DE3139723A1

DE3139723A1 - Thermoschalter sowie montageverfahren und -werkzeug dafuer

Info

Publication number: DE3139723A1
Application number: DE19813139723
Authority: DE
Inventors: John E. 98033 Kirkland Wash. Dattilo; Karl O. 98007 Bellevue Wash. Steinke
Original assignee: Sundstrand Data Control Inc
Current assignee: Sundstrand Data Control Inc
Priority date: 1980-11-21
Filing date: 1981-10-06
Publication date: 1982-09-16
Also published as: AU7447181A; AU528066B2; FR2494898B1; FR2494898A1; IT8149739A0; GB2088132B; JPS57111918A; CA1152135A; GB2088132A; IT1172081B

Description

Sundstrand Data Control, Inc. Redmond, Washington 98o52, V.St.A.

Thermoschalter sowie Montageverfahren und -werkzeug dafür

Die Erfindung bezieht sich auf Thermoschalter, ein Herstellungs- bzw. Montageverfahren dafür sowie ein dabei verwendbares Montagewerkzeug.

In den meisten Schnappbimetallscheiben-Thermoschaltern ist die Schnappbewegung der Scheibe mit dem Kontaktmechanismus über einen isolierten Kopplungsstift oder Kolben, normalerweise als Schlagstift bezeichnet, gekoppelt. Dieser Stift besteht normalerweise aus glasartigem Werkstoff. Die Länge dieses Stifts muß genau eingestellt sein, um die Schnappbewegung der Scheibe ordnungsgemäß mit den Kontakten zu koppeln. Falsche Stiftlängen resultieren in einer unrichtigen Schalterwirkung undentweder einer erheblichen Verkürzung der Schalterlebensdauer oder der Gefahr, daß beim Auftreten von Vibrationen die Kontakte intermittierend geschlossen werden. Die Stiftlänge kann bei normalen Fertigungstoleranzen nicht direkt eingestellt werden, ohne daß außerordentlich genaue Einstellungen der verschiedenen die Baugruppe bildenden Teile

durchgeführt werden. Es ist daher üblich, die Einzelteile mit gemeinsamen Fertigungstoleianzen herzustellen und den Gesamtbetrag der Plus- und Minus-Toleranzen durch Verwendung eines Schlagstifts auszugleichen, der jeweils für den bestimmten Anwendungszweck.anpaßbar ist. Derzeit sind zwei Verfahren üblich, um die Stiftlänge an jeden Schalter anzupassen. Beide Verfahren haben Vor- und Nachteile. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verbindet die Vorteile beider Verfahren und beseitigt gleichzeitig ihre grundlegenden Nachteile.

Bei dem am häufigsten verwendeten Vorgehen wird ein freischwebender Kopplungsstift benutzt, der in Längenmaßsprüngen hergestellt ist, um sämtlichen möglichen Kombinationen von Gesamttoleranzen gerecht zu werden. 3ede Schalter-Kontaktbaugruppe wird unter Verwendung spezieller Meßlehren, die die Geometrie jeder Baugruppe zu einer bestimmten Stiftgröße in Beziehung setzen, vermessen. Die angegebene Stiftlänge wird aus den verfügbaren, auf Lager gehaltenen Stiften ausgewählt und in den Schalter eingebaut. Da bei dieser Konstruktion der Stift an keiner Halterung befestigt wird, klappert und prellt der Stift innerhalb des Gehäuses, so daß eine Verschmutzung durch Reibflächen eintreten kann. Schwingungen und Schläge können ebenfalls den schwebenden Stift auf die Kontaktgruppe auftreffen lassen, so daß ungewolltes Öffnen und Schließen von Schalterkontakten erfolgt. Ein Bruch des Stifts infolge von sehr hohen Schlag- und Schwingungspegeln wurde ebenfalls bereits beobachtet.

