DE102018110911A1

DE102018110911A1 - Schmelzsicherung, Sicherungsbox sowie Herstellungs- und Montagenverfahren

Info

Publication number: DE102018110911A1
Application number: DE102018110911.3A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Huber; Christian KRAXENBERGER; Betti Bruno
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH; Audio Ohm Di Tonani Caterina E C SRL
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH; Audio Ohm Di Tonani Caterina E C SRL
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2019-11-07
Also published as: CN210897182U

Abstract

Es wird eine Schmelzsicherung für ein Fahrzeug beschrieben. Die Schmelzsicherung umfasst einen ersten Kontaktabschnitt mit einem ersten Befestigungsbereich, einen zweiten Kontaktabschnitt mit einem zweiten Befestigungsbereich sowie einen zwischen dem ersten Kontaktabschnitt und dem zweiten Kontaktabschnitt angeordneten Sicherungsabschnitt, der den ersten Kontaktabschnitt mit dem zweiten Kontaktabschnitt elektrisch und mechanisch verbindet, wobei die Schmelzsicherung derart ausgeformt ist, dass mittels eines Entkopplungselements der erste Befestigungsbereich strukturell von dem zweiten Befestigungsbereich entkoppelt ist. Weiterhin wird eine Sicherungsbox mit einer entsprechenden Schmelzsicherung, sowie ein Herstellungs- und ein Montageverfahren für eine solche Schmelzsicherung beschrieben

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmelzsicherung für ein Fahrzeug, eine Sicherungsbox mit einer solchen Schmelzsicherung, ein Herstellungsverfahren für eine Schmelzsicherung sowie ein Montageverfahren für eine Schmelzsicherung.
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Schmelzsicherungen für Fahrzeugbordnetze beschrieben. Die Erfindung kann aber in jeder Anwendung genutzt werden, in welcher elektrische Lasten mittels Schmelzsicherungen abgesichert werden.
Aus der Praxis ist bekannt, dass in der Fahrzeugtechnik eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern eingesetzt wird, die in einem Fahrzeug jeweils mit elektrischer Energie versorgt werden sollen. Hierfür weist ein modernes Fahrzeug zum Beispiel ein elektrisches Bordnetz und/oder ein im Wesentlichen zentrales Energieversorgungssystem auf. Im Allgemeinen sind dabei zum Absichern der elektrischen Verbraucher elektrische Sicherungen als Überstromschutzeinrichtungen vorgesehen, die einen elektrischen Stromkreis unterbrechen, wenn der darin fließende elektrische Strom eine vorbestimmte Stromstärke über eine vorbestimmte Zeit hinaus überschreitet. Dabei kommen unter anderen auch elektrische (Flach-)Sicherungen zum Einsatz, die als Normteile in unterschiedlichen Baugrößen sowie Bauformen und zur Absicherung unterschiedlicher elektrischer Stromstärken auf dem Markt erhältlich sind.
Diese elektrischen Sicherungen sind häufig innerhalb eines elektrischen Stromverteilers angeordnet, bei dem es sich zum Beispiel um eine Sicherungsbox, einen Sicherungsträger, einen Sicherungskasten oder dergleichen handeln kann. Es hat sich herausgestellt, dass in Abhängigkeit des jeweiligen Fahrzeugtyps, der mit einem solchen elektrischen Stromverteiler mitsamt einer oder mehreren elektrischen Sicherungen ausgestattet ist, aufgrund thermischer und/oder mechanischer Einflüsse eine hohe mechanische Belastung auf die Schmelzleiter der eingesetzten Sicherungen wirkt. So kann eine Wärmedehnung der verwendeten Schmelzsicherung unterschiedlich zu der sie haltenden Struktur sein. Es ist deshalb konstruktiv entweder nur vergleichsweise aufwändig oder gar nicht realisierbar, eine funktionssichere Absicherung in Form einer elektrischen Sicherung in einen solchen Fahrzeugtyp zu integrieren. Es besteht somit der Wunsch nach einer insbesondere konstruktiv vergleichsweise einfach umsetzbaren Integration einer elektrischen Sicherung in thermisch und/oder mechanisch belastete Einbausituationen.
DE 10 2015 110 171 A1 offenbart eine elektrische Sicherung für ein Fahrzeug, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, Hybridfahrzeug- oder Elektrofahrzeugs oder eines Nutzfahrzeugs. Die elektrische Sicherung weist einen Auslöseabschnitt auf, der in einem elektrisch isolierenden Sicherungsgehäuse aufgenommen ist und der als elektrische Überstromschutzeinrichtung eingerichtet ist. Zudem weist die elektrische Sicherung einen elektrisch leitfähigen Steckkontaktabschnitt auf, der zum elektrisch leitendem in Kontakt bringen mit einem elektrischen Stromverteiler des Fahrzeugs eingerichtet ist. Erfindungsgemäß weist die elektrische Sicherung zusätzlich einen Verbindungsabschnitt zum Befestigen der Sicherung an dem elektrischen Stromverteiler auf, wobei der Steckkontaktabschnitt oder der Verbindungsabschnitt gegenüber dem Auslöseabschnitt der elektrischen Sicherung abgewinkelt ist. Die Abwinkelung des Steckkontaktabschnitts oder des Verbindungsabschnitts kann dabei am Ende des jeweiligen Abschnitts oder beabstandet vom Ende innerhalb des Abschnitts erfolgen.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine von thermischen und/oder mechanischen Einflüssen weitgehend unbeeinflusste Möglichkeit zum Absichern eines Fahrzeugs gegen elektrische Überströme zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.
