DE10017592C1 - Elektrische Schaltvorrichtung - Google Patents
Elektrische SchaltvorrichtungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung 1, insbesondere Temperaturregler, Temperaturbegrenzer und dgl., bestehend im wesentlichen aus einer einen Fest- 3 und Bewegungskontakt 4 aufweisenden Schaltkontakteinrichtung 2, einem Stellelement 6 zum Überführen des Bewegungskontaktes 4 der Schalteinrichtung 2 von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung und umgekehrt, einem an mindestens einem Ende eines Konus 11, 11' aufweisenden Übertragungselement 10, der in einer Ausnehmung 12, 12' eines mit dem Bewegungskontakt 4 verbundenen Federelementes und/oder des Stellelementes 6 angeordnet ist sowie einer Befestigungseinrichtung 13, an der der Festkontakt 3, das Federelement sowie das Stellelement 6 befestigt sind, wobei die Dimensionierung der den Konus 11 oder die Konen 11, 11' aufnehmenden Ausnehmung 12 bzw. Ausnehmungen 12' in Abstehrichtung des Stellelementes 6 bzw. des Federelementes von der Befestigungseinrichtung 13 größer ist als rechtwinklig zur Abstehrichtung.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung insbesondere in Form
eines Temperaturreglers, Temperaturbegrenzers oder dgl.
Derartige Schaltvorrichtungen bestehen im wesentlichen aus einer
Schaltkontakteinrichtung mit einem Festkontakt und einem Bewegungskontakt.
Um den Bewegungskontakt der Schaltkontakteinrichtung von einer
Schließstellung in eine Öffnungsstellung und umgekehrt zu bewegen, ist ein
Stellelement vorhanden. Die Kopplung des Bewegungskontaktes an die
Bewegung des Stellelementes erfolgt durch ein Übertragungselement, das
beispielsweise als Übertragungsstift ausgebildet sein kann. Das
Übertragungselement weist an mindestens einem Ende einen Konus auf, der in
einer Ausnehmung eines mit dem Bewegungskontakt verbundenen
Federelementes und/oder im Stellelement angeordnet ist. Alle genannten Teile
sind an einer Befestigungseinrichtung angeordnet.
Eine derartige elektrische Schalteinrichtung ist beispielsweise aus
DE 37 35 334 bekannt. Bei dieser bekannten Schaltvorrichtung verlaufen ein
langgestreckter Bimetallstreifen und eine Schnappfeder, an der der
Bewegungskontakt befestigt ist im wesentlichen parallel. Vollführen beide Teile
eine gekoppelte Schwenkbewegung, so erfolgt eine parallelogrammartige
Verschiebung zwischen dem Betätigungselement, dem Federelement und dem
stiftartigen Übertragungselement. Dabei kommt es zu einer kippenden Bewegung
der konischen Enden des Übertragungselementes in den ihnen zugeordneten
Ausnehmungen, was mit einer nicht unerheblichen Reibung der Konen in den
Ausnehmungen verbunden ist.
Derartige Reibungen haben sich als nachteilig für die Schaltfunktion und
insbesondere die Schaltdifferenz solcher Schaltvorrichtungen herausgestellt.
Ebenso geht aus DE 82 15 108 U1 ein Temperaturreglerschalter hervor, der ein
zwischen einem Bimetallstreifen und einer Kontaktfeder angeordnetes
Übertragungselement aufweist, das an seinen beiden Enden konusförmig
ausgebildet ist. Die Ausnehmung an der Bimetallplatte zur Aufnahme des
konusförmigen Endes des Übertragungselementes ist kreisförmig ausgebildet, was
ebenfalls mit einer Reibung des konusförmigen Endes in der Ausnehmung
verbunden ist.
Die aus US 51 21 095 A hervorgehende thermische Motorschutzvorrichtung weist
einen Übertragungsstift auf, der ein bewegliches Kontaktteil durchsetzt. Die dafür
vorgesehene Öffnung im Kontaktteil weist eine quadratische Geometrie auf. Der
Übertragungsstift ist in der quadratischen Öffnung fest fixiert.
