Die Erfindung betrifft eine bauraumbegrenzte

ÜberspannungsschützVorrichtung .

Es ist bekannt, dass zahlreiche elektrische Bauelemente bei einer Überbeanspruchung oder einer Fehlbeanspruchung in einen Betriebszustand gelangen, in dem sie außerhalb des (spezifizierten) Nennbereichs arbeiten.

In diesem Betriebszustand tritt in aller Regel ein

unerwünschter Leistungsumsatz auf, der zu einer starken Erwärmung des elektrischen Bauteils selbst als auch der betreffenden Umgebung führt.

Dabei kann die hierbei erzeugte Wärme so groß sein, dass das elektrische Bauelement und/oder Materialien der

betreffenden Umgebung derart erwärmt werden, dass es zu einer Schädigung bzw. einem Brand kommen kann.

Daher wird versucht einer derartigen Temperaturerhöhung zu begegnen .

Beispielsweise sind aus dem Überspannungsschutz

Einrichtungen bekannt, bei denen eine Temperatursicherung eingesetzt wird.

Beispielsweise ist aus der DE 90 102 46 Ul eine Ankoppelung von Temperatursicherungen bekannt. Jedoch erlaubt die dort gezeigte Ankopplung auf Grund der begrenzten

Ankopplungsmöglichkeiten an das zu schützende elektrische Bauelement, keine schnelle Abschaltung. In anderen Schriften, die sich insbesondere mit Varistoren mit thermisch aktivierten Abschalteinrichtungen

beschäftigen, wird ein zu überwachendes elektrisches

Bauelement über ein Kontaktelement thermosensitiv

angebunden. Eine derartige Anbindung wird dabei über ein im Einsatzfall vorgespanntes Kontaktelement realisiert, das mittels einer Lötverbindung in einem ersten Zustand

gehalten wird. Die Lötverbindung steht in thermischer Anbindung an das zu schützende Bauelement. Wird die

Lötverbindung nun unter Einfluss der Wärme weich, löst sich die Verbindung unter Einfluss der Vorspannung und der Schaltvorgang wird ausgelöst.

Aus der Patentanmeldung DE 10 2005 045 778 AI sind

Vorrichtungen zur Unterbrechung eines spannungs- und/oder stromführenden Leiters in einem thermischen Fehlerfall bekannt. Dabei wird indirekt der Fehlerfall festgestellt, wodurch das Schaltverhalten langsam ist und schnelle

Temperaturanstiege im Gerät nicht rasch genug erkannt werden.

Die vorbeschriebenen Einrichtungen sind zudem

kostenungünstig, da sie eine Vielzahl von Bauelementen aufweisen und in aller Regel voluminös sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine

Überspannungsschutzvorrichtung bereitzustellen, die einen optimierten Bauraum aufweist und zudem einen großen

Temperaturanstieg sicher abschalten kann. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde eine kostengünstige

Überspannungsschutzvorrichtung bereitzustellen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde ein

Herstellungsverfahren bereitzustellen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter

Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer

bauraumbegrenzten Überspannungsschut zVorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Zustand, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer

bauraumbegrenzten Überspannungsschut zVorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem zweiten Zustand.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine bauraumbegrenzten

Überspannungsschutzvorrichtung 1. Diese weist eine

Abtrenneinrichtung AE auf, deren Funktion nachfolgend erläutert werden wird.

Weiterhin weist die bauraumbegrenzte

Überspannungsschutzvorrichtung 1 einen Träger T auf.

Auf dem Träger T ist eine Uberspannungsschutzeinrichtung ÜSE mit mindestens zwei Anschlüssen Ai , A ₂ aufgebracht, wobei ein erster Anschluss - im vorliegenden Beispiel der Anschluss Ai - der Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE über die Abtrenneinrichtung AE im nichtausgelösten Zustand in elektrischem Kontakt steht, sodass ein

Überspannungsschutzereignis über die

Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE abgeleitet werden kann. In diesem nichtausgelösten Zustand steht die

Abtrenneinrichtung AE unter einer Vorspannung F. Dabei ist die Abtrenneinrichtung AE thermisch am Anschluss Bi auf dem Träger T und an der Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE fixiert L. Die thermische Fixierung L steht in thermischem Kontakt zur Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE. Bei

Erreichen einer vorbestimmten Temperatur T _schalt erweicht die thermische Fixierung L, sodass unter Einfluss der

