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ELEKTRISCHER WIDERSTAND MIT SCHMELZSICHERUNG Die Erfindung betrifft
einen elektrischen Widerstand, der in einer Bohrung eines Formkörpers befestigt
ist, wobei im Formkörper mindestens eine weitere der Aufnahme eines Sicherungsbügels
dienende Bohrung vorhanden ist, in welcher der Sicherungsbügel mechanisch vorgespannt
mit einem Anschlußelement des Widerstandes durch eine Lötstelle verbunden ist.
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Zum Schutz elektrischer Geräte gegen Überlastung werden entweder Feinsicherungen
verwendet, oder Widerstände, die bei höherer Überlastung den überlasteten Stromkreis
unterbrechen.
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Diese Unterbrechung ist bei bekannten Ausführungsformen von Schichtwiderstanden
irreversibel, wenn bei Überlastung des Widerstandes definierte Schwachstellen in
der Widerstandsschicht schmelzen, verdampfen oder sonst wie ihre Struktur ändern
(z.B DT-OS 2 315 837, DT-OS 2 305 354), bzw. bei größeren Nennlasten und damit verbundenen
Überlastungen kann die Unterbrechung wieder geheilt werden; im letztgenannten Fall
handelt es sich um die bekannten Drahtwiderstände mit Schmelzsicherung.
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Ein aerartiger Drahtwiderstand mit Schmelzsicherung ist aus der DT-PS
1 515 624 bekannt, wobei der in einer durchlaufenden zentralen Längsbohrung eines
Keramikgehäuses angeordnete Widerstand mit einer Schmelzsicherung versehen ist,
die sich über einen in einer keilförmigen Nut im Gehäuse befindlichen, federnden
Teil zum zweiten Anschlußelement fortsetzt. Diese bekannte Ausführungsform eines
elektrischen Widerstandes mit Schmelzsicherung beschränkt sich auf Drahtwiderstände
hoher Nennlast und damit verbundener hoher Ausschaltleistung. Außerdem ist das Keramikgehäuse
mit seinen Längsbohrungen und offenen Nuten in der Herstellung teuer und auf größere
Widerstandsbauformen beschränkt.
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Es sind neben Drahtwiderständen auch Schichtwiderstände mit Schmelzsicherung
bekannt. Die DT-AS 1 102 249 beschreibt einen derartigen Widerstand, der unter mechanischer
Vorspannung mit einer Zuleitung durch eine der Stromwärme des Widerstandes ausgesetzte
Lötstelle verbunden ist,. dergestalt, daß der eine Zuleitungsdraht des Widerstandes,
von dessen einem Ende aus derart federnd über den Widerstandskörper zurückgebogen
und in dieser Stellung mit einem Anschlußstück verlötet ist, daß er bei Schmelzen
des Lotes zurückfedert und den Stromkreis unterbricht. Bei dieser Ausführungsform
federt der Sicherungsbügel beim Auslöten unkontrolliert zurück, so daß in einer
Schaltung neben einem derartigen Widerstand angeordnete Schaltungselemente berührt
werden können, so daß wenn diese auf einem anderen Spannungspotential liegen, Kurzschlüsse
eintreten können, die den gewünschten Sicherungseffekt wieder aufheben.
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Damit der Sicherungsbügel beim Auslösten nicht undefiniert ausschwenkt,
ist es aus der DT-PS 1 490 219 bekannt, den federnden Anschlußleiter in der zentralen'Bohrung
des Trägerkörpers für die Drahtwicklung des Widerstandes anzuordnen, so daß der
Federbügel sich nur innerhalb des Durchmessers der zentralen Bohrung bewegen kann.
Diese Ausführungsform bezieht sich auf Drahtwiderstände, d.h., Widerstände hoher
Belastbarkeit und legt einen keramischen Trägerkörper zugrunde, der durch eine zentrale
und weitere'außermittige Längsbohrungen in seiner Herstellung teuer ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, herkömmliche Schichtwiderstände,
beispielsweise der nach DIN genormten Größen 0207, 0309 odgl. mit einfachsten Mitteln
in Sicherungswiderstände umwandeln zu können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schichtwiderstandselement
in einem Formkörper aus Kunststoff, der als Sockel für das Widerstandselement dient,
mechanisch fixiert ist, wobei der Sicherungsbügel beim Auslösten durch die Formgebung
des Formkörpers in seiner Auslenkung begrenzt wird. Dabei geschieht die Fixierung
des Widerstandselementes im Formkörper, beispielsweise durch eine snap-in-Verbindung,
wobei das Widerstandselement mit Kappen versehen ist, so daß die Nasen der snap-in-Verbindung
am inneren Kappenrand einrasten und der Formkörper Längsschlitze besitzt. Die Fixierung
des
Widerstandselementes im Formkörper kann jedoch auch durch thermische Verformung
oder durch Ultraschalleinwirkung auf den Formkörper erfolgen.
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Der Sicherungsbügel, der ursprünglich mit dem Widerstandselement keine
Einheit bildet, kann durch snap-in-Verbindung, thermische- oder Ultraschallverformung
im Formkörper befestigt sein, wobei der Sicherungsbügel im Bereich seiner Aufnahmebohrung
gewellt, gestaucht, gebogen, geplättet oder gekerbt ist. Es ist jedoch auch möglich,
bei Herstellung des Formkörpers den Sicherungsbügel im gleichen Arbeitsgang in den
Formkörper- einzupressen, das Widerstandselement im so vorbereiteten Formkörper
zu fixieren und den Sicherungsbügel anschließend der Gesamtlänge des Widerstandselementes
anzupassen und die Lötverbindung vorzugsweise mit einem Lot herzustellen, dessen
Schmelztemperatur niedriger ist, als die Schmelztemperatur des Lotes, welches zur
Befestigung des Anschlusses an der Anschlußkappe, oder wander Metallisierung bei
Widerstandschips, dient.
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Eine weitere Möglichkeit, sowohl den Widerstand als auch den Sicherungsbügel
im Formkörper in seiner Lage zu fixieren, wird durch eine Montage von Widerstand
und Sicherungsbügel in gegensinniger Richtung nach dem Verlöten mit dem Anschlußelement
erreicht.
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Die Bohrung zur Aufnahme des Sicherungsbügels setzt sich in einem
erweiterten Raum fort, der von der Bohrung zur Aufnahme des Widerstandselementes
durch eine Wand getrennt sein kann, wobei diese Wand bis in die Nähe des Anschlußelementes,
an
welchem der Sicherungsbügel mee;lansich vor3es Rnnt angelötet
ist, reicht. Als Anschlußelement, an dem der Sicherungsbügel mechanisch vorgespannt
angelötet ist, kommt eine an sich bekannte Kappe oder ein an der Anschlußkappe befestigtes
Drahtstück in Frage.
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Der Formkörper kann den gesamten Widerstand oder einen Teil desselben,
vorzugsweise eine Anschlußkappe überdecken. Der Trägerkörper des Widerstandselementes
kann zylindrisch mit beliebiger Grundflächengestalt, oder plattenförmig nach Art
der an sich bekannten Widerstandschips sein. In allen Fällen ist der aus der Grundfläche
des Formkörpers herausragende Sicherungsbügel in einem definierten Rastermaß zum
Anschlußkontakt des Widerstandes angeordnet.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß der handelsübliche
Schichtwiderstand keine eigene Schutzisolation besitzen muß, da der Schutz durch
den Formkörper gewährleistet wird, so daß bei der Herstellung des Widerstandselementes
der Arbeitsgang des Umhüllens eingespart werden kann. Da Schichtwiderstände bei
Normalbetrieb Oberflächentemperaturen von ca.
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1200C erreichen, ist es möglich, bei bereits doppelter Belastung,
d.h. bei Belastungen im Bereich um ein Watt die Schmelztemperaturen bekannter Lote
zu erreichen, so daß eine Abschaltung sicher gewährleistet ist. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, daß eine Wiederinstandsetzung des abgescha-lteten Widerstandes einfach
und problemlos möglich ist, da die bekannten Widerstandsschichten kurzzeitig Temperaturen
über 2000C schadlos
überstehen. Ein erhebiiclier Vvrtc 1 bestent
darin, daß der Formkörper aus Kunststoff wesentlich einfacher herzustellen ist,
als Formkörper aus keramischen Materialien.
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Anstelle eines herkömmlichen Schichtwiderstandes mit achsialen oder
radialen Anschlußdrähten.kann auch ein Schichtwiderstand auf einer beliebig geformten
Unterlage verwendet werden. Besonders eignen sich dafür Dickschichtwiderstände auf
keramischen Trägerplatten. Der Ausschaltbügel und die durch Lot hergestellte Verbindung
ist dann leicht auf der Trägerplatte mit anzubringen. Durch räumlichen engen Aufbau
vom Widerstand und Sicherungsbügel ist in diesem Fall eine weitere Eingrenzung des
Sicherungsverhaltens möglich.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch den Widerstand mit Sicherungswirkung
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Widerstand mit Sicherungswirkung und Fig. 3 einen
Schnitt durch einen Widerstand auf einem ebenen Trägerkörper, mit Sicherungswirkung.
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In Fig. 1 ist ein zylindrischer Schichtwiderstand 1 mit Anschlußkappen
3 und Anschlußdrähten 2a und 2b, die von den Kappen 3 radial abstehen, dargestellt,
welcher in der Bohrung 7,
die sich in einem Konus 5 fortsetzt, mechanisch
befestigt ist.
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Im Formkörper 4 ist eine weitere, der Aufnahme des Sicherungsbügels
9 dienende Bohrung 6 vorhanden, in welcher der Sicherungsbügel 9 mechanisch vorgespannt
mit dem Anschlußdraht 2b durch eine Lotperle 10 verbunden ist. Eine zwischen den
beiden Bohrungen 6 und 7 befindliche Zwischenwand 11 dient dazu, die am Widerstandselement
1 erzeugte Wärmemenge gezielt der Lötstelle zuzuführen. An der Grundfläche des Formkörpers
4 befinden sich vorzugsweise zwei Längsrippen 8, um die Anschlußdrähte 2a und 9,
welche sich in einem definierten Rastermaßabstand R parallel zueinander erstrecken
von einer Schaltungsplatte, in welche der Widerstand eingesetzt werden soll, zu
beabstanden.
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Fig. 2 zeigt den Formkörper 4 mit den beiden nebeneinander liegenden
Bohrungen 6 und 7, die durch eine Zwischenwand 11 voneinander getrennt sind. Der
Anschlußdraht 2b, der an der Kappe 3 des zylindrischen Schichtwiderstandes befestigt
ist, ist durch eine Lotperle 10 mit dem mechanisch vorgespannten Federbügel 9, der
den zweiten Widerstandsanschluß bildet, mechanisch verbunden.
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Fig. 3 zeigt einen ebenen Widerstands-Trägerkörper 1 in Chipbauform
mit einem Anschlußdraht 2, wie er im konischen Teil 5 der Bohrung 7 des Formkörpers
4 mechanisch fixiert ist. Diese Fixierung kann durch Pressen, durch eine snap-in-Verbindung,
oder durch eine thermische- oder Ultraschalleinwirkung hergestellt
werden.
Ein mechanisch vorgespanrter Federbügel 9 ist an der Metallisierung 3 des Widerstandschips
mittels einer Lotperle 10 befestigt. Der Federbügel 9 erstreckt sich durch die Bohrung
6, die von der Bohrung 7 durch eine Wand 11 getrennt ist und durch den Formkörper
4 hindurch und bildet den Zweitanschluß des Widerstandes.
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Der Federbügel kann in den Formkörper während dessen Herstellung gleich
mit umpresst werden, bzw. in.eine dafür vorgesehene enge Bohrung eingesteckt und
durch spezielle Formgebung, wie Plätten, Wellen, Stauchen oder Kerben mit anschließender
thermischer-oder Ultraschalleinwirkung befestigt werden.
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Eine weitere Möglichkeit, sowohl den Widerstand als auch den Sicherungsbügel
im Formkörper in seiner Lage zu fixieren, wird durch eine Montage von Widerstand
und Sicherungsbügel in gegensinniger Richtung nach dem Verlöten mit dem Anschlußelement
erreicht.
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P A T E N T A N S P R ÜC H E