(19)
(11)EP 3 335 232 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
25.03.2020  Patentblatt  2020/13

(21)Anmeldenummer: 16750116.2

(22)Anmeldetag:  21.07.2016
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
H01H 1/20(2006.01)
H01H 73/30(2006.01)
H01H 9/40(2006.01)
H01H 71/16(2006.01)
H01H 71/08(2006.01)
(86)Internationale Anmeldenummer:
PCT/EP2016/067464
(87)Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 2017/025291 (16.02.2017 Gazette  2017/07)

(54)

SCHALTSYSTEM

SWITCHING SYSTEM

SYSTÈME DE COMMUTATION


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

(30)Priorität: 10.08.2015 DE 102015215188

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
20.06.2018  Patentblatt  2018/25

(73)Patentinhaber: Ellenberger & Poensgen GmbH
90518 Altdorf (DE)

(72)Erfinder:
  • SCHNEIDER, Ewald
    91238 Offenhausen (DE)
  • WILSDORF, Marko
    91207 Lauf a.d. Pegnitz (DE)
  • GROSS, Patric
    90602 Pyrbaum (DE)
  • MECKLER, Peter
    91224 Hohenstadt/Pommelsbrunn (DE)
  • DIETRICH, Ralf
    90518 Altdorf (DE)
  • WEBER, Waldemar
    90431 Nürnberg (DE)

(74)Vertreter: FDST Patentanwälte 
Nordostpark 16
90411 Nürnberg
90411 Nürnberg (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
WO-A1-2010/037424
DE-U1- 9 104 076
US-A- 1 897 316
DE-C- 495 357
US-A- 1 740 911
US-A1- 2012 000 753
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft ein Schaltsystem, welches bevorzugt ein Bestandteil eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs ist. Die Erfindung betrifft ferner einen Schutzschalter mit einem derartigen Schaltsystem.

    [0002] Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise eine Vielzahl an elektrisch betriebenen Bauteilen auf, wie beispielsweise Fensterheber, Sitzverstellungen oder Klimaanlagen. Aufgrund eines zunehmenden Energiebedarfs derartiger Nebenaggregate ist es erforderlich, ein Bordnetz bereitzustellen, das diesen erhöhten Energiefluss tragen kann. Üblicherweise ist die mittels des Bordnetzes geführte elektrische Spannung eine Gleichspannung mit im Wesentlichen 12 Volt. Um folglich auch einen vergleichsweise großen Energiefluss bereitzustellen, ist es erforderlich, die mittels der Kabelbäume des Bordnetzes geführte elektrische Stromstärke zu erhöhen. Infolgedessen ist ein vergleichsweise großer Querschnitt der einzelnen den Kabelbaum bildenden Stromleitungen erforderlich, was einerseits das Gewicht und andererseits die Herstellungskosten erhöht. Aufgrund des erhöhten Gewichts ist eine Effizienz des Kraftfahrzeugs verringert.

    [0003] Eine Alternative hierzu sieht vor, die elektrische Spannung des Bordnetzes zu erhöhen, sodass auch mit einem vergleichsweise geringen Stromfluss eine ausreichende elektrische Energie bereitgestellt ist. Hierbei wird die elektrische Spannung auf 48 Volt erhöht, sodass bei gleichem Energiefluss die Stromstärke lediglich ein Viertel eines in einem 12-Volt-Bordnetz geführten elektrischen Stroms beträgt. Aufgrund der erhöhten elektrischen Spannung ist jedoch bei einem mechanischen Schalten des Stromflusses eine Ausbildung eines Lichtbogens die Folge. Eine derartige Problematik tritt bei einem 12-Volt-Bordnetz lediglich in vermindertem Maße auf, da die übliche Schaltstrecke bei einem mechanischen Schalter üblicherweise mehrere Mikrometer beträgt, was im Wesentlichen der Lichtbogenspannung von 12 Volt entspricht. Mit anderen Worten wird aufgrund der Verlängerung des Lichtbogens mittels der Schaltkontakte der Lichtbogen selbst gelöscht. Um auch ein sicheres Schalten von erhöhten elektrischen Spannungen zu gewährleisten, ist es folglich erforderlich, die Schaltstrecke zu erhöhen, was zu einem erhöhten Platzbedarf des Schalters führt. Zudem dauert ein Stromfluss aufgrund der längeren Schaltstrecke und folglich der erhöhten Zeitdauer bis zum Erlöschen des Lichtbogens vergleichsweise lange an. Insbesondere in einem Fehlverhalten, oder bei einem Unfall, jedoch ist ein vergleichsweise schnelles Schalten erforderlich.

    [0004] Aus DE 495 357 C ist ein Schalter mit kreisförmig angeordneten Doppelkontakten bekannt welche durch Drehen einer Scheibe mit Kontaktbrücken gleichzeitig geöffnet werden. DE 495 357 beschreibt ein Schaltsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1

    [0005] In WO 2010/037424 A1 ist eine elektrisch angetriebene Vorrichtung zur Begrenzung eines Stroms bekannt. Hierbei wird bei einem Fehlerstrom lichtbogenfrei geschaltet.

    [0006] US 1,897,316 A zeigt ein Thermostat, das zwei zueinander parallel angeordnete Scheiben umfasst. Mittels Beabstandung der beiden Scheiben zueinander senkrecht zu deren Anordnung wird ein Stromfluß unterbrochen.

    [0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Schaltsystem, insbesondere eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, sowie einen besonders geeigneten Schutzschalter mit einem Schaltsystem anzugeben, wobei zweckmäßigerweise eine Ausbildung eines Lichtbogen verringert und vorteilhafterweise eine Schaltdauer verkürzt ist.

    [0008] Hinsichtlich des Schaltsystems wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Schutzschalters durch die Merkmale des Anspruchs 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

    [0009] Das Schaltsystem dient dem Unterbrechen eines elektrischen Stromflusses. Mit anderen Worten ist das Schaltsystem ein elektrisches und/oder elektronisches Schaltsystem. Das Schaltsystem ist vorzugsweise ein Bestandteil eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs. Das Bordnetz weist insbesondere eine elektrische Spannung von 48 Volt auf. Beispielsweise ist das Schaltsystem geeignet für den Betrieb in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Zweckmäßigerweise ist das Schaltsystem vorgesehen und eingerichtet, in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs eingesetzt zu werden.

    [0010] Das Schaltsystem weist eine erste und eine zweite Scheibe auf, wobei die zweite Scheibe um eine Rotationsachse bezüglich der ersten Scheibe drehbar gelagert ist. Mit anderen Worten ist es möglich, die zweite Scheibe bezüglich der ersten Scheibe zu verschwenken. Insbesondere verläuft die Rotationsachse durch die zweite Scheibe hindurch. Vorzugsweise ist die erste Scheibe drehfest gelagert, und lediglich die zweite Scheibe verschwenkbar. Beispielsweise wird die Lagerung mittels eines Gleitlagers realisiert. Beispielsweise wird eine Rotationsbewegung mittels eines Anschlags beschränkt. Insbesondere ist die zweite Scheibe bezüglich der ersten Scheibe um mindestens 5°, 10°, 15°, 20°, 30° und/oder weniger als 60°, 50° oder 45° rotierbar, und beispielsweise um bis zu 10°, 15°, 20° oder 45°.

    [0011] Die erste Scheibe weist einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Festkontakt auf, die beispielsweise gleichartig aufgebaut sind, und die insbesondere jeweils einen metallischen Zylinder aufweisen. Die Festkontakte sind zueinander beabstandet. Zweckmäßigerweise sind die Festkontakte aus einem elektrischen Leiter, wie einem Metall, z.B. Kupfer, gefertigt. Die zweite Scheibe weist einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Bewegkontakt auf. Die Bewegkontakte sind ebenfalls jeweils zueinander beabstandet und sind insbesondere gleichartig zu den Festkontakten der ersten Scheibe ausgestaltet. Auf diese Weise kann zur Herstellung eine vergleichsweise große Anzahl an Gleichteilen verwendet werden. Die Kontakte, also die Festkontakte und die Bewegkontakte, sind zweckmäßigerweise aus einem Material gefertigt, das einen elektrischen Strom tragend ausgebildet ist, also geeignet und zweckmäßigerweise vorgesehen ist, einen elektrischen Strom zutragen, und das insbesondere vergleichsweise abbrandfest ist. Mit anderen Worten ist eine Beschädigung aufgrund eines Lichtbogens, also eines Plasmas, der an der Oberfläche der Kontakte gebildet ist, vergleichsweise gering.

