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Die Erfindung betrifft einen Temperaturschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Justierung eines Temperaturschalters gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
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Temperaturschalter sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Sie bestehen aus einem Gehäuse, in dem ein Schaltsystem und eine dieses Schaltsystem betätigende Schaltanordnung angeordnet sind. Das Schaltsystem besteht aus einem ersten und zweiten Träger, wobei an dem ersten Träger ein lageunveränderlicher Fixkontakt und an dem zweiten Träger eine zungenförmig vom Träger abstehende Schaltfeder mit daran vorgesehenem Schaltkontakt angeordnet ist. Die Schaltanordnung wirkt derart auf die Schaltfeder ein, dass in Abhängigkeit von der Temperatur eine Lageveränderung des Schaltkontakts bewirkt wird. Die Schaltanordnung wird meist durch ein Bimetallelement, insbesondere eine Bimetallscheibe, gebildet, die über ein Schaltglied mit der Schaltfeder in Wirkverbindung steht. Über das Schaltglied wird die durch eine Temperaturänderung bewirkte Formänderung des Bimetallelementes in eine Lageänderung des freien Endes der Schaltfeder bzw. des daran vorgesehenen Schaltkontakts umgesetzt, sodass sich ein temperaturabhängiges Herstellen bzw. Trennen eines elektrischen Kontakts in Abhängigkeit der Form des Bimetallelementes ergibt.
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Grundsätzlich existieren zwei Arten von Temperaturschalter, nämlich als sogenannte „Öffner” bezeichnete Temperaturschalter, die bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise Raumtemperatur, einen geschlossenen elektrischen Kontakt aufweisen, wobei erst nach Überschreiten einer definierten Temperaturschwelle dieser elektrische Kontakt geöffnet wird. Des Weiteren sind sogenannte „Schließer” bekannt, bei denen der elektrische Kontakt bei niedrigen Temperaturen geöffnet ist und erst nach Überschreiten einer definierten Temperaturschwelle der elektrische Kontakt geschlossen wird. Sowohl bei den als „Öffner” als auch bei den als „Schließer” bezeichneten Temperaturschaltern stellt sich eine Schalthysterese ein, d. h. das Umschalten von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand erfolgt an einem anderen Temperaturwert als das Rückumschalten vom zweiten in den ersten Schaltzustand. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass beispielsweise bei geöffnetem Kontakt die Federkraft der Schaltfeder über das Schaltglied auf das Bimetallelement wirkt und dadurch der Temperaturpunkt des Umschaltens gegenüber dem unbelasteten Bimetallelement, d. h. einem Bimetallelement, das nicht durch die Federkraft der Schaltfeder beaufschlagt ist, verschoben ist. Bei „Öffnern” ist das Bimetallelement beispielsweise bei geschlossenem Kontakt nicht von der Federkraft der Schaltfeder belastet, da das Schaltglied ein Schaltspiel gegenüber dem Bimetallelement aufweist. Somit ergibt sich bei geschlossenem Kontakt ein Zwischenraum zwischen dem Bimetallelement und dem Schaltglied bzw. der Schaltfeder und dem Schaltglied.
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Nachteilig an den bislang bekannten Temperaturschaltern ist es, dass diese in Bezug auf deren Schaltverhalten und Schalthysterese nur unzureichend justierbar sind und eine ausreichend genaue Justage nur für einen Temperaturschaltertyp bei vorgegebener Temperaturschalterkonstruktion realisiert werden kann, und zwar entweder für einen „Öffner” oder einen „Schließer”.
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Ein Temperaturschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patenanspruchs 1 ist bekannt (
DE 14 90 739 B ). Die Justierung des Schaltpunktes des Schaltsystems, welches aus einem ersten Träger mit einem Fixkontakt und aus einem zweiten Träger mit einer an diesem befestigten Schaltfeder besteht, erfolgt bei diesem Temperaturschalter durch Verbiegen der Träger, und zwar des ersten Trägers durch eine auf diesen einwirkende Justierschraube, die von einer ersten Seite eines beidseitig offenen Gehäuses des Temperaturschalters zugänglich ist, und des zweiten Trägers von einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite her. Dies erfordert zumindest eine relativ aufwendige Halterung des Temperaturschalters beim Justieren, um die Zugänglichkeit von beiden Seiten her zu ermöglichen, und gestaltet den Justiervorgang, d. h. des Schaltverhaltens bzw. der Schalthysterese aufwendig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Temperaturschalter anzugeben, der im Vergleich zum Stand der Technik hinsichtlich der Schalthysterese bzw. des Schaltverhaltens optimiert und vereinfacht einstellbar ist.
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Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Ein Verfahren zur Justierung eines Temperaturschalters ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 12.
