischen
Kontaktstreifen 40 der Verbindungsklemmen 3 verbunden ist,
weist im allgemeinen eine umgedreht U-förmige Form auf. Das
Sicherungselement 4 weist eine Basisplatte 47 auf, die einen
Sicherungsabschnitt 46 enthält, der einen oberen Teil des
Sicherungselements 4 darstellt. Das Sicherungselement 4 weist
auch ein Paar von Seitenplatten 48 auf, wobei sich jede nach
unten von einem Ende des Sicherungselements 4 erstreckt. Jede
Seitenplatte 48 weist am unteren Ende einen Abschnitt auf, der
den streifenförmigen Anschlussabschnitt 39 darstellt, welcher
zwischen dem Paar von elastischen Kontaktstreifen 40 eingefügt
ist. Der Schmelzabschnitt 46 ist im allgemeinen in der Mitte
der Basisplatte 47 positioniert, die schmaler als der andere
Teil der Basisplatte 47 ist. Nahe des Schmelzabschnitts 46
befindet sich ein Blechstück 49, welches ein Bauteil zur
Wärmespeicherung darstellt und die Wärme nach oben abgibt. Die
Seitenplatte 48 ist mit einem Befestigungsstück 50 ausgebildet,
welches diagonal nach außen und nach oben zeigt. Das
Befestigungsstück 50 grenzt an einen Vorsprung 51, welcher an
der Innenfläche der Seitenwand 17 der Halterung 5 ausgebildet
ist, genauer ausgedrückt grenzt das Befestigungsstück 50 an
eine horizontale Stopp-Seite des Vorsprungs 51. Das
Befestigungsstück 50 verhindert, dass das Sicherungselement 4
sich aus der Halterung 5 herausbewegt.
Die Halterung 5 weist eine einteilige Befestigungswand 53
an jeder Seite des mittleren Vorsprungs 23 der Halterung 5 auf.
Die Befestigungswand 53 ist mit einem Durchgangsloch 52
ausgebildet, um die Seitenplatte 48 des Sicherungselements 4
nach unten durchzulassen. Die Befestigungswand 53 ist mit dem
Vorsprung 23 über eine Verbindungswand 55, die eine geneigte
Innengrenzfläche 54 aufweist, zusammengefügt. Die Innenfläche
54 grenzt an das obere Ende der zylindrischen Wandung 19,
welche sowohl das Gehäuse einschließlich des Vorsprungs 23 als
auch den streifenförmigen Klemmenabschnitt 39 nach unten
positioniert, um sie dort zu fixieren.
In der Nähe und außerhalb des Durchgangslochs 52 der
Befestigungswand 53 ist der Befestigungsvorsprung 51 in dem
Gehäuse 2 positioniert. Unter dem Vorsprung 51 ist ein Kanal
zur Aufnahme des Befestigungsstücks vorgesehen, der eine
größere Querschnittsfläche als das Durchgangsloch 52 aufweist.
Die Befestigungswand 53 weist eine äußere Wand 17 auf, von der
die untere Hälfte verglichen mit der oberen Hälfte nach außen
erhaben ist, um so den Vorsprung 51 zu definieren. Die untere
Hälfte weist einen geneigten oberen Vorsprung 18 in der Nähe
der oberen Hälfte auf. Der geneigte Vorsprung 18 kann den
Verriegelungsvorsprung 13 des Gehäuses 2 aufhalten. Eine Stopp-
Seite des Vorsprungs 18 grenzt an eine Verbindungsseite 16b des
Befestigungsvorsprungs 16 des Verriegelungsvorsprungs 13 und
verhindert dadurch das Entfernen der Halterung 5 aus dem
Gehäuse 2 nach oben, so dass die Halterung 5 und das Gehäuse 2
aneinander befestigt sind. Die äußere Wand 17 der Halterung 5
weist am unteren Ende eine nach außen konische Fläche 57 auf.