Eine erfindungsgemäße Schmelzsicherung umfasst einen ersten Kontaktabschnitt, einen zweiten Kontaktabschnitt sowie einen die beiden Kontaktabschnitte verbindenden Sicherungsabschnitt. Die Schmelzsicherung weist zumindest ein Entkopplungselement auf, welches in dem ersten Kontaktabschnitt oder alternativ in dem zweiten Kontaktabschnitt ausgeformt ist. Dabei weist der erste Kontaktabschnitt einen ersten Befestigungsbereich auf und der zweite Kontaktabschnitt einen zweiten Befestigungsbereich auf. Der Befestigungsbereich kann auch als Verbindungsabschnitt bezeichnet werden. Der Sicherungsabschnitt verbindet den ersten Kontaktabschnitt und den zweiten Kontaktabschnitt sowohl elektrisch als auch mechanisch. Die Schmelzsicherung ist derart ausgebildet, dass der erste Befestigungsbereich strukturell von dem zweiten Befestigungsbereich entkoppelt ist. Eine derartige Schmelzsicherung kann allgemein auch einfach als elektrische Sicherung bezeichnet werden.
Eine erfindungsgemäße Sicherungsbox umfasst zumindest eine Schmelzsicherung, wie diese hier beschrieben ist sowie zumindest eine Stromschiene. Dabei ist die zumindest eine Schmelzsicherung mit der zumindest einen Stromschiene formschlüssig und ergänzend oder alternativ kraftschlüssig verbunden.
Der Sicherungsabschnitt kann auch als Auslöseabschnitt oder als Schmelzleiter bezeichnet werden. Die Ausformung des Sicherungsabschnitts beeinflusst die Auslösecharakteristik der Schmelzsicherung, wobei dies im Stand der Technik bereits ausführlich beschrieben ist. Die beiden Kontaktabschnitte sowie der Sicherungsabschnitt sind aus einem elektrisch leitfähigen Material. So ist die Schmelzsicherung ausgebildet, einen an dem ersten Kontaktabschnitt anliegenden Strom zu dem zweiten Kontaktabschnitt zu leiten und umgekehrt. Die Schmelzsicherung ist ausgebildet, durch das Schmelzen des Sicherungsabschnitts oder eines Teils des Sicherungsabschnitts einen abzusichernden elektrischen Stromkreis zu unterbrechen wenn eine elektrische Stromstärke des elektrischen Stromkreises einen bestimmten Wert über eine bestimmte Zeit überschreitet.
Die Kontaktabschnitte können auch als Verbindungsabschnitt bezeichnet werden. Die Kontaktabschnitte sind dazu eingerichtet, die Schmelzsicherung mechanisch und elektrisch mit einem Stromleiter und ergänzend oder alternativ einer Stromschiene oder ähnlichem zu verbinden. Dabei können die Kontaktabschnitte formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit entsprechenden Kontakten der zu verbindenden Stromleiter und/oder Stromschienen verbunden werden. Bei den Verbindungen kann es sich dabei um lösbare oder unlösbare Verbindungen handeln. Beispielsweise können die entsprechenden Verbindungen mittels Durchsetzfügen, Schweißen, Schrauben, oder ähnlichem erfolgen.
Der Befestigungsbereich kann zum Beispiel als eine Art flache Zunge ausbildet sein, die sich in Längsrichtung der Schmelzsicherung erstreckt. Der Befestigungsbereich kann auch eine, zwei oder mehr Durchgangsöffnungen aufweisen, durch die sich ein geeignetes Befestigungsmittel zum Befestigen an einem elektrischen Stromverteiler, einer Stromschiene oder einer Stromleitung oder ähnlichem hindurch erstrecken kann. Zudem ist der Befestigungsbereich vorzugsweise dazu eingerichtet, beispielsweise im Bereich der Durchgangsöffnungen, elektrisch leitfähig mit dem elektrischen Stromverteiler beziehungsweise mit einer dem Stromverteiler vorgeschalteten elektrischen Energiequelle verbunden zu werden. Auf diese Weise lässt sich ein elektrischer Verbraucher des Fahrzeugs über einen auf den Befestigungsbereich aufgesteckten Steckverbinder durch die elektrische Sicherung abgesichert mit der elektrischen Energiequelle verbinden.
