DE3438844C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Thermo-Schalter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Thermo-Schalter werden z. B. bei Verbrennungskraftmaschinen, insbeson­ dere Kraftfahrzeugmotoren, Waschmaschinen oder der­ gleichen eingesetzt, wobei die Temperatur in einem Flüssigkeitsbehälter erfaßt und geregelt werden muß.

Ein Thermo-Schalter der in Betracht stehenden Art um­ faßt ein Gehäuse, welches die elektrischen Bauteile umschließt. Dieses Gehäuse kann z. B. in dem Bottich einer Waschmaschine oder an dem Kühler eines Fahrzeug­ motors angeordnet sein, um die Wassertemperatur zu er­ fassen und zu regeln. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich insbesondere auf Waschmaschinen, ohne daß die Anwendung hierauf beschränkt wäre.

Herkömmlicherweise verwendete Thermo-Schalter mit Bi­ metallen, insbesondere für die Temperaturregelung in Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen und für ähnliche Anwendungen weisen den Nachteil auf, daß sie bei ko­ stengünstiger Herstellbarkeit nicht hinreichend zuver­ lässig arbeiten und keinen genügend kompakten Aufbau ermöglichen.

Ein gattungsgemäßer Thermo-Schalter ist aus dem DE-GM 18 80 309 bekannt, wobei die dort vorgesehenen beiden Bimetall-Scheiben relativ klein sind, so daß auch ihre Verformung gering bleibt. Die Bewegung der Isolier­ brücken bzw. -stangen ist ebenfalls begrenzt. Daher ist bei der Herstellung eines derartigen Thermo-Schalters große Präzision erforderlich, was erhebliche Kosten bedingt und zu einer Erhöhung des Produktionsausschusses führt.

Aus der GB-PS 14 22 645 ist ein Thermo-Schalter mit nur einer Bimetall-Scheibe bekannt, die auf drei Kon­ takte an den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks einwirkt. Die Schaltwirkung ist zentral und symme­ trisch. Lösungen mit nur einer Bimetall-Scheibe sind auch aus der DE-OS 30 14 186 und der DE-OS 27 25 516 bekannt.

Die DE-OS 19 16 646 betrifft eine Schaltvorrichtung mit zwei übereinander angeordneten Bimetall-Schnappelementen, wobei Ausführungsformen beschrieben werden, bei wel­ chen diese Elemente konzentrisch oder nicht konzen­ trisch angeordnet sind. Eines der beiden Ele­ mente wird über eine erste Stange und das zweite über zwei hiervon getrennte Stangen betätigt, um für die Kontakte eine gleichmäßige Schaltwirkung zu gewährlei­ sten. Auch diese Lösung fordert bei der Herstellung eine erhebliche Präzision. Eine weitere Variante, wo die Betätigungsstangen im Mittelbreich der Bimetall-Schnappele­ mente angreifen, ist mechanisch kompliziert und be­ dingt eine relativ große Anzahl von Einzelteilen.

Aus der genannten DE-OS 21 11 968 ist eine Lösung zur dichten Befestigung des Gehäuses des Thermo-Schalters in einer Waschmaschine oder dergleichen bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ther­ mo-Schalter der eingangs genannten Art so auszuge­ stalten, daß er bei hoher Betriebssicherheit kosten­ günstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils von Anspruch 1. Wesentlich an dieser Lösung ist, daß für die Übertragung der Schaltkraft zweier Thermo-Elemente zwei Stangen vorgesehen sind, welche nebeneinander angeordnet sind. Dementsprechend können die Thermo-Elemente bzw. Bimetall-Scheiben kon­ zentrisch angeordnet werden, so daß sie einen hinrei­ chend großen Durchmesser aufweisen, um durch ihre Ver­ formung die Kontakte innerhalb einer weiten Sicher­ heitsmarge zuverlässig bewegen zu können. Hierdurch wird ein zuverlässiges Schalten erreicht und gleich­ zeitig ist bei der Herstellung keine besondere Prä­ zision erforderlich, so daß eine kostengünstige Pro­ duktion möglich ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen geben die Unter­ ansprüche an.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, des Thermo-Schalters bei seiner Ver­ wendung in der Wand eines Flüssigkeitsbehälters;

Fig. 2 ein axialer Schnitt in vergrößertem Maßstab des Thermo-Schalters nach Fig. 1; und

Fig. 3 eine Ansicht von unten entsprechend Fig. 2 einer Variante der Anordnung der elektrischen Anschlüsse.

