DE19950533C2 - Schalter - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter und insbesondere einen Schalter zum Abschalten eines Stromkreises in einer kurzen Zeit.

Stand der Technik

In einem System mit elektrischer Ausrüstung, das in einem Fahrzeug eingebaut ist, wird, wenn ein abnormaler Zustand infolge der Last eines elektrisch angetriebenen Fensters oder ähnlichem auftritt, oder wenn ein anderer abnormaler Zustand in dem Kabelbaum, der aus mehreren Drähten besteht, welche die Batterie und jede Last verbinden, oder ähnlichem auftritt, eine Hochstrom-Schmelzsicherung, die zwischen der Batterie und dem Kabelbaum angeordnet ist, geschmolzen, um zwischen der Batterie und dem Kabelbaum abzuschalten, wodurch verhindert wird, daß die Lasten und der Kabelbaum durchbrennen.

In einem System mit elektrischer Ausrüstung, bei dem eine derartige Hochstrom-Schmelzsicherung verwendet wird, ist diese, wenn ein abnormaler Zustand in einer Last, wie z. B. einem elektrisch angetriebenen Fenster, oder wenn ein abnormaler Zustand in dem Kabelbaum oder ähnlichem, der die Batterie und jede Last verbindet, auftritt, derart eingestellt, daß sie nicht durchschmilzt, es sei denn ein Strom, der so groß ist wie der voreingestellte zulässige Wert, fließt in der Hochstrom-Schmelzsicherung.

In jüngster Zeit wurden verschiedene Schutzvorrichtungen zum Abschalten zwischen der Batterie und dem Kabelbaum entwickelt, und zwar durch Erfassung, wenn ein hoher Strom, der nahe bei dem zulässigen Wert liegt, fortlaufend strömt.

Aus der US 5,084,691 A ist eine elektrische Sicherung bekannt, die ein Paar von isolierten Leiterabschnitten aufweist, welche durch eine Lötverbindung miteinander verbunden sind, wodurch ein elektrischer Schaltkreis gebildet wird. Als Antwort auf ein elektrisches Signal, welches einen Grenzwert überschreitet und somit eine Überlast darstellt, erzeugen eine oder mehrere Heizeinrichtungen ausreichend Hitze, um die Lötverbindung zu schmelzen und so den elektrischen Schaltkreis zwischen den Leiterabschnitten zu unterbrechen.

In der DE 298 07 571 U1 ist eine thermische Sicherung zum Befestigen einer Schalterplatte beschrieben. Die thermische Sicherung weist ein elastisches Ringstück und zwei Federarme auf, wobei die Federarme gespreizt angeordnet sind, um zwei Kontaktstellen für die Verbindung mit zwei Schaltungskontakten der Schaltplatte zu bilden. Während der Verbindung der Kontaktstellen mit den Schaltungskontakten werden durch Zusammendrücken der Federarme diese in einem vorgespannten Zustand gehalten. Wird ausreichend Hitze in der Schalterplatte dissipiert, so wird eine der Kontaktstellen gelöst bzw. geschmolzen, wodurch eines oder beide Federarme aufgrund des vorgespannten Zustandes voneinander sich wegbewegen und somit die elektrische Verbindung mit der Schaltplatte unterbrechen.

Die GB 2 166 010 A offenbart eine elektrische Sicherung, in der ein Sicherungselement eingebettet oder bedeckt ist durch ein Gemisch, welches Sand und eine Thermitverbindung enthält. Wird die Sicherung einer Überlast ausgesetzt, schlägt sich geschmolzenes und/oder verdampftes Metall von dem Sicherungselement auf die teile des Sand-/Thermitgemisches nieder, wodurch eine exotherme Reaktion in dem Gemisch ausgelöst wird. Auf diese Weise wird ein offener Schaltkreis sehr viel schneller erhalten.

Gemäß den Untersuchungen des Erfinders wurde eine bekannte Schutzvorrichtung, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, in Betracht gezogen.

Fig. 8 ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines Beispiels einer Schutzvorrichtung unter Verwendung eines Bimetalls.

Eine derartige Schutzvorrichtung weist ein Gehäuse 103 aus einem isolierenden Harz oder ähnlichem, das ein Schmelzsicherungsfach 102 an der Oberseite bildet, sowie einen Deckel 113 zum Öffnen und Schließen des Schmelzsicherungsfachs 102 des Gehäuses 103, einen Anschluß 105 für eine Energiequelle, der an der unteren Seite des Gehäuses 103 angeordnet ist, so daß sein oberer Endabschnitt in das Schmelzsicherungsfach 102 vorsteht und sein unteres Ende zur Außenseite freigelegt ist, wobei der zur Außenseite freigelegte Abschnitt mit einem positiven Anschluß einer Batterie 104 verbunden ist, und einen Lastanschluß 109 auf, der an der unteren Seite des Gehäuses angeordnet ist, so daß sein oberer Endabschnitt in das Schmelzsicherungsfach 102 vorsteht, und das untere Ende zur Außenseite freigelegt ist, wobei der zur Außenseite freigelegte Abschnitt mit einer Last 108 über einen Draht 107 zur Bildung eines Kabelbaums verbunden ist.

