EP0126957A2

EP0126957A2 - Thermostatic switch

Info

Publication number: EP0126957A2
Application number: EP84104471A
Authority: EP
Inventors: Willi Klotz
Original assignee: MICROTHERM GmbH
Current assignee: MICROTHERM GmbH
Priority date: 1983-05-27
Filing date: 1984-04-19
Publication date: 1984-12-05
Also published as: ES289475Y; ES289475U; DE3319227C2; DE3319227A1; EP0126957A3; JPS603826A; US4539545A

Abstract

Bei einem Thermoschalter zur Temperaturüberwachung elektrischer Wärmegeräte ist die Kontaktzunge einstückig mit einer Anschlußfahne hergestellt und bis auf einen relativ kurzen Längenbereich starr, so daß bei Beaufschlagung der Kontaktzunge durch die Bimetall-Springscheibe eine scharnierähnliche Bewegung der Kontaktzunge erzeugt wird. Durch die einstückige, starre Ausgestaltung dieses als Anschlußfahne und Kontaktzunge wirkenden Bauteils lassen sich die geometrischen Bedingungen innerhalb des Thermoschalters, insbesondere der Abstand der Kontaktzunge von der Bimetall-Springscheibe sehr viel besser in engen Toleranzen halten als bei bekannten Blattfedern als Kontaktzunge. Hierdurch wird ein zuverlässigeres Schaltverhalten und damit eine Qualitätsverbesserung bei der Serienfertigung sowie eine Reduzierung der Herstellungskosten erreicht. Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß anstelle der Nieten, die zur Befestigung der beiden Anschlußfahnen am Trägerblock dienen, aus den Anschlußfahnen entsprechende Teile ausgestanzt und ausgeformt sind, so daß die gesamt Teileanzahl für den Thermoschalter auf vier Teile reduziert werden kann, wobei im Unterschied zu bekannten Lösungen die Bimetallscheibe keinen Kontakt trägt. Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt auch in einfacher Weise eine Halterung und Führung der Bimetall-Springscheibe, die ein leichtes Einsetzen bzw. Auswechseln der Bimetall-Springscheibe in den fertig montierten Thermoschalter erlaubt.In a thermal switch for temperature monitoring of electrical heating devices, the contact tongue is made in one piece with a connecting lug and is rigid to a relatively short length range, so that a hinge-like movement of the contact tongue is produced when the contact tongue is acted upon by the bimetal spring washer. Due to the one-piece, rigid design of this component, which acts as a connecting lug and contact tongue, the geometric conditions within the thermal switch, in particular the distance of the contact tongue from the bimetallic spring washer, can be kept much better within narrow tolerances than in the case of known leaf springs as contact tongues. As a result, a more reliable switching behavior and thus a quality improvement in series production and a reduction in manufacturing costs are achieved. In a particularly simple embodiment it is provided that instead of the rivets, which are used to fasten the two connecting lugs to the support block, corresponding parts are punched out and shaped from the connecting lugs, so that the total number of parts for the thermal switch can be reduced to four parts, in which Unlike known solutions, the bimetallic disc has no contact. The solution according to the invention also allows the bimetallic spring washer to be held and guided in a simple manner, which allows the bimetallic spring washer to be easily inserted or replaced in the fully assembled thermal switch.

Description

Die Erfindung betrifft einen Thennoschalter zur Temperaturüberwachung elektrischer Wärmgeräte, bei dem das ruhende Ende einer Kontaktzunge und deren Gegenkontakt voneinander isoliert an einem Trägeraufbau befestigt sind, wobei die Kontaktzunge mit einer Anschlußfahne elektrisch leitend verbunden ist und von einer Bimetall-Springscheibe derart beaufschlagbar ist, daß sie von ihrem Gegenkontakt abhebt.The invention relates to a thenno switch for temperature monitoring of electrical heating devices, in which the resting end of a contact tongue and its mating contact are fastened to a support structure in an insulated manner, the contact tongue being electrically conductively connected to a connecting lug and being acted upon by a bimetallic spring washer such that it from their counter contact.

