DE9005916U1 - Electrical fuse for installation in power supply cables in motor vehicles - Google Patents
Electrical fuse for installation in power supply cables in motor vehiclesInfo
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Elektrische Sicherung zum Einbau in Stromversorgungskabel in KraftfahrzeugenElectrical fuse for installation in power supply cables in motor vehicles
Beschreibung: Description :
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer elektrischen Sicherung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Sicherung ist in der älteren, aber nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 39 13 712.0 beschrieben. Es handelt sich dabei nicht um eine von den Sicherungen, die in Automobilen üblicherweise in Sicherungskästen zusammengefaßt angeordnet werden und die meisten elektrischen Stromkreise des Fahrzeugs absichern (Licht, Anlasser, Scheibenwischer, Radio etc.), sondern um eine Sicherung für einen Stromkreis, der für die Funktion des Kraftfahrzeuges unabdingbar ist, z.B. für die Zündanlage, für eineThe present invention relates to an electrical fuse with the features specified in the preamble of claim 1. Such a fuse is described in the older, but not previously published German patent application P 39 13 712.0. This is not one of the fuses that are usually arranged in fuse boxes in automobiles and protect most of the vehicle's electrical circuits (lights, starter, windshield wipers, radio, etc.), but rather a fuse for an electrical circuit that is essential for the functioning of the motor vehicle, e.g. for the ignition system, for a
Servolenkung, eine Servobremse &ogr;.dgl. und deshalb nur in extremen Situationen ansprechen darf, z.B. wenn infolge eines Unfalls oder während Montage- oder Reparaturarbeiten am Kraftfahrzeug der isolierende Kabelmantel des Strom-Versorgungskabels des entsprechenden Stromkreises beschädigt wird und die Kabelseele in elektrischen Kontakt mit der Fahrzeugkarosserie kommt. In diesem Falle entlädt sich die Batterie über diese Verbindungsstelle, wobei ein sehr hoher Strom (Kurzschlußstrom) fließen kann, der zu einem Kabelbrand und damit zu einem Brand des gesamten Fahrzeugs führen kann. Das muss natürlich verhindert werden. Andererseits soll die Sicherung erst bei einer möglichst hohen Strombelastung durchbrennen, damit die lebenswichtigen Funktionen des Fahrzeuges wie Brems- und Lenkfähigkeit möglichst lange erhalten bleiben. Das hat zu der Forderung seitens eines Automobilherstellers geführt, dass die Sicherung bei einer Belastung mit 80 A nach 3 Minuten durchgebrannt sein soll.Power steering, a power brake &ogr;.etc. and therefore should only be activated in extreme situations, e.g. if the insulating cable sheath of the power supply cable of the relevant circuit is damaged as a result of an accident or during assembly or repair work on the vehicle and the cable core comes into electrical contact with the vehicle body. In this case, the battery discharges via this connection point, whereby a very high current (short circuit current) can flow, which can lead to a cable fire and thus to a fire in the entire vehicle. This must of course be prevented. On the other hand, the fuse should only blow when the current load is as high as possible so that the vital functions of the vehicle such as braking and steering ability are maintained for as long as possible. This has led to a car manufacturer requiring that the fuse should blow after 3 minutes with a load of 80 A.
Bei der Sicherung gemäß dem älteren Vorschlag P 39 13 712.0 ist das abzusichernde Stromversorgungskabel lediglich kraftschlüssig mit dem Gehäuse der Sicherung verbunden, indem der Kabelmantel in den öffnungen des Gehäuses geklemmt oder mit dem Gehäuse verklebt wird. Insbesondere dann, wenn sich die Fahrzeugbatterie nicht im Motorraum befindet, muss das Stromversorgungskabel in engen, schwer zugänglichen und nicht glatten Kanälen verlegt werden und dabei durch dieWhen securing according to the older proposal P 39 13 712.0, the power supply cable to be secured is only connected to the fuse housing by force-fitting the cable sheath in the openings of the housing or by gluing it to the housing. In particular, if the vehicle battery is not located in the engine compartment, the power supply cable must be laid in narrow, difficult to access and not smooth channels and must be guided through the
5 916.5 916.
