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Die Erfindung betrifft eine Schmelzsicherung zur Absicherung eines Hochvoltstromkreises eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Demnach kann die Schmelzsicherung auch als Hochvoltschmelzsicherung bezeichnet werden. Die Sicherung ist mit einer Einrichtung ausgestattet, welche einen beim Durchbrennen der Sicherung möglicherweise entstehenden Lichtbogen löscht.
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Aus der
DE 548 914 ist eine Hochleistungsschmelzsicherung bekannt, bei der ein nach dem Durchschmelzen des Schmelzleiters entstehender Lichtbogen in Bewegung gesetzt wird und mit so großer Geschwindigkeit fortbewegt wird, dass sich die Elektroden, an denen der Lichtbogen ansetzt, nicht auf die Schmelztemperatur erhitzen können. Um den Lichtbogen in rasche Bewegungen zu versetzen wird im Schmelzraum ein elektromagnetisches Feld erzeugt, welches die Fußpunkte des Unterbrechungslichtbogens mit großer Geschwindigkeit auf flächenhaft ausgedehnten Elektroden in einer endlosen Bahn bewegt.
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Die
DE 33 43 496 A1 offenbart eine elektrische Schmelzsicherung, bei der eine oder mehrere Abschnitte des Schmelzleiters mit zwei nebeneinander liegenden parallelen Sollbruchstellen versehen sind, die durch elektrisches Material oder einen Luftspalt getrennt sind. Die Richtung des Stromflusses in einer der beiden nebeneinander liegenden Sollbruchstellen ist entgegengesetzt zu der Richtung des Stromflusses in der anderen Sollbruchstelle, sodass ein magnetisches Feld erzeugt wird, das eine trennende Kraft zwischen den beiden Sollbruchstellen bewirkt.
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Die
DE 957 865 beschreibt eine Hochspannungssicherung, die eine Blaskammer aufweist in der Mittel vorgesehen sind, die auf die Bewegung einer Spannfeder des Schmelzleiters nach dessen Durchschmelzen derart verzögernd wirken, dass die Beblasung des Lichtbogens in der günstigsten Löschstellung erfolgt.
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Aus der
EP 1 150 319 A1 geht eine Schmelzsicherung hervor, die einen mindestens zwei Teilwicklungen aufweisenden Verbindungsleiter aufweist, wobei die mindestens zwei Teilwicklungen derart angeordnet sind, dass die Magnetfelder, die von den beiden Teilwicklungen bei einem sich ändernden Stromfluss durch die Schmelzsicherung induziert werden, sich zumindest teilweise auslöschen.
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Das
US-Patent 4,063,297 A beschreibt einen Lichtbogenunterbrecher für Starkströme in Stromversorgungssystemen mit einer hornförmigen Lücke zum magnetischen Ablöschen eines Lichtbogens.
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In dem Patent
EP 0 073 201 B1 wird eine Sicherung mit einem Leitungsdraht beschrieben, der in einem Magnetfeld angeordnet ist, welches von einem Magneten erzeugt wird, wobei der Magnet zumindest teilweise aus Ferrit besteht und in Richtung seiner Dicke magnetisiert ist.
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Aus der
FR 2 625 604 A1 ist ebenfalls ein Schmelzdraht bekannt, der zwischen multipolaren plattenförmigen Ferritmagneten angeordnet ist.
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Aus der
US 685,766 ist ein Schmelzdraht zur Bildung einer Sicherung vorgesehen, wobei der Schmelzdraht oberhalb eines Magneten angeordnet ist. Sofern die Stromstärke zu hoch wird und den Draht schmilzt, wird der dadurch entstehende Lichtbogen durch die Wirkung des Magneten gelöscht.
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Aus der
GB 619,239 ist eine Sicherung bekannt, die noch schneller aufgrund plötzlicher Überlasten auslöst. Unter anderem wird eine Sicherung mit einem Schmelzdraht beschrieben, der oberhalb eines Permanentmagneten angeordnet ist.
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Die aus dem oben genannten Stand der Technik bekannten Sicherungen sind teilweise sehr groß und erscheinen nicht sehr robust. Sie eignen sich nicht für die Verwendung in Umgebungen mit verhältnismäßig starken Vibrationen und Erschütterungen, wie zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug.