Ein elektrischer Thermoschalter dieser Bauart ist aus der DE-PS 20 57 003 bekannt. Bei diesem bekannten Thermoschalter ist die Stromuführung zur Kontaktzunge über die aus starrem, stabilem Werkstoff hergestellte Anschlußfahne bewerkstelligt, die mechanischen Belastungen widerstehen soll, wogegen die Kontaktzunge selbst als Blattfeder ausgebildet ist, deren eines Ende mit der Anschlußfahne verschweißt ist und deren anderes Ende den Kontakt trägt. Durch eine geeignete Vorspannung des Federmaterials wird der erforderliche Kontaktdruck erzeugt. Die Unterseite der Blattfeder wird von der Bimetall-Springscheibe beaufschlagt.An electrical thermal switch of this type is known from DE-PS 20 57 003. In this known thermal switch, the power supply to the contact tongue is accomplished via the connecting lug, which is made of rigid, stable material and is intended to withstand mechanical loads, whereas the contact tongue itself is designed as a leaf spring, one end of which is welded to the connecting lug and the other end of which carries the contact . The required contact pressure is generated by suitable pre-tensioning of the spring material. The underside of the leaf spring is acted on by the bimetal spring washer.

Es hat sich gezeigt, daß die Konstruktion einige Nachteile mit sich bringt:

Die Herstellung der Schweißverbindung zwischen Anschlußfahne und Blattfeder ist aufwendig und somit ein wesentlicher Kostenfaktor. Durch Intoleranzen beim Schweißvorgang einerseits, aber auch durch nicht vollständig beherrschbare Verwerfungen und Krümmungen der Blattfeder andererseits ist die Zuverlässigkeit der Funktion, also des Schaltvorgangs beeinträchtigt:
Zur Herstellung von zuverlässigen Serienfertigu_ngsprodukten ist es von Bedeutung, ein erprobtes Schaltverhalten beim Ansprechen der Bimetall-Springscheibe zu erzielen, das heißt die übereinanderliegenden Berührungspunkte von Blattfeder und Bimetall-Sprungscheibe müssen einen definierten, mit möglichst geringen Toleranzen in der Serienfertigung reproduzierbaren Abstand voneinander haben; dies ist bei der bekannten Lösung aus den oben genannten Gründen nicht vollständig erreichbar, folglich können beträchtliche Qualitäts- und Fuhktionanängel bei der Serienfertigung entstehen.

It has been shown that the construction has several disadvantages:

The production of the welded connection between the connecting lug and the leaf spring is complex and therefore an essential cost factor. Due to intolerances during the welding process on the one hand, but also due to distortions and curvatures of the leaf spring that cannot be completely controlled, the reliability of the function, i.e. the switching process, is impaired:
For the manufacture of reliable Serienfertigu gsprodukten _n is important to achieve a proven switching behavior of the response of the bimetallic spring disc, that is the superposed points of contact of leaf spring and bimetal jump disk must have a defined and reproducible with minimal tolerances in series production spaced have ; this is not completely achievable in the known solution for the reasons mentioned above, consequently considerable quality and functional defects can arise during series production.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den bekannten Thermoschalter so zu verbessern, daß seine Herstellung verbilligt und seine Funktion zuverlässiger wird.It is therefore an object of the invention to improve the known thermal switch so that its manufacture is cheaper and its function is more reliable.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Kontaktzunge und die Anschlußfahne einstückig sind, daß die Kontaktzunge mit Ausnahme eines relativ kurzen längenabschnittes starr ist, und daß dieser längenabschnitt derart auf Biegung elastisch beanspruchbar ist, daß er gelenk- oder schamierähnlich wirkt.This problem is solved by the invention in that the contact tongue and the connecting lug are in one piece, that the contact tongue is rigid with the exception of a relatively short length section, and that this length section can be elastically stressed to bend in such a way that it acts like a joint or hinge.

Durch die erfindungsgemäße einstückige, weitgehend starre Ausführung einerseits und die Konzentration der Federungseigenschaften auf einen geringen Längenbereich andererseits entsteht praktisch eine scharnierartig wirkende Kontaktzunge, deren Geometrie, das heißt deren relative Lage zur Bimetall-Sprungscheibe nur noch minimale Toleranzen aufweist und somit die Qualitäts- und Funktionsmängel bei der Serienfertigung drastisch reduziert.The one-piece, largely rigid design according to the invention, on the one hand, and the concentration of the suspension properties over a small length range, on the other hand, practically results in a hinge-like contact tongue, the geometry of which, that is, its relative position to the bimetal spring washer, has only minimal tolerances and thus the quality and functional deficiencies drastically reduced in series production.

Für die Herