WO2022018029A1 - Circuit breaker for arrangement in a fuse box and fuse box for a motor vehicle - Google Patents

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WO2022018029A1
WO2022018029A1 PCT/EP2021/070155 EP2021070155W WO2022018029A1 WO 2022018029 A1 WO2022018029 A1 WO 2022018029A1 EP 2021070155 W EP2021070155 W EP 2021070155W WO 2022018029 A1 WO2022018029 A1 WO 2022018029A1
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section
housing
circuit breaker
contact element
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PCT/EP2021/070155
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Lars-Erik Pudwel
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Vitesco Technologies Germany Gmbh
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    • H01H3/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electromagnet
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H51/02—Non-polarised relays
    • H01H51/04—Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
    • H01H51/06—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in one direction due to energisation of an electromagnet and after the electromagnet is de-energised is returned by energy stored during the movement in the first direction, e.g. by using a spring, by using a permanent magnet, by gravity
    • H01H51/065—Relays having a pair of normally open contacts rigidly fixed to a magnetic core movable along the axis of a solenoid, e.g. relays for starting automobiles

Definitions

  • Circuit breaker for arrangement in a switch fuse box and switch fuse box for a motor vehicle
  • the invention relates to a circuit breaker for arrangement in a switch fuse box of an at least partially electrically driven motor vehicle.
  • the circuit breaker according to the invention has a housing with a housing wall in which an edge-closed passage opening is formed, with a bimetallic contact element being arranged in the passage opening.
  • the invention relates to a fuse box, in particular a junction box, for an at least partially electrically driven motor vehicle with the circuit breaker according to the invention.
  • a circuit breaker can also be referred to as a contactor.
  • a contactor or contactor terminal is an electrically or electromagnetically operable switch for large electrical powers, such as those present in electrically powered motor vehicles.
  • a contactor comprises a housing with a housing wall, openings being arranged in the housing wall, and a contact element being formed in each opening.
  • a coil with a coil armature that can be controlled via a control current is arranged on the inside of the housing in order to either electrically connect the two contact elements to one another or to interrupt the electrical connection between the two contact elements.
  • the contact elements are made of copper. This means that they have a high electrical conductivity.
  • a disadvantage of the known circuit breaker is that such circuit breakers are expensive.
  • the known contactors have a bore with an internal thread on a contact surface, so that, for example, a busbar can be positively connected to the contact element. Due to the fact that the contact element is made of copper, the busbar to be connected to it is also electrically conductive to be made of copper accordingly, so that high follow-up costs can arise here.
  • a circuit breaker for arrangement in a switching fuse box of an at least partially electrically driven motor vehicle, having a housing with a housing wall, which has a housing inner side and a housing outer side arranged at a distance from the housing inner side, and a through-opening formed in the housing wall, a bimetallic switch arranged in the through-opening Contact element which has a section made of a first metal which protrudes beyond the inside of the housing and a second section which is electrically conductively connected to the first section and protrudes beyond the outside of the housing and made of a second metal which is different from the first metal.
  • a circuit breaker is to be understood in particular as a contactor or a contactor.
  • the circuit breaker is intended to be arranged in a switch fuse box of an at least partially electrically driven motor vehicle.
  • the motor vehicle can preferably be driven entirely electrically.
  • a switch fuse box can also be referred to as a junction box.
  • the switching fuse box preferably contains switching units that electrically conductively connect or disconnect a battery to a converter.
  • the circuit breaker has a housing with a housing wall.
  • the housing wall has a housing inside that faces an interior of the circuit breaker.
  • the inside of the housing faces an armature within the circuit breaker that is designed to be displaceable via an electromagnetic coil.
  • the housing wall has a housing outer side which is arranged at a distance from the inner side of the housing and faces an outer side.
  • An edge-closed passage opening is formed in the housing wall and extends between the housing inside and the housing outside.
  • a bimetallic contact element is arranged in the passage opening.
  • the bimetallic contact element has a first section made of a first metal and a second section, which is electrically conductively connected to the first section, made of a second metal that is different from the first metal.
  • the second metal is also used for electrical conduction and is not designed as a coating of the first metal.
  • the first section protrudes beyond the inside of the housing and the second section protrudes beyond the outside of the housing.
  • the contact element of the circuit breaker is not formed from a single metal but is bimetallic. Accordingly, it has two different metals, which are arranged next to one another in the longitudinal direction of the contact element and are electrically conductively connected to one another. In this way, two different metals can be used for the contact element, one of the metals being cheaper than the other metal. In this way, the cost of the circuit breaker can be reduced.
  • the first section which protrudes beyond the inside of the housing, is made of copper or silver or at least partially has copper or silver. Both copper and silver are very good electrical conductors. Copper is cheaper than silver.
  • the first section is made of copper or silver or from a material that has copper or silver, high electrical conductivity of the circuit breaker can be provided in its interior, for example for contacting an armature.
  • the second section has a reduced and/or lower electrical conductivity than the first section. Accordingly, it can be provided, for example, that the first section is made of copper and the second section is made of an electrically conductive material which has a reduced electrical conductivity compared to copper. In this case, it is provided that the second section is not a coating, but rather directly or directly adjoins the first section and is electrically conductively connected and/or contacted to it.
  • the second section not only has a reduced or lower electrical conductivity than the first section, but also a lower weight. Due to the reduced density of the second section compared to the first section, the weight of the circuit breaker can be reduced, which can be advantageous for applications in motor vehicles.
  • a preferred embodiment of the invention lies in the fact that the second section is made of aluminum or at least partially contains aluminum.
  • Aluminum has a lower electrical conductivity than copper or silver.
  • Aluminum also has a lower density than copper and/or silver.
  • the second section has a contact surface for connection to a busbar, and the contact surface of the second section is designed without holes.
  • the contact surface of the second section is preferably formed on a side of the second section that faces away from the first section.
  • the contact surface is preferably a flat surface. This flat contact surface is designed without holes, so that a busbar is preferably integrally bonded can be electrically conductively connected to the contact surface of the contact element. The cost of the circuit breaker can be reduced by eliminating the bore within the contact element.
  • the contact surface of the second section has a punctiform and/or annular elevation.
  • the punctiform and/or annular elevation can thus act as a centering element.
  • a busbar is arranged on the contact surface, a recess in the busbar corresponding to the punctiform and/or annular elevation is preferably formed in the busbar, so that the recess of the busbar sits on the elevation or the elevation engages in the recess.
  • the busbar can be positioned on the contact element for fastening the busbar to the contact element.
  • the busbar is preferably connected in an electrically conductive manner to the contact surface of the second section.
  • the punctiform and/or ring-shaped elevation on the contact surface of the second section can thus simplify and/or speed up the assembly process for connecting the circuit breaker to a busbar, as a result of which costs can be reduced.
  • an outer circumference and/or an outer diameter of the second section is larger than an outer circumference and/or an outer diameter of the first section. It can be provided that both the first section and the second section are preferably cylindrical. It is provided, for example, that the second section has a larger diameter than the first section. The first section and the second section are preferably arranged coaxially with one another.
  • the end face of the second section, which faces the first section, thus has an annular surface, which preferably acts as a bearing surface, so that the contact can be arranged in the passage opening in such a way that it is at least on the housing, on a housing projection or a wall projection rests and does not slip through the through-opening when it is inserted and/or arranged in the through-opening from one side.
  • a preferred embodiment of the invention is that the contact element is arranged in the passage opening such that the transition and/or the connection from the first section to the second section is at the height of the housing wall between the housing inside and the housing outside. It is advantageously provided that the borders, ie the inner wall of the housing and the outer wall of the housing, are excluded. However, it is also conceivable that the boundaries, ie including the inner wall of the housing and/or the outer wall of the housing, are included.
  • the risk of galvanic corrosion occurring in the transition area between the first section and the second section can thus be reduced. In this way, the longevity of the circuit breaker can be increased.
  • an advantageous development of the invention is that the encapsulation and/or the soldering is formed without bubbles.
  • bubble-free means that—based on the volume of the casting or the solder—the casting or the solder has less than 5% air inclusions, preferably less than 3% and very particularly preferably less than 1%.
  • the encapsulation can be designed in such a way that it can ensure a permanent and secure material connection of the contact element in the passage opening of the housing. It is conceivable that the encapsulation is formed from a plastic material and/or has plastic. Provision is very particularly preferably made for the encapsulation to be formed from a permanently elastic material, in particular from rubber.
  • the contact element rests, at least in sections, on a wall projection of the housing wall, which protrudes at least in sections into the passage opening.
  • a wall projection can, for. B. be a projection which is formed and fixed on the housing inner wall, and protrudes into the through-opening.
  • the wall projection can be circumferential. In a particularly preferred manner, however, the wall projection does not run all the way around.
  • the passage opening has a first cross-sectional area and a second cross-sectional area that differs from the first cross-sectional area.
  • the passage opening has a first diameter and a second diameter. The second diameter is preferably smaller than the first diameter. It is conceivable that, starting from the outside, the larger cross section is formed in the housing wall and the smaller cross section of the passage opening is arranged starting from the housing inner wall.
  • the contact element can, for example, be inserted into the through-opening starting from the outside of the housing with the first section first, so that in the transition area between the first section and the second section it rests on the projection of the second diameter at least rests partially, so that the contact element does not slip through the passage opening, but rests at least in sections on a wall projection of the smaller cross section.
  • the invention also relates to a fuse box of an at least partially electrically driven motor vehicle with the circuit breaker according to the invention.
  • the fuse box has a busbar which is arranged in a materially bonded and electrically conductive manner on the contact surface of the contact element.
  • the material connection is preferably a welded connection and/or an adhesive connection.
  • the connection is particularly preferably non-positive.
  • An inexpensive and permanent connection of the busbar to the contact element can be made possible via an adhesive connection and in particular via a welded connection.
  • FIG. 1 shows a section through a circuit breaker according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a top plan view of the circuit breaker in accordance with the preferred embodiment of the invention.
  • 3 shows a view of a contact element according to a second exemplary embodiment of the invention;
  • FIG. 4 shows a view of a contact element according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a detailed view of a plan view of the circuit breaker in the area of the contact element.
  • the circuit breaker 10 is understood to be a contactor.
  • the circuit breaker 10 has a housing 12 with a housing wall 14 .
  • the housing wall 14 comprises a housing inner side 16 and a housing outer side 18 formed at a distance from the housing inner side 16 .
  • the housing inner side 16 faces an interior of the circuit breaker 10 .
  • the outside of the housing 18 faces an outside of the circuit breaker 10 .
  • a closed edge passage opening 20 is arranged in the housing wall 14 .
  • the passage opening 20 is a through-opening. In other words, the passage opening 20 extends from the inside 16 of the housing to the outside 18 of the housing.
  • a contact element 22 is arranged in the passage opening 20 .
  • the contact element 22 is designed as a bimetallic contact element 22 and has a first section 24 and a second section 26 adjoining the first section 24 and electrically conductively connected thereto.
  • the first portion 24 is formed from a first metal.
  • the first section 24 is made of copper.
  • the second section 26 is formed from an electrically conductive material which has a reduced electrical conductivity compared to the first section 24 .
  • the second section 26 is made of aluminum or has at least aluminum. In this way, a circuit breaker 10 is provided which can have reduced costs compared to conventional circuit breakers 10, which have a contact element 22 made of copper, since aluminum as the contact element 22 is less expensive than copper. Besides, it can Weight of the circuit breaker 10 can be reduced, which is particularly advantageous in motor vehicles.
  • the second section 26 of the contact element 22 has a contact surface 28 for connection to a busbar (not shown).
  • the contact surface 28 is formed on a side of the second section 26 facing away from the first section 24 .
  • the contact surface 28 of the second section 26 is designed without bores. In this way, the costs of the circuit breaker can be reduced since no separate bore is formed in the second section 26 of the contact element 22 for the non-positive connection to a busbar.
  • Both the first section 24 and the second section 26 are cylindrical.
  • the first section 24 and the second section 26 are arranged coaxially with one another.
  • the first section 24 has a first diameter.
  • the second section 26 has a second diameter.
  • the second diameter is larger than the first diameter. In this way, the second section 26 forms an annular contact surface 30 on a side facing the first section 24 .
  • the passage opening 20 has a first cross-sectional area and a second cross-sectional area that differs from the first cross-sectional area.
  • the second cross-sectional area is preferably larger than the first cross-sectional area.
  • the second cross-sectional area is preferably designed as a circle.
  • the first cross-sectional area can be circular and have projections, in particular wall projections, which are formed inward in the radial direction.
  • the second cross-sectional area faces the outside 18 of the housing.
  • the first cross-sectional area is arranged close to the housing inner side 16 .
  • a shoulder support 32 or the wall projection is formed, on which the contact element 22 rests at least partially with the annular bearing surface 30, so that the contact element 22 is prevented from slipping through the passage opening 20 can be.
  • a hold-down force acting in the axial direction of the contact element 22 can be introduced or removed via the annular bearing surface 30 into the shoulder bearing 32 of the housing wall 14.
  • connection between the first section 24 and the second section 26 in the passage opening 20 is arranged at the height of the housing wall 14 between the housing inside 16 and the housing outside 18 .
  • the annular space between the contact element 22 or between the first section 24 and the housing wall 14 and the second section 26 and the housing wall 14 is cast with a casting 33 . In this way, galvanic corrosion, in particular in the connection area between the first section 24 and the second section 26, can be prevented.
  • the circuit breaker 10 has two passage openings 20 formed spaced apart from one another in the housing wall 14 .
  • a contact element 22 is arranged in each passage opening 20 .
  • An armature 36 made of an electrically conductive material that can be displaced via a magnetic coil 34 is formed inside the housing 12 in order to establish or interrupt an electrically conductive connection between the two contact elements 22 .
  • the magnetic coil can usually be excited via a control current. If a current flows, then the armature 36 is displaced in the direction of the contact elements 22 in order to enable a current to flow between the two contact elements 22 . If the control current is interrupted, a spring generally ensures that the armature 36 is displaced away from the contact elements 22, so that a current flow between the contact elements 22 is prevented.
  • FIG. 2 shows a top view of the circuit breaker 10 shown in FIG. 1. The top view shows that the two contact elements 22 are arranged at a distance from one another and the separating web 38 is formed between the two contact elements 22.
  • Fig. 3 shows a section through the contact element 22 in a second embodiment.
  • the contact element 22 has a first section 24 and a second section 26 arranged coaxially to the first section 24 .
  • the first section 24 is formed from a first metal and the second section 26 is formed from a second metal different from the first metal.
  • the first section 24 is made of copper and the second section 26 is made of aluminum.
  • the contact element 22 according to FIG. 3 has a punctiform and/or circular elevation 40 on the contact surface 28 .
  • the elevation 40 or the projection serves as a centering element for centering with a busbar (not shown).
  • a recess corresponding to the elevation 40 is arranged in the conductor rail.
  • a form fit thus takes place, so that slipping of the busbar on the contact element 22 during a fastening process for fastening the busbar on the contact element 22 can be avoided.
  • the busbar is cohesively connected to the contact surface 28 of the second section 26 of the contact element 22 .
  • the material connection is preferably an adhesive connection or, in particular, a welded connection. In this way, the busbar can be permanently, securely and inexpensively connected to the contact element in an electrically conductive manner.
  • FIG. 4 shows a cross section through the contact element 22 in a third embodiment.
  • the second section 26 has a U-shaped cross section.
  • the first section 24 engages between the legs of the U-shaped second section 26 and is materially connected to it.
  • FIG. 5 shows a detailed view of the contact element 22 in the area of the passage opening 20 . Accordingly, it can be seen that projections or wall projections and/or shoulder supports 32 project into the passage opening 20 in the radial direction, on which the contact element 22 rests with the annular support surface 30 .
  • the wall projections with the corresponding shoulder supports 32 are formed only at certain points and not all the way around.
  • a casting 33 for casting the contact element 22 in the passage opening 20 can thus enclose the connection area between the first section 24 and the second section 26, so that galvanic corrosion in this area can be prevented.

Abstract

The invention relates to a circuit breaker (10) for arrangement in a fuse box of an at least partially electrically driven motor vehicle, having a housing (12) with a housing wall (14), which has a housing inner side (16) and a housing outer side (18) arranged at a distance from the housing inner side (16), with a passage opening (20), which is formed in the housing wall (14), and with a bimetallic contact element (22), which is arranged in the passage opening (20) and has a first portion (24) projecting beyond the housing inner side (16) and composed of a first metal and has a second portion (26) electrically conductively connected to the first portion (24) and projecting beyond the housing outer side (18) and composed of a second metal that is different from the first metal.

Description

Beschreibung description
Leistungsschalter zur Anordnung in einer Schaltsicherungsbox und Schaltsicherungsbox für ein Kraftfahrzeug Circuit breaker for arrangement in a switch fuse box and switch fuse box for a motor vehicle
Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter zur Anordnung in einer Schaltsicherungsbox eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Der erfindungsgemäße Leistungsschalter weist ein Gehäuse mit einer Gehäusewandung auf, in der eine randgeschlossene Durchtrittsöffnung ausgebildet ist, wobei in der Durchtrittsöffnung ein bimetallisches Kontaktelement angeordnet ist. Zudem betrifft die Erfindung eine Schaltsicherungsbox, insbesondere eine Junction Box, für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Leistungsschalter. The invention relates to a circuit breaker for arrangement in a switch fuse box of an at least partially electrically driven motor vehicle. The circuit breaker according to the invention has a housing with a housing wall in which an edge-closed passage opening is formed, with a bimetallic contact element being arranged in the passage opening. In addition, the invention relates to a fuse box, in particular a junction box, for an at least partially electrically driven motor vehicle with the circuit breaker according to the invention.
Leistungsschalter sind grundsätzlich bekannt. Ein Leistungsschalter kann auch als Schütz bezeichnet werden. Ein Schütz bzw. Schützterminal ist ein elektrisch oder elektromagnetisch betätigbarer Schalter für große elektrische Leistungen, wie diese beispielsweise in elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen vorliegen. Circuit breakers are known in principle. A circuit breaker can also be referred to as a contactor. A contactor or contactor terminal is an electrically or electromagnetically operable switch for large electrical powers, such as those present in electrically powered motor vehicles.
In der Regel umfasst ein Schütz ein Gehäuse mit einer Gehäusewandung, wobei in der Gehäusewandung Öffnungen angeordnet sind, und in jeder Öffnung ein Kontaktelement ausgebildet ist. Auf der Gehäuseinnenseite ist eine über einen Steuerstrom ansteuerbare Spule mit einem Spulenanker angeordnet, um die beiden Kontaktelemente entweder miteinander elektrisch zu verbinden oder die elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktelementen zu unterbrechen. Die Kontaktelemente sind aus Kupfer hergestellt. Somit weisen diese eine hohe Stromleitfähigkeit auf. Nachteilig bei dem bekannten Leistungsschalter ist, dass derartige Leistungsschalter teuer sind. Zudem weisen die bekannten Schütze auf einer Kontaktfläche eine Bohrung mit einem Innengewinde auf, so dass beispielsweise eine Stromschiene kraftschlüssig mit dem Kontaktelement verbunden werden kann. Bedingt dadurch, dass das Kontaktelement aus Kupfer ausgebildet ist, ist auch die daran elektrisch leitend anzubindende Stromschiene entsprechend aus Kupfer auszubilden, so dass hier hohe Folgekosten entstehen können. As a rule, a contactor comprises a housing with a housing wall, openings being arranged in the housing wall, and a contact element being formed in each opening. A coil with a coil armature that can be controlled via a control current is arranged on the inside of the housing in order to either electrically connect the two contact elements to one another or to interrupt the electrical connection between the two contact elements. The contact elements are made of copper. This means that they have a high electrical conductivity. A disadvantage of the known circuit breaker is that such circuit breakers are expensive. In addition, the known contactors have a bore with an internal thread on a contact surface, so that, for example, a busbar can be positively connected to the contact element. Due to the fact that the contact element is made of copper, the busbar to be connected to it is also electrically conductive to be made of copper accordingly, so that high follow-up costs can arise here.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Leistungsschalter zur Anordnung in einer Schaltsicherungsbox eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs anzugeben, der preiswert herstellbar ist. It is an object of the present invention to specify a circuit breaker for arrangement in a switch fuse box of an at least partially electrically driven motor vehicle, which circuit breaker can be produced inexpensively.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen angegeben, wobei jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellen kann. This object is solved by the subject matter of patent claim 1. Preferred developments of the invention are specified in the dependent claims, the following description and the drawings, with each feature being able to represent an aspect of the present invention both individually and in combination.
Erfindungsgemäß ist ein Leistungsschalter zur Anordnung in einer Schaltsicherungsbox eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen, aufweisend ein Gehäuse mit einer Gehäusewandung, die eine Gehäuseinnenseite und eine zur Gehäuseinnenseite beabstandet angeordnete Gehäuseaußenseite aufweist, und einer in der Gehäusewandung ausgebildeten Durchtrittsöffnung, einem in der Durchtrittsöffnung angeordneten bimetallischen Kontaktelement, das einen die Gehäuseinnenseite überragenden Abschnitt aus einem ersten Metall und einen an den ersten Abschnitt elektrisch leitend angebundenen und die Gehäuseaußenseite überragenden zweiten Abschnitt aus einem von dem ersten Metall verschiedenen zweiten Metall aufweist. According to the invention, a circuit breaker is provided for arrangement in a switching fuse box of an at least partially electrically driven motor vehicle, having a housing with a housing wall, which has a housing inner side and a housing outer side arranged at a distance from the housing inner side, and a through-opening formed in the housing wall, a bimetallic switch arranged in the through-opening Contact element which has a section made of a first metal which protrudes beyond the inside of the housing and a second section which is electrically conductively connected to the first section and protrudes beyond the outside of the housing and made of a second metal which is different from the first metal.
Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass ein Leistungsschalter bereitgestellt wird. Unter einem Leistungsschalter ist insbesondere ein Schütz oder ein Schaltschütz zu verstehen. Der Leistungsschalter ist zur Anordnung in einer Schaltsicherungsbox eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Das Kraftfahrzeug kann vorzugsweise vollständig elektrisch angetrieben werden. Eine Schaltsicherungsbox kann auch als Junction Box bezeichnet werden. Die Schaltsicherungsbox beinhaltet vorzugsweise Schalteinheiten, die eine Batterie zu einem Converter elektrisch leitend verbindet bzw. entsprechend trennt. Der Leistungsschalter weist ein Gehäuse mit einer Gehäusewandung auf. Die Gehäusewandung weist eine Gehäuseinnenseite auf, die einem Inneren des Leistungsschalters zugewandt ist. Beispielsweise ist die Gehäuseinnenseite einem über eine elektromagnetische Spule verlagerbar ausgebildeten Anker innerhalb des Leistungsschalters zugewandt. Zudem weist die Gehäusewandung eine zur Gehäuseinnenseite beabstandet angeordnete Gehäuseaußenseiten auf, die einer Außenseite zugewandt ist. In der Gehäusewandung ist eine randgeschlossene Durchtrittsöffnung ausgebildet, die sich zwischen der Gehäuseinnenseite und der Gehäuseaußenseite erstreckt. In der Durchtrittsöffnung ist ein bimetallisches Kontaktelement angeordnet. Das bimetallische Kontaktelement weist einen ersten Abschnitt aus einem ersten Metall und einen an den ersten Abschnitt elektrisch leitend angebundenen zweiten Abschnitt aus einem von dem ersten Metall verschiedenen zweiten Metall auf. Das zweite Metall dient ebenfalls der elektrischen Leitung und ist nicht als Beschichtung des ersten Metalls ausgebildet. Der erste Abschnitt die Gehäuseinnenseite überragt und der zweite Abschnitt die Gehäuseaußenseite überragt. Mit anderen Worten ist das Kontaktelement des Leistungsschalters nicht aus einem einzelnen Metall ausgebildet, sondern bimetallisch. Es weist demnach zwei verschiedene Metalle auf, die in Längsrichtung des Kontaktelements nebeneinander angeordnet und elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Auf diese Weise können für das Kontaktelement zwei unterschiedliche Metalle verwendet werden, wobei eines der Metalle preiswerter gegenüber dem anderen Metall ist. Auf diese Weise können die Kosten des Leistungsschalters reduziert werden. In other words, it is an aspect of the present invention that a circuit breaker is provided. A circuit breaker is to be understood in particular as a contactor or a contactor. The circuit breaker is intended to be arranged in a switch fuse box of an at least partially electrically driven motor vehicle. The motor vehicle can preferably be driven entirely electrically. A switch fuse box can also be referred to as a junction box. The switching fuse box preferably contains switching units that electrically conductively connect or disconnect a battery to a converter. The circuit breaker has a housing with a housing wall. The housing wall has a housing inside that faces an interior of the circuit breaker. For example, the inside of the housing faces an armature within the circuit breaker that is designed to be displaceable via an electromagnetic coil. In addition, the housing wall has a housing outer side which is arranged at a distance from the inner side of the housing and faces an outer side. An edge-closed passage opening is formed in the housing wall and extends between the housing inside and the housing outside. A bimetallic contact element is arranged in the passage opening. The bimetallic contact element has a first section made of a first metal and a second section, which is electrically conductively connected to the first section, made of a second metal that is different from the first metal. The second metal is also used for electrical conduction and is not designed as a coating of the first metal. The first section protrudes beyond the inside of the housing and the second section protrudes beyond the outside of the housing. In other words, the contact element of the circuit breaker is not formed from a single metal but is bimetallic. Accordingly, it has two different metals, which are arranged next to one another in the longitudinal direction of the contact element and are electrically conductively connected to one another. In this way, two different metals can be used for the contact element, one of the metals being cheaper than the other metal. In this way, the cost of the circuit breaker can be reduced.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt, der die Gehäuseinnenseite überragt, aus Kupfer oder Silber ausgebildet ist oder zumindest teilweise Kupfer oder Silber aufweist. Sowohl Kupfer als auch Silber sind sehr gute elektrische Leitelemente. Gegenüber Silber ist Kupfer preiswerter. Durch die Ausbildung des ersten Abschnitts aus Kupfer oder Silber bzw. aus einem Material, das Kupfer oder Silber aufweist, kann eine hohe elektrische Leitfähigkeit des Leistungsschalters in dessen Inneren, beispielsweise zur Kontaktierung mit einem Anker, bereitgestellt werden. Denkbar ist, dass der zweite Abschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt eine reduzierte und/oder geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist. Demnach kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der erste Abschnitt aus Kupfer ausgebildet ist, und der zweite Abschnitt aus einem elektrisch leitfähigen Material, welches gegenüber Kupfer eine reduzierte elektrische Leitfähigkeit aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Abschnitt keine Beschichtung ist, sondern vielmehr direkt bzw. unmittelbar an den ersten Abschnitt angrenzt und mit diesem elektrisch leitend verbunden und/oder kontaktiert ist. In an advantageous development of the invention, it is provided that the first section, which protrudes beyond the inside of the housing, is made of copper or silver or at least partially has copper or silver. Both copper and silver are very good electrical conductors. Copper is cheaper than silver. By forming the first section from copper or silver or from a material that has copper or silver, high electrical conductivity of the circuit breaker can be provided in its interior, for example for contacting an armature. It is conceivable that the second section has a reduced and/or lower electrical conductivity than the first section. Accordingly, it can be provided, for example, that the first section is made of copper and the second section is made of an electrically conductive material which has a reduced electrical conductivity compared to copper. In this case, it is provided that the second section is not a coating, but rather directly or directly adjoins the first section and is electrically conductively connected and/or contacted to it.
Weiter vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der zweite Abschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt eine reduzierte Dichte aufweist. So kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der zweite Abschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt nicht nur eine reduzierte bzw. geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist, sondern auch noch ein geringeres Gewicht. Durch die reduzierte Dichte des zweiten Abschnitts gegenüber dem ersten Abschnitt kann das Gewicht des Leistungsschalters reduziert werden, was vorteilhaft für Anwendungen in Kraftfahrzeugen sein kann. Provision can also advantageously be made for the second section to have a reduced density compared to the first section. Thus, it can preferably be provided that the second section not only has a reduced or lower electrical conductivity than the first section, but also a lower weight. Due to the reduced density of the second section compared to the first section, the weight of the circuit breaker can be reduced, which can be advantageous for applications in motor vehicles.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der zweite Abschnitt aus Aluminium ausgebildet ist oder zumindest teilweise Aluminium aufweist. Aluminium hat gegen Kupfer oder Silber eine geringere elektrische Leitfähigkeit. Ebenso hat Aluminium gegenüber Kuper und/oder Silber eine geringere Dichte. Somit können beispielsweise durch die Ausbildung des zweiten Abschnitts aus Aluminium einerseits die Kosten und das Gewicht des Leistungsschalters reduziert werden. A preferred embodiment of the invention lies in the fact that the second section is made of aluminum or at least partially contains aluminum. Aluminum has a lower electrical conductivity than copper or silver. Aluminum also has a lower density than copper and/or silver. Thus, for example, by forming the second section from aluminum, the costs and the weight of the circuit breaker can be reduced on the one hand.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Abschnitt eine Kontaktfläche zur Verbindung mit einer Stromschiene aufweist, und die Kontaktfläche des zweiten Abschnitts bohrungsfrei ausgebildet ist. Die Kontaktfläche des zweiten Abschnitts ist vorzugsweise auf einer dem ersten Abschnitt abgewandten Seite des zweiten Abschnitts ausgebildet. Die Kontaktfläche ist vorzugsweise eine ebene Fläche. Diese ebene Kontaktfläche ist bohrungsfrei ausgebildet, so dass eine Stromschiene vorzugsweise stoffschlüssig mit der Kontaktfläche des Kontaktelements elektrisch leitend verbunden werden kann. Durch den Wegfall der Bohrung innerhalb des Kontaktelements können die Kosten des Leistungsschalters reduziert werden. In an advantageous development of the invention, it is provided that the second section has a contact surface for connection to a busbar, and the contact surface of the second section is designed without holes. The contact surface of the second section is preferably formed on a side of the second section that faces away from the first section. The contact surface is preferably a flat surface. This flat contact surface is designed without holes, so that a busbar is preferably integrally bonded can be electrically conductively connected to the contact surface of the contact element. The cost of the circuit breaker can be reduced by eliminating the bore within the contact element.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Kontaktfläche des zweiten Abschnitts eine punktförmige und/oder ringförmige Erhebung aufweist. Die punktförmige und/oder ringförmige Erhebung kann somit als Zentrierelement wirken. Wenn eine Stromschiene auf der Kontaktfläche angeordnet ist, ist vorzugsweise in der Stromschiene eine zu der punktförmigen und/oder ringförmigen Erhebung korrespondierende Ausnehmung in der Stromschiene ausgebildet, so dass die Ausnehmung der Stromschiene auf der Erhebung aufsitzt beziehungsweise die Erhebung in die Ausnehmung eingreift. Somit kann eine Lagepositionierung der Stromschiene auf dem Kontaktelement für ein Befestigung der Stromschiene mit dem Kontaktelement stattfinden. Im Anschluss daran wird die Stromschiene vorzugsweise stoffschlüssig mit der Kontaktfläche des zweiten Abschnitts elektrisch leitend verbunden. Durch die punktförmige und/oder ringförmige Erhebung auf der Kontaktfläche des zweiten Abschnitts kann somit der Montagevorgang zur Verbindung des Leistungsschalters mit einer Stromschiene vereinfacht und/oder beschleunigt werden, wodurch Kosten reduziert werden können. A preferred development of the invention is that the contact surface of the second section has a punctiform and/or annular elevation. The punctiform and/or annular elevation can thus act as a centering element. If a busbar is arranged on the contact surface, a recess in the busbar corresponding to the punctiform and/or annular elevation is preferably formed in the busbar, so that the recess of the busbar sits on the elevation or the elevation engages in the recess. Thus, the busbar can be positioned on the contact element for fastening the busbar to the contact element. Following this, the busbar is preferably connected in an electrically conductive manner to the contact surface of the second section. The punctiform and/or ring-shaped elevation on the contact surface of the second section can thus simplify and/or speed up the assembly process for connecting the circuit breaker to a busbar, as a result of which costs can be reduced.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Außenumfang und/oder ein Außendurchmesser des zweiten Abschnitts größer ist als ein Außenumfang und/oder ein Außendurchmesser des ersten Abschnitts. Es kann vorgesehen sein, dass sowohl der erste Abschnitt als auch der zweite Abschnitt vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet sind. Dabei ist beispielsweise vorgesehen, dass der zweite Abschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt einen größeren Durchmesser aufweist. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet. Die Stirnseite des zweiten Abschnitts, die den ersten Abschnitt zugewandt ist, weist somit eine ringförmige Fläche auf, die vorzugsweise als Auflagefläche fungiert, so dass der Kontakt in der Durchtrittsöffnung derart angeordnet werden kann, so dass dieser zumindest auf dem Gehäuse, auf einem Gehäusevorsprung oder einem Wandungsvorsprung aufliegt und nicht durch die Durchtrittsöffnung rutscht, wenn dieser von einer Seite in die Durchtrittsöffnung eingesteckt und/oder angeordnet wird. In an advantageous development of the invention, it is provided that an outer circumference and/or an outer diameter of the second section is larger than an outer circumference and/or an outer diameter of the first section. It can be provided that both the first section and the second section are preferably cylindrical. It is provided, for example, that the second section has a larger diameter than the first section. The first section and the second section are preferably arranged coaxially with one another. The end face of the second section, which faces the first section, thus has an annular surface, which preferably acts as a bearing surface, so that the contact can be arranged in the passage opening in such a way that it is at least on the housing, on a housing projection or a wall projection rests and does not slip through the through-opening when it is inserted and/or arranged in the through-opening from one side.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass das Kontaktelement in der Durchtrittsöffnung derart angeordnet ist, dass der Übergang und/oder die Anbindung vom ersten Abschnitt an den zweiten Abschnitt auf Höhe der Gehäusewandung zwischen der Gehäuseinnenseite und der Gehäuseaußenseite liegt. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Grenzen, also die Gehäuseinnenwand und die Gehäuseaußenwand, ausgenommen sind. Denkbar ist jedoch auch, dass die Grenzen, also die Gehäuseinnenwand und/oder die Gehäuseaußenwand inbegriffen, sind. A preferred embodiment of the invention is that the contact element is arranged in the passage opening such that the transition and/or the connection from the first section to the second section is at the height of the housing wall between the housing inside and the housing outside. It is advantageously provided that the borders, ie the inner wall of the housing and the outer wall of the housing, are excluded. However, it is also conceivable that the boundaries, ie including the inner wall of the housing and/or the outer wall of the housing, are included.
Weiter vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Kontaktelement stoffschlüssig in dem Gehäuse angeordnet ist, und ein Verguss und/oder eine Verlötung zur stoffschlüssigen Verbindung des Kontaktelements in der Durchtrittsöffnung das Kontaktelement im Bereich der Anbindung des ersten Abschnitts an den zweiten Abschnitt umgibt. Somit kann die Gefahr reduziert werden, dass es im Übergangsbereich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt zu einer galvanischen Korrosion kommt. Auf diese Weise kann die Langlebigkeit des Leistungsschalters erhöht werden. Provision is also advantageously made for the contact element to be arranged cohesively in the housing and for the cohesive connection of the contact element in the passage opening to be cast and/or soldered to surround the contact element in the region of the connection of the first section to the second section. The risk of galvanic corrosion occurring in the transition area between the first section and the second section can thus be reduced. In this way, the longevity of the circuit breaker can be increased.
In diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass der Verguss und/oder die Verlötung blasenfrei ausgebildet ist. Blasenfrei bedeutet in diesem Zusammenhang, dass - bezogen auf das Volumen des Vergusses bzw. des Lots - der Verguss bzw. das Lot weniger als 5 % Lufteinschlüsse aufweist, vorzugsweise weniger als 3 % und ganz besonders bevorzugt weniger als 1 %. In this context, an advantageous development of the invention is that the encapsulation and/or the soldering is formed without bubbles. In this context, bubble-free means that—based on the volume of the casting or the solder—the casting or the solder has less than 5% air inclusions, preferably less than 3% and very particularly preferably less than 1%.
Grundsätzlich kann der Verguss derart ausgebildet sein, dass er eine dauerhafte und sichere stoffschlüssige Verbindung des Kontaktelements in der Durchtrittsöffnung des Gehäuses gewährleisten kann. Denkbar ist, dass der Verguss aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist und/oder Kunststoff aufweist. Ganz besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Verguss aus einem dauerelastischen Material, insbesondere aus einem Gummi, ausgebildet ist. In principle, the encapsulation can be designed in such a way that it can ensure a permanent and secure material connection of the contact element in the passage opening of the housing. It is conceivable that the encapsulation is formed from a plastic material and/or has plastic. Provision is very particularly preferably made for the encapsulation to be formed from a permanently elastic material, in particular from rubber.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontaktelement zumindest abschnittsweise auf einem Wandungsvorsprung der Gehäusewandung, der zumindest bereichsweise in die Durchtrittsöffnung hineinragt, aufliegt. Ein derartiger Wandungsvorsprung kann z. B. ein Vorsprung sein, der auf der Gehäuseinnenwand ausgebildet und befestigt ist, und in die Durchtrittsöffnung hineinragt. Der Wandungsvorsprung kann umlaufend sein. Besonders bevorzugt ist der Wandungsvorsprung jedoch nicht umlaufend ausgebildet. In a preferred development of the invention, it is provided that the contact element rests, at least in sections, on a wall projection of the housing wall, which protrudes at least in sections into the passage opening. Such a wall projection can, for. B. be a projection which is formed and fixed on the housing inner wall, and protrudes into the through-opening. The wall projection can be circumferential. In a particularly preferred manner, however, the wall projection does not run all the way around.
Denkbar ist auch, dass die Durchtrittsöffnung eine ersten Querschnittsfläche und eine von der ersten Querschnittsfläche verschiedene zweite Querschnittsfläche aufweist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Durchtrittsöffnung einen ersten Durchmesser und einen zweiten Durchmesser aufweist. Der zweite Durchmesser ist vorzugsweise gegenüber dem ersten Durchmesser kleiner. Denkbar ist, dass ausgehend von der Außenseite der größere Querschnitt in der Gehäusewandung ausgebildet ist und ausgehend von der Gehäuseinnenwandung der kleinere Querschnitt der Durchtrittsöffnung angeordnet ist. Weist das Kontaktelement ebenfalls zwei voneinander verschiedene Querschnittsflächen auf, so kann beispielsweise das Kontaktelement ausgehend von der Gehäuseaußenseite mit dem ersten Abschnitt voran in die Durchtrittsöffnung eingeführt werden, so dass es im Übergangsbereich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt auf dem Vorsprung des zweiten Durchmessers zumindest teilweise aufliegt, so dass das Kontaktelement nicht durch die Durchtrittsöffnung rutscht, sondern zumindest abschnittsweise auf einem Wandungsvorsprung des kleineren Querschnitts aufliegt. It is also conceivable that the passage opening has a first cross-sectional area and a second cross-sectional area that differs from the first cross-sectional area. For example, it can be provided that the passage opening has a first diameter and a second diameter. The second diameter is preferably smaller than the first diameter. It is conceivable that, starting from the outside, the larger cross section is formed in the housing wall and the smaller cross section of the passage opening is arranged starting from the housing inner wall. If the contact element also has two cross-sectional areas that differ from one another, the contact element can, for example, be inserted into the through-opening starting from the outside of the housing with the first section first, so that in the transition area between the first section and the second section it rests on the projection of the second diameter at least rests partially, so that the contact element does not slip through the passage opening, but rests at least in sections on a wall projection of the smaller cross section.
Weiter vorteilhaft ist vorgesehen, dass in dem Gehäuse eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen mit jeweils einem darin angeordneten Kontaktelement angeordnet sind, wobei auf der Gehäuseaußenseite zwischen zwei Kontaktelementen ein Trennsteg ausgebildet ist. Auf diese Weise kann über den Trennsteg die Gefahr reduziert werden, dass ein Lichtbogen die beiden Kontaktelemente miteinander elektrisch leitend verbindet. Provision is also advantageously made for a plurality of passage openings, each with a contact element arranged therein, to be arranged in the housing, with a separating web being formed on the outside of the housing between two contact elements. In this way, over the Separator reduces the risk that an arc electrically conductively connects the two contact elements together.
Die Erfindung betrifft zudem eine Schaltsicherungsbox eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Leistungsschalter. The invention also relates to a fuse box of an at least partially electrically driven motor vehicle with the circuit breaker according to the invention.
Abschließend liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass die Sicherungsbox eine Stromschiene aufweist, die stoffschlüssig und elektrisch leitend auf der Kontaktfläche des Kontaktelements angeordnet ist. Die stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise eine Schweißverbindung und/oder eine Klebeverbindung. Ganz besonders bevorzugt ist die Verbindung kraftschlussfrei ausgebildet. Über eine Klebeverbindung und insbesondere über eine Schweißverbindung kann eine preiswerte und dauerhafte Anbindung der Stromschiene an das Kontaktelement ermöglicht werden. Finally, an advantageous development of the invention lies in the fact that the fuse box has a busbar which is arranged in a materially bonded and electrically conductive manner on the contact surface of the contact element. The material connection is preferably a welded connection and/or an adhesive connection. The connection is particularly preferably non-positive. An inexpensive and permanent connection of the busbar to the contact element can be made possible via an adhesive connection and in particular via a welded connection.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Further features and advantages of the present invention result from the dependent claims and the following exemplary embodiments.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne und/oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. The exemplary embodiments are not intended to be limiting, but rather to be understood as exemplary. They are intended to enable those skilled in the art to carry out the invention. The applicant reserves the right to make individual and/or several of the features disclosed in the exemplary embodiments the subject of patent claims or to include such features in existing patent claims. The exemplary embodiments are explained in more detail with reference to drawings.
In diesen zeigen: In these show:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Leistungsschalter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 shows a section through a circuit breaker according to an embodiment of the invention;
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Leistungsschalter gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 3 eine Ansicht eines Kontaktelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 is a top plan view of the circuit breaker in accordance with the preferred embodiment of the invention; 3 shows a view of a contact element according to a second exemplary embodiment of the invention;
Fig. 4 eine Ansicht eines Kontaktelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung; 4 shows a view of a contact element according to a third embodiment of the invention;
Fig. 5 eine Detailansicht einer Draufsicht des Leistungsschalters im Bereich des Kontaktelements. 5 shows a detailed view of a plan view of the circuit breaker in the area of the contact element.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Leistungsschalter 10 zur Anordnung in einer Schaltsicherungsbox eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs gezeigt. Unter dem Leistungsschalter 10 wird ein Schütz verstanden. Der Leistungsschalter 10 weist ein Gehäuse 12 mit einer Gehäusewandung 14 auf. Die Gehäusewandung 14 umfasst eine Gehäuseinnenseite 16 und eine zur Gehäuseinnenseite 16 beabstandet ausgebildete Gehäuseaußenseite 18. Die Gehäuseinnenseite 16 ist einem Inneren des Leistungsschalters 10 zugewandt. Die Gehäuseaußenseite 18 hingegen ist einem Äußeren des Leistungsschalters 10 zugewandt. In der Gehäusewandung 14 ist eine randgeschlossene Durchtrittsöffnung 20 angeordnet. Die Durchtrittsöffnung 20 ist eine durchgreifende Öffnung. Mit anderen Worten erstreckt sich die Durchtrittsöffnung 20 von der Gehäuseinnenseite 16 bis zur Gehäuseaußenseite 18. In der Durchtrittsöffnung 20 ist ein Kontaktelement 22 angeordnet. Das Kontaktelement 22 ist als bimetallisches Kontaktelement 22 ausgebildet und weist einen ersten Abschnitt 24 und einen an den ersten Abschnitt 24 angrenzenden und elektrisch leitend mit diesen verbundenen zweiten Abschnitt 26 auf. Der erste Abschnitt 24 ist aus einem ersten Metall ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste Abschnitt 24 aus Kupfer ausgebildet. Der zweite Abschnitt 26 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet, das gegenüber dem ersten Abschnitt 24 eine reduzierte elektrische Leitfähigkeit aufweist. Vorliegend ist der zweite Abschnitt 26 aus Aluminium ausgebildet bzw. weist zumindest Aluminium auf. Auf diese Weise wird ein Leistungsschalter 10 bereitgestellt, der gegenüber den herkömmlichen Leistungsschaltern 10, die ein Kontaktelement 22 aus Kupfer aufweisen, reduzierte Kosten aufweisen kann, da Aluminium als Kontaktelement 22 preiswerter ist als Kupfer. Überdies kann das Gewicht des Leistungsschalters 10 reduziert werden, was insbesondere bei Kraftfahrzeugen von Vorteil ist. 1 shows a section through a circuit breaker 10 for arrangement in a switch fuse box of an at least partially electrically driven motor vehicle. The circuit breaker 10 is understood to be a contactor. The circuit breaker 10 has a housing 12 with a housing wall 14 . The housing wall 14 comprises a housing inner side 16 and a housing outer side 18 formed at a distance from the housing inner side 16 . The housing inner side 16 faces an interior of the circuit breaker 10 . The outside of the housing 18 , on the other hand, faces an outside of the circuit breaker 10 . In the housing wall 14 a closed edge passage opening 20 is arranged. The passage opening 20 is a through-opening. In other words, the passage opening 20 extends from the inside 16 of the housing to the outside 18 of the housing. A contact element 22 is arranged in the passage opening 20 . The contact element 22 is designed as a bimetallic contact element 22 and has a first section 24 and a second section 26 adjoining the first section 24 and electrically conductively connected thereto. The first portion 24 is formed from a first metal. In the present exemplary embodiment, the first section 24 is made of copper. The second section 26 is formed from an electrically conductive material which has a reduced electrical conductivity compared to the first section 24 . In the present case, the second section 26 is made of aluminum or has at least aluminum. In this way, a circuit breaker 10 is provided which can have reduced costs compared to conventional circuit breakers 10, which have a contact element 22 made of copper, since aluminum as the contact element 22 is less expensive than copper. Besides, it can Weight of the circuit breaker 10 can be reduced, which is particularly advantageous in motor vehicles.
Der zweite Abschnitt 26 des Kontaktelements 22 weist eine Kontaktfläche 28 zur Verbindung mit einer Stromschiene (nicht dargestellt) auf. Die Kontaktfläche 28 ist auf einer dem ersten Abschnitt 24 abgewandten Seite des zweiten Abschnitts 26 ausgebildet. Weiterhin ist ersichtlich, dass die Kontaktfläche 28 des zweiten Abschnitts 26 bohrungsfrei ausgebildet ist. Auf diese Weise können die Kosten des Leistungsschalters reduziert werden, da keine gesonderte Bohrung in dem zweiten Abschnitt 26 des Kontaktelements 22 zur kraftschlüssigen Verbindung mit einer Stromschiene ausgebildet werden. The second section 26 of the contact element 22 has a contact surface 28 for connection to a busbar (not shown). The contact surface 28 is formed on a side of the second section 26 facing away from the first section 24 . Furthermore, it can be seen that the contact surface 28 of the second section 26 is designed without bores. In this way, the costs of the circuit breaker can be reduced since no separate bore is formed in the second section 26 of the contact element 22 for the non-positive connection to a busbar.
Sowohl der erste Abschnitt 24 als auch der zweite Abschnitt 26 sind zylinderförmig ausgebildet. Der erste Abschnitt 24 und der zweite Abschnitt 26 sind koaxial zueinander angeordnet. Der erste Abschnitt 24 weist einen ersten Durchmesser auf. Der zweite Abschnitt 26 weist einen zweiten Durchmesser auf. Der zweite Durchmesser ist gegenüber dem ersten Durchmesser größer. Auf diese Weise bildet der zweite Abschnitt 26 auf einer dem ersten Abschnitt 24 zugewandten Seite eine ringförmige Auflagefläche 30 aus. Both the first section 24 and the second section 26 are cylindrical. The first section 24 and the second section 26 are arranged coaxially with one another. The first section 24 has a first diameter. The second section 26 has a second diameter. The second diameter is larger than the first diameter. In this way, the second section 26 forms an annular contact surface 30 on a side facing the first section 24 .
Die Durchtrittsöffnung 20 weist eine erste Querschnittsfläche und eine von der ersten Querschnittsfläche verschiedene zweite Querschnittsfläche auf. Vorzugsweise ist die zweite Querschnittsfläche größer als die erste Querschnittsfläche. Die zweite Querschnittsfläche ist vorzugsweise als Kreis ausgebildet. Die erste Querschnittsfläche kann kreisförmig ausgebildet sein und Vorsprünge, insbesondere Wandungsvorsprünge, haben, die in radialer Richtung nach innen ausgebildet sind. Die zweite Querschnittsfläche ist der Gehäuseaußenseite 18 zugewandt. Die erste Querschnittsfläche ist nahe der Gehäuseinnenseite 16 angeordnet. Bedingt durch die zwei verschiedenen Querschnittsflächen in der Durchtrittsöffnung 20 wird eine Schulterauflage 32 bzw. der Wandungsvorsprung ausgebildet, auf die das Kontaktelement 22 mit der ringförmigen Auflagefläche 30 zumindest teilweise aufliegt, so dass ein Durchrutschen des Kontaktelements 22 durch die Durchtrittsöffnung 20 vermieden werden kann. Zudem kann beim Aufschweißen der Stromschiene (nicht dargestellt) auf das Kontaktelement 22 eine Niederhaltekraft, die in axialer Richtung des Kontaktelements 22 wirkt, über die ringförmige Auflagefläche 30 in die Schulterauflage 32 der Gehäusewandung 14 eingeleitet bzw. abgetragen werden. The passage opening 20 has a first cross-sectional area and a second cross-sectional area that differs from the first cross-sectional area. The second cross-sectional area is preferably larger than the first cross-sectional area. The second cross-sectional area is preferably designed as a circle. The first cross-sectional area can be circular and have projections, in particular wall projections, which are formed inward in the radial direction. The second cross-sectional area faces the outside 18 of the housing. The first cross-sectional area is arranged close to the housing inner side 16 . Due to the two different cross-sectional areas in the passage opening 20, a shoulder support 32 or the wall projection is formed, on which the contact element 22 rests at least partially with the annular bearing surface 30, so that the contact element 22 is prevented from slipping through the passage opening 20 can be. In addition, when the conductor rail (not shown) is welded onto the contact element 22, a hold-down force acting in the axial direction of the contact element 22 can be introduced or removed via the annular bearing surface 30 into the shoulder bearing 32 of the housing wall 14.
Weiterhin ist ersichtlich, dass die Anbindung zwischen dem ersten Abschnitt 24 und dem zweiten Abschnitt 26 in der Durchtrittsöffnung 20 auf Höhe der Gehäusewandung 14 zwischen der Gehäuseinnenseite 16 und der Gehäuseaußenseite 18 angeordnet ist. Der Ringraum zwischen dem Kontaktelement 22 bzw. zwischen dem ersten Abschnitt 24 und der Gehäusewandung 14 und dem zweiten Abschnitt 26 und der Gehäusewandung 14 ist mit einem Verguss 33 vergossen. Somit kann eine galvanische Korrosion, insbesondere im Anbindungsbereich zwischen dem ersten Abschnitt 24 und dem zweiten Abschnitt 26, verhindert werden. Furthermore, it can be seen that the connection between the first section 24 and the second section 26 in the passage opening 20 is arranged at the height of the housing wall 14 between the housing inside 16 and the housing outside 18 . The annular space between the contact element 22 or between the first section 24 and the housing wall 14 and the second section 26 and the housing wall 14 is cast with a casting 33 . In this way, galvanic corrosion, in particular in the connection area between the first section 24 and the second section 26, can be prevented.
Der Leistungsschalter 10 weist zwei zueinander beabstandet ausgebildete Durchtrittsöffnung 20 in der Gehäusewandung 14 auf. In jeder Durchtrittsöffnung 20 ist ein Kontaktelement 22 angeordnet. Innerhalb des Gehäuses 12 ist ein über eine Magnetspule 34 verlagerbarer Anker 36 aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Kontaktelementen 22 herzustellen oder zu unterbrechen. Die Magnetspule ist für gewöhnlich über einen Steuerstrom anregbar. Fließt ein Strom, so wird der Anker 36 in Richtung der Kontaktelemente 22 verlagert, um einen Stromfluss zwischen den beiden Kontakteelementen 22 zu ermöglichen. Wird der Steuerstrom unterbrochen, so sorgt in der Regel eine Feder für eine Verlagerung des Ankers 36 weg von den Kontaktelementen 22, so dass ein Stromfluss zwischen den Kontaktelementen 22 unterbunden ist. The circuit breaker 10 has two passage openings 20 formed spaced apart from one another in the housing wall 14 . A contact element 22 is arranged in each passage opening 20 . An armature 36 made of an electrically conductive material that can be displaced via a magnetic coil 34 is formed inside the housing 12 in order to establish or interrupt an electrically conductive connection between the two contact elements 22 . The magnetic coil can usually be excited via a control current. If a current flows, then the armature 36 is displaced in the direction of the contact elements 22 in order to enable a current to flow between the two contact elements 22 . If the control current is interrupted, a spring generally ensures that the armature 36 is displaced away from the contact elements 22, so that a current flow between the contact elements 22 is prevented.
Auf der Gehäuseaußenseite 18 ist zwischen den beiden Kontaktelementen 22 ein Trennsteg 38 angeordnet bzw. ausgebildet. Über den Trennsteg 38 kann verhindert werden, dass sich ein Lichtbogen zwischen den beiden Kontaktelementen 22 ausbilden kann. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Leistungsschalter 10. In der Draufsicht ist zu sehen, dass die beiden Kontaktelemente 22 zueinander beabstandet angeordnet sind und zwischen den beiden Kontaktelementen 22 der Trennsteg 38 ausgebildet ist. A separating web 38 is arranged or formed on the outside of the housing 18 between the two contact elements 22 . The separating web 38 can be used to prevent an arc from being able to form between the two contact elements 22 . FIG. 2 shows a top view of the circuit breaker 10 shown in FIG. 1. The top view shows that the two contact elements 22 are arranged at a distance from one another and the separating web 38 is formed between the two contact elements 22. FIG.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Kontaktelement 22 in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Kontaktelement 22 weist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, einen ersten Abschnitt 24 und einen zu dem ersten Abschnitt 24 koaxial angeordneten zweiten Abschnitt 26 auf. Der erste Abschnitt 24 ist aus einem ersten Metall ausgebildet und der zweite Abschnitt 26 aus einem von dem ersten Metall verschiedenen zweiten Metall. Vorliegend ist der erste Abschnitt 24 aus Kupfer und der zweite Abschnitt 26 aus Aluminium ausgebildet. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten Kontaktelement 22 weist das Kontaktelement 22 gemäß der Fig. 3 auf der Kontaktfläche 28 eine punktförmige und/oder kreisförmige Erhebung 40 auf. Die Erhebung 40 bzw. der Vorsprung dient als Zentrierelement zur Zentrierung mit einer Stromschiene (nicht gezeigt). Hierzu ist vorgesehen, dass in der Stromschiene eine zu der Erhebung 40 korrespondierende Ausnehmung angeordnet ist. Beim Aussetzen der Stromschiene auf die Erhebung 40 findet somit ein Formschluss statt, so dass ein Verrutschen der Stromschiene auf dem Kontaktelement 22 während eines Befestigungsvorgang zur Befestigung der Stromschiene auf dem Kontaktelement 22 vermieden werden kann. Im Anschluss ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Stromschiene stoffschlüssig mit der Kontaktfläche 28 des zweiten Abschnitts 26 des Kontaktelements 22 verbunden wird. Die stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise eine Klebeverbindung oder insbesondere eine Schweißverbindung. Auf diese Weise kann die Stromschiene dauerhaft, sicher und preiswert mit dem Kontaktelement elektrisch leitend verbunden werden. Fig. 3 shows a section through the contact element 22 in a second embodiment. As shown in FIG. 1 , the contact element 22 has a first section 24 and a second section 26 arranged coaxially to the first section 24 . The first section 24 is formed from a first metal and the second section 26 is formed from a second metal different from the first metal. In the present case, the first section 24 is made of copper and the second section 26 is made of aluminum. In contrast to the contact element 22 shown in FIG. 1 , the contact element 22 according to FIG. 3 has a punctiform and/or circular elevation 40 on the contact surface 28 . The elevation 40 or the projection serves as a centering element for centering with a busbar (not shown). For this purpose it is provided that a recess corresponding to the elevation 40 is arranged in the conductor rail. When the busbar is placed on the elevation 40, a form fit thus takes place, so that slipping of the busbar on the contact element 22 during a fastening process for fastening the busbar on the contact element 22 can be avoided. It is then preferably provided that the busbar is cohesively connected to the contact surface 28 of the second section 26 of the contact element 22 . The material connection is preferably an adhesive connection or, in particular, a welded connection. In this way, the busbar can be permanently, securely and inexpensively connected to the contact element in an electrically conductive manner.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch das Kontaktelement 22 in einer dritten Ausgestaltung. In der dritten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der zweite Abschnitt 26 in einen Querschnitt U-förmig ausgebildet ist. Der erste Abschnitt 24 greift zwischen die Schenkel des U-förmigen zweiten Abschnitts 26 ein und ist stoffschlüssig mit diesem verbunden. In Fig. 5 ist eine Detailansicht des Kontaktelements 22 im Bereich der Durchtrittsöffnung 20 gezeigt. Demnach ist ersichtlich, dass in die Durchtrittsöffnung 20 in radialer Richtung ausgebildete Vorsprünge, bzw. Wandungsvorsprünge und/oder Schulterauflagen 32 ragen, auf die das Kontaktelement 22 mit der ringförmigen Auflagefläche 30 aufliegen. Die Wandungsvorsprünge mit den entsprechenden Schulterauflagen 32 sind nur punktuell ausgebildet und nicht umlaufend. Somit kann ein Verguss 33 zum Vergießen des Kontaktelements 22 in der Durchtrittsöffnung 20 den Verbindungsbereich zwischen dem ersten Abschnitt 24 und dem zweiten Abschnitt 26 umschließen, so dass eine galvanische Korrosion in diesem Bereich unterbunden werden kann. Fig. 4 shows a cross section through the contact element 22 in a third embodiment. In the third embodiment it is provided that the second section 26 has a U-shaped cross section. The first section 24 engages between the legs of the U-shaped second section 26 and is materially connected to it. FIG. 5 shows a detailed view of the contact element 22 in the area of the passage opening 20 . Accordingly, it can be seen that projections or wall projections and/or shoulder supports 32 project into the passage opening 20 in the radial direction, on which the contact element 22 rests with the annular support surface 30 . The wall projections with the corresponding shoulder supports 32 are formed only at certain points and not all the way around. A casting 33 for casting the contact element 22 in the passage opening 20 can thus enclose the connection area between the first section 24 and the second section 26, so that galvanic corrosion in this area can be prevented.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Leistungsschalter (10) zur Anordnung in einer Schaltsicherungsbox eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Gehäuse (12) mit einer Gehäusewandung (14), die eine Gehäuseinnenseite (16) und eine zur Gehäuseinnenseite (16) beabstandet angeordnete Gehäuseaußenseite (18) aufweist, und einer in der Gehäusewandung (14) ausgebildeten Durchtrittsöffnung (20), einem in der Durchtrittsöffnung (20) angeordneten bimetallischen Kontaktelement (22), das einen die Gehäuseinnenseite (16) überragenden ersten Abschnitt (24) aus einem ersten Metall und einen an den ersten Abschnitt (24) elektrisch leitend angebundenen und die Gehäuseaußenseite (18) überragenden zweiten Abschnitt (26) aus einem von dem ersten Metall verschiedenen zweiten Metall aufweist. 1. Circuit breaker (10) for arrangement in a switching fuse box of an at least partially electrically driven motor vehicle, having a housing (12) with a housing wall (14) which has a housing inner side (16) and a housing outer side (18) arranged at a distance from the housing inner side (16). and a through-opening (20) formed in the housing wall (14), a bimetallic contact element (22) arranged in the through-opening (20), which has a first section (24) made of a first metal and protruding beyond the inside (16) of the housing and a the first section (24) connected in an electrically conductive manner and the second section (26) protruding beyond the housing outside (18) and made of a second metal different from the first metal.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (24) aus Kupfer oder Silber ausgebildet ist oder zumindest teilweise Kupfer oder Silber aufweist. 2. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the first section (24) is made of copper or silver or at least partially has copper or silver.
3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (26) gegenüber dem ersten Abschnitt (24) eine reduzierte und/oder geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist. 3. Circuit breaker according to Claim 1 or 2, characterized in that the second section (26) has a reduced and/or lower electrical conductivity than the first section (24).
4. Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (26) aus Aluminium ausgebildet ist oder zumindest teilweise Aluminium aufweist. 4. Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the second section (26) is made of aluminum or at least partially has aluminum.
5. Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (26) eine Kontaktfläche (28) zur Verbindung mit einer Stromschiene aufweist und die Kontaktfläche (28) des zweiten Abschnitts bohrungsfrei ausgebildet ist. 5. Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the second section (26) has a contact surface (28) for connection to a busbar and the contact surface (28) of the second section is designed without holes.
6. Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (28) des zweiten Abschnitts eine punktförmige und/oder ringförmige Erhebung (40) aufweist. 6. Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the contact surface (28) of the second section has a punctiform and/or annular elevation (40).
7. Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenumfang und/oder ein Außendurchmesser des zweiten Abschnitts (26) größer ist als ein Außenumfang und/oder ein Außendurchmesser des ersten Abschnitts (24). 7. Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that an outer circumference and/or an outer diameter of the second section (26) is larger than an outer circumference and/or an outer diameter of the first section (24).
8. Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (22) in der Durchtrittsöffnung (20) derart angeordnet ist, dass der Übergang und/oder die Anbindung vom ersten Abschnitt (24) an den zweiten Abschnitt (26) auf Höhe der Gehäusewandung (14) zwischen der Gehäuseinnenseite (16) und der Gehäuseaußenseite (18) liegt. 8. Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element (22) is arranged in the passage opening (20) such that the transition and / or the connection from the first section (24) to the second section (26). Height of the housing wall (14) between the housing inside (16) and the housing outside (18).
9. Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (22) zumindest abschnittsweise auf einem Wandungsvorsprung der Gehäusewandung (14), der zumindest bereichsweise in die Durchtrittsöffnung (20) hineinragt, aufliegt. 9. Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element (22) rests at least in sections on a wall projection of the housing wall (14) which protrudes at least in regions into the passage opening (20).
10. Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (22) stoffschlüssig in dem Gehäuse (12) angeordnet ist, und ein Verguss (33) zur stoffschlüssigen Verbindung des Kontaktelements (22) in der Durchtrittsöffnung (20) das Kontaktelement (22) in Bereich der Anbindung des ersten Abschnitts (24) an den zweiten Abschnitt (26) umgibt. 10. Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element (22) is arranged materially in the housing (12), and a potting (33) for materially connecting the contact element (22) in the passage opening (20) the contact element (22) in the area of the connection of the first section (24) to the second section (26).
11 . Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (12) eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen (20) mit jeweils einem darin angeordneten Kontaktelement (22) angeordnet sind, wobei auf der Gehäuseaußenseite (18) zwischen zwei Kontaktelementen (22) ein Trennsteg (38) ausgebildet ist. 11 . Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of passage openings (20), each with a contact element (22) arranged therein, are arranged in the housing (12), with on the housing outside (18) between two contact elements (22). Separating web (38) is formed.
12. Schaltsicherungsbox eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs mit einem Leistungsschalter (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche. 12. Switch fuse box of an at least partially electrically powered motor vehicle with a circuit breaker (10) according to any one of the preceding claims.
13. Schaltsicherungsbox nach Anspruch 12, aufweisend eine Stromschiene, die stoffschlüssig und elektrisch leitend auf der Kontaktfläche (28) Kontaktelements (22) angeordnet ist. 13. Switching fuse box according to claim 12, comprising a busbar which is cohesively and electrically conductively arranged on the contact surface (28) of the contact element (22).
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