-
Die Erfindung betrifft eine Schmelzsicherung für einen Stromverteiler, insbesondere für den Einsatz in Stromverteilerboxen in Kraftfahrzeugen sowie eine Verbindungsanordnung mit einer solchen Schmelzsicherung.
-
Stand der Technik
-
Schmelzsicherungen werden in vielen Bereichen der Technik verwendet, beispielsweise im Fahrzeugbau. Abhängig von dem entsprechenden Anwendungsbereich sind dabei genau definiert und normierte Anschlüsse und insbesondere Anschlussgeometrien zu berücksichtigen. Neben den Anschlussgeometrien müssen die Schmelzsicherungen aber auch für das Auslösen entsprechend aufgebaut und ausgelegt sein, um in Bezug auf den Nominalstrom sowie die Auslösecharakteristika die technischen Vorgaben zu erfüllen. Weitere Anforderungen, die zu erfüllen sind, richten sich nach dem spezifischen Einsatzfeld der Schmelzsicherung im Fahrzeug und die für diesen Bereich geeigneten Einsatzmaterialien.
-
Unter den Begriffen „Flachstecksicherungen“, „Schraubsicherung SF“ oder „Multifuse“, d.h. einteilig in ein Stanzgitter integriert, sind typische im Fahrzeugbereich eingesetzte Schmelzsicherungen dem Fachmann geläufig.
-
Aus der Druckschrift
EP 1 336 978 A1 ist zum Beispiel eine flachbauende, sogenannte Low Profile Sicherung bekannt, bei der in einem Isolier-Gehäuse aus elektrisch isolierendem Material ein Kontaktelement angeordnet ist, das zwei voneinander beabstandete Kontaktbereiche sowie einen zwischen den Kontaktbereichen angeordneten Schmelzbereich umfasst. Zur Fixierung des Kontaktelements im Gehäuse wird das Gehäuse nach dem Einsetzen des Kontaktelements geschlossen.
-
Bei Stromverteilersystemen oder Stromverteilerboxen, die im Kraftfahrzeugbereich zum Einsatz kommen, wird ein über eine Stromzuführung zugeführter Strom mittels einer Stromschiene auf mehrere Ausgangsleitungen verteilt. Im Fahrzeugbereich treten vergleichsweise hohe Ströme auf und sind Stromstärken von mehreren Ampere bis zu 250 Ampere keine Besonderheit.
-
Zusätzlich zu dieser Stromverteilung müssen die einzelnen Abgangsleitungen bzw. Ausgangsleitungen jeweils mit Hilfe von geeigneten Sicherungen abgesichert werden. Wegen der beengten Raum- und Platzverhältnisse in den Verteilerboxen im Kraftfahrzeugbereich ist eine kompakte und platzsparende Bauweise und Anordnung der einzelnen Komponenten zur Stromverteilung, als auch der Stromabsicherung erwünscht.
-
Im Stand der Technik sind daher Lösungen bekannt, um eine platzsparende Bauweise zu realisieren. Aus der
DE 102 47 307 B3 ist zum Beispiel eine Vorrichtung zur Stromverteilung in einem Fahrzeug-Bordnetz beschrieben, bei dem eine Verteilereinheit zur Stromverteilung auf eine Leiterplatte aufgesteckt ist. Die Verteilereinheit umfasst mehrere Einzelsicherungen, die jeweils eine Leiterbahn der Leiterplatte absichern. An die einzelnen Leiterbahnen der Leiterplatten sind weiterführende Leitungen angeschlossen.
-
Eine weitere Lösung ist aus der
DE 102 49 575 B3 bekannt. Bei dieser Ausführung ist eine mit SMD-Bauteilen bestückte Leiterplatte vorgesehen. Eine Anschluss-Baueinheit kontaktiert ebenfalls einzelne Leiterbahnen der Leiterplatte und verbindet die Leiterbahnen jeweils mit einem Kontaktstift, der auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte hervortritt.
-
In den im Stand der Technik bekannten Lösungen ist die Bauraumausnutzung nur unzureichend gelöst und limitieren die verfügbaren Schmelzsicherungen und deren Bauweise eine weitere Miniaturisierung der Stromverteilerboxen.
-
Ferner sind bei den herkömmlichen Lösungen Verbindungsprozesse zwischen den Anschlussbolzen der Stromverteiler, den Übergängen zu den Sicherungen und/oder der Verbindung zu den Kabelschuhanschlüssen notwendig.
