DE3740592C2 - - Google Patents
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- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sicherung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
In einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Automobil, wird
üblicherweise elektrische Energie von einer Batterie
bereitgestellt. Verschiedene
Sicherungen sind vorgesehen, um die Batterie vor
Kurzschlüssen zu schützen. Im einzelnen wird in einem
elektrischen Schaltkreis eines Automobils, in dem relativ
große Ströme fließen, üblicherweise eine Sicherung
eingesetzt, um die elektrischen
Einrichtungen und die elektrische Energiequelle vor Feuer zu
bewahren, das durch einen zu großen elektrischen Strom
verursacht wird.
Eine Sicherung der eingangs genannten Art ist aus US 46 72 352 bekannt.
Die darin offenbarte Sicherung besitzt ein Gehäuse mit
Seitenwänden und einer oberen Öffnung, eine
Gehäuseabdeckung, die die obere Öffnung abdeckt und das
Gehäuse verschließt, und weist ein Sicherungselement auf,
das durch einen Nennstrom bestimmter Größe geschmolzen
wird und das in dem geschlossenen Gehäuse angeordnet ist.
Das Gehäuse besitzt spezielle Einsteckkanäle und nimmt
daran angepaßte Anschlußkontakte auf, um so eine
übermäßige Hitzeentwicklung an der Kontaktstelle zwischen
Sicherungselement und elektrischen Anschlüssen zu
vermeiden. Dazu wird für die Anschlußkontakte ein
mechanisch stärker federndes Material verwendet, so daß
durch die erhöhte Anpreßkraft der Kontaktwiderstand
verringert und damit die Hitzeentwicklung reduziert wird.
Aus US 40 47 142 ist eine Belüftung einer
Hochspannungssicherung bekannt, die durch einen
mäanderförmigen Lüftungsschlitz erreicht wird. Durch den
mäanderförmigen Verlauf der Lüftungsschlitze wird eine
Verschmelzung, insbesondere durch Eindringen des Wassers,
verhindert, da Bereiche vorgesehen sind, in denen sich
eindringendes Wasser absetzt und diese Bereiche nicht
durch geradlinig ausgerichtete Öffnungen verbunden sind.
Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, umfaßt eine bekannte
Sicherung 10 im einzelnen ein Gehäuse 11 aus einem
hitzebeständigen synthetischen Harz und ein Sicherungselement
12, das in dem Gehäuse 11 angeordnet ist, ein Paar
Sicherungskontakte 13, die jeweils an einem Ende mit den
beiden Enden des Sicherungselements 12 entsprechend verbunden
sind. Die anderen Enden der Sicherungskontakte 13 treten
in zusammengesetztem Zustand durch eine Bodenplatte 11a des
Gehäuses 11 parallel zueinander nach außen hervor.
Kabelanschlüsse 14, die jeweils am Ende eines Drahts
befestigt sind, sind mit den Sicherungskontakten 13
entsprechend durch Befestigungsmittel, wie zum Beispiel einen
Stift, verbunden.
Bei einer derartigen Sicherung 10 ist normalerweise eine
Gehäuseabdeckung 15 auf der oberen Oberfläche des Gehäuses 11
befestigt, um das Sicherungselement 12 vor äußeren
Substanzen, wie zum Beispiel verteiltem Staub oder ähnlichem
zu schützen, die in der Lage sind, das Sicherungselement 12 zu
beschädigen, so daß das Innere des Gehäuses 11 im allgemeinen
hermetisch verschlossen gehalten wird. Im Inneren des
Gehäuses 11 können sich demnach hohe Temperaturen
entwickeln durch die Hitze, die von einem elektrischen
Strom erzeugt wird, der durch das Sicherungselement 12
fließt. Aus diesem Grund wird für das Material des
Gehäuses 11 ein hitzebeständiges synthetisches Harz,
wie zum Beispiel ein Nylonharz, das durch Fiberglas verstärkt
wird, eingesetzt.
In einer Sicherung 10, wie oben beschrieben, schmilzt das
Sicherungselement 12 sofort, falls ein übermäßig großer
elektrischer Strom hindurchfließt. Auf der anderen Seite,
falls die Größe des Stroms relativ kleiner ist als der
übermäßig große Strom, wird die Zeit, die für das Schmelzen
des Sicherungselements 12 (im folgenden "Schmelzzeit"
genannt) erforderlich ist, lang. Das Verhältnis zwischen der Größe
des elektrischen Stoms und der Schmelzzeit wird durch die
Kurve "A" in Fig. 3 angedeutet. Wie in der Zeichnung gezeigt,
schmilzt das Sicherungselement 12 nicht, obwohl es aufgeheizt
wird und die Erzeugung der Hitze fortgesetzt wird, wenn ein
elektrischer
Strom I₁ (im folgenden als "nicht schmelzender elektrischer
Strom" bezeichnet), der ein wenig größer ist als der
Nennstrom I0 durch das Sicherungselement 12 fließt. Dies
hat zum Ergebnis, daß im Inneren des Gehäuses 11 eine hohe
Temperatur erreicht wird, so daß
thermische Verformungen an dem Gehäuse 11 durch eine äußere
Kraft oder eine Einwirkung bewirkt werden können und daß nur
ein Teil des Sicherungselements 12 schmilzt.
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Sicherung
gemäß der US 46 72 352 so weiter zu entwickeln,
daß eine thermische Verformung des Sicherungsgehäuses
verhindert wird, wenn durch einen hohen, aber das
Sicherungselement nicht schmelzenden elektrischen Strom
dem Sicherungsgehäuse eine große Wärmemenge zugeführt wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch
die Merkmale im Kennzeichen
des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Sicherung, die ein Gehäuse mit
zumindest einem Luftdurchlaß besitzt,
strömt die Luft, die durch die Hitze aufgeheizt wird, die
in dem Sicherungselement erzeugt wird, durch den Luftdurchlaß.
Es ist demnach möglich, das Innere des Gehäuses vor dem
Erreichen einer hohen Temperatur durch die Erhitzung zu
bewahren.
Bei einer Sicherung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht
nur eine kleine Wahrscheinlichkeit, daß äußere Substanzen, wie zum
Beispiel verteilter Staub, in das Gehäuse eindringen und das
Sicherungselement beschädigen, da der Luftdurchlaß
mäanderförmig ausgebildet ist. Weiter ist es möglich, da die
aufgeheizte Luft nicht in dem Gehäuse verbleibt, das
Auftreten von thermischer Deformation des Gehäuses zu
vermeiden, selbst falls der nicht schmelzende elektrische
Strom durch das Sicherungselement über eine lange Zeit hinweg
fließt.
Darüber hinaus kann für den Fall, daß der Luftdurchlaß in dem
Gehäuse vorgesehen ist, die Temperatur des Sicherungselements
ein wenig gesenkt und die Schmelzzeit, wie in Fig. 3
durch die Kurve B dargestellt,
verlängert werden. Dies hat jedoch keinen Einfluß auf die
Kapazität der Sicherung, wenn der übermäßig große elektrische
Strom I₂ in dem Sicherungselement fließt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
genauer beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 eine zerlegte perspektivische Ansicht
einer herkömmlichen Sicherung;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 ein Diagramm des Verhältnisses zwischen dem
elektrischen Strom, der durch das Sicherungselement
fließt, und der Schmelzzeit des
Sicherungselementes;
Fig. 4 eine zerlegte perspektivische Ansicht
einer Sicherung gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 4;
Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in Fig. 4;
Fig. 7 eine zerlegte perspektivische Ansicht
einer Sicherung gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie D-D in Fig. 7,
und
Fig. 9 eine Schnittansicht einer Sicherung gemäß einer
dritten Ausführungsform der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 wird die erste
Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Wie dargestellt in Fig. 4 umfaßt die Sicherung 20 ein Gehäuse
21, das aus einem hitzebeständigem, synthetischem Harz
hergestellt ist. Das Gehäuse 21 besitzt einen kistenförmigen
Aufbau, und eine obere Seite des Gehäuses 21 ist geöffnet, um
eine Öffnung zu bilden. Ein Sicherungselement 22, das durch
einen übermäßig großen elektrischen Strom über dem Nennstrom
geschmolzen wird, ist in dem Gehäuse 21 angeordnet. Zwei
Sicherungskontakte 23 sind jeweils mit einem Ende an die
beiden Enden des Sicherungselements 23 angeschlossen. Jeder
Sicherungskontakt 23 besitzt eine Stiftbohrung 23a. Die
anderen Enden der Sicherungskontakte 23 treten
im zusammengesetzten Zustand durch eine
Bodenplatte 21a des Gehäuses 21 nach außen parallel zueinander
hervor. Kabelanschlüsse 24, die
jeweils an den Enden eines Drahtes befestigt sind, sind an
den Sicherungskontakten 23 durch Befestigungsmittel, wie zum
Beispiel einen Stift, befestigt. Eine Gehäuseabdeckung 25 ist
auf dem Gehäuse 21 so vorgesehen, daß die obere Öffnung des
Gehäuses 21 abgedeckt wird. Die Abdeckung 25 besitzt die
Funktion, das Sicherungselement 22 vor äußeren Substanzen,
wie zum Beispiel verteilten Staub oder ähnlichem zu schützen.
Im Inneren des Gehäuses 21 sind zwei Luftdurchlässe 26 auf
gegenüberliegenden inneren Oberflächen des Gehäuses 21 in
Längsrichtung vorgesehen. Jeder der Luftdurchlässe 26 wird
durch die Befestigung eines einen Kanal bildenden Elements 27
auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 21 gebildet, das
einen C-förmigen Querschnitt besitzt und eine in
Längsrichtung verlaufende Ausnehmung, so daß der Luftdurchlaß 26
auf der Innenseite des den Kanal bildenden Elements 27
gebildet wird. Demnach besitzt der Luftdurchlaß 26 einen
Einlaß 26a, der auf der oberen Seite des Gehäuses 21 angeordnet
ist und mit dem Inneren des Gehäuses 21 in Verbindung steht und
einen Auslaß 26b, der auf der Unterseite des Gehäuses 21
angeordnet ist und mit der Außenseite des Gehäuses 21 in
Verbindung steht. Darüber hinaus liegt der Luftdurchlaß 26 an
seinem oberen Bereich der Gehäuseabdeckung 25
gegenüber, wodurch er mäanderförmig wird, so daß es
nicht möglich ist, in das Innere des Gehäuses 21 durch den
Luftdurchlaß 26 von außen her hineinzuschauen.
Zusätzlich sind Zwischenräume (zweite Luftdurchlässe) 28 vorgesehen in den Bereichen,
in denen die Sicherungskontakte 23 durch die Bodenplatte 21a
des Gehäuses 21 hindurchreichen, so daß Hitze, die durch das
Sicherungselement 22 erzeugt wird, leicht zur oberen Seite
zirkuliert und durch den Luftdurchlaß 26 nach außen
bewegt wird, wodurch ein Temperaturanstieg im Gehäuseinneren,
der durch die erhitzte Luft bewirkt wird, die durch Hitze in
dem Sicherungselement 22 erzeugt wird, unterdrückt wird.
Andererseits besteht nur eine geringe Wahrscheinlichkeit, daß
das Sicherungselement 22 durch äußere Substanzen, wie zum
Beispiel verteilten Staub beschädigt wird, da der Staub nicht
in das Innere des Gehäuses 21 durch den Luftdurchlaß 26
eindringen kann.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 wird eine zweite
Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Sicherung 30 ein
Gehäuse 31 aus einem hitzebeständigen synthetischen Harz. Das
Gehäuse 31 besitzt einen kastenförmigen Aufbau, und eine obere
Seite des Gehäuses 31 ist offen, um so eine Öffnung zu
bilden. Ein Sicherungselement 32, das durch einen übermäßig großen elektrischen
Strom über dem Nennstrom geschmolzen wird, ist in dem Gehäuse
31 angeordnet. Zwei Sicherungskontakte 33 sind jeweils an
einem Ende mit den beiden Enden des Sicherungselements 32
verbunden. Jeder Sicherungskontakt 33 besitzt eine
Stiftbohrung 33a. Die anderen Enden der Sicherungskontakte 33
ragen im zusammengesetzten Zustand
durch eine Bodenplatte 31a des Gehäuses 31 nach unten
parallel zueinander hervor.
Kabelanschlüsse (nicht dargestellt), die an dem Ende eines
Drahtes jeweils befestigt sind, sind an den
Sicherungskontakten 33 durch Befestigungsmittel, wie zum
Beispiel einen Stift, befestigt. Die obige Struktur der
Sicherung dieser Ausführungsform ist dieselbe, wie die der
ersten Ausführungsform.
An gegenüberliegenden Kanten 31b an der oberen Seite des
Gehäuses 31 sind Kerben 31c ausgebildet. Eine
Gehäuseabdeckung 35 ist auf dem Gehäuse 31 befestigt, um so die
obere Öffnung des Gehäuses 31 abzudecken. Die Abdeckung 35
besitzt schützende Platten 35a, die auf beiden Seiten der
Abdeckung 35 vorgesehen sind, die mit den Positionen der
gegenüberliegenden Kanten 31b übereinstimmen, die die Kerben
31c entsprechend abdecken, wenn die Gehäuseabdeckung 35 an
dem Gehäuse 31 angebracht ist. Dies hat zum Ergebnis, daß
zwei Luftdurchlässe 36 durch die Kerben 31c und den
Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 31 und jeder abdeckenden
Platte 35a entsprechend gebildet werden. Weiter besitzt jeder
Luftdurchlaß 36 einen Einlaß 36a, der mit der Innenseite des
Gehäuses 31 in Verbindung steht und einen Auslaß 36b, der mit
der Außenseite des Gehäuses 31 verbunden ist.
Obwohl die Form des Luftdurchlasses 36 dieser Ausführungsform
anders ist als der der ersten Ausführungsform ist dessen
Funktion dieselbe wie die bei der ersten Ausführungsform.
Genauer wird es einfach, da der Einlaß 36a des
Luftdurchlasses 36 an der Oberseite in dem Gehäuse 31 angeordnet
ist und der Auslaß 36b an der Außenseite des Gehäuses 31
angeordnet und nach unten gerichtet ist, die erhitzte Luft
abzuführen, die durch das Sicherungselement 32 erhitzt und
nach oben zirkuliert wird. Da der so ausgebildete
Luftdurchlaß 36 darüber hinaus mäanderförmig ist, ist es nicht möglich, in das
Innere des Gehäuses 31 durch den Luftdurchlaß 36 von außen her
hineinzusehen, so daß äußere Substanzen, wie zum Beispiel
verteilter Staub, nicht in das Gehäuse 31 eindringen können.
Fig. 9 zeigt die dritte Ausführungsform einer Sicherung 40
gemäß der vorliegenden Erfindung.
Auch bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Sicherung 40 sind neben dem dargestellten Gehäuse 41 und
einer Gehäuseabdeckung 45 ein Sicherungselement 42 und
eine Bodenplatte 41a vorgesehen, die aber in Fig. 9 nicht
dargestellt sind. Es handelt sich dabei um die
entsprechenden Elemente, die auch bei den zuvor
beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen sind. In dieser Ausführungsform
ist ein Luftdurchlaß 46, der in der Zeichnung dargestellten
Art in der Gehäuseabdeckung 45 der Sicherung 40
ausgebildet. Der Luftdurchlaß 46 ist mäanderförmig, so daß es
nicht möglich ist, in das Innere des Gehäuses 41 durch den
Luftdurchlaß 46 von außen hineinzusehen, wie in der Zeichnung
dargestellt. Daher ist dieselbe Funktion wie die bei den oben
erwähnten Ausführungsformen zu erwarten.
Claims (12)
1. Sicherung für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug mit
- - einem oben offenen Gehäuse, das Seitenwände aufweist und aus synthetischem Harz besteht,
- - einer Gehäuseabdeckung, die das oben offene Gehäuse abdeckt und verschließt, und
- - einem Sicherungselement, das durch einen Nennstrom bestimmter Größe geschmolzen wird und das in dem verschlossenen Gehäuse angeordnet ist,
gekennzeichnet durch
- - zumindest einen oder zwei erste Luftdurchlässe (26; 36; 46), die die Innenseite des Gehäuses (21; 31; 41) mit der Außenseite verbinden und durch die die durch das Sicherungselement (22; 32; 42) erhitzte Luft aus dem Inneren des Gehäuses (21; 31; 41) nach außen gelangt.
2. Sicherung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der eine oder die zwei ersten Luftdurchlässe (26; 36; 46)
mäanderförmig sind, so daß äußere Substanzen nicht in
das Innere des Gehäuses (21; 31; 41) durch den einen
oder die zwei ersten Luftdurchlässe (26; 36, 46) von
außen eindringen können.
3. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei das Gehäuse eine innere Oberfläche und einen
oberen Bereich besitzt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der eine oder die zwei ersten Luftdurchlässe (26)
durch jeweils einen Kanal gebildet werden und dazu
jeweils ein Element (27) auf der inneren Oberfläche
des Gehäuses (21) angebracht ist, das eine in
Längsrichtung des Elements (27) verlaufenden Kerbe besitzt.
4. Sicherung nach Anspruch 3, wobei der eine oder die
zwei ersten Luftdurchlässe jeweils einen Einlaß und
einen Auslaß aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Einlaß (26a) im oberen Bereich und der Auslaß
(26b) außerhalb des Gehäuses (21) angeordnet sind.
5. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei das Gehäuse Kanten um die oberen Öffnungen herum
besitzt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der eine oder die zwei ersten Luftdurchlässe (36)
durch jeweils eine Kerbe (31c) und einen Zwischenraum
gebildet werden, wobei die jeweilige Kerbe (31c) in
einer der Kanten (31b) ausgebildet ist und die
Gehäuseabdeckung (35) zumindest eine abdeckende Platte
(35a) besitzt, die die Kerbe (31c) abdeckt und dadurch
den Zwischenraum zwischen der abdeckenden Platte (35a)
und dem Gehhäuse (31) bildet, wenn die Gehäuseabdeckung
(35) an dem Gehäuse (31) angebracht ist.
6. Sicherung nach Anspruch 5,
wobei der eine oder die zwei ersten Luftdurchlässe
jeweils einen Einlaß und einen Auslaß aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Einlaß (36a) durch die Kerbe (31c) und der Auslaß (36b) durch den Zwischenraum gebildet werden,
- - daß der Einlaß (36a) mit der Innenseite des Gehäuses (31) und der Auslaß (36b) mit der Außenseite des Gehäuses (31) in Verbindung stehen und
- - daß der Auslaß (36b) entgegengesetzt zu der oberen Öffnung des Gehäuses (31) gerichtet und unter dem Einlaß (36a) angeordnet ist (Fig. 8).
7. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der eine oder die zwei ersten Luftdurchlässe (46) in
der Gehäuseabdeckung (45) angeordnet sind (Fig. 9).
8. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest ein oder zwei zweite Luftdurchlässe (28)
vorgesehen sind, die unterhalb des einen oder der zwei
ersten Luftdurchlässe (26) angeordnet sind und durch
die Luft von außen in das Innere des Gehäuses (21)
gelangt, so daß sich ein nach oben gerichteter
Luftstrom zu dem einen oder den zwei ersten
Luftdurchlässen (26) einstellt (Fig. 5).
9. Sicherung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der eine oder die zwei zweiten Luftdurchlässe (28) in einer
Bodenplatte (21a) des Gehäuses (21) angeordnet sind
(Fig. 5).
10. Sicherung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Sicherungselement (22) in einer ersten Richtung zwischen den beiden Seitenwänden im Inneren des Gehäuses (21) angeordnet ist,
- - daß die Bodenplatte (21a) zwei in der ersten Richtung beabstandete Öffnungen aufweist, durch die die Sicherungskontakte (23) verlaufen und durch die die zweiten Luftdurchlässe (28) gebildet werden, und
- - daß die ersten Luftdurchlässe (26) an den beiden Seitenwänden des Gehäuses (21) in einer zweiten Richtung und an einer Stelle im wesentlichen gleich hoch oder höher als das Sicherungselement (22) angeordnet sind, wobei die zweite Richtung im wesent lichen senkrecht zur ersten Richtung ist (Fig. 5).
11. Sicherung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der eine oder die zwei ersten Luftdurchlässe (26; 36;
46) derart geformt sind, daß ein Eindringen äußerer
Substanzen in das Gehäuse (21; 31; 41) durch den einen
oder die zwei ersten Luftdurchlässe (26; 36; 46)
verhindert wird.
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