Das Entkopplungselement kann als ein Federelement ausgebildet sein. Dabei kann das Federelement zumindest eine Torsionsfeder und zumindest einen Biegebalken umfassen. Somit können sowohl axiale Bewegungen als auch Drehbewegungen ausgeglichen werden und eine durch die axiale Bewegung und/oder Drehbewegung auf den Sicherungsabschnitt wirkende Belastung besonders gut verringert werden. So kann das Entkopplungselement als ein Gleitlager ausgebildet sein.
In einer Variante umfasst der zweite Kontaktabschnitt das Entkopplungselement. Dabei kann insbesondere der zweite Befestigungsbereich innerhalb des zweiten Kontaktabschnitts angeordnet sein. Zwischen dem zweiten Befestigungsbereich und den übrigen Bereichen des zweiten Kontaktabschnitts kann einer U-förmigen Kontur folgend eine Aussparung vorgesehen sein, welche den zweiten Befestigungsbereich von den übrigen Bereichen des zweiten Kontaktabschnitts freistellt. Dabei kann eine offene Seite der einer U-förmigen Kontur folgenden Aussparung von dem Sicherungsabschnitt weg weisend ausgerichtet sein. Somit kann die beschriebene Öffnung der U-förmigen Kontur der Bereich der U-förmigen Kontur sein, der am weitesten entfernt vom Auslöseabschnitt ausgeformt ist. Der zweite Befestigungsbereich kann dann als eine Zunge in Richtung des Sicherungsabschnitts ausgerichtet sein.
Der zweite Kontaktabschnitt kann den zweiten Befestigungsbereich, das Entkopplungselement sowie einen Zwischenbereich aufweisen. Dabei ist der Zwischenbereich zwischen dem Entkopplungselement und dem Sicherungsabschnitt angeordnet. Somit ergibt sich ein möglicher Stromfluss von dem ersten Kontaktabschnitt über den Sicherungsabschnitt, den Zwischenbereich, das Entkopplungselement hin zum zweiten Befestigungsbereich. So kann die der U-förmigen Kontur folgende Aussparung den zweiten Befestigungsbereich von dem Zwischenbereich trennen, wobei der Zwischenbereich mit dem zweiten Befestigungsbereich über das Entkopplungselement sowohl elektrisch als auch mechanisch verbunden ist.
Das Entkopplungselement kann sowohl einen Torsionsbereich als auch einen Biegungsbereich aufweisen. Hierzu kann ein als Kopplungsbereich bezeichneter Abschnitt des zweiten Kontaktabschnitts abgewinkelt zu einer Haupterstreckungsebene der Schmelzsicherung ausgerichtet sein. Der Kopplungsbereich kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 10° und 170° zur Haupterstreckungsebene abgewinkelt sein. Günstiger ist dabei ein Bereich zwischen 45° und 135° zur Haupterstreckungsebene. Ein besonders positiver Effekt des Entkopplungselements kann dabei erzielt werden, wenn der als Kopplungsbereich bezeichneter Abschnitt des zweiten Kontaktabschnitts in einem Winkel zwischen 75° und 105° zur Haupterstreckungsebene abgewinkelt ist. Dabei kann der Kopplungsbereich in einem Toleranzbereich quer zu der Haupterstreckungsebene der Schmelzsicherung ausgerichtet sein. Der Toleranzbereich kann dabei beispielsweise +5°/-5° oder +3°/-3° oder insbesondere + 1,5°/-1,5° betragen. In dem Kopplungsbereich liegt die offene Seite der U-förmigen Kontur folgenden Aussparung und somit auch eine Wurzel der den zweiten Befestigungsbereich formenden Zunge.
Die der U-förmigen Kontur folgende Aussparung kann eine Störkontur aufweisen, um ein Ineinanderhaken einer Vielzahl von Schmelzsicherungen, wenn diese als Schüttgut vorliegen, zu verhindern. Dabei können die Schenkel der U-förmigen Aussparung ungleichmäßig ausgebildet sein. So kann beispielsweise ein Vorsprung oder ein im Bereich der Schenkel in die U-förmige Aussparung hineinragender Buckel bzw. eine entsprechende Nase vorgesehen sein.
Die Schmelzsicherung kann insbesondere im Wesentlichen in einem Stanzbiegeteilprozess hergestellt werden. Dabei können der erste Kontaktabschnitt, der zweite Kontaktabschnitt sowie der Sicherungsabschnitt einstückig ausgebildet werden. Der erste Kontaktabschnitt, der zweite Kontaktabschnitt sowie der Sicherungsabschnitt können aus einem Blech gefertigt bzw. ausgestanzt werden, wobei sich an das Stanzen insbesondere ein Biegen anschließen kann, wobei im Schritt des Biegen der Kopplungsbereich wie beschrieben zur Haupterstreckungsebene abgewinkelt werden kann.
Die Schmelzsicherung kann weiterhin insbesondere im Bereich des Sicherungsabschnitts ein Gehäuse, insbesondere aus Kunststoff, aufweisen. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn zwei Gehäusehälften angeordnet und dann heißverstemmt werden. Dabei kann das Gehäuse elektrisch-isolierend ausgebildet sein.