    [0012] Das Schaltsystem weist ferner eine erste, eine zweite und eine dritte Kontaktschiene auf, die zweckmäßigerweise aus einen elektrisch leitenden Material, insbesondere ein Metall, z.B. Kupfer, gefertigt sind. Beispielsweise sind die Kontaktschienen, zumindest eine der Kontaktschienen, ein Kabel oder ein Stanzgitter. Besonders bevorzugt jedoch ist eine der Kontaktschienen, und vorzugsweise alle Kontaktschienen, mittels eines Metallstreifens gebildet. Die erste Kontaktschiene ist ein Bestandteil der ersten Scheibe, und der zweite Festkontakt und der dritte Festkontakt sind mittels der ersten Kontaktschiene elektrisch miteinander kontaktiert. Mit anderen Worten sind der zweite und der dritte Festkontakt mittels der ersten Kontaktschiene in Reihe geschaltet. Insbesondere liegen der zweite Festkontakt mechanisch direkt an der ersten Kontaktschiene und die erste Kontaktschiene mechanisch direkt an dem dritten Festkontakt an. Beispielsweise sind die beiden Festkontakte mit der ersten Kontaktschiene verlötet oder verschweißt.

    [0013] Die zweite und die dritte Kontaktschiene sind ein Bestandteil der zweiten Scheibe, und der erste und der zweite Bewegkontakt ist mittels der zweiten Kontaktschiene elektrisch kontaktiert, wobei die zweite Kontaktschiene vorzugsweise mechanisch direkt am ersten und zweiten Bewegkontakt anliegt und vorzugsweise an diesen befestigt ist, beispielsweise mittels Löten oder Schweißen. Der dritte und vierte Bewegkontakt sind mittels der dritten Kontaktschiene miteinander elektrisch kontaktiert, wobei die dritte Kontaktschiene vorzugsweise an dem dritten und vierten Bewegkontakt befestigt ist. Vorzugsweise sind die Kontaktschienen fest mit den jeweiligen Kontakten verbunden, insbesondere unlösbar. Insbesondere sind keine weiteren Kontakte mit den Kontaktschienen direkt elektrisch verbunden. Zusammenfassend sind der erste und der zweite Bewegkontakt mittels der zweiten Kontaktschiene und der dritte und vierte Bewegkontakt mittels der dritten Kontaktschiene elektrisch in Reihe geschaltet.

    [0014] Bei einer Winkelstellung der zweiten Scheibe bezüglich der ersten Scheibe, also bei einer Rotation der zweiten Scheibe um die Rotationsachse bis die Position der zweiten Scheibe bezüglich der ersten Scheibe der Winkelstellung entspricht, sind sämtliche Kontakte elektrisch in Reihe geschaltet. Infolgedessen ist ein elektrischer Stromfluss mittels des Schaltsystems ermöglicht, wobei der Strom von sämtlichen Kontakten, also allen Bewegkontakten und allen Festkontakten, getragen wird. Insbesondere sind bei der Winkelstellung und der Reihenschaltung die Kontakte miteinander niederohmig elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten ist bereits bei einer vergleichsweise geringen elektrischen Spannung von beispielsweise 0,1 Volt ein elektrischer Stromfluss über sämtliche Kontakte ermöglicht.

    [0015] Bei einer weiteren Rotation der zweiten Achse um die Rotationsachse wird folglich der Winkel zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe verändert und somit die Winkelstellung aufgehoben. Vorzugsweise sind hierbei, also wenn die Winkelstellung nicht vorhanden ist, nicht mehr alle Kontakte in Reihe geschaltet. Insbesondere ist in diesem Fall lediglich die elektrische Kontaktierung mittels der Kontaktschienen gegeben. Vorzugsweise ist jedoch keine elektrische Verbindung zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe vorhanden. Mit anderen Worten sind die Bewegkontakte von den Festkontakten elektrisch isoliert. Infolgedessen wird der Strompfad bei einer Rotationsbewegung der zweiten Scheibe an einer Anzahl an Stellen aufgebrochen, insbesondere an mindestens vier Stellen, sodass eine Anzahl an Lichtbögen gebildet ist. Folglich ist im Bereich jedes Aufbruchs ein Lichtbogen erforderlich, damit der elektrische Strom weiter über das Schaltsystem fließt.

    [0016] Zusammenfassend wird bei einer Rotationsbewegung mittels sich zwischen den Kontakten ausbildenden Lichtbögen die Reihenschaltung zunächst weiter aufrecht erhalten. Aufgrund der Anzahl der Lichtbögen ist eine vergleichsweise große elektrische Spannung zum Aufrechterhalten der Lichtbögen erforderlich. Hierbei ist jedoch die Lichtbogenspannung erhöht, die aufgrund einerseits der räumlichen Länge der Lichtbögen bestimmt ist, und andererseits aufgrund der vergleichsweise großen Anzahl an Kontakten, der sogenannten Kontaktspannung, gebildet ist. Folglich wird bei einer elektrischen Spannung von im Wesentlichen 48 Volt bereits bei einer vergleichsweise geringen Rotation der zweiten Scheibe bezüglich der ersten Scheibe zumindest einer der Lichtbögen unterbrochen, weswegen aufgrund der Reihenschaltung der Lichtbögen die verbleibenden Lichtbögen ebenfalls erlöschen.

    [0017] Zweckmäßigerweise sind der erste und der vierte Festkontakt jeweils mit einem Anschluss elektrisch kontaktiert. Folglich ist bei der Winkelstellung ein Stromfluss zwischen dem ersten Festkontakt und dem vierten Festkontakt und zwischen den Anschlüssen ermöglicht, wobei hierfür der elektrische Strom über sämtliche Kontakte geführt ist. Mit anderen Worten sind sämtliche Kontakte mit den beiden Anschlüssen in Reihe geschaltet. Zweckmäßigerweise umfasst das Schaltsystem keinen Permanent- und/oder Elektromagneten. Mit anderen Worten ist das Schaltsystem frei von Magneten, insbesondere Permanentmagneten, was die Herstellungskosten reduziert. Beispielsweise sind die Bewegkontakte symmetrisch bezüglich der Rotationsachse angeordnet, beispielsweise punkt- oder drehsymmetrisch, was eine Herstellung vereinfacht. Alternativ oder in Kombination hierzu sind die Festkontakte symmetrisch angeordnet, beispielsweise ebenfalls bezüglich der Rotationsachse oder dem Zentrum der ersten Scheibe, beispielsweise punkt- oder aber drehsymmetrisch. Beispielsweise sind zumindest jeweils zwei der Kontakte diametral zu dem jeweiligen Zentrum angeordnet.

    [0018] Besonders bevorzugt sind bei der Winkelstellung der erste Festkontakt und der erste Bewegkontakt miteinander direkt elektrisch kontaktiert. Insbesondere ist zwischen dem ersten Festkontakt und dem ersten Bewegkontakt kein weiterer Kontakt angeordnet, und vorzugsweise liegt der erste Festkontakt direkt an dem ersten Bewegkontakt an. Mit anderen Worten ist der erste Festkontakt in direktem mechanischem Kontakt mit dem ersten Bewegkontakt. Ferner ist bei der Winkelstellung der zweite Festkontakt direkt mit dem zweiten Bewegkontakt elektrisch kontaktiert, und auch ist der dritte Festkontakt ist elektrisch direkt mit dem dritten Bewegkontakt elektrisch kontaktiert. Auch der vierte Festkontakt ist elektrisch direkt mit dem vierten Bewegkontakt kontaktiert, wobei zweckmäßigerweise die direkte elektrische Kontaktierung jeweils mittels einer direkten mechanischen Anlage realisiert ist.

    [0019] Folglich ist bei der Winkelstellung ein Stromfluss von dem ersten Festkontakt zu dem ersten Bewegkontakt, von dem ersten Bewegkontakt mittels der zweiten Kontaktschiene zu dem zweiten Bewegkontakt, von dem zweiten Bewegkontakt zu dem zweiten Festkontakt, von dem zweiten Festkontakt mittels der ersten Kontaktschiene zu dem dritten Festkontakt, von dem dritten Festkontakt zu dem dritten Bewegkontakt, von dem dritten Bewegkontakt mittels der dritten Kontaktschiene zu dem vierten Bewegkontakt und von dem vierten Bewegkontakt zu dem vierten Festkontakt ermöglicht, sodass sämtliche Kontakte in Reihe geschaltet sind. Bei einer Änderung der Winkelstellung wird zweckmäßigerweise jeder der Festkontakte von dem jeweils zugeordneten Bewegkontakt beabstandet, sodass alle Bewegkontakte von allen Festkontakten getrennt werden. Infolgedessen bildet sich zwischen dem ersten Festkontakt und dem ersten Bewegkontakt, zwischen dem zweiten Festkontakt und dem zweiten Bewegkontakt, zwischen dem dritten Festkontakt und dem dritten Bewegkontakt sowie zwischen dem vierten Festkontakt und dem vierten Bewegkontakt jeweils ein Lichtbogen aus, die folglich in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise werden bei einem Schaltvorgang, der mittels einer Rotation der zweiten Scheibe um die Rotationsachse ausgeführt wird, vier Lichtbögen erzeugt. Somit ist die Lichtbogenspannung erhöht, also die Spannung die erforderlich ist, damit trotz der Schaltbewegung aufgrund der sich ausbildenden Lichtbögen auch weiterhin ein Stromfluss besteht. Ferner wird bei einer Rotation der zweiten Scheibe die Länge der Lichtbögen verlängert, weswegen mit zunehmender Änderung der Winkelstellung auch die Lichtbogenspannung steigt.

    [0020] Vorzugsweise liegen bei der Winkelstellung die jeweiligen Kontakte lediglich aneinander an. Insbesondere ist kein Form- oder Kraftschluss zwischen diesen erstellt, sodass kein großer Kraftaufwand zur Ausführung des Schaltens erforderlich ist. Auch ist ein Verhaken der einzelnen Kontakte miteinander ausgeschlossen. Zweckmäßigerweise sind die Kontakte nach Art eines Plättchens ausgestaltet.

    [0021] Beispielsweise ist die Rotationsachse senkrecht zur zweiten Scheibe, sodass die Scheibe auch bei Ausführung einer Rotationsbewegung die zweite Scheibe im Wesentlichen lediglich in einer Ebene verbleibt. Infolgedessen ist ein Platzbedarf reduziert. Zweckmäßigerweise schneidet die Rotationsachse die zweite Scheibe im Wesentlichen mittig und/oder in deren Schwerpunkt, weswegen eine Ausbildung einer Unwucht unterbunden ist. Alternativ oder besonders bevorzugt in Kombination hierzu ist die erste Scheibe parallel zur zweiten Scheibe. Infolgedessen wird bei einer Rotationsbewegung und folglich einer Änderung der Winkelstellung, die zweite Scheibe nicht von der ersten Scheibe abgehoben. Vielmehr werden die beiden Scheiben gegeneinander verdreht. Somit ist auch bei einer Änderung der Winkelstellung der Platzbedarf nicht verändert.

    [0022] Ferner sind bei einer Rotationsbewegung die Lichtbögen in mechanischem Kontakt mit zumindest einer der Scheiben, was diese zumindest partiell abkühlt und folglich deren elektrischen Widerstand und somit auch die Lichtbogenspannung erhöht. Auch ist auf diese Weise ein vergleichsweise robustes Schaltsystem bereitgestellt und ein ungewolltes Verbringen der zweiten Scheibe in die Winkelstellung, bei der alle Kontakte in Reihe geschaltet sind, ist im Wesentlichen ausgeschlossen, weswegen ein unbeabsichtigtes Einschalten des Schaltsystems ausgeschlossen werden kann.

    [0023] Die zweite Scheibe weist einen Scheibenkörper auf, der insbesondere aus einem elektrischen Isolator erstellt ist, wie einem Kunststoff oder einer Keramik. Die zweite und dritte Kontaktschiene befinden sich auf der der ersten Scheibe gegenüberliegenden Seite des Scheibenkörpers der zweiten Scheibe. Mit anderen Worten ist der Scheibenkörper der zweiten Scheibe zwischen den beiden Kontaktschienen und der ersten Scheibe positioniert, weswegen ein elektrischer Kurzschluss zwischen den beiden Kontaktschienen und Bestandteilen der ersten Scheibe ausgeschlossen ist, auch bei einer Rotation der zweiten Scheibe um die Rotationsachse. Die Bewegkontakte befinden sich hierbei vorzugsweise auf der der ersten Scheibe zugewandten Seite des Scheibenkörpers und die elektrische Kontaktierung mit den beiden Kontaktschienen erfolgt beispielsweise mittels einer Durchkontaktierung durch den Scheibenkörper, der eine geeignete Aussparung hierfür aufweist, innerhalb derer entweder Bestandteile der Kontaktschienen oder der Bewegkontakte oder aber ein elektrischer Leiter positioniert ist. Beispielsweise umfasst der Scheibenkörper vier Aussparungen, wobei innerhalb jeder der Aussparungen einer der Bewegkontakte positioniert ist. Auf diese Weise ist ein Ablösen der Bewegkontakte aufgrund einer Rotation im Wesentlichen ausgeschlossen. Insbesondere sind die Bewegkontakte hierbei umfangsseitig zumindest teilweise von dem Scheibenkörper umschlossen, beispielsweise formschlüssig, was eine Anbindung weiter verbessert. Insbesondere liegen die Bewegkontakte im Wesentlichen vollständig ein und fluchten mit dem Scheibenkörper, sodass die zweite Scheibe auf der der ersten Scheibe zugewandten Seite eine plane Oberfläche aufweist. Mit anderen Worten sind die Bewegkontakte bündig mit der Oberfläche des Scheibenkörpers. Folglich ist ein Verhaken bei einer Rotationsbewegung der zweiten Scheibe im Wesentlichen ausgeschlossen. Auch sind eine Beschädigung der Bewegkontakte und eine Anlagerung von Schmutzpartikeln vermieden, die beispielsweise aufgrund eines Abbrands entstehen, und die eine elektrische Leitfähigkeit verringern würden.

    [0024] Beispielsweise ist die erste Scheibe gleichartig zur zweiten Scheibe aufgebaut. Mit anderen Worten weist die erste Scheibe einen Scheibenkörper auf, wobei der Scheibenkörper der ersten Scheibe bevorzugt zwischen der zweiten Scheibe und der ersten Kontaktschiene positioniert ist. In Kombination hierzu liegen die Festkontakte in Aussparungen des Scheibenkörpers der ersten Scheibe ein, der vorzugsweise aus einem elektrischen Isolator, wie z.B. einem Kunststoff oder einer Keramik, erstellt ist. Zweckmäßigerweise weist die erste Scheibe auf der der zweiten Seite zugewandten Seite eine plane Oberfläche auf. Besonders bevorzugt sind die beiden einander zugewandten Seiten der ersten und der zweiten Scheibe plan, sodass diese im Wesentlichen vollflächig aneinander anliegen. Bei einer Rotationsbewegung der beiden Scheiben zueinander um die Rotationsachse ist folglich ein Verhaken oder Verkanten ausgeschlossen. Zudem ist ein zur Ausbreitung der Lichtbögen zur Verfügung stehender Raumbereich begrenzt, und lediglich mittels des zwischen den beiden Scheiben vorhandenen Spalts gebildet. Folglich ist ein elektrischer Widerstand der Lichtbögen weiter erhöht und die Lichtbögen sind in direktem mechanischem Kontakt mit den beiden Scheiben und werden somit vergleichsweise effizient gekühlt. Besonders bevorzugt sind die Scheibenkörper aus einem lichtbogenresistenten und/oder abbrandfesten Material erstellt.