Beim Zusammenbau ist die Halterung 5 entlang der beiden
Innenwände 44 des Gehäuses 2 vertikal verschiebbar. Die
Halterung 5 wird durch eine obere Öffnung 7 des Gehäuses 2 in
den Raum 11 eingefügt, um entlang der Innenwände 44 nach unten
bewegt zu werden. Zuerst grenzt die am unteren Ende der
Befestigungswand ausgebildete konische Fläche 57 verschiebbar
an die konische Führungsseite 16a des Befestigungsvorsprungs 16
des Verriegelungsvorsprungs 13, wodurch der Vorsprung 13 nach
außen abgelenkt wird. Dann dringt der Vorsprung 23 der
Halterung 5 in den Innenraum der zylindrischen Wandung 19 vor.
Schließlich grenzt das Oberteil der zylindrischen Wandung 19 an
die geneigte Fläche 54 der Halterung 5 und zur selben Zeit
freift der Befestigungsvorsprung 16 des Vorsprungs 13 in den
Vorsprung 18 des Gehäuses 2 ein. Somit ist die Halterung 5 in
dem Gehäuse 2 auf einfache Weise eingebaut.
Das Sicherungselement 4 wurde vorübergehend in der
Halterung 5 montiert. Das Sicherungselement 4 kann in einem
einzelnen Schritt in dem Gehäuse 2 eingebaut werden, so dass
die streifenförmigen Anschlussabschnitte 39 des
Sicherungselements 4 in die Durchgangslöcher 52 der Halterung
52 eingesetzt werden, bis die Seitenplatten 48 des
Sicherungselements 4 in dem Gehäuse 2 aufgenommen sind. Während
des Einsetzvorgangs wird das Befestigungsstück 50 nach innen
innerhalb des Durchgangslochs 52 abgelenkt. Wenn die
Basisplatte des Sicherungselements 4 an die obere Fläche der
Verbindungswand 55 der Halterung 5 grenzt, kehrt das
Befestigungsstück nach außen zurück, um sich in den Vorsprung
51 einzugreifen.
Im folgenden wird der Betrieb der in Fig. 1 gezeigten
Stromunterbrechungs-Vorrichtung erläutert.
In dem in Fig. 1 gezeigten Zustand misst ein, in einer
Sicherungsbox (nicht dargestellt) bereitgestellter Sensor den
Überstrom, wenn ein Überstrom an den Kontaktstiften 41 anliegt.
Der Sensor ist empfindlich genug, um sogar einen Überstrom zu
detektieren, der nur wenig größer als ein Schwellenwert ist.
Gemäß der Detektion eines Überstroms wird ein Strom an die
Leitungsklemmen 32 der Zündeinheit 6 angelegt. Dies heizt den
Heizdraht auf, so dass das Gasausdehnungsmittel 30 gezündet
wird, um instantan ein ausdehnendes Gas zu erzeugen. Wie aus
Fig. 2 ersichtlich, bricht das ausdehnende Gas die Dichtplatte
33, so dass der Gasdruck den Vorsprung 23 stößt. Demzufolge
wird die Halterung 5 instantan nach oben in den oberen Hohlraum
11 bewegt. Das Sicherungselement 4 bewegt sich zusammen mit der
Halterung 5, so dass die streifenförmigen Anschlussabschnitte
39 von den Verbindungsklemmen gelöst werden, wodurch der
angeschlossen Stromkreis unterbrochen wird. Eine auf die
Halterung 5 durch das ausdehnende Gas der Zündeinheit 6
ausgeübte Stoßkraft ist so ausgewählt, dass sie größer ist als
die Summe aus einer Stopp-Kraft P1 des Vorsprungs 13 von der
Halterung 5 und aus der Reibungskraft P2 zwischen den
Verbindungsklemmen 3 und dem Sicherungselement 4. Das bedeutet:
P < P1 + P2.
