Bei Kraftfahrzeugen ist es in bestimmten Störungssituationen wünschenswert, das Bordnetz möglichst in unmittelbarer Nähe der Batterie schlagartig stromlos zu schalten. Solche Fälle sind beispielsweise ein Kurzschluß im Lastkreis, der zur Bat- terieentladung oder zu einem Fahrzeugbrand führen kann, eine Verpolung bei Starthilfe, die zu einer Schädigung der Batte- rie, aber auch zu einer Zerstörung der elektronischen Systeme im Bordnetz führen kann, oder auch ein Aufprall-Unfall, bei dem ebenfalls Kurzschlüsse mit einer daraus resultierenden Brandgefahr entstehen können.

Aus der DE 41 10 240 Cl ist bereits eine Einrichtung zur Ab- sicherung eines Hauptstrompfades in einem Kraftfahrzeug be- kannt. Hierbei wird eine Kurzschlußsituation durch verschie- dene Fühler und Vergleichsmittel festgestellt und zur Tren- nung des Stromkreises ausgewertet. Als Abschaltmittel werden dort beispielsweise eine Sprengkapsel oder ein elektromagne- tischer Aktuator genannt, ohne daß auf die Konstruktion und die Funktion eines derartigen Aktuators näher eingegangen wird.

Aus der EP 0 725 412 A2 ist ferner eine Sicherungsvorrichtung für eine Stromleitung in Fahrzeugen bekannt, bei der ein Stromstärkesensor ein nachgeschaltetes Trennmittel steuert, mit dem bei Uberstrom die Stromleitung unterbrochen wird. Im einzelnen sind dort Trennmittel mit einer Sprengkapsel ge-

nannt, wobei bei Auslösung des Trennmittels ein Kabel durch- schnitten oder ein Stecker aus dem Gehäuse gedrückt wird.

Nach dem Auslösen derartiger Trennmittel ist auch nach Besei- tigung der Störung ein Wiedereinschalten nicht ohne weiteres möglich ; vielmehr muß das Sicherungselement ausgetauscht wer- den.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lasttrennschal- ter, insbesondere zum Abtrennen der Fahrzeugbatterie in kri- tischen Situationen, zu schaffen, der einen kompakten Aufbau besitzt, damit er auf engem Raum direkt im Bereich der Batte- rieklemme untergebracht werden kann. Außerdem soll dieser Lasttrennschalter ein manuelles Wiedereinschalten des Bord- netzes ermöglichen, sobald die Störung behoben ist. Dabei soll es auch möglich sein, den Lasttrennschalter so auszuge- stalten, daß der Lastkreis auch manuell abschaltbar ist, bei- spielsweise vor einem längeren Stillstand des Fahrzeuges.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel mit einem Lasttrennschalter mit folgenden Merkmalen erreicht : -einem Elektromagnetsystem, dessen Anker mit einer Schalt- klinke gekoppelt ist, -einem mit einer Polklemme einer Batterie verbindbaren Ein- gangsleiter, -einem mit dem Laststromkreis verbindbaren Ausgangsleiter, -einem beweglichen Kontaktelement zur Herstellung einer Schaltverbindung zwischen dem Eingangsleiter und dem Aus- gangsleiter, -einem das bewegliche Kontaktelement tragenden Kontaktträ- ger, welcher zwischen einer Schließposition und einer Off- nungsposition schwenkbar und in die Offnungsposition durch eine Aufreißfeder vorgespannt ist, -einem Stellarm, der mit dem Kontaktträger in Eingriff bringbar und durch die Schaltklinke an dem Kontaktträger gelenkig verriegelbar ist,

-einem Handbetätigungsorgan zur Bewegung des Stellarms in Richtung auf den Kontaktträger und zu dessen Arretierung in einer Einschaltposition, -wobei der Kontaktträger (34), der Stellarm (45) und das Handbetätigungsorgan (49) derart zusammenwirken, --daß bei unerregtem Magnetsystem die Schaltklinke den Stellarm an dem Kontaktträger verriegelt und der Stellarm in seiner Einschaltposition den Kontaktträger in die Schließposition vorspannt und --daß bei Erregung des Magnetsystems die Schaltklinke den Stellarm entriegelt und der Kontaktträger durch die Auf- reißfeder in die Öffnungsposition gebracht wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen der Eingangs- leiter und der Ausgangsleiter jeweils miteinander fluchtende Festkontakte auf, wobei das bewegliche Kontaktstück ein die beiden Festkontakte verbindendes Brückenkontaktstück ist.