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Die
DE 101 15 575 B4 schlägt eine Sicherung für Fahrzeuge vor, deren Ziel es ist, dass die Stromzufuhr zu einer Last sicher unterbrochen wird, wenn ein Strom zugeführt wird, der einen Stromwert zum Schmelzen eines Sicherungselements überschreitet. Die Sicherung weist ein zwischen zwei Anschlüssen angeordnetes U-förmiges Sicherungselement auf, wobei das Gehäuse eine Trennwand bildet, die zwischen den Schenkeln des U-förmigen Sicherungselements angeordnet ist. Die Trennwand bewirkt, dass ein beim Durchbrennen der Sicherung entstehender Lichtbogen gelöscht wird.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schmelzsicherung bereitzustellen, welche robust ausgestaltet ist und eine Überbelastung des von ihr abzusichernden Stromkreises sicher verhindert.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Die Erfindung geht von einer Schmelzsicherung aus, die in einem Stromkreis, insbesondere einem Hochvoltstromkreis oder einem Stromkreis mit einer Spannung von über 32 V, eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines Kraftfahrzeugs verwendet wird. In bestimmten Ausführungen kann die Schmelzsicherung auch als Hochvoltsicherung bezeichnet werden. Durch Versuche wurde verifiziert, dass die Sicherung zum Absichern eines Stromkreises mit einer elektrischen Spannung bis zu mindestens 1000 V Gleichstrom (oder noch höher) verwendet werden kann. Solche Stromkreise, wie z.B. Stromkreise mit 600 V Gleichstrom, sind in modernen Fahrzeugen zunehmend vorzufinden. Von Hochvolt in einem Gleichstromstromkreis kann gesprochen werden, wenn die Spannung mindestens 60 V beträgt. Da in Gleichstromkreisen mit Spannungen über 32 V, wie z.B. 50 V die Gefahr besteht, dass beim Ansprechen oder Durchbrennen einer Sicherung ein unerwünschter Lichtbogen entsteht, kann die erfindungsgemäße Sicherung besonders vorteilhaft in solchen Stromkreisen zur Absicherung eingesetzt werden. Die Sicherung kann demnach für Spannungen von über 32 V, insbesondere bis ca. 1000 V, angepasst sein oder in einem Stromkreis mit Spannungen in diesem Bereich verwendet werden.
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Die Sicherung umfasst einen Sicherungseinsatz aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus Metall, und ein Gehäuse aus elektrisch nicht leitendem Material, insbesondere Kunststoff, welches den Sicherungseinsatz zumindest teilweise einfasst. Der Sicherungseinsatz kann aus einem plattenförmigen Halbzeug, wie zum Beispiel einem Metallblech ausgestanzt sein oder werden. Zum Beispiel kann das das Metall Zink oder eine auf Zink basierende Legierung sein. Der Sicherungseinsatz ist vorzugsweise ein Zinkblech oder aus einem Zinkblech ausgestanzt, wobei das Zinkblech über seine Oberfläche, d. h. zumindest an seiner Oberseite und an seiner Unterseite verzinnt ist. Es wurde herausgefunden, dass ein verzinntes Zinkblech besonders geeignet für den Sicherungseinsatz ist. Der vorzugsweise einstückige Sicherungseinsatz, der insbesondere ein aus einem plattenförmigen Halbzeug hergestelltes Teil ist, weist eine erste Basis, eine zweite Basis und einen Schmelzabschnitt auf. Der Schmelzabschnitt, der auch als Schmelzleiter bezeichnet werden kann, verbindet die erste Basis elektrisch leitend mit der zweiten Basis. Der Schmelzabschnitt mündet mit einem Ende in die erste Basis und mit dem anderen, dem ersten entgegengesetzten Ende in die zweite Basis. Der Leitungsquerschnitt des Schmelzbereichs oder – sofern der Schmelzbereich unterschiedliche Leitungsquerschnitte aufweist – der größte Leitungsquerschnitt des Schmelzbereichs ist kleiner als der Leitungsquerschnitt der ersten Basis und/oder der zweiten Basis. Vorzugsweise ist der Leitungsquerschnitt der ersten und/oder zweiten Basis mindestens doppelt oder dreifach so groß wie der Leitungsquerschnitt des Schmelzabschnitts.
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Da der Sicherungseinsatz bevorzugt aus einem plattenförmigen Halbzeug ausgestanzt ist, kann der Schmelzabschnitt im Querschnitt viereckig sein. Durch die Herstellung aus dem plattenförmigen Halbzeug wird zudem erreicht, dass sich der Schmelzabschnitt beziehungsweise der Sicherungseinsatz äußerst preiswert herstellen lassen, im Gegensatz zu einer Ausführung, bei der zwischen der ersten Basis und der zweiten Basis ein Draht, d. h. ein Schmelzabschnitt mit einem kreisrunden Querschnitt, gespannt ist. Dieser Draht müsste mit einem geeigneten Verfahren an der ersten Basis und der zweiten Basis befestigt werden, wie z. B. angelötet oder angekrimpt werden.
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Der Schmelzabschnitt kann in etwa gleich dick wie die erste und/oder zweite Basis oder aber dünner als die erste und zweite Basis sein. Der Schmelzabschnitt kann z. B. andere metallurgische Eigenschaften aufweisen als die erste Basis und/oder die zweite Basis. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass das Halbzeug, aus dem der Sicherungseinsatz gestanzt ist, an der für den Schmelzabschnitt vorgesehenen Stelle abgetragen und optional mit einem anderen Metall oder Metalllegierung aufgefüllt wurde. Das Abtragen kann z. B. durch Schleifen oder Fräsen erfolgen.
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Als Schmelzabschnitt wird insbesondere der Abschnitt bezeichnet, der im Vergleich zu der Breite der ersten Basis und/oder der zweiten Basis sehr dünn ist. Wenn der Schmelzabschnitt durchbrennt, muss nicht notwendigerweise der gesamte Schmelzabschnitt schmelzen, sondern lediglich ein Teil davon. Dieser Teil kann auch als Trennstrecke bezeichnet werden. Zum Beispiel kann der Schmelzabschnitt selbst z. B. im mittleren Bereich zwischen der ersten Basis und der zweiten Basis gegenüber dem übrigen Schmelzabschnitt leicht verjüngt oder eingeschnürt sein oder einen kleineren Leitungsquerschnitt aufweisen, um zu erreichen, dass der Schmelzabschnitt bei einer Belastung der Sicherung über ihre Nennleistung aufschmilzt bzw. durchbrennt.
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Der Schmelzabschnitt kann grundsätzlich in beliebigen Formen zwischen der ersten Basis und der zweiten Basis angeordnet sein, vorzugsweise verläuft der Schmelzabschnitt jedoch gerade zwischen den Stellen in welche der Schmelzabschnitt in die erste Basis und die zweite Basis mündet.
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Die Schmelzsicherung zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten, vorzugsweise einen Ferritmagneten oder einen Neodymmagneten (z. B. Neodym-Eisen-Bor-Magnet) aufweist, der so angeordnet ist, dass sein Magnetfeld den Schmelzabschnitt beeinflusst, insbesondere mit seinem Magnetfeld auf den Schmelzabschnitt so einwirkt, dass er sich beim Durchschmelzen aufgrund der Magnetkraft verformt oder/und dessen aufeinander zuweisende Enden beim Durchschmelzen des Schmelzabschnitts von dem Magnetfeld voneinander wegbewegt werden. Das heißt, dass zumindest ein Ende von dem anderen wegbewegt wird. Insbesondere wird das oder werden die Enden voneinander quer zur Längsrichtung des Schmelzabschnitts durch das Magnetfeld wegbewegt. Die zueinander weisenden Enden entstehen beim Durchschmelzen des zuvor durchgehenden Schmelzabschnitts, wobei ein Teil des Schmelzabschnitts aufschmilzt und die zueinander weisenden Enden in diesen Teil münden.
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Aufgrund des Magneten lässt sich vorteilhaft erreichen, dass die Öffnungsstrecke für den Lichtbogen zwischen den zueinander weisenden Enden des Schmelzabschnitts für den Lichtbogen zu groß wird, wodurch das für die Aufrechterhaltung des Lichtbogens erforderliche Plasma in seiner Entstehung gestört wird. Der Lichtbogen wird somit gelöscht. Versuche haben gezeigt, dass die Lichtbogenlöschung äußerst schnell bewirkt wird, sodass die von der Schmelzsicherung abzusichernden elektrischen Komponenten zuverlässig geschont werden.
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Das Auseinandertreiben der zueinander weisenden Enden quer zur Längsrichtung des Schmelzabschnitts wird durch Kräfteaddition bzw. Kräftesubtraktion erreicht. Das Magnetfeld des stromdurchflossenen Schmelzabschnitts wird mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten überlagert. Das Magnetfeld des Permanentmagneten bewirkt eine Kräfteaddition auf der Minusseite und eine Kräftesubtraktion auf der Plusseite des Schmelzabschnitts. Das Ende der Minusseite der zueinander weisenden Enden des Schmelzabschnitts wird in Richtung Südpol verbogen.
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Ferritmagnete sind kostengünstig. Neodymmagnete, insbesondere Neodym-Eisen-Bor-Magnete haben ein sehr starkes Magnetfeld zu verhältnismäßig günstigen Kosten.
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Der Magnet ist neben und/oder in der Nähe des Schmelzabschnitts angeordnet. Insbesondere kann der Magnet in der Ebene liegen, in der sich die erste Basis, die zweite Basis und der Schmelzabschnitt befinden oder/und zu der die erste und die zweite Basis parallel sind. Alternativ kann der Magnet oberhalb oder unterhalb dieser Ebene liegen. Insbesondere ist der Schmelzabschnitt in einem unausgelösten Zustand, d. h. bei nicht durchgebrannter Sicherung berührungsfrei zu den Magneten angeordnet, insbesondere mit einem Spalt, wie z. B. einem Luftspalt.
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Bevorzugt ist die Nord-Südrichtung des Magneten quer, insbesondere senkrecht auf die Verbindungslinie zwischen der ersten und der zweiten Basis oder quer, insbesondere senkrecht zu der Erstreckungs- oder Längsrichtung des Schmelzabschnitts angeordnet. Zum Beispiel kann der Südpol zwischen dem Nordpol und dem Schmelzabschnitt angeordnet sein. Alternativ kann der Nordpol zwischen dem Südpol und dem Schmelzabschnitt angeordnet sein.
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Beispielsweise umfasst die Schmelzsicherung nur einen einzigen Magneten, der z. B. stab- oder blockförmig ausgestaltet sein kann, und der seitlich des Schmelzabschnitts angeordnet ist. Alternativ kann der Schmelzabschnitt zwischen dem Nordpol und dem Südpol des einzigen Magnets angeordnet sein, wobei der Magnet hierfür hufeisenförmig sein kann.
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In einer weiteren Ausführung kann zusätzlich ein zweiter Magnet vorgesehen sein, wobei der Schmelzabschnitt zwischen den zwei Magneten, die vorzugsweise gegenüber liegen, angeordnet sein kann. Zum Beispiel kann der Südpol des einen Magnets zwischen dessen Nordpol und Schmelzabschnitt angeordnet sein und der Nordpol des anderen Magnets zwischen seinem Südpol und dem Schmelzabschnitt angeordnet sein.
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Der Magnet kann länglich, insbesondere stabförmig sein, und sich entlang des Schmelzabschnitts, insbesondere entlang dessen Längsrichtung, erstrecken, wobei sich die indifferente Zone, d. h. die Trennung zwischen Nord- und Südpol ebenfalls in Längsrichtung des Schmelzabschnitts erstrecken kann.
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Grundsätzlich kann sich der vorzugsweise zwischen der ersten und zweiten Basis angeordnete Magnet über die gesamte Länge des Schmelzabschnitts oder sogar noch weiter erstrecken, wobei sich herausgestellt hat, dass es vorteilhaft ist, dass der Magnet eine Länge aufweist, die kürzer als der Schmelzabschnitt oder als der Abstand zwischen der ersten Basis und der zweiten Basis ist, weil hierdurch der gleiche Effekt erzielt wird. Aus Kostengründen ist es billiger, den Magneten so kurz wie möglich zu gestalten. Besonders bevorzugt ist der Magnet länger als die Trennstrecke, d. h. die Länge, auf welcher der Schmelzabschnitt beim Auslösen aufschmilzt und kürzer als die Länge des Schmelzabschnitts oder der Abstand zwischen der ersten Basis und der zweiten Basis. Lediglich als Beispiel können eine Schmelzabschnittlänge von 30 mm und eine Magnetlänge von 12 mm, die sich entlang der Schmelzabschnittlänge oder Längsrichtung des Schmelzabschnitts erstreckt, angegeben werden.
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Der Schmelzabschnitt kann an zumindest einem Teil oder am größten Teil seiner Länge oder über seine gesamte Länge über seinen Umfang, besonders bevorzugt zwischen der ersten Basis und der zweiten Basis, berührungsfrei von einem Festkörper sein. Mit anderen Worten kann der Schmelzabschnitt in einer gasgefüllten, wie z. B. luftgefüllten Kammer angeordnet sein. In dieser Kammer braucht kein Sand, kein Gel oder keine Flüssigkeit angeordnet sein, da dies die Auslösecharakteristik der Sicherung negativ beeinflussen würde.
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Der Magnet/die Magnete kann/können an dem Gehäuse befestigt, wie z. B. in das Gehäuse eingepresst oder eingegossen sein. Das Gehäuse ist vorzugsweise in einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt. Das Gehäuse kann z. B. mehrteilig, wie z. B. zweiteilig sein, wobei zwischen einer unteren Gehäusehälfte und einer oberen Gehäusehälfte der Sicherungseinsatz eingefügt ist. Alternativ kann das Gehäuse einteilig sein, wobei der Sicherungseinsatz z. B. durch eine schlitzförmige Öffnung in das Gehäuse eingesteckt wird.
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Der Magnet kann in dem Gehäuse eingekapselt, insbesondere vollständig oder zumindest teilweise eingekapselt sein.
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Die erste Basis und die zweite Basis sind vorzugsweise so mit dem Gehäuse, insbesondere formschlüssig verbunden, dass sie jeweils gegen Bewegungen in Richtung oder entgegen der Richtung zu oder von der anderen Basis gehindert werden. Mit anderen Worten sind die erste Basis und die zweite Basis jeweils fest in dem Gehäuse eingespannt, sodass äußere Kräfte, die z. B. bei der Montage der Sicherung in einer Sicherungsbox auftreten, von der Basis im Wesentlichen an das Gehäuse statt auf den Schmelzabschnitt übertragen werden. Der Schmelzabschnitt kann hierdurch vor einer Beschädigung geschützt werden. Zum Beispiel können die erste Basis und die zweite Basis jeweils eine oder mehrere Ausnehmungen, wie z. B. Bohrungen, Einkerbungen oder Löcher aufweisen, in welche das Gehäuse formschlüssig eingreift.
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Die Schmelzsicherung kann ferner eine erste Kontaktzunge, die von dem Gehäuse abragt und mit der ersten Basis verbunden ist, und eine zweite Kontaktzunge, die von dem Gehäuse abragt und mit der zweiten Basis verbunden ist, aufweisen. Der Schmelzabschnitt befindet sich somit zwischen der ersten Kontaktzunge und der zweiten Kontaktzunge. Prinzipiell kann die erste Kontaktzunge durch die erste Basis gebildet werden und die zweite Kontaktzunge durch die zweite Basis gebildet werden. Die Kontaktzunge kann sich an ihre Basis anschließen. Vorzugsweise befinden sich die Basis innerhalb des Gehäuses und die Kontaktzunge außerhalb des Gehäuses. Die Kontaktzunge kann eben oder abgewinkelt sein. Insbesondere können die erste Kontaktzunge und die zweite Kontaktzunge in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Alternativ kann die erste Kontaktzunge in einer ersten Ebene und die zweite Kontaktzunge in einer zweiten Ebene angeordnet sein, wobei die zweite Ebene z. B. parallel zu und beabstandet von der ersten Ebene ist. Die Kontaktzunge kann eine Ausnehmung, wie zum Beispiel eine Bohrung, zum Verschrauben mit einem Sockel aufweisen. Alternativ kann die Kontaktzunge mit einem anderen Teil, wie z. B. einem Stanzgitter, durchsetzgefügt oder getoxt werden. In einer weiteren Alternative kann die erste und zweite Kontaktzunge für eine Steckverbindung ausgestaltet sein.
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Die erste Kontaktzunge und die zweite Kontaktzunge können in unterschiedliche, wie z. B. in entgegengesetzte Richtungen von dem Gehäuse abragen. Alternativ können die erste Kontaktzunge und die zweite Kontaktzunge in eine gemeinsame Richtung, d. h. in die gleiche Richtung von dem Gehäuse abragen.
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Somit lässt sich die Erfindung bei einer Vielzahl von im Automobilbau verwendeten Sicherungen einsetzen, wie zum Beispiel bei Midisicherungen oder ATO-Sicherungen ähnelnden Sicherungen.
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Die Erfindung wurde anhand mehrerer Ausführungen beschrieben. Im Folgenden werden besonders bevorzugte Ausführungen anhand von Figuren beschrieben. Die dabei offenbarten Merkmale bilden den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche in jeglicher Merkmalskombination, insbesondere auch mit der vorhergehenden Beschreibung, vorteilhaft weiter. Es zeigen:
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1 eine Schmelzsicherung, bei der ein Teil ihres Gehäuses weggelassen wurde,
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2 die Schmelzsicherung aus 1 mit vollständigem Gehäuse,
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3 die Sicherung aus 1 mit modifizierten Kontaktzungen,
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4 die Sicherung aus 1 mit modifizierten Kontaktzungen,
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5 eine Modifikation der Sicherung aus 1,
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6 eine weitere Ausführungsform einer Schmelzsicherung, bei der eine Gehäusehälfte ihres Gehäuses weggelassen wurde, und
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7 die Schmelzsicherung aus 6 mit vollständigem Gehäuse.
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In 1 wird eine Schmelzsicherung 10 gezeigt, die ein zweiteiliges Gehäuse 20, dessen obere Gehäusehälfte entfernt ist, einen Sicherungseinsatz 30 und einen Permanentmagneten 40 umfasst.
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Der Sicherungseinsatz 30 ist ein aus verzinntem Zinkblech ausgestanztes Teil. Der Sicherungseinsatz 30 weist eine erste Basis 35 und eine zweite Basis 36 und einen Schmelzabschnitt 33, der auch als Schmelzleiter bezeichnet werden kann, auf, der in die erste Basis 35 und die zweite Basis 36 mündet. Insbesondere wird auch der Schmelzabschnitt 33 beim Ausstanzen des Sicherungseinsatzes 30 hergestellt. Die erste Basis 35 und die zweite Basis 36 weisen jeweils mindestens eine, vorzugsweise mehrere, wie zum Beispiel zwei Ausnehmungen 34, die in diesem Beispiel als Durchbruch, hier mit kreisrundem Querschnitt, gebildet sind, auf. In die Ausnehmungen 34 greift das Gehäuse 20 ein, sodass die erste Basis 35 und die zweite Basis 36 formschlüssig fest, d. h. unverschiebbar mit dem Gehäuse 20 verbunden sind. Die erste Basis 35 und die zweite Basis 36 sind, wie aus 2 ersichtlich ist, von dem Gehäuse 20, insbesondere zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Gehäuses 20 eingefasst. An die erste Basis 35 schließt sich eine erste Kontaktzunge 31 und an die zweite Basis 36 schließt sich eine zweite Kontaktzunge 32 an. Die erste Kontaktzunge 31 und die zweite Kontaktzunge 32 sind in den in den 1 bis 3 und 5 bis 7 gezeigten Beispielen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Die Kontaktzungen 31, 32 ragen in entgegengesetzte Richtungen von dem Gehäuse 20 ab. Die erste Kontaktzunge 31 und die zweite Kontaktzunge 32 weisen jeweils einen Durchbruch 37 mit einem kreisrunden Querschnitt auf. Der Durchbruch 37 dient dazu, dass die Sicherung 10 z. B. an einem Sockel eines Sicherungsträgers (nicht gezeigt) angeschraubt werden kann.
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Zwischen dem Gehäuse 20 und dem Schmelzabschnitt 33 ist ein Hohlraum gebildet, der den Schmelzabschnitt 33 umgibt und in dem gezeigten Bespiel luftgefüllt ist. Allgemein ist dieser Hohlraum gasgefüllt. Ein in dem Hohlraum befindliches Gel oder befindlicher Sand würde die Auslösecharakteristik des Schmelzabschnitts 33 negativ beeinflussen. Das Gehäuse 20 umgibt den Schmelzabschnitt 33 berührungslos. Der Schmelzabschnitt 33 ist in dem gezeigten Beispiel ein gerader Leiter, der sich in der Form einer Geraden zwischen der ersten Basis 35 und der zweiten Basis 36 erstreckt.
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Zur Bildung des Hohlraums sind das untere Gehäuseteil und das obere Gehäuseteil des Gehäuses 20 im Bereich des Schmelzabschnitts 33 jeweils wannenförmig ausgestaltet.
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An dem Gehäuse 20 ist der Magnet 40 befestigt. Hierzu weist das Gehäuse 20 einen Aufnahmeraum auf, in dem der Magnet 40 angeordnet ist. Der Aufnahmeraum des Gehäuses 20 schließt den Magneten 40 in dem gezeigten Beispiel vollständig ein, sodass der Magnet 40 von dem Gehäuse 20 vollständig, insbesondere gegenüber dem gasgefüllten Hohlraum und/oder der Umgebung der Schmelzsicherung 10, eingekapselt ist. Der Magnet 40 weist einen magnetischen Nordpol 41 und einen magnetischen Südpol 42 auf. Die Trennungslinie zwischen dem magnetischen Nordpol 41 und dem magnetischen Südpol 42 wird auch als indifferente Zone bezeichnet und erstreckt sich entlang, insbesondere parallel zu dem Schmelzabschnitt 33. Der Magnet 40 ist entlang seiner indifferenten Zone länglich ausgebildet. Der Nordpol 41 und der Südpol 42 sind jeweils länglich und erstrecken sich parallel oder entlang dem Schmelzabschnitt 33. Der Magnet 40 ist möglichst nah an dem Schmelzabschnitt 33 angeordnet, um eine möglichst hohe Kraft auf den Schmelzabschnitt 33 ausüben zu können. Der Magnet 40 ist jedoch so weit von dem Schmelzabschnitt 33 entfernt, dass der Schmelzabschnitt 33 beim Durchbrennen quer zur Längsrichtung des Schmelzabschnitts bewegt werden kann.
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Der Magnet 40 bewirkt eine Kraftaddition auf der Minusseite und eine Kräftesubtraktion auf der Plusseite des Schmelzabschnitts 33. Im Moment des Durchbrennens entsteht im Schmelzabschnitt 33 in etwa mittig zwischen der ersten Basis 35 und der zweiten Basis 36 eine Trennstelle, in der das Material des Schmelzabschnitts 33 aufschmilzt, wodurch der Schmelzabschnitt 33 durchtrennt wird, um den Stromfluss zwischen der ersten Basis 35 und der zweiten Basis 36 zu unterbrechen. Dadurch, dass die Sicherung vorzugsweise in einem Hochvoltstromkreis oder einem Stromkreis mit einer Spannung größer 32 V eingesetzt wird, entsteht zwischen den zueinander weisenden Enden des Schmelzabschnitts 33, die durch das Aufschmelzen der Trennstelle gebildet werden, ein Lichtbogen, der ohne den Magnet 40 nicht oder nur stark verzögert ausgelöscht werden würde. Da die zueinander weisenden Enden des Schmelzabschnitts 33 nach oder während dem Aufschmelzen der Trennstelle frei sind wird der Schmelzabschnitt 33 auf der Minusseite in Richtung Südpol 42 verbogen, wodurch die Öffnungsstrecke für den Lichtbogen zu groß und das Plasma in seiner Entstehung gestört wird. Die Folge ist, dass der Lichtbogen ausgelöscht wird. Dieser Effekt wird in dem gezeigten Beispiel noch dadurch verstärkt, dass das freie Ende der Minusseite durch die Magnetkraft bis in einen Kontakt mit dem Gehäuse 20 oder gegebenenfalls mit dem Magnet 40 bewegt wird, wodurch der Lichtbogen gekühlt und das Auslöschen des Lichtbogens zusätzlich verbessert wird.
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Der Magnet 40 kann zum Beispiel in die Unterseite des Gehäuses 20 durch Spritzgießen integriert oder in die Unterseite des Gehäuses 20 eingepresst sein oder werden. In dem Oberteil des Gehäuses 20 kann ein Teil des Aufnahmeraums angeordnet sein, der den Magneten 40 aufnimmt.
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In 3 wird die Schmelzsicherung aus 1 dargestellt, mit dem Unterschied, dass die erste Kontaktzunge 31 und die zweite Kontaktzunge 32 keine Durchbrüche 37 aufweisen. Eine Kontaktzunge 31, 32, wie sie in 3 dargestellt ist, eignet sich insbesondere zum Durchsetzfügen mit einem anderen Bauteil, wie zum Beispiel einer Stromschiene, an der mehrere solche Sicherungen befestigt sind. Optional kann eine aus erster Kontaktzunge und zweiter Kontaktzunge einen Durchbruch 37, wie er zum Beispiel in 2 dargestellt wird, aufweisen.
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Die Sicherung 10 aus 4 entspricht der aus 1 mit dem Unterschied, dass die erste Kontaktzunge 31 und die zweite Kontaktzunge 32, insbesondere um 90°, abgewinkelt sind. Der abgewinkelte Teil der ersten Kontaktzunge 31 und der abgewinkelte Teil der zweiten Kontaktzunge 32 befinden sich jeweils in einer Ebene, wobei diese Ebenen zueinander parallel und voneinander beabstandet sind. Die in 4 gezeigte Sicherung 10 kann zum Beispiel in einen Sockel eines Sicherungsträgers gesteckt und z. B. als Stecksicherung bezeichnet werden.
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Die Sicherung aus 5 entspricht der aus 1 mit dem Unterschied, dass die erste Kontaktzunge 31 und die zweite Kontaktzunge 32 von der gleichen Seite des Gehäuses 20 abragen. Die erste Kontaktzunge 31 und die zweite Kontaktzunge 32 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Die in 5 gezeigte Sicherung ist in Anlehnung an eine ATO-Sicherung ausgestaltet. Die Sicherung aus 5 eignet sich besonders um als Stecksicherung in einen Aufnahmesockel gesteckt zu werden.
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Die Sicherung aus den 6 und 7 entspricht im Wesentlichen der aus 1 unter anderem mit dem Unterschied, dass sie zwei Magnete 40, 40a aufweist, zwischen denen der Schmelzabschnitt 33 angeordnet ist. Der erste Magnet 40 ist so wie der Magnet 40 aus 1 angeordnet. Der Nordpol 41 des zweiten Magnets 40a ist zwischen dem Schmelzabschnitt 33 und dem Südpol 42 des Magnets 40a angeordnet. Abgesehen davon, dass der Magnet 40a auf der anderen Längsseite des Schmelzabschnitts 33 als der Magnet 40 angeordnet ist, ist der Magnet 40a wie der Magnet 40 aus 1 angeordnet.
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Das Gehäuse 20 umfasst zwei Gehäusehälften, die im Wesentlichen gleich oder identisch ausgestaltet sind und somit vorteilhaft mit dem gleichen Spritzgusswerkzeug gefertigt werden können. Eine oder jede Gehäusehälfte weist einen Stift 21 und eine Rippe 22 jeweils für die erste Basis 35 und die zweite Basis 36 auf. Der Sicherungseinsatz 30 weist Ausnehmungen 34, 38 auf, in welche die Stifte 21 und die Rippen 22, insbesondere der zwei Gehäusehälften, eingreifen und dadurch die erste Basis 35 und die zweite Basis 36 verschiebe- und/oder verdrehfest in oder an dem Gehäuse 20 fixieren, wodurch eine Kraft oder ein Drehmoment, das beim Befestigen, insbesondere beim Anschrauben der Sicherung an einen Sockel oder ein Stanzblech, auf die erste oder/und zweite Kontaktzunge ausgeübt wird, in das Gehäuse 20 abgeleitet wird, bevor sie oder es an den Schmelzabschnitt 33 gelangt. Der Schmelzabschnitt 33 wird hierdurch geschont und kann seine definierte Auslösecharakteristik beibehalten.
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Die erste Basis 35 und die zweite Basis 36 weisen jeweils zwei als Löcher gestaltete Ausnehmungen 34 auf, wobei durch eine dieser Ausnehmungen 34 ein Stift 21 der ersten Gehäusehälfte in eine Ausnehmung der zweiten Gehäusehälfte ragt und durch die andere der Ausnehmungen 34 der Stift 21 der zweiten Gehäusehälfte in eine Ausnehmung der ersten Gehäusehälfte ragt. Die erste Basis 35 und die zweite Basis 36 weisen jeweils zwei sich von ihren Seitenkanten erstreckende Einkerbungen 38 auf, wobei in eine dieser Einkerbungen 38 eine Rippe 22 der ersten Gehäusehälfte ragt und in die andere der Einkerbungen 38 die Rippe 22 der zweiten Gehäusehälfte ragt. Durch diese Gestaltung mit den Stiften 21 und/oder Rippen 22 lassen sich der Sicherungseinsatz 30 und/oder die Gehäusehälften jeweils auf Umschlag fügen, was die Montage erheblich vereinfacht.
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An den neben, insbesondere links und rechts, dem Schmelzabschnitt 33 gelegenen Seitenkanten weist jede Gehäusehälfte eine Stufe 23 auf, wobei die beiden Stufen 23 entgegengesetzt angeordnet sind, so dass die beiden Gehäusehälften auf Überschlag zusammengefügt werden können.
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Für die Ausführungen aus den 1 bis 7 gilt, dass die Länge des Magnets 40, 40a mit der er sich entlang dem Schmelzabschnitt 33 erstreckt, größer ist als die Trennstelle des Schmelzabschnitts 33 und kleiner ist als der Abstand zwischen der ersten Basis 35 und der zweiten Basis 36. Der Magnet 40 ist – bezogen auf die Erstreckungsrichtung oder die Längsrichtung des Schmelzabschnitts 33 – im Bereich der Trennstelle angeordnet. Um den Ort der Trennstelle exakt definieren zu können, kann der Schmelzabschnitt 33 eine leichte Einschnürung an der Trennstelle aufweisen, sodass dort definiert das Aufschmelzen des Schmelzabschnitts 33 beginnt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schmelzsicherung
- 20
- Gehäuse
- 21
- Stift
- 22
- Rippe
- 23
- Stufe
- 30
- Sicherungseinsatz
- 31
- erste Kontaktzunge
- 32
- zweite Kontaktzunge
- 33
- Schmelzabschnitt
- 34
- Ausnehmung / Loch
- 35
- erste Basis
- 36
- zweite Basis
- 37
- Durchbruch
- 38
- Ausnehmung / Einkerbung
- 40
- Magnet
- 40a
- Magnet
- 41
- Nordpol
- 42
- Südpol
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 548914 [0002]
- DE 3343496 A1 [0003]
- DE 957865 [0004]
- EP 1150319 A1 [0005]
- US 4063297 A [0006]
- EP 0073201 B1 [0007]
- FR 2625604 A1 [0008]
- US 685766 [0009]
- GB 619239 [0010]
- DE 10115575 B4 [0012]
