DE10054153A1

DE10054153A1 - Leistungsschalter und diesen verwendendes Kabelbaumgerät

Info

Publication number: DE10054153A1
Application number: DE2000154153
Authority: DE
Inventors: Noboru Yamaguchi
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2001-07-19
Also published as: JP2001135217A

Abstract

Ein Leistungsschalter für ein Fahrzeug weist drei oder mehr Verbindungsklemmen auf, die in einer Beziehung von 1 : 1 zu zwei oder mehr Stromversorgungsquellen oder einem oder mehreren Verbrauchern vorgesehen sind. Jede Verbindungsklemme ist elektrisch mit einer der Stromversorgungsquellen und einem der Verbraucher verbunden. Der Leistungsschalter weist weiterhin einen leitenden Verbindungskasten zum gegenseitigen Verbinden der Verbindungsklemmen miteinander auf, und eine Schaltvorrichtung. Die Schaltvorrichtung empfängt ein Abschaltsignal, das von außen geliefert wird, wenn das Fahrzeug in den nicht normalen Zustand gelangt, und bewegt den leitenden Verbindungskasten so, daß der Verbindungskasten von den Verbindungsklemmen getrennt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungsschalter zum schnellen Abschalten einer Schaltung, wenn ein zu hoher Strom von einer Stromversorgungsquelle, beispielsweise einer Batterie oder einer Lichtmaschine, in einen Verbraucher fließt, und betrifft ein Kabelbaumgerät, welches einen derartigen Leistungsschalter verwendet.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Es wurden verschiedene Arten von Leistungsschaltern entwickelt, die für Systeme elektrischer Geräte eines Fahrzeugs eingesetzt werden. Wenn gewisse Probleme bei einem Verbraucher auftreten, beispielsweise bei einem motorbetätigten Fenster oder bei einem Kabelbaum, der aus mehreren elektrischen Leitungen zur Verbindung einer Batterie mit den Verbrauchern besteht, so brennt eine Sicherung durch, die zwischen der Batterie und dem Kabelbaum angeordnet ist.

Das Durchbrennen führt dazu, daß der Kabelbaum von der Batterie getrennt wird.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Kabelbaumgerät, das mit einem herkömmlichen Leistungsschalter versehen ist. Das Kabelbaumgerät weist einen Leistungsschalter 103 auf, der mit Schmelzverbindungen F/L1 bis F/L4 versehen ist. Der Leistungsschalter 103 liefert Strom von einer Batterie 101 oder einer Lichtmaschine 108 an Verbraucher 105, und schaltet die Stromversorgung für die Verbraucher 105 ab, wenn gewisse Schwierigkeiten bei den Verbrauchern oder einem Kabelbaum auftreten.

Bei diesem Kabelbaumgerät ist die Batterie 101 mit einem Ende der schmelzbaren Verbindung F/L1 über eine Schaltung 102a verbunden, die ein Kabelbaum ist (nachstehend gelegentlich als "W/H" bezeichnet), der aus mehreren elektrischen Leitungen besteht. Das andere Ende der schmelzbaren Verbindung F/L1 ist mit der Lichtmaschine 108 über eine Schaltung 102a verbunden, die ebenfalls ein Kabelbaum ist.

Das andere Ende der schmelzbaren Verbindung F/L1 ist ebenfalls mit dem Verbraucher 105a (beispielsweise einem motorbetriebenen Fenster) und dem Verbraucher 105b (beispielsweise einem Schiebedach) über eine Schaltung 102c bzw. eine Schaltung 102d verbunden. Die Schaltung 102c besteht aus einem W/Ha und der schmelzbaren Verbindung F/L2, und die Schaltung 102d besteht aus dem W/Ha und der schmelzbaren Verbindung F/L3. Ein Ende der schmelzbaren Verbindung F/L1 ist mit dem Verbraucher 105c (beispielsweise einem Gebläse) über eine Schaltung 102e verbunden, die aus einem W/Hb und der schmelzbaren Verbindung F/L4 besteht.

Bei diesem Kabelbaumgerät werden, wenn gewisse Schwierigkeiten bei der Schaltung auftreten, die Schaltungen 102c und 102d, die stromabwärts W/Ha angeordnet sind, ebenso wie die Schaltung 102b durch das Durchbrennen der schmelzbaren Verbindung F/L1 geschützt. Das Durchbrennen der schmelzbaren Verbindungen F/L2 und F/L3 kann auch die Schaltung 102c bzw. 102d schützen. Wenn die schmelzbare Verbindung F/L4 durchbrennt, wird die Schaltung 102e geschützt.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten, herkömmlichen Kabelbaumgerät müssen zahlreiche schmelzbare Verbindungen entsprechend den jeweiligen Schaltungen vorgesehen sein, um ordnungsgemäß die an die Verbraucher angeschlossenen Schaltungen zu schützen. Beispielsweise erfordert der in Fig. 1 gezeigte Leistungsschalter 103 vier schmelzbare Verbindungen, und werden daher die Herstellungskosten hoch.

Zur Verringerung der Kosten kann die schmelzbare Verbindung F/L2 weggelassen werden, und kann die Schaltung 102c, die an den Verbraucher 105 angeschlossen ist, direkt an die Schaltung 102b angeschlossen sein.

Eine derartige Anordnung ist jedoch nachteilig, da keine Sicherheitsgeräte, wie beispielsweise eine schmelzbare Verbindung, zwischen der Lichtmaschine 108 und dem Verbraucher 105a vorgesehen sind. Dies bedeutet, daß kein Schutz für die Schaltung 102c zur Verfügung gestellt ist, die an den Verbraucher 105a angeschlossen ist. Aus diesem Grund kann das Weglassen einer oder mehrerer schmelzbarer Verbindungen von dem herkömmlichen Kabelbaumgerät nicht realisiert werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Überwindung des Problems bei der Vorgehensweise nach dem Stand der Technik, und in der Bereitstellung eines Leistungsschalters, der bei niedrigen Kosten die Sicherheit verbessern kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Kabelbaumgeräts, welches den Leistungsschalter verwendet.

Um die Ziele zu erreichen ist ein Leistungsschalter gemäß der Erfindung zwischen zwei oder mehr Stromversorgungsquellen und einem oder mehreren Verbrauchern angeordnet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Der Leistungsschalter liefert Strom von den Stromversorgungsquellen an den bzw. die Verbraucher im Normalbetrieb. Im nicht normalen Betrieb eines Fahrzeugs schaltet der Leistungsschalter drei oder mehr Schaltungen ab, einschließlich von zwei oder mehr Schaltungen, die mit den Stromversorgungsquellen verbunden sind, und einer oder mehrerer Schaltungen, die mit dem Verbraucher bzw. den Verbrauchern verbunden sind. Der Leistungsschalter weist drei oder mehr Verbindungsklemmen 11a bis 11n auf, die jeweils an eine der Stromversorgungsquellen und die Verbraucher angeschlossen sind. Anders ausgedrückt sind die Verbindungsklemmen in einem Verhältnis von 1 : 1 für die zwei oder mehr Stromversorgungsquellen und die eine Stromversorgungsquelle bzw. mehreren Strömversorgungsquellen vorgesehen. Der Leistungsschalter weist weiterhin einen leitfähigen Verbindungskasten 26 zur gegenseitigen Verbindung der drei oder mehr Verbindungsklemmen 11a bis 11n auf, und eine Schaltvorrichtung 28 zum Abschalten der drei oder mehr Schaltungen. Die Schaltvorrichtung schaltet die Schaltungen dadurch aus, daß sie den Verbindungskasten 26 bewegt, um die drei oder mehr Schaltungen von den zugeordneten Verbindungsklemmen 11a bis 11n zu trennen, auf der Grundlage eines Abschaltsignals, welches von außen zugeführt wird, wenn gewisse Probleme bei der elektrischen Schaltung des Fahrzeugs auftreten.

Da die drei oder mehr Verbindungsklemmen 11a bis 11n gegenseitig miteinander über den leitfähigen Verbindungskasten 26 verbunden sind, wird elektrischer Strom von den zwei oder mehr Stromversorgungsquellen an den oder die Verbraucher im Normalbetrieb geliefert. Wenn irgendwelche Schwierigkeiten auftreten, veranlaßt ein von außen zugeführtes Abschaltsignal die Schaltvorrichtung 28 dazu, den Verbindungskasten 26 so zu bewegen, daß die Verbindungsklemmen 11a bis 11n unterbrochen werden, wodurch sämtliche Schaltungen gleichzeitig abgeschaltet werden. Auf diese Weise wird ein einzelner Leistungsschalter dazu verwendet, sämtliche Schaltungen sofort abzuschalten, und wird der sichere Betrieb der elektrischen Schaltung bei niedrigen Kosten garantiert.

Die Schaltvorrichtung weist ein äußeres Gehäuse auf, einen Heizabschnitt, der in dem äußeren Gehäuse angeordnet ist, und mit einem Heizmittel gefüllt ist, und einen Zünder, der ein Zündmittel enthält, und dazu dient, das Zündmittel dazu zu veranlassen, in Reaktion auf ein Abschaltsignal zu zünden, wodurch das Heizmittel zum Erwärmen veranlaßt wird. Die Schaltvorrichtung weist weiterhin ein Halteteil auf, das abnehmbar an dem äußeren Gehäuse angebracht ist, und ein elastisches oder federndes Teil, das sich unter dem Heizabschnitt befindet. Wenn das Halteteil an dem äußeren Gehäuse angebracht ist, befindet es sich in der Nähe oder in Kontakt mit dem Heizabschnitt, so daß es infolge der Wärme schmelzen kann, die von dem Heizmittel erzeugt wird. Das elastische Teil ist zum Heizabschnitt hin zusammengedrückt, wenn das Halteteil an dem äußeren Gehäuse angebracht ist.

Wenn die Schaltvorrichtung ein Abschaltsignal empfängt, zündet der Zünder, und erzeugt das in den Heizabschnitt eingefüllt Heizmittel Wärme. Wenn das Halteteil infolge der Wärme schmilzt, dehnt sich das zusammengedrückte elastische Teil aus und drückt den Zünder nach oben, wodurch sofort der Heizabschnitt von den Verbindungsklemmen elektrisch getrennt wird. Dann wird das Halteteil einfach von dem äußeren Gehäuse abgenommen. Da das elastische Teil gegen den Heizabschnitt gedrückt wird, ist keine Kraft von außen dazu erforderlich, die Verbindungsklemmen gegen den Heizabschnitt festzuhalten.

Vorzugsweise weist der Leistungsschalter weiterhin ein wärmeleitendes Teil auf, welches in direktem Kontakt sowohl mit dem Zünder als auch den Verbindungsklemmen steht, die mit den zugehörigen Stromversorgungsquellen verbunden sind.

Wenn ein zu hoher Strom in die Verbindungsklemmen fließt, steigt die Temperatur der Verbindungsklemmen an, und wird die Wärme an den Zünder über das wärmeleitende Teil übertragen. Die Wärme veranlaßt den Zünder zum Zünden, und das in den Heizabschnitt eingefüllte Heizmittel erzeugt Wärme, welches wiederum das Halteteil zum Schmelzen veranlaßt. Dann wird die Kompression des elastischen Teils freigegeben, und der Heizabschnitt springt nach oben. Daher wird der Heizabschnitt elektrisch von sämtlichen Verbindungsklemmen getrennt.

Der Leistungsschalter kann so ausgebildet sein, daß der Zünder das Zündmittel zum Zünden in Reaktion auf ein Abschaltsignal veranlaßt, das von einer externen Steuerung während des nicht normalen Betriebs des Fahrzeugs geliefert wird. Das Heizmittel erzeugt dann Wärme in Reaktion auf die Zündung. Diese Anordnung gestattet es, daß die Schaltungen in kurzer Zeit verläßlich abgeschaltet werden, da das Zünden des Zünders durch das Abschaltsignal gesteuert wird. Selbst wenn das Abschaltsignal dem Zünder nicht zugeführt wird, infolge einer Störung der Steuerung, werden die Schaltungen fehlerfrei abgeschaltet, infolge des Temperaturanstiegs in den Verbindungsklemmen. Daher werden die elektrischen Bauteile (also die Verbraucher) verläßlich gegen Störungen des Fahrzeugs geschützt.

Vorzugsweise weist der Zünder ein Paar von Zündklemmen auf, und einen Widerstand, der zwischen dem Paar der Zündklemmen angeordnet ist. In diesem Fall ist das Zündmittel in der Nähe des Widerstands oder in Kontakt mit diesem angeordnet. Eine der Zündklemmen steht in Kontakt mit einem Ende des wärmeleitenden Teils, und die andere Zündklemme ist an die Steuerung angeschlossen. Das andere Ende des wärmeleitenden Teils steht in Kontakt mit einer Verbindungsklemme. Wenn die Temperatur der Verbindungsklemme infolge eines zu hohen. Stroms ansteigt, wird die Wärme (also der Temperaturanstieg) über das wärmeleitende Teil an die Zündklemme, an den Widerstand, und wiederum an das Zündmittel übertragen. Daher löst das Zündmittel aus. Da die andere Zündklemme an die Steuerung angeschlossen ist, wird darüber hinaus ein Abschaltsignal von der Steuerung an den Widerstand über die Zündklemme geliefert. Der Widerstand erzeugt Wärme in Reaktion auf das Abschaltsignal, und veranlaßt das Zündmittel zum Zünden.

In diesem Fall weist die Steuerung eine Magnetspulwicklung auf, in welcher ein Erregerstrom fließt, der durch das Abschaltsignal hervorgerufen wird, sowie einen Schalter, der durch den Erregerstrom eingeschaltet wird. Ein Ende des Schalters ist mit der anderen Zündklemme verbunden, und das andere Ende des Schalters liegt an Masse.

Wenn der Schalter der Steuerung durch den Erregerstrom eingeschaltet wird, fließt elektrischer Strom von der Stromversorgungsquelle zu den Verbindungsklemmen, dem wärmeleitenden Teil, der einen Zündklemme, dem Widerstand, der anderen Zündklemme, dem Schalter, und nach Masse, in dieser Reihenfolge. Von dem Widerstand hervorgerufene Wärme veranlaßt das Zündmittel zum Zünden. Daher wird die Schaltung unter Verwendung der Stromversorgungsquelle abgeschaltet, die an die Verbindungsklemme angeschlossen ist.

Der Heizabschnitt der Schaltvorrichtung weist eine Seitenwand an seinem unteren Ende auf. Die Endabschnitte der Verbindungsklemmen sind mit der Seitenwand bzw. den Seitenwänden des Heizabschnitts durch ein Material mit niedrigem Schmelzpunkt verbunden. Wenn das Material mit niedrigem Schmelzpunkt und das Halteteil infolge der von dem Heizmittel erzeugten Wärme schmelzen, springt der Heizabschnitt nach oben, und wird die elektrische Verbindung zwischen den drei oder mehr Verbindungsklemmen und dem Heizabschnitt abgeschaltet.

Bei einer anderen Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist ein Leistungsschalter einen Mehrpunktverbindungskasten auf, der Abzweigpunkte aufweist. Der Leistungsschalter wird zwischen zwei oder mehr Stromversorgungsquellen und einem oder mehreren Verbrauchern angeordnet. Der Leistungsschalter liefert elektrischen Strom von den Stromversorgungsquellen an die Verbraucher im Normalbetrieb, und schaltet alle an die Stromversorgungsquellen und die Verbraucher angeschlossenen Schaltungen ab, wenn gewisse Schwierigkeiten bei einem Fahrzeug auftreten. Der Leistungsschalter weist weiterhin drei oder mehr Verbindungsklemmen auf, die in Radialrichtung von dem Abzweigpunkt des Mehrfachpunktverbindungskasten zu den zugehörigen Stromversorgungsquellen oder Verbrauchern verlaufen. Eine Schaltvorrichtung schaltet den Mehrfachpunktverbindungskasten auf der Grundlage eines Abschaltsignals ab, das von außen zugeführt wird, wenn das Fahrzeugin einen nicht normalen Zustand gelangt, wodurch sämtliche Schaltungen abgeschaltet werden, die an die Stromversorgungsquellen und die Verbraucher angeschlossen sind.

Da die Schaltvorrichtung den Mehrfachpunktverbindungskasten dazu veranlaßt, in Reaktion auf das Abschaltsignal zum Zeitpunkt des Auftretens von Schwierigkeiten abgeschaltet zu werden, werden sofort alle Schaltungen abgeschaltet, die in Radialrichtung an die Stromversorgungsquellen und die Verbraucher angeschlossen sind. Diese Anordnung verbessert die Sicherheit und Verläßlichkeit der elektrischen Schaltung des Fahrzeugs bei niedrigen Kosten.

Bei einer anderen Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist ein Kabelbaumgerät vorgesehen, das mit einem Leistungsschalter versehen ist. Das Kabelbaumgerät umfaßt einen Leistungsschalter, der zwischen oder mehr Stromversorgungsquellen und einem oder mehreren Verbrauchern angeordnet ist, sowie drei oder mehr Kabelbäume, die von dem Leistungsschalter zu den zugehörigen Stromversorgungsquellen und den Verbrauchern gehen. Der Leistungsschalter liefert elektrischen Strom von den Stromversorgungsquellen an die Verbraucher über die Kabelbäume im Normalbetrieb des Fahrzeugs. Wenn gewisse Störungen bei dem Fahrzeug auftreten, schaltet der Leistungsschalter sämtliche an die Stromversorgungsquellen und die Verbraucher angeschlossenen Schaltungen sofort ab. Der Leistungsschalter weist drei oder mehr Verbindungsklemmen auf, die im Verhältnis von 1 : 1 zu den Stromversorgungsquellen und den Verbrauchern vorgesehen sind. Jede Verbindungsklemme ist mit der zugehörigen Stromversorgungsquelle oder dem Verbraucher über den Kabelbaum verbunden. Ein leitender Verbindungskasten des Leistungsschalters verbindet die drei oder mehr Verbindungsklemmen miteinander. Beim Auftreten von Störungen weist der Leistungsschalter eine Schaltvorrichtung auf, welche sämtliche Schaltungen durch Bewegung des Verbindungskasten auf solche Weise abschaltet, daß die drei oder mehr Verbindungsklemmen von den Schaltungen in Reaktion auf ein Abschaltsignal getrennt werden.

Auf diese Weise werden sämtliche Schaltungen durch einen einzigen Leistungsschalter abgeschaltet, der in dem Kabelbaumgerät eingesetzt wird, wodurch ein sicherer und verläßlicher Betrieb erzielt wird. Daher ist das Kabelbaumgerät bei irgendwelchen Objekten oder Anordnungen einsetzbar, welche elektrische Verbindungen benötigen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Andere Ziele und Vorteile werden aus der nachstehenden, detaillierten Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlich. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Beispiels für ein Kabelbaumgerät, welches einen herkömmlichen Leistungsschalter verwendet;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des grundlegenden Aufbaus eines Leistungsschalters gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Schaltbild eines Kabelbaumgeräts gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Aufsicht auf einen Leistungsschalter, der bei dem in Fig. 3 gezeigten Kabelbaumgerät verwendet wird, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A des in Fig. 4 gezeigten Leistungsschalters, bevor die Schaltung abgeschaltet wird;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A des Leistungsschalters, nachdem die Schaltung abgeschaltet wurde, sowie ein Blockschaltbild der Peripherieschaltung;

Fig. 7 eine Aufsicht auf die erste Abänderung des Leistungsschalters gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht der ersten Abänderung entlang der Linie A-A von Fig. 7, bevor die Schaltung abgeschaltet wird;

Fig. 9 eine Aufsicht auf die zweite Abänderung des Leistungsschalters gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht der zweiten Abänderung entlang der Linie A-A in Fig. 9, bevor die Schaltung abgeschaltet wird;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht eines Leistungsschalters, bevor die Schaltung abgeschaltet wird, gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 12 Einzelheiten des Aufbaus der wärmeleitenden Klemme und von deren Peripherie, die bei dem Leistungsschalter gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird; und

Fig. 13 die Steuerung, die mit dem Leistungsschalter gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsform des Leistungsschalters und des Kabelbaumgeräts, welches diesen Leistungsschalter verwendet, werden nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Erste Ausführungsform

Fig. 3 erläutert den Schaltungsaufbau des Kabelbaumgeräts, und die Fig. 4 bis 6 erläutern den Leistungsschalter, der in dem Kabelbaumgerät verwendet wird.

In Fig. 3 ist eine Batterie 1 an einen Leistungsschalter 3 angeschlossen, der eine Sicherung 4 enthält. Die Sicherung 4 ist an mehrere Schaltungen angeschlossen, beispielsweise fünf Schaltungen 2a bis 2e bei dieser Ausführungsform. Genauer gesagt ist die Schaltung 2a mit der Batterie 1 verbunden, ist die Schaltung 2b mit einer Lichtmaschine 8 verbunden, und sind die Schaltungen 2c bis 2e jeweils mit einem Verbraucher 5a, 5b bzw. 5c verbunden.

Im Normalbetrieb liefert der Leistungsschalter 3 elektrischen Strom von entweder der Batterie 1 oder der Lichtmaschine 8 an die Verbraucher 5a, 5b und 5c. Wenn gewisse Schwierigkeiten bei dem Kabelbaumgerät auftreten, schaltet der Leistungsschalter 3 die Schaltungen 2a bis 2e sofort unter Einsatz einer einzelnen Sicherung (also eines Sicherheitsgerätes) 4 ab. Zur Erzielung dieser Funktion weist der Leistungsschalter 3 mehrere Sammelschienen auf, deren Anzahl gleich jener der Schaltungen ist. Es sind daher fünf Sammelschienen im Verhältnis 1 : 1 zu den Schaltungen 2a bis 2e vorgesehen. Die Sammelschienen dienen als Verbindungsklemmen zum Verbinden der Sicherung 4 mit den Schaltungen 2a bis 2e.

Zur Vereinfachung der Erläuterung weist der in den Fig. 4 bis 6 dargestellte Leistungsschalter 3 drei Sammelschienen auf, so daß die erste Sammelschiene 11a mit der Schaltung 2a verbunden ist, die zweite Sammelschiene 11b mit der Schaltung 2b, und die dritte Sammelschiene 11c mit der Schaltung 2c. Die Anzahl an Sammelschienen ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und es können vier oder mehr Sammelschienen entsprechend der Anzahl an Schaltungen vorgesehen sein, die in dem Kabelbaumgerät verwendet werden.

Wie in der Aufsicht auf den Leistungsschalter 3 von Fig. 3 gezeigt ist, sind die Sammelschienen 11a bis 11c Platten, die in Radialrichtung im selben Abstand verlaufen. Beim vorliegenden Beispiel sind die drei Sammelschienen 11a bis 11c in einer vorbestimmten Entfernung von dem Verbindungszentrum O angeordnet, und in einem Abstand von etwa 120 Grad. Die erste Sammelschiene 11a ist an die Batterie 1 über die Schaltung 2a angeschlossen. Die zweite Sammelschiene 11b ist an den Verbraucher 5a über die Schaltung 2c angeschlossen. Die dritte Sammelschiene 11c ist an die Lichtmaschine 8 über die Schaltung 2b angeschlossen.

Runde Löcher 12a bis 12c sind in den jeweiligen Sammelschienen 11a bis 11c zu dem Zweck vorgesehen, elektrische Leitungen festzuhalten. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, weist der Leistungsschalter ein Harzgehäuse 14b auf, um in diesem Bauteile aufzunehmen. Die Endabschnitte der Sammelschienen 11a bis 11c sind annähernd im rechten Winkel nach oben gebogen. Die gebogenen Abschnitte durchdringen das Harzgehäuse 11b, und jede Sammelschiene verläuft in Radialrichtung von dem unteren Ende des Harzgehäuses 14b aus. Das Harzgehäuse 14b ist mit einer Kappe 14a abgedeckt. Die Kappe 14a und das Harzgehäuse 14b bilden ein äußeres Gehäuse, das aus einem Isoliermaterial besteht, beispielsweise einem Harz oder einem thermoplastischen Harz.

