Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung mit einer elektrischen Sicherung und einer damit verbundenen Stromschiene gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1. Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus DE 10 2016 106 685 A1 bekannt. In dieser wird eine elektrische Sicherung mit zumindest einer Kontaktzunge zur Di rektkontaktierung mit einer Stromschiene beschrieben. Die Verbindung zwischen der Sicherung und der Stromschiene erfolgt dabei mittels einer schraubbaren Ver bindung und in Öffnungen in der Kontaktzunge eingreifende Vorsprünge der Stromschiene. Dass hierbei keine Kühlung der Vorrichtung vorgesehen ist, ist hin sichtlich einer Wärmeleitung zwischen den Komponenten der Vorrichtung als nachteilig anzusehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sicherungsvorrichtung mit einer gezielten und zuverlässigen Kühlung für eine Hochvolt-Sicherung zu schaffen, die im Folgenden abgekürzt als„HV-Sicherung“ bezeichnet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sicherungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Bevorzugte Einsatzgebiete der Erfindung sind Anwendungen im Automobilbe reich, insbesondere Anwendungen in der Elektromobilität. Die dort verwendeten Hochvolt-Sicherungen sind zur Absicherung von Spitzenströmen von 300 A bis zu 650 A und maximalen Kurzschlussströmen von bis zu 2 000 A bei einer Betriebs spannung von bis zu 120 V ausgelegt. Bei derartig hohen Leistungen findet eine erhebliche Erwärmung statt.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, HV-Sicherungen wirksam und gleichzeitig auch die Stromschiene zu kühlen und somit eine zu hohe Erwärmung oder ggf. ein Überhitzen des Systems zu verhindern.

Bei der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung mit einer elektrischen Siche rung, einem mit der Sicherung verbundenen Kontaktsteg und einer mittels einer Verbindungsanordnung mit dem Kontaktsteg verbundenen Stromschiene, ist die Sicherung als HV-Sicherung ausgebildet, die ein mittels wenigstens eines De ckels verschließbares Gehäuse aufweist, wobei der Deckel (26) mit einem Kon taktsteg zur Verbindung mit einer Stromschiene mittels einer Verbindungsanord nung versehen oder verbindbar ist und im Bereich der Verbindungsanordnung wenigstens ein Kühlelement anordenbar ist. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass das wenigstens eine Kühlelement nahe der Sicherung, aber von seiner Aus gestaltung und Anordnung sehr flexibel bezüglich der HV-Sicherung anordenbar ist und so zumindest einen Teil der in der Sicherung verursachten Verlustwärme schnell aufnehmen und aus dieser ableiten kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Sicherungsvorrichtung ist die Verbin dungsanordnung als schraubbare Befestigung gebildet. Dabei durchdringt die schraubbare Befestigung wenigstens eine am Kontaktsteg angeordnete Öffnung, sowie wenigstens eine Bohrung in der Stromschiene. Die Stromschiene ist somit außerdem auch in das System der Wärmeableitung mit eingebunden. So kann die HV-Sicherung bei Bedarf von der Stromschiene gelöst und wieder mit dieser ver bunden werden. Die einfache Montage ist insbesondere im Fall von Reparatur- und/oder Wartungsarbeiten, beispielsweise bei einem notwendigen Austausch der HV-Sicherung von Vorteil. Das Kühlelement ist in einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel auf ei ner der Stromschiene gegenüber liegenden Seite des Kontaktstegs angeordnet und bildet dabei besonders vorteilhaft auch selbst einen Teil der schraubbaren Befestigung. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das Kühlelement wenigs tens ein Gewinde für die schraubbare Befestigung aufweist. Durch diese kom pakte Anordnung ist für die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung nur wenig Bauraum erforderlich. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Küh lelement auch auf der dem Kontaktsteg gegenüberliegenden Seite der Strom schiene angeordnet sein. Gemäß einer weiteren Alternative kann auf der gegen überliegenden Seite auch ein weiteres, zusätzliches Kühlelement angeordnet sein.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des vorgenannten Ausführungsbeispiels weist ein erster Teil einer Durchgangsbohrung im Kühlelement ein Gewinde für die schraubbare Befestigung auf. Ein zweiter Teil der Durchgangsbohrung hingegen bildet einen erweiterten Hohlraum. Dieser erweiterte Hohlraum ist auf der der Stromschiene zugewandten Seite des Kühlelements zu dieser hin trichterförmig ausgebildet. Der erweiterte Hohlraum dient als zusätzlicher Isolator und gleichzei tig kann er von einem Kühlluftstrom durchströmt werden und somit die Wärmeab fuhr unterstützen.

