DE19747557A1 - Hochstrom-Sicherungseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochstrom-Sicherungseinheit in der Art einer Patrone, welche in einem elektrischen Schaltkreis in einem Kraftfahrzeug oder dergleichen verwendet wird, und mehr im einzelnen eine solche Sicherungseinheit mit einer Temperaturschmelzsicherung, die benachbart einem schmelzbaren Abschnitt der Hauptsicherung vorgesehen ist.

Eine Sicherung 1 eines Patronentyps, wie in Fig. 5 gezeigt, ist bisher in einem elektrischen Schaltkreis eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen verwendet worden. Diese Sicherung um­ faßt ein Paar Anschlüsse 3 und 3, die untereinander durch einen Schmelzeinsatz 5 verbun­ den sind, ferner ein Gehäuse aus einem isolierenden wärmebeständigen Harz, das die An­ schlüsse 3 und den Schmelzeinsatz 5 aufnimmt, sowie eine transparente Abdeckung 11, welche die offene Oberseite 9 des Gehäuses 7 verschließt. Anschlußaufnahmekammern zum Aufnehmen der jeweiligen Anschlüsse 3 und 3 sowie ein Elementaufnahmeraum, der mit diesen Anschlußaufnahmekammern in Verbindung steht, sind in dem Gehäuse 7 ausgebildet. Wenn die Anschlüsse 3 und 3 in den jeweiligen Anschlußaufnahmekammern aufgenommen werden, ist der Schmelzeinsatz 5 in dem Elementaufnahmeraum positioniert, so daß mit den Augen durch die transparente Abdeckung 11 hindurch bestätigt werden kann, ob der Schmelzeinsatz geschmolzen ist oder nicht. Wenn ein höherer Strom als ein Nennstrom durch den Schmelzeinsatz 5 fließt, wird der Schmelzeinsatz 5 durch darin erzeugte Wärme geschmolzen, um den Schaltkreis zu öffnen, womit ein Kabel und ein Gerät geschützt wer­ den.

Im allgemeinen besteht in der obigen herkömmlichen Sicherung die Korrelation zwischen einem Erregungsstrom und einer Schmelzzeit, wie in Fig. 6 gezeigt. Mehr im einzelnen wird der schmelzbare Abschnitt sofort geschmolzen durch einen Strom von mehr als 200% des Nennwertes der Sicherung, aber die Schmelzzeit ist relativ lang mit einem Strom von weniger als 200% des Sicherungsnennwertes, da die Sicherung so konstruiert ist, daß sie einem Stromstoß widersteht. Wenn ein solcher Strom, wie er bei diskontinuierlichem Kurz­ schließen (rarer Kurzschluß) erzeugt wird, fließt anstelle des kontinuierlichen Fließens des Stromes, erzeugt der schmelzbare Abschnitt des Schmelzeinsatzes 5 wiederholt Wärme und gibt sie ab, so daß die Schmelzzeit dazu neigt, lang zu werden. Wenn andererseits der dis­ kontinuierliche Kurzschlußstrom durch das Kabel fließt, das den Schaltkreis bildet, versagt das Kabel beim Abführen der Wärme wie in dem schmelzbaren Abschnitt, selbst wenn der Strom unterbrochen wird, da das Kabel mit einem Mantel überzogen ist, und daher steigt die Temperatur des Kabels weiterhin wegen der angesammelten Wärme, und im schlimm­ sten Fall besteht die Möglichkeit, daß das Kabel Rauch erzeugt.

Die Erfindung ist in Anbetracht des obigen Problems unternommen worden, und ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Hochstrom-Sicherungseinheit, welche die Funktion auf­ weist, einen Schaltkreis, der einen hohen Strom verwendet, definitiv zu unterbrechen bei Auftreten eines Kurzschlusses, oder die Funktion, den Bediener über solch einen anomalen Zustand zu unterrichten.

Das obige Ziel der Erfindung ist erreicht worden durch eine Hochstrom-Sicherungseinheit, die gekennzeichnet ist durch das Vorsehen einer Hochstrom-Schmelzsicherung mit einem Paar Anschlüssen, die durch einen Schmelzeinsatz untereinander verbunden sind, eines Ge­ häuses, das die Hochstrom-Schmelzsicherung aufnimmt, und einer Temperaturschmelzsi­ cherung, die in dem Gehäuse angebracht ist und in nächster Nähe des Schmelzeinsatzes an­ geordnet ist, wobei die Temperaturschmelzsicherung geschmolzen wird durch Wärme, die von dem Schmelzeinsatz erzeugt wird.