Kanäle hindurchgezogen werden. Bei der elektrischen Sicherung gemäß dem älteren Vorschlag P 39 13 712.0 wird die dabei auftretende
Zugkraft insbesondere bei größeren Kräften vorallem über den Unterbrecher und damit über dessen Sollschmelzstelle
übertragen, bei welcher es sich üblicherweise um eine Taille des Unterbrechers handelt. Es kann deshalb zu Verformungen und
Lageänderungen des Unterbrechers kommen, die eine gravierende, unerwünschte Änderung der Ansprechschwelle des Unterbrechers
nach sich ziehen.
10channels. In the case of the electrical fuse according to the older proposal P 39 13 712.0, the tensile force that occurs, particularly in the case of larger forces, is transmitted primarily via the interrupter and thus via its intended melting point, which is usually a waist of the interrupter. This can lead to deformations and changes in the position of the interrupter, which result in a serious, undesirable change in the interrupter's response threshold.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche Zugkräfte von 500 N unbeschadet übersteht.The present invention is based on the object of creating a safety device of the type mentioned above which can withstand tensile forces of 500 N without damage.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Sicherung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a fuse with the features specified in claim 1. Advantageous further developments of the invention are the subject of the subclaims.
Bei der neuen Sicherung besteht ein in Längsrichtung des Unterbrechers und des Stromversorgungskabels wirksamer Formschluss zwischen dem Unterbrecher und dem Gehäuse, wobei die Lage der Anschläge so gewählt ist, dass die von der Seele des Stromversorgungskabels übertragene Zugkraft von der Kabelseele auf die Anschlußklemme und von der Anschlußklemme über den zugehörigen Anschlag auf das Gehäuse übertragen wird, für die übertragung mithin der kräftigste Teil des Unterbrechers, nämlichThe new fuse has a form-fit connection between the breaker and the housing that is effective in the longitudinal direction of the breaker and the power supply cable, with the position of the stops being selected so that the tensile force transmitted by the core of the power supply cable is transmitted from the cable core to the connection terminal and from the connection terminal via the associated stop to the housing, thus the strongest part of the breaker, namely
die Anschlußklemme, zur Verfügung steht, wohingegen die zwischen den Anschlußklemmen liegende, verjüngte Sollschmelzstelle unbelastet bleibt, sobald die mit der Zugkraft beaufschlagte Anschlußklemme an ihrem benachbarten Anschlag anschlägt. Zwischen den im Gehäuse ausgebildeten Anschlägen wird man im allgemeinen einen gewissen Bewegungsspielraum in Längsrichtung benötigen, um den Unterbrecher zwischen die Anschläge einfügen zu können. Innerhalb dieses Bewegungsspielraumes kann eine Zugbelastung auf die Sollschmelzstelle des Unterbrechers übertragen werden, es bereitet jedoch keinerlei Schwierigkeiten, den Bewegungsspielraum des Unterbrechers in engen Grenzen zu halten, zweckmässigerweise nicht mehr als 1 mm, vorzugsweise nicht mehr als 0,5 mm, so dass durch Zug auftretende Verformungen am Unterbrecher klein und in ihrer Auswirkung auf das Ansprechverhalten des Unterbrechers vernachlässigbar sind, insbesondere dann, wenn der Unterbrecher zwischen seinen Anschlußklemmen Biegestellen aufweist, die bei Zug etwas nachgeben können, ohne den wirksamen Querschnitt der Sollschmelzstelle zu verändern.the connection terminal, is available, whereas the tapered melting point between the connection terminals remains unloaded as soon as the connection terminal subjected to the tensile force hits its adjacent stop. Between the stops formed in the housing, a certain amount of freedom of movement in the longitudinal direction is generally required in order to be able to insert the interrupter between the stops. Within this freedom of movement, a tensile load can be transferred to the melting point of the interrupter, but there are no difficulties in keeping the freedom of movement of the interrupter within narrow limits, preferably no more than 1 mm, preferably no more than 0.5 mm, so that deformations on the interrupter caused by tension are small and their effect on the response behavior of the interrupter is negligible, especially if the interrupter has bending points between its connection terminals that can give way slightly under tension without changing the effective cross-section of the melting point.
