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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Automobil-Sicherungen zum Anschließen an einen Stromverteilungskasten sowie auf eine Kombination eines Stromverteilungskastens mit einer derartigen Automobilsicherung.
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Hochleistungssicherungseinrichtungen für Stromverteilungskästen, die in Automobilen verwendet werden, schließen üblicherweise einen Sicherungskörper mit einem nichtleitfähigen Gehäuse, das eine leitfähige Gruppe an Anschlussbuchsen umgibt, ein. Die Gruppe an Anschlussbuchsen ist jeweils verbunden mit einem entsprechenden Ende eines Sicherungselements, das in dem Gehäuse aufbewahrt ist. Die Anschlussbuchsen sind über eine Gruppe Flachstecker geschaltet, die von einem Stromverteilungskasten ausgehen, um einen elektrischen Stromkreis zu schließen. Die Anschlussbuchsen sind typischerweise mit einem federartigen Element versehen, um einen starken elektrischen Kontakt mit den Flachsteckern aufrechtzuerhalten. Wenn der Stromfluss durch den elektrischen Stromkreis eine vorgegebene Stromschwelle übersteigt, wird das Sicherungselement öffnen und dadurch den Stromfluss über die entsprechende Gruppe an Anschlussbuchsen unterbrechen. Federartige Anschlussbuchsen werden auch verwendet für andere Arten von Verbindungen zu Flachsteckern, beispielsweise als eine Verbindung von einem Kabelbaum zu einem elektrischen Gerät.
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Kupfer hat gute elektrische Leiteigenschaften und ist ein bevorzugtes Material für die Anschlüsse gewesen. Dennoch ist Kupfer anfällig für Relaxation (d. h. Verlust von Federspannung), wenn die Temperatur steigt. Da die Temperatur der Anschlüsse steigt, wenn der im elektrischen Stromkreis aufgenommene Strom ansteigt, haben Kupferanschlüsse eine verringerte Fähigkeit, eine starke Klemmkraft auf die Flachstecker aufrechtzuerhalten. Eine Relaxation der Anschlussbuchsen verringert die Gesamtkontaktfläche mit den Flachsteckern, was in einer reduzierten elektrischen Leitfähigkeit, erhöhtem Widerstand und einem weiteren Anstieg der Temperatur resultiert.
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Es ist erstrebenswert, die Gesamtgröße des elektrischen Verteilungskastens oder anderer Anschlussteile so klein wie möglich zu halten und dennoch gleichzeitig die notwendige Strombelastbarkeit zur Verfügung zu stellen. Für jede besondere Größe einer Sicherung ist die Dicke und Breite der weiblichen Anschlüsse entsprechend begrenzt. Daher kann die Federkraft nicht einfach weiter erhöht werden, indem die Anschlüsse dicker oder weiter hergestellt werden. Wenn Kupfer verwendet wird, könnten die Größenbegrenzungen die gewünschte Federkraft unerreichbar machen. Dementsprechend sind Kupferlegierungen, bei welchen die Relaxation bis höhere Temperaturen erreicht werden nicht auftritt, verwendet worden. Andererseits haben Kupferlegierungen typischerweise eine geringere Leitfähigkeit. Für jede besondere Größe (d. h. Volumen) einer Sicherung ist die Strombelastbarkeit daher reduziert. In Automobilanwendungen sind Sicherungen, die Kupferlegierungen verwenden, typischerweise auf 60 Ampere oder weniger begrenzt.
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Das normal übertragene
US-Patent 7,595,715 offenbart ein verbessertes Anschluss-System, wobei ein hochleitfähiges Material mit einer relativ geringen Relaxationstemperatur (z. B. Kupfer) für die stromführenden Stränge einer Anschlussbuchse verwendet wird, während ein separates Federelement mit einer relativ hohen Relaxationstemperatur die Stränge an die Flachstecker klemmt. Es wäre erstrebenswert, die zulässige Stromstärke weiter zu erhöhen und das Design und die Entwicklung von weiblichen Anschlüssen, die Stränge und Federelemente verwenden, zu vereinfachen.
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Aus der
US 4,351,583 sind Kontaktelemente mit Überfederelementen bekannt.
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Aus der
DE 38 81 481 T2 ist ein elektrisches Kontaktglied bekannt, welches einen U-förmigen Einsatz aus Stahl aufweist, um bei erhöhten Temperaturen einsetzbar zu sein, wobei bei solchen Temperaturen ein Weichwerden oder ein Entspannen des elektrisch leitfähigem Materials verursachen können.
