DE102013022355B3 - Fuse for use in a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Schmelzsicherung (10) zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, umfassend: – mindestens einen Permanentmagneten (40), einen Sicherungseinsatz (30) aus elektrisch leitendem Material und ein Gehäuse (20) aus elektrisch nichtleitendem Material, welches den Sicherungseinsatz (30) zumindest teilweise einfasst, wobei der Sicherungseinsatz (30) eine erste Basis (35), eine zweite Basis (36) und einen Schmelzabschnitt (33) aufweist, wobei der Schmelzabschnitt (33) mit einem Ende in die erste Basis (35) und mit einem anderen Ende in die zweite Basis (36) mündet und die erste Basis (35) mit der zweiten Basis (36) elektrisch leitend verbindet, wobei die Nord-Süd-Richtung des mindestens einen Permanentmagneten (40) quer auf die Verbindungslinie zwischen der ersten und der zweiten Basis (35, 36) oder quer auf den Schmelzabschnitt (33) steht, dadurch gekennzeichnet, dass – der Schmelzabschnitt (33) zwischen den Stellen, in welchen der Schmelzabschnitt (33) in die erste Basis (35) und die zweite Basis (36) mündet, gerade verläuft und zwischen der ersten Basis (35) und der zweiten Basis (36) berührungsfrei von einem Festkörper ist, – der gerade Schmelzabschnitt (33) und der mindestens eine Permanentmagnet (40) so zueinander angeordnet sind, dass die aufgrund des durch den Schmelzabschnitt (33) fließenden Stroms und des Magnetfelds des mindestens einen Permanentmagneten (40) auf den und quer zu dem geraden Schmelzabschnitt (33) wirkende Streckenlast (50) den geraden Schmelzabschnitt (33) so stark durchbiegt, dass der Schmelzabschnitt (33) abreißt, und – der einstückige Sicherungseinsatz (30) ein aus einem plattenförmigen Halbzeug hergestelltes Teil ist.A fuse (10) for use in a motor vehicle, comprising: - at least one permanent magnet (40), a fuse link (30) of electrically conductive material, and a housing (20) of electrically non-conductive material at least partially surrounding the fuse link (30), the fuse link (30) having a first base (35), a second base (36) and a fused portion (33), the fused portion (33) having one end in the first base (35) and another end in the first base (35) second base (36) and electrically connecting the first base (35) to the second base (36), the north-south direction of the at least one permanent magnet (40) being transverse to the connecting line between the first and second bases (36). 35, 36) or transversely to the melting section (33), characterized in that - the melting section (33) between the locations in which the fusion section (33) into the first base (35) and the second B Asis (36) opens, runs straight and between the first base (35) and the second base (36) is contact-free of a solid, - the straight melting section (33) and the at least one permanent magnet (40) are arranged to each other, that the line load (50) acting on and across the straight melt section (33) due to the current flowing through the fuse section (33) and the magnetic field of the at least one permanent magnet (40) deflects the straight fuse section (33) to such an extent that the fuse section (33) tears off, and - the one-piece fuse link (30) is a part made of a plate-shaped semifinished product.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schmelzsicherung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere zur Absicherung eines Hochvoltstromkreises eines Kraftfahrzeugs. Demnach kann die Schmelzsicherung auch als Hochvoltschmelzsicherung bezeichnet werden. Die Sicherung ist mit einer Einrichtung ausgestattet, welche einen beim Durchbrennen der Sicherung möglicherweise entstehenden Lichtbogen löscht.The invention relates to a fuse for use in a motor vehicle, in particular for securing a high-voltage circuit of a motor vehicle. Accordingly, the fuse can also be referred to as Hochvoltschmelzsicherung. The fuse is equipped with a device which extinguishes an arc that may be generated when the fuse blows.
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Die aus dem oben genannten Stand der Technik bekannten Sicherungen sind teilweise sehr groß und erscheinen nicht sehr robust. Sie eignen sich nicht für die Verwendung in Umgebungen mit verhältnismäßig starken Vibrationen und Erschütterungen, wie zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug.The known from the above-mentioned prior art fuses are sometimes very large and do not appear very robust. They are not suitable for use in environments with relatively strong vibrations and shocks, such as in a motor vehicle.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schmelzsicherung bereitzustellen, welche robust ausgestaltet ist und eine Überbelastung des von ihr abzusichernden Stromkreises sicher verhindert.It is an object of the invention to provide a fuse which is designed to be robust and reliably prevents overloading of the circuit to be protected by it.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.This object is achieved with the features of claim 1. Advantageous developments emerge from the dependent claims, the description and the figures.
Die Erfindung geht von einer Schmelzsicherung aus, die in einem Stromkreis, insbesondere einem Hochvoltstromkreis oder einem Stromkreis mit einer Spannung von über 32 V, eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines Kraftfahrzeugs verwendet wird. In bestimmten Ausführungen kann die Schmelzsicherung auch als Hochvoltsicherung bezeichnet werden. Durch Versuche wurde verifiziert, dass die Sicherung zum Absichern eines Stromkreises mit einer elektrischen Spannung bis zu mindestens 1000 V Gleichstrom (oder noch höher) verwendet werden kann. Solche Stromkreise, wie z. B. Stromkreise mit 600 V Gleichstrom, sind in modernen Fahrzeugen zunehmend vorzufinden. Von Hochvolt in einem Gleichstromstromkreis kann gesprochen werden, wenn die Spannung mindestens 60 V beträgt. Da in Gleichstromkreisen mit Spannungen über 32 V, wie z. B. 50 V die Gefahr besteht, dass beim Ansprechen oder Durchbrennen einer Sicherung ein unerwünschter Lichtbogen entsteht, kann die erfindungsgemäße Sicherung besonders vorteilhaft in solchen Stromkreisen zur Absicherung eingesetzt werden. Die Sicherung kann demnach für Spannungen von über 32 V, insbesondere bis ca. 1000 V, angepasst sein oder in einem Stromkreis mit Spannungen in diesem Bereich verwendet werden.The invention is based on a fuse which is used in a circuit, in particular a high-voltage circuit or a circuit with a voltage of over 32 V, of a vehicle, such as a motor vehicle. In certain embodiments, the fuse can also be referred to as high-voltage fuse. It has been verified by tests that the fuse can be used to protect a circuit with an electrical voltage of at least 1000 V DC (or even higher). Such circuits, such. As circuits with 600 V DC, are increasingly found in modern vehicles. High voltage in a DC circuit can be used when the voltage is at least 60V. Since in DC circuits with voltages above 32 V, such. B. 50 V there is a risk that an undesirable arc occurs when responding or blowing through a fuse, the fuse according to the invention can be used particularly advantageously in such circuits for hedging. The fuse can therefore be adapted for voltages of more than 32 V, in particular up to about 1000 V, or be used in a circuit with voltages in this area.
Die Sicherung umfasst einen Sicherungseinsatz aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus Metall, und ein Gehäuse aus elektrisch nicht leitendem Material, insbesondere Kunststoff, welches den Sicherungseinsatz zumindest teilweise einfasst. Der Sicherungseinsatz ist aus einem plattenförmigen Halbzeug, wie zum Beispiel einem Metallblech hergestellt, insbesondere ausgestanzt. Zum Beispiel kann das Metall Zink oder Kupfer oder eine auf Zink oder Kupfer basierende Legierung sein. Der Sicherungseinsatz ist vorzugsweise ein Zinkblech oder ein Kupferblech oder aus einem Zinkblech oder Kupferblech ausgestanzt, wobei das Zinkblech oder Kupferblech über seine Oberfläche, d. h. zumindest an seiner Oberseite und an seiner Unterseite, optional mit einer Schicht aus einem anderen Metall oder -legierung, insbesondere Zinn oder Silber, versehen oder verzinnt oder versilbert sein kann. Es wurde herausgefunden, dass ein verzinntes Zinkblech besonders geeignet für den Sicherungseinsatz ist. Der vorzugsweise einstückige, d. h. monolithische Sicherungseinsatz, der insbesondere ein aus einem plattenförmigen Halbzeug hergestelltes Teil ist, weist eine erste Basis, eine zweite Basis und einen Schmelzabschnitt auf. Der Schmelzabschnitt, der auch als Schmelzleiter bezeichnet werden kann, verbindet die erste Basis elektrisch leitend mit der zweiten Basis. Der Schmelzabschnitt mündet mit einem Ende in die erste Basis und mit dem anderen, dem ersten entgegengesetzten Ende in die zweite Basis. Der Leitungsquerschnitt des Schmelzbereichs oder – sofern der Schmelzbereich unterschiedliche Leitungsquerschnitte aufweist – der größte Leitungsquerschnitt des Schmelzbereichs ist kleiner als der Leitungsquerschnitt der ersten Basis und/oder der zweiten Basis. Vorzugsweise ist der Leitungsquerschnitt der ersten und/oder zweiten Basis mindestens doppelt oder dreifach so groß wie der Leitungsquerschnitt des Schmelzabschnitts.The fuse comprises a fuse link made of an electrically conductive material, in particular of metal, and a housing of electrically non-conductive material, in particular plastic, which encloses the fuse link at least partially. The fuse link is made of a plate-shaped semifinished product, such as a metal sheet, in particular punched out. For example, the metal may be zinc or copper or a zinc or copper based alloy. The fuse link is preferably a zinc sheet or a copper sheet or stamped from a zinc sheet or copper sheet, wherein the zinc sheet or copper sheet over its surface, d. H. at least on its upper side and on its underside, optionally with a layer of another metal or alloy, in particular tin or silver, can be provided or tinned or silvered. It has been found that a tinned zinc sheet is particularly suitable for the fuse link. The preferably one-piece, d. H. A monolithic fuse link, which is in particular a part made of a plate-shaped semifinished product, has a first base, a second base and a melting section. The fused portion, which may also be referred to as a fusible conductor, electrically connects the first base to the second base. The fused portion opens into the first base at one end and into the second base at the other, the first opposite end. The line cross-section of the melting region or, if the melting region has different cross-sections, the largest cross-section of the cross-section is smaller than the cross-section of the first base and / or the second base. The line cross section of the first and / or second base is preferably at least twice or three times as large as the line cross section of the melting section.
Da der Sicherungseinsatz bevorzugt aus einem plattenförmigen Halbzeug ausgestanzt ist, kann der Schmelzabschnitt im Querschnitt viereckig, wie z. B. rechteckig, quadratisch oder – bedingt durch den Stanzprozess – leicht trapezförmig sein. Durch die Herstellung aus dem plattenförmigen Halbzeug wird zudem erreicht, dass sich der Schmelzabschnitt beziehungsweise der Sicherungseinsatz äußerst preiswert herstellen lassen, im Gegensatz zu einer Ausführung, bei der zwischen der ersten Basis und der zweiten Basis ein Draht, d. h. ein Schmelzabschnitt mit einem kreisrunden Querschnitt, gespannt ist. Dieser Draht müsste mit einem geeigneten Verfahren an der ersten Basis und der zweiten Basis befestigt werden, wie z. B. angelötet oder angekrimpt werden.Since the fuse link is preferably punched out of a plate-shaped semifinished product, the melting section in cross-section quadrangular, such. B. rectangular, square or - due to the stamping process - be slightly trapezoidal. By producing from the plate-shaped semi-finished product is also achieved that the melting section or the fuse link can be produced extremely inexpensive, in contrast to a design in which between the first base and the second base is a wire, ie a fusion section with a circular cross-section, is stretched. This wire would have to be attached to the first base and the second base by a suitable method, such as, e.g. B. soldered or crimped.
Der Schmelzabschnitt kann in etwa gleich dick wie die erste und/oder zweite Basis oder aber dünner als die erste und zweite Basis sein. Der Schmelzabschnitt kann z. B. andere metallurgische Eigenschaften aufweisen als die erste Basis und/oder die zweite Basis. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass das Halbzeug, aus dem der Sicherungseinsatz gestanzt ist, an der für den Schmelzabschnitt vorgesehenen Stelle abgetragen und optional mit einem anderen Metall oder Metalllegierung aufgefüllt wurde. Das Abtragen kann z. B. durch Schleifen oder Fräsen erfolgen.The fusion section may be approximately the same thickness as the first and / or second base or may be thinner than the first and second base. The melting section may, for. B. have different metallurgical properties than the first base and / or the second base. This can be z. B. be achieved in that the semi-finished product from which the fuse link is punched, removed at the intended location for the melting section and optionally filled with another metal or metal alloy. The removal can z. B. done by grinding or milling.
Als Schmelzabschnitt wird insbesondere der Abschnitt bezeichnet, der im Vergleich zu der Breite der ersten Basis und/oder der zweiten Basis sehr dünn ist. Wenn der Schmelzabschnitt durchbrennt, muss nicht notwendigerweise der gesamte Schmelzabschnitt schmelzen, sondern lediglich ein Teil davon. Dieser Teil kann auch als Trennstrecke bezeichnet werden. Zum Beispiel kann der Schmelzabschnitt selbst z. B. im mittleren Bereich zwischen der ersten Basis und der zweiten Basis gegenüber dem übrigen Schmelzabschnitt leicht verjüngt oder eingeschnürt sein oder einen kleineren Leitungsquerschnitt aufweisen, um zu erreichen, dass der Schmelzabschnitt bei einer Belastung der Sicherung über ihre Nennleistung aufschmilzt bzw. durchbrennt. In bevorzugten Ausführungen der Erfindung schmilzt der Schmelzabschnitt im Bereich der Trennstrecke nur teilweise, wobei der Schmelzabschnitt durch die Durchbiegung, die aufgrund einer Lorentzkraft (B × I) bewirkt wird, und der damit einhergehenden mechanischen Normalspannung (σ) im Schmelzabschnitt abgerissen wird, bevor ein Aufschmelzen oder vollständiges Aufschmelzen erfolgt ist. Das Aufschmelzen des Leiters beginnt in der Regel von innen heraus, so dass die Schmelze von einem rohrförmigen festen Teil des Schmelzabschnitts umgeben wird, wobei der die mechanische Normalspannung tragende Querschnitt, insbesondere mit zunehmendem Aufschmelzen, abnimmt, so dass der Schmelzabschnitt schließlich abreißt. Wird im Zusammenhang mit der hierin beschriebenen Erfindung vom Durchbrennen einer Sicherung gesprochen, soll darunter auch das Abreißen verstanden werden, sofern nicht etwas anderes beschrieben ist.In particular, the section which is very thin compared to the width of the first base and / or the second base is referred to as the melting section. When the melting section burns, it is not necessary for the entire melting section to melt but only a part thereof. This part can also be called a separation line. For example, the melting section itself may be e.g. B. slightly tapered or constricted in the middle region between the first base and the second base relative to the remainder of the melting section or have a smaller cross-section in order to achieve that the melting section melts or burns at a load of the fuse on their rated power. In preferred embodiments of the invention, the melting section only partially melts in the region of the separation section, the melting section being torn off by the deflection caused by a Lorentz force (B × I) and the associated mechanical normal stress (σ) in the melting section Melting or complete melting is done. The melting of the conductor usually begins from the inside, so that the melt is surrounded by a tubular solid part of the melting section, wherein the mechanical normal stress-bearing cross-section, in particular with increasing melting decreases, so that the melting section eventually breaks. Is spoken in connection with the invention described herein from the blowing of a fuse, including the tearing is understood, unless otherwise described.
Der Schmelzabschnitt verläuft zwischen den Stellen, in welche der Schmelzabschnitt in die erste Basis und die zweite Basis mündet, gerade, insbesondere stabförmig. Der Schmelzabschnitt kann über seine gesamte Länge von der Stelle, an der der Schmelzabschnitt in die erste Basis mündet, bis zu der Stelle, an der der Schmelzabschnitt in die zweite Basis mündet, gerade verlaufen, d. h. insbesondere abwinklungsfrei. Die Enden des geraden und stabförmigen Schmelzabschnitts münden insbesondere in die erste Basis und in die zweite Basis.The melting section runs straight between the places, in which the melting section opens into the first base and the second base, in particular in the form of a bar. The melting section may be straight over its entire length from the point at which the melting section opens into the first base to the point at which the melting section opens into the second base, that is, at the point where the melting section opens. H. in particular without bending. The ends of the straight and rod-shaped melting section open in particular into the first base and into the second base.
Die Schmelzsicherung zeichnet sich dadurch aus, dass sie mindestens einen Magnet, nämlich mindestens einen Permanentmagnet, vorzugsweise einen Ferritmagnet oder einen Neodymmagnet (z. B. Neodym-Eisen-Bor-Magnet) aufweist, der so angeordnet ist, dass sein Magnetfeld (B) den Schmelzabschnitt beeinflusst, insbesondere mit seinem Magnetfeld auf den Schmelzabschnitt so einwirkt, dass er sich beim Durchschmelzen aufgrund der Magnetkraft verformt oder/und dessen aufeinander zuweisende Enden beim Durchschmelzen des Schmelzabschnitts von dem Magnetfeld voneinander wegbewegt werden. Das heißt, dass zumindest ein Ende von dem anderen wegbewegt wird. Insbesondere wird das oder werden die Enden voneinander quer zur Längsrichtung des Schmelzabschnitts durch das Magnetfeld wegbewegt. Die zueinander weisenden Enden entstehen beim Durchschmelzen des zuvor durchgehenden Schmelzabschnitts, wobei ein Teil des Schmelzabschnitts aufschmilzt und die zueinander weisenden Enden in diesen Teil münden.The fuse is characterized in that it comprises at least one magnet, namely at least one permanent magnet, preferably a ferrite magnet or a neodymium magnet (eg neodymium-iron-boron magnet), which is arranged so that its magnetic field (B) influences the melting section, in particular acts with its magnetic field on the melting section in such a way that it deforms during melting due to the magnetic force and / or its ends facing each other are moved away from one another as the melting section melts through the melting section. That is, at least one end is moved away from the other. In particular, the one or more ends are moved away from each other transversely to the longitudinal direction of the fusion section by the magnetic field. The mutually facing ends are formed during the melting of the previously continuous melting section, wherein a part of the melting section melts and the mutually facing ends open into this part.
Aufgrund des mindestens einen Magnets lässt sich vorteilhaft erreichen, dass die Öffnungsstrecke für den Lichtbogen zwischen den zueinander weisenden Enden des Schmelzabschnitts für den Lichtbogen zu groß wird und/oder dass der Lichtbogen abgelenkt wird, wodurch das für die Aufrechterhaltung des Lichtbogens erforderliche Plasma in seiner Entstehung gestört wird. Der Lichtbogen wird somit gelöscht. Versuche haben gezeigt, dass die Lichtbogenlöschung äußerst schnell bewirkt wird, sodass die von der Schmelzsicherung abzusichernden elektrischen Komponenten zuverlässig geschont werden.Due to the at least one magnet can be advantageously achieved that the opening distance for the arc between the facing ends of the arc section for the arc is too large and / or that the arc is deflected, whereby the plasma required for the maintenance of the arc in its formation is disturbed. The arc is thus deleted. Experiments have shown that the arc quenching is effected extremely quickly, so that the electrical components to be protected by the fuse are reliably protected.
In erfindungsgemäßen Ausführungen, welche z. B. eine einfache Herstellung und einen einfachen Einbau der Schmelzsicherung erlauben, ist der Schmelzabschnitt, insbesondere Schmelzleiter, gerade, d. h. länglich. Dadurch, dass der Leiter länglich oder gerade, insbesondere stabförmig ist, kommt der Leiter ohne die parallelen U-förmigen Schenkel aus, wie sie in der eingangs genannten
Auf den im Magnetfeld des Permanentmagnets, insbesondere zwischen dem Permanentmagnet und einem weiteren Permanentmagnet angeordneten geraden Schmelzabschnitt wirkt eine Streckenlast (Lorentzkraft; Vektorprodukt aus B × I), wenn durch den Schmelzabschnitt Strom fließt. Die Vektoren der Flächenlast stehen senkrecht auf die Stromfließrichtung und den Vektor der magnetischen Flussdichte, d. h. die Magnetfeldlinien, des mindestens einen Magnets. Die Flächenlast bewirkt eine Durchbiegung des Schmelzabschnitts, wodurch auf den Schmelzabschnitt ein Biegemoment ausgeübt wird. Durch den Strom, der durch den Schmelzabschnitt fließt, erwärmt sich dieser, wodurch der Schmelzabschnitt zusätzlich eine Wärmedehnung erfährt, wodurch sich der Schmelzabschnitt noch weiter durchbiegt. Durch die Erwärmung des Schmelzabschnitts, insbesondere im Bereich der Trennstrecke, nimmt der Elastizitätsmodul des Schmelzabschnitts ab, wodurch sich der Schmelzabschnitt noch weiter durchbiegt. Schließlich reißt der Schmelzabschnitt ab, wodurch zwischen den gegenüberliegenden Enden des Schmelzabschnitts eine Trennstrecke gebildet wird. Die gegenüberliegenden Enden des Schmelzabschnitts bewegen sich ein Stück voneinander weg. Ein ggf. entstehender, die Trennstrecke bzw. die gegenüber liegenden Enden überbrückender Lichtbogen wird durch die auf ihn wirkende Streckenlast (Lorentzkraft) abgelenkt und in die gleiche Richtung gebogen oder abgelenkt wie der Schmelzabschnitt gebogen wurde, so dass die Länge des Lichtbogens zunimmt und dieser schließlich abreißt bzw. ausgelöscht wird.A straight-line load (Lorentz force, vector product of B × I) acts on the straight melting section arranged in the magnetic field of the permanent magnet, in particular between the permanent magnet and a further permanent magnet, when current flows through the melting section. The Vectors of the surface load are perpendicular to the current flow direction and the vector of the magnetic flux density, ie the magnetic field lines of the at least one magnet. The surface load causes a deflection of the fusion section, whereby a bending moment is exerted on the fusion section. Due to the current flowing through the melting section, this heats up, whereby the melting section additionally undergoes thermal expansion, as a result of which the melting section bends even further. As a result of the heating of the melting section, in particular in the region of the separating section, the modulus of elasticity of the melting section decreases, as a result of which the melting section bends even further. Finally, the fusion section tears off, whereby a separating line is formed between the opposite ends of the fusion section. The opposite ends of the fusion section move away from each other. A possibly resulting, the separation distance or the opposite ends bridging arc is deflected by the line load acting on him (Lorentz force) and bent or deflected in the same direction as the melting section was bent, so that the length of the arc increases and this eventually breaks off or is extinguished.
Der gerade Schmelzabschnitt und der mindestens eine Magnet sind so zueinander angeordnet, dass die aufgrund des durch den Schmelzabschnitt fließenden Stroms (I) und des Magnetfelds (B) des Magnets auf den und quer zu bzw. entlang dem geraden Schmelzabschnitt wirkende Streckenlast den geraden Schmelzabschnitt so stark durchbiegt, dass der Schmelzabschnitt abreißt, insbesondere unabhängig von der Fließrichtung des Stroms. Ferner wird lässt sich durch diese Anordnung die Präzision der Auslösung der Sicherung bzw. die Vorhersagbarkeit der Auslösezeit erheblich steigern, da der Schmelzleiter aufgrund von vorhersagbaren Kräften abgerissen wird. Bei Sicherungen, bei denen der Schmelzleiter lediglich durchschmilzt, unterliegt die Auslösezeit einer mehr oder weniger großen Streuung und ist oftmals ein statistischer Wert.The straight fusing portion and the at least one magnet are arranged to each other such that the line load flowing through the fusing portion (I) and the magnetic field (B) of the magnet acting on and along the straight fused portion form the straight fusing portion strongly deflects that the melting section breaks off, in particular regardless of the flow direction of the stream. Further, by this arrangement, the precision of the fuse release or the predictability of the tripping time can be significantly increased, since the fusible conductor is torn off due to predictable forces. In fuses, where the fusible link only melts, the tripping time is more or less large and is often a statistical value.
Der besondere Vorteil ist, dass unabhängig von der Fließrichtung des Stroms eine Durchbiegung des Schmelzleiters erfolgt, welche eine mechanische Zugspannung im Schmelzleiter bewirkt, die schließlich zum Zerreißen des Schmelzabschnitts führt. Das Zerreißen des Schmelzabschnitts wird durch das Erhitzen, insbesondere Aufschmelzen des Schmelzleiters unterstützt. Die Sicherung kann im Gegensatz zu der Sicherung aus
Besonders vorteilhaft beträgt der Quotient aus Länge des geraden Schmelzabschnitts geteilt durch die Querschnittsfläche des Schmelzabschnitts mindestens 10 mm–1, vorzugsweise mindestens 12 mm–1 oder mindestens 15 mm–1. Hierdurch wird erreicht, dass der gerade Schmelzabschnitt in Bezug auf seine Querschnittsfläche eine ausreichende Länge aufweist, damit eine ausreichende Durchbiegung des Schmelzleiters und Ausbildung der Trennstrecke erfolgen kann. Insbesondere kann für die Bestimmung des Quotienten die kleinste Querschnittsfläche des Schmelzabschnitts herangezogen werden, sofern der Schmelzabschnitt über seine Länge verschiedene Querschnittsflächen aufweist. Als Länge des Schmelzabschnitts kann insbesondere die gestreckte Länge des Schmelzabschnitts herangezogen werden, gemessen zwischen den Stellen in welche der Schmelzabschnitt in die erste Basis und in die zweite Basis mündet.Particularly advantageously, the quotient of the length of the straight melting section divided by the cross-sectional area of the melting section is at least 10 mm -1 , preferably at least 12 mm -1 or at least 15 mm -1 . This ensures that the straight fusion section has a sufficient length with respect to its cross-sectional area, so that a sufficient deflection of the fusible conductor and formation of the separation distance can take place. In particular, the smallest cross-sectional area of the melting section can be used to determine the quotient, as long as the melting section has different cross-sectional areas over its length. In particular, the stretched length of the melting section can be used as the length of the melting section, measured between the places in which the melting section opens into the first base and into the second base.
Ferritmagnete sind kostengünstig. Neodymmagnete, insbesondere Neodym-Eisen-Bor-Magnete haben ein sehr starkes Magnetfeld zu verhältnismäßig günstigen Kosten.Ferrite magnets are inexpensive. Neodymium magnets, especially neodymium-iron-boron magnets, have a very strong magnetic field at relatively low cost.
Der Magnet ist neben und/oder in der Nähe des Schmelzabschnitts angeordnet. Insbesondere kann der Magnet in der Ebene liegen, in der sich die erste Basis, die zweite Basis und der Schmelzabschnitt befinden oder/und zu der die erste und die zweite Basis parallel sind. Alternativ kann der Magnet oberhalb oder unterhalb dieser Ebene liegen. Der Schmelzabschnitt ist in einem unausgelösten Zustand, d. h. bei nicht durchgebrannter Sicherung berührungsfrei zu den Magneten angeordnet, insbesondere mit einem Spalt, wie z. B. einem Luftspalt.The magnet is arranged next to and / or in the vicinity of the melting section. In particular, the magnet may lie in the plane in which the first base, the second base and the fusion section are located and / or to which the first and the second base are parallel. Alternatively, the magnet may be above or below this plane. The fusion section is in an untreated condition, i. H. arranged at non-blown fuse contactless to the magnet, in particular with a gap, such as. B. an air gap.
Bevorzugt ist die Nord-Südrichtung des Magnets quer, insbesondere senkrecht auf die Verbindungslinie zwischen der ersten und der zweiten Basis oder quer, insbesondere senkrecht zu der Erstreckungs- oder Längsrichtung des Schmelzabschnitts angeordnet. Zum Beispiel kann der Südpol zwischen dem Nordpol und dem Schmelzabschnitt angeordnet sein. Alternativ kann der Nordpol zwischen dem Südpol und dem Schmelzabschnitt angeordnet sein.Preferably, the north-south direction of the magnet is arranged transversely, in particular perpendicular to the connecting line between the first and the second base or transversely, in particular perpendicular to the extension or longitudinal direction of the fusion section. For example, the south pole may be located between the north pole and the fuse portion. Alternatively, the north pole may be located between the south pole and the fuse section.
Beispielsweise umfasst die Schmelzsicherung nur einen einzigen Magnet, der z. B. stab- oder blockförmig oder plattenförmig ausgestaltet sein kann, und der seitlich des Schmelzabschnitts angeordnet ist. Alternativ kann der Schmelzabschnitt zwischen dem Nordpol und dem Südpol des einzigen Magnets angeordnet sein, wobei der Magnet hierfür hufeisenförmig, d. h. insbesondere U-förmig sein kann.For example, the fuse comprises only a single magnet, the z. B. rod-shaped or block-shaped or plate-shaped, and the side of the melting section is arranged. Alternatively, the fused portion may be disposed between the north pole and the south pole of the single magnet, the magnet being horseshoe-shaped, d. H. especially U-shaped.
In einer weiteren Ausführung kann zusätzlich ein zweiter Magnet, nämlich Permanentmagnet, vorgesehen sein, wobei der Schmelzabschnitt zwischen den zwei Magneten, die vorzugsweise gegenüber liegen, angeordnet sein kann. Zum Beispiel kann der Südpol des einen Magnets zwischen dessen Nordpol und Schmelzabschnitt angeordnet sein und der Nordpol des anderen Magnets zwischen seinem Südpol und dem Schmelzabschnitt angeordnet sein. In a further embodiment, a second magnet, namely a permanent magnet, can additionally be provided, wherein the melting section can be arranged between the two magnets, which are preferably opposite one another. For example, the south pole of one magnet may be disposed between its north pole and fused portion, and the north pole of the other magnet may be disposed between its south pole and the fused portion.
Beispielsweise kann der Schmelzabschnitt zwischen dem ersten Magnet und dem zweiten Magnet angeordnet sein, wobei bevorzugt ist, dass der erste Magnet und der zweite Magnet an einer z. B. U-förmigen oder ringförmigen Verbindungsschiene aus einem weichmagnetischen Werkstoff befestigt sind, welche den ersten Magnet und den zweiten Magnet verbindet. Hierdurch wird die magnetische Flussdichte des Magnetfelds, in dem der Schmelzabschnitt angeordnet ist, erhöht, wodurch die auf den Schmelzabschnitt wirkende Lorentzkraft erhöht werden kann. Geeignete weichmagnetische Werkstoffe können Metalle, wie z. B. auf Eisen, Kobalt oder Nickel basierende Metalle oder Metalllegierungen, insbesondere Weicheisen, oder keramische Werkstoffe, wie z. B. auf Basis von Metalloxiden, sein. Metallische Werkstoffe z. B. können kristalline Legierungen, amorphe Legierungen oder nanokristalline Legierungen sein.For example, the melting section may be arranged between the first magnet and the second magnet, wherein it is preferred that the first magnet and the second magnet are connected to one another at a z. B. U-shaped or annular connecting rail are fastened from a soft magnetic material, which connects the first magnet and the second magnet. As a result, the magnetic flux density of the magnetic field in which the fusion portion is arranged is increased, whereby the Lorentz force acting on the fusion portion can be increased. Suitable soft magnetic materials may metals such. As iron, cobalt or nickel-based metals or metal alloys, especially soft iron, or ceramic materials, such as. B. based on metal oxides, be. Metallic materials z. B. may be crystalline alloys, amorphous alloys or nanocrystalline alloys.
Die Verbindungsschiene kann z. B. in das Gehäuse eingesetzt, insbesondere eingelegt oder/und von zwei Gehäusehälften des Gehäuses eingefasst sein. Alternativ kann das Gehäuse je ein schlitzförmiges Aufnahmefach zur Aufnahme je eines der an der Verbindungsschiene befestigten Magnets aufweisen, wobei die an der Verbindungsschiene befestigten Magnete in die nach außen und auf die gleiche Seite des Gehäuses mündenden schlitzförmigen Aufnahmefächer eingesteckt werden.The connecting rail can, for. B. inserted into the housing, in particular inserted or / and enclosed by two housing halves of the housing. Alternatively, the housing may each have a slot-shaped receiving compartment for receiving one of the magnets attached to the connecting rail, the magnets fastened to the connecting rail being inserted into the slot-shaped receiving compartments opening outwards and onto the same side of the housing.
Der Magnet kann länglich, insbesondere stabförmig, oder plattenförmig sein, und sich entlang des Schmelzabschnitts, insbesondere entlang dessen Längsrichtung, erstrecken, wobei sich die indifferente Zone, d. h. die Trennung zwischen Nord- und Südpol ebenfalls in Längsrichtung des Schmelzabschnitts erstrecken kann.The magnet may be elongated, in particular rod-shaped, or plate-shaped, and extend along the melting section, in particular along its longitudinal direction, wherein the indifferent zone, i. H. the separation between the north and south pole can also extend in the longitudinal direction of the fusion section.
Grundsätzlich kann sich der vorzugsweise zwischen der ersten und zweiten Basis angeordnete Magnet über die gesamte Länge des Schmelzabschnitts oder sogar noch weiter erstrecken, wobei sich herausgestellt hat, dass es vorteilhaft ist, dass der Magnet eine Länge aufweist, die kürzer als der Schmelzabschnitt oder als der Abstand zwischen der ersten Basis und der zweiten Basis ist, weil hierdurch der gleiche Effekt erzielt wird. Aus Kostengründen ist es billiger, den Magnet so kurz wie möglich zu gestalten. Besonders bevorzugt ist der Magnet länger als die Trennstrecke, d. h. die Länge, auf welcher der Schmelzabschnitt beim Auslösen aufschmilzt und kürzer als die Länge des Schmelzabschnitts oder der Abstand zwischen der ersten Basis und der zweiten Basis. Lediglich als Beispiel können eine Schmelzabschnittlänge von 30 mm und eine Magnetlänge von 12 mm, die sich entlang der Schmelzabschnittlänge oder Längsrichtung des Schmelzabschnitts erstreckt, angegeben werden.In principle, the magnet, which is preferably arranged between the first and second base, can extend over the entire length of the melting section or even further, wherein it has been found advantageous that the magnet has a length which is shorter than the melting section or Distance between the first base and the second base is because this achieves the same effect. For cost reasons, it is cheaper to make the magnet as short as possible. More preferably, the magnet is longer than the separation distance, d. H. the length at which the fusion portion melts upon release and shorter than the length of the fusion portion or the distance between the first base and the second base. By way of example only, a melting section length of 30 mm and a magnet length of 12 mm extending along the melting section length or longitudinal direction of the melting section may be given.
Der Schmelzabschnitt ist zwischen der ersten Basis und der zweiten Basis berührungsfrei von einem Festkörper. Mit anderen Worten kann der Schmelzabschnitt in einer gasgefüllten, wie z. B. luftgefüllten Kammer angeordnet sein. In dieser Kammer braucht kein Sand, kein Gel oder keine Flüssigkeit angeordnet sein, da dies die Auslösecharakteristik der Sicherung negativ beeinflussen würde.The fusion section is non-contact of a solid body between the first base and the second base. In other words, the melting section in a gas-filled, such as. B. air-filled chamber may be arranged. No sand, gel or liquid needs to be placed in this chamber as this would negatively affect the tripping characteristics of the fuse.
Der Magnet/die Magnete kann/können an dem Gehäuse befestigt, wie z. B. in das Gehäuse eingepresst oder eingegossen sein. Das Gehäuse ist vorzugsweise in einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt. Das Gehäuse kann z. B. mehrteilig, wie z. B. zweiteilig sein, wobei zwischen einer unteren Gehäusehälfte und einer oberen Gehäusehälfte der Sicherungseinsatz eingefügt ist. Alternativ kann das Gehäuse einteilig sein, wobei der Sicherungseinsatz z. B. durch eine schlitzförmige Öffnung in das Gehäuse eingesteckt wird.The magnet (s) may be attached to the housing, such as, e.g. B. be pressed or poured into the housing. The housing is preferably made of plastic in an injection molding process. The housing may, for. B. multi-part, such as. B. be in two parts, being inserted between a lower housing half and an upper half of the fuse link. Alternatively, the housing may be in one piece, the fuse link z. B. is inserted through a slot-shaped opening in the housing.
Der Magnet kann in dem Gehäuse eingekapselt, insbesondere vollständig oder zumindest teilweise eingekapselt sein.The magnet can be encapsulated in the housing, in particular completely or at least partially encapsulated.
In bevorzugten Ausführungsformen kann das Gehäuse mehrteilig sein, insbesondere eine erste oder obere Gehäusehälfte und eine zweite oder untere Gehäusehälfte aufweisen oder daraus bestehen. Der Sicherungseinsatz kann zwischen der oberen und der unteren Gehäusehälfte eingefasst sein.In preferred embodiments, the housing may be multi-part, in particular have or consist of a first or upper housing half and a second or lower housing half. The fuse link can be enclosed between the upper and lower half of the housing.
Das Gehäuse kann so ausgebildet sein, dass es die Umgebung des Gehäuses mit der von dem Gehäuse eingefassten unmittelbaren Umgebung des Schmelzleiters gasdurchlässig verbindet. Durch das gasdurchlässige Gehäuse wird vorteilhaft bewirkt, dass das im Innenraum befindliche Gas oder Gasgemisch, vorzugsweise Luft, bei Erwärmung, z. B. wenn der Schmelzleiter durchbrennt, aus dem Gehäuse austreten kann, so dass eine Explosion des Gehäuses verhindert wird. Ferner wird die Herstellung vereinfacht, da das gasdurchlässige Gehäuse nicht gasdicht gestaltet werden muss.The housing may be designed so that it connects the environment of the housing with the surrounding of the housing immediate environment of the fusible conductor gas-permeable. Through the gas-permeable housing is advantageously causes the gas or gas mixture located in the interior, preferably air, upon heating, for. B. when the fusible conductor burns through, can escape from the housing, so that an explosion of the housing is prevented. Furthermore, the production is simplified because the gas-permeable housing does not have to be made gas-tight.
An mindestens einer Fügestelle zwischen zwei Gehäuseteilen- oder hälften kann ein gasdurchlässiger Spalt gebildet ist, der die Umgebung des Gehäuses mit dem Innenraum des Gehäuses, insbesondere der unmittelbaren Umgebung des Schmelzabschnitts, gasdurchlässig verbindet, wobei bevorzugt ist, dass der Spalt auf dem Weg zwischen Innenraum und Umgebung mindestens einmal abgewinkelt ist. Durch den mindestens einmal auf dem Weg zwischen Innenraum und Umgebung abgewinkelten Spalt wird vorteilhaft vermieden, dass ein Teil des geschmolzenen Schmelzabschnitts aus dem Gehäuse austritt. Der mindestens einmal, vorzugsweise mehrfach abgewinkelte Spalt kann z. B. in der Art einer Labyrinthdichtung wirken.At least one joint between two Gehäuseteilen- or halves, a gas-permeable gap is formed, which surrounds the housing with the interior of the housing, in particular the immediate vicinity of the Melting section, gas-permeable connects, it being preferred that the gap is angled at least once on the way between the interior and the environment. By the angled at least once on the way between the interior and the surrounding gap is advantageously avoided that a part of the molten melting section emerges from the housing. The at least once, preferably multiple angled gap may, for. B. act in the manner of a labyrinth seal.