Vorzugsweise sind die Anschläge jeweils durch einen ringförmigen Bund gebildet, so dass auftretende Zugkräfte möglichst großflächig in das Gehäuse eingeleitet werden können. Aus demselben Grunde sollte die lichte Weite des Bundes vorzugsweise kleiner sein als die lichte Weite der öffnungen des Gehäuses, durch die das Stromversorgungskabel mit seinem Mantel hindurchgeführt wird;Preferably, the stops are each formed by a ring-shaped collar so that any tensile forces that occur can be introduced into the housing over as large an area as possible. For the same reason, the inside width of the collar should preferably be smaller than the inside width of the openings in the housing through which the power supply cable and its sheath are passed;
vorzugsweise wird die lichte Weite des Bundes so gewählt, dass die abisolierte Seele des Stromversorgungskabels gerade hindurchpaßt. Die Montage der Sicherung am Stromversorgungskabel gestaltet sich am einfachsten, wenn das Gehäuse längs in zwei Hälften geteilt ist. Die Enden des Stromversorgungskabels kann man durch Crimpen und/oder Löten und/oder durch Verschweißen mit Ultraschall mit den Anschlußklemmen des Unterbrechers verbinden. Anschließend legt man den Unterbrecher in das Gehäuse ein und verschweißt dessen beiden Hälften miteinander oder verklebt sie miteinander und mit dem Kabelmantel, wodurch der Innenraum des Gehäuses zugleich gasdicht abgeschlossen wird. Die dabei auftretende kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kabelmantel und dem Gehäuse kann einen Teil der auftretenden Zugkräfte unmittelbar vom Kabel in das Gehäuse einleiten. Dabei ist es günstig, den Eingriff zwischen dem Gehäuse und dem Kabelmantel zu verstärken, insbesondere dadurch, dass die Öffnungen des Gehäuses manschettenförmig ausgebildet sind und dadurch den Kabelmantel über eine gewisse Länge eng umschließen, wobei vorzugsweise zusätzlich radial einwärts vorspringende Rippen vorgesehen sind, welche sich in den Kabelmantel eindrücken und dadurch einerseits den Kraftschluß und andererseits die Gasdichtigkeit des Gehäuses verbessern. Die Rippen können sich über den gesamten Umfang der Öffnung erstrecken, vorzugsweise erstrecken sie sich nur über den halben Umfang, damit man sie einerseits hoch genug ausbilden kann, um wirksamPreferably, the inside width of the collar is chosen so that the stripped core of the power supply cable just fits through. The easiest way to install the fuse on the power supply cable is to split the housing lengthways into two halves. The ends of the power supply cable can be connected to the connection terminals of the breaker by crimping and/or soldering and/or by ultrasonic welding. The breaker is then placed in the housing and the two halves are welded together or glued together and to the cable sheath, which also seals the interior of the housing gas-tight. The resulting force-fit connection between the cable sheath and the housing can transfer some of the tensile forces that occur directly from the cable into the housing. It is advantageous to strengthen the engagement between the housing and the cable sheath, in particular by having the openings in the housing in the shape of a sleeve and thus tightly enclosing the cable sheath over a certain length, whereby additional radially inwardly projecting ribs are preferably provided, which press into the cable sheath and thereby improve the frictional connection and the gas-tightness of the housing. The ribs can extend over the entire circumference of the opening, preferably they only extend over half the circumference so that they can be made high enough to effectively
zu sein, sie sich andererseits aber nicht zu stark in den Kabelmantel eindrücken. Die Rippen sichern zugleich den gasdichten Abschluß des Gehäuses bei fertigungsbedingten Durchmessertoleranzen des Kabelmantels. Anstelle von Rippen könnte man in den öffnungen auch Gewindegänge vorsehen.to be, but on the other hand they do not press too hard into the cable sheath. The ribs also ensure that the housing is gas-tight even if the diameter tolerances of the cable sheath are production-related. Instead of ribs, threads could also be provided in the openings.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the accompanying drawings.
Figur 1 zeigt eine Sicherung in isometrischer perspektivischer Darstellung mit angeschlossenem Stromversorgungskabel,Figure 1 shows a fuse in isometric perspective view with connected power supply cable,
Figur 2 zeigt die eine Gehäusehälfte der Sicherung aus Figur 1 in einer Seitenansicht,Figure 2 shows one housing half of the fuse from Figure 1 in a side view,
Figur 3 zeigt die beiden Gehäusehälften aus Figur 1 in einer Endansicht, undFigure 3 shows the two housing halves from Figure 1 in an end view, and
Figur 4 zeigt die andere Gehäusehälfte aus Figur 1 inFigure 4 shows the other housing half from Figure 1 in
einer Seitenansicht.a side view.
Die Sicherung hat ein Gehäuse 1 aus einem Kunststoff mit hoher mechanischer Festigkeit, der obendrein schwer entflammbar sein sollte. Ein geeigneter Kunststoff ist Polybutylenterephthalat. Das Gehäuse 1 ist längs in zwei Hälften 10 und 11 unterteilt, von denen die eine Hälfte 10 in Figur 2 undThe fuse has a housing 1 made of a plastic with high mechanical strength, which should also be flame-retardant. A suitable plastic is polybutylene terephthalate. The housing 1 is divided lengthwise into two halves 10 and 11, of which one half 10 is shown in Figure 2 and
916.916.
die andere Hälfte 11 in Figur 4 dargestellt ist. Das Gehäuse ist verhältnismässig dickwandig ausgeführt und hat einen überwiegend zylindrischen Durchgang 18, in welchem ein Unterbrecher 2 angeordnet ist. Bei dem Unterbrecher 2 handelt es sich um ein metallisches Formteil mit zwei Anschlußklemmen 3 und 4 und einer zwischen den Anschlußklemmen liegenden Taille 19, welche eine Sollschmelzstelle darstellt, an welcher der Unterbrecher bei überschreiten einer vorgegebenen Strombelastung schmilzt und den Stromfluß unterbricht. Der Unterbrecher 2 könnte aus Zink oder einer Zinkbasislegierung bestehen. the other half 11 is shown in Figure 4. The housing is relatively thick-walled and has a predominantly cylindrical passage 18 in which an interrupter 2 is arranged. The interrupter 2 is a metal molded part with two connection terminals 3 and 4 and a waist 19 located between the connection terminals, which represents a predetermined melting point at which the interrupter melts when a predetermined current load is exceeded and interrupts the flow of current. The interrupter 2 could be made of zinc or a zinc-based alloy.
Die Sicherung ist spiegelsymmetrisch in Bezug auf ihre Mittelebene M (Fig. 4) aufgebaut, weshalb von den beiden Anschlußklemmen 3 nur eine dargestellt ist.The fuse is constructed mirror-symmetrically with respect to its center plane M (Fig. 4), which is why only one of the two connection terminals 3 is shown.
Die Enden 5 und 6 des Stromversorgungskabels sind vom Kabelmantel 9 befreit; ihre dadurch freigelegte Seele 8 wird durch Crimpen und anschließendes Verlöten oder Verschweißen mit den Anschlußklemmen 3 des Unterbrechers verbunden.The ends 5 and 6 of the power supply cable are freed from the cable sheath 9; their core 8, which is thus exposed, is connected to the connection terminals 3 of the breaker by crimping and subsequent soldering or welding.
Nach dem Verbinden mit dem Kabel wird der Unterbrecher 2 zwischen die beiden Gehäusehälften 10 und 11 eingefügt und die beiden Gehäusehälften werden gasdicht miteinander verbunden, vorzugsweise durch Ultraschallschweißen. Zu diesem Zweck haben die beiden Gehäusehälften 10 und 11 an den Stoßflächen ihrer Umfangswandung jeweils eine längsverlaufende, im Querschnitt keilförmige Rippe 20, welche sich beim Ultraschallschweißen in die gegenüberliegende Stoßfläche der jeweils anderen Gehäusehälfte eingräbt.After connecting to the cable, the interrupter 2 is inserted between the two housing halves 10 and 11 and the two housing halves are connected to one another in a gas-tight manner, preferably by ultrasonic welding. For this purpose, the two housing halves 10 and 11 each have a longitudinal, wedge-shaped rib 20 on the abutting surfaces of their peripheral walls, which digs into the opposite abutting surface of the other housing half during ultrasonic welding.
Die beiden miteinander fluchtenden Öffnungen 12 und 13 des Gehäuses sind als Manschetten ausgebildet. In einer der Gehäusehälften 11 (Figur 4) sind die Öffnungen 12 und 13 durch eine glatte, im wesentlichen halbzylindrische Wandung begrenzt; in der anderen Gehäusehälfte 10 weisen die halbzylindrischen Wandungen der Öffnungen 12 und 13 im Abstand von einigen Millimetern je zwei zueinander parallele, radial einwärts vorspringende Rippen 14 und 15 auf, welche beim Verschweißen des Gehäuses 1 in den Kabelmantel 9 gedrückt werden, wodurch der Kabelmantel eingeklemmt und der Gehäuseinnenraum auch an dieser Stelle nach aussen hin gasdicht abgeschlossen wird.The two aligned openings 12 and 13 of the housing are designed as sleeves. In one of the housing halves 11 (Figure 4), the openings 12 and 13 are delimited by a smooth, essentially semi-cylindrical wall; in the other housing half 10, the semi-cylindrical walls of the openings 12 and 13 each have two parallel, radially inward-projecting ribs 14 and 15 at a distance of a few millimeters, which are pressed into the cable sheath 9 when the housing 1 is welded, whereby the cable sheath is clamped in and the interior of the housing is also sealed gas-tight to the outside at this point.
Im Anschluß an die manschettenförmig ausgebildeten Öffnungen 12 und 13 sind im Gehäuse zwei radial einwärts vorspringende Ringe ausgebildet, deren einander zugewandten Bundflächen 16 und 17 Anschläge für die dazwischenliegenden Anschlußklemmen 3 Unterbrechers sind. Die Längsbeweglichkeit des Unterbrechers 2 zwischen den Anschlägen 16 und 17 beträgt nicht mehr als 0,5 mm. Eine Zugbelastung der Sollschmelzstelle 19 kann deshalb allenfalls zu einer 0,5 mm großen Längenänderung des Unterbrechers 2 führen, welche unkritisch ist, zumal in dem Unterbrecher zweckmässigerweise zwischen den beiden Anschlußklemmen 3 und der Taille 19 mehrere Biegestellen 21, vorgesehen sind, welche eine Längenänderung ohne Querschnittsverminderung der Sollschmelzstelle 19 erlauben. Following the sleeve-shaped openings 12 and 13, two radially inwardly projecting rings are formed in the housing, the facing collar surfaces 16 and 17 of which are stops for the connecting terminals 3 of the interrupter located between them. The longitudinal mobility of the interrupter 2 between the stops 16 and 17 is no more than 0.5 mm. A tensile load on the target melting point 19 can therefore at most lead to a 0.5 mm change in the length of the interrupter 2, which is not critical, especially since several bending points 21 are expediently provided in the interrupter between the two connecting terminals 3 and the waist 19, which allow a change in length without reducing the cross-section of the target melting point 19.
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5which are spaced apart from one another in the direction of the longitudinal axis of the housing (1).
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE4116983A1 (en) | 1991-11-28 |
| DE4116983C2 (en) | 1994-04-21 |
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