DE3104827A1

DE3104827A1 - "bimetalltemperaturschalter"

Info

Publication number: DE3104827A1
Application number: DE19813104827
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Limitor AG
Current assignee: Uchiya Thermostat Co Ltd
Priority date: 1981-02-11
Filing date: 1981-02-11
Publication date: 1982-08-19
Also published as: EP0058372A1; DE3104827C2

Description

Beschreibung:

Die Erfindung geht aus von einem Bimetalltemperaturschalter in Miniaturbauweise mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen. Bei den bekannten Bimetallschaltern dieser Art sind die beiden Anschlußfahnen, zumeist Blechstreifen von einigen Zehntel Millimetern Dicke, durch je einen Hohlniet auf dem' isolierenden Kunststoffträger befestigt. Während die eine Anschlußfahne in der Kegel zugleich das unbewegliche Kontaktstück· darstellt, ist die Kontaktfeder mit dem an· ihrem freien Ende befestigten beweglichen Kontaktstück ein von ihrer Anschlußfahne gesondertes Bauteil, welches mit der Anschlußfahne elektrisch leitend verbunden ist. Da die Kontaktfeder besondere Federeigenschaften haben muß und vor allem bei Miniaturbauweise wesentlich dünner ausgebildet ist als die mechanisch stärker beanspruchten Anschlußfahnen, kann die Kontaktfeder nicht zugleich die zugehörige Anschlußfahne bilden.

Die Verbindung der Kontaktfeder mit ihrer Anschlußfahne erfolgt beim Stand der Technik einfach mittels des Hohlniets, mit welchem auch die Anschlußfahne am Kunststoffträger befestigt ist. Die Kontaktfeder und. ihre Anschlußfahne sind übereinandergelegt und werden beide vom Hohlniet durchsetzt. Diese Art der Befestigung.ist nicht hinreichend fest, vielmehr kann es vorkommen, daß der Niet sich'

- ausgelöst oder gefördert durch Wärmedehnung und Verformung des Kunststoffträgers - lockert. Die Folge davon ist ein mangelhafter Kontakt zwischen der Kontaktfeder und ihrer zugehörigen Anschlußfahne, der zu einem erhöhten elektrischen Übergangswiderstand zwischen beiden führt. Der erhöhte Übergangswiderstand wiederum kann zu lokalen Überhitzungen mit Temperaturen führefn, die über der Ausschalt tempera tür des Bimetal Itemperatursch.iller:.·; liegen. Die Übernitzungsgefahr kann aus einem Bimeta11 tempera türschalter als Mittel zur Temperaturbegrenzung geradezu ein Mittel zur Temperatursteigerung machen und dadurch eine Sicherheitseinrichtung in einen Risikofaktor verwandeln. Um dem zu begegnen, ist es Stand der Technik, die Kontaktfeder und ihre zugehörige Anschl'ußfahne zusätzlich miteinander zu verschweißen, vorzugsweise' mittels eine Laserstrahles. Das bedeutet jedoch einen zusätzlichen Arbeitsschritt, der die Herstellung des Miniaturschal'ters verteuert.

Es ist die Aufgäbe der vorliegenden Erfindung, durch eine neue Raumform des Bimetalltemperaturschalters seine Herstellung in einer zur Massenproduktion geeigneten Weise zu vereinfachen, ohne seine Funktionssicherheit zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Bimetalltemperaturschalter mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Das formschlüssige Einbetten der'Anschlußfahnen erfolgt in einem Arbeitsgang mit der

Herstellung des Trägers, vorzugsweise nach dem Kunststoffspritzverfahren (Anspruch.6). Damit sind durch das ohnehin erforderliche Formen des Trägers zugleich auch die Anschlußfahnen fixiert, sodaß ein bzw. zwei sonst erforderliche Ni'etvorgänge entfallen. Die Anschlußfahnen können recht vielgestaltig sein. Sie können als Lötfahnen, verschraubbare oder vernietbare Fahnen oder auch steckbar, z.B. mit einem stiftförmigen Anschlußende versehen, ausgebildet sein.

Die beiden Anschlußfahnen können einzeln in eine Spritzgießform eingelegt und dann gemeinsam umspritzt werden. Vorzugsweise geht man jedoch von zwei zunächst einstückig zusammenhängenden Anschluß— fahnen aus, welche z.B. durch einen einzigen Stanz- und Formgebungsvorgang in der vorgegebenen abgewinkelten Gestalt erzeugt werden. Die noch zusammenhängenden Anschlußfahnen können besonders leicht in der Spritzgießform justiert werden. Die erfaderliche Trennung der beiden Anschlußfahnen erfolgt dann nach dem Spritzgießvorgang z.B. durch einen Stanzvorganq. Zur Erleichterung des Stanzvorgangs ist. zweckrnüßiqerweise der Träger in seinem mittleren Abschnitt - dort wo die Stanzung erfolgen soll - wenigstens mit verringerter Dicke oder sogar mit einer Durchbrechung versehen. Jedenfalls ist der Träger nach dem Stanzvorgang mit einer Durchbrechung versehen, die noch den Vorteil hat, daß zur Montage und Justierung der Kontaktfeder diese auch von der dem Träger zugewandten Seite gut zugänglich · ist (Anspruch 7).

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Zur Verbindung der Kontaktfeder mit ihrer Anschlußfahne ist dann nur noch ein Lot- oder Schweißvorgang erforderlich; vorzugsweise erfolgt die Verbindung durch Punktschweißen (Anspruch 8). Im Ergebnis erhält man so einen Bimetalltemperaturschalter, bei dem Kontaktprobleme zwischen der Kontaktfeder und ihrer Anschlußfahne nicht auftreten und obendrein die Nietvorgänge entfallen sind. Daraus ergibt sich ein Pr.eisvorteil des neuen Schalters. Bin weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß bei der Auswahl des Trägerwerkstoffs und bei der räumlichen Gestaltung des Trägers keine Rücksicht mehr auf die Vernietbarkeit des Trägers genommen werden muß, sodaß die Wahlfreiheit des Konstrukteurs größer geworden ist.

Vorteile bietet die Erfindung auch bei solchen Bimetalltemperaturschaltern, deren Bimetallelement eine lose Schnappscheibe ist (Ansprüche 3 bis 5). Eine Schnappscheibe ist eine in eine gekrümmte Gestalt geprägte Bimetallscheibe, die bei Überschreiten oder Unterschreiten der Schalttemperatur abrupt ihre Krümmung von konkav nach konvex bzw. umgekehrt von konvex nach konkav wechselt. Eine solche Schnappscheibe wird an ihrem Rand üblicherweise zum einen zwischen Laschen, die vorn und hinten aus der Kontaktfeder ausgeschnitten und hochgebogen sind, gehalten, während zum andern beidseits neben der Kontaktfeder zwei hochstehende Laschen vorgesehen sind, die verhindern, daß die Schnappscheibe seitlich aus den aus der Kontaktfeder ausgeschnittenen Laschen herausrutscht. Die seitlichen Laschen können ebenfalls

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bereits bei der Bildung des Trägers durch Umspritzen mit dem Trägermaterial ohne einen zusätzlichen Arbeitsgang mit in den Träger eingebettet werden. Sie können aber auch als Fortsätze der Kontaktfeder gebildet sein.

Die Ausgestaltungen nach Anspruch 8 und 10 ermöglichen es, daß die Punktschweißelektroden einander unmittelbar gegenüberliegend auf die Kontaktfeder und ihre Anschlußfahne aufgesetzt werden können.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind.in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beschrieben..

Fig. 1 ist die Draufsicht eines Bimetalltemperaturschalters mit iichnappscheibe,

Fig. 2 ist der Längsschnitt A-A gemäß Fig. 1 durch den Bimetall tempera türschalter,

Fig. 3 ist die Ansicht des Bimetalltemperaturschalters von unten,

Fig.. 4 ist die Draufsicht eines anderen Bimetalltemperaturschalters mit Schnappscheibe,

Fig. 5 ist der Längsschnitt B-B durch den Bimetalltemperaturschalter gemäß Fig. 4 und

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Fig. 6 ist die Ansicht des Bimetalltemperaturschalters aus Fig. 4 von unten.

Der Bimetal1 temperaturschalter gemäß Fig. 1-3 besteht aus einem flachen, länglichen Träger 1 aus hartem, elektrisch isolierendem Kunststoff, in den an gegenüberliegenden Enden zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Lötfahnen 2,3 eingebettet sind. Die Einbettung ist dadurch erfolgt, daß die LÖtfahnen 2,3 mit dem Kunststoff des Trägers 1 umspritzt sind. Dadurch ergibt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Träger 1 und den Lötfahnen 2,3,die dadurch noch verstärkt wird, daß die im Träger 1 eingebetteten Lötfahnenabschnitte mehrfach abgewinkelt sind. Während die mit Lötösen 4,5 versehenen Enden der Lötfahnen 2,3 mit der Unterseite 6 des Trägers 1 fluchten, fluchten andere Teile 7,8 der Lötfahnen 2,3 mit der Oberseite 9 des Trägers 1, wobei am einen Teil 8 die Kontaktfeder 10 mit an der Spitze angenietetem Kontaktstück 11 und am anderen Teil 7 das unbewegliche Gegenkontaktstück 12 angenietet ist.

