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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schutzvorrichtung
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zu deren Herstellung nach
dem Oberbegriff von Anspruch 15.
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Elektrische
Schutzvorrichtungen sind insbesondere in Form von Schmelzsicherungen
seit langem bekannt. Sie werden in bekannter Weise je nach Nennstrombereich,
Einsatzspannungsbereich, flinker oder träger Auslösecharakteristik oder Bauform und
Einbauform sowie Verwendungszweck unterschieden, um nur einige Unterscheidungskriterien
zu nennen. Allen vorstehend exemplarisch genannten Bauformen von
elektrischen Schutzvorrichtungen ist gemeinsam, dass sie auch in
der Bauform von Chip- oder
Mikrosicherungen zum Schutz von Leistungsversorgungs- und Kontrollfunktionen
durch einen jeweils beanspruchten Bauraum zunehmend schwerer in
Schaltungen integrierbar sind.
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Eine
besonders gravierende Situation tritt innerhalb einer Fahrzeug-Elektronik
oder einer Fahrzeug-Controllereinheit auf, auf den nachfolgend exemplarisch
eingegangen wird. Hier werden hohe Anforderungen an die Sicherheit
von Fahrgästen
und Fahrzeugführen
gestellt. Der Umfang von elektrisch abzusichernden Leistungsfunktionen
wird so insbesondere in Personenkraftfahrzeugen in naher Zukunft
insgesamt weiterhin stark anwachsen, und damit auch die Anzahl von
Fahrzeug- Controllereinheiten. Ein jeweils vorhandener Platz für derartige
Einheiten ist jedoch stark begrenzt. So verursacht eine Integration
von elektrischen Schutzmaßnahmen
in Controllerein heiten im Hinblick auf eine jeweilige Platzierung
und einen jeweiligen Raumbedarf schon heute große Probleme.
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Neben
der Integration in eine Schaltung ist auch eine ausreichend gute
Zugänglichkeit
bzw. Auswechselbarkeit durch einen Anwender zu Wartungs- oder Reparaturzwecken
problematisch. Eine derartige Zugänglichkeit wird jedoch beispielsweise
in einem Fehlerfall nach Auslösen
einer Schutzvorrichtung, für
eine Funktionskontrolle und/oder einen Austausch einer jeweiligen
Schutzvorrichtung erforderlich. Bekannt ist zwar beispielsweise
eine Schutzvorrichtung in einem Halter eingesetzt auf einer Platine zu
bestücken.
Hierdurch wird jedoch zu Gunsten einer relativ einfachen und schnellen
Auswechselung einer jeweiligen Schutzvorrichtung der Fertigungsaufwand
wesentlich erhöht.
Zudem nimmt der Platzbedarf einer derartigen Schutzvorrichtung mit
einem Halter auf einem Schaltungsträger gegenüber einem Raumbedarf der Schutzvorrichtung
alleine wesentlich zu.
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Aufgrund
einer wachsenden Integrationsdichte der Elemente innerhalb einer
Controllereinheit sind elektrische Schutzvorrichtungen alleine schon derzeit
nur unter stark zunehmenden Schwierigkeiten integrierbar. Dies gilt
auch bei der Verwendung von Sicherungstypen mit sehr geringem Raumbedarf,
wie beispielsweise klein bauende Schmelzsicherungen, insbesondere
sog. Blade Fuses in der Bauform von sog. Mini-Fuses. Aufgrund der
durch diese Sicherungen in einem Fehlerfall bewirkbaren galvanischen
Trennung werden sie gegenüber
sog. Polyswitches häufig
bevorzugt. In diesen Fällen
kann bei Verwendung eines Halters eine Mini-Schmelzsicherung in
der Regel schon eine Verdoppelung des Platzbedarfes auf einem Schaltungsträger gegenüber einem
Raumbedarf der Schutzvorrichtung alleine festgestellt werden.