Eine derartige Schutzvorrichtung weist ferner ein schmelzbares Element 110 aus einem Metall mit einem niedrigen Schmelzpunkt, das in dem Schmelzsicherungsfach 102 angeordnet ist, wobei ein Ende mit dem oberen Ende des Anschlusses 105 für die Energiequelle verbunden ist, und das andere Ende mit dem oberen Ende des Lastanschlusses 106 verbunden ist, einen Zwischenanschluß 111, der an einer Zwischenstelle des Anschlusses 105 für den Lastanschluß 109 angeordnet ist, wobei das untere Ende an der unteren Seite des Gehäuses 103 derart angeordnet ist, daß es zur Außenseite freigelegt ist, und wobei der zur Außenseite freigelegte Abschnitt mit dem negativen Anschluß der Batterie 105 verbunden ist, sowie ein Bimetall 112 auf, das aus zwei langen Plattenelementen aus unterschiedlichen Metallen ausgeführt ist, die miteinander verklebt sind, wobei die untere Endseite mit dem oberen Ende des Zwischenanschlusses 111 verbunden ist, und die obere Endseite in eine L-Form gebogen ist und gegenüberliegend zu dem schmelzbaren Element 110 angeordnet ist.

Bei einem derartigen Aufbau werden durch Manipulation eines Zündungsschalters oder ähnlichem des Fahrzeugs, während ein Strom über eine Bahn ausgehend von dem positiven Anschluß der Batterie 104, dem Anschluß 105 für die Energiequelle, dem schmelzbaren Element 110, dem Lastanschluß 106, dem Draht 107 des Kabelbaums 106, der Last 108 und dem negativen Anschluß der Batterie 104 fließt, wenn ein abnormaler Zustand in der Last 108 oder dem Kabelbaum 106 auftritt, der die Last 108 und die Schutzvorrichtung 101 verbindet, und ein Strom, der den zulässigen Wert übersteigt, in dem schmelzbaren Element 110 fließen sollte, dieses erwärmt und geschmolzen.

Im Ergebnis wird der Stromkreis abgeschaltet, und die Last 108 und der Kabelbaum 106 sind geschützt.

Alternativ, wenn ein hoher Strom in dem schmelzbaren Element 110 infolge irgendeines abnormalen Zustandes fließ, der in der Last 108 oder dem Kabelbaum 106 auftritt, der die Last 108 und die Schutzvorrichtung 101 verbindet, und wenn dieser nicht den zulässigen Wert übersteigt, wird das schmelzbare Element 110 durch den Strom, der in dem schmelzbaren Element 110 strömt, erwärmt, und das Bimetall 112 beginnt sich zu verformen.

In einer bestimmten Zeit nach dem Beginn des Fließens des hohen Stroms in dem schmelzbaren Element 110 kommt das vordere Ende des Bimetalls 112 mit dem schmelzbaren Element 110 in Kontakt, und ein großer Kurzschlußstrom fließt in dem schmelzbaren Element 110 auf einer Bahn, die aus dem positiven Anschluß der Batterie 104, dem Anschluß 105 für die Energiequelle, dem schmelzbaren Element 110, dem Zwischenanschluß 111 und dem negativen Anschluß der Batterie 104 besteht, so daß dieses geschmolzen wird.

Im Ergebnis wird, wenn ein bestimmter Strom, der geringer ist als der zulässige Wert, länger als eine vorbestimmte Zeit strömt, der Stromkreis abgeschaltet, und der Kabelbaum 106 und die Last 108 sind geschützt.

Neben einer derartigen Schutzvorrichtung 101 wird auch die bekannte Schutzvorrichtung 121, die in Fig. 9 gezeigt ist, durch den vorliegenden Erfinder in Betracht gezogen.

Die Schutzvorrichtung 121, die in Fig. 9 gezeigt ist, weist ein Gehäuse 112 aus isolierendem Harz oder ähnlichem auf, sowie einen Anschluß 124 für eine Energiequelle, der an einer Seite des Gehäuses 122 eingebettet ist, wobei der untere Endabschnitt mit dem positiven Anschluß einer Batterie 123 verbunden ist, und wobei ein Lastanschluß 128 an der anderen Seite des Gehäuses 122 eingebettet ist, wobei der untere Endabschnitt mit einer Last 127 über ein Kabel 126 verbunden ist, das einen Kabelbaum 125 bildet.

Darüber hinaus ist ein Ende eines Drahtes 131, das aus einem schmelzbaren Leiter 129 besteht, der aus einem Metall mit einem niedrigen Schmelzpunkt oder ähnlichem ausgeführt ist, in eine U-Form geformt, und eine wärmebeständige Abdeckung 130, die derart ausgebildet ist, daß sie den schmelzbaren Leiter 129 abdeckt, ist mit dem oberen Ende des Energiequellen-Anschlusses 124 verbunden, und das andere Ende ist mit dem oberen Ende des Lastanschlusses 128 verbunden. Dieser Draht 131 weist eine Spule 132 aus einer Formerinnerungslegierung auf, die eine Form zeigt, die um den Draht 131, wie gezeigt in Fig. 9, gewunden ist, wenn sie sich in ihrer martensitischen Phase befindet, und zu der Ausgangsphase in eine Form zurückkehrt, die den Draht 131 anzieht, wenn sie auf eine Temperatur von 120°C bis 170°C erwärmt wird.