Vorspannung F die Abtrenneinrichtung AE den elektrischen Kontakt zwischen dem Anschluss Bi und der

Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE unterbricht. Dabei wird die Abschalteinrichtung AE unter Einfluss der Vorspannung F in einer Ebene im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Trägers T verlagert. In Figur 1 ist dabei ein erster nicht ausgelöster Zustand gezeigt, so wie er nach Abschluss der Herstellung erhalten wird. Dabei ist die Abtrenneinrichtung AE vorgespannt. Der Anschluss Bi , z.B. eine Kontaktfläche auf dem Träger T, ist beispielhaft als Quadrat ausgeführt, welches zur besseren Darstellbarkeit eine von links unten nach oben rechts gehende Schraffur aufweist. Mittels einer geeigneten

Fixierung L, welches zur besseren Darstellbarkeit eine von rechts unten nach oben links gehende Schraffur aufweist, ist die Abtrenneinrichtung AE an der

Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE fixiert. Dabei kann die thermische Fixierung L selbst leitfähig sein.

Ein Strom I kann nun über die Abtrenneinrichtung AE in den als schwarze Fläche dargestellten Anschluss Bi auf dem Träger hin zudem Anschluss Ai der

Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE und durch diese hindurch Richtung Anschluss A ₂ der Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE geleitet werden.

In Figur 2 ist ein zweiter ausgelöster Zustand gezeigt, so wie er nach Auslösung der Abtrenneinrichtung erhalten wird. Dabei ist die Abtrenneinrichtung AE nun unter Einwirkung der Vorspannung verlagert und der elektrische Kontakt unterbrochen. Im Unterschied zu Figur 1 ist nun die

thermische Fixierung L, welches zur besseren

Darstellbarkeit eine von rechts unten nach oben links gehende Schraffur aufweist, erweicht, wodurch die

Abtrenneinrichtung AE sich vom dem Anschluss Bi als auch vom Anschluss Ai ablöst. Die Ablösung erfolgt unter Einfluss der Vorspannung F, wobei die Abtrenneinrichtung AE den

elektrischen Kontakt zwischen dem Anschluss Ai und der

Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE unterbricht. Dabei wird die Abschalteinrichtung AE unter Einfluss der der

Vorspannung F in einer Ebene im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Trägers T verlagert. Somit kommt der Strom I zum Erliegen und die Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE ist nun vom Strom getrennt .

Im Unterschied zu herkömmlichen Schalteinrichtungen erlaubt die erfindungsgemäße Anordnung auch eine sichere Abtrennung bei begrenzten Bauräumen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Verlagerung z.B. eine Drehbewegung. Eine derartige

Drehbewegung ist beispielsweise in den Figuren 1 und 2 gezeigt. Solche Drehbewegungen lassen sich

herstellungsseitig leicht und kostengünstig realisieren und haben zudem den Vorteil, dass in aller Regel die

Abtrenneinrichtung an zumindest einer Stelle, nämlich der Drehachse, relativ zum Träger fixiert bleiben, sodass es keine gefährlichen frei beweglichen Teile gibt, die die Arbeitsweise beeinträchtigen könnte. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch die Verlagerung auch eine Schwenkbewegung aufweisen.

Besonders vorteilhaft kann die Erfindung bei

platinenbestückbaren Überspannungsschutzeinrichtungen ÜSE eingesetzt werden, da diese bereits über geringe Bauhöhen verfügen und so die gesamte Überspannungsschutzvorrichtung besonders klein gehalten werden kann. Beispielhafte

platinenbestückbare Überspannungsschutzeinrichtungen ÜSE sind Halbleiter, insbesondere jedoch Suppressordioden, Varistoren, aber auch gasgefüllte Überspannungsabieiter, oder lineare oder nichtlineare Widerstände.

Insbesondere erlaubt die Erfindung den Einsatz auf

Platinenmaterial als Träger T.

Mittels der Erfindung ist es möglich, dass die Bauhöhe von Träger T bis Abtrenneinrichtung (AE) weniger als 8 mm, bevorzugt weniger als 5 mm, beträgt. Insbesondere erlaubt die Erfindung auch eine kostengünstige Herstellung, wie nachfolgend skizziert werden wird.

Dabei wird zunächst eine Abtrenneinrichtung AE mit

mindestens zwei Anschlüssen Bl, B2 bestückt. Anschließend wird ein erster Anschluss Ai der

Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE mit einem ersten

Anschluss Bi der Abtrenneinrichtung AE elektrisch

kontaktiert. Parallel hierzu oder auch nachfolgend hierzu wird die Abtrenneinrichtung AE thermisch fixiert L. Entweder befindet sich die thermische Fixierung L bereits durch den thermischen Fixierungsschritt in elektrischem und thermischen Kontakt mit der Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE, oder aber, falls die Abtrenneinrichtung AE etwas abgesetzt von der Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE ist, wird die Abtrenneinrichtung AE nun in thermischen Kontakt gebracht, z.B. durch eine thermische Verbindung. Weiterhin weist das Verfahren den Schritt des Kontaktierens des zweiten Anschlusses B ₂ der Abtrenneinrichtung AE auf. Dieser Schritt kann gleichzeitig mit dem Kontaktieren des ersten Anschlusses erfolgen oder aber auch getrennt von diesem sein. Anschließend kann die Abtrenneinrichtung AE

vorgespannt werden, z.B. durch Verbiegen oder Verbeulen der Abtrenneinrichtung .

In besonders vorteilhafter Weise können verschiedene der zuvor beschriebenen Schritte kombiniert werden, wodurch die Zahl der Taktzyklen innerhalb einer Produktion minimiert wird, um so die Kosten gering zu halten. Beispielsweise können die Schritte elektrisches Kontaktieren eines ersten Anschlusses Ai der Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE mit einem ersten Anschluss Bi der Abtrenneinrichtung AE,

thermisches fixieren L der Abtrenneinrichtung, und in

Kontakt bringen der thermischen Fixierung L mit der

Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE, in einem kombinierten Schritt erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Schritt des Kontaktierens des zweiten Anschlusses B ₂ der Abtrenneinrichtung AE vor dem Schritt des Vorspannens der Abtrenneinrichtung AE erfolgen.

D.h. in der vorgestellten Erfindung wird eine elektrisch leitfähige Abtrenneinrichtung AE zu einer

Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE angeordnet. Die

Abtrenneinrichtung AE ist auf mindestens einer Seite auf einem Träger T befestigt. Eine zweite Seite der Abtrenneinrichtung AE bildet mit dem Anschluss B _lr z.B.

einer Kontaktstelle, auf dem Träger T einen elektrischen Schalter. In das Abtrenneinrichtung AE kann ein

Federelement integriert sein bzw. die Abtrenneinrichtung AE beinhaltet das Federelement. Das Federelement stellt die Vorspannung F zur Verfügung.

Weiterhin kann die die Abtrenneinrichtung AE und damit die Vorspannung F auch von einem elektrisch leitfähigen

Formgedächtnismetall gebildet werden.

Die Abtrenneinrichtung AE und das Federelement können auch so ausgeführt sein, dass durch eine gegenseitige Verrastung die Federvorspannung erzielt werden kann.

Die Federvorspannung kann ebenfalls durch „Einhaken" in/auf der Leiterplatte, z.B. eine Bohrung am Ort B ₂ , aufgebracht werden .

Bei der Herstellung ist die Abtrenneinrichtung AE zunächst kraftfrei. Die Montage auf einem Träger T kann durch einfaches Bestücken erfolgen. Für einen Fixierungsprozess L, beispielsweise einen Lotprozess oder einen Klebeprozess mit einem thermisch erweichbaren Kleber, ist daher keine Fixierung erforderlich. Im Anschluss an die Montage /

Lotprozess kann die Vorrichtung durch die gegenseitige Verrastung (auch Durchbeulen möglich) von Schaltelement und Federelement aktiviert werden.

Im Betriebszustand ist der von Federelement und dem als Kontaktierungsfläche ausgeführte Kontakt Bi auf dem Träger T oder am Anschluss A _lr A ₂ der Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE gebildete Schalter geschlossen. Eine unzulässige Erwärmung der Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE über die Aktivierungstemperatur T _schalt führt zur Aktivierung der Abtrenneinrichtung AE .

Beim Überschreiten der Aktivierungstemperatur T _schalt führt die Vorspannung F zur Auftrennung der elektrischen

Verbindung über die Abtrenneinrichtung AE, die

Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE ist damit in einen sicheren Zustand überführt.

Bezugs zeichenliste

Bauraumbegrenzte Überspannungsschut zVorrichtung

Abtrenneinrichtung

Träger

Lot

Überspannungsschut zeinrichtung

Anschlüsse

Vorspannung

Vorbestimmte Temperatur