Die zweite übliche Möglichkeit zum Erhalt einer richtigen Stiftlänge besteht darin, daß ein Stift ausreichender Länge, um sämtliche Kombinationen von Einzelteilen zu kompensieren, an einem ortsfesten Teil der Baugruppe befestigt und dann

auf die erforderliche bestimmte Abmessung zugerichtet wird. Bei dieser Konstruktion ergibt sich ein sehr guter Widerstand gegenüber starken Schwingungen und Stoßpegeln, da in der Scheiben-Anker-Geometrie keine "losen" Teile verwendet werden. Der Zurichtvorgang ist jedoch zwangsläufig mit der Erzeugung von Abfällen in Form von Spänen oder Schleifteilchen verbunden, die potentielle Verunreinigungen der Schalterkontakte darstellen. Es sind manchmal sehr aufwendige Arbeitsschritte erforderlich, um ganz sicherzustellen, daß die Schalter gründlich gereinigt sind.

Beim Schleifen eines Stifts auf die richtige Länge wird ein ebenes Unterende gebildet, das einen schädlichen Abrieb der Stellscheibe durch den wiederholten Kontakt mit dieser verursacht. Außerdem bleibt beim Schleifen eine scharfe Unterkante zurück, was zur Folge hat, daß während des Betriebs Teilchen davon abbrechen können und eine Verschmutzung verursachen.

In der US-PS 4- 201 967 ist eine Verbesserung der vorstehend angegebenen Verfahren angegeben. Dort ist ein Thermoschalter gezeigt, der einenSchlagstift aus Keramik aufweist, der an einem Träger haftend befestigt ist mittels einer Klebstoffschicht kontrollierter Dicke zum Festlegen der wirksamen Schlagstiftlänge. Dabei ist auch ein Verfahren zur Herstellung sowie ein dabei verwendetes Werkzeug angegeben. Bei diesem Thermoschalter können Probleme auftreten, die aus dem direkten Kontakt des Schlagstifts aus Keramik mit der Bimetallscheibe resultieren,

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Thermoschalters, bei dem unter Beibehaltung der Vorteile bekannter Konstruktionen deren Nachteile beseitigt sind.

Gemäß der Erfindung wird ein festgelegter vorgeformter Schlagstift mit einer einstellbar daran befestigten Kappe verwendet, so daß eine hohe Schwingungs- und Schlagfestigkeit erzielt wird und gleichzeitig ein Kalibrieren oder Zurichten vor oder nach der Montage entfällt. Durch Einsatz eines Schlagstifts, der weder kalibriert noch zugerichtet werden muß, treten die Auswirkungen von Schleifvorgängen oder anderen Zurichtschritten, die zum Bruch führende Risse, Schlitze oder ungleichmäßige scharfe Kanten sind, nicht auf, und insbesondere verleiht die Kappe dem Schlagstift ein kugeliges Ende. Der Thermoschalter nach der Erfindung stellt insofern eine Verbesserung des Thermoschalter nach der vorgenannten US-PS dar, als die Montage einer becherförmigen Kappe auf das Ende des Schlagstifts mit einer kontrollierten Klebstoffschicht mit einem einfacheren Werkzeug durchgeführt wird, das geringeres Können erfordert. Ferner ist die Gefahr einer schrägen Fehlausrichtung des Schlagstifts geringer, es wird weniger Klebstoff benötigt, und die Gefahr von Leerstellen in der Haftklebstoff schicht ist verringert.

Der Thermoschalter nach der Erfindung umfaßt ein bewegliches Kontaktstück auf einem Träger, etwa einer Ankerfeder, die unter Steuerung eines Bimetallstellelements positionierbar ist, wobei ein Schlagstift mit dem Stellelement in Anlage bringbar ist zur Bewegungsübertragung auf den Träger und wobei an dem Schlag-

stift eine Kappe befestigt ist mittels einer Klebstoffschicht kontrollierter Dicke zur Festlegung einer wirksamen Länge des Schlagstifts.

Das für die Herstellung eines solchen Thermoschalter verwendbare Werkzeug ist eine magnetisierte Vorrichtung und weist eine mittige Öffnung bzw. Vertiefung mit einer Bodenwandung auf, um eine magnetische Metallkappe in einer unveränderlichen Lage von der Öffnung ausgehend zu halten, so daß der Schlagstift in seine Lage relativ zu der Kappe bewegbar ist.

Bei dem Herstellungs- oder Montageverfahren nach der Erfindung für den wie angegeben aufgebauten Thermoschalter unter Verwendung des angegebenen Werkzeugs ist die Kappe becherförmig, und eine Klebstoffmasse wird in die Kappe eingebracht, während diese von dem Werkzeug gehalten wird, und wenn der Schlagstift und die Kappe in ihre Endlage relativ zueinander gebracht werden, fließt der Klebstoff aus der Kappe und längs dem Schlagstift, so daß eine Klebstoffschicht mit kontrollierter Dicke verbleibt, die dann ausgehärtet wird, um die Kappe an dem Schlagstift festzulegen.

Somit ist ersichtlich, daß ein Thermoschalter geschaffen wird, wobei keine Verschmutzung innerhalb des Schalters entsteht und wobei Konstruktion und Montage für die Verwendung der Klebstoffschicht kontrollierter Dicke ausgelegt sind, so daß sämtliche Schlagstifte eine minimale Standardlänge haben können und jeder SChlagstift automatisch eine wirksame Länge erhält durch die Klebstoffschicht kontrollierter Dicke, die die Kappe mit einem Ende des Schlagstifts haftend verbindet.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen zentralen Vertikalschnitt durch

den Thermoschalter;
Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, die

einen Schritt bei der Montage des Thermo-

schalters zeigt, wobei das Montagewerkzeug

verwendet wird; und
Fig. 3 einen vertikalen Teilschnitt 3-3 nach

Fig. 2.

Der Thermoschalter umfaßt ein zylindrisches Gehäuse mit einem Boden 11, wobei zwei ringförmige Stufen oder Stege 14 und 15 um das Gehäuseinnere im Abstand oberhalb des Bodens 11 verlaufen. Ein Kopfstück 20 ist im Gehäuse positioniert und von dem Boden mittels eines Rings 21 beabstandet, dessen Unterkante auf dem Gehäusesteg 15 abgestützt ist und dessen Oberende in eine Umfangsnut 22 am Kopfstück 20 eingreift. Mittels eines Isolieraufbaus haltert das Kopfstück zwei beabstandete elektrisch leitfähige Anschlußstifte 25 und 26, deren Unterenden sich unterhalb des Kopfstücks in den Raum zwischen dem Kopfstück und dem Gehäuseboden 11 erstrecken. Die Anschlußstifte bilden einen elektrisch leitfähigen Weg zu einem feststehenden Kontaktstück 30, das am Unterende des Anschlußstifts 25 angeordnet ist, und einem beweglichen Kontaktstück 31, das auf einem Träger 32 in Form einer ebenen Ankerfeder befestigt ist, die mit ihrem einen Ende, also nur einseitig, an dem Unterende des Anschlußstifts 26 befestigt ist.

Nach Fig. 1 stehen die beiden Kontaktstücke 30 und 31 in Kontakt miteinander. Durch Aufwärtsschwenken der Ankerfeder 32 wird das bewegliche Kontaktstück 31 außer Anlage mit dem feststehenden Kontaktstück 30 bewegt.

- ίο -

Die Steuerung des beweglichen Kontaktstücks 31 erfolgt über ein Stellglied 40 in Form einer wärmeempfindlichen Bimetallscheibe, deren Außenrand auf dem Gehäusesteg 14 aufliegt. Nach Fig. 1 ist die Scheibe nach oben konkav gewölbt, was durch einen Raum zwischen der Scheibe und dem Gehäuseboden 11 ermöglicht wird. Aufgrund einer vorbestimmten Temperaturänderung bewegt sich die Scheibe in eine nach oben konvex gewölbte Lage, und durch die Wirkung eines an der Ankerfeder 32 befestigten Schlagstifts 50 wird die Ankerfeder nach oben geschwenkt, so daß die Kontaktstücke 30 Und 31 außer Kontakt gebracht werden.

Der Schlagstift 50 besteht aus einem Keramik- oder Kunststoff-Formteil und umfaßt eine becherförmige Metallkappe 51 mit einem halbkugeligen Unterende 52 an seinem freien Ende. Das Kappenunterende weist normalerweise einen kritischen Abstand relativ zu der Stellscheibe 40 auf, so daß eine geringe Bewegung der Scheibe keinen Kontakt der Kontaktstücke zur Folge hat. Der Schlagstift ist an der Ankerfeder durch eine Klebmittelverbindung 53 befestigt.

Nach Fig. 3 weist die Kappe 51 eine Ringwandung 54 auf, die von dem halbkugeligen Ende 52 aufwärts verläuft und deren Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Schlagstifts 50 ist, so daß ein Zwischenraum für einfließendes Klebmittel vorhanden ist. Mit dem anschließend zu erläuternden Verfahren wird die Kappe mit dem Schlagstift verbunden durch eine Klebstoffschicht 55 kontrollierter Dicke innerhalb der Kappe und unterhalb des Endes 56 des Schlagstifts. Dadurch wird ein Schlagstift mit der erwünschten wirksamen Länge erhalten, wobei das Keramikmaterial des Stifts außer direktem Kontakt mit der Bimetallscheibe 40 steht. Es

gibt eine große Anzahl geeigneter Klebmittel, z. B. einen Duroplast-Epoxidklebstoff.

Die Bauteile des Thermoschalters werden mit einem Verfahren zusammengebaut, bei dem ein Montagewerkzeug nach den Fig. 2 und 3 verwendet wird. Das Montagewerkzeug ist eine magnetische oder magnetisierte Vorrichtung 70 in Form einer Platte, die eine mittige Vertiefung 71 mit einer Bodenwand 72 aufweist.

Bei dem gezeigten Werkzeug ist der Vorrichtung 70 ein Elektromagnet 75 zugeordnet, der ein Magnetfeld zum Halten der Kappe 51 erzeugt. Alternativ kann die Kappe auch durch einen Dauermagneten, durch Schwerkraft, durch Saugkraft, durch Klebstoffe oder durch den Widerstand der Kappe gegen ein Aufsitzen auf dem Schlagstift aufgrund von hydrostatischem Druck, der durch den Widerstand des Klebstoffs gegen ein Fließen zwischen Kappe und Stift erzeugt wird, gehalten werden, oder sie kann durch ihren Widerstand gegen ein Aufsitzen auf dem Stift aufgrund von Reibung zwischen dem Stift und einer aufweitbaren Kappe gehalten werden. Die mittige Vertiefung 71 nimmt die Kappe 51 auf, deren unteres halbkugeliges Ende 52 an der Bodenwand 72 anliegt.

Die Kappe 51 wird an dem Werkzeug 70 magnetisch gehalten, wobei eine Klebstoffmasse in ihr enthalten ist. Das Kopfstück 20 und der Abstandsring 22 werden dann abwärts bewegt, um das Ende 56 des Schlagstifts in die Kappe .zu schieben. In der Kappe wurde genügend Klebstoff vorgesehen, um sicherzustellen, daß jederzeit ein Klebstoff Überschuß vorhanden ist, und wenn der Schlagstift in seine Endlage bewegt wird, fließt der überschüssige Klebstoff längs dem Schlagstift 50 in den Zwischenraum

zwischen dem Schlagstift und der Kappenwandung 51; dieser Zwischenraum ist so bemessen, daß dieses Fließen möglich ist. Dadurch ergibt sich eine Klebstoffschicht kontrollierter Dicke innerhalb der Kappe und über das Ende des Schlagstifts hinaus. Der Klebstoff kann dann aushärten, während die Teile in ihrer Lage gehalten werden. Dann können die Teile zusammengefügt werden^ um den Thermoschalter nach Fig. 1 zu bilden.

Es ist nicht erforderlich, Schlagstifte unterschiedlicher Länge bereitzuhalten. Es ist nur notwendig, den Schlagstift so kurz zu bemessen, daß er den Mindesttoleranzgrenzen einer Mindestdicke der Klebstoffschicht 55 mit kontrollierter Dicke entspricht.