Die Kontaktfeder 10 ist durch Punktschweißen mit der Lötfahne 2 verbunden, und zwar durch zwei symmetrisch zur Längsachse des ' Schalters liegende Schweißpunkte 13. Um die Schweißelektroden beidseitig einander gegenüberliegend' aufsetzen zu können, ist

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der Träger 1 um die Schweißpunkte 13 herum mit einer Durchbrechung 14 versehen, die gleichzeitig sicherstellt, daß der Träger 1 beim Punktschweißen nicht unzulässig erwärmt wird.

Aus der Kontaktfeder 10 sind zwei in Längsrichtung weisende und aufeinander zu gerichtete Laschen 15 ausgeschnitten und .hoehgebogen, die zur Halterung einer außen auf der Kontaktfeder 10 angeordneten Bimetallschnappscheibe 16 dienen. Die Bimetallschnappscheibe ist i.w. rechteckig geformt und wird an ihren beiden Breitseiten durch die übergreifenden Laschen 15 gehalten, während die mit den Längskanten der Kontaktfeder 10 fluchtenden Längsseiten der Bimetallschnappscheibe 16 zwischen zwei seitlich hochstehenden Laschen 17 gehalten werden. Diese seitlichen Laschen 17 sind Fortsätze der über die Schweißpunkte 13 hinaus zur Mitte des Trägers 1 hin verlängerten Lötfahne 2.

IUe in Fig. 2 konvex gezeichnete Bimetallschnappscheibe 16 wechselt bei Überschreiten der Schalttemperatur ihre Krümmungsrichtung von konvex nach konkav und stemmt sich dabei mit -ihren Enden unter die Laschen 15, während sie sich mit ihrem Mittelteil auf einer in die Kontaktfeder 10 eingeprägten balligen, nach .oben weisenden Ausbuchtung IU abstützt und dadurch das Kontaktstück 11 vomGegenkontaktstück 12 abhebt. Unterhalb der Kontaktfeder 10 im.Bereich um die Ausbuchtung lü herum ist der Träger 1 mit einer weiteren

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Durchbrechung 19 versehen, die von unten her einen Zugriff mittels Werkzeugen zur Kontaktfeder 10 ermöglicht.

Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4-6, in denen für entsprechende Elemente dieselben Bezugszahlen wie im ersten Ausführungsbeispiel verwendet worden sind, dient die entsprechende Durchbrechung 19 noch einem anderen Zweck. Zur Herstellung des Schalters gemäß Fig. 4-6 geht man nämlich von zunächst einstückig zusammenhängenden Anschlußfahnen 2 und '} aus, welche als ein Ütück in eine Spritzgießform eingelegt und dann zur Bildung des Trägers 1 mit Kunststoff umspritzt werden. Die zunächst zusammenhängenden Ansch.lußf ahnen 2 und 3 haben die Gestalt eines Blechstreifens, aus dem an den Enden die Lötösen 4 und· 5 ausgestanzt sind und aus dem zwischen den Lötösen 4 und 5 zwei zu den ihnen unmittelbar benachbarten Lötösen 4 und 5 weisende Laschen ausgeschnitten und zur Bildung der mit der Oberseite 9 des Trägers 1 fluchtenden Lötfahnenteile 7 und 8 stufenförmig hochgebogen sind. Beidseits der späteren Durchbrechung 19 des Trägers 1 ist der Blechstreifen mit zwei seitlichen Ausnehmungen versehen derart, daß nach dem Umspritzen dtiü Blechstreifens die beiden Lötfahnen 2 und 3 nur durch einen die Durchbrechung 19 des Trägers 1 durchquerenden Steg miteinander verbunden sind. Ein derart geformter Blechstreifen läßt sich in nur einem Arbeitsgang aus einem ebenen Blechstreifen herstellen. Nach dem Entformen des Trägers 1 werden im Bereich der Durchbrechung 19 des Trägers 1 die zunächst zusammenhängenden Anschlußfahnen 2 und voneinander getrennt, und zwar am einfachsten durch Ausstanzen des

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Stegs zwischen den beiden Anschlußfahnen 2 und 3. Die Durchbrechung 19 ist nicht notwendigerweise von Anfang an im Träger 1 vorgesehen, sie kann vielmehr durch denselben Stanzvorgang, durch welchen die beiden Anschlußfahnen 2 und 3 voneinander getrennt werden, gebildet werden. Zweckmäßigerweise ist aber der Träger 1 so geformt, daß er schon vor dem Stanzvorgang im Bereich der späteren Durchbrechung I¹J wenigstens in verminderter Dicke ausgeführt ist. Der Vorteil dieserAustührungsform liegt, darin, daß die Anschluß— fahnen in der Spritzgießform leichter justiert werden können.

Die beim ersten Ausführungsbeispiel vorgesehene Durchbrechung 14 des Trägers 1 ist beim zweiten Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen. Statt dessen ist der Träger 1 sehr kurz gehalten und der mit der Oberseite 9 des Trägers 1 fluchtende Anschlußfahnenteil 8, auf welchen durch zwei Schweißpunkte 13 die Kontaktfeder 10 befestigt ist, steht über den äußeren Rand des Trägers 1 über und befindet sich über der'Öffnung 20 der Anschlußfahne 2_t.aus welcher das Teil 8 ausgeschnitten wurde. In entsprechender Weise ragt auch das.den festen Kontakt 12 tragende Anschlußfahnenteil 7 über den Träger 1 hinaus.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Au«! ührurujsbeisp i el noch in einem weiteren Merkmal, und zwar .sind die beiden Löschen 17 anders als im ersten Ausführungsbei-

spiel nicht als Portsätze der Anschlußfahne 2 ausgebildet, sondern sind Teil der Kontaktfeder 10; die Laschen 17 können dadurch hergestellt werden, daß man beim Ausstanzen der Kontaktfeder 10 aus dem Kontaktfederhalbzeug zwei seitliche Fortsätze stehen läßt und diese dann hochstellt. Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß die Spritzgießform für den Träger 1 einfacher wird.

Claims

DR. RUDOLF BALJER-^DIPLr-ING. HELMUT HUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRICH TWELMEIER

WESTLICHE ae-31 (AM Lt'OHUlUPLAI/) D-753O PFORZHEIM, (WEbI DtHMANV)

"JC (O'/aai) ioaaeo/7o

6. Februar 1981 Ill/Be

Limitor AG., CH-8002 Zürich (Schweiz)

" Bimetalltemperaturschalter "

Ansprüche:

( l.J Bimetalltemperaturschalter, bei dem das unbewegliche

Kontaktstück mit der ihm zugehörigen Anschlußfahne einerseits und die Kontaktfeder samt der ihr zugehörigen Anschluß!ahne andererseits elektrisch voneinander isoliert an einem einstückig«™ Träger aus Kunststoff befestigt sind-, wobei die Kontaktfeder an ihrem freien Ende ein Kontaktstück (das "bewegliche" Kontaktstück) trägt, welches bei geschlossenem Schalter am unbeweglichen Kontaktstück anliegt, und an ihrem anderen Ende mit der zugehörigen Anschlußfahne verlötet oder verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die der Kontaktfeder (10) zugehörige Anschlußfahne (2) formschlüssig in dem Träger (1) eingebettet ist.

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2. Bimetalltemperaturschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beide Anschlußfahnen (2,3) formschlüssig in den

Träger (1) eingebettet sind.

3. Bimetalltemperaturschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch qekenny.eichnet, daß als Bimetallelement eine Schnappscheibe

(ld) vorgesehen ist, welche an ihrem vorderen und hinteren Rand mittels d<-i Kontakt! («der ('JU) ancjeformten Laschen (15), Haken oder dergl. Halterungen und an ihren seitlichen Rändern durch zwei vom Träger (1) hochstehende und formschlüssig in den Träger (1) eingebettete seitliche Halterungen (17) lose auf der Oberseite oder auf der Unterseite der Kontaktfeder (10) gehalten ist.

4. Bimetalltemperaturschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Halterungen (17) integraler Bestandteil der Ansehlußtahne (2) sind, welche zur Kontaktfeder (10) gehört.

Ι. Li !metal 1 temperaturschal ter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bimetallelement eine Schnappscheibe (16) vorgesehen ist, welche an ihren Rändern mittels einer vorderen, einer hinteren und zweier seitlicher, der Kontaktfeder (10) angeformten Laschen (15,17), Haken oder dergl. Halterungen lose auf der Oberseite oder auf der Unterseite der Kontaktfeder (10) gehalten ist.·

(ι. Bimetalltemperaturschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekonnzeichnet, daß die Anschlußfahnen (2,3) und ggf-.M. die seitlichen Halterungen (17) durch Umspritzen mit dem

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Trägermaterial im Träger (1) eingebettet sind.

7- Bimetalltemperaturschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß·der Träger (1) zur räumlichen Trennung der beiden Anschlußfahnen (2,3) mit einer in seinem mittleren Abschnitt gelegenen Durchbrechung (19) versehen ist.

8. Bimetalltemperaturschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (10)

und ihre zugehörige Anschlußfahne (2) durch elektrische Punktschweißung miteinander verbunden sind.

9. Bimetalltemperaturschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) im Bereich des bzw. der

Schweißpunkte (13) durchbrochen ist.

10. Bimetalltemperaturschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das die Kontaktfeder (10) tragende

Teil (8) der einen Anschlußfahne (2) aus dieser Anschlußfahne (2) ausgeschnitten, stufenförmig hochgestellt und mit seinem zum Anschlußende (4) der Anschlußfahne (2) weisenden fcnde über den Rand des Trägers (1) frei hinausragt.