DE19929922A1 - Schmelzeinrichtung mit einem Element mit niedrigem Schmelzpunkt und Überlastschalter, der diese einschließt - Google Patents

Schmelzeinrichtung mit einem Element mit niedrigem Schmelzpunkt und Überlastschalter, der diese einschließt

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DE19929922A1
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Noboru Yamaguchi
Tomonori Takamizawa
Tsugio Noda
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Yazaki Corp
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Nichiyu Giken Kogyo Co Ltd
Yazaki Corp
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Abstract

Eine Schmelzeinrichtung ist mit einer Sicherung ausgestattet, einem Feststofftreibmittel, einer Zündeinrichtung und einer Feder. Das Feststofftreibmittel und die Zündeinrichtung sind innerhalb eines inneren Gehäuses untergebracht. Das innere Gehäuse ist in der Nähe von oder in Berührung mit der Sicherung angeordnet. Das innere Gehäuse und die Sicherung werden durch ein äußeres Gehäuse abgedeckt. Die Feder ist zwischen dem äußeren Gehäuse und dem inneren Gehäuse angeordnet und beaufschlagt das innere Gehäuse, das das Feststofftreibmittel darin enthält, in Richtung auf die Sicherung. Wenn die Zündeinrichtung einen von außen zugeführten Strom erhält, wird das Feststofftreibmittel durch die Zündung, die von der Zündeinrichtung erzeugt wird, verbrannt und die resultierende Verbrennungswärme weicht die Sicherung auf. Zu diesem Zeitpunkt wird die Sicherung leicht durchbrochen, da das innere Gehäuse mittels der Feder gegen die Sicherung drückt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmelzeinrichtung, die, um das Auftreten eines Feuers aufgrund einer Abnormalität, wie sie zu dem Zeitpunkt eines Kollisionsunfalls des Fahrzeugs, etc. auftritt, zu verhindern, durch Schmelzen ein Element mit niedrigem Schmelzpunkt, wie eine Sicherung, die in einem elektrischen Schaltkreis installiert ist, durchtrennt, wenn eine Abnormalität in einem Fahrzeug auftritt, und einen Überlastschalter, der diese einschließt.
Allgemein wird in einem elektrischen Schaltkreis für ein Automobil eine Sicherung oder eine schmelzbare Verbindung verwendet, um auf der Stelle den Schaltkreis zu unterbrechen, wenn ein übermäßiger Strom oder ein Kurzschlußstrom aufgetreten ist.
Eine Sicherung oder eine schmelzbare Verbindung ist jedoch derart, daß nach dem Auftreten eines übermäßigen Stroms das Unterbrechen des Schaltkreises beabsichtigt ist. Es ist daher unmöglich, den Schaltkreis mit einem beliebigen Timing willkürlich zu unterbrechen. Entsprechend war es notwendig, den elektrischen Schaltkreis willkürlich von außen zu unterbrechen, um ein durch einen Funken, der von einem Teil des elektrischen Schaltkreises auftritt, an dem Kraftstoff, etc., der aufgrund eines Kollisionsunfalls des Fahrzeugs ausströmt, erzeugtes Feuer zu verhindern.
Die meisten gegenwärtigen Automobile sind auch so ausgestattet, daß ihr Inneres unter Verwendung eines Computersystems betrieben wird, und der damit verbundene elektrische Schaltkreis ist auch kompliziert verkabelt. Daher wird die Wahrscheinlichkeit, daß ein Funke aufgrund eines Bruchs oder Kurzschlusses in dem elektrischen Draht zum Zeitpunkt einer Kollision des Fahrzeugs auftritt, hoch. Aus diesem Grund war es notwendig, den Schaltkreis an einer Position nahe der Kraftquelle zu unterbrechen, um das Auftreten eines Feuers, etc. zu verhindern.
Als eine Technik zum willkürlichen Unterbrechen des elektrischen Schaltkreises ist ein Überlastschalter vorhanden, der unter Verwendung der Explosionskraft von Sprengstoffen einen Unterbrechungsabschnitt unterbricht, der in einem Teil des Leiters installiert ist und dabei den elektrischen Schaltkreis unterbricht (siehe japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsveröffentlichung Nr. H10-55742).
Der Überlastschalter schließt einen zylindrischen Abschnitt ein, der einen öffnungsabschnitt aufweist, einen Sprengstoff innerhalb des zylindrischen Abschnitts, ein Filament in dem zylindrischen Abschnitt, das ein Zünden des Sprengstoffs mittels einer externen Energiequelle verursacht, einen Unterbrechungsabschnitt, der die Verbindung mit den Leitern vor dem Öffnungsabschnitt herstellt, und einen Abdeckabschnitt, der Bruchstücken aufgrund eines Zerbrechens widersteht, das aufgrund der Explosionskraft des Sprengstoffs stattgefunden hat, und der einem schnellen Druckanstieg widersteht.