Claims

Ansprüche

Thermoschalter mit einem feststehenden Kontaktstück, mit einem beweglichen Kontaktstück, mit einer das bewegliche Kontaktstück tragenden Ankerfeder, mit einem wärmeempfindlichen Stellelement, das von der Ankerfeder beabstandet und relativ dazu hin- und herbewegbar ist, und mit einem an der Ankerfeder befestigten Schlagstift, der die Stellbewegung des Stellelements auf die Ankerfeder überträgt,

gekennzeichnet durch eine zum Kontakt mit dem Stellelement (4-0) bestimmte Kappe (51) auf dem Ende des Schlagstifts (50), und eine Klebstoffschicht (55) zwischen dem Ende (56) des Schlagstifts (50) und der Kappe (51), die innerhalb der Kappe (51) eine Schicht kontrollierter Dicke zum Festlegen der wirksamen Länge des Schlagstifts (50) bildet.

2. Thermoschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ankerfeder (32) durch Verbindung eines Endes mit einem Anschlußstift (26) einseitig eingespannt ist.

3. Thermoschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Stellelement eine Bimetallscheibe (A-O) ist,

572-B01354-Schö

wobei der Schlagstift (50) mittig dazu positioniert und die Kappe (51) normalerweise, wenn die Kontaktstücke (30, 31) in Kontakt stehen, davon beabstandet ist.

.fy. Thermoschalter

gekennzeichnet durch ein zylindrisches Gehäuse (10) mit einem Boden (11), ein im Gehäuse (10) angeordnetes und v.on dem Boden (11) beabstandetes Kopfstück (20),

zwei von dem Kopfstück (20) getragene beabstandete Anschlußstifte (25, 26), die sich in den Raum zwischen dem Boden (11) und dem Kopfstück (20) erstrecken, eine Bimetall-Stellscheibe (^0), die im Gehäuse (10) für eine Schalterstellbewegung abgestützt ist, ein festes Kontaktstück (30) an einem (25) der Anschlußstifte (25, 26),

eine mit dem anderen Anschlußstift (26) verbundene Ankerfeder (32), die ein relativ zum festen Kontaktstück (30) bewegliches Kontaktstück (31) aufweist, einen Schlagstift (50), der unter einem im wesentlichen rechten Winkel zu der Ankerfeder (32) von dieser ausgeht und ein von dieser fernes Ende (56) aufweist, eine auf dem Schlagstift-Ende (56) positionierte Kappe (51), und

eine Klebstoffschicht (55), die die Kappe (51) auf dem Schlagstift (50) befestigt und eine kontrollierte Dicke zum Festlegen der wirksamen Schlagstiftlänge hat.

5. Thermoschalter nach Anspruch ή·, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kappe (51) becherförmig ist, aus magnetisierbarem Werkstoff besteht und ein sphärisches Unterende

(52) zum wahlweisen Kontakt mit dem Stellelement (4-0) aufweist.

6. Thermoschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Klebstoffschicht unter Einsatz eines Werkzeugs (70) in Form eines magnetischen Organs mit einer Vertiefung (71) und einer Bodenwand (72) zur Aufnahme der Kappe (51) eingebracht wird.

7. Thermoschalter mit einem Kontaktstück an einem beweglichen Träger, der unter der Einwirkung eines Bimetallstellelements positionierbar ist, und mit einem Schlagstift, der eine Kappe aufweist, an der das Stellelement zur Bewegungsübertragung auf den beweglichen Träger angreift,
gekennzeichnet durch eine Klebstoffschicht (55) kontrollierter Dicke, die die Kappe (51) mit dem Schlagstift (50) fest verbindet zum Festlegen der wirksamen Schlagstiftlänge.

8. Thermoschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kaspe (51) becherförmig ist, aus Metall besteht und eine Klebstoffschicht (55) kontrollierter Dicke innerhalb der Kappe (51) und am Ende (56) des Schlagstifts (51) aufweist.