DE19604949C2 - Thermische Schalteinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Schalteinrichtung, insbesondere einen bimetallge­ steuerten Temperaturregler oder Temperaturbegrenzer mit einer Sollwerteinstellvorrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.

Die Sollwerteinstellvorrichtung soll so ausgebildet sein, daß durch die Verdrehung eines Betätigungsknopfes ein Schaltpunkt- Sollwert verstellt werden kann. Im Falle eines Temperaturreglers ist angestrebt, die vom Temperaturregler einzuregelnde Temperatur nach oben oder nach unten zu verschieben.

Die Sollwerteinstellvorrichtung weist dazu ein am Sockel der Schalteinrichtung befestig­ tes, mit einer Lagerausnehmung versehenes Führungsteil auf. An dem Führungsteil ist ei­ ne Einstellkulissenführung vorgesehen, die von einem Gegenelement an einer verdrehba­ ren Einstellwelle abgetastet wird, die an ihrem freien Ende die Handhabe zur Bedienung trägt. Der Abtastvorsprung beaufschlagt die nach Art eines Gewindes oder nach Art ei­ ner Schraube ausgebildete Einstellkulissenführung. Mit einem Ende wirkt die durch die Einstellkulissenführung axial verschiebbare Einstellwelle auf Schaltelementteile ein und sorgt für die angestrebte Verschiebung des Sollwertes.

Aus EP 0 271 345 A2 geht eine Thermostatvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbe­ griffs des Patentanspruchs 1 hervor. An dem Führungsteil, das die verdrehbare Einstell­ welle der Sollwerteinstellvorrichtung lagert, ist eine Einstellkulissenführung vorgesehen, die von einem Gegenelement abgetastet wird, das an der Einstellwelle befestigt ist. Die Oberfläche der Einstellkulissenführung weist gegen federnde Elemente einer Schaltein­ richtung, die Federkraft der Elemente der Schalteinrichtung wirkt in Axialrichtung der Einstellwerte gegen die Oberfläche der Einstellkulissenführung und sorgt dadurch für den notwendigen Abtast-Anpreßdruck zwischen dem Vorsprung an der Einstellwelle und der Einstellkulissenführung. Das Führungsteil mit der Einstellkulissenführung einerseits so­ wie die Einstellwelle mit dem Abtastvorsprung andererseits sind als Kunststoffspritzteile ausgeführt.

Aus DE 89 01 706 U1 ist ein Bimetallschalter bekannt, der eine Sollwerteinstellvorrichtung aufweist. Die Einstellvorrichtung weist einen Betätigungsring mit einer Kulisse auf, wobei eine an der Kulisse vorgesehene Kerbe an einem Stellvorsprung einrastet. Das freie Ende des Stellvorsprungs ist damit mit der am Ring angeordneten Kulisse abhängig von der Drehstellung eines Stellglieds in Wirkverbindung bringbar.

Aus US 3,358,101 ist ebenfalls eine Sollwerteinstellvorrichtung bekannt, die eine Einstellwelle aufweist, welche an beiden Enden jeweils einen schlüsselartigen Vorsprung aufweist. Eine Einstellkulissenführung ist aber nur am freien Ende der Einstellwelle vorgesehen.

Die bekannte Vorrichtung ist zwar relativ einfach aufgebaut, aber mit dem grundsätzli­ chen Mangel behaftet, daß bei einem gegen die Handhabe gerichteten Druck die Ein­ stellwelle in Richtung der Schaltelementteile verschoben werden kann, was zu einem Ab­ heben des Abtastvorsprungs von der Einstellkulissenführung und unter Umständen zu ei­ ner Beschädigung oder Verstellung der Schaltelementteile führen kann.

Als weiterer Stand der Technik ist es bekannt, Sollwerteinstellvorrichtungen aus Metall auszubilden und in die Lagerausnehmung des Führungsteils ein Innengewinde einzu­ schneiden, das mit einem Außengewinde an der verdrehbaren Einstellwelle zusammen­ wirkt. Derartige thermische Schalteinrichtungen sind insofern nachteilig, als zum einen die Gewindeherstellung aufwendig ist, zum anderen aber auch die Montage, d. h. die Zu­ sammenfügung von Einstellwelle und Führungsteil eine Vielfachverdrehung der Einstell­ welle, abhängig von der Gewindesteigung erforderlich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermische Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß unter Bei­ behaltung eines einfachen Aufbaus und einfacher Montage eine definierte Axialführung der Einstellwelle in der Lagerausnehmung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildun­ gen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-19.

Als Kern der Erfindung wird es angesehen, das Führungsteil auf beiden Seiten im Bereich der Einstellwelle mit zwei Einstellkulissenführungen zu versehen und an der Einstellwelle zwei Abtastelemente vorzusehen, die die beiden Einstellkulissenführungen mit zwei mit der Einstellwelle zusammenwirkenden Abtastelementen abzutasten. Die Längsverschie­ bung der Einstellwelle bezogen das Führungsteil erfolgt definiert nach dem Verlauf der beiden zusammenwirkenden Einstellkulissenführungen, die nicht notwendigerweise paral­ lel verlaufen müssen, sondern - falls die Abtastelemente radial versetzt an der Einstellwel­ le angeordnet sind oder mit dieser zusammenwirken - auch drehversetzt angeordnet sein können. Die Einstellwelle tastet mit ihren den Elementen der Schalteinrichtung zuge­ wandten ersten Ende die zugeordnete erste Einstellkulissenführung ab und mit einem, insbesondere vom Mittelbereich der Einstellwelle, wegstehenden Radialvorsprung die zweite Einstellkulissenführung.

Um eine einfache Montage der Schalteinrichtung zu gewährleisten, durchgreift der Ra­ dialvorsprung beim Zusammenfügen von Einstellwelle und Führungsteil bei der Montage eine von der Lagerausnehmung des Führungsteils radial wegstehende Montagenut. Da­ durch müssen die beiden Teile lediglich ineinander eingefügt werden und dann um einen gewissen Betrag verdreht werden, damit die angestrebte genau definierte Führung der Einstellwelle in dem Führungsteil sichergestellt ist. Die Zusammenfügungsbewegung ist so einfach, daß die Montage von Einstellwelle und Führungsteil durch einen Automaten ohne weiteres vollzogen werden kann.

Es ist vorteilhaft, wenn das den Elementen der Schalteinrichtung zugewandte erste Ende der Einstellwelle tellerartig verbreitert ist. Von der tellerartigen Verbreiterung steht der Abtastvorsprung ab, der die erste Einstellkulissenführung beaufschlagt. Alternativ dazu können auch mehrere Abtastvorsprünge vorgesehen sein, um ein Verkippen der gegen­ seitig geführten Teile zu vermeiden. Besonders standfest ist die Vorrichtung dann, wenn die Abtastvorsprünge als metallische Stifte ausgebildet sind und in die tellerartige Ver­ breiterung eingespritzt sind. Die mehreren Abtastvorsprünge beaufschlagen zwei gegen­ läufig angeordnete, konzentrisch verlaufende Kulissenführungen. Dadurch wird eine ein­ seitige Kippbelastung der Einstellwelle vermieden.

Es ist auch möglich, zwischen der tellerartigen Verbreiterung und/oder der/den Einstell­ kulissenführung(en) eine geprägte Abtastscheibe einzulegen, die mit einem oder mehre­ ren Abtastvorsprüngen versehen ist.

An der tellerartigen Verbreiterung oder an der Abtastscheibe kann auch ein radial nach außen stehender Drehbegrenzungsanschlag vorgesehen werden, der in Drehendstellung der Einstellwelle an einem Gegenanschlag des Führungsteils aufläuft.

Um zu gewährleisten, daß die definierte Axialführung der Einstellwelle im Führungsteil über den gesamten möglichen Drehbereich aufrechterhalten bleibt, ist in Montageendstel­ lung die Einführungsnut des Führungsteils durch einen Einsatz verschlossen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß auf das Führungsteil ein Befestigungselement, z. B. eine gabelartig ausgebildete Befestigungsplatte aufgeschoben wird, die mit einer den ver­ schließenden Einsatz bildenden Ausprägung versehen ist. Falls die Befestigungsplatte ga­ belartig ausgebildet ist und beidseitig mit ihren Gabelenden das Führungsteil umgreift, wozu rechtwinklig in Axialrichtung der Einstellwelle verlaufende Seitennuten am Füh­ rungsteil vorgesehen sein können, ist die Montage der drei Hauptteile der Sollwertein­ stellvorrichtung auf wenige automatische Montagehübe begrenzt, nämlich Einführen der Einstellwelle in das Führungsteil in einer ersten Montagerichtung und Aufstecken der Befestigungsplatte in einer zweiten, rechtwinklig zur ersten Montagerichtung verlaufen­ den zweiten Montagerichtung. Die Gabelenden der Befestigungsplatte können in Monta­ geendstellung zur Bildung einer Formschlußverbindung zusammengebogen werden, was ebenfalls durch einen Montageautomaten ohne weiteres machbar ist.

Wenn die Oberseite der den Einsatz bildenden Ausprägung in Montageendstellung etwa gleichebig mit den an sie angrenzenden Oberflächen der zweiten Einstellkulissenführung verläuft, kann das zugeordnete Abtastelement ohne weiters auch den Bereich des Einsat­ zes überstreichen, ohne daß es zu störenden Längsverschiebungen der Einstellwelle be­ zogen auf das Führungsteil kommt.

Zur Justierung steht aus der tellerartigen Verbreiterung der Einstellwelle ein gegenüber der Einstellwelle längenverstellbarer Stift heraus, der seinerseits die zu verstellenden Schaltelementteile, z. B. eine Sprungfeder, ein Bimetallelement oder einen Bewegungs­ kontakt der Schalteinrichtung beaufschlagt.

Vorteilhafterweise sind der Radialvorsprung zur Abtastung der zweiten Einstellkulissen­ führung und der Drehbegrenzungsanschlag drehversetzt zueinander angeordnet. Dies be­ deutet, daß in Drehendstellung der Einstellwelle der Radialvorsprung mit der Montage­ nut fluchtet.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungsfiguren näher er­ läutert. Diese zeugen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der thermische Schalteinrichtung, teilweise geschnitten,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Oberseite der thermische Schalteinrichtung,

Fig. 3 Detailansichten der Hauptteile der Sollwerteinstellvorrichtung, nämlich

Fig. 3a eine Seitenansicht der Befestigungsplatte,

Fig. 3b einen Schnitt durch das Führungsteil,

Fig. 3c eine Seitenansicht der Einstellwelle,

Fig. 3d eine Draufsicht auf die Befestigungsplatte,

Fig. 3e eine Draufsicht auf das Führungsteil,

Fig. 3f eine Seitenansicht einer Einstellwelle mit metallischen Abtaststiften sowie

Fig. 3g eine Seitenansicht einer Einstellwelle mit Abtastscheibe.

Die thermische Schalteinrichtung 1 weist eine Sollwerteinstellvorrichtung 2 auf, die am Sockel 3 der Schalteinrichtung 1 befestigt ist und ein Führungsteil 4 umfaßt, das von ei­ ner Lagerausnehmung 5 durchsetzt ist. In der Lagerausnehmung 5 ist eine Einstellwelle 6 drehbar gelagert, deren freies Ende 7 mit einer Handhabe 8 in Form eines Drehknopfes versehen werden kann.

Die Schalteinrichtung 1 weist ferner Schaltelementteile 9 auf, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Festkontakt 10, Bewegungskontakt 11, Sprungfeder 12 und Bimetallelement 13 bestehen, wobei die Bewegung des Bimetallelements 13 über ei­ nen Übertragungsstift 14 auf die Sprungfeder 12 übertragen wird. Der Mittelbereich 23 der Sprungfeder 12 wird von einem längenverstellbaren Stift 15 beaufschlagt, der in das untere Ende 16 der Einstellwelle 6 eingeschraubt ist. Das untere Ende 16 der Einstellwel­ le 6 ist tellerartig verbreitert und weist einen Abtastvorsprung 17 auf, der eine auf der Unterseite 18 des Führungsteils 4 angeordnete erste Einstellkulissenführung 19 abtastet. Auch die Oberseite 20 des Führungsteils 4 ist im Bereich der Lagerausnehmung 5 mit ei­ ner weiteren Einstellkulissenführung 21 versehen. Die Abtastung der beiden gleichzeitig wirkenden Einstellkulissenführungen 19, 21 durch die Einstellwelle 6 erfolgt von der Unterseite her durch den Abtastvorsprung 17 und - was die zweite Einstellkulissenfüh­ rung 21 anbelangt - durch einen Radialvorsprung 22, der etwa vom Mittelbereich 23 der Einstellwelle 6 absteht.

Um die Einstellwelle 6 mit dem Radialvorsprung 22 in die Lagerausnehmung 5 des Füh­ rungsteils 4 einstecken zu können, ist eine Montagenut 30 vorgesehen, die das Führungs­ teil 4 von der Lagerausnehmung 5 radial nach außengehend durchsetzt.

Die tellerartige Verbreiterung am unteren Ende 16 der Einstellwelle 6 ist mit einem radial nach außen stehenden Drehbegrenzungsanschlag 31 versehen, der in Drehendstellung an einem Gegenanschlag 32 des Führungsteils 4 aufläuft.

Der lichte Abstand zwischen dem Radialvorsprung 22 im Mittelbereich 23 der Einstell­ welle 6 und dem Abtastvorsprung 17 im Bereich der tellerartigen Verbreiterung ent­ spricht im wesentlichen dem axialen Abstand der beiden Einstellkulissenführungen 19, 21 voneinander.

In Montageendstellung oder Gebrauchsstellung ist die Montagenut 30 des Führungsteils 4 durch einen Einsatz 40 verschlossen, der Bestandteil einer Befestigungsplatte 41 ist, die seitlich auf das Führungsteil 4 aufgeschoben werden kann und dabei mit einer den Einsatz 40 bildenden Ausprägung die Montagenut 30 verschließt. Zum gegenseitigen Eingriff zwischen Befestigungsplatte 41 und Führungsteil 4 ist letzteres mit rechtwinklig zur Axialrichtung der Einstellwelle 6 verlaufenden Seitennuten 50 versehen, in die die gabelartig ausgebildete Befestigungsplatte 41 mit ihren Gabelenden 51 eingreift. Um eine Formschlußverbindung zu schaffen, sind die Gabelenden 51 zusammengebogen, wie dies besonders gut in Zeichnungsfig. 2 zu sehen ist.

Aus den Detailzeichnungen ergibt sich noch, daß der Radialvorsprung 22 und der Dreh­ begrenzungsanschlag 31 der Einstellwelle 6 drehversetzt zueinander angeordnet sind, womit in Drehendstellung der Einstellwelle 6 der Radialvorsprung 22 mit der Montage­ nut 30 fluchtet. Beide Einstellkulissenführungen 19, 21 sind bezogen auf die ihnen zuge­ ordneten Oberflächen (Unterseite 18, Oberseite 20) des Führungsteils 4 versenkt ange­ ordnet.

Fig. 3f zeigt eine alternative Ausgestaltung der Einstellwelle 6, bei der die Abtaststifte 17, 17' als gesonderte, metallische Stifte ausgebildet sind, die in die tellerartige Verbrei­ terung am unteren Ende 16 der Einstellwelle 6 eingespritzt sind.

Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung der Abtastvorsprünge 17, 17' ergibt sich aus Fig. 3g. Dort ist eine gesonderte Abtastscheibe 60 dargestellt, die auf die obere Seite der tellerartigen Verbreiterung aufgelegt wird und mit dem Abtastvorsprung 17 versehen ist. In diesem Fall ist der Abtastvorsprung 17 als Ausprägung ausgebildet, in die zur Drehsi­ cherung der Abtastscheibe 60 eine angespritzte Noppe 61 auf der tellerartigen Verbreite­ rung eingreifen kann. Allerdings sind andere Maßnahmen zur Drehsicherung der Abtast­ scheibe 60 gegenüber der tellerartigen Verbreiterung ebenfalls möglich.

Bezugszeichenliste

1

thermische Schalteinrichtung

2

Sollwerteinstellvorrichtung

3

Sockel

4

Führungsteil

5

Lagerausnehmung

6

Einstellwelle

7

freies Ende

8

Handhabe

9

Schaltelement

10

Festkontakt

11

Bewegungskontakt

12

Sprungfeder

13

Bimetallelement

14

Übertragungsstift

15

Stift

16

unteres Ende

17

Abtastvorsprung

17

'Abtastvorsprung

18

Unterseite

19

Einstellkulissenführung

20

Oberseite

21

Einstellkulissenführung

22

Radialvorsprung

23

Mittelbereich

30

Montagenut

31

Drehbegrenzungsanschlag

32

Gegenanschlag

40

Einsatz

41

Befestigungsplatte

50

Seitennuten

51

Gabelenden

60

Abtastscheibe

61

Noppe

Claims (19)

1. Thermische Schalteinrichtung (1), insbesondere bimetallgesteuerter Temperaturreg­ ler oder -begrenzer mit einer Sollwerteinstellvorrichtung (2), die ein am Sockel (3) der Schalteinrichtung (1) befestigtes, mit einer Lagerausnehmung (5) versehenes Führungsteil (4) aufweist, an dem eine Einstellkulissenführung (19) vorgesehen ist, und in der Lagerausnehmung (5) eine verdrehbare Einstellwelle (6) angeordnet ist, die an ihrem freien Ende (7) eine Handhabe (8) trägt und mit einem Abtastvor­ sprung (17) die nach Art eines Gewindeganges ausgebildete Einstellkulissenführung (19) beaufschlagt sowie an ihrem anderen Ende auf Schaltelementteile (9) der Schalteinrichtung (1) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. das Führungsteil (4) auf beiden Seiten im Bereich der die Einstellwelle (6) aufnehmenden Lagerausnehmung (5) mit einer weiteren, gleichsinnig wir­ kenden schraubenförmigen Einstellkulissenführung (19 bzw. 21) versehen ist und
• 2. die Einstellwelle (6) mit mindestens einem Abtastvorsprung (17) auf ihrem den Schaltelementen (9) der Schalteinrichtung (1) zugewandten Ende (16) die erste Einstellkulissenführung (19) und mit einem vom Mittelbereich (23) der Einstellwelle (6) wegstehenden Radialvorsprung (22) die zweite Einstell­ kulissenführung (21) beaufschlagt und
• 3. der Radialvorsprung (22) beim Montagevorgang der Einstellwelle (6) in das Führungsteil (4) eine von der Lagerausnehmung (5) des Führungsteils (4) radial nach außen verlaufende Montagenut (30) durchgreift.

2. Thermische Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Schaltelementen (9) der Schalteinrichtung (1) zugewandte Ende (16) der Einstellwelle (6) tellerartig verbreitert ist.

3. Thermische Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die tellerartige Verbreiterung mit dem gegen die erste Einstellkulissenführung (19) vorstehenden Abtastvorsprung (17) versehen ist.

4. Thermische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die tellerartige Verbreiterung mehrere Abtastvorsprünge (17, 17') aufweist.

5. Thermische Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Abtastvorsprünge (17, 17') aus metallischen Stiften bestehen, die in die tellerartige Verbreiterung eingespritzt sind.

6. Thermische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Abtastvorsprünge (17, 17') und der Radialvorsprung (22) die erste und zweite gegenläufig zueinander angeordnete, konzentrisch verlaufende Einstellkulissenführung (19, 21) beaufschlagen.

7. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der tellerartigen Verbreiterung und der/den Einstellkulisse(n) eine Abtastscheibe (60) angeordnet ist, die mit den Abtastvorsprüngen (17, 17') verse­ hen ist.

8. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die tellerartige Verbreiterung oder die Abtastscheibe (60) mit einem radial nach außen stehenden Drehbegrenzungsanschlag (31) versehen ist, der in Dre­ hendstellung an einem Gegenanschlag (32) des Führungsteils (4) aufläuft.

9. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialvorsprung (22) und der Drehbegrenzungsanschlag (31) drehversetzt zueinander angeordnet sind.

10. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Drehendstellung der Einstellwelle (6) der Radialvorsprung (22) mit der Montagenut (30) fluchtet.

11. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Abstand zwischen dem Radialvorsprung (22) im Mittelbereich (23) der Einstellwelle (6) und dem mindestens einen Abtastvorsprung (17) im Bereich der tellerartigen Verbreiterung dem axialen Abstand der beiden Einstellkulissenfüh­ rungen (19, 21) voneinander entspricht.

12. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Montageendstellung die Montagenut (30) des Führungsteils (4) durch einen Einsatz (40) verschlossen ist.

13. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (4) mit rechtwinklig zur Axialrichtung der Einstellwelle (6) verlaufenden Seitennuten (50) versehen ist, in die eine gabelartig ausgebildete Be­ festigungsplatte (41) eingreift, die mit ihren Gabelenden (51) das Führungsteil (4) umgreift.

14. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelenden (51) der Befestigungsplatte (41) in Montageendstellung zur Bildung einer Formschlußverbindung zusammengebogen sind.

15. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsplatte (41) mit einer aus der Plattenebene herausstehenden Ausprägung versehen ist, die den in Endmontagestellung die Montagenut (30) der Lagerausnehmung (5) verschließenden Einsatz (40) bildet.

16. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Einstellkulissenführung (19, 21) bezogen auf die Oberflä­ chen des Führungsteils (4) versenkt angeordnet sind.

17. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (20) der Ausprägung in Montageendstellung etwa gleichebig mit den an sie angrenzenden Oberflächen der zweiten Einstellkulissenführung (21) verläuft.

18. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Führungsteil (4) als auch die Einstellwelle (6) Kunststoffspritzteile sind.

19. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem den Schaltelementen (9) zugewandten Ende (16) der Einstellwelle (6) ein gegenüber der Einstellwelle (6) längenverstellbarer Stift (15) heraussteht.