In Fig. 1 ist der Thermo-Schalter mit A bezeichnet. Der Thermo-Schalter ist lösbar an dem Metall­ gehäuse der Vorrichtung befestigt, in welcher die Temperatur geregelt werden soll. Im Ausführungsbeispiel ist der Thermo- Schalter am Boden eines Gefäßes B, welches Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, enthält, dessen Temperatur erfaßt werden soll, befestigt.

Der Thermo-Schalter A wird am Boden des Gefäßes B mittels einer Bajonettverbindung C gehalten, welche im Ausführungsbeispiel aus zwei Klammern C besteht, welche an dem Boden befestigt sind und deren Enden C₂ in rechtem Winkel eingefaltet sind, so daß sie frei in winkelversetzte Nuten C₃ am Außenrand des Flansches C₄ eingreifen können, welcher mit dem Gehäuse des Thermo-Schalters A verbunden ist.

Eine elastische Dichtung D ist zwischen den Flansch C₄ und den Rand der Ausnehmung in dem Gefäß B eingelegt.

Auf diese Weise wird zwischen dem Inneren des Gefäßes B und der Außenseite eine zuverlässige Dichtung erhalten zusätzlich zu der ohnehin vorgesehenen Bajonettverbindung. Beim Einsetzen des Thermo-Schalters A in den Boden des Gefäßes wird die Dichtung D gequetscht.

Natürlich kann die Verbindung zwischen dem Thermo-Schalter A und dem Gefäß, in welchem die Temperatur erfaßt werden soll, auch anders ausgeführt werden. Zum Beispiel kann der Boden des Gefäßes B an der Bohrung für den Thermo-Schalter mit einem Ringansatz versehen sein, dessen Innenwand eine Vertiefung mit winkelversetzten Nuten aufweist, mittels derer die einander gegenüberliegenden Flügelansätze des Flansches C eingeführt werden können, um eine Bajonettverbindung zu erzielen.

In Fig. 2 ist dargestellt, daß der Thermo-Schalter ein Ge­ häuse 10 aus elektrisch isolierendem Material aufweist, dessen Boden 12 eine Mehrzahl von metallischen Ansätzen 14 aufweist, welche entsprechend den Anwendungserfordernissen in geeigneter Weise ausgerichtet sind.

Die Enden 15 dieser Ansätze stehen vom Gehäuseboden 12 des isolierenden Gehäuses 10 ab und sind so ausgebildet, daß sie Anschlußeinrichtungen für entsprechende Metallstecker bilden, welche die Platten 15 elastisch übergreifen und mit dem elektrischen Schaltkreis durch entsprechende Leitungen ver­ bunden sind.

Das andere Ende der Metallansätze 14 ragt in das Gehäuse 10 hin­ ein, wobei jedes mittels einer Metallverbindung, zum Beispiel mittels Nieten oder Schweißen, mit zwei Platten 16, 17 und 16′, 17′ verbunden ist, welche an ihren Enden zwei Festkontakte 18, 19 und 18′, 19′ aufnehmen. Im Ausführungsbeispiel bilden die Platten 16, 16′ zusammen mit den Kontakten 18, 18′ die Fest­ kontakte, welche mit beweglichen Kontakten 19, 19′ zusammen­ wirken, welche entsprechende elektrische Schaltkreise steuern.

Die beweglichen Platten 17 und 17′ werden gegen ihren ent­ sprechenden Festkontakt 16, 16′ durch Schraubenfedern 20 ge­ drückt, durch welche der erforderliche Druck zur Sicher­ stellung einer Metallkontinuität zwischen den Kontakten 18, 19 und 18′, 19′ hergestellt wird, so daß Verbindungs- und Unter­ brechungsoperationen des Leistungsschaltkreises der elektri­ schen Schaltung geregelt werden können, ohne daß Beschädi­ gungen entstehen. Jeweils ein Ende von Druckstange 24 und 25 greift an der entgegengesetzten Seite der beweglichen Platten 17, 17′, welche von den Federn 20 beaufschlagt sind, an.

Die Druckstangen 24, 25 übertragen die Biegebewegung der Bi­ metall-Scheiben 26, 28, welche konvex vorgewölbt sind.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Thermo-Schalter ist mit zwei Kontaktpaaren 18, 19 und 18′, 19′ versehen, deren bewegliche Platten 17, 17′ durch die Deformation der Bimetall-Scheiben 26, 28 über die jeweils zugehörigen Druckstangen 24 und 25 be­ einflußt werden. Die Mittelabschnitte der Druckstangen 24, 25 sind gleitend in den Ausnehmungen 30, 32 der Führungseinrich­ tung 34 geführt, welche aus elektrisch isloierendem Material hergestellt ist.

Die oberen Enden 24 a und 25 a der Druckstangen 24 und 25, welche gegen die jeweils zugehörigen Bimetall-Scheiben 26 und 28 ge­ richtet sind, sind gegen die Mitte-Längs-Achse der Druckstangen versetzt angeordnet. Ebenso sind die entgegengesetzten Enden 24 b und 25 b, welche an den Platten 17, 17′ der beweglichen Kontakte 19, 19′ anliegen, in direktem Eingriff mit den beweg­ lichen Platten 17, 17′. Alternativ hierzu gehen die Enden 24 b und 25 b mit hinreichendem Spiel durch Bohrungen, welche in den Platten 16 und 16′ der festen Kontakte 18 und 18′ vorgesehen sind.

Dementsprechend wird die Kraft der Bimetall-Scheiben 26, 28 über die Druckstangen 24, 15 auf die beweglichen Kontakte 19 19′ übertragen.

Im Fall der Druckstange 24 wird die entsprechende Kraft längs der Längsachse x-x des Endabschnitts 24 b übertragen und wird auf das bewegliche Teil längs einer unterschiedlichen Achse y-y weitergeleitet, und zwar parallel zur ersten Achse und durch den Endabschnitt 24 b gehend. Der Mittelabschnitt kann auf einer zu den Achsen x-x und y-y (vergleiche Fig. 2) unterschiedlichen Achse liegen.

Die gleiche Anordnung gilt für die Druckstange 25, wobei die Kraftübertragung des Bimetall-Sensors 28 auf die bewegliche Platte 17′ längs der Achsen x′-′x und y′-y′ erfolgt. Die Druckstangen 24 und 25 werden durch Führungsausnehmungen 30, 32 parallel geführt, welche in dem Block 34 aus Kunststoff aus­ gebildet sind, welcher mit seinem Unterteil in dem Kunststoff­ gehäuse 10 so angeordnet ist, daß er dieses versteift und ver­ stärkt.

Der Block 34 endet an seinem oberen Ende mit einem Flansch 36 ähnlich dem Flansch 38, welcher die Öffnung des Kunststoffge­ häuses 10 abschließt. Zwischen beiden Flanschen ist eine Nut zur Aufnahme eines elastischen Dichtungsrings 40 vorgesehen, welcher zum Beispiel aus Gummi hergestellt sein kann, um ein hermetisches Schließen des Thermo-Schalters sicherzustellen.

Die Bimetall-Scheiben 26, 28 werden in ihrer gewünschten Lage durch koaxiale ringförmige Stufen im Inneren der Metallkappe 42 gehalten, welche vorzugsweise aus rostfreiem Stahl herge­ stellt wird, da sie in Kontakt mit der Flüssigkeit steht, deren Temperatur sie erfaßt.