    [0025] Beispielsweise ist die zweite Scheibe federbelastet, wobei mittels der Feder vorzugsweise die Scheibe zu einer Rotationsbewegung um die Rotationsachse angetrieben wird. Im entspannten Zustand der Feder sind entweder sämtliche Kontakte in Reihe geschaltet oder aber eine Reihenschaltung ist aufgehoben. Besonders bevorzugt ist die Reihenschaltung aufgehoben, sodass lediglich mittels Aufbringen einer Gegenkraft gegen die Federkraft ein elektrischer Stromfluss ermöglicht ist, weswegen ein unbeabsichtigter elektrischer Stromfluss im Wesentlichen unterbunden ist. Besonders bevorzugt umfasst das Schaltsystem, beispielsweise die zweite Scheibe, einen Anschlag, mittels dessen eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse begrenzt wird, insbesondere trotz der Federbelastung. Folglich wird die zweite Scheibe mittels der Feder gegen den Anschlag gepresst, sodass bei der Rotationsbewegung der zweiten Scheibe um die Rotationsachse stets eine vergleichsweise große Kraft vorhanden ist, was zu einer erhöhten Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Scheibe führt und folglich eine zur Änderung der Winkelstellung benötigte Zeit verringert. Beispielsweise weist die zweite Scheibe einen Zapfen auf, der von der Rotationsachse beabstandet ist, und an dem die Feder angelenkt ist, insbesondere an dem die Feder angebunden ist. Zweckmäßigerweise ist die Feder eine Drehfeder oder eine Schenkelfeder, die um die Rotationsachse gewunden ist, und die zumindest einen Schenkel aufweist, der insbesondere an dem Zapfen anliegt. Auf diese Weise sind Herstellungskosten verringert.

    [0026] Besonders bevorzugt umfasst das Schaltsystem eine Verklinkung für die zweite Scheibe, mittels derer folglich die zweite Scheibe verklinkt werden kann. Insbesondere weist die zweite Scheibe eine Aussparung auf, beispielsweise umfangsseitig, innerhalb derer ein Halteelement der Verklinkung zur Arretierung der zweiten Scheibe zumindest teilweise positioniert ist. Beispielsweise weist die Verklinkung einen Bestandteil aus einem Bimetall auf, insbesondere einen Bimetallstreifen oder eine Bimetallschnappscheibe, sodass aufgrund einer Wärmeänderung die Verklinkung gelöst wird. Beispielsweise wird die zweite Scheibe bei der Winkelstellung verklinkt, bei der die Kontakte elektrisch in Reihe geschaltet sind. Folglich ist eine Unterbrechung des elektrischen Stromflusses lediglich bei Aufhebung der Verklinkung ermöglicht. Besonders bevorzugt ist hierbei die zweite Scheibe federbelastet, sodass bei einem Aufheben der Verklinkung die zweite Scheibe zumindest um einen bestimmten Winkel aus der Winkelstellung um die Rotationsachse rotiert wird, weswegen der elektrische Stromfluss unterbrochen wird.

    [0027] Zweckmäßigerweise weist das Schaltsystem ein Gehäuse auf, innerhalb dessen die erste und die zweite Scheibe positioniert sind, was diese vor einer Beschädigung schützt. Auch ist ein unbeabsichtigter elektrischer Kontakt zwischen Bauteilen und den Kontaktschienen bzw. Kontakten des Schaltsystems mittels des Gehäuses unterbunden, was eine Betriebssicherheit erhöht. Beispielsweise ragt der mit dem ersten Festkontakt elektrisch verbundene Anschluss durch einen Schlitz aus dem Gehäuse und/oder der mit dem vierten Festkontakt elektrisch kontaktierte Anschluss ragt ebenfalls durch einen Schlitz aus dem Gehäuse, sofern die Anschlüsse vorhanden sind. Folglich sind lediglich zwei stromführende Bauteile des Schaltsystems aus dem Gehäuse herausgeführt, was die Betriebssicherheit weiter erhöht. Insbesondere sind die beiden Anschlüsse auf den jeweiligen Einsatzzweck hin optimiert, beispielsweise auf die Einbindung in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs.

    [0028] Das Gehäuse weist vorzugsweise eine Gehäuseschale auf, die insbesondere topfförmig ausgestaltet ist. Ferner umfasst das Gehäuse einen Gehäusedeckel, der insbesondere plan ist. Auf diese Weise ist eine Fertigung und Montage vereinfacht. Beispielsweise sind die Gehäuseschale und der Gehäusedeckel aus einem elektrischen Isolator, insbesondere mittels eines Kunststoffspritzgussverfahrens aus einem Kunststoff erstellt. Insbesondere werden der Gehäusedeckel und die Gehäuseschale miteinander verschweißt, sodass ein Eindringen von Fremdpartikeln in das Schaltsystem ausgeschlossen werden kann.

    [0029] Beispielsweise ist die erste Scheibe im Wesentlichen baugleich zu der zweiten Scheibe ausgestaltet, und ist folglich unabhängig von dem Gehäuse herstellbar. Insbesondere unterscheidet sich die erste zu der zweiten Schiene lediglich aufgrund der Anzahl und/oder Position der Kontaktschiene, sodass eine vergleichsweise große Anzahl an Gleichteilen zur Erstellung des Schaltsystems verwendet werden kann. In einer Alternative hierzu ist die erste Scheibe mittels der Gehäuseschale gebildet, insbesondere des Bodens der Gehäuseschale, also zumindest einer Gehäusewand. Die Gehäuseschale weist folglich die Festkontakte und die Kontaktschiene auf, die beispielsweise zur Fertigung in eine Form eingelegt werden und zumindest partiell mittels Kunststoff zur Erstellung der Gehäuseschale umspritzt werden.

    [0030] Beispielsweise weist die Gehäuseschale einen Achszapfen auf, der insbesondere an einem Boden der Gehäuseschale angeformt ist. Insbesondere ist die Gehäuseschale einstückig. Auf den Achszapfen ist die zweite Scheibe aufgesetzt, die zweckmäßigerweise zentral eine Aussparung aufweist, innerhalb derer der Achszapfen insbesondere mit Spielpassung angeordnet ist. Folglich wird der Achszapfen radial von der zweiten Scheibe umgeben. Der Achszapfen dient der Lagerung der zweiten Scheibe, sodass diese um den insbesondere feststehenden Achszapfen zur Änderung der Winkelstellung rotiert werden kann. Insbesondere ist der Achszapfen konzentrisch zur zweiten Scheibe und insbesondere parallel und/oder konzentrisch zur Rotationsachse. Insbesondere ist der Achszapfen freiendseitig mit dem Boden der Gehäusewand verbunden.

    [0031] Sofern die erste Scheibe als vom Gehäuse separates Bauteil ausgestaltet ist, weist diese vorzugsweise ebenfalls eine zentrale Aussparung auf und ist auf den Achszapfen aufgesetzt. Beispielsweise weist der Achszapfen einen federartigen Fortsatz (Feder) auf, die in eine korrespondierende Nut der ersten Scheibe zur Verhinderung einer Rotationsbewegung um den Achszapfen eingreift. Alternativ hierzu ist die erste Scheibe nach Positionierung auf dem Achszapfen mit weiteren Bestandteilen des Gehäuses zur Verhinderung einer Rotationsbewegung verbunden. Beispielsweise sind an dem Gehäuseboden Zapfen angebunden, insbesondere angeformt, die in entsprechenden Aufnahmen der ersten Scheibe greifen.

