DE4424027C2 - Thermisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine thermisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung mit ei­ nem Sockelteil, auf dessen einer Seite ein Schaltelement mit zumindest einem bewegli­ chen Schaltelementteil (Bewegungskontakt) angeordnet und auf dessen anderer Seite ein thermischer Auslöser vorgesehen ist, dessen Auslösebewegung mittels eines im Sockelteil geführten Übertragungsstiftes auf das bewegliche Teil des Schaltelementes übertragbar ist.

Ferner ist ein ringförmiges Heizelement vorgesehen, das im Inneren des Sockelteils an­ geordnet ist und den Übertragungsstift sowie den Übertragungsstift führende Elemente des Sockelteils umgreift. Das Sockelteil ist zweiteilig ausgebildet, eine das Heizelement aufnehmende Kammer ist zwischen den beiden Teilen des Sockelteils angeordnet. Fer­ ner ist am einen Sockelteil eine turmartige Übertragungsstiftführung angeformt, die das Heizelement durchgreift.

Eine derartige thermisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung geht aus der älteren deutschen Patentanmeldung 43 35 639 hervor.

Aus DE 37 01 240 A1 ist ferner ein Thermostat bekannt, dessen Sockel ebenfalls zwei­ teilig ausgebildet ist, wobei innerhalb des Sockels ein bewegliches Schaltelementteil angeordnet ist, das durch einen thermischen Auslöser bewegt wird. Die Auslösebewe­ gung wird durch einen im Sockelteil geführten Übertragungsstift übertragen. Ein ring­ förmiges Heizelement ist im Inneren des Sockelteils angeordnet und umgreift den Übertragungsstift.

Aus DE 84 24 557 U1 ist ein Bimetall-Temperaturschalter, mit einem Sockel mit be­ weglichem Kontakt auf einer Seite und einem thermischen Auslöser auf der anderen Seite bekannt. Ein Übertragungsstift überträgt die Stellbewegung des thermischen Aus­ lösers auf den Bewegungskontakt. Ein Heizelement, das in einer Ausnehmung eines Sockelteils einliegt, umgreift den Übertragungsstift.

Aus US 4 754 251, DE 38 27 254 A1 und EP 0 284 916 sind thermisch betätigte Schalteinrichtungen mit Bewegungskontakt und einem thermischen Auslöseelement in­ nerhalb eines Gehäuses bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermisch betätigbare Schalteinrich­ tung, gemäß DE 43.35 639 A1 derart weiterzubilden, daß sie auf einfache Weise insbe­ sondere vollautomatisch mit hohen Taktzahlen herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-18.

Durch die turmartige Übertragungsstiftführung, die das Heizelement durchgreift und mit ihrem freien Ende in eine Ausnehmung des Sockeloberteils eintaucht und dieses da­ durch auf dem Sockelunterteil zentriert, werden beim Montagevorgang gegenseitig an­ einander zu fixierende Teile vorzentriert, wodurch die aufgabengemäß angestrebte Her­ stellungsgeschwindigkeitserhöhung erreicht und Ausschuß vermieden wird.

Das Heizelement kann als PTC Heizelement ausgebildet sein und einen im wesentlichen rechteckigen Ringquerschnitt mit insbesondere abgeflachten Ober- und Unterseiten aufweisen. Ferner ist es vorteilhaft, das Heizelement mit einem Festkontakt und einem Bewegungskontakt des Schaltelementes zu verbinden oder alternativ dem Heizelement gesondert aus dem Sockelteil herausgeführte Anschlüsse zu geben. Auch ist es möglich, das Heizelement mit einem gesonderten, aus dem Sonderteil herausgeführten Anschluß auf einer Seite zu versehen und die andere Seite an einen der Kontakte des Schaltele­ mentes anzuschließen. Durch die Merkmale der Ansprüche 7 und 8 wird eine flache Bauweise der Schalteinichtung erreicht. Anspruch 9 bewirkt eine besonders stabile Verbindung der beiden Sockelteile bei einfacher Montage. Mit Ansprüchen 13 und 14 sind vorteilhafte Kontaktierungs- und Befestigungsmerkmale festgelegt, wobei insbe­ sondere die Kontaktplatte mit den Spreizteilen eine vorteilhafte Doppelfunktion ausübt, namlich zum einen die Aufbringung des Kontaktdruckes gegenüber der PTC-Pille und zum anderen auch deren Halt auf dem Trennboden besorgt. Die Ansprüche 15-18 betref­ fen eine modifizierte Ausführungsform des Heizelementes. Anstelle des PTC Heizele­ mentes ist eine Substratheizung vorgesehen, die gegenüber der PTC-Heizung für ein unterschiedliches Aufheizverhalten sorgt. Die Substratheizung weist eine ringförmige Widerstandsschicht mit diametral gegenüberliegenden Anschlüssen auf, die über Schraubenfedern mit den Anschlüssen des Schaltelementes in Kontakt stehen. Die Schraubenfedern üben ebenfalls eine Doppelfunktion aus, da sie das Substratplättchen mit der Heizung federnd in Richtung des thermischen Auslösers beaufschlagen und da­ durch für einen innigen Wärmeübergang sorgen.

