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Title:
ELECTRICAL CONDUCTOR WITH AN IGNITION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/044019
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrical conductor, especially for connecting the starter relay and the starter motor of a motor vehicle. Said electrical conductor comprises an ignition device (5) which is in thermal contact with the conductor (1) and which is provided to ignite and destroy the conductor (1) in the event that a limit temperature is exceeded. The conductor consists of one or more strands which extend continuously between its ends. The ignition device (5) is situated on the conductor (1) so that it can sever said strands in the event of its ignition.

Inventors:
RENNER STEFAN (DE)
SCHUSTEK SIEGFRIED (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/004083
Publication Date:
July 27, 2000
Filing Date:
December 23, 1999
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
RENNER STEFAN (DE)
SCHUSTEK SIEGFRIED (DE)
International Classes:
H01H39/00; B60R16/04; (IPC1-7): H01H39/00
Foreign References:
DE2909252A11980-08-28
US3895552A1975-07-22
FR2262393A11975-09-19
EP0563947A11993-10-06
DE19749133A11999-05-27
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Claims:
Patentansprüche
1. Elektrischer Leiter (1) mit einer Zündeinrich tung (5), die mit dem Leiter (1) in thermischem Kontakt steht und vorgesehen ist, um bei Über schreitung einer Grenztemperatur zu zünden und den Leiter (1) zu zerstören, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (1) ein oder mehrere sich kontinu ierlich zwischen den Enden (3) des Leiters erstrek kende Adern umfaSt und die Zündeinrichtung an dem Leiter (1) angeordnet ist, um im Falle des Zündens diese Adern zu zerteilen.
2. Elektrischer Leiter nach Anspruch l, dadurch ge kennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (5) ringför mig um das Kabel angeordnetes Zündmaterial (8) um faßt.
3. Elektrischer Leiter nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Zündmaterial (8) von einem gegen das Zunden beständigen Gehäuse (6) umgeben ist.
4. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (5) von Adern des Leiters (1) umgeben ist.
5. Elektrischer Leiter nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (5) in etwa auf halber Länge des Leiters (1) angeordnet ist.
6. Elektrischer Leiter nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine aus einer Vielzahl von Adern aufgebaute Litze ist.
7. Elektrischer Leiter nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine Ende jeweils durch eine Schraub, Crimp, Lotoder Schweißverbindung gebildet sind.
8. Starter für ein Kraftfahrzeug mit einem Starter relais und einem Startermotor, dadurch gekennzeich net, daß Starterrelais und Startermotor durch we nigstens einen Leiter (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche verbunden sind.
9. Starter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (1) in einem Gehäuse untergebracht t ist.
Description:
Elektrischer Leiter mit Zündeinrichtung Stand der Technik Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leiter mit einer Zündeinrichtung, die mit dem Leiter in thermischem Kontakt steht und vorgesehen ist, um bei-einer Überschreitung einer Grenztemperatur des Leiters zu zünden und den Leiter zu zerstören. Ein solcher Leiter ist aus DE 1 96 20 204 A1 bekannt.

Dieser bekannte Leiter ist vorgesehen zum Anschlie- ßen eines Pols einer Kraftfahrzeugbatterie an das Bordnetz des Kraftfahrzeugs und soll sich selbst zerstören, wenn zum Beispiel in Folge eines Unfalls ein Kurzschluß im Bordnetz auftritt, der andern- falls zu einem Fahrzeugbrand führen könnte. Er um- faßt in einem Gehäuse eine elektrische Steckverbin- dung, bei der die Buchse der Steckverbindung eine Zündpille enthält, die sich, wenn ein Kurzschluß- strom durch den Leiter flieSt, erhitzt und durch ihre Explosion den Stift der Steckverbindung aus der Buchse herausdrückt und so den kurzgeschlosse- nen Stromkreis auftrennt.

