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Die vorliegende Erfindung betrifft eine PTC-Baugruppe, die
eine PTC-Polymer-Einrichtung, die gegenüberliegende
Seitenflächen hat und zwischen zwei Elektroden, die mit diesen
Seitenflächen verbunden sind, sandwichartig angeordnet ist,
und ein Paar von Anschlußteilen zum Verbinden der
PTC-Einrichtung (Kaltleiter) in einer elektrischen Schaltung
aufweist, wobei jedes der Anschlußteile erste Endabschnitte,
die durch die Elektroden gebildet werden, und entfernte
zweite Endabschnitte hat, die eine Verbindungseinrichtung
zum Verbinden in einer elektrischen Schaltung bilden, wobei
die Anschlußteile eine ausreichende Steifigkeit zum
Aufhängen der PTC-Einrichtung zwischen sich haben, wenn die
Verbindungseinrichtungen mit einer elektrischen Schaltung
verbunden sind.
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Bei bestimmten Anwendungen von PTC-Polymer-Materialien wird
ein Blatt aus einei PTC-Polymer mit Flächen auf
gegenüberliegenden Seiten zwischen zwei Elektroden in der Form von
Blättern aus elektrisch leitfähigem Material sandwichartig
angeordnet, und elektrische Anschlüsse sind mechanisch und
elektrisch mit den Elektroden und mit Befestigungselementen
einer elektrischen Schaltung verbunden. Die Anschlüsse oder
Anschlußenden sind mit den Elektroden durch Lot befestigt
oder verschweißt. Sie sind selbst starr und werden starr an
den Befestigungselementen befestigt. Zum Beispiel, bei
einein Türschloßmotor wird eine solche PTC-Einrichtung in die
Endkappe eines Motors an einem Ende eingerastet und an
ihrem gegenüberliegenden Ende fest vernietet.
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Belastungen, die auf das PTC-Element und seine Elektroden
in Folge seiner Befestigung bei seiner Anwendung einwirken,
und insbesondere bei der Ausdehnung der Anschlußenden mit
der Temperatur einwirken, wenn das Element starr verbunden
ist und im Gebrauch zyklisch belastet wird, können eine
permanente Änderung der PTC-Charakteristiken verursachen,
indem das Polymer-Element auf Scherung oder Zug beansprucht
wird.
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Gleichzeitig ist es erwünscht, daß die Anschlußenden
dimensionsmäßig fixiert werden, wenn sie an dem
Befestigungselement angebracht werden.
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Die EP-A-0201171 offenbart PTC-Einrichtungen auf Polymer-
Basis, die ein PTC-Element haben, das an Elektroden
befestigt ist, die von einer Bewegung durch eine starre Wand
abgehalten werden, durch die sie sich erstrecken. Die
Elektroden sind abgeschwächt oder auf andere Art und Weise auf
der PTC-Seite der starren Wand ausgebildet, um ihre
laterale Verbiegung in der Ebene des PTC-Elements zu erlauben.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
einfache, wirtschaftlich annehmbare und betriebssichere
PTC-Polymer-Element-Konstruktion zu schaffen, die
Änderungen der PTC-Charakteristiken in folge der Befestigung des
Elements verhindert oder minimiert.
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Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch
gelöst, daß die Anschlußteile vollständig frei und
uneingeschränkt zwischen ihren ersten und zweiten Abschnitten sind
und zumindest eines dieser Anschlußteile eine Federschleife
zwischen seiner Elektrode und seiner Verbindungseinrichtung
hat, um ein Spiel zwischen der PTC-Einrichtung und dieser
Verbindungseinrichtung während einer thermischen und
mechanischen Relativbewegung zwischen der PTC-Einrichtung und
der Verbindungseinrichtung an diesem Anschlußteil zu
erzeugen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden in den
Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist, ganz allgemein
gesagt, bei einer PTC-Polymer-Baugruppe, bei der ein Blatt
aus einem PTC-Polymer mit Flächen auf gegenüberliegenden
Seiten zwischen zwei Elektroden in der Form von Blättern
aus elektrisch leitendem Material sandwichartig angeordnet
ist, die mit den gegenüberliegenden Seiten des Polymer-
Blattes elektrisch verbunden sind und im wesentlichen
flächengleich mit diesen verlaufen und elektrisch miteinander
durch das PTC-Polymer verbunden sind, und bei der
elektrische Anschlußenden mechanisch und elektrisch mit den
Elektroden und mit Befestigungselementen einer elektrischen
Schaltung verbunden sind, zumindest eines der Anschlußenden
eine selbsttragende Federschleife, die mit einem Ende mit
einer der Elektroden verbunden ist und an dem anderen Ende
mit dem Befestigungselement verbunden ist, die ausgebildet
ist, ihre Anordnung wahrend des Zusammenbaus beizubehalten,
aber ein Spiel zwischen der Elektrode und dem
Befestigungselement, mit dem sie mechanisch verbunden ist, während
einer thermischen und mechanischen Relativbewegung zwischen
dem PTC-Element und dem Befestigungselement bereitzustellen
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Die Federschleife kann die Form eines U oder eines V haben,
wobei dieses Anschlußende aus Beryllium-Kupfer (BeCu)
besteht. Bevorzugterweise wird das Anschlußende mit einer
flachen Metallschleife gemacht, es kann aber auch in der
Form eines Federdrahtes mit einer offenen Schleife
ausgeführt sein.
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In jedem Fall sind die Abmessungen und Positionen der
Endanschlüsse festliegend, wenn sie nicht erzwungenermaßen
ausgelenkt werden.
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Weitere Aufgaben dieser Erfindung sind für Fachleute anhand
der nachfolgenden Beschreibung und begleitenden Zeichnung
ersichtlich, in der:
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Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform
der PTC-Element-Baugruppe der vorliegenden Erfindung ist;
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Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer weiteren
Ausführungsform der PTC-Element-Baugruppe der vorliegenden
Erfindung ist; und
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Figur 3 noch eine weitere Ausführungsform der PTC-Element-
Baugruppe der vorliegenden Erfindung ist.
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Unter Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf die
Figur 1 für eine bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gibt das Bezugszeichen 1 eine vollständige
Baugruppe an, die für die Befestigung an
Befestigungselementen einer elektrischen Schaltung, die hier nicht gezeigt
wird, bereit ist. Die Baugruppe enthält ein Blatt aus PTC-
Material 2, das sandwichartig zwischen einer unteren
Elektrode 3 und einer oberen Elektrode 4 angeordnet ist. Ein
unteres Anschlußende 5 ist in dieser Ausführungsform
einstückig mit der unteren Elektrode 3. Ein oberes
Anschlußende 6 ist in dieser Ausführungsform einstückig mit
der oberen Elektrode 4. Wie es aus der Zeichnung
ersichtlich ist, erstrecken sich die obere Elektrode und die
untere Elektrode im wesentlichen flächengleich mit der oberen
und unteren Breitfläche des Blattes aus PTC-Material 2. Das
untere Anschlußende ist mit einem einsteckbaren Vorsprung 7
versehen, der in rechtem Winkel zu der Ebene der unteren
Elektrode 3 absteht.
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Das obere Anschlußende 6 enthält eine Schleife 14 mit einem
nach unten vorstehenden Bein 16 und einem ansteigenden Bein
15 und eine Verbindungsplatte 17. Die Verbindungsplatte 17
hat ein Nietloch 18 zur Aufnahme eines Niets, der sie mit
einem Befestigungselement verbindet.
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In der gezeigten Ausführungsform ist das Polymer-Blatt
ungefähr 0,0254 cm (0,010 inch) dick. Die untere Elektrode 3
besteht aus 0,08128 cm (0,032 inch) dickem Messing. Die
obere Elektrode 4 besteht aus 0,03048 cm (0,012 inch)
dickem BeCu. Bei manchen Anwendungen kann eine 0,0508 cm
(0,020 inch) dicke Messingplatte mit der Unterseite der
Verbindungsplatte 17 verschweißt oder auf andere Art und
Weise verbunden werden. Für gewöhnlich werden die beiden
breiten Oberflächen des Polymer-Blattes anfangs mit einer
0,00254 cm (0,001 inch) dicken Nickelfolie abgedeckt, und
die obere und untere Elektrode 4 bzw. 3 werden mit der
äußeren Oberfläche der Folie verlötet. Dies ist herkömmlich.
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Beim Befestigen rastet der Vorsprung 7 z.B. in die Endkappe
eines Motors ein, und die Verbindungsplatte 18 wird an
einem fixierten Befestigungsanschluß vernietet. Es ist
ersichtlich, daß bei Abwesenheit einer Verformungskraft die
Relativpositionen des Vorsprungs 7 und des Lochs 18
festgelegt bleiben, so daß die Installation der Baugruppe leicht
durchgeführt werden kann und automatisiert werden kann.
