DE102009039948A1

DE102009039948A1 - Temperaturabhängiger Schalter

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Publication number: DE102009039948A1
Application number: DE102009039948A
Authority: DE
Inventors: Marcel P Hofsaess
Original assignee: Individual
Current assignee: Hofsaess Marcel P De
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2011-03-03
Also published as: DE102009039948A8; US8536972B2; EP2299465B1; CN102005332B; EP2299465A1; PL2299465T3; US20110050385A1; HK1150469A1; CN102005332A; DK2299465T3; ES2388954T3

Abstract

Ein temperaturabhängiger Schalter (10) weist außen an seinem Gehäuse eine erste und zumindest eine zweite Anschlussfläche (22, 23) für den galvanischen Anschluss von Zuleitungen sowie in dem Gehäuse ein temperaturabhängiges Schaltwerk auf, das in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen den beiden Anschlussflächen (22, 23) eine elektrisch leitende Verbindung herstellt oder öffnet. Die Zuleitungen sind mit ihren inneren Enden (27, 28) galvanisch mit den Anschlussflächen (22, 23) verbunden, wobei der Schalter (10) mit einer isolierenden Schutzschicht (32) ummantelt ist und die Zuleitungen an ihren von den inneren Enden (27, 28) abgelegenen freien Enden (29, 31) frei von der Schutzschicht (32) sind. Die Zuleitungen sind als Anschlussfahnen (25, 26) ausgebildet, die an ihren inneren Enden (27, 28) stoffschlüssig mit den Anschlussflächen (22, 23) verbunden und an ihren freien Enden (29, 31) unmittelbar als Steckanschlüsse ausgebildet sind. Die isolierende Schutzschicht (32) ist derart ausgestaltet, dass sie eine strukturell stabile Verbindung zwischen dem Gehäuse, den Anschlussflächen (22, 23) sowie den inneren Enden (27, 28) der Anschlussfahnen (25, 26) bewirkt (Fig. 2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Schalter, der außen an seinem Gehäuse eine erste und zumindest eine zweite Anschlussfläche für den galvanischen Anschluss von Zuleitungen sowie in dem Gehäuse ein temperaturabhängiges Schaltwerk aufweist, das in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen den beiden Anschlussflächen eine elektrisch leitende Verbindung herstellt oder öffnet, bei dem Zuleitungen mit ihren inneren Enden galvanisch mit den Anschlussflächen verbunden sind, wobei der Schalter mit einer isolierenden Schutzschicht ummantelt ist und die Zuleitungen an ihren von den inneren Enden abgelegenen freien Enden frei von der Schutzschicht sind.
Ein derartiger temperaturabhängiger Schalter ist aus der DE 41 39 091 C2 bekannt.
Derartige temperaturabhängige Schalter sind ferner aus dem Stand der Technik vielfach bekannt. Sie dienen dazu, elektrische Geräte wie beispielsweise Haartrockner, Motoren von Laugenpumpen, Bügeleisen etc. vor Überhitzung und/oder zu hohem Strom zu schützen.
Zu diesem Zweck werden die bekannten temperaturabhängigen Schalter elektrisch in Reihe zu dem zu schützenden Gerät in dessen Versorgungsstromkreis geschaltet, so dass der Betriebsstrom des zu schützenden Gerätes durch den temperaturabhängigen Schalter fließt. Der Schalter ist ferner so an dem zu schützenden Gerät angebracht, dass er die Temperatur des zu schützenden Gerätes annimmt.
Die bekannten temperaturabhängigen Schalter umfassen ein temperaturabhängiges Schaltwerk, das in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen zwei außen an dem Gehäuse des Schalters vorgesehenen Anschlussflächen eine elektrische Verbindung öffnet oder schließt. Zu diesem Zweck ist in dem Schaltwerk in der Regel ein Bimetallteil vorgesehen, das sich bei Erreichen seiner Schalttemperatur schlagartig von seiner Tieftemperaturstellung in seine Hochtemperaturstellung verformt und dabei in der Regel ein bewegliches Kontaktteil von einem festen Kontaktteil abhebt.
Das feste Kontaktteil ist mit einer der beiden Anschlussflächen verbunden, während das bewegliche Kontaktteil entweder über das Bimetallteil oder eine dem Bimetallteil zugeordnete Schnappscheibe oder -feder mit der zweiten Anschlussfläche zusammenwirkt.
Es sind auch Konstruktionen bekannt, bei denen das Bimetallteil eine Kontaktbrücke trägt, die unmittelbar eine elektrische Verbindung zwischen zwei Anschlussflächen herstellt.
Beispiele für derartige temperaturabhängige Schalter sind in der DE 21 21 802 A , der DE 26 44 411 A , der DE 196 23 570 , der DE 103 01 803 , der DE 92 14 543 U , der DE 91 02 841 U , der DE 197 05 441 A1 , der DE 195 45 996 A1 oder der DE 10 205 001 371 A1 und weiteren Schutzrechten des Anmelders beschrieben, so dass wegen weiterer Einzelheiten auf diese Schutzrechte verwiesen werden darf.