Infolge des Übergangswiderstands der Steckverbin- dung erhitzt sich die Steckverbindung bereits bei mäßigen Strömen stark. Dabei hängt das Ausmaß der Erhitzung von der Qualität des Kontakts zwischen Stift und Buchse der Steckverbindung ab und ist deshalb für verschiedene Exemplare einer gleichen Steckverbindung variabel. Dies ist zwar bei der Ab- sicherung von Kurzschlußströmen unkritisch, es macht jedoch den bekannten Leiter ungeeignet zur Absicherung von Verbrauchern gegen elektrische Überlastung, wo es auf ein reproduzierbares Zünd- verhalten des Leiters ankommt. Selbst wenn es mög- lich wäre, einen für hohe Ströme ausgelegten Ver- braucher mit Hilfe des bekannten Leiters gegen Uberströme abzusichern, wäre es dafür notwendig, eine sehr großformatige Steckverbindung zu verwen- den, um so deren Erhitzung bei den für den Betrieb des Verbrauchers benötigten Strömen in den Grenzen zu halten, bei denen die Zündeinrichtung mit Si- cherheit nicht zundet. Dies würde die Anwendung des bekannten Leiters fur die Absicherung von Hoch- stromverbrauchern kostspielig, und, wenn nicht aus- reichend Platz für die Anbringung des Steckverbin- ders zur Verfügung steht, mitunter sogar unmöglich machen.

Vorteile der Erfindung Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Leiter der eingangs genannten Art ein oder mehrere sich kontinuierlich zwischen den Enden des Leiters er- streckende Adern umfaßt, und daß die Zündeinrich- tung an dem Leiter angeordnet ist, um im Falle des Zündens diese Adern zu zerteilen. Dies ermöglicht zum einen einen kompakteren und wesentlich verein- fachten Aufbau des Leiters mit der Zündeinrichtung, da als Leiter schlicht und einfach ein herkömmli- ches, durchgehendes Kabel in Frage kommt, zum ande- ren wird ein wesentlicher Spannungsabfall innerhalb des Leiters durch Verzicht auf die Steckverbindung vermieden, was insbesondere bei der Versorgung von Verbrauchern mit hohen Strömen erwünscht ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Zündeinrichtung ein ringförmig um das Kabel angeordnetes Zündmaterial. Dieses Zundmateri- al muß nicht unbedingt eine große explosive Wirkung haben, wie sie zum Auftrennen des bekannten Leiters unabdingbar ist, es kann ausreichen, wenn es eine starke Hitze entfaltet, die, zusammen mit der durch den Stromfluß bewirkten Erhitzung des Leiters dazu führt, daß dieser im Bereich der Zündeinrichtung durchschmilzt und so der Stromfluß zum Verbraucher unterbrochen wird.

Das Zündmaterial kann dabei von einer gegen das Zünden beständigen Kapsel oder einem Gehäuse umge- ben sein. Dieses Gehäuse hat zum einen die Wirkung, die Umgebung des Leiters vor abgetrenntem, glühend heißem Leitermaterial zu schützen, zum anderen kann es bewirken, daß die voneinander getrennten Ab- schnitte des Leiters aus verschiedenen Öffnungen der Kapsel durch den Druck des in ihr enthaltenen heißen Materials herausgepreßt werden und so die beiden Abschnitte besonders zuverlässig voneinander getrennt werden.

Gemmas einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung ist die Zündeinrichtung von den Adern des Leiters umge- ben. In diesem Fall werden beim Zünden der Zündein- richtung wenigstens einige dieser Adern durch den entstehenden Explosionsdruck zerrissen, wodurch der Leitungsquerschnitt des Leiters deutlich verringert wird und diejenigen Adern, die eventuell noch nicht zerrissen sind, in kürzester Zeit durchschmelzen.

Um eine Beeinflussung des Leiters durch Wärmesen- ken, an die dieser angeschlossen ist, gering zu halten, ist die Zündeinrichtung vorzugsweise in et- wa auf halber Lange des Leiters angeordnet.