Bei diesem Überlastschalter explodiert der Sprengstoff durch Verursachen des Fließens eines Stroms, dessen Betrag größer als vorgeschrieben ist, und durch die resultierende Explosionskraft wird der Unterbrechungsabschnitt vor der Öffnung zwingend zerbrochen. Entsprechend ist es möglich, den Zeitpunkt, zu dem das Fließen des Stromes in das Filament verursacht wird, durch einen Steuerkreislauf beliebig zu wählen, und daher den elektrischen Schaltkreis zu unterbrechen, wie es die Gelegenheit fordert.
Auf der anderen Seite ist als eine mit dem Schmelzen einer Sicherung verbundener Technik eine Sicherung bekannt, die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 59-48505 beschrieben ist. Eine Perspektivansicht dieser Sicherung ist in Fig. 1 gegeben, und eine Schnittansicht, gesehen entlang der Linie II-II der in Fig. 1 dargestellten Sicherung wird in Fig. 2 gegeben.
Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, ist eine Kapsel 104, in der ein Lösungsmittel 105 für einen Sicherungsleiter abgedichtet ist, innerhalb eines Sicherungsgefäßes 101 angeordnet. Aufgrund der Erzeugung von Hitze von einem Sicherungsleiter 103 wird die Kapsel 104 erhitzt. Wenn diese aufgeheizte Temperatur eine vorgeschriebene Temperatur erreicht, die nicht höher als die Schmelztemperatur eines Sicherungsleiters ist, schmilzt die Kapsel 104 und wird zerstört. Als Resultat davon kann zu dem Zeitpunkt eines Kurzschlußunfalls der Sicherungsleiter 103 zuverlässig durch Schmelzen abgeschaltet werden, selbst wenn der Strom, der in den Sicherungsleiter 103 fließt, kleiner ist als die geltende Größe des Schmelzstroms.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In dem oben beschriebenen Überlastschalter war es jedoch notwendig, eine stark gebaute Schutzabdeckung zum Schutz davon gegen Bruchstücke oder schnellen Druckanstieg zum Zeitpunkt des Brechens zu verwenden, da der Überlastschalter die Explosionskraft des Sprengstoffs verwendet. Aus diesem Grund wurde sein Aufbau kompliziert.
Der Unterbrechungsabschnitt erfordert spezifische Materialien, die selbst bei einer kleinen Größe der Explosionskraft zerbrochen werden können und die selbst zu dem Zeitpunkt eines Überschußstroms durch Schmelzen abgeschaltet werden können. Zusätzlich wurden die Kosten deutlich hoch, da es notwendig warb spezifische Vorgänge zu verschiedenen Verbindungen von unterschiedlichen Materialarten anzuwenden, aus denen der Unterbrechungsabschnitt, die Leiter und die Verbindungsabschnitte bestanden.
Aufgrund der Notwendigkeit des Abschaltens der Sicherung durch Schmelzen selbst zu dem Zeitpunkt eines Überschußstromes in einer Position nahe der Energiequelle (Batterie) und durch die üblicherweise mehrere zehn Amperes fließen, wird der Unterbrechungsabschnitt notwendigerweise groß. Zusätzlich nimmt der Betrag an Sprengstoff auch zu, mit dem Ergebnis, daß die Schmelzsicherungseinrichtung selbst groß und widerstandsfähig gebaut wird. Daher war der praktisch verwendete Überlastschalter auf einen lokalen Überlastschalter beschränkt.
Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Sicherung war es schwierig, die Kapsel 104 in das Sicherungsgefäß 101 mit einzubeziehen und diese Kapsel 104 zu befestigen. Wenn das Lösungsmittel des Sicherungsleiters 105 reagiert hatte, trat auch das Problem auf, daß das Sicherungsgefäß aufgrund der resultierenden thermischen Energie beschädigt werden konnte.
Im Hinblick auf das Obige ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schmelzeinrichtung bereitzustellen, die schnell und zuverlässig ein Element mit niedrigem Schmelzpunkt, wie eine Sicherung, durchtrennen und abschalten kann und die kostengünstig und einfach in dem Aufbau ist, und einen Überlastschalter, der diese einschließt.
Um obiges Ziel zu erreichen, ist eine Schmelzeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit einem Element mit niedrigem Schmelzpunkt, einem Feststofftreibmittel, einer Zündeinrichtung und einem Beaufschlagungsteil ausgestattet. Das Element mit niedrigem Schmelzpunkt ist innerhalb eines elektrischen Schaltkreises des Fahrzeugs installiert. Das Feststofftreibmittel ist in der Nähe des Elements mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet. Die Zündeinrichtung zündet das Feststofftreibmittel, wenn eine Abnormalität in einem Fahrzeug auftritt. Das Beaufschlagungsteil beaufschlagt das Feststofftreibmittel in Richtung zu dem Element mit niedrigem Schmelzpunkt.
Das Feststofftreibmittel kann mit dem Element mit niedrigem Schmelzpunkt in Berührung sein.
Die Zündeinrichtung kann durch Erhalten der Energie zum Zünden gebracht werden, die von außen zugeführt wird, wenn eine Abnormalität in einem Fahrzeug auftritt.
Die Schmelzeinrichtung kann ferner mit einem äußeren Gehäuse ausgestattet sein, das das Feststofftreibmittel und die Zündeinrichtung abdeckt.
Das Beaufschlagungsteil kann zwischen dem Feststofftreibmittel und dem äußeren Gehäuse angeordnet sein.
Die Schmelzeinrichtung kann ferner mit einem inneren Gehäuse ausgestattet sein, das gleitbar innerhalb des äußeren Gehäuses gelagert ist. Das Feststofftreibmittel und die Zündeinrichtung können an dem inneren Gehäuse befestigt sein und das Beaufschlagungsteil kann zwischen dem inneren Gehäuse und dem äußeren Gehäuse angeordnet sein.
Das Beaufschlagungsteil kann unter Verwendung einer Feder gebildet werden.
Nach dem oben beschriebenen Aufbau wird, wenn eine Abnormalität in einem Fahrzeug auftritt, das Feststofftreibmittel entzündet, indem es durch die Zündeinrichtung gezündet wird, und die resultierende Verbrennungswärme weicht das Element mit niedrigem Schmelzpunkt auf. Da zu diesem Zeitpunkt das Feststofftreibmittel gegen das Element mit niedrigem Schmelzpunkt durch das Beaufschlagungsteil beaufschlagt wird, wird das Element mit niedrigem Schmelzpunkt schnell und zuverlässig durch Schmelzen durchtrennt. Entsprechend wird eine Schmelzeinrichtung bereitgestellt, die einfach im Aufbau und kostengünstig ist.
Das äußere Gehäuse kann eine wärmeisolierende Eigenschaft aufweisen und eine elektrisch isolierende Oberfläche einschließen.
Nach dem oben beschriebenen Aufbau sind, selbst wenn das Element mit niedrigem Schmelzpunkt nach dem Schmelzen in Berührung mit dem äußeren Gehäuse ist, beide in einem Zustand gehalten, in dem sie elektrisch voneinander isoliert sind.
Das Feststofftreibmittel kann Metallpulver und Metalloxid enthalten. Das Metallpulver enthält darin zumindest ein Element, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus B, Si, FeSi, Zr, Ti und Al gewählt ist, während das Metalloxid darin zumindest ein Element enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus CuO, MnO2, Pb3O4, PbO2, Fe3O4 und Fe2O3 besteht.
Das Feststofftreibmittel kann ferner darin ein Additiv enthalten. Das Additiv schließt zumindest ein Element ein, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Tonerde, Betonit und Talg besteht.
Das Feststofftreibmittel, das den oben beschriebenen Aufbau aufweist, hat einen hohen Grad von Entzündbarkeit, eine hohe Verbrennungsrate und erzeugt einen geringeren Betrag von Flammen und Gasen, wenn es verbrannt wird, und behält seine Konfiguration wie vor der Verbrennung.
Durch Aufbau des Elements mit niedrigem Schmelzpunkt unter Verwendung einer Sicherung, die darin zumindest ein Element enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Sn, Pb, Zn, Al und Cu besteht, und durch Festlegen des Schmelzpunktes der Sicherung auf einen Wert zwischen 200° und 300°C inklusive, ist es möglich, mit einer großen Strommenge fertigzuwerden.
Durch den Aufbau des Elements mit niedrigem Schmelzpunkt unter Verwendung einer Sicherung, die durch Spritzgießen einer Mischung aus Metall und Harz vorgesehen ist, wobei das Metall darin zumindest ein Element enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Fe, Sn, Pb, Zn, Al und Cu besteht, und durch Festlegen des Schmelzpunkts der Sicherung auf einen Wert von 200° bis 300° inklusive, ist es möglich, mit einer großen Strommenge fertigzuwerden.
Indem das Harz zu einem leitenden Harz gemacht wird, das darin Metallfaser, Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, Flußmittel und synthetisches Harz enthält, erreicht die Schmelzbarkeit, die Lötbarkeit und die Leitfähigkeit deutlich hohe Werte.
Der Überlastschalter nach der vorliegenden Erfindung wird aus der oben beschriebenen Schmelzeinrichtung aufgebaut, leitenden Verbindungsanschlüssen und Verbindungsteilen. Die Verbindungsanschlüsse sind an beiden Enden des Elements mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet. Bei den Verbindungsteilen sind die Verbindungsanschlüsse elektrisch mit dem Element mit niedrigem Schmelzpunkt verbunden und daran befestigt.
Nach dem oben beschriebenen Aufbau wird, wenn eine Abnormalität in einem Fahrzeug auftritt, das Element mit niedrigem Schmelzpunkt durch Schmelzen durchtrennt, und als ein Ergebnis wird die elektrische Verbindung zwischen den Verbindungsanschlüssen an beiden Seiten des Elements mit niedrigem Schmelzpunkt mit dem Ergebnis durchtrennt, daß der elektrische Schaltkreis des Fahrzeugs unterbrochen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist eine Perspektivansicht, die eine Ausführungsform einer herkömmlichen Sicherung darstellt;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, gesehen entlang einer Linie II-II der in Fig. 1 dargestellten Sicherung;
Fig. 3 ist eine vordere Schnittansicht, die einen Überlastschalter darstellt, der eine Schmelzsicherungseinrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt;
Fig. 4 ist eine Draufsicht, die den Überlastschalter einschließlich der Schmelzsicherungseinrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist eine Seitenschnittansicht, die den Überlastschalter einschließlich der Schmelzsicherungseinrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
Fig. 6 ist eine vordere Schnittansicht, die die Schmelzsicherungseinrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt, nachdem die Sicherung durch Schmelzen abgeschaltet wurde.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform einer Schmelzeinrichtung mit einem Element mit niedrigem Schmelzpunkt und ein Überlastschalter mit dieser Einrichtung der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel erläutert, in dem die Schmelzeinrichtung mit Element mit niedrigem Schmelzpunkt in einer Schmelzsicherungseinrichtung angewandt wird. Es wird nämlich eine Sicherung als das Element mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet.
Fig. 3 ist eine vordere Schnittansicht eines Überlastschalters, der eine Schmelzsicherungseinrichtung gemäß der Ausführungsform einschließt. Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Überlastschalter, der die Schmelzsicherungseinrichtung gemäß der Ausführungsform einschließt. Fig. 5 ist eine seitliche Schnittansicht des Überlastschalters, der die Schmelzsicherungseinrichtung gemäß der Ausführungsform einschließt.
Die Schmelzsicherungseinrichtung, die in Fig. 3 dargestellt ist, ist wie folgt aufgebaut. Eine Sicherung 1 ist zwischen einer zylindrischen Kappe 2, die eine Öffnung aufweist, und einem äußeren Gehäuse 3 angeordnet, das in der Kappe 2 eingepaßt ist.
Ein Feststofftreibmittel 4 ist in der Nähe der Sicherung 1 innerhalb des äußeres Gehäuses 3 angeordnet. An der äußeren Seite des Feststofftreibmittels 4 ist ein Metallnapf 7 angeordnet, in dem das Feststofftreibmittel 4 angeordnet ist.
Eine Zündeinrichtung 6 ist in der Nähe der unteren Bodenmitte des Feststofftreibmittels 4 und des Metallnapfes 7 angeordnet, der in einem Teil von Fig. 3 unter diesem angeordnet ist. Führungsdrähte 5 sind mit der Zündeinrichtung 6 verbunden. Wenn eine Abnormalität in einem Fahrzeug auftritt, wie zum Beispiel zu dem Zeitpunkt eines Zusammenstoßunfalls davon, erhält die Zündeinrichtung 6 Energie, die von außen durch die Führungsdrähte 5 zugeführt wird. Die Zündeinrichtung 6, die davon zugeführte Energie erhalten hat, erzeugt Hitze, indem ein Strom dort hindurchgeführt wird, wodurch ein Zünden des Feststofftreibmittels 4 verursacht wird.
Das Feststofftreibmittel 4, der Metallnapf 7 und die Zündeinrichtung 6 sind innerhalb eines inneren Gehäuses 8 untergebracht und damit verbunden und befestigt. Das Feststofftreibmittel 4 und der Metallnapf 7 sind in der Nähe von oder in Kontakt mit der Sicherung 1 angeordnet.
Innerhalb des äußeren Gehäuses 3 ist eine expandierbare Feder 9 als ein Antreibteil angeordnet. Die Feder 9 ist zwischen dem inneren Gehäuse und einer Bodenfläche des äußeren Gehäuses 3 angeordnet, wodurch das innere Gehäuse 8 dazu gebracht wird, die Sicherung 1 durch die elastische Kraft dieser Feder 9 zu bewegen.
Der Überlastschalter ist aus der Schmelzsicherungseinrichtung, die den oben beschriebenen Aufbau aufweist, aus Verbindungsanschlüssen 10 und Schraubenbolzen 11 zusammengebaut. An beiden Enden der Sicherung 1 sind jeweils die Schraubenbolzen 11 vorgesehen, und mittels der Schraubenbolzen 11 ist die Sicherung 1 an den Verbindungsanschlüssen 10 befestigt. Als ein Ergebnis sind die Verbindungsanschlüsse 10 elektrisch miteinander durch die Sicherung 1 und die Schraubenbolzen 11 verbunden.
Als nächstes wird der Betrieb der Schmelzsicherungseinrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. In Fig. 6 wird die Schmelzsicherungseinrichtung nach dem Schmelzen der Sicherung dargestellt.
Wenn das Fahrzeug mit einem Hindernis oder ähnlichem kollidiert, oder wenn das Fahrzeug von einer Klippe herabfällt, spürt als erstes ein nicht dargestellter Kollisionssensor, etc. eine Abnormalität auf, wobei durch die Steuerung einer nicht dargestellten Steuerungseinheit verursacht wird, daß ein Strom zu der Zündeinrichtung 6 durch die Führungsdrähte 5 fließt.
Die Zündeinrichtung 6, die mit einem Strom versorgt wurde, schlägt Funken, mit dem Ergebnis, daß das Feststofftreibmittel 4 verbrennt, und durch die resultierende Verbrennungswärme wird die Oberfläche des Metallnapfes 7 auf 700 bis 1000°C erhitzt. Die Verbrennungshitze des Feststofftreibmittels 4 und die Hitze des Metallnapfes 7 verursachen ein Erhitzen der Sicherung 1, wodurch die Sicherung 1 als ein Ergebnis weich wird.
Wie in Fig. 6 dargestellt, wird außerdem der Abschnitt der Sicherung 1, der dem Inneren des inneren Gehäuses 8 entspricht, durch die elastische Kraft der Feder 9 gedrückt. Daher wird die Sicherung 1 abgeschaltet und elektrisch innerhalb des inneren Gehäuses 8 unterbrochen. Das abgeschnittene Teil 13 der Sicherung 1, das produziert wird, indem die Sicherung 1 gedrückt und geschnitten wird, wird in einem Zustand gehalten, indem es innerhalb einer Öffnung 12 in der Kappe 2, wie in Fig. 6 dargestellt, aufgenommen ist, und wird von einem Wiederkontakt mit der ursprünglichen Sicherung entfernt gehalten.
Wenn nämlich in einem Fahrzeug eine Abnormalität auftritt, wie zum Zeitpunkt einer Kollision, etc., wird die Sicherung 1 schnell und zuverlässig durch Schmelzen abgeschaltet. Durch das Schmelzen der Sicherung 1 wird auch die elektrische Verbindung der Verbindungsanschlüsse 10 an beiden Enden der Sicherung 1 unterbrochen, mit dem Ergebnis, daß dem elektrische Schaltkreis des Fahrzeugs unterbrochen wird.
Als nächstes wird eine detaillierte Erläuterung von konkreten Materialien und ihren Qualitäten der entsprechenden Bestandteile angegeben, von jedem Gegenstand der Bestandteile, der in der oben beschriebenen Schmelzsicherungseinrichtung verwendet wird.
Kappe und äußeres Gehäuse
Als Material, das die Kappe 2 und das äußere Gehäuse 3 bildet, wird ein keramischer Überzug von Metall, Gips, Zement und/oder einem Isoliermaterial, wie Harz, verwendet. Aus diesem Grund können, selbst wenn nach einem Abschalten der Sicherung 1 die Kappe 2 und das äußere Gehäuse 3 die Sicherung 1 berühren, diese beiden elektrisch voneinander isoliert sein.
In diesem Fall, da das Feststofftreibmittel 4 einen großen Hitzebetrag erzeugt, ist Keramik, etc. als Material der Kappe 2 und des äußeren Gehäuses 3 geeignet. Erwägt man jedoch die Herstellbarkeit, die Kosten, etc., dann werden diese Teile optimalerweise unter Verwendung eines hitzebeständigen Phenolharzes hergestellt. Die Ausbildung der Kappe 2 und des äußeren Gehäuses 3 können auch kreisförmig oder viereckig sein. Berücksichtigt man jedoch die Herstellbarkeit und die Handhabbarkeit, dann sollte diese Konfiguration besser kreisförmig sein.
Sicherung
Da die Sicherung 1 in der Nähe der Batterie vorgesehen ist, fließt ein großer Strombetrag. Aus diesem Grund sollte als Sicherung 1 nicht eine im Handel erhältliche Rohrleitungssicherung, etc. zum Abschalten durch Schmelzen mit einem zu großen Strom, sondern besser eine Sicherung, deren Querschnittsbereich deutlich groß ist, verwendet werden.
Ein bevorzugtes Beispiel der Sicherung 1 ist eine, die zumindest ein Element enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Sn, Pb, Zn, Al und Cu besteht, und einen Schmelzpunkt von 200°C bis 300°C inklusive aufweist.
Ein zu bevorzugendes Beispiel der Sicherung 1 ist eine Mischung, die zumindest eine Art Element enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Fe, Sn, Pb, Zn, Al und Cu und Harz besteht und die spritzgegossen werden kann, und die einen Erweichungspunkt von 200°C bis 300°C inklusive aufweist. Als Harz wird Nylon, AAS-Harz, ABS-Harz, etc. verwendet.
Das Harz kann ein leitendes Harz sein, das aus einer Mischung von Metallfaser, niedrigschmelzendem Metall, Flußmittel und Kunststoffharz besteht. In diesem Fall besteht der Metallfaseranteil vorzugsweise zwischen 5 bis 15 Vol.-% und die Komponente des niedrigschmelzenden Metalls ist 20 bis 40 Vol.-%.
Als Metallfaser wird beispielsweise Kupferfaser, Messingfaser, Aluminiumfaser, rostfreie Faser, etc. erwähnt. Bei Verwendung eines derartigen leitenden Harzes wird die Schmelzbarkeit, die Lötbarkeit und die Leitungsfähigkeit vom Niveau her sehr hoch.
Es tritt manchmal auf, daß ein Strom, der eine Größe von 30 bis 40 A hat, plötzlich dazu gebracht wird, in die Sicherung 1 zu fließen. Daher ist es in dem Fall einer Metallsicherung notwendig, daß der Querschnittsbereich 30 mm2 oder mehr beträgt, und in dem Fall einer Sicherung, die aus einer Mischung aus Metall und Harz besteht, muß der Querschnittsbereich 50 mm2 oder mehr betragen.
Feststofftreibmittel
Als Feststofftreibmittel 4 wird Metallpulver verwendet, das darin zumindest ein Element enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus folgendem besteht: B, Sn, FeSi, Zr, Ti und Al, Metalloxide, die darin zumindest ein Element enthalten, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus CuO, MnO2, Pb3O4, PbO2, Fe3O4 und Fe2O3 besteht, und zumindest eine Art von Additiv (Verbrennungshemmer), gewählt aus der Gruppe, die aus Tonerde, Bentonit und Talk besteht.
Wenn dieses Feststofftreibmittel 4 verwendet wird, wird dieses Mittel leicht durch die Flamme von der Zündeinrichtung 6 entzündet. Da die Verbrennungsrate hoch ist, ist es möglich, die Sicherung 1 in einer kurzen Zeitdauer abzuschalten. Bei der Verwendung dieses Feststofftreibmittels 4 wird auch ein geringerer Betrag an Flammen und Gasen erzeugt, wenn das Feststofftreibmittel 4 verbrannt wird, und daher kann die Form des Mittels 4 so aufrechterhalten werden, wie sie vor dem Verbrennen hergestellt wurde. Der Hitzebetrag, der von dem Feststofftreibmittel 4 erzeugt wird, ist auch ausreichend, da der Einheitsbetrag davon 350 bis 600 Kal./g beträgt.
Metallnapf
Die Materialqualität des Metallnapfes 7, der das Feststofftreibmittel 4 darin eingefüllt aufweist, ist vorzugsweise Messing, Kupfer, rostfreier Stahl, etc., der eine hohe Hitzeleitfähigkeit aufweist, und der durch die von dem Feststofftreibmittel 4 erzeugte Hitze nicht aufgelöst wird. Die Form davon kann kreisförmig oder viereckig sein. Die Größe eines Flanschabschnitts des Metallnapfes 4 muß jedoch größer als die Breite der zu durchtrennenden Sicherung 1 gemacht werden, und vorzugsweise ist sie dieselbe wie oder größer als die Konturgröße des inneren Gehäuses 8, das aus einem Isoliermaterial besteht. Dies ist der Fall, weil die durchtrennte Sicherung 1 leicht in dem inneren Gehäuse 8 festsitzt, falls die Größe des Flanschabschnitts kleiner als die Konturgröße des inneren Gehäuses 8 ist.
Inneres Gehäuse
Wie in Fig. 6 dargestellt, berührt das innere Gehäuse 8 wahrscheinlich die durchtrennte Sicherung 1 und es wird daher bevorzugt, daß das innere Gehäuse 8 eine Isoliereigenschaft aufweist. Das gleiche Material wie das, das die Kappe 2 und das äußere Gehäuse 3 bildet, kann als das Material für das innere Gehäuse 8 verwendet werden. Da das innere Gehäuse 8 nur einmal verwendet wird, kann seine Funktion selbst dann ausreichend zufriedenstellend sein, wenn das innere Gehäuse 8 aus Phenolharz besteht.
Feder
Je größer die elastische Kraft der Feder 9 ist, desto kürzer kann die Zeitdauer zum Abschalten der Sicherung 1 gemacht werden. Die Feder 9 muß für eine lange Zeitdauer drücken, bis die Schmelzeinrichtung betrieben wird, und daher muß die elastische Kraft davon ausschließlich in Verbindung mit der Festigkeit der Sicherung gesetzt werden. Die Feder 9 weist einen Hub (Verlängerung) auf, der ausreichend ist, um das abgetrennte Stück 13 der Sicherung 1 bis zu dem Bodenabschnitt der Kappe 2 nach dem Abschalten der Sicherung weiterzudrücken.
Als nächstes werden die Resultate der Schmelztests anhand der folgenden Beispiele 1, 2 und 3 erläutert, die unter Verwendung der Schmelzsicherungseinrichtung, die in Fig. 3 dargestellt ist, durchgeführt wurden.
Erstes Beispiel
Die Sicherung 1 ist ein Plattenteil, das aus einer Legierung gebildet ist, worin das Verhältnis von Pb zu Sn 40 : 60 beträgt und seine Dicke 15 mm breit × 5 mm dick ist (der Schmelzpunkt ist bei etwa 230°C). Das Feststofftreibmittel 4 ist eine Mischung aus Fe2O3, Si, CuO und Al. Der Einheitsbetrag von erzeugter Hitze beträgt etwa 420 Kal./g.
Das äußere Gehäuse 3, das innere Gehäuse 8 und die Kappe 2 bestehen jeweils aus Gips und sind rechteckig geformt. Die Federkonstante der Feder 9 beträgt 0,5 kg/mm.