Ferner befindet sich außerhalb des Gehäuses 122 ein Außenanschluß 123, dessen oberes Ende mit einem Ende der Spule 132 verbunden ist, und dessen unteres Ende mit dem negativen Pol der Batterie 123 verbunden ist.

Bei einer derartigen Gestaltung wird, durch Manipulation eines Zündungsschalters oder ähnlichem des Fahrzeugs, während ein Strom über die Bahn bestehend aus dem positiven Pol der Batterie 123, dem Energiequellen-Anschluß 124, dem schmelzbaren Element 129 des Drahtes 131, dem Lastanschluß 128, dem Draht 126 des Kabelbaums 124, der Last 127 und dem negativen Pol der Batterie 123 fließt, wenn ein beliebiger abnormaler Zustand in der Last 127 oder dem Kabelbaum 125, der die Last 127 und die Schutzvorrichtung 121 verbindet, auftritt, und ein Strom, der den zulässigen Wert überschreitet, in dem schmelzbaren Element 129 fließen sollte, dieses erwärmt und geschmolzen.

Im Ergebnis wird der Stromkreis abgeschaltet, und die Last 127 und der Kabelbaum 125 sind geschützt.

Oder, wenn ein hoher Strom in dem schmelzbaren Leiter 129 infolge eines beliebigen abnormalen Zustandes, der in der Last 127 oder dem Kabelbaum 125, der die Last 127 und die Schutzvorrichtung 121 verbindet, strömt, und wenn dieser nicht den zulässigen Wert übersteigt, wird der schmelzbare Leiter 129 durch den Strom, der in dem schmelzbaren Leiter 129 fließt, erwärmt, und die Temperatur der Spule 122 steigt. In einer bestimmten Zeit, nachdem ein hoher Strom beginnt, in dem schmelzbaren Element 129 zu fließen, wenn die Temperatur der Spule 132 120°C bis 170°C erreicht, wird die Spule 132 von der martensitischen Phase zu der Ausgangsphase versetzt und beißt gewissermaßen in die wärmebeständige Abdeckung 130, die durch die Wärme aufgewärmt wird, und kommt mit dem schmelzbaren Leiter 129 in Kontakt, und ein hoher Kurzschlußstrom fließt in dem schmelzbaren Leiter 129 auf einer Bahn, die aus dem positiven Pol der Batterie 123, dem Energiequellen-Anschluß 124, dem schmelzbaren Leiter 129, der Spule 132, dem äußeren Anschluß 133 und dem negativen Pol der Batterie 123 besteht, so daß dieser geschmolzen wird.

Im Ergebnis, wenn ein bestimmter Strom, der geringer ist als ein zulässiger Wert, länger als eine bestimmte Zeitdauer fließt, wird der Stromkreis abgeschaltet, und der Kabelbaum 125 und die Last 127 sind geschützt.

In diesen Schutzvorrichtungen 101 und 121 sind jedoch die folgenden Probleme erkannt worden.

Zunächst wird bei der Schutzvorrichtung, die in Fig. 8 gezeigt ist, da das Fließen eines hohen Stromes in dem schmelzbaren Element 110 durch Verwendung des Bimetalls 112 erfaßt wird, bei dem zwei Arten von Metallen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zusammengeklebt sind, wenn die Größe des Stromes, der in dem schmelzbaren Element 110 fließt, sich verändert, das Bimetall 112 verformt, und die Zeit bis zum Abschalten des Stromkreises variiert.

Demzufolge steigt in dem Fall, daß ein derartiger abnormaler Zustand auftritt, daß ein großer Strom intermittierend fließt, die Temperatur des schmelzbaren Elements 101 nicht höher als ein bestimmter Punkt, und die Schutzvorrichtung kann gegebenenfalls die Schaltung nicht in geeigneter Weise abschalten.

Andererseits wird bei der Schutzvorrichtung, die in Fig. 9 gezeigt ist, da das Fließen eines großen Stromes in dem schmelzbaren Leiter 129 durch Verwendung der Spule 123 aus einer Formerinnerungslegierung erfaßt wird, wenn sich die Größe des in dem schmelzbaren Leiter 129 fließenden Stromes ändert, die Spule 132 verformt, und die Zeit bis zum Abschalten des Stromkreises variiert.

Demzufolge steigt in dem Fall eines derartigen abnormalen Zustandes, daß ein großer Strom intermittierend fließt, die Temperatur des schmelzbaren Leiters 129 nicht höher als bis zu einem bestimmten Punkt, und es kann der Fall auftreten, daß die Schutzvorrichtung den Stromkreis nicht angemessen abschaltet.

Darüber hinaus kann bei den Schutzvorrichtungen, die in den Fig. 8 und 9 gezeigt sind, auch angenommen werden, daß die Wärmereaktionszeit der durch Wärme verformbaren Leitungselemente, wie z. B. dem Bimetall 112 und der Spule 132 in Abhängigkeit des fließenden Stromes variiert. Alternativ kann die Wärmereaktion des durch Wärme verformbaren leitenden Elements in dem Fall eines abnormalen Zustandes in Form einer durchtretenden Überspannung möglicherweise nicht stattfinden.

