EP1929497A1 - Temperatursicherung und verfahren zur unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden leiters im thermischen fehlerfall - Google Patents

Temperatursicherung und verfahren zur unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden leiters im thermischen fehlerfall

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EP1929497A1
EP1929497A1 EP06792731A EP06792731A EP1929497A1 EP 1929497 A1 EP1929497 A1 EP 1929497A1 EP 06792731 A EP06792731 A EP 06792731A EP 06792731 A EP06792731 A EP 06792731A EP 1929497 A1 EP1929497 A1 EP 1929497A1
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EP
European Patent Office
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voltage
electrically conductive
temperature
conductor
current
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06792731A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Buss
Norbert Knab
Wolfram Breitling
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1929497A1 publication Critical patent/EP1929497A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H37/764—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material in which contacts are held closed by a thermal pellet
    • H01H37/766—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material in which contacts are held closed by a thermal pellet using a bridging contact
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/36—Means for applying mechanical tension to fusible member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/46—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device

Definitions

  • the invention relates to a thermal fuse and a method for interrupting a voltage and / or current-carrying conductor in the event of thermal failure according to the preamble of the independent claims.
  • the corresponding control and / or power electronics in a thermal fault ie, for example, caused by short circuits, very high ambient temperatures of well above 100 0 C, of the
  • the invention relates to a thermal fuse and a method for interrupting a voltage and / or current-carrying conductor in the event of thermal failure.
  • the thermal fuse has a conductor bar, which bridges the voltage and / or current-carrying conductor in proper operation electrically conductive.
  • the conductor bar forms with the voltage and / or current-carrying conductor by solder joints an electrically conductive bridge, wherein an opening element is provided, that in case of thermal failure, the electrically conductive bridge through
  • the thermal fuse works reliably even at very high ambient temperatures.
  • the opening element may be formed as a mechanically biased spring element, for example a spiral spring, a spring arm or a leaf spring, which is fixed in a temperature-resistant manner at least at a first point and which has a region which, in the event of a thermal fault, jumps out to separate the electrically conductive bridge.
  • a holding element is provided, which locks the thesisschnellenden in the thermal fault region of the spring element until it exceeds the critical ambient temperature.
  • the opening element of the thermal fuse in the form of a fixed temperature fixed cylinder is formed, which has a piston, the piston is electrically driven in the event of thermal failure so that is separated by its Hervorschnellen the electrically conductive bridge.
  • Ambient temperature withstands and thus ensures the required counterforce for the naval vessel or piston for separation of the electrically conductive bridge.
  • a particular advantage of the invention results from the fact that the conductor bar of the electrically conductive bridge due to the separate opening element without mechanical bias with the voltage and / or current-carrying conductor is connected.
  • a mechanical stress of the solder joints between the conductor bar and the voltage and / or current-carrying conductor can be avoided, which ensures a reliable operation of the electrical device to be secured over a long period of time.
  • the thermal fuse according to the invention can also be used for cable connections in addition to printed conductors of printed circuit boards and stamped lanes of stamped gratings.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of the temperature fuse according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the thermal fuse 10 according to the invention for interrupting a voltage and / or current-carrying conductor 12 in the form of a conductor 14 of a printed circuit board 16 is shown in the event of thermal failure.
  • the circuit board 16 may for example be part of an electrical device, not shown, in particular a motor vehicle control device, and have various components for a control and / or power electronics. Since the components are not essential to the invention, was waived their presentation. However, the person skilled in the assembly of printed circuit boards with a variety of components and their contact with the interconnects is known.
  • the temperature fuse 10 has a conductor web 18, for example in the form of a conductor plate 19, which bridges the conductor 14 in an electrically conductive manner during proper operation.
  • a conductor web 18 for example in the form of a conductor plate 19, which bridges the conductor 14 in an electrically conductive manner during proper operation.
  • an electrically conductive bridge 22 which is able to carry high supply currents and voltages. Since the conductor bar 18 is soldered without a mechanical bias to the conductor track 14, there are no mechanical loads on the solder joints 20, so that with regard to the thermal fuse 18 a reliable operation of the electrical device is ensured over a long period.