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Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Temperaturschalters besteht darin, dass der erste Träger und der zweite Träger verbiegbar ausgebildet sind und dass das Gehäuse durch zumindest einen ersten, zumindest eine Gehäuseöffnung aufweisenden Gehäuseabschnitt und einen zweiten, die Gehäuseöffnung verschließenden Gehäuseabschnitt gebildet wird, wobei die Gehäuseöffnung zur Einführung und Positionierung von Justiermitteln auf den Trägern ausgebildet ist, dass die Gehäuseöffnung an dem die Schaltanordnung zumindest teilweise aufnehmenden Ende des ersten Gehäuseabschnitts vorgesehen ist und dass sich die Träger seitlich in einen im ersten Gehäuseabschnitt ausgebildeten Innenraum hinein erstrecken. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Temperaturschalters lassen sich jeweils ein Justiermittel auf einem Träger positionieren und dadurch die Träger derart verbiegen, dass ein gewünschtes Schaltverhalten insbesondere im Bezug auf den gewünschten Schaltpunkt, an dem ein Umschalten von einem geschlossenen elektrischen Kontakt in einen geöffneten elektrischen Kontakt oder umgekehrt erfolgt oder gewünschte Federkräfte, die auf das Bimetallelement einwirken und damit auf das Schaltverhalten einwirken, erreicht werden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Schaltanordnung durch ein Schaltglied und ein formveränderliches Bimetallelement gebildet. Durch das Schaltglied wird hierbei die durch die Formveränderung des Bimetallelements bewirkte abschnittsweise Lageänderung auf die Schaltfeder bzw. den Schaltkontakt übertragen und damit ein Kontaktschließen bzw. ein Kontaktöffnen bewirkt. Besonders bevorzugt steht das Schaltglied mit dem Bimetallelement und der Schaltfeder derart in Wirkverbindung, dass bei Verformung des Bimetallelements eine Lageveränderung des Schaltkontakts erfolgt. Damit kann das Bimetallelement beabstandet zur Schaltfeder angeordnet werden, beispielsweise an einer Stelle des Temperaturschalters, an der eine optimierte Wärmeübertragung auf das Bimetallelement erfolgen kann.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erste Gehäuseabschnitt U-förmig oder im Wesentlichen U-förmig ausgebildet. Dadurch wird ein Gehäusebereich geschaffen, in dessen Innenraum bereits das Schaltsystem angeordnet bzw. angebracht sein kann und anschließend über ein Justier- und Messverfahren justiert bzw. vermessen werden kann. Bevorzugt dient hierbei zumindest eine Fläche des ersten Gehäuseabschnitts als Bezugebene für die Vermessung, wobei diese Bezugebene nach der Vermessung als Anlagefläche bzw. Fixierfläche für die Schaltanordnung bzw. den die Schaltanordnung aufnehmenden bzw. halternden zweiten Gehäuseabschnitt dient. Dadurch wird die während des Mess- und Justiervorgangs als Bezugsebene dienende Ebene als Referenz für die Schaltanordnung im zusammengebauten Zustand des Temperaturschalters verwendet.
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Besonders bevorzugt weist der erste Gehäuseabschnitt zwei einander gegenüberliegende Seitenabschnitte auf, an denen jeweils ein Vorsprung ausgebildet ist. Gegenüber diesen Vorsprüngen können die sich seitlich in den Innenraum des Gehäuses hineinerstreckenden Träger zumindest abschnittsweise zur Anlage gelangen und sich daran abstützen, sodass ein kontrolliertes Verbiegen der Träger während der Justage ermöglicht wird.
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Besonders bevorzugt weisen die Vorsprünge jeweils zumindest eine rechtwinklig zur Hochachse des Temperaturschalters verlaufende Vorsprungsfläche sowie eine daran ausgebildete Biegekante auf. Diese Vorsprungsfläche dient hierbei als Anlagefläche für einen Teilbereich des jeweiligen Trägers, wobei der Träger anschließend um die Biegekante herum verbogen bzw. bleibend verformt werden kann. Damit ist wiederum eine kontrollierte Verbiegung des Trägers bei Einwirkung einer Biegekraft auf das gegenüber dem Vorsprung vorstehende Ende des Trägers möglich.
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Besonders bevorzugt wird der erste und zweite Träger jeweils durch ein streifenförmiges Flachmaterial mit rechteckförmigem Querschnitt mit jeweils einem Paar von gegenüberliegenden, beabstandeten Breit- und Schmalseiten gebildet. Die derart ausgebildeten Träger eignen sich aufgrund des rechtseckförmigen Querschnitts zur verdrehsicheren Durchführung durch Gehäusedurchführungen und zur kontrollierten Verbiegung durch eine großflächige Anlage gegenüber den Vorsprungsflächen der Seitenabschnitte des erste Gehäuseabschnitts.
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Besonders bevorzugt sind der erste und zweite Träger in einem ersten Biegebereich abgewinkelt ausgebildet und liegen mit einem an den ersten Biegebereich anschließenden Zwischenabschnitt jeweils mit einer Breitseite gegenüber der Vorsprungsfläche des Vorsprungs an. Durch das formschlüssige Verbiegen der Träger um den Vorsprung, insbesondere durch ein rechtwinkliges oder im Wesentlichen rechtwinkliges Verbiegen wird eine Fixierung des jeweiligen Trägers im Gehäuse, insbesondere auch beim Verbiegen desselben erreicht.
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Besonders bevorzugt weist der erste und zweite Träger jeweils einen zweiten, an den Zwischenbereich anschließenden Biegebereich auf, in dem der jeweilige Träger in eine von der Biegerichtung des ersten Biegebereichs unterschiedliche Biegerichtung verformt ist. Insbesondere ergibt sich im zweiten Biegebereich eine Verbiegung der Träger in Richtung der Gehäuseöffnung, durch die eine Mess- und Justieranordnung zur Justierung und Vermessung des Temperaturschalters eingeführt wird. Dadurch können die Träger durch Einwirken der Justiermittel auf dieselben in Richtung der Ausrichtung des Trägers im Zwischenbereich, d. h. in einen horizontalen bzw. im wesentlichen horizontalen Verlauf rückverformt werden und damit eine Justierung des Temperaturschalters ohne übermäßige, ungewünschte Verschiebung der Kontaktauflagepunkte zwischen dem Fixkontakt und dem Schaltkontakt erreicht werden.
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Besonders bevorzugt ist der Abstand der beiden einander gegenüberliegenden freien Enden der Träger kleiner als die in einer Ebene senkrecht zu den Biegekanten gemessene Breite der Gehäuseöffnung. Dadurch können über die Gehäuseöffnung die Justier- und Messmittel an die freien Enden der Träger herangeführt werden, um diese zu verbiegen bzw. ein Messmittel auf die zwischen den freien Enden der Träger verlaufende Schaltfeder zu positionieren, um deren Lage am Schaltpunkt in Bezug auf eine Bezugsebene bzw. deren Federkraft bei geschlossenem elektrischen Kontakt bzw. beim Öffnen des elektrischen Kontakts zu messen.
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Besonders bevorzugt ist der Schaltkontakt und/oder der Fixkontakt an der Kontaktfläche konvex gekrümmt ausgebildet. Dadurch kann bei Verbiegen der Träger eine übermäßige, ungewünschte Verschiebung der Kontaktauflagepunkte verhindert werden, wobei die Kontaktfläche, die den elektrischen Kontakt herstellt, unabhängig von der Verbiegung der Träger im Wesentlichen stets gleich bleibt.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Verfahren zur Justierung eines Temperaturschalters umfassend ein Gehäuse, ein Schaltsystem bestehend aus einem ersten Träger mit einem Fixkontakt und einem zweiten Träger, an dem eine Schaltfeder mit einem Schaltkontakt angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird über eine Gehäuseöffnung ein erstes, auf den ersten Träger wirkendes Justiermittel und ein zweites, auf den zweiten Träger einwirkendes Justiermittel eingeführt, wobei in einem Justierschritt zumindest einer der Träger durch Krafteinwirkung des Justiermittels auf diesen Träger verbogen wird und in einem Messschritt mittels eines Messmittels die Position und/oder die Federkraft der Schaltfeder bestimmt wird. Vorteilhaft kann dadurch bei dem erfindungsgemäßen Justierverfahren zunächst die Position der Träger innerhalb des Gehäuses verändert und anschließend in dem Messschritt die Änderung der Position der Schaltfeder bzw. die Federkraft derselben im geöffneten Schaltzustand bzw. im geschlossenen Schaltzustand vermessen werden und dadurch der Schaltpunkt des Temperaturschalters definiert bestimmt werden.
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Besonders bevorzugt wird vor dem erstmaligen Verbiegen eines Trägers durch das Messmittel die Position der Schaltfeder am Schaltpunkt, an dem eine Trennung des Schaltkontakts vom Fixkontakt erfolgt, in Bezug auf eine Bezugsebene vermessen. Zudem wird bevorzugt die Federkraft der Schaltfeder bei geschlossenem bzw. bei geöffnetem elektrischem Kontakt ermittelt. Dadurch wird zu Beginn des Justierverfahrens eine Aufnahme der Istwerte des Schaltverhaltens bzw. der Federkräfte der Schaltfeder ermittelt. Diese dienen im weiteren Verfahren als Vergleichswerte, inwiefern sich durch die Justierung der Träger die Position der Schaltfeder im Schaltpunkt bzw. die Federkräfte gewünschten Sollwerten angenähert haben.
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Besonders bevorzugt erfolgt in dem Justierschritt die Verbiegung eines Trägers oder beider Träger um eine Biegekante durch Absenken des jeweiligen Justiermittels auf einen über die Biegekante vorstehenden Abschnitt des Trägers. Das Vorsehen einer Biegekante ermöglicht ein exaktes Verformen des Trägers an einer definierten Position und damit eine reproduzierbare Verformung in Abhängigkeit der Krafteinwirkung bzw. der Verschiebung des Justiermittels gegenüber der Bezugsebene.
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Besonders bevorzugt erfolgt im Anschluss an einen oder mehrere Justierschritte jeweils ein Messschritt zur Vermessung der Position der Schaltfeder im Schaltpunkt und/oder zur Vermessung der Federkraft im Schaltpunkt und/oder zur Vermessung der Federkraft bei Anlage des Schaltkontakts gegenüber dem Fixkontakt. Durch die mittels des Messschritts gewonnenen Messwerte lässt sich die durch den vorangegangenen Justierschritt bewirkte Veränderung der Position der Schaltfeder bzw. der Federkräfte ermitteln und daraus geeignete Parameter für den nächsten Justiervorgang, insbesondere den Grad der Verbiegung eines oder beider Träger bestimmen.
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Besonders bevorzugt erfolgt eine iterative Justierung durch abwechselnde Abfolge eines Justierschrittes und eines Messschrittes. Dadurch kann eine überwachte und optimierte Justierung des Temperaturschalters mit einer möglichst geringen Anzahl von Justierschritten erreicht werden.
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Besonders bevorzugt ist die Verbiegung des zumindest einen Trägers in aufeinanderfolgenden Justierschritten unterschiedlich groß, d. h. der Grad der Verbiegung in aufeinanderfolgenden Justierschritten kann abhängig von der Differenz der gemessenen Parameter von den Sollwerten dieser Parameter geeignet gewählt werden, um eine möglichst geringe Anzahl von Justierschritten zu erreichen. So kann beispielsweise bei einer großen Differenz zwischen den Soll- und Istwerten eine relativ große Verbiegung der Träger im nachfolgenden Justierschritt bewirkt werden, wohingegen bei nur einer geringen Differenz der Grad der Verbiegung reduziert wird.
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Besonders bevorzugt werden in Abhängigkeit der Veränderung der Position der Schaltfeder und/oder der Federkraft im Schaltpunkt der oder die im nachfolgenden Justierschritt zu verbiegenden Träger und/oder der Grad der Verbiegung in nachfolgendem Justierschritt festgelegt. Dadurch lässt sich das Justierverfahren abhängig von dem Abstand der im zurückliegenden Messschritt ermittelten Istwerte von den Sollwerten der Schaltparameter derart optimieren, dass mit einer möglichst geringen Anzahl von Justierschritten bzw. Messschritten die Sollparameter des Schaltpunktes bzw. der Federkraft im Schaltpunkt bzw. bei geschlossenem elektrischen Kontakt erreicht werden.
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Besonders bevorzugt erfolgt die Justierung des Temperaturschalters auf unterschiedliche Schaltgliedlängen. So ist es beispielsweise möglich, bei festgelegter Temperaturschalterkonstruktion abhängig von den im ersten Messvorgang gemessenen Werten eine Optimierung auf einen definierten Wert einer Schaltgliedlänge vorzunehmen, wobei diese Schaltgliedlänge aus einer Anzahl mehrerer diskreter Werte von Schaltgliedlängen ausgewählt wird. Somit lässt sich ein optimiertes Schaltverhalten mit einer geringeren Anzahl von Justierschritten erreichten, und zwar dadurch, dass abhängig von dem im ersten Messschritt ermittelten Parametersatz eine optimierte Schaltgliedlänge ermittelt wird und die Verbiegung der Träger anschließend unter Berücksichtigung dieser ermittelten Schaltgliedlänge erfolgt.
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Besonders bevorzugt erfolgt die Vermessung des Temperaturschalters durch Einwirken des Messmittels auf ein im Gehäuse befindliches Schaltglied, wobei das Schaltglied auf die Schaltfeder einwirkt. Hierbei kann die Fertigungstoleranz der Länge des Schaltglieds bei der Justierung des Temperaturschalters gleich mitberücksichtigt werden, sodass das Schaltverhalten des Temperaturschalters durch Berücksichtigung dieser Fertigungstoleranz exakter eingestellt werden kann.
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Der Ausdruck „im Wesentlichen” bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils exakten Werten um +/– 10%, bevorzugt um +/– 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Figur. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Sie zeigen
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1 beispielhaft ein erfindungsgemäßer Temperaturschalter in einer Schnittdarstellung;
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2 beispielhaft ein durch eine Mess- und Justieranordnung vermessener Temperaturschalter bei geöffnetem elektrischem Kontakt;
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3 beispielhaft ein durch eine Mess- und Justieranordnung vermessener Temperaturschalter bei geschlossenem elektrischem Kontakt.
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In 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein erfindungsgemäßer Temperaturschalter in einer Schnittdarstellung durch die Schnittebene SE gezeigt. Der Temperaturschalter 1 weist ein geschlossen ausgebildetes Gehäuse 2 auf, aus dem an der Unterseite 1.1 Kontaktelemente 5, 5' als Kontaktelementpaar herausgeführt sind. In dem Gehäuse 2 ist ein Schaltsystem 3 bestehend aus einem ersten Träger 3.1 mit einem Fixkontakt 3.2 und einem zweiten Träger 3.3, an dem eine Schaltfeder 3.4 mit einem Schaltkontakt 3.5 angeordnet ist, vorgesehen. Ferner ist innerhalb des Gehäuses 2 eine Schaltanordnung 4 vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Temperatur eine Lageveränderung des Schaltkontakts 3.5 bewirkt. Die Schaltanordnung 4 wirkt hierbei insbesondere auf die Schaltfeder 3.4 ein und bewirkt dadurch eine Trennung des Schaltkontakts 3.5 vom Fixkontakt 3.2 durch Beabstandung dieser Kontakte zueinander.
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Das aus einem elektrisch isolierenden Material gebildete Gehäuse 2 ist mehrteilig ausgebildet und besteht im Wesentlichen aus einem ersten, eine Gehäuseöffnung 2.3 aufweisenden Gehäuseabschnitt 2.1 und einem zweiten, die Gehäuseöffnung 2.3 verschließenden Gehäuseabschnitt 2.2. Die Gehäuseöffnung 2.3 ist hierbei an der den Kontaktelementen 5, 5' gegenüberliegenden Oberseite 1.2 des Temperaturschalters 1 vorgesehen und wird durch den deckelartig ausgebildeten, zweiten Gehäuseabschnitt 2.2 verschlossen. Der erste Gehäuseabschnitt 2.1 ist U-förmig oder im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und weist einen Bodenabschnitt 2.1.3 auf, der die Unterseite 1.1 des Temperaturschalters 1 bildet. Der Bodenabschnitt 2.1.3 geht seitlich in die Seitenabschnitte 2.1.2, 2.1.2' über, die mit ihrer Längserstreckung in Richtung der Hochachse HA des Temperaturschalters 1 gegenüber dem Bodenabschnitt 2.1.3 überstehen. Die von dem Bodenabschnitt 2.1.3 entfernt liegenden freien Enden der Seitenabschnitte 2.1.2, 2.1.2' sind eben ausgebildet, wobei die ebenen Abschnitte dieser freien Enden eine Bezugsebene BE aufspannen, die senkrecht zur Hochachse HA verläuft. Nach der Herstellung bzw. Justierung des Temperaturschalters liegt gegenüber diesen ebenen Abschnitten der Seitenabschnitte 2.1.2, 2.1.2' der zweite Gehäuseabschnitt 2.2 mit seinem äußeren Rand an und ist in diesen Bereichen durch Verkleben oder Verschweißen mit dem ersten Gehäuseabschnitt 2.1 verbunden. Durch das Vorstehen der Seitenabschnitte 2.1.2, 2.1.2', gegenüber dem Bodenabschnitt 2.1.3 und die deckelförmige Ausbildung des zweiten Gehäuseabschnitts 2.2 wird im Gehäuse 2 ein Innenraum 2.1.1 gebildet, in dem die Schaltanordnung 4 bzw. das Schaltsystem 3 geschützt aufgenommen ist.
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In diesen Innenraum 2.1.1 des Gehäuses 2 sind die Träger 3.1, 3.3 hineingeführt, und zwar durch Durchführungen 2.4, 2.4'. Die Durchführungen 2.4, 2.4' verlaufen hierbei mit ihrer Längserstreckung parallel zur Hochachse HA und sind im Bereich zwischen dem Bodenabschnitt 2.1.3 und den Seitenabschnitten 2.1.2, 2.1.2' vorgesehen. Im Bereich der Durchführungen 2.4, 2.4' ist der Seitenabschnitt 2.1.2, 2.1.2' verstärkt ausgebildet, d. h. er weist eine größere Wandungsdicke auf. Dadurch bilden sich in den Innenraum 2.1.1 hineinstehende Vorsprünge 6, 6' aus, die jeweils eine obere Vorsprungsfläche 6.1, 6.1' aufweisen, die parallel zur Bezugsebene BE bzw. senkrecht zur Hochachse HA verlaufen. Die Träger 3.1, 3.3 sind streifenförmig ausgeführt und aus einem elektrisch leitenden Material gebildet. Die Träger 3.1, 3.3 sind durch die Durchführungen 2.4, 2.4' geführt und in einem ersten Biegebereich 3a, 3a' durch Biegen bleibend abgewinkelt ausgeformt, und zwar derart, dass der in den Innenraum 2.1.1 vorstehende Abschnitt der Träger 3.1, 3.3 mit seiner dem Bodenabschnitt 2.1.3 zugewandten Unterseite jeweils mit einem Zwischenabschnitt 3b, 3b' gegenüber der Vorsprungsfläche 6.1, 6.1' anliegt. Die Vorsprünge 6, 6' weisen jeweils zudem eine Biegekante 6.2, 6.2' auf, die im Übergangsbereich zwischen der jeweiligen Vorsprungsfläche 6.1, 6.1' und einer daran anschließenden, parallel zu den jeweiligen Durchführungen 2.4, 2.4' verlaufenden Innenflächenabschnitt gebildet sind. Im Bereich der Biegekante 6.2, 6.2' sind die Träger 3.1, 3.3 an einem zweiten Biegebereich 3c, 3c' wiederum bleibend verformt bzw. verbogen und zwar derart, dass die Träger 3.1, 3.3 in den beiden aufeinanderfolgenden ersten und zweiten Biegebereichen 3a, 3a', 3c, 3c' in unterschiedliche Biegerichtungen verformt sind. Vorzugsweise sind die Träger 3.1, 3.3 im ersten Biegebereich 3a, 3a' um 90° oder im Wesentlichen um 90° verbogen ausgebildet, sodass der innerhalb der Durchführungen 2.4, 2.4' geführte Träger 3.1, 3.3 von einem vertikalen, parallel zur Hochachse HA ausgerichteten Verlauf sich nach dem Biegebereich 3a, 3a' in horizontaler Richtung, d. h. parallel zur Bezugsebene BE zumindest abschnittsweise mit seinem Zwischenabschnitt 3b, 3b' erstreckt. In dem weiteren, zweiten Biegebereich 3c, 3c' werden die jeweiligen Träger 3.1, 3.3 um einen spitzen Winkel, vorzugsweise um einen Winkel α zwischen 5 und 15° verbogen, wobei sich dieser Winkel α zwischen der die jeweilige Vorsprungsfläche 6.1, 6.1' aufnehmenden Ebene und dem Träger 3.1, 3.3 bildet und sich in Richtung der Hochachse HA hin öffnet. Hierbei sei angemerkt, dass die Verbiegung der Träger 3.1, 3.3 im zweiten Biegebereich 3c, 3c' unterschiedlich groß sein kann und sich insbesondere in dem nachfolgend beschriebenen Justierverfahren unabhängig voneinander verändern kann. Durch die zuvor beschriebene Ausbildung der Träger 3.1, 3.3 stehen diese Träger seitlich in den im Gehäuse 2 ausgebildeten Innenraum 2.1.1 hinein und bilden mit ihren freiendseitig abstehenden Enden zungenartige, verbiegbare Abschnitte aus. Die Verbiegung erfolgt dabei vorzugsweise um die Biegekanten 6.2, 6.2'. An der dem Bodenabschnitt 2.1.3 zugewandten Unterseite des freiseitigen Endes des ersten Trägers 3.1 ist der Fixkontakt 3.2 vorgesehen. An der ebenfalls dem Bodenabschnitt 2.1.3 zugewandten Unterseite des zweiten Trägers 3.3 ist die Schaltfeder 3.4 angeordnet, die sich dem vom zweiten Träger 3.3 abstehenden freien Ende zu dem ersten Träger 3.1 hinüber erstreckt und mit dem an der Schaltfeder 3.4 vorgesehenen Schaltkontakt 3.5 im Bereich des Fixkontaktes 3.2 befindet.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktelemente 5, 5' als separate Elemente ausgeführt, die durch herkömmliche Verbindungstechniken, beispielsweise durch Verschweißen oder Löten mit den Träger 3.1, 3.3 verbunden sind. Alternativ hierzu können die Kontaktelemente 5, 5' durch die freiendseitigen Enden der ersten und zweiten Träger 3.1, 3.3 gebildet werden, die unterseitig gegenüber dem Gehäuse 2 vorstehen.
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Der Temperaturschalter gemäß 1 ist als sogenannter „Öffner” ausgebildet, d. h. im Ruhezustand liegt der Schaltkontakt 3.5 gegenüber dem Fixkontakt 3.2 an, sodass der erste Träger 3.1 über den Fixkontakt 3.2, den Schließkontakt 3.5 und die Schaltfeder 3.4 mit dem zweiten Träger 3.3 elektrisch verbunden ist. Im Temperaturschalter 1 ist eine Schaltanordnung 4 vorgesehen, die derart auf die Schaltfeder 3.4 einwirkt, dass bei Überschreiten einer definierten Temperaturschwelle der elektrische Kontakt durch Abheben des Schaltkontakts 3.5 vom Fixkontakt 3.2 geöffnet wird. Die Schaltanordnung 4 ist hierbei im gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein stabförmig ausgebildetes Schaltglied 4.1 und ein Bimetallelement 4.2 gebildet. Das Schaltglied 4.1 ist hierbei aus einem nicht leitenden Material gebildet. Das Bimetallelement 4.2 ist insbesondere als Bimetallscheibe ausgebildet, die bei Überschreiten einer bestimmten Temperaturschwelle eine Umformung von einem konkaven, in Richtung der Oberseite 1.2 gewölbten Zustand in einen konvexen, in Richtung der Unterseite 1.1 gewölbten Zustand vollzieht. Diese Umformung erfolgt hierbei schlagartig in einer Schnappbewegung, wobei die Lageveränderung des Bimetallelements 4.2 im Mitteilbereich desselben über das Schaltglied 4.1, das mit seiner Schmalseite in diesem Mittelbereich des Bimetallelements 4.2 angeordnet ist, auf die Schaltfeder 3.4 übertragen wird, gegenüber der das Schaltglied 4.1 mit der weiteren, gegenüberliegenden Schmalseite anliegt.
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Das Bimetallelement ist am zweiten Gehäuseabschnitt 2.2 angeordnet und durch diesen gehalten. Der das Bimetallelement 4.2 aufnehmende zweite Gehäuseabschnitt 2.2 ist aus einem Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit und mit geringer thermischer Masse ausgebildet, sodass ein guter, zeitlich möglichst unverzögerter Wärmeübertrag zwischen dem zweiten Gehäuseabschnitt 2.2 und dem Bimetallelement 4.2 erfolgen kann.
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Nachfolgend soll anhand der 2 und 3 die Justierung des Temperaturschalters 1 beschrieben werden. Die Justierung erfolgt hierbei während der Fertigung des Temperaturschalters 1 vor dem Verschließen der Gehäuseöffnung 2.3 mittels des zweiten Gehäuseabschnitts 2.2. Die Gehäuseöffnung 2.3 ist derart ausgebildet, dass von der Oberseite 1.2 des Temperaturschalters her Justier- und Messmittel 10, 11, 12 in den Innenraum 2.1.1 eingeführt werden können. Die Breite b der Gehäuseöffnung 2.3 ist hierbei derart dimensioniert, dass diese größer ist als der Abstand d der freien Enden der Träger 3.1, 3.3 in der die Träger 3.1, 3.3 aufnehmenden Schnittebene SE zueinander. Dadurch können Justiermittel 10, 11 auf die über die Biegekanten 3.2, 3.2' vorstehenden Bereiche der Träger 3.1, 3.3 positioniert werden und die Lage dieser Abschnitte durch Verbiegen um die Biegekanten 3.2, 3.2' herum verändert werden.
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Die in den 2 und 3 mit den Bezugszeichen 15 bezeichnete Mess- und Justieranordnung weist ein erstes und zweites Justiermittel 10, 11 auf, die in einer Richtung parallel zur Hochachse HA des Temperaturschalters 1 verschiebbar ausgebildet sind und an den in den Innenraum 2.1.1 eingeführten freien Enden Anlageflächen gegenüber den Trägern 3.1, 3.3 ausbilden. Zwischen den ersten und zweiten Justiermitteln 10, 11 ist ein Messmittel 12 vorgesehen, das ebenfalls in Richtung der Hochachse HA des Temperaturschalters 1 verschiebbar ausgebildet ist und zur Messung der Federkraft der Schaltfeder 3.4 bzw. zur Messung der Position der Schaltfeder ausgebildet ist. Die Verschiebung der Justier- und Messmittel 10, 11, 12 erfolgt relativ zu einem Führungs- und Anlageelement 13. Die Mess- und Justieranordnung 15 wird derart in den oberseitig geöffneten Temperaturschalter 1 eingeführt, dass das Führungs- und Anlageelement 13 mit seiner Unterseite 13.1 in der Bezugsebene BE zu liegen kommt, d. h. abschnittsweise gegenüber den freien Enden der Seitenabschnitte 2.1.2, 2.1.2' anliegt. Die Bezugsebene BE dient im nachfolgenden jeweils als Referenzebene für sämtliche Mess- und Justierungsschritte. Ziel der nachfolgend beschriebenen Justierung ist es u. a., die Schalthysterese des Temperaturschalters 1 gezielt einzustellen, wobei die Schalthysterese maßgeblich von dem Schaltspiel beeinflusst wird, das sich dadurch ergibt, dass das Schaltglied bei geschlossenem elektrischen Kontakt zwischen dem Schaltkontakt 3.5 und dem Fixkontakt 3.2 nicht zwischen dem Bimetallelement 4.2 und der Schaltfeder 3.4 eingespannt ist, sondern mit seinem Eigengewicht durch die Gravitation gegenüber der Schaltfeder anliegt, oberseitig jedoch zum Bimetallelement 4.2 beabstandet ist, sodass sich das Bimetallelement 4.2 geringfügig verformen kann, ohne dass sich eine Lageveränderung des Schaltgliedes 4.1 ergibt.
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Zu Beginn der Justierung des Temperaturschalters 1 erfolgt in einem ersten Schritt die Ermittlung des Schaltpunktes, an dem ein Öffnen des elektrischen Kontakts zwischen dem Fixkontakt 3.2 und dem Schaltkontakt 3.5 messbar ist und der Federkraft der Schaltfeder 3.4 und zwar sowohl im geschlossenen Zustand des Kontakts als auch im geöffneten Zustand. Hierbei wird das Messmittel auf die Schaltfeder 3.4 geführt und zunächst die Federkraft im geschlossenen Zustand des Kontaktes ermittelt. Anschließend wird mittels einer Durchgangsprüfung zwischen den Kontaktelementen 5, 5' ermittelt, bei welchem Hub des Messmittels 12 sich ein Öffnen des elektrischen Kontakts ergibt. Der Hub wird hierbei im Bezug auf die Bezugsebene BE ermittelt. Zuletzt wird in einem weiteren Messschritt die Federkraft gemessen, die die Schaltfeder bei geöffnetem, elektrischen Kontakt aufweist. Hierfür wird das Messmittel 12 ausgehend vom Schaltpunkt noch weiter abgesenkt, um den Schalthub des Bimetallelements 4.2 nachzubilden. Diese gemessene Federkraft bei geöffnetem Kontakt entspricht der Kraft, die bei geöffnetem Kontakt auf das Bimetallelement 4.2 wirkt und dadurch die Schalthysterese des Temperaturschalters 1 signifikant beeinflusst.
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Nach Ermittlung der Istwerte der Federkräfte bzw. des Schaltpunktes werden die Träger 3.1, 3.3 iterativ derart verbogen, dass der Schaltpunkt, d. h. das Öffnen des elektrischen Kontaktes bei einem definierten Hub des Messmittels 12 gegenüber der Bezugsebene BE erreicht wird und auch die Federkräfte im geschlossenen Zustand bzw. im geöffneten Zustand die gewünschten Sollwerte erreichen. Die Sollwerte hängen maßgeblich von der Länge des zu verwendenden Schaltgliedes 4.1 ab und sind beispielsweise als Parametersatz in der verwendeten Mess- und Justierapparatur hinterlegt. Die Federkräfte im geschlossenen bzw. geöffneten Kontaktzustand können nicht voneinander unabhängig justiert werden. Jedoch ist es möglich, die Federkraft bei offenem Kontakt auf einen gewünschten Wert einzustellen und dabei zu überwachen, dass sich die Federkraft bei geschlossenem Kontakt in einem zulässigen Bereich befindet. Da die Federkraft der Schaltfeder 3.4 im geöffneten Kontaktzustand auf das Bimetallelement 4.2 wirkt ergibt sich der Sollwert der Federkraft im geöffneten Kontaktzustand aus der gewünschten Schalttemperatur beim Schließen des Kontaktes. Nach der Erstvermessung des Temperaturschalters 1 erfolgt die iterative Justage, wobei zunächst der erste und/oder zweite Träger 3.1, 3.3 durch die ersten bzw. zweiten Justiermittel 10, 11 um die Biegekanten 6.2, 6.2' verbogen werden. Die Verbiegung erfolgt zunächst mit einer geringen Schrittweite, d. h. es erfolgt lediglich eine geringfügige Verbiegung der Träger 3.1, 3.3, da ein zu starkes Verbiegen der Träger 3.1, 3.3 nicht ohne manuellen Eingriff bzw. ohne größeren Aufwand rückgängig gemacht werden kann. Es ist damit darauf zu achten, dass unter Einhaltung der vorgegebenen Biegerichtung in Richtung des Bodenabschnitts 2.1.3 die gewünschten Sollwerte für den Schaltpunkt und die Federkräfte erreicht werden. Im Anschluss an das erste Verbiegen der Träger 3.1, 3.3 erfolgt eine neuerliche Vermessung des Schaltpunktes bzw. der Federkräfte im geschlossenen bzw. im geöffneten Zustand des elektrischen Kontakts. Dadurch lässt sich der vollzogene Justiervorgang aufgrund der Veränderung der gemessenen Parameter bewerten und daraus der Grad der Verbiegung im nachfolgenden Justierschritt, d. h. die Justierschrittweite bzw. der zu verbiegende Träger 3.1 bzw. 3.3 festlegen. Hierbei kann der Grad der Verbiegung der jeweiligen Träger 3.1, 3.3 in aufeinander folgenden Justierschritten unterschiedlich groß sein.
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Die Justierung kann auf eine einzige, bestimmte Länge des Schaltgliedes 4.1 erfolgen. Jedoch ist es auch möglich, eine Justierung derart vorzunehmen, dass diese im Bezug auf eine zu wählende Schaltgliedlänge aus einer Menge unterschiedlicher, diskreter Schaltgliedlängen erfolgt, wobei die gewählte Schaltgliedlänge anschließend bei der Fertigmontage des Temperaturschalters 1 verwendet wird. Zudem ist es auch möglich, dass die Vermessung des Temperaturschalters 1 unter Verwendung des in diesem Temperaturschalter 1 zu verbauenden Schaltgliedes 4.1 erfolgt. Hierzu kann das Messmittel 12 beispielsweise eine Aufnahme für das Schaltglied 4.1 aufweisen. Dadurch können Tolleranzen in der Schaltgliedlänge bereits bei der Justierung des Temperaturschalters berücksichtigt werden und damit eine exaktere Einstellung des Schaltpunktes erfolgen.
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Da das Verbiegen des Trägers 3.1, 3.3 eine Verschiebung der Auflagepunkte des Fixkontakts 3.2 gegenüber dem Schaltkontakt 3.5 bewirkt, können eine oder beide Kontaktflächen konvex ausgebildet sein, sodass die Verbiegung der Träger 3.1, 3.3 zu tolerierbaren Verschiebungen der Kontaktauflagepunkte führt.
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Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen möglich sind, ohne dass hierdurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Temperaturschalter
- 1.1
- Unterseite
- 1.2
- Oberseite
- 2
- Gehäuse
- 2.1
- erster Gehäuseabschnitt
- 2.1.1
- Innenraum
- 2.1.2, 2.1.2'
- Seitenabschnitt
- 2.1.3
- Bodenabschnitt
- 2.2
- zweiter Gehäuseabschnitt
- 2.3
- Gehäuseöffnung
- 2.4, 2.4'
- Durchführung
- 3
- Schaltsystem
- 3.1
- erster Träger
- 3.2
- Fixkontakt
- 3.3
- zweiter Träger
- 3.4
- Schaltfeder
- 3.5
- Schaltkontakt
- 3a, 3a'
- erster Biegebereich
- 3b, 3b'
- Zwischenabschnitt
- 3c, 3c'
- zweiter Biegebereich
- 4
- Schaltanordnung
- 4.1
- Schaltglied
- 4.2
- Bimetallelement
- 5, 5'
- Kontaktelement
- 6, 6'
- Vorsprung
- 6.1, 6.1'
- Vorsprungsfläche
- 6.2, 6.2'
- Biegekante
- 10
- erstes Justiermittel
- 11
- zweites Justiermittel
- 12
- Messmittel
- 13
- Führungs- und Anlageelement
- 13.1
- Unterseite
- 15
- Mess- und Justieranordnung
- α
- Winkel
- b
- Breite
- d
- Abstand
- BE
- Bezugsebene
- HA
- Hochachse
- SE
- Schnittebene