Die Kappe endet mit einem nach außen gebogenen Rand 43, welcher selbst den Halteflansch C₃ darstellen oder diesen aufnehmen kann (vergleiche Fig. 1). Die Bimetall-Scheibe 26, welche von den beiden Bimetall-Scheiben 26, 28 den größeren Durchmesser auf­ weist, ist mit einer Bohrung 27 für den Durchlaß des Ansatzes 25 a der Druckstange 25 ausgestattet, welche ein hinreichendes Spiel ermöglicht.

Dementsprechend erfaßt der in Fig. 2 dargestellte Thermo- Schalter die in dem Gefäß B (vergleiche Fig. 1) herrschende Temperatur über die Kappe 42 aus Edelstahl. Wenn die in Be­ tracht stehende Temperatur bis zu einem vorgegebenen Wert steigt, biegen sich die Bimetall-Scheiben 26, 28 durch und ändern auf diese Weise ihre konkave Ausbildung und lösen nach­ einander aus.

Die Druckstangen 24 und 25 werden längs bewegt und betätigen die beweglichen Platten 17, 17′. Auf diese Weise werden die Federn 20, welche auf die Platten wirken, komprimiert, wobei die Federwirkung die beweglichen Platten 17, 17′ in die Schließ­ position drückt, wenn die Kontakte 18, 19 und 18, 19′ geöffnet sind. Umgekehrt ist dieses Kontaktpaar dann, wenn die Bimetall- Scheiben 26 und 28 in ihre ursprüngliche Position aufgrund einer Temperaturerniedrigung zurückkehren, geöffnet. Die Bimetall-Scheiben 26, 28 können so angeordnet werden, daß ihr konkaves Inneres in Kontakt mit den Enden 24 a und 25 a der Druckstangen 24 und 25 steht. In diesem Fall sind die Kontakte 18, 19 und 18′, 19′ normalerweise geschlossen. Die Bimetall- Scheiben 26 und 28 können jedoch auch so angeordnet werden, daß sie in entgegengesetzte Richtungen gewölbt sind, so daß einer der Kontakte offen und der andere geschlossen ist (vergleiche Fig. 2). In jedem Fall kann die Anordnung so ge­ troffen werden, daß sie speziellen Anwendungserfordernissen ge­ recht wird.

Die elektrischen Stromkreise, welche durch die Kontaktpaare 18, 19 und 18′, 19′ geregelt werden, können vierpolig ausgebildet sein. Sie können voneinander getrennt und voneinander isoliert sein und sie können auch einen gemeinsamen Pol aufweisen, also dreipolig ausgeführt sein.

Darüber hinaus kann wenigstens eines der Kontaktpaare als Um­ schaltkontakt ausgebildet sein, wobei die beweglichen Platten 17, 17′ mittels Druckstange 24, 25 und Bimetall-Scheiben 26, 28 betätigt werden, um die entsprechenden Stromkreise durch Um­ schaltung zu steuern.

Fig. 3 stellt eine vorteilhafte Anordnung der Anschlüsse an dem Thermo-Schalter A dar.

Der Boden 12 des Körpers 10 ist mit ausgeformten Schlitzen 50 versehen, welche radial eine Platte 52 aufnehmen können, wobei jede derartige Platte mechanisch und elektrisch mit den ent­ sprechenden Metallansätzen 14 verbunden ist, welche von dem Boden 12, in Fig. 2 dargestellt, wegstehen.

Die Platten 52 werden in bekannter Weise kraftschlüssig und lösbar mit entsprechenden Steckern (welche nicht dargestellt sind) verbunden, welche wiederum mit dem zu regelnden elektri­ schen Schaltkreis verbunden sind.