Bei dem Leiter handelt es sich vorzugsweise um eine aus einer Vielzahl von Adern aufgebaute, flexible Litze.

Eine wichtige Anwendung des erfindungsgemaßen Lei- ters ist in der Kraftfahrzeugtechnik, und zwar ins- besondere als Verbindung zwischen einem Starterre- lais und einem Startermotor eines Kraftfahrzeugs.

Der Grund hierfür ist, daß in modernen Kraftfahr- zeugen immer leichtere Startermotoren zum Einsatz kommen, die infolge ihrer geringen Masse auch eine geringe Wärmekapazität haben und daher-leicht uber- hitzen und beschädigt werden können, wenn sie dem Starterstrom zu lange ausgesetzt sind. Außerdem bringt die Hitze, die ein solcher überlasteter Startermotor und/oder seine Versorgungsleitungen entwickeln, die Gefahr von Motorbränden mit sich.

Solche Überlastungssituationen können insbesondere auftreten, wenn ein Fahrzeug allein mit dem Star- termotor angetrieben längere Strecken zurücklegen und insbesondere Rampen hinauffahren mu$, was zwar an sich ein unzulässiger Mißbrauch ist, aber den- noch beim Verladen von Fahrzeugen, zum Beispiel auf Bahn-oder Straßentransporter oder auf Schiffe, häufig vorkommt. In einem solchen Fall gewährlei- stet die Verwendung eines erfindungsgemäßen Leiters als Verbindung zwischen Starterrelais und Starter- motor einen wirksamen Schutz des letzteren und er-

möglicht darüber hinaus dem Besitzer des Fahrzeugs, der häufig nicht derjenige ist, der den Starter in der beschriebenen Weise mißbraucht, den Nachweis des Mißbrauchs.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh- rungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren.

Figuren Es zeigen Figuren 1,2 und 2a Ausführungsbeispiele eines er- findungsgemäßen Leiters und Figur 3 einen herkömmlichen Leiter zum Verbinden von Starterrelais und Startermotor eines Kraftfahr- zeugs.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Figur 3 zeigt eine herkömmliche Anordnung aus einem Leiter 1 in Form einer Litze und einer Bürste 2 ei- nes Startermotors, wie sie gegenwärtig in Kraft- fahrzeugen verwendet wird. Je nach Polzahl des An- lassermotors hat ein Kraftfahrzeug in der Regel

zwei oder vier solcher Anordnungen. Der Leiter l besteht aus einer Vielzahl von flexiblen, zopfartig verflochtenen beziehungsweise verseilten Einzela- dern, von denen ein Ende jeweils in der Bürste 2 mit hohem Druck und entsprechend geringem Über- gangswiderstand verpreßt worden oder verlötet ist.

Das in der Figur frei dargestellte zweite Ende 3 kann zum Beispiel mit einem Kabelschuh vercrimpt sein.

Figur 1 zeigt eine erste Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Leiters. Hier zist der schlauchartig geflochtene äußere Mantel der Litze in einem Be- reich 4 aufgeschnitten dargestellt und gibt den Blick frei auf eine Zündeinrichtung 5. Die Zündein- richtung 5 besteht aus einem zu einer harten Pille verpreßten oder besser noch in eine Kapsel einge- betteten Explosivmaterial, das bei einer Temperatur zündet, die von der umgebenden Litze erreicht wird, wenn das Fahrzeug mit erhöhter Leistung oder aber längere Strecken allein mit dem Startermotor ange- trieben wird. Wie hoch diese Temperatur ist, ist durch geeignete Dimensionierung des Leitungsquer- schnitts der Litze in Abhängigkeit von den Lei- stungseigenschaften des Startermotors in weiten Grenzen einstellbar. Ein zweckmäßiger Wert liegt zum Beispiel im Bereich von 400 bis 500°C.