Bei einer derartigen Einstellung wurde die Sicherung 1 durch Schmelzen in etwa 1,5 Sekunden nach ihrer Zündung abgeschaltet.
Zweites Beispiel
Die Sicherung 1 wird durch Mischung einer Legierung erhalten, die aus Sn und Pb besteht (das Verhältnis von Sn zu Pb ist 40 : 60), in einem ABS-Harz bei einem Prozentsatz von 80%, und Gießen der resultierenden Mischung in einer Platte von 20 mm Breite × 5 mm Dicke. Das Feststofftreibmittel 4 ist eine Mischung aus Pb3O4, FeSi, CuO, Al und Al2O3. Der Einheitsbetrag von erzeugter Hitze ist etwa 400 Kal./g.
Das äußere Gehäuse 3, das innere Gehäuse 8 und die Kappe 2 bestehen jeweils aus Gips und sind rechteckig geformt. Die Federkonstante der Feder 9 beträgt 1,5 kg/mm.
Bei einer derartigen Festlegung wurde die Sicherung 1 durch Schmelzen in etwa 4 Sekunden nach ihrer Zündung abgeschaltet.
Drittes Beispiel
Die Sicherung 1 ist dieselbe wie in dem Fall des zweiten Beispiels, mit der Ausnahme, daß sie in einer Platte von 20 mm Breite × 4 mm Dicke gegossen wurde. Das Feststofftreibmittel 4 ist eine Mischung aus Pb3O4, FeSi, CuO und Al. Der Einheitsbetrag von erzeugter Hitze beträgt 530 Kal./g.
Das äußere Gehäuse 3, das innere Gehäuse 8 und die Kappe 2 bestehen jeweils aus Bakelit und sind kreisförmig geformt. Die Federkonstante der Feder 9 beträgt 1,5 kg/mm.
Bei einer derartigen Einstellung wurde die Sicherung 1 durch Schmelzen in etwa 2,6 Sekunden nach ihrer Zündung abgeschaltet. Es wird angemerkt, daß die Oberflächentemperatur des herausgeschnittenen Teils 13 (kreisförmige Scheibe), des äußeren Gehäuses 3 und der Kappe 2 maximal 85°C war.
Auf diese Weise ist in der Schmelzeinrichtung dieser Ausführungsform die Sicherung 1 durch das äußere Gehäuse 3 und die Kappe 2, die aus Isoliermaterial besteht, befestigt. Der Metallnapf 7, der mit dem Feststofftreibmittel 4 gefüllt ist, und die Zündeinrichtung 6, die durch Versorgung mit einem Strom Feuer fängt, sind innerhalb des inneren Gehäuses 8 angeordnet, das aus Isoliermaterial besteht. Das innere Gehäuse 8 wird gegen die Sicherung 1 durch die elastische Kraft der Feder 9 gedrückt.
Im Falle einer Dringlichkeit wird die Zündeinrichtung 6 dazu gebracht, Feuer zu fangen, indem sie mit einem Strom von außen versorgt wird, und als Ergebnis wird das Feststofftreibmittel 4 ohne zu schrumpfen gezündet. Die Sicherung 1 wird durch die resultierende Verbrennungswärme erweicht, und diese Sicherung 1 wird durch die elastische Kraft der Feder 9 in einer Größe, die der Größe des Metallnapfes 7 entspricht, durchtrennt.
Entsprechend wird zu dem Zeitpunkt eines Fahrzeugzusammenstoßes, etc. die in einem elektrischen Schaltkreis installierte Sicherung 1 durch Schmelzen in einer kurzen Zeitdauer abgeschaltet (in den Beispielen 1 bis 3 innerhalb einer Zeitdauer von 4 Sekunden). Da nämlich die Sicherung 1 schnell und zuverlässig durch Schmelzen durchtrennt und abgeschaltet werden kann, ist es möglich, zu verhindern, daß Benzin, etc. Feuer fängt.
Das Feststofftreibmittel 4 erzeugt auch einen geringeren Betrag von Gasen und Flammen. Es ist daher möglich, zu verhindern, daß Flammen oder Rauch nach außen aus dem äußeren Gehäuse 3 herausgelangen. Unter der Voraussetzung jedoch, daß ein Teil der Harzsicherung aufgrund der Hitze geschmolzen wird, wird der resultierende Rauch abgelassen.
Da ferner die Einrichtung ausschließlich die Verbrennungshitze des Feststofftreibmittels 4 verwendet, besteht nicht die Notwendigkeit, eine Schutzabdeckung oder ähnliches vorzusehen, die gegen Geräusche, Druckanstieg oder Bruchstücke zum Zeitpunkt der Explosion schützt, die aufgrund des Zündens von Sprengstoff oder ähnlichem auftreten. Dies macht es möglich, eine Schmelzsicherungseinrichtung vorzusehen, die einen einfachen Aufbau aufweist.