Bei der Verwendung der bekannten Schalter muss u. a. dafür gesorgt werden, dass die Schalter elektrisch gegenüber dem zu schützenden elektrischen Gerät isoliert sind, damit es nicht zu unerwünschten Kurzschlüssen kommt.
Die bekannten Schalter weisen nämlich häufig ein elektrisch leitendes Gehäuseunterteil auf, das als Topf ausgebildet ist und das temperaturabhängige Schaltwerk aufnimmt. Das elektrisch leitende Gehäuseunterteil wird von einem ebenfalls elektrisch leitenden Deckelteil verschlossen, das unter Zwischenlage einer Isolierfolie an dem Gehäuseunterteil festgelegt ist. Die erste Anschlussfläche ist an dem Deckelteil vorgesehen, während die zweite Anschlussfläche am Boden, der Seitenwand oder dem das Deckelteil haltenden Rand des Gehäuseunterteils vorgesehen ist.
Mit diesen beiden Anschlussflächen werden nun Zuleitungen, in der Regel entweder flexible Anschlusslitzen oder steife Anschlussfahnen, galvanisch verbunden, in der Regel stoffschlüssig verbunden, also zumeist angelötet oder angeschweißt, wobei die Litzen bzw. Anschlussfahnen dann der weiteren Verschaltung der bekannten temperaturabhängigen Schalter dienen.
Die so mit Litzen oder Anschlussfahnen versehenen, vorkonfektionierten Schalter werden dann mit einer Kappe versehen, um die Schalter elektrisch nach außen zu isolieren. Sofern die Schalter mit Anschlussfahnen versehen sind, weisen die Kappen entsprechende Schlitze auf, durch die die Anschlussfahnen beim Aufstecken der Kappe auf den Schalter durchgefädelt werden müssen, was nicht nur entsprechend zeitaufwändig und mühsam ist, sondern immer auch die Gefahr birgt, dass die galvanische Verbindung zwischen den Anschlussfahnen und den Anschlussflächen beschädigt wird, bzw. dass die Anschlussfahnen verbiegen, so dass sie für den nachträglichen automatischen Einbau in zu schützende elektrische Geräte nicht geeignet sind sondern nachbearbeitet werden müssen.
Sind die Zuleitungen dagegen als Litzen ausgebildet, so werden die Schalter mit sogenannten Schrumpfkappen versehen, die an einem Ende verschlossen sind, so dass nach dem Aufstecken der Schrumpfkappen auf die mit den Litzen vorkonfektionierten Schalter die Litzen am anderen Ende aus der Schrumpfkappe hervorstehen. Die Schrumpfkappen werden dann auf den Schalter aufgeschrumpft.
Bei dem aus der eingangs erwähnten DE 41 39 091 C2 bekannten Schalter sind die Zuleitungen als relativ steife Bleche ausgebildet, die mit ihren inneren Schenkeln an den Anschlussflächen angenietet werden. Danach wird in einem Ausführungsbeispiel der Schalter mit den Nietstellen und den inneren Enden in einem Niederdruckverfahren bei einer Werkzeugtemperatur von 150 bis 180°C mit einem Niederdruck-Epoxidharz umspritzt. Die von den inneren Enden abgelegenen freien Enden der Bleche bleiben dabei frei von Epoxidharz. Nach dem Aushärten des Epoxidharzes werden an die freien Enden der Bleche Anschlusslitzen angelötet und die freien Enden anschließend über die inneren Enden gebogen.
Durch das Nieten und das Umspritzen mit dem Duroplast soll für eine feste und mechanisch dauerhaft belastbare Verbindung zwischen den Blechen und dem Gehäuse des Schalters gesorgt werden, an dem die Anschlussflächen ausgebildet sind. Das Umspritzen sorgt dabei ferner für eine gute elektrische Isolation und Abdichtung der Nietstellen, so dass keine Verschmutzungen wie Staub oder Flüssigkeiten in das Gehäuse eindringen können.
Bei dem bekannten Schalter ist jedoch von Nachteil, dass das Vernieten der Bleche zeitaufwändig ist und die Gefahr birgt, dass es beim Nietvorgang zu Verformungen des Gehäuses kommt. Wegen der extrem kleinen Abmaße der temperaturabhängigen Schalter können aber kleinste Verformungen des Gehäuses dazu führen, dass der Schalter nicht mehr zuverlässig schließt und/oder öffnet.
Ferner ist der bekannte Schalter wegen der zwischen dem Gehäuse und den Litzen vorgesehenen zusätzlichen Bleche komplex aufgebaut und aufwändig zusammenzubauen. Für den Anschluss jeder Anschlusslitze sind ein Nietvorgang sowie anschließend ein Lötvorgang und darauf folgend ein Biegevorgang erforderlich.
