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Die
Erfindung betrifft eine Thermosicherung für elektrische Schaltungen,
umfassend einen Kontaktträger,
ein am Kontaktträger
gehaltenes erstes Kontaktelement mit einer ersten Kontaktfahne und ein
am Kontaktträger
gehaltenes zweites Kontaktelement mit einer zweiten Kontaktfahne,
die zwischen einer kontaktgebenden Stellung und einer kontaktunterbrechenden
Stellung bewegbar sind.
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Derartige
Thermosicherungen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Ausgehend
von den bekannten Lösungen liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine derartige Thermosicherung
einerseits einfach und andererseits raumsparend und zuverlässig arbeitend
auszuführen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Thermosicherung der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Kontaktfahnen in der kontaktgebenden Stellung im Bereich
von Kontaktflächen
stoffschlüssig
durch eine bei einer vorgegebenen Auslösetemperatur erweichende Schicht
verbunden sind.
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Eine
derartige Lösung
hat den Vorteil, dass bei Eintreten des Erweichens der Schicht der
elektrische Kontakt zwischen den Kontaktfahnen irreversibel unterbrochen
wird, wobei die Kontaktfahnen von der kontaktgebenden Stellung in
die kontaktunterbrechende Stellung bewegbar sind.
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Um
dabei zu verhindern, dass bereits der über die Kontaktfahnen fließende Strom
zu einer Erwärmung
der Kontaktfahnen über
die Auslösetemperatur
führt,
ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Thermosicherung einen elektrischen
Widerstand aufweist, der bei den maximal zugelassenen Strom zu einer
Erwärmung
der Kontaktfahnen auf eine Temperatur führt, die niedriger als ungefähr 2/3 der
Auslösetemperatur
ist.
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Noch
besser ist es, wenn die Thermosicherung einen elektrischen Widerstand
aufweist, der bei dem maximal zugelassenen Strom zu einer Erwärmung der
Kontaktfahnen auf eine Temperatur führt, die niedriger als ungefähr die Hälfte der
Auslösetemperatur
ist.
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Um
ein sicheres Lösen
des elektrischen Kontakts zwischen den Kontaktfahnen zu erreichen,
ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Kontaktfahnen in der kontaktunterbrechenden
Stellung mit ihren Kontaktflächen
im Abstand voneinander stehen.
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Um
eine derartige kontaktunterbrechende Stellung zu erreichen, kann
beispielsweise eine Kraftbeaufschlagung der Kontaktfahnen vorgesehen sein.
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Hierzu
ist es beispielsweise denkbar, mindestens eine der Kontaktfahnen
mit einem elastischen Kraftspeicher zu beaufschlagen.
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Eine
besonders einfache Lösung
sieht jedoch vor, dass in der kontaktgebenden Stellung mindestens
eine Kontaktfahnen in einem in Richtung einer Bewegung derselben
in die kontaktunterbrechende Stellung elastisch vorgespannten Zustand
ist.
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Das
heißt,
dass die mindestens eine Kontaktfahnen selbst unmittelbar dazu eingesetzt
werden kann, um die Kraftbeaufschlagung derselben zu erreichen,
so dass bei Erweichen der zwischen den Kontaktflächen die stoffschlüssige Verbindung
herstellenden Schicht aufgrund des vorgespannten Zustands die mindestens
eine der Kontaktfahnen sich von der anderen wegbewegt.
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Noch
vorteilhafter ist es, wenn in der kontaktgebenden Stellung beide
Kontaktfahnen in einem in Richtung einer Bewegung in die kontaktunterbrechende
Stellung elastisch vorgespannten Zustand sind, so dass nach Erweichen
der zwischen den Kontaktflächen
die stoffschlüssige
Verbindung herstellenden Schicht beide Kontaktfahnen sich voneinander
wegbewegen.
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Zweckmäßigerweise
ist dabei vorgesehen, dass die Kontaktfahnen in der kontaktunterbrechenden
Stellung in einem nicht vorgespannten Zustand sind, das heißt, selbst
intern vorspannungsfrei sind.
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Um
eine kompakte Bauweise der Thermosicherung zu erreichen ist zweckmäßigerweise
vorgesehen, dass die Kontaktfahnen sich in der kontaktgebenden Stellung
zumindest teilweise in einem Durchbruch des Kontaktträgers erstrecken,
so dass die Kontaktfahnen besonders raumsparend in dem Durchbruch
des Kontaktträgers
untergebracht werden können,
wobei insbesondere diese Lösung
eine Integration der Thermosicherung in eine Leiterplatte einer
elektrischen Schaltung erlaubt.
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Prinzipiell
könnten
sich die Kontaktfahnen von derselben Seite ausgehend in den Durchbruch hineinerstrecken.
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Besonders
günstig
ist es jedoch, wenn sich die Kontaktfahnen ausgehend von gegenüberliegenden
Seiten des Durchbruchs in diesen hineinerstrecken.