  • an opening element 24 in the form of a temperature-fixed fixed cylinder 26 is provided for the temperature fuse 10, wherein the temperature-resistant fixation in the embodiment shown at two locations 28 via a rivet, screw, adhesive and / or weld joint 30, the ambient temperatures far beyond 100 0 C, in particular over 140 0 C, withstands.
  • an electrical circuit 32 which detects the ambient temperature of the temperature fuse 10 directly or indirectly via a sensor, not shown.
  • a control of the piston 34 and the coil 27 by the electrical circuit 32 is such that the piston 34 due to the resultant force in the direction indicated by an arrow 36 direction schematicschnellt and caused by an opening 37 of the circuit board 16 irreversible separation of the electrically conductive bridge 22 by interrupting at least one of the now become soldered solder joints 20 between the conductor bar 18 and the conductor 14.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the temperature fuse 10 according to the invention.
  • the voltage- and / or current-carrying conductor 12 is now designed as a stamped grid track 38 of a stamped grid 40, wherein the stamped grid track 38 in turn bridges through the electrically conductive bridge 22 consisting of the conductor web 18 and the soldered connections 20 becomes.
  • the opening element 24 is now a mechanically biased spring element 42 in the form of a coil spring 44 which is fixed at its first location 28, for example by means of a steel sheet 29 temperature resistant and has a region 45 which in the thermal fault for separating the electrical bridge 22 in the direction of Arrow 36 jumps out.
  • the region 45 projecting out in the event of a thermal fault is locked by a holding element 46, the material of which mechanically gives way when the critical ambient temperature T k is exceeded in order to release the spiral spring 44.
  • a holding element 46 the material of which mechanically gives way when the critical ambient temperature T k is exceeded in order to release the spiral spring 44.
  • certain plastics come into question, which will not be discussed here in detail.
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of the temperature fuse 10 according to the invention, wherein a cable connection 48 is used as the voltage and / or current-carrying conductor 12.
  • the temperature fuse 10 consists of a conductor bar 18 which forms an electrically conductive bridge 22 by means of solder joints 20.
  • the temperature fuse 22 includes the opening element 24, wherein here the spring element 42 is formed as a spring arm 50 which is fixed to a steel plate 29 at a first point 28 temperature-resistant.
  • other temperature-resistant materials can be used as a fixing device instead of the steel sheet 29.
  • the spring arm 50 has a portion 45 projecting in the fast thermal fault case, ie when exceeding the critical ambient temperature T ⁇ , for the separation of the electrically conductive bridge 22 in the direction of arrow 36th
  • the spring arm 50 is mechanically biased via the holding element 46.
  • the locking of the spring arm 50 by the retaining element 46 is as in Figure 2 until the critical ambient temperature T ⁇ guaranteed. If the critical ambient temperature T ⁇ , for example due to a short circuit within the electrical device is exceeded, the holding member 46 are by and the spring arm 50 caused by its
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of the temperature fuse 10 according to the invention.
  • the voltage- and / or current-carrying conductor 12 is embodied here as a printed conductor 14 on the printed circuit board 16.
  • the electrically conductive bridge 22 corresponds to that of Figure 1, so that will not be discussed here again on their design.
  • the opening element 24 is no longer arranged below the printed circuit board 16 but directly next to the electrical bridge 22 on the printed circuit board 16. In the case of thermal failure, the exceeding of the critical
  • the height of the spring arm 50 at least equal to that of the electrically conductive bridge 22.
  • the spring arm 50 is fixed in a temperature-resistant manner at a first location 28, for example by means of the steel sheet 29 or a corresponding fixing device, in order to generate a sufficient counterforce when accelerating out.
  • each opening element 24 can be combined with each voltage and / or current-carrying conductor 12. The corresponding combination is based on the spatial conditions, the requirements for the fixability of the opening element 24 and / or the voltage and / or current-carrying conductor 12 or the need for electrical or mechanical release of the opening element 24.
  • the invention Thermal fuse 10 is not limited to an application in the motor vehicle, but quite can also be used for other electrical equipment, which can be very high ambient temperatures due to high currents and / or voltages in the event of a short circuit.

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Abstract

Vorgeschlagen werden eine Temperatursicherung (10) sowie ein Verfahren zur Unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden Leiters (12) im thermischen Fehlerfall. Die Temperatursicherung (10) weist einen Leitersteg (18) , der den spannungs- und/oder stromführenden Leiter (12) im ordnungsgemäßen Betrieb elektrisch leitend überbrückt, auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Leitersteg (18) mit dem spannungs- und/oder stromführenden Leiter (12) durch Lötverbindungen (20) eine elektrische leitende Brücke (22) bildet. Weiterhin ist ein Öffnungselement (24) vorgesehen, dass im thermischen Fehlerfall die elektrisch leitende Brücke (22) durch Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen dem Leitersteg (18) und zumindest einer der Lötverbindungen (20) irreversibel auftrennt.

Description

Temperatursicherung und Verfahren zur Unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden Leiters im thermischen Fehlerfall
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Temperatursicherung und ein Verfahren zur Unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden Leiters im thermischen Fehlerfall nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche .
Oftmals bieten insbesondere Vorrichtungen mit einer sehr hohen Strombelastung keine Möglichkeit, die entsprechenden Steuer- und/oder Leistungselektroniken in einem thermischen Fehlerfall, d.h. zum Beispiel bei durch Kurzschlüssen hervorgerufenen, sehr hohen Umgebungstemperaturen von deutlich über 1000C, von der
Energieversorgung zu trennen. Doch gerade in Kraftfahrzeugen sind entsprechende Temperatursicherungen zur Vermeidung von Bränden notwendig.
Bisher ist es bekannt, als Temperatursicherungen elektrisch angesteuerte Öffner, wie Relais oder Halbleiterschalter, oder mechanische Öffner, wie Bimetalle, Sicherungen oder gelötete Federstähle einzusetzen.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Temperatursicherung und ein Verfahren zur Unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden Leiters im thermischen Fehlerfall. Die Temperatursicherung weist einen Leitersteg auf, der den spannungs- und/oder stromführenden Leiter im ordnungsgemäßen Betrieb elektrisch leitend überbrückt. Erfindungsgemäß bildet der Leitersteg mit dem spannungs- und/oder stromführenden Leiter durch Lötverbindungen eine elektrisch leitende Brücke, wobei ein Öffnungselement vorgesehen ist, dass im thermischen Fehlerfall die elektrisch leitende Brücke durch
Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen dem Leitersteg und zumindest einer der Lötverbindungen irreversibel auftrennt. In vorteilhafter Weise ergibt sich somit eine sehr kostengünstige Lösung, die zudem aufgrund des gezielten Öffnungsvorgangs die Gefahr von Lichtbögen vermeidet, da keine halboffenen Zustände, d.h. Zustände mit sehr geringen Spaltmaßen, beim Auftrennen der elektrisch leitenden Brücke auftreten können.
Weiterhin ist von Vorteil, dass die Temperatursicherung auch bei sehr hohen Umgebungstemperaturen zuverlässig arbeitet. Erst ab einer kritischen Umgebungstemperatur trennt das Öffnungselement die elektrisch leitende Brücke auf. Dazu kann das Öffnungselement als ein mechanisch vorgespanntes Federelement, beispielsweise eine Spiralfeder, ein Federarm oder eine Blattfeder, ausgebildet sein, das zumindest an einer ersten Stelle temperaturfest fixiert ist und das einen Bereich aufweist, der im thermischen Fehlerfall zur Auftrennung der elektrisch leitenden Brücke hervorschnellt. Zu diesem Zweck ist ein Halteelement vorgesehen, das den im thermischen Fehlerfall hervorschnellenden Bereich des Federelements bis zum Überschreiten der kritischen Umgebungstemperatur arretiert.
In einer alternativen Ausgestaltung ist das Öffnungselement der Temperatursicherung in Gestalt eines temperaturfest fixierten Zylinders ausgebildet, der einen Kolben aufweist, wobei der Kolben im thermischen Fehlerfall derart elektrisch angesteuert wird, dass durch sein Hervorschnellen die elektrisch leitende Brücke aufgetrennt wird.
Zur temperaturfesten Fixierung des Öffnungselements kommt in vorteilhafter Weise an der zumindest einen ersten Stelle eine Niet-, Schraub-, Kleb- und/oder Schweißverbindung in Frage, die auch Umgebungstemperaturen deutlich oberhalb der kritischen
Umgebungstemperatur standhält und somit die erforderliche Gegenkraft für den hervorschnellenden Bereich bzw. Kolben zur Auftrennung der elektrisch leitenden Brücke gewährleistet.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, dass der Leitersteg der elektrisch leitenden Brücke infolge des separaten Öffnungselements ohne mechanische Vorspannung mit dem spannungs- und/oder stromführenden Leiter verbunden ist. Somit kann eine mechanische Beanspruchung der Lötverbindungen zwischen dem Leitersteg und dem spannungs- und/oder stromführenden Leiter vermieden werden, was einen zuverlässigen Betrieb des zu sichernden, elektrischen Geräts über eine langen Zeitraum gewährleistet. Des weiteren bietet sich hierdurch der Vorteil, dass die erfindungsgemäße Temperatursicherung neben Leiterbahnen von Leiterplatten und Stanzgitterbahnen von Stanzgittern auch für Kabelverbindungen eingesetzt werden kann.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale sowie aus der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung.
Zeichnung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren 1 bis 4 beispielhaft erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche Bestandteile mit einer gleichen Funktionsweise hindeuten. Es zeigen
Fig. 1: ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperatursicherung,
Fig. 2: ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperatursicherung,
Fig. 3: ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperatursicherung und
Fig. 4: ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperatursicherung .
Beschreibung - A -
In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperatursicherung 10 zur Unterbrechung eines spannungs- und/oder stromgeführten Leiters 12 in Gestalt einer Leiterbahn 14 einer Leiterplatte 16 im thermischen Fehlerfall dargestellt. Die Leiterplatte 16 kann beispielsweise Bestandteil eines nicht gezeigten, elektrischen Geräts, insbesondere eines Kraftfahrzeug- Steuergeräts, sein und verschiedene Bauelemente für eine Steuerungs- und/oder Leistungselektronik aufweisen. Da die Bauelemente nicht erfindungswesentlich sind, wurde auf ihre Darstellung verzichtet. Dem Fachmann ist jedoch die Bestückung von Leiterplatten mit verschiedensten Bauelementen sowie deren Kontaktierung mit den Leiterbahnen bekannt.
Die Temperatursicherung 10 weist einen Leitersteg 18, beispielsweise in Form eines Leiterblechs 19, auf, der die Leiterbahn 14 im ordnungsgemäßen Betrieb elektrisch leitend überbrückt. Dazu bilden der Leitersteg 18 und die Leiterbahn 14 über Lötverbindungen 20 eine elektrisch leitenden Brücke 22, die in der Lage ist, hohe Versorgungsströme und -Spannungen zu tragen. Da der Leitersteg 18 ohne eine mechanische Vorspannung mit der Leiterbahn 14 verlötet wird, entstehen keine mechanischen Belastungen für die Lötverbindungen 20, so dass in Hinblick auf die Temperatursicherung 18 ein zuverlässiger Betrieb des elektrischen Geräts über einen langen Zeitraum gewährleistet ist.
Weiterhin ist für die Temperatursicherung 10 ein Öffnungselement 24 in Gestalt eines temperaturfest fixierten Zylinders 26 vorgesehen, wobei die temperaturfeste Fixierung im gezeigten Ausführungsbeispiel an zwei Stellen 28 über eine Niet-, Schraub-, Kleb- und/oder Schweißverbindung 30 erfolgt, die Umgebungstemperaturen weit über 1000C, insbesondere über 1400C, standhält. Zur elektrischen Ansteuerung eines Kolbens 34, beispielsweise mittels einer in dem Zylinder 26 integrierten Spule 27, im thermischen Fehlerfall dient eine elektrische Schaltung 32, die die Umgebungstemperatur der Temperatursicherung 10 direkt oder indirekt über einen nicht gezeigten Sensor erfasst. Steigt die Umgebungstemperatur beispielsweise infolge eines Kurzschlusses innerhalb des elektrischen Geräts über einen kritischen Wert Tκ von ungefähr 1400C an, so erfolgt eine Ansteuerung des Kolbens 34 bzw. der Spule 27 durch die elektrische Schaltung 32 derart, dass der Kolben 34 aufgrund der resultierenden Kraft in die mit einem Pfeil 36 gekennzeichnete Richtung hervorschnellt und durch eine Öffnung 37 der Leiterplatte 16 ein irreversibles Auftrennen der elektrisch leitenden Brücke 22 durch Unterbrechung zumindest einer der mittlerweile weich gewordenen Lötverbindungen 20 zwischen dem Leitersteg 18 und der Leiterbahn 14 bewirkt.
Eine derartige, irreversible Auftrennung bietet den Vorteil, dass im Gegensatz zu elektrischen Brücken aus einem Bimetall oder einem anderen mechanisch vorgespannten Material keine „halboffenen" Zustände mit sehr geringen Spaltmaßen entstehen, über die infolge von Lichtbögen trotz des thermischen Fehlerfalls eine
Energieversorgung erfolgt, die unter Umständen zu einem Brand des elektrischen Geräts und im schlimmsten Fall des gesamten Kraftfahrzeugs führen kann.
In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperatursicherung 10 dargestellt. Statt der in Figur 1 gezeigten Leiterbahn 14 ist der spannungs- und/oder stromführende Leiter 12 nun als eine Stanzgitterbahn 38 eines Stanzgitters 40 ausgebildet, wobei die Stanzgitterbahn 38 wiederum durch die aus dem Leitersteg 18 und den Lötverbindungen 20 bestehende, elektrisch leitende Brücke 22 überbrückt wird. Als Öffnungselement 24 dient nun jedoch ein mechanisch vorgespanntes Federelement 42 in Gestalt einer Spiralfeder 44, die an ihrer ersten Stelle 28 beispielsweise mittels eines Stahlblechs 29 temperaturfest fixiert ist und einen Bereich 45 aufweist, der im thermischen Fehlerfall zur Auftrennung der elektrischen Brücke 22 in Richtung des Pfeils 36 hervorschnellt. Dazu ist der im thermischen Fehlerfall hervorschnellende Bereich 45 durch ein Halteelement 46 arretiert, dessen Material bei Überschreiten der kritischen Umgebungstemperatur Tκ zur Freigabe der Spiralfeder 44 mechanisch nachgibt. Diesbezüglich kommen beispielsweise bestimmte Kunststoffe in Frage, auf die hier jedoch nicht näher eingegangen werden soll. Durch das Hervorschnellen der Spiralfeder 44 wird - wie bereits in Figur 1 - zumindest eine der infolge der hohen Umgebungstemperatur T weich gewordenen Lötverbindungen 20 unterbrochen und die elektrisch leitende Brücke irreversibel aufgetrennt. Durch die resultierende Unterbrechung der Energiezufuhr kann somit das elektrische Gerät wirkungsvoll vor weiteren, thermisch extremen Auswirkungen geschützt werden.
In Figur 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperatursicherung 10 gezeigt, wobei als spannungs- und/oder stromführender Leiter 12 eine Kabelverbindung 48 zum Einsatz kommt. Auch hier besteht die Temperatursicherung 10 aus einem Leitersteg 18, der mittels der Lötverbindungen 20 eine elektrisch leitende Brücke 22 bildet. Weiterhin umfasst die Temperatursicherung 22 das Öffnungselement 24, wobei hier das Federelement 42 als ein Federarm 50 ausgebildet ist, der an einer ersten Stelle 28 temperaturfest an einem Stahlblech 29 fixiert ist. Statt des Stahlblechs 29 können natürlich auch andere temperaturfeste Materialen als Fixiervorrichtung zum Einsatz kommen.
Der Federarm 50 weist einen Bereich 45 auf, der im thermischen Fehlerfall, d.h. bei Überschreiten der kritischen Umgebungstemperatur Tκ, zur Auftrennung der elektrisch leitenden Brücke 22 in Richtung des Pfeils 36 hervorschnellt. Zu diesem Zweck ist der Federarm 50 mechanisch über das Halteelement 46 vorgespannt. Die Arretierung des Federarms 50 durch das Halteelement 46 ist wie bereits in Figur 2 bis zum Überschreiten der kritischen Umgebungstemperatur Tκ gewährleistet. Wird die kritische Umgebungstemperatur Tκ beispielsweise infolge eines Kurzschlusses innerhalb des elektrischen Geräts überschritten, so gibt das Halteelement 46 nach und der Federarm 50 bewirkt durch sein
Hervorschnellen das irreversible Auftrennen der elektrisch leitenden Brücke 22. Zur temperaturfesten Fixierung des Federarms 50 an dem Stahlblech 29 kann wie in den übrigen Ausführungsbeispielen eine Niet-, Schraub-, Kleb- und/oder Schweißverbindung 30 verwendet werden . Figur 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperatursicherung 10. Wie in Figur 1, so ist auch hier der spannungs- und/oder stromführende Leiter 12 als Leiterbahn 14 auf der Leiterplatte 16 ausgeführt. Auch die elektrisch leitende Brücke 22 entspricht derjenigen aus Figur 1, so dass hier nicht erneut auf ihre Ausgestaltung eingegangen werden soll. Im Unterschied zu Figur 1 ist das Öffnungselement 24 nun nicht mehr unterhalb der Leiterplatte 16 sondern direkt neben der elektrischen Brücke 22 liegend auf der Leiterplatte 16 angeordnet. Im thermischen Fehlerfall führt das Überschreiten der kritischen
Umgebungstemperatur T zum Nachgeben des Halteelements 46, so dass der Bereich 45 des liegenden Federarms 50 in Richtung des Pfeils 36 vorschnellt und begünstigt durch die weich gewordenen Lötverbindungen 20 ein seitliches Wegdrücken des Leiterstegs 18 und damit ein irreversibles Auftrennen der elektrisch leitenden Brücke 22 bewirkt. Dabei gilt zu berücksichtigen, dass die Höhe des Federarms 50 mindestens derjenigen der elektrisch leitenden Brücke 22 entspricht. Wie schon in Figur 3 so ist auch hier der Federarm 50 an einer ersten Stelle 28 beispielsweise mittels des Stahlblechs 29 oder einer entsprechenden Fixiervorrichtung temperaturfest fixiert, um eine ausreichende Gegenkraft beim Hervorschnellen zu erzeugen.
Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass die gezeigten Ausführungsbeispiele weder auf die Figuren 1 und 2 noch auf den genannten Wert für die kritische Umgebungstemperatur T beschränkt sind. So kann es durchaus erforderlich sein, dass die Temperatursicherung 10 bereits bei deutlich geringeren oder erst bei deutlich höheren Umgebungstemperaturen als 1400C anspringt. Weiterhin versteht es sich von selbst, dass jedes Öffnungselement 24 mit jedem spannungs- und/oder stromführenden Leiter 12 kombiniert werden kann. Dabei richtet sich die entsprechende Kombination nach den Raumverhältnissen, den Anforderungen an die Fixierbarkeit des Öffnungselements 24 und/oder des spannungs- und/oder stromführenden Leiters 12 bzw. der Notwendigkeit einer elektrischen oder mechanischen Auslösung des Öffnungselements 24. Schließlich sei angemerkt, dass die erfindungsgemäße Temperatursicherung 10 nicht auf eine Anwendung im Kraftfahrzeug beschränkt ist, sondern durchaus auch für andere, elektrische Geräte eingesetzt werden kann, bei denen es infolge hoher Ströme und/oder Spannungen im Falle eines Kurzschlusses zu sehr hohen Umgebungstemperaturen kommen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Temperatursicherung (10) zur Unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden Leiters (12) im thermischen Fehlerfall, mit einem Leitersteg (18) , der den spannungs- und/oder stromführenden Leiter (12) im ordnungsgemäßen Betrieb elektrisch leitend überbrückt, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitersteg (18) mit dem spannungs- und/oder stromführenden Leiter (12) durch Lötverbindungen (20) eine elektrisch leitende Brücke (22) bildet, und ein Öffnungselement (24) vorgesehen ist, dass im thermischen Fehlerfall die elektrisch leitende Brücke (22) durch Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen dem Leitersteg (18) und zumindest einer der Lötverbindungen (20) irreversibel auftrennt.
2. Temperatursicherung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungselement (24) die elektrisch leitende Brücke (22) ab einer kritischen Umgebungstemperatur (Tκ) auftrennt.
3. Temperatursicherung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitersteg (18) der elektrisch leitenden Brücke (22) ohne mechanische Vorspannung mit dem spannungs- und/oder stromführenden Leiter (12) verbunden ist.
4. Temperatursicherung (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungselement (24) ein mechanisch vorgespanntes Federelement (42) ist, das zumindest an einer ersten Stelle (28) temperaturfest fixiert ist und das einen Bereich (45) aufweist, der im thermischen Fehlerfall zur Auftrennung der elektrisch leitenden Brücke (22) hervorschnellt.
5. Temperatursicherung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteelement (46) den im thermischen Fehlerfall hervorschnellenden Bereich (45) des Federelements (42) bis zum Überschreiten der kritischen Umgebungstemperatur (Tκ) arretiert.
6. Temperatursicherung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanisch Federelement (42) eine Spiralfeder (44), ein Federarm (50) oder eine Blattfeder ist.
7. Temperatursicherung (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungselement (24) ein temperaturfest fixierter Zylinder (26) mit einem Kolben (34) ist, wobei im thermischen Fehlerfall eine elektrische Ansteuerung des Kolbens (34) derart erfolgt, das sein Hervorschnellen die Auftrennung der elektrisch leitenden Brücke (22) bewirkt .
8. Temperatursicherung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturfeste Fixierung des Öffnungselements (24) an der zumindest ersten Stelle (28) durch eine Niet-, Schraub-, Kleb- und/oder Schweißverbindung (30) erfolgt.
9. Temperatursicherung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der spannungs- und/oder stromführende Leiter (12) eine Leiterbahn (14) einer Leiterplatte (16) ist.
10. Temperatursicherung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der spannungs- und/oder stromführenden Leiter (12) eine Stanzgitterbahn (38) eines Stanzgitters (40) ist.
11. Temperatursicherung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der spannungs- und/oder stromführenden Leiter (12) eine Kabelverbindung (48) ist.
12. Verfahren zur Unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden Leiters (12) im thermischen Fehlerfall, wobei ein Leitersteg (18) einer Temperatursicherung (10) den spannungs- und/oder stromführenden Leiter (12) im ordnungsgemäßen Betrieb elektrisch leitend überbrückt, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitersteg (18) mit dem spannungs- und/oder stromführenden Leiter (12) durch Lötverbindungen (20) eine elektrisch leitende Brücke (22) bildet, und im thermischen Fehlerfall die elektrisch leitende Brücke (22) durch Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen dem Leitersteg (18) und zumindest einer der Lötverbindungen (20) mittels eines Öffnungselements (24) irreversibel aufgetrennt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Brücke (22) ab einer kritischen Umgebungstemperatur (Tκ) aufgetrennt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungselement (24) ein mechanisch vorgespanntes Federelement (42) ist, das zumindest an einem ersten Ende (28) temperaturfest fixiert ist, und das einen Bereich (45) aufweist, durch dessen Hervorschnellen im thermischen Fehlerfall die elektrisch leitende Brücke (22) aufgetrennt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass der im thermischen Fehlerfall hervorschnellende Bereich (45) des
Federelements (42) bis zum Überschreiten der kritischen Umgebungstemperatur (Tκ) durch ein Halteelement (46) arretiert wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungselement (24) ein temperaturfest fixierter Zylinder (26) mit einem Kolben (34) ist, wobei der Kolben (34) im thermischen Fehlerfall derart elektrisch angesteuert wird, dass durch sein Hervorschnellen die elektrisch leitende Brücke (22) aufgetrennt wird.
EP06792731A 2005-09-23 2006-08-08 Temperatursicherung und verfahren zur unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden leiters im thermischen fehlerfall Withdrawn EP1929497A1 (de)

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