Schließlich ist auch das Verbauen des bekannten Schalters nur eingeschränkt möglich, da er keine Möglichkeiten für einen Steckanschluss bietet. Die bei dem bekannten Schalter verwendeten Anschlusslitzen müssen nämlich noch an das zu schützende Gerät angelötet werden, was zeitaufwändig ist und die Gefahr einer unzureichenden, „kalten” Lötstelle birgt.
Eine Anschlusstechnik mit Steckanschlüssen wird jedoch von vielen Verarbeitern der bekannten temperaturabhängigen Schalter gerade deshalb gefordert, weil die Montage der Schalter an dem zu schützenden Gerät damit einfach, schnell und vor allem zuverlässig erfolgt, wozu auch die aufeinander abgestimmten Abmaße und Zwischenabstände bei den Steckanschlüssen einerseits und den jeweiligen Applikationen andererseits beitragen.
Wie eingangs bereits erwähnt, ist es bereits bekannt, temperaturabhängige Schalter unmittelbar mit Steckanschlüssen zu versehen, die z. B. durch Verschrauben, geeignete Klemmtechniken oder durch Aufstecken mit dem zu schützenden Gerät verbunden werden können. Wegen der komplizierten Verbindung der Steckanschlüsse mit dem Gehäuse des jeweiligen temperaturabhängigen Schalters und der erforderlichen Isolierkappen oder Umgehäuse sind auch diese Schalter aufwändig zusammenzubauen. und weisen die oben erwähnten Nachteile auf.
Dabei ist insbesondere von Nachteil, dass die Kappen bzw. Umgehäuse entweder sehr kompliziert aufgebaut sind, oder aber dass die Montage der Kappe an den bereits mit Anschlussfahnen versehenen Schalter aufwendig und nicht automatisierbar ist.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen temperaturabhängigen Schalter der eingangs genannten Art mit Steckanschlüssen zu schaffen, der einfach zusammenzubauen ist.
Bei dem eingangs erwähnten temperaturabhängigen Schalter wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zuleitungen als Anschlussfahnen ausgebildet sind, die an ihren inneren Enden stoffschlüssig mit den Anschlussflächen verbunden und an ihren freien Enden unmittelbar als Steckanschlüsse ausgebildet sind, und dass die isolierende Schutzschicht derart ausgestaltet ist, dass sie eine strukturell stabile Verbindung zwischen dem Gehäuse, den Anschlussflächen sowie den inneren Enden der Anschlussfahnen bewirkt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Der Erfinder der vorliegenden. Anmeldung hat nämlich erkannt, dass es entgegen der bisherigen Auffassung im Stand der Technik doch möglich ist, mit einem temperaturabhängigen Schalter als Steckanschlüsse ausgebildete Anschlussfahnen stoffschlüssig galvanisch zu verbinden, also Anzulöten oder Anzuschweißen, ohne dass die Gefahr besteht, dass bei dem nachträgliche Aufstecken des Schalters auf die jeweilige Applikation die stoffschlüssige Verbindung brüchig wird. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass durch das gemeinsame Ummanteln oder Umhüllen des Schalters, der Anschlussflächen sowie der inneren Enden der Anschlussfahnen mit der Schutzschicht eine strukturell stabile Verbindung hergestellt wird, die anschließend mechanisch hinreichend belastbar ist, ohne dass die Qualität der galvanischen Verbindung beeinträchtigt wird.
Das im Stand der Technik verwendete Vernieten mit allen damit verbundenen Nachteilen ist nach Erkenntnis des Erfinders nicht erforderlich, um für die hinreichend strukturell stabile Verbindung zwischen den Anschlussflächen und den Anschlussfahnen zu sorgen, wenn erfindungsgemäß die isolierende Schutzschicht das Gehäuse und die inneren Enden der Anschlussfahnen ummantelt.
Ein weiterer Vorteil beruht darauf, dass durch diese Ummantelung nicht nur die Stabilität der galvanischen, stoffschlüssigen Verbindung sichergestellt wird, sondern dass gleichzeitig für die erforderliche elektrische Isolation sowie den Schutz gegen Schmutzeintrag gesorgt wird, so dass auf Schrumpfkappen, Umgehäuse und sonstige Schutzkappen verzichtet werden kann.
Weiter ist es bevorzugt, wenn die inneren Enden an die Anschlussflächen angelötet sind.
Hier ist von Vorteil dass die stoffschlüssige Verbindung auf einfache, sichere und schnelle Art und Weise hergestellt werden kann.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die isolierende Schutzschicht eine gesinterte Schutzschicht ist.
Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat festgestellt, dass eine gesinterte Schutzschicht eine besonders stabile Struktur ergibt, die für eine sehr gute mechanische Stabilität der Ummantelung sorgt.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die isolierende Schutzschicht einen Duroplast, vorzugsweise ein Epoxid-Harz enthält.