Die erste Basis und die zweite Basis sind vorzugsweise so mit dem Gehäuse, insbesondere formschlüssig verbunden, dass sie jeweils gegen Bewegungen in Richtung oder entgegen der Richtung zu oder/und von der anderen Basis gehindert werden. Mit anderen Worten sind die erste Basis und die zweite Basis jeweils fest in dem Gehäuse eingespannt, insbesondere zwischen einem oberen Gehäuseteil und einem unteren Gehäuseteil, sodass äußere Kräfte, die z. B. bei der Montage der Sicherung in einer Sicherungsbox auftreten, von der Basis im Wesentlichen an das Gehäuse statt auf den Schmelzabschnitt übertragen werden. Der Schmelzabschnitt kann hierdurch vor einer Beschädigung geschützt werden. Bei einem geraden Schmelzabschnitt kann durch diese verschiebefeste Befestigung bewirkt werden, dass die Zugspannung bei Biegung im Schmelzabschnitt erhöht wird. Zum Beispiel können die erste Basis und die zweite Basis jeweils eine oder mehrere Ausnehmungen, wie z. B. Bohrungen, Einkerbungen oder Löcher aufweisen, in welche das Gehäuse formschlüssig eingreift.The first base and the second base are preferably so connected to the housing, in particular form-fitting manner, that they are each prevented from moving in the direction or against the direction to and / or from the other base. In other words, the first base and the second base are each firmly clamped in the housing, in particular between an upper housing part and a lower housing part, so that external forces, the z. B. occur during assembly of the fuse in a fuse box, are transmitted from the base substantially to the housing instead of the melting section. The melting section can thereby be protected from damage. In the case of a straight fusion section, this displacement-resistant attachment can cause the tensile stress to be increased when bent in the fusion section. For example, the first base and the second base may each have one or more recesses, such as a recess. B. holes, notches or holes, in which the housing engages positively.
Die Schmelzsicherung kann ferner eine erste Kontaktzunge, die z. B. von dem Gehäuse abragt oder frei abragt und mit der ersten Basis verbunden ist, und eine zweite Kontaktzunge, die z. B. von dem Gehäuse abragt oder frei abragt und mit der zweiten Basis verbunden ist, aufweisen. Der Schmelzabschnitt befindet sich somit zwischen der ersten Kontaktzunge und der zweiten Kontaktzunge. Prinzipiell kann die erste Kontaktzunge durch die erste Basis gebildet werden und die zweite Kontaktzunge durch die zweite Basis gebildet werden. Die Kontaktzunge kann sich an ihre Basis anschließen. Vorzugsweise befinden sich die Basis innerhalb des Gehäuses und die Kontaktzunge außerhalb des Gehäuses. Die Kontaktzunge kann eben oder abgewinkelt sein. Insbesondere können die erste Kontaktzunge und die zweite Kontaktzunge in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Alternativ kann die erste Kontaktzunge in einer ersten Ebene und die zweite Kontaktzunge in einer zweiten Ebene angeordnet sein, wobei die zweite Ebene z. B. parallel zu und beabstandet von der ersten Ebene ist. Die Kontaktzunge kann eine Ausnehmung, wie zum Beispiel eine Bohrung, zum Verschrauben mit einem Sockel aufweisen. Alternativ kann die Kontaktzunge mit einem anderen Teil, wie z. B. einem Stanzgitter, durchsetzgefügt oder getoxt werden. In einer weiteren Alternative kann die erste und zweite Kontaktzunge für eine Steckverbindung ausgestaltet sein.The fuse may further comprise a first contact tongue, the z. B. protrudes from the housing or freely protrudes and is connected to the first base, and a second contact tongue z. B. protrudes from the housing or freely protrudes and is connected to the second base have. The fusion section is thus located between the first contact tongue and the second contact tongue. In principle, the first contact tongue can be formed by the first base and the second contact tongue can be formed by the second base. The contact tongue can connect to its base. Preferably, the base is within the housing and the contact tongue outside the housing. The contact tongue can be flat or angled. In particular, the first contact tongue and the second contact tongue can be arranged in a common plane. Alternatively, the first contact tongue may be arranged in a first plane and the second contact tongue in a second plane, wherein the second plane z. B. parallel to and spaced from the first plane. The contact tongue may have a recess, such as a bore, for screwing to a socket. Alternatively, the contact tongue with another part, such as. B. a stamped grid, enforced or be toxto. In a further alternative, the first and second contact tongue can be designed for a plug connection.
Die erste Kontaktzunge und die zweite Kontaktzunge können in unterschiedliche, wie z. B. in entgegengesetzte Richtungen von dem Gehäuse abragen. Alternativ können die erste Kontaktzunge und die zweite Kontaktzunge in eine gemeinsame Richtung, d. h. in die gleiche Richtung von dem Gehäuse abragen.The first contact tongue and the second contact tongue can be in different, such. B. protrude in opposite directions from the housing. Alternatively, the first contact tongue and the second contact tongue may be in a common direction, i. H. protrude in the same direction of the housing.
Somit lässt sich die Erfindung bei einer Vielzahl von im Automobilbau verwendeten Sicherungen einsetzen, wie zum Beispiel bei Midisicherungen oder ATO-Sicherungen ähnelnden Sicherungen.Thus, the invention can be used in a variety of automotive fuses, such as fuses similar to midi fuses or ATO fuses.
Die Erfindung wurde anhand mehrerer Ausführungen beschrieben. Im Folgenden werden besonders bevorzugte Ausführungen anhand von Figuren beschrieben. Die dabei offenbarten Merkmale bilden den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche in jeglicher Merkmalskombination, insbesondere auch mit der vorhergehenden Beschreibung, vorteilhaft weiter. Es zeigen:The invention has been described with reference to several embodiments. In the following, particularly preferred embodiments are described with reference to figures. The features disclosed here form the subject matter of the independent claims in any combination of features, in particular also with the preceding description, advantageously further. Show it:
In
Der Sicherungseinsatz
Zwischen dem Gehäuse
Zur Bildung des Hohlraums sind das untere Gehäuseteil
An dem Gehäuse
Die Funktionsweise der Sicherung
Die Streckenlast
Der Magnet
In
Die Sicherung
Die Sicherung aus
Die Sicherung aus den
Das Gehäuse
Die erste Basis
An den neben, insbesondere links und rechts, dem Schmelzabschnitt
Für die Ausführungen aus den
Die Ausführung aus den
Der erste Magnet
Allgemein ist für die Ausführung aus den
Die Ausführung aus
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