    [0032] Beispielsweise ist auf der der ersten Scheibe gegenüberliegenden Seite der zweiten Scheibe ein Federelement, insbesondere eine Spiralfeder, angeordnet, die zweckmäßigerweise ebenfalls auf den Achszapfen aufgesetzt ist. Das Federelement ist im Montagezustand insbesondere sowohl an der zweiten Scheibe als auch an dem Gehäusedeckel abgestützt. Mittels des Federelements wird eine axiale Vorspannung der zweiten Scheibe erstellt, weswegen die zweite Scheibe stets in direktem mechanischem Kontakt mit der ersten Scheibe ist. Folglich ist bei der Winkelstellung der elektrischer Stromfluss ermöglicht, wobei der elektrische Widerstand vergleichsweise gering ist.

    [0033] Insbesondere umfasst das Schaltsystem einen Betätigungsmechanismus, mittels dessen die zweite Scheibe um die Rotationsachse rotiert werden kann. Der Betätigungsmechanismus umfasst beispielsweise einen Zylinder, der geeigneterweise aus dem Gehäuse herausragt, sofern dieses vorhanden ist. Insbesondere ist der Zylinder in Eingriff mit der zweiten Scheibe, insbesondere einem radial nach außen versetzten Zapfen, vorzugsweise mittels einer Dreieckkontur, mittels derer eine Linearbewegung des Zylinders in eine Rotationsbewegung der zweiten Scheibe transformiert wird.

    [0034] Der Schutzschalter umfasst ein Schaltsystem mit einer ersten Scheibe, die einen ersten Festkontakt sowie einen zweiten Festkontakt als auch einen dritten Festkontakt und einen vierten Festkontakt aufweist, wobei der zweite und dritte Festkontakt miteinander mittels einer ersten Kontaktschiene der ersten Scheibe elektrisch kontaktiert sind, insbesondere direkt. Das Schaltsystem weist ferner eine zweite Scheibe auf, die einen ersten Bewegkontakt sowie einen zweiten Bewegkontakt als auch einen dritten Bewegkontakt und einen vierten Bewegkontakt umfasst, wobei der erste und der zweite Bewegkontakt mittels einer zweiten Kontaktschiene der zweiten Scheibe und der dritte und vierte Bewegkontakt mittels einer dritten Kontaktschiene der zweiten Scheibe elektrisch kontaktiert sind, insbesondere direkt. Die Bewegkontakte sind zueinander beabstandet, und auch die Festkontakte sind zueinander beabstandet. Die zweite Scheibe ist um eine Rotationsachse bezüglich der ersten Scheibe drehbar gelagert, wobei bei einer Winkelstellung alle Kontakte elektrisch in Reihe geschaltet sind.

    [0035] Der Schutzschalter weist beispielsweise einen Spannungssensor oder insbesondere einen Stromsensor auf, mittels dessen ein Überstrom erfasst wird. Beispielsweise umfasst der Stromsensor einen Bimetallstreifen, der insbesondere ein Bestandteil einer Verklinkung ist, mittels dessen die zweite Scheibe in der Winkelstellung gehalten wird. Beispielsweise ist der Bimetallstreifen ein Bestandteil einer der Kontaktschienen. Bei einem Überstrom wird folglich die Bimetallstreifen erwärmt und folglich verbogen, weswegen die Verklinkung gelöst wird. Insbesondere ist hierbei die zweite Scheibe federbelastet, sodass diese bei Lösen der Verklinkung die zweite Scheibe um die Rotationsachse um zumindest einen bestimmten Winkel rotiert wird. Der Winkel ist vorzugsweise größer als 5°, 10°, 15°, 20°, 30° und/oder kleiner als 60°, 50° oder 45°.

    [0036] Infolgedessen werden die Kontakte zueinander beabstandet, weswegen sich zwischen den Bewegkontakten und den jeweiligen Festkontakten ein Lichtbogen ausbildet. Hierbei sind die Lichtbögen von den Bimetallstreifen beabstandet, sodass dieses aufgrund des von den Lichtbögen hervorgerufenen Abbrands nicht beschädigt wird, was die Betriebssicherheit erhöht. Zudem ist eine vergleichsweise große Anzahl an Auslösevorgängen ermöglicht. Beispielsweise umfasst der Schutzschalter eine Betätigungsvorrichtung, mittels derer die zweite Scheibe in die Winkelstellung gedreht werden kann, bei der die Kontakte in Reihe geschaltet sind. Insbesondere erfolgt eine Verklinkung der zweiten Scheibe in der Winkelstellung. Der Schutzschalter ist insbesondere ein Bestandteil eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs und weist zweckmäßigerweise geeignet geformte Anschlüsse auf, die insbesondere zu denen eines Sicherungskastens eines Kraftfahrzeugs korrespondieren. Insbesondere ist der Schutzschalter zum Schalten von elektrischen Spannungen zwischen 45 und 50 Volt vorgesehen undeingerichtet.

    [0037] Die Erfindung betrifft ferner ein Bordnetz mit einem derartigen Schaltsystem, welches beispielsweise ein Bestandteil eines Relais oder eines Schutzschalters ist.

    [0038] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    Fig. 1
    in einer Explosionsdarstellung einen Schutzschalter mit einem Schaltsystem,
    Fig. 2
    ausschnittsweise den zusammengesetzten Schutzschalter,
    Fig. 3
    gemäß Fig. 1 eine weitere Ausführungsform des Schutzschalters, und
    Fig. 4
    perspektivisch eine erste Scheibe einer weitere Ausführungsform des Schutzschalters.


    [0039] Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

    [0040] In Fig. 1 ist in einer Explosionsdarstellung und in Fig. 2 zusammengesetzt ein Schutzschalter 2 dargestellt, der vorgesehen ist, eine elektrische Spannung von 48 Volt innerhalb eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs zu schalten. Der Schutzschalter 2 umfasst ein Schaltsystem 4 mit einem einen Gehäusedeckel 6 und eine Gehäuseschale 8 aufweisenden Gehäuse 10. Der in Fig. 2 nicht dargestellte Gehäusedeckel 6 sowie die Gehäuseschale 8 sind jeweils einstückig aus einem Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens erstellt und aus einem elektrisch nicht leitenden Material gefertigt. Die Gehäuseschale 8 ist topfförmig ausgestaltet und weist einen Gehäuseboden 12 sowie diesen umfangsseitig umgebende Gehäusewände 14 auf. Eine der Gehäusewände 14 weist zwei Schlitze 16 auf, innerhalb derer jeweils ein Anschluss 18 in Form eines Plättchens teilweise angeordnet ist und ins Innere des Gehäuses 10 ragt. Die Anschlüsse 18 stellen hierbei die Kontaktierung des Schutzschalters 2 dar und sind auf einen korrespondierenden Schaltkasten des Kraftfahrzeugs angepasst, welcher insbesondere eine entsprechende Aufnahme für diese Anschlüsse 18 aufweist.

    [0041] An den Gehäuseboden 12 ist ein Achszapfen 20 angeformt, der konzentrisch und parallel zu einer Rotationsachse 21 ist. Der Achszapfen 20 selbst hingegen ist rotationsfest mit dem Gehäuseboden 12 verbunden. Das verbleibende Freiende des Achszapfens 20 ist im Montagezustand an dem Gehäusedeckel 6 abgestützt, der mit der Gehäuseschale 8 verschweißt ist. Auf dem Achszapfen 20 ist eine erste Scheibe 22, eine Schenkelfeder 24 sowie eine zweite Scheibe 26 aufgesetzt, wobei die Schenkelfeder 24 zwischen den beiden Scheiben 22,26 positioniert ist. Folglich sind die erste und die zweite Scheibe 22,26 und die Schenkelfeder 24 innerhalb des Gehäuses 10 positioniert. Die erste Scheibe 22 ist zwischen der Schenkelfeder 24 und dem Gehäuseboden 12 angeordnet. Die erste Scheibe 22 ist drehfest an dem Achszapfen 20 gehalten, wohingegen die zweite Scheibe 26 drehbar um den Achszapfen 20 gelagert ist. Hierbei ist die zweite Scheibe 26 senkrecht zur Rotationsachse 21 und parallel zur ersten Scheibe 22 angeordnet.