Hier ist von Vorteil, dass gesinterte Schutzschichten mit einem Duroplast besonders einfach herzustellen sind und einen dauerhaften Schutz gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit bieten, dabei aber gleichzeitig auch für eine gute mechanische Stabilität sorgen.
Allgemein ist es bevorzugt, wenn das temperaturabhängige Schaltwerk ein Bimetallteil umfasst, wobei vorzugsweise das Bimetallteil im geschlossenen Zustand des Schalters elektrisch in Reihe zwischen den Anschlussflächen liegt, weiter vorzugsweise das temperaturabhängige Schaltwerk ein Federteil umfasst, das in einem Anwendungsfall im geschlossenen Zustand des Schalters elektrisch in Reihe zwischen den Anschlussflächen liegt. Alternativ kann das Schaltwerk eine Kontaktbrücke umfassen, die von dem Bimetallteil oder dem Federteil getragen wird und im geschlossenen Zustand des Schalters elektrisch in Reihe zwischen den Anschlussflächen liegt.
Dies sind die bevorzugten Bauarten von temperaturabhängigen Schaltern.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Bimetallteil ein mehrlagiges, aktives, blechförmiges Bauteile aus zwei, drei oder vier untrennbar miteinander verbundenen Komponenten mit unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten verstanden. Die Verbindung der einzelnen Lagen aus Metallen oder Metalllegierungen sind stoffschlüssig oder formschlüssig und werden beispielsweise durch Walzen erreicht.
Das Bimetallteil ist dabei in der Regel als einseitig eingespannte Feder oder als lose eingelegte Scheibe ausgebildet.
Wenn das Bimetallteil wie in der DE 198 16 807 A1 als Bimetallfederzunge ausgebildet ist, so trägt es an seinem freien Ende ein bewegliches Kontaktteil, das mit einem festen Kontaktteil zusammenwirkt. Das feste Kontaktteil ist elektrisch mit einem ersten Außenanschluss verbunden, wobei ein zweiter Außenanschluss elektrisch mit dem eingespannten Ende der Bimetallfederzunge verbunden ist.
Die Bimetallfederzunge schließt unterhalb ihrer Ansprechtemperatur den elektrischen Stromkreis zwischen den beiden Außenanschlüssen, indem es das bewegliche Kontaktteil gegen das feste Kontaktteil drückt.
Erhöht sich die Temperatur der Bimetallfederzunge, so beginnt sich diese zu strecken und in einer Schleichphase zu verformen, bis sie schließlich in ihre Offenstellung umspringt, in der sie das bewegliche Kontaktteil von dem festen Kontaktteil abhebt.
Ist das Bimetallteil dagegen als Bimetallscheibe ausgelegt, so wirkt sie in der Regel mit einer Federschnappscheibe zusammen, die das bewegliche Kontaktteil trägt, das in der oben beschriebenen Weise mit dem festen Kontaktteil zusammenwirkt. Die Federschnappscheibe stützt sich mit ihrem Rand an einer Elektrode ab, die mit dem zweiten Außenanschluss verbunden ist. Ein solcher Schalter ist beispielsweise in der DE 21 21 802 A oder der DE 196 09 310 A1 beschrieben.
Unterhalb ihrer Ansprechtemperatur ist die Bimetallscheibe lose eingelegt, ist also mechanisch unbelastet. Der Kontaktdruck zwischen festem und beweglichem Kontaktteil und damit die elektrische Verbindung zwischen den beiden Außenanschlüssen wird über die Federschnappscheibe bereitgestellt. Erhöht sich die Temperatur des bekannten temperaturabhängigen Schalters, so durchläuft die Bimetallscheibe eine Schleichphase, in der sie sich allmählich verformt, bis sie dann schlagartig in ihre Offenstellung umspringt, in der sie so auf die Federschnappscheibe einwirkt, dass sie das bewegliche Kontaktteil von dem festen Kontaktteil abhebt und somit den bekannten Schalter öffnet.
Bei dem oben beschriebenen Schalter mit der Bimetallfederzunge ist das Bimetallteil selbst stromdurchflossen, so dass es sich durch den durch den Schalter fließenden Strom aufheizt. Auf diese Weise reagiert der bekannte Schalter nicht nur auf externe Temperaturerhöhungen, er reagiert auch auf einen zu hohen Stromfluss.
Derartige Schalter reagieren daher temperaturabhängig und stromabhängig.
Im Gegensatz dazu ist bei dem Schalter mit Bimetallscheibe das Bimetallteil immer stromfrei, es erwärmt sich also durch den fließenden Strom nicht, so dass derartige Schalter weitgehend stromunabhängig schalten.
Es sind aber auch Schalter bekannt, bei denen eine Bimetallfederzunge mit einem Federschnappteil zusammenwirkt, das den fließenden Strom führt, so dass bei diesen Konstruktionen die Bimetallfederzunge selbst keinen Strom führt. Umgekehrt sind auch Schalter bekannt, bei denen eine Bimetallscheibe das bewegliche Kontaktteil trägt und somit stromdurchflossen ist.