Im folgenden werden Vorteile dieser Ausführungsform
erläutert werden. Die Zündeinheit 6 ist innerhalb der
zylindrischen Wandung 19 montiert und der mittlere Vorsprung 23
der Halterung 5 wird eingefügt, um die Zündeinheit 6 mit der
zylindrischen Wandung 19 ohne dazwischenliegenden lichten
Abstand zu verbinden. Daher stößt der von der Zündeinheit
erzeugte Gasdruck effektiv den Vorsprung 23 aus der
zylindrischen Wandung 19 heraus. Die Stoßkraft P ist größer als
die Summe aus der Stopp-Kraft P1 und der Reibungskraft P2,
wodurch die Halterung 5 aktiv von dem Vorsprung des Gehäuses 2
gelöst wird. Die Anordnung der Zündeinheit 6 und des Vorsprungs
23 innerhalb der zylindrischen Wandung 19 erlaubt die
Verwendung einer kleineren Menge von Gasausdehnungsmittel 30,
so dass die Zündeinheit kompakt sein kann.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ruht die ausgelöste Halterung 5
auf den Spitzen der Vorsprünge 13 innerhalb des Hohlraumes 11.
Das heißt, die konische Seite 16a des Einrastvorsprungs 16 des
Vorsprungs 13 grenzt an das untere Ende der konischen Fläche 57
der Außenwand 17. Die verhindert, dass sich die Halterung 5 in
die umgekehrte Richtung bewegt, so dass die Streifenanschlüsse
39 des Sicherungselements 4 nicht die Verbindungsklemmen 3
berühren. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, erlaubt der Vorsprung 13
das Befestigen der Halterung 5, während der Stromkreis
geschlossen ist. Dies ermöglicht eine vereinfachte Konstruktion
und reduziert die Anzahl der Bauteile der Stromunterbrechungs-
Vorrichtung.
Nachdem die Zündeinheit 6 durch eine neue Zündeinheit 6
ersetzt worden ist, kann die Halterung 5 durch das
Herunterbewegen der Halterung 5 gegen die Haltekraft des
Vorsprungs 13 leicht in die befestigte Position zurückgebracht
werden. Die Abdeckung 8 des Gehäuses 2 wird durch das Loslösen
des Einrastabschnitts 9 von dem Einrastvorsprung 10 vollständig
entfernt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Stromunterbrechungs-
Vorrichtung trennt, wie aus Fig. 2 ersichtlich, die Zündung der
Zündeinheit 6 die Streifenanschlüsse 39 des Sicherungselements
4 von den Verbindungsklemmen 3, sogar wenn kein Überstrom in
dem angeschlossenen Stromkreis fließt. So wird z. B. die Zündung
bei einen anormalen Zustand des Fahrzeugs wie einer Kollision
oder einer unbeabsichtigten Wärmeerzeugung im Fahrzeug
ausgelöst. Die Zündung wird ebenso vor einem Schmelzen des
Sicherungselements ausgelöst, wenn der Strom in dem
angeschlossenen Stromkreis nur wenig größer als ein
Referenzwert ist. Wenn ein gemessener Überstrom deutlich größer
als ein Referenzwert ist, kann das Sicherungselement ohne die
Zündung der Zündeinheit 6 geschmolzen werden. Dies erfordert
nur die Ersetzung des Sicherungselements 4, um die
Stromunterbrechungs-Vorrichtung wieder zu verwenden.
Die Stromunterbrechungs-Vorrichtung 1 kann für
verschiedenen Arten von Fahrzeugen oder Maschinen mit einer nur
kleinen Modifizierung des Sicherungselements 4 verwendet
werden. Das heißt, die anderen Bauteile einschließlich der
Halterung 5, der Verbindungsklemme 3, des Gehäuses 2 und der
Zündeinheit 6 werden gemeinsam für verschiedene Anwendungen
verwendet. Dieser Vorteil wird erreicht durch die Schaffung des
Sicherungselements 4 und der Verbindungsklemmen 3, die, im
Gegensatz zu der in Fig. 3 dargestellten herkömmlichen
Starkstromsicherung, getrennt konstruiert sind.