Das Harzgehäuse 14b enthält ein Thermit-Gehäuse 26, welches als ein zylindrischer Verbindungskasten dient. Das Thermit-Gehäuse 26 enthält ein Heizmittel 27 und einen Zünder 29, an welchen eine Leitung 31 angeschlossen ist. Das Thermit-Gehäuse 26 ist durch einen oberen Deckel 24 abgedeckt, um das Heizmittel 27 zu schützen.

Das Thermit-Gehäuse 26 weist eine gute Wärmeleitfähigkeit und schmilzt selbst dann nicht, wenn das Heizmittel 27 Wärme erzeugt. Das Thermit-Gehäuse 26 besteht beispielsweise aus Messing, Kupfer, einer Kupferlegierung, Edelstahl oder dergleichen. Das Thermit-Gehäuse 26 weist eine zylindrische oder quaderförmige Form auf, die beispielsweise durch einen Metalltiefziehvorgang ausgebildet wird.

Der Zünder 29 weist ein Zündmittel (nicht gezeigt) auf, und veranlaßt das Zündmittel zum Zünden in Reaktion auf die Wärme, die durch den Stromfluß durch die Leitung 31 erzeugt wird, wenn eine Störung, beispielsweise ein Zusammenstoß, bei dem Fahrzeug auftritt. Die Zündung veranlaßt darüber hinaus das Heizmittel 27 zur Erzeugung von Wärme infolge einer Thermit-Reaktion.

Die Endabschnitte (also die gebogenen Abschnitte) 13a bis 13c der Sammelschienen 11a bis 11c sind mit der Seitenwand oder den Seitenwänden des Thermit-Gehäuses 26 durch ein Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt: verbunden, beispielsweise Lot (das einen Schmelzpunkt von beispielsweise 200°C bis 300°C aufweist). Die erste bis dritte Sammelschiene 11a bis 11c sind elektrisch miteinander über das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt und das Thermit-Gehäuse 26 verbunden.

Das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt besteht aus zumindest einem Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche Sn, Pb, Zn, Al und Cu umfaßt. Das Heizmittel 27 ist ein Thermit-Mittel, welches Wärme mit hoher Temperatur infolge einer Thermit-Reaktion erzeugt, die durch die Wärme von der Leitung 31 hervorgerufen wird. Das Heizmittel 27 besteht beispielsweise aus Metalloxidpulver (beispielsweise Pulver aus Eisenoxid (Fe₂O₃)) und Aluminiumpulver. Dieses Thermit-Mittel (Heizmittel) ist in das Thermit-Gehäuse 26 eingefüllt, welches einen Metallbehälter bildet, und abgedichtet ist, um Feuchtigkeit zu verhindern. Statt Eisenoxid (Fe₂O₃) kann Chromoxid (Cr₂O₃), Manganoxid (MnO₂) oder dergleichen verwendet werden. Alternativ kann das Heizmittel 27 eine Mischung sein aus (1) zumindest einem Metallpulver, das aus der Gruppe von B, Sn, FeSi, Zr, Ti und Al ausgesucht ist (2) zumindest einem Metalloxid, das aus der Gruppe CuO, MnO₂, Pb₃O₄, PbO₂, Fe₄O₄ und Fe₂O₃ ausgewählt ist und (3) zumindest einem Zusatzstoff, der aus der Gruppe von Aluminiumoxid, Bentonit und Talkum ausgewählt ist.

Ein Halteteil 40, das aus einem Harz besteht, ist an der Öffnung des Harzgehäuses 14b und unterhalb des Thermit- Gehäuses 26 angeordnet. Das Halteteil 40 ist abnehmbar an dem Harzgehäuse 14b angebracht. Wenn das Halteteil 40 an dem Harzgehäuse 14b angebracht wird, veranlaßt es die Feder 39a dazu, zusammengedrückt zu werden, und gelangt in die Nähe des Thermit-Gehäuses 26 oder in Kontakt mit diesem. Daher schmilzt das Halteteil 40 infolge der Wärme, die von dem Heizmittel 27 erzeugt wird, das sich in dem Thermit-Gehäuse 26 befindet.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, weist der Leistungsschalter 3 einen Stromsensor 41 zum Detektieren elektrischer Ströme auf, die durch die erste bis dritte Sammelschiene 11a bis 11c fließen, und einen Zusammenstoßsensor (G-Sensor) 44 zum Detektieren eines Fahrzeugzusammenstoßes. Der Leistungsschalter 3 weist weiterhin eine Steuerschaltung 45 auf, die ein Treibersteuersignal an eine Treiberschaltung 47 abgibt, wenn die elektrischen Ströme, die von dem Stromsensor 41 detektiert werden, einen Schwellenwert erreichen oder überschreiten, oder wenn die Beschleunigung, die von dem G-Sensor 44 detektiert wird, einen vorbestimmten Wert erreicht oder überschreitet. In Reaktion auf das Treibersteuersignal liefert die Treiberschaltung ein Abschaltsignal (Störungssignal) an einen Heizer 49, der innerhalb des Zünders 29 angeordnet ist. Das Abschaltsignal wird zum Abschalten der Schaltung verwendet.

Der Leistungsschalter 3 kann weiterhin einen Spannungssensor 42 zum Detektieren einer Überspannung sowie einen Temperatursensor 43 zum Detektieren der Temperatur aufweisen. In diesem Fall werden Ausgangssignalen von dem Spannungssensor 42 und dem Temperatursensor 43 ebenfalls der Steuerschaltung 45 zugeführt.

Als nächstes wird der Betriebsablauf bei dem Leistungsschalter gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.

Zuerst sind im Normalbetrieb die erste bis dritte Sammelschiene 11a bis 11c elektrisch miteinander über das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt und das Thermit-Gehäuse 26 verbunden. Daher kann ein elektrischer Strom beispielsweise von der Batterie 1 an den Verbraucher 5a über die Schaltung 2a, die erste Sammelschiene 11a, die zweite Sammelschiene 11b und die Schaltung 2c geliefert werden. Ein elektrischer Strom kann beispielsweise von der Lichtmaschine 8 an den Verbraucher 5a über die Schaltung 2b, die dritte Sammelschiene 11c, die zweite Sammelschiene 11b und die Schaltung 2c geliefert werden.

Dann detektiert, wenn dann beim Fahrzeug eine Störung auftritt, und wenn ein zu hoher Strom durch eine der ersten bis dritten Sammelschienen 11a bis 11c fließt, der Stromsensor 41 den Strom. Wenn der von dem Stromsensor 41 detektierte Strom einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, gibt die Steuerschaltung 45 ein Treibersteuersignal an die Treiberschaltung 47 ab. Die Treiberschaltung 47 liefert ein Abschaltsignal an den Heizer 49, der in dem Zünder 29 angeordnet ist, in Reaktion auf das Treibersteuersignal von der Steuerschaltung 45. Dies führt dazu, daß ein elektrischer Strom in den Heizer 49 in dem Zünder 29 über die Leitung 31 fließt.

Der Stromfluß veranlaßt den Heizer 49 zur Erzeugung von Wärme, die wiederum den Zünder 29 zum Auslösen veranlaßt. Die Zündung führt dazu, daß das Heizmittel 27 Wärme entsprechend der Thermit-Reaktion erzeugt, die durch folgende Formel gegeben ist.

Fe₂O₃ + 2AL → AL₂O₃ + 2Fe + 386,2 Kcal.

Das Thermit-Gehäuse 26 wird infolge der Wärme der Thermit-Reaktion heiß. Daher schmilzt das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt infolge der Wärme, die von dem Heizmittel 27 erzeugt wird, und der hohen Temperatur des Thermit-Gehäuses 26. Gleichzeitig schmilzt der Anschlag des Harz-Halteteils 40, welches die Feder 39a im zusammengedrückten Zustand gehalten hat. Dies führt dazu, daß sich die Feder 39a ausdehnt, und das Thermit-Gehäuse 26 nach oben zur Kappe 14a hin vorspringt, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Die endgültige Position des Thermit-Gehäuses ist durch die durchgezogene Linie angedeutet, die mit dem Bezugszeichen 26' bezeichnet ist, während die vorherige Position durch die gestrichelte Linie angedeutet ist.