Schließlich sind temperaturabhängige Schalter mit zwei Außenanschlüssen bekannt, die jeweils mit einem festen Kontaktteil verbunden sind, wobei eine elektrisch leitende Kontaktbrücke vorgesehen ist, die den fließenden Strom führt, wenn sie an den festen Kontaktteilen anliegt.
Derartige Schalter mit Kontaktbrücke sind z. B. in der DE 197 08 436 A1 beschrieben. Sie sind für Anwendungen vorgesehen, bei denen hohe Nennströme durch den Schalter fließen, die zu einer. starken Belastung oder Eigenerwärmung eines stromführenden Federschnappteils oder Bimetallteils führen würden.
Die Kontaktbrücke wird dabei von einer Federschnappscheibe getragen, die mit einer Bimetallscheibe zusammenwirkt. Wenn die Bimetallscheibe sich unterhalb ihrer Ansprechtemperatur befindet, liegt sie ohne mechanische Belastung frei in dem Schalter, die Federschnappscheibe drückt die Kontaktbrücke gegen die festen Kontaktteile, so dass der Stromkreis geschlossen ist. Wenn sich die Temperatur erhöht, schnappt die Bimetallscheibe von ihrer kräftefreien Schließstellung in ihre Offenstellung um, in der sie gegen die Federschnappscheibe arbeitet und die Kontaktbrücke von den festen Kontaktteilen abhebt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Fertigung eines temperaturabhängigen Schalters, mit den Schritten:

a) Bereitstellen eines temperaturabhängigen Schalters, der außen an seinem Gehäuse eine erste und zumindest eine zweite Anschlussfläche für den galvanischen Anschluss von Zuleitungen sowie in dem Gehäuse ein temperaturabhängiges Schaltwerk aufweist, das in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen den beiden Anschlussflächen eine elektrisch leitende Verbindung herstellt oder öffnet,
b) Bereitstellen von Anschlussfahnen, die jeweils ein inneres Ende zum Verbinden mit den Anschlussflächen aufweisen und an ihrem von dem inneren Ende abgelegenen freien Ende als Steckanschluss ausgebildet sind,
c) galvanisches Verbinden der inneren Enden der Anschlussfahnen mit den Anschlussflächen, und
d) Ummanteln des Schalters mit einer isolierenden Schutzschicht, derart, dass die Anschlussfahnen an ihren freien Enden frei von der Schutzschicht sind.

Dabei ist es bevorzugt, wenn in Schritt c) die inneren Enden der Anschlussfahnen an die Anschlussflächen angelötet werden.
Die damit verbundenen Vorteile liegen in der Zeitersparnis und der Qualität der galvanischen Verbindung.
Besonders bevorzugt ist es, wenn in Schritt c) die Anschlussfahnen an einem Band ausgestanzt werden, dann die Schalter zugeführt und mit ihren Anschlussflächen an die inneren Enden der jeweiligen, noch an dem Band befindlichen Anschlussfahnen angelötet werden.
Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, dass eine vollkommen automatisierte Fertigung nicht nur der temperaturabhängigen Schalter sondern der vollständig mit Zuleitungen versehenen und mit der Schutzschicht ummantelten und somit geschützten Schalter möglich ist.
Wenn die Anschlussfahnen am Band, also aus einem endlosen Blechstreifen ausgestanzt werden, müssen sie an ihren freien Enden ggf. noch in der Höhe verbogen werden, so dass sie zu den in der Höhe gegeneinander ggf. versetzen Anschlussflächen an dem Schalter „passen”. Die Schalter werden dann auf einem gesonderten Band zugeführt und so zu den noch am Band befindlichen Anschlussfahnen ausgerichtet, dass die inneren Enden der Anschlussfahnen auf den Anschlussflächen zu liegen kommen, wo sie dann automatisch verlötet werden.
Allgemein ist es dabei bevorzugt, wenn in Schritt d) die Schutzschicht durch Flüssigphasensintern erzeugt wird.
Hier ist von Vorteil, dass auf einfache Weise auch bei einem temperaturabhängigen Schalter eine mechanisch stabile Schutzschicht erzeugt werden kann, ohne dass der an sich gegen den Eintrag von Flüssigkeiten empfindliche Schalter in seiner Funktion beeinträchtigt wird.
Dabei ist es bevorzugt, wenn in Schritt d) die an die Anschlussfahnen angelöteten Schalter in zumindest ein Bad mit einer Sinter-Epoxy-Lösung getaucht werden, vorzugsweise die noch an dem Band befindlichen Schalter durch das zumindest Bad mit der Sinter-Epoxy-Lösung geführt werden.
