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Die Erfindung geht aus von einem Thermobimetallschalter mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein derartiger Thermobimetallschalter ist beispielsweise aus der
DE 36 12 251 A1 bekannt.
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Zur Montage eines solchen Thermobimetallschalters wird ein Isolatorkörper, an dem zwei Elektroden befestigt sind mit einem Bimetallschaltwerk in ein Gehäuseteil gesteckt. Danach werden Anschlussleitungen an Anschlussstellen der Elektroden befestigt. Um die Anschlussstellen elektrisch zu isolieren, werden das Gehäuseteil und die Anschlussstellen von einer Schutzhülle umgeben, wie es beispielsweise in der
DE 197 05 153 C2 beschrieben ist.
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Thermobimetallschalter werden beispielsweise zum Schutz elektrischer Motoren und anderer Geräte eingesetzt. Eine ständige Forderung von Motoren- und Gerätebauern ist dabei, dass der für Thermobimetallschalter benötigte Einbauraum möglichst klein sein soll.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Weg aufzuzeigen, wie der für Thermobimetallschalter benötigte Einbauraum reduziert und die Herstellung vereinfacht werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen Thermobimetallschalter mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Bei einem erfindungsgemäßen Thermobimetallschalter wird vorteilhaft bereits durch das Gehäuseteil, in welches der Isolatorkörper gesteckt ist, eine Basisisolierung der Anschlussstellen bewirkt, indem das Gehäuseteil über diese hinausragt und so bedeckt. Eine gesonderte Umhüllung durch einen Schrumpfschlauch oder ähnliches ist deshalb nicht erforderlich, so dass der in einem Gerät für den Thermobimetallschalter benötigte Einbauraum vorteilhaft reduziert ist. Zudem vereinfacht sich die Herstellung, da ein gesonderter Fertigungsschritt zum Umhüllen des Thermobimetallschalters entfallen kann.
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Das Gehäuseteil bewirkt bei einem erfindungsgemäßen Thermobimetallschalter eine Basisisolierung, indem es über die von dem Schaltwerk abgewandten Enden der Elektroden hinausragt. Die Anschlussstellen sind auf diese Weise von dem Gehäuseteil bedeckt und vor zufälliger Kontaktierung geschützt. Das Gehäuseteil umgibt das Schaltwerk, den Isolatorkörper und die Anschlussstellen der Elektrode wie eine Hülse.
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Im Prinzip ist es möglich, die Anschlussleitungen an den Elektroden zu befestigen, bevor der Isolatorkörper in die Öffnung des Gehäuseteils gesteckt wird. Durch Anschlussleitungen kann der weitere Herstellungsprozess jedoch erheblich behindert werden. Dies gilt insbesondere bei flexiblen Anschlussleitungen wie Drähten oder Kabeln, die weit abstehen und eine stark variierende Form annehmen können. Für eine automatische Fertigung ist es deshalb bevorzugt, dass der Isolatorkörper zunächst in das Gehäuseteil geschoben wird, bis er eine Zwischenposition erreicht hat, dann Anschlussleitungen an Anschlussstellen der Elektroden befestigt werden und danach der Isolatorkörper weiter in das Gehäuse geschoben wird, bis eine Endposition erreicht ist, in der das Gehäuseteil über die Anschlussstellen hinausragt. Zudem kann auf diese Weise der Schalter kostengünstig in großen Stückzahlen hergestellt und mit teilweise eingeschobenem Isolatorkörper gelagert werden. Anschlussleitungen können dann später individuell nach Kundenwünschen auch für Kleinserien mit geringem Aufwand angebracht werden.
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Vorteilhaft kann auf diese Weise der Isolatorkörper ohne Anschlussleitungen bis in die Zwischenposition in das Gehäuseteil geschoben werden. In der Zwischenposition ragen die Elektroden aus dem Gehäuseteil heraus. Die Anschlussstellen sind deshalb in der Zwischenposition noch frei zugänglich, so dass Anschlussleitungen, beispielsweise Drähte, Litzen, Kabel oder Steckerpins, problemlos an den Elektroden befestigt werden können. Den Isolatorkörper von der Zwischenposition in die Endposition zu schieben, lässt sich auch mit angebrachten Anschlussleitungen fertigungstechnisch ohne Schwierigkeiten bewältigen, da hierfür keine diffizile Positionierung mehr erforderlich ist. Bevorzugt wird die Endposition durch einen Anschlag vorgegeben.
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Das Gehäuseteil weist erfindungsgemäß ein Positionierelement auf, das eine teilweise eingesteckte Zwischenposition des Isolatorkörpers definiert, indem es beim Einstecken des Isolatorkörpers in das Gehäuseteil einen überwindbaren mechanischen Widerstand bewirkt, sobald die Zwischenposition erreicht ist. Indem die Zwischenposition definiert vorgegeben wird, kann die automatische Fertigung erleichtert werden. Der Isolatorkörper kann dann nämlich einfach soweit in das Gehäuseteil geschoben werden, bis ein erhöhter mechanischer Widerstand auftritt. Nach dem Anbringen der Anschlussleitungen kann der durch das Positionierelement bewirkte mechanische Widerstand durch eine ausreichend große Kraft überwunden werden und der Isolatorkörper so in seine Endposition geschoben werden, in der das Gehäuseteil über die Anschlussstellen hinausragt.
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Das Positionierelement ist bevorzugt als ein Vorsprung an einer Innenseite des Gehäuses ausgebildet. Prinzipiell ist es aber auch möglich, das Positionierelement als eine Ausnehmung auszubilden, in die eine Nase des Isolatorkörpers eingreift, sobald die Zwischenposition erreicht ist. Um das Überwinden des durch einen Vorsprung bewirkten Widerstands zu erleichtern, kann der Vorsprung oder eine an ihn anstoßende Gehäusekante abgeschrägt sein.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anschlussstelle jeder der beiden Elektroden in einer Ausnehmung des Isolatorkörpers angeordnet ist. Prinzipiell können die beiden Anschlussstellen in einer einzigen, ausreichend großen Ausnehmung des Isolatorkörpers angeordnet sein. Bevorzugt weist der Isolatorkörper aber zwei Ausnehmungen, also für jede Anschlussleitung eine Ausnehmung, auf. Durch eine Ausnehmung kann der Isolatorkörper eine unbeabsichtigte Kontaktierung der Anschlussstellen zusätzlich erschweren und so die Basisisolierung verbessern. Insbesondere können so auch die von Prüfbehörden geforderten elektrischen Abstände eingehalten werden. Zudem kann das Befestigen der Elektroden erleichtert und die Baugröße des Schalters vorteilhaft reduziert werden.
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Die Anschlussleitungen können an den Elektroden durch Löten oder Schweißen befestigt werden. Weiter Möglichkeiten sind die Verwendung von Krimpanschlüssen, Schneid-Klemmkontakten oder aus den Elektroden ausgestanzte und abgebogene Beinchen, wie sie beispielsweise für SMD-Anschlüsse gebräuchlich sind.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Thermobimetallschalters;
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2 einen Längsschnitt zu 1;
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3 einen Querschnitt zu 1;
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4 eine weitere Schnittansicht zu 1;
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5 den in 1 dargestellten Thermobimetallschalter mit teilweise eingeschobenen Isolatorkörper; und
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6 einen Längsschnitt zu 5.
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In 1 sind die Bauteile des Thermobimetallschalters durchsichtig dargestellt, wobei verdeckte Linien durchbrochen dargstellt sind. Die 2 bis 4 zeigen verschiedene Schnittansichten zu 1 mit zueinander senkrechten Schnittlinien.
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Der in den 1 bis 4 dargestellte Thermobimetallschalter hat ein hülsenförmiges Gehäuseteil 1 und einen Isolatorkörper 2, der in eine Öffnung des einstückigen Gehäuseteils 1 gesteckt ist. An dem Isolatorkörper 2 sind zwei Elektroden 3a, 3b befestigt, bevorzugt indem die Elektroden 3a, 3b in den Isolatorkörper 2 einbettet sind, beispielsweise können die Elektroden 3a, 3b mit dem Isolatorkörper 2 umspritzt sein. An einer der beiden Elektroden 3a ist ein Bimetallschaltwerk 4 befestigt das in Abhängigkeit von der Temperatur eine Änderung des Schaltzustandes bewirkt und dabei eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Elektroden 3a, 3b herstellt oder unterbricht.
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Das Bimetallschaltwerk
4 wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einem Bimetallelement gebildet, das einen Kontaktstreifen
5 trägt. Der Kontaktstreifen
5 kann galvanisch auf dem Bimetallelement abgeschieden sein oder auf das Bimetallelement aufgeschweißt oder aufgelötet sein. Das Bimetallelement bildet eine Kontaktfeder, durch die bei geschlossenem Schalter ein Strom fließt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel fließt ein Strom zwischen den beiden Elektroden durch das Bimetallelement selbst. Vorteilhaft kann der Bimetallschalter auf diese Weise mit besonders wenigen Bauteilen verwirklicht werden. Prinzipiell ist es aber auch möglich, das Bimetallelement mit einer Kontaktbrücke zu koppeln, wie dies beispielsweise aus
DE 10 2004 036 117 A1 bekannt ist.
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Der Isolatorkörper 2 weist auf seiner von dem Schaltwerk 4 abgewandten Seite zwei Ausnehmungen 6a, 6b für Anschlussleitungen 7a, 7b auf, welche die Elektroden 3a, 3b kontaktieren. Die Anschlussleitungen 7a, 7b sind bevorzugt mit den Elektroden 3a, 3b verlötet und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Drähte ausgebildet, die von einer elektrisch isolierenden Hülle umgeben sind. An dem in die Ausnehmungen 6a, 6b hineinragenden Ende der Anschlussleitungen 7a, 7b ist die Hülle entfernt.
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Die Anschlussleitungen 7a, 7b kontaktieren in den Ausnehmungen 6a, 6b des Isolatorkörpers 2 eine Anschlussstelle der Elektroden 3a, 3b, die an dem Ende der Elektroden 3a, 3b ausgebildet ist, das von dem Schaltwerk 4 abgewandt ist.
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Das Gehäuseteil 1 weist an seiner Innenseite Vorsprünge auf, die Positionierelemente 8 bilden und eine teilweise eingesteckte Zwischenposition des Isolatorkörpers 2 definieren. In den 5 und 6 ist der Isolatorkörper 2 in der teilweise in das Gehäuseteil 1 angeschobenen Zwischenposition dargestellt. In der Zwischenposition stößt der Isolatorkörper 2 an die Positionierelemente 8 an. Die Positionierelemente 8 bewirken deshalb beim Einstecken des Isolatorkörpers 2 in das Gehäuseteil 1 einen mechanischen Widerstand, sobald der Isolatorkörper 2 die Zwischenposition erreicht.
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Durch erhöhten Druck kann der Isolatorkörper 2 an den Positionierelementen 8 vorbei und somit aus der Zwischenposition in die 1 dargestellte Endposition, in der er vollständig im Inneren des Gehäuseteils 1 angeordnet ist, geschoben werden. Um dies zu erleichtern, ist der Isolatorkörper 2 an seiner dem Bimetallschaltwerk 4 zugewandten Stirnseite abgeschrägt. In der Endposition greifen die Positionierelemente 8 hinter eine Kante des Isolatorkörpers 2, nämlich in die Ausnehmungen 6a, 6b.
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Zum Montieren des Thermobimetallschalters wird der Isolatorkörper 2 mit den daran befestigten Elektroden 3a, 3b und dem Bimetallschaltwerk 4 in das Gehäuseteil 1 gesteckt. Dabei wird der Isolatorkörper 2 zunächst nur soweit in das Gehäuseteil 1 geschoben, bis der Isolatorkörper 2 die in den 5 und 6 dargestellte Zwischenposition erreicht hat, also bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an die Positionierelemente 8 anschlägt. Dann werden die Anschlussleitungen 7a, 7b an den Anschlussstellen der Elektroden 3a, 3b befestigt und der Isolatorkörper 2 anschließend weiter in das Gehäuseteil 1 geschoben, bis die in den 1 und 2 dargestellte Endposition erreicht ist, in der das Gehäuseteil 1 über die Anschlussstellen hinausragt.
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Befindet sich der Isolatorkörper 2 in seiner Endposition, sind die Anschlussstellen deshalb von dem Gehäuseteil 1 bedeckt. Die Elektroden 3a, 3b sind somit vollständig im Inneren des Gehäuseteils 1 angeordnet. Ebenso können die abisolierten Enden der Anschlussleitungen 7a, 7b vollständig in das Gehäuseteil 1 hineinragen. Das Gehäuseteil 1 bewirkt deshalb insbesondere in Kombination mit dem Isolatorkörper 2 ohne zusätzliche Maßnahmen eine Basisisolierung des Schalters.
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Um das Einstecken des Isolatorkörpers 2 in das Gehäuseteil 1 zu erleichtern, bildet das Gehäuseteil 1 eine Linearführung 9 für den Isolatorkörper 2 aus. Die Linearführung 9 ist bevorzugt als eine Schiene, beispielsweise eine leistenförmige Erhöhung an einer Innenseite des Gehäuseteils 1 ausgebildet, die in eine passende Nut des Isolatorkörpers 2 eingreift. Prinzipiell kann die Linearführung 9 auch durch eine Nut an der Innenseite des Gehäuseteils 1 ausgebildet sein, in die eine passende Erhöhung des Isolatorkörpers 2 eingreift.
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Die Linearführung 9 kann vorteilhaft dazu genutzt werden, um einen Endanschlag auszubilden, der die Endposition der Isolatorkörpers 2 definiert und somit verhindert, dass der Isolatorkörper 2 zu weit in das Gehäuseteil 1 hineingeschoben wird.
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Das Bimetallelement des Schaltwerks 4 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Streifen mit einer kreisförmigen Prägung, welche die Form des Bimetallelements in den zwei Schaltzuständen stabilisiert. Der Streifen hat auf beiden Seiten der Wölbung einen Abschnitt zum Kontaktieren einer der Elektroden 3a, 3b aufweist, der sich zwischen der Wölbung einem Ende des Streifens erstreckt. Der an der Elektrode 3b befestigte Abschnitt ist bevorzugt länger als der den Kontaktstreifen 5 tragende Abschnitt, insbesondere wenigstens doppelt so lang. Auf diese Weise lässt sich der Schalter besonders kompakt ausbilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuseteil
- 2
- Isolatorkörper
- 3a
- Elektrode
- 3b
- Elektrode
- 4
- Bimetallschaltwerk
- 5
- Kontaktstreifen
- 6a
- Ausnehmung
- 6b
- Ausnehmung
- 7a
- Anschlussleitung
- 7b
- Anschlussleitung
- 8
- Positionierelement
- 9
- Linearführung