Wenn das Thermit-Gehäuse 26 nach oben springt, wird die elektrische Verbindung zwischen dem Thermit-Gehäuse 26 und der ersten bis dritten Sammelschiene 11a bis 11c unterbrochen, wodurch sämtliche Schaltungen 2a, 2b und 2c sofort abgeschaltet werden. Auf diese Weise kann eine einzige Sicherung 4 mehrere Schaltungen in kurzer Zeit in verläßlicher Weise abschalten, und werden die elektrischen Bauteile gegen einen zu großen Wert des elektrischen Stroms geschützt. Der Leistungsschalter kann kompakt ausgebildet werden, während die Sicherheit der Schaltung bei geringem Kostenaufwand verbessert wird.

Im allgemeinen ist ein Kraftfahrzeug mit zwei Stromversorgungsquellen versehen, also einer Batterie 1 und einer Lichtmaschine 8. Daher benötigt ein herkömmlicher Leistungsschalter zwei oder mehr Sicherheitsgeräte zum Schützen der Schaltungen, die stromabwärts der Stromversorgungsquellen liegen. Im Gegensatz verwendet der Leistungsschalter gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung nur ein einzelnes Sicherheitsgerät zum Schutz sämtlicher Schaltungen.

In der normalen Position drückt das Halteteil 40 die Feder 39a gegen das Thermit-Gehäuse 26, das dann in Anlage gegen die Endabschnitte der Sammelschienen 11a bis 11c gehalten wird. Daher ist es nicht erforderlich, eine äußere Kraft aufzubringen, um die Haftung durch den Punkt mit niedrigem Schmelzpunkt zwischen dem Thermit-Gehäuse 26 und den Endabschnitten der Sammelschienen 11a bis 11c aufrechtzuerhalten. Diese Anordnung garantiert eine verläßliche Verbindung während des Normalbetriebes.

Da das Harzgehäuse 14b durch die Kappe 14a abgedeckt ist, wird verhindert, daß das Thermit-Gehäuse 26 aus dem Harzgehäuse 14b herausspringt, wenn die Schaltungen abgeschaltet werden. Diese Anordnung schützt Personen gegen eine Verbrennung oder einen Unfall infolge der Wärme.

Als nächstes werden zwei Abänderungen des Leistungsschalters gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Die Fig. 7 und 8 zeigen die erste Abänderung in einer Aufsicht bzw. einer Querschnittsansicht.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Aufsicht auf den Leistungsschalter sind erste bis dritte Sammelschienen 11d bis 11f Platten, die beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen, und jeweils in Radialrichtung von einem ausgeschnittenen Abschnitt 51 aus verlaufen, der als eine Verbindung dient, die einen Abzweigzentrumspunkt O aufweist. Die Sammelschienen sind im Abstand von jeweils 120 Grad um den Abzweigzentrumspunkt O herum angeordnet. Die erste Sammelschiene 11d ist mit einer Batterie 1 über die Schaltung 2a verbunden. Die zweite Sammelschiene 11e ist mit einem Verbraucher 5a über die Schaltung 2c verbunden. Die dritte Sammelschiene 11f ist mit einer Lichtmaschine 8 über die Schaltung 2b verbunden.

Die erste bis dritte Sammelschiene 11d bis 11f sind annähernd im rechten Winkel nach oben gebogen. Die gebogenen Abschnitte 50 durchdringen das Harzgehäuse 14d. Das Harzgehäuse 14d ist mit einer Kappe 14c abgedeckt. In dem durch die Kappe 14c und das Harzgehäuse 14d ausgebildeten Raum befindet sich der flache, ausgenommene Abschnitt 51, von welchem aus die gebogenen Abschnitte der ersten bis dritten Sammelschiene 11d bis 11f nach unten verlaufen.

Ein Heizer 49, mit welchem die Leitungen 31 verbunden sind, und ein Pulverbehälter 55, der ein explosives Pulver 53 enthält, sind in der Öffnung des Harzgehäuses 14 angeordnet. Das Pulver 53 kann in Reaktion auf Wärme explodieren, die von dem Heizer 49 erzeugt wird. Eine Schneidvorrichtung 57, die eine scharfe Spitze aufweist, ist auf der Oberseite des Pulverbehälters 55 angeordnet, und unterhalb annähernd des Zentrums des ausgenommenen Abschnitts 51. Jedesmal dann, wenn bei dem Fahrzeug eine Störung auftritt, schneidet die Schneidvorrichtung 57 den ausgenommenen Abschnitt 51 ab. Eine Nut 58, die annähernd dieselbe Form aufweist wie die Spitze der Schneidvorrichtung 57, ist auf der Innenwand der Kappe 14c an einer Position vorgesehen, welche der Schneidvorrichtung 57 entspricht, wobei der ausgenommene Abschnitt 51 dazwischen liegt.

Im Betrieb bei dieser ersten Abänderung sind die erste bis dritte Sammelschiene 11d bis 11f, die in Radialrichtung von dem ausgenommenen Abschnitt 51 abzweigen, elektrisch miteinander im normalen Zustand verbunden. Daher wird elektrischer Strom beispielsweise von der Batterie 1 an den Verbraucher 5a über die Schaltung 2a, die erste Sammelschiene 11d, die zweite Sammelschiene 11e, und die Schaltung 2e in dieser Reihenfolge geliefert. Elektrischer Strom kann auch von der Lichtmaschine 8 an den Verbraucher 5a über die Schaltung 2b, die dritte Sammelschiene 11f, die zweite Sammelschiene 11e und die Schaltung 2c in dieser Reihenfolge geliefert werden.

Wenn irgendeine Störung bei dem Fahrzeug auftritt, wird ein Abschaltsignal an den Heizer 49 über die Leitungen 31 angelegt, und dann explodiert das Pulver 53 in Reaktion auf die Wärme, die von dem Heizer 49 erzeugt wird. Die Explosion veranlaßt die Schneidvorrichtung 57 dazu, nach oben zur Nut 58 hin zu springen, so daß sie den ausgeschnittenen Abschnitt 51 abschneidet. Dies führt zur mechanischen Trennung der ersten bis dritten Sammelschiene 11d bis 11f unmittelbar. Der ausgenommene Abschnitt 51 und die Schneidvorrichtung 57, die hochgesprungen ist, werden innerhalb des Raums zwischen der Kappe 14c und dem Harzgehäuse 14d aufgenommen.

Durch Verwendung eines einzigen Sicherheitsgeräts (also des Leistungsschalters) werden daher sofort mehrere Schaltungen gleichzeitig abgeschaltet, um die elektrische Ausrüstung zu schützen. Diese Abänderung kann dieselben Vorteile erzielen wie jene des Leistungsschalters, die voranstehend in Bezug auf die Fig. 1 bis 6 beschrieben wurde.

Die Fig. 9 und 10 zeigen die zweite Abänderung des Leistungsschalters gemäß der ersten Ausführungsform in einer Aufsicht bzw. einer Querschnittsansicht.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, sind die erste bis dritte Sammelschiene 11g bis 11i Platten, die beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen, und in Radialrichtung im gleichen Winkel, beispielsweise jeweils 120 Grad, um den Abzweigzentrumspunkt O herum verlaufen.

Die erste Sammelschiene 11g ist mit einer Batterie 1 über die Schaltung 2a verbunden. Die zweite Sammelschiene 11h ist mit einem Verbraucher 5a über die Schaltung 2c verbunden. Die dritte Sammelschiene 11i ist mit einer Lichtmaschine 8 über die Schaltung 2b verbunden.

Die erste bis dritte Sammelschiene 11g bis 11i sind, wie in Fig. 10 gezeigt, annähernd im rechten Winkel nach oben gebogen. Die gebogenen Abschnitte durchdringen das Harzgehäuse 14f. Das Harzgehäuse 14f ist mit einer Kappe 14e abgedeckt.

Ein Heizer 49, an welche die Leitungen 31 angeschlossen sind und ein Pulverbehälter 55, der ein explosionsfähiges Pulver 53 in sich aufweist, sind in der Öffnung des Harzgehäuses 14f angeordnet. Ein bewegliches Teil 51, das auf sich eine zylindrische Stufe 62 aufweist, ist auf dem Pulverbehälter 55 aufgesetzt. Ein leitfähiger, beweglicher Kontakt 63 ist entlang dem gesamten Umfang der zylindrischen Stufe 62 vorgesehen. Der bewegliche Kontakt 63 steht in Druckberührung mit den Endabschnitten 13a bis 1c der ersten bis dritten Sammelschiene 11g bis 11i.

Im Betrieb bei der zweiten Abänderung des Leistungsschalters sind die erste bis dritte Sammelschiene 11g bis 11i elektrisch miteinander über den beweglichen Kontakt 63 im normalen Zustand verbunden. Elektrischer Strom wird beispielsweise von der Batterie 1 an den Verbraucher 5a über die erste Sammelschiene 11g, die zweite Sammelschiene 11h und die Schaltung 2c geliefert. Elektrischer Strom wird ebenfalls von der Lichtmaschine 8 an den Verbraucher 5a über die Schaltung 2b, die dritte Sammelschiene 11i, die zweite Sammelschiene 11h und die Schaltung 2c in dieser Reihenfolge geliefert.

Wenn irgendeine Störung bei dem Fahrzeug auftritt, wird ein Abschaltsignal dem Heizer 49 über die Leitungen 31 zugeführt. Das Pulver 53 wird zum Explodieren veranlaßt, infolge der Wärme, die von dem Heizer 49 in Reaktion auf das Abschaltsignal erzeugt wird. Die Explosion führt dazu, daß das bewegliche Teil 61 nach oben springt, was zu einer Trennung des beweglichen Kontakts 63 von den Endabschnitten 13a bis 13c der Sammelschienen 11g bis 11i führt. Die erste bis dritte Sammelschiene 11g bis 11i werden daher sofort gegenseitig voneinander getrennt. Auf diese Weise kann ein einziges Sicherheitsgerät sämtliche Schaltungen gleichzeitig abschalten, wie bei der ersten Abänderung.

Zweite Ausführungsform

Die Fig. 11 bis 13 zeigen den Leistungsschalter und das Kabelbaumgerät, welches den Leistungsschalter verwendet, gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Das Merkmal des Leistungsschalters bei der zweiten Ausführungsform besteht darin, daß die Schaltung verläßlich in Reaktion auf einen Temperaturanstieg der Sammelschienen infolge des zu hohen Stroms abgeschaltet wird, der durch die Sammelschienen fließt, selbst wenn verhindert wird, daß ein Abschaltsignal an den Zünder geliefert wird. Eine derartige Situation kann beispielsweise deswegen auftreten, da die Steuereinheit nicht richtig funktioniert. Da die Aufsicht auf den Leistungsschalter gemäß der zweiten Ausführungsform ebenso aussieht wie bei der in Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsform, ist sie hier bei der zweiten Ausführungsform weggelassen. Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht des Leistungsschalters gemäß der zweiten Ausführungsform, entlang der Linie A-A von Fig. 4, und unterscheidet sich von der in Fig. 6 gezeigten Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform.

In Fig. 11 ist ein Halteteil 40a, das aus einem Harz besteht, in der Öffnung eines Harzgehäuses 14b und unterhalb eines Thermit-Gehäuses 26 angeordnet. Das Halteteil 40a weist ein Paar von Anschlägen 67 auf, die in dem oberen Ende des Halteteils 14a vorgesehen sind. Die Anschläge 67 sind in Ausnehmungen eingepaßt, die in der Innenoberfläche des Harzgehäuses 14b vorgesehen sind, wodurch das Halteteil 40a gegen das Harzgehäuse 14b gehaltert wird. Eine Feder 39a wird im zusammengedrückten Zustand zwischen dem Halteteil 40a und dem Harzgehäuse 14b gehalten.

Ein Zünder 29 weist ein Paar von Zündklemmen 30c und 30d auf, sowie einen Widerstand 30b, der zwischen den Zündklemmen 30c und 30d angeordnet ist. Ein Zündmittel 3% ist in der Nähe des Widerstands 30b oder in Berührung mit diesem vorgesehen.

Der Leistungsschalter weist eine wärmeleitende Klemme 32a auf, die beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, und zwischen der Zündklemme 30c und dem gebogenen Abschnitt der ersten Sammelschiene 11a angeordnet ist, die mit der Batterie 1 verbunden ist. Die wärmeleitende Klemme 32 ist L-förmig, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist, und steht in Kontakt sowohl mit der Zündklemme 30c als auch dem gebogenen Abschnitt der ersten Sammelschiene 11a. Die wärmeleitende Klemme 32 weist einen Hauptkörper 32a auf, ein Sammelschienenkontaktstück 32, welches ein Vorsprung ist, der einen bogenförmigen Querschnitt hat, und gegen die erste Sammelschiene 11 angedrückt ist, sowie ein Zünderkontaktstück 32b, das in Oberflächenkontakt mit der Zündklemme 30c seht, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Die L-förmige, wärmeleitende Klemme 32 wird von der Bodenöffnung des Harzgehäuses 14b aus eingeführt. Die andere Zündklemme 30d ist an eine in Fig. 13 gezeigte Steuerung 70 über einen Leitungsdraht 31 angeschlossen.

Obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, ist eine andere wärmeleitende Klemme 32, die beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, zwischen der Zündklemme 30c und dem gebogenen Abschnitt der dritten Sammelschiene 11c angeordnet, die mit der Lichtmaschine 8 verbunden ist, und steht in Kontakt mit diesen Teilen. Die zweite Sammelschiene 11b ist an den Verbraucher 5a angeschlossen.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, weist die Steuerung 70 einen Stromsensor 71 zum Detektieren des elektrischen Stroms auf, der durch die erste bis dritte Sammelschiene 11a bis 11c fließt, sowie einen G-Sensor 73. Die Steuerung 70 weist weiterhin eine Steuerschaltung 75 zur Ausgabe eines Treibersteuersignals auf, welches als Abschaltsignal verwendet wird, an ein Magnetspulenrelais 77, wenn der von dem Stromsensor 71 detektierte Strom einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, oder wenn die Beschleunigung, die von dem G-Sensor 73 detektiert wird, einen vorbestimmten Wert erreicht oder überschreitet. Das Magnetspulenrelais 77 wird durch das Treibersteuersignal betätigt, das von der Steuerschaltung 75 geliefert wird.

Das Magnetspulenrelais 77 weist eine Magnetspulenwicklung 78 auf, durch welche ein Erregerstrom in Reaktion auf das Abschaltsignal (oder im vorliegenden Fall das Treibersteuersignal) fließt, sowie eine Schaltung 79. Das eine Ende "a" des Schalters 79 ist an die Zündklemme 30d über die Leitung 31 angeschlossen, und das andere Ende "b" liegt an Masse. Der Schalter 79 wird in Reaktion auf den Erregerstrom eingeschaltet.

Der Leistungsschalter kann auch einen Spannungssensor zum Detektieren einer Überspannung sowie einen Temperatursensor zum Detektieren der Temperatur aufweisen, obwohl diese in Fig. 13 nicht dargestellt sind. In diesem Fall werden Ausgangssignale von dem Spannungssensor und dem Temperatursensor der Steuerschaltung 75 zugeführt.

Das Abschaltsignal wird dem Zünder 29 zugeführt, wenn der detektierte Strom den Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Der Stromwert, der das Heizmittel 27 dazu veranlaßt, Wärme in Reaktion auf die Wärme zu erzeugen, die von der ersten Sammelschiene 11 über die wärmeleitende Klemme 32 übertragen wird, ist höher eingestellt als der Schwellenwert.