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In der Figur 2 für eine andere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gibt das Bezugszeichen 201 die
vollständige Baugruppe an, die ein Blatt aus PTC-Polymer-Material
202, eine untere Elektrode 203, eine obere Elektrode 204,
ein unteres Anschlußende 205 und ein oberes Anschlußende
206 aufweist. In dieser Ausführungsform ist das untere
Anschlußende 205 wie bei der Ausführungsform nach Figur 1
einstückig mit der unteren Elektrode 203 ausgebildet, und
die obere Elektrode 204 ist mit dem unteren Anschlußende
206 einstückig ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform
erstreckt sich ein Vorsprung 207 von unterschiedlichem
Aufbau, aber mit der gleichen Funktion wie der Vorsprung 7 im
wesentlichen rechtwinklig zu der Ebene der unteren
Elektrode 203, wobei der Vorsprung 207 mit einem Schlitz 208
versehen ist, der sich durch einen Abschnitt des Vorsprungs
207 und ein Verbindungsstück des Anschlußendes erstreckt.
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Das obere Anschlußende 206 dieser Ausführungsform hat eine
angenähertere V-förmige Schleife 214 als die Schleife 14
mit einem nach unten vorstehenden Bein 215 und einem
ansteigenden Bein 216 und eine Verbindungsplatte 217. In
dieser Ausführungsform wird die Verbindungsplatte 217 so
gezeigt, daß sie einen Niet 219 hat, der mit ihr verbunden
ist. Die Funktion und der Betrieb dieser Ausführungsform
der PTC-Baugruppe 201 sind genauso wie bei der Baugruppe 1.
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In der Figur 3 für eine noch andere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gibt das Bezugszeichen 301 die
vollständige Baugruppe wieder, die wie die Baugruppen der
Vorrichtungen, die in den Figuren 1 und 2 gezeigt sind, ein
Blatt aus PTC-Material 302, eine untere Elektrode 303, eine
obere Elektrode 304 und ein unteres Anschlußende 305 mit
einem einsteckbaren Vorsprung 307 hat, die genau der
Elektrode 3 und dem Vorsprung 7 der Ausführungsform nach Figur
1 entsprechen. Das obere Anschlußende 306 dieser
Ausführungsform hat die Form eines BeCu-Drahts mit kreisförmigem
Querschnitt und mit ungefähr 0,05588 cm (0,022 inch) im
Durchmesser. Das Anschlußende 306 ist steif elastisch. Es
hat ein Elektroden-Verbindungsende 308, das mit der oberen
Elektrode 304 verlötet oder verschweißt ist, eine Schleife
314, die in dieser Ausführungsform in einer Ebene parallel
zu der Ebene der oberen Elektrode 304 liegt, und einen
Verbindungsabschnitt 311. Die Schleife 314 ist U-förmig mit
einem nach außen gerichteten Bein 309 und einem
rückkehrenden Bein 310. Der Verbindungsabschnitt 311 hat an seinem
äußeren Ende ein Auge 312, das durch eine Biegung des
Drahts ausgebildet wird.
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Die Abmessungen des PTC-Elements, und damit der Elektroden
und die Formen und Abmessungen der Anschlußenden können
geändert werden, wenn sich die Erfordernisse ihrer Anwendung
ändern. In jedem Fall vermindert jedoch die Verwendung der
Federschleife Belastungen des PTC-Elements, die aus einer
Ausdehnung der Anschlußenden während des Erwärmungszyklus
resultieren, ausreichend, um unannehmbare Änderungen der
Widerstandscharakteristiken des Elements zu verhindern,
die, wenn die Feder nicht vorgesehen wäre, bis zu fünfzig
Prozent betragen können.
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Verschiedene Konstruktionsänderungen der Baugruppe der
vorliegenden Erfindung innerhalb des Bereichs der angehängten
Ansprüche sind für Fachleute aufgrund der vorhergehenden
Offenbarung ersichtlich. Die Anschlußenden können beide mit
gebogenen Federn versehen sein. Sie können aus Materialien
bestehen, die unterschiedlich zu Messing und BeCu sind, die
als Beispiel angegeben wurden, solange wie das Anschlußende
mit dem Bogen steiffedrig ist und beide elektrisch
leitfähig sind. Der Typ des Anschlußendes, das relativ zu seiner
Dicke breit ist, kann verschweißt oder auf eine andere Art
und Weise an der Elektrode gesichert werden, aber es
einstückig mit der Elektrode auszubilden, hat deutliche
Vorteile. Die Schleife kann eine Helix oder Spirale sein oder
von unterschiedlichem Aufbau oder Konstruktion sein,
solange sie unter Installationsbedingungen selbsttragend ist
und ein Spiel zwischen dem PTC-Element und dem
Befestigungselement während einer thermischen oder mechanischen
Relativbewegung zwischen ihnen bereitstellt. Diese
Modifikationen sind nur beispielhaft.