-
Neben dem Montageaufwand durch Schrauben, Clinchen oder dergleichen, ist auch ggf. ein zusätzlicher Platzbedarf für das Ansetzen der Werkzeuge notwendig. Alternativ bedarf es aufwändiger Vormontageprozesse, die teuer sind und immer auch ein Fehlerpotential aufweisen.
-
Einen zusätzlichen Stand der Technik bildet die
FR 1 520 744 A , welche ebenfalls eine Schmelzsicherung offenbart. Die erfindungsgemäße Schmelzsicherung unterscheidet sich jedoch zumindest dadurch von der
FR 1 520 744 A , dass Verdrehschutzelemente vorgesehen sind, welche über die Oberseite des ersten und/oder die Unterseite des zweiten Kontaktelements hervorstehen.
-
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine Schmelzsicherung sowie eine Verbindungslösung mit einer solchen Schmelzsicherung für eine Stromverteilbox bzw. für einen Stromverteiler vorzusehen, bei der eine kompakte Bauweise realisiert werden kann, die betriebssicher in der Anwendung ist und die ferner einfach und kostengünstig montiert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Schmelzsicherung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie einer Verbindungsanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.
-
Erfindungsgemäß wird daher eine Schmelzsicherung, insbesondere für den Einsatz für einen Stromverteiler mit einem Anschlussbolzen in Kraftfahrzeugen vorgeschlagen, umfassend ein erstes elektrisch leitendes Kontaktelement mit einer Oberseite und einer Unterseite, welches eine erste Durchtrittsöffnung für einen Anschlussbolzen aufweist und ein zweites elektrisch leitendes Kontaktelement mit einer Oberseite und einer Unterseite, welches eine zweite Durchtrittsöffnung für denselben Anschlussbolzen aufweist sowie einen Verbindungssteg, der die beiden Kontaktelemente verbindet und der als Schmelzbereich einstückig mit dem ersten und zweiten Kontaktelement ausgebildet ist, wobei die beiden Kontaktelemente parallel unter Bildung eines bestimmungsgemäßen Abstands D zueinander angeordnet sind und zwischen den beiden Kontaktelementen ein Isolierkörper vorgesehen ist.
-
Auf diese Weise wird es möglich eine „sandwichartige“ Serienanordnung der Kontaktflächen eines Anschlusskabels, der erfindungsgemäßen Schmelzsicherung und einer Stromschiene bzw. einer Anschlusszunge einer Stromschiene zu realisieren und dadurch eine besonders platzsparende und kompakte Bauform zu erhalten.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist demnach vorgesehen, dass die beiden Durchtrittsöffnungen in den Kontaktelementen in einer Flucht übereinander angeordnet sind, so kann die Schmelzsicherung einfach zwischen den Anschlussbereich, wie zum Beispiel einem Kabelschuh und der Stromschiene auf den Bolzen aufgesteckt werden, ohne dass es eines weiteren Montageschrittes, wie im Stand der Technik notwendig, bedarf.
-
Mit Vorteil kann das Isoliermaterial und damit die Schmelzsicherung auch in Dickenrichtung elastisch ausgebildet sein, zum Beispiel indem das Isoliermaterial selbst oder eine zusätzliche elastische Schicht aus einem in der Dicke bestimmungsgemäß komprimierbaren Material besteht, so dass ein besonders guter Festsitz (aufgrund der Gegenkraft, wie bei einer Federscheibe) bei einer verschraubten Anschlusstechnik mit einer Mutter oder dergleichen an dem Anschlussbolzen erzielbar ist.
-
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass jede der beiden Durchtrittsöffnungen als zentrale Öffnungen innerhalb des betreffenden Kontaktelements angeordnet ist, wodurch sich neben der Kompaktheit und Stabilität noch ein materialoptimiertes Design ergibt. Es ist weiter mit Vorteil vorgesehen, wenn die beiden Kontaktelemente jeweils als plattenförmige, vorzugsweise rechteckige oder quadratische Kontaktplatten ausgebildet sind.
-
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass jedes Kontaktelement zwischen seiner Oberseite und seiner Unterseite eine umlaufende Kante aufweist und der Verbindungssteg jeweils endseitig in die Kantenfläche der jeweiligen Kante mündet.
-
Ferner ist vorteilhaft, wenn der Isolierkörper mit den beiden Kontaktelementen einen sandwichartigen Aufbau aufweist, derart, dass der Isolierkörper an der Unterseite des ersten Kontaktelements und/oder an der Oberseite des zweiten Kontaktelements vorzugsweise flächig anliegt und/oder umgekehrt.