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Das
Dokument
US 4,884,050
A offenbart eine Stecksicherung mit klinkenförmigen Anschlusskontakten
als elektrische Schutzvorrichtung mit einem Sicherungselement, das
zum elektrischen Kontaktieren auf oder in einem Schaltungsträger zwischen
zwei Anschlusselementen angeordnet ist, wobei mit jedem der Anschlusselemente
mindestens ein zweites Anschlusselement verbunden ist, das als Außenanschlusselement
ausgebildet ist. Gemäß einer Ausführungsform
wird dabei eine einstückige
Verbindung zwischen einem klinkenförmigen Anschlusselement und
einem Außenanschlusselement
zu einer quaderförmigen
Einheit offenbart. Eine weitere Ausführungsform ist dann aus zwei
gleichartigen derartigen Einheiten aufgebaut. Bei derartigen Einheiten
ist dann ein Sicherungselement zwischen den Einheiten als elektrische
Schutzvorrichtung angeordnet.
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In
dem Dokument
DE 199
63 268 A1 wird eine Sicherungsleiste als einteiliges Stanz-Biege-Bauteil
offenbart, in dem Außenanschlusselemente
als Anschlusskontaktpaare in beidseitiger Verlängerung eines jeweils zugehörigen integralen Schmelzsicherungsbereiches
ausgeführt
sind. In dieser Sicherungsleiste mit einer Vielzahl von einander unabhängiger Schmelzsicherungsbereiche
ist ein Anschlusselement als sämtliche
Schmelzsicherungen verbindender schienenartiger Bereich bzw. Steg ausgebildet,
während
ein zu einer jeweiligen Schmelzsicherung gehörender zweiter Anschluss als separate
Kontaktfahne ausgeführt
ist.
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In
dem Dokument
US 3 794
948 A wird ein Sicherungsauslöseindikator in Form einer über Außenanschlüsse eines
elektrischen Sicherungselementes aufsetzbaren rohrförmigen Lichtquelle
offenbart. Jedoch gibt es hier keine einstückig miteinander verbundenen
Anschlusselemente und Außenanschlusselemente.
Es sind hier die Anschlusselemente des Sicherungselementes mit einer
Schmelzsicherung und als Außenanschlusselemente
für die Leuchtquelle
zu sehende Metallkontaktfahnen stets zweiteilig aufgebaut.
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In
dem Dokument
US 5 874
884 A ist eine Anpassung der Lehre des Dokuments
US 3 794 948 A auf
eine Klinken-Steck-Sicherung für
Kraftfahrzeuge offenbart, in der eine Indikatorlampe mit Steckklinken-Kontakten
Aufnahmeöffnungen
aufweist, über die
eine Steckklinkensicherung mit den Anschlüssen elektrisch leitend verbunden
werden kann. Im Gehäuse
des elektrischen Sicherungselementes sind im Bereich einer oberen
Wand wiederum Ausnehmungen vorgesehen, durch die elektrisch auf
die Anschlüsse
des Sicherungselementes zugegriffen werden kann.
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Das
Dokument
US 4,040,175
A offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Steck-Klinken-Schmelzsicherungen
für Kraftfahrzeuge.
Es wird hier ein Schmelzleiter zwischen zwei klinkenartigen Anschlusselementen
leitend angeordnet, wobei dieser über Anschlusszugangsöffnungen
im Gehäuse der
Einstecksicherungsanordnung über
Tastkopf-aufnehmende Streifen zuggängig ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine in der Herstellung effiziente,
wartungsfreundliche elektrische Schutzvorrichtung mit einem geringen
Platz- bzw. Raumbedarf zu schaffen und ein entsprechendes effizientes
Herstellungsverfahren bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch
1 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 15 jeweils gelöst.
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Erfindungsgemäß zeichnet
sich eine elektrische Schutzvorrichtung mit einem Sicherungselement,
das zum elektrischen Kontaktieren auf oder an einem Schaltungsträger zwischen
zwei Anschlusselementen angeordnet ist, demnach dadurch aus, dass mit
jedem der Anschlusselemente mindestens ein zweites Anschlusselement
verbunden ist. Diese Anschlusselemente stellen damit für vereinfachte Kontroll-
und Wartungsmaßnahmen
zur Verfügung.
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Eine
erfindungsgemäße Schutzvorrichtung weist
aber mindestens zwei weitere Anschlusselemente auf, die jeweils
als Außenanschlusselemente ausgebildet
sind. Unter dem Begriff eines Außenanschlusselementes wird
dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Anschlusselement
verstanden, an das im eingebauten Zustand der Schutzvorrichtung
ein leitender Kontakt mit einem Element hergestellt werden kann,
das sich bis dahin außerhalb
der eigentlichen Schaltung befunden hat. Ein derartiges Element
kann also von außen über die
Außenanschlusselemente
angeschlossen werden.
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Ferner
bilden bei einer erfindungsgemäßen elektrischen
Schutzvorrichtung ein Anschlusselement und ein Außenanschlusselement
eine im Wesentlichen Y- und/oder H-förmige Grundstruktur und es
sind zwei derartige Grundstrukturen miteinander einstückig durch
das Sicherungselement verbunden.
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Damit
weist eine erfindungsgemäße elektrische
Schutzvorrichtung als Grundfunktion die Funktion eines normalen
elektrischen Sicherungselements auf, das in einer Einsatzsituation über zwei
Anschlusselemente auf oder an einem Schaltungsträger elektrisch kontaktiert
ist und dabei weiterhin über
min destens zwei freie Anschlusselemente verfügt. Diese Anschlussmöglichkeit
bietet eine Zusatzfunktion, die über
die Grundfunktion eines elektrischen Sicherungselements hinausgeht.
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In
einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung ist ein Paar zweiter
Außenanschlusselemente
zum Anschluss einer elektrischen Überbrückung des Sicherungselements
geeignet ausgebildet. Für eine
derartige Überbrückung des
Sicherungselements gibt es mehrere Anwendungsbeispiele: Es kann
hier zum Beispiel eine Messvorrichtung angeschlossen werden. Durch
diese Messvorrichtung kann vorteilhafterweise eine Funktion des
Sicherungselements von außen überprüft werden.
Weiter kann in dem Fall, dass das Sicherungselement angesprochen
bzw. ausgelöst
hat, an den Außenanschlusselementen
eine neue Sicherung eingesetzt werden. Durch die Überbrückung des
nun defekten, bisherigen Sicherungselements kann damit beispielsweise
nach Behebung des Fehlers, der einer vorangehenden Störung und
dem Auslösen
des Sicherungselements zugrunde lag, in einfacher Weise die Sicherungsfunktion
wieder hergestellt und die Schaltung wieder in Betrieb genommen
werden. Ein Ausbau des nun defekten bisherigen Sicherungselements
ist also hier vorteilhafterweise nicht erforderlich.
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Vorteilhafterweise
ist ein Paar zweiter Außenanschlusselemente
derart ausgebildet, dass das Paar zweiter Außenanschlusselemente in einer
Einbaulage der Vorrichtung auf einem Schaltungsträger frei
zugänglich
angeordnet sind. Damit ist insbesondere eine Nutzung der Außenanschlusselemente
in einer vorstehend beschriebenen Möglichkeiten in sehr einfacher
Weise durchführbar.
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Vorzugsweise
umfasst eine elektrische Schutzvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung als Sicherungselement
mindestens einen Schmelzleiter. In einem bevorzugten Anwendungsfall,
der Absicherung von Kraftfahrzeug-Elektronik und/oder -Controllerschaltungen,
wird auf diese Weise in einem Fehlerfall ein galvanisches Trennen
einer nachfolgenden elektrischen Schaltung von einem Außenanschluss bei
Spannungsebenen von 12 bis ca. 48 Volt und Strömen bis etwa 100 Ampere sicher
bewerkstelligt. Als eigentlich schützendes Element können auch Reihen-
und/oder Parallelschaltungen mehrerer Schmelzleiter eingesetzt werden.
Alternativ zu einem Schmelzleiter können auch mechanische und/oder reversible
Trennmittel als elektrische Schutzvorrichtung eingesetzt werden,
beispielsweise Polymersicherungskörper. Vorrichtungen der genannten
Art können
jedoch auch zusätzlich
zu einem Schmelzleiters eingesetzt werden.
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Die
Anschlusselemente werden vorteilhafterweise im Wesentlichen in Stiftform
für eine
Kontaktierung mit einer gedruckten Schaltplatine, Printed Card Board
bzw. kurz PCB, durch Löten
oder nach einem Press-Fit-Kontaktierungsverfahren ausgebildet. Alternativ
hierzu werden die Anschlusselemente vorteilhafterweise für eine Oberflächen-orientierte
Bestückung
und elektrische Kontaktierung nach einem SMD-Verfahren ausgebildet.
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Die
Außenanschlusselemente
können
in Ausführungsformen
der Erfindung als Buchsen, Feder-Gabeln oder Clips, aber auch als
Stifte, Stecker oder sonstige Anschluss- oder Verbindungsmittel ausgebildet
sein. Eine paarweise gleiche und gleichgeschlechtliche Ausbildung
der Anschlusselemente ist möglich.
In einigen Anwendungsfällen
werden jedoch für
eine Anschluss je ein männlicher
und ein weiblicher Anschlusskontakt ge wählt, beispielsweise aus Gründung einer
einfachen Verpolungssicherung.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die Anschlusselemente, die Schutzvorrichtung
sowie die Außenanschlusselemente
einstückig
ausgeführt.
Sie werden bevorzugt als Stanz-Biegeteile hergestellt, beispielsweise
aus einem Metallblech. Dabei sind alle im Bereich der Schmelzsicherungsherstellung
nach dem Stand der Technik bekannten Materialien und/oder Materialkombinationen
einsetzbar.
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In
Ausführungsformen
der Erfindung bilden ein Anschlusselement und ein Außenanschlusselement
zusammen in Abhängigkeit
einer jeweils gewählten
Anschlussstruktur eine im Wesentlichen I-, Y- oder H-förmige Struktur.
Zwei derartige Strukturen sind vorteilhafterweise durch den Schmelzleiter
miteinander verbunden. Unter Bezug auf die Zeichnung werden hierzu
Ausführungsbeispiele
beschrieben, die besondere Fertigungsvorteile aufweisen.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung sind die Außenanschlusselemente
der Schutzvorrichtung in einem Gehäuse fixiert. Hierdurch wird
die elektrische Schutzvorrichtung vor mechanischer Überbeanspruchung,
jedoch aber auch vor dem Einfluss einer Umgebungsatmosphäre mit Feuchtigkeit und/oder
Schmutzbelastungen etc. geschützt.
Dies gilt insbesondere für
einen Bereich eines Schmelzleiters.
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Vorteilhafterweise
wird die elektrische Schutzvorrichtung jedoch soweit von einem eigenen Gehäuse umschlossen,
dass die Anschlusselemente sowie die Außenanschlusselemente nur noch
in einer für
eine jeweils ausreichende Kontaktierung vorgesehenen Art und Weise
sowie Umfang freigegeben sind. Damit wer den beide Arten von Anschlusselementen
in einem Gehäuse
fixiert. Zugleich kann auch ein Schmelzleiter umschlossen werden.
Für ein
derartiges Gehäuse
kommen Kunststoffe in Form von verrastenden Clips genau so wie z.B.
Kunststoffumspritzungen in dem genannten Bereich in Frage. Es können hierfür auch keramische
Gehäuse
eingesetzt werden.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist in einem Gehäuse der
vorstehend genannten Art ein Hohlraum in einem Bereich um das Sicherungselement
hierum vorgesehen. Ein derartiger Hohlraum kann in einer dem Fachmann
bekannten Weise z.B. zur Beeinflussung einer Auslösecharakteristik und/oder
eines Abschaltverhaltens des Schmelzleiters genutzt werden, beispielsweise
durch eine Beschichtung und/oder eine Füllung mit einem porösen und
temperaturfesten Material. Aus dem Bereich z.B. der Röhrchensicherungen
ist hierzu die Verwendung von Quarz-Sand oder speziellen, einen
Schalt-Lichtbogen löschenden
Substanzen bekannt.
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Das
Gehäuse
kann insbesondere im Bereich der Außenanschlusselemente als isolierende
Führung
ausgebildet sein, oder auch als Gegenpart eines externen Anschlusssteckers.
So kann die Schutzvorrichtung durch das Gehäuse vorteilhafterweise als verpolungssichere
Anordnung zur elektrischen Versorgung einer nachfolgend angeschlossenen
elektrischen Schaltung ausgebildet sein.
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Weitere
Ausführungsformen
und Vorteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden nachfolgend oder Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele anhand der
Zeichnung näher
beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1a und 1b:
eine erste Ausführungsform
einer elektrischen Schutzvorrichtung in einer Einbaulage in je einer
seitlichen Schnittdarstellung;
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2:
eine skizzierte Stanz-Biege-Form einer zweiten Ausführungsform
einer elektrischen Schutzvorrichtung in einer Draufsicht;
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3:
eine dreidimensionale Ansicht einer dritten Ausführungsform;
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4:
eine dreidimensionale Ansicht einer vierten Ausführungsform und
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5a und 5b:
zwei Schnittdarstellungen der Ausführungsform von 4 in
einer Einbaulage.
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Eine
elektrische Schutzvorrichtung 1 umfasst zwei Anschlusselemente 2,
die über
einen Schmelzleiter 3 miteinander verbunden sind. Je ein Anschlusselement 2 ist
mit einem Außenanschlusselement 4 zu
einer Grundstruktur 5 verbunden.
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Die
Anschlusselemente 2 entsprechen von ihren Abmessungen und
Querschnittsformen her im Wesentlichen denen bekannter Kontaktstifte.
Derartige Kontaktstifte werden nach dem Stand der Technik durch
Eindrücken
nach einem Press-Fit- Kontaktierungsverfahren oder aber durch Löten in einem Schaltungsträger 6 eingesetzt.
Hier ist eine nicht weiter dargestellte elektrische Schaltung ist
auf einer gedruckten Platine 6 angeordnet. Die Anschlusselemente 2 werden
in Ausnehmungen 7 der Platine 6 eingesetzt und
nachfolgend durch Lötzinn 8 mit
einer jeweiligen Kupferleitbahn 9 kontaktiert. Die Dicke
einer Leitbahn 9 kann dabei von ca. 18 bis etwa 800 μm betragen.
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Eine
Länge 1 der
Anschlusselemente 2 ist derart gewählt, dass die elektrische Schutzvorrichtung 1 an
den Anschlusselementen 2 auch von einen Bestückungsautomaten
zur rechnergesteuerten Bestückung
einer Platine 6 gegriffen und/oder gehalten werden kann.
Damit sind neben elektrischen und mechanischen Verbindungen nach
einem Wellen-, Reflow- oder Laser-Lötverfahren auch Press-Fit-Kontaktierungen
durchführbar.
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Die
Außenanschlusselemente 4 sind
als federelastische Gabeln ausgeführt, wie in 1b skizziert.
Der Schmelzleiter 3 der Ausführungsform der 1a und 1b ist
aus einer Freistanzung zwischen Zinken der federelastische Gabeln
der Außenanschlusselemente 4 gebildet.
Im Zuge eines Stanz-Biege-Verfahrens
hat der Schmelzleiter 3 eine nur angedeutete Verjüngung erhalten, über die
u.a. eine Einstellung auf einen Nennstrom bei vorgegebener Nennspannung
vorgenommen wird, wie dem Fachmann allgemein bekannt ist. Zur Anpassung
seiner Längenausdehnung
auf ein jeweiliges Rastermaß hat
der Schmelzleiter 3 weiterhin ein im Wesentlichen U-förmige Außenform
erhalten.
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Eine
alternative Stanzform ist in 2 als Draufsicht
skizziert. Auch hier bildet ein Anschlusselement 2 mit
einem Außenanschlusselement 4 zusammen
eine im Wesentlichen Y-förmige Grundstruktur 5.
Zwei gleichartige Grundstrukturen 5 sind zueinander in
punktsymmetrischer Lage angeordnet. Sie werden durch den Schmelzleiter 3 miteinander einstückig verbunden.
Hier verbindet der Schmelzleiter 3 die Außenanschlusselemente 4 außenseitlich. Im
Zuge des Stanz-Biege- Prozesses
wird die Vorrichtung 1 durch Biegen entlang von Biegelinien
B in Richtung der eingezeichneten Pfeile ungefähr in die in 1a dargestellte
Form gebracht. Eine Verjüngung
im Bereich des Schmelzleiters 3 ist im Zuge dieses Verfahrens
durch Stanzen möglich,
oder es wird unter Anwendung bekannter Maßnahmen nachfolgend durchgeführt, wie
dem Fachmann bekannt.
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Nach 2 ergibt
sich in jedem Fall eine weitere sehr kompakte Stanzform, die sich
bei sehr geringen Stanzrückständen rechts
und links der Darstellung von 2 beliebig
fortsetzen lässt.
