DE202012000571U1 - Elektrisches Sicherungselement - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Sicherungselement, und insbesondere auf ein elektrisches Sicherungselement in Form eines Thermosicherungselements, das als diskretes Bauelement zur Sicherung elektrischer und elektronischer Schaltungen eingesetzt werden kann.
- Elektrische Sicherungselemente oder elektrische Sicherungen werden in elektrischen und/oder elektronischen Schaltungen in unterschiedlichen Ausführungen eingesetzt und dienen als eine Überstrom-Schutzeinrichtung oder eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung, die einen Stromkreis bei einer zu großen Stromstärke unterbrechen. Für den Einsatz in elektronischen Schaltungen und eine Montage auf jeweiligen Leiterplatten oder Platinen der elektronischen Schaltungen für unterschiedliche elektrische und elektronische Geräte werden Sicherungselemente auch als diskrete Bauelemente in großer Zahl und in unterschiedlichen Ausführungen hergestellt. Auf den Leiterplatten dienen die Sicherungselemente (die auch als Feinsicherungen bezeichnet werden) zum Schutz vor übermäßiger Strombelastung durch im Kurzschluss- oder Fehlerfall auftretende Ströme oder länger andauernde Überströme.
- Die Sicherungselemente weisen zu diesem Zweck im Allgemeinen im Inneren ein Leiterelement auf, das vor Umgebungseinflüssen geschützt angeordnet ist. Bei Stromstärken, die beispielsweise bei einer Störung (Fehlerfall) auftreten und ein vorbestimmtes Maß überschreiten, entsteht in dem Leiterelement eine Stromwärme, durch die das Leiterelement partiell schmilzt und somit gemäß der erwünschten Schutzwirkung den Stromkreis öffnet. Die Sicherungselemente können zur einfachen Montage in Form diskreter Bauelement ausgeführt sein, wobei im Allgemeinen nach einem Auslösen des Sicherungselements, d. h. nach dem Schmelzen des Leiterelements bei einem übergroßen Strom im Überlastfall oder Fehlerfall das Bauelement als solches erneuert werden muss.
- Aus der Druckschrift
DE 33 09 842 A1 ist eine elektrische Feinsicherung bekannt, bei der innerhalb eines Gehäuses in vorbestimmten Endbereichen desselben sowohl nach außen führende Anschlussdrähte als auch ein interner Sicherungsdraht in Form eines Schmelzleiters angeordnet ist. Der Schmelzleiter befindet sich in einer Zentralkammer zwischen entsprechenden Lötanschlüssen in den Endbereichen des Gehäuses. Nach dem Lötvorgang der Anschlussdrähte und des Schmelzleiters kann das Gehäuse mittels eines Deckels verschlossen und mit einem geeigneten Kleber dicht gekapselt werden. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Maximalstroms schmilzt in Folge entstehender Stromwärme der Schmelzleiter, wodurch der betreffende Stromkreis, in dem die bekannte elektrische Feinsicherung angeordnet ist, unterbrochen wird. - Des Weiteren offenbart die Druckschrift
DE 296 16 063 U1 eine elektrische Sicherung, bei der ein Schmelzleiter in vorbestimmter Ausführung innerhalb eines Gehäuses angeordnet und gegenüber Einflüssen aus der Umgebung geschützt ist. Außerhalb des Gehäuses sind Anschlusskontakte vorgesehen, die leitend mit dem im Gehäuse angeordneten Schmelzleiter verbunden sind. Innerhalb des Gehäuses kann der Schmelzleiter selbst nochmals mittels eines Deckels teilweise abgedeckt werden. Die Sicherungsfunktion wird erfüllt durch ein Schmelzen des Schmelzleiters bei Überschreiten einer vorbestimmten maximalen Stromstärke. - Bei den vorstehend beschriebenen bekannten Sicherungseinrichtungen liegt teilweise ein komplizierter Aufbau vor und erfordert aufwändige und kaum in der Fertigung automatisierbare Herstellungsschritte. Eine automatisierte Herstellung ist jedoch insbesondere dann sinnvoll, wenn einerseits eine zuverlässige und sicher abschaltende Sicherungseinrichtung und andererseits ein als diskretes Bauelement und somit universell einsetzbares Sicherungselement beispielsweise für Leiterplatten elektrischer Schaltungen erreicht werden soll.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein elektrisches Sicherungselement der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass das elektrische Sicherungselement bei Vorliegen einer Auslösebedingung sicher schaltet und als ein diskretes Bauelement mittels einer zumindest teilweise automatisierten Fertigung hergestellt werden kann.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein elektrisches Sicherungselement gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 1.
- Die vorliegende Erfindung betrifft somit gemäß einem Aspekt ein Sicherungselement mit einem Grundgehäuse und einem mit dem Grundgehäuse verbindbaren Deckelelement, die in zusammengesetztem Zustand ein Gesamtgehäuse bilden, einem Schmelzleiter, der innerhalb des Gesamtgehäuses zwischen einem ersten und einem zweiten Kontaktelement angeordnet ist und diese elektrisch miteinander verbindet, wobei der Schmelzleiter durch das erste und zweite Kontaktelement derart gehalten wird, dass sich ein vorbestimmter Bereich des Schmelzleiters zwischen den Kontaktelementen im Gesamtgehäuse befindet und der Schmelzvorgang bei Vorliegen einer Auslösebedingung in einem vorbestimmten Raum des Gesamtgehäuses stattfindet.
- Mit dem Aufbau und der Anordnung des erfindungsgemäßen elektrischen Sicherungselements wird ein in seiner Funktion verlässliches Sicherungselement gebildet, das als ein diskretes Bauelement in elektronischen Baugruppen auf Leiterplatten oder Platinen auf einfache Weise eingesetzt werden kann. Die Befestigung des Bauelements auf Leiterplatten ist mit sämtlichen Lötverfahren möglich.
- Das elektrische Sicherungselement in Form der vorliegenden Thermosicherung gewährleistet, dass eine elektrische Baugruppe oder sonstige Teile einer elektrischen Schaltungsanordnung bei einer externen/internen Überlast (Fehlerfall, Auslösebedingung) durch ein Schmelzen eines elektrischen und thermosensitiven Verbindungselements die Funktion der jeweiligen Schaltungsanordnung oder der elektronischen Baugruppe sicher abgeschaltet wird, so dass durch diese Maßnahme eine weitere Überlast oder eine Beschädigung von Bauelementen oder Baugruppen wirksam vermieden wird. Mit der Anordnung des thermosensitiven Verbindungselements in Form eines Schmelzleiters oder Leiters wird in einem vorbestimmten Bereich desselben sicher ein Schmelzen bei einer Stromstärke erreicht, die größer als ein vorbestimmter Wert ist, für den das Sicherungselement ausgelegt ist. Form und Struktur des als ein diskretes Bauteil ausgeführten elektrischen Sicherungselements gemäß der vorliegenden Erfindung bleiben erhalten. Ebenso wird ein Schmelzen durch eine von außen auf das Sicherungselement einwirkende Wärme Wärmezufuhr von außen) erreicht (Auslösebedingung). Geschmolzenes Material des Schmelzleiters nach der Auslösung kann kaum nach außerhalb des Sicherungselements dringen.
- Der Aufbau des elektronischen Sicherungselements gewährleistet eine zumindest teilweise oder vollständige automatische Fertigung, so dass das elektrische Sicherungselement als ein diskretes Bauelement kostengünstig in einer Massenfertigung mit einem geringen Aufwand hergestellt werden kann. Die Anordnung gewährleistet somit einerseits eine sichere Funktion und Handhabung des elektrischen Sicherungselements in Verbindung mit einer Auslösebedingung, sowie andererseits eine weitgehend automatisierbare und somit kostengünstige Herstellung, so dass das elektrische Sicherungselement bei einer Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Schaltungsanordnungen und insbesondere auch Leiterplatten eingesetzt werden kann. Auch kann das Bauelement mit geringen Abmessungen hergestellt werden.
- Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.
- Es können in dem Gesamtgehäuse durch das Grundgehäuse und das Deckelelement zwei Endräume und ein Mittelraum gebildet werden, und es kann der Mittelraum zwischen dem ersten und zweiten Endraum angeordnet sein.
- Bei dem Sicherungselement kann sich der Schmelzleiter vom ersten zum zweiten Endraum über den Mittelraum erstrecken. Hierbei kann das erste Kontaktelement im ersten Endraum und kann das zweite Kontaktelement im zweiten Endraum angeordnet sein, und jeweilige Kontaktbereiche der Kontaktelemente können aus dem Gesamtgehäuse zum Verbinden des Sicherungselements mit einer elektrischen Schaltung herausragen.
- In dem Sicherungselement kann der vorbestimmte Raum der Mittelraum sein, in dem der Schmelzvorgang des Schmelzleiters bei Vorliegen der Auslösebedingung stattfindet.
- Es kann das Grundgehäuse zumindest ein Befestigungselement aufweisen, das bei dem Zusammensetzen des Grundgehäuses und des Deckelelements zur Bildung des Gesamtgehäuses in das Deckelelement hineinragt und eine Rastverbindung bildet.
- Ferner kann zumindest entweder das Grundgehäuse oder das Deckelelement Befestigungselemente aufweisen, die bei dem Zusammensetzen des Grundgehäuses und des Deckelelements zur Bildung des Gesamtgehäuses eine Rastverbindung bilden.
- Der Mittelraum kann einen vorbestimmten Bereich aufweisen zur Aufnahme des geschmolzenen Materials des Schmelzleiters nach der Auslösung.
- Das Grundgehäuse und das Deckelelement können aus gleichartigen oder unterschiedlichen isolierenden Materialien bestehen, und es können die Materialien ausgewählt werden aus Kunststoffmaterialien, Keramik oder Glaskeramik.
- Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Gesamtdarstellung des elektrischen Sicherungselements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, -
2 eine schematische Seitenansicht des inneren Aufbaus des elektrischen Sicherungselements gemäß1 in einem Zustand vor einer Auslösung -
3 eine schematische Seitenansicht des Aufbaus des elektrischen Sicherungselements gemäß1 in einem Zustand nach einer Auslösung, -
4 eine schematische Darstellung von Elementen eines inneren Gehäuses des elektrischen Sicherungselements gemäß den1 bis3 , -
5 verschiedene Möglichkeiten der Befestigung eines Schmelzleiters des elektrischen Sicherungselements gemäß1 , -
6a bis6c eine erste Abfolge von Schritten zur Herstellung des elektrischen Sicherungselements gemäß1 , -
7a bis7c eine zweite Abfolge von weiteren Herstellungsschritten zur Herstellung des elektrischen Sicherungselements gemäß1 , -
8 eine perspektivische Gesamtdarstellung des elektrischen Sicherungselements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, -
9 eine schematische Darstellung von Elementen des inneren Gehäuses des elektrischen Sicherungselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, -
10a bis10e eine alternative Abfolge von Schritten zur Herstellung des elektrischen Sicherungselements gemäß1 . -
11 eine perspektivische Gesamtdarstellung des elektrischen Sicherungselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, -
12 eine perspektivische Darstellung eines Grundgehäuses des Sicherungselements gemäß10 , -
13 eine perspektivische Darstellung des elektrischen Sicherungselements gemäß den11 und12 , wobei der elektrische Schmelzleiter und Kontaktelemente in das Grundgehäuse gemäß12 eingesetzt sind, und -
14 eine perspektivische Darstellung eines Deckelelements des Sicherungselements gemäß11 . - Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
- Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die
1 bis3 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Sicherungselements beschrieben. -
1 zeigt eine perspektivische Darstellung der Gesamtanordnung des elektrischen Sicherungselements, das nachstehend vereinfacht als Sicherungselement1 bezeichnet wird. - Das Sicherungselement
1 umfasst ein erstes oder äußeres Gehäuse2 , das das Sicherungselement1 zumindest teilweise umschließt. Das als ein diskretes Bauelement aufgebaute Sicherungselement1 umfasst im Inneren des ersten Gehäuses2 in jeweiligen Endbereichen des ersten Gehäuses2 eine erste und eine zweite Anschlusseinrichtung3 und4 , die an einer Seite des ersten Gehäuses2 herausragen und ein jeweiliges erstes und zweites Anschlusselement3a und4a bilden. In der Darstellung der1 ragen das erste und zweite Anschlusselement3a und4a beispielsweise aus einer unteren Oberfläche des ersten Gehäuses2 heraus. Das erste Gehäuse kann einstückig oder mehrteilig (d. h. aus mehreren Teilen bestehend) ausgebildet sein. - Mittels der jeweiligen Anschlusselemente
3a und4a kann einerseits das Sicherungselement1 in einer Schaltungsanordnung und insbesondere auf einer Leiterplatte oder Platine befestigt werden, und kann andererseits mit der zu sicherenden Schaltungsanordnung elektrisch (galvanisch) verbunden werden. Dies kann durch jede Art eines Lötvorgangs erfolgen, insbesondere durch sämtliche selektiv- und Summenlötverfahren. - Die erste und zweite Anschlusseinrichtung
3 und4 im Inneren des ersten Gehäuses2 weist gemäß der Darstellung in1 in ihrem oberen Bereich eine jeweilige erste und zweite Vertiefung3b und4b auf, in welcher ein thermosensitives Verbindungselement angeordnet ist, das nachfolgend vereinfacht als Schmelzleiter5 bezeichnet wird. Der Schmelzleiter5 ist gemäß der Darstellung in1 derart angeordnet, dass er die erste und zweite Anschlusseinrichtung3 und4 miteinander verbindet. Der Schmelzleiter5 ist jeweils mit der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 im Bereich der jeweiligen ersten und zweiten Vertiefung3b und4b elektrisch verbunden. Dies kann beispielsweise mittels Löten oder Crimpen erfolgen. In jedem Fall wird zumindest eine elektrische (galvanische) Verbindung zwischen der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 gebildet. - Der Schmelzleiter
5 ist in Verbindung mit der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 auch mechanisch stabil mit der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 verbunden, so dass auch bei Erschütterungen des Sicherungselements1 ein unerwünschtes Lösen des Schmelzleiters5 von einer der ersten oder zweiten Anschlusseinrichtungen3 oder4 weitgehend ausgeschlossen ist. Es kann somit auch eine gleichzeitige elektrische und mechanische Verbindung erreicht werden. - innerhalb des ersten Gehäuses
2 ist bei dem Sicherungselement1 ein zweites oder inneres Gehäuse6 gebildet, das vorzugsweise und gemäß der Darstellung in1 in einem mittleren Bereich des ersten Gehäuses2 des Sicherungselements1 angeordnet ist. Das innere Gehäuse6 kann einteilig ausgeführt sein, ist jedoch vorzugsweise mehrteilig ausgeführt. Im Einzelnen umfasst das innere Gehäuse6 eine erste und zweite Seitenwand7 und8 sowie ein Deckelelement9 . Des Deckelelement9 ist auf die erste und zweite Seitenwand7 und8 aufgesetzt. Mit dem Einsetzten der Seitenwände7 und8 sowie des Deckelelements9 in das erste Gehäuse2 wird das innere (zweite) Gehäuse6 durch Teile der Wände des ersten Gehäuses2 zu einem im Wesentlichen (d. h. bis auf geringe Spalte entsprechend den unvermeidlichen Fertigungstoleranzen) geschlossenen Gehäuse ergänzt. Dieses geschlossene innere Gehäuse6 umgibt einen inneren Raum10 , wobei sich die1 gezeigte Tiefe der Seitenwände7 und8 und des Deckelelements9 zwischen in1 nicht gezeigten äußeren Seitenwänden des ersten Gehäuses2 erstreckt und im Wesentlichen dem Parallel-Abstand der Seitenwände des ersten Gehäuses entspricht. - Wie es in
1 dargestellt ist, ist das zweite Gehäuse6 zwischen der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 angeordnet, die zueinander einen entsprechenden Abstand in Längsrichtung der Erstreckung des Schmelzleiters5 aufweisen. Der Schmelzleiter5 erstreckt sich ebenfalls durch das innere (zweite) Gehäuse6 und wird zumindest teilweise durch die erste und zweite Seitenwand7 und8 sowie das Deckelelement9 umschlossen. Hierzu weisen in einem entsprechenden Bereich jeweils die erste und zweite Seitenwand7 und8 sowie das Deckelelement9 entsprechende Ausnehmungen16 (Öffnungsbereiche) auf, durch die sich der Schmelzleiter5 durch das innere Gehäuse6 von der ersten zur zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 erstrecken kann. Es besteht hierbei die Möglichkeit, dass der Schmelzleiter5 zusätzlich durch eine Klemmwirkung zwischen der ersten und zweiten Seitenwand7 und8 sowie dem Deckelelement9 (auch formschlüssig) fixiert wird. Ein vorbestimmter Bereich (Längenabschnitt) des Schmelzleiters9 befindet sich somit im Inneren des inneren (zweiten) Gehäuses6 . - Innerhalb des inneren Gehäuses
6 und somit im Wesentlichen zwischen der ersten Seitenwand7 und der zweiten Seitenwand8 sowie gemäß der Darstellung in1 unterhalb des (eingesetzten) Deckelelements9 verläuft der Schmelzleiter5 frei in dem durch das innere Gehäuse6 definierten inneren Raum10 . - Der innere Raum
10 wird begrenzt durch die erste und zweite Seitenwand7 und8 sowie das Deckelelement9 des inneren Gehäuses6 , und durch Seitenwände des ersten Gehäuses2 , die im Wesentlichen vertikal zu der Anordnung der ersten und zweiten Seitenwand7 und8 des inneren Gehäuses6 verlaufen und wobei die erste und zweite Seitenwand7 und8 des inneren Gehäuses6 zwischen die jeweiligen angrenzenden Seitenwände des ersten Gehäuses2 eingesetzt sind, so dass lediglich ein geringer und damit vernachlässigbarer Spalt zwischen diesen Bauteilen gebildet wird. Dieser wird hauptsächlich durch unvermeidbare Fertigungstoleranzen verursacht. - Zwischen dem inneren (zweiten) Gehäuse
6 und dem ersten (äußeren) Gehäuse2 des Sicherungselements1 wird des Weiteren ein äußerer Raum11 gebildet, in welchem Teile des Schmelzleiters5 sowie die erste und zweite Anschlusseinrichtung3 und4 angeordnet sind. - Der äußere Raum
11 kann ein frei bleibender Hohlraum sein. Der äußere Raum11 kann jedoch auch vollständig oder zumindest teilweise mit einem entsprechenden Material gefüllt sein. Dieses Material in Form beispielsweise einer Vergussmasse ist elektrisch nicht leitend und kann zumindest den Bereich der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 sowie des an diesen Anschlusseinrichtungen3 und4 befestigten Schmelzleiters5 umfassen. Auf diese Weise werden die erste und zweite Anschlusseinrichtung3 und4 sowie der Schmelzleiter5 an ihrer jeweiligen Position fixiert und gehalten. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der äußere Raum11 vollständig mit der isolierenden Vergussmasse ausgefüllt sein. - Der innere Raum
10 innerhalb des inneren Gehäuses6 kann ebenfalls ein frei bleibender Hohlraum sein, durch den sich lediglich entsprechend einer vorbestimmten Länge in Abhängigkeit von der Größe des inneren Gehäuses6 der Schmelzleiter5 erstreckt. - Der innere Raum
10 kann jedoch in ähnlicher Weise wie der äußere Raum11 ganz oder teilweise mit einem Material gefüllt sein. In diesem Fall kann der Bereich des Schmelzleiters5 , der sich im inneren Gehäuse6 befindet, ganz oder teilweise mit dem Material umgeben sein. - Im Falle des Auslösens des Sicherungselements
1 , wenn ein Nennstrom, den der Schmelzleiter5 als ein Dauerstrom ohne Schaden tragen kann, durch einen Strom im Fehler- oder Störungsfall erheblich überschritten wird, tritt ein Schmelzen des Schmelzleiters5 in dem Bereich innerhalb des inneren Gehäuses6 auf. Es wird somit die Verbindung zwischen der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 unterbrochen, da das geschmolzene Material des Schmelzleiters5 keine Verbindung mehr bilden kann. Vielmehr wird sich das geschmolzene Material des Schmelzleiters5 teilweise bei einem ungefüllten inneren Raum10 in einem Bereich des inneren Gehäuses6 gemäß1 finden, und es wird ein Teil des geschmolzenen Materials des Schmelzleiters5 in den Endbereichen desselben innerhalb des zweiten Gehäuses6 anhaften. Das Auftreten eines Überstroms (oder Fehlerstroms) stellt eine Auslösebedingung dar. Liegt somit diese Auslösebedingung vor, erfolgt die Auslösung, und hierbei ein Schmelzen des Schmelzleiters5 . - Eine derartige Situation ist in den
2 und3 dargestellt.2 zeigt die Seitenansicht des Schmelzleiters5 im neuen und nicht ausgelösten Zustand, während3 die gesamte Anordnung und die verbleibenden Teile des Schmelzleiters5 nach dem Auslösen zeigt. - Gemäß
2 in dem noch nicht ausgelösten Zustand weist der Schmelzleiter5 innerhalb des inneren Gehäuses6 seine unveränderte im Wesentlichen werkseitig gebildete Form auf, während gemäß3 ein Abschnitt des innerhalb des inneren Gehäuses6 verlaufenden Schmelzleiters5 nach dem Auftreten eines Überstroms geschmolzen ist. Ein Teil des Materials des Schmelzleiters5 sammelt sich als ein erstarrter Materialrest12 nach dem Schmelzen (in Abhängigkeit von der Lage des Sicherungselements und dem Einfluss der Schwerkraft) beispielsweise im unteren Teil des inneren Gehäuses6 , während an den verbleibenden Teilen des Schmelzleiters5 und insbesondere im Bereich der Durchführung durch die erste und zweite Seitenwand7 und8 sowie des Deckelelements9 des inneren Gehäuses6 erstarrte Schmelztropfen13 gebildet werden. - Neben der vorstehen genannten Auslösebedingung (Überstrom) kann in Abhängigkeit von der Dimensionierung und den weiteren Eigenschaften des Schmelzleiters
5 auch eine Auslösung erfolgen, wenn dem Sicherungselement1 von außen eine große Wärme zugeführt wird. In diesem Fall wird durch das Eindringen der außen vorherrschenden Wärme der Schmelzleiter zum Schmelzen gebracht, so dass auch in diesem Fall die Auslösung (d. h. die Abschaltung bzw. Trennung des zu schützenden Stromkreises) erfolgt. Tritt beispielsweise innerhalb eines Geräts mit der erfindungsgemäßen Sicherungselement1 ein Brand auf, so kann die dabei entstehenden Wärme nach einer gewissen Zeit in das Innere des Sicherungselements1 (inneres Gehäuse6 ) vordringen und den Schmelzleiter5 zum Schmelzen bringen. Das Auftreten einer Übertemperatur in der Umgebung des Sicherungselements1 stellt somit eine weitere Auslösebedingung dar. In praktischen Fällen können beide Auslösebedingungen auch gleichzeitig auftreten. Jede der genannten Auslösebedingungen ist in jedem Fall für sich alleine geeignet, eine sichere Auslösung zu bewirken. - Soll primär die Auslösung durch eine fehlerhafte Übertemperatur erfolgen, kann der Schmelzleiter niederohmig und als massiver Schmelzleiter mit niedrigem Schmelzpunkt ausgestaltet sein.
- In den
2 und3 ist der innere Raum10 innerhalb des inneren Gehäuses6 leer bzw. mit Luft gefüllt. In diesem Fall kann sich der erstarrte Materialrest12 im unteren Teil des inneren Gehäuses6 bilden. Der geschmolzene Teil des Schmelzleiters5 besteht somit aus dem erstarrten Materialrest12 und den Schmelztropfen13 an den jeweils verbleibenden Teilen des Schmelzleiters5 innerhalb des inneren Gehäuses6 . - Der innere Raum
10 des inneren Gehäuses6 kann auch mit einem bestimmten Material ganz oder teilweise gefüllt sein. Ist der innere Raum10 des inneren Gehäuses6 mit einem Material gefüllt, das beispielsweise aus einem das geschmolzene Material des Schmelzleiters5 aufnehmenden Material besteht (beispielsweise aus einem Quarzsand), dann wird das geschmolzene Material des Schmelzleiters5 von diesem Material im Wesentlichen aufgenommen. Das Material zum Füllen des inneren Raums10 kann dabei auch zur Löschung eines möglichen Lichtbogens zwischen den verbleibenden Enden des Schmelzleiters5 nach dem Auslösen dienen. Hierbei kann als Füllung neben anderen gleichartig wirkenden Materialien Sickstoff oder können Glasperlen (oder Gemische) verwendet werden. Ferner können auch Materialien mit Eigenschaften eines Flussmittels dienen, wie beispielsweise Lötstein. In den2 und3 ist das Material zum Füllen des inneren Raums10 zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt. - Gemäß
2 kann der Schmelzleiter5 im Wesentlichen in einem mittleren Bereich14 in dem Verlauf des Schmelzleiters5 innerhalb des inneren Raums10 des inneren Gehäuses6 einen gegenüber den weiteren Teilen des Schmelzleiters5 einen veränderten, und insbesondere einen verringerten Durchmesser aufweisen. Der verringerte Durchmesser bewirkt, dass der Schmelzleiter in Abhängigkeit von den Dimensionen und speziell einem zu tragenden Dauerstrom und einem Auslösestrom im Wesentlichen in dem mittleren Bereich14 schmilzt. Der geometrische Schmelzpunkt findet somit an einem vorbestimmten Ort bzw. innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in dem inneren Gehäuse6 stakt. Diese Wirkungsweise ist unabhängig davon, welcher Art die Auslösebedingung ist. - Der Schmelzleiter
5 kann eine verschiedene Querschnittsform aufweisen, beispielsweise einen Kreisquerschnitt, einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt oder andere denkbare Formen. In jedem Fall ist zumindest die Querschnittsfläche des Schmelzleiters5 in dem mittleren Bereich14 im inneren Gehäuse6 derart dimensioniert, dass ein vorbestimmter Dauerstrom ohne eine Auslösung getragen werden kann, und eine Auslösung ab einem weiteren vorbestimmten Überstrom sicher statt findet. Es wird dabei verhindert, dass der Schmelzleiter5 , der in Endbereichen15 (schraffierte Bereiche in den2 und3 ) jeweils an der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 befestigt ist, durch Aufschmelzen an dieser Stelle die mechanische und elektrische Verbindung lösen kann. Beim Auslösen des Sicherungselements1 wird somit wirksam verhindert, dass in den Endbereichen15 des Schmelzleiters5 eine unerwünschte und unkontrollierte Lösung der Verbindung auftritt. Der Schmelzbereich des Schmelzleiters5 ist vielmehr auf den inneren Raum10 , d. h, auf das innere Gehäuse6 beschränkt. - Die
4a und4b zeigen in einer weiteren Darstellung die Anordnung des inneren Gehäuses6 , wobei gemäß4a das innere Gehäuse6 in das äußere (erste) Gehäuse2 eingesetzt ist. Insbesondere sind die erste und zweite Seitenwand7 und8 gemäß4b mit einem entsprechenden Abstand zueinander (in der Richtung der Erstreckung des Schmelzleiters5 im ersten Gehäuse2 ) in das erste Gehäuse2 eingesetzt.4a zeigt die zwischen Außenwände des ersten Gehäuses2 eingesetzte erste Seitenwand7 . In gleicher Weise gilt dies auch für die zweite Seitenwand8 . Auf die Seitenwände7 und8 des inneren Gehäuses6 wird das Deckelelement9 aufgesetzt, wobei das Deckelelement9 direkt ohne Überlappung auf die erste und zweite Seitenwand7 und8 aufgesetzt werden kann, oder ein Aufsetzen mit einer vorbestimmten Überlappung auftreten kann, wobei in diesem Fall das Deckelelement9 in der entsprechenden Ausdehnung größer ausgeführt ist als der Abstand der ersten und zweiten Seitenwand7 und8 zueinander. In4b sind die Komponenten des inneren Gehäuses6 , d. h. das Deckelement9 und die Seitenwände7 und8 zur Verbesserung der Darstellung mit einem Abstand zueinander gezeigt. In dem montierten bzw. zusammengesetzten Zustand ist die Anordnung gemäß der Darstellung in1 und4a . - Zwischen dem Deckelelement
9 und den Seitenwänden7 und8 ist jeweils die Ausnehmung16 gebildet, die eine Größe und Form aufweist, dass sich der Schmelzleiter5 durch den inneren Raum10 des inneren Gehäuses6 erstrecken kann. - Wird der äußere Raum
11 innerhalb des ersten Gehäuses2 und außerhalb des inneren Gehäuses6 mit einer entsprechenden Vergussmasse ganz oder teilweise aufgefüllt, werden in gleicher Weise wie bei dem Schmelzleiter5 und der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 auch die Teile des inneren Gehäuses in ihrer vorbestimmten Position gehalten. - Gemäß
4a liegen die erste und zweite Seitenwand7 und8 an den jeweiligen Seitenwänden des ersten Gehäuses2 derart an, dass in dem Fall des Auffüllens des äußeren Raums11 mit einem Material, beispielsweise der vorstehend angegebenen Vergussmasse, diese nicht in das innere Gehäuse6 und somit in den inneren Raum10 eindringen kann. Vorzugsweise umfasst daher der Öffnungsbereich der Ausnehmung16 gemäß4a im Wesentlichen die Kontur (Form) der Querschnittsfläche des Schmelzleiters5 . Es können nur geringe Spalte durch entsprechende Fertigungstoleranzen zwischen den beteiligten Komponenten auftreten. - Gemäß den vorstehenden Angaben ist der Schmelzleiter
5 beispielsweise mit seinen Endbereichen15 an der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 in mechanischer Hinsicht befestigt und in elektrischer Hinsicht verbunden. -
5 zeigt exemplarisch und nicht abschließend verschiedene Möglichkeiten der mechanischen und auch elektrischen Verbindung des Schmelzleiters5 mit jeweils einer der ersten und zweiten Anschlusseinrichtungen3 und4 . - Gemäß
5a und5b kann der Schmelzleiter5 in einen Vertiefungsbereich5-1 eingesetzt werden. Der Schmelzleiter5 wird dort mechanisch gehalten und kann in elektrischer Weise beispielsweise durch Verlöten oder Crimpen auch elektrisch sicher verbunden werden. Der Schmelzleiter5 verläuft dann in entsprechender Weise gemäß den1 bis 3 zwischen den jeweiligen ersten und zweiten Anschlusseinrichtungen3 und4 und durchläuft das innere Gehäuse6 . - Gemäß
5c wird der Schmelzleiter5 mechanisch gehalten und gleichzeitig elektrisch angeschlossen, indem der Schmelzleiter durch Löten oder Verschweißen mit der jeweiligen ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 verbunden wird. - Gemäß
5d ist es erforderlich, den Schmelzleiter5 durch einen Öffnungsbereich5-2 zu stecken. Mittels dieser formschlüssigen mechanischen Verbindung wird der Schmelzleiter gehalten und wird anschließend elektrisch (galvanisch) durch beispielsweise Löten oder Verschweißen verbunden. - In sämtlichen Fällen der beispielhaften Ausführung der ersten und zweiten Anschlusseinrichtungen
3 und4 gemäß der Darstellung in5 befinden sich die jeweiligen ersten und zweiten Anschlusseinrichtungen3 und4 mit einem Abstand zueinander, wobei zwischen diesen Anschlusseinrichtungen3 und4 das innere Gehäuse6 angeordnet ist und der durch die erste und zweite Anschlusseinrichtung3 und4 getragene und elektrisch verbundene Schmelzleiter5 durch das innere Gehäuse entsprechend der Darstellung in den1 bis3 verläuft. - Die einzelnen Anschlusseinrichtungen
3 und4 in beispielsweise der in5 dargestellten Form werden mit ihren unteren schmaleren Enden, die aus dem ersten Gehäuse2 herausragen, in entsprechende Öffnungsbereiche in Leiterplatten17 (2 und3 ) eingesteckt und dort elektrisch beispielsweise durch Löten oder Verschweißen mit auf der Leiterplatte17 angeordneten Leiterbahnen verbunden. Die2 und3 zeigen als Beispiel die Leiterplatte17 , auf der das Sicherungselement1 angeordnet ist. Das Sicherungselement1 gemäß der vorliegenden Erfindung kann dabei geringen Abmessungen aufweisen, so dass eine leichte Handhabung beim Bestücken einer Leiterplatte oder dergleichen sowie eine günstige Lagerhaltung gewährleistet sind. Die Dimensionen der Seitenlängen des Sicherungselements1 als ein diskretes Bauelement können dabei in Bereichen von etwa 5 bis 15 mm liegen, oder auch etwa 8 bis 12 mm betragen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Dimensionen festgelegt. Die Seitenlängen können in den drei Raumrichtungen unterschiedliche Ausdehnung aufweisen und es können die Dimensionen Des Sicherungselements1 den Anforderungen in technischer Hinsicht und gemäß der zu verwendenden Leiterplatte bestimmt werden. - Technische Schritte zur Herstellung des Sicherungselements
1 zum Unterbrechen eines Stromkreises nach Auftreten eines Überstroms bzw. Fehlerstroms oder einer Übertemperatur werden unter Bezugnahme auf die6 und7 nachstehend beschrieben. - Gemäß
6a ist in einem ersten Schritt eine Grundanordnung bereitgestellt, bestehend aus einem Teil des ersten (äußeren) Gehäuses2 sowie den beiden Seitenwänden7 und8 des inneren Gehäuses6 , wobei die Seitenwände7 und8 an ihrer vorbestimmten Position innerhalb des ersten Gehäuses2 angeordnet sind und einen ersten Teil des inneren Gehäuses darstellen. - In einem nachfolgenden zweiten Schritt gemäß
6b werden zu der Grundanordnung gemäß6a die erste und zweite Anschlusseinrichtung3 und4 in die in6a angeordneten Teile des ersten Gehäuses2 an der entsprechenden Stelle (siehe1 bis3 ) eingesetzt. Die erste und zweite Anschlusseinrichtung3 und4 werden derart eingesetzt, dass ein vorbestimmter Teil innerhalb des ersten Gehäuses2 angeordnet ist und weitere Teile aus dem ersten Gehäuse2 für eine Befestigung auf einer Leiterplatte oder für eine in sonstiger Weise erforderliche elektrische Kontaktierung herausragen. - Gemäß
6e wird danach in einem dritten Schritt der Schmelzleiter5 bereitgestellt und in das erste Gehäuse2 derart eingesetzt, dass der Schmelzleiter5 von beiden Anschlusseinrichtungen3 und4 gehalten wird und ebenso an der ersten und zweiten Seitenwand7 und8 an deren Ausnehmungen16 (4 ) vorbeiführt. Die damit erreichte Lage des Schmelzleiters5 ist die Lage im unteren Bereich von6c . - Gemäß der Darstellung in
7a erfolgt ein Kontaktieren des Schmelzleiters5 mit der jeweiligen ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 in einem nachfolgenden vierten Schritt. Dies kann durch Löten, Schweißen oder Crimpen erfolgen. Hierbei wird neben einer mechanischen Befestigung auch eine sichere elektrische Verbindung erreicht, so dass über den Schmelzleiter5 eine elektrische (galvanische) Verbindung von der ersten Anschlusseinrichtung3 zur zweiten Anschlusseinrichtung4 besteht. Die elektrische und mechanische Verbindung des Schmelzleiters5 mit der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung7 und8 wird an den Endbereichen15 (siehe2 und3 ) vorgenommen. - In einem nachfolgenden fünften Schritt gemäß
7b wird auf die erste und zweite Seitenwand7 und8 des inneren Gehäuses6 und somit auch auf den bereits dort angeordneten Schmelzleiter5 das Deckelelement9 aufgesetzt, so dass der geschlossene innere Raum10 relativ zu dem das innere Gehäuse6 umgebenden äußeren Raum11 gebildet wird. Das Deckelelement9 des inneren Gehäuses6 kann dabei formschlüssig mit seiner Ausnehmung16 (4 ) auf die jeweilige erste und zweite Seitenwand7 und8 sowie auf den Schmelzleiter5 aufgesetzt werden. Das Deckelelement9 kann auch auf den Seitenwänden7 und8 befestigt werden, insbesondere bei einer Überlappung des Deckelelements9 mit den Seitenwänden7 und8 . Das Deckelelement9 des inneren Gehäuses6 bildet einen zweiten Teil des inneren Gehäuses6 . - Gemäß der Darstellung in
7c wird in einem sechsten Schritt zur Herstellung des Sicherungselements1 die Vergussmasse in den äußeren Raum11 eingefüllt, so dass der äußere Raum11 vollständig oder zumindest teilweise aufgefüllt wird, wobei das innere Gehäuse6 umschlossen und insbesondere das Deckelelement9 an der gemäß7b dargestellten Position befestigt wird. - Wird der äußere Raum
11 des ersten Gehäuses2 vollständig mit der Vergussmasse aufgefüllt, dann kann die Vergussmasse auch gleichzeitig eine obere Abdeckung des ersten Gehäuses2 darstellen. Alternativ kann beispielsweise gemäß der Darstellung in4a auch eine getrennte Abdeckung auf das erste Gehäuse2 gesetzt werden, nachdem die Vergussmasse ganz oder teilweise in den äußeren Raum11 eingefüllt wurde. - Mit den vorstehend beschriebenen Schritten zur Herstellung des Sicherungselements
1 kann auf einfache Weise das verlässlich arbeitende Sicherungselement gebildet werden, wobei mit dem Einfüllen der Vergussmasse ein hermetisch dichtes Bauteil erreicht werden kann. Insbesondere ist das innere Gehäuse6 gegenüber Einflüssen von außen abgedichtet. Andererseits kann im Falle des Auslösens des Sicherungselements1 in Folge eines Überstroms geschmolzenes Material des Schmelzleiters5 nicht aus dem Sicherungselement1 nach außen dringen. Das geschmolzene Material des Schmelzleiters5 wird vollständig im inneren Raum10 des inneren Gehäuses6 aufgefangen. - Das Einbringen der Vergussmasse in den äußeren Raum
11 zwischen dem ersten Gehäuse2 und dem inneren Gehäuse6 ergibt des Weiteren einen Vibrationsschutz, so dass ein mechanisches und elektrisches Lösen des Schmelzleiters5 von der ersten und/oder der zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 nahezu ausgeschlossen ist. Auf diese Weise ist eine verlässliche Funktion des Sicherungselements1 auch dann gewährleistet, wenn das Sicherungselement1 in einem Anwendungsbereich mit starken Vibrationen (beispielsweise in Kfz-Bereich) eingesetzt wird. - Die in das Gehäuse
2 eingefüllte Vergussmasse bildet ebenfalls für die innerhalb des Gehäuses2 angeordneten Komponenten des Sicherungselements1 einen Korrosionsschutz. - Für das Gehäuse
2 kommen sämtliche Materialien oder Materialkombinationen in Frage, die einerseits elektrisch isolierend und andererseits gegen zu erwartende Umwelteinflüsse beständig sind und die Funktion des Sicherungselements1 nicht beeinträchtigen. Dies gilt in gleicherweise für die in den äußeren Raum11 einzufüllende Vergussmasse, wobei im weiteren Sinne Kunststoffe und Kunstharze und weitere isolierende Materialien in Frage kommen. - Für den Schmelzleiter
5 kommen alle elektrisch leitenden Materialien (Legierungen) in Frage, die einen definierten Schmelzpunkt bzw. einen definierten Schmelzbereich aufweisen. Gemäß der vorstehenden Darstellung sind beliebige Formen und Längen je nach den elektrischen Bedingungen (Auslösebedingungen), und in Verbindung mit den elektrischen Bedingungen nach den zugehörigen thermischen Anforderungen möglich. In Abhängigkeit von der gewählten Form und den weiteren Dimensionen (Länge und gegebenenfalls veränderlicher Querschnittsfläche bzw. Dicke) des eingesetzten Schmelzleiters5 sind die Ausführung und Dimension der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 sowie der ersten und zweiten Seitenwand7 und8 und des Deckelelements9 des inneren Gehäuses6 zu wählen. - Gemäß den bisherigen Darstellungen in den Figuren ist einerseits der äußere Raum
11 ganz oder zumindest teilweise mit einer Vergussmasse gefüllt, während der innere Raum10 ohne eine besondere Füllung dargestellt ist. Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann jedoch der innere Raum10 ebenfalls mit einer Füllmasse gefüllt sein, wobei diese beständig gegenüber dem geschmolzenen Material des Schmelzleiters5 sein muss. - Ist beabsichtigt, den inneren Raum
10 mit einem Material ganz oder zumindest teilweise aufzufüllen, dann kann dies alternativ bei einem der Schritte der jeweiligen Darstellungen in den6b ,6c und7a erfolgen. Eine Füllung mit einem porösen oder schüttfähigen Material kann auch dann erfolgen, wenn der Schmelzleiter5 eingesetzt und befestigt ist. - Die Füllung kann bis zur oberen Kante der jeweiligen ersten und zweiten Seitenwand
7 und8 erfolgen, so dass bedarfsweise eine nahezu vollständige Füllung des inneren Raums10 gewährleistet ist. Das Füllen des inneren Raums10 kann somit vor dem fünften Schritt gemäß7b erfolgen, in welchem das Einsetzen des Deckelelements9 angegeben ist. - Mittels des erfindungsgemäßen Sicherungselements
1 und der vorstehend beschriebenen Herstellung wird das Sicherungselement1 in Form einer Thermosicherung mit einer verlässlichen Sicherungswirkung und mit kostengünstigen Maßnahmen hergestellt. Die vorstehend beschriebenen Abläufe und Herstellungsschritte zum Erreichen des Sicherungselements1 sind vollständig oder zumindest teilweise automatisierbar, so dass eine kostengünstige Herstellung gewährleistet ist. Insbesondere ist eine kostengünstige Großserienfertigung des Sicherungselements1 als ein diskretes und funktionssicheres Bauelement möglich. Das Sicherungselement1 kann in eine Platine oder Leiterplatte (beispielsweise Leiterplatte17 ) eingesetzt werden, wobei im Allgemeinen ein Verlöten eine sichere elektrische und mechanische Verbindung darstellt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Sicherungselement1 als diskretes Bauelement in eine entsprechende Fassung auf der Leiterplatte einzusetzen, so dass ein Wechseln des dann defekten Sicherungselements nach dem Auslösen (nach dem Schmelzen des Schmelzleiters5 ) leicht möglich ist. - In Verbindung mit den
6 und7 wurde beispielhaft ein Herstellungsablauf mit möglichen Schritten eins bis sechs beschrieben. Alternativ hierzu besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Fertigungsschritte gemäß den6b bis7a (Schritte zwei bis vier) außerhalb des ersten Gehäuses2 vorzunehmen. In diesem Fall werden die erste und zweite Anschlusseinrichtung3 und4 in der vorgesehenen Länge des Schmelzleiters5 ausgerichtet und der Schmelzleiter5 mit der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 zusammengeführt und dort mechanisch und elektrisch befestigt. Hierbei kann in der bekannten Weise eine Crimpverbindung oder eine Löt- oder Schweißverbindung verwendet werden. Die somit geschaffene Komponente bestehend aus der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 sowie dem Schmelzleiter5 kann dann in Analogie zur Darstellung in6b in das erste Gehäuse2 eingesetzt werden, so dass gleichzeitig auch der Schmelzleiter5 auf der ersten und zweiten Seitenwand7 und8 angeordnet wird. Die weiteren Herstellungsschritte sind die gleichen, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Nach dem Einsetzen der Komponente kann im Bedarfsfall der innere Raum10 des inneren Gehäuses6 mit einem vorbestimmten Material ganz oder teilweise gefüllt werden. - Unter Bezugnahme auf
8 wird nachstehend ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. - Der Aufbau des Sicherungselements
1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen gleich demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, wie es in den1 bis3 gezeigt ist, wobei jedoch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die erste und zweite Anschlusseinrichtung3 und4 in geänderter Form ausgeführt ist, so dass die entsprechenden Anschlusselemente3a und4a an einer anderen Stelle aus dem ersten Gehäuse2 austreten, als dies in der Darstellung gemäß1 der Fall ist. - Während gemäß
1 die Anschlusselemente3a und4a aus dem unteren Teil des ersten Gehäuses2 austreten, um in entsprechende Öffnungen in der Leiterplatte17 oder Platine eingesetzt zu werden, treten nun die Anschlusselemente3a und4a an gegenüberliegenden Seitenwänden des ersten Gehäuses2 aus. Zu diesem Zweck sind die ersten und zweiten Anschlusseinrichtungen3 und4 abgewinkelt ausgeführt, so dass gemäß8 ein im Wesentlichen vertikaler Teil der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 in gleichartiger Weise wie in der Darstellung gemäß1 ausgeführt ist, so dass der Schmelzleiter5 in entsprechende Ausnehmungen eingesetzt werden kann. Der Schmelzleiter5 wird beim zweiten Ausführungsbeispiel in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel sowohl mechanisch als auch elektrisch mit der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 verbunden. Hierbei kann ein Löten, Schweißen oder Crimpen zur Anwendung kommen. - Der untere Teil der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung
3 und4 ist in8 abgewinkelt dargestellt, so dass das zugehörige Anschlusselement3a oder4a beispielsweise seitlich aus dem ersten Gehäuse2 austreten kann. - Die erste und zweite Anschlusseinrichtung
3 und4 muss nicht notwendigerweise in der dargestellten Form abgewinkelt werden, vielmehr besteht auch die Möglichkeit, die erste und zweite Anschlusseinrichtung3 und4 in einem vorbestimmten Bereich bogenförmig auszuführen, so dass das seitliche Austreten der jeweils zugehörigen Anschlusselemente3a und4a gewährleistet ist. - Zur erleichterten Montage kann unterhalb des abgewinkelten oder gebogenen Teils der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung
3 und4 ein entsprechender Sockel innerhalb des ersten Gehäuses2 angeordnet werden. - In Abhängigkeit von der Position des Austretens der Anschlusselemente
3a und4a aus dem ersten Gehäuse2 kann somit auch ein Oberflächen-montierbares Bauelement gebildet werden. - Die Wirkungsweise und Funktion des Sicherungselements
1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und der sonstige Aufbau sind gleichartig zu denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels. -
9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer alternativen Ausführungsform des inneren Gehäuses6 . - Gemäß der Darstellung in
1 und in Verbindung mit weiteren Einzelheiten in4 kann das innere Gehäuse beispielsweise aus im Wesentlichen drei Teilen bestehen, d. h. der ersten und zweiten Seitenwand7 und8 sowie dem Deckelelement9 . Bei der Herstellung werden die beiden Seitenwände7 und8 in das erste Gehäuse2 eingesetzt, und es wird nach dem Einsetzen des Schmelzleiters5 das Deckelelement9 auf die erste und zweite Seitenwand7 und8 aufgesetzt (6a und7b ). - Im Gegensatz zu dieser Ausführungsform des inneren Gehäuses
6 weist das innere Gehäuse6 gemäß9 im Wesentlichen zwei Komponenten auf. - Das Deckelelement
9 ist gleichartig ausgeführt zu der Ausführungsform gemäß den1 und4 . Gemäß9 wird jedoch der untere Teil des inneren Gehäuses6 aus einem Grundelement19 gebildet, wobei dieses Grundelement19 aus einem Bodenelement20 und den beiden Seitenwände7 und8 besteht, wobei das Bodenelement20 die beiden Seitenwände7 und8 verbindet. - Das Grundelement
19 kann als ein Modul aus drei einzelnen Teilen, d. h. der ersten und zweiten Seitenwand7 und8 sowie dem Bodenelement20 vorab gebildet werden, oder kann einstückig als das Grundelement19 hergestellt werden. - Bei dem mit den
6 und7 beschriebenen Herstellungsverfahren tritt in Verbindung mit dem hier alternativ zweiteilig ausgebildeten inneren Gehäuse6 keine Änderung der Herstellungsvorgänge oder Fertigungsschritte (Verfahrensschritte) auf. An Stelle des Einsetzens der ersten und zweiten Seitenwand7 und8 im ersten Verfahrensschritt in das erste Gehäuse2 wird das Grundelement19 einstückig eingesetzt, worauf die weiteren Fertigungsschritte in unveränderter Art und Reihenfolge gemäß der vorstehenden Beschreibung angewendet werden können. - Mit der zweiteiligen Anordnung des inneren Gehäuses
6 gemäß der Darstellung in9 besteht die Möglichkeit, in Verbindung mit dem Grundelement19 lediglich ein Element in das erste Gehäuse2 einzusetzen, wobei des Weiteren die Seitenwände7 und8 bereits positioniert und ausgerichtet sind. Es besteht ferner die Möglichkeit, das Bodenelement20 als Teil des Grundelements19 derart auszuführen, dass in gleichartiger Weise wie in3 ein erstarrter Materialrest des geschmolzenen Schmelzleiters5 sicher und gefahrlos aufgenommen werden kann. - In gleicher Weise wie bei der Ausführung des inneren Gehäuses
6 gemäß den1 und4 kann auch das zweite Gehäuse6 in Verbindung mit der Anordnung gemäß9 mit einem entsprechenden Material ganz oder teilweise gefüllt werden. - Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform des inneren Gehäuses
6 kann das Deckelelement9 in der Weise ausgeführt sein, dass in dem Bereich der Ausnehmungen16 die nach unten gerichteten Wände des Deckelelements9 direkt mit den ersten und zweiten Seitenwänden7 und8 fluchten. Dies ist in9 dargestellt. Es kann jedoch auch das Deckelelement9 in seiner Längsausdehnung, d. h. in seiner Ausdehnung längs der Erstreckung des Schmelzleiters5 , länger ausgeführt sein als beispielsweise die Längsausdehnung des Bodenelements20 in derselben Richtung, so dass das Deckelelement9 mit seinen nach unten gerichteten Wänden im Bereich der Ausnehmungen16 die erste und zweite Seitenwand7 und8 zumindest geringfügig überlappen kann. - Des Weiteren wird in gleicher Weise wie in der Darstellung der
1 und4 der innerhalb des inneren Gehäuses6 liegende innere Raum10 auch durch die Seitenwände des ersten Gehäuses2 im Bereich des inneren Gehäuses6 ergänzt. -
10 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung des Sicherungselements1 , wobei die nachstehend beschriebenen Herstellungsschritte eine alternative zu den Herstellungsschritten der6 und7 darstellen. - Gemäß
10a wird in gleicher Weise wie in Figur6a in einem ersten Schritt10.1 eine Grundanordnung bereitgestellt, bestehend aus einem Teil des ersten (äußeren) Gehäuses2 sowie einem ersten Teil6a des inneren Gehäuses6 . Der erste Teil6a des inneren Gehäuses6 ist an einer vorbestimmten Stelle oder in einem vorbestimmten Bereich des ersten Gehäuses2 angeordnet. Der erste Teil6a des inneren Gehäuses6 kann dabei dem Grundelement19 entsprechen, das in9 gezeigt ist. - Gemäß
10b wird in einem zweiten Schritt10.2 eine Grundanordnung aus dem Schmelzleiter5 und der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 bereitgestellt. Hierbei sind die vorstehend angegebenen Komponenten3 ,4 und5 in der erforderlichen Weise miteinander verbunden. Es können somit diese Komponenten3 ,4 und5 vorab montiert werden. Die elektrische und mechanische Verbindung des Schmelzleiters5 mit der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung3 und4 wird an den Endbereichen15 (siehe auch2 und3 ) vorgenommen, wobei hier Löten, Schweißen, Crimpen oder eine andere gleichwertige Verbindungstechnik angewendet werden kann. Des Weiteren können die Ausführungen der ersten und zweiten Anschlusseinrichtungen3 und4 verwendet werden, wie sie beispielshaft in5 gezeigt sind. - Die erste und zweite Schritt
10.1 Und10.2 sind im Wesentlichen zueinander parallel bzw. die tatsächliche Reihenfolge ist nicht von Bedeutung. - In einem weiteren dritten Schritt
10.3 werden die Anordnungen, die aus den Schritten10.1 und10.2 hervorgegangen sind, gemäß10c zusammengesetzt. Insbesondere wird der Schmelzleiter5 mit den Anschlusseinrichtungen3 und4 in das erste Gehäuse2 und dort auf den ersten Teil6a des inneren (zweiten) Gehäuses6 eingesetzt. Teile der Anschlusseinrichtungen3 und4 ragen dabei aus dem ersten Gehäuse2 heraus und sind geeignet, nach einer Positionierung auf einer Leiterplatte dort befestigt und beispielsweise gelötet zu werden. - Gemäß
10d wird entsprechend einem vierten Schritt10.4 in das erste Gehäuse2 und auf den Schmelzleiter5 sowie auf den ersten Teil6a des inneren Gehäuses6 der zweite Teil des inneren Gehäuses6 in Form des Deckelelements9 aufgesetzt. Die Anordnung des inneren Gehäuses6 entspricht somit im Wesentlichen der Darstellung der Teile des inneren Gehäuses6 in9 . - Durch diese Maßnahme nach dem vierten Schritt
10.4 wird in gleicher Weise wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen und Anordnungen in Verbindung mit Seitenwänden des ersten Gehäuses2 der geschlossene innere Raum10 gebildet, in dem ein Teil des Schmelzleiters5 verläuft. Außerhalb des inneren Gehäuses6 , d. h. zwischen dem inneren Gehäuse6 und dem äußeren Gehäuse2 befindet sich der äußere Raum11 , in welchem auch die Anschlusseinrichtungen3 und4 sowie Teile des Schmelzleiters5 angeordnet sind. Der innere Raum10 kann ebenfalls ganz oder teilweise mit einem Material gefüllt werden, wie es bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel angegeben ist. -
10e zeigt die Anordnung des Sicherungselements1 , nachdem in einem fünften Schritt10.5 der äußere Raum11 im Inneren des ersten Gehäuses2 und außerhalb des inneren Gehäuses6 mit einer Vergussmasse gefüllt wurde, Hierbei wird das erste Gehäuse2 an der bisher noch freien Öffnung mittels der eingefüllten Vergussmasse verschlossen und kann bedarfsweise eine Abdeckung (nicht gezeigt) erhalten. In jedem Fall ragen Anschlussbereiche der beiden Anschlusseinrichtungen3 und4 aus dem ersten Gehäuse2 und damit auch aus der Vergussmasse heraus. Das erste Gehäuse2 kann dabei ganz oder auch nur zum Teil mit der Vergussmasse gefüllt werden, wobei jedoch das erste Gehäuse2 nahezu vollständig gefüllt wird, wenn auf eine Abdeckung auf dem ersten Gehäuse2 verzichtet wird. - Das gemäß der vorstehenden Beschreibung in Verbindung mit
10 hergestellte Sicherungselement1 weist die gleichen Eigenschaften, Vorteile und eine gleichartige Funktion auf. Es kann bei der gebildeten Anordnung des in10 gezeigten Sicherungselements1 eine Auslösung bei einem Überstrom und/oder bei einer Übertemperatur der Umgebung des Sicherungselements1 erfolgen. Eine vollständige oder zumindest teilweise automatisierte Fertigung ist möglich. - Ferner besteht die weitere Möglichkeit eines alternativen Fertigungsverfahrens, indem die in Schritt
10.2 gewonnene Anordnung (Schmelzleiter5 und die erste und zweite Anschlusseinrichtung3 und4 ) in den ersten (unteren) Teil6a des inneren Gehäuses6 eingesetzt und danach das zugehörige Deckelelement9 angebracht wird. Die auf diese Weise erhaltene Anordnung mit den Komponenten3 ,4 ,5 ,6a und9 kann dann als ein Modul in das erste Gehäuse2 eingesetzt werden, wonach der Vorgang des Vergießens (Auffüllen des äußeren Raums11 ) stattfinden kann. Somit werden die in das erste Gehäuse2 eizusetzenden Komponenten3 4 ,5 ,6a und9 in Verbindung mit den inneren (zweiten) Gehäuse6 vor dem Einsetzen in das erste Gehäuse2 als ein Modul aufgebaut, das getrennt von dem ersten Gehäuse2 zusammengesetzt wird. Im Ergebnis wird ebenfalls das erfindungsgemäße Sicherungselement1 erhalten. - Mit den vorstehend beschriebenen Anordnungen des Sicherungselements
1 wird ein Sicherungselement beschrieben, dessen Funktion und Ansprechen auf Überströme sowie auf zu hohe und damit fehlerbedingte Umgebungstemperaturen gewährleistet ist, und wobei Fehlfunktionen weitgehend ausgeschlossen werden. Das erste Gehäuse, in das ein zumindest zweiteiliges inneres Gehäuse6 eingesetzt ist, bietet den für die Sicherungsfunktion wesentlichen Elementen, wie dem Schmelzleiter5 und seinen Anschlusseinrichtungen3 und4 ein hohes Maß an mechanischer Stabilität, an einem sicheren elektrischen Kontakt und an einem erheblichen Schutz gegen äußere mechanische Einflüsse sowie gegen Korrosion. - Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen auch folgende Aspekte.
- Das zweite Gehäuse des Sicherungselements kann zumindest zwei Teile aufweisen. Hierbei kann das zweite Gehäuse ein Deckelelement und eine erste und eine zweite Seitenwand oder ein Deckelelement und ein Grundelement aufweisen. Dies führt zu einer flexiblen Gestaltung des zweiten (inneren) Gehäuses und unterstützt eine zumindest teilweise automatisierte Fertigung. Das zweite Gehäuse des Sicherungselements kann zwischen der ersten und der zweiten Anschlusseinrichtung angeordnet sein. Die erste und die zweite Anschlusseinrichtung können in einem zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse gebildeten äußeren Raum angeordnet sein. Auf diese Weise ist der Schmelzleiter außerhalb des zweiten Gehäuses befestigt und kontaktiert. Des Weiteren kann der äußere Raum ganz oder teilweise mit einer Vergussmasse gefüllt sein, wodurch eine elektrische Isolation und eine verbesserte mechanische Festigkeit und Stabilität der gesamten Anordnung erreicht werden.
- Die erste und zweite Seitenwand, das Grundelement und das Deckelelement können entsprechende Ausnehmungen aufweisen, in welchen der zwischen der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung angeordnete Schmelzleiter verlaufen kann. Hierdurch wird der durch das zweite Gehäuse verlaufende Schmelzleiter geführt und positioniert, Des Weiteren könne die Auslösebedingungen einen Überstrom (Fehlerstrom) und/oder eine Übertemperatur sein. Auf diese Weise kann sowohl ein in einer zu schützenden Schaltung auftretender Überstrom als auch eine von außen auf das Sicherungselement einwirkende Wärme zur sicheren Auslösung führen, wobei die genannten Auslösebedingungen auch gleichzeitig auftreten können.
- Hinsichtlich des Verfahrens kann der Schritt des Einsetzens und Verbindens des Schmelzleiters des Weiteren den Schritt des vollständigen oder teilweisen Füllens des zweiten Gehäuses mit einem Füllmaterial umfassen. Es kann ferner der Schritt des Bereitstellens eines ersten Teils des zweiten Gehäuses den Schritt des Bereitstellens einer ersten und einer zweiten Seitenwand, oder den Schritt des Bereitstellens eines Grundelements des zweiten Gehäuses umfassen. Bei dem Verfahren kann der Schritt des Verbindens des Schmelzleiters das elektrische und mechanische Verbinden des Schmelzleiters mit der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung umfassen.
- Nachstehend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sicherungselements
30 in Verbindung mit den11 bis14 beschrieben. -
11 zeigt eine perspektivische Gesamtdarstellung des elektrischen Sicherungselements30 gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wobei das Sicherungselement30 gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel ein Gesamtgehäuse31 aufweist, dass aus zwei Teilen zusammengesetzt ist. Das Gesamtgehäuse31 umfasst einen ersten Gehäuseteil in Form eines Gehäusegrundelements oder Grundgehäuses32 , das durch ein in seinen Abmessungen auf das Grundgehäuse32 angepasstes Deckelelement33 verschlossen werden kann. In der Darstellung gemäß11 sind beide Gehäuseteile32 und33 im zusammengesetzten Zustand gezeigt, wobei Befestigungselemente34 vorgesehen sind, mittels denen die beiden Gehäuseteile32 und33 formflüssig und fest miteinander verbunden werden können. - Gemäß der Darstellung in den
12 und13 sind die Befestigungselemente34 mit dem Grundgehäuse32 einstückig ausgebildet oder als separate Teile in dieses eingesetzt und stellen Schnappvorrichtungen dar, mittels denen das Deckelelement33 nach dem Einsetzen in seiner Position auf dem Grundgehäuse32 fixiert und gehalten werden kann. - In den
11 bis13 sind mehrere Befestigungselements34 dargestellt. Es ist zumindest ein Befestigungselement34 vorhanden, wobei auch beispielsweise zwei Befestigungselemente an vorbestimmten Stellen in den Gehäuseteilen32 und33 vorgesehen sein können. In dem in den11 bis13 gezeigten Beispiel des Sicherungselements30 sind vier Befestigungselemente34 vorgesehen, die in entsprechende Öffnungen34a im Deckelelement33 (14 ) formschlüssig hineinragen und eine entsprechende Rest- oder Schnappverbindung (formschlüssige Verbindung) bilden. Nach dem Einrasten der Befestigungselemente34 in den Öffnungen34a des Deckelelements33 sind vorzugsweise die aus dem Deckelelement33 herausragenden Teile der Befestigungselemente34 in Vertiefungen35 des Deckelelements33 versenkt angeordnet, sodass sie nicht oder nur in kleinem Umfang über die äußere Oberfläche des Deckelelements33 hinausragen. Die vorliegende Erfindung ist auf die Anzahl der Befestigungselemente34 nicht beschränkt, vielmehr ist zumindest ein Befestigungselement34 mit zumindest einer Öffnung34a in dem Deckelelement33 ausreichend. Es können auch Öffnungen im Grundgehäuse32 und entsprechende Befestigungselemente im Deckelelement33 vorgesehen sein. - In der Darstellung gemäß
12 ist von dem Gesamtgehäuse31 das Deckelelement33 entfernt, und es Ist somit das Innere des Grundgehäuses32 dargestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung ist das Grundgehäuse32 einstückig gebildet, wobei die vorliegende Erfindung jedoch hierauf nicht festgelegt ist, und das Grundgehäuse32 auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden kann. - Wie es aus
12 und auch aus13 erkennbar ist, sind in dem Grundgehäuse32 unterschiedliche Strukturen und Räume ausgebildet. Im Einzelnen umfasst das Grundgehäuse32 in jeweiligen Endbereichen entsprechend der Längsausdehnung des Grundgehäuses32 einen ersten Endraum36 und einen zweiten Endraum37 . Die Endräume36 und37 stellen Vertiefungen in dem Grundgehäuse32 dar, und werden nach Aufsetzten des Deckelelements33 als im Wesentlichen getrennte Räume ausgebildet. Hierzu weist das in14 in der Ansicht seiner Innenseite gezeigte Deckelement33 die jeweils entsprechenden Vertiefungen36a und37a auf, die in Verbindung mit dem Grundgehäuse32 nach dem Zusammensetzen die beiden Endräume36 und37 bilden. - Gemäß den
12 und14 ist zwischen den Endräumen36 und37 ein Mittelraum38 angeordnet, der hinsichtlich seines Raumvolumens größer ist als jeder der beiden Endräume36 und37 . Der Mittelraum38 wird durch die entsprechende Vertiefung38a in dem Deckelelement33 nach einem Zusammensetzen gemäß der Darstellung in11 ergänzt. Die verschiedenen vorstehen beschrieben Räume36 bis38 sind durch entsprechende Wände voneinander getrennt. - Das Sicherungselement
30 gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst ferner entsprechende Einrichtungen im Hinblick auf einen Schmelzleiter (thermosensitives Element) und entsprechende Kontaktelemente. Dies ist im Einzelnen in13 dargestellt. - Gemäß
13 umfasst das Sicherungselement30 einen Schmelzleiter39 , der aus einem nichtleitenden Material mit einem niedrigen Schmelzpunkt besteht und als überwiegend zylindrisches Element dargestellt ist. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht festgelegt, vielmehr kann der Schmelzleiter39 auch eine von der zylindrischen Form mehr oder weniger abweichende Form aufweisen, sofern über den gesamten Verlauf des Schmelzleiters39 eine Mindest-Querschnittsfläche bereitgestellt wird, die den Stromfluss (im störungsfreien Fall den Nennstrom ohne Auslösung) aufnimmt, sodass bei Überschreiten einer vorbestimmten Stromdichte innerhalb der Mindest-Querschnittsfläche die Auslösung des Sicherungselements30 durch Schmelzen des Schmelzleiters39 gewährleistet ist. - Der Schmelzleiter
39 umfasst Endbereiche40 , wobei der Schmelzleiter39 bei den Endbereichen40 mit jeweiligen Kontaktelementen verbunden ist. Hierzu umfasst das Sicherungselement30 ein erstes Kontaktelement41 und ein zweites Kontaktelement42 . In den jeweiligen Endbereichen40 des Schmelzleiters39 ist dieser mit dem ersten bzw. zweiten Kontaktelement41 und42 verbunden. Die Verbindung kann durch einen Lötvorgang, durch Verpressen oder durch Crimpen erfolgen. Die Kontaktelemente41 und42 stellen die Anschlusseinrichtungen dar. - Gemäß der Darstellung in
13 ist die gemeinsame Anordnung aus dem Schmelzleiter39 und dem ersten und zweiten Kontaktelement41 und42 in das Grundgehäuse32 eingesetzt. Im Einzelnen liegt das erste Kontaktelement41 in dem ersten Endraum36 , und das zweite Kontaktelement in dem zweiten Endraum37 . Zwischen den beiden Kontaktelementen36 und37 erstreckt sich der Schmelzleiter39 vom ersten Endraum zum zweiten Endraum und erstreckt sich ferner mit einem großen Anteil seiner Länge im Mittelraum38 . - Neben der Befestigung des Schmelzleiters
39 in seinen Endbereichen40 mit dem ersten und zweiten Kontaktelement41 und42 ist der Schmelzleiter39 ebenfalls in dem Gesamtgehäuse31 gelagert. Hierzu umfassen sowohl das Grundgehäuse32 als auch das Deckelelement33 gemäß den12 und14 entsprechende Vertiefungen43 in den jeweiligen Wänden zwischen den beiden Endräumen36 und37 und dem Mittelraum38 Die Vertiefungen43 in dem Grundgehäuse32 und dem Deckelelement33 sind in der Weise ausgebildet, dass sie im Wesentlichen der äußeren Form des Schmelzleiters39 entsprechen, wobei zur Vereinfachung der Darstellung und der Annahme einer zylindrischen Form des Schmelzleiters39 gekrümmte Vertiefungen mit einem entsprechenden Durchmesser zur Aufnahme des Schmelzleiters39 ausgebildet sind. Die Vertiefungen43 sind jedoch nicht auf die gekrümmte Form festgelegt, und sind ausgebildet, ganz oder teilweise der äußeren Form des Schmelzleiters39 zu folgen. - Es werden gemäß der vorstehenden Beschreibung das erste und zweite Kontaktelement
41 und42 in das Grundgehäuse32 derart eingesetzt, so dass das erste Kontaktelement41 in dem ersten Endraum36 und das zweite Kontaktelement in dem zweiten Endraum37 angeordnet ist. Mit einer entsprechenden Ausgestaltung der Vertiefungen der Endräume36 und37 in dem Grundgehäuse32 (und36a und37a in dem Deckelement33 ) können die Kontaktelemente41 und42 genau in den Endräumen36 und37 des Grundgehäuses32 platziert werden, so dass hierdurch eine vorteilhafte Vormontage möglich ist und das Deckelement33 sehr einfach und ohne weiteres Ausrichten der Kontaktelemente41 und42 auf das Grundgehäuse32 aufgesetzt und mittels des zumindest einen Befestigungselements34 fixiert und gehalten werden kann. - Das erste und zweite Kontaktelement
41 und43 umfasst jeweils Endbereiche44 , die gemäß der Darstellung in den11 und13 nach dem Einsetzen in das Gesamtgehäuse31 auf einer Seite (bei dem gewählten Ausführungsbeispiel auf einer längeren Schmalseite, in den Darstellungen der Figuren unten) aus dem Gesamtgehäuse31 herausragen und dazu dienen, in einer elektronischen Schaltung, beispielsweise auf einer Flachbaugruppe oder Platine (Leiterplatte), leitend befestigt zu werden. Im Allgemeinen wird hierbei ein Lötvorgang bevorzugt. Es kann jedoch hierzu auch das Sicherungselement30 mit den Kontaktbereichen44 in eine entsprechend ausgebildete und dimensionierte Fassung eingesetzt werden, sodass mittels Klemmkontakten eine galvanische Verbindung zwischen der betreffenden elektronischen Schaltung und den Endbereichen (Kontaktbereichen)44 hergestellt wird. Ferner sind die beiden Kontaktelemente41 und42 über den Schmelzleiter39 miteinander galvanisch (stromleitend) verbunden. - Beim Auslösen des Sicherungselements
30 der vorliegenden Erfindung wird bei Vorliegen eines Überstroms (der größer als der Nennstrom ohne Auslösung ist) der Schmelzleiter39 in Folge einer Stromwärme schmelzen und damit den betreffenden Stromkreis unterbrechen. Hierbei findet im Wesentlichen der Schmelzvorgang in dem Mittelraum38 statt, sodass geschmolzenes Material des Schmelzleiters39 in dem Mittelraum und vorzugsweise in einem Bereich unterhalb des Verlaufs bzw. der Anordnung des nicht ausgelösten Schmelzleiters39 angesammelt werden kann. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das geschmolzene Material nicht aus dem Gesamtgehäuse31 austritt, sondern in einem vorbestimmten Bereich des Gesamtgehäuses31 , dem Mittelraum38 , angesammelt wird. Nach dem Auslösevorgang und Unterbrechen des Stromkreises wird das geschmolzene Material des Schmelzleiters39 unmittelbar in dem entsprechenden Bereich des Mittelraums38 erstarren. - Eine Auslösung ist ebenfalls möglich, wenn von außen eine Temperaturbelastung auftritt, die die Schmelztemperatur des Schmelzleiters
39 überschreitet und diesen zum Schmelzen bringt. Auch in diesem Fall wird der betreffende Stromkreis unterbrochen, und geschmolzenes Material des Schmelzleiters sammelt sich in dem Mittelraum38 und entsprechend der geometrischen Anordnung des Sicherungselements30 in einem unteren Teil des Mittelraums38 . - Das erste und zweite Kontaktelement
41 und42 besteht aus einem leitenden Material, wie beispielsweise einem Metall, dessen Schmelzpunkt höher ist als derjenige des Schmelzleiters39 . Der Schmelzleiter39 besteht aus einem metallischen Werkstoff mit einem niedrigen Schmelzpunkt in Abhängigkeit vor einer Sicherheitstemperatur, ab der der Schmelzleiter auslösen soll, und die mechanischen Abmessungen sind in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit dieses Materials und dem zutragenden Strom (Dauerstrom, Nennstrom) sowie einem Auslösestrom dimensioniert. - Das vorstehend beschriebene Sicherungselement
30 kann auf einfache Weise gefertigt werden. Insbesondere kann in Verbindung mit einer ganz oder teilweise automatisierter Fertigung eine einfache Serienfertigung bereitgestellt werden. - Das Sicherungselement
30 besteht im Wesentlichen aus fünf Komponenten, d. h. dem Gesamtgehäuse31 mit dem Grundgehäuse32 und dem Deckelelement33 , sowie aus dem Schmelzleiter39 und den beiden Kontaktelementen41 und42 . - Die beiden Kontaktelemente
41 und42 können mit dem Schmelzleiter39 in entsprechender Weise verbunden werden, sodass außerhalb des Gesamtgehäuses31 diese drei Komponenten gefertigt und danach in das Grundgehäuse32 eingesetzt werden können. Mit der Ausbildung der ersten und zweiten Kontaktelemente41 und42 mit einer Aussparung, die der Form der Querschnittsfläche des Schmelzleiters39 entspricht, kann nach einem Verbinden des Schmelzleiters39 mit den beiden Kontaktelementen41 und42 eine ausreichende Stabilität der drei vorgefertigten Komponenten (39 ,41 und42 ) erreicht werden. Im Rahmen einer Serienfertigung kann dann die vorgefertigte Komponente in das Grundgehäuse32 eingesetzt und danach mit dem Deckelelement33 verschlossen werden, wobei das Deckelelement33 in Verbindung mit den Befestigungselementen34 vorzugsweise mittels einer Rastverbindung befestigt wird. - In gleicher Weise wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispielen besteht die Möglichkeit, den Mittelraum
38 und/oder die beiden Endräume36 und37 mittels eines isolierenden und das geschmolzene Material des Schmelzleiters39 aufnehmenden Materials ganz oder teilweise zu füllen. - Das Gesamtgehäuse
31 mit dem Grundgehäuse32 und dem Deckelelement33 kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Ferner kann zumindest eines der beiden Gehäuseteile32 oder33 auch aus einer Keramik, und insbesondere einer Glaskeramik bestehen. In jedem Fall werden in vorbestimmter Weise temperaturbeständige und elektrisch isolierende Materialien eingesetzt. Hierbei können die beiden Gehäuseteile32 und33 des Gesamtgehäuses31 aus gleichartigen oder unterschiedlichen Materialien bestehen, beispielsweise aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien, aus unterschiedlichen Keramikmaterialien oder auch aus Kunststoff- und Keramikmaterialien. Es ist auf diese Weise ein diskretes und leicht zu handhabendes Bauelement herstellbar. - Mit der vorstehend beschriebenen Herstellung ist eine kostengünstige Massenfertigung möglich, und es kann das Sicherungselement
1 oder30 , das in Form eines diskreten Bauelements gebildet ist, in vielfältiger Weise in elektrischen Schaltungen angewendet werden. Insbesondere besteht die Möglichkeit, das Sicherungselement1 oder30 in der erfindungsgemäßen Ausführung in Leiterplatten einzusetzen oder als Oberflächenmontierbares Bauelement auszuführen und in der entsprechenden Weise ebenfalls auf Leiterplatten anzuordnen. Mit der Möglichkeit, die Herstellungsabläufe ganz oder zumindest teilweise und somit auch weitgehend zu automatisieren, wird eine kostengünstige Massenfertigung unterstützt. - Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren beschrieben.
- Es ist für den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann selbstverständlich, dass die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß den vorstehend beschriebenen Figuren und die für die jeweiligen Bauteile und Komponenten verwendeten Bezugszeichen in den Figuren der Beschreibung sowie die beispielhaften Angaben nicht einschränkend auszulegen sind. Des Weiteren ist die Erfindung auf die angegebene Darstellung in den Figuren und die darin angegebenen Dimensionen und Formen sowie die angegebenen Verfahrensschritte nicht beschränkt. Als zur Erfindung gehörig werden sämtliche Ausführungsformen und Varianten sowie Herstellungsschritt angesehen, die unter die beigefügten Schutzansprüche fallen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 3309842 A1 [0004]
- DE 29616063 U1 [0005]
Claims (9)
- Sicherungselement mit: – einem Grundgehäuse (
32 ) und einem mit dem Grundgehäuse (32 ) verbindbaren Deckelelement (33 ), die in zusammengesetzten Zustand ein Gesamtgehäuse (31 ) bilden, – einem Schmelzleiter (39 ), der innerhalb des Gesamtgehäuses (31 ) zwischen einem ersten und einem zweiten Kontaktelement (41 ,42 ) angeordnet ist und diese elektrisch miteinander verbindet, wobei – der Schmelzleiter (39 ) durch das erste und zweite Kontaktelement (41 ,42 ) derart gehalten wird, dass sich ein vorbestimmter Bereich des Schmelzleiters zwischen den Kontaktelementen im Gesamtgehäuse (31 ) befindet und der Schmelzvorgang bei Vorliegen einer Auslösebedingung in einem vorbestimmten Raum des Gesamtgehäuses (31 ) stattfindet. - Sicherungselement nach Anspruch 1, wobei in dem Gesamtgehäuse (
31 ) durch das Grundgehäuse (32 ) und das Deckelelement (33 ) zwei Endräume (36 ,37 ) und ein Mittelraum (38 ) gebildet werden, und der Mittelraum (38 ) zwischen dem ersten und zweiten Endraum (36 ,37 ) angeordnet ist. - Sicherungselement nach Anspruch 2, wobei sich der Schmelzleiter vom ersten zum zweiten Endraum (
36 ,37 ) über den Mittelraum (38 ) erstreckt. - Sicherungselement nach Anspruch 2 oder 3, wobei das erste Kontaktelement (
41 ) im ersten Endraum (36 ) und das zweite Kontaktelement (42 ) im zweiten Endraum (37 ) angeordnet ist und jeweilige Kontaktbereiche (44 ) der Kontaktelemente (36 ,37 ) aus dem Gesamtgehäuse (31 ) zum Verbinden des Sicherungselements (30 ) mit einer elektrischen Schaltung herausragen. - Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorbestimmte Raum der Mittelraum (
38 ) ist, in dem der Schmelzvorgang des Schmelzleiters (39 ) bei vorliegen der Auslösebedingung stattfindet. - Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Grundgehäuse (
32 ) zumindest ein Befestigungselement (34 ) aufweist, das bei dem Zusammensetzen des Grundgehäuses (32 ) und des Deckelelements (33 ) zur Bildung des Gesamtgehäuses (31 ) in das Deckelelement (33 ) hineinragt und eine Rastverbindung bildet. - Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zumindest entweder das Grundgehäuse (
32 ) oder das Deckelelement (33 ) Befestigungselemente (34 ) aufweist, die bei dem Zusammensetzen des Grundgehäuses (32 ) und des Deckelelements (33 ) zur Bildung des Gesamtgehäuses (31 ) eine Rastverbindung bilden. - Sicherungselement nach Anspruch 3, wobei der Mittelraum (
38 ) einen vorbestimmten Bereich (38a ) aufweist zur Aufnahme des geschmolzenen Materials des Schmelzleiters (39 ) nach der Auslösung. - Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Grundgehäuse (
32 ) und das Deckelelement (33 ) aus gleichartigen oder unterschiedlichen isolierenden Materialien bestehen, und die Materialien ausgewählt werden aus Kunststoffmaterialien, Keramik oder Glaskeramik.
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