DE4116983A1 - Elektrische sicherung zum einbau in stromversorgungskabel in kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer elektrischen Sicherung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Sicherung ist in der älteren, aber nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 39 13 712.0 beschrieben. Es handelt sich dabei nicht um eine von den Sicherungen, die in Automobilen üblicherweise in Siche­ rungskästen zusammengefaßt angeordnet werden und die meisten elektrischen Stromkreise des Fahrzeugs absichern (Licht, An­ lasser, Scheibenwischer, Radio etc.), sondern um eine Siche­ rung für einen Stromkreis, der für die Funktion des Kraft­ fahrzeuges unabdingbar ist, z. B. für die Zündanlage, für eine Servolenkung, eine Servobremse o. dgl. und deshalb nur in extremen Situationen ansprechen darf, z. B. wenn infolge eines Unfalls oder während Montage- oder Reparaturarbeiten am Kraftfahrzeug der isolierende Kabelmantel des Strom­ versorgungskabels des entsprechenden Stromkreises beschädigt wird und die Kabelseele in elektrischen Kontakt mit der Fahrzeugkarosserie kommt. In diesem Falle entlädt sich die Batterie über diese Verbindungsstelle, wobei ein sehr hoher Strom (Kurzschlußstrom) fließen kann, der zu einem Kabel­ brand und damit zu einem Brand des gesamten Fahrzeugs führen kann. Das muß natürlich verhindert werden. Andererseits soll die Sicherung erst bei einer möglichst hohen Strombe­ lastung durchbrennen, damit die lebenswichtigen Funktionen des Fahrzeuges wie Brems- und Lenkfähigkeit möglichst lange erhalten bleiben. Das hat zu der Forderung seitens eines Automobilherstellers geführt, daß die Sicherung bei einer Belastung mit 80 A nach 3 Minuten durchgebrannt sein soll.

Bei der Sicherung gemäß dem älteren Vorschlag P 39 13 712.0 ist das abzusichernde Stromversorgungskabel lediglich kraft­ schlüssig mit dem Gehäuse der Sicherung verbunden, indem der Kabelmantel in den Öffnungen des Gehäuses geklemmt oder mit dem Gehäuse verklebt wird. Insbesondere dann, wenn sich die Fahrzeugbatterie nicht im Motorraum befindet, muß das Stromversorgungskabel in engen, schwer zugänglichen und nicht glatten Kanälen verlegt werden und dabei durch die Kanäle hindurchgezogen werden. Bei der elektrischen Sicherung gemäß dem älteren Vorschlag P 39 13 712.0 wird die dabei auf­ tretende Zugkraft insbesondere bei größeren Kräften vor allem über den Unterbrecher und damit über dessen Sollschmelzstelle übertragen, bei welcher es sich üblicherweise um eine Taille des Unterbrechers handelt. Es kann deshalb zu Verformungen und Lageänderungen des Unterbrechers kommen, die eine gravierende, unerwünschte Änderung der Ansprechschwelle des Unterbrechers nach sich ziehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche Zug­ kräfte von 500 N unbeschadet übersteht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Sicherung mit den im An­ spruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der neuen Sicherung besteht ein in Längsrichtung des Unter­ brechers und des Stromversorgungskabels wirksamer Formschluß zwischen dem Unterbrecher und dem Gehäuse, wobei die Lage der Anschläge so gewählt ist, daß die von der Seele des Strom­ versorgungskabels übertragene Zugkraft von der Kabelseele auf die Anschlußklemme und von der Anschlußklemme über den zuge­ hörigen Anschlag auf das Gehäuse übertragen wird, für die Über­ tragung mithin der kräftigste Teil des Unterbrechers, nämlich die Anschlußklemme, zur Verfügung steht, wohingegen die zwischen den Anschlußklemmen liegende, verjüngte Sollschmelz­ stelle unbelastet bleibt, sobald die mit der Zugkraft beauf­ schlagte Anschlußklemme an ihrem benachbarten Anschlag an­ schlägt. Zwischen den im Gehäuse ausgebildeten Anschlägen wird man im allgemeinen einen gewissen Bewegungsspielraum in Längs­ richtung benötigen, um den Unterbrecher zwischen die Anschläge einfügen zu können. Innerhalb dieses Bewegungsspielraumes kann eine Zugbelastung auf die Sollschmelzstelle des Unterbrechers übertragen werden, es bereitet jedoch keinerlei Schwierigkeiten, den Bewegungsspielraum des Unterbrechers in engen Grenzen zu halten, zweckmäßigerweise nicht mehr als 1 mm, vorzugsweise nicht mehr als 0,5 mm, so daß durch Zug auftretende Ver­ formungen am Unterbrecher klein und in ihrer Auswirkung auf das Ansprechverhalten des Unterbrechers vernachlässigbar sind, insbesondere dann, wenn der Unterbrecher zwischen seinen An­ schlußklemmen Biegestellen aufweist, die bei Zug etwas nach­ geben können, ohne den wirksamen Querschnitt der Sollschmelz­ stelle zu verändern.

Vorzugsweise sind die Anschläge jeweils durch einen ringförmigen Bund gebildet, so daß auftretende Zugkräfte möglichst groß­ flächig in das Gehäuse eingeleitet werden können. Aus demselben Grunde sollte die lichte Weite des Bundes vorzugsweise kleiner sein als die lichte Weite der Öffnungen des Gehäuses, durch die das Stromversorgungskabel mit seinem Mantel hindurchgeführt wird; vorzugsweise wird die lichte Weite des Bundes so gewählt, daß die abisolierte Seele des Stromversorgungskabels gerade hindurchpaßt. Die Montage der Sicherung am Stromversorgungs­ kabel gestaltet sich am einfachsten, wenn das Gehäuse längs in zwei Hälften geteilt ist. Die Enden des Stromversorgungs­ kabels kann man durch Crimpen und/oder Löten und/oder durch Verschweißen mit Ultraschall mit den Anschlußklemmen des Unterbrechers verbinden. Anschließend legt man den Unter­ brecher in das Gehäuse ein und verschweißt dessen beiden Hälften miteinander oder verklebt sie miteinander und mit dem Kabelmantel, wodurch der Innenraum des Gehäuses zu­ gleich gasdicht abgeschlossen wird. Die dabei auftretende kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kabelmantel und dem Gehäuse kann einen Teil der auftretenden Zugkräfte unmittel­ bar vom Kabel in das Gehäuse einleiten. Dabei ist es günstig, den Eingriff zwischen dem Gehäuse und dem Kabelmantel zu ver­ stärken, insbesondere dadurch, daß die Öffnungen des Ge­ häuses manschettenförmig ausgebildet sind und dadurch den Kabelmantel über eine gewisse Länge eng umschließen, wobei vorzugsweise zusätzlich radial einwärts vorspringende Rippen vorgesehen sind, welche sich in den Kabelmantel eindrücken und dadurch einerseits den Kraftschluß und andererseits die Gasdichtigkeit des Gehäuses verbessern. Die Rippen können sich über den gesamten Umfang der Öffnung erstrecken, vor­ zugsweise erstrecken sie sich nur über den halben Umfang, damit man sie einerseits hoch genug ausbilden kann, um wirksam zu sein, sie sich andererseits aber nicht zu stark in den Kabelmantel eindrücken. Die Rippen sichern zugleich den gasdichten Abschluß des Gehäuses bei fertigungsbedingten Durchmessertoleranzen des Kabelmantels. Anstelle von Rippen könnte man in den Öffnungen auch Gewindegänge vorsehen.

Es erweist sich als vorteilhaft, die Anschlußklemmen aus­ schließlich mit Hilfe einer Quetschverbindung durch Crimpen mit den Enden des Stromversorgungskabels zu verbinden und somit auf die Verwendung von Lot zu verzichten. Dadurch kann auf die Verwendung von zusätzlichen und meistens unedlen Metallen im Inneren der Sicherungseinrichtung verzichtet werden, wodurch die Ausbildung eines lokalen galvanischen Elementes, welches die Korrosion erheblich fördert, weit­ gehend ausgeschlossen wird. Somit kann die Auslösesicher­ heit der Sicherungseinrichtung aufgrund ihrer Korrosionsun­ abhängigkeit über einen längeren Zeitraum hinweg gewährleistet werden.

Ist das Gehäuse längs in zwei Gehäusehälften geteilt, so er­ weist es sich als vorteilhaft, die Stoßflächen der beiden Ge­ häusehälften mit mindestens einer längsverlaufenden Rippe zu versehen, welche sich beim Ultraschallschweißen in die gegenüberliegende Stoßfläche der jeweils anderen Gehäuse­ hälfte eingräbt, so daß eine gasdichte Verbindung erreicht wird. Als besonders geeignet haben sich längsverlaufende Rippen mit keilförmigem Querschnitt erwiesen. Eine besonders kostengünstige Fertigung des Gehäuses wird dadurch erreicht, daß beide Gehäusehälften identisch aufgebaut sind und so­ mit mit einem Werkzeug hergestellt werden können. Eine solche besonders geeignete Ausbildung wird dadurch erreicht, daß eine längsverlaufende Rippe an einer der Stoßflächen ange­ ordnet ist, so daß die Vorteile der kostengünstigen Produktion mit den Vorteilen der gasdichten Gehäuseausbildung verbunden werden können. Eine besonders einfache Montage der beiden Ge­ häusehälften ergibt sich, wenn die eine Gehäusehälfte mit je einer längsverlaufenden Rippe an ihren beiden Stoßflächen ver­ sehen ist und die andere Gehäusehälfte keine längsverlaufende Rippe aufweist. Bei einer solchen Ausbildung der Gehäusehälften lassen sich die beiden Gehäusehälften besonders einfach exakt zueinander ausrichten und miteinander ultraschallverschweißen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beige­ fügten Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Sicherung in isometrischer perspektivi­ scher Darstellung mit angeschlossenem Stromver­ sorgungskabel,

Fig. 2 zeigt die eine Gehäusehälfte der Sicherung aus Fig. 1 in einer Seitenansicht,

Fig. 3 zeigt die beiden Gehäusehälften aus Fig. 1 in einer Endansicht,

Fig. 4 zeigt die andere Gehäusehälfte aus Fig. 1 in einer Seitenansicht und

Fig. 5 zeigt die beiden Gehäusehälften eines anderen Aus­ führungsbeispieles in einer Endansicht.

Die Sicherung hat ein Gehäuse 1 aus einem Kunststoff mit hoher mechanischer Festigkeit, der obendrein schwer entflammbar sein sollte. Ein geeigneter Kunststoff ist Polybutylen­ terephthalat. Das Gehäuse 1 ist längs in zwei Hälften 10 und 11 unterteilt, von denen die eine Hälfte 10 in Fig. 2 und die andere Hälfte 11 in Fig. 4 dargestellt ist. Das Gehäuse ist verhältnismäßig dickwandig ausgeführt und hat einen überwiegend zylindrischen Durchgang 18, in welchem ein Unter­ brecher 2 angeordnet ist. Bei dem Unterbrecher 2 handelt es sich um ein metallisches Formteil mit zwei Anschlußklemmen 3 und 4 und einer zwischen den Anschlußklemmen liegenden Taille 19, welche eine Sollschmelzstelle darstellt, an welcher der Unterbrecher bei Überschreiten einer vorgegebenen Strombe­ lastung schmilzt und den Stromfluß unterbricht. Der Unter­ brecher 2 könnte aus Zink oder einer Zinkbasislegierung be­ stehen.

Die Sicherung ist spiegelsymmetrisch in bezug auf ihre Mittel­ ebene M (Fig. 4) aufgebaut, weshalb von den beiden Anschluß­ klemmen 3 nur eine dargestellt ist.

Die Enden 5 und 6 des Stromversorgungskabels sind vom Kabel­ mantel 9 befreit; ihre dadurch freigelegte Seele 8 wird durch Crimpen und anschließendes Verlöten oder Verschweißen mit den Anschlußklemmen 3 des Unterbrechers verbunden.

Nach dem Verbinden mit dem Kabel wird der Unterbrecher 2 zwischen die beiden Gehäusehälften 10 und 11 eingefügt und die beiden Gehäusehälften werden gasdicht miteinander ver­ bunden, vorzugsweise durch Ultraschallschweißen. Zu diesem Zweck haben die beiden Gehäusehälften 10 und 11 an den Stoß­ flächen ihrer Umfangswandung jeweils eine längsverlaufende, im Querschnitt keilförmige Rippe 20, welche sich beim Ultra­ schallschweißen in die gegenüberliegende Stoßfläche der je­ weils anderen Gehäusehälfte eingräbt.

Die beiden miteinander fluchtenden Öffnungen 12 und 13 des Gehäuses sind als Manschetten ausgebildet. In einer der Ge­ häusehälften 11 (Fig. 4) sind die Öffnungen 12 und 13 durch eine glatte, im wesentlichen halbzylindrische Wandung be­ grenzt; in der anderen Gehäusehälfte 10 weisen die halb­ zylindrischen Wandungen der Öffnungen 12 und 13 im Abstand von einigen Millimetern je zwei zueinander parallele, radial einwärts vorspringende Rippen 14 und 15 auf, welche beim Ver­ schweißen des Gehäuses 1 in den Kabelmantel 9 gedrückt werden, wodurch der Kabelmantel eingeklemmt und der Gehäuseinnenraum auch an dieser Stelle nach außen hin gasdicht abgeschlossen wird.

Im Anschluß an die manschettenförmig ausgebildeten Öffnungen 12 und 13 sind im Gehäuse zwei radial einwärts vorspringende Ringe ausgebildet, deren einander zugewandten Bundflächen 16 und 17 Anschläge für die dazwischenliegenden Anschlußklemmen 3 des Unterbrechers 2 sind. Die Längsbeweglichkeit des Unter­ brechers 2 zwischen den Anschlägen 16 und 17 beträgt nicht mehr als 0,5 mm. Eine Zugbelastung der Sollschmelzstelle 19 kann deshalb allenfalls zu einer 0,5 mm großen Längenänderung des Unterbrechers 2 führen, welche unkritisch ist, zumal in dem Unterbrecher zweckmäßigerweise zwischen den beiden An­ schlußklemmen 3 und der Taille 19 mehrere Biegestellen 21, 22 vorgesehen sind, welche eine Längenänderung ohne Querschnitts­ verminderung der Sollschmelzstelle 19 erlauben.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführung des Gehäuses 1 dar­ gestellt, welches längs in zwei Hälften 10 und 11 unter­ teilt ist. Die Verbindungsflächen der beiden Hälften 10 und 11 werden Stoßflächen genannt. Die Stoßflächen der Gehäuse­ hälfte 10 sind mit je einer längsverlaufenden, im Quer­ schnitt keilförmigen Rippe 20 versehen, während die Gehäuse­ hälfte 11 an ihren beiden Stoßflächen keine Rippe 20 auf­ weist. Beim Verbinden der beiden Gehäusehälften mit Hilfe von Ultraschallschweißen graben sich die längsverlaufenden Rippen 20 der Gehäusehälfte 11 in die gegenüberliegenden Stoßflächen der Gehäusehälfte 10 ein, so daß eine gas­ dichte Verbindung der beiden Gehäusehälften 10 und 11 ent­ steht.

Claims (15)

1. Elektrische Sicherung zum Einbau in Stromversorgungs­ kabel (6) in Kraftfahrzeugen,
mit einem schlanken, bei übermäßiger Strombelastung anspre­ chenden Unterbrecher (2) mit zwei Anschlußklemmen (3) zum Anschließen von zwei vom Kabelmantel (9) befreiten Enden (5) des Stromversorgungskabels (7) und mit einer zwischen ihnen liegenden Sollschmelzstelle (19),
wobei ein den Unterbrecher (2) samt seinen Anschlußklemmen (3) aufnehmendes, isolierendes Gehäuse (1) vorgesehen ist, welches zum Einführen der zwei Enden (5, 6) des Stromver­ sorgungskabels zwei einander gegenüberliegende Öffnungen (12, 13) hat,
dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) zwischen den Anschlußklemmen (3) und den ihnen benachbarten Öffnungen (12, 13) Anschläge (16, 17) vorgesehen sind, welche die Längs­ beweglichkeit der Anschlußklemmen (3) begrenzen.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Anschläge (16, 17) begrenzte Bewegungs­ spielraum der Anschlußklemmen (3) nicht mehr als 1 mm, vor­ zugsweise nicht mehr als 0,5 mm beträgt.

3. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecher (2) zwischen seinen Anschlußklemmen (3) wenigstens zwei Biegestellen (21, 22) aufweist.

4. Sicherung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (16, 17) jeweils durch einen ringförmigen Bund gebildet sind.

5. Sicherung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite des Bundes (16, 17) kleiner ist als die lichte Weite der Öffnungen (12, 13).

6. Sicherung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) längs in zwei Hälften (10, 11) geteilt ist, die beim Einfügen der Sicherung in das Stromversorgungskabel (5, 6) miteinander verschweißt oder verklebt werden.

7. Sicherung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (12, 13) des Gehäuses (1) manschettenförmig ausgebildet sind.

8. Sicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (12, 13) des Gehäuses (1) wenigstens eine radial einwärts vorspringende Rippe haben.

9. Sicherung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Rippen (14, 15) in jeder Öffnung (12, 13) vorgesehen sind, die in Richtung der Längsachse des Gehäuses (1) einen Abstand voneinander haben.

10. Sicherung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippen (14, 15) nur über den halben Umfang der Öffnung (12, 13) erstrecken.

11. Sicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die manschettenförmig ausgebildeten Öffnungen (12, 13) mit einem Innengewinde versehen sind.

12. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen (3) ausschließlich durch Quetschver­ bindungen mit den Enden (5) des Stromversorgungskabels (7) ver­ bunden sind.

13. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus zwei Gehäusehälften (10, 11) besteht und sich an jeder ihrer gegenseitigen Stoßflächen mindestens eine längsverlaufende Rippe (20) befindet.

14. Sicherung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gehäusehälfte (10, 11) genau eine längsverlaufende Rippe (20) aufweist.

15. Sicherung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gehäusehälfte (10) je eine längsverlaufende Rippe (20) an ihren beiden Stoßflächen aufweist und die andere Ge­ häusehälfte (11) keine längs verlaufende Rippe (20) aufweist.