DE19910911A1

DE19910911A1 - Stromunterbrechungsvorrichtung für ein Fahrzeug

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Publication number: DE19910911A1
Application number: DE19910911A
Authority: DE
Inventors: Noboru Yamaguchi
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2019-03-12
Also published as: DE19910911C2; US6157288A; JPH11329189A

Abstract

Eine Stromunterbrechungsvorrichtung ist zwischen einer Batterie für ein Fahrzeug und einer elektrischen Last angeordnet. Wenn infolge einer Kollision eines Kraftfahrzeugs ein Stromkreis-Unterbrechungssignal von einer Kontrolleinheit erzeugt wird, gestattet es die Stromunterbrechungsvorrichtung jeweiligen in einem Stromverteilungskasten (4) befindlichen Kapseln (40-43) erwärmt zu werden, um eine leitende Harzplatte (24) zu schmelzen. Deshalb ist es möglich, die Stromzufuhr von einer Batterie zu einer elektrischen Last zu stoppen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromunterbrechungsvorrichtung, die einen Zustand, bei dem ein starker elektrischer Strom durch einen in einem Kraftfahrzeug oder dergleichen installierten elektrischen Stromkreis fließt, erfaßt und anschließend den für den elektrischen Schaltkreis vorgesehenen elektrischen Strom unterbricht.

Wenn irgendeine Fehlfunktion in einer elektrischen Last, wie z. B. einem angetriebenen Fenster oder in einem Leitungsbündel, das aus einer Vielzahl von elektrischen Leitungen, die eine Batterie mit den jeweiligen Lasten verbinden, auftritt, wird in früheren elektrischen Installationssystemen eine für einen starken Strom vorgesehene Sicherung zwischen der Batterie und dem Leitungsbündel verwendet, so daß die Sicherung schmilzt und eine Verbindung zwischen der Batterie und dem Leitungsbündel unterbricht und dadurch verhindert, daß die elektrischen Lasten, die Leitungsbündel etc. durchbrennen.

In dem elektrischen Installationssystem, das die obige, für einen großen Strom vorgesehene Sicherung verwendet, bleibt die Sicherung jedoch weiter ungeschmolzen, wenn nicht trotz des obigen Auftretens von Fehlfunktionen ein elektrischer Strom fließt, der größer als ein zuvor für die Sicherung festgelegter, zulässiger Strom ist. Deshalb wurde eine Vielzahl von Schutzvorrichtungen entwickelt, von denen jede einen Zustand erfaßt, bei dem ein dem zulässigen Strom nahekommender starker Strom fließt, und die Verbindung zwischen der Batterie und dem Leitungsbündel unterbricht.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Schutzvorrichtung, die ein Bimetall verwendet. Diese Schutzvorrichtung 101 umfaßt ein Gehäuse 103, das aus einem isolierenden Harz oder dergleichen hergestellt ist und einen Sicherungs- Unterbringungsteil 102 besitzt, der auf der oberen Seite ausgebildet ist, und einen Deckel 113, der den Sicherungs- Unterbringungsteil 102 öffnet oder verschließt. Die Vorrichtung 101 umfaßt des weiteren einen Stromquellenanschluß 105, einen Lastanschluß 109, einen löslichen Körper 110, einen Zwischenanschluß 111, und das oben erwähnte Bimetall 112. Der Stromquellenanschluß 105 besitzt einen exponierten Abschnitt, der mit einem positiven Anschluß einer Batterie 104 verbunden ist. Der Lastanschluß besitzt einen oberen Abschnitt, der in den Sicherungs- Unterbringungsteil 102 hineinragt, und einen unteren Abschnitt, der in einem unteren Teil des Gehäuses 103 angeordnet ist und durch eine Leitung 107, die ein Leitungsbündel 106 bildet, mit einer Last 108 verbunden ist. Der lösliche Körper 110 ist aus einem Metall hergestellt, das einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt, und in dem Sicherungs- Unterbringungsteil 102 angeordnet, und besitzt ein Ende, das mit dem oberen Ende des Stromquellenanschlusses 105 verbunden ist, und ein anderes Ende, das mit dem oberen Ende des Lastanschlusses 109 verbunden ist. Der Zwischenanschluß 111 ist an einem Mittelpunkt zwischen dem Stromquellenanschluß 105 und dem Lastanschluß 109 angeordnet und beinhaltet einen unteren exponierten Abschnitt, der in dem unteren Teil des Gehäuses 103 angeordnet und mit einem negativen Anschluß der Batterie 104 verbunden ist. Das Bimetall 112 ist durch ein langgestrecktes Teil aus zwei Arten von aufeinandersitzenden Metallen gebildet und beinhaltet ein unteres Ende, das mit dem unteren Ende des Zwischenanschlusses 111 verbunden ist, und einen L-förmigen oberen Abschnitt, der dem löslichen Körper 110 gegenüberliegt.

Bei einer Betätigung eines Zündschalters eines Kraftfahrzeugs fließt der elektrische Strom auf dem Weg von dem positiven Anschluß der Batterie 104 durch den Stromquellenanschluß 105, den löslichen Körper 110, den negativen Anschluß 109, eine Leitung 107 des Leitungsbündels 106, die Last 108 und den negativen Anschluß der Batterie 104. Wenn irgendeine Fehlfunktion entweder in der Last 108 oder dem Leitungsbündel 106, das die Last 108 mit der Schutzvorrichtung 101 verbindet, auftritt, so daß ein Strom, der größer als der zulässige Strom ist, den löslichen Körper 110 durchfließt, wird der lösliche Körper erwärmt und schmilzt, wodurch die Last 108 und das Leitungsbündel 106 geschützt wird.