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Zweckmäßigerweise
ist bei einer derartigen Lösung
ebenfalls vorgesehen, dass die Kontaktfahnen in der kontaktunterbrechenden
Stellung ungefähr
im Bereich der gegenüberliegenden
Seiten des Durchbruchs stehen, also beispielsweise im Bereich der
einander gegenüberliegenden
Seiten des den Durchbruch aufweisenden Kontaktträgers.
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Ferner
wäre eine
zweckmäßige Lösung die, dass
die Kontaktfahnen sich ausgehend von ihren Kontaktflächen in
derselben Richtung von diesen wegerstrecken.
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Besonders
vorteilhaft lässt
sich jedoch eine Lösung
realisieren, bei welcher die Kontaktfahnen sich ausgehend von den
Kontaktflächen
in einem Winkel zueinander oder in entgegengesetzte Richtungen erstrecken.
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Hinsichtlich
des Wärmeeintrags
in die Kontaktfahnen wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So wäre es prinzipiell
denkbar, dass ein Wärmeeintrag
in die Kontaktfahnen durch Wärmestrahlung
erfolgt.
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Da
die Wärmestrahlung
zeitlich gesehen die Erwärmung
der Kontaktfahnen nur mit großer
Trägheit
zulässt,
ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein Wärmeeintrag in die Kontaktfahnen
durch körperliche
Wärmeleitung über den
Kontaktträger
erfolgt.
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Eine
besonders günstige
Lösung
sieht vor, dass ein Wärmeeintrag
in die Kontaktfahnen durch körperliche
Wärmeleitung über eine
wärmeleitende Masse
erfolgt, da eine derartige wärmeleitende
Masse, die zweckmäßigerweise
nicht elektrisch leitend ist, eine optimale körperliche Wärmeleitung zu den Kontaktfahnen
gewährleistet.
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Vorzugsweise
ist dabei die wärmeleitende Masse
so ausgebildet, dass eine Verflüssigungstemperatur
derselben über
der Auslösetemperatur
liegt, so dass die Masse zumindest solange noch die körperliche
Wärmeleitung
zu den Kontaktfahnen sicherstellt, bis die Auslösetemperatur erreicht ist.
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Hinsichtlich
der konstruktiven Lösung
der Anordnung der Kontaktfahnen und Kontaktelemente an dem Kontaktträger wurden
bislang noch keine näheren
Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Kontaktelemente
am Kontaktträger
festlegbare Haltekörper
aufweisen, von welchen ausgehend sich die Kontaktfahnen erstrecken.
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Dabei
könnten
die Haltekörper
beispielsweise an den Kontaktträger
stoffschlüssig
fixiert sein.
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Noch
vorteilhafter ist es jedoch, insbesondere für eine dauerhafte Verbindung,
wenn die Haltekörper
an dem Kontaktträger
stoffschlüssig
fixiert sind.
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Beispielsweise
wäre es
denkbar, eine Fixierung der Haltekörper am Kontaktträger dadurch
zu erreichen, dass die Haltekörper
mit elektrischen Leiterbahnen des Kontaktträgers über eine Lötverbindung verbunden sind.
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Eine
derartige Lötverbindung,
die beispielsweise mechanisch belastet ist, kann hinsichtlich der Haltbarkeit
kritisch sein.
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Aus
diesem Grund sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Haltekörper insbesondere
in dem elastisch vorgespannten Zustand an dem Kontaktträger formschlüssig abgestützt sind.
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Eine
derartige formschlüssige
Abstützung
ist in unterschiedlicher Art und Weise möglich.
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Beispielsweise
wäre es
denkbar, die Haltekörper
mit dem Kontaktträger
zu vernieten oder über andere
formschlüssige
Verbindungselemente zu verbinden.
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Eine
besonders einfache Lösung
sieht jedoch vor, dass die Haltekörper im elastisch vorgespannten
Zustand an einem Haltedurchbruch des Kontaktträgers formschlüssig abgestützt sind.
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Die
formschlüssige
Abstützung
erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Haltekörper mit einem Halteabschnitt
den jeweiligen Haltedurchbruch durchgreifen und dadurch in einfacher
Weise formschlüssig
an dem Kontaktträger
fixierbar sind.
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Im
Rahmen der bislang beschriebenen Ausführungsbeispiele wurde kein
Schutz der Kontaktfahnen erwogen.
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Eine
besonders zweckmäßige Lösung sieht daher
vor, dass die Kontaktfahnen mit der Schicht in eine Masse eingebettet
sind, welche die Kontaktfahnen und die Schicht schützt, wobei
die Masse insbesondere nicht elektrisch leitend ausgebildet ist.
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Dabei
könnte
die Masse gegen jede Art von Einwirkungen schützen.
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Besonders
vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Masse die Kontaktfahnen gegen
Kontakt mit einer die Thermosicherung einbettenden Einbettmasse schützt.