Die Erfindung wurde anhand derartiger Untersuchungen gemacht, und es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schalter zu schaffen, der in der Lage ist, elektrische Teile durch Abschalten des Stromkreises in einer kurzen Zeitdauer und sicher in dem Fall zu schützen, daß ein abnormales Signal zugeführt wird.

Gemäß der Erfindung weist der Schalter eine erste Anschlussklemme, eine zweite Anschlussklemme und ein drehbares elektrisch leitendes Wärmeerzeugungsteil, das zwischen der ersten Anschlussklemme und der zweiten Anschlussklemme angeordnet ist; ein Zündteil, das bei Anlegen eines Abschaltsignals zündet zur Auslösung einer exothermen Reaktion in dem Wärmeerzeugungsteil; ein elastisches Element, das in der Lage ist, eine Drehkraft zu erzeugen; und ein durch Wärmeeinwirkung lösbares Halteteil, welches das Wärmeerzeugungsteil gegen die Drehkraft des elastischen Elements hält, so dass ein leitender Zustand zwischen der ersten Anschlussklemme und der zweiten Anschlussklemme aufrechterhalten ist, wobei beim Zünden des Zündteiles bei Anlegen des Abschaltsignals und der Wärmeerzeugung das Wärmeerzeugungsteil von dem Halteteil freigegeben wird und das Wärmeerzeugungsteil aufgrund der Drehkraft, die durch das elastische Teil erzeugt wird, derart gedreht wird, dass der leitende Zustand zwischen der ersten Anschlussklemme und der zweiten Anschlussklemme unterbrochen wird.

Bei diesem Aufbau erzeugt, wenn das Zündteil durch ein Fehlersignal von außerhalb zündet, das wärmeerzeugende Teil Wärme, und durch diese Wärme gibt das Halteteil unmittelbar das Wärmeerzeugungsteil frei. Im Ergebnis wird das Wärmeerzeugungsteil durch die Drehkraft des elastischen Elements gedreht, und die Leitung zwischen der ersten Anschlussklemme und der zweiten Anschlussklemme wird abgeschaltet. Mit dem Abschalten der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Anschlussklemme und der zweiten Anschlussklemme wird der Stromkreis sicher innerhalb einer kurzen Zeitdauer abgeschaltet, so dass die elektrischen Teile geschützt werden können.

Vorzugsweise ist das Halteteil ein schmelzbares Harzteil.

Insbesondere sind das Wärmeerzeugungsteil und das Zündteil integral in einem äußeren Behälter enthalten, und deshalb ist der Aufbau einfach und die Betriebsweise sicher.

Bevorzugt weist das Halteteil ein erstes Dreh-Anhalteteil, das in dem Wärmeteil ausgebildet ist, und ein zweites Dreh- Anhalteteil auf, das mit dem ersten Dreh-Anhalteteil in Eingriff ist und an dem äußeren Behälter ausgebildet ist, und wenigstens eines, das erste und/oder das zweite Dreh- Anhalteteil weist das Harzteil auf.

Weiter wird bevorzugt, dass das elastische Element eine Schraubenfeder ist, und ein Ende der Schraubenfeder an das Zündteil befestigt ist, während das andere Ende der Schraubenfeder an den äußeren Behälter befestigt ist.

Vorzugsweise ist das Wärmeerzeugungsteil ein Vorsprung mit einem Längsteil.

Hierbei wird das Längsteil bevorzugt durch die Drehkraft des elastischen Elements im wesentlichen um 90° gedreht, so dass der Stromkreis sicher abgeschaltet werden kann.

Weiter ist eine Seitenwand an einem Ende des wärmeerzeugenden Teils ausgebildet, und ein Ende der ersten Anschlußklemme und die Seitenwand sowie ein Ende der zweiten Anschlußklemme und die Seitenwand sind einzeln mit einem Material mit niedrigem Schmelzpunkt verbunden.

Bei einem derartigen Aufbau wird die Leitung zwischen der ersten Anschlußklemme und der zweiten Anschlußklemme durch das Material mit niedrigem Schmelzpunkt verbessert, und in dem Fall eines abnormalen Zustands wird das Material mit niedrigem Schmelzpunkt sicher durch die Wärmeerzeugung des Wärmemittels geschmolzen, und die elektrische Verbindung zwischen der ersten Anschlußklemme und der zweiten Anschlußklemme wird durch die Drehkraft des elastischen Materials abgeschaltet. Üblicherweise wird hierdurch, da die Drehkraft nicht auf das Material mit niedrigem Schmelzpunkt aufgebracht wird, die Verläßlichkeit der Verbindung zwischen der ersten Anschlußklemme und der zweiten Anschlußklemme verbessert.

Das Material mit niedrigem Schmelzpunkt ist vorzugsweise eines, das aus der Gruppe bestehend aus Sn, Pb, Zn, Al und Cu ausgewählt ist.

Das wärmeerzeugende Teil enthält das Wärmemittel, und das Wärmemittel enthält eine Thermitverbindung, bei der ein Pulver eines Metalloxids und ein Aluminiumpulver vermischt sind, weil die Thermit-Reaktionswärme sicher durch die Thermitreaktion erzeugt werden kann.