Diese Ausführungsform
unterstützt
daher eine Verarbeitung von Band-Blech in besonderer Weise. Analog
ergeben sich auch bei spiegelsymmetrischer Anordnung der Y-förmigen Grundstrukturen 5 weitere,
hier nicht dargestellte Möglichkeiten,
bei denen zwei Grundstrukturen 5 durch den Schmelzleiter 3 miteinander einstückig verbunden
werden. Auch können
unter Verwendung anderer Formen der Anschlüsse 2, 4 im Wesentlichen
I- oder H-förmige
Grundstrukturen 5 in gleicher Weise eingesetzt und umgeformt
werden.
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3 zeigt
am Beispiel einer im Wesentlichen H-förmigen Grundstruktur 5 Anschlusselemente 2 mit
jeweils zwei Kontaktstiften. Der Schmelzleiter 3 ist als
Stanzteil jeweils zwischen den beiden Kontaktstiften der Anschlusselemente 2 entnommen
worden. Es folgt in der Fertigung wiederum ein Biegevorgang, der
mit dem Stanzen gekoppelt ist. Ein Paar aus einem Anschlusselement 2 und
einem Außenanschlusselement 4 ist
als Grundstruktur 5 also wiederum über den Schmelzleiter 3 mit
der zweiten Grundstruktur 5 verbunden. Die zweite Grundstruktur 5 kann
gleichartig ausgebildet sein, muss es aber zur Anpassung auf besondere
Einsatzfälle
nicht sein.
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Ferner
ist in der Anordnung von 3 eine Möglichkeit zur Ausbildung einer
Parallelschaltung des Schmelzleiters 3 mit einem von außen eingeführten Element 10 dargestellt.
Das Element 10 wird an Feder-Gabeln bzw. Clips der Außenkontakte 4 über eigene
Gegensteckkontakte 11 mechanisch lösbar fixiert und zugleich elektrisch
kontaktiert.
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In
dem Fall, dass der Schmelzleiter 3 ausgelöst hat,
kann das Element 10 eine Blade-Fuse sein, wie gestrichelt
in 3 angedeutet. Durch das Einfügen einer Blade-Fuse als Element 10 in
die Clips 4 kann eine nachfolgende Schaltung nach Behebung eine
Betriebsstörung
wieder in Betrieb genommen oder freigeschaltet werden. Das bisherige
und nun nicht mehr betriebsfähige
Schmelzleiterelement 3 wird dann durch das Element 10 im
Zuge einer Parallelschaltung überbrückt. Eine
Auswechslung der Schutzvorrichtung 1, und insbesondere
ein Auslöten, kann
damit entfallen.
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In
einer vierten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist
die elektrische Schutzvorrichtung 1 in einem Bereich um
den Schmelzleiterelement 3 von einem Gehäuse 12 umgeben,
siehe 4. Die für
eine elektrische Kontaktierung erforderlichen Bereiche der Anschlusselemente 2 sowie
der Außenanschlusselemente 4 sind in
einer in der 4 dargestellten Art und Weise durch
das Gehäuse 12 freigegeben.
So kann in der Anordnung von 4 als externes
Element 10 ein Stecker einer Testvorrichtung zu dem nicht
weiter dargestellten Schmelzleiter 3 parallel geschaltet
werden. Mit dieser Testvorrichtung wird hier im Zuge einer Durchgangs-
oder Widerstandsmessung die Funktion oder der Zustand des Schmelzleiters 3 überprüft. Nachfolgend
kann im Bedarfsfall eine Blade-Fuse als Element 10 eingesetzt
werden.
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Durch
das Gehäuse 12 ist
also im Wesentlichen der Schmelzleiter 3 vor schädlichen äußeren Umgebungseinflüssen geschützt. Neben
dem Schutz vor Verschmutzungsanlagerung und Feuchtigkeit bietet
das Gehäuse 12 dem
Schmelzleiter 3 jedoch auch mechanischen Schutz, da es
als Zug- und Druckspannungsentlastung wirkt.
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Das
Gehäuse 12 ist
zudem zur im Wesentlichen optischen Kontrolle einer Funktionsbereitschaft des
Sicherungselements 3 mit eine Art von Fenster 13 in
einem Bereich des Sicherungselements 3 ausgerüstet, wie
in 4 angedeutet. Ein durch Abschmelzen aufgetrenntes
Sicherungselement 3 ist durch ein Fenster 13 der
skizzierten Art sicher erkennbar. So ist eine schnelle Überprüfung der
Funktion möglich.
Alternativ kann das Gehäuse 12 auch mindestens
in diesem Bereich aus einem transparenten Material bestehen.
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Ein
Gehäuse 12 der
in 4 dargestellten Art bietet für einen Schmelzleiter 3 über eine
Schutzfunktion hieraus noch weitere Möglichkeiten zur funktionellen
Ausgestaltung. So kann das Gehäuse 12 einen
Hohlraum 14 im Bereich des Schmelzleiters 3 aufweisen,
wie in 5a angedeutet. Dieser Hohlraum 14 kann
beim Auslösen
bzw. Abschalten des Schmelzleiters 3 einen Lichtbogen oder
ein Plasma aufnehmen. Hierdurch kann die Druckbelastung auf das
Gehäuse 12 stark
gesenkt und mithin ein Austreten von Metalldämpfen aus dem Gehäuse 12 beim Abschalten
des Schmelzleiters 3 vermieden werden.
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Im
vorliegenden Fall ist der Hohlraum 14 sehr einfach dadurch
realisiert worden, dass das Gehäuse 12 in
Form zweiter verrastenden Clips aus einem Kunststoff ausgeführt ist.
In einer derartigen Halbschale ist ein Halbraum sehr einfach realisierbar und
preisgünstig
als Press- oder Spritzgussteil her stellbar. Alternativ können hier
auch einfach zwei Gehäusehälften aus
anderen elektrisch nichtleitenden und temperaturbeständigen Materialien
zusammengeklebt werden, beispielsweise zwei Gehäusehälften aus einer Keramik.
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Durch
einen Hohlraum 14 der beschriebene Art kann eine jeweilige
Auslösecharakteristik
durch Eingriffe auf einen Wärmehaushalt
des Schmelzleiters 3 sehr maßgeblich beeinflusst werden.
Thermische Isolation wird eine eher flinke Auslösecharakteristik bewirken.
Ein enger Kontakt des Schmelzleiters 3 mit einer Füllmasse
unterstützt
dagegen eine eher trägere
Auslösecharakteristik
durch die mit diesem Kontakt verbundene Wärmeabfuhr und Kühlung. Gleiches
kann ein direkter Kontakt des Schmelzleiters 3 mit dem
Material des Gehäuses 12 bewirken.
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Ferner
wird in dem vorliegenden Fall durch Verwendung einer speziellen
lichtbogenlöschenden Ummantelung
des Schmelzleiters 3 oder alternativ eine Füllung in
dem Hohlraum 14 ein Abschaltverhalten der elektrischen
Schutzvorrichtung 1 beeinflusst. Diese Maßnahmen
sind dem Fachmann nach dem Stand der Technik jedoch soweit bekannt,
dass an dieser Stelle nicht weiter auf Einzelheiten eingegangen
wird.
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Nach 5a ist
die gesamte Schaltung mit der Schutzvorrichtung 1 in einem
Gehäuse 16 zwischen
einem Gehäuseoberteil 17 und
einem Gehäuseunterteil 18 eingeschlossen.
Das Gehäuseoberteil 17 weist
eine Vertiefung 19 mit einer Ausnehmung 20 in
einem Bereich oberhalb der Außenanschlusselemente 4 der
Schutzvorrichtung 1 auf. Die Vertiefung 19 dient
als Führung
beim Einsetzen und Kontaktieren des von außen eingeführten Elements 10,
wobei die Ausnehmung 20 einen Bereich der Gegensteckkontakte 11 freigibt.
Damit wird eine schnelle und si chere Platzierung des Elements 10 bei
geringer Schwächung
des Gehäuses 16 und
insbesondere dessen Schutzfunktion gegenüber einer abgedeckten Schaltung.
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Die
Außenanschlusselemente 4 sind
in einer nicht weiter graphisch dargestellten Ausführungsform
von einer im Wesentlichen trichterförmigen Weitung des Gehäuses 12 in
Form eines Rahmens mindestens teilweise umgeben. Diese Umrahmung
dient als Führung
eines männlich
oder weiblich ausgebildeten Steckkontaktverbinderelementes. Ferner
weist sie dabei mindestens eine Höhe der Außenanschlusselemente 4 auf,
so dass diese zudem durch die Führung
mechanisch geschützt
sind.
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In
einer hier ebenfalls nicht weiter grafisch dargestellten Ausführungsform
der Erfindung sind die Anschlusselemente 2 für eine Bestückung auf
einer Platine 6 nach einem SMD-Prozess ausgebildet. Derartige Ausbildungen
von Anschlusselementen sind dem Fachmann aus dem Bereich der oberflächenbestückbaren
diskreten Widerstände,
Kondensatoren, integrierten Schaltkreise, Jumper- und Anschlussleisten
etc. mit zahlreichen Ausgestaltungsformen aus dem Stand der Technik
bekannt. Durch ein Flachdrücken
und senkrechtes Abwinkeln eines entsprechend bemaßten Endbereiches
der Anschlusselemente 2 ist auch diese Maßnahme in
einem Fertigungsschritt eines Stanz-Biegeprozesses auf der Basis
eines Metallblechs in bekannter Weise realisierbar.
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Damit
ist vorstehend eine elektrische Schutzvorrichtung 1 in
mehreren Ausführungsformen und
Abwandlungen beschrieben worden, die in einem sehr kleinen und kompakten
Bauteil die Funktionen einer Schmelzsicherung mit schaltungsseitig kontaktierbaren
Anschlusselementen 2 sowie die Funktion einer Art von Halter
vereinigt. An die Stelle von drei Komponenten, einer Sicherung mit
zwei Halteclips, tritt nunmehr nur ein Element. Dieses Element bietet
die Möglichkeit,
eine Blade-Fuse
zum Ersatz der integrierten Sicherung einfach einzusetzen.
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Alle
aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren für Schmelzsicherungselemente
sind für
eine derartige Vorrichtung uneingeschränkt anwendbar. Dabei werden
in den Ausführungsbeispielen
der Figuren die Außenanschlusselement 4 mit
dem Schmelzleiter 3 und den Anschlusselementen 2 zusammen
als ein Stanz-Biegeteil aus einem oberflächlich versilberten Kupferblech
hergestellt. Selbstverständlich
sind auch galvanisch verzinnte Kupferbleche einsetzbar. Ferner ist
auch eine anschließende
Behandlung und/oder Beschichtung des Schmelzleiters 3 möglich.
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Eine
erfindungsgemäße Schutzvorrichtung 1 ist
auch nach allen für
diskrete Bauelemente bekannten Bestückungsverfahren kontaktierbar.
Die Schutzvorrichtung 1 ist dabei von ihrem Aufbauprinzip
her automatengerecht ausgeführt
und unmittelbar in Press-Fit-, Steck-Löt- oder SMD-Bestückungs-
und Kontaktierungsverfahren sehr rationell einsetzbar.
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Es
ergeben sich mithin als Vorteile, dass ein zur Realisierung der
Schutzfunktion einer auswechselbaren bzw. in ihrer Funktion ersetzbaren
Schmelzsicherung benötigter
Bauraum durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung 1 sehr
stark reduziert wird. Dabei wird durch eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung 1 insbesondere weniger
des ohnehin stets knapp bemessenen Raums auf einem jeweiligen Schaltungsträger 6 benötigt. Im
Wesentlichen beschränkt
sich der Platzbedarf einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung 1 vorteilhafterweise
auf den eines Schmelzleiters 3 mit Gehäuse 12, der ohnehin
in einer Schaltung vorzusehend ist.
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Vorstehend
wurde zur Darstellung der Vorteile und diverser Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen auf einen Einsatz im Kraftfahrzeugbereich
zur Absicherung diverser Controller- bzw. Elektronikelemente abgehoben.
Im Kraftfahrzeugbereich werden aktuell auf der 12V- Spannungsebene
Nennströme
bis ca. 100A abgesichert. In der Darstellung dieses wichtigen Anwendungsbereiches
ist jedoch ausdrücklich
keine Beschränkung des
Einsatzes und einer Anpassung einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung 1 auf
nur diesen Bereich zu sehen. Die geschilderten Vorteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sind
auch bei deren Verwendung in anderen Bereichen der Schwachstromelektronik
und Energieversorgung einer mittleren Leistungsebene in gleicher
Weise realisierbar.