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Insbesondere
dient dabei die Masse als Schutz beim Anbringen der Einbettmasse,
die ansonsten die Kontaktfahnen berühren würde und gegebenenfalls verhindern
könnte,
dass sich der Kontakt zwischen den Kontaktfahnen bei Erreichen der Auslösetemperatur
und Erweichen der Schicht löst.
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Besonders
zweckmäßig ist
es in diesem Zusammenhang, wenn die Masse einen Schmelzpunkt aufweist,
welcher maximal bei der Auslösetemperatur
der Schicht liegt, so dass die Masse dann, wenn die Auslösetemperatur
der Schicht erreicht ist und sich die Kontaktfahnen voneinander
lösen,
diese Lösebewegung
nicht durch die Masse behindert wird.
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Ferner
hat eine derartige Ausbildung der Masse den Vorteil, dass die Masse
nach späterem Erkalten
der Thermosicherung und insbesondere der Kontaktfahnen sich wieder
verfestigt und somit sich zwischen den Kontaktfahnen eine elektrisch
isolierende feste Masse bildet, die ein Wiederberühren der Kontaktfahnen
verhindert.
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Noch
vorteilhafter ist es, wenn die Masse einen Schmelzpunkt aufweist,
der niedriger als die Auslösetemperatur
der Schicht ist.
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Darüber hinaus
betrifft die Erfindung eine elektrische Schaltung, umfassend eine
Leiterplatte und auf dieser angeordnete elektrische Baugruppen, von
denen mindestens eine als Leistungsbaugruppe ausgebildet ist.
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Bei
derartigen elektrischen Schaltungen mit Leistungsbaugruppen, das
heißt
Baugruppen, die einer höheren
thermischen Belastung als die übrigen Baugruppen
ausgesetzt sind, besteht das Problem, derartige Leistungsbaugruppen hinsichtlich
ihrer Erwärmung
thermisch abzusichern, beispielsweise ein Brennen der Leistungsbaugruppe
oder von Teilen der elektrischen Schaltung oder der Leiterplatte
zu verhindern.
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Aus
diesem Grund ist erfindungsgemäß bei einer
derartigen elektrischen Schaltung vorgesehen, dass die in der Umgebung
der Leistungsbaugruppe eine Thermosicherung nach einem oder mehreren der
voranstehenden Ausführungsbeispiele
angeordnet ist.
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Dabei
ist zweckmäßigerweise
vorgesehen, dass die Leistungsbaugruppe durch körperliche Wärmeleitung Wärme auf
die Thermosicherung überträgt.
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Eine
derartige körperliche
Wärmeleitung
zur Übertragung
von Wärme
auf die Thermosicherung lässt
sich dabei in unterschiedlichster Art und Weise realisieren.
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So
sieht eine Möglichkeit
vor, dass die Leistungsbaugruppe über die Leiterplatte Wärme auf
die Thermosicherung überträgt.
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Dabei
kann wiederum zwischen der Leiterplatte und insbesondere den Kontaktfahnen
der Thermosicherung eine körperliche
Wärmeleitung über eine
wärmeleitende
Masse erfolgen.
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Eine
andere vorteilhafte Lösung
sieht vor, dass die Leistungsbaugruppe durch eine wärmeleitende
Masse Wärme
auf die Thermosicherung überträgt. Eine
derartige Übertragung
unmittelbar durch die wärmeleitende
Masse auf die Thermosicherung hat den Vorteil, dass das Ansprechen
der Thermosicherung noch rascher erfolgt, wobei die wärmeleitende
Masse vorzugsweise sowohl die Leistungsbaugruppe als auch die Kontaktfahnen
der Thermosicherung körperlich
kontaktiert.
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Hinsichtlich
der Anordnung der Leistungsbaugruppe wurden ebenfalls keine näheren Angaben gemacht.
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So
ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Leistungsbaugruppe räumlich neben
der Thermosicherung angeordnet ist.
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Beispielsweise
könnte
dabei die Thermosicherung ein separates, neben der Leistungsbaugruppe
sitzendes Bauteil sein.
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Eine
besonders günstige
Lösung
sieht vor, dass die Thermosicherung an der Leiterplatte angeordnet
ist.
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Eine
räumlich
besonders konstruktive und somit vorteilhafte und einfache Lösung sieht
vor, dass die Leiterplatte den Kontaktträger für die Thermosicherung bildet.