Hier ist von Vorteil, dass die Umhüllung mit der Schutzschicht auf einfache, schnelle und zuverlässige Weise erfolgt, die Ummantelung kann mit den noch am Band befindlichen Schaltern erfolgen, was gegenüber dem aus der eingangs erwähnten DE 41 39 091 A1 erhebliche Vorteile vor allem hinsichtlich der Produktionskosten und -zeiten bringt.
Flüssigphasensintern mit Duroplast ist als solches aus dem Stand der Technik vielfältig bekannt, entsprechende Komponenten sind kommerziell erhältlich.
Bevorzugt ist es dabei, wenn in Schritt d) die noch an dem Band befindlichen Schalter durch zumindest zwei Bäder mit Sinter-Epoxy-Lösung geführt werden, wobei weiter vorzugsweise die in Schritt d) durch ein Bad mit Sinter-Epoxy-Lösung geführten Schalter jeweils durch einen. Durchlaufofen geführt werden.
Dies führt zu einer stabilen, festen Schutzschicht aus zumindest zwei Sinterschichten, wobei die Schutzschicht insgesamt mechanisch sehr gut belastbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 in einer schematischen, geschnittenen Querschnittsdarstellung eine Ausführungsform eines temperaturabhängigen Schalter, der erfindungsgemäß eingesetzt werden kann;
2 eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf einen temperaturabhängigen Schalter mit angelöteten Anschlussfahnen;
3 eine Draufsicht auf den Schalter aus 2, jedoch mit einer isolierenden Schutzschicht um das Gehäuse und die inneren Enden der Anschlussfahnen; und
4 eine Draufsicht auf Anschlussfahnen-Paare, die vom Band ausgestanzt wurden, sich aber noch am Band befinden, wobei bereits temperaturabhängige Schalter angelötet wurden, die danach in ein schematisch angedeutetes Bad mit Sinter-Epoxy-Lösung getauscht werden.
In 1 ist mit 10 ein temperaturabhängiger Schalter bezeichnet, der ein topfartiges Unterteil 11 umfasst, das von einem Deckelteil 12 verschlossen wird, das unter Zwischenlage einer Isolationsfolie 13 von einem umgebördelten Rand 14 an dem Gehäuseunterteil 11 gehalten wird.
In dem durch Unterteil 11 und Deckelteil 12 gebildeten Gehäuse des Schalters 10 ist ein temperaturabhängiges Schaltwerk 15 angeordnet, das eine Federschnappscheibe 16 umfasst, die zentrisch ein bewegliches Kontaktteil 17 trägt, auf dem eine frei eingelegte Bimetallscheibe 18 sitzt.
Die Federschnappscheibe 16 stützt sich auf einem Boden 19 innen am Unterteil 11 ab, das aus elektrisch leitendem Material gefertigt ist.
Das bewegliche Kontaktteil 17 ist in Anlage mit einem festen Kontaktteil 20, das an einer Innenseite 21 des Deckelteiles 12 vorgesehen ist, das ebenfalls aus Metall gefertigt ist.
Auf diese Weise stellt das temperaturabhängige Schaltwerk 15 in der in 1 gezeigten Tieftemperaturstellung eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Deckelteil 12 und dem Unterteil 1l her, wobei der Betriebsstrom über das feste Kontaktteil 20, das bewegliche Kontaktteil 17 sowie die Federschnappscheibe 16 fliegt.
Es ist alternativ auch möglich, statt der Federschnappscheibe 18 unmittelbar ein Bimetallteil einzusetzen, dass das bewegliche Kontaktteil 17 trägt und somit bei geschlossenem Schalter 10 den Betriebsstrom führt.
Ferner ist es möglich, die beiden Anschlussflächen 22, 23 nebeneinander an dem Deckelteil 12 anzuordnen und das Schaltwerk 15 mit einer Kontaktbrücke zu versehen, die von dem Bimetallteil oder dem Federteil getragen wird und im geschlossenen Zustand des Schalters 10 elektrisch in Reihe zwischen den Anschlussflächen 22, 23 liegt.
Für die erfindungsgemäßen Vorteile kommt es folglich nicht darauf an, ob der Schalter 10 wie in 1 oder so ausgebildet ist, wie es in den eingangs erwähnten Druckschriften offenbart ist, deren Inhalt hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Erhöht sich bei dem Schalter 10 aus 1 die Temperatur der Bimetallscheibe 18 über ihre Ansprechtemperatur heraus, so schnappt sie von der in 1 gezeigten konvexen Stellung in ihre konkave Stellung um, in der sie das bewegliche Kontaktteil 17 gegen die Kraft der Federscheibe 16 von dem festen Kontaktteil 20 abhebt und somit den Stromkreis öffnet.
Ein derartiger temperaturabhängiger Schalter 10 ist beispielsweise aus der DE 196 23 570 A1 bekannt, deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.
Als Anschlussflächen 22 und 23 dienen bei dem Schalter aus 1 zum einen ein zentrischer Bereich des Deckelteiles 12 sowie zum anderen ein Bereich an dem Bördelrand 14.