Wenn die Litze diese Temperatur erreicht, zündet die Zündeinrichtung 5, und die Litze wird wenig- stens auf einem wesentlichen Teil ihres Umfangs zerrissen. Der sich infolgedessen auf einem kleine- ren Leitungsquerschnitt konzentrierende An- triebsstrom des Startermotors führt binnen Sekun- denbruchteilen zu einer Erhitzung der verbleibenden Adern der Litze bis zur Weißglut und zu ihrer Ver- dampfung.

Um zu vermeiden, daß nach der Explosion der Zündeinrichtung 5 glühende Teile der Litze im Mo- torraum des Fahrzeugs umherfliegen, kann die Litze -gegebenenfalls gemeinsam mit dem Starterrelais und dem Startermotor-in ein eigenes Gehäuse ein- geschlossen sein, welches die glühenden Teile im Falle einer Explosion auffängt.

Figur 2 zeigt eine zweite bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leiters. Bei dieser Ausge- staltung ist die Zündeinrichtung 5 nicht wie in Fi- gur 1 im Innern des Leiters untergebracht, sondern umgibt diesen ringförmig. Ein Schnitt durch die Zündeinrichtung ist in Figur 2a gezeigt. Die Zündeinrichtung 5 hat ein festes äußeres Gehäuse 6, das aber zwei Muffen 7 an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses an dem Leiter 1 festgeklemmt ist. Im Innern definiert das Gehäuse 6 gemeinsam mit dem

Leiter 1 eine torusförmige Kammer, die mit einem Zündmaterial 8 gefüllt ist.

Beim Zündmaterial 8 kann es sich wie beim Beispiel der Figur 1 um ein Explosivmaterial handeln, das heißt ein Material, dessen Verbrennung hohe Drücke erzeugt, es kann sich aber auch um ein Material handeln, bei dessen Verbrennung extreme Hitze frei- gesetzt wird, wie zum Beispiel die unter der Be- zeichnung Thermit bekannten Gemische oder andere Gemische, die insbesondere Sauerstoffabspalter und feine Metallpulver wie etwa Magnesium oder Alumini- um enthalten. Selbstverständlich kann das Material auch ein Gemisch aus Explosivmaterial und hitzebil- dendem Material sein.

Wenn die Temperatur des Leiters 1 die Zündtempera- tur des Materials 8 überschreitet, verbrennt dieses unter je nach Zusammensetzung unterschiedlich star- ker Hitze-und Druckentwicklung. Durch die Hitze wird der Leiter bis auf den Schmelzpunkt seiner Adern oder zumindest in die Nähe des Schmelzpunkts erhitzt ; der Druck bewirkt, daß von den Abschnitten des Leiters beiderseits des Zündmaterials wenig- stens einer aus seiner Muffe 7 herausgepreßt wird und die Abschnitte so voneinander getrennt werden.

Dabei bleibt das beim Zünden schmelzende Material des Leiters 1 im wesentlichen in dem Gehäuse 6 ge-

fangen, dessen Material und Wandstärke in Abhängig- keit vom Zündmaterial 8 so gewählt sind, daß es die Zündung im wesentlichen unversehrt übersteht. Auf diese Weise wird vermieden, daS sich geschmolzenes Material in der Umgebung des Leiters 1 verteilt und dort zu weiteren Schäden führt.

Wenn der erfindungsgemäße Leiter für die Stromver- sorgung des Startermotors eines Kraftfahrzeugs ein- gesetzt wird, so genügt es in der Regel, nur eine der Bürsten des Startermotors mit einem erfindungs- gemäßen Leiter auszustatten, auch-wenn der Starter- motor vier Pole und dementsprechend vier Bürsten besitzt. Der Grund dafür ist, daß bei der Zerstö- rung des erfindungsgemäßen Leiters ein wesentlicher Teil des von diesem geführten Stroms von einem Lei- ter eines anderen Pols übernommen wird, der dadurch einer drastisch erhöhten Stromstärke ausgesetzt ist und in Sekundenbruchteilen seinerseits durchbrennt, ohne daß dafür eine eigene Zündeinrichtung dieses anderen Leiters erforderlich ist.