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Weitere
Merkmale und Vorteile sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung
sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Thermosicherung
in der kontaktgebenden Stellung;
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2 eine
Draufsicht in Richtung des Pfeils 1 in 1;
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3 einen
Schnitt ähnlich 1 durch
das erste Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Thermosicherung
in der kontaktunterbrechenden Stellung;
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4 einen
Schnitt ähnlich 1 durch
ein zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Thermosicherung;
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5 einen
Schnitt ähnlich 1 durch
ein drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Thermosicherung;
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6 einen
Schnitt ähnlich 1 durch
ein drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Thermosicherung;
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7 eine
Draufsicht ähnlich 2 auf
das dritte Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Thermosicherung;
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8 einen
Schnitt ähnlich 3 durch
das dritte Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Thermosicherung;
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9 einen
Schnitt ähnlich 1 durch
ein viertes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Thermosicherung;
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10 einen
Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen elektrischen
Schaltung mit einer Thermosicherung;
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11 einen
Schnitt ähnlich 10 durch ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen elektrischen
Schaltung mit einer Thermosicherung und
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12 einen
Schnitt ähnlich 10 durch ein
drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen elektrischen
Schaltung mit einer Thermosicherung.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Thermosicherung,
dargestellt in 1, umfasst einen als Ganzes
mit 10 bezeichneten Kontaktträger, welcher mit einem Durchbruch 12 versehen
ist.
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Der
Kontaktträger 10 trägt beispielsweise
auf einer ersten Seite 14 eine erste Leiterbahn 16,
mit welcher ein erstes Kontaktelement 20 über eine
erste Anschlussfahne 22 verbunden ist, wobei die Anschlussfahne 22 mit
der ersten Leiterbahn 16 durch ein Lötpad 24 stoffschlüssig verbunden
ist.
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Die
Anschlussfahne 22 ist Teil eines ersten Haltekörpers 26,
mit welchem das Kontaktelement 20 auf der ersten Seite 14 aufliegt,
und welcher sich bis zu einem Rand 28 des Durchbruchs 12 erstreckt.
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Auf
einer der ersten Seite 14 gegenüberliegenden zweiten Seite 34 ist
eine zweite Leiterbahn 36 vorgesehen, mit welcher ein zweites
Kontaktelement 40 verbunden ist, das eine zweite Anschlussfahne 42 aufweist,
die über
ein Lötpad 44 stoffschlüssig mit
der zweiten Leiterbahn 36 verbunden ist.
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Auch
bei dem zweiten Kontaktelement 40 ist die Anschlussfahne 42 Teil
eines Haltekörpers 46, welcher
auf der zweiten Seite 34 des Kontaktträgers 10 aufliegt und
sich bis zu dem dem Rand 28 gegenüberliegenden Rand 48 des
Durchbruchs 12 erstreckt.
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Zur
Ausbildung einer Thermosicherung ist das erste Kontaktelement 20 mit
einer ersten Kontaktfahne 50 versehen, die sich in den
Durchbruch 12 hineinerstreckt und an ihrem dem Haltekörper 26 gegenüberliegenden
vorderen Ende eine erste Kontaktfläche 52 trägt, wobei
die Kontaktfläche 52 ungefähr in einem
mittigen Bereich 13 des Durchbruchs 12 liegt.
Außerdem
weist das zweite Kontaktelement 40 eine zweite Kontaktfahne 60 auf,
die sich von der zweiten Seite 34 ausgehend in den Durchbruch 12 hineinerstreckt
und ebenfalls eine zweite Kontaktfläche 62 aufweist, die
ebenfalls in dem mittigen Bereich 13 des Durchbruchs 12 liegt.
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Im
nicht vorgespannten Zustand sind dabei die Kontaktfahnen 50 und 60,
wie in 3 dargestellt, relativ zu den Haltekörpern 26 und 46 so
angeordnet, dass diese ungefähr
in geradliniger Fortsetzung der Haltekörper 26 bzw. 46 sich
erstrecken und dabei im Bereich einander gegenüberliegender Öffnungen 72 und 74 des
Durchbruchs 12 stehen. Diese Stellung, in der die Kontaktflächen 52 und 62 der Kontaktfahnen 50 bzw. 60 in
einem Abstand A voneinander angeordnet sind, welcher ungefähr einer
Dicke des Kontaktträgers 10 entspricht,
ist die kontaktunterbrechende Stellung der Kontaktfahnen 50 bzw. 60,
wobei die Kontaktfahnen 50 bzw. 60 in einem nicht
vorgespannten Zustand sind.
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In
der in 1 dargestellten kontaktgebenden Stellung der Kontaktfahnen 50 und 60 sind
diese in einem vorgespannten Zustand, da die Kontaktfahnen 50, 60 aufeinanderzubewegt
und somit in den Durchbruch 12 hineinbewegt stehen und
durch eine Schicht 76 eines Kontaktmaterials, beispielsweise
eines bei einer vorgegebenen Auslösetemperatur erweichenden Lotmaterials,
stoffschlüssig
mit einander verbunden sind, wobei in diesem vorgespannten Zustand
der Kontaktfahnen 50, 60 die Kontaktflächen 52 bzw. 62 zwischen
den Öffnungen 72 bzw. 74 des Durchbruchs 12,
und somit innerhalb des Durchbruchs 12 liegen.