Die Erfindung/Neuerung ist anhand eines Ausführungsbei­ spiels in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zei­ gen:

Fig. 1 einen Mittellängsschnitt durch eine Schalt­ einrichtung, bei welcher das Heizelement an die Schaltkontakte des Schaltelementes an­ geschlossen sind;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Schalteinrich­ tung, bei der ein Anschlußkontakt des Heiz­ elementes seitlich aus der Schalteinrich­ tung herausgeführt ist;

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß Fig. 2, bei dem beide Anschlußkontakte des Heizelementes aus dem Sockelteil herausgeführt sind;

Fig. 4 einen Mittellängsschnitt durch eine modifi­ zierte Schalteinrichtung, bei welcher das als Substratheizung ausgebildete Heizele­ ment an die Schaltkontakte des Schaltele­ mentes angeschlossen ist sowie

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Substratheizung.

Zunächst wird auf Zeichnungsfig. 1 Bezug genommen. Die dort dargestellte Schalteinrichtung 1 weist ein Sockelteil 2 auf, auf dessen einer Seite, nämlich der Oberseite 3, ein Schaltelement 4 mit einem Bewegungskontakt 5 und einem Festkontakt 6 angeordnet ist. Zur thermischen Auslösung ist auf der Unterseite 7 des Sockelteils 2 ein thermischer Aus­ löser (Bimetall-Sprungscheibe 8) angeordnet, dessen Auslö­ sebewegung mittels eines im Sockelteil 2 geführten Übertra­ gungsstiftes 9 auf den Bewegungskontakt 5 des Schaltelemen­ tes 4 übertragen wird.

Im Inneren des Sockelteils 2 ist ein Heizelement 10 vorge­ sehen, das den Übertragungsstift 9 sowie eine Übertragungs­ stiftführung 11 umgreift. Das Heizelement 10 ist ein PTC- Heizelement in Form einer ringförmig gepreßten PTC-Pille. Diese hat einen im wesentlichen rechteckigen Ringquer­ schnitt mit abgeflachten Ober- und Unterseiten 12, 13.

Aus Fig. 1 geht hervor, daß das Heizelement 10 mit dem Festkontakt 6 sowie dem Bewegungskontakt 5 über Leiter 14, 15 elektrisch verbunden ist und damit nur dann bestromt wird, wenn das Schaltelement 4 geöffnet ist.

Aus Fig. 2 hingegen ist ersichtlich, daß das Heizelement 10 einen gesonderten, aus dem Sockelteil 2 herausgeführten An­ schluß 16 aufweist, wohingegen die Oberseite 12 des Heiz­ elementes 10 mit einem der Anschlüsse 5 oder 6 verbunden ist.

Gemäß Fig. 3 ist neben dem gesonderten Anschluß 16 ein weiterer gesonderter Anschluß 17 vorgesehen, so daß das Heizelement 10 unabhängig von den Anschlußkontakten 18, 19 des Schaltelementes 4 und damit potentialfrei bestromt wer­ den kann.

Aus allen drei Zeichnungsfig. geht weiterhin hervor, daß das Heizelement 10 etwa parallel zur Bimetall-Sprungscheibe 8 im Gehäuse liegt, wobei die Bimetall-Sprungscheibe 8 in einer flachen Gehäuseausnehmung 20 des Sockelteils 2 angeordnet ist, die durch eine Wandung 21 von der das Heiz­ element 10 aufnehmenden Kammer 22 getrennt ist.

Insgesamt ist auch ersichtlich, daß das Sockelteil 2 zweiteilig ausgebildet ist und die das Heizelement 10 auf­ nehmende Kammer 22 zwischen den beiden Teilen (Sockelunterteil 2a und Sockeloberteil 2b) angeordnet ist. Auf der Oberseite des Sockelunterteils 2a ist nach Art ei­ nes turmartigen Aufbaus die Übertragungsstiftführung 11 an­ geformt, die die Zentralausnehmung des Heizelementes 10 durchgreift, wodurch das Heizelement 10 in der Kammer 22 zentriert wird. Mit ihrem oberen Ende greift die Übertra­ gungsstiftführung 11 in eine Ausnehmung 25 des Sockelober­ teils 2b hinein und zentriert dieses auf dem Sockelunter­ teil 2a. Der Aufbau des Sockelteils 2 ist insgesamt rechteckig angelegt. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Längswandungen 30 durch das Sockeloberteil 2b gebildet wer­ den, das Sockeloberteil 2b übergreift das Sockelunterteil 2a mit den Längswandungen 30. Die Kontakte 16, 17 des Heiz­ elementes 10 sind durch einen Spalt 31 zwischen dem Sockel­ oberteil 2b und dem Sockelunterteil 2a aus dem Sockelteil 2 herausgeführt.