Es ist bereits auch angedacht worden, zur Minimierung der Reibung anstelle der
Konen schneidenartige Enden des Übertragungselementes vorzusehen und diese
in entsprechend geformten Ausnehmungen zu lagern. Dies bedeutet aber, daß das
Übertragungselement bei der Montage um seine Längsachse ausgerichtet werden
muß, was die Montage verteuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Schaltverhalten derartiger
Schaltvorrichtungen zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Als Kern der Erfindung wird es angesehen, die den Konus oder die Konen des
Übertragungselementes aufnehmende Ausnehmung bzw. Ausnehmungen so zu
dimensionieren, daß sie in Abstehrichtung des Stellelementes oder des
Federelementes von der Befestigungseinrichtung größer ist/sind als rechtwinklig
zur Abstehrichtung.
Dadurch liegt der runde oder in verkippter Stellung relevante leicht elliptische
Konusquerschnitt nicht mehr an einer kreisförmigen Kante der Ausnehmung an,
vielmehr kommt es vorteilhafter Weise zu einer punktuellen Anlagerung der
Konusseitenflächen auf den Seitenkanten der als Langloch, Ellipse oder
Rechteckloch ausgebildeten Ausnehmungen, so daß Reibungen zwischen den
Konusflächen und den Kanten der die Konen aufnehmenden Ausnehmungen beim
Durchlaufen einer Kippbewegung zwischen Übertragungselement und
Betätigungselement bzw. Federelement unterbunden werden. Die Lagerung der
Konen in den Ausnehmungen ist vergleichbar mit einer Achs-Schwenklagerung,
wobei die Schwenkachse durch die beiden Beaufschlagungspunkte zwischen den
Konusflächen und den Seitenkanten der Ausnehmungen verläuft.
Die Ausnehmungen können entweder als Langloch ausgebildet sein, ebenso
kommen Rechtecklöcher oder elliptische Ausnehmungen in Frage.
Wird die Differenz zwischen der jeweiligen Dimensionierung entlang den Längs-
und Querachsen der Ausnehmungen bzw. bei einem Rechteckloch die Differenz
zwischen Länge und Breite der Ausnehmung größer bemessen als eine mögliche
Fertigungstoleranzabweichung des oder der Konen des Übertragungselementes
vom Kreisquerschnitt, ist sichergestellt, daß derartige
Fertigungstoleranzabweichungen den angestrebten reibungsreduzierenden Effekt
durch die Langlöcher nicht zunichte machen.
Die sich im wesentlichen gegenüberliegende punktartige Beaufschlagung der
Seitenkanten der Langlöcher durch die Konenflächen kann mit Vorteil gleitend
ausgebildet sein, d. h. die Beaufschlagung kann entlang der Seitenkanten
ausweichen, falls rechtwinkelig dazu ausgebildete Flächenteile der Konenflächen
doch einmal bei relativ starker Verkippung zwischen Stellelement und
Übertragungselement an die Enden der Langlöcher anlaufen sollten. Das
Übertragungselement wird sich dabei im Langloch nach einem ersten
Schaltzyklus in der Regel eine mittige Position suchen, die weitgehend
reibungsfrei ist.
Wird die Ausnehmung elliptisch ausgebildet, so wird das Übertragungselement
aufgrund der zwischen ihm und den Seitenkanten der Ausnehmungen wirkenden
Federkraft die breiteste Stelle der Ellipse als Lagerpunkt bevorzugen. Kommt es
dann zu einer Kippbewegung zwischen Betätigungselement und
Übertragungselement, dann rollen die Konenflächen gleichsam auf den
Seitenkanten der elliptischen Ausnehmung ab, was ebenfalls nur mit sehr
geringen Reibungen verbunden ist.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungsfiguren
näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitendarstellung einer elektrischen
Schaltvorrichtung mit einem Bimetallstreifen in gestreckter
Stellung (Schaltkontakt geschlossen);
Fig. 2 eine schematische Seitendarstellung gemäß Fig. 1 mit einem
Bimetallstreifen in gebogener Stellung (Schaltkontakt geöffnet);
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Konus-Lagerverhältnisse
beim Stand der Technik;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Konus-Längenverhältnisse
gemäß der Erfindung.