-
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Isolierkörper den Raum um die beiden Durchtrittsöffnungen der Kontaktelemente und zwar zwischen den beiden Kontaktelementen mindestens bis zu den jeweils umlaufenden Kanten im Wesentlichen vollständig ausfüllt. D.h. dass der Isolierkörper im Bereich der Öffnungen ebenfalls eine fluchtende Öffnung aufweist.
-
Es kann mit Vorteil erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass der Isolierkörper ein oder mehrere isolierende Verdrehschutzelemente seitlich ausbildet, die über die Oberseite des ersten und/oder die Unterseite des zweiten Kontaktelements hervorstehen. Dadurch erhält die Schmelzsicherung einerseits eine im Wesentlichen U-förmige bzw. kastenförmige Einfassung zum seitlichen Halt der Anschlusszunge des Kabelanschlusselements und andererseits kann sich auch die Außenkontur wiederum drehsicher gegen Gehäuseabschnitte der Stromverteilerbox abstützen.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zwischen einem Stromverteiler mit wenigstens einem Anschlussbolzen und wenigstens einem Kabel mit einem, eine Montageöffnung aufweisenden Anschlusselement (z. B. ein Kabelschuh), wobei eine wie zuvor beschriebene Schmelzsicherung zwischen einer Stromverteilerplatte des Stromverteilers und dem Anschlusselement montiert ist, so dass der Anschlussbolzen durch die beiden Durchtrittsöffnungen der Schmelzsicherung und die Montageöffnung hindurchragt und das Anschlusselement über ein Befestigungselement auf die Oberseite des ersten Kontaktelements der Schmelzsicherung gedrückt wird.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung ist demnach vorgesehen, dass ferner Mittel geeignet angebracht sind, um eine Kontaktierung und damit elektrische Verbindung des ersten Kontaktelements mit dem zweiten Kontaktelement zu verhindern, so dass die Stromtragfähigkeit der Verbindungsanordnung nur von dem Verbindungssteg, welcher den Schmelzbereich der Schmelzsicherung darstellt, bestimmt wird. Dies kann in erfindungsgemäßer Weise dadurch geschehen, dass ein isolierendes Ringelement den Anschlussbolzen umgibt. Bevorzugt wird der Anschlussbolzen demnach von einer Isolierung oder einem Isolierkörper im Bereich der Aufnahme der Schmelzsicherung umgeben.
-
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anschlussbolzen in ein Gehäuse der Stromverteilerbox fest mit einem Verbindungselement eingespritzt ist.
-
Ein dritter Aspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Sicherung, wie sie oben beschrieben ist, wobei das Verfahren nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Hierbei wird aus einem Blech eine Stanzform hergestellt, bei der zwei im Wesentlichen rechteckige oder quadratische Kontaktplatten freigestanzt werden, die nur über einen einzigen Verbindungssteg verfügen. Die Platten werden übereinander durch Umbiegen des Verbindungssteges in eine im Wesentlichen parallele Lage gefaltet, so dass zwischen den Platten ein Spalt bzw. ein Aufnahmebereich gebildet wird.
-
In den Zwischenraum d. h. den Aufnahmebereich wird vorzugsweise nach dem Falten ein in der Größe und Form passgenauer Isolierkörper eingefügt und mit den angrenzenden Flächen des Kontaktelementes verbunden z. B. mittels eines Klebeverfahrens. Es kann auch vorgesehen werden, dass das Stanzteil in ein Spritzwerkzeug eingelegt wird und die Form des Isolierkörpers auf eine Innenfläche einer der beiden Kontaktelemente aufgespritzt wird. Anschließend kann dann die andere Kontaktplatte auf die Oberfläche des Kunststoffspritzteils gebogen bzw. über den Verbindungssteg umgefaltet werden. Weiter alternativ kann der Isolierkörper direkt in den Aufnahmebereich z. B. eingespritzt werden.
-
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
-
Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Schmelzsicherung,
- 2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform, welche die erfindungsgemäße Schmelzsicherung zeigt,
- 3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung mit einer Schmelzsicherung gemäß 2,
- 4 eine Schnittansicht durch die Ansicht gemäß 3,
- 5 eine beispielhafte Ausführungsform einer Kammer eines Stromverteilers in einer perspektivischen Aufsicht, und
- 6 eine teiloffene Ansicht gemäß 5.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der 1 bis 6 näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche funktionale oder strukturelle Merkmale hinweisen.
-
In den 1 und 2 sind Schmelzsicherungen 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Schmelzsicherungen 1 dienen dem Einsatz in einem Stromverteiler 2, wie er in 5 auszugsweise gezeigt ist. Die Schmelzsicherung 1 besteht aus einem ersten elektrisch leitenden Kontaktelement 10 und einem zweiten elektrisch leitendenden Kontaktelement 20, die zueinander unter Bildung eines dazwischen liegenden Aufnahmebereiches beabstandet sind. Das erste elektrisch leitende Kontaktelement 10 weist eine Oberseite 11 und eine Unterseite 12 auf, wobei das zweite elektrisch leitende Kontaktelement 20 eine Oberseite 21 und eine Unterseite 22 aufweist. In jedem der Kontaktelemente 10, 20 ist eine zentrale Durchtrittsöffnung 13 bzw. 23 vorgesehen. Das erste elektrisch leitende Kontaktelement 10 ist über einen umgebogenen Verbindungssteg 30 mit dem zweiten elektrisch leitenden Kontaktelement 20 verbunden. Wie weiter zu erkennen ist, weist jedes Kontaktelement 10, 20 zwischen seiner Oberseite 11, 21 und seiner Unterseite 12, 22 eine umlaufende Kante 15 bzw. 25 auf. Der besagte Verbindungssteg 30 mündet jeweils in die Kantenfläche der jeweiligen Kante 15, 25. Der Verbindungssteg 30 ist als ein etwa U-förmiger Verbindungssteg 30 ausgebildet, der in eine Kantenfläche in einem Eckbereich des jeweiligen Kontaktelements 10 bzw. 20 materialschlüssig mit diesem verbunden ist. Der Verbindungssteg ist platzsparend innerhalb der Hüllkontur der durch die beiden Kontaktelemente aufgespannten „Quaderform“ angeordnet, was z. B. durch das Freistanzen der betreffenden Eckabschnitte der Kontaktelemente 10, 20 jeweils neben dem Verbindungssteg erfolgen kann. Der Scheitelpunkt des, als Schmelzbereich ausgebildeten Verbindungsabschnittes 30 liegt demnach in etwa in der projizierten Ecke.
-
In den vorliegenden Ausführungsformen sind die beiden Kontaktelemente 10, 20 und der Verbindungssteg 30 einstückig aus einem Blech als Stanzbiegeteil hergestellt.
-
Die beiden Kontaktelemente 10, 20 sind im Wesentlichen parallel zueinander unter Bildung eines bestimmungsgemäßen Abstandes D angeordnet, wobei zwischen der Unterseite 12 des oberen Kontaktelements 10 und der Oberseite 21 des unteren Kontaktelements 20 ein Isolierkörper 40 vorgesehen ist.
-
Wie den 1 und 2 zu entnehmen, sind die beiden Durchtrittsöffnungen 13, 23 sowie die zentrale Öffnung in dem Isolierkörper 40 fluchtend übereinander angeordnet, so dass sich die Schmelzsicherung 1 auf einen Anschlussbolzen 3 wie in der 3 und 4 gezeigt aufstecken lässt.
-
Aufgrund des sandwichartigen Aufbaus der beiden Kontaktelemente 10, 20 mit dem Isolierkörper 40 ist ein Stromfluss nicht über die Flächen der jeweiligen Kontaktelemente 10, 20 möglich, sondern nur über den einzigen Verbindungssteg 30.
-
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen füllt der Isolierkörper den Raum zwischen den beiden Kontaktelementen 10, 20 vollständig bis zu den jeweiligen Kanten 15, 25 aus und liegt vollständig an der jeweiligen berührenden Seitenfläche des Kontaktelements 10 bzw. 20 an.
-
Wie in der 2 erkennbar, weist die Schmelzsicherung 1 ferner Verdrehschutzelemente 41 auf, die seitlich an dem Isolierkörper 40 vorgesehen sind und einstückig mit diesem ausgebildet sind.
-
Wie in der 2 gut zu erkennen, weisen die Verdrehschutzelemente 41 einen jeweils nach oben über die Oberfläche 11 des ersten Kontaktelements 10 hervorstehenden Kragen 41 a auf. Die beiden Verdrehschutzelemente 41 liegen an diametral gegenüberliegenden Seitenkanten der Kontaktelemente 10 und 20.
-
Der Abstand zwischen den Kragen 41 a ist dabei so gewählt, dass ein Anschlusselement 51, wie in 4 gezeigt, mit seinen Seitenkanten zwischen den Kragen 41 a des Isolierkörpers 40 aufgenommen werden kann. Ferner können die Außenkanten 41b oder die nach unten wegstehenden Kragen 41a als Verdrehsicherungsmittel wirken, indem diese seitlich an den Kanten eines Stromverteilers anliegen bzw. diesen überkragen.
-
Auf diese Weise wird erreicht, dass einerseits die Schmelzsicherung 1 sicher in ihrer Position bleibt und sich beim Festschrauben einer Mutter 60 auf dem Anschlussbolzen wie in 3 und 4 dargestellt, nicht gegenüber der Anschlusszunge 2a des Stromverteilers 2 verdreht.
-
In den 3 bis 6 sind beispielhafte Ausführungsformen von Verbindungsanordnungen 100 gezeigt. Bei der Verbindungsanordnung 100 wird zunächst eine Anschlusszunge 2a des Stromverteilers auf den Anschlussbolzen 3 und zwar auf dessen isolierendes Gehäuse 7 aufgelegt. Das Gehäuse 7 weist einen Kragen 70 auf, der verhindert, dass die Zunge 2a mit dem Anschlusselement 51 des Kabels 50 über den Anschlussbolzen 3 elektrisch kontaktiert wird.
-
Der Bolzen 3 ist mit seinem Bolzenbefestigungsmittel 3a von der Isolierung 7 umfasst und aufgenommen. In einer bevorzugten Ausführungsform wie in der 5 und 6 gezeigt, wird der Bolzen 3 unmittelbar von dem umgebenden Gehäuse 7 aufgenommen, so dass eine dauerhaft feste Verbindung zwischen dem Bolzen 3 und dem Gehäuse 7 des Stromverteilers 2 hergestellt wird.
-
Das Anschlusselement 51 des Kabels 50 weist ebenfalls eine Durchtrittsöffnung auf, um dieses über den Bolzen 3 aufzustecken. Zwischen dem Anschlusselement 51 und der Anschlusszunge 2a des Stromverteilers 2 wird die erfindungsgemäße Schmelzsicherung 1 angeordnet. Aufgrund der Mittel 70, d. h. des am Isolierkörper 7 angebrachten Kragens wird sichergestellt, dass eine Kontaktierung und damit elektrische Verbindung des ersten Kontaktelements 10 mit dem zweiten Kontaktelement 20 und damit eine elektrische Verbindung der Anschlusszunge 2a mit dem Anschlusselement 51 verhindert wird und der Stromfluss von der Anschlusszunge 2a zum Anschlusselement 51 und damit zum Kabel 50 nur über den Verbindungssteg 30 erfolgen kann.
-
Durch entsprechende Querschnittsdimensionierung und Anpassung des Verbindungsstegs 30 kann damit die Stromtragfähigkeit der Verbindungsanordnung gezielt gewählt werden. Bei Überschreiten eines definierten Stromes beginnt der Verbindungssteg 30 aufzuschmelzen und wird bei Erreichen seiner Schmelztemperatur durchgetrennt. Dadurch wird der Stromfluss von der Anschlusszunge 2a somit vom Stromverteiler 2 zu den Verbrauchern über das jeweilige Anschlusselement 51 unmittelbar unterbrochen.
-
Es ist ferner ein Befestigungsmittel 60 vorgesehen, um das Anschlusselement 51, die Schmelzsicherung 1 sowie die Anschlusszunge 2a des Stromverteilers 2 auf dem Anschlussbolzen 3 zu fixieren bzw. zu befestigen.
-
Durch Aneinanderreihung von wie in 5 und 6 gezeigten Verbindungsanordnungen 100 lässt sich ein komplexer Stromverteiler 2 bereitstellen, der eine Vielzahl von elektrischen Versorgungseinrichtungen innerhalb eines Kraftfahrzeugs sicher elektrisch kontaktiert und gleichzeitig in einer sehr kompakten Bauweise Schmelzsicherungselemente direkt im Leitungsstrang bereitstellt.
-
Erfindungsgemäß können ferner Codierelemente bereitgestellt werden, um sicherzustellen, dass ein jeweiliges Anschlusselement 51 sich nur in der entsprechenden Kammer des Stromverteilers 2 auf der dafür vorgesehenen Schmelzsicherung 1 montieren lässt.