    [0042] Ferner ist auf den Achszapfen 20 ein Federelement 28 in Form einer Spiralfeder aufgesetzt, das sowohl an der zweiten Scheibe 26 als auch an dem Deckel 6 abgestützt ist. Mittels des Federelement s 28 wird ein mechanischer Kontakt zwischen der ersten und der zweiten Scheibe 22,26 sichergestellt. Mit anderen Worten dient das Federelement 28 zum axialen Vorspannen in eine Richtung parallel zur Rotationsachse 21, wobei jedoch die mittels des Federelements 28 aufgebrachte Kraft vergleichsweise gering ist.

    [0043] Sowohl die erste Scheibe 22 als auch die zweite Scheibe 26 umfassen jeweils einen Scheibenkörper 30,32 aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, insbesondere aus einem Kunststoff oder einer Keramik. Die Scheibenkörper 30,32 weisen jeweils einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse 21auf. Mittig weist jeder der beiden Scheibenkörper 30,32 eine zentrale Aussparung 34 auf, innerhalb derer im Montagezustand der Achszapfen 20 positioniert ist. In jedem der Scheibenkörper 30,32 sind vier Kontaktstifte 36 aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie Kupfer, eingebettet, die in axialer Richtung, also parallel zur Rotationsachse 21 ausgerichtet und drehsymmetrisch bezüglich dieser angeordnet sind. Zwischen benachbarten Kontaktstiften 36 ist folglich ein Winkel von 90° gebildet, wobei der Scheitelpunkt auf der Rotationsachse 21 liegt. Die Kontaktstifte sind jeweils paarweise diametral bezüglich der der Rotationsachse 21angeordnet.

    [0044] Die erste Scheibe 22 weist einen ersten Festkontakt 38, einen zweiten Festkontakt 40, einen dritten Festkontakt 42 sowie einen vierten Festkontakt 44 auf, die auf der der zweiten Scheibe 26 zugewandten Oberfläche des Scheibenkörpers 30 der ersten Scheibe 22 positioniert und an jeweils einem der Kontaktstifte 36 angebunden sind. Hierbei ist jeweils einer der Festkontakte 38,40,42,44 einem der Kontaktstifte 36 zugeordnet. Die Anbindung der Festkontakte 38,40,42,44 an den Kontaktstiften 36 erfolgt beispielsweise mittels Schweißen oder Löten.

    [0045] Die erste Scheibe 22 weist ferner eine erste Kontaktschiene 46 mit einem ersten Abschnitt 48 und einem zweiten Abschnitt 50 auf, die jeweils aus einem Kupferstreifen erstellt sind. Die beiden Abschnitte 48,50 sind mittels eines Bimetallelements 52 (Bimetallschnappscheibe/ Bimetallstreifen) der ersten Kontaktschiene 46 elektrisch miteinander kontaktiert. Der erste Abschnitt 48 der ersten Kontaktschiene 46 ist ferner elektrisch mit dem Kontaktstift 36 kontaktiert, der dem zweiten Festkontakt 40 zugeordnet ist. Mit anderen Worten ist der erste Abschnitt 48 mit dem zweiten Festkontakt 40 elektrisch kontaktiert. Der zweite Abschnitt 50 ist elektrisch mit dem Kontaktstift 36 kontaktiert, der dem dritten Festkontakt 42 zugeordnet ist. Folglich sind der zweite Festkontakt 40 und der dritte Festkontakte 42 mittels der ersten Kontaktschiene 46 miteinander elektrisch kontaktiert.

    [0046] Der erste Festkontakt 38 ist mittels des zugeordneten Kontaktstifts 36 mit einer aus einem Kupferstreifen gefertigten vierten Kontaktschiene 54 elektrisch kontaktiert, die wiederum mit einem der Anschlüsse 18 elektrisch kontaktiert ist. Der vierte Festkontakt 44 ist mittels des zugeordneten Kontaktstifts 36 mit einer aus einem Kupferstreifen gefertigten fünften Kontaktschiene 56 elektrisch kontaktiert, die wiederum mit dem verbleibenden Anschluss 18 elektrisch kontaktiert ist. Die Kontaktschienen 46,54,56 befinden sich, mit Ausnahme des Bimetallelements 52, vollständig auf der Seite des Scheibenkörpers 30 der ersten Scheibe 22, der der zweiten Scheibe 26 abgewandt ist, sodass ein elektrischer Kurzschluss zwischen diesen Elementen und Elementen der zweiten Scheibe 26 ausgeschlossen ist.

    [0047] Die zweite Scheibe 26 weist einen ersten Bewegkontakt 58, einen zweiten Bewegkontakt 60, einen dritten Bewegkontakt 62 sowie einen vierten Bewegkontakt 64 auf, von denen jeweils einer mit einem der Kontaktstifte 36 der zweiten Scheibe 26 elektrisch kontaktiert und an diesen angebunden ist. Die zweite Scheibe 26 weist ferner eine zweite Kontaktschiene 66 sowie eine dritte Kontaktschiene 68 auf, die jeweils mittels eines Kupferstreifens gebildet sind. Die zweite und dritte Kontaktschiene 66,68 befinden sich auf der der ersten Scheibe 22 gegenüberliegenden Seite des Scheibenkörpers 32 der zweiten Scheibe 26, wobei die zweite Kontaktschiene 66 mittels zweier der Kontaktstifte 36 mit dem ersten Bewegkontakt 58 und dem zweiten Bewegkontakt 60 elektrisch kontaktiert ist. Die dritte Kontaktschiene 68 ist mit den Kontaktstiften 36 elektrisch kontaktiert, die dem dritten Bewegkontakt 62 und dem vierten Bewegkontakt 64 zugeordnet sind, sodass der dritte Bewegkontakt 62 und der vierte Bewegkontakt 64 mittels der dritten Kontaktschiene 68 miteinander elektrisch kontaktiert sind. Die Festkontakte 38,40,42,44 sowie die Bewegkontakte 58,60,62,64 sind gleichartig aufgebaut und mittels zylinderförmiger Plättchen aus Kupfer erstellt.

    [0048] Die erste Scheibe 22 weist ferner einen ersten Zapfen 70 auf, an dem einer der Schenkel 72 der Schenkelfeder 24 im Montagezustand abgestützt ist. Auch die zweite Scheibe 26 weist einen derartigen Zapfen 70 auf, an dem der verbleibende Schenkel 72 der Schenkelfeder 24 abgestützt ist, sodass die zweite Scheibe 26 federbelastet ist. Ferner weist die zweite Scheibe 26 umfangsseitig eine Nut 74 auf, innerhalb derer im eingeschalteten Zustand, also im elektrisch leitfähigen Zustand des Schutzschalters 2, das Bimetallelement 52 einliegt. Somit bilden die Nut 74 und das Bimetallelement 52 eine Verklinkung 76, weswegen die zweite Scheibe 26 trotz Federbelastung mittels der Schenkelfeder 24 rotationsfest gehalten ist. Das Bimetallelement 52 dient ferner als Stromsensor 78. Bei einem Überstrom wird das Bimetallelement 52 erwärmt und folglich verbogen, weswegen die Verklinkung 76 freigegeben wird.

    [0049] Der Schutzschalter 2 umfasst ferner einen Betätigungsmechanismus 80 mit einem Zylinder 82, der durch eine Öffnung 84 der Gehäusewand 14, die sich im Wesentlichen gegenüber der Schlitze 16 befindet, aus dem Gehäuse freiendseitig geführt ist. An dem verbleibenden Freiende des Zylinders 82, also an dem Freiende, das sich innerhalb des Gehäuses 10 befindet, ist ein Dreieckelement 84 angeformt, das an einem von der Rotationsachse 21 beabstandeten weiteren Zapfen 86 abgestützt ist. Das Dreieckselement 84 ist mittels einer Feder 88 federbelastet, die an der Innenwand der Gehäusewand 14 abgestützt ist.

