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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht von einem Relais nach der Gattung des Hauptanspruchs
aus.
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Es
sind Relais bekannt, die als elektromagnetische Schalter in einem
Laststromkreis zum Einsatz kommen. Zum Betrieb solcher Relais erforderliche
Bauteile sind beispielsweise ein Elektromagnet zur Betätigung eines
Schalters im Laststromkreis sowie beliebige stromführende Abschnitte,
die den Laststromkreis durch das Relais führen.
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Die
WO 95/35577 A1 zeigt eine Kombinationssicherung, welche aus einem
Element mit positiven Temperaturkoeffizienten und einer im Überstromfall
schmelzenden Verbindung besteht. Dabei wird als Sicherung im wesentlichen
das PTC-Element verwendet. Für
den Fall, dass das PTC-Material fehlerhaft ist und dieses Element
die Sicherungswirkung bzw. Strombegrenzungswirkung nicht mehr ausführen kann,
ist eine Schmelzsicherung vorgesehen, welche im Fehlerfall als redundante
Sicherung den angeschlossenen Kreis vor Überlastung schützt. Hinweise
auf den Einsatz einer solchen Kombinationssicherung in einem Relais
werden nicht gegeben.
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Die
DE 199 45 012 A1 beschreibt
einen spannungsabhängigen
Widerstand, in dessen Anschlussdrähte ist eine Querschnittsverengung
vorgesehen, die als Schmelzsicherung dient. Hinweise auf eine geeignete
Auslegung einer Sicherung eines Relais werden nicht gegeben.
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Das
US-Patent 5196819 zeigt eine gedruckte Leiterplatte mit Dioden D
als Sicherungselemente. Auch werden ebenso wie in der DE-OS 1639290
keine Hinweise auf die Ausgestaltung einer Sicherung für ein Relais
gegeben.
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Aus
der
DE 299 17 468
U1 ist ein Relaismodul mit einem Umgehäuse bekannt, in welchem ein elektrischer
Schmelzsicherungsstreifen nicht lösbar an der Stanzbiegegitter-Schaltungsanordnung
angeschlossen ist. Der Schmelzsicherungsstreifen wird dabei durch
Anschweißen,
Anlöten,
Anpressen oder Annieten an das Stanzbiegegitter angebracht.
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Relais
mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, dass das Bauteil einen stromführenden Abschnitt im Laststromkreis
als integralen Bestandteil einer Gesamtleiterstrecke und körperlich
mit dieser im Laststromkreis eine Einheit bildend umfasst, der so
ausgelegt ist, dass er den Stromfluß bei Überschreitung eines vorgegebenen
Wertes durch die Stromstärke
im Laststromkreis, unterbricht. Auf diese Weise kann ein sowieso
für den
Betrieb des Gerätes erforderliches Bauteil
zusätzlich
eine Sicherungsfunktion übernehmen,
so dass keine eigene Sicherung im Laststromkreis des elektronischen
Gerätes
erforderlich ist, wodurch Bauraum im elektronischen Gerät sowie
Materialaufwand eingespart werden. Das elektronische Gerät kann somit
kompakter und kostengünstiger
angeboten werden.
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Von
besonderem Vorteil ist es, dass eine Sicherungsaufnahme vorgesehen
ist, über
die ein den stromführenden
Abschnitt überbrückendes
Sicherungselement in das Gerät
einsetzbar ist. Auf diese Weise muß bei Unterbrechung des Laststromkreises im
Falle von Überströmen nicht
das komplette Gerät ausgetauscht
werden, wenn der Fehler, der zu den Überströmen geführt hat, behoben wurde. Die
Sicherung wird dann fortan durch das Sicherungselement gewährleistet.
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Dies
ist besonders dann von Vorteil, wenn die Ursache für die Überströme nicht
im Relais lag, so dass ein Austausch des Relais auch aus diesem Grunde
nicht erforderlich ist. Wenn der Fehler in dem Teil des Laststromkreises,
der außerhalb
des Relais liegt, behoben wurde, so muß für eine erneute Sicherungsfunktion
nicht das ganze Relais ausgetauscht werden, sondern lediglich ein
externes Sicherungselement in die Sicherungsaufnahme eingesetzt
werden. Dies stellt eine erheblich preisgünstigere Lösung dar.
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Es
kann aufgrund der in der beschriebenen Weise einfachen und wenig
aufwendigen Sicherung des Laststromkreises im Relais auf einen eigenen
Sicherungskreis für
den Laststromkreis außerhalb
des Relais verzichtet werden, wodurch das Relais zusätzlich zu
seiner Schaltfunktion auch eine Sicherungsfunktion für den Laststromkreis übernimmt, ohne
dass dazu der Bauraum des Relais und der Materialaufwand für die Bauteile
des Relais erhöht
werden muß.
Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn der Grund für Überströme im Laststromkreis
durch ein schadhaftes Relais bedingt ist. Wenn dann aufgrund der
Unterbrechung des Stromflusses im Laststromkreis die Sicherungsfunktion
des Relais aktiviert wird und das Relais daraufhin ausgetauscht werden
muß, so
wird in diesem Fall gleichzeitig auch die Ursache für die Überströme, die
in dem schadhaften Relais begründet
war, entfernt.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Relais möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, dass der stromführende Abschnitt einen Leiter
umfaßt,
der zumindest teilweise einen Leiterquerschnitt aufweist, der so
gewählt
ist, dass der Leiter bei Überschreitung
des vorgegebenen Wertes durch die Stromstärke im Laststromkreis schmilzt.
Auf diese Weise wird die Sicherungsfunktion besonders einfach, wenig
materialaufwendig und damit kostengünstig realisiert.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass der stromführende Abschnitt des Bauteils
mit einer Gehäusewand
des Gerätes
derart in Wirkverbindung steht, dass zumindest ein Teil der Wärme des
stromführenden
Abschnitts von der Gehäusewand
aufgenommen wird. Auf diese Weise wird die Möglichkeit geschaffen, dass
das Auftreten eines Überstroms über die
Gehäusewand
einem Benutzer signalisiert werden kann. Beim Einsetzen der Sicherungsfunktion
des Relais durch Unterbrechen des Laststromkreises kann dem Benutzer
anhand der entsprechend erwärmten
Gehäusewand
signalisiert werden, dass das Relais auszutauschen ist.
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Dies
kann besonders einfach dadurch bewirkt werden, dass die Gehäusewand
in einem Bereich der Wärmeaufnahme
von dem stromführenden Abschnitt
aus einem Material, vorzugsweise einem Kunststoffmaterial, und/oder
mit einer Wandstärke derart
ausgebildet ist, dass sich in diesem Bereich bei zunehmender Temperatur
aufgrund von Überströmen im Laststromkreis
eine Veränderung
der Gehäuseoberfläche ergibt.
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Besonders
einfach ist eine solche Veränderung
der Gehäuseoberfläche dann
für den
Benutzer erkennbar, wenn die Veränderung
der Oberfläche
in einer Verringerung der Wandstärke
besteht, vor allem dann, wenn es zu einer Lochbildung in der Gehäuseoberfläche kommt.
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Eine
besonders einfache Signalisierung von Überströmen im Laststromkreis kann
auch dann erreicht werden, wenn die Veränderung der Oberfläche in einer
Verfärbung
besteht.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen 1 ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Relais
und 2 einen Ausschnitt aus dem Laststromkreis des
erfindungsgemäßen Relais
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 kennzeichnet 1 ein
Relais Beispielsweise in Kraftfahrzeugen werden unterschiedliche Lasten über Relais
geschaltet. Die von den Relais dabei zu schaltenden Strompfade müssen in
der Regel durch ein zusätzliches
Sicherungselement bzw. Bauelement mit Sicherungsfunktion zum Leitungsschutz
abgesichert werden.
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Das
Relais 1 gemäß 1 umfaßt einen
ersten Anschluß 55 und
einen zweiten Anschluß 60 zum Schalten
eines Laststromkreises 5 über einen im Relais 1 angeordneten
Schalter 50. Über
den Schalter 50 kann der Laststromkreis 5 an-
oder abgeschaltet werden. Das Relais 1 gemäß 1 weist
einen dritten Anschluß 65 und
einen vierten Anschluß 70 auf, über die
ein Elektromagnet 45 des Relais 1 zur Betätigung des
Schalters 50 ansteuerbar ist.
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Der
im Relais 1 verlaufende Teil des Laststromkreises 5 umfasst
nun erfindungsgemäß wie in 1 dargestellt,
ein Bauteil. Das Bauteil 10 ist in 2 näher dargestellt
und umfaßt
einen stromführenden
Abschnitt 15, der in 2 durch
Fettdruck vom übrigen
Laststromkreis 5 hervorgehoben ist. Der stromführende Abschnitt 15 ist
ein beliebiger Teil einer im Relais 1 angeordneten Gesamtleiterstrecke 200,
die den Laststromkreis 5 im Relais 1 bildet. Der stromführende Abschnitt 15 ist
integraler Bestandteil der Gesamtleiterstrecke 200 und
bildet körperlich
mit der Gesamtleiterstrecke 200 eine Einheit. Die Gesamtleiterstrecke 200 umfaßt beispielsweise
zwei Leiterdrähte 205 um
den ersten Anschluß 55 und
den zweiten Anschluß 60 mit
dem Schalter 50 zu verbinden, wobei ein Abschnitt dieses
jeweiligen mit dem ersten Anschluß 55 oder zweiten
Anschluß 60 verbundenen
körperlich
ungeteilten, eine Einheit bildenden Leiterdrahtes 205 den
stromführenden
Abschnitt 15 bildet. Der stromführende Abschnitt 15 ist
nun aber so ausgelegt, dass er den Stromfluß bei Überschreitung eines vorgegebenen
Wertes durch die Stromstärke
im Laststromkreis 5 unterbricht. Somit übernimmt der stromführende Abschnitt 15 als
integraler Bestandteil der Gesamtleiterstrecke 200 des Laststromkreises 5 zusätzlich eine
Sicherungsfunktion. Die Sicherung des Laststromkreises 5 im
Relais 1 muß somit
nicht durch ein für
solche Zwecke üblicherweise
verwendetes Sicherungselement gewährleistet werden, sondern kann
durch ein zum Betrieb des Relais 1 erforderliches, sowieso
schon vorhandenes Bauteil 10 das hier dem stromführenden
Abschnitt 15 entspricht, erfolgen. Dies stellt eine kostengünstigere
Lösung
dar.
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Dabei
kann der stromführende
Abschnitt 15, beispielsweise gemäß 2 ausgebildet
sein und einen Leiter 20 umfasse, der zumindest teilweise
einen Leiterquerschnitt aufweist, der so gewählt ist, dass der Leiter 20 bei Überschreitung
des vorgegebenen Wertes durch die Stromstärke im Laststromkreis 5 schmilzt
und auf diese Weise den Laststromkreis 5 irreversibel unterbricht
und sichert. Auf diese Weise kann man besonders einfach durch Variation
der Leitergeometrie auf einem Teil des Laststromkreises 5 im
Relais 1 die Sicherungsfunktion realisieren, ohne ein eigenes
Sicherungselement einsetzen zu müssen.
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Das
Bauteil 10 kann an jeder beliebigen Stelle des im Relais 1 verlaufenden
Laststromkreises 5 vorgesehen sein, beispielsweise auch
im Bereich des Schalters 50 als integraler Bestandteil
des Schalters 50 und körperlich
eine Einheit mit diesem bildend. Auch der Schalter 50 ist
Teil der Gesamtleiterstrecke 200.
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Es
kann nun zusätzlich
vorgesehen sein, dass der stromführende
Abschnitt 15 des Bauteils 10 mit einer Gehäusewand 25 des
Relais 1 derart in Wirkverbindung steht, dass zumindest
ein Teil der Wärme
des stromführenden
Abschnitts 15 von der Gehäusewand 25 aufgenommen
wird. Dies kann beispielsweise gemäß 2 dadurch
realisiert werden, dass der stromführende Abschnitt 15 mit
der Gehäusewand 25 in
direkter Berührung
steht. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Leiter 20 mit
der Gehäusewand 25 in
direkter Berührung
steht, da er sich als Sollbruchstelle für den Laststromkreis 5 im Relais 1 bei Überströmen am meisten
erhitzen wird.
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Die
Gehäusewand 25 kann
dazu speziell in einem Bereich 30, in dem die Wärme von
dem stromführenden
Abschnitt 15 aufgenommen wird, beispielsweise indem der
stromführende
Abschnitt 15 in direkter Berührung mit der Gehäusewand 25 steht, eine
Wandstärke
W·aufweisen,
die so gewählt
ist, dass sich in dem Bereich 30 bei zunehmender Temperatur
aufgrund von Überströmen im Laststromkreis 5 eine
Veränderung
der Gehäuseoberfläche ergibt. Gemäß 2 ist
dargestellt, dass die Wandstärke
W im Bereich 30, in dem der stromführende Abschnitt 15 die
Gehäusewand 25 berührt, geringer
ist als außerhalb
dieses Bereichs 30. Wenn nun im stromführenden Abschnitt 15 ein Überstrom
fließt,
so wird die dadurch erzeugte Wärme
zumindest teilweise an den Bereich 30 der Gehäusewand 25 abgegeben.
Dadurch kann es zum Schmelzen der Gehäusewand 25 im Bereich 30 und
damit zu einer Verringerung der Wandstärke W im Bereich 30 kommen.
Durch geeignete Wahl der Wandstärke
W im Bereich 30 der Gehäusewand 25 kann
es erreicht werden, dass im Falle von Überströmen im stromführende Abschnitt 15 ein
Loch in die Gehäusewand 25 im
Bereich 30 gebrannt wird.
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Auch
durch die Wahl des Materials für
die Gehäusewand 25 im
Bereich 30 kann eine. Veränderung der Gehäuseoberfläche im Bereich 30 durch Wärmeaufnahme
vom stromführenden
Abschnitt 15 ermöglicht
oder unterstützt
werden. Die Gehäusewand 25 kann
generell aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Insbesondere
im Bereich 30 kann dieses Kunststoffmaterial so gewählt sein,
dass bei Wärmeaufnahme
in Folge von Überströmen im stromführenden
Abschnitt 15 eine Verfärbung
der Gehäusewand 25 im
Bereich 30 eintritt.
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Anhand
der Verfärbung
und/oder Lochbildung kann der Benutzer erkennen, dass Überströme im Laststromkreis 5 vorliegen
bzw. dass der Laststromkreis 5 durch Überströme im Relais 1 unterbrochen
wurde.
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Es
ist vorgesehen dass wie in 1 dargestellt,
das Relais 1 eine Sicherungsaufnahme 35 umfasst,
die beispielsweise an der Gehäusewand 25 zur Aufnahme
eines Sicherungselementes 40 vorgesehen sein kann. Die
Sicherungsaufnahme 35 umfaßt dabei einen fünften Anschluß 75 und
einen sechsten Anschluß 80.
Der fünfte
Anschluß 75 ist
mit einem ersten Anschluß 95 des
Bauteils 10 und der sechste Anschluß 80 ist mit einem
zweiten Anschluß 100 des Bauteils 10 elektrisch
leitend verbunden. Das Sicherungselement 40 umfaßt einen
ersten Anschluß 85 und
einen zweiten Anschluß 90.
Der erste Anschluß 85 und
der zweite Anschluß 90 des
Sicherungselement 40 sind über einen Sicherungsdraht 105,
der beispielsweise als Schmelzsicherungsdraht ausgebildet ist, miteinander
verbunden. Wird das Sicherungselement 40 in die Aufnahme 35 eingesetzt,
so kontaktiert der erste Anschluß 85 des Sicherungselementes 40 den
fünften
Anschluß 75 des
Relais 1 und der zweite Anschluß 90 des Sicherungselementes 40 den
sechsten Anschluß 80 des
Relais 1. Auf diese Weise kann das Bauteil 10 durch
den Sicherungsdraht 105 des Sicherungselementes 40 überbrückt werden.
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Wenn
nun aufgrund von Überströmen im Laststromkreis 5 der
stromführende
Abschnitt 15 im Bauteil 10 als integraler Bestandteil
des Laststromkreises 5 in beschriebener Weise irreversibel
unterbricht, so kann nach Behebung des Fehlers, der zu den Überströmen geführt hat,
das nunmehr den Stromfluß im
Laststromkreis 5 verhindernde Bauteil 10 durch
Einsetzen des Sicherungselementes 40 mit dem Sicherungsdraht 105 überbrückt werden,
so dass die ursprüngliche
Sicherungsfunktion nun allerdings durch das externe Sicherungselement 40 wieder
hergestellt werden kann. Dabei sollte möglichst sichergestellt sein,
dass der Sicherungsdraht 105 wie zuvor der stromführende Abschnitt 15 den
Stromfluß im
Laststromkreis 5 unterbricht, sobald der vorgegebene Wert
durch die Stromstärke
im Laststromkreis 5 überschritten
wird.
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Durch
Verwendung des externen Sicherungselementes 40 muß somit
bei Unterbrechung des Laststromkreises 5 durch das Bauteil 10 nicht das
komplette Relais 1 ausgewechselt werden.