DE102022120445B3

DE102022120445B3 - Temperaturabhängiger Schalter

Info

Publication number: DE102022120445B3
Application number: DE102022120445.6A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2023-11-30
Anticipated expiration: 2042-08-13
Also published as: US20240055206A1; EP4325543A1; CN117594382A

Abstract

Temperaturabhängiger Schalter (100), umfassend ein temperaturabhängiges Schaltwerk (10) mit einer Schaltwerkseinheit (14) und einem Schaltwerksgehäuse (16), in dem die Schaltwerkseinheit (14) angeordnet und darin unverlierbar gehalten ist. Des weiteren umfasst der Schalter (100) ein Schaltergehäuse (12), in dem das Schaltwerksgehäuse (16) angeordnet und darin unverlierbar gehalten ist. Das Schaltwerksgehäuse (16) umgibt die Schaltwerkseinheit (14) von einer ersten Gehäuseseite (24), einer der ersten Gehäuseseite (24) gegenüberliegenden zweiten Gehäuseseite (26) und einer zwischen und quer zu der ersten und der zweiten Gehäuseseite (24, 26) verlaufenden Gehäuseumfangsseite (28) und weist auf der ersten Gehäuseseite (24) eine Öffnung (30) auf, durch die ein bewegliches Kontaktteil (22) des Schaltwerks (10) mit einem an dem Schaltergehäuse (12) angeordneten stationären Kontaktteil (32) zusammenwirkt. Das Schaltwerksgehäuse (16) weist einen elektrisch leitfähigen Grundkörper (36) auf, der zumindest einen Teil der zweiten Gehäuseseite (26) bildet, wobei dieser Teil der zweiten Gehäuseseite (26) eine frei zugängliche Außenseite (62) des Schalters (100) bildet. Der Schalter (100) umfasst ferner einen Isolator (38), der den Grundkörper (36) des Schaltwerksgehäuses (16) gegenüber dem Schaltergehäuse (12) elektrisch isoliert und im Inneren des Schaltergehäuses (12) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Schalter gemäß Anspruch 1.
Temperaturabhängige Schalter sind grundsätzlich bereits in einer Vielzahl bekannt. Ein beispielhafter temperaturabhängiger Schalter ist in der DE 10 2011 119 632 B3 offenbart.
Derartige temperaturabhängige Schalter dienen in an sich bekannter Weise dazu, die Temperatur eines Gerätes zu überwachen. Hierzu wird der Schalter beispielsweise über eine seiner Außenflächen in thermischen Kontakt mit dem zu schützenden Gerät gebracht, so dass die Temperatur des zu schützenden Gerätes die Temperatur des im Inneren des Schalters angeordneten Schaltwerks beeinflusst.
Der Schalter wird dabei typischerweise über Anschlussleitungen elektrisch in Reihe in den Versorgungstromkreis des zu schützenden Gerätes geschaltet, so dass unterhalb der Ansprechtemperatur des Schalters der Versorgungstrom des zu schützenden Gerätes durch den Schalter fließt.
Der aus der DE 10 2011 119 632 B3 bekannte Schalter weist ein Schaltergehäuse auf, in dessen Inneren ein Schaltwerk hermetisch versiegelt angeordnet ist. Das Schaltergehäuse ist zweiteilig aufgebaut. Es weist ein Unterteil auf, das mit einem Deckelteil unter Zwischenlage einer Isolierfolie fest verbunden ist. Das Schaltwerk ist zwischen dem Deckelteil und dem Unterteil geklemmt angeordnet. Das Schaltwerk wird bei der Herstellung des Schalters zunächst lose in das Unterteil eingelegt. Anschließend wird die Isolierfolie über das Unterteil gestülpt und darauf das Deckelteil platziert und mit dem Unterteil fest verbunden.
Das in dem Schaltergehäuse angeordnete temperaturabhängige Schaltwerk weist eine Feder-Schnappscheibe, an der ein bewegliches Kontaktteil befestigt ist, sowie eine über das bewegliche Kontaktteil gestülpte Bimetall-Schnappscheibe auf. Die Feder-Schnappscheibe drückt das bewegliche Kontaktteil gegen einen stationären Gegenkontakt, der auf der Innenseite des Schaltergehäuses an dem Deckelteil angeordnet ist. Mit ihrem äußeren Rand stützt sich die Feder-Schnappscheibe im Unterteil des Schaltergehäuses ab, so dass der elektrische Strom von dem Unterteil durch die Feder-Schnappscheibe und das bewegliche Kontaktteil in den stationären Gegenkontakt und von da in das Deckelteil fließt.
Für das temperaturabhängige Schaltverhalten des Schalters ist im Wesentlichen die temperaturabhängige Bimetall-Schnappscheibe verantwortlich. Diese ist meist als mehrlagiges, aktives, blechförmiges Bauteil aus zwei, drei oder vier miteinander verbundenen Komponenten mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet. Die Verbindung der einzelnen Lagen aus Metallen oder Metalllegierungen sind bei derartigen Bimetall-Schnappscheiben meist stoffschlüssig oder formschlüssig und werden beispielsweise durch Walzen erreicht.
Eine derartige Bimetall-Schnappscheibe weist bei tiefen Temperaturen, unterhalb der Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe, eine erste stabile geometrische Konfiguration (Tieftemperaturkonfiguration) und bei hohen Temperaturen, oberhalb der Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe, eine zweite stabile geometrische Konfiguration (Hochtemperaturkonfiguration) auf. Die Bimetall-Schnappscheibe springt temperaturabhängig nach Art einer Hysterese von ihrer Tieftemperaturkonfiguration in ihre Hochtemperaturkonfiguration um. Bei diesem Vorgang spricht man häufig von einem „Umschnappen“, was auch die Bezeichnung als „Schnappscheibe“ begründet.
Erhöht sich also die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe infolge einer Temperaturerhöhung bei dem zu schützenden Gerät über die Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe hinaus, so schnappt diese von ihrer Tieftemperaturkonfiguration in ihre Hochtemperaturkonfiguration um. Infolgedessen wird das bewegliche Kontaktteil von dem stationären Gegenkontakt abgehoben, so dass der Schalter öffnet und das zu schützende Gerät abgeschaltet wird und sich nicht weiter aufheizen kann.
Sofern keine Rückschaltsperre vorgesehen ist, schnappt die Bimetall-Schnappscheibe wieder in ihre Tieftemperaturkonfiguration zurück, so dass der Schalter wieder geschlossen wird, sobald sich die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe infolge der Abkühlung des zu schützenden Gerätes unterhalb der sogenannten Rücksprungtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe absenkt.
Bei einer Vielzahl von temperaturabhängigen Schaltern wird die Bimetall-Schnappscheibe bei der Herstellung des Schalters vorzugsweise als loses Einzelteil in das Schaltergehäuse eingelegt, wobei die Bimetall-Schnappscheibe beispielsweise mit einem darin vorgesehenen zentrischen Durchgangsloch über das an der Feder-Schnappscheibe befestigte Kontaktteil gestülpt wird. Erst durch das Verschließen des Schaltergehäuses wird die Bimetall-Schnappscheibe dann in ihrer Lage fixiert und deren Position relativ zu den übrigen Bauteilen des Schaltwerks festgelegt. Die Produktion eines derartigen Schalters, bei dem die Bimetall-Schnappscheibe einzeln eingesetzt wird, hat sich jedoch als relativ umständlich herausgestellt, da mehrere Schritte zum Einsetzen des Schaltwerks in das Schaltergehäuse notwendig sind.
Bei dem aus der DE 10 2011 119 632 B3 bekannten Schalter wird die Bimetall-Schnappscheibe bereits vorab (außerhalb des Schaltergehäuses) mit dem an der Feder-Schnappscheibe befestigten Kontaktteil verbunden. Hierzu wird die Bimetall-Schnappscheibe über das Kontaktteil gestülpt und anschließend ein oberer Kragen des Kontaktteils umgeklappt. Infolgedessen ist nicht nur die Feder-Schnappscheibe an dem Kontaktteil befestigt, sondern auch die Bimetall-Schnappscheibe an diesem unverlierbar gehalten.
Das aus der Bimetall-Schnappscheibe, der Feder-Schnappscheibe und dem Kontaktteil bestehende Schaltwerk lässt sich damit bereits vorab als Halbfabrikat herstellen, welches eine unverlierbare Einheit bildet und separat als Schüttgut auf Lager gehalten werden kann. Bei der Herstellung des Schalters kann das Schaltwerk dann als unverlierbare Einheit in das Schaltergehäuse eingesetzt werden. Dies vereinfacht die Produktion des Schalters um ein Vielfaches.
Die Feder-Schnappscheibe ist bei dem aus der DE 10 2011 119 632 B3 bekannten Schalter mit dem Kontaktteil verschweißt oder verlötet, um einen möglichst guten elektrischen Kontakt zwischen diesen beiden Bauteilen herzustellen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es insbesondere bei der Schüttgut-Lagerhaltung des als Halbfabrikat vorproduzierten Schaltwerks zu einem Bruch der Schweiß- oder Lötverbindung zwischen dem Kontaktteil und der Feder-Schnappscheibe kommen kann. Derartige defekte Schalter lassen sich dann natürlich nicht mehr einsetzen. Problematisch ist allerdings, dass sich Defekte am Schaltwerk häufig erst nach der Montage des gesamten Schalters erkennen lassen, da eine Funktionsprüfung des Schaltwerks erst im Zustand des fertig zusammengebauten Schalters möglich ist.
Die DE 10 2013 017 232 A1 offenbart ein temperaturabhängiges Schaltwerk mit einer Bimetall-Schnappscheibe und einer Feder-Schnappscheibe, die ein bewegliches Kontaktteil trägt, wobei die Bimetall-Schnappscheibe und die Feder-Schnappscheibe unverlierbar von einem ringförmigen Rahmen gehalten werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen temperaturabhängigen Schalter bereitzustellen, dessen Schaltwerk sich als Halbfabrikat vorproduzieren lässt, ohne dabei anfällig für Beschädigungen zu sein, und mit dem ein Funktionstest des Schaltwerks bereits vor dessen schlussendlichem Einbau in den Schalter möglich ist. Ferner sollte der Schalter vergleichsweise einfach montierbar sein, eine geringe Bauhöhe aufweisen und vergleichsweise druckstabil ausgestaltet sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen temperaturabhängigen Schalter gemäß Anspruch 1 gelöst, welcher folgende Bauteile umfasst:

- ein temperaturabhängiges Schaltwerk mit einer Schaltwerkseinheit, die ein mit einer Bimetall-Schnappscheibe gekoppeltes, bewegliches Kontaktteil aufweist, und mit einem Schaltwerksgehäuse, in dem die Schaltwerkseinheit angeordnet und darin unverlierbar gehalten ist; und
- ein Schaltergehäuse, in dem das Schaltwerksgehäuse angeordnet und darin unverlierbar gehalten ist, wobei das Schaltergehäuse ein stationäres Kontaktteil aufweist, das als Gegenkontakt zu dem beweglichen Kontaktteil fungiert;

Der erfindungsgemäße Schalter umfasst also ein Schaltwerk, welches ein zusätzliches Schaltwerksgehäuse aufweist, in dem die Schaltwerkseinheit, welche die Bimetall-Schnappscheibe und das bewegliche Kontaktteil aufweist, unverlierbar gehalten ist. Das Schaltwerksgehäuse umgibt die Schaltwerkseinheit nämlich sowohl von einer ersten Gehäuseseite als auch einer der ersten Gehäuseseite gegenüberliegenden zweiten Gehäuseseite als auch von einer zwischen und quer der ersten und der zweiten Gehäuseseite verlaufenden Gehäuseumfangsseite. Das Schaltwerksgehäuse umgibt die Schaltwerkseinheit somit aus allen sechs Raumrichtungen jeweils zumindest teilweise, so dass das Schaltwerk nicht aus dem Schaltwerksgehäuse herausfallen kann.
Das Schaltwerk ist somit inklusive der Schaltwerkseinheit und inklusive dem die Schaltwerkseinheit umgebenden Schaltwerksgehäuse als Halbfabrikat vorproduzierbar, bevor es in den Schalter eingesetzt wird. Das als Halbfabrikat vorproduzierte Schaltwerk kann als Schüttgut auf Lager gehalten werden. Während dieser Schüttgut-Lagerhaltung sind die fragilen Bauteile der Schaltwerkseinheit, insbesondere die Bimetall-Schnappscheibe und das bewegliche Kontaktteil, von dem Schaltwerksgehäuse geschützt. Beschädigungen dieser fragilen Bauteile während der Schüttgut-Lagerhaltung sind weitestgehend ausgeschlossen, da die fragilen Bauteile der Schaltwerkseinheit in dem Schaltwerksgehäuse sicher gekapselt sind.
Das Schaltwerksgehäuse bietet jedoch nicht nur den Vorteil einer sicheren Verwahrung der darin angeordneten Schaltwerkseinheit, es ermöglicht auch eine wesentlich einfachere Art der Herstellung des temperaturabhängigen Schalters. Anders als bei einem herkömmlichen Schaltergehäuse handelt es sich bei dem nun zusätzlich vorgesehenen Schaltwerksgehäuse um kein geschlossenes Gehäuse, in dem das Schaltwerk hermetisch versiegelt ist, sondern um ein teilweise offenes Gehäuse, das auf der ersten Gehäuseseite eine Öffnung aufweist, durch die das bewegliche Kontaktteil von außerhalb des Schaltwerksgehäuses zugänglich ist. Das Schaltwerk kann somit samt dem Schaltwerksgehäuse als Einheit in ein vereinfacht aufgebautes Schalterumgehäuse, welches das letztendliche Schaltergehäuse bildet, eingesetzt werden. An diesem Schaltergehäuse ist ein stationäres Kontaktteil angeordnet, das als Gegenkontakt zu dem beweglichen Kontaktteil fungiert und durch die Öffnung im Schaltwerksgehäuse hindurch mit dem beweglichen Kontaktteil des Schaltwerks zusammenwirkt. Vorzugsweise wirkt das bewegliche Kontaktteil durch die Öffnung direkt mit dem stationären Kontaktteil zusammen. In der Tieftemperaturstellung des Schalters berührt das bewegliche Kontaktteil das stationäre Kontaktteil durch die Öffnung hindurch.
Bei der Herstellung des temperaturabhängigen Schalters kann das erfindungsgemäße Schaltwerk also mitsamt seinem Schaltwerksgehäuse zunächst als Halbfabrikat vorproduziert werden und dann als Ganzes in das Schaltergehäuse eingesetzt werden. Hierdurch wird nicht nur die Lagerhaltung des Schaltwerks, sondern auch die Herstellung des temperaturabhängigen Schalters um ein Vielfaches vereinfacht.
Bei der zweiten Gehäuseseite und der Gehäuseumfangsseite des Schaltwerksgehäuses handelt es sich vorzugsweise jeweils um geschlossene Gehäuseseiten, während es sich bei der ersten Gehäuseseite aufgrund der erwähnten Öffnung nur um eine teilweise geschlossene bzw. um eine teilweise geöffnete Gehäuseseite handelt.
Da jedoch auch die erste Gehäuseseite des Schaltwerksgehäuses zumindest teilweise geschlossen ist und die Schaltwerkseinheit auch von dieser Seite aus zumindest teilweise umgibt, ist die Schaltwerkseinheit in dem Schaltwerksgehäuse sicher gekapselt. Dies eröffnet die Möglichkeit, eine Funktionsprüfung des Schaltwerks bereits mit dem vorproduzierten Halbfabrikat noch vor dessen Einbau in das Schaltergehäuse durchzuführen.
Das Schaltwerksgehäuse weist einen elektrisch leitfähigen Grundkörper auf, der zumindest einen Teil der zweiten Gehäuseseite bildet. Vorzugsweise bildet der Grundkörper die gesamte zweite Gehäuseseite und zumindest einen Teil der Gehäuseumfangsseite.
In fertig montiertem Zustand des Schalters bildet der auf der zweiten Gehäuseseite des Schaltwerksgehäuses ausgebildete elektrisch leitfähige Grundkörper eine frei zugängliche Außenseite des Schalters. Dieser Teil des Schaltwerksgehäuses ist in fertig montiertem Zustand des Schalters also nicht von dem Schaltergehäuse umgeben. Somit kann dieser Teil des Schaltwerksgehäuses als unmittelbare elektrische Anschlussfläche des Schalters dienen. Als weiterer elektrischer Anschluss dient vorzugsweise ein Teil der Außenseite des Schaltergehäuses, welches mittels eines Isolators gegenüber dem Schaltwerksgehäuse elektrisch isoliert ist.
Somit ist das Schaltwerksgehäuse vorzugsweise also nur zum Teil, aber nicht vollständig in dem Schaltergehäuse angeordnet. Zumindest die zweite Gehäuseseite des Schaltwerksgehäuses ist von außen frei zugänglich.
Diese Art der Anordnung, bei der das Schaltwerksgehäuse nur teilweise, aber nicht vollständig von dem Schaltwerksgehäuse umgeben ist, führt zu einem sehr kompakten Aufbau des Schalters. Zudem ist der Schalter aufgrund des zusätzlich vorgesehenen Schaltwerksgehäuses extrem druckstabil aufgebaut.
Die oben genannte Aufgabe ist somit vollständig gelöst.
Gemäß einer Ausgestaltung weist der Isolator einen Ringkörper auf.
Dieser Ringkörper kann in der Draufsicht betrachtet kreisringförmig ausgestaltet sein. Der Ringkörper kann in der Draufsicht betrachtet grundsätzlich jedoch auch eine mehreckige Außenkontur aufweisen.
Der Begriff „Ringkörper“ ist also allgemein zu verstehen. Er bezieht sich auf jegliche Körper, die eine umfangsseitig geschlossene Kontur aufweisen. So kann die in der Draufsicht betrachtete Außenkontur beispielsweise auch elliptisch ausgestaltet sein oder eine beliebige Freiform haben. Der Ringkörper muss nicht zwangsläufig hohlzylindrisch oder torusförmig sein, wenngleich dies bevorzugt ist.
Die Ausbildung des Isolators als Ringkörper hat den Vorteil, dass der Isolator das Schaltwerksgehäuse rings herum entlang des gesamten Umfangs gegenüber dem Schaltergehäuse elektrisch isoliert. Zudem kann ein solcher Ringkörper platzsparend in dem Schaltergehäuse angeordnet sein. Der Ringkörper ist darüber hinaus vorzugsweise massiv ausgestaltet, so dass der Isolator ein mechanisch stabiles Bauteil des Schalters bildet, welches auch zur Abstützung weiterer Bauteile des Schalters dienen kann und während der Montage des Schalters einfach handhabbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Isolator an dem Grundkörper des Schaltwerksgehäuses befestigt.
Der Isolator bildet in dieser Ausgestaltung somit ein zu dem Schaltwerk gehöriges Bauteil. Der Isolator kann somit also bereits vor der Montage des Schalters mit dem Grundkörper des Schaltwerksgehäuses verbunden werden und gemeinsam mit diesem als Halbfabrikat auf Lager gehalten werden. Bei der Montage des Schalters kann das Schaltwerk dann gemeinsam mit dem Isolator als eine Einheit in das Schaltergehäuse eingesetzt werden. Dies führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Montage des Schalters, insbesondere weil eine Ausrichtung und Positionierung des Schaltwerksgehäuses relativ zu dem Isolator nicht mehr während der Schaltermontage vorgenommen werden muss. Beide Bauteile sind bereits vorab fix zueinander positioniert.
Im Übrigen trägt die Befestigung des Isolators an dem Grundkörper des Schaltwerksgehäuses zu dem kompakten und druckstabilen Aufbau des Schalters bei.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist an dem Grundkörper des Schaltwerksgehäuses zumindest ein Halteelement ausgebildet, mithilfe dessen der Isolator an dem Grundkörper befestigt ist. Vorzugsweise sind mehrere solcher Halteelemente an dem Grundkörper des Schaltwerksgehäuse ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das zumindest eine Halteelement integral an dem Grundkörper ausgebildet.
Der Isolator lässt sich somit sehr einfach mit dem Schaltwerksgehäuse verbinden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem zumindest einen Halteelement um eine oder mehrere Haltekrallen, die sich durch Umbiegen oder Umbördeln eines freien Abschnitts des Grundkörpers erzeugen lassen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Grundkörper des Schaltwerksgehäuses einteilig ausgestaltet.
Diese Einteiligkeit des Schaltwerksgehäuses trägt weiter zu dem kompakten und druckstabilen Aufbau des Schalters bei. Zudem wird dadurch die Montage des Schalters deutlich vereinfacht und die Anzahl der Bauteile des Schalters reduziert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung liegt eine Außenumfangsfläche des Isolators an einer Innenumfangsfläche des Schaltergehäuses an. Vorzugsweise ist die Form der Außenumfangsfläche des Isolators an die Form der Innenumfangsfläche des Schaltwerksgehäuses angepasst.
Diese Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Isolator an dem Grundkörper des Schaltwerksgehäuses befestigt ist. Ein Einsetzen des Schaltwerksgehäuses und des daran befestigen Isolators führt dann nämlich unmittelbar zur korrekten Positionierung und Ausrichtung des Schaltwerks relativ zu dem an dem Schaltergehäuse angeordneten stationären Gegenkontakt. Somit ist das bewegliche Kontaktteil des Schaltwerks ohne eine weitere Maßnahme relativ zu dem stationären Kontaktteil korrekt positioniert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung bildet der Isolator zumindest einen Teil der Gehäuseumfangsseite des Schaltwerksgehäuses und/oder einen Teil der ersten Gehäuseseite des Schaltwerksgehäuses.
Der Isolator isoliert das Schaltwerksgehäuse gegenüber dem Schaltergehäuse somit entlang der ersten Gehäuseseite und/oder der Gehäuseumfangsseite des Schaltwerksgehäuses.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung begrenzt eine Innenumfangsfläche des Isolators die Öffnung in radialer Richtung.
Die Öffnung auf der ersten Seite des Schaltwerksgehäuses wird dann also durch den Isolator gebildet. Die im Inneren des Schaltwerksgehäuses angeordnete Schaltwerkseinheit ist damit gut geschützt. Der an dem Schaltwerksgehäuse angeordnete Isolator verhindert ein Herausfallen der Schaltwerkseinheit aus dem Schaltwerksgehäuse, was insbesondere während der Schüttgut-Lagerhaltung des als Halbfabrikat vorproduzierbaren Schaltwerks von Vorteil ist. Zudem hat diese Ausgestaltung den Vorteil, dass sich die Bimetall-Schnappscheibe in ihrer Hochtemperaturkonfiguration an dem Isolator abstützen kann.
Ein Durchmesser der Öffnung ist vorzugsweise kleiner als ein parallel dazu gemessener Durchmesser der Bimetall-Schnappscheibe.
Die Bimetall-Schnappscheibe ist somit sicher in dem Schaltwerksgehäuse gehalten und kann sich auch bei entsprechender Erschütterung aus diesem nicht herauslösen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Schaltwerk dazu eingerichtet, unterhalb einer Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe den Schalter in einer Tieftemperaturstellung zu halten, in der das Schaltwerk über das bewegliche Kontaktteil eine elektrische Verbindung zwischen dem Grundkörper des Schaltwerksgehäuses und dem an dem Schaltergehäuse angeordneten stationären Kontaktteil herstellt, und bei Überschreiten der Ansprechtemperatur den Schalter in eine Hochtemperaturstellung zu bringen, in der das Schaltwerk die elektrische Verbindung unterbricht.
Die elektrische Verbindung wird in der Hochtemperaturkonfiguration des Schalters dadurch unterbrochen, dass die Bimetall-Schnappscheibe bei einem Überschreiten ihrer Ansprechtemperatur von ihrer Tieftemperaturkonfiguration in ihre Hochtemperaturkonfiguration umschnappt und dadurch das bewegliche Kontaktteil von dem stationären Kontakt abhebt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stützt sich die Bimetall-Schnappscheibe in ihrer Hochtemperaturkonfiguration an einer auf der ersten Gehäuseseite des Schaltwerksgehäuses angeordneten Abstützfläche ab, die an dem Grundkörper oder an dem Isolator ausgebildet ist. Dabei hält die Bimetall-Schnappscheibe das bewegliche Kontaktteil auf Abstand zu dem stationären Kontakt.
Da die Schaltwerkseinheit, wie bereits erwähnt, gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Schaltwerksgehäuse gekapselt ist und sich die Bimetall-Schnappscheibe in ihrer Hochtemperaturkonfiguration an der genannten Abstützfläche im Inneren des Schaltwerksgehäuses abstützt, lässt sich eine Funktionsüberprüfung des Schaltwerks auch bereits bei dem als Halbfabrikat vorproduzierten Schaltwerk durchführen, also noch bevor das Schaltwerk in das Schaltergehäuse verbaut und der Schalter komplett montiert ist. Die Bimetall-Schnappscheibe kann nämlich bereits dann ihre beiden temperaturabhängigen Konfigurationen im Inneren des Schaltwerksgehäuses einnehmen.
Bei herkömmlichen Schaltern ist dies nicht möglich, da sich die Bimetall-Schnappscheibe aufgrund des Fehlens des nunmehr extra vorgesehenen Schaltwerksgehäuses in ihrer Hochtemperaturkonfiguration an dem Schaltergehäuse abstützt, so dass eine Funktionsüberprüfung dann nur in fertig montiertem Zustand des Schalters möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Schaltwerkseinheit ferner eine mit dem beweglichen Kontaktteil gekoppelte Feder-Schnappscheibe auf, die sich in der Tieftemperaturstellung des Schalters an einer auf der zweiten Gehäuseseite im Inneren des Schaltwerksgehäuses angeordneten Innenfläche abstützt. Bei dieser Innenfläche handelt es sich vorzugsweise um eine Innenfläche des elektrisch leitfähigen Grundkörpers des Schaltwerksgehäuses.
Das zusätzliche Vorsehen einer solchen Feder-Schnappscheibe hat insbesondere den Vorteil, dass dadurch die Bimetall-Schnappscheibe entlastet wird. In der Tieftemperaturkonfiguration des Schalters, also wenn der Stromkreis über den Schalter geschlossen ist, dient die Feder-Schnappscheibe gemäß dieser Ausgestaltung als stromführendes Bauteil. Die Bimetall-Schnappscheibe ist dann hingegen kein stromführendes Bauteil.
Zudem erzeugt die Feder-Schnappscheibe in der Tieftemperaturstellung des Schalters den Schließdruck, mit dem das bewegliche Kontaktteil gegen das stationäre Kontaktteil gedrückt wird. Die Bimetall-Schnappscheibe kann in der Tieftemperaturstellung des Schalters hingegen nahezu kräftefrei gelagert sein. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Bimetall-Schnappscheibe aus und bewirkt, dass sich der Schaltpunkt, also die Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe, auch nach vielen Schaltzyklen nicht verändert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Teil der zweiten Gehäuseseite des Schaltwerksgehäuses, der eine frei zugängliche Außenseite des Schalters bildet, einen nach au-ßen gewölbten, kuppel- oder topfförmigen Abschnitt auf.
Dieser kuppel- oder topfförmige Abschnitt des Schaltwerksgehäuses ragt vorzugsweise zumindest zu einem Teil aus dem Schaltergehäuse hinaus. Mit „nach außen gewölbt“ ist an dieser Stelle gemeint, dass der kuppel- oder topfförmige Abschnitt aus Sicht des Schaltergehäuses nach außen, also aus dem Schaltergehäuse-Inneren hinaus gewölbt ist. Die Außenseite des Schalters ist an dieser Stelle konvex gewölbt.
Diese Ausgestaltung des Schaltwerksgehäuses macht den Schalter extrem druckstabil. Zudem lässt sich der kuppel- oder topfförmige Abschnitt sehr einfach als Außenanschlussfläche des Schalters verwenden.
Gemäß einer Ausgestaltung weist der nach außen gewölbte, kuppel- oder topfförmige Abschnitt eine erste Kontaktfläche auf, die mit einer an dem Schaltergehäuse angeordneten zweiten Kontaktfläche in einer Ebene liegt.
Vorzugsweise umgibt die zweite Kontaktfläche die erste Kontaktfläche zumindest teilweise. Besonders bevorzugt umgibt die zweite Kontaktfläche die erste Kontaktfläche vollständig.
Bei einer Anordnung des kuppel- oder topfförmigen Abschnitts, der eine erste Kontaktfläche bildet, in einer Ebene mit einer an dem Schaltergehäuse angeordneten zweiten Kontaktfläche ist der temperaturabhängige Schalter auch für eine SMD (Surface Mounted Device)-Montage geeignet. Der Schalter lässt sich dann nämlich sehr einfach an einer ebenen Leiterplatte anbringen, da die elektrischen Kontaktflächen in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ein umfangsseitig verlaufender Zwischenraum zwischen dem Schaltwerksgehäuse und dem Schaltergehäuse mit Isoliermasse aufgefüllt. Vorzugsweise handelt es sich bei der Isoliermasse um einen Lack, mit dem der Zwischenraum zwischen dem Schaltwerksgehäuse und dem Schaltergehäuse ausgegossen wird.
Dies dichtet das Schalterinnere, in dem sich das Schaltwerk befindet, extrem gut ab. Zudem sorgt die Isolier- und Dichtmasse für eine mechanisch stabile Befestigung des Schaltwerksgehäuses in dem Schaltergehäuse.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht des temperaturabhängigen Schalters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Schalter in seiner Tieftemperaturstellung gezeigt ist;
2 eine schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten Schalters, wobei der Schalter in seiner Hochtemperaturstellung gezeigt ist;
3 eine schematische Schnittansicht des temperaturabhängigen Schalters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Schalter in seiner Tieftemperaturstellung gezeigt ist;
4A-4C schematische Schnittansichten, die einzelne Bearbeitungsschritte während der Herstellung des temperaturabhängigen Schalters gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel veranschaulichen; und
5 eine schematische Draufsicht von unten auf das in dem temperaturabhängigen Schalter verwendete Schaltwerk gemäß dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel.

1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schalters jeweils in einer schematischen Schnittansicht. Der Schalter ist darin in seiner Gesamtheit jeweils mit der Bezugsziffer 100 gekennzeichnet.
Der Schalter 100 weist ein temperaturabhängiges Schaltwerk 10 auf, das in einem elektrisch leitfähigen Schaltergehäuse 12 angeordnet ist.
Das Schaltwerk 10 weist eine funktionale Schaltwerkseinheit 14 sowie ein diese Schaltwerkseinheit 14 umgebendes Schaltwerksgehäuse 16 auf. Das Schaltwerksgehäuse 16 umgibt die Schaltwerkseinheit 14 von allen sechs Raumrichtungen zumindest teilweise. Wie nachfolgend im Detail erläutert ist, ist das Schaltwerksgehäuse 16 jedoch als teilweise offenes Gehäuse ausgestaltet, so dass die Schaltwerkseinheit 14 von zumindest einer Raumrichtung aus, vorzugsweise von nur einer Raumrichtung aus, von außerhalb des Schaltwerksgehäuses 16 zugänglich ist.
Aufgrund der Tatsache, dass das Schaltwerksgehäuse 16 die Schaltwerkseinheit 14 von allen sechs Raumrichtungen zumindest teilweise umgibt, ist die Schaltwerkseinheit 14 in dem Schaltwerksgehäuse 16 unverlierbar gehalten. Die Schaltwerkseinheit 14 kann sich also aus dem Schaltwerksgehäuse 16 nicht herauslösen.
Solange das Schaltwerk 10 nicht in dem Schalter 100 bzw. dessen Schaltergehäuse 12 eingebaut ist, liegt vorzugsweise ein gewisses Spiel zwischen der Schaltwerkseinheit 14 und dem Schaltwerksgehäuse 16 vor. In dem in 1 gezeigten eingebauten Zustand des Schalters 100 ist die Schaltwerkseinheit 14 jedoch fest verspannt. In der in 1 gezeigten Tieftemperaturstellung des Schalters 100 ist die Schaltwerkseinheit 14 zwischen dem Schaltergehäuse 12 und dem Schaltwerksgehäuse 16 eingespannt.
Die Schaltwerkseinheit 14 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dreiteilig aufgebaut. Die Schaltwerkseinheit 14 weist eine temperaturabhängige Bimetall-Schnappscheibe 18, eine temperaturunabhängige Feder-Schnappscheibe 20 sowie ein bewegliches Kontaktteil 22 auf. Die Bimetall-Schnappscheibe 18 und die Feder-Schnappscheibe 20 sind an dem Kontaktteil 22 unverlierbar gehalten. Die Schaltwerkseinheit 14 kann somit als Halbfabrikat vorproduziert werden und dann als Ganzes in das Schaltwerksgehäuse 16 eingesetzt werden (siehe 4A).
Das Schaltwerk 10 mitsamt der Schaltwerkseinheit 14 und dem Schaltwerksgehäuse 16 bilden ebenfalls ein Halbfabrikat für den daraus später produzierten temperaturabhängigen Schalter 100. Da sowohl die drei Bauteile 18, 20, 22 der Schaltwerkseinheit 14 unverlierbar miteinander verbunden sind als auch die Schaltwerkseinheit 14 in dem Schaltwerksgehäuse 16 unverlierbar gehalten ist, lässt sich das Schaltwerk 10 als Schüttgut auf Lager halten, bis es in dem temperaturabhängigen Schalter 100 verbaut wird.
Das Schaltwerksgehäuse 16 umgibt die Schaltwerkseinheit 14 von einer ersten Gehäuseseite 24, einer der ersten Gehäuseseite 24 gegenüberliegenden zweiten Gehäuseseite 26 und einer zwischen und quer zu der ersten und der zweiten Gehäuseseite 24, 26 verlaufenden Gehäuseumfangsseite 28.
Vorzugsweise umgibt das Schaltwerksgehäuse 16 die Schaltwerkseinheit 14 sowohl von der zweiten Gehäuseseite 26 als auch von der Gehäuseumfangsseite 28 vollständig. Die zweite Gehäuseseite 26 und die Gehäuseumfangsseite 28 bilden also vorzugsweise geschlossene Gehäuseseiten des Schaltwerksgehäuses 16. Lediglich bei der ersten Gehäuseseite 24 handelt es sich um eine teilweise offene Gehäuseseite des Schaltwerksgehäuses 16.
Mit anderen Worten umgibt die Gehäuseumfangsseite 28 die Schaltwerkseinheit 14 entlang des gesamten Umfangs, also aus insgesamt vier zueinander orthogonal ausgerichteten Raumrichtungen. Ferner umgibt das Schaltwerksgehäuse 16 die Schaltwerkseinheit 14 aus einer weiteren Raumrichtung vollständig, nämlich aus einer orthogonal zu der zweiten Gehäuseseite 26 ausgerichteten Raumrichtung. Lediglich aus der sechsten Raumrichtung, welche orthogonal zu der ersten Gehäuseseite 24 ausgerichtet ist, umgibt das Schaltwerksgehäuse 16 die Schaltwerkseinheit 14 nur teilweise.
An der ersten Gehäuseseite 24 weist das Schaltwerksgehäuse 14 eine Öffnung 30 auf, durch die das bewegliche Kontaktteil 22 von außerhalb des Schaltwerksgehäuses 16 zugänglich ist. Durch diese Öffnung 30 im Schaltwerksgehäuse 16 hindurch wirkt das bewegliche Kontaktteil 22 des Schaltwerks 10 mit einem stationären Kontaktteil 32 zusammen, das auf einer Innenseite 34 des Schaltergehäuses 12 angeordnet ist.
Ein Durchmesser D₁ der Öffnung 30 ist kleiner als ein parallel dazu gemessener Durchmesser D₂ der Bimetall-Schnappscheibe 18 und/oder der Feder-Schnappscheibe 20. Somit ist das bewegliche Kontaktteil 22 zwar von außerhalb des Schaltwerksgehäuses 16 durch die Öffnung 30 zugänglich, die Bimetall-Schnappscheibe 18 und die Feder-Schnappscheibe 20 können sich jedoch nicht aus dem Schaltwerksgehäuse 16 lösen oder aus diesem heraustreten.
Das Schaltwerksgehäuse 16 weist einen Grundkörper 36 auf, der aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise aus Metall, ausgebildet ist. Dieser elektrisch leitfähige Grundkörper 36 bildet in dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel die zweite Gehäuseseite 26 sowie die Gehäuseumfangsseite 28 des Schaltwerksgehäuses 16.
Ein oberer Teil des Grundkörpers 36, welcher die zweite Gehäuseseite 26 bildet, bildet gleichzeitig eine frei zugängliche Außenseite des Schalters 100. Die erste Gehäuseseite 24 und die Gehäuseumfangsseite 28 sind vollständig innerhalb des Schaltergehäuses 12 angeordnet und daher von außerhalb des Schalters 100 nicht zugänglich.
Die erste Gehäuseseite 24 des Schaltwerksgehäuses 16 wird gemäß dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Isolator 38 gebildet. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Kunststoffisolator handeln. Der Isolator 38 ist auf der Unterseite des Schaltwerksgehäuses 16 an dem Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 befestigt. Hierzu sind mehrere Haltekrallen 40 vorgesehen, die in 1 und 2 gestrichelt dargestellt sind.
Der Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 ist vorzugsweise einteilig ausgestaltet. Die Haltekrallen 40 sind vorzugsweise integral mit dem Grundkörper 36 verbunden.
Gemäß dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Schaltwerksgehäuse 16 also zweiteilig aufgebaut, mit dem Grundkörper 36 und dem daran befestigten Isolator 38. Selbstverständlich lassen sich anstelle von Haltekrallen 40 auch andere Arten von Halteelementen einsetzen, um den Isolator 38 mit dem Grundkörper 36 zu verbinden. Ebenso kann der Grundkörper 36 auch mit dem Isolator 38 verklebt sein.
Der Isolator 38 ist als Ringkörper ausgestaltet. Seine Form ist vorzugsweise an die Form des Schaltwerksgehäuses 12 angepasst. Der Isolator 38 liegt auf der Innenseite 34 des Bodens des Schaltergehäuses 12 unter Zwischenlage einer Isolierfolie 42 auf. Wenngleich die Isolierfolie 42 die elektrische Isolation wie auch die Dichtigkeit des Schalters 100 verbessert, ist diese jedoch nicht zwangsläufig notwendig.
Mit seiner Außenumfangsfläche 44 liegt der Isolator 38 an einer Innenumfangsfläche 46 des Schaltergehäuses 12 an (entweder direkt oder unter Zwischenlage der Isolierfolie 42). Eine Innenumfangsfläche 48 des Isolators 38 begrenzt die auf der ersten Gehäuseseite 24 des Schaltwerksgehäuses 16 vorgesehene Öffnung 30 in radialer Richtung.
Das Schaltwerksgehäuse 16 wird bei der Herstellung des Schalters 100 zusammen mit dem Isolator 38 in das Schaltergehäuse 12 eingesetzt. Das Schaltergehäuse 12 ist vorzugsweise einteilig aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise aus Metall, ausgebildet. Das Schaltergehäuse 12 ist topfartig ausgestaltet. Es weist einen Boden 50 und eine quer dazu, in Umfangsrichtung, umlaufende Seitenwand 52 auf, deren oberer Rand 54 nach dem Einsetzen des Schaltwerksgehäuses in Richtung zur zentralen Achse des Schaltwerksgehäuses nach innen umgebogen wird, um das Schaltwerksgehäuse 16 in dem Schaltergehäuse 12 zu fixieren.
Der Zwischenraum 56 zwischen dem Schaltwerksgehäuse 16 und dem Schaltergehäuse 12 ist mit Isoliermasse 58 aufgefüllt. Die Isoliermasse 58 sorgt für eine mechanische Abdichtung, die verhindert, dass Flüssigkeiten oder Verunreinigungen von außen in das Innere des Schalters 100 eintreten. Auf diese Weise entsteht ein versiegeltes Schaltergehäuse 12, in dem das Schaltwerksgehäuse 16 unverlierbar gehalten ist.
Da das Schaltwerksgehäuse 12 und der Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 jeweils aus elektrisch leitendem Material gefertigt sind, kann über deren Außenflächen thermischer Kontakt zu einem zu schützenden elektrischen Gerät hergestellt werden.
Die Außenflächen dienen gleichzeitig auch dem elektrischen Anschluss des Schalters 100. So kann beispielsweise die Außenseite 60 des Bodens 50 des Schaltergehäuses 12 als erster elektrischer Anschluss fungieren und die Außenseite 62 des auf der zweiten Gehäuseseite 26 von außen frei zugänglichen Teils des Grundkörpers 36 des Schaltwerksgehäuses 16 als zweiter elektrischer Anschluss fungieren.
Das Schaltwerk 10 ist in montiertem Zustand des Schalters 100 zwischen dem Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 und dem Schaltergehäuse 12 geklemmt angeordnet. Der Isolator 38 sorgt für eine elektrische Isolierung des Grundkörpers 36 des Schaltwerksgehäuses 16 gegenüber dem Schaltergehäuse 12.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass ein über den Schalter 100 hergestellter elektrischer Kontakt zwischen dem Schaltergehäuse 12 und dem Schaltwerksgehäuse 16 nur über das Schaltwerk 10 hergestellt werden kann. Dieser über den Schalter 100 hergestellte elektrische Kontakt zwischen dem Schaltergehäuse 12 und dem Schaltwerksgehäuse 16 wird durch das Schaltwerk 10 lediglich in der Tieftemperaturstellung des Schalters 100 hergestellt (vgl. 1 und 2).
In der in 1 gezeigten Tieftemperaturstellung des Schalters 100 befindet sich die temperaturunabhängige Feder-Schnappscheibe 20 in ihrer ersten Konfiguration und die temperaturabhängige Bimetall-Schnappscheibe 18 in ihrer Tieftemperaturkonfiguration. Die Feder-Schnappscheibe 20 drückt das bewegliche Kontaktteil 22 gegen das als Gegenkontakt fungierende stationäre Kontaktteil 32. Der Schalter 100 befindet sich somit in seiner geschlossenen Stellung, in der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Außenseite 62 des Schaltwerksgehäuses 16, welche als zweiter Schalter-Anschluss fungiert, und der Außenseite 60 des Schaltergehäuses 12, welche als erster Schalter-Anschluss fungiert, über die Feder-Schnappscheibe 20, das bewegliche Kontaktteil 22 und das stationäre Kontaktteil 32 hergestellt ist.
Der Kontaktdruck zwischen dem beweglichen Kontaktteil 22 und dem stationären Kontaktteil 32 wird durch die Feder-Schnappscheibe 20 erzeugt. Die Bimetall-Schnappscheibe 18 ist in diesem Zustand hingegen nahezu kräftefrei in dem Schaltwerksgehäuse 16 gelagert.
Erhöht sich nun die Temperatur des zu schützenden Gerätes und damit die Temperatur des Schalters 100 sowie der darin angeordneten Bimetall-Schnappscheibe 18 auf die Schalttemperatur der Bimetall-Schnappscheibe 18 oder über die Schalttemperatur hinaus, so schnappt die Bimetall-Schnappscheibe 18 von ihrer in 1 gezeigten konkaven Tieftemperaturstellung in ihre in 2 gezeigte konvexe Hochtemperaturstellung um. Bei diesem Umschnappen stützt sich die Bimetall-Schnappscheibe 18 mit ihrem äußeren Rand 64 an einer an der Oberseite des Isolators 38 angeordneten Abstützfläche ab. Dadurch biegt sich gleichzeitig die Feder-Schnappscheibe 20 an ihrem Zentrum nach oben durch, so dass die Feder-Schnappscheibe 20 von ihrer in 1 gezeigten, ersten stabilen geometrischen Konfiguration in ihre in 2 gezeigte, zweite geometrisch stabile Konfiguration umschnappt.
2 zeigt die Hochtemperaturstellung des Schalters 100, in der dieser geöffnet ist. Der Stromkreis ist damit unterbrochen.
Wenn sich das zu schützende Gerät und damit der Schalter 100 samt Bimetall-Schnappscheibe 18 dann wieder abkühlen, schnappt die Bimetall-Schnappscheibe 18 bei Erreichen der Rückschalttemperatur, welche auch als Rücksprungtemperatur bezeichnet wird, wieder in ihre Tieftemperaturstellung um, wie sie beispielsweise in 1 gezeigt ist. Somit lässt sich ein reversibles Schaltverhalten realisieren.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass eine Rückschaltung des Schalters 100 nach einem einmal erfolgtem Umschnappen in die Hochtemperaturstellung durch eine entsprechende Schließsperre verhindert wird. Derartige Schließsperren, die insbesondere bei Einmalschaltern verwendet werden, bei denen ein Rückschalten unterbunden werden soll, sind aus dem Stand der Technik bereits in einer Vielzahl bekannt.
Ebenso ist es möglich, die Schaltwerkseinheit 14 ohne Feder-Schnappscheibe 20 auszustatten. In einem solchen Fall weist die Schaltwerkseinheit 14 dann „nur“ die Bimetall-Schnappscheibe 18 und das bewegliche Kontaktteil 22 auf. Die Bimetall-Schnappscheibe 18 sorgt dann nicht nur für das Schaltverhalten, sondern erzeugt in der Tieftemperaturstellung des Schalters 100 auch gleichzeitig den Kontaktdruck zwischen dem beweglichen Kontaktteil 22 und dem stationären Kontaktteil 32. Die Bimetall-Schnappscheibe 18 wird dann also als stromführendes Bauteil des Schaltwerks 10 eingesetzt.
3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Schalters 100. Diesbezüglich werden nachfolgend im Wesentlichen die Unterschiede zu dem Schalter 100 gemäß dem in 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Da die generelle Funktionsweise des in 3 gezeigten Schalters 100 sich nicht von dem in 1 und 2 gezeigten Schalter 100 unterscheidet, wird hierauf nicht noch einmal explizit eingegangen.
Ein Unterschied des in 3 gezeigten Schalters 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liegt in seiner noch flacheren Bauweise. Insbesondere das Schaltwerksgehäuse 16 ist hier noch flacher ausgestaltet. Während der Teil der zweiten Gehäuseseite 26 des Schaltwerksgehäuses 16, der eine frei zugängliche Außenseite des Schalters 10 bildet, in 1 einen kuppelförmigen Abschnitt 66 aufweist, so ist dieser Teil 68 des Schaltwerksgehäuses 16 gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel topfförmig ausgestaltet. Dieser topfförmige Abschnitt 68 weist an seiner Oberseite eine plane Kontaktfläche 70 auf, die in einer Ebene E mit einer an dem Schaltergehäuse 12 angeordneten zweiten Kontaktfläche 72 angeordnet ist. Diese beiden Kontaktflächen 70, 72 eignen sich für eine SMD-Montage des Schalters 100. Der Schalter 100 lässt sich damit sozusagen über Kopf sehr einfach auf einer planen Leiterplatte montieren.
Die zweite Kontaktfläche 72, welche an der Oberfläche des Schaltergehäuses 12 angeordnet ist, umgibt die erste Kontaktfläche 70 vorzugsweise vollständig entlang des gesamten Umfangs des Schalters 100. Die erste Kontaktfläche 70 ist vorzugsweise kreisförmig ausgestaltet. Die zweite Kontaktfläche 72 ist vorzugsweise kreisringförmig ausgestaltet.
Auch im Schalter-Inneren ist das Schaltwerksgehäuse 16 gemäß dem in 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel flacher ausgestaltet. Der Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 ist wiederum einteilig aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise aus Metall ausgestaltet. Auch in dieser Ausführungsform ist die Schaltwerkseinheit 14 in dem Schaltwerksgehäuse 16 gekapselt. Das Schaltwerksgehäuse 16 umgibt die Schaltwerkseinheit 14 von allen sechs Raumrichtungen zumindest teilweise. Die erste Gehäuseseite 24 des Schaltwerksgehäuses 16 ist wiederum als teilweise offene Gehäuseseite ausgestaltet, die eine zentrale Öffnung 30 aufweist, durch welche das bewegliche Kontaktteil 22 hindurch mit dem stationären Kontaktteil 32 direkt zusammenwirkt. In der in 1 und 3 gezeigten Tieftemperaturstellung des Schalters 100 berührt das bewegliche Kontaktteil 22 das stationäre Kontaktteil 32 durch die Öffnung 30 hindurch.
Die Öffnung 30 wird von dem Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 in radialer Richtung begrenzt. Auf der ersten Gehäuseseite 24 weist der Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 einen nach innen umgeklappten, umlaufenden Rand 74 auf. Anstelle eines solchen Randes 74 können jedoch auch einzelne Stege vorgesehen sein, die von der Gehäuseumfangsseite 28 radial nach innen abstehen.
Der Rand 74 bzw. die erwähnten Stege dienen gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel als Gegenhalter für die Bimetall-Schnappscheibe 18. Der Rand 74 weist eine Abstützfläche 63 auf, an der sich die Bimetall-Schnappscheibe 18 in ihrer Hochtemperaturstellung abstützen kann.
Anders als bei dem in 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel stützt sich die Bimetall-Schnappscheibe 18 in ihrer Hochtemperaturstellung nicht mehr an dem Isolator 38 ab, sondern an dem Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 selbst, nämlich an dem Rand 74 bzw. den genannten Stegen.
Ein weiterer Unterschied besteht in der etwas anderen Ausgestaltung des Isolators 38. Der Isolator 38 ist auch hier als Ringkörper ausgestaltet, dessen Außenumfangsfläche an der Innenumfangsfläche des Schaltergehäuses 12 anliegt. Der Isolator 38 ist hier jedoch im Querschnitt in etwa L-förmig ausgestaltet. Der Grundkörper des Schaltwerksgehäuses 16 liegt auf einer Innenumfangsschulter 76 des Isolators 38 auf.
Auch gemäß dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass der Isolator 38 als Teil des Schaltwerksgehäuses 16 bei der Herstellung des Schalters 100 als gemeinsame Einheit in das Schaltergehäuse 12 eingesetzt wird. Der Isolator 38 ist daher auch hier vorzugsweise mit dem Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 verbunden. Diese Verbindung kann mithilfe von einem oder mehreren Halteelementen, beispielsweise zumindest einer Haltekralle, erfolgen. Alternativ dazu kann der Isolator 38 an den Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 angeklebt, angeschweißt oder angelötet sein.
4A-C veranschaulichen auf schematische Art und Weise mehrere sequenziell hintereinander ablaufende Arbeitsschritte bei der Montage des Schalters 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
In einem ersten Montageschritt wird die Schaltwerkseinheit 14, die die Bimetall-Schnappscheibe 19, die Feder-Schnappscheibe 20 und das bewegliche Kontaktteil 20 aufweist, in den Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 von unten eingesetzt. Der vorgeformte Grundkörper 36 kann beispielsweise als Tiefziehbauteil ausgestaltet sein. In 4A ist die erste Gehäuseseite 25 noch komplett geöffnet, so dass sich die Schaltwerkseinheit 14 einfach von unten einsetzen lässt. Ein Teil der Gehäuseumfangsseite 28 wie auch die zweite Gehäuseseite 26 sind als geschlossene Gehäuseseiten ausgebildet. Von der Gehäuseumfangsseite 28 stehen nach unten hin, etwa ab der gestrichelten Linie 78, mehrere vorgeformte Haltekrallen 74 senkrecht nach unten hin ab.
In einem zweiten Montageschritt wird dann der Isolator 38 auf die Haltekrallen 40 aufgeschoben. Der Isolator 38 weist hierzu vorzugsweise mehrere, über den Umfang verteilt angeordnete Durchgangsbohrungen 8 auf, durch die die Haltekrallen hindurchgesteckt werden. Die Haltekrallen 40 werden anschließend, wie mit den Pfeilen 82 angedeutet, nach innen umgeklappt, um den Isolator 38 an dem Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 zu fixieren. Das Schaltwerk 10 ist damit fertiggestellt.
Das fertiggestellte Schaltwerk 10, welches als Halbfabrikat in Schüttgut-Lagerhaltung gelagert werden kann, ist im oberen Teil von 4C gezeigt. 5 zeigt eine Draufsicht von unten auf das Schaltwerk 10, wodurch insbesondere die zuvor erwähnte Art der Befestigung des Isolators 38 am Grundkörper 36 des Schaltwerksgehäuses 16 nochmals ersichtlich ist.
Im letzten Montageschritt, welcher in 4C gezeigt ist, wird das als Halbfabrikat vorproduzierte Schaltwerk 10 in das Schaltergehäuse 12 eingesetzt und das Schaltergehäuse 12 durch Umklappen des oberen Randes 54 verschlossen (siehe Pfeile 84).
Als letzter, hier nicht gezeigter Verfahrensschritt wird die Isolier- und Dichtmasse 58 in den Zwischenraum 56 zwischen dem Schaltwerksgehäuse 16 und dem Schaltergehäuse 12 eingebracht.

Claims

Temperaturabhängiger Schalter (100), umfassend: - ein temperaturabhängiges Schaltwerk (10) mit einer Schaltwerkseinheit (14), die ein mit einer Bimetall-Schnappscheibe (18) gekoppeltes, bewegliches Kontaktteil (22) aufweist, und mit einem Schaltwerksgehäuse (16), in dem die Schaltwerkseinheit (14) angeordnet und darin unverlierbar gehalten ist; und - ein Schaltergehäuse (12), in dem das Schaltwerksgehäuse (16) angeordnet und darin unverlierbar gehalten ist, wobei das Schaltergehäuse (12) ein stationäres Kontaktteil (32) aufweist, das als Gegenkontakt zu dem beweglichen Kontaktteil (22) fungiert; wobei das Schaltwerksgehäuse (16) die Schaltwerkseinheit (14) von einer ersten Gehäuseseite (24), einer der ersten Gehäuseseite (24) gegenüberliegenden zweiten Gehäuseseite (26) und einer zwischen und quer zu der ersten und der zweiten Gehäuseseite (24, 26) verlaufenden Gehäuseumfangsseite (28) umgibt und auf der ersten Gehäuseseite (24) eine Öffnung (30) aufweist, durch die das bewegliche Kontaktteil (22) mit dem stationären Kontaktteil (32) zusammenwirkt, wobei das Schaltwerksgehäuse (16) einen elektrisch leitfähigen Grundkörper (36) aufweist, der zumindest einen Teil der zweiten Gehäuseseite (26) bildet, wobei dieser Teil der zweiten Gehäuseseite (26) eine frei zugängliche Außenseite (62) des Schalters (100) bildet, und wobei der Schalter (100) ferner einen Isolator (38) aufweist, der den Grundkörper (36) des Schaltwerksgehäuses (16) gegenüber dem Schaltergehäuse (12) elektrisch isoliert und im Inneren des Schaltergehäuses (12) angeordnet ist.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Isolator (38) einen Ringkörper aufweist.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Isolator (38) an dem Grundkörper (36) des Schaltwerksgehäuses (16) befestigt ist.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß Anspruch 3, wobei an dem Grundkörper (36) des Schaltwerksgehäuses (16) zumindest ein Halteelement (40) ausgebildet ist, mithilfe dessen der Isolator (38) an dem Grundkörper (36) befestigt ist.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (36) des Schaltwerksgehäuses (16) einteilig ausgestaltet ist.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Außenumfangsfläche (44) des Isolators (38) an einer Innenumfangsfläche (46) des Schaltergehäuses (12) anliegt.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Isolator (38) zumindest einen Teil der Gehäuseumfangsseite (28) des Schaltwerksgehäuses (16) und/oder einen Teil der ersten Gehäuseseite (24) des Schaltwerksgehäuses (16) bildet.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Innenumfangsfläche (48) des Isolators (38) die Öffnung (30) radial begrenzt.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Durchmesser (D₁) der Öffnung (30) kleiner als ein parallel dazu gemessener Durchmesser (D₂) der Bimetall-Schnappscheibe (18) ist.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schaltwerk (10) dazu eingerichtet ist, unterhalb einer Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe (18) den Schalter (100) in einer Tieftemperaturstellung zu halten, in der das Schaltwerk (10) über das bewegliche Kontaktteil (22) eine elektrische Verbindung zwischen dem Grundkörper (36) des Schaltwerksgehäuses (16) und dem an dem Schaltergehäuse (12) angeordneten stationären Kontaktteil (32) herstellt, und bei Überschreiten der Ansprechtemperatur, den Schalter (100) in eine Hochtemperaturstellung zu bringen, in der das Schaltwerk (10) die elektrische Verbindung unterbricht.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß Anspruch 10, wobei die Bimetall-Schnappscheibe (18) dazu eingerichtet ist, bei Überschreiten der Ansprechtemperatur von einer geometrisch stabilen Tieftemperaturkonfiguration in eine geometrisch stabile Hochtemperaturkonfiguration umzuschnappen, und wobei sich die Bimetall-Schnappscheibe (18) in ihrer Hochtemperaturkonfiguration an einer auf der ersten Gehäuseseite (24) des Schaltwerksgehäuses (16) angeordneten Abstützfläche (63) abstützt, die an dem Grundkörper (36) oder an dem Isolator (38) ausgebildet ist, und dabei das bewegliche Kontaktteil (22) auf Abstand zu dem stationären Kontakt (32) hält.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Schaltwerkseinheit (10) ferner eine mit dem beweglichen Kontaktteil (22) gekoppelte Feder-Schnappscheibe (20) aufweist, die sich in der Tieftemperaturstellung des Schalters (100) an einer auf der zweiten Gehäuseseite (26) im Inneren des Schaltwerksgehäuses (16) angeordneten Innenfläche abstützt.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Teil der zweiten Gehäuseseite (26) des Schaltwerksgehäuses (16), der eine frei zugängliche Außenseite (62) des Schalters (100) bildet, einen nach außen gewölbten, kuppel- oder topfförmigen Abschnitt (66, 68) aufweist.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß Anspruch 13, wobei der nach außen gewölbte, kuppel- oder topfförmige Abschnitt (66, 68) eine erste Kontaktfläche (70) aufweist, die mit einer an dem Schaltergehäuse (12) angeordneten zweiten Kontaktfläche (72) in einer Ebene (E) liegt.
Temperaturabhängiger Schalter (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein umfangsseitig verlaufender Zwischenraum (56) zwischen dem Schaltwerksgehäuse (16) und dem Schaltergehäuse (12) mit Isoliermasse (58) aufgefüllt ist.