Jedes der äußeren Enden der Ansätze 14 (welche im Fall der Fig. 1 und 2 durch die Zungen 15 gebildet werden) ist an seinem Mittelabschnitt mit einem Längsschlitz 55 versehen, wel­ cher eine Art elastische Gabel schafft (vergleiche Fig. 3). Diese gabelförmigen Ansätze greifen in einen entsprechenden Schlitz 56, welcher an einem Ende jeder Platte 52 vorgesehen ist, wobei diese Teile aneinander dadurch befestigt sind, daß die Arme der Ansätze 14 nach außen gebogen sind, um eine zufrieden­ stellende mechanische und elektrische Verbindung herzustellen. Darüber hinaus können noch andere Anordnungen der Anschlüsse in Betracht gezogen werden, um speziellen Anwendungserforder­ nissen für den Thermo-Schalter gerecht werden zu können. Darüber hinaus können andere Lösungen zur lösbaren Befestigung des Thermo-Schalters A an dem Gefäß B vorgesehen werden, welches die Flüssigkeit enthält, deren Temperatur überwacht werden soll.

Die Zahl und die Anordnung der gabelförmigen Ansätze 14 und der Anschlüsse 52 im Boden 12 des Thermo-Schalters A kann unterschiedlich sein, entsprechend den Anforderungen. Weiterhin kann die Außenwand des Thermo-Schalters so ausgebildet sein, daß sie vom Benutzer bequem gegriffen werden kann, um den Thermo-Schalter A leicht im Behälter B zu befestigen oder zu lösen.

Insbesondere kann die Dichtung im Bereich der Platten 14 durch die Verwendung geeigneter Klebstoffe F sichergestellt werden, welche am Boden 12 des Körpers 10 im Bereich der Durchgänge der gabelförmigen Ansätze 14 aufgebracht werden.

Selbstverständlich können die Kontakte 15 oder Ansätze 14 am Boden 12 auch zusammen mit der Formung des Gehäuses 10 befestigt werden.

Claims (4)

1. Thermo-Schalter mit zwei in unterschiedlichen Höhen angeordneten, unabhängig voneinander auslösenden Bime­ tall-Scheiben umfassend ein Gehäuse aus isolierendem Kunststoff und eine Metallkappe, welche in thermischem Kontakt mit den Bimetall-Elementen steht, wobei in dem Gehäuse elektrische Kontakte vorgesehen sind und an den Bimetall-Scheiben Druckstangen zur Betätigung der elektrischen Kontakte anliegen, wobei die Bimetall­ Scheiben übereinander koaxial zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Druckstangen (24, 25) ein Führungsausnehmungen (30, 32) aufweisendes gesondertes Kunststoffteil (34) vor­ gesehen ist, daß die Druckstangen (24, 25) an einem ihrer Enden mit Ansätzen (24 a, 25 a) versehen sind, die an den jeweiligen Bimetall-Scheiben (26 bzw. 28) an­ liegen, während an dem jeweils anderen Ende der Druck­ stangen (24, 25) Ansätze (24 b, 25 b) angeordnet sind, die zu den ersten Ansätzen (24 a, 25 a) versetzt sind und auf beweglichen Platten (17, 17′) zur Betätigung der jewei­ ligen Konaktpaare (18, 19 und 18′, 19′) aufliegen.

2. Thermoschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontakte (18, 19, 18′, 19′) im Bo­ denteil eines isolierenden Gehäuses (10) nebeneinander angeordnet sind, dessen Öffnung mit einem Flansch (36) versehen ist, der mit einem entsprechenden Flansch (38) eines komplementären Teils (34) des isolierenden Gehäuses (10) zusammenwirkt, wobei die Druckstangen (24, 25) in Ausnehmungen (30, 32) gleitend geführt sind, welche in dem komplementären Teil (34) ausgebil­ det sind.

3. Thermoschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Kontaktoberseite des Flan­ sches (36) und an dem entsprechenden Flansch (38) eine Nut ausgebildet ist, welche zur Aufnahme einer Ring­ dichtung (40) für eine Abdichtung des Thermo­ schalters zwischen den Flanschen (36 bzw. 38) und der Innenwand einer Metallkappe (42) dient.

4. Thermoschalter nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringnut für die elastische Ringdich­ tung (40) am Außenrand des Flansches (36) des komple­ mentären Teils (34) ausgebildet ist.