Vorzugsweise wird eine Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung einge­ stellt auf einen Wert zwischen einer Betätigungstemperatur der Hochstrom-Schmelz­ sicherung und einer maximalen Temperatur, welche sich in einem Zustand bei normaler Verwendung der Hochstrom-Schmelzsicherung entwickeln kann.

In der Hochstrom-Sicherungseinheit dieser Konstruktion wird selbst dann, wenn die Hoch­ strom-Schmelzsicherung nicht geschmolzen wird, die Temperaturschmelzsicherung geschmolzen werden durch Wärme, die von der Hochstrom-Schmelzsicherung erzeugt wird, und gemäß diesem Schmelzsignal kann der Schaltkreis unterbrochen werden, oder das Auftreten des anomalen Zustands kann dem Bediener übermittelt werden.

Die Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung wird eingestellt auf einen Wert zwischen der Betätigungstemperatur der Hochstrom-Schmelzsicherung und der maximalen Temperatur, welche sich in dem Zustand bei normaler Verwendung der Hochstrom-Schmelz­ sicherung entwickeln kann, und indem so verfahren wird, kann die Temperatur­ schmelzsicherung zum Zeitpunkt des diskontinuierlichen Kurzschließens (rarer Kurzschluß) geschmolzen werden, wenn die Hochstrom-Schmelzsicherung nicht geschmolzen wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbei­ spiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer Hochstrom-Sicherungseinheit der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Zustands der Anbringung einer in Fig. 1 gezeigten Temperaturschmelzsicherung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Temperaturschmelzsicherung;

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung des Temperaturanstiegs eines Schmelzeinsatzes einer Hochstrom-Schmelzsicherung;

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsansicht einer herkömmlichen Hochstrom-Schmelz­ sicherung; und

Fig. 6 ein Diagramm der Schmelzkennlinie der herkömmlichen Hochstrom-Schmelz­ sicherung.

Fig. 1 zeigt eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer Hochstrom-Sicherungseinheit (large-current fuse unit) der Erfindung, Fig. 2 zeigt eine vergrößerte perspektivische An­ sicht des Zustands der Anbringung einer in Fig. 1 gezeigten Temperaturschmelzsicherung, Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Temperaturschmelzsi­ cherung, und Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Temperaturanstiegs eines Schmelzeinsatzes einer Hochstrom-Schmelzsicherung.

Die Hochstrom-Sicherungseinheit 21 umfaßt eine Hochstrom-Schmelzsicherung 23, die durch einen Überstrom zu betätigen ist, eine Temperaturschmelzsicherung 25, die gemäß der Umgebungstemperatur zu betätigen ist, und ein Gehäuse 27, das diese Sicherungen 23 und 25 aufnimmt.

Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 ein Paar Anschlüsse 29 und 29 sowie einen Schmelzeinsatz 31, der diese Anschlüsse 29 und 29 verbindet. Der Schmelzeinsatz 31 weist einen schmelzbaren Abschnitt 33 auf, der aus Metall mit niedrigem Schmelzpunkt besteht wie Blei und Zinn, und dieser schmelzbare Abschnitt 33 wird durch darin erzeugte Wärme geschmolzen, wenn ein Überstrom zwischen den beiden Anschlüssen 29 und 29 fließt, und das Schmelzen des schmelzbaren Abschnitts 33 bewirkt, daß ein Schaltkreis geöffnet wird, wodurch ein Kabel und ein Gerät geschützt werden.

Anschlußaufnahmekammern (nicht gezeigt) zum Aufnehmen der jeweiligen Anschlüsse 29 und 29 sowie ein Einsatzaufnahmeraum 35, der mit diesen Anschlußaufnahmekammern in Verbindung steht, sind in dem Gehäuse 27 ausgebildet. Wenn die Anschlüsse 29 und 29 in den jeweiligen Anschlußaufnahmekammern aufgenommen sind, ist der Schmelzeinsatz 31 in dem Einsatzaufnahmeraum 35 positioniert.

Die Temperaturschmelzsicherung 25 ist nahe dem Schmelzeinsatz 31 vorgesehen, und die Temperaturschmelzsicherung 25 wird an dem Schmelzeinsatz 31 zum Beispiel durch Klauen 37 gehalten, die sich von dem Schmelzeinsatz 31 erstrecken. Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt die Temperaturschmelzsicherung 25 ein Paar Bleiabschnitte (Steckerteile) 39 und 39 und einen Temperaturschmelzsicherung-Aufnahmeabschnitt (Elementaufnahmeabschnitt) 41, der diese Bleiabschnitte 39 und 39 untereinander verbindet. Ein Element (nicht gezeigt), das die Steckerteile 39 und 39 untereinander verbindet, wird in dem Elementaufnahmeabschnitt 41 aufgenommen, und dieses Element weist einen schmelzbaren Abschnitt auf, welcher mit einer vorbestimmten Temperatur geschmolzen wird. Die Temperaturschmelzsicherung 25 ist derart vorgesehen, daß der Elementaufnahmeabschnitt 41 in nächster Nähe des schmelz­ baren Abschnitts 33 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform überschneiden sich der Ele­ mentaufnahmeabschnitt 41 und der Schmelzeinsatz 31.

Daher weist die Hochstrom-Sicherungseinheit 21 vier Pole oder Anschlüsse auf, nämlich die Anschlüsse 29 und 29 der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 und die Anschlüsse 39 und 39 der Temperaturschmelzsicherung 25. Die Anschlüsse 29 und 29 der Hochstrom-Sicherungs­ einheit 21 werden jeweils in den Anschlußaufnahmekammern in dem Gehäuse 27 aufgenom­ men, während die Anschlüsse 39 und 39 der Temperaturschmelzsicherung 25 zur Außen­ seite offenliegen, zum Beispiel zwischen Anschlußaufnahmeabschnitten 43 und 43 des Ge­ häuses 27.

Die Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung 25 wird auf einen niedrigeren Wert als die Betätigungstemperatur der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 eingestellt. Und zwar wird die Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung 25 eingestellt auf einen Wert zwischen einer maximalen Temperatur, welche sich in einem normalerweise verwendeten Zustand der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 entwickelt, und der Betäti­ gungstemperatur der Hochstrom-Schmelzsicherung 23.

Wenn zum Beispiel, wie in Fig. 4 gezeigt, die maximale Temperatur (i), die sich in dem Zustand normaler Verwendung der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 entwickelt, 50°C be­ trägt und ihre Betätigungstemperatur (iii) 300°C beträgt, wird die Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung 25 auf einen geeigneten Wert zwischen 50 und 300°C eingestellt.

Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, sind die Anschlüsse 39 und 39 mit einer Alarmschal­ tung verbunden zum Einschalten einer Alarmlampe eines Instrumentabschnitts oder derglei­ chen, und wenn die Sicherung geschmolzen wird, wird die Alarmschaltung betätigt.

Die Arbeitsweise der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 dieses Aufbaus wird nun anhand von Fig. 4 beschrieben.

In der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 beginnt gewöhnlich, wenn die Temperatur des Schmelzeinsatzes 31 etwa 300°C erreicht, wie bei (iii) in Fig. 4 angedeutet, Zinn 31b in ein Substrat des Schmelzeinsatzes zu diffundieren, und danach wird der schmelzbare Abschnitt 33 geschmolzen. Wenn jedoch unterbrochenes oder diskontinuierliches Kurzschließen (rarer Kurzschluß) auftritt, wie bei (ii) angedeutet, steigt die Temperatur des Schmelzeinsatzes 31 nur auf etwa 150°C an, und daher schmilzt die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 nicht oder die Schmelzzeit ist sehr lang.

Die Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung 25 wird auf einen Wert unter­ halb 150° eingestellt, und in diesem Fall schmilzt die Temperaturschmelzsicherung 25, wenn solch ein rarer (rare) Kurzschluß auftritt, und gemäß diesem Schmelzsignal wird eine Zwangsunterbrechungsschaltung angesteuert, um dadurch den Schaltkreis zu unterbrechen, oder die Alarmschaltung wird betätigt, um die Alarmlampe des Instrumentabschnitts oder dergleichen einzuschalten, womit der Bediener über das Auftreten des anomalen Zustands informiert wird.

In der obigen Hochstrom-Sicherungseinheit 21 ist also die Temperaturschmelzsicherung 25, die durch von der Hochstrom-Schmelzsicherung 23 erzeugte Warme betätigt wird, in der Nachbarschaft dieser Hochstrom-Schmelzsicherung 23 vorgesehen, und daher wird selbst zu dem Zeitpunkt eines raren Kurzschlusses, wenn die Hochstrom-Schmelzsicherung 23 nicht geschmolzen wird, die Temperaturschmelzsicherung 25 geschmolzen, so daß der Schaltkreis durch dieses Schmelzsignal unterbrochen wird oder dem Bediener ein Alarm ge­ geben wird. Infolgedessen können das Kabel und das Gerät vor einem durch diskontinuierli­ ches Kurzschließen erzeugten anomalen Strom geschützt werden (welcher in herkömmli­ chen Hochstrom-Schmelzsicherungen bisher nicht unterbrochen werden konnte).

Die Temperaturschmelzsicherung 25 kann nahe der Hochstrom-Sicherungseinheit 21 vorge­ sehen werden, wobei das Gehäuse 27 wie in einer herkömmlichen Sicherungseinheit ver­ wendet wird, und daher kann die Hochstrom-Schmelzsicherung in einer Abmessung ausge­ bildet werden, die allgemein der gegenwärtigen Hochstrom-Schmelzsicherung gleicht, und die Funktionen der Stromsicherung und der Temperaturschmelzsicherung können kompakt als Aggregat in einer Einheit ausgeführt werden.

Wie oben im einzelnen beschrieben, ist in der Hochstrom-Sicherungseinheit der Erfindung die Temperaturschmelzsicherung benachbart der Hochstrom-Schmelzsicherung vorgesehen und wird geschmolzen durch Wärme, die von der Hochstrom-Schmelzsicherung erzeugt wird. Daher kann der Schaltkreis unterbrochen werden, selbst wenn die Hochstrom-Schmelz­ sicherung nicht geschmolzen wird, oder das Auftreten des anomalen Zustands kann dem Bediener gemäß diesem Schmelzsignal übermittelt werden.

Die Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung wird eingestellt auf einen Wert zwischen der Betätigungstemperatur der Hochstrom-Schmelzsicherung und der maximalen Temperatur, welche sich in dem normalen Verwendungszustand der Hochstrom-Schmelz­ sicherung entwickeln kann, und indem so verfahren wird, kann die Temperatur­ schmelzsicherung geschmolzen werden zu dem Zeitpunkt eines unterbrochenen oder raren Kurzschlusses, wenn die Hochstrom-Schmelzsicherung nicht geschmolzen wird, und daher können das Kabel und der Schaltkreis gegen einen anomalen Strom (der bisher nicht unter­ brochen werden konnte) aufgrund eines solchen raren Kurzschlusses geschützt werden.

Claims (3)

1. Hochstrom-Sicherungseinheit, gekennzeichnet durch
eine Hochstrom-Schmelzsicherung (23) mit einem Paar Anschlüssen (29, 29) und
einem Schmelzeinsatz (31), der die beiden Anschlüsse (29) untereinander verbindet,
ein Gehäuse (27), das die Hochstrom-Schmelzsicherung (23) aufnimmt,
und eine Temperaturschmelzsicherung (25), die in dem Gehäuse (27) angebracht ist
und in nächster Nähe des Schmelzeinsatzes (31) angeordnet ist, wobei die Temperatur­ schmelzsicherung (25) geschmolzen wird durch Warme, die von dem Schmelzeinsatz (31) erzeugt wird.

2. Hochstrom-Sicherungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungstemperatur der Temperaturschmelzsicherung (25) eingestellt wird auf einen Wert zwischen einer Betätigungstemperatur der Hochstrom-Schmelzsicherung (23) und einer maximalen Temperatur, welche sich in einem normalen Verwendungszustand der Hochstrom-Schmelzsicherung (23) entwickeln kann.

3. Hochstrom-Sicherungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturschmelzsicherung (25) ein Paar Bleianschlüsse (39, 39) umfaßt sowie einen Ele­ mentaufnahmeabschnitt, der die beiden Bleianschlüsse (39) miteinander verbindet, wobei der Elementaufnahmeabschnitt so angeordnet ist, daß er den Schmelzeinsatz (31) über­ schneidet.