    [0050] Mittels Betätigen des Betätigungsmechanismus 80 wird das Schaltsystem 4 in einen elektrisch leitfähigen Zustand versetzt. Hierfür wird der Zylinder 82 in das Gehäuse 10 gedrückt und die zweite Scheibe 26 entgegen der Federkraft der Schenkelfeder 24 in Eingriff mit dem Bimetallelement 52 gebracht, sodass die Verklinkung 76 erstellt ist. Folglich wird die zweite Scheibe 26 in eine bestimmte Winkelstellung bezüglich der ersten Scheibe 22 verbracht. Hierbei liegt der erste Festkontakt 38 mechanisch direkt am ersten Bewegkontakt 58, der zweite Festkontakt 40 mechanisch direkt an dem zweiten Bewegkontakt 60, der dritte Festkontakt 42 mechanisch direkt an dem dritten Bewegkontakt 62 und der vierte Festkontakt 44 mechanisch direkt an dem vierten Bewegkontakt 64 an, sodass sämtliche Kontakte 38,40,42,44,58,60,62,64 elektrisch in Reihe geschaltet sind, weswegen ein elektrischer Stromfluss zwischen den beiden Anschlüssen 18 über sämtliche Kontakte 38,40,42,44,58,60,62,64 mittels der Kontaktschienen 46,54,56,66,68 ermöglicht ist.

    [0051] Falls ein Überstrom zwischen den beiden Anschlüssen 18 fließt, wird mittels des Stromsensors 78 der Überstrom erfasst und aufgrund der Verformung des Bimetallelements 52 die Verklinkung 76 gelöst, sodass die zweite Scheibe 26 aufgrund der Schenkelfeder 24 um im Wesentlichen um 45° um die Rotationsachse 21 gedreht wird. Aufgrund der zwischen den beiden Anschlüssen 18 anliegenden elektrischen Spannung wird bildet sich zwischen dem ersten Festkontakt 38 und dem ersten Bewegkontakt 58 sowie zwischen dem zweiten Bewegkontakt 60 und dem zweiten Festkontakt 40 als auch zwischen dem dritten Festkontakt 42 und dem dritten Bewegkontakt 62 sowie zwischen dem vierten Bewegkontakt 64 und dem vierten Festkontakt 44 jeweils ein Lichtbogen aus. Diese sind zueinander seriell geschaltet, weswegen die zur Ausbildung und Aufrechterhaltung der Lichtbögen erforderliche elektrische Spannung vergleichsweise hoch ist. Zudem ist aufgrund der vergleichsweise großen Anzahl an Kontaktstellen von Lichtbögen mit einem der Kontakte 38,40,42,44,58,60,62,64 eine vergleichsweise große Kontaktspannung vorhanden, was die Lichtbogenspannung weiter erhöht. Ferner wird aufgrund der Vergrößerung der jeweiligen Lichtbögen aufgrund der Rotationsbewegung der Abstand zwischen jeweils zueinander zugeordneten Kontakten erhöht, was die Lichtbogenspannung weiter erhöht. Auch sind die Lichtbögen in direktem Kontakt mit den Scheibenkörpern 30,32 der ersten bzw. zweiten Scheibe 22,26, was diese abkühlt und folglich den elektrischen Widerstand erhöht, was zu einer weiter erhöhten Lichtbogenspannung führt.

    [0052] Aufgrund der Drehbewegung ist eine vergleichsweise flache Ausgestaltung des Schutzschalters 2 ermöglicht, wobei ferner der Stromsensor 78 nicht direkt als Aktor für die Kontaktöffnung verwendet wird, weswegen dieser aufgrund des hierbei entstehenden Abbrands nicht beschädigt wird. Vielmehr wird der Stromsensor 78 lediglich zur Lösung der Verklinkung 76 herangezogen.

    [0053] In Fig. 3 ist in einer Explosionsdarstellung eine weitere Ausführungsform des Schutzschalters 2 dargestellt, wobei lediglich die erste Scheibe 22 verändert wurde. Die zweite Scheibe 26, die Verklinkung 76 sowie der Betätigungsmechanismus 80 sind hingegen unverändert belassen, ebenso auch die Anschlüsse 18. Die erste Scheibe 22 ist mittels des Gehäusebodens 12 gebildet, der folglich die Funktion des Scheibenkörpers 30 übernimmt, der nicht vorhanden ist. An dem Gehäuseboden 12 sind die erste Kontaktschiene 46 mit den beiden Abschnitten 48,50 sowie die vierte Kontaktschiene 54 und die fünfte Kontaktschiene 56 direkt angebunden. Die Festkontakte 38,40,42,44 sind direkt mit den jeweiligen Kontaktschienen 46,54,56 elektrisch kontaktiert und freiendseitig an diesen angebunden. Infolgedessen ist die axiale Bauhöhe, also die Ausdehnung des Schutzschalters 2 entlang der Rotationsachse 21 verringert, ebenso wie die Anzahl an benötigten Teilen.

    [0054] In Fig. 4 ist eine weitere Ausgestaltung der ersten Scheibe 22 dargestellt, die besonders bevorzugt gleichartig zur zweiten Scheibe 26 aufgebaut ist. Der Scheibenkörper 30 der ersten Scheibe 22 bzw. der Scheibenkörper 32 der zweiten Scheibe 26 weist vier Aussparungen 90 anstatt der Kontaktstifte 36 auf, innerhalb derer die jeweiligen Kontakte 38,40,42,44,58,60,62,64 formschlüssig positioniert sind, von denen hierbei lediglich der zweite und dritte Festkontakt 40,42 bzw. der zweite und dritte Bewegkontakt 60,62 dargestellt sind. Die Kontakte 38,40,42,44,58,60,62,64 sind bündig mit der der jeweils anderen Scheibe 22,26 zugewandten Oberfläche, sodass die Scheiben 22,26 auf dieser Seite eine plane Oberfläche aufweisen. Auch ist der Zapfen 70 weggelassen.

    [0055] Die Schenkelfeder 24 befindet sich auf der Seite des weiteren Zapfens 86 der zweiten Scheibe 26 und ist beispielsweise an dem Deckel 6 abgestützt. Die erste Scheibe 22 weist ferner zwei zur zentralen Aussparung 34 radial nach außen versetzt Bohrungen 92 auf, innerhalb derer nicht dargestellte und am Gehäuseboden 12 angeformte Vorsprünge eingreifen, sodass die erste Scheibe 22 rotationsfest gehalten ist. Die Bohrungen 92 sind bei der zweiten Scheibe 26 beispielsweise nicht vorhanden, oder falls Gleichteile verwendet werden, liegt in diesen beispielsweise im Montagezustand kein weiteres Bauteil ein. Auch bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind die Bohrungen 92 vorhanden.

    [0056] Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Der Gegenstand der Erfindung ist durch die folgenden Patentansprüche angegeben.


    Ansprüche

    1. Schaltsystem (4), insbesondere eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Scheibe (22), die einen ersten Festkontakt (38) sowie einen zweiten Festkontakt (40) als auch einen dritten Festkontakt (42) und einen vierten Festkontakt (44) aufweist, wobei der zweite und der dritte Festkontakt (40, 42) mittels einer ersten Kontaktschiene (46) der ersten Scheibe (22) elektrisch kontaktiert sind, und mit einer zweiten Scheibe (26), die einen ersten Bewegkontakt (58), sowie einen zweiten Bewegkontakt (60) als auch einen dritten Bewegkontakt (62) und einen vierten Bewegkontakt (64) aufweist, wobei der erste und der zweite Bewegkontakt (58, 60) mittels einer zweiten Kontaktschiene (66) der zweiten Scheibe (26) und der dritte und der vierte Bewegkontakt (62, 64) mittels einer dritten Kontaktschiene (68) der zweiten Scheibe (26) elektrisch kontaktiert sind, und

    - wobei die zweite Scheibe (26) um eine Rotationsachse (21) bezüglich der ersten Scheibe (22) drehbar gelagert ist,

    - wobei bei einer Winkelstellung alle Kontakte (38, 40, 42, 44, 58, 60, 62, 64) elektrisch in Reihe geschaltet sind,

    - wobei die zweite Scheibe (26) einen Scheibenkörper (32) aufweist,

    - wobei die zweite und dritte Kontaktschiene (66, 68) auf einer der ersten Scheibe (22) gegenüberliegenden Seite des Scheibenkörpers (32) positioniert sind,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    - die Bewegkontakte (58, 60, 62, 64) in Aussparungen (90) des Scheibenkörpers (32) angeordnet sind.