In einem weiterhin besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist eine Hülse zur elektrischen Isolierung eines einen Teil der Verbindungsanordnung bildenden Be festigungselements gegenüber dem Kontaktsteg, der Stromschiene und dem Kühlelement vorgesehen. Dabei ist die isolierende Hülse besonders vorteilhaft aus einem wärmeleitenden Material gebildet, wie beispielsweise einer wärmelei tenden Keramik oder einem gut wärmeleitenden Kunststoff. Die isolierende Hülse weist bevorzugt einen zylindrischen Schaft und einen bevorzugt einstückig daran angeformten, sich rechtwinklig zur Achse des Schaftes erstreckenden Kragen auf.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind im Kühlelement Bohrungen zur Aufnahme eines Kühlmittels vorgesehen. Dabei ist das Kühlmittel bevorzugt als die Bohrungen durchströmende Kühlflüssigkeit oder alternativ dazu beispielsweise auch als Kühlpatrone, insbesondere mit einem in einem geschlos senen System zirkulierenden Verdampfungsmittel nach Art einer Heatpipe oder eines Wärmerohres ausgebildet.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind auf einer Unterseite des Kühlelements Kühlrippen vorgesehen, über die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird.

Zwischen der Stromschiene und dem Kühlelement ist in einem weiterhin beson ders vorteilhaften Ausführungsbeispiel eine elektrisch isolierende Schicht anordenbar, wobei die Schicht thermisch leitend und bevorzugt aus einem flexib len Material, wie beispielsweise einer Silikonfolie, gebildet ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung der Sicherungsvorrichtung mit im Kühlelement angeordneten Bohrungen für ein Kühlmittel und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch eine alternativ ausgebildete Sicherungs vorrichtung mit an einer Unterseite des Kühlelements angeordneten Kühlrippen.

Die Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Sicherungsvor richtung 10 mit einer teilweise dargestellten Flochvoltsicherung 20, die nachfol gend als FlV-Sicherung 20 bezeichnet ist. Die FlV-Sicherung 20 weist einen Kör per 21 auf, der das Material für die Begrenzung der durchgeleiteten Stromstärke aufweist. Die FlV-Sicherung 20 ist von einem bevorzugt zylindrischen Gehäuse 22 umgeben und ist stirnseitig mittels eines Deckels 26 verschlossen. Der Deckel 26 ist durch vorzugsweise von Schrauben gebildete Befestigungselemente 25 mit dem Körper 21 oder dem Gehäuse 22 der FlV-Sicherung 20 verbunden. Mit dem Deckel 26 verbunden und vorzugsweise einstückig mit diesem ausgebildet ist ein Kontaktsteg 24, der sich senkrecht zur Ebene des Deckels 26 von diesem ausge hend erstreckt. Der Deckel 26 der Sicherung 20 kann mit dem Kontaktsteg 24 in einer alternativen Ausführungsform beispielsweise auch durch eine Schweiß- o- der Lötverbindung verbunden sein.

Der Kontaktsteg 24 weist eine Unterseite 242 und eine Oberseite 243 auf. Die Un terseite 242 des Kontaktstegs 24 liegt auf der Oberseite einer Stromschiene 40 auf. Die Stromschiene 40 ist mittels einer insgesamt mit 30 bezeichneten Verbin dungsanordnung mit dem Kontaktsteg 24 verbunden.

Die Verbindungsanordnung 30 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel von einer schraubbaren Befestigung gebildet, was insbesondere deshalb von Vorteil ist, da beispielsweise bei Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten die einzelnen Kompo nenten der Sicherungsvorrichtung 10 - nämlich der Kontaktsteg 24 mit der HV- Sicherung 20 - zerstörungsfrei von der Stromschiene 40 gelöst und auch wieder miteinander verbunden werden kann.

Die schraubbare Befestigung wird gebildet von einer insbesondere als Bund schraube ausgebildeten Befestigungselement 34, deren mit einem Gewinde 342 versehener Schraubenschaft eine im Kontaktsteg 24 angeordnete Öffnung 241 und eine Bohrung 44 in der Stromschiene 40 durchdringt. Die Öffnung 241 in der Kontaktschiene 24 ist etwas größer als die Bohrung 44 in der Stromschiene aus gebildet. Dadurch ist die HV-Sicherung 20 präzise positionierbar und eventuelle Toleranzen bei der Montage der Sicherungsvorrichtung 10 sind über die Öffnung 241 ausgleichbar.

Ein zur Kühlung der HV-Sicherung 20 dienendes Kühlelement 50 ist mit seiner Oberseite 53 an einer der Stromschiene 40 gegenüberliegenden Unterseite 242 des Kontaktstegs 24 angeordnet. Das Kühlelement 50 bildet in der dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsform selbst einen Bestandteil der schraubba ren Befestigung der Verbindungsanordnung 30. Am Kühlelement 50 ist eine Durchgangsbohrung 54 ausgebildet.

Ein erster unterer Teil 541 dieser Durchgangsbohrung 54 weist ein Gewinde 55 für das Gewinde 342 des Befestigungselements 34 auf und bildet somit einen Teil der schraubbaren Befestigung. Ein zweiter, oberhalb des ersten Teils 542 und so mit näher zur Stromschiene 40 angeordneter Teil 542 der Durchgangsbohrung 54 bildet einen erweiterten Hohlraum 56, der in Richtung der der Stromschiene 40 zugewandten Oberseite 53 des Kühlelements 50 kegelstumpfförmig erweitert aus gebildet ist.

Zur elektrischen Isolierung des Befestigungselements 34 der Verbindungsanord nung 30 und des Kühlelements 50 von den stromführenden Bauteilen, nämlich der Stromschiene 40 und des Kontaktstegs 24, ist eine Hülse 70 mit einem hohl zylindrischen Schaft 71 und einem sich senkrecht zur Längsachse des Schafts 71 an dessen oberen Ende nach außen erstreckenden Kragen 74 vorgesehen. Um die elektrische Isolierung zu gewährleisten, durchdringt die Hülse 70 mit ihrem zy lindrischen Schaft 71 die Öffnung 241 des Kontaktstegs 24 sowie die Bohrung 44 der Stromschiene 40 und wird mit einem unteren Ende 72 in einen passend zum Außendurchmesser des Schafts 71 ausgebildeten Teil der Durchgangsbohrung 54 des Kühlelements 50 eingeführt. Die isolierende Hülse 70 wird dabei vorzugs weise aus einem wärmeleitenden Material, wie beispielsweise einer wärmeleiten den Keramik oder einem gut wärmeleitenden Kunststoff, gebildet.

Zwischen einem Kopf 341 des Befestigungselements 34 und dem Kragen 74 der Hülse 70 ist zur Minderung der Flächenpressung auf den Kragen 74 eine Unter legscheibe 32 angeordnet, die auch von einem fest mit dem Kopf 341 des Befesti gungselements 34 verbundenen ringförmigen Bund 32 ersetzt werden kann.

Des Weiteren ist zwischen der Unterseite 42 der Stromschiene 40 und der Ober seite 53 des Kühlelements 50 eine elektrisch isolierende Schicht 60 angeordnet. Die isolierende Schicht 60 ist dabei vorzugsweise aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise einer Silikonfolie, gebildet. Die flexible elektrische Isolierung 60 kann dabei teilweise in den trichterförmigen Hohlraum 56 des Kühlelements 50 hineinragen.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Schicht 60 aber auch in Form ei ner elektrisch isolierenden Beschichtung oder einer entsprechenden Lackierung an der Unterseite 42 der Stromschiene 40 und/oder an der Oberseite 53 des Küh lelements 50 gebildet sein.

Im gezeigten ersten Ausführungsbeispiel sind im Kühlelement 50 mehrere sich senkrecht zum Befestigungsmittel 34 erstreckende Bohrungen 51 ausgebildet, welche zur Aufnahme und Durchleitung eines Kühlmittels dienen, wobei das Kühl mittel insbesondere als Kühlflüssigkeit, wie Wasser mit einem Frostschutzmittel oder einem Kühlöl ausgebildet sein kann. Alternativ oder ergänzend dazu können die Bohrungen 51 auch zur Aufnahme einer Kühlpatrone dienen, die besonders vorteilhaft mit einem in einem geschlossenen System zirkulierenden Verdamp fungsmittel nach Art einer Heatpipe oder eines Wärmerohres ausgebildet ist und die in der HV-Sicherung 20 entstehende Wärme über den Kühlkörper 50 von der Verbindungsanordnung 30 weg transportiert . In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 sind an einer Unterseite 52 des Kühlelements 50 Kühlrippen 521 ausgebildet. Es versteht sich für den Fach mann, dass diese Kühlrippen 521 auch gemeinsam mit den Bohrungen 51 aus Fi gur 1 an einem Kühlkörper 50 vorgesehen sein können. Durch die Anordnung des Kühlelements 50 unter einem abgewinkelten Teil der Stromschiene 40 ist eine besonders platzsparende Anordnung des Kühlkörpers 50 möglich. Die Ausbildung des Kühlelements 50 mit seinem Gewinde 55 als Teil der Verbindungsanordnung 30 reduziert den Aufwand an Bauteilen und somit an Fertigungs-, Logistik- und Montagekosten.

Bezugszeichenliste

Sicherungsvorrichtung

HV-Sicherung

Körper (von 20)

Gehäuse (von 20)

Kontaktsteg

Öffnung (in 24)

Unterseite (von 24)

Oberseite (von 24)

Befestigungsmittel (für 24 an 21 ) Deckel (an 24)

Verbindungsanordnung

Distanzscheibe (oder Bund an 34) Bundschraube (Befestigungselement) Kopf (von 34)

Gewinde (an 34)

Stromschiene

Unterseite (von 40)

Oberseite (von 40)

Bohrung

Kühlelement

Bohrung

Unterseite (von 50)

Kühlrippen (an 52)

Oberseite (von 50)

Durchgangsbohrung (in 50) erster Teil (von 54)

zweiter Teil (von 54) Gewinde

Hohlraum Schicht (elektrisch isolierend) Hülse

Schaft (von 70)

unteres Ende (von 71 ) Kragen