Ein Montageverfahren für eine Schmelzsicherung kann einen Schritt des Anordnens so wie einen Schritt des Verbindens aufweisen. Im Schritt des Anordnens wird eine Schmelzsicherung an einem Montageort angeordnet und dann im Schritt des Verbindens wird der erste Kontaktabschnitt und ergänzend oder alternativ der zweite Kontaktabschnitt mit einem Stromleiter wie beispielsweise einer Stromschiene verbunden.
Vor dem Schritt des Anordnens kann in einem Schritt des Bereitstellens eine Vielzahl von Schmelzsicherungen bereitgestellt werden, wobei in diesem Fall, wenn die Schmelzsicherungen als Schüttgut bereitgestellt werden und die Schmelzsicherungen eine U-förmige Konturform der Aussparung aufweisen, letztere vorteilhafterweise eine Störkontur aufweist, welche ein Ineinanderhaken von zwei oder mehr Schmelzsicherungen miteinander verhindert. Nach dem Schritt des Bereitstellens können die bereitgestellten Schmelzsicherung vereinzelt werden, sodass im dann anschließenden Schritt des Anordnens die Schmelzsicherungen einzelnen an einem Montageort angeordnet werden können und dann dort entsprechend mit einem Stromleiter verbunden werden können.
Figurenliste
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine isometrische Darstellung einer Schmelzsicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine Aufsicht einer Schmelzsicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine Abwicklung einer Schmelzsicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 einen zweiten Kontaktabschnitt einer Schmelzsicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Störkontur innerhalb eines zweiten Kontaktabschnitts einer ersten Schmelzsicherung sowie eine zweite Schmelzsicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine isometrische Darstellung einer Schmelzsicherung mit einem Gehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 eine Seitenansicht der in 6 dargestellten Schmelzsicherung;
8 eine Explosionsdarstellung der in 6 und 7 dargestellten Schmelzsicherung;
9 eine Aufsicht der in 6 bis 8 dargestellten Schmelzsicherung;
10 eine Abwicklung der in 6 bis 9 dargestellten Schmelzsicherung;
11 eine Sicherungsbox in einem Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12 ein Ablaufdiagramm eines Herstellungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
13 ein Ablaufdiagramm eines Montageverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung
Schmelzsicherungen erfahren durch thermal-mechanische Einflüsse mechanische Spannungen, welche ohne zusätzliche Maßnahmen die zulässige Streckgrenze des Bauteils überschreiten können, wodurch es zu einem Ausfall der Schmelzsicherung kommen kann.
1 zeigt eine isometrische Darstellung einer Schmelzsicherung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schmelzsicherung 100 weist einen ersten Kontaktabschnitt 102, einen zweiten Kontaktabschnitt 104 sowie einen die beiden Kontaktabschnitte 102, 104 verbindenden Sicherungsabschnitt 106 auf. Der erste Kontaktabschnitt 102 umfasst einen ersten Befestigungsbereich 108, der zweite Kontaktabschnitt 104 umfasst einen zweiten Befestigungsbereich 110. Weiterhin weist der zweite Kontaktabschnitt 104 ein Entkopplungselement 112 auf. Das Entkopplungselement 112 ist eingerichtet den ersten Befestigungsbereich 108 von dem zweiten Befestigungsbereich 110 strukturell zu entkoppeln.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Entkopplungselement 112 als ein Federelement 116 ausgeformt. Das Federelement 116 schafft eine Torsionsfeder sowie einen Biegebalken. In diesem Fall weist das Entkopplungselement 112 zwei Torsionsbereiche 118 sowie drei unterschiedliche Biegungsbereiche 120 auf.
Der zweite Kontaktabschnitt 104 weist eine einer U-förmigen Kontur 121 folgende Aussparung 122 auf. Dadurch lässt sich der Kontaktabschnitt 104 in einen Zwischenbereich 124, einen Kopplungsbereich 126 sowie den zweiten Befestigungsbereich 110 aufteilen. Dabei ist der Zwischenbereich 124 zwischen dem Sicherungsabschnitt 106 und dem Entkopplungselement 112 angeordnet. Die Aussparung 122 schafft eine Zunge 128, welche im Wesentlichen den zweiten Befestigungsbereich 110 ausgeformt. Eine Wurzel 130 der Zunge 128 ist Teil des Entkopplungselements 112.
Die Aussparung 122 weist eine offene Seite auf, welche in die dem Sicherungsabschnitt 106 entgegengesetzte Richtung, d. h. nach außen weist. Die offene Seite der Aussparung 122 kennzeichnet die Wurzel 130 der Zunge 128. Dabei ist das nach außen weisende Ende der Schenkel der U-förmigen Aussparung 122 größer und kennzeichnet somit den Torsionsbereich 118.
Der Kopplungsbereich 126 ist quer zu einer Haupterstreckungsebene 132 der Schmelzsicherung 100 ausgerichtet.
Der erste Kontaktabschnitt 102, der zweite Kontaktabschnitt 104 sowie des Sicherungsabschnitt 106 sind einstückig aus einem metallischen Blech geformt.
Die Schmelzsicherung kann als ein elektrisch-leitendes Bauteil inklusive Trennkonturen und Umformung betrachtet werden. Durch die hier dargestellten besonderen Eigenschaften werden Vorteilhafterweise Spannungen in der Sicherungskontur des Sicherungsabschnitts 106 reduziert. Dies wird erreicht durch eine strukturelle Entkopplung der Anbindungen des ersten Befestigungsbereichs 108 sowie des zweiten Befestigungsbereichs 110. Diese Entkopplung erfolgt direkt durch Maßnahmen während des Fertigungsverfahrens des im Wesentlichen die Schmelzsicherung bildenden stromleitenden Materials. Dabei beeinflussen die Verbindungsverfahren im Bereich der Befestigungsbereich 108, 110 der Schmelzsicherung 100 diese Entkopplung nicht. So wird die Dauerfestigkeit der Schmelzsicherung 100 verbessert, da der maximale mechanische Spannungsbereich in das Entkopplungselement 112 ausgelagert ist. Dabei kann das Entkopplungselement 112 auch als Flexur bezeichnet werden. Dadurch, dass der maximale mechanische Spannungsbereich in das Entkopplungselement 112 ausgelagert ist lässt sich aus Sicht der mechanischen Belastung daraus eine höhere Lebensdauer der Schmelzsicherung 100 ableiten.
Mit anderen Worten kann man sagen, dass die gezeigte Schmelzsicherung 101 ein flexibles Element beinhaltet. Im Bereich von Fahrzeugen können Schmelzsicherungen extremen thermischen Belastungen ausgesetzt sein, wodurch Zug-Druck-Belastungen in der verbauten Sicherung entstehen. Die Idee hinter den in den Figuren gezeigten Varianten einer Schmelzsicherung 100 sieht vor, dass die Steifigkeit der Schmelzsicherung 100 im Flexurbereich, d. h. dem Entkopplungselement 112, durch ein komplexes Federelement (Torsionsfedern, Biegebalken) erfolgt welches eine Überlagerung von Torsionsfeder-und Biegebeanspruchungen im Material beinhalten. Die als Torsionsbereich 118 sowie als Biegungsbereich 120 bezeichneten Abschnitte der Schmelzsicherung 100 nehmen einen höheren Belastungsanteil auf.
Die durch das Entkopplungselement 112 eingebrachte Elastizität erlaubt bei thermalmechanischen Belastungen eine höhere elastische Auslenkung an den (Kraft-und/oder formschlüssigen) Verbindungen der Befestigungsbereich 108, 110, was eine Reduzierung von mechanischen Spannungen in der Bauteilgeometrie ergibt.
2 zeigt eine Aufsicht einer Schmelzsicherung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Schmelzsicherung 100 kann es sich um eine weitere Variante der bereits in 1 gezeigten Schmelzsicherung 100 handeln. Der Sicherungsabschnitt 106 ist in einem Gehäuse 240 geschützt. Auch in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel folgt die Aussparung 122 einer U-förmigen Kontur 121, wobei die Form runder gewählt ist, im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel.
3 zeigt eine Abwicklung einer Schmelzsicherung 100 gemäß dem in 2 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Bereich des Sicherungsabschnitts 106 sind vier Durchgangslöcher 342 in dem Blech der Schmelzsicherung 100 angeordnet, welche zur Befestigung des in 2 dargestellten Gehäuses 240 dienen. Dies wird in der Explosionsdarstellung in 8 deutlicher sichtbar. Die Aussparung 122 weist im Bereich des Kopplungsbereichs 126 eine Störkontur 344 auf.
4 zeigt einen zweiten Kontaktabschnitt 104 einer Schmelzsicherung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei handelt es sich um eine vergrößerte Detailansicht des in 3 gezeigten zweiten Kontaktabschnitts 104. Der Übersichtlichkeit halber sind nicht alle Elemente hierbei mit Bezugszeichen versehen, so sind die Figuren 3 und 4 gemeinsam zu betrachten.
Exemplarisch werden im Folgenden einige Maße einer Schmelzsicherung 100 dargestellt, wobei diese insbesondere in Bezug auf die Stromtragfähigkeit zu lesen sind, d. h. das die Verhältnisse einzelne Maße zueinander zu betrachten sind, um eine vorabdefinierter Stromtragfähigkeit der Sicherung zu gewährleisten. Bei allen Maßen sind hierbei keine Toleranzen angegeben, diese wird der Fachmann in der Regel gemäß einschlägiger Normen bestimmen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Sicherung 100 eine Gesamtlänge von 48 mm und eine Breite von 16,3 mm auf. Die Schmelzsicherung 100 ist dabei in einem Stanz-Biegeprozess aus einem 0,6 mm dicken Blech, insbesondere einem Kupferblech bzw. einem aus einer Kupferlegierung bestehenden Blech, gefertigt. Die Aussparung 122 weist im Wesentlichen eine Breite von 1 mm auf. Die nach außen weisenden Enden der Aussparung 122 der im Wesentlichen 1 mm breiten Aussparung sind in dem Endebereich auf einer Länge von 6,5 mm 2,15 mm breit. Dabei ist die Störkontur 344 in diesen breiteren Enden der Aussparung 122 angeordnet. Die Störkontur 344 ist auf beiden Schenkeln der der U-förmigen Kontur 121 folgenden Aussparung 122 jeweils von außen in die Aussparung 122 als ein Kreissegment mit einem Radius von 1,8 mm hineinragend angeordnet. Die Ecken der Aussparung 122 weisen jeweils einen Radius von 0,5 mm auf.
Die Zunge 128 weist insbesondere im Bereich der Wurzel 130 eine Breite von 6 mm auf. Der Zwischenbereich weist eine minimale Breite von 3 mm auf. Somit ist ein Stromfluss außen um die Aussparung 122 minimal auf zwei Wegen mit jeweils einer Breite von 3 mm und einer Dicke von 0,6 mm möglich in dem Bereich, in dem die zwei unabhängigen Verbindungswege zusammenstoßen, d. h. im Bereich der Wurzel 130 ist die Breite entsprechend doppelt so groß, sodass weiterhin die maximale Stromtragfähigkeit erzielt werden kann.
5 zeigt eine Störkontur 344 innerhalb eines zweiten Kontaktabschnitts 104 einer ersten Schmelzsicherung 100 sowie eine zweite Schmelzsicherung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Letztlich entspricht die erste Schmelzsicherung 100 dem in den Figuren 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Schmelzsicherung 100. Auch die zweite Schmelzsicherung 500 kann sich auf das gleiche Ausführungsbeispiel zurück beziehen, wobei dies an dieser Stelle nur exemplarisch zu betrachten ist. Die zweite Schmelzsicherung 500 ist senkrecht zur ersten Schmelzsicherung 100 angeordnet. Dabei wird deutlich, dass durch die Störkontur 344 kein verhaken der beiden Schmelzsicherungen 100, 400 möglich ist.
6 bis 10 zeigen verschiedene Ansichten der gleichen Schmelzsicherung 100. Dabei handelt es sich um das bereits in 2 bis 5 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. So werden im Folgenden jeweils nur kurz die besonderen Merkmale bzw. die Dinge die in der speziellen Ansicht besonders sichtbar sind, beschrieben und ansonsten auf die vorangehende Beschreibung verwiesen.
6 zeigt eine isometrische Darstellung der Schmelzsicherung 100 mit einem Gehäuse 240 gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 7 zeigt eine Seitenansicht der in 6 dargestellten Schmelzsicherung 100. das Gehäuse weist beispielsweise eine Dicke von 8,2 mm auf dabei sind die beiden Kontaktabschnitte 102, 104 in einer Ebene mittig zu dem Gehäuse 240 angeordnet. Die in 3 und 10 gezeigte Abwicklung des im Wesentlichen die Schmelzsicherung 100 bildenden metallischen Körpers der Schmelzsicherung 100 wird beispielsweise aus einem 0,6 mm dicken Blech, insbesondere einem veredelten Kupferblech gestanzt. In einem zweiten Schritt wird dann der Kopplungsbereich 126 quer zur Haupterstreckungsebene 132 der Schmelzsicherung 100 ausgerichtet. Dabei wird ein Ende der Schmelzsicherung 100 auf einer Länge von beispielsweise 9,2 mm mit einem Biegeradius von 1 mm nach oben gebogen und somit quer zur Haupterstreckungsebene 132 ausgerichtet.
Die wesentliche Ausrichtung des Kopplungsbereichs 126 quer zur Haupterstreckungsebene 132 ist hier als ein Beispiel dargestellt. Wie bereits Eingangs beschrieben sind auch andere Biegewinkel denkbar, wobei dann eventuell die Maße sowohl der Aussparung als auch weitere Längenmaße anzupassen sind, um den gewünschten Effekt zu erzielen.
8 zeigt eine Explosionsdarstellung der in 6 und 7 dargestellten Schmelzsicherung 100. Dabei sind neben dem Blech 850, aus dem insbesondere der Sicherungsabschnitt 106 sowie die Aussparung 122 ausgestanzt und dann der Kopplungsbereich 126 gebogen wird, zwei Gehäusehälften 852, 854 zu erkennen welche durch die Durchgangslöcher 342 miteinander verbunden und dann heißverstemmt werden.
9 zeigt eine Aufsicht der in 6 bis 8 dargestellten Schmelzsicherung. 10 zeigt eine Abwicklung der in 6 bis 9 dargestellten Schmelzsicherung.
11 zeigt eine Sicherungsbox 960 in einem Fahrzeug 962 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Sicherungsbox 960 umfasst eine nicht weiter dargestellte Stromschiene sowie eine oder mehrere Schmelzsicherungen 100 gemäß einer hier beschriebenen Variante. Dabei ist der erste Befestigungsbereich 108 oder der zweite Befestigungsbereich 110 der einen oder jeweils der mehreren Schmelzsicherungen 100 formschlüssig und ergänzend oder alternativ kraftschlüssig mit der Stromschiene verbunden. Der jeweils andere Befestigungsbereich 108, 110 der jeweiligen Schmelzsicherungen 100 ist mit einem Verbraucher innerhalb des Fahrzeugs 962 verbunden. Dabei können zwischen einer Stromquelle und der Sicherungsbox 960 oder zwischen der Sicherungsbox 960 und den daran angeschlossenen Verbrauchern jeweils Schaltvorrichtungen zusätzlich vorgesehen sein.
Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den 1 - 11 als Referenz beibehalten.
12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Herstellungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Herstellungsverfahren ist dazu vorgesehen eine Variante einer hier dargestellten Schmelzsicherung 100 zu erzeugen. In einem ersten Schritt S1 des Stanzens werden ein erster Kontaktabschnitt 102 mit einem ersten Befestigungsbereich 108, ein zweiter Kontaktabschnitt 104 mit einem zweiten Befestigungsbereich 110 sowie ein zwischen dem ersten Kontaktabschnitt 102 und dem zweiten Kontaktabschnitt 104 angeordneter Sicherungsabschnitt 106 ausgestanzt. Weiterhin wird eine U-förmige Kontur 121 in einem Kontaktabschnitt des ersten Kontaktabschnitts 102 und ergänzend oder alternativ des zweiten Kontaktabschnitts 104 ausgeformt, um ein Entkopplungselement 112 zu schaffen. In einem Schritt S2 des Biegens wird der das Entkopplungselement 112 aufweisende Kontaktabschnitt derart gebogen, dass mittels des Entkopplungselements 112 der erste Befestigungsbereich 108 strukturell von dem zweiten Befestigungsbereich 110 entkoppelt ist. Dabei können in besonderen Werkzeugen das Stanzen und das Biegen in einen Arbeitsschritt kombiniert werden.
Optional wird das Herstellungsverfahren ergänzt durch einen nicht dargestellten Schritt des Heißverstemmens, in dem zwei Gehäusehälften 852, 854 an dem in den Schritten des Stanzens S1 und Biegen S2 hergestellten Blech 850 angeordnet und zu einem Gehäuse 240 heißverstemmt werden.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Montageverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Montageverfahren weist einen optionalen Schritt S3 des Bereitstellens einer Vielzahl von Schmelzsicherungen 100 auf, wobei die Schmelzsicherungen 100 innerhalb einer eine U-förmige Kontur 121 formenden Aussparung 122 eine Störkontur 344 aufweisen, welche ein verhaken von zwei oder mehr Schmelzsicherungen miteinander verhindert. Im darauf folgenden Schritt S4 des Vereinzeln wird eine Schmelzsicherung der bereitgestellten Vielzahl von Schmelzsicherungen 100 vereinzelt, um diese dann einzelnen in dem folgenden Schritt S5 des Anordnens an einem Montageort anzuordnen. Sollten die beiden optionalen Schritte S3 und S4 nicht ausgeführt werden, so ist auch die optionale Störkontur 344 nicht unbedingt erforderlich. Im Schritt S5 des Anordnens wird eine Schmelzsicherung 100 an einem Montageort angeordnet und dann im darauf folgenden Schritt S6 des Verbindens der erste Kontaktabschnitt 102 und ergänzend oder alternativ der zweite Kontaktabschnitt 104 mit jeweils einem Stromleiter verbunden. Bei dem Stromleiter kann es sich insbesondere um eine Stromschiene handeln. Im Schritt S6 des Verbindens kann eine lösbare oder alternativ eine unlösbare Verbindung hergestellt werden. Die Verbindung kann sowohl formschlüssig als auch kraftschlüssig ausgebildet werden. Als verbindende Methoden sind beispielsweise Durchsetzfügen, Schweißen, Schrauben, Heißverstemmen oder stecken denkbar.
Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft.
Bezugszeichenliste

100: Schmelzsicherung
102: erster Kontaktabschnitt
104: zweiter Kontaktabschnitt
106: Sicherungsabschnitt
108: erster Befestigungsbereich
110: zweiter Befestigungsbereich
112: Entkopplungselement
116: Federelement
118: Torsionsbereich
120: Biegungsbereich
121: U-förmige Kontur
122: Aussparung
124: Zwischenbereich
126: Kopplungsbereich
128: Zunge
130: Wurzel
132: Haupterstreckungsebene
240: Gehäuse
342: Durchgangsloch
344: Störkontur
850: Blech
960: Sicherungsbox
962: Fahrzeug
S1 - S7: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015110171 A1 [0005]

Claims

Schmelzsicherung (100) für ein Fahrzeug, umfassend a. einen ersten Kontaktabschnitt (102) mit einem ersten Befestigungsbereich (108), b. einen zweiten Kontaktabschnitt (104) mit einem zweiten Befestigungsbereich (110) sowie c. einen zwischen dem ersten Kontaktabschnitt (102) und dem zweiten Kontaktabschnitt (104) angeordneten Sicherungsabschnitt (106), der den ersten Kontaktabschnitt (102) mit dem zweiten Kontaktabschnitt (104) elektrisch und mechanisch verbindet, wobei d. die Schmelzsicherung (100) derart ausgeformt ist, dass mittels eines Entkopplungselements (112) der erste Befestigungsbereich (108) strukturell von dem zweiten Befestigungsbereich (110) entkoppelt ist.
Schmelzsicherung (100) gemäß Anspruch 1, bei der das Entkopplungselement (112) als ein Federelement (116) zumindest eine Torsionsfeder und zumindest einen Biegebalken umfasst.
Schmelzsicherung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Entkopplungselement (112) als ein Gleitlager ausgebildet ist.
Schmelzsicherung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Kontaktabschnitt (104) das Entkopplungselement (112) umfasst.
Schmelzsicherung (100) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der zweite Befestigungsbereich (110) innerhalb des zweiten Kontaktabschnitts (104) angeordnet ist und mittels einer, einer U-förmigen Kontur (121) folgenden, Aussparung (122) innerhalb des zweiten Kontaktabschnitts (104) freigestellt ist, wobei eine offene Seite der U-förmigen Kontur (121) von dem Sicherungsabschnitt (106) weg gerichtet ist.
Schmelzsicherung (100) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Kopplungsbereich (106. 20) des zweiten Befestigungsbereichs (110) mit dem Entkopplungselement (112) in einem Toleranzbereich quer zu einer Haupterstreckungsebene (132) der Schmelzsicherung (100) ausgerichtet ist.
Schmelzsicherung (100) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die U-förmige Kontur (121) eine Störkontur (344) aufweist.
Schmelzsicherung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kontaktabschnitt (102), der zweite Kontaktabschnitt (104) und der Sicherungsabschnitt (106) einstückig, insbesondere in einem Stanz-Biegeprozess, ausgebildet sind.
Schmelzsicherung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sicherungsabschnitt (106) von einem elektrisch-isolierendem Gehäuse (240) umfasst wird.
Sicherungsbox (960) mit einer Stromschiene und einer Mehrzahl von Schmelzsicherungen (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils ein zweiter Befestigungsbereich (110) von jeder der Mehrzahl von Schmelzsicherungen (100) mit der Stromschiene formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
Herstellungsverfahren für eine Schmelzsicherung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den folgenden Schritten: a. Stanzen (S1) eines ersten Kontaktabschnitts (102) mit einem ersten Befestigungsbereich (108), eines zweiten Kontaktabschnitts (104) mit einem zweiten Befestigungsbereich (110), eines zwischen dem ersten Kontaktabschnitt (102) und dem zweiten Kontaktabschnitt (104) angeordneten Sicherungsabschnitts (106), der den ersten Kontaktabschnitt (102) mit dem zweiten Kontaktabschnitt (104) elektrisch und mechanisch verbindet, sowie einer U-förmige Kontur (121) in einem Kontaktabschnitt des ersten Kontaktabschnitts (102) und/oder zweiten Kontaktabschnitts (104), um ein Entkopplungselement (112) auszuformen, und b. Biegen (S2) des das Entkopplungselement (112) aufweisenden Kontaktabschnitts, sodass mittels des Entkopplungselements (112) der erste Befestigungsbereich (108) strukturell von dem zweiten Befestigungsbereich (110) entkoppelt ist.
Montageverfahren für eine Schmelzsicherung (100), mit den folgenden Schritten a. Anordnen (S5) einer Schmelzsicherung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder einer nach dem Herstellungsverfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch hergestellten Schmelzsicherung (100) an einem Montageort, und b. Verbinden (S6) des ersten Kontaktabschnitts (102) und/oder des zweiten Kontaktabschnitts (104) mit jeweils einem Stromleiter, insbesondere einer Stromschiene.
Montageverfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, mit einem Schritt des c. Bereitstellen (S3) einer Vielzahl von Schmelzsicherungen (100; 500), wobei die Schmelzsicherungen (100; 500) innerhalb einer eine U-förmige Kontur (121) formenden Aussparung (122) eine Störkontur (344) aufweisen, welche ein Verhaken von zwei oder mehr Schmelzsicherungen (100; 500) miteinander verhindert, und d. Vereinzeln (S4) einer Schmelzsicherung (100; 500) der bereitgestellten Vielzahl von Schmelzsicherungen (100; 500), um diese dann einzeln in dem folgenden Schritt (S5) des Anordnens an einem Montageort anzuordnen.
Montageverfahren gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt (S6) des Verbindens der erste Kontaktabschnitt (102) und/oder der zweite Kontaktabschnitt (104) formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem zugeordneten Stromleiter verbunden wird, beispielsweise mittels Durchsetzfügen, Schweißen, Schrauben, Heißverstemmen und/oder Stecken.