Da auch die Sicherung 1, das äußere Gehäuse 3, etc. spritzgegossen werden können, eignen sie sich für Massenproduktion. Dies macht es möglich, die Schmelzsicherungseinrichtung bei geringen Kosten zu produzieren.
Es ist ferner möglich, unabhängig von der Richtung des Fahrzeugs, die Sicherung 1 durch Schmelzen in einem beliebigen Zustand des Fahrzeugs zu durchtrennen und abzuschalten und folglich den Schaltkreis zu unterbrechen.
Zusätzlich ist die folgende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und ermöglicht selbstverständlich verschiedene Modifikationen, die durchgeführt und ausgeführt werden können, ohne von der technischen Idee der Erfindung abzuweichen.

Claims (14)

1. Schmelzeinrichtung zur Verwendung bei einem Element mit niedrigem Schmelzpunkt, die folgendes umfaßt:
ein Element mit niedrigem Schmelzpunkt, das in einem elektrischen Schaltkreis eines Fahrzeugs installiert ist;
ein Feststofftreibmittel, das in der Nähe des Elements mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist;
eine Zündeinrichtung, die das Feststofftreibmittel zündet, wenn eine Abnormalität in einem Fahrzeug auftritt; und
ein Beaufschlagungsteil zum Beaufschlagen des Feststofftreibmittels in Richtung des Elements mit niedrigem Schmelzpunkt.
2. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1, worin das Feststofftreibmittel in Berührung mit dem Element mit niedrigem Schmelzpunkt ist.
3. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1, worin die Zündeinrichtung bei Erhalt eines von außen zugeführten Stroms zündet, wenn eine Abnormalität in einem Fahrzeug auftritt.
4. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein äußeres Gehäuse umfaßt, das das Feststofftreibmittel und die Zündeinrichtung abdeckt.
5. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 4, worin das äußere Gehäuse Wärmeisolationseigenschaften aufweist und eine isolierte Oberfläche einschließt.
6. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 4, worin das Beaufschlagungsteil zwischen dem Feststofftreibmittel und dem äußeren Gehäuse angeordnet ist.
7. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 4, die ferner ein inneres Gehäuse umfaßt, das gleitbar innerhalb des äußeren Gehäuses gelagert ist, wobei
das Feststofftreibmittel und die Zündeinrichtung an dem inneren Gehäuse befestigt sind, und
das Beaufschlagungsteil zwischen dem inneren Gehäuse und dem äußeren Gehäuse angeordnet ist.
8. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 7, worin das Beaufschlagungsteil durch eine Feder gebildet wird.
9. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1, worin das
Feststofftreibmittel Metallpulver und Metalloxid einschließt;
wobei das Metallpulver darin zumindest eines der Elemente enthält, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus B, Si, FeSi, Zr, Ti und Al besteht; und
wobei das Metalloxid darin zumindest eines der Elemente enthält, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus CuO, MnO2, Pb3O4, PbO2, Fe3O4 und Fe2O3 besteht.
10. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 9, worin das
Feststofftreibmittel ein Additiv darin enthält; und
das Additiv darin zumindest eines der Elemente, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Tonerde, Betonit und Talg besteht.
11. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1, worin das Element mit niedrigem Schmelzpunkt aus einer Sicherung besteht, die zumindest eines der Elemente enthält, die aus der Gruppe gewählt, die aus Sn, Pb, Zn, Al und Cu besteht; und
der Schmelzpunkt der Sicherung von 200°C bis 300°C inklusive beträgt.
12. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1, worin das Element mit niedrigem Schmelzpunkt aus einer Sicherung besteht, die durch Spritzgießen mit einer Mischung aus Metall und Harz versehen ist;
wobei das Metall zumindest eines der Elemente enthält, die aus der Gruppe gewählt sind, die aus Fe, Sn, Pb, Zn, Al und Cu besteht; und
der Erweichungspunkt der Sicherung 200°C bis 300°C inklusive beträgt.
13. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 11, worin das Harz ein leitendes Harz ist, das Metallfaser, Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, Vliesmittel und synthetisches Harz enthält.
14. Überlastschalter zum Unterbrechen eines elektrischen Schaltkreises eines Fahrzeugs, der folgendes umfaßt:
eine Schmelzeinrichtung, die folgendes umfaßt:
ein Element mit niedrigem Schmelzpunkt, das in einem elektrischen Schaltkreis des Fahrzeugs installiert ist;
ein Feststofftreibmittel, das in der Nähe des Elements mit dem niedrigen Schmelzpunkt angeordnet ist;
eine Zündeinrichtung, die das Feststofftreibmittel zündet, wenn eine Abnormalität in einem Fahrzeug auftritt; und
ein Beaufschlagungsteil zum Beaufschlagen des Feststofftreibmittels in Richtung des Elements mit niedrigem Schmelzpunkt;
leitende Verbindungsanschlüsse, die an beiden Enden des Elements mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet sind; und
Verbindungsteile, die die Verbindungsanschlüsse elektrisch mit dem Element mit niedrigem Schmelzpunkt verbinden und diese Verbindungsanschlüsse befestigen.
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