DE19650622C2 - Thermische Schalteinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein thermische Schalteinrichtung, insbesondere einen bimetallgesteuerten Temperaturregler oder einen -begrenzer. Derartige Schalteinrichtungen weisen in der Regel eine Sollwerteinstellvorrichtung auf, die ein am Sockel der Schalteinrichtung befestigtes, mit einer Lagerausneh­ mung versehenes Führungsteil umfaßt. An dem Führungsteil ist mindestens eine Einstellkulissenführung vorgesehen, in der Lagerausnehmung ist eine verdrehbare Einstellwelle befestigt, die an ihrem freien Ende mit einer Hand­ habe zur leichteren Bedienung versehen ist. An der Einstellwelle ist ein Ab­ tastvorsprung vorgesehen, der die Einstellkulissenführung beaufschlagt und damit dafür sorgt, daß sich die Einstellwelle bei Verdrehung um ihre Achse in Axialrichtung verschiebt. Dadurch ist es möglich, daß sie an ihrem anderen Ende in Axialrichtung auf Schaltelementteile einwirkt.

Eine derartige thermische Schalteinrichtung geht aus DE 196 04 949 A1 hervor, wobei das Führungsteil an seinem freien Ende eine Einstellkulissenführung in Kombination mit einer Lageraus­ nehmung trägt, die als gesondertes Kunststoffspritzteil ausgebildet ist. Das Kunststoffspritzteil mit der Einstellkulissenführung wird auf eine nutartige Ausnehmung des Führungsteils aufgeschoben und dort durch Verschränkung oder Verpressung des Führungsteils befestigt. Dies erfordert zum einen eine gesonderte Herstellung des Führungsteils, zum anderen einen gesonderten Montage- und Befestigungsvorgang.

Als weiterer Stand der Technik ist aus EP 0 047 851 B1 ein Thermostatschalter bekannt, bei dem die Einstellkulissenführung unmittelbar am metallischen freien Ende des Führungsteils ausgebildet ist. Allerdings sind das Führungs­ teil und die Kulissenführung ein gegossener Körper.

Aus DE 2 96 06 868 U1 ist eine Einstellvorrichtung für eine thermische Schaltvorrichtung mit einem auf der Einstellwelle angeordneten Formteil be­ kannt, wobei das Formteil mit der Drehbewegung der Einstellwelle gekoppelt ist. Das Formteil ist gegenüber der Einstellwelle axial verschiebbar gelagert und weist eine tellerartige Verbreiterung auf, an deren Unterseite eine Steu­ erkulisse ausgebildet ist. Zusätzlich können an dem aus Kunststoff bestehen­ den Formteil weitere Steuermittel in Form von in Radialrichtung wirkenden mechanischen Einstellkulissen oder radial beaufschlagbaren elektrischen Kontaktbahnen, welche über Schleifkontakte abtastbar sind, vorgesehen sein.

Aus US 3,358,101 ist eine thermische Kontrollvorrichtung bekannt, bei der die Kulissenführung auf einem separaten Formteil ausgebildet ist, wobei das separate Formteil unterhalb eines Führungsteils angeordnet ist. Eine Ein­ stellwelle ist in dem Führungsteil geführt und greift in die Kulissenführung mit ihrem Ende ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermische Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 derart weiter­ zubilden, daß sie betreffend ihre Herstellung vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch diese Lösung können komplizierte Herstellungs- und Montagevorgän­ ge eingespart werden, insbesondere ist es möglich, daß die Prägung der Ein­ stellkulissenführung unmittelbar beim Ausstanzen des nach Art eines Blech­ streifens ausgebildeten Führungsteils vorgenommen wird. Durch nur einen Stanz-Prägehub ist das Teil komplett fertiggestellt und kann mit den weiteren Bestandteilen des Schalters, nämlich einem sockelartigen Aufbau, einem Bi­ metallstreifen, Kontakten und Federelementen durch Vernietung bzw. Ver­ schraubung verbunden werden.

Um die Präzision der Lagerausnehmung nicht zu beeinträchtigen, kann es vorteilhaft sein, wenn die Prägung der Einstellkulissenführung von der La­ gerausnehmung einen radialen Abstand aufweist und damit die Lagerausneh­ mung vom Prägevorgang nicht unmittelbar beeinflußt wird, so daß der die Lagerausnehmung durchstanzende Dorn eine exakte Ausnehmung hinterläßt.

Vorteilhafterweise ist das Führungsteil auf seinen beiden Flachseiten mit je einer geprägten Einstellkulissenführung versehen. Beide Einstellkulissenfüh­ rung können durch den ein und denselben Prägevorgang hergestellt werden. Dies kann auf einfache Weise dadurch geschehen, daß die Prägestempel, die am Führungsteil auf der Ober- und Unterseite beim Prägevorgang anliegen, mit den Einstellkulissenkonturen versehen sind. Durch Vornahme des Präge­ vorganges wird dann das Material des nach Art eines Blechstreifens ausge­ bildeten Führungsteils mehr oder weniger komprimiert, so daß auch komple­ xere Kulissenstrukturen jeweils für sich gesehen gesondert auf der Ober- und Unterseite eingeprägt werden können. Damit ist es möglich, die Kulissen bei Bedarf auf der Ober- und Unterseite unterschiedlich auszubilden.

Im Bedarfsfalle kann es vorteilhaft sein, die Einstellkulissenführungen auf beiden Seiten des Führungsteils gleichsinnig wirken zu lassen und die Ein­ stellwelle mit zwei jeweils eine Einstellkulisse beaufschlagenden Abtastvor­ sprüngen zu versehen. Damit ist die Einstellwelle durch die beiden Einstell­ kulissenführungen zwangsgeführt und kann in Axialrichtung nicht mehr ge­ gen den Druck der sie am freien Ende beaufschlagenden Feder verschoben werden.

Um Kippmomente zu vermeiden, sind die Einstellkulissenführungen vorteil­ hafterweise drehversetzt zueinander angeordnet. Sie weisen ferner bezogen auf das Zentrum der Einstellwelle einen unterschiedlichen radialen Abstand auf. Dadurch werden insbesondere beim Prägevorgang allzu große Kom­ pressionen des Materials des Führungsteils vermieden.

Die Ansprüche 7-10 beschreiben vorteilhafte Ausbildungen der Einstellku­ lissenführung, um mit den auf einfache Weise geprägten Einstellkulissenfüh­ rungen der thermischen Schalteinrichtung auch komplexere Schaltvorgänge durchführen zu können. Insbesondere verlaufen die Einstellkulissenführungen nicht über den gesamten Drehwinkelbereich von 360° linear in einer Rich­ tung, vielmehr weist jede Einstellkulissenführung aufsteigende und abfallende Bereiche auf. Insbesondere können auch mittige Plateaubereiche zwischen den aufsteigenden und abfallenden Bereichen vorgesehen werden, um zu er­ reichen, daß sich bei Verdrehung der Einstellwelle in diesen Bereichen die axiale der Einstellwelle und damit die Beaufschlagung des durch die Ein­ stellwelle gesteuerten Teils nicht ändert.

In Anspruch 11 ist genau dargelegt, wie sich die Einstellwelle von einem Maximalwert über einen vorgegebenen Drehwinkelbereich ϕ1 auf einen mittleren Plateauwert absenkt, um dann in einem weiteren Drehwinkelbereich ϕ2 erst auf den möglichen Minimalwert abzufallen, der dann über einen drit­ ten Drehwinkelbereich ϕ3 beibehalten wird. In vierten, fünften und sechsten Drehwinkelbereichen ϕ4, ϕ5 und ϕ6 steigt dann die Kulissenhöhe wieder auf den Maximalwert an.

Die Erfindung ist anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele in den Zeich­ nungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer thermischen Schalt­ einrichtung, teilweise geschnitten;

Fig. 2 eine Draufsicht in Pfeilrichtung II gemäß Fig. 1 auf die thermische Schalteinrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt durch das gemäß der Erfindung ausgebildete Führungsteil;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Führungsteil gemäß Fig. 3 in Pfeil­ richtung IV sowie

Fig. 5 vier Einstellkulissenkonturen.

Zunächst wird auf die Zeichnungsfiguren 1-4 Bezug genommen.

Die thermische Schalteinrichtung 1 weist eine Sollwerteinstellvorrichtung 2 auf, die ein an einem Sockel 3 der Schalteinrichtung 1 befestigtes, mit einer Lagerausnehmung 4 versehenes Führungsteil 5 umfaßt, an dessen Flachseiten 22, 23 Einstellkulissenführungen 6a, 6b vorgesehen sind. In der Lageraus­ nehmung 4 ist eine verdrehbare Einstellwelle 7 angeordnet, die an ihren frei­ em Ende 8 eine nicht weiter dargestellte Handhabe trägt und mit einem Ab­ tastvorsprung 10 die Einstellkulissenführung 6b beaufschlagt. Am anderen Ende 11 der Einstellwelle 7, genauer gesagt mit einer Verlängerung 12 be­ aufschlagt die Einstellwelle 7 eine Sprungfeder 13, die an ihrem freien Ende 14 einen Bewegungskontakt 15 trägt, der mit einem Festkontakt 16 zusam­ menwirkt. Am unteren Ende des Sockels 3 ist ein streifenartiges Bimetalle­ lement 17 vorgesehen, das über einen Koppelstift 18 die Kontaktfeder 13 be­ aufschlagt und je nach Stellung der Einstellwelle 7 und Biegung des Bimetal­ lelements 17 für eine Öffnung und/oder Schließung des Bewegungskontakts 16 und Festkontakts 16 sorgt, so daß die thermische Schalteinrichtung 1 temperaturabhängig schalten kann.

Insbesondere aus Fig. 3 und 4 wird deutlich, daß die Einstellkulissenführun­ gen 6a, 6b als Prägeabdruck in dem die Lagerausnehmung 4 aufnehmenden freien Ende 19 des Führungsteils 5 ausgebildet sind. Zusätzlich ist das freie Ende 19 des Führungsteils 5 rechtwinklig abgebogen, um einen Drehanschlag 20 zu bilden, der mit einem Radialvorsprung 21 der Einstellwelle 7 zusam­ menwirkt.

Aus Fig. 3 und 4 ergibt sich ferner, daß die Prägung der Einstellkulissenfüh­ rungen 6a, 6b ringartig mit Abstand um die Lagerausnehmung 4 umläuft. Beide Einstellkulissenführungen 6a, 6b werden durch ein und denselben Prä­ gevorgang hergestellt und wirken gleichsinnig aber um 180° drehversetzt auf die Einstellwelle 7 ein, wozu die Einstellwelle 7 mit zwei Abtastvorsprüngen 10 versehen ist, die sich ebenfalls 180° bezogen auf die Achse der Einstell­ welle 7 gegenüberliegen.

Ferner weisen die beiden Einstellkulissenführungen 6a, 6b bezogen auf das Zentrum 24 der Einstellwelle 7 einen unterschiedlichen radialen Abstand auf.

Nachfolgend wird auf die Zeichnungsfig. 5 Bezug genommen.

In Kurve A ist zunächst zu sehen, daß die Einstellkulissenführung 6 in einem ersten Drehwinkelbereich Ψ₁ von einem Basiswert auf einen Maximalwert ansteigt, um dann über dem restlichen langen Drehwinkelbereich Ψ₂ wieder auf den Basiswert abzufallen. Der erste Drehwinkelbereich Ψ₁ beträgt etwa 30°, der verbleibende Drehwinkelbereich Ψ₂ etwa 300°, die verbleibenden 30° zur vollen Umdrehung sind durch den Drehanschlag 20 gesperrt. Glei­ ches gilt für die darunter liegende Kurve B in Fig. 5.

In den Kurven C und D ist nun eine modifizierte Form der Einstellkulissen dargestellt. Unter Bezugnahme auf Kurve C ist zu sehen, daß die Einstellku­ lisse von einem Maximalwert _max1 über einen vorgegebenen Drehwinkelbe­ reich ϕ₁ auf einen mittleren Plateauwert _P1 abfällt, um dann in einem weite­ ren Drehwinkelbereich ϕ₂ auf einen Minimalwert _min1 abzufallen, der über einen dritten Drehwinkelbereich ϕ₃ beibehalten wird. In einem vierten Drehwinkelbereich ϕ₄ steigt die Einstellkulisse auf einen weiteren mittleren Plateauwert_P2 an, um dann in einem fünften Drehwinkelbereich ϕ₅ wieder auf einen zweiten Minimalwert _min2 abzufallen. In einem sechsten Drehwin­ kelbereich ϕ₆ ist dann wieder der Anstieg der Einstellkulisse auf den Maxi­ malwert _max geben.

In Kurve D ist ebenfalls eine Lösung gezeigt, in der zwischen einem Mini­ malwert _min und einem Maximalwert _max mittlere Plateauwerte P liegen. Al­ lerdings erfolgt der Übergang von einem Maximalwert_max am Anfang des Drehwinkelbereichs D₀ und einem Ende des Drehwinkelbereiches D₃₆₀ sprunghaft von einem Minimalwert _min auf einen Maximalwert _max.

Bezugszeichenliste

1

thermische Schalteinrichtung

2

Sollwerteinstellvorrichtung

3

Sockel

4

Lagerausnehmung

5

Führungsteil

6

a,

6

bEinstellkulissenführung

7

Einstellwelle

8

freies Ende

10

Abtastvorsprung

11

freies Ende

12

Verlängerung

13

Sprungfeder

14

freies Ende

15

Bewegungskontakt

16

Festkontakt

17

Bimetallelement

18

Koppelstift

19

freies Ende

20

Drehanschlag

21

Radialvorsprung

22

Flachseite

23

Flachseite

24

Zentrum

Claims (11)

1. Thermische Schalteinrichtung (1), insbesondere bimetallgesteuerter Temperaturregler oder -begrenzer mit einer Sollwerteinstellvorrichtung (2), die ein am Sockel (3) der Schalteinrichtung (1) befestigtes, mit ei­ ner Lagerausnehmung (4) versehenes Führungsteil (5) aufweist, an dem eine Einstellkulissenführung (6a, 6b) vorgesehen ist und in der Lagerausnehmung (4) eine verdrehbare Einstellwelle (7) angeordnet ist, die an ihrem freien Ende (8) eine Handhabe trägt und mit einem Abtastvorsprung (10) die Einstellkulissenführung (6) beaufschlagt so­ wie an ihrem anderen Ende auf Schaltelementteile (13, 17, 15) der Schalteinrichtung (1) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (5) als Blechstreifen ausgebildet ist und die Einstell­ kulissenführung (6a, 6b) als Prägeabdruck in dem die Lagerausneh­ mung (4) aufnehmenden freien Ende (19) des Führungsteils (5) aus­ gebildet ist.

2. Thermische Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägung der Einstellkulissenführung (6a, 6b) die Lagerausnehmung (4) ringartig mit Abstand umgibt.

3. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (5) auf seinen beiden Flachseiten (22, 23) mit je einer geprägten Einstellkulissenführung (6a, 6b) versehen ist.

4. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß beide Einstellkulissenführungen (6a, 6b) durch ein und denselben Prä­ gevorgang hergestellt sind.

5. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einstellkulissenführungen (6a, 6b) gleichsinnig wirken und die Einstellwelle (7) mit zwei jeweils eine Einstellkulisse (6a, 6b) be­ aufschlagenden Abtastvorsprüngen (10) versehen ist.

6. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellkulissenführungen (6a, 6b) 180° drehversetzt zueinander angeordnet sind.

7. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einstellkulissenführungen (6a, 6b) bezogen auf das Zentrum (24) der Einstellwelle (7) einen unterschiedlichen radialen Abstand aufweisen.

8. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einstellkulissenführung (6a, 6b) in einem ersten kurzen Drehwin­ kelbereich (Ψ₁) von einem Basiswert auf einen Maximalwert ansteigt, um dann über den restlichen langen Drehwinkelbereich (Ψ₂) wieder auf den Basiswert abzufallen.

9. Thermische Schalteinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehwinkelbereich (Ψ₁) etwa 30° beträgt.

10. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils ersten Drehwinkelbereiche (Ψ₁) steilen Anstiegs der beiden Einstellkulisse (6a, 6b) etwa 180° drehversetzt zueinander angeordnet sind.

11. Thermische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Einstellkulisse (6) von einem Maximalwert über ei­ nen vorgegebenen Drehwinkelbereich (ϕ₁) auf einen mittleren Plate­ auwert abfällt, um dann in einem weiteren Drehwinkelbereich (ϕ₂) auf einen Minimalwert (min) abzufallen, der Minimalwert über einen drit­ ten Drehwinkelbereich (ϕ₃) beibehalten wird, in einem vierten Dreh­ winkelbereich (Ψ₄) die Einstellkulisse (6) auf einen weiteren mittleren Plateauwert ansteigt, um dann in einem fünften Drehwinkelbereich (ϕ₅) wieder auf den Minimalwert abzufallen und dann in einem sechsten Drehwinkelbereich (ϕ₆) auf den Maximalwert (max) anzusteigen.