Im Betrieb wird, wenn angenommen wird, daß die Bauteile wie beispielsweise der Stromsensor 71, der G-Sensor 73, die Steuerschaltung 75 der Steuerung 70 normal arbeiten, ein Abschaltsignal in geeigneter Weise dem Zünder 29 zugeführt, wenn bei dem Fahrzeug eine Störung auftritt. In diesem Fall fließt ein zu hoher Strom durch die erste bis dritte Sammelschiene 11a bis 11c in Reaktion auf die Störung des Fahrzeugs, und detektiert der Stromsensor 71 den Strom. Wenn der von dem Stromsensor 71 detektierte Strom den Schwellenwert erreicht oder überschreitet, gibt die Steuerschaltung 75 ein Treibersteuersignal an die Magnetspulenwicklung 78 aus. Das Treibersteuersignal führt dazu, daß ein Erregerstrom durch die Magnetspulenwicklung 78 fließt, wodurch der Schalter 79 eingeschaltet wird.

Dann fließt elektrischer Strom von der Batterie 1 zu Masse über die erste Sammelschiene 11a, die wärmeleitende Klemme 32, die Zündklemme 30c, den Widerstand 30b, die Zündklemme 30d, die Leitung 31 und den Schalter 79 in dieser Reihenfolge. Dieser Stromfluß führt dazu, daß der Widerstand 30b Wärme erzeugt, so daß die Temperatur des Widerstands 30b ansteigt. Wenn die Temperatur des Widerstands 30b gleich 350°C oder höher wird, dann zündet das Zündmittel, und erzeugt das Heizmittel (oder Thermit-Mittel) 27 Reaktionswärme entsprechend der Thermit-Reaktion, die durch folgende Formel ausgedrückt wird

Fe₂O₃ + 2AL → AL₂O₃ + 2Fe + 386,2 Kcal.

Die Wärme infolge der Thermit-Reaktion führt dazu, daß ein Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt schmilzt. Gleichzeitig wird die Wärme von dem Thermit-Gehäuse 26 an die Halteteilanschläge 67 übertragen. Nach dem Schmelzen der Halteteilanschläge 67 dehnt sich die Feder 39a aus. Dies führt dazu, daß das Thermit-Gehäuse 26 nach oben zur Kappe 14a hin vorspringt, und augenblicklich von der ersten bis dritten Sammelschiene 11a bis 11c elektrisch unterbrochen wird. Auf diese Weise kann der Leistungsschalter gemäß der zweiten Ausführungsform dieselben Vorteile erzielen wie jene, die bei der ersten Ausführungsform erhalten werden. Alternativ kann die Stromquellenspannung, die von der Batterie 1 geliefert wird, dazu verwendet werden, ein Abschaltsignal zu erzeugen, um die Schaltung abzuschalten.

Nunmehr wird jener Fall überlegt, bei welchem die Steuerung 70 nicht ordnungsgemäß arbeitet, infolge beispielsweise von Beschädigungen des Stromsensors 71 oder des G-Sensors 73, oder des Durchtrennens eines Kabels in der Steuerschaltung 73. In diesem Fall wird der Schalter 79, der mit der Magnetspule 77 verbunden ist, in dem Ausschaltzustand gehalten, und wird kein Abschaltsignal von der Steuerung 70 an die Zündung 29 geliefert, selbst wenn das Fahrzeug in den nicht normalen Zustand gelangt.

Andererseits fließt ein zu hoher Strom durch die erste Sammelschiene 11a, wenn das Fahrzeug in den nicht normalen Zustand gelangt. Wenn der zu hohe Strom den Schwellenwert überschreitet, steigt die Temperatur der ersten Sammelschiene 11a auf beispielsweise 350°C oder mehr an. Die Wärme infolge des Temperaturanstiegs wird auf das Zündmittel 30a über die erste Sammelschiene 11a, die wärmeleitende Klemme 32, die Zündklemme 30c und den Widerstand 30b in dieser Reihenfolge übertragen.

Die übertragene Wärme veranlaßt das Zündmittel 30a zum Zünden (wenn die Temperatur beispielsweise 350°C oder höher wird), was wiederum das Heizmittel 27 zur Erzeugung von Wärme veranlaßt. Dann wird das Thermit-Gehäuse 26 erhitzt, und schmilzt das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt, das sich zwischen dem Thermit-Gehäuse 26 und den gebogenen Abschnitten der Sammelschienen befindet. Gleichzeitig schmelzen auch die Halteteilanschläge 67 infolge der Wärme, die von dem Heizmittel 27 erzeugt wird. Daher dehnt sich die Feder 39a aus, und springt das Thermit-Gehäuse 26 nach oben zur Kappe 14a hin. Auf diese Weise wird sofort das Thermit-Gehäuse 26 von sämtlichen Sammelschienen 11a bis 11c elektrisch getrennt.

Bei dieser Ausführungsform können selbst im Falle einer Fehlfunktion der Steuerung 70 die Schaltungen in kurzer Zeit fehlerfrei abgeschaltet werden, auf der Grundlage des Temperaturanstiegs der Sammelschiene, wenn durch diese ein zu hoher Strom fließt.

Die Schaltung kann auf der Grundlage des Feststellens der Temperatur abgeschaltet werden, selbst wenn keine Sensoren wie der Stromsensor 71 verwendet werden. Darüber hinaus kann, da der Leistungsschalter gemäß der zweiten Ausführungsform die wärmeleitende Klemme 32 aufweist, der Schaltungswiderstand der Sicherung (also des Leistungsschalters) verringert werden, verglichen mit einer Vorgehensweise, bei welcher das Durchbrennen der Sicherung veranlaßt wird. Mit dieser Anordnung kann erreicht werden, daß der Leistungsschalter nicht durch einen normalen Bruch zerstört wird, und daher die Sicherheit erhöht werden.

Das Abschaltsignal wird dem Zünder 29 zugeführt, wenn der durch die erste Sammelschiene fließende elektrische Strom den Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Dies bedeutet, daß der kritische Strom, bei welchem das Heizmittel 27 Wärme in Reaktion auf die Wärme erzeugt, die von der ersten Sammelschiene 11a über die wärmeleitende Klemme 32 übertragen wird, auf einen Wert eingestellt ist, der den Schwellenwert überschreitet. Mit dieser Anordnung wird selbst dann, wenn ein Abschaltsignal von der Steuerung 70 geliefert wird, eine verläßliche Abschaltung der Schaltungen in Reaktion auf die Wärme erreicht, die von der wärmeleitenden Klemme 32 übertragen wird.

Diese Anordnung kann bei der ersten und zweiten Abänderung des Leistungsschalters gemäß der ersten Ausführungsform eingesetzt werden. Daher kann ein wärmeleitendes Teil zwischen die Zündklemme 30c und die erste Sammelschiene 11a bei der ersten und zweiten Abänderung eingefügt werden, und kann die Zündklemme 30d an die Steuerung 70 über die Leitungen 31 angeschlossen sein. Hierdurch können die Abänderungen der ersten Ausführungsform dieselben Vorteile erzielen wie jene bei dem Leistungsschalter gemäß der zweiten Ausführungsform.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Leistungsschalter und die diese verwendenden Kabelbaumgeräte bei der ersten und zweiten Ausführungsform beschränkt, die bislang beschrieben wurden. Bei der ersten und zweiten Ausführungsform wird die Druckfeder 39a verwendet, und wird die Schaltung abgeschaltet, wenn das Halteteil 40 und das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt schmelzen. Allerdings kann der Leistungsschalter auch so ausgebildet sein, daß nur das Halteteil 40 vorgesehen ist, ohne das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt zu verwenden, und die Schaltungen abgeschaltet werden, wenn das Halteteil 40 schmilzt. Obwohl bei der ersten und zweiten Ausführungsform das Halteteil 40 aus einem Harz besteht, kann ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet werden, beispielsweise ein Lot (das eine Schmelztemperatur von 200°C bis 300°C aufweist), welches durch die Wärme des Heizmittels 27 schmelzen kann.

Wie voranstehend geschildert besteht das Merkmal der vorliegenden Erfindung darin, daß dann, wenn das Fahrzeug in den nicht normalen Zustand gelangt, die Schaltvorrichtung den Verbindungskasten so bewegt, daß sämtliche Schaltungen sofort abgeschaltet werden, auf der Grundlage eines Abschaltsignals, das von außen geliefert wird. Diese Anordnung kann die Sicherheitseigenschaften des Leistungsschalters verbessern, während die Kosten niedrig gehalten werden.

Da die drei oder mehr Verbindungsklemmen, die in Radialrichtung von der Verbindung ausgehen, die einen Abzweigzentrumspunkt aufweist, wird elektrischer Strom von zwei oder mehr Stromversorgungsquellen an einen oder mehrere Verbraucher im Normalbetrieb eines Fahrzeugs geliefert. Wenn das Fahrzeug in den nicht normalen Zustand gelangt, veranlaßt die Schaltvorrichtung die Verbindung dazu, mechanisch abgeschaltet zu werden, auf der Grundlage eines von außen zugeführten Abschaltsignals. Mit dieser Anordnung kann nur ein einziger Leistungsschalter sämtliche Schaltungen sofort abschalten. Die verbesserten Sicherheitseigenschaften werden bei niedrigen Kosten erzielt.

Das Kabelbaumgerät, welches einen derartigen Leistungsschalter verwendet, kann drei oder mehr Schaltungen, die an eine elektrische Ausrüstung über Kabelbäume angeschlossen sind, sofort abschalten, wenn das Fahrzeug in den nicht normalen Zustand gelangt. Daher kann die elektrische Ausrüstung verläßlich gestützt werden. Daher ist es möglich, ein Kabelbaumgerät kostengünstig und mit erhöhter Sicherheit zur Verfügung zu Stellen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebenen Beispiele beschränkt. Zahlreiche andere Abänderungen und Ersetzungen lassen sich vornehmen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Leistungsschalter für ein Fahrzeug, der zwischen zwei oder mehr Stromversorgungsquellen und einem oder mehreren Verbrauchern angeordnet ist, und zum Liefern von elektrischen Strom von den zwei oder mehr Stromversorgungsquellen an den bzw. die Verbraucher dient, wobei vorgesehen sind:
drei oder mehr Verbindungsklemmen, die im Verhältnis von 1 : 1 zu den Stromversorgungsquellen und den Verbrauchern vorgesehen sind, wobei jede Verbindungsklemme in Verbindung mit einer der Stromversorgungsquellen und einem der Verbraucher steht;
ein leitfähiger Verbindungskasten zum Verbinden der Verbindungsklemmen miteinander; und
eine Schaltvorrichtung, die ein von außen geliefertes Abschaltsignal empfängt, wenn das Fahrzeug in den nicht normalen Zustand gelangt, und den leitenden Verbindungskasten so bewegt, daß der Verbindungskasten von den Verbindungsklemmen getrennt wird.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, bei welchem die Schaltverbindung aufweist:
einen Heizabschnitt, der in dem Verbindungskasten angeordnet ist, und ein Heizmittel enthält;
einen Zünder, der ein Zündmittel enthält, und das Zündmittel zum Zünden in Reaktion auf das Abschaltsignal veranlaßt, wobei die Zündung weiterhin das Heizmittel zur Erzeugung von Wärme veranlaßt;
ein äußeres Gehäuse zum Aufnehmen des Zünders und des Heizabschnitts;
eine Feder, die in dem äußeren Gehäuse angeordnet ist; und
ein Halteteil, das abnehmbar an dem äußeren Gehäuse angebracht ist, wobei das Halteteil die Feder in den zusammengedrückten Zustand versetzt, und in der Nähe des Heizabschnitts oder in Kontakt mit diesem angeordnet ist, wenn es an dem äußeren Gehäuse angebracht ist, und das Halteteil durch die Wärme geschmolzen werden kann, die von dem Heizmittel erzeugt wird.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, bei welchem weiterhin ein wärmeleitendes Teil in Kontakt sowohl mit dem Zünder als auch den Verbindungsklemmen vorgesehen ist, die mit den zwei oder mehr Stromversorgungsquellen verbunden sind.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 2, bei welchem das Abschaltsignal an den Zünder von einer externen Steuerung geliefert wird, wenn das Fahrzeug in den nicht normalen Zustand gelangt, und das Zündmittel in Reaktion auf das Abschaltsignal zündet, und das Heizmittel zur Erzeugung von Wärme veranlaßt.

5. Leistungsschalter nach Anspruch 3, bei welchem das Abschaltsignal an den Zünder von einer externen Steuerung geliefert wird, wenn das Fahrzeug in den nicht normalen Zustand gelangt, und das Zündmittel in Reaktion auf das Abschaltsignal zündet, und das Heizmittel zur Erzeugung von Wärme veranlaßt.

6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, bei welchem der Zünder ein Paar von Zündklemmen aufweist, einen zwischen den Zündklemmen angeordneten Widerstand, und ein Zündmittel, das in der Nähe des Widerstands oder in Kontakt mit diesem angeordnet ist, wobei eine der Zündklemmen in Kontakt mit einem Ende des wärmeleitenden Teils steht, die andere Zündklemme an die Steuerung angeschlossen ist, und das andere Ende des wärmeleitenden Teils in Kontakt mit einer der Verbindungsklemmen steht.

7. Leistungsschalter nach Anspruch 6, bei welchem die Steuerung eine Magnetspulenwicklung aufweist, durch welche ein Erregerstrom in Reaktion auf das Abschaltsignal fließt, und einen Schalter, der in Reaktion auf den Erregerstrom eingeschaltet wird, wobei ein Ende des Schalters mit der anderen Zündklemme verbunden ist, und das andere Ende des Schalters an Masse liegt.

8. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei welchem der Heizabschnitt eine Seitenwand aufweist, und die Spitze jeder Verbindungsklemme mit der Seitenwand über ein Material mit niedrigem Schmelzpunkt verbunden ist.

9. Leistungsschalter für ein Fahrzeug, der zwischen zwei oder mehr Stromversorgungsquellen und einem oder mehreren Verbrauchern angeordnet ist, und zum Liefern von elektrischem Strom von den zwei oder mehr Stromversorgungsquellen an den einen bzw. die mehreren Verbraucher dient, wobei vorgesehen sind:
ein Verbindungskasten, der drei oder mehr Abzweigpunkte aufweist;
drei oder mehr Verbindungsklemmen, die im Verhältnis von 1 : 1 zu den Stromversorgungsquellen und den Verbrauchern vorgesehen sind, und sich von den zugehörigen Abzweigpunkten des Verbindungskastens in Radialrichtung zu den Stromversorgungsquellen und den Verbrauchern hin erstrecken;
eine Schaltvorrichtung, die ein von außen geliefertes Abschaltsignal empfängt, wenn das Fahrzeug in den nicht normalen Zustand gelangt, und einen Abschnitt des Verbindungskastens in Reaktion auf das Abschaltsignal ausschneidet.

10. Kabelbaumgerät für ein Fahrzeug, mit einem Leistungsschalter und mehreren Kabelbäumen, die an den Leistungsschalter angeschlossen sind, wobei der Leistungsschalter zwischen zwei oder mehr Stromversorgungsquellen und einem oder mehreren Verbrauchern so angeordnet ist, daß er elektrischen Strom von den Stromversorgungsquellen zu den Verbrauchern über die Kabelbäume fließen läßt, wobei der Leistungsschalter aufweist:
drei oder mehr Verbindungsklemmen, die jeweils an eine der Stromversorgungsquellen und die Verbraucher in einer Beziehung von 1 : 1 angeschlossen sind;
einen leitenden Verbindungskasten zum Verbinden der Verbindungsklemmen miteinander und
eine Schaltvorrichtung zur Bewegung des Verbindungskastens so, daß er von den Verbindungsklemmen getrennt wird, in Reaktion auf ein von außen geliefertes Abschaltsignal, wenn das Fahrzeug in den nicht normalen Zustand gelangt, wodurch sofort drei oder mehr Schaltungen abgeschaltet werden, welche die Verbindung zwischen den Verbindungskasten und den Stromversorgungsquellen oder Verbrauchern bewirken.