Mit anderen Worten enthält das wärmeerzeugende Teil das Wärmemittel, und das Wärmemittel enthält wenigstens ein metallisches Pulver, das aus der Gruppe bestehend aus B, Sn, Fe, Si, Zr, Ti und Al gewählt ist, und wenigstens ein Metalloxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus CuO, MnO₂, Pb₃O₄, PbO₂, Fe₃O₄, Fe₂O₃ und Cr₂O₃.

Ferner kann das Wärmemittel auch Zusätze mit Alumina, Bentonit oder Talg enthalten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Schalters in einer Ausführungsform der Erfindung vor dem Abschalten.

Fig. 2 ist eine Draufsicht des Schalters vor dem Abschalten.

Fig. 3 ist eine Darstellung des Dreh-Verriegelungsteiles und der umgebenden Konstruktion des Schalters.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 1.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht des Schalters bei einer Ausführungsform der Erfindung nach dem Abschalten.

Fig. 6 ist eine Draufsicht des Schalters nach dem Abschalten.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht entlang B-B von Fig. 5.

Fig. 8 ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines Beispiels einer bekannten Schutzvorrichtung mit Verwendung von Bimetall.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines weiteren Beispiels einer bekannten Schutzvorrichtung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nachfolgend eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im einzelnen beschrieben.

In dem in Fig. 1 gezeigten Schalter ist eine erste Schiene 11 in Form einer langen Platte aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgeführt, und eine runde Öffnung 12, die mit einer Batterie oder ähnlichem verbindbar ist, ist in dieser ersten Schiene 11 ausgebildet. Ein vorderes Ende 13 der ersten Schiene 11 ist nach unten nahezu mit einem rechten Winkel abgebogen.

Eine zweite Schiene 19 in Form einer langen Platte ist ebenso aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgeführt, und eine runde Öffnung 20, die mit einer Last oder ähnlichem verbindbar ist, ist in dieser zweiten Schiene 19 ausgebildet. Ein vorderes Ende 21 der zweiten Schiene 19 ist ebenso nach unten nahezu mit einem rechten Winkel abgebogen.

Zwischen der ersten Schiene 11 und der zweiten Schiene 19 ist ein Thermitgehäuse 25 als eine Wärmeeinheit angeordnet, die mit einem Wärmemittel gefüllt ist, und eine linke Seitenwand 26a dieses Thermitgehäuses 25 ist mit dem vorderen Ende 13 der ersten Schiene 11 mittels eines Metalls 23 mit niedrigem Schmelzpunkt als ein Lötmaterial (Schmelzpunkt etwa 200 Grad bis 300 Grad) verbunden. Jedoch ist dieses Material nicht auf Lötmaterial beschränkt, solange der Schmelzpunkt niedrig ist, und die Verbindungsfestigkeit ausreicht.

Eine rechte Seitenwand 26b des Thermitgehäuses 25 ist mit dem vorderen Ende 21 der zweiten Schiene 19 mittels eines Metalls 23 mit niedrigem Schmelzpunkt verbunden. Demzufolge können die erste Schiene 11 und die zweite Schiene 19 elektrisch miteinander durch das Metall mit niedrigem Schmelzpunkt 23 und das Thermitgehäuse 25 verbunden werden. Das Thermitgehäuse 25 ist vorzugsweise aus einem Material ausgeführt, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und nicht durch die Wärmeerzeugung des Wärmemittels 27 geschmolzen wird, beispielsweise Messing, Kupfer, einer Kupferlegierung oder Edelstahl. Das Thermitgehäuse 25 ist in ein äußeres Gehäuse 15 als einem äußeren Behälter eingesetzt, und eine Gehäusestufe 15a ist in diesem äußeren Gehäuse 15 ausgebildet, und ein Thermitfach 16 zur Aufnahme des Thermitgehäuses 25 ist in dieser Gehäusestufe 15a ausgebildet. Das äußere Gehäuse 15 ist ein Behälter aus Isolationsmaterial, und es kann vorzugsweise ein thermoplastisches Harz verwendet werden.

Das Thermitgehäuse 25 weist einen Thermitvorsprung 25a als ein leitendes Teil mit einer vorstehenden Oberseite, wie gezeigt in den Fig. 2 und 3, auf, und dieser Thermitvorsprung 25a ist eine zylindrische Form, die bei einer bestimmten Breite abgeschnitten ist, und besteht aus einem geraden Längsabschnitt 28a und kurzen Bogenabschnitten 28b an beiden Enden.

Die vertikale Position der Oberseite des Thermitvorsprungs 25a ist nahezu die gleiche wie die vertikale Position der ersten Schiene 11 und der zweiten Schiene 19, und die vertikale Länge dieses Thermitvorsprungs 29a ist länger als die vorderen Enden 13, 21 der Schienen, so daß die Oberfläche 25c des Thermitgehäuses 25 mit den vorderen Enden 13, 21 der Schienen nicht in Kontakt kommt.

In der Nähe des Außenumfangs des Thermitgehäuses 25 sind zwei Thermitnuten 25b als konkave Dreh-Anhalteteile an Stellen ausgebildet, die voneinander um 180° beabstandet sind, und Dreh-Blockierteile 17 sind in der Gehäusestufe 15a als zweite dreieckförmige Dreh-Anhalteteile vorgesehen, um jeweils mit den Thermitnuten 25b in Eingriff zu kommen. Die Dreh- Blockierteile 17 halten die Drehung des Thermitgehäuses 25 mit dem Thermitvorsprung 25a und ein Zündteil 29 in dem äußeren Gehäuse 15 an.

Alternativ kann das Dreh-Blockierteil 17 als eine Nut ausgebildet sein, und der Vorsprung, der mit dieser Nut in Eingriff kommen kann, kann in dem Thermitgehäuse 25 ausgebildet sein, so daß die Drehung in dem Thermitgehäuse 25 und dem äußeren Gehäuse 15 des Zündteils 29, wie nachfolgend beschrieben, angehalten werden kann. Dieser Vorsprung kann einstückig mit dem Thermitgehäuse 25 ausgebildet sein oder als ein getrenntes Teil aus Harz vorgesehen sein.

In dem unteren Teil des Thermitgehäuses 25 befindet sich das Zündteil 29 mit einem Zündmittelgehäuse 29a. Das Zündmittelgehäuse 29a ist mit dem Thermitgehäuse 25 durch Crimpen mit einer Schraube verbunden. Sie können ebenso durch Crimpen und Schweißen oder Schweißen alleine gekoppelt sein. Das Zündteil 29 ist in dem äußeren Gehäuse 15 enthalten und weist das Zündmittel auf, und das Zündmittel wird durch Wärmeerzeugung gezündet, die durch den Strom verursacht wird, der in einem Bleidraht 31 im Fall eines abnormalen Zustandes des Fahrzeugs, wie z. B. dem Fall eines Fahrzeugzusammenstoßes fließt, und eine Thermitreaktionswärme wird in dem Wärmemittel 27 erzeugt.

Das Zündteil 29 und das äußere Gehäuse 15 sind mit einer Schraubenfeder 33 als einem spiralförmigen elastischen Element, das sich frei ausdehnen und zusammenziehen kann, wie gezeigt in den Fig. 3 und 4 verbunden. In dem Zustand vor einem Abschalten eines Stromkreises, wie gezeigt in Fig. 4, ist bei zusammengedrückter Schraubenfeder 33 ein Wickel- Ausgangsabschnitts 33a der Schraubenfeder 33 an einem Wickel- Ausgangsbefestigungsabschnitt 35a des Zündteils 29 verbunden, ein Wickel-Endabschnitt 33b der Schraubenfeder 33 ist mit einem Wickel-Endbefestigungsabschnitt 33b des äußeren Gehäuses 15 verbunden. Der Wickel-Endbefestigungsabschnitt 35b ist eine lange Nut, die in dem äußeren Gehäuse 15 ausgebildet ist, und ein Wickel-Endabschnitt 33b der Schraubenfeder 33 ist in diese lange Nut eingeführt.

Da sich die Schraubenfeder 33 in einem zusammengedrückten Zustand befindet, weist sie eine Drehkraft in der Richtung des Uhrzeigersinns gemäß Fig. 4 auf. Um die Drehung des Zündteils 29 und des Thermitgehäuses 25 durch die Drehkraft der Schraubenfeder 33 anzuhalten, ist das Dreh-Blockierteil 17 vorgesehen.

In dem Zustand nach dem Abschalten des Stromkreises ist, wie in Fig. 7 gezeigt, die Schraubenfeder 33 um 90° in der Richtung des Uhrzeigersinns entwickelt, und durch ein Rückwickeln der Schraubenfeder 33, wie gezeigt in den Fig. 5 und 6, drehen sich das Thermitgehäuse 25 und das Zündteil 29 um 90° in der Richtung des Uhrzeigersinns.

Als das Metall 23 mit einem niedrigen Schmelzpunkt wird wenigstens eines, das aus der Gruppe bestehend aus Sn, Pb, An, Al und Cu ausgewählt ist, bevorzugt verwendet.

Das Wärmemittel 27 ist eine Thermitverbindung, die aus einem Pulver eines Metalloxids, wie z. B. Eisenoxid (Fe₂O₃), und einem Aluminiumpulver aufgebaut ist, die eine hohe Wärme durch Induzierung einer Thermitreaktion durch die Wärmeerzeugung des Bleidrahtes 31 erzeugt. Als das Metalloxid kann anstelle von Eisenoxid (Fe₂O₃) Chromoxid (Cr₂O₃) oder Manganoxid (MnO₂) verwendet werden.

Das Wärmemittel 27 kann auch eine Mischung sein, die aus wenigstens einem Metallpulver, das aus der Gruppe bestehend aus B, Sn, Fe, Si, Zr, Ti und Al ausgewählt ist, wenigstens einem Metalloxid, das aus der Gruppe bestehend aus CuO, MnO₂, Pb₃O₄, PbO₂, Fe₃O₄, Fe₂O₃ ausgewählt ist, und wenigstens einem Additiv aufgebaut ist, das aus der Gruppe bestehend aus Alumina, Bentonit und Talg gewählt ist. Durch Verwendung eines derartigen Wärmemittels wird es leicht durch das Zündteil 29 gezündet, und das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt kann in einer kurzen Zeit geschmolzen werden.