     
    2. Schaltsystem (4) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei der Winkelstellung

    - der erste Festkontakt (38) und der erste Bewegkontakt (58),

    - der zweite Festkontakt (40) und der zweite Bewegkontakt (60),

    - der dritte Festkontakt (42) und der dritte Bewegkontakt (62), sowie

    - der vierte Festkontakt (44) und der vierte Bewegkontakt (64), miteinander direkt elektrisch kontaktiert sind, insbesondere direkt aneinander anliegen.


     
    3. Schaltsystem (4) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Rotationsachse (21) senkrecht zur zweiten Scheibe (26) ist, und/ oder dass die erste Scheibe (22) parallel zur zweiten Scheibe (26) ist.
     
    4. Schaltsystem (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zweite Scheibe (26) federbelastet ist, insbesondere mittels einer Schenkelfeder (24).
     
    5. Schaltsystem (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    gekennzeichnet durch
    eine Verklinkung (76) für die zweite Scheibe (26).
     
    6. Schaltsystem (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    gekennzeichnet durch
    ein Gehäuse (10), das eine Gehäuseschale (8) und einen Gehäusedeckel (6) aufweist, und innerhalb dessen die erste und die zweite Scheibe (22, 26) positioniert sind.
     
    7. Schaltsystem (4) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Scheibe (22) mittels der Gehäuseschale (8) gebildet ist.
     
    8. Schaltsystem (4) nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Gehäuseschale (8) einen Achszapfen (20) aufweist, auf den die zweite Scheibe (26) aufgesetzt ist.
     
    9. Schutzschalter (2) mit einem Schaltsystem (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere mit einem Stromsensor (78).
     


    Claims

    1. Switching system (4), in particular of an on-board power system of a motor vehicle, with a first disc (22) having a first fixed contact (38) and a second fixed contact (40) as well as a third fixed contact (42) and a fourth fixed contact (44), wherein the second and third fixed contact (40, 42) are electrically contacted by means of a first contact rail (46) of the first disk (22), and with a second disk (26) having a first moving contact (58) and a second moving contact (60) as well as a third moving contact (62) and a fourth moving contact (64), wherein the first and the second moving contact (58, 60) are electrically contacted by means of a second contact rail (66) of the second disk (26) and the third and the fourth moving contact (62, 64) are electrically contacted by means of a third contact rail (68) of the second disk (26), and

    - wherein the second disk (26) is rotatably mounted about an axis of rotation (21) with respect to the first disk (22),

    - wherein in an angular position, all contacts (38, 40, 42, 44, 58, 60, 62, 64) are electrically connected in series,

    - wherein the second disc (26) has a disc body (32),

    - wherein the second and third contact rail (66, 68) are positioned on a side of the disc body (32) opposite the first disc (22),

    characterized in that
    the moving contacts (58, 60, 62, 64) are arranged in recesses (90) of the disc body (32).
     
    2. Switching system (4) according to Claim 1,
    characterized in
    that in the angular position

    - the first fixed contact (38) and the first moving contact (58),

    - the second fixed contact (40) and the second moving contact (60),

    - the third fixed contact (42) and the third moving contact (62), and

    - the fourth fixed contact (44) and the fourth moving contact (64), are electrically contacted with each other, in particular rest directly against each other.


     
    3. Switching system (4) according to Claim 1 or 2,
    characterized in
    that the axis of rotation (21) is perpendicular to the second disc (26) and/or that the first disc (22) is parallel to the second disc (26).
     
    4. Switching system (4) according to one of Claims 1 to 3,
    characterized in
    that the second disc (26) is spring-loaded, in particular by means of a leg spring (24).
     
    5. Switching system (4) according to one of Claims 1 to 4,
    characterized by
    a linkage (76) for the second disc (26).
     
    6. Switching system (4) according to one of Claims 1 to 5,
    characterized by
    a housing (10) having a housing shell (8) and a housing cover (6) and within which the first and second disks (22, 26) are positioned.
     
    7. Switching system (4) according to Claim 6,
    characterized in
    that the first disc (22) is formed by means of the housing shell (8).
     
    8. Switching system (4) according to Claim 6 or 7,
    characterized in
    that the housing shell (8) has a journal (20) on which the second disc (26) is attached.
     
    9. Circuit breaker (2) with a switching system (4) according to one of Claims 1 to 8, in particular with a current sensor (78).
     


    Revendications

    1. Système de commutation (4), en particulier d'un réseau de bord d'un véhicule automobile, avec un premier disque (22) qui comprend un premier contact fixe (38) et un deuxième contact fixe (40) ainsi qu'un troisième contact fixe (42) et un quatrième contact fixe (44), dans lequel le deuxième et troisième contact fixe (40, 42) sont en contact électrique au moyen d'un premier rail de contact (46) du premier disque (22), et avec un second disque (26) qui comprend un premier contact mobile (58) et un deuxième contact mobile (60) ainsi qu'un troisième contact mobile (62) et un quatrième contact mobile (64), dans lequel le premier et le deuxième contact mobile (58, 60) sont en contact électrique au moyen d'un deuxième rail de contact (66) du second disque (26) et le troisième et le quatrième contact mobile (62, 64) sont en contact électrique au moyen d'un troisième rail de contact (68) du second disque (26), et

    - dans lequel le second disque (26) est monté de manière à pouvoir tourner autour d'un axe de rotation (21) par rapport au premier disque (22),

    - dans lequel, dans une position angulaire, tous les contacts (38, 40, 42, 44, 58, 60, 62, 64) sont connectés électriquement en série,

    - dans lequel le second disque (26) comporte un corps de disque (32),

    - dans lequel le deuxième et troisième rail de contact (66, 68) sont positionnés sur un côté du corps de disque (32) opposé au premier disque (22),

    caractérisé en ce que
    les contacts mobiles (58, 60, 62, 64) sont disposés dans des évidements (90) du corps de disque (32).
     
    2. Système de commutation (4) selon la revendication 1,
    caractérisé en ce
    qu'en position angulaire

    - le premier contact fixe (38) et le premier contact mobile (58),

    - le deuxième contact fixe (40) et le deuxième contact mobile (60),

    - le troisième contact fixe (42) et le troisième contact mobile (62), et

    - le quatrième contact fixe (44) et le quatrième contact mobile (64),

    sont en contact électrique direct les uns avec les autres, en particulier directement adjacents les uns aux autres.
     
    3. Système de commutation (4) selon la revendication 1 ou 2,
    caractérisé en ce
    que l'axe de rotation (21) est perpendiculaire au second disque (26) et/ou que le premier disque (22) est parallèle au second disque (26).
     
    4. Système de commutation (4) selon l'une des revendications 1 à 3,
    caractérisé en ce
    que le second disque (26) est sollicité par ressort, en particulier au moyen d'un ressort à branches (24).
     
    5. Système de commutation (4) selon l'une des revendications 1 à 4,
    caractérisé par
    un lien (76) pour le second disque (26).
     
    6. Système de commutation (4) selon l'une des revendications 1 à 5,
    caractérisé par
    un boîtier (10) qui a une coque de boîtier (8) et un couvercle de boîtier (6) et à l'intérieur duquel le premier et le second disque (22, 26) sont positionnés.
     
    7. Système de commutation (4) selon la revendication 6,
    caractérisé en ce
    que le premier disque (22) est formé au moyen de la coque de boîtier (8).
     
    8. Système de commutation (4) selon l'une des revendications 6 ou 7,
    caractérisé en ce
    que la coque de boîtier (8) a un tourillon (20) sur lequel le second disque (26) est placé.
     
    9. Disjoncteur de protection (2) avec un système de commutation (4) selon l'une des revendications 1 à 8, en particulier avec un capteur de courant (78).
     




    Zeichnung











    Angeführte Verweise

    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



    Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

    In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente