DE10130881A1

DE10130881A1 - Überlastschalter

Info

Publication number: DE10130881A1
Application number: DE10130881A
Authority: DE
Inventors: Hideo Takahashi
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2002-03-28
Also published as: US20020018331A1; JP2002015648A

Abstract

Ein Überlastschalter unterbricht sicher und rasch einen Schaltkreis. Wenn eine Abnormalität auftritt, wenn die Regelung (70) normal arbeitet, sieht die Regelung ein Abnormalitätssignal vor, um einen Zünder (29) zu zünden, der ein Heizmittel (27) erwärmt, das in ein Thermitgehäuse (26) gefüllt ist. Wärme von dem Thermitgehäuse schmilzt einen Halter (45) und eine komprimierte Feder (39a) in dem Halter wirft das Thermitgehäuse aus. Dies trennt elektrisch das Thermitgehäuse (26) von der ersten und zweiten Sammelschiene (11a, 19a), wodurch rasch und sicher ein Stromkreis unterbrochen wird. Wenn die Regelung (70) versagt, den Schaltkreis zu unterbrechen, erzeugt die Regelung Wärme, so dass ein temperaturempfindlicher Schalter (71) leitend wird, so dass ein Strom von einer Sekundärstromquelle (80) zu einem Widerstand (30b) des Zünders (29) gelangt. Der Widerstand erzeugt Wärme, um ein Zündmittel (30a) zu zünden, das in den Zünder gefüllt ist, wodurch sicher und rasch der Stromkreis unterbrochen wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Überlastschalter um rasch einen elektrischen Stromkreis zu unterbrechen.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Ein Fahrzeug hat ein elektrisches System, das eine Batterie umfasst, Lasten, wie ein elektrisches Fenster, und einen Kabelbaum, der zwischen der Batterie und der Last angeordnet ist. Wenn die Last oder der Kabelbaum eine Abnormalität hervorruft, muss eine Hochstromsicherung, die zwischen die Batterie und den Kabelbaum geschaltet ist, ausgelöst werden, um die Batterie von dem Kabelbaum zu trennen, um die Last und den Kabelbaum vor Brand zu schützen.

Die Hochstromsicherung schmilzt nur, wenn ein Strom größer als ein für die Sicherung festgesetzter Schwellenwert durch die Sicherung gelangt. Wenn ein Strom, der durch eine Abnormalität in dem elektrischen Fenster oder dem Kabelbaum hervorgerufen wird, kleiner ist als der Schwellenwert, schmilzt die Sicherung nicht. Um mit diesem Problem fertig zu werden und die Batterie von dem Kabelbaum zu trennen, wenn ein großer Strom nahe an dem Sicherungsschwellenwert kontinuierlich strömt, wurden verschiedene Schutzeinrichtungen entwickelt.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine typische Schutzeinrichtung zeigt, die ein Bimetall einsetzt. In Fig. 1 ist ein Gehäuse 103 aus einem isolierenden Harz gefertigt und bildet einen Sicherungsbehälter 102 mit einem oberen Teil davon. Ein Deckel 113 schließt und öffnet den Sicherungsbehälter 102. Ein Stromquellenanschluss 105 ist in einem unteren Teil des Gehäuses 103 und hat ein oberes Ende, das in den Sicherungsbehälter 102 vorsteht, und ein Bodenende, das nach außen vorsteht und mit einem positiven Anschluss einer Batterie 104 verbunden wird. Ein Lastanschluss 109 ist in dem unteren Teil des Gehäuses 103 und hat ein oberes Ende, das in den Sicherungsbehälter 102 vorsteht, und ein Bodenende, das nach außen vorsteht und mit einer Leitung 107 eines Kabelbaums 106 verbunden ist, die mit einer Last 108 verbunden ist. Eine Sicherung 110, die aus schmelzbarem Metall gefertigt ist, ist in dem Sicherungsbehälter 102. Ein Ende der Sicherung 110 ist mit dem oberen Ende des Anschlusses 105 verbunden und deren anderes Ende ist mit dem oberen Ende des Anschlusses 109 verbunden. Ein Zwischenanschluss 111 ist in dem unteren Teil des Gehäuses 103 zwischen den Anschlüssen 105 und 109 vorgesehen. Ein freigelegtes Bodenende des Anschlusses 111 ist mit einem negativen Anschluss der Batterie 104 verbunden. Ein oberes Ende des Anschlusses 111 ist mit einem Bimetall 112 verbunden, das in Richtung auf die Sicherung 110 gerichtet ist.

Wenn ein Zündschalter eines Fahrzeug, in dem die Schutzeinrichtung 101 installiert ist, angeschaltet wird und wenn die Last 108 des Kabelbaums 106 eine Abnormalität hervorruft, dass ein Strom durch die Sicherung 110 gelangt, der einen Schwellenwert übersteigt, erwärmt sich die Sicherung 110 und schmilzt, damit die Last 108 und der Kabelbaum 106 geschützt werden.

Wenn ein großer Strom unterhalb des Schwellenwerts durch die Sicherung 110 gelangt, erwärmt der Strom die Sicherung 110, so dass das Bimetall 112 erwärmt und deformiert wird. Aufgrund der Deformation berührt ein vorderes Ende des Bimetalls 112 die Sicherung 110, so dass ein großer Kurzschlussstrom durch die Sicherung 110 gelangt, so dass die Sicherung 110 schmilzt.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Schutzeinrichtung 121 zeigt. Die Schutzeinrichtung 121 hat ein Gehäuse 122, das aus isolierendem Harz gefertigt ist. Das Gehäuse 122 hat einen Stromquellenanschluss 124 in einer Seite eingebettet. Ein Bodenende des Anschlusses 124 ist mit einem positiven Anschluss einer Batterie 123 verbunden. Ein Lastanschluss 128 ist in der anderen Seite des Gehäuses 122 eingebettet und hat ein Bodenende, das mit einer Leitung 126 eines Kabelbaums 125 verbunden ist, die mit einer Last 127 verbunden ist. Eine leitende Sicherung 129 ist aus schmelzbarem Metall gefertigt und hat eine U-Form. Die Sicherung 129 ist mit einer wärmewiderstandsfähigen Beschichtung 130 bedeckt, so dass ein Kabel 131 gebildet wird. Enden des Kabels 131 sind mit Oberseiten der Anschlüsse 124 und 128 jeweils verbunden. Eine Spule 132 ist um das Kabel 131 gewunden und die Spule 132 ist aus einer Shape- Memory-Legierung gefertigt, die eine ursprüngliche Gestalt wieder einnimmt, so dass das Kabel 131 gequetscht wird, wenn es auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird. Ein äußerer Anschluss 133 ist außerhalb des Gehäuses 122 angeordnet und hat ein oberes Ende mit einem Ende der Spule 132 und ein Bodenende mit einem negativen Anschluss der Batterie 123 verbunden.

Wenn ein Zündschalter eines Fahrzeugs mit der installierten Schutzeinrichtung 121 angeschaltet wird und wenn die Last 127 oder der Kabelbaum 125 eine Abnormalität hervorrufen, so dass ein Strom größer als ein Schwellenwert durch die Sicherung 129 gelangt, erwärmt sich die Sicherung 129 und schmilzt, so dass die Last 127 und der Kabelbaum 125 geschützt werden.

Wenn ein großer Strom unterhalb des Schwellenwerts durch die Sicherung 129 aufgrund einer Abnormalität in der Last 127 oder dem Kabelbaum 125 gelangt, erwärmt der Strom die Sicherung 129, so dass die Spule 132 erwärmt wird. Wenn die Spule 132 auf die vorbestimmte Temperatur erwärmt ist, verändert sich die Spule 132 von einer Martensit-Phase in eine Grundphase, so dass sie in die Beschichtung 130 einbeißt, die durch die Wärme von der Sicherung 129 erweicht ist. Wenn die Spule 132 die Sicherung 129 berührt, strömt ein großer Kurzschlussstrom durch sie und schmilzt die Sicherung 129.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Sicherung 201 für eine schmelzbare Verbindung zeigt. Die Sicherung 201 besteht aus einem schmelzbaren Körper 202, der aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt gefertigt ist, einem Halter 202a und einem schmelzbaren Stück 203, das aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt gefertigt ist und durch den Halter 202a gehalten wird. Das Metall mit niedrigem Schmelzpunkt verteilt sich, so dass eine Legierung geformt wird, um die Schmelzcharakteristika zu verbessern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Schutzeinrichtung 101 aus Fig. 1 setzt das Bimetall 112 ein, das aus zwei Metallen mit unterschiedlichen thermischen Expansionskoeffizienten, die miteinander verbunden sind, gefertigt ist, um auf einen Strom zu antworten, der durch die Sicherung 110 geführt wird. Wenn der Strom, der durch die Sicherung 110 geführt wird, sich ändert, deformiert sich das Bimetall 112, so dass eine Schaltkreisunterbrechungszeit verändert wird. Wenn eine Abnormalität auftritt, so dass intermittierend ein großer Strom durchgelangt, übersteigt jedoch die Temperatur der Sicherung 110 nicht ein bestimmtes Niveau, so dass das Bimetall 112 aktiviert würde, wodurch der Kabelbaum 106 und die Last 108 sich übermäßig erwärmen werden, bevor die Schutzeinrichtung 101 den Schaltkreis unterbricht.

Die Schutzeinrichtung 121 aus Fig. 2 setzt die Shape-Memory- Spule 132 ein, um auf einen Strom zu antworten, der durch die Sicherung 129 fließt. Wenn der Strom, der durch die Sicherung 129 fließt, sich ändert, deformiert sich die Spule 132, so dass eine Schaltkreisunterbrechungszeit verändert wird.

Wenn eine Abnormalität auftritt, dass intermittierend ein großer Strom durchgelangt, übersteigt die Temperatur der Sicherung 129 nicht ein bestimmtes Niveau, so dass die Spule 132 aktiviert würde, und somit werden sich der Kabelbaum 125 und die Last 127 im Übermaß erwärmen, bevor die Schutzeinrichtung 121 den Schaltkreis unterbricht.

Die Materialien, die das Bimetall 112 und die Spule 132 der Schutzeinrichtungen aus Fig. 1 und 2 bilden, haben thermische Reaktionszeiten, die von den Strömen abhängig sind, die durch die Sicherungen 110 und 129 geführt werden. Diese Materialien sind langsam beim Unterbrechen des Schaltkreises als Antwort auf eine Abnormalität, wie einen Überlaststrom.

Die Sicherung 201 aus Fig. 3 hat ein Problem, dass die Diffusionszeit des Metalls niedrigen Schmelzpunkts des schmelzbaren Stücks 203 zu einer Kupferlegierung abhängig von einem durchlaufenden Strom ist. Zusätzlich ist die Diffusionszeit des Metalls niedrigen Schmelzpunkts lang, und daher ist die Sicherung 201 langsam, um auf eine Abnormalität, wie einen Überlaststrom, zu antworten.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Überlastschalter vorzusehen, der sicher und rasch einen Stromkreis unterbrechen kann, um elektrische Teile zu schützen. Selbst wenn eine Regelung des Überlastschalters versagt, kann der Überlastschalter sicher und rasch einen Schaltkreis unterbrechen, indem die Regelung umgangen wird.

Um die Aufgabe zu erzielen, sieht die vorliegende Erfindung einen Überlastschalter vor, der einen ersten Anschluss umfasst, der mit einer Primärstromquelle verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit einer Last verbunden ist, einen konduktiven Heizer, der zwischen und in Kontakt mit dem ersten und zweiten Anschluss angeordnet ist, einen Zünder, der von einer Sekundärstromquelle als Antwort auf eine Abnormalität energetisiert wird, um den Heizer zu aktivieren, ein elastisches Element, das in der Nähe von oder in Kontakt mit dem Heizer angeordnet ist, um den Heizer zu drücken, einen Anschlag, der das elastische Element davon abhält, den Heizer zu drücken, wobei der Anschlag schmelzbar ist, wenn er durch den Heizer erwärmt wird, ein äußeres Gehäuse, das das elastische Element, den Zünder und Heizer aufnimmt, und einen temperaturempfindlichen Schalter, der ein erstes Ende mit einem ersten Ende des Zünders und ein zweites Ende mit einem zweiten Ende des Zünders durch die Sekundärstromquelle verbunden hat, um den Zünder als Antwort auf eine abnormale Temperatur zu energetisieren.

Der Anschlag bildet ein Haltestück, das das elastische Element in einem komprimierten Zustand hält, ist anbringbar an und lösbar von dem äußeren Gehäuse, ist in der Nähe von oder in Kontakt mit dem Heizer, wenn es an dem äußeren Gehäuse angebracht ist und schmilzt, wenn es durch den Heizer erwärmt wird. Der Heizer hat eine Seitenwand, die in Kontakt mit Enden des ersten und zweiten Anschlusses durch Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Schutzeinrichtung mit einem Bimetall gemäß dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Schutzeinrichtung gemäß einem anderen Stand der Technik zeigt;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Sicherung einer schmelzbaren Verbindung gemäß noch einem anderen Stand der Technik zeigt;

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Überlastschalter vor dem Unterbrechen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den Überlastschalter der ersten Ausführungsform zeigt;

Fig. 6 und 7 sind perspektivische Ansichten, die einen Halter vor und nach dem Auslösen des Überlastschalters der ersten Ausführungsform zeigen; und

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Überlastschalter vor dem Auslösen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Überlastschalter vor dem Auslösen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, Fig. 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den Überlastschalter zeigt, und Fig. 6 und 7 sind perspektivische Ansichten, die einen Halter vor und nach dem Auslösen zeigen, der in dem Überlastschalter enthalten ist.

Der Überlastschalter der ersten Ausführungsform kann einen Stromkreis als Antwort auf eine abnormale Temperatur unterbrechen, selbst wenn eine Regelung usw. des Überlastschalters versagt, ein Abnormalitätssignal an einen Zünder zu senden, um den Schaltkreis zu unterbrechen.

In Fig. 4 ist eine erste Sammelschiene 11a beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt und dient als ein erster Anschluss, der mit einer Batterie 90 (nicht gezeigt) verbunden ist. Ein zweiter Überlastschalter 19a ist beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt und dient als ein zweiter Anschluss, der mit einer (nicht gezeigten) Last 91 verbunden ist. Die Sammelschienen 11a und 19a haben keine elektrischen Polaritäten.

In Fig. 5 hat ein Deckel 14a Fortsätze 50, die jeweils einen rechteckigen Schlitz 51 haben. Ein Kunststoffgehäuse 14b hat Vorsprünge 55 zum Eingriff mit den Schlitzen 51, um den Deckel 14a auf dem Gehäuse 14b zu halten. Der Deckel 14a und das Gehäuse 14b sind aus einem isolierenden Material, wie Kunststoff (thermoplastischer Kunststoff) gefertigt und bilden ein äußeres Gehäuse.

Das Gehäuse 14b hat eine Öffnung 53, um ein zylindrisches Thermitgehäuse 26 aufzunehmen. Das Thermitgehäuse 26 umfasst ein Heizmittel 37 und einen Zünder 29. Das Heizmittel 27 ist mit einem Deckel 124 abgedeckt.

Das Thermitgehäuse 26 ist aus beispielsweise Messing, Kupfer, einer Kupferlegierung oder rostfreiem Stahl gefertigt, der eine gute Wärmeleitfähigkeit hat und nicht mit Wärme schmilzt, die durch das Heizmittel 27 erzeugt wird. Das Thermitgehäuse 26 ist beispielsweise durch Ziehen von Metall in einen Zylinder oder ein rechtwinkliges Parallelepiped geformt.

Wenn eine Abnormalität, wie ein Zusammenstoß, bei einem Fahrzeug auftritt, indem der Überlastschalter der ersten Ausführungsform installiert ist, wird der Zünder 29 durch einen Strom energetisiert, der durch einen Leiter 31a gelangt, so dass ein Zündmittel 30a gezündet wird, so dass das Heizmittel 27 durch eine Thermitreaktion Wärme erzeugt.

Die erste Sammelschiene 11a hat ein kreisförmiges Loch 12 und Die zweite Sammelschiene 19a hat ein kreisförmiges Loch 20. Die Sammelschienen 11a und 19a sind nach oben unter näherungsweise rechten Winkeln in das Gehäuse 14b gebogen, so dass die Enden 13a und 16a der Sammelschienen 11a und 19a in Kontakt mit einem rechten und linken Teil einer Seitenwand des Thermitgehäuses 26 durch Metalle niedrigen Schmelzpunkts 23 sind. Die Metalle 23 können aus Lötzinn sein, das einen Schmelzpunkt von 200°C bis 300°C hat.

Der linke und rechte Teil der Seitenwand des Thermitgehäuses 26 ist in Kontakt mit den Metallen 23, die in Kontakt mit den Enden 13a und 16a und 11a, 19a sind. Insbesondere sind die Sammelschienen 11a und 19a elektrisch miteinander durch die Metalle 23 und das Thermitgehäuse 26 verbunden. Die Metalle können beispielsweise aus Sn, Pb, Zn, Al und Cu ausgewählt werden.

Das Heizmittel 27 ist ein Thermitmittel, das beispielsweise Metalloxidpuder enthält, wie Eisenoxid (Fe₂O₃), Puder und Aluminiumpuder, und das Heizmittel 27 bewirkt eine Thermitreaktion, wenn es erwärmt wird und erzeugt eine hohe Wärme. Um Feuchtigkeit zu vermeiden, ist das Heizmittel 27 abgedichtet in dem Thermitgehäuse 26 enthalten, das aus Metall gefertigt ist. Anstatt des Eisenoxids kann das Heizmittel 27 Chromoxid (Cr₂O₃) oder Manganoxid (MnO₂) enthalten.

Das Heizmittel 27 kann eine puderförmige Mischung aus mindestens einem Metall sein, das aus B, Sn, FeSi, Zr, Ti, und Al ausgewählt wird, mindestens einem Metalloxid, das aus CuO, MnO₂, Pb₃O₄, PbO₂, Fe₃O₃, und Fe₂O₃ ausgewählt wird und mindestens einem Zusatz, der aus Aluminiumoxid, Bentonit und Talg ausgewählt wird. Diese Art von Heizmittel wird leicht durch den Zünder 29 gezündet und schmilzt rasch die Metalle 23.

Ein Halter 45, der aus Harz gefertigt ist, ist unter dem Thermitgehäuse 26 in der Öffnung 53 des Gehäuses 14b angeordnet. Der Halter 45 hält eine Feder 39 in einem komprimierten Zustand und ist entfernbar in dem Gehäuse 14b angebracht. Der Halter 45 im Gehäuse 14b ist in der Nähe oder in Kontakt zu dem Thermitgehäuse 26 und schmilzt, wenn das Heizmittel 27 Wärme erzeugt. Der Halter 45 ist leicht an dem Gehäuse 14b anzubringen und von ihm zu lösen.

In Fig. 6 hat der Halter 45 eine Basis 51, Ausschnitte 63, die in der Basis 61 geformt sind, Körper 65, die sich stehend von den Ausschnitten 63 aus erstrecken, und Anschläge 67, die an oberen Enden der Körper 65 jeweils geformt sind. Die Anschläge 67 passen den Halter 45 in das Gehäuse 14b ein.

Die Feder 39a ist um die Körper 65 gewunden und ein Teil der Feder 39a ist auf die Anschläge 67 aufgepasst, so dass die Feder 39a in dem Halter 45 komprimiert und gehalten wird. Der Zünder 29 hat ein Paar von Anschlüssen 30c und 30d, einen Heizwiderstand 30b, der zwischen den Anschlüssen 30c und 30d angeordnet ist, und das Zündmittel 30a ist in der Nähe oder in Kontakt mit dem Widerstand 30b angeordnet. Der Anschluss 30d ist mit einer Regelung 70 durch den Leiter 31a und einen Treiber 69 verbunden, die Regelung 70 hat einen temperaturempfindlichen Schalter 71, einen Stromsensor 74, einen Kollisionssensor (G-Sensor) 75 und einen Regelungsschaltkreis 76. Der Schalter 71 kann in der Nähe der Regelung 70 anstatt auf der Innenseite der Regelung 70 angeordnet sein.

Der temperaturempfindliche Schalter 71 hat Anschlüsse a und b und einen Arm 72. Als Antwort auf eine vorbestimmte Temperatur kommt der Arm 72 in Kontakt mit dem Anschluss a, so dass der Schalter 71 geschlossen wird. Um auf die Temperatur zu antworten, kann der Schalter 71 ein Bimetall, einen Thermistor, einen Temperatur messenden Widerstand usw. haben. Der Stromsensor 74 erfasst einen Strom von der Batterie 90 zu einer Last. Beispielsweise erfasst der Stromsensor 74 einen Strom, der zwischen der ersten und zweiten Sammelschiene 11a und 19a fließt. Der G-Sensor 75 erfasst einen Stoß aufgrund eines Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug, das den Überlastschalter enthält, und einem anderen Fahrzeug, oder einen Überschlag des Fahrzeugs. Wenn der Stromsensor 74 einen Strom erfasst, der einen Schwellenwert übersteigt, oder wenn der G-Sensor 75 eine Beschleunigung erfasst, die einen Schwellenwert übersteigt, sieht der Regelungsschaltkreis 76 ein Abnormalitätssignal an den Treiber 69 vor, der den Zünder 29 aktiviert.

Der Zünderanschluss 30d ist mit dem Anschluss eines temperaturempfindlichen Schalters 71 über einen Leiter 31b verbunden. Der Zündanschluss 30c ist mit dem Anschluss b des Schalters 71 durch eine Sekundärstromquelle 80 und einen Leiter 31c verbunden. Die Sekundärstromquelle 80 führt Strom zur Regelung 70 durch einen Leiter 31d zu.

Gemäß der ersten Ausführungsform kann der Überlastschalter einen Spannungssensor haben, um eine übermäßige Spannung zu erfassen, und einen Temperatursensor, um eine Temperatur zu erfassen. Die Ausgaben des Spannungs- und Temperatursensors werden an den Regelungsschaltkreis 76 zugeführt, um den Treiber 69 zu regeln.

Der Betrieb des Überlastschalters gemäß der ersten Ausführungsform wird erklärt. In einem normalen Zustand sind die erste und zweite Sammelschiene 11a und 19a elektrisch miteinander über die Metalle 23 und das Thermitgehäuse 26 verbunden, damit ein Strom von der Batterie 90 (nicht gezeigt) zur Last 91 (nicht gezeigt) zugeführt wird.

Wenn eine Abnormalität in dem Fahrzeug auftritt, wenn der Stromsensor 74, G-Sensor 75, der Regelungsschaltkreis 76 usw. ausgelöst sind, wird ein Abnormalitätssignal erzeugt, damit der Zünder 29 aktiviert wird. Die Abnormalität in dem Fahrzeug bewirkt, dass ein übermäßiger Strom zwischen den Sammelschienen 11a und 19a fließt, und der Stromsensor 74 erfasst den Überlaststrom. Wenn der erfasste Überlaststrom über einem Schwellenwert ist, sieht der Regelungsschaltkreis 76 ein Abnormalitätssignal an den Treiber 69 vor, das den Strom an den Widerstand 30b über den Leiter 31a liefert.

Als Folge erzeugt der Widerstand 30b Wärme, so dass die Temperatur des Widerstands 30b über beispielsweise 350°C erhöht wird, damit das Zündmittel 30a gezündet wird. Dann reagiert das Heizmittel 27, d. h. das Thermitmittel, so dass eine Wärme aufgrund der folgenden Thermitreaktion 1 erzeugt wird:

Fe₂O₃ 2 Al → Al₂O₃ + Fe + 1,62 MJ (1)

Diese Thermitreaktion erwärmt das Thermitgehäuse 26. Aufgrund der Wärme von dem Heizmittel 27 und dem Thermitgehäuse 26 schmelzen die Metalle 23 mit niedrigem Schmelzpunkt. Gleichzeitig schmilzt die Wärme von der Thermitreaktion die Anschläge 67, die die komprimierte Feder 39a in dem Halter 45 halten. Als Folge wirft die Feder 39a das Thermitgehäuse 26 in Richtung auf den Deckel 14a aus.

Dies trennt elektrisch das Thermitgehäuse 26 von den Sammelschienen 11a und 19a. Auf diese Weise löst eine Abnormalität, wenn sie einmal in dem Fahrzeug erfasst ist, in das der Überlastschalter installiert ist, automatisch die oben erwähnten elektrischen und chemischen Reaktionen aus, so dass sicher und rasch ein elektrischer Schaltkreis in dem Fahrzeug unterbrochen wird und die elektrischen Teile geschützt werden.

Wenn einer der Stromsensoren 74, G-Sensor 75 und Kontrollschaltkreis 76 versagen, indem sie keine Abnormalitätsinformation erfassen oder senden, wird kein Abnormalitätssignal an den Zünder 29 bezüglich des Auftretens einer Abnormalität in dem Fahrzeug geschickt. In diesem Fall steigt die Temperatur der Regelung 70 aufgrund des Versagens des Stromsensors 74 an, des G-Sensors 75 oder des Regelungsschaltkreises 76. Dann schließt sich der temperaturempfindliche Schalter 71 in der Regelung 70, wenn die Temperatur der Regelung 70 den Schwellenwert des Schalters 71 übersteigt.

Als Folge lässt der Schalter 71 Strom von der Sekundärstromquelle 80 zum Zündanschluss 30d, dem Widerstand 30b und dem Zündanschluss 30c durch und dies bewirkt, dass der Widerstand 30b Wärme erzeugt. Wenn die Temperatur des Zündmittels 30a beispielsweise 350°C übersteigt, zündet das Zündmittel 30a, so dass die oben erwähnten Reaktionen initiiert werden.

Auf diese Weise kann selbst wenn die Regelung 70 versagt, den Stromkreis zu unterbrechen, der Stromkreis sicher und rasch als Antwort auf eine abnormale Temperatur in der Regelung 70 unterbrochen werden. Selbst wenn die Sensoren, wie der Stromsensor 74, schlecht funktionieren, wird der Stromkreis als Antwort auf das Erfassen der abnormalen Temperatur unterbrochen.

Die Anschläge 67 sind intern relativ zur Feder 39a. Insbesondere sind die Hebepunkte der Anschläge 67 auf dem Halter 45 innerhalb der Wirkpunkte der Bahnen 39a auf den Anschlägen 67. Als Folge drückt die Feder 39 die Anschläge 67 nach innen, so dass der Halter 45 fest an das Thermitgehäuse 26 aufgepasst wird. Dies führt zu einer guten Wärmeleitung von dem Thermitgehäuse 26 zu dem Halter 45, um die Anschläge 67 effizient zu schmelzen. Ein Drücken des Halters 45 gegen das Thermitgehäuse 26 stabilisiert und reduziert den elektrischen Widerstand zwischen ihnen, so dass stabil ein Strom von der Batterie 90 zur Last 91 während des normalen Betriebs geführt wird.

Erst durch nach innen Biegen der Anschläge 67 kann die Feder 39a einfach mit dem Halter 45 zusammengebaut werden. Der Halter 45 mit der Feder 39a wird einfach auf das Gehäuse 14b aufgepasst. Da die Feder 39a in dem Halter 45 gehalten wird, bringt die Feder 39a keine Kraft auf die Metalle niedrigen Schmelzpunkts 23 auf, die als Kontakte zwischen den Sammelschienen 11a und 19b und dem Thermitgehäuse 26 dienen.

Dies verbessert die Zuverlässigkeit dieser Kontakte. Der Halter 45 mit der Feder 39a ist nur in die Öffnung 53 des Gehäuses 14b eingeführt, um das Zusammenfügen des Überlastschalters insgesamt zu vereinfachen. Wenn der Überlastschalter einen Stromkreis aufgrund einer Abnormalität unterbricht, werden nur der Halter 45 und das Thermitgehäuse 26 mit neuen ersetzt und das Gehäuse 14 wird wiederverwendet, um den Überlastschalter wieder aufzubauen. Der Deckel 14a, der auf das Gehäuse 14b gesetzt ist, verhindert, dass das Thermitgehäuse 26 aus dem Gehäuse 14b springt, wenn der Überlastschalter in Betrieb ist und einen Schaltkreis unterbricht. Dies verhindert, dass eine Person Verbrennungen erleidet.

Ein Überlastschalter gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird erklärt. Dieser Überlastschalter kann sicher einen Schaltkreis als Antwort auf eine abnormale Temperatur auf einer Sammelschiene unterbrechen, selbst wenn eine Regelung des Überlastschalters versagt, ein Abnormalitätssignal an einen Zünder zu liefern.

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht, die den Überlastschalter gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass in der zweiten Ausführungsform ein temperaturempfindlicher Schalter 71 auf oder in der Nähe einer ersten Sammelschiene 11a angeordnet ist. Dieser Schalter 71 kann auf oder in der Nähe einer zweiten Sammelschiene 19a anstatt auf oder in der Nähe der ersten Sammelschiene 11a angeordnet werden. Die anderen Teile der zweiten Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform und somit werden die Erklärungen dieser Teile nicht wiederholt und gleiche Teile werden mit gleichen Referenzziffern bezeichnet.

Der Betrieb des Überlastschalters gemäß der zweiten Ausführungsform wird erklärt. Wenn ein Stromsensor 74, ein G- Sensor 75, ein Regelungsschaltkreis 76 usw. in oder um eine Regelung 70 ausgelöst werden und wenn eine Abnormalität in einem Fahrzeug auftritt, in dem der Überlastschalter installiert ist, wird ein Abnormalitätssignal gesendet, so dass ein Zünder 29 aktiviert wird, und die bezüglich der ersten Ausführungsform erklärten Handlungen schließen sich an.

Wenn einer der Elemente Stromsensor 74, G-Sensor 75, Regelungsschaltkreis 76 usw. versagt und wenn eine Abnormalität in dem Fahrzeug auftritt, wird kein Abnormalitätssignal gesendet, so dass der Zünder 29 aktiviert würde. In diesem Fall bewirkt die Abnormalität einen Überlaststrom, der einen Schwellenwert übersteigt, der durch die erste Sammelschiene 11a fließt. Der Überlaststrom erhöht die Temperatur der Sammelschiene 11a, so dass der temperatursensitive Schalter 71, der an der Sammelschiene 11a angeordnet ist, leitend wird.

Als Folge führt der Schalter 71 Strom von einer Sekundärstromquelle 80 zu einem Zündanschluss 30d, einem Heizwiderstand 30b und einem Zündanschluss 30c. Aufgrund dieses Stroms erzeugt der Widerstand 30b Wärme, so dass ein Zündmittel 30a gezündet wird. Danach finden die Handlungen statt, die oben erklärt wurden.

Selbst wenn die Regelung 70 einen Schaltkreis nicht unterbrechen kann, unterbricht der Überlastschalter gemäß der zweiten Ausführungsform sicher und rasch den Schaltkreis als Antwort auf eine abnormale Temperatur an einem Ort, an dem der Überlastschalter installiert ist. Folglich stellt die zweite Ausführungsform eine Schaltkreis unterbrechende Funktion wie die erste Ausführungsform sicher.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die erste und zweite Ausführungsform beschränkt. Obwohl sowohl die erste als auch die zweite Ausführungsform die komprimierte Feder 39a und Metalle niedrigen Schmelzpunkts 23 einsetzen, um einen Schaltkreis zu unterbrechen, wenn der Halter 45 und die Metalle 23 geschmolzen werden, kann die vorliegende Erfindung auf die Metalle 23 verzichten und nur den Halter 45 einsetzen, um einen Schaltkreis zu unterbrechen. Der Halter 45 kann nicht nur aus Kunststoff allein gefertigt sein, sondern auch aus einem Metall niedrigen Schmelzpunkts, wie einem Lötzinn, das einen Schmelzpunkt von beispielsweise 200°C bis 300°C hat, so dass der Halter 45 aufgrund einer großen Wärme schmilzt, die durch das Heizmittel 27 erzeugt wird.

Wenn die Regelung 70 versagt, einen Schaltkreis zu unterbrechen, unterbrechen die erste und zweite Ausführungsform den Schaltkreis als Antwort auf eine abnormale Temperatur auf einer Sammelschiene oder in der Regelung 70 unter Verwendung des temperaturempfindlichen Schalters 71. Die vorliegende Erfindung kann einen Schaltkreis auch als Antwort auf einen abnormalen Strom oder eine abnormale Spannung unterbrechen, wenn die Regelung 70 versagt.

Obwohl die Erfindung oben unter Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Modifikationen und Variationen der Ausführungsformen sind für die Fachleute auf dem Gebiet im Hinblick auf die Lehren deutlich.

Claims

1. Überlastschalter zum Zuführen eines Stroms von einer Primärstromquelle zu einer Last durch einen Schaltkreis und zum Unterbrechen des Schaltkreises als Antwort auf eine Abnormalität, umfassend:
einen ersten Anschluss, der mit der Primärstromquelle verbunden ist, und einen zweiten Anschluss, der mit der Last verbunden ist;
einen konduktiven Heizer, der zwischen und in Kontakt mit dem ersten und zweiten Anschluss angeordnet ist;
einen Zünder, der von einer Sekundärstromquelle als Antwort auf die Abnormalität energetisiert wird, um den Heizer zu aktivieren;
ein elastisches Element, das angeordnet ist, um den Heizer zu drücken;
einen Anschlag, der das elastische Element daran hindert, den Heizer zu drücken, wobei der Anschlag schmelzbar ist, wenn er durch den Heizer erwärmt wird;
ein äußeres Gehäuse, das das elastische Element, den Zünder und Heizer aufnimmt; und
einen temperaturempfindlichen Schalter, der ein erstes Ende mit einem ersten Ende des Zünders verbunden hat und ein zweites Ende mit einem zweiten Ende des Zünders verbunden hat durch die Sekundärstromquelle, um den Zünder zu energetisieren als Antwort auf eine abnormale Temperatur.

2. Überlastschalter nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine Regelung zum Regeln von Strom, der von der Sekundärstromquelle zum Zünder zugeführt wird, wobei die Regelung ein erstes Ende mit dem ersten Ende des Zünders und ein zweites Ende mit dem zweiten Ende des Zünders durch die Sekundärstromquelle verbunden hat, wobei die Regelung Strom von der Sekundärstromquelle zum Zünder als Antwort auf die Abnormalität zuführt.

3. Überlastschalter nach Anspruch 2, wobei der temperaturempfindliche Schalter innerhalb oder in der Nähe der Regelung angeordnet ist.

4. Überlastschalter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der temperaturempfindliche Schalter in der Nähe von entweder dem ersten oder dem zweiten Anschluss angeordnet ist.

5. Überlastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zünder umfasst:
einen Widerstand, der zwischen dem ersten und zweiten Ende des Zünders angeordnet ist; und
ein Zündmittel, das durch den Widerstand auslösbar angeordnet ist.

6. Überlastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anschlag einen Halter bildet, der das elastische Element in einem komprimierten Zustand hält, der Halter anbringbar an und lösbar von dem äußeren Gehäuse ist, in dem äußeren Gehäuse zusammenwirkend mit dem Heizer positioniert ist und Teile hat, die aufgrund von Wärme schmelzen, die durch den Heizer erzeugt wird.

7. Überlastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Heizer eine Seitenwand hat, die in Kontakt mit Enden des ersten und zweiten Anschlusses durch Materialien niedrigen Schmelzpunkts ist.