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Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung zur Unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden Leiters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Sicherungseinrichtung.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl an Sicherungseinrichtungen – welche auch als Sicherungen oder Überstromschutzgeräte bezeichnet werden – bekannt. So beschreibt beispielsweise
DE 44 16 093 A1 eine Sicherungseinrichtung mit einem ein Elektrodenpaar verbindenden Schmelzstück. Das Schmelzstück ist von einer Zusammensetzung umhüllt, die ein nichtleitendes anorganisches Pulver und ein synthetisches Harz enthält. Die Zusammensetzung kann beispielsweise als anorganisches Pulver Bleiglaspulver und Aluminiumpulver und als synthetisches Harz ein Siliconharz mit niedriger Viskosität in einem Mischungsverhältnis von 3:1 enthalten. Die Zusammensetzung wird durch Wärmeeinwirkung vor dem Gießen des das Schmelzstück und die Zusammensetzung umgebenden Gehäuses getrocknet.
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Ein Nachteil solcher aus dem Stand der Technik bekannten Sicherungseinrichtungen ist, dass bei einer auf die Sicherungseinrichtung einwirkenden mechanischen Belastung der Schmelzleiter durchtrennt oder beschädigt werden kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Sicherungseinrichtung zur Verfügung zu stellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sicherungseinrichtung und ein Kraftfahrzeug gelöst, welche die im Anspruch 1 und Anspruch 6 angegebenen Merkmale aufweisen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung zur Unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden Leiters umfasst ein Gehäuse, in dem ein ein Elektrodenpaar verbindender, elektrisch leitender Schmelzleiter und ein den Schmelzleiter umgebendes nichtleitendes Medium, das eine schaumartige Substanz ist, eingeschlossen sind.
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Der Schmelzleiter dient zum Unterbrechen eines Stromflusses bei Auftreten einer definierten Überleistung, d. h. der Schmelzleiter schmilzt und trennt den Strompfad, wenn ein Fehlstrom im elektrischen Leiter auftritt, dessen Stromstärke einen definierten Wert überschreitet.
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Da der Schmelzleiter der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung von einem nichtleitenden Medium mit flüssiger bis gelartiger Konsistenz umgeben ist, ist in besonders vorteilhafter Weise sichergestellt, dass die Energie des entstehenden Lichtbogens aufgenommen wird, jedoch der Schmelzleiter durch eine auf die Sicherungseinrichtung einwirkende mechanische Belastung nicht beschädigt oder durchtrennt wird.
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Bei einer Sicherungseinrichtung nach dem Stand der Technik, insbesondere bei solchen für Spannungen ab etwa 32 Volt, insbesondere ab 42 Volt, ist der Innenraum des den Schmelzleiter einschließenden Gehäuses üblicherweise mit Sandkörnern oder einem anderen nichtleitenden anorganischen Pulver, wie beispielsweise Bleiglaspulver oder Aluminiumpulver, gefüllt oder enthält die Füllung des Gehäuses einen hohen Anteil an derartigen festen Teilchen.
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Durch diese festen Teilchen, die in unmittelbarem Kontakt zueinander den Zwischenraum zwischen den Gehäusewänden und dem Schmelzleiter ausfüllen, werden Kräfte, die beispielsweise durch eine mechanische Beanspruchung der Sicherungseinrichtung entstehen, etwa durch einen Druck auf das Gehäuse, direkt auf den Schmelzleiter übertragen. Dies kann zu einer Beschädigung oder Durchtrennung des Schmelzleiters und damit zu einem Ausfall der Sicherungseinrichtung führen. Eine Beschädigung oder Durchtrennung des Schmelzleiters kann weiter begünstigt sein, wenn feste Teilchen in unmittelbarem Kontakt zu dem Schmelzleiter eine scharfkantige Form aufweisen.
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Eine derartige Gefahr der Beschädigung oder Durchtrennung des Schmelzleiters wird erfindungsgemäß durch das den Schmelzleiter umgebende nichtleitende Medium, das eine schaumartige Substanz ist, vermieden. Bei einem derartigen Medium können Kräfte, die durch eine mechanische Beanspruchung der Sicherungseinrichtung entstehen, nicht mehr punktförmig auf den Schmelzleiter einwirken. Auch ist die Gefahr einer Beschädigung oder Durchtrennung des Schmelzleiters aufgrund von scharfkantigen Teilchen ausgeschlossen.
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Der Einschluss des nichtleitenden Mediums, das eine schaumartige Substanz ist, in dem Gehäuse der Sicherungseinrichtung verhindert eine ein Austreten des Mediums. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Medium während der gesamten Gebrauchsdauer der Sicherungseinrichtung den Schmelzleiter umgibt. Auch werden durch den Einschluss des nichtleitenden Mediums in dem Gehäuse unerwünschte Reaktionen des Mediums mit Bestandteilen der die Sicherheitseinrichtung umgebenden Atmosphäre, wie beispielsweise Sauerstoff und Luftfeuchtigkeit, vermieden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die schaumartige Substanz Bauschaum, auch Montageschaum genannt, insbesondere PU(Polyurethan)-Schaum.
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Weiterhin vorteilhaft ist eine hitzebeständige bzw. temperaturfeste Ausgestaltung der schaumartigen Substanz.
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Des Weiteren ist eine formstabile Ausbildung der schaumartigen Substanz vorzuziehen. Die schaumartige Substanz kann beispielsweise aushärtbarer Montageschaum sein. Durch diese steife, einstückige Ausbildung des nichtleitenden Mediums ist gewährleistet, dass mechanische Belastungen der Sicherungseinrichtung nicht auf den Schmelzleiter überfragen werden können.
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Der Schmelzleiter ist vorteilhafter Weise aus einem hierfür üblichen Material ausgebildet, beispielsweise einem metallischen Leiter in Form eines Einzeldrahtes oder einer Litze mit mehreren Einzeldrähten.
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Bezüglich des Gehäuses der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung bestehen keine besonderen Anforderungen. Das Gehäuse kann beispielsweise aus Glas, Keramik, Metall, Metalllegierung, Kunststoff oder Kombinationen oder Mischungen davon ausgebildet sein.
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Auch in Bezug auf Material des Elektrodenpaars bestehen keine besonderen Anforderungen und die Elektroden können beispielsweise aus herkömmlichen metallischen Leitern oder metallischen Legierungen ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß wird auch ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, welches eine erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug ein Elektrofahrzeug oder Hybrid-Fahrzeug. Für derartige Kraftfahrzeuge eignen sich die erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtungen in besonderer Weise, da hier – abweichend von herkömmlichen Kraftfahrzeugen – Hochvoltleitungen, beispielsweise zur Versorgung von Elektromotoren zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, zum Einsatz kommen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt die Figur schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung.
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In der Figur ist eine Sicherungseinrichtung 1 dargestellt, bei welcher in einem Gehäuse 2 ein Schmelzleiter 3 angeordnet ist. Der Schmelzleiter 3 ist von einem nichtleitenden Medium 4, das eine schaumartige Substanz ist, umgeben. Der Schmelzleiter 3 und das nichtleitende Medium 4, das eine schaumartige Substanz ist, sind in dem Gehäuse 2 eingeschlossen. Der Schmelzleiter 3 ist mit einem Elektrodenpaar (5, 5') elektrisch leitend verbunden.
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Insgesamt wird so eine Sicherungseinrichtung zur Unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden Leiters geschaffen, die durch die Verwendung einer schaumartigen Substanz, insbesondere einem temperaturfestem, formstabilen aushärtbaren Schaum, haltbar gegen mechanische Belastungen, wie sie im Fahrzeugbetrieb auftreten, ist und somit nur bei Fehlströmen auslöst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sicherungseinrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Schmelzleiter
- 4
- Medium
- 5, 5'
- Elektrodenpaar
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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