Möglich wäre aber auch eine Ausführungsform mit einem Ein- fachkontakt, wobei das bewegliche Kontaktstück bzw. der Kon- takttrager über eine Litze elektrisch mit dem Eingangsleiter oder dem Ausgangsleiter verbunden wurde.

Der Kontaktträger kann eine einseitig eingespannte Feder oder eine Kontaktwippe sein. Eine solche Kontaktwippe ist in vor- teilhafter Ausgestaltung drehbar gelagert, und sie weist ei- nen das bewegliche Kontaktstück tragenden ersten Hebelarm so- wie einen mit dem Stellarm zusammenwirkenden zweiten Hebelarm auf. Der erste Hebelarm kann dabei ganz oder teilweise durch eine an der Kontaktwippe befestigte Blattfeder gebildet sein. Der zweite Hebelarm weist in einer Ausführungsform der Erfindung einen annähernd in seiner Drehrichtung verlaufenden Führungsschlitz auf, in welchen ein Stellzapfen des Stellarms eingreift ; die mit dem Anker gekoppelte Schaltklinke ist da- bei vorzugsweise auf dem zweiten Hebelarm um eine zu dessen Drehachse parallele Klinkenachse schwenkbar gelagert, derart, daß sie bei unerregtem Magnetsystem mit einem Verriegelungs- haken den Stellzapfen gegen eine Verschiebung in dem Füh-

rungsschlitz verriegelt. Die Schaltklinke wird dabei vorzugs- weise mit einer Klinkenfeder in ihre Verriegelungsposition vorgespannt. Durch diese schwenkbare Lagerung der Schaltklin- ke auf der Kontaktwippe wird es möglich, daß die Schaltklinke die Bewegungen der Kontaktwippe mitmacht und dabei ihre Stel- lung gegenüber dem Stellzapfen beibehält, also beispielsweise bei manueller Betätigung des Trennschalters die Verriegelung des Stellzapfens geschlossen hält, während die Kontaktwippe in die Schließposition gedreht wird.

Die Betätigung der Schaltklinke erfolgt andererseits über das Magnetsystem unabhangig von der Schaltstellung der Kontakt- wippe. Vorzugsweise wird ein Magnetsystem mit eine Hubanker verwendet, wobei letzterer über einen Auslösezapfen mit der Schaltklinke in Eingriff ist. Dieser Eingriff erfolgt zweck- mäßigerweise über ein Langloch in der Schaltklinke, welches annahernd entlang der Drehbewegung der Kontaktwippe verläuft, so daß die Position des Magnetsystems bzw. des Hubankers un- abhängig von der Drehposition der Kontaktwippe immer gleich auf den Verriegelungszustand des Stellzapfens übertragen wird.

Der Stellarm selbst bildet in einer bevorzugten Ausführungs- form zusammen mit dem Betätigungsorgan ein Kniehebelsystem, das in gestrecktem Zustand annähernd in Schließrichtung der Kontaktwippe auf deren zweiten Hebelarm wirkt und dessen Ge- lenkpunkt bei Überschreitung des Totpunktes durch die Auf- reißfeder gegen einen Anschlag vorgespannt wird. Auf diese Weise wird nach Überschreitung des Totpunktes durch den Knie- hebel der Schließzustand des Kontaktsystems stabil gehalten, solange der Stellzapfen mit der Kontaktwippe verriegelt bleibt.