Die erfindungsgemäße Stromunterbrechungs-Vorrichtung 1 ist
in den Abmessungen nur wenig größer als eine herkömmliche
Starkstromsicherung. Die Stromunterbrechungs-Vorrichtung 1
weist eine vereinfachte Konfiguration auf, aufweisend das
oberhalb der Verbindungsklemmen 3 positionierte
Sicherungselement 4, die Halterung 5, die das Sicherungselement
4 aufnimmt und die Zündeinheit 6, die unterhalb der Halterung 5
montiert ist. Daher ist die Stromunterbrechungs-Vorrichtung 1,
die aus einer reduzierten Anzahl von Bauteilen besteht und mit
reduzierten Herstellungskosten verbundenen ist, kompakter als
die im Stand der Technik beschriebene herkömmliche
Unterbrechungs-Vorrichtung.
Claims (10)
1. Stromunterbrechungs-Vorrichtung aufweisend:
ein Hauptgehäuse,
eine Zündeinheit, die innerhalb einer in dem Hauptgehäuse ausgebildeten zylindrischen Wandung angeordnet ist,
eine Halterung, die innerhalb der zylindrischen Wandung derart angeordnet ist, dass sie der Zündeinheit gegenüber steht, wobei ein Vorsprung der Halterung in die zylindrische Wandung eingreift,
ein Sicherungselement, das von der Halterung gehalten wird, und
ein Paar von Verbindungsklemmen, die in dem Hauptgehäuse angeordnet sind, wobei jedes Ende des Sicherungselements elektrisch mit einer der Verbindungsklemmen verbunden ist.
ein Hauptgehäuse,
eine Zündeinheit, die innerhalb einer in dem Hauptgehäuse ausgebildeten zylindrischen Wandung angeordnet ist,
eine Halterung, die innerhalb der zylindrischen Wandung derart angeordnet ist, dass sie der Zündeinheit gegenüber steht, wobei ein Vorsprung der Halterung in die zylindrische Wandung eingreift,
ein Sicherungselement, das von der Halterung gehalten wird, und
ein Paar von Verbindungsklemmen, die in dem Hauptgehäuse angeordnet sind, wobei jedes Ende des Sicherungselements elektrisch mit einer der Verbindungsklemmen verbunden ist.
2. Stromunterbrechungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei
der die Halterung mit einem Verriegelungsvorsprung, die in dem
Hauptgehäuse ausgebildet ist, befestigt ist, wenn jedes Ende
des Sicherungselements sich mit einem der Verbindungsklemmen
verbunden hat.
3. Stromunterbrechungs-Vorrichtung nach Anspruch 2, bei
der die von der Zündeinheit erzeugte Aktivierungsdruck-Kraft
größer ist als die Summe aus der Stopp-Kraft des
Verriegelungsvorsprungs und der Reibungskraft zwischen den
Verbindungsklemmen und dem Sicherungselement.
4. Stromunterbrechungs-Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
bei der die Halterung auf dem Verriegelungsvorsprung ruht, wenn
das Sicherungselement nach einer Aktivierung der Zündeinheit
von den Verbindungsklemmen freigegeben ist.
5. Stromunterbrechungs-Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, bei der das Sicherungselement mit einem
Einfügungsloch in der Halterung verbunden ist und durch dieses
Loch gestoppt wird.
6. Stromunterbrechungs-Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, bei der die Zündeinheit in die zylindrische
Wandung hineingepresst wird, um in dieser montiert zu sein.
7. Stromunterbrechungs-Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, bei der die Verbindungsklemmen jeweils in
dem Hauptgehäuse mit einem Befestigungsstück befestigt werden.
8. Stromunterbrechungs-Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 7, bei der die Verbindungsklemmen jeweils
behälterartige Klemmen sind, die zwei elastische
Kontaktstreifen-Abschnitte aufweisen, wobei einer der
Abschnitte mit einem Ende des Sicherungselements verbunden ist
und der andere mit einer gegenüberliegenden Klemme des
Stromkreises verbunden ist.
9. Stromunterbrechungs-Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 8, bei der das Sicherungselement einen in der
Querschnittsfläche reduzierten Schmelzabschnitt aufweist.
10. Stromunterbrechungs-Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 9, bei der das Sicherungselement ein
Wärmespeicherstück aufweist.
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