Bei dem Schalter, der gemäß dieser Ausführungsform aufgebaut ist, ist die Betriebsweise wie nachfolgend beschrieben.

Üblicherweise befindet sich, wie gezeigt in Fig. 4, die Schraubenfeder 33 in dem zusammengedrückten Zustand, und in diesem zusammengedrückten Zustand sind, wie gezeigt in Fig. 2, die kurzen Abschnitte 28b, die in dem Thermitvorsprung 25a ausgebildet sind, elektrisch mit der ersten Schiene 11 und der zweiten Schiene 19 durch das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt verbunden, und deshalb wird der Strom von der Batterie zu der Last (beides nicht gezeigt) zugeführt.

Wenn das Fahrzeug mit einem Hindernis zusammenstößt oder von einer Klippe oder ähnlichem fällt, wird der abnormale Zustand des Fahrzeugs durch einen Kollisionssensor oder ähnliches erfaßt. Durch die Erfassung eines derartigen abnormalen Zustands eines Fahrzeugs strömt ein Strom in das Zündteil 29 durch den Bleidraht 31.

Im Ergebnis zündet durch die Wärmeerzeugung des Stromes das Zündteil 29, und das Wärmemittel 27, das die Thermitverbindung ist, erzeugt eine Thermitreaktionswärme gemäß der folgenden Reaktionsgleichung:

Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe + 386,2 (kcal)

Durch diese Thermitreaktionswärme wird das Thermitgehäuse 25 erwärmt, und durch die Wärmeerzeugung des Wärmemittels 27 und die Wärme des Thermitgehäuses 25 werden das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt, das das vordere Ende 13 der Schiene und die linke Seitenwand 26a des Thermitgehäuses 25 verbindet, und das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt, das das vordere Ende 21 der Schiene und die rechte Seitenwand 26b des Thermitgehäuses 25 verbindet, erwärmt und geschmolzen. Zum gleichen Zeitpunkt wird das Dreh-Blockierteil 17, das in der Gehäusestufe 15a des äußeren Gehäuses 15 ausgebildet ist, durch die Wärme geschmolzen.

Folglich wird die Schraubenfeder 33 um 90° in der Richtung des Uhrzeigersinns gemäß Fig. 7 zurückgewickelt, und durch dieses Rückwickeln drehen sich, wie gezeigt in den Fig. 5 und 6, das Thermitgehäuse 25 und das Zündteil 29 um 90° in der Richtung des Uhrzeigersinns.

D. h., daß, da sich auch der Thermitvorsprung 25a um 90° in der Richtung des Uhrzeigersinns dreht, die kurzen Abschnitte 28b nicht länger mit der ersten Schiene 11 und der zweiten Schiene 19 in Berührung stehen. Im Ergebnis wird die elektrische Verbindung mit dem Thermitgehäuse 25 und der ersten Schiene 11 und der zweiten Schiene 19 abgeschaltet. D. h. die erste Schiene 11 und die zweite Schiene 19 werden elektrisch abgeschaltet, und der elektrische Stromkreis des Fahrzeugs wird abgeschaltet.

Somit kann gemäß dem Schalter dieser Ausführungsform der elektrische Stromkreis des Fahrzeugs sicher in einer kurzen Zeitdauer abgeschaltet werden, und die elektrischen Teile können geschützt werden. Darüber hinaus kann durch Verwendung der Thermitreaktionswärme des Wärmemittels 27 der Schalter mit einem einfachen Aufbau versehen werden.

Darüber hinaus wird, da das Dreh-Blockierteil 17 die Drehkraft der Schraubenfeder 33 anhält, die Federkraft der Schraubenfeder 33 nicht auf das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt an der Verbindung der ersten Schiene 11 und der zweiten Schiene 19 und dem Thermitgehäuse 25 aufgebracht, so daß die Verläßlichkeit der Verbindung verbessert werden kann.

Darüber hinaus kann unter Verwendung der Schraubenfeder 23 verglichen mit der Kompressionsfeder, die sich in der Höhenrichtung (der vertikalen Richtung) ausdehnt und zusammenzieht, die Größe in der Höhenrichtung verringert werden, so daß der Schalter hinsichtlich seiner Abmessungen verringert werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform alleine beschränkt. Bei dieser Ausführungsform mit der Schraubenfeder 33, dem Dreh-Blockierteil 17 und dem Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt wird der Stromkreis abgeschaltet, wenn das Dreh-Blockierteil 17 und das Metall 23 mit niedrigem Schmelzpunkt geschmolzen werden, jedoch kann beispielsweise ohne Verwendung des Metalls 23 mit niedrigem Schmelzpunkt nur das Dreh-Blockierteil 17 vorgesehen sein, und der Stromkreis kann abgeschaltet werden, wenn das Dreh-Blockierteil 17 geschmolzen wird.

Bei dieser Ausführungsform ist die Thermitnut 25b konkav, und das Dreh-Blockierteil 17 ist konvex, jedoch kann eine trapezförmige oder halbkreisförmige Thermitnut oder ein Dreh- Blockierteil dieser Form verwendet werden. Soweit die Struktur dafür gestaltet ist, die Drehung des Thermitgehäuses 25 anzuhalten, ist die Form der Thermitnut und des Dreh- Blockierteils beliebig.

Ebenso wird bei dieser Ausführungsform die Schraubenfeder 33 auf das äußere Gehäuse 15 und das Zündteil 29 aufgebracht, jedoch kann die Schraubenfeder 33 auf das äußere Gehäuse 15 und das Thermitgehäuse 25 aufgebracht werden.

Oder gemäß dieser Ausführungsform kann als die Schraubenfeder 33 eine Feder mit einer Drehkraft verwendet werden, die eine Drehkraft aufbringt, wenn sie zusammengedrückt wird, jedoch kann ebenso eine Feder mit einer Drehkraft beim Zusammendrücken als die Schraubenfeder verwendet werden. In diesem Fall befindet sich, wenn sich die Schraubenfeder in dem ausgedehnten Zustand befindet, der Thermitvorsprung 25a in dem Zustand, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und nach der Drehung der Schraubenfeder befindet sich der Thermitvorsprung 25 in dem Zustand, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Claims (12)

1. Schalter mit:
einer ersten Anschlussklemme (11);
einer zweiten Anschlussklemme (19);
einem drehbaren elektrisch leitenden Wärmeerzeugungsteil (25), das zwischen der ersten Anschlussklemme (11) und der zweiten Anschlussklemme (19) angeordnet ist;
einem Zündteil (29), das bei Anlegen eines Abschaltsignals zündet zur Auslösung einer exothermen Reaktion in dem Wärmeerzeugungsteil (25);
einem elastischen Element (33), das in der Lage ist, eine Drehkraft zu erzeugen; und
einem durch Wärmeeinwirkung lösbaren Halteteil (15), welches das Wärmeerzeugungsteil (25) gegen die Drehkraft des elastischen Elements (33) hält, so dass ein leitender Zustand zwischen der ersten Anschlussklemme (11) und der zweiten Anschlussklemme (19) aufrechterhalten ist, wobei
beim Zünden des Zündteiles (29) bei Anliegen des Abschaltsignals und der Wärmeerzeugung das Wärmeerzeugungsteil (25) von dem Halteteil (15) freigegeben wird und das Wärmeerzeugungsteil (25) aufgrund der Drehkraft, die durch das elastische Teil (33) erzeugt wird, derart gedreht wird, dass der leitende Zustand zwischen der ersten Anschlussklemme (11) und der zweiten Anschlussklemme (19) unterbrochen wird.

2. Schalter nach Anspruch 1, wobei das Halteteil (15) ein schmelzbares Harzteil ist.

3. Schalter nach Anspruch 2, wobei das Wärmeerzeugungsteil (25) und das Zündteil (29) integral in einem äußeren Behälter enthalten sind.

4. Schalter nach Anspruch 3, wobei das Halteteil ein erstes Dreh-Anhalteteil, das in dem Wärmeteil ausgebildet ist, und ein zweites Dreh-Anhalteteil aufweist, das mit dem ersten Dreh-Anhalteteil in Eingriff ist und an dem äußeren Behälter ausgebildet ist, und daß wenigstens eines, das erste und/oder das zweite Dreh-Anhalteteil das Harzteil aufweist.

5. Schalter nach Anspruch 3, wobei das elastische Element eine Schraubenfeder (33) ist, und ein Ende der Schraubenfeder an dem Zündteil (29) befestigt ist, während das andere Ende der Schraubenfeder an dem äußeren Behälter befestigt ist.

6. Schalter nach Anspruch 1, wobei das Wärmeerzeugungsteil (25) einen Vorsprung mit einem Längsteil (25a) aufweist.

7. Schalter nach Anspruch 6, wobei das Längsteil (25a) durch die Drehkraft des elastischen Elements (33) im wesentlichen um 90° gedreht wird.

8. Schalter nach Anspruch 1, wobei eine Seitenwand (25a, 25b) an einem Ende des Wärmeerzeugungsteils (25) ausgebildet ist, und ein Ende (13) der ersten Anschlussklemme (11) und die Seitenwand (25a) sowie ein Ende (21) der zweiten Anschlussklemme (19) und die Seitenwand (25b) einzeln mit einem Material (23) mit niedrigem Schmelzpunkt Verbunden sind.

9. Schalter nach Anspruch 8, wobei das Material mit niedrigem Schmelzpunkt wenigstens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sn, Pb, Zn, Al und Cu ist.

10. Schalter nach Anspruch 1, wobei das Wärmeerzeugungsteil (25) ein Wärmemittel (27) enthält, und das Wärmemittel (27) eine Thermitverbindung enthält, bei der ein Pulver eines Metalloxids und ein Aluminiumpulver vermischt sind.

11. Schalter nach Anspruch 1, wobei das Wärmeerzeugungsteil ein Wärmemittel enthält, wobei das Wärmemittel wenigstens ein Metallpulver ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus B, Sn, Fe, Si, Zr, Ti und Al und wenigstens ein Metalloxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus CuO, MnO₂, Pb₃O₄, PbO₂, Fe₃O₄, Fe₂O₃ und Cr₂O₃ enthält.

12. Schalter nach Anspruch 11, wobei das Wärmemittel ferner ein Additiv mit Alumina, Bentonit oder Talg enthält.