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Um
in der kontaktgebenden Stellung der Kontaktfahnen 50, 60 eine
durch den fließenden Strom
bedingte Erwärmung
derselben möglichst
gering zu halten, sind die Kontaktfahnen 50 bzw. 60 so ausgebildet,
dass sie eine Dicke von mindestens ungefähr 0,2 mm und eine Breite von
mindestens ungefähr
5 mm aufweisen, um eine möglichst
große
Querschnittsfläche
für den
fließenden
Strom und andererseits eine möglichst
große
Querschnittsfläche
für einen
Wärmeausgleich
mit der Umgebung zur Verfügung
zu haben.
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Vorzugsweise
ist dabei der elektrische Widerstand, gemessen zwischen den Anschlussfahnen 32 und 42 kleiner
als ungefähr
0,002 Ω,
so dass bei den maximal zugelassenen Strömen eine vernachlässigbare
Erwärmung
der Kontaktfahnen 50 bzw. 60 eintritt.
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Insbesondere
bedingt der Wärmeeintrag
in die Kontaktfahnen 50 bzw. 60 bei dem maximal
vorgesehenen fließenden
Strom eine Temperatur der Kontaktfahnen 50 bzw. 60,
die geringer ist als ungefähr
2/3 der Auslösetemperatur, bei
welcher die Schicht 76 erweicht und somit die im vorgespannten Zustand
befindlichen Kontaktfahnen 50 bzw. 60 veranlasst,
in ihre kontaktunterbrechende Stellung, dargestellt in 3,
zurückzuspringen.
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Noch
besser ist es, wenn der zwischen den Anschlussfahnen 22 bzw. 42 vorliegende
elektrische Widerstand eine Erwärmung
der Kontaktfahnen 50 bzw. 60 bedingt, die eine
Temperatur ergibt, welche geringer ist als die Hälfte der Auslösetemperatur,
bei welcher die Schicht 26 erweicht.
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Bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Thermosicherung,
dargestellt in 4, ist in der kontaktgebenden
Stellung der Kontaktfahnen 50, 60 der Durchbruch 12 noch
mit einer Masse 80 gefüllt,
die einerseits an die Ränder 28, 48 und
andererseits an die Öffnungen 72, 74 angrenzt oder über diese
hinausreicht, jedoch elektrisch isolierend ist, wobei über die
Masse 80 eine körperliche Wärmeleitung
zwischen den Rändern 28, 48 des Kontaktträgers 10 hergestellt
wird, um sicherzustellen, dass die Temperatur des Kontaktträgers 10 sich auch
bei den Kontaktfahnen 50 bzw. 60 einstellt.
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Wird
somit beispielsweise der Kontaktträger 10 auf eine Temperatur
aufgeheizt, die der Auslösetemperatur
entspricht, werden die Kontaktfahnen 50 bzw. 60 in
gleicher Weise erwärmt
und somit erreicht die Schicht 76 zwischen den Kontaktflächen 52 und 62 im
Wesentlichen zeitgleich mit dem Kontaktträger 10 die Erweichungstemperatur,
so dass die Schicht 76 erweicht und die stoffschlüssige Verbindung
zwischen den Kontaktflächen 52 bzw. 62 nicht
mehr besteht. Dadurch springen die Kontaktfahnen 50 bzw. 60 aus
ihrem vorgespannten Zustand, dargestellt in 4, in den
vorspannungsfreien Zustand, dargestellt beispielsweise im Zusammenhang
mit dem ersten Ausführungsbeispiel
in 3, und somit geht die Thermosicherung in ihre
kontaktunterbrechende Stellung über.
Dabei wird die Masse 80 zumindest teilweise aus dem Durchbruch 12 herausbewegt, was
jedoch nach Erreichen oder bei Erreichen der kontaktunterbrechenden
Stellung der Thermosicherung unerheblich ist, da die kontaktunterbrechende Stellung
der Thermosicherung eine Stellung ist, die diese bei Überschreiten
der Auslösetemperatur
in der Schicht 76 irreversibel einnimmt.
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Vorzugsweise
ist die Masse 80 so ausgewählt und ausgebildet, dass deren
Verflüssigungstemperatur
im Bereich der Auslösetemperatur
und somit der Erweichungstemperatur der Schicht 72 liegt,
so dass die wärmeleitende
Masse 80 im Wesentlichen so lange, bis die Auslösetemperatur,
die zur Erweichung der Schicht 76 und somit zum Lösen der
stoffschlüssigen
Verbindung zwischen den Kontaktflächen 52 und 62 führt, erreicht
ist, die Wärmeleitung
sicherstellt und sich dann durch Verflüssigen aus dem Durchbruch 12 entfernt.
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Bei
einem dritten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Thermosicherung,
dargestellt in 5, sind diejenigen Teile, die
mit denen des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels identisch sind,
mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass hinsichtlich der detaillierten
Beschreibung derselben vollinhaltlich auf die Ausführungen
des ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
Bezug genommen werden kann.