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Aus der
WO 2004/021521 und der
DE 196 24 511 A1 sowie der
DE 100 54 661 C2 ist eine Verbindungsvorrichtung mit einem Kontaktelement, welches von einem Federelement umgeben ist, bekannt.
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Aus der
DE 196 18 713 A1 ist ein Kontaktelement zur Bildung einer elektrisch leitenden Steckverbindung bekannt, wobei das Kontaktelement einen Kontaktbereich und einen Anschlussbereich aufweist, wobei zwischen dem Kontaktbereich und den Anschlussbereich ein Sicherungsmodul vorgesehen ist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Automobil-Sicherung zur Verbindung mit einem Stromverteilungskasten bereitgestellt, wobei der Stromverteilungskasten einen ersten und zweiten Flachstecker umfasst. Die Sicherung besteht aus einem ersten Anschlussaufnehmer, der drei oder mehr Paare von ersten sich gegenüberliegenden Auslegern und mindestens ein erstes U-förmiges Klemmelement einschließt. Jedes Paar von ersten sich gegenüberliegenden Auslegern spreizt sich auf, um den ersten Flachstecker aufzunehmen. Das erste U-förmige Klemmelement hat einen ersten Basisteilbereich, der seitlich angeordnet ist zwischen zwei Paaren von ersten sich gegenüberliegenden Auslegern, und mindestens ein Paar von ersten Endteilbereichen, die über mindestens einem Paar von ersten sich gegenüberliegenden Auslegern angeordnet sind, um eine vorbestimmte Druckkraft auszuüben. Ein zweiter Anschlussaufnehmer umfasst drei oder mehr Paare von zweiten sich gegenüberliegenden Auslegern und mindestens ein zweites U-förmiges Klemmelement. Jedes Paar von zweiten sich gegenüberliegenden Auslegern spreizt sich auf, um den zweiten Flachstecker aufzunehmen. Das zweite U-förmige Klemmelement hat einen Basisteilbereich, der seitlich zwischen zwei Paaren von zweiten sich gegenüberliegenden Auslegern angeordnet ist, und mindestens ein Paar von zweiten Endteilbereichen, das über mindestens einem Paar von zweiten sich gegenüberliegenden Auslegern angeordnet ist, um eine vorbestimmte Druckkraft auszuüben. Die sich gegenüberliegenden Ausleger weisen eine erste metallische Zusammensetzung auf, und die U-förmigen Klemmelemente weisen eine zweite metallische Zusammensetzung auf, wobei die erste metallische Zusammensetzung eine höhere Leitfähigkeit als die zweite metallische Zusammensetzung hat, und wobei die zweite metallische Zusammensetzung eine höhere Relaxationstemperatur als die erste metallische Zusammensetzung hat.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben. In Anspruch 7 wird eine Kombination eines Stromverteilungskastens mit einer erfindungsgemäßen Automobilsicherung angegeben.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass die 1 bis 7 Darstellungen des erfindungsgemäßen Prinzips sind, wobei die 1 bis 7 alle Merkmale des Anspruchs 1 der Erfindung zeigen, mit dem Unterschied, dass statt drei oder mehr Paaren von ersten sich gegenüberliegenden Auslegern lediglich zwei dieser Paare dargestellt sind.
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Die 8 bis 10 zeigen Anschlussaufnehmer, welche geeignet sind, die Erfindung auszubilden. Die 11 bis 13 zeigen Ausführungsformen von Klemmelementen zur Verwendung in Anschlussaufnehmern, die zur Ausbildung der Erfindung geeignet sind. Die 14 und 15 zeigen Anschlussaufnehmer, die zur Ausbildung der Erfindung geeignet sind. Im Einzelnen zeigen.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Sicherung.
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines Sicherungsgehäuses.
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3 ist eine perspektivische Ansicht einer Sicherungseinrichtung.
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4 ist eine perspektivische Ansicht eines Sicherungskörpers.
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines klemmenartigen Elements.
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6 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Sicherungseinrichtung.
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7 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Sicherungsgehäuses.
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8 ist eine perspektivische Ansicht eines weiblichen Anschlussaufnehmers mit 4 Paaren von sich gegenüberliegenden Auslegern zur Ausbildung der Erfindung.
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9 ist eine perspektivische Ansicht eines Anschlussaufnehmers mit einem Ersatz-Klemmelement.
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10 ist eine perspektivische Ansicht eines Anschlussaufnehmers mit einem anderen Ersatz-Klemmelement.