Nachfolgend wird auf Fig. 4 und 5 Bezug genommen. Zeich­ nungsfig. 4 weist im wesentlichen dieselben Elemente und Bezugszeichen wie Fig. 1 auf, allerdings ist das Heizele­ ment als Substratheizung 50 ausgebildet, die ein Substrat 52 mit ringförmiger Widerstandsschicht 53 aufweist. Diame­ tral sich gegenüberliegend sind zur Kontaktierung der ring­ förmigen Widerstandsschicht 53 Anschlüsse 54 vorgesehen. Die Anschlüsse 54 werden gegenüber den Nieten 45, 46 mit Druckfedern 55 kontaktiert, die die Substratheizung 50 ge­ gen die Wandung 21 pressen und damit für einen guten Wärme­ übergang in das Sockelunterteil 2a sorgen.

Claims (18)

1. Thermisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung mit einem Sockelteil, auf dessen einer Seite ein Schaltelement mit zumindest einem beweglichen Schalte­ lementteil (Bewegungskontakt) angeordnet und auf dessen anderer Seite ein thermischer Auslöser vorgesehen ist, dessen Auslösebewegung mittels eines im Sockelteil geführten Übertragungsstiftes auf das bewegliche Teil des Schaltele­ mentes übertragbar ist, sowie ein ringförmiges Heizelement (10) vorgesehen ist, das im Inneren des Sockelteils (2) angeordnet ist und den Übertragungsstift (9) und/oder den Übertragungsstift (9) führende Elemente des Sockelteils umgreift, das Sockelteil (2) zweiteilig ausgebildet ist und eine das Heizelement (10) auf­ nehmende Kammer (22) zwischen den beiden Teilen des Sockelteils (2) angeord­ net ist sowie auf der Oberseite des Sockelunterteils (2a) eine turmartige Übertra­ gungsstiftführung (11) angeformt ist, die das Heizelement (10) durchgreift, wobei die Übertragungsstiftführung (11) mit ihrem freien Ende in eine Ausnehmung (25) des Sockeloberteils (2b) eintaucht und dieses dadurch auf dem Sockelunterteil (2a) zentriert.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (10) als PTC-Heizelement ausgebildet ist.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Heizelement einen im wesentlichen rechteckigen Ringquerschnitt mit insbesondere abgeflachten Ober- und Unterseiten (12, 13) aufweist.

4. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (10) mit einem Festkontakt (6) und einem Bewegungskon­ takt (5) des Schaltelementes (4) verbunden ist.

5. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (10) gesonderte aus dem Sockelteil (2) herausgeführte An­ schlüsse (16, 17) aufweist.

6. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (10) einen gesonderten, aus dem Sockelteil (2) herausgeführ­ ten Anschluß (16) aufweist und an einem der Kontakte (5, 6) des Schaltelementes (4) angeschlossen ist.

7. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (10) etwa parallel zu einem den thermischen Auslöser (8) bildenden Bimetallelement angeordnet ist.

8. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement (8) in einer flachen Gehäuseausnehmung des Sockelteils (2) angeordnet ist, die durch eine Wandung (21) von der das Heizelement (10) aufnehmenden Kammer (22) getrennt ist.

9. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei insgesamt rechteckigem Aufbau des Sockelteils (2) die Längswandungen (3) durch das Sockeloberteil (2b) gebildet werden und das Sockeloberteil (2b) das Sockelunterteil (2a) mit den Längswandungen (30) übergreift.

10. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Heizelement (10) aufnehmende Kammer (22) durch eine trogartige Ausnehmung im Sockelunterteil (2a) gebildet wird, in deren Zentrum sich die Übertragungsstiftführung (11) erhebt.

11. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Kontakt(e) (16, 17) durch einen Spalt zwischen dem Sockeloberteil (2b) und dem Sockelunterteil (2a) aus dem Sockelteil (2) herausgeführt sind.

12. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (10) auf seinen flach ausgebildeten Ober- und Unterseiten (12, 13) elektrisch kontaktiert ist.

13. Schalteinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Ober- und Unterseiten (12, 13) des Heizelementes (10) gesonderte Kontaktplatten (40, 41) anliegen.

14. Schalteinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kontaktplatte (40) als Halteelement für das Heizelement (10) aus­ gebildet ist und dazu gegen die Oberfläche der Übertragungsstiftführung (11) ge­ richtete Spreizlappen (43) aufweist.

15. Schalteinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktplatten (40, 41) mit den Leitern (14, 15) einstückig verbunden sind und diese federnd von unten gegen Niete (45, 46) geführt sind, die mit den Kon­ takten des Schaltelementes (4) elektrisch verbunden sind.

16. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (10) als Subsratheizung (50) ausgebildet ist, die aus einem mit einer Zentralausnehmung (51) versehenen Substratschicht (52) und einer dar­ auf angeordneten ringförmigen Widerstandsschicht (53) besteht, die mit diametral gegenüberliegenden Anschlüssen versehen ist.

17. Schalteinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung der Anschlüsse (54) über Kontaktfedern an die Niete (45, 46) erfolgt.

18. Schalteinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfedern als Schraubenfedern (55) ausgebildet sind, die die Substratheizung (50) gegen die Wandung (21) pressen.