Die Ansteuerung des Trennschalters kann über bekannte Senso- ren, beispielsweise einen als Aufprallsensor dienenden Be- schleunigungssensor oder einem als Kurzschlußfühler dienenden Stromsensor erfolgen, wobei eine elektronische Auswerteschal-

tung zusammen mit dem Trennschalter in einem Gehäuse unmit- telbar an der Batterieklemme untergebracht werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 einen erfindungsgemäß gestalteten Batterietrennschal- ter mit seinen Hauptbaugruppen in perspektivischer Darstel- lung, Figur 2 die eigentliche Schalterbaugruppe aus Figur 1 in Ex- plosionsdarstellung, Figur 3 und Figur 4 den Batterietrennschalter von Figur 1 in zusammengebautem Zustand (ohne Gehäusekappe) in perspektivi- scher Ansicht und in Draufsicht, Figur 5 und Figur 6 die Schalterbaugruppe mit ihren wesentli- chen Funktionselementen in Draufsicht in verschiedenen Schaltzuständen.

Der in den Figuren 1 bis 4 gezeigte Batterietrennschalter be- steht gemäß Figur 1 aus einer Bodengruppe 1 mit einem Gehäu- sesockel 11, ferner aus der eigentlichen Schalterbaugruppe 2 und einer Gehäusekappe 3. Das aus dem Gehäusesockel 11 und der Kappe 3 gebildete Gehäuse besitzt eine Aussparung 12 für eine Batterieklemme 4, welche einen bekannten Aufbau besitzt und mittels einer Schraube 5 auf einem Batteriepol, normaler- weise dem Pluspol einer Fahrzeugbatterie, festklemmbar ist.

Ein Fortsatz 6 der Batterieklemme ragt durch eine Aussparung in die Gehäusekappe 3 hinein und ist im Inneren des Gehäuses mit einem Eingangsleiter 7 elektrisch und mechanisch fest verbunden. Sowohl die Batterieklemme 4 als auch der Eingangs- leiter 7 bestehen aus gut leitfähigem Metall, um den Strom für das gesamte Bordnetz des Fahrzeugs führen zu können.

In einem Schalterraum 13 des Gehäuses ist ein Ausgangsleiter 8 angeordnet, der an einem abgebogenen Abschnitt einen Fest- kontakt 14 trägt. Dieser liegt fluchtend in einer Ebene mit einem Festkontakt 15 des Eingangsleiters 7. Die beiden Fest-

kontakte werden durch den Trennschalter verbunden, wie später noch beschrieben wird. Von dem Ausgangsleiter 8 sind zwei An- schlüsse 9 zur Verbindung mit den Fahrzeugstromkreisen nach außen geführt. Außerdem ist vom Eingangsleiter 7 ein Not- stromanschluß 10 abgezweigt und unter Umgehung des Trenn- schalters ebenfalls aus dem Gehäuse nach außen geführt. Die- ser dient dazu, auch nach dem Abtrennen der Hauptstromkreise von der Batterie eine Versorgung der sicherheitsrelevanten Funktionen, z. B. Warn-Blinklicht, Autotelefon usw. mit einem niedrigen Strombedarf zu versorgen.

In dem Schalterraum 13 wird auf dem Ausgangsleiter 8 die ei- gentliche Schalterbaugruppe 2 angeordnet, die in Figur 2 in ihren Einzelteilen dargestellt ist. Sie besitzt eine isolie- rende Grundplatte 21 aus isolierendem Material mit drei Stüt- zen 22,23 und 24, welche eine rahmenförmige Abdeckplatte 25 über Schraubbefestigungen tragen. Auf der Grundplatte 21 ist weiterhin ein Elektromagnetsystem 26 mit einer Spule 27 und einem Hubanker 28 befestigt. Der Hubanker 28 wird bei Erre- gung des Magnetsystems in die Spule hineingezogen, wobei ein an seinem Ende senkrecht zur Achse angeordneter Auslösestift 29 ebenfalls in dieser Richtung betätigt wird.

Über Spulenanschlüsse 30 wird dem Magnetsystem ein Auslösesi- gnal zugeführt, was hier nicht weiter dargestellt ist. Dieses Auslösesignal kann von einem beliebigen Sensor im Fahrzeug kommen, beispielsweise von einem Aufprall- Beschleunigungssensor oder einem Strom-bzw. Kurzschlußsensor oder dergleichen, und über eine nicht dargestellte Auswerte- einrichtung der Spule 27 zugeführt werden. Ein Stromsensor mit einem Ferritring 31 und einem Hallsensor 32 ist in Figur 1 dargestellt, ohne daß die Verbindung der Anschlußelemente des Hallelementes zu einer Auswerteschaltung gezeigt sind.

Eine solche Auswerteschaltung könnte beispielsweise in einem zusätzlichen Schaltungsraum 33 des Gehäuses (Figur 1) ange- ordnet werden.

Die Stütze 24 auf der Grundplatte 21 dient zugleich als Dreh- achse für eine Kontaktwippe 34, die auf diese Weise um eine zur Spulenachse senkrechte Achse drehbar gelagert ist. Die Kontaktwippe 34 trägt eine Kontaktfeder 35, die sich als He- belarm nach einer Richtung neben der Drehachse erstreckt und an ihrem Ende ein Brückenkontaktstück 36 trägt. Dieses Brük- kenkontaktstück 36 steht den Festkontakten 14 und 15 gegen- über und verbindet mit diesen im Schließzustand den Eingangs- leiter 7 mit dem Ausgangsleiter 8.

Außerdem besitzt die Kontaktwippe 34 einen zweiten Hebelarm 37, der sich annähernd parallel zum Anker 28 erstreckt. Auf diesem zweiten Hebelarm 37 ist mittels eines Schraubstiftes 38 als Schwenkachse eine Schaltklinke 39 gelagert, die über ein Langloch 40 mit dem Auslösestift 29 in Eingriff gelangt.

Außerdem besitzt die Schaltklinke 39 einen Verriegelungshaken 41, dessen Funktion noch erläutert wird. Über eine Klinkenfe- der 42 ist die Schaltklinke, deren Schwenkachse sich parallel zur Drehachse der Kontaktwippe erstreckt, im Uhrzeigersinn von dem Anker 28 weg vorgespannt.

Das Langloch 40 erstreckt sich annähernd entlang einem Kreis um die Drehachse bzw. Stütze 24 der Kontaktwippe 34, so daß die Schaltklinke mit der Kontaktwippe geschwenkt werden kann, ohne daß sich der Anker 28 mit seinem Auslösestift 29 bewegt.

Die Kontaktwippe 34 selbst ist über eine starke Auslösefeder 43 in Richtung auf eine Öffnungsposition der Kontaktbrücke 36, also entgegen dem Uhrzeigersinn, vorgespannt. Durch diese starke Aufreißfeder wird sichergestellt, daß in einem Notfall der Lastkreis schnell und zuverlässig aufgetrennt wird.

Auf der Stütze 22, die mit einem entsprechenden Abstandhalter und mit Abstufungen versehen ist, ist ein Schaltbügel 44 für manuelle Betätigung drehbar gelagert. In ihm ist exzentrisch und achsparallel ein Stellarm 45 in Form eines abgekröpften, stabilen Drahtes schwenkbar gelagert, wobei sich der Stellarm 45 selbst von dem Schaltbügel 44 in Richtung auf die Kontakt-

wippe erstreckt, während sich sein Lagerstift 46 an dem Schaltbügel 44 und ein Hakenabschnitt 47 an seinem bewegli- chen Ende jeweils senkrecht dazu erstrecken. Der Hakenab- schnitt 47 greift in einen Führungsschlitz 48 des zweiten He- belarms 37 der Kontaktwippe 34 ein, welcher sich annähernd in Drehrichtung dieser Kontaktwippe, d. h. annähernd auf einem Kreisabschnitt um deren Drehachse bzw. der Stütze 24 er- streckt. Wird das Hakenende 47 in dem Führungsschlitz 48 nach innen bewegt, rastet er hinter dem Verriegelungshaken 41 ein und wird durch diesen Verriegelungshaken 41 der Schaltklinke 39 in dem innersten Bereich des Führungsschlitzes 48 festge- halten, solange die Schaltklinke 39 durch ihre Klinkenfeder 42 (bei unerregtem Magnetsystem) in ihrer Ruheposition fest- gehalten wird.

Auf der Stütze 22 ist außerdem ein Schaltknopf 49 gelagert und mit dem Schaltbügel 44 fest verbunden, so daß über den Schaltknopf 49 der Schaltbügel 44 verdreht werden kann, um den Stellarm 45 entsprechend mitzunehmen. Durch die exzentri- sche Lagerung des Stellarms 45 über den Lagerstift 46 in dem Schaltbügel 44 bilden der Stellarm 45 und der Schaltbügel 44 zusammen ein Kniehebelsystem, dessen Gelenk durch den Lager- stift 46 gebildet wird. Der Kniehebel ist gestreckt, wenn die Stütze 22 als Lagerachse für den Schaltbügel 44, der Lager- stift 46 und der Hakenabschnitt 47 in einer Linie liegen.

Diese Position bildet einen Totpunkt für die Bewegung des Schaltknopfes. Eine Drehung des Schaltknopfes im Uhrzeiger- sinn bewirkt über den Stellarm 45 eine Zugkraft auf den zwei- ten Hebelarm 37 der Kontaktwippe in Richtung auf deren Off- nung. Eine Bewegung des Schaltknopfes über den Totpunkt hin- aus entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt, daß ein Anschlagnok- ken 50 unmittelbar nach Überschreitung des Totpunktes an ei- nem Anschlag 51 der Abdeckplatte 50 anschlägt, wodurch über den Stellarm eine Druckkraft auf den Hebelarm 37 in Schließ- richtung der Kontaktwippe ausgeübt wird (solange der Hakenab- schnitt 47 in dem Führungsschlitz 48 verriegelt ist).

Figur 3 zeigt in perspektivischer Darstellung den zusammenge- bauten Trennschalter, der Übersichtlichkeit halber ohne Ge- häusekappe und mit nur gestrichelt angedeuteter Abdeckplatte 25.

Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf den Trennschalter im glei- chen Zustand. In diesen Darstellungen ist insbesondere der Eingriff de Stellarms 45 in den Führungsschlitz 48 des Hebel- arms 37 sowie die Verriegelung des Hakenabschnitts 47 durch den Verriegelungshaken 41 der Schaltklinke 39 zu sehen. Diese Verriegelung erfolgt dadurch, daß der Verriegelungshaken 41 den Führungsschlitz 48 teilweise überdeckt.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Trennschalters soll nun anhand der in den Figuren 5 und 6 dargestellten Schaltposi- tionen erläutert werden. Figur 5 zeigt den Normalzustand, al- so mit Schließposition der Kontaktwippe 34, wodurch die Bat- terie mit dem Bordnetz des Fahrzeuges verbunden ist. Der Schaltknopf 49 ist dabei entgegen dem Uhrzeigersinn über den Totpunkt hinaus in die Spannposition gedreht ; in dieser dar- gestellten Spannposition liegt der Anschlagnocken 50 an dem Anschlag 51 der Abdeckplatte an. Der mit dem zweiten Hebel 37 der Kontaktwippe verriegelte Stellarm 45 übt Druck im Uhrzei- gersinn auf die Schaltwippe aus, entgegen der Rückstellkraft der Aufreißfeder 43 und entgegen der Federkraft der Kontakt- feder 35. Das Brückenkontaktstück 36 wird mit entsprechender Andruckkraft gegen die Festkontakte 14 und 15 gedrückt. Das Magnetsystem 26 ist dabei nicht erregt, so daß der in Figur 5 gezeigte Zustand beibehalten wird.

Durch Drehen des Schaltknopfes 49 kann der Kontakt auch ge- öffnet werden. Dabei wird der Schaltknopf im Uhrzeigersinn um etwa eine Vierteldrehung verstellt, wobei der Stellarm über den Hebelarm 37 die Kontaktwippe 34 mitnimmt, so daß das Brückenkontaktelement 36 von den Festkontakten 14 und 15 ab- gehoben wird. Es ergibt sich dadurch der in Figur 6 gezeigte Zustand ; dabei liegt die Kontaktwippe 34 mit ihrem Hebelarm 37 an einem Anschlagstift 52 an. Das Magnetsystem befindet

sich hierbei im Ruhezustand wie vorher. Durch das Langloch 40 in der Schaltklinke 39 wird die Relativbewegung der Schalt- klinke gegenüber dem Auslösestift 29 möglich. Durch die Kraft der Aufreißfeder wird auch dieser offene Ruhezustand stabil festgehalten, unabhangig davon, ob das Magnetsystem erregt wird oder nicht. So kann über den manuellen Schaltknopf der Lastkreis geöffnet und geschlossen werden.

Wird nun aber im Schließzustand gemäß Figur 5 das Magnetsy- stem 26 durch ein Steuersignal an der Spule 27 erregt, so wird der Hubanker 28 in der Darstellung von Figur 5 nach links in die Spule hineingezogen, wodurch der Auslösestift 29 über das Langloch 40 die Schaltklinke 39 in die gestrichelt gezeigte Position verschwenkt. Dadurch wird die Verriegelung des Stellarms 45 aufgehoben, da der Verriegelungshaken 41 den Führungsschlitz 48 freigibt. Nunmehr wird durch die Feder- kräfte der Aufreißfeder 43 die Schaltwippe im Uhrzeigersinn verdreht, so daß der Kontakt öffnet. Die Relativbewegung zwi- schen der Kontaktwippe einerseits und dem Stellarm bzw. des- sen Hakenabschnitt 47 ist möglich, weil der Führungsschlitz 48 annähernd einem Kreis um die Drehachse der Schaltwippe folgt. Die Abschaltung über das Magnetsystem ist dadurch im- mer möglich, auch wenn der manuelle Drehschalter mit dem Schaltknopf 49 in der Einschaltposition gemäß Figur 5 ver- bleibt.

Ist der Magnet nicht mehr erregt, weil z. B. ein Kurzschluß- Störfall behoben ist, wird die Schaltklinke 39 durch die Fe- derkraft ihrer Klinkenfeder 42 wieder in ihre Ausgangslage gemäß Figur 5 gebracht. Dreht man dann den Schaltknopf in die Anschalt-Position gemäß Figur 6 (durchgezogene Linien), so kuppelt sich der Stellarm 45 über seinen Hakenabschnitt 47 wieder in den Führungsschlitz 48 der Kontaktwippe ein ; er ra- stet dabei an der federnd vorgespannten Schaltklinke ein und wird durch diese wieder verriegelt. Beim Zurückdrehen des Schaltknopfes im Uhrzeigersinn kann der Stellarm dann die Schaltwippe mitnehmen und den Kontakt schließen. Wie bereits

erwähnt wurde, könnte anstelle des dargestellten Brückenkon- taktes auch ein Einfachkontakt verwendet werden, wobei der bewegliche Kontakt, also beispielsweise die Kontaktfeder, et- wa über eine Litze mit dem zugehörigen Stromleiter verbunden werden könnte. Die dargestellten Stromleiter 7 und 8 sind als Stanz-Biegeteile ausgeführt. Es wäre aber auch denkbar, etwa den Eingangsstromleiter in einem Stück mit der Polklemme 4 herzustellen. Außerdem ist es möglich, bei einer Serienher- stellung die Stromleiter nicht nachträglich in den Sockel 11 einzusetzen, sondern sie bei der Herstellung dieses Sockels durch Umspritzen einzubetten.

Wie ebenfalls bereits erwähnt wurde, kann die Auslösung des Trennschalters unter anderem durch ein Signal eines Beschleu- nigungssensors erfolgen, beispielsweise von einem ohnehin vorhandenen Airbag-Auslöser. Denkbar wäre es aber auch, den Hubanker 28 des Magnetsystems selbst als Beschleunigungssen- sor zu verwenden, wobei dieser dann natürlich in einer ent- sprechenden Richtung eingebaut und sowohl in der Masse als auch in der Vorspannung einer Rückstellfeder an den vorgese- henen Auslösewert angepaßt werden müßte.