Die in den Zeichnungsfiguren 1 und 2 dargestellte elektrische Schaltvorrichtung 1
umfaßt eine Schaltkontakteinrichtung 2 bestehend aus einem Festkontakt 3 und
einem Bewegungskontakt 4, der an einer Kontaktfeder 5 befestigt ist.
Um die Kontaktfeder 5 zu verschwenken und dadurch die
Schaltkontakteinrichtung 2 zu öffnen und zu schließen, ist ein Stellelement 6 in
Form eines Bimetallstreifens 7 vorgesehen, dessen Schwenkende 8 mit dem freien
Ende 9 der Kontaktfeder 5 über ein Übertragungselement 10 bewegungsgekoppelt
ist. Das Übertragungselement 10 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein
Übertragungsstift, der an beiden Enden Konen 11, 11' aufweist, die in
Ausnehmungen 12, 12' des Bimetallstreifens 7 bzw. der Kontaktfeder 5
angeordnet sind.
Darüber hinaus zeigen Fig. 1 und Fig. 2 noch eine Befestigungseinrichtung 13 aus
übereinandergelegten Isolierscheiben, an der die Festenden der Kontaktfeder 5
und des Bimetallstreifens 7 sowie der Festkontakt 3, Anschlußkontakte 14, und
ein Haltearm 15 für eine Einstellvorrichtung 16 befestigt sind.
Fig. 3 zeigt nun die Verhältnisse im Konuslagerbereich, wie sie beim Stand der
Technik vorherrschen. Fig. 3a zeigt eine Draufsicht auf den Bimetallstreifen 7.
Die Ausnehmung 12, die den Konus 11 aufnimmt, ist rund. Dies bedeutet, daß die
beiden in Fig. 3b sichtbaren Kanten 20 die Flächen des Konus 11
beaufschlagen und Reibungen verursachen, sobald sich der Schwenkwinkel α
vergrößert.
Bei dem in Zeichnungsfigur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
die Ausnehmung als Rechteckausnehmung ausgebildet, ein runder Konus 11 wird
demnach nur die Seitenkanten 25 der Ausnehmung 12 beaufschlagen, die
Längskanten 26 hingegen bleiben frei. Erfindungstragend ist das Merkmal, daß
die Ausnehmung 12 in Längserstreckungsrichtung 27 des Bimetallstreifens 7
größer bemessen ist als in Querrichtung dazu. Neben einer Ausbildung als
Rechteckloch, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, kommen auch Ausnehmungen 12,
12' in Form eines Langloches oder einer Ellipse in Frage.
Das Verhältnis von Länge D zu Breite d der Ausnehmung 12, 12' bzw. das
Verhältnis der jeweiligen Dimensionierung von Längs- D und Querachse d einer
elliptischen Ausnehmung oder eines Langloches genügt etwa der Formel
wobei α der Winkel ist, der die Längsachse der Konen 11, 11' von dem Lot auf
die durch die Ausnehmung aufgespannte Fläche abweicht, wenn der
Bimetallstreifen 7 auslenkt.
1
Schaltvorrichtung
2
Schaltkontakteinrichtung
3
Festkontakt
4
Bewegungskontakt
5
Kontaktfeder
6
Stellelement
7
Bimetallstreifen
8
Schwenkende
9
freies Ende von
5
10
Übertragungselement
11
Konus
12
Ausnehmung
13
Befestigungseinrichtung
14
Anschlußkontakte
16
Einstellvorrichtung
20
Kante
25
Seitenkante
26
Längskante
27
Längserstreckungsrichtung
Claims (11)
1. Elektrische Schaltvorrichtung (1), insbesondere Temperaturregler oder
Temperaturbegrenzer, mit
einer einen Fest (3) - und Bewegungskontakt (4) aufweisenden Schaltkontakteinrichtung (2),
einem Stellelement (6) zum Überführen des Bewegungskontaktes (4) der Schaltkontakteinrichtung (2) von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung und umgekehrt,
einem an mindestens einem Ende einen Konus (11, 11') aufweisenden Übertragungselement (10), der in einer Ausnehmung (12, 12') eines mit dem Bewegungskontakt (4) verbundenen Federelementes (5) und/oder des Stellelementes (6) angeordnet ist sowie
einer Befestigungseinrichtung (13), an der der Festkontakt (3), das Federelement, sowie das Stellelement (6) befestigt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
die den Konus (11, 11') aufnehmende Ausnehmung (12, 12') so dimensioniert ist, daß sie in Abstehrichtung des Stellelementes (6) oder des Federelementes (5) von der Befestigungseinrichtung (13) größer ist als rechtwinklig zur Abstehrichtung.
einer einen Fest (3) - und Bewegungskontakt (4) aufweisenden Schaltkontakteinrichtung (2),
einem Stellelement (6) zum Überführen des Bewegungskontaktes (4) der Schaltkontakteinrichtung (2) von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung und umgekehrt,
einem an mindestens einem Ende einen Konus (11, 11') aufweisenden Übertragungselement (10), der in einer Ausnehmung (12, 12') eines mit dem Bewegungskontakt (4) verbundenen Federelementes (5) und/oder des Stellelementes (6) angeordnet ist sowie
einer Befestigungseinrichtung (13), an der der Festkontakt (3), das Federelement, sowie das Stellelement (6) befestigt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
die den Konus (11, 11') aufnehmende Ausnehmung (12, 12') so dimensioniert ist, daß sie in Abstehrichtung des Stellelementes (6) oder des Federelementes (5) von der Befestigungseinrichtung (13) größer ist als rechtwinklig zur Abstehrichtung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Stellelement (6) in an sich bekannter Weise als Bimetallstreifen (7)
ausgebildet ist, der mit seinem Befestigungsende an der
Befestigungeinrichtung (13) angeordnet ist und an seinem Schwenkende (8)
mit der den Konus (11) des Übertragungselementes (10) aufnehmenden
Ausnehmung versehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das mit dem Bewegungskontakt (4) zusammenwirkende Federelement (5)
als langgestreckte Kontaktfeder ausgebildet ist, die an ihrem
verschwenkbaren freien Ende (9) an das Schwenkende (8) des
Bimetallstreifens (7) gekoppelt ist und zur Aufnahme eines Konus (11') des
Übertragungselementes (10) mit einer Ausnehmung (12') versehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausnehmung (12, 12') in dem Stellelement (6) und/oder dem
Federelement (5) als Langloch ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausnehmungen (12, 12') als Rechteckloch ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausnehmungen (12, 12') als Ellipse ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Differenz zwischen der Dimensionierung der Ausnehmung (12, 12')
entlang der Längsachse und der Dimensionierung der Ausnehmung (12,
12') entlang der Querachse der Ausnehmung (12, 12') bzw. bei einem
Rechteckloch die Differenz zwischen Länge D und Breite d der
Ausnehmung (12, 12') größer bemessen ist als eine mögliche
Fertigungstoleranzabweichung des oder der Konen (11, 11') des
Übertragungselementes (10) vom Kreisquerschnitt.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Konenflächen die Seitenkanten (25) der Ausnehmung (12, 12') im
wesentlichen punktartig beaufschlagen.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die sich im wesentlichen gegenüberliegende punktartige Beaufschlagung
der Seitenkanten (25) der Ausnehmung (12, 12') durch die Konenflächen
entlang der Seitenkanten gleitend ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Seitenkanten (25) der Ausnehmung (12, 12')als Gleitkanten ausgebildet
sind, insbesondere geglättet sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis von Länge D zu Breite d der Ausnehmung (12, 12') bzw. das
Verhältnis der Dimensionierung entlang von Längs- D und Querachse d der
Ausnehmung der Formel
genügt, wenn α der Kippwinkel zwischen der Fläche der Ausnehmung und der Längsachse des Übertragungselementes (10) ist.
genügt, wenn α der Kippwinkel zwischen der Fläche der Ausnehmung und der Längsachse des Übertragungselementes (10) ist.
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