DE2744084C3 - Electrothermally operated switch - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrothermisch betätigfcaren Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anipruchs 1. Bei Schaltern dieser Art (US-PS 30 37 102), die in erster Linie als Blinkgeber für Kraftfahrzeuge verwendet werden, nimmt die Lebensdauer stark ab. Wenn eine größere Zahl von Lampen an den Schalter angeschlossen wird. Die Ursache für dies frühe Versagen liegt in einem erheblichen Wärmestau im Inneren des Blinkgebers, der durch den elektrischen Widerstand der aus kohlenstoffarmen Eisen hergestellten, verhältnismäßig langen Anschlüsse und ihre Schlechte Wärmeleitfähigkeit hervorgerufen wird. Der genannte Werkstoff ist aber notwendig, um das Anschweißen von Teilen, insbesondere der Kontakte, zu Ermöglichen.The invention relates to an electrothermal actuator Switch according to the preamble of Anipruchs 1. For switches of this type (US-PS 30 37 102), which are primarily used as flasher units for motor vehicles, the service life decreases sharply. When a larger number of lamps are connected to the switch. The cause of this early Failure lies in a significant build-up of heat inside the flasher caused by the electrical Resistance of the relatively long terminals made of low carbon iron and their Poor thermal conductivity is caused. However, the material mentioned is necessary in order to achieve this Welding of parts, especially the contacts, to enable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer eines Schalters der angegebenen Art dadurch zu erhöhen, daß für eine bessere Wärmeableitung gesorgt wird, ohne daß aber zugleich das Anschweißen von Teilen unmöglich gemacht wird.The invention is based on the object of increasing the service life of a switch of the specified type to increase by ensuring that better heat dissipation is provided without, however, at the same time that Welding parts is made impossible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, Haß zur Wärmeableitung mindestens der Anschluß mit dem festen Kontakt aus einem Nichteisenmetall hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit besteht, das mit einem schweißbaren Metall plattiert ist, woran der feste Kontakt angeschweißt ist.According to the invention, this object is achieved by using at least the connection for heat dissipation the fixed contact consists of a non-ferrous metal of high electrical and thermal conductivity, the is clad with a weldable metal to which the fixed contact is welded.
Werkstoffe, die aus zwei oder mehreren metallischen Schichten, z. B. durch Walzplattieren, unlösbar miteinander verbunden sind, sind auch in der Elektroindustrie bekannt (s. Zeitschrift »elektrotechnik« 57 (1975), Heft 6, Seiten 10 bis 13). Dabei wurden in erster Linie Kontaktplättchen aus einem mehrschichtigen Verbundwerkstoff auf einem einheitlichen Trägerwerkstoff durch Punktschweißen oder Löten befestigt Zur Lösung des speziellen, auf die Verlängerung der Lebensdauer von Schaltern abzielenden Problems durch Verbesserung der Wärmeabfuhr aus dem Inneren der Schalter sind die bekannten Verbundwerkstoffe bisher nicht verwendet worden.Materials consisting of two or more metallic layers, e.g. B. by roll cladding, inextricably linked are also known in the electrical industry (see magazine "elektrotechnik" 57 (1975), Issue 6, pages 10 to 13). In the process, contact plates were primarily made from a multilayer composite material attached to a uniform carrier material by spot welding or soldering Zur Solving the specific problem aimed at extending the service life of switches by improving the heat dissipation from the interior of the switch are the known composite materials not previously used.
Bei dem Schalter nach der Erfindung wurde durch
über längere Zeit durchgeführte Versuche eine über 20fache Steigerung der Lebensdauer festgestellt
id Durch die Verwendung von mit einem schweißbaren Metall plattiertem Nichteisenmetall, z. B. von Kupfer
oder Aluminium, wird nämlich wegen der guten elektrischen und thermischen Leitfähigkeit dieser
Werkstoffe die Wärmeerzeugung erheblich herabgesetzt und diese Wanne auch schnell abgeleitet
Beispielsweise ergibt sich dann, wenn man das Material des Anschlußstückes weitgehend durch Kupfer ersetzt
eine Verringerung des Widerstandes im Vergleich zu kohlenstoffarmem Stahl von 17 auf 1,77 Ohm-cm bei
300C. Bei gleicher Stromstärke würde sich die erzeugte
Wärmemenge auf etwa ein Neuntel verringern. Gleichzeitig führt die Verwendung von Kupfer anstehe
von kohlenstoffarmem Stahl zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Materials von 0,447 auf 3,768
Joule/s/cm2 bei einem Temperaturgradienten von Γ C je Zentimeter der Materialdicke. Die höhere Wärmeleitfähigkeit
des Materials ermöglicht ein schnelleres Abführen der Wärme, die sowohl innerhalb des
Materials als auch an den Schalterkornakten erzeugt to wird.In the case of the switch according to the invention, an over 20-fold increase in service life was found through tests carried out over a long period of time
id By using non-ferrous metal clad with a weldable metal, e.g. B. of copper or aluminum, namely because of the good electrical and thermal conductivity of these materials, the heat generation is significantly reduced and this tub is also quickly dissipated low-carbon steel from 17 to 1.77 ohm-cm at 30 0 C. With the same current strength, the amount of heat generated would be reduced to about a ninth. At the same time, the use of copper instead of low-carbon steel leads to an increase in the thermal conductivity of the material from 0.447 to 3.768 joules / s / cm 2 with a temperature gradient of Γ C per centimeter of material thickness. The higher thermal conductivity of the material enables faster dissipation of the heat that is generated both within the material and on the switch grain files.
Bei dem Schalter nach der Erfindung bleibt ferner die Möglichkeit erhalten, die Kontakte, insbesondere an dem Anschluß für den festen Kontakt durch Punktschweißen zu befestigen. Es bedarf daher auch keiner Änderung der Arbeitsweise bei der Herstellung der Schalter gegenüber dem bisher üblichen Verfahren. Schließlich können auch die äußeren Abmessungen der Anschlüsse unverändert bleiben, so daß die Schalter nach der Erfindung ohne weiteres anstelle der 4i) bisherigen Schalter verwendbar sind.In the switch according to the invention, the possibility is also retained, the contacts, in particular to attach to the terminal for the fixed contact by spot welding. There is therefore no need Change in the way of working in the manufacture of the switches compared to the previously usual process. Finally, the external dimensions of the connections can also remain unchanged, so that the switches according to the invention can easily be used instead of the 4i) previous switches.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings explained. It shows
F i g. 1 das Schaltbild eines elektrothermisch betätigbaren Schalters mit einen Überzug aufweisenden Schalteranschlüssen.F i g. 1 the circuit diagram of an electrothermally actuatable Switch with a coating having switch terminals.
F i g. 2 eine Seitenansicht eines elektrothermisch betätigbaren Schalters undF i g. 2 shows a side view of an electrothermally actuatable switch and
F i g. 3 eine Schrägansicht tines Teils des Schalters nach F i g. 2.F i g. 3 is an oblique view of a part of the switch according to FIG. 2.
In der folgenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck »Blinkgeber« einen elektrischen Schalter mit einen Bauteil, das in einer ersten Stellung durch ein Zugglied festgehalten wird, wenn das Zugglied nicht erhitzt wird, und das in eine zweite Stellung bewegt wird, sobald das Zugglied erhitzt wird. Das Bauteil ist mit mindestens einem elektrischen Kontakt versehen, der daran befestigt ist, so daß er sich zusammen mit dem Bauteil bewegt, um eine elektrische Verbindung zu mindestens einem festen elektrischen Kontakt herzustellen bzw. zu unterbrechen.In the following description, the Expression "flasher" means an electrical switch with a component that is in a first position through a The tension member is retained when the tension member is not heated and that moves to a second position as soon as the tension member is heated. The component is provided with at least one electrical contact, which is attached to it so that it moves together with the component to make an electrical connection Establish or interrupt at least one permanent electrical contact.
Fig. 1 zeigt, auf welche Weise ein Schalteranschluß der genannten Art verwendet wird. Zu dem dargestellten Blinkgeber 10 gehört ein Heizelement 12, das mit einer Batterie 14 in Reihe geschaltet ist, und ferner sind ein Blinksignal- oder Warnschalter 16 und eine Last 18 vorhanden. Zu der Last 18 können mehrere zwischen dem Heizelement und Masse parallelgeschaltete Glüh-Fig. 1 shows how a switch connection of the type mentioned is used. To the one shown Flasher unit 10 includes a heating element 12, which is connected in series with a battery 14, and furthermore are a blinker or warning switch 16 and a load 18 are provided. To the load 18 can be several between heating element and earth connected in parallel
birnen 20 gehören. Wird beim Schließen des Schalters 16 ein elektrischer Strom durch das Heizelement geleitet, erwärmt das Heizelement einen nicht dargestellten mechanischen Zugdraht, der sich hierbei ausdehnt, so daß sich zwei elektrische Kontakte 22 ί schließen können.pears 20 belong. Used when the switch is closed 16 an electric current is passed through the heating element, the heating element heats a not shown mechanical pull wire, which expands here, so that two electrical contacts 22 ί can close.
Das Heizelement 12 hat einen erheblich größeren elektrischen Widerstand als die Last 18, und wenn die elektrischen Kontakte 22 in ihre Öffnungstellung nach F i g. 1 gebracht werden, genügt der Spannungsabfall an in dem Heizelement, um die Glühlampen 20 im abgeschalteten Zustand zu halten. Werden die Kontakte 22 geschlossen, kommt die volle Spannung der Batterie 14 zwischen einer Eingangsklemme 24 und einer Ausgangsklemme 26 des Blinkgebers zur Wirkung. Da das ι r> Heizelement 12 somit durch die geschlossenen Kontakte 22 überbrückt ist, beginnt es, sich abzukühlen. Sobald sich das Heizelement 12 hinreichend abgekühlt hat, zieht sich der nicht dargestellte Zugdraht zusammen, wodurch die Kontakte 22 geöffnet werden, woraufhin sich das Heizelement 12 erneut aufheizt Während die Kontakte 22 geschlossen sind, fließt ein starker elektrischer Strom durch die Eingangsklemme 2*1 und die Ausgangsklemme 26. Die Anzahl der Glühlampen 20, welche die Last 18 bilden, wird durch die Wärme begrenzt, weiche im Material der Klemmen 24 und 26 erzeugt wird, sowie dadurch, daß es schwierig ist, die Wärme von den Klemmen abzuführen.The heating element 12 has a considerably greater electrical resistance than the load 18, and when the electrical contacts 22 are in their open position according to FIG. 1, the voltage drop in the heating element is sufficient to keep the incandescent lamps 20 switched off. If the contacts 22 are closed, the full voltage of the battery 14 comes into effect between an input terminal 24 and an output terminal 26 of the flasher unit. Since the ι r> heating element 12 is thus bridged by the closed contacts 22, it begins to cool. As soon as the heating element 12 has cooled down sufficiently, the pull wire (not shown) contracts, whereby the contacts 22 are opened, whereupon the heating element 12 heats up again. While the contacts 22 are closed, a strong electric current flows through the input terminal 2 * 1 and the output terminal 26. The number of bulbs 20 making up the load 18 is limited by the heat generated in the material of the terminals 24 and 26 and the difficulty of removing the heat from the terminals.
Bei dem dargestellten Blinkgeber 10 handelt es sich nur um ein Beispiel für eine große Zahl von jo Ausführungsarten elektrothermisch betätigbarer Schalter, bei denen sich die beanspruchten Anschlüsse verwenden lassen. Beispielsweise kann der Belastungsstrom auch durch zwei Hilfsschalteranschlüsse fließen, die mit Hilfe des elektrothermisch betätigbaren )ί Schalters elektromechanisch betätigt werden. Weiterhin sind die beanspruchten Anschlüsse bei elektrothermisch betätigbaren Schaltern anwendbar, bei denen anstelle eines durch einen Zugdraht bewegbaren Bauteils thermisch verformbare Bimetallelemente vorhanden sind.The flasher unit 10 shown is only an example of a large number of jo Design types of electrothermally actuated switches, in which the claimed connections let use. For example, the load current also flow through two auxiliary switch connections, which can be actuated electrothermally with the help of the) ί Switch can be operated electromechanically. Furthermore, the claimed connections are electrothermal actuatable switches applicable in which instead of a movable by a pull wire Component thermally deformable bimetal elements are present.
F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Blinkgebers, wobei die dargestellten Teile jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind wie in Fig. 1. Die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse sind dadurch unterstützt, daß sie in ein Basisteil 28 aus Kunststoff eingeformt sind Der äußere Abschnitt 30 der Eingangsklemme 24 und der äußere Abschnitt 32 der Ausgangsklemme 26 haben zweckmäßig die gleiche Form wie die genormten Anschlüsse der bei Kraftfahr- so zeugen verwendeten »Sealed-Beam-Schein werf er«. Der innere Abschnitt 34 der Eingangsklemme 24 ist an einer Schnappfeder 36 befestigt Das Heizelement 12 ist an ein Zugband 38 herumgewickelt das an seinen Enden mit der Schnappfeder 36 verbunden ist Das erste Ende « 40 des Heizelements 12 ist mit der Eingangsklemme 24 verbunden. Die Verbindung kann auch dadurch hergestellt werden, daß das erste Ende 40 des Heizelements mit der Schnappfeder 36 verschweißt wird, und die elektrisch leitfähige Schnappfeder wird tum Herstellen einer elektrischen Verbindung zu der Eingangsklemme 24 verwendet Zu den Kontakten 22 gehören ein mit der Schnappfeder 37 verschweißter erster Kontakt 42a und ein zweiter Koniakt 42b, der mit einer Abkantüng 44 am oberen Ende der Ausgangsklemme 26 verschweißt ist An einem an der Ausgangsklemme 26 angebrachten Finger 46 ist eine leitfähige Stange 48 angeschweißt, die an ihrem anderen Ende mit dem anderen Ende 50 des Heizelements 12 verbunden ist Da zwischen den Kontakten 22 und dem äußeren Abschnitt 32 der Ausgangsklemme 26 ein langer Leitungsweg vorhanden ist kann sich die Ausgangsklemme infolge ihres Widerstandes in einem erheblichen Ausmaß erhtitzen.F i g. 2 shows an embodiment of a flasher unit, the parts shown being designated by the same reference numerals as in FIG and the outer section 32 of the output terminal 26 expediently have the same shape as the standardized connections of the "sealed beam headlights" used in motor vehicles. The inner portion 34 of the input terminal 24 is attached to a snap spring 36. The heating element 12 is wrapped around a drawstring 38 which is connected at its ends to the snap spring 36. The connection can also be made in that the first end 40 of the heating element is welded to the snap spring 36, and the electrically conductive snap spring is used to establish an electrical connection to the input terminal 24. The contacts 22 include a first welded to the snap spring 37 Contact 42a and a second Koniakt 42b, which is welded to a bevel 44 at the upper end of the output terminal 26 A conductive rod 48 is welded to a finger 46 attached to the output terminal 26, which at its other end to the other end 50 of the heating element 12 Since there is a long conduction path between the contacts 22 and the outer section 32 of the output terminal 26, the output terminal can heat up to a considerable extent as a result of its resistance.
Gemäß Fig.3 liegen die beiden Punkte auf der Ausgangsklemme 26, an denen der Finger 46 mit der leitfähigen Stange 48 und die Abkantung 44 mit dem zweiten Kontakt 42b verschweißt werden müssen, zweckmäßig auf der gleichen Seite der Ausgangsklemme. Somit würde es bei dem hier beschriebenen Blinkgeber ausreichen, wenn nur die eine Fläche der Ausgangskletmne 26, an der Schweißarbeiten durchgeführt werden müssen, aus einem v^-ichweißbaren Material bestehen würden. Bei anderen Konstruktionen elektrothermisch betätigbarer Schalter könnte es erforderlich sein, Schweißarbeiten auf beiden Seiten eines Schalteranschlusses auszuführen.According to FIG. 3, the two points on the output terminal 26 at which the finger 46 must be welded to the conductive rod 48 and the fold 44 to the second contact 42b are expediently on the same side of the output terminal. Thus, in the case of the flasher unit described here, it would be sufficient if only the one surface of the output terminal 26 on which welding work has to be carried out would consist of a weldable material. Other designs of electrothermally actuated switches may require welding on both sides of a switch terminal.
Die Aus^ingsklemme 26 besteht aus einem Material 26a von hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit z. B. aus Kupfer oder Aluminium, das mit einem schweißbaren Metall 26b, z. B. kohlenstoffarmem Stahl, plattiert ist woran der feste Kontakt angeschweißt ist Somit führt bei der Ausgangsklemme 26 der geringe elektrische und thermische Widerstand des Kupfers dazu, daß in der Klemme nicht nur eine nur geringe Wärmemenge erzeugt wird, wenn sie von einem Strom durchflossen wird, sondern auch dazu, daß die entstehende Wärme schnell abgeführt wird.The Aus ^ ingsklemme 26 consists of a material 26a of high electrical and thermal conductivity z. B. made of copper or aluminum, which is bonded to a weldable metal 26b, e.g. B. low-carbon steel is plated to which the fixed contact is welded. Thus, with the output terminal 26, the low electrical and thermal resistance of the copper means that not only a small amount of heat is generated in the terminal when a current flows through it, but also to ensure that the heat generated is quickly dissipated.
Bei der Eingangsklemme 24 des Blinkgebers tritt weniger leicht eine elektrische Aufheizung ein, da ein kürzerer Wärmeleitungsweg zwischen ihren Enden und ihrem äußeren Abschnitt 30 vorhanden ist und die mit der Klemme 24 innig verbundene Schnappfeder 36 zur Abstellung von Wärme beiträgt Zwar könnte man die Eingangsklemme 24 aus dem gleichen, mit einem Überzug versehenen Material herstellen wi°. die Ausgangsklemme 26, doch ist dies bei dem hier beschriebenen Blinkgeber nicht unbedingt erforderlich. Bei anderen elektrothermisch betätigbaren Schaltern kann es dagegen notwendig sein, beide Klemmen aus mit einem Oberzug versehenen Materialien herzustellen. In the case of input terminal 24 of the flasher unit, electrical heating occurs less easily because it does shorter heat conduction path between its ends and its outer portion 30 is present and that with the terminal 24 intimately connected snap spring 36 contributes to the removal of heat Although you could Manufacture input terminal 24 from the same material provided with a coating as wi °. the Output terminal 26, but this is not absolutely necessary for the flasher unit described here. In the case of other electrothermally actuated switches, however, it may be necessary to switch both terminals off to manufacture materials provided with an upper coating.
Das Dickenverhältnis zwischen dem in hohem Maße elektrisch und thermisch leitfähigen Material und dem schweißbaren Material soll etwa 2:1 bis etwa 30:1 betrafen, optimale Ergebnisse lassen sich bei einem Verhältnis von etwa 5 :1 bis etwa 15:1 erzielen, wobei ein Verhältnis von etwa 10:1 bevorzugt wird. Gegebenenfalls kann man die Eingangsklemme 24 und/oder die Ausgangsklemme 26 vollständig mit einem metallischen Schutzüberzug versehen, der z. B. aus Gold oder Kadmium besteht um eine Korrosion zu verhindern und den Kontaktwiderstand zu verkleinern.The thickness ratio between the highly electrically and thermally conductive material and the Weldable material should be about 2: 1 to about 30: 1 concerned, optimal results can be achieved with one Achieve a ratio of about 5: 1 to about 15: 1, with a ratio of about 10: 1 being preferred. If necessary, the input terminal 24 and / or the output terminal 26 can be completely connected to one provided metallic protective coating, the z. B. made of gold or cadmium to prevent corrosion prevent and reduce the contact resistance.
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| IT1090010B (en) | 1985-06-18 |
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Legal Events
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| OD | Request for examination | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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