An diese Anschlussflächen 22, 23 wird nun je eine Anschlussfahne 25, 26 mit ihrem jeweiligen inneren Ende 27, 28 angelötet, wie dies in der 2 zu erkennen ist, die eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf einen innen an sich beliebig aufgebauten temperaturabhängigen Schalter 10 mit den angelöteten Anschlussfahnen 25, 26 zeigt.
Die Anschlussfahnen 25, 26 sind an ihrem jeweiligen freien Ende 29, 31 als Steckanschluss ausgebildet, so dass sie durch Verschrauben, geeignete Klemmtechniken oder durch Aufstecken unmittelbar und auf schnelle sowie zuverlässige Weise mit dem zu schützenden Gerät verbunden werden können.
Wie bereits erwähnt, sind Unterteil 11 und Deckelteil 12 des Schalters 10 aus elektrisch leitendem Material gefertigt, so dass der Schalter 10 vor dem Verbauen an oder in einem zu schützenden elektrischen Gerät nach außen isoliert werden muss, wozu er mit einer isolierenden Schutzschicht 32 umgeben wurde, wie dies in der Draufsicht der 3 zu erkennen ist.
Diese isolierende Schutzschicht 32 ist von ihrer Materialbeschaffenheit her derart ausgestaltet, dass sie eine strukturell stabile Verbindung zwischen dem Unterteil 11 bzw. dem Deckelteil 12, den Anschlussflächen 22 bzw. 23 sowie den inneren Enden 27 bzw. 28 der Anschlussfahnen 25 bzw. 26 bewirkt. Ferner ist sie so ausgelegt, dass die freien Enden 29 bzw. 31 der Anschlussfahnen 25 bzw. 26 von der Schutzschicht 32 frei bleiben.
Die Schutzschicht 32 erfüllt somit zwei Funktionen. Zum einen sorgt sie für die elektrische Isolation des Schalters 10 sowie dafür, dass keine Verschmutzungen in das Innere des aus Unterteil 11 und Deckelteil 12 gebildeten Gehäuses eindringen.
Darüber hinaus sorgt die Schutzschicht 32 aber auch dafür, dass die Anschlussfahnen 25, 26 so sicher und fest am dem Gehäuse gehalten und fixiert werden, dass die elektrische Verbindungen zwischen den Anschlussflächen 22, 23 und den inneren Enden 27, 28 der Anschlussfahnen 25, 26 bei dem späteren Montieren des fertigen Schalters 10 nicht brüchig werden, auch wenn sie dabei wegen der Steckmontage mechanisch stärker belastet werden, als dies bei Litzenverbindungen der Fall ist.
Um dies zu gewährleisten, wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Schutzschicht 32 als gesinterte Schutzschicht 32 durch Flüssigphasensintern mit einem Duroplast in Form eines Epoxid-Harzes hergestellt.
In 4 ist hierzu ein Verfahren zur Fertigung des Schalters 10 aus 3 gezeigt. Dazu werden an einem Band 35 Paare 36 von Anschlussfahnen 25, 26 ausgestanzt, die einen Endes noch mit dem Band 35 verbunden sind, anderen Endes aber bereits an temperaturabhängige Schalter 10 angelötet wurden.
Bei der Bandfertigung der temperaturabhängigen Schalter werden also zunächst die Anschlussfahnen 25, 26 paarweise ausgestanzt und dann an ihren freien Enden so verbogen, dass sie zu den Anschlussflächen 22, 23 der temperaturabhängigen Schaltern 10 passen. Diese Schalter 10 werden dann dem Band 35 so zugeführt, dass die Anschlussfahnen 25, 26 an die Anschlussflächen 22, 23 angelötet werden können.
Danach werden die Schalter 10 in einem bei 37 schematisch angedeutetes Bad mit einer Sinter-Epoxy-Lösung 38 mit der Schutzschicht 32 versehen. Die noch an dem Band 35 befindlichen Schalter 10 werden dazu längs ihrer Transportrichtung 39 so durch das Bad 37 mit der Sinter-Epoxy-Lösung 38 geführt, dass die freien Enden 29, 31 nicht in die Sinter-Epoxy-Lösung 38 eintauchen.