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11 und 12 sind perspektivische Ansichten einer Ausführungsform des Klemmelements für zur Ausbildung der Erfindung geeignete Anschlussaufnehmer.
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13 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Klemmelements für zur Ausbildung der Erfindung geeignete Anschlussaufnehmer.
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14 und 15 sind perspektivische Ansichten eines Anschlussaufnehmers, der sechs Paare von sich gegenüberliegenden Auslegern hat und zur Ausbildung der Erfindung geeignet ist.
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Unter Bezugnahme auf die Abbildungen ist in 1 eine Hochleistungssicherung gezeigt, die allgemein unter 10 dargestellt wird. Die Hochleistungssicherung 10 umfasst ein Gehäuse 12 und eine Sicherungseinrichtung 14, die innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet ist. Das Gehäuse 12 umfasst einen ersten Einschub 16 zur Aufnahme eines ersten Flachsteckers und einen zweiten Einschub 18 zur Aufnahme eines zweiten Flachsteckers.
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2 ist eine perspektivische Ansicht des Gehäuses 12. Das Gehäuse 12 ist vorzugsweise aus zwei Bereichen hergestellt, die einen Gehäuseteilbereich 20 und einen Deckelteilbereich 22 umfassen. Der Gehäuseteilbereich 20 ist eine gestreckte Kammer, die ein offenes Ende 24 und ein geschlossenes Ende 26 umfasst. Das offene Ende 24 weist eine hinreichende Breite und Länge auf, um die Sicherungseinrichtung 14 (gezeigt in 3) aufzunehmen und innerhalb des Gehäuses 12 unterzubringen. Der erste Einschub 16 und der zweite Einschub 18 sind in dem geschlossenen Ende 26 ausgebildet. Die Einschübe sind angepasst an die entsprechenden Aufnahmeelemente, um eine elektrische Verbindung mit den entsprechenden Flachsteckern (dargestellt allgemein unter 28) herzustellen.
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Der Deckelteilbereich 22 ist an dem offenen Ende 24 befestigt, um die Sicherungseinrichtung 14 darin einzuschließen. Das Gehäuse 12 isoliert eine Person oder ein anderes Objekt von der Sicherungseinrichtung 14 innerhalb des Gehäuses 12, was ansonsten zu einem Stromschlag für eine Person, die die freiliegende Sicherung berührt, oder zu einem Kurzschluss führen könnte. Der Gehäuseteilbereich 20 umfasst Lüftungsaussparungen 29, die nahe des geschlossenen Endes 26 des Gehäuseteilbereichs 20 ausgebildet sind. Da durch die Sicherungseinrichtung 14, die innerhalb des Gehäuses 12 eingeschlossen ist, Hitze erzeugt wird, dienen die Lüftungsaussparungen 29, die nahe der Spitze des Gehäuseteilbereichs 20 ausgebildet sind, der Be- und Entlüftung (z. B. ein Kamineffekt), um die Hitze, die durch die Sicherungseinrichtung 14 erzeugt wird, abzuführen.
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3 zeigt die Sicherungseinrichtung 14. Die Sicherungseinrichtung 14 umfasst einen Sicherungskörper 30, ein erstes klemmenartiges Element 32 und ein zweites klemmenartiges Element 34. Der Sicherungskörper 30 ist vorzugsweise aus einem einzigen Stück aus geprägtem Metall wie beispielsweise Kupfer hergestellt. Der Sicherungskörper 30 umfasst ein Sicherungselement 35, einen ersten Anschlussaufnehmer 36, um einen entsprechenden Flachstecker (nicht gezeigt) aufzunehmen, und einen zweiten Anschlussaufnehmer 38 zur Aufnahme des entsprechenden Flachsteckers (nicht gezeigt). Das Sicherungselement 35 ist aus einem Stück zwischen dem ersten Anschlussaufnehmer 36 und dem zweiten Anschlussaufnehmer 38 ausgebildet. Das Sicherungselement 35 ist aus demselben Material wie der erste Anschlussaufnehmer 36 und der zweite Anschlussaufnehmer 38 hergestellt. Zusätzlich ist das Sicherungselement 35 mit einem zweiten Material, beispielsweise Zinn, beschichtet, das bei Erhitzung in das Kupfer diffundiert, wodurch der Schmelzpunkt des Kupfers verringert wird. Bei einer vorbestimmten Stromaufnahme (die einer vorbestimmten Temperatur entspricht) beginnt das Zinn in das Kupfer zu diffundieren und der diffundierte Teilbereich des Kupfers beginnt zu schmelzen, wodurch innerhalb des Sicherungselements 35 ein offener Stromkreis erzeugt wird, um den Stromfluss zwischen dem ersten Anschlussaufnehmer 36 und dem zweiten Anschlussaufnehmer 38 zu unterbrechen.
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4 zeigt einen Sicherungskörper 30 ohne die entsprechenden klemmenartigen Elemente. Der erste Anschlussaufnehmer 36 umfasst einen Körperteilbereich 41, der eine erste Gruppe von Anschlussschenkeln 37 hat, die sich von dem Körperteilbereich 41 wegerstrecken. Der Körperteilbereich 41 ist vorzugsweise ein nicht-elastischer Bereich, der das Sicherungselement 35 mit der ersten Gruppe von Anschlussschenkeln 37 leitend verbindet. Die erste Gruppe von Anschlussschenkeln 37 umfasst einen ersten Anschlussschenkel 40 und einen zweiten Anschlussschenkel 42, die sich gegenüberliegend angeordnet sind. Die erste Gruppe von Anschlussschenkeln 37 umfasst des Weiteren einen dritten Schenkel 44 und einen vierten Schenkel 46, die sich gegenüberliegend angeordnet sind und benachbart zu dem ersten Schenkel 40 bzw. dem zweiten Schenkel 42 positioniert sind. Der erste Schenkel 42 und der dritte Schenkel 44 sind zueinander beabstandet angeordnet, wobei zwischen ihnen ein entsprechender Bereich 43 besteht. Der zweite Schenkel 42 und der vierte Schenkel 46 sind zueinander beabstandet angeordnet, wobei zwischen ihnen der entsprechende Bereich 45 besteht. Jeder der entsprechenden Schenkel ist nachgiebig, um eine Druckkraft auf einen entsprechenden Flachstecker aufrecht zu halten, der zwischen dem ersten und zweiten Schenkel 40 und 42 und dem zweiten und dritten Schenkel 44 und 46 aufgenommen ist.
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Der zweite Anschlussaufnehmer 38 umfasst einen Körperteilbereich 49, der eine zweite Gruppe von Anschlussschenkeln 39 aufweist, welche sich von dem Körperteilbereich 49 aus erstrecken. Die zweite Gruppe von Anschlussschenkel 39 umfasst einen ersten Schenkel 50 und einen zweiten Schenkel 52, die sich gegenüberliegend angeordnet sind. Die zweite Gruppe von Anschlussschenkeln 38 umfasst des Weiteren einen dritten Schenkel 54 und einen vierten Schenkel 56, die sich gegenüberliegend angeordnet sind und benachbart zu dem ersten Schenkel 50 und dem zweiten Schenkel 52 positioniert sind. Der erste Schenkel 50 und der dritte Schenkel 54 sind beabstandet zueinander angeordnet, wobei dazwischen ein entsprechender Bereich 53 besteht. Der zweite Schenkel 52 und der vierte Schenkel 56 sind beabstandet zueinander angeordnet, wobei dazwischen ein entsprechender Bereich 55 besteht. Jeder der entsprechenden Schenkel ist belastbar, um eine Druckkraft auf einen entsprechenden Flachstecker, der zwischen dem ersten und zweiten Schenkel 50 und 52 und dem zweiten und dritten Schenkel 54 und 56 aufgenommen ist, aufrecht zu erhalten.
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Das erste klemmenartige Element 32 ist an dem Sicherungskörper 30 befestigt, um eine vorgegebene Druckkraft gegen die erste Gruppe von Anschlussschenkeln 36 aufzubringen. Das erste klemmenartige Element 32 ist an dem ersten Anschlussaufnehmer 36 befestigt, wobei es zentral zwischen der ersten Gruppe von Anschlussschenkeln 37 innerhalb der entsprechenden Bereiche 43 und 45 angeordnet ist. Das erste klemmenartige Element 32 ist dazu eingerichtet, einen entsprechenden Flachstecker zwischen der ersten Gruppe von Anschlussschenkeln 36 zu sichern, um während erhöhter Temperaturen eine entsprechende Kontaktfläche aufrecht zu halten.
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5 zeigt das klemmenartige Element 32. Das erste klemmenartige Element 32 ist im Wesentlichen ein U-förmiger Körper, der einen ersten Endteilbereich 60 und einen zweiten Endteilbereich 62 hat. Der erste Endteilbereich 60 und der zweite Endteilbereich 62 können bogenförmig sein. Der erste Endteilbereich 60 und der zweite Endteilbereich 62 nähern sich einander an, während sich die entsprechenden Schenkel des U-förmigen Körpers von dem gekrümmten Basisteilbereich des Elements 32, wo die entsprechenden Schenkel zusammenkommen, weg erstrecken.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 3 berührt der erste Endteilbereich 60 einen äußeren Bereich des ersten Schenkelelements 40 und dritten Schenkelelements 44, wenn das erste klemmenartige Element 32 an der ersten Gruppe von Anschlussschenkeln 37 befestigt ist. Zusätzlich kontaktiert der zweite Endteilbereich 62 des ersten klemmenartigen Elements 32 einen äußeren Bereich des zweiten Schenkelelements 42 und des vierten Schenkelelements 46, wodurch das erste und dritte Schenkelelement 40 und 44 mit dem zweiten und vierten Schenkelelement 42 bzw. 46 zusammengedrückt werden. Das erste Schenkelelement 40 und das dritte Schenkelelement 44 haben entsprechende Endbereiche zum Aufnehmen des ersten Endteilbereichs 60 des ersten klemmenartigen Elements 32, um eine abrutschende Bewegung zwischen dem ersten und dritten Schenkelelement 40 und 44 und dem ersten Endteilbereich 60 zu verhindern. Dies bietet eine Auflagenflächenverbindung zwischen erstem und drittem Schenkelelement 40 und 44 und dem ersten Endteilbereich 60. Ebenso haben das zweite Schenkelelement 42 und das vierte Schenkelelement 46 entsprechende Endbereiche zum Aufnehmen des zweiten Endteilbereichs 62 des zweiten klemmenartigen Elements 34 zum Verhindern einer abrutschenden Bewegung zwischen den zweiten und vierten Schenkelelementen 42 und 46 und dem zweiten Endteilbereich. Dies bietet eine Auflagenflächenverbindung zwischen zweitem und viertem Schenkelelement 42 und 46 und dem zweiten Endteilbereich 62.
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Das erste klemmenartige Element 32 besteht aus rostbeständigem Stahl, der geringe Relaxationseigenschaften bei erhöhten Temperaturen aufweist. Demzufolge verhindert das erste klemmenartige Element 32, dass die entsprechenden Anschlussschenkel bei erhöhten Temperaturen nachgeben, was ansonsten die Kontaktfläche mit dem zugehörigen Flachstecker reduzieren würde. Als Folge davon ist die Notwendigkeit, eine Kupferlegierung oder ein ähnliches Ersatzmaterial mit geringeren Leiteigenschaften zu nutzen, nicht gegeben, da die Relaxation minimiert wurde. Deshalb bildet ein höher leitfähiges Material wie z. B. Kupfer (C151) den Sicherungskörper 30.
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Ebenso ist das zweite klemmenartige Element 34 an dem Sicherungskörper 30 befestigt, um eine vorgegebene Druckkraft auf die zweite Gruppe von Anschlussschenkeln 38 auszuüben. Das zweite klemmenartige Element 34 ist dazu eingerichtet, einen entsprechenden Flachstecker zwischen der ersten Gruppe von Anschlussschenkeln 38 zu sichern, um eine entsprechende Kontaktfläche aufrecht zu erhalten, während die erhöhte Temperatur steigt. Das zweite klemmenartige Element 34 ist an dem zweiten Anschlussaufnehmer 38 befestigt und dabei zentral angeordnet zwischen der zweiten Gruppe von Anschlussschenkeln 38 innerhalb der entsprechenden Bereiche 43 und 45.
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Ein erster Endteilbereich des zweiten klemmenartigen Elements 34 kontaktiert einen äußeren Bereich des ersten Schenkelelements 50 und dritten Schenkelelements 54. Zusätzlich kontaktiert ein zweiter Endteilbereich des zweiten klemmenartigen Elements 34 einen äußeren Bereich des zweiten Schenkelelements 52 und vierten Schenkelelements 56, wodurch das erste und dritte Schenkelelement 50 und 54 mit dem zweiten und vierten Schenkelelement 52 bzw. 56 zusammengedrückt werden.
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Das erste Schenkelelement 50 und das dritte Schenkelelement 54 haben entsprechende Endbereiche zum Aufnehmen des ersten Endteilbereichs des zweiten klemmenartigen Elements 34, um eine Abrutschbewegung zwischen dem ersten und dritten Schenkelelement 50 und 54 und dem ersten Endteilbereich zu verhindern. Dies bietet eine Auflageflächenverbindung zwischen ersten und zweiten Schenkelelementen 50 und 54 und dem ersten Endteilbereich des zweiten klemmenartigen Elements 34. Ebenso haben das zweite Schenkelelement 52 und das vierte Schenkelelement 56 entsprechende Endbereiche zum Aufnehmen des zweiten Endteilbereichs des zweiten klemmenartigen Elements 34, um ein Abrutschen zwischen den zweiten und vierten Schenkelelementen 52 und 56 und dem zweiten Endteilbereich zu verhindern. Dies bietet eine Auflagenflächenverbindung zwischen zweiten und vierten Schenkelelementen 52 und 56 und dem zweiten Endteilbereich des zweiten klemmenartigen Elements 34.
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Das zweite klemmenartige Element 34 besteht aus rostfreiem Stahl, der geringe Relaxationseigenschaften bei erhöhten Temperaturen hat. Demzufolge verhindert das zweite klemmenartige Element 34, dass die entsprechenden Anschlussschenkel nachgeben, was andernfalls die Kontaktfläche mit einem zugehörigen Flachstecker reduzieren könnte. Alternativ könnten die ersten und zweiten klemmenartigen Elemente 32 und 34 auch aus einem anderen Material als rostfreier Stahl hergestellt sein, solange das Material eine geringere Nachgiebigkeit bei erhöhten Temperaturen im Vergleich zu dem Material hat, welches die Anschlussschenkel bildet.
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Die Kontaktfläche der elektrischen Verbindung der entsprechenden Schenkelelemente und der entsprechenden Flachstecker wird während erhöhter Temperaturen als Resultat der Normalkraft aufrechterhalten, die durch das erste und zweite klemmenartige Element ausgeübt wird. Dies resultiert in einem verringerten Widerstand zwischen den verbundenen Anschlüssen, was weiterhin in einer erhöhten Leitfähigkeit an der entsprechenden elektrischen Verbindung resultiert. Wie bereits beschrieben, sind Hochleistungssicherungen aufgrund der leitenden Eigenschaften der Kupferlegierung, die verwendet wird, um eine Entspannung bei erhöhten Temperaturen zu verhindern, typischerweise auf ein Maximum von 60 Ampere begrenzt. Die Verwendung der klemmenartigen Elemente wie in der vorliegenden Erfindung beschrieben ermöglicht es, dass der Sicherungskörper aus einem Material mit einem höheren Kupferanteil und höherer Leitfähigkeit als eine Kupferlegierung hergestellt wird, was einer bestimmten Sicherungsgröße ermöglicht, einen höheren Strom bei erhöhten Temperaturen zu erzielen. Beispielsweise könnte ein entsprechender Sicherungskörper, der im Wesentlichen aus 0,4 mm Kupfermaterial hergestellt ist, für einen typischen Sicherungsanschlussflächenbereich bis zu 80 Ampere handhaben. Ein entsprechender Sicherungskörper, der aus im Wesentlichen 0,6 mm Kupfermaterial hergestellt ist und dieselbe entsprechende Anschlussfläche nutzt, könnte bis zu 100 Ampere bewältigen.
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6 zeigt eine Hochleistungssicherungseinrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsprinzips. Die Sicherungseinrichtung 70 umfasst eine Vielzahl an Wärmesenken 72, um Hitze innerhalb des Sicherungskörpers 30 abzuleiten. Die Vielzahl an Wärmesenken 72 umfasst eine Vielzahl an Rippen, die als integraler Teil der entsprechenden Schenkelelemente des Sicherungskörpers 30 ausgebildet sind. Die Vielzahl an Rippen ist so angeordnet, dass Luft über die Vielzahl an Rippen strömen kann und dabei Wärme von dem Sicherungskörper 30 ableitet.
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7 zeigt ein Gehäuse 12 gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsprinzips. Das Gehäuse 12 kann aus einem Plastikpolymer hergestellt sein, das thermisch leitfähig ist. Eine Vielzahl an Kühlrippen 76 kann an der äußeren Oberfläche des Gehäuses 12 ausgebildet sein, so dass Hitze, die thermisch durch das Plastikmaterial geleitet wird, durch die Luft abgeleitet wird, wenn sie über die Vielzahl von Kühlrippen 76 strömt.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung von Sicherungen und Anschlussteilen mit erhöhter zulässiger Strombelastbarkeit, erhöhter Befestigungsstabilität und erhöhten Normalkräften, welche Anschlussbuchsen auf Flachsteckern halten. Diese Verbesserungen werden erzielt mit einem skalierbaren Design, durch das die Zahl der Paare von Kontaktauslegern gegenüber der Anzahl, die in den Ausführungsformen der 1–7 gezeigt ist, erhöht wird. Detaillierter betrachtet ist jeder Anschlussaufnehmer (hergestellt aus hochleitfähigem Material) mit drei oder mehr Paaren von sich gegenüberliegenden Auslegern ausgestattet. Wenn die Gesamtbreite einer Sicherung erhöht wird, um die zulässige Stromstärke zu erhöhen, kann die vorliegende Erfindung in einigen Ausführungsformen eine größere Anzahl an Ausleger- oder Schenkelpaaren zusammen mit einer Erhöhung der Gesamtbreite der Sicherung oder des Anschlussteils verwenden, anstatt nur die Breite eines jeden Schenkels in den beiden Paaren der Anschlussschenkel, wie in den 1–7 gezeigt, zu erhöhen. Z. B. verdoppelt die vorliegende Erfindung die maximal zulässige Stromstärke der Sicherung/des Anschlussteils, indem zwei Auslegerpaare zu vier Auslegerpaaren derselben individuellen Breite modular erweitert werden, während eine hohe Normalkraft auf alle acht der individuellen Ausleger aufrechterhalten wird. Die vorliegende Erfindung zieht auch die Verwendung von drei oder mehr Paaren sich gegenüberliegender Ausleger in Erwägung, selbst dann, wenn die Gesamtbreite der Sicherung/des Anschlussteils nicht erhöht ist. In diesem Fall bewirken die zusätzlichen Auslegerpaare größere Stabilität und verbesserte Normalkräfte durch die Klemmelemente. In der bevorzugtesten Ausführungsform haben die sich gegenüberliegenden Ausleger alle im Wesentlichen dieselbe Breite und sind in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Die vorliegende Erfindung verwendet des Weiteren ein modular erweiterbares Design für die Klemmelemente, so dass sie auf einfache Weise in die Anschlussaufnehmer integriert werden können.
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Unter Bezugnahme auf 8 hat ein weiblicher Anschlussaufnehmer 80 einen Körper 81, der einen Abschlussbereich 83 an einem Ende und eine Vielzahl an Paaren von sich gegenüberliegenden Auslegern 84 an dem anderen Ende aufweist. Jedes Paar von ersten sich gegenüberliegenden Auslegern 84 spreizt sich auf, um den Flachstecker des Stromverteilungskastens aufzunehmen. Ein Klemmelement 82 ist U-förmig ausgebildet und hat einen Basisteilbereich 89, welcher seitlich zwischen mindestens zwei Paaren von sich gegenüberliegenden Auslegern 84 an einer Einbuchtung 91, die zwischen benachbarten Auslegerpaaren ausgebildet ist, angeordnet ist. Das Klemmelement 82 hat mindestens einen Endteilbereich 90, der über mindestens einem der sich gegenüberliegenden Ausleger angeordnet ist, um eine vorbestimmte Druckkraft auszuüben. Die Auslegerpaare 84 schließen Auslegerpaar 85, Auslegerpaar 86, Auslegerpaar 87 und Auslegerpaar 88 ein. Die 8–10 zeigen nur einen einzelnen Anschlussaufnehmer, wie er für ein einfaches Anschlussteil verwendet werden würde. Der Abschlussbereich 83 würde mit einem Draht oder anderem Leiter verbunden werden durch Crimpen, Schweißen oder andere bekannte Verfahren. Im Falle einer Sicherung würde der Abschlussbereich 83 mit einem anderen Anschlussaufnehmer verbunden werden, um eine Sicherung in der gleichen Weise wie in den 1–7 gezeigt zu bilden.
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Der Körper 81 und die sich gegenüberliegenden Auslegerpaare 84 haben eine erste metallische Zusammensetzung und das U-förmige Klemmelement 82 hat eine zweite metallische Zusammensetzung, wobei die erste metallische Zusammensetzung eine höhere Leitfähigkeit aufweist als die zweite metallische Zusammensetzung, und wobei die zweite metallische Zusammensetzung eine höhere Relaxationstemperatur als die erste metallische Zusammensetzung aufweist. Die erste metallische Zusammensetzung kann aus einem beliebigen gewünschten hochleitfähigen Material bestehen und kann vorzugsweise aus beinahe reinem Kupfer bestehen (z. B. Kupfer C102) oder Kupfer mit Spurmengen von anderen Substanzen (z. B. Kupfer C151, welches ungefähr 0,1% Zirkon enthält). Die zweite metallische Zusammensetzung kann aus rostfreiem Stahl bestehen, z. B. SS301, welcher ungefähr 17% Chrom, 10% Kohlenstoff, 7% Nickel enthält und dessen verbleibender Rest aus Eisen besteht.
