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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Schmelzsicherungen werden in vielen elektrischen und elektronischen Geräten zum Schutz des Benutzers und von Komponenten oder Leitungen des Geräts eingesetzt. So finden sich in modernen Kraftfahrzeugen eine Vielzahl von Sicherungen, um einzelne Kabelstränge oder Lasten elektrisch abzusichern. Um den Austausch von ausgelösten Schmelzsicherungen zu erleichtern, werden diese häufig als Stecksicherung ausgeführt.
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Moderne Kraftfahrzeuge beinhalten immer mehr elektrische und elektronische Einrichtungen, deren Funktionale Sicherheit zu gewährleisten ist. So ist beispielsweise die Lenkung, wenn diese nicht rein mechanische aufgebaut ist, immer funktionstüchtig zu halten oder mit anderen Worten ist der sichere Zustand eine elektrisch oder elektronisch unterstützte Lenkung. Der sichere Zustand ist somit „ein“. Durch Funktionen des autonomen Fahrens wird dieser Aspekt noch weiter verstärkt. Ein Aspekt der Funktionalen Sicherheit ist beispielsweise eine redundante Versorgung der Komponenten. Hierzu werden die entsprechenden Verbraucher angepasst, dass diese zwei Eingänge haben oder andere individuelle Lösungen.
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US 5,910,877 A beschreibt einen strombegrenzenden Leitungsschutz für eine Kommunikationsschaltung, die umfasst ein erstes und ein zweites leitfähiges Eingangselement, ein einteiliges rollgeformtes leitfähiges Element, das mit jedem leitfähigen Eingangselement leitend verbunden ist, ein Masseelement, und eine S-förmige Feder in Gleitkontakt mit dem Masseelement, und eine erste und eine zweite Dioden- und Lötelementkombination, die leitend mit dem ersten und dem zweiten leitfähigen Eingangselementen gekoppelt ist und zwischen der Feder und den leitendfähigen Eingangselementen angeordnet ist. Jede Dioden- und Lötelementkombination hält die Feder und das jeweilige leitfähige Eingangselement in beabstandeter, nicht-leitender Beziehung, während jedes Lötelement im Wesentlichen intakt bleibt. Wenn jedoch ein übermäßiger Strom über eines der leitfähigen Eingangselemente geleitet wird, verformt sich das jeweilige Lötelement und lässt die Feder in Richtung auf das jeweilige leitfähige Eingangselement und entlang des Masseelements gleiten und bildet mindestens einen Abschnitt eines leitenden Pfads von dem jeweiligen leitfähigen Eingangselement zum Masseelement. Der Leitungsschutz wird nicht zurückgestellt, nachdem sich die Feder entlang des Masseelements verlagert hat.
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US 5,598,138 A offenbart eine fehleranzeigende Flachsicherung mit einer lichtemittierenden elektrischen Vorrichtung, die für eine leichte Sichtbarkeit von oberhalb der Sicherung angeordnet ist. Die Vorrichtung liegt innerhalb der Grenzen des oberen Körperteils der Sicherung und ist so konstruiert und verbunden, dass sie beim Verschmelzen der Verbindung aktiviert wird, wenn die Sicherung einem übermäßigen Strom ausgesetzt ist. In einer Ausführungsform enthält eine Zusatzkomponente eine lichtemittierende elektrische Vorrichtung und enthält Einrichtungen zum Befestigen derselben an dem oberen Körperteil der Sicherung. Kontaktelemente an der Zusatzkomponente stellen einen elektrischen Kontakt zu den Kontakten der montierten Sicherung her.
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Es wird ein Sicherungskastensystem und -verfahren in US 2011 / 0175699 A1 offenbart, das eine visuelle und/oder Fernerkundung von unterbrochenen Schmelzelementen ermöglicht. Das System enthält LEDs und/oder Fernerkundungsvorrichtungen, um die Anzeige einer „durchgebrannten“ Sicherung und/oder eines Schaltungsschutzschalters zu ermöglichen. Dieses System kann sowohl für polarisierte als auch für nicht polarisierte Anwendungen konfiguriert sein und sorgt im Allgemeinen für eine leuchtende Anzeige, wenn eine Sicherung durchgebrannt ist.
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Die
DE 698 25 453 T2 betrifft eine Leuchtanzeige für durchgebrannte Sicherungen in elektrischen Stromkreisen von Kraftfahrzeugen. Die Aufgabe der Leuchtanzeige ist es, die visuelle Erfassung einer durchgebrannten Sicherung anzuzeigen, die zum Schutz der verschiedenen Komponenten, dienen, die über den elektrischen Stromkreis eines Fahrzeugs versorgt werden. Weiterhin wird eine Anzeige beschrieben, ob die Sicherung aufgrund eines ständigen Kurzschlusses betätigt worden ist, wobei im letztgenannten Fall das Einsetzen einer neuen Sicherung, bevor der Schaden behoben ist, vermieden wird.
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Beschreibung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine kostengünstige Lösung zu schaffen, um einfach Lasten mit einer redundanten Versorgung anzubinden.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung umfasst zwei getrennte Versorgungskontaktelemente und ein Lastkontaktelement, von denen jeweils ein Endabschnitt aus einem elektrisch isolierenden Gehäuse herausragt. Im Gehäuse sind weiterhin ein Sicherungselement und zwei Dioden angeordnet und über einen Koppelpunkt miteinander elektrisch verbunden. Das erste Versorgungskontaktelement ist über die erste Diode mit dem Koppelpunkt elektrisch verbunden. Das zweite Versorgungskontaktelement ist über die zweite Diode mit dem Koppelpunkt elektrisch verbunden. Die Dioden sind derart angeordnet, dass die Durchlassrichtung der Diode jeweils in Richtung des Koppelpunktes weist. Ferner ist der Koppelpunkt mit einem Eingang des Sicherungselements elektrisch verbunden, ein Ausgang des Sicherungselements ist mit dem Lastkontaktelement elektrisch verbunden.
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Das erste Versorgungskontaktelement ist dazu eingerichtet, mit einem ersten Versorgungspfad mit einer ersten Energiequelle gekoppelt zu werden. Das zweite Versorgungskontaktelement ist dazu eingerichtet, mit einem zweiten Versorgungspfad mit einer zweiten von der ersten Energiequelle unabhängigen zweiten Energiequelle gekoppelt zu werden. Das Lastkontaktelement ist dazu eingerichtet, mit einer elektrischen Last, auch als Verbraucher bezeichnet, gekoppelt zu werden. Die Versorgung der betroffenen Last des Teilnetzes erfolgt dabei aus zwei unabhängigen, voneinander entkoppelten Quellen. Die beiden Dioden entkoppeln die beiden Versorgungspfade und führen nur die Versorgung mit der höheren Spannung zur angeschlossenen Last.
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Eine alternative Sicherungsvorrichtung weist zumindest ein zusätzliches Sicherungselement auf. Dieses sichert die Zuleitung von zumindest einem der Versorgungspfade ab. So ist ein erstes zusätzliches Sicherungselement zwischen dem ersten Versorgungskontaktelement und dem Koppelpunkt vorgesehen und ergänzend oder alternativ ein zweites zusätzliches Sicherungselement zwischen dem zweiten Versorgungskontaktelement und dem Koppelpunkt vorgesehen. So ist zwischen dem ersten Versorgungskontaktelement und der ersten Diode, oder zwischen der ersten Diode und dem Koppelpunkt das zusätzliche erste Sicherungselement und ergänzend oder alternativ zwischen dem zweiten Versorgungskontaktelement und der zweiten Diode oder zwischen der zweiten Diode und dem Koppelpunkt ein zusätzliches zweites Sicherungselement angeordnet.
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Vorteilhafterweise funktioniert eine derartige Sicherungsvorrichtung ohne aufwändige Ansteuerelektronik und ist einfach in Stromverteiler und Sicherungsdosen integrierbar. Im Vergleich zu vollelektronischen Lösungen ist eine derartige Sicherungsvorrichtung sehr kostengünstig realisierbar, da die Basis von heute schon im Einsatz befindliche Technologie und Komponenten gebildet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sicherungselement als Schmelzleiter ausgebildet. So wird eine sehr kostengünstige Sicherungsvorrichtung geschaffen.
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Ferner kann das Sicherungselement auswechselbar eingerichtet sein, um bei einer Auslösung der Sicherungsvorrichtung nur diese Teilkomponente ersetzen zu müssen. Die Auswechselbarkeit kann besonders einfach mit einer bekannten Stecksicherung als Sicherungselement realisiert werden.
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In einer speziellen Ausführungsform sind das erste Versorgungskontaktelement, das zweite Versorgungskontaktelement und das Lastkontaktelement auf der ersten Gehäuseseite angeordnet. Dabei können die Kontaktelemente insbesondere parallel ausgerichtet sein, um die Sicherungsvorrichtung steckbar zu gestalten.
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In einer alternativen speziellen Ausführungsform sind das erste Versorgungskontaktelement und das zweite Versorgungskontaktelement auf zwei zueinander gegenüberliegenden Gehäuseseiten angeordnet. Das erste Versorgungskontaktelement ist auf der ersten Seite angeordnet, das zweite Versorgungskontaktelement ist auf einer zweiten Gehäuseseite des Gehäuses angeordnet, wobei die erste Gehäuseseite auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses zur zweiten Gehäuseseite angeordnet ist.
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Ferner ist optional auf einer Gehäuseseite ein Vorsprung vorgesehen, der als Schlüssel funktioniert. Wenn die Kontaktelemente auf einer Seite angeordnet sind, so ist insbesondere eine Anordnung des Vorsprungs auf einer zur ersten Gehäuseseite benachbarten dritten Gehäuseseite von Vorteil, da dann ein Einstecken einer falschen Sicherungsvorrichtung über den Schlüssel und eine korrespondierende Form effektiv und einfach verhindert werden kann. Auch kann so ein Verdrehschutz bei der Montage realisiert werden.
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Vorteilhafterweise sind die Kontaktelemente als Messerkontakte ausgebildet. So ist das erste Versorgungskontaktelement, das zweite Versorgungskontaktelement und ergänzend oder alternativ das Lastkontaktelement als Messerkontakt ausgebildet.
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Ferner können das erste Versorgungskontaktelement, das zweite Versorgungskontaktelement und/oder das Lastkontaktelement einen Durchbruch für eine Schraubbefestigung aufweisen, um eine sichere Montage zu gewährleisten.
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In einer besonderen Ausführungsform sind das erste Versorgungskontaktelement, das zweite Versorgungskontaktelement und/oder das Lastkontaktelement als Buchse und/oder als Schneidkontakt und/oder als Federkontakt ausgebildet.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert.
- 1 bis 9 zeigen eine Sicherungsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
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Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In funktionskritischen Teilnetzen des Bordnetzes soll die Versorgung von Verbrauchern durch Redundanz erreicht werden. Die Versorgung der betroffenen Verbraucher des Teilnetzes erfolgt dabei aus zwei unabhängigen, voneinander entkoppelten Quellen. Einige Ansätze beinhalten eine zentrale Q-Diode und entsprechende elektronische Sicherungen. Diese Lösung ist technisch einwandfrei allerdings sehr teuer. Die folgenden Ausführungsbeispiele zeigen einer kostengünstige Alternative.
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1 zeigt eine Sicherungsvorrichtung 100. In einem Gehäuse 102 ist ein erstes Versorgungskontaktelement 104, ein zweites Versorgungskontaktelement 106, ein Lastkontaktelement 108 angeordnet. Das Lastkontaktelement 108 wird durch ein Sicherungselement 110 abgesichert. Ein erster Endabschnitt 112 des ersten Versorgungskontaktelements 104 ist auf einer ersten Gehäuseseite 114 des Gehäuses 102 angeordnet und steht aus dem Gehäuse 102 heraus. An einer (weiteren, zweiten) Gehäuseseite ist ein zweiter Endabschnitt 116 des zweiten Versorgungkontaktelements 106 angeordnet und steht aus dem Gehäuse 102 heraus. An einer Gehäuseseite steht ein Lastendabschnitt 118 aus dem Gehäuse 102 heraus. Das Sicherungselement 110 verbindet das Lastkontaktelement 108 mit einem Koppelpunkt 120. Eine erste Diode 122 verbindet das erste Lastkontaktelement 104 mit dem Koppelpunkt 120. Eine zweite Diode 124 verbindet das zweite Lastkontaktelement 106 mit dem Koppelpunkt 120.
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Das erste Versorgungskontaktelement 104 ist eingerichtet, mit einem ersten Versorgungspfad Rim A gekoppelt zu werden, das zweite Versorgungskontaktelement 106 ist eingerichtet, mit einem zweiten Versorgungspfad Rim B, der vom ersten Versorgungspfad Rim A unabhängig ist, gekoppelt zu werden, das Lastkontaktelement 108 ist eingerichtet, mit einer Last 126 gekoppelt zu werden.
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Das in 1 als Schaltplan dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt das Prinzip einer derartigen Sicherungsvorrichtung 100 mit einer Schmelzsicherung 110 mit zwei integrierten Dioden 122, 125, zwei Versorgungskontakten 104, 106 und einem Lastkontakt 108 in einem Gehäuse 102. Die beiden Dioden 122, 124 entkoppeln die beiden Versorgungsleitungen Rim A, Rim B und führen nur die Versorgung mit der höheren Spannung zum Verbraucher. In Reihe zu den Dioden122, 124 liegt der Schmelzleiter 110, der die Zuleitung zum Verbraucher 126 schützt. Die Dioden 124, 126 sind in Durchlassrichtung zum Koppelpunkt 120 angeordnet.
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2 und 3 zeigen eine dreidimensionale Darstellung mit einer schematischen Darstellung der im inneren angeordneten Komponenten und wie diese miteinander elektrisch verbunden sind. Die drei Kontakte 104, 106, 108 sind auf der ersten Gehäuseseite 114 angeordnet, sodass die Sicherungsvorrichtung 100 als Steckelement einsetzbar ist. An einer zur ersten Gehäuseseite 114 angrenzenden Gehäuseseite ist ein Vorsprung 230 ausgeformt. Der Vorsprung 230 ist quasi als Nase an der Gehäuseseite ausgebildet und schafft einen Schlüssel zu einem geometrischen Gegenstück in einer nicht dargestellten Aufnahme für die Sicherungsvorrichtung 100. So kann ein Verdrehschutz geschaffen werden. Auch können unterschiedliche Schlüssel, d.h. eine unterschiedliche Gestaltung des Vorsprungs 230 für verschiedenartige Sicherungsvorrichtungen 100, eine einfache Unterscheidung ermöglichen und eine falsche Montage verhindern. Die Kontakte 104, 106, 108 sind als Messerkontakte 232 ausgebildet. In einer Variante sind die Messerkontakte 232 in einer Reihe angeordnet. Die Reihenfolge des Lastkontaktelements 108 in Bezug zu den Versorgungskontaktelementen 104, 106 ist applikationsabhängig variierbar.
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4 zeigt eine Variante mit einer Anordnung der Kontaktelemente 104, 106, 108 an verschiedenen Seiten des Gehäuses 102. Die beiden Versorgungskontaktelement 104, 106 sind an zwei zueinander gegenüberliegenden Gehäuseseiten 114, 444 des Gehäuses 102 angeordnet, das Lastkontaktelement 108 ist an einer die erstgenannten Gehäuseseiten 114, 444 verbindenden dritten Gehäuseseite 446 des Gehäuses 102 angeordnet. Die Kontaktelemente 104, 106, 108 weisen jeweils eine Aussparung 442 auf. Die Aussparung 442 kann als Bohrung in die Endabschnitte 112, 116, 118 eingebracht sein.
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5 zeigt eine Schaltplandarstellung einer Sicherungsvorrichtung 100, bei der zwischen den Versorgungskontaktelementen 104, 106 und den Dioden 122, 124 jeweils ein zusätzliches Sicherungselement 550, 552 angeordnet ist.
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Das Prinzip der dargestellten Sicherungsvorrichtung 100 lässt sich auch in anderen Gehäuseformen und mittels unterschiedlicher Arten der Kontaktierung realisieren, wie die folgenden Figuren 6 bis 9 zeigen. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Schneidkontakten 660 für die Endabschnitte 112, 116, 118. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Sicherungsvorrichtung 100 als ein Steckverbinder 770, der zwischen zwei Stecker 772, in denen Buchsen 774 zum Kontaktieren der Messerkontakte 232 vorgesehen sind, wobei die Buchsen 774 mit den jeweiligen Leitungen 776 der Versorgungspfade Rim A, Rim B sowie zur Last 126 elektrisch verbunden sind. Das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel dreht das Prinzip der Kontaktierung der 7 um, sodass die Sicherungsvorrichtung 100 Buchsen 880 aufweist, die jeweils einen Endabschnitt 112, 116, 118 repräsentieren. An den Leitungen 776 sind entsprechende Kontakte 882 ausgeformt. Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Endabschnitte 112, 116, 118 als Federkontakte 990, auch als Gabelkontakte 990 bezeichnet, ausgebildet. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele zeigen, dass verschiedene Ausführungen der Kontaktierung möglich sind, wie beispielsweise eine Schneid-Klemm-Kontaktierung.
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Mit anderen Worten umfasst ein Versorgungskontaktelement 100 zwei integrierte Dioden 122, 124, zwei Versorgungskontakten 104, 106 und einem Lastkontakt 108, die in einem Gehäuse 102 integriert sind. Dabei entkoppeln die beiden Dioden 122, 124 die beiden Versorgungsleitungen Rim A, Rim B und nur die Versorgung mit der höheren Spannung zum Verbraucher 126 führen. In Reihe zu den Dioden 122, 124 können auch Sicherungen 550, 552 integriert werden, die die Zuleitung Rim A, Rim B zum Verbraucher 126 schützen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Sicherungsvorrichtung, Versorgungskontaktelement
- 102
- Gehäuse
- 104
- erstes Versorgungskontaktelement
- 106
- zweites Versorgungskontaktelement
- 108
- Lastkontaktelement
- 110
- Sicherungselement, Schmelzleiter
- 112
- erster Endabschnitt
- 114
- erste Gehäuseseite
- 116
- zweiter Endabschnitt
- 118
- Lastendabschnitt, Lastkontaktendabschnitt
- 120
- Koppelpunkt
- 122
- erste Diode
- 124
- zweite Diode
- 126
- Last, Verbraucher
- 128
- Masse, Masseanschluss
- Rim A
- erster Versorgungspfad, erste Versorgungsleitung
- Rim B
- zweiter Versorgungspfad, zweite Versorgungsleitung
- 230
- Vorsprung, Nase, Schlüssel
- 232
- Messerkontakt
- 442
- Aussparung, Durchbruch
- 444
- zweite Gehäuseseite
- 446
- dritte Gehäuseseite
- 550
- zusätzliches erstes Sicherungselement
- 552
- zusätzliches zweites Sicherungselement
- 660
- Schneidkontakt
- 770
- Steckerverbinder
- 772
- Stecker
- 774
- Buchse
- 776
- Leitung
- 880
- Buchse
- 882
- Kontakte
- 990
- Federkontakt, Gabelkontakt