Nach dem Durchführen durch das Bad 37 werden die Schalter 10 durch einen bei 39 angedeuteten Durchlaufofen geführt, um eine Sinterschicht zu erzeugen. Dieser Vorgang wird zumindest zwei mal wiederholt, wobei auf jedes Bad 37 ein Durchlaufofen 39 folgt. Auf diese Weise wird eine Schutzschicht 32 erzeugt, die so steif und mechanisch so belastbar ist, dass die Anschlussfahnen 25, 26 so sicher und fest am dem Gehäuse gehalten und fixiert werden, dass die elektrische Verbindung zwischen den Anschlussflächen 22, 23 und den inneren Enden 27, 28 der Anschlussfahnen 25, 26 beim späteren Hantieren keinen Schaden erleiden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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DE 19623570 A1 [0079]

Claims

Temperaturabhängigen Schalter (10), der außen an seinem Gehäuse (11, 12) eine erste und zumindest eine zweite Anschlussfläche (22, 23) für den galvanischen Anschluss von Zuleitungen (25, 26) sowie in dem Gehäuse (11, 12) ein temperaturabhängiges Schaltwerk (15) aufweist, das in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen den beiden Anschlussflächen (22, 23) eine elektrisch leitende Verbindung herstellt oder öffnet, bei dem Zuleitungen mit ihren inneren Enden (27, 28) galvanisch mit den Anschlussflächen (22, 23) verbunden sind, wobei der Schalter (10) mit einer isolierenden Schutzschicht (32) ummantelt ist und die Zuleitungen an ihren von den inneren Enden (27, 28) abgelegenen freien Enden (29, 31) frei von der Schutzschicht (32) sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungen als Anschlussfahnen (25, 26) ausgebildet sind, die an ihren inneren Enden (27, 28) stoffschlüssig mit den Anschlussflächen (22, 23) verbunden und an ihren freien Enden (29, 31) unmittelbar als Steckanschlüsse ausgebildet sind, und dass die isolierende Schutzschicht (32) derart ausgestaltet ist, dass sie eine strukturell stabile Verbindung zwischen dem Gehäuse (11, 12), den Anschlussflächen (22, 23) sowie den inneren Enden (27, 28) der Anschlussfahnen (25, 26) bewirkt.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Enden (27, 28) an die Anschlussflächen (22, 23) angelötet sind.
Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Schutzschicht (32) eine gesinterte Schutzschicht (32) ist.
Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Schutzschicht (32) einen Duroplast, vorzugsweise ein Epoxid-Harz enthält.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Schaltwerk (15) ein Bimetallteil (18) umfasst.
Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetallteil im geschlossenen Zustand des Schalters (10) elektrisch in Reihe zwischen den Anschlussflächen (22, 23) liegt.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Schaltwerk (15) ein Federteil (17) umfasst.
Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federteil (17) im geschlossenen Zustand des Schalters (10) elektrisch in Reihe zwischen den Anschlussflächen (22, 23) liegt.
Schalter nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltwerk eine Kontaktbrücke umfasst, die von dem Bimetallteil oder dem Federteil getragen wird und im geschlossenen Zustand des Schalters (10) elektrisch in Reihe zwischen den Anschlussflächen (22, 23) liegt.
Verfahren zur Fertigung eines temperaturabhängigen Schalters (10), mit den Schritten: a) Bereitstellen eines temperaturabhängigen Schalters (10), der außen an seinem Gehäuse (11, 12) eine erste und zumindest eine zweite Anschlussfläche (22, 23) für den galvanischen Anschluss von Zuleitungen sowie in dem Gehäuse (11, 12) ein temperaturabhängiges Schaltwerk (15) aufweist, das in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen den beiden Anschlussflächen (22, 23) eine elektrisch leitende Verbindung herstellt oder öffnet, b) Bereitstellen von Anschlussfahnen (25, 26), die jeweils ein inneres Ende (27, 28) zum Verbinden mit den Anschlussflächen (22, 23) aufweisen und an ihrem von dem inneren Ende (27, 28) abgelegenen freien Ende (29, 31) als Steckanschluss ausgebildet sind, c) galvanisches Verbinden der inneren Enden (27, 28) der Anschlussfahnen (25, 26) mit den Anschlussflächen (22, 23), und d) Ummanteln des Schalters mit einer isolierenden Schutzschicht (32), derart, dass die Anschlussfahnen (25, 26) an ihren freien Enden (29, 31) frei von der Schutzschicht (32) sind.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) die inneren Enden (27, 28) der Anschlussfahnen (25, 26) an die Anschlussflächen (22, 23) angelötet werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) die Anschlussfahnen (25, 26) an einem Band (35) ausgestanzt werden, dann die Schalter (10) zugeführt und mit ihren Anschlussflächen (22, 23) an die inneren Enden (27, 28) der jeweiligen, noch an dem Band (35) befindlichen Anschlussfahnen (25, 26) angelötet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) die Schutzschicht (32) durch Flüssigphasensintern erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) die an die Anschlussfahnen (25, 26) angelöteten Schalter (10) in zumindest ein Bad (37) mit einer Sinter-Epoxy-Lösung (38) getaucht werden, vorzugsweise die noch an dem Band (35) befindlichen Schalter (10) durch das zumindest eine Bad (37) mit der Sinter-Epoxy-Lösung (38) geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) die noch an dem Band (35) befindlichen Schalter (10) durch zumindest zwei Bäder (37) mit Sinter-Epoxy-Lösung (38) geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) die durch ein Bad (37) mit Sinter-Epoxy-Lösung (38) geführten Schalter (10) jeweils durch einen Durchlaufofen geführt werden.