DE19525475A1 - Sicherungsvorrichtung für eine Stromleitung in Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Weiterbildung der im Hauptpatent . . . (Patentanmeldung 195 03 809.6) beschriebenen Vorrichtung.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung nach dem Hauptpatent zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Trennmittel ein SMA-Element ist. Unter SMA-(shape-memory-alloy)-Element ist ein Bauteil aus einer Metallegierung mit Formgedächtniseigenschaften zu verstehen, das sich bei einer starken Temperaturänderung in seiner Form ändert und bei anschließendem Einstellen der Ausgangstemperatur wiederum die ursprüngliche Gestalt einnimmt. SMA-Elemente sind in der Kraftfahrzeugtechnik vielfältig im Einsatz. So ist es bei­ spielsweise bekannt, derartige Elemente zur Anpreßkraftsteuerung eines Schei­ benwischers oder aber auch zur Steuerung des Kontaktschlusses bei einem elek­ trischen Stecker einzusetzen. Bei der Erfindung soll das SMA-Element dazu ver­ wendet werden, anstelle der im Hauptpatent beschriebenen Verwendung von pyro­ technischen Mitteln im Bedarfsfall die Kontakttrennung vorzunehmen. Dabei wird die Eigenschaft von SMA-Elementen verwendet, Formänderungen bei Temperatu­ ränderungen schnell und mit hoher Wirkkraft durchzuführen.

In den Patentansprüchen 2 bis 5 sind verschiedene Ausführungsformen der Erfin­ dung genannt. Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 2 wird das SMA- Element im Bedarfsfall beheizt. Im Gegensatz zu der alternativen Abkühlung des SMA-Elements läßt sich der Heizvorgang präzise steuern und ist nicht von Umge­ bungsbedingungen, wie beispielsweise der Umgebungstemperatur abhängig.

Eine besonders einfache Möglichkeit der Beheizung ist durch ein Stromfluß im SMA-Element selbst gegeben.

Die Wirkungsweise des SMA-Elements kann verschieden gestaltet sein. So ist es möglich, das SMA-Element selbst als Kontakttrennmittel einzusetzen. Hierzu kann das SMA-Element beispielsweise als Feder ausgebildet sein, die im Bedarfsfall die Kontakttrennung vornimmt.

Alternativ kann das SMA-Element indirekt die Kontakttrennung steuern. Hierzu kann es beispielsweise ein konventionelles Kontakttrennmittel, beispielsweise in Form einer Feder in seiner Wirksamkeit im Bedarfsfall aktivieren bzw. deaktivieren.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen Kontakttrennung unter Verwen­ dung eines SMA-Elements,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Erfindung zur Absicherung mehrerer Stromleitungen

Fig. 3 eine Alternative der Ausführungsform von Fig. 2.

Eine mit dem Pluspol (nicht dargestellt) einer Batterie (ebenfalls nicht gezeigt) ver­ bundene Batterieleitung 2 ist von einem Eisenring 15 umgeben, in dem ein Hall- Element 14 sitzt. Der Eisenring 15 umgibt die Leitung 2 und ist demgegenüber durch eine Schicht 16 elektrisch isoliert. Das Hall-Element 14 wirkt als Sensor für die Stromstärke in der Leitung 2. Es ist auf einen Eingang eines Schwellwertschal­ ters 8 geführt, der einen weiteren Eingang für die Einstellung der Auslöseschwelle U_s besitzt. Diese ist durch einen elektrischen Widerstand 17 festgelegt.

Der Ausgang des Schwellwertschalters 8 steuert einen Verstärker 9, in dessen Stromkreis ein SMA-Element 10 sitzt. Bei diesem handelt es sich beispielsweise um eine Feder aus einer Formgedächnislegierung oder ein sonstiges Bauteil aus einer derartigen Legierung, das von Strom durchflossen wird, wenn das Aus­ gangssignal U_n des Hall-Elements 14 entsprechend der mit dem Hall gemessenen Stromstärke größer als die Auslöseschwelle ist.

Das in Fig. 2 gezeigte Konstruktionsprinzip zeigt ein aus mehreren Teilen 30, 31 und 32 bestehendes Gehäuse, in dem mehrere Stromleitungen 33 und 34 parallel verlaufen. Das SMA-Element 35 wirkt auf einen Ausrückbolzen 36, der mit dem Gehäuseteil 32 verbunden ist und der im Ruhezustand in einer Bohrung 37′ im Gehäuseteil 31 sitzt. Der Stromstärke-Sensor ist hier mit 38 bezeichnet und mit einer Auswerteschaltung (hier 39) verbunden und den Stromleitungen 33 und 34 zugeordnet. Er mißt den Summenstrom. Übersteigt dieser einen Schwellwert ana­ log dem für eine einzelne Strom-Leitung in Fig. 1 dargestellten Auslösewert ent­ sprechend U_s, so wird über den Schwellwertschalter 8 entsprechend das SMA- Element 35′ mit Strom durchflossen. Die Feder 35′ dehnt sich dann über einen über die Federgeometrie einstellbaren Weg aus und schiebt den Ausrückbolzen 36 aus der Bohrung 37′ hinaus. Damit wird das Gehäuseteil 32 soweit aus dem Ge­ häuseteil 31 herausdrückt, daß die Stromleitungen 33 und 34 bleibend unterbro­ chen sind. Selbst wenn die Feder 35′ wieder abgekühlt wird, bleibt dieser Zustand erhalten.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 3 wirkt das SMA-Element 35′′ indirekt. Es dient als Spannring, das in eine Nut 135 des Ausrückbolzens 36′ eingreift (in der Zeich­ nung ist eine Sprengzeichnung der im Normalfall zusammengesteckten Gehäuse­ teile 31, 32′ und 33′ gezeigt). Das wirksame Element ist eine konventionelle Feder 135, die im zusammengesteckten Zustand zusammengedrückt ist.

Im Bedarfsfall wird der Spannring (35′′) beheizt. Er vergrößert seinen Durchmesser und gibt den Ausrückbolzen 36′ frei. Dadurch wird das Gehäuseteil 33 durch die Feder 135 ausgedrückt und wiederum die Leitungen 33 und 34 unterbrochen.

Die Stromversorgung der Auswerteschaltung 39 von Fig. 2 und 3 erfolgt über eine der beiden Stromleitungen 33 oder 34. Der Masseanschluß ist als weitere Steck­ kontakt 40 mit der Auswerteschaltung 39 verbunden. Die Gehäuseteile 30 und 31 einerseits 31 und 32 andererseits sind über nicht im einzelnen bezeichneten Steckkontakte miteinander verbunden.

Im Reparaturfall ist es ohne weiteres möglich, durch Lösen der Steckkontakte das Gehäuseteil 31 zu demontieren und durch ein entsprechendes Teil zu ersetzen. Durch Schließen der Steckkontakte werden die unterbrochenen Stromleitungen 33 bzw. 34 wieder geschlossen. Der hierzu erforderliche Aufwand ist erkennbar ge­ ring.

Je nach Anwendungsfall kann die gezeigte Verwendung eines SMA-Elements an­ stelle einer Sprengkapsel vorteilhaft sein.

Claims (5)

1. Sicherungsvorrichtung für eine Stromleitung in Fahrzeugen, mit einer Stromstärke-Sensor mit nachgeschalteter Auswerteschaltung, mit einem Trennmittel für die Strom-Leitung bei einer über einem Grenzwert liegenden Stromstärke und mit einem Gehäuse, in dem der Sensor, die Auswerteschaltung, das Trennmittel und ein Abschnitt der Strom-Leitung verläuft, nach Patent . . . . (Patentanmeldung 195 03 809.6), dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel ein SMA-Element (35′, 35′′) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das SMA- Element im Bedarfsfall beheizt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung durch einen Stromfluß im SMA-Element erfolgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das SMA-Element (35′) selbst die Verbindung unterbricht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterbrechen der Verbindung durch eine in ihrer Wirksamkeit durch das SMA-Element (35′′) beeinflußte Feder (135) erfolgt.