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Die Geometrie der sich gegenüberliegenden Paare von Auslegern und die Geometrie der Klemmelemente ist dazu entworfen, Normalkräfte und die Kontaktfläche, die zwischen den Anschlussaufnehmern und den Flachsteckern erzielt wird, zu optimieren. Anstatt dass die gesamten Normalkräfte durch die Klemmelemente bereitgestellt werden, sind die sich gegenüberliegenden Ausleger dazu konfiguriert, eine innere Normalkraft gegen die Flachstecker auszuüben, so dass die sich gegenüberliegenden Ausleger nicht die Normalkräfte, die durch die Klemmelemente bereitgestellt werden, verringern. Mit anderen Worten, die sich gegenüberliegenden Ausleger müssen auffedern, um die männlichen Flachstecker aufzunehmen, so dass die Normalkräfte der sich gegenüberliegenden Ausleger gegen die männlichen Flachstecker wirken und nicht gegen die Klemmelemente. Detaillierter bedeutet das, die Flachstecker haben eine erste vorbestimmte Dicke. Jedes Paar der sich gegenüberliegenden Ausleger ist um weniger als die erste vorbestimmte Dicke voneinander getrennt angeordnet, während es sich in der Ruheposition befindet, so dass sich die sich gegenüberliegenden Ausleger aufspreizen würden, um die Flachstecker aufzunehmen, selbst wenn die Klemmelemente nicht vorhanden wären. Jedes Paar von sich gegenüberliegenden Auslegern hat eine zweite Aggregatdicke, wo sie durch die entsprechenden Endteilbereiche der Klemmelemente kontaktiert werden (z. B. zweifach die Dicke von rostfreien Stahlplatten, die verwendet werden, um die Klemmelemente zu bilden). Die Endteilbereiche, die über entsprechenden sich gegenüberliegenden Auslegern angeordnet sind, sind, während sie sich in ihrer Ruheposition befinden (d. h. bevor sie über den sich gegenüberliegenden Auslegerpaaren montiert werden), um weniger als die Summe der ersten vorbestimmten Dicke und der zweiten Aggregatdicke voneinander getrennt angeordnet.
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9 zeigt eine alternative Ausführungsform des Klemmelements, das mit vier sich gegenüberliegenden Auslegerpaaren verwendet wird. Das Klemmelement 92 hat individuelle vorstehende Schenkel mit separaten Endteilbereichen 93 und 94, wobei die vorstehenden Schenkel nahe des Basisteilbereichs des Klemmelements 92 miteinander verbunden sind. Jeder Endteilbereich stellt eine Klemmung für zwei der sich gegenüberliegenden Auslegerpaare des Anschlussaufnehmers bereit.
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10 zeigt die Verwendung von mehr als einem Klemmelement. Demnach ist ein Klemmelement 95 mit einem Basisteilbereich 96 und einem Endteilbereich 97 in einer Einbuchtung 91 zwischen den entsprechenden Paaren von sich gegenüberliegenden Auslegern befestigt. Desgleichen ist ein Klemmelement 98 in einer Einbuchtung 99 zwischen anderen entsprechenden Paaren von sich gegenüberliegenden Auslegern befestigt.
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Die 11 und 12 zeigen eine Ausführungsform eines Klemmelements 100 detaillierter. Der erste Schenkel 101 und der zweite Schenkel 102 sind durch einen Basisteilbereich 103 miteinander verbunden. Ein Querelement 104 verbindet den Basisteilbereich 103 mit einem weiteren Basisteilbereich 107, von dem sich der dritte Schenkel 105 und der vierte Schenkel 106 erstrecken.
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13 zeigt ein Klemmelement 110 mit einem Basisteilbereich 11 und den Schenkeln 112 und 113. Die Endteilbereiche 114 und 115 haben eine Breite, die so gewählt ist, dass sie sich über zwei benachbarte Paare von sich gegenüberliegenden Auslegern erstreckt. Indem ein Klemmelement verwendet wird, das zwischen genau zwei benachbarte Auslegerpaare passt, kann eine beliebige Gesamtzahl von Auslegerpaaren auf einem Anschlussaufnehmer untergebracht werden, indem eine passende Kombination an Klemmelementen ausgewählt wird.
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Die 14 und 15 zeigen einen Anschlussaufnehmer, der drei Paare von sich gegenüberliegenden Auslegern hat. Drei Klemmelemente des Typs, der in 13 gezeigt ist, werden genutzt.
