DE19807288A1 - Schalter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter mit einem ersten und zumindest einem zweiten Außenanschluß sowie einem temperaturabhängigen Schaltwerk, das in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen den beiden Außenanschlüssen eine elektrisch leitende Verbindung für einen durch den Schalter zu leitenden elektrischen Strom herstellt, wobei das Schaltwerk ein Schalt­ organ umfaßt, das seine geometrische Form temperaturabhängig zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung verändert und in seiner Schließstellung den durch den Schalter fließenden Strom führt.

Ein derartiger Schalter ist aus der EP 0 103 792 B1 bekannt.

Der bekannte Schalter weist als Schaltorgan eine Bimetall- Federzunge auf, die an dem einen Außenanschluß befestigt ist und an ihrem freien Ende ein bewegliches Kontaktteil trägt, das mit einem Gegenkontakt zusammenwirkt, der an dem freien Ende eines länglichen Federelementes angeordnet ist, das anderen En­ des an dem anderen Außenanschluß befestigt ist. Der Schalter wird mit seinen Außenanschlüssen derart in Reihe zu einem elek­ trischen Gerät geschaltet, daß der Betriebsstrom dieses Schal­ ters durch die Bimetall-Federzunge fließt. In der Regel ist der bekannte Schalter ferner thermisch an das elektrische Gerät an­ gekoppelt, so daß er dessen Temperaturänderungen folgen kann.

Erhöht sich jetzt die Temperatur des Gerätes über einen unzu­ lässigen Wert hinaus, so hebt die Bimetall-Federzunge den be­ weglichen Kontakt von dem Gegenkontakt ab, wodurch der Strom­ fluß unterbrochen wird und das elektrische Gerät vor weiterer Aufheizung geschützt ist. In diese Öffnungsstellung kann die Bimetall-Federzunge jedoch auch durch einen erhöhten Stromfluß gebracht werden, da sich die Bimetall-Federzunge durch den hin­ durchfließenden elektrischen Strom aufheizt. Die elektrischen Eigenschaften der Bimetall-Federzunge können jetzt in Abstim­ mung mit den mechanischen Eigenschaften sowie der Sprung­ temperatur so eingestellt werden, daß sie sich in ihrer Schließstellung befindet, in der sie den Betriebsstrom des elektrischen Gerätes leitet, wenn sowohl die Umgebungstempera­ tur unterhalb der Schalttemperatur ist als auch der Betriebsstrom unterhalb einer Ansprechstromstärke liegt. Erhöht sich jetzt der Betriebsstrom über den zulässigen Wert hinaus, so heizt sich die Bimetall-Federzunge sehr schnell auf und erreicht ihre Sprungtemperatur, woraufhin sie in ihre Öffnungs­ stellung übergeht.

Der bekannte Schalter bietet damit Schutz sowohl vor Übertempe­ ratur als auch vor Überstrom.

Wegen der elastischen Lagerung des Gegenkontaktes reiben Kon­ takt und Gegenkontakt während der Schaltvorgänge aneinander, wodurch Verschmutzungen und Beläge von den Kontaktflächen abge­ rieben werden, was für einen geringen Übergangswiderstand und damit eine gute elektrische Verbindung sorgt. Die elastische Lagerung des Gegenkontaktes sorgt ferner für eine geringe mechanische Belastung der Bimetall-Federzunge, da der Gegen­ kontakt begrenzt nachgibt. Hierdurch werden irreversible Ver­ formungen der Bimetall-Federzunge vermieden. Da derartige mechanische Verformungen zu einer Verschiebung der Schalttempe­ ratur führen können, sorgt diese Anordnung insgesamt für eine hohe Betriebssicherheit.

Bei dem bekannten Schalter ist jedoch von Nachteil, daß er wegen des elastischen Ausweichens des Gegenkontaktes sowie des Umspringens der Bimetall-Federzunge in die Öffnungsstellung einen relativ hohen Platzbedarf für die Schaltfunktion des tem­ peraturabhängigen Schaltwerkes aufweist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Bimetall-Federzunge wie alle Bimetall- Elemente beim Übergang von der Schließ- in die Öffnungsstellung eine sogenannte Schleichphase durchläuft, in der sich infolge einer Temperaturerhöhung oder -erniedrigung das Bimetall- Element schleichend verformt, ohne jedoch von seiner z. B. kon­ vexen Tieftemperaturstellung bereits in seine konkave Hoch­ temperaturstellung umzuschnappen. Diese Schleichphase tritt jedesmal dann auf, wenn sich die Temperatur des Bimetall- Elementes entweder von oben oder von unten der Sprungtemperatur nähert und führt zu merklichen Konformationsänderungen. Insbe­ sondere infolge von Alterung oder Langzeitbetrieb kann sich das Schleichverhalten eines Bimetall-Elementes darüber hinaus auch noch verändern.

Während der Öffnungsbewegung kann das Schleichen dazu führen, daß der Druck des Kontaktes gegen den Gegenkontakt nachläßt, wodurch undefinierte Schaltzustände entstehen. Während der Schließbewegung kann sich der Kontakt während der Schleichphase allmählich dem Gegenkontakt annähern, wodurch die Gefahr eines Lichtbogens hervorgerufen werden kann.

Diese mit dem Schleichverhalten eines Bimetall-Elementes ein­ hergehenden Probleme werden bei einem stromabhängigen Schalter, wie er in der eingangs erwähnten EP 0 103 792 beschrieben ist, dadurch gelöst, daß die Bimetall-Federzunge mit Vorprägungen versehen wird, die die Schleichphase zwar nicht vollständig aber doch zum großen Teil unterdrücken. Diese Vorprägungen oder sonstigen mechanischen Einwirkungen auf das Bimetall-Element sind aufwendige und teure Maßnahmen, durch die zudem die Lebensdauer dieser Bimetall-Elemente deutlich reduziert wird. Ein weiterer Nachteil der erforderlichen Vorprägung ist darin zu sehen, daß für verschiedene Leistungsklassen und Ansprech­ temperaturen nicht nur unterschiedliche Materialzusammensetzun­ gen und -stärken sondern auch noch unterschiedliche Vorprägun­ gen eingesetzt werden müssen.

Insgesamt ist bei dem eingangs erwähnten Schalter also neben dem erforderlichen Platzbedarf für den Schaltvorgang selbst vor allem das aufwendige und damit teure Schaltorgan von Nachteil, das zudem für unterschiedliche Schaltertypen jeweils individu­ ell ausgelegt werden muß.

In diesem Zusammenhang ist aus der DE 21 21 802 C ein weiterer temperaturabhängiger Schalter bekannt, bei dem das Schaltwerk eine Federscheibe umfaßt, die sich im geschlossenen Zustand des Schalters mit ihrem Rand auf einer ersten Anschlußelektrode ab­ stützt und einen zentrisch getragenen beweglichen Kontakt gegen einen stationären Gegenkontakt drückt, der an einer zweiten An­ schlußelektrode vorgesehen ist. Die beiden Anschlußelektroden bilden bei dem bekannten Schalter ein gekapseltes metallisches Gehäuse und sind voneinander durch eine Isolierscheibe elek­ trisch isoliert.

Über den beweglichen Kontakt ist eine Bimetall-Schnappscheibe gestülpt, die unterhalb ihrer Schalttemperatur lose im Inneren des bekannten Schalters liegt, also keinen mechanischen Bela­ stungen ausgesetzt ist. Der Betriebsstrom des zu schützenden Gerätes fließt bei diesem Schalter lediglich durch die Feder­ scheibe, die Bimetall-Schnappscheibe wird durch den Be­ triebsstrom nicht belastet.

Bei diesem Schalter wirkt sich die Schleichphase der Bimetall- Schnappscheibe sehr viel weniger aus als bei dem eingangs er­ wähnten Schalter, so daß hier relativ preiswerte Schaltorgane eingesetzt werden, die zudem eine große Lebensdauer haben.

Wenn die Bimetall-Schnappscheibe über ihre Schalttemperatur hinaus erwärmt wird, springt sie am Ende der Schleichphase plötzlich von ihrer konvexen in eine konkave Form und stützt sich dabei mit ihrem Rand am Deckel des Gehäuses ab und drückt über ihren mittleren Bereich gegen die Kraft der Federscheibe den beweglichen Kontakt von dem Gegenkontakt weg, wodurch der Schaltkreis unterbrochen wird.

Damit jetzt nicht ein Strom über die Bimetall-Schnappscheibe zu der Federscheibe fließen kann, ist zwischen Bimetall-Schnapp­ scheibe und Deckel des Gehäuses eine zusätzliche Isolierscheibe vorgesehen, die diesen unerwünschten Stromfluß unterbindet.

Obwohl dieser Schalter technisch extrem zuverlässig ist und großen wirtschaftlichen Erfolg hat, ist er für bestimmte Anwen­ dungsbereiche doch konstruktiv zu aufwendig. In Abhängigkeit von Schalttemperatur, Konvexität und Dicke der Bimetall- Schnappscheibe muß z. B. immer eine speziell abgestimmte Feder­ scheibe eingesetzt werden, was insgesamt aufwendig und teuer ist. Ein weiterer Nachteil ist in der zusätzlichen Isolation zwischen Bimetall-Schnappscheibe und Deckel des Schalters zu sehen.

Ein weiterer Nachteil liegt bei bestimmten Anwendungen darin, daß dieser Schalter nicht stromabhängig ist, da die Bimetall- Schnappscheibe zu keinem Zeitpunkt den Betriebsstrom führt. Jetzt ist es jedoch allgemein bekannt, den Schalter mit einem Vorwiderstand zu versehen, durch den der Betriebsstrom fließt und der sich bei zu hohem Stromfluß entsprechend aufheizt und die Bimetall-Schnappscheibe zum Umspringen bringt. Auch diese Konstruktionsvarianten sind technisch sehr zuverlässig, vergli­ chen mit dem eingangs genannten Schalter weisen sie jedoch den Nachteil auf, daß der Vorwiderstand nicht so schnell und empfindlich reagieren kann, wie die stromdurchflossene Bimetall-Federzunge des eingangs genannten Schalters.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, einen stromabhängigen Schalter von der eingangs genannten Art zu schaffen, der die obenerwähnten Nachteile vermeidet und die Vorteile beider Schaltergrundprinzipien miteinander kombi­ niert. Dabei soll insbesondere mit einer preiswerten und einfa­ chen Konstruktion eine hohe Funktionssicherheit und lange Le­ bensdauer erreicht werden.

Bei dem eingangs erwähnten Schalter wird diese Aufgabe erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schaltwerk ein Federelement umfaßt, das mit dem Schaltorgan permanent elektrisch und mecha­ nisch in Reihe geschaltet ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Wei­ se vollkommen gelöst. Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat nämlich erkannt, daß die aus der DE 21 21 802 C bekannte mechanische und elektrische parallele Anordnung von Feder­ element und Schaltorgan in eine elektrische und mechanische Reihenschaltung abgewandelt und bei dem gattungsbildenden Schalter eingesetzt werden kann, um eine ganze Reihe von Vor­ teilen in dem so geschaffenen neuen Schalter zu vereinigen.

Durch die elektrische Reihenschaltung von Federelement und Schaltorgan ergibt sich ein stromabhängiger Schalter, da das Schaltorgan, das vorzugsweise ein Bimetall-Element oder ein Trimetall-Element ist, sich bei zu hohem Stromfluß oder auch bei kurzen Stromspitzen wegen seiner geringen thermischen Masse sehr schnell aufheizen kann. Durch die mechanische Reihenschal­ tung, also das Zusammenwirken der Federkraft des Federelementes mit dem des Schaltorganes, kann darüber hinaus die Schleich­ phase des Schaltorganes ausgeglichen werden. Wenn sich das Schaltorgan während der Schleichphase in seiner Geometrie ver­ ändert, so wird dies durch das Federelement unmittelbar ausge­ glichen. Damit ist es jetzt erstmals möglich, auch bei einem sogenannten stromabhängigen Schalter eine große Schleichphase des Schaltorganes zu ermöglichen, denn das Federelement kann die "ungewollten" Formänderungen während der Schleichphase aus­ gleichen. Dies bedeutet jedoch, daß ein einfacher herzustellen­ des und damit preiswerteres Schaltorgan eingesetzt werden kann, das zudem eine höhere Lebensdauer aufweist, da auf die Vor­ prägung verzichtet werden kann und eine größere Hysterese zu­ lässig wird, so daß die Schleichphase maximal ausgenutzt werden kann.

Damit sind aber nicht nur geringe geometrische Anforderungen an das Schaltorgan sondern ebenfalls geringere Anforderungen an das Federelement zu stellen, denn letzteres muß jetzt nur noch dafür sorgen, daß das Schaltorgan unterhalb seiner Sprungtempe­ ratur, also während der Schleichphase, in elektrischem Kontakt mit einem der Außenanschlüsse verbleibt. Unterschiedliche Schaltertypen bezüglich Leistungsklasse und Ansprechtemperatur können jetzt mit im wesentlichen demselben Federelement aber unterschiedlichen Schaltorganen ausgelegt werden, wobei - wie bereits erwähnt - an diese Bauteile des Schaltwerkes sehr viel geringere geometrische und mechanische Bedingungen zu stellen sind, so daß sie insgesamt einfacher und preiswerter herzustel­ len sind.

Bezüglich der Lebensdauer des Schaltorganes ergeben sich hier dieselben Vorteile wie die bei der lose eingelegten Bimetall- Schnappscheibe gemäß DE 21 21 802, wobei jedoch eine hohe Stromempfindlichkeit erreicht wird. Insgesamt kann bei dem neu­ en Schalter mehr Wert auf die elektrischen Eigenschaften und die Schalttemperatur gelegt werden, die mechanische Federkraft des Schaltorganes spielt bei dem neuen Schalter zum erstenmal in der Technik eine untergeordnete Rolle, sie muß nur so groß sein, daß das Schaltorgan durch das Federelement nicht zu stark zusammengedrückt wird. Der Schaltvorgang selbst wird nach Ab­ schluß der Schleichphase allein durch das Schaltorgan bewirkt, das in seiner Schließstellung jetzt immer vorgespannt ist. Die­ ses vorgespannte Schaltorgan weist noch eine ganze Reihe von weiteren Vorteilen auf, so vibriert es nicht im Magnetfeld und weist keine Lichtbogengefahr auf, denn sich allmählich öffnende oder schließende Kontakte werden durch die Vorspannung verhin­ dert.

In einer Weiterbildung ist es bevorzugt, wenn das Federelement an seinem ersten Ende mit dem ersten Anschlußelement und an seinem zweiten Ende mit dem Schaltorgan verbunden ist, wobei vorzugsweise durch das Federelement das Schaltorgan in seiner Schließstellung mit seinem freien Ende gegen einen mit dem zweiten Anschlußelement verbundenen Gegenkontakt gedrückt wird und in seiner Öffnungsstellung sein freies Ende von dem Gegen­ kontakt abhebt, der weiter vorzugsweise schalterfest angeordnet ist, wobei ebenfalls vorzugsweise das Schaltorgan an seinem freien Ende ein bewegliches Kontaktteil trägt, das mit dem Ge­ genkontakt zusammenwirkt.

Durch diese Maßnahmen wird einzeln und in Kombination zunächst ein konstruktiv sehr einfacher Aufbau des neuen Schalters be­ reitgestellt. Durch die feste Verbindung zwischen Schaltorgan und Federelement werden die mit dem Einlegen der losen Bimetall-Schnappscheibe verbundenen Nachteile vermieden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine zusätzliche Isolation erforderlich ist; wenn das Kontaktteil sich von dem Gegenkon­ takt abgehoben hat, besteht nicht die Gefahr eines ungewollten Strompfades. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Schal­ torgan in seiner Öffnungsstellung keinen mechanischen Belastun­ gen ausgesetzt ist, was die Langzeitstabilität des neuen Schal­ ters erhöht. Damit ist aber auch keine Abstützung des Schalt­ organes am Deckel etc. durch z. B. Auflagewarzen erforderlich, so daß ein planarer Deckel und/oder Boden möglich wird, was bei bisherigen Schaltern nicht der Fall war.

Weiter ist es bevorzugt, wenn das Schaltorgan und das Feder­ element miteinander verschweißt oder durch Bördeln fest mitein­ ander verbunden sind, wobei vorzugsweise das freie Ende des Schaltorgans sowie das erste Ende des Federelementes auf der­ selben Seite der Verbindung zwischen Federelement und Schalt­ organ liegen.

Diese Maßnahme ist konstruktiv von Vorteil, denn während der Montage müssen Schaltorgan und Federelement lediglich überein­ andergelegt und dann an einem Ende mit einander durch Schweißen oder Bördeln fest verbunden werden, bevor dann das Federelement noch mit dem ersten Außenanschluß zu verbinden ist. Insgesamt sind hier also lediglich zwei automatisierbare Schritte erfor­ derlich, um den neuen Schalter endzumontieren, nachdem einmal die einzelnen Bauteile hergestellt und zugeführt wurden. Insge­ samt führt dies zu einem sehr preiswerten Schalter, da aufwen­ dige Montagearbeiten vermieden werden.

Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion liegt insgesamt in den geringen Platzanforderungen, durch die "zurückgeklappte" Anord­ nung des Gegenkontaktes gegenüber der Verbindung zwischen Schaltorgan und Federelement sind zum einen geringe Abmaße in Längsrichtung erforderlich. Aber auch quer zur Längsrichtung, also in "Schaltrichtung", sind nur geringe Abmaße erforderlich. Während der Schleichphase neigt das Schaltorgan dazu, das be­ wegliche Kontaktteil von dem Gegenkontakt abzuheben, was durch ein Absenken der Verbindungsstelle zwischen Federelement und Schaltorgan ausgeglichen wird. Wenn das Schaltorgan jetzt um­ schnappt, bewegt sich die Verbindungsstelle noch weiter in Richtung Gegenkontakt, während gleichzeitig der bewegliche Kon­ takt in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Der Weg zwi­ schen der Befestigungsstelle des Federelementes an dem ersten Außenanschluß und dem Gegenkontakt wird also sozusagen doppelt verwendet, einmal für die Ausgleichbewegung der Verbindungs­ stelle zwischen Schaltorgan und Federelement während der Schleichphase des Schaltorganes und zum anderen zum Abheben des beweglichen Kontaktteiles von dem Gegenkontakt.

Insgesamt führt diese Konstruktion zu einem Schalter mit sehr geringer Höhe, wobei insgesamt nur sehr wenig Material erfor­ derlich ist, was wiederum zu einem preiswerten Schalter bei­ trägt.

Weiter ist es bevorzugt, wenn der erste Außenanschluß mit einer Anschlußelektrode verbunden ist, an der das Federelement mit seinem ersten Ende befestigt ist, und wenn vorzugsweise der zweite Außenanschluß mit einer zweiten Anschlußelektrode ver­ bunden ist und das Schaltwerk zwischen der ersten und der zwei­ ten Anschlußelektrode angeordnet ist.

Diese Maßnahme führt zu einer sehr einfachen Konstruktion; es sind nämlich lediglich zwei parallel zueinander anzuordnende Anschlußelektroden vorzusehen, zwischen denen das Schaltwerk dadurch angeordnet wird, daß das Federelement mit seinem ersten Ende an der einen Anschlußelektrode befestigt wird, während der Gegenkontakt an der anderen Anschlußelektrode vorgesehen ist.

Insgesamt ist es dabei von Vorteil, wenn Schaltorgan, Feder­ element sowie beide Anschlußelektroden aus Bandmaterial ausge­ stanzt sind.

Diese Maßnahmen sind im Hinblick auf eine Bandfertigung von Vorteil, denn diese vier grundlegenden Bauteile des neuen Schalters können z. B. über vier verschiedene Bänder zugeführt und in der oben beschriebenen Weise automatisch so miteinander verbunden werden, daß der neue Schalter entsteht. Ein großer Vorteil liegt dabei darin, daß weder das Schaltorgan noch das Federelement als Schüttgut zugeführt werden müssen, was bei be­ kannten Schaltern immer wieder mit großen Problemen verbunden ist, da das Schüttgut vor der Montage vereinzelt und ausgerich­ tet werden muß. Beim Stanzen der einzelnen Bauelemente aus End­ losbändern tauchen diese Probleme selbstverständlich nicht mehr auf. Dadurch ist eine komplette Bandfertigung ohne zusätzliche Montage möglich, wobei an den Anschlußelektroden beliebige An­ schlußtechniken realisiert werden können, z. B. Crimpanschluß, Steckanschluß, Lötanschluß etc. Eine derartige Applikations­ freiheit bei der Fertigung eines temperaturabhängigen Schalters war bisher nicht bekannt.

Dabei ist es bevorzugt, wenn die erste und die zweite Anschluß­ elektrode von einem Isolierstoffträger gehalten sind, wobei vorzugsweise die zweite Anschlußelektrode durch Umspritzen in­ tegraler Bestandteil eines isolierenden Gehäuseunterteiles ist, das durch die erste Anschlußelektrode verschlossen ist.

Auch diese Maßnahme ist konstruktiv von großem Vorteil, denn die vier grundlegenden Bauelemente des neuen Schalters, nämlich Schaltorgan, Federelement sowie die beiden Anschlußelektroden, können sowohl zu einem sogenannten offenen als auch zu einem geschlossenen Schalter zusammengebaut werden, ohne daß die Kon­ struktion der vier Bauelemente selbst verändert werden muß.

Ein weiterer Vorteil bei dem neuen Schalter besteht darin, daß das durch die erste Anschlußelektrode gebildete Deckelteil so­ wie das durch die zweite Anschlußelektrode gebildete Bodenteil ebene, planare Elektroden sein können, was beim Stand der Tech­ nik bisher nicht möglich war. Dies führt jedoch nicht nur zu einer sehr geringen Bauhöhe des neuen Schalters, diese planen Flächen schaffen ferner eine Voraussetzung zur Substrat­ bedruckung, um Vor- oder Parallelwiderstände realisieren zu können, mit denen dem neuen Schalter weitere Funktionen verlie­ hen werden können.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der bei­ gefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachste­ hend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils an­ gegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den neuen Schalter;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schalter gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des neuen Schalters in einer Ansicht wie Fig. 2;

Fig. 4 das Schaltwerk des Schalters aus Fig. 1 in einer schematisierten, vergrößerten Darstellung, wobei das Schaltorgan in Schließstellung ist;

Fig. 5 eine Darstellung wie Fig. 4, jedoch während der Schleichphase des Schaltorganes; und

Fig. 6 eine Darstellung wie Fig. 4, wobei das Schaltorgan jedoch in seiner Öffnungsstellung ist.

In Fig. 1 ist allgemein mit 10 ein neuer Schalter gezeigt, der im schematischen Längsschnitt dargestellt ist.

Der neue Schalter 10 weist einen ersten Außenanschluß 11 auf, der einstückig mit einer ebenen Anschlußelektrode 12 verbunden ist. Ferner ist ein zweiter Außenanschluß 14 vorgesehen, der mit einer zweiten Anschlußelektrode 15 einstückig ausgebildet ist. Die beiden Anschlußelektroden 12, 15 sind an einem Iso­ lierstoffträger 16 gehalten, der die beiden Anschlußelektroden 12, 15 parallel zueinander beabstandet hält.

Während der Isolierstoffträger 16 grundsätzlich seitlich offen sein kann, ist in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der Isolierstoffträger 16 ein topfförmiges Gehäuseunterteil 17 umfaßt, das um die zweite Anschlußelektrode 15 herum durch umspritzen oder Vergießen derart ausgebildet ist, daß die zwei­ te Anschlußelektrode 15 integraler Bestandteil des Gehäuse­ unterteiles 17 ist. Das Gehäuseunterteil 17 wird durch die erste Anschlußelektrode 12 verschlossen, die hierzu als Deckel­ teil wirkt und von einem bei 18 angedeuteten, heißverschweißten Rand des Isolierstoffträgers 16 unverlierbar gehalten wird.

Zwischen den beiden Anschlußelektroden 12, 15 ist ein tempera­ turabhängiges Schaltwerk 19 angeordnet, das eine mechanische und elektrische Reihenschaltung aus einem Federelement 21 sowie einem Schaltorgan 22 umfaßt, die durch eine bei 23 angedeutete Verbindung miteinander verbunden sind. Das Schaltorgan 22 ist im vorliegenden Falle ein Bimetall-Element.

Das Federelement 21 ist mit seinem ersten Ende 25 in Fig. 1 rechts an der ersten Anschlußelektrode 12 befestigt und führt mit seinem zweiten Ende 26 in die Verbindung 23 zu dem Schalt­ organ 22. Das Schaltorgan 22 trägt an seinem freien Ende 27 ein bewegliches Kontaktteil 28, das mit einem schalterfesten Gegen­ kontakt 29 zusammenwirkt, der an der zweiten Anschlußelektrode 15 ausgebildet ist.

Zwischen der ersten und der zweiten Anschlußelektrode 12, 15 ist noch ein bei 31 angedeutetes PTC-Element vorgesehen, das elektrisch parallel zu dem Schaltwerk 19 angeordnet ist.

In seiner in Fig. 1 gezeigten Schließstellung stellt das Schaltwerk 19 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Außenanschlüssen 11, 14 her und schließt dabei das PTC- Element 31 kurz. Ein durch den Schalter 10 fließender Strom ge­ langt jetzt von dem ersten Außenanschluß 11 in die erste An­ schlußelektrode 12 und von dort über das Federelement 21 in das Schaltorgan 22, aus dem er über das bewegliche Kontaktteil 28 austritt, um über den Gegenkontakt 29 und die zweite Anschluß­ elektrode 15 zu dem zweiten Außenanschluß 14 zu gelangen. Er­ höht sich jetzt entweder die Temperatur des Schalters 10 bzw. des Schaltorganes 22 und/oder der durch das Schaltorgan 22 fließende Strom, so gelangt das Schaltorgan 22 in seine noch näher zu beschreibende Öffnungsstellung, in der es das bewegli­ che Kontaktteil 28 von dem Gegenkontakt 29 abhebt. Dadurch wird der Stromfluß durch das Schaltwerk 19 unterbrochen, so daß jetzt ein Reststrom durch das PTC-Element 31 fließen kann. Die­ ser Reststrom heizt das PTC-Element 31 so weit auf, daß die Temperatur in dem Schalter 10 oberhalb der Ansprechtemperatur des Schaltorganes 22 bleibt. Mit anderen Worten, das PTC- Element sorgt für eine Selbsthaltung des einmal geöffneten Schalters 10.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Schalter aus Fig. 1 ge­ zeigt, wobei hier der erste und der zweite Außenanschluß 11, 14 nicht wie in Fig. 1 untereinander sondern nebeneinander ange­ deutet sind. In Fig. 2 ist zu erkennen, daß der Rand 18 des Ge­ häuseunterteiles 17 die erste Anschlußelektrode 12 vollständig umgibt, so daß der Schalter 10 vollständig gekapselt ist.

In Fig. 2 ist ferner zu erkennen, daß sowohl das Federelement 21 als auch das Schaltorgan 22 als längliche Zungen ausgebildet sind, die in der Draufsicht derart untereinander angeordnet sind, daß sich sowohl das erste Ende 25 des Federelementes 21 als auch das freie Ende 27 des Schaltorganes 22 in Fig. 2 rechts neben der Verbindung 23 befinden.

In Fig. 3 ist ein weiterer Schalter 10 gezeigt, der nicht den quadratischen Grundriß aus Fig. 2 sondern einen runden Grundriß aufweist. Im übrigen entspricht der Schalter 10 aus Fig. 3 je­ doch dem Aufbau, wie er in Fig. 1 im Längsschnitt gezeigt ist, wobei gleiche Konstruktionsmerkmale mit den selben Bezugszei­ chen bezeichnet sind. Es sei lediglich noch erwähnt, daß das Federelement 21 sowie das Schaltorgan 22 jeweils als ovale Scheiben ausgebildet sind.

Abgesehen von dem PTC-Element 31, das selbstverständlich jeder­ zeit weggelassen werden kann, wenn keine Selbsthaltefunktion erwünscht ist, umfaßt der neue Schalter 10 vier grundlegende Bauelemente, nämlich die beiden Elektroden 12, 15 sowie das Fe­ derelement 21 und das Schaltorgan 22. Alle vier Bauteile können aus Bandmaterial ausgestanzt und zum Zwecke einer automatischen Montage zusammengeführt werden. Hierzu wird zunächst die Ver­ bindung 23 durch Schweißen (Fig. 1) oder Bördeln (Fig. 4 bis 6) hergestellt, woraufhin dann das Federelement 21 an seinem ersten Ende 25 an die Anschlußelektrode 12 angeschweißt wird. Durch die V-förmige Ausbildung des Schaltwerkes kommt dadurch das freie Ende 27 des Schaltorganes 22 über den Gegenkontakt 29 zu liegen. Hier sei noch erwähnt, daß selbstverständlich auf das bewegliche Kontaktteil 28 verzichtet werden kann, daß durch das Kontaktteil 28 jedoch für einen besseren Übergangswider­ stand zu dem Gegenkontakt 29 gesorgt wird.

Die beiden Anschlußelektroden 12, 15 werden dann noch an dem Isolierstoffträger 16 befestigt, wobei es möglich ist, das Ge­ häuseunterteil 17 um die Anschlußelektrode 15 herumzuspritzen und dann die Anschlußelektrode 12 mit daran befestigtem Schalt­ werk 19 von oben aufzulegen und durch einen heiß zu verpressen­ den Rand 18 zu befestigen.

In Fig. 4 ist schematisch das Schaltwerk 19 aus Fig. 1 in ver­ größertem Maßstab in seiner Schließstellung dargestellt. Das Schaltorgan 22 befindet sich so weit unterhalb seiner Sprung­ temperatur, daß seine Schleichphase noch nicht eingesetzt hat. Das Schaltorgan 22 drückt gegen die Kraft des Federelementes 21 die Verbindung 23 in Fig. 4 nach oben, so daß sich ein bei 33 angedeuteter Abstand zur ersten Anschlußelektrode 12 sowie ein bei 34 angedeuteter Abstand zu dem Gegenkontakt 29 einstellt.

Wenn sich jetzt die Temperatur des Schaltorganes 22 infolge eines erhöhten Stromflusses oder infolge einer erhöhten Außen­ temperatur erhöht, so beginnt zunächst die Schleichphase des Schaltorganes 22, in der seine gegen die Kraft des Federelemen­ tes 21 arbeitende Federkraft nachläßt, so daß die Verbindung 23 in Fig. 4 nach unten bewegt wird, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Der Abstand 33 vergrößert sich in dem Maße, in dem sich der Abstand 34 verringert. Die mechanische Reihenschaltung aus Federelement 21 und Schaltorgan 22 drückt jedoch nach wie vor das bewegliche Kontaktteil 28 gegen den Gegenkontakt 29. Im Vergleich zwischen den Fig. 4 und 5 ist jedoch zu erkennen, daß das bewegliche Kontaktteil 28 sich in Fig. 5 quer zu dem Gegenkontakt 29 verschoben hat. Diese Reibung ist erwünscht, denn hierdurch werden die Kontaktflächen zwischen Kontaktteil 28 und Gegenkontakt 29 gereinigt, so daß der elektrische Über­ gangswiderstand sehr gering ist.

Erhöht sich jetzt die Temperatur des Schaltorganes 22 weiter, so schnappt es in Richtung des Pfeiles 35 in seine Öffnungs­ stellung, die in Fig. 6 dargestellt ist. Die Verbindung 23 ist noch weiter nach unten gelangt, wobei das Schaltorgan 22 das bewegliche Kontaktteil 28 von dem Gegenkontakt 29 abgehoben hat. Im Vergleich zwischen den Fig. 4 und 6 ist zu erkennen, daß sich die Verbindung 23 zwischen den Anschlußelektroden 12, 15 nach unten bewegt, während sich das bewegliche Kontaktteil 28 in umgekehrter Richtung nach oben bewegt, so daß der lichte Abstand zwischen den beiden Anschlußelektroden 12, 15 sozusagen doppelt ausgenutzt wird.

In der in Fig. 6 gezeigten Stellung verhindert das Federelement 21 eine Berührung zwischen der Verbindung 23 sowie der An­ schlußelektrode 15. Sollte es aus Elastizitätsüberlegungen her­ aus erforderlich sein, das Federelement so auszulegen, daß es die Verbindung 23 in Fig. 6 auf die Anschlußelektrode 15 drüc­ ken würde, so kann zwischen Verbindung 23 und Anschlußelektrode 15 ein Isolierteil vorgesehen sein, wie es in Fig. 1 bei 36 angedeutet ist. Wenn in Fig. 1 das Schaltorgan 22 in seine Öff­ nungsstellung gelangt, drückt das Federelement 21 die Verbin­ dung 23 auf das Isolierelement 36, das somit einen Kontakt zu der Anschlußelektrode 15 verhindert.

Claims (15)

1. Schalter mit einem ersten und zumindest einem zweiten Außenanschluß (11, 14) sowie einem temperaturabhängigen Schaltwerk (19), das in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen den beiden Außenanschlüssen (11, 14) eine elek­ trisch leitende Verbindung für einen durch den Schalter (10) zu leitenden elektrischen Strom herstellt, wobei das Schaltwerk (19) ein Schaltorgan (22) umfaßt, das seine geometrische Form temperaturabhängig zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung verändert und in sei­ ner Schließstellung den durch den Schalter (10) fließenden Strom führt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (19) ein Feder­ element (21) umfaßt, das mit dem Schaltorgan (22) perma­ nent elektrisch und mechanisch in Reihe geschaltet ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan (22) ein Bimetall-Element umfaßt.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan (22) ein Trimetall-Element umfaßt.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Federelement (21) an seinem ersten Ende (25) mit dem ersten Anschlußelement (11) und an seinem zweiten Ende (26) mit dem Schaltorgan (22) verbunden ist.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Federelement (21) das Schaltorgan (22) in seiner Schließstellung mit seinem freien Ende (27) gegen einen mit dem zweiten Anschlußelement (14) verbundenen Gegenkon­ takt (29) gedrückt wird und in seiner Öffnungsstellung sein freies Ende (27) von dem Gegenkontakt (29) abhebt.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (29) schalterfest angeordnet ist.

7. Schalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan (22) an seinem freien Ende (27) ein bewegliches Kontaktteil (28) trägt, das mit dem Gegen­ kontakt (29) zusammenwirkt.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schaltorgan (22) und das Federelement (21) miteinander verschweißt sind.

9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schaltorgan (22) und das Federelement (21) vorzugsweise durch Bördeln fest miteinander verbunden sind.

10. Schalter nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das freie Ende (27) des Schaltorgans (22) sowie das erste Ende (25) des Federelementes (21) auf der­ selben Seite der Verbindung (23) zwischen Federelement (21) und Schaltorgan (23) liegen.

11. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste Außenanschluß (11) mit einer Anschlußelektrode (12) verbunden ist, an der das Feder­ element (21) mit seinem ersten Ende (25) befestigt ist.

12. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zweite Außenanschluß (14) mit einer zweiten Anschlußelektrode (15) verbunden ist und das Schaltwerk (19) zwischen der ersten und der zweiten An­ schlußelektrode (12, 15) angeordnet ist.

13. Schalter nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Anschlußelektrode (15) durch umspritzen integraler Bestandteil eines isolierenden Gehäuseunterteiles (17) ist, das durch die erste Anschluß­ elektrode (12) verschlossen ist.

14. Schalter nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste und die zweite Anschlußelektrode (12, 15) von einem Isolierstoffträger (16) gehalten sind.

15. Schalter nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schaltorgan (22), das Federelement (21) sowie die beiden Anschlußelektroden (12, 15) aus Bandmaterial ausgestanzt sind.