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Im
Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel
ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel,
dargestellt in 5, die elektrisch isolierende
Masse 80 in erster Linie als eine Schutzmasse, die den
Durchbruch 12 füllt
und die Kontaktfahnen 50 und 60 mit den Kontaktflächen 52 und 62 und
der Schicht 76 umschließt und gegen äußere Einwirkungen
schützt.
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Diese äußeren Einwirkungen
könnten
grundsätzlich
beliebig sein.
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Besonders
vorteilhaft ist die Schutzwirkung der Masse 80, wenn der
Kontaktträger 10 und
die Kontaktelemente 20 und 40 in eine Einbettmasse 78 eingebettet
werden. Ein vorheriges Aufbringen der Masse 80 als Schutzmasse
führt dazu,
dass die Masse 80 die Kontaktfahnen 50 und 60 sowie
die Kontaktflächen 62 und
die Schicht 76 vor Berührung
mit der Einbettmasse 78 schützt, nämlich dadurch, dass sich die
Einbettmasse 78 um die Masse 80 herum anlegt und
somit nach Aushärten
eine Kavität 79 bildet, in
der die als Schutzmasse wirkende Masse 80 angeordnet ist.
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Wird
nun die Masse 80 so gewählt,
dass diese beim Aufbringen der Einbettmasse 78 im flüssigen Zustand
in einem festen Zustand verbleibt und auch bei einer eventuellen
Erwärmung
im Zuge der Aushärtung
der Einbettmasse 78 den festen Zustand beibehält, so lässt sich
durch die Masse 80 jeglicher, gegebenenfalls später ein
Lösen der
Kontaktflächen 52 und 62 der
Schicht 76 behinderndes Berühren mit der Einbettmasse 78 vermeiden.
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Ferner
ist die Masse 80 bei diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet,
dass diese bei auftretender Erwärmung
spätestens
dann in den flüssigen Zustand übergeht,
wenn die Temperatur im Bereich der Kontaktfahnen 50, 60 sich
der Auslösetemperatur
der Schicht 76 annähert,
so dass der physikalische Zustand der Masse 80 ein Auseinanderbewegen
der Kontaktfahnen 50, 60 bei Erreichen der Auslösetemperatur
nicht behindert, sondern freigibt.
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Die
Tatsache, dass bei diesem Ausführungsbeispiel
die Masse 80 selbst im verflüssigten Zustand in der Kavität 79 vorliegt
und somit weitgehend auch im Durchbruch 12 vorhanden ist,
hat den Vorteil, dass damit auch die Wärmeleitung von dem Träger 10 zu den
Kontaktfahnen 50 und 60 und auch von der Einbettmasse 78 zu
den Kontaktfahnen 50 und 60 aufrecht erhalten
werden kann, vorausgesetzt, dass die Masse 80 eine ausreichend
gute Wärmeleitfähigkeit sowohl
im festen als auch im flüssigen
Zustand aufweist.
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Darüber hinaus
hat diese Lösung
noch den Vorteil, nach Lösen
der Kontaktfahnen 50, 60 von der Schicht 76 wieder
eine Abkühlung
aufgrund des nicht mehr fließenden
Stroms eintritt, die dazu führt,
dass die Masse 80 wieder aushärtet und somit einen zuverlässigen Schutz
gegen eine Berührung
der Kontaktfahnen 50, 60 darstellt, da in diesem
Fall sich die Masse 80 zwischen den gelösten Kontaktflächen 52, 62 erstreckt
und eine Berührung
derselben, beispielsweise durch Erschütterungen dadurch verhindert,
dass die Masse 80 wieder erkaltet und somit ausgehärtet ist.
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Bei
einem vierten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Thermosicherung,
dargestellt in den 6, 7 und 8,
sind diejenigen Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels
identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass hinsichtlich
der Beschreibung vollinhaltlich auf diese Elemente Bezug genommen
werden kann.
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Im
Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel
sind allerdings bei diesem Ausführungsbeispiel die
Haltekörper 26' bzw. 46' im Anschluss
an die Anschlussfahnen 22 bzw. 42 mit jeweils
zweifach gebogenen Halteabschnitten 82 bzw. 92 versehen,
die im Abstand von den Rändern 28 bzw. 48 des
Durchbruchs 12 angeordnete Haltedurchbrüche 84 bzw. 94 im
Kotaktträger 10 durchsetzen
und mit ihren Auflageabschnitten 86 bzw. 96 auf
der jeweils gegenüberliegenden
Seite des Kontaktträgers 10 bei
Erreichen des jeweiligen Randes 28 bzw. 48 aufliegen.
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Das
heißt,
dass bei dem ersten Haltekörper 26' der Halteabschnitt 82 sich
im Anschluss an die erste Anschlussfahne 22 durch den Durchbruch 84 hindurcherstreckt
und mit seinem Auflageabschnitt 86 auf der zweiten Seite 34 des
Kontaktträgers 10 aufliegt,
so dass die Kontaktfahne 50 in dem nicht vorgespannten
Zustand, dargestellt in 8, im Bereich der Öffnung 74 steht.
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Ferner
erstreckt sich der Halteabschnitt 92 im Anschluss an die
Anschlussfahne 42 durch den Durchbruch 94 hindurch
und liegt mit seinem Auflageabschnitt 96 auf der ersten
Seite 14 des Kontaktträgers 10 auf,
so dass die sich ausgehend von dem Rand 48 des Durchbruchs 12 erstreckende
Kontaktfahne 60 im nicht vorgespannten Zustand im Bereich der Öffnung 72 steht.
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Zum
Herstellen der kontaktgebenden Stellung, dargestellt in 6,
werden die beiden Kontaktfahnen 50 bzw. 60 mit
ihren Kontaktflächen 52 bzw. 62 in
den Durchbruch 12 hineinbewegt und durch die Schicht 76 in
gleicher Weise wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben, stoffschlüssig
verbunden.
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Der
Vorteil des vierten Ausführungsbeispiels ist
darin zu sehen, dass durch die die Haltedurchbrüche 84 bzw. 94 durchgreifenden
Halteabschnitte 82 bzw. 92 mit den Auflageabschnitten 86 bzw. 96 eine formschlüssige Fixierung
der Haltekörper 26' bzw. 46' am Kontaktträger 10,
insbesondere zur Aufnahme des durch den vorgespannten Zustand der
Kontaktfahnen 50 bzw. 60 bedingten Gegendrehmoments
möglich
ist, so dass dieses Gegendrehmoment sich nicht auf die Verbindung
zwischen den Anschlussfahnen 22 und 42 mit den
Leiterbahnen 16 bzw. 36 durch die Lötpads 24 bzw. 44 auswirkt,
die beim ersten Ausführungsbeispiel
stets durch eine ein Abheben der Anschlussfahnen 22 bzw. 42 bewirkenden
Kraft beaufschlagt sind, während
beim dritten Ausführungsbeispiel
die Lötpads 24 bzw. 44 durch die
Anschlussfahnen 22 bzw. 42 mit einer in Richtung
der Leiterbahnen 16 bzw. 36 bewirkenden Kraft beaufschlagt
sind, die somit auch die Kontaktsicherheit im Bereich der Lötpads 24 bzw. 44 fördert.
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Im Übrigen funktioniert
das vierte Ausführungsbeispiel
in gleicher Weise, wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben, so dass diesbezüglich
vollinhaltlich auf das erste Ausführungsbeispiel Bezug genommen
werden kann.
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Bei
einem fünften
Ausführungsbeispiel,
dargestellt in 9, welches eine Variante des
dritten Ausführungsbeispiels
darstellt, ist in gleicher Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel
der Durchbruch 12 durch die Masse 80 gefüllt, die
somit eine verbesserte körperliche
Wärmeleitung
zwischen dem Kontaktträger 10 und
den Anschlussfahnen 50 bzw. 60 sicherstellt, so
dass diesbezüglich
das vierte Ausführungsbeispiel,
dargestellt in 9, in gleicher Weise funktioniert,
wie dies im Zusammenhang mit dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben
wurde.
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Bei
einem in 10 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen elektrischen
Schaltung 100 sind auf einer Leiterplatte 102 eine
Vielzahl elektrischer Baugruppen 104, 106, 108 oder 110 vorgesehen,
wobei beispielsweise die Baugruppe 110 eine Leistungsbaugruppe
ist, das heißt, dass
bei üblichem
Betrieb der Baugruppe 110 diese eine thermische Belastung erfährt, die
höher ist
als die thermischen Belastungen der Baugruppen 104, 106 und 108 und
somit diese Leistungsbaugruppe 110 eine deutlich höhere Temperatur
erreicht. Derartige Leistungsbaugruppen sind beispielsweise FET's die thermisch und
gegen Kurzschluss gesichert sind, bei denen jedoch Defekte auftreten
können,
die dazu führen
können,
dass diese den Strom nicht mehr begrenzen, so dass die Gefahr eines
Brandes der elektrischen Schaltung 100 besteht.
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Um
nun bei einer derartige Leistungsbaugruppe 110, die beispielsweise
noch zusätzlich
mit einem Kühlkörper 112 gekühlt ist,
die elektrische Schaltung 100 vor einem Brand bei eventuell
defekter und den Strom nicht mehr abschaltender Leistungsbaugruppe 110 zu
schützen,
ist beispielsweise eine Thermosicherung 120 gemäß einem
der voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele vorgesehen,
die in die Leiterplatte 102, in diesem Fall ausgebildet
als Kontaktträger 10,
integriert ist, und beispielsweise unter einem Fuß 114 des
Kühlkörpers 112 direkt
angeordnet ist. Zur verbesserten thermischen Kontaktierung zwischen
dem Fuß 114 des Kühlkörpers 112 und
den Kontaktfahnen 50 bzw. 60 ist der Durchbruch 12 noch
zusätzlich
mit der Masse 80 aufgefüllt,
die somit auch an den Fuß 114 des Kühlkörpers 112 angrenzt
und somit dazu führt,
dass die Temperatur im Fuß 114 des
Kühlkörpers 112 ungefähr der Temperatur
der Kontaktfahnen 50, 60 entspricht, so dass bei Überschreiten
der Auslösetemperatur
im Fuß 114 auch
die Auslösetemperatur
in der Schicht 76 zwischen den Kontaktfahnen 50 bzw. 60 überschritten
wird und somit ein Übergang
der Kontaktfahnen von der kontaktgebenden Stellung in die kontaktunterbrechende
Stellung erfolgt, wie dies im Zusammenhang mit den voranstehenden
Ausführungsbeispielen
beschrieben wurde.
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Mit
dieser Lösung
besteht die Möglichkeit,
einerseits raumsparend und andererseits zuverlässig die Leistungsbaugruppe 110 thermisch
abzusichern.
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Dabei
kann die Thermosicherung 120 entweder so geschaltet sein,
dass sie die Stromzufuhr zur Leistungsbaugruppe 114 oder
zur gesamten elektrischen Schaltung bei Überschreiten der Auslösetemperatur
irreversibel unterbricht.
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Alternativ
zum ersten Ausführungsbeispiel der
elektrischen Schaltung 100 ist bei einem zweiten Ausführungsbeispiel
der elektrischen Schaltung 100', dargestellt in 11,
die Thermosicherung 120 beispielsweise gemäß einem
der voranstehenden Ausführungsbeispiele
so angeordnet, dass diese unterhalb der Leistungsbaugruppe 110 sitzt
und thermisch an die Leistungsbaugruppe 110 über die
Wärmeleitmasse 80 angekoppelt
ist, so dass unmittelbar die Temperatur der Leistungsbaugruppe 110 die
Temperatur der Thermosicherung 120 beeinflusst und somit ein Überschreiten
der Auslösetemperatur
in der Leistungsbaugruppe 110 auch zu einem Auslösen der Thermosicherung
unter Übergang
der Kontaktfahnen 50, 60 von der kontaktgebenden
in die kontaktunterbrechenden Stellung führt, wie im Zusammenhang mit
den voranstehenden Ausführungsbeispielen
der Thermosicherung beschrieben ist.
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Bei
einem dritten Ausführungsbeispiel
einer elektrischen Schaltung 100'' entspricht
der Aufbau dem des zweiten Ausführungsbeispiels
der elektrischen Schaltung 100'',
so dass auf die Ausführungen zum
zweiten und ersten Ausführungsbeispiel
der elektrischen Schaltung vollinhaltlich Bezug genommen wird.
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Im
Gegensatz zu dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der elektrischen
Schaltung 100'' sind bei dem
dritten Ausführungsbeispiel
der elektrischen Schaltung 100'' die
Leiterplatte 102 sowie die elektrischen Baugruppen 104, 106, 108 und 110 in der
Einbettmasse 78 eingebettet, die somit einen zusätzlichen
Schutz für
die Leiterplatte 102 und die elektrischen Baugruppen 104, 106, 108 und 110 bildet.
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In
gleicher Weise bildet dabei aber auch die Einbettmasse 78 nach
ihrem Aushärten
die Kavität 79,
in welcher die Masse 80 angeordnet ist, wobei die Masse 80 in
gleicher Weise wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Thermosicherung
beschrieben, primär
als Schutzmasse beim Anbringen der Einbettmasse 78 dient
und zusätzlich noch
zu einer Verbesserung der Wärmeleitung
zu den Kontaktfahnen 50 und 60.
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Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Schmelzpunkt der Masse 80 so gewählt, dass
dieser spätestens
bei Erreichen der Auslösetemperatur ebenfalls
erreicht wird, so dass dann, wenn aufgrund des Erreichens der Auslösetemperatur
die Schicht 76 erweicht und die Fügeverbindung zwischen den Kontaktflächen 52 und 72 nicht
mehr existiert, ein Auseinanderbewegen der Kontaktflächen 52 und 72 nicht durch
die Masse 80 behindert wird, sondern aufgrund des flüssigen Zustandes
der Masse 80 problemlos möglich ist, wobei beim nachfolgenden
Wiederabkühlen
die Masse 80 wieder aushärtet und somit einen Schutz
gegen ein gegebenenfalls durch Vibration oder andere Einwirkung
vielleicht doch noch erfolgendes Berühren der Kontaktflächen 52 und 72 bildet.