Sogar wenn trotz der Fehlfunktion der starke Strom, der den löslichen Körper 110 durchfließt, weder in der Last 108, noch in dem Drahtbündel 106, das die Last 108 mit der Schutzvorrichtung 101 verbindet, den zulässigen Strom nicht übersteigt, wird der lösliche Körper 110 infolge des starken Stroms erhitzt, so daß sich das Bimetall 112 zu verformen beginnt. Anschließend, zu einem Zeitpunkt, bei dem eine vorbestimmte Zeitdauer, seitdem der starke Strom den löslichen Körper 110 zu durchfließen begann, vergangen ist, kommt die Spitze des Bimetalls 112 mit dem löslichen Körper 110 in Kontakt, so daß der große Kurzschluß-Strom den löslichen Körper 110 auf einer Strecke von dem positiven Anschluß der Batterie 104 und in der Reihenfolge über den Stromquellenanschluß 105, den löslichen Körper 110, den Zwischenanschluß 111, und den negativen Anschluß der Batterie 104 durchfließt, und folglich schmilzt der Körper 110.

Das bedeutet, daß sogar dann, wenn ein Strom, der geringer als der zulässige Strom ist, über eine vorbestimmte Zeitdauer fließt, der Stromkreis unterbrochen wird, um das Leitungsbündel 106 und die Last 108 zu schützen.

Neben der oben genannten Schutzvorrichtung 101 wurde auch eine Schutzvorrichtung 121 entwickelt, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.

Diese Schutzvorrichtung 121 umfaßt ein aus einem isolierenden Harz oder dergleichen hergestelltes Gehäuse 122, einen Stromquellenanschluß 124, einen Lastanschluß 128 und einen Außenanschluß 133. Der Stromquellenanschluß 124 ist auf der Seite einer Seitenfläche des Gehäuses 122 eingebettet und besitzt ein unteres Ende, das mit einem positiven Anschluß der Batterie 123 verbunden ist. Gegenüberliegend ist der Lastanschluß 128 auf der Seite der anderen Seitenfläche des Gehäuses 122 eingebettet und besitzt ein unteres Ende, das durch eine Leitung 126, die ein Leitungsbündel 125 bildet, mit einer Last 127 verbunden ist. Der Außenanschluß 133 ist außerhalb des Gehäuses 122 angeordnet und besitzt ein oberes Ende, das mit einer Spule 132 verbunden ist, und ein unteres Ende, das mit einem negativen Anschluß der Batterie 123 verbunden ist.

Die Vorrichtung 121 umfaßt ferner einen Draht 131, der aus einem U-förmigen löslichen Leiter 129 besteht, der aus einem Metall hergestellt ist, das einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt, und eine hitzebeständige Abdeckung 130, die dazu ausgelegt ist, den löslichen Leiter 129 abzudecken. Der Draht 131 ist mit einem Ende mit dem oberen Ende des Stromquellenanschlusses 124 und mit dem anderen Ende mit dem oberen Ende des Lastanschlusses 128 verbunden. Die Wicklung 132 ist aus einer Memorylegierung hergestellt. Die Memorylegierung ist in solch einer Weise eingerichtet, daß, wenn sich die Legierung in der Martensitphase befindet, sich die Wicklung 132, wie in Fig. 2 gezeigt, locker um den Draht 131 herum windet, wohingegen die Wicklung 132 in die Mutterphase zurückgeführt wird und dann eine Konfiguration besitzt, bei der sie straff an dem Draht 131 anliegt, wenn die Wicklung 132 auf 120 bis 170°C erwärmt wird.

Wenn bei Betätigung des Zündschalters des Kraftfahrzeugs der elektrische Strom auf einer Strecke von dem positiven Anschluß der Batterie 123 durch den Stromquellenanschluß 124, den löslichen Leiter 129 des Drahtes 131, den negativen Anschluß 128, die Leitung 126 des Leitungsbündels 125, die Last 127 und den negativen Anschluß der Batterie 123 fließt, und wenn irgendeine Fehlfunktion in der Last 127 oder dem Leitungsbündel 125, das die Last 127 mit der Schutzvorrichtung 121 verbindet, verursacht wird, so daß ein Strom, der größer ist als der zulässige Strom, durch den löslichen Leiter 129 fließt, dann wird der lösliche Leiter derart erwärmt, daß er schmilzt und dadurch die Last 127 und das Leitungsbündel 125 etc. geschützt.

Sogar wenn der starke Strom, der durch den löslichen Leiter 129 fließt, trotz der Fehlfunktion nicht den zulässigen Strom in der Last 127 oder dem Leitungsbündel 125, das die Last 127 mit der Schutzvorrichtung 121 verbindet, übersteigt, gibt es in dem löslichen Leiter 129 infolge des starken Stroms einen Temperaturanstieg, so daß die Temperatur der Wicklung 132 ansteigt. Wenn seit dem Zeitpunkt, zu dem der starke Strom den löslichen Leiter 129 zu durchfließen begann, eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist und deshalb die Temperatur der Wicklung 132 auf eine Temperatur von 120 bis 170°C angestiegen ist, wird dann die Wicklung 132 von der Martensitphase in die Mutterphase gebracht, um in die erweichte, hitzebeständige Abdeckung 130 einzudringen und mit dem löslichen Leiter 129 in Kontakt zu treten, so daß der starke Kurzschlußstrom durch den löslichen Leiter 129 fließt, und zwar auf einer Strecke von dem positiven Anschluß der Batterie 123, dem Stromquellenanschluß 124, dem löslichen Leiter 129, der Wicklung 132, dem Außenanschluß 133 und dem negativen Anschluß der Batterie 123, und folglich wird der Leiter 129 schließlich geschmolzen.

Das bedeutet, daß sogar dann, wenn ein Strom, der geringer als der zulässige Strom ist, über eine vorbestimmte Zeitdauer fließt, der Stromkreis unterbrochen wird, um das Leitungsbündel 125 und die Last 127 zu schützen.

Die oben erwähnten Schutzvorrichtungen 101, 121 weisen jedoch die folgenden Probleme auf.

Was die Schutzvorrichtung 101 von Fig. 1 anbelangt, so wird zunächst erfaßt, ob der starke Strom durch den löslichen Körper 110 fließt, und zwar unter Verwendung des Bimetalls 112, das aus zwei Arten von Metallen besteht, die unterschiedliche thermische Dehnungsraten besitzen. Wenn sich die Größe eines Stroms, der durch den löslichen Körper 110 fließt, ändert, würde folglich eine Änderung der Zeitdauer verursacht werden, die für die Verformung des Bimetalls 112 und folglich für die Unterbrechung des Stromkreises erforderlich ist.

Wenn solch eine Fehlfunktion auftritt, daß der starke Strom intermittierend fließt, wird folglich die Temperatur des löslichen Körpers 110 nicht länger zu einem bestimmten Ausmaß übermäßig ansteigen, so daß das Leitungsbündel 106, die Last 108 oder dergleichen durchzubrennen beginnen können, bevor die Schutzvorrichtung 101 wirksam wird und den Stromkreis unterbricht.

Was die Schutzvorrichtung 121 von Fig. 2 anbelangt, so wird andererseits unter Verwendung der aus einer Memorylegierung bestehenden Wicklung 132 erfaßt, ob der starke Strom den löslichen Leiter 129 durchfließt. Wenn sich die Größe eines Stroms, der den löslichen Leiter 129 durchfließt, ändert, würde deshalb ähnlich wie bei der Schutzvorrichtung 101 von Fig. 1 eine Änderung der Zeitdauer verursacht werden, die für die Verformung der Wicklung 132 und das Unterbrechen des Stromkreises erforderlich ist.

Wenn solch eine Fehlfunktion auftritt, daß der starke Strom intermittierend fließt, wird folglich die Temperatur des löslichen Leiters 129 nicht länger in einem bestimmten Ausmaß übermäßig ansteigen, so daß das Leitungsbündel 125, die Last 127 oder dergleichen übermäßig erwärmt werden können, bevor die Schutzvorrichtung 121 wirksam wird und den Stromkreis unterbricht.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stromunterbrechungsvorrichtung zu schaffen, die dazu geeignet ist, die Möglichkeit einer infolge einer Kollision eines Fahrzeugs verursachten Beschädigung eines Leitungsbündels, einer elektrischen Last oder dergleichen zu erfassen und anschließend einen in dem Fahrzeug installierten elektrischen Stromkreis zu unterbrechen, wodurch es möglich ist, eine infolge des resultierenden Kurzschlusses verursachte Überhitzung des Leitungsbündels zu verhindern und dadurch die Sicherheit des Fahrzeugs zu verbessern.

Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kompakte Stromunterbrechungsvorrichtung bereitzustellen, die leicht in einem Stromverteilungskasten etc. untergebracht werden kann, und die dazu geeignet ist, eine Wiederverwendung des Stromkreises zu ermöglichen, indem die Komponenten nur teilweise ersetzt werden, und zwar sogar dann, wenn der Stromkreis durch eine vorherige Wirkung der Stromunterbrechungsvorrichtung unterbrochen wurde.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromunterbrechungsvorrichtung zu schaffen, die dazu geeignet ist, den Stromkreis in einer beträchtlich kurzen Zeit sicher zu unterbrechen, wenn ein Stromkreis-Unterbrechungssignal eingegeben wird, wodurch elektrische Komponenten des Fahrzeugs geschützt werden können.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromunterbrechungsvorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet ist, ein Verteilen eines Restes eines geschmolzenen Bauelementes, das einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt, zu verhindern.

Die oben genannten Aufgaben werden gelöst durch eine erfindungsgemäße Stromunterbrechungsvorrichtung, die zwischen einer Batterie eines Fahrzeugs und einer elektrischen Last des Fahrzeugs angeordnet ist, zum Unterbrechen einer Stromversorgung von der Batterie zu der elektrischen Last, wenn ein Stromkreis-Unterbrechungssignal in die Stromunterbrechungsvorrichtung eingegeben wird, die Stromunterbrechungsvorrichtung umfassend:
ein leitendes lösliches Bauelement, das zwischen der Batterie und der elektrischen Last angeordnet ist, wobei das leitende, lösliche Bauelement mit einem Ende elektrisch mit der Batterie und mit dem anderen Ende elektrisch mit der elektrischen Last verbunden ist; und
ein Thermit-Teil, das an dem leitenden löslichen Bauelement befestigt ist, wobei das Thermit-Teil dazu geeignet ist, Wärme zu erzeugen, um das leitende, lösliche Bauelement zu schmelzen, wenn das Stromkreis-Unterbrechungssignal in das Thermit-Teil eingegeben wird, und dadurch die elektrische Verbindung zwischen der Batterie und der elektrischen Last zu unterbrechen.

Mit der oben beschriebenen Anordnung ist es möglich, wenn die Wahrscheinlichkeit einer, z. B. durch die Kollision des Fahrzeugs verursachten Beschädigung des Leitungsbündels, der elektrischen Last oder dergleichen besteht, den Stromkreis bei Erfassen des Auftretens einer Beschädigung sicher zu unterbrechen. Folglich ist es möglich, das Auftreten eines durch einen Kurzschluß des Leitungsbündels etc. verursachten Fahrzeugbrandes zu verhindern, wodurch die Sicherheit des Fahrzeugs beträchtlich verbessert werden kann.

In der vorliegenden Erfindung umfaßt das Thermit-Teil vorzugsweise:
eine Thermit-Mischung aus Metalloxidpulver und Aluminiumpulver; und
eine Erwärmungseinrichtung zum Erzeugen von Wärme auf dem Eingang des Stromkreis-Unterbrechungssignals, wodurch die Thermit-Mischung veranlaßt wird, deoxidierend zu reagieren, wodurch eine große Wärmemenge zum Schmelzen des leitenden löslichen Bauelementes erzeugt werden kann.

Bei einer Verwendung des Thermit-Teils ist es möglich, wenn das Stromkreis-Unterbrechungssignal eingegeben wird, den Stromkreis in einer beachtlich kurzen Zeit zu unterbrechen, so daß die elektrischen Komponenten vor einer Beschädigung geschützt werden können.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere bevorzugt, daß das Thermit-Teil ferner ein Gehäuse zum Unterbringen der Thermit-Mischung und der Erwärmungseinrichtung umfaßt.

Da die Thermit-Mischung und die Erwärmungseinrichtung in dem Gehäuse untergebracht sind, ist es in diesem Fall möglich, die Stromunterbrechungsvorrichtung kompakt auszubilden, so daß das Thermit-Teil leicht gehandhabt werden kann.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es des weiteren bevorzugt, daß das leitende, lösliche Bauelement mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen ist, zwischen denen das Gehäuse des Thermit-Teils gehalten ist.

Mit dieser Anordnung ist es möglich, das Thermit-Teil einfach an dem leitenden löslichen Bauelement zu befestigen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das leitende, lösliche Bauelement vorzugsweise wie ein Ellenbogen gebogen.

In diesem Fall kann die gesamte Stromunterbrechungsvorrichtung kompakt konstruiert werden, wodurch es möglich ist, einen Bereich, den die Vorrichtung in einem Stromverteilungskasten einnimmt, zu minimieren. Alternativ kann das leitende, lösliche Bauelement mit einem Langloch versehen sein, in das das Gehäuse des Thermit-Teils eingebettet ist.

Auch in diesem Fall ist es dank der oben erwähnten Struktur möglich, die Stromunterbrechungsvorrichtung sehr kompakt auszubilden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das leitende, lösliche Bauelement vorzugsweise in der Form einer flachen Platte ausgebildet.

Auch in diesem Fall ist es dank der vorhergenannten Konfiguration des leitenden löslichen Bauelementes möglich, das Bauelement einfach zu handhaben.

Alternativ kann das Gehäuse derart geformt sein, daß es einen Abschnitt des leitenden löslichen Bauelementes, das durch die Thermitmischung geschmolzen wird, umhüllt.

Auch in diesem Fall ist es möglich, wenn das Stromkreis- Unterbrechungssignal eingegeben wird, den Stromkreis in einer beträchtlich kurzen Zeit sicher zu unterbrechen, so daß die elektrischen Komponenten vor einer Beschädigung geschützt werden können. Zusätzlich ist es möglich, ein Verteilen eines Restes des geschmolzenen, leitenden, löslichen Bauelementes zu verhindern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt das Gehäuse vorzugsweise die Form eines zylindrischen Körpers, den das leitende, lösliche Bauelement durchdringt, um einen Innenraum des Gehäuses in einen oberen Teil und einen unteren Teil zu unterteilen.

Mit der oben erwähnten Struktur ist es möglich, das Thermit- Teil einfach mit dem leitenden, löslichen Bauelement zu verbinden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere bevorzugt, daß die Thermit-Mischung und die Erwärmungseinrichtung des Thermit-Teils in dem oberen Teil des Gehäuses untergebracht sind.

Auch ist es in diesem Fall möglich, daß die Reste des geschmolzenen, leitenden, löslichen Bauelementes durch den unteren Teil des Gehäuses aufgenommen werden, wodurch die Verteilung der Rückstände verhindert werden kann.

Zusätzlich ist es bevorzugt, daß das leitende, lösliche Bauelement aus einem leitenden Harz hergestellt ist.

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und in Verbindung mit den bei liegenden Zeichnungen weiter ersichtlich werden.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Schutzvorrichtung, die ein Bimetall verwendet;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht einer Schutzvorrichtung, die eine Memorylegierung verwendet;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Installationssystems, das eine Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;

Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Frontalansicht, die einen detaillierten Aufbau der Stromunterbrechungsvorrichtung von Fig. 3 zeigt;

Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht, die einen detaillierten Aufbau der Stromunterbrechungsvorrichtung von Fig. 3 zeigt;

Fig. 6 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen detaillierten Aufbau der Stromunterbrechungsvorrichtung von Fig. 3 darstellt;

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht einer in der Fig. 5 gezeigten Kapsel;

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht einer leitenden Harzplatte mit einer Kapsel, die in der Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 9 ist eine Draufsicht der leitenden Harzplatte mit der Kapsel von Fig. 8;

Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht einer leitenden Harzplatte mit einer Kapsel, die in der Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß der anderen Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht der leitenden Harzplatte mit der Kapsel von Fig. 10; und

Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem die leitende Harzplatte durch die Kapsel von Fig. 10 unterbrochen wird.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Installationssystems, das eine Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.

Das elektrische Installationssystem 1 umfaßt eine Batterie 2, einen Stromverteilungskasten 4, eine Kontrolleinheit 6 und eine Stromunterbrechungsvorrichtung 7. Die Batterie 2 besitzt einen negativen Anschluß, der mit einem Fahrzeugkörper eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. Der Stromverteilungskasten 4 empfängt durch eine Leitung 3 eine Batteriespannung, die an einem positiven Anschluß der Batterie 2 erzeugt wird. Wenn ein Stoßsignal von einem Beschleunigungssensor für einen Airbag oder dergleichen ausgegeben wird, wird ein Überstrom- Erfassungssignal infolge eines in einem Leitungsbündel 5 verursachten Überstromzustandes von einem Überstrom- Erfassungssensor erzeugt, oder wenn ein Überhitzungssignal von einem Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur einer elektrischen Last ausgegeben wird, erfaßt die Kontrolleinheit 6 solche Signale, um einen Stromkreis- Unterbrechungsstrom an den Stromverteilungskasten 4 zu liefern. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 7 ist in dem Stromverteilungskasten 4 angeordnet. Wenn kein Stromkreis- Unterbrechungssignal von der Kontrolleinheit 6 ausgegeben wird, verteilt die Stromunterbrechungsvorrichtung 7 die an dem positiven Anschluß der Batterie 2 erzeugte Batteriespannung an jeweilige elektrische Netze in einem Maschinenraum, einer Fahrzeugkabine, einem Kofferraum usw. Wenn hingegen der Stromkreis-Unterbrechungsstrom von der Kontrolleinheit 6 erzeugt wird, schmilzt die Stromunterbrechungsvorrichtung 7 innerhalb sich selbst und stoppt die Elektrizitätsversorgung zu den jeweiligen elektrischen Netzen.

Bei Betätigung eines Zündschalters durch den Fahrer fließt der Strom auf einem Weg von dem positiven Anschluß der Batterie 2 nacheinander durch die Leitung 3, die Stromunterbrechungsvorrichtung 7, Leitungen 8, 9, 10, die das Leitungsbündel 5 bilden, jeweilige elektrische Lasten und den negativen Anschluß der Batterie 2; wenn das Stoßsignal von dem Beschleunigungssensor für den Airbag ausgegeben wird; wenn das Überstrom-Erfassungssignal von dem Überstrom- Erfassungssensor infolge eines in dem Leitungsbündel 5 verursachten Überstromzustandes erzeugt wird; oder wenn das Überhitzungssignal von einem Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der elektrischen Last ausgegeben wird, dann wird der Stromkreisunterbrechungsstrom von der Kontrolleinheit 6 erzeugt. Auf diese Weise bewirkt die Stromunterbrechungsvorrichtung 7 in dem Stromverteilungskasten 4 ein Unterbrechen des Stromkreises zu den jeweiligen elektrischen Netzen, wodurch die Zufuhr von Batteriespannung für das Leitungsbündel 5 und die elektrischen Lasten gestoppt wird, die jeweils infolge eines Verkehrsunfalls beschädigt werden können.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 die oben erwähnte Stromunterbrechungsvorrichtung 7 im Detail beschrieben werden.

Die Stromunterbrechungsvorrichtung 7 umfaßt eine Grundplatte 13, eine leitende Harzplatte 24, flache Unterlegscheiben 26, 29 und Schrauben 27, 30. Die in der Form einer Platte aus einem isolierenden Harz ausgebildete Grundplatte 13 ist in dem Stromverteilungskasten 4 angeordnet und an ihren gegenüberliegenden Seitenflächen auch mit Vorsprüngen 11, 12 versehen. Die leitende Harzplatte 24 wird durch Spritzgießen eines leitenden Verbundmaterials aus einer Mischung von kurzen Kupferfasern, Kupferpulver und eines Lötpulvers zur Bindung in dem Harz geschaffen. Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, sind auf einer Seite der Platte 24 ein Befestigungsanschluß 25 und eine Sammelschiene 14, die durch eine Kupferplatte gebildet sind, in einem Körper ausgebildet. Auf der anderen Seite der Platte 24 sind drei nach unten gebogene Ausgangsanschlüsse 15, 16, 17 und zwei leitungstragende Vorsprünge 18, 19 vorgesehen. Die derart konstruierte leitende Harzplatte 24 ist auf einer oberen Seite der Grundplatte 13 angeordnet, die mit kapseltragenden Vorsprüngen 20, 21, 22, 23 in der Nähe der Sammelschiene und der Ausgangsanschlüsse 15, 16, 17 versehen ist. Die flache Unterlegscheibe 26 und die Schraube 27 dienen dazu, den Befestigungsanschluß 25 der Platte 24 an der Grundplatte 13 zu fixieren. Andererseits sind die flache Unterlegscheibe 29 und die Schraube 30 dazu vorgesehen, einen Anschluß 28, der mit dem positiven Anschluß der Batterie 2 verbunden ist, an der Sammelschiene 14 der Platte 25 zu befestigen.

Wie in Fig. 4 dargestellt, umfaßt die Stromunterbrechungsvorrichtung 7 zusätzlich drei Paare von flachen Unterlegscheiben 34, 35, 36 und Schrauben 37, 38, 39, die alle dazu dienen, jeweils Anschlüsse 31, 32, 33 der Leitungen 8, 9, 10, die das Leitungsbündel 5 bilden, an den Ausgangsanschlüssen 15, 16, 17 der leitenden Harzplatte 24 zu befestigen. Jeweils in die kapseltragenden Vorsprünge 20, 21, 22, 23 eingesetzt und darin befestigt sind vier Kapseln 40, 41, 42, 43, die alle die zum Wegschmelzen der leitenden Harzplatte 24 benötigte Wärme erzeugen, wenn der Stromkreis- Unterbrechungsstrom von der Kontrolleinheit 6 erzeugt wird. Eine Vielzahl von Leitungen 45, 46, 47, 48 ist in die leitungstragenden Vorsprünge 18, 19 eingesetzt, um die jeweiligen Kapseln 40, 41, 42, 43 mit dem von der Kontrolleinheit 6 erzeugten Stromkreis-Unterbrechungsstrom zu versorgen, wie in Fig. 5 gezeigt.

Zurückschauend zu Fig. 4, umfaßt die Stromunterbrechungsvorrichtung 7 ferner zwei T-förmige Muttern 49, 50, welche die jeweiligen Leitungen 45, 46, 47, 48 an der Grundplatte 13 fixieren, und eine becherförmige Abdeckung 5, die Rasten 51, 52 besitzt, die an dem unteren Ende der becherförmigen Abdeckung ausgebildet sind. Wenn die Abdeckung 5 durch den oberen Teil der Grundplatte 13 eingefügt wird, greifen die Rasten 51, 52 in die Vorsprünge 11, 12 der Grundplatte 13 ein, so daß die Abdeckung 5 in die Grundplatte 13 eingebaut ist.

Im Betrieb wird die über die Leitung 3 eingespeiste Batteriespannung durch die Sammelschiene 14 in die leitende Harzplatte 24 und anschließend durch die Ausgangsanschlüsse 15, 16, 17 der Harzplatte 24 jeweils in die jeweiligen elektrischen Netze in dem Maschinenraum, der Fahrzeugkabine und dem Kofferraum geleitet. In solch einer Situation, bei der der Stromkreis-Unterbrechungsstrom von der Kontrolleinheit 6 erzeugt wird, wird der Strom dann durch die Leitungen 45, 46, 47, 48 in die jeweiligen Kapseln 40, 41, 42, 43 geleitet, um diese zu erwärmen. Infolge der so erzeugten Wärme wird folglich die leitende Harzplatte 24 geschmolzen, um die Stromversorgung zu den oben genannten elektrischen Netzen zu stoppen.

Wie stellvertretend durch die Kapsel 40 von Fig. 7 dargestellt, umfaßt jede der Kapseln 40, 41, 42, 43 ein aus einem isolierenden Harz hergestelltes, zylindrisches Gehäuse 54, eine in dem Gehäuse 54 befindliche Erwärmungseinrichtung 55, eine in das Gehäuse 54 eingefüllte Thermit-Mischung 56, und eine Kappe 57, die eine Öffnung des Gehäuses 54 verschließt. Die Erwärmungseinrichtung 55 ist dazu ausgelegt, sich zu erwärmen, wenn der Stromkreis-Unterbrechungsstrom durch die Drähte 45 (46, 47, 48) eingespeist wird. Die Thermit-Mischung 56 ist aus einem Metalloxidpulver, wie z. B. Eisenoxid (Fe₂O₃), Aluminiumpulver oder dergleichen zusammengesetzt. Wenn die Erwärmungseinrichtung 55 durch den über die Leitungen 45 (46, 47, 48) zugeleiteten Stromkreis- Unterbrechungsstrom über eine festgelegte Temperatur erwärmt wird, erzeugt die Thermit-Mischung 56 die durch die folgende Reaktionsformel dargestellte Thermit-Reaktionswärme, so daß die leitende Harzplatte 24 weggeschmolzen wird.

Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe + 386,2 kcal.

Gemäß dieser Ausführungsform wird das Lötpulver als ein die leitende Harzplatte 24 bildendes Material verwendet. Wenn die jeweiligen Kapseln 40, 41, 42, 43 die Wärme erzeugen, wird folglich das Lötpulver bei ca. 300°C geschmolzen und von den anderen Materialien getrennt, so daß die leitende Harzplatte 24 leicht unterbrochen werden kann.

Auf diese Weise werden gemäß dieser Ausführungsform, wenn das Stoßsignal von dem Beschleunigungssensor für den Airbag infolge der Kollision des Fahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug ausgegeben wird; wenn das Überstrom-Erfassungssignal infolge eines in dem Leitungsbündel 5 verursachten Überstromzustandes von dem Überstromerfassungssensor erzeugt wird; oder wenn das Überhitzungssignal von einem Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der elektrischen Last ausgegeben wird, die Vielzahl der in dem Stromverteilungskasten 4 befindlichen Kapsel 40, 41, 42, 43 durch den von der Kontrolleinheit 6 erzeugten Stromkreis- Unterbrechungsstrom erwärmt, um die leitende Harzplatte 24 zu schmelzen. Da die Stromunterbrechungsvorrichtung 7 dazu ausgelegt ist, die Versorgung des Leitungsbündels 5 und der elektrischen Last, die infolge der Kollision jeweils beschädigt sein können, mit Strom zu stoppen, ist es möglich, das Auftreten eines infolge des in dem Leitungsbündel 5 verursachten Kurzschlusses verursachten Fahrzeugbrand zu verhindern, wodurch die Sicherheit beträchtlich verbessert werden kann.

Da die leitende Harzplatte 24, welche die Stromunterbrechungsvorrichtung 7 bildet, gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie ein Ellenbogen geformt ist, kann zusätzlich die gesamte Stromunterbrechungsvorrichtung 7 kompakt konstruiert werden, wodurch es möglich ist, einen Bereich, der durch die Vorrichtung 7 in dem Stromverteilungskasten 4 belegt wird, zu minimieren.

Sogar wenn die Stromunterbrechungsvorrichtung 7 aktiviert wurde, um die leitende Harzplatte 24 integral mit der Sammelschiene zu schmelzen, ist es gemäß der Ausführungsform möglich, den Stromkreis wieder herzustellen, indem lediglich die leitende Harzplatte 24, die Sammelschiene 14 und die Kapseln 40 bis 43 gegen neue ausgetauscht werden, wodurch eine Wiederherstellung des in einer Fahrzeugkollision beschädigten Kraftfahrzeugs vereinfacht wird.

Ferner ist anzumerken, daß die Ausführungsform dazu ausgelegt ist, zum Zeitpunkt der Erwärmung der jeweiligen Kapseln 40 bis 43 die leitende Harzplatte 24, die durch Spritzgießen des leitenden Verbundmaterials aus kurzen Kupferfasern, dem Kupferpulver und dem für die Bindung verwendeten Lötpulver geschaffen ist, in das harzige Material aufzuschmelzen. Sogar wenn die kurzen Kupferfasern, das Kupferpulver etc. in der Platte 24 geschmolzen werden, ist es deshalb möglich, eine Verteilung einer solchen Lösung in die Umgebung zu verhindern, weil das Harz die Lösung umhüllt.

In einer Modifikation der Bestandteile der Thermit-Mischung 56 kann das Eisenoxid (Fe₂O₃) durch ein anderes Metalloxidpulver, z. B. Chromoxid (Gr₂O₃), Manganoxid (MnO₂), oder dergleichen, ersetzt werden.

Sogar wenn die oben erwähnten Pulver verwendet werden, kann sichergestellt werden, daß es der Thermit-Mischung 56 in den Kapseln 40, 41, 42, 43 ermöglicht wird zu reagieren, wodurch die Harzplatte 24 geschmolzen wird, wenn der Stromkreis- Unterbrechungsstrom durch die Leitungen 45, 46, 47, 48 eingespeist wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß die jeweiligen Kapseln 40, 41, 42, 43 in der oben genannten Ausführungsform jeweils an den auf der leitenden Harzplatte 24 befindlichen kapseltragenden Vorsprüngen 20, 21, 22, 23 befestigt sind. Bei der in den Fig. 8 und 9 gezeigten Modifikation kann eine leitende Harzplatte 61 in ihrem Inneren mit einem Langloch 62 versehen sein, in das eine der Kapseln 40, 41, 42, 43, z. B. die Kapsel 40, eingebettet ist. Ferner kann die leitende Platte 61 eine integral mit einem Ende der Platte ausgebildete Sammelschiene 60 umfassen.

Auch in diesem Fall kann die leitende Harzplatte 24 effektiv geschmolzen werden, wenn die Kapsel 40 erwärmt wird.

Obwohl in der obigen Ausführungsform jede der Kapseln 40, 41, 42, 43 eine Struktur besitzt, bei der das Gehäuse 54 mit der Thermit-Mischung 56 und der Erwärmungseinrichtung 55 gefüllt und durch die Kappe 47 verschlossen ist, kann jede Kapsel auch durch eine Kapsel 63 ersetzt werden, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist.

Die Kapsel 63 ist aus einem zylindrischen Teil gebildet, das einen nach oben und unten (in der vertikalen Richtung) langgestreckten Querschnitt besitzt. Die Kapsel 63 umfaßt ein Gehäuse 67, das Langlöcher 64 besitzt, die auf Seitenflächen des Gehäuses 67 ausgebildet sind, eine Erwärmungseinrichtung 69, die auf einer oberen Seite des Gehäuses 67 angeordnet ist, eine Thermit-Mischung 70, die in dem Gehäuse 67 untergebracht ist, und eine Kappe 72 zum Verschließen einer Öffnung 71 des Gehäuses 67. Eine in der Form einer flachen Platte ausgebildete leitende Harzplatte 66 ist mit einer Sammelschiene 65 versehen und in die Langlöcher 64 eingesetzt. Die Erwärmungseinrichtung 69 ist dazu ausgelegt, Wärme zu erzeugen, wenn der Stromkreis-Unterbrechungsstrom durch eine Leitung 68 in die Erwärmungseinrichtung 69 eingeleitet wird. Die Thermit-Mischung 70 ist aus einem Pulver aus Metalloxid, wie z. B. einem Eisenoxid (Fe₂O₃), Aluminiumpulver oder dergleichen zusammengesetzt. Wie in Fig. 11 gezeigt, ist der obere Teil des Gehäuses 67 sowohl mit der Thermit-Mischung 70 als auch der Erwärmungseinrichtung 69 aufgefüllt. Wenn die Erwärmungseinrichtung 69 durch den über die Leitung 68 eingespeisten Stromkreis-Unterbrechungsstrom über die festgelegte Temperatur erwärmt wird, verursacht die Thermit- Mischung 70 die Thermit-Reaktion, um die Wärme zum Unterbrechen der leitenden Harzplatte 67 zu erzeugen. Wie in Fig. 12 dargestellt, ist nach dem Schmelzen der Harzplatte 66 ein Rückstand 73 der Harzplatte in dem unteren Teil der Kapsel 67 aufgenommen.

Gemäß der oben erwähnten Modifikation ist es deshalb möglich, ein Verteilen des Rückstandes 73, der beim Schmelzen der Harzplatte 66 erzeugt wurde, aus dem Gehäuse 67 heraus zu verhindern, während ein übermäßiger Druck in dem oberen Teil des Gehäuses 67 durch den unteren Teil absorbiert wird.

Was die Konfiguration des Gehäuses der Kapsel anbelangt, wird darauf hingewiesen, daß diese nicht auf das in Fig. 10 gezeigte Gehäuse 67 beschränkt ist, und daß eine beliebige Modifikation möglich ist. Zum Beispiel kann das Gehäuse 67 in zwei obere und untere Teile unterteilt werden, während die leitende Harzplatte 67 zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil angeordnet wird. Mit der oben erwähnten Anordnung ist es möglich, die gleichen Effekte wie die infolge der in Fig. 10 gezeigten Struktur zu erzielen. Zusätzlich ist es auch möglich, die Struktur selbst und den Zusammenbauvorgang zu vereinfachen.

Schließlich versteht es sich für einen Fachmann von selbst, daß die vorangegangene Beschreibung nur einige bevorzugte Ausführungsformen der offenbarten Stromunterbrechungsvorrichtung darstellt, und daß unterschiedlichste Änderungen und Modifikationen bei der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, ohne dabei von dem Kerngedanken und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Eine Stromunterbrechungsvorrichtung, die zwischen einer Batterie für ein Fahrzeug und einer elektrischen Last des Fahrzeugs angeordnet ist, zum Unterbrechen einer Stromversorgung von der Batterie zu der elektrischen Last, wenn ein Stromkreis-Unterbrechungssignal in die Stromunterbrechungsvorrichtung eingegeben wird, die Stromunterbrechungsvorrichtung umfassend:
ein leitendes lösliches Bauelement, das zwischen der Batterie und der elektrischen Last angeordnet ist, wobei das leitende, lösliche Bauelement an einem Ende elektrisch mit der Batterie und mit einem anderen Ende elektrisch mit der elektrischen Last verbunden ist; und
ein Thermit-Teil, das an dem leitenden löslichen Bauelement befestigt ist, wobei das Thermit-Teil dazu ausgelegt ist, Wärme zu erzeugen, um das leitende, lösliche Bauelement zu schmelzen, wenn das Stromkreis- Unterbrechungssignal in das Thermit-Teil eingegeben wird, wodurch die elektrische Verbindung zwischen der Batterie und der elektrischen Last unterbrochen wird.

2. Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin das Thermit-Teil umfaßt:
eine Thermit-Mischung aus Metalloxidpulver und Aluminiumpulver; und
eine Erwärmungseinrichtung zum Erzeugen von Wärme auf dem Eingang des Stromkreis-Unterbrechungssignals, wodurch die Thermit-Mischung veranlaßt wird, deoxidierend zu reagieren, wodurch eine große Wärmemenge zum Schmelzen des leitenden löslichen Bauelementes erzeugt werden kann.

3. Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 2, worin das Thermit-Teil des weiteren umfaßt:
ein Gehäuse zum Aufnehmen der Thermit-Mischung und der Erwärmungseinrichtung.

4. Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 3, worin das leitende, lösliche Bauelement mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen ist, zwischen denen das Gehäuse des Thermit-Teils gehalten ist.

5. Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 4, worin das leitende, lösliche Bauelement wie ein Ellenbogen gebogen ist.

6. Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 3, worin das leitende, lösliche Bauelement mit einem Langloch versehen ist, in das das Gehäuse des Thermit-Teils eingebettet ist.

7. Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 6, worin das leitende, lösliche Bauelement die Form einer flachen Platte besitzt.

8. Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 3, worin das Gehäuse derart geformt ist, daß es einen Abschnitt des leitenden löslichen Bauelementes, das durch die Thermit-Mischung geschmolzen wird, umhüllt.

9. Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 8, worin das Gehäuse die Form eines zylindrischen Körpers besitzt, durch den das leitende, lösliche Bauelement hindurchdringt, um einen Innenraum des Gehäuses in einen oberen Teil und einen unteren Teil zu teilen.

10. Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 9, worin die Thermit-Mischung und die Erwärmungseinrichtung des Thermit-Teils in dem oberen Teil des Gehäuses untergebracht sind.

11. Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 10, worin das leitende, lösliche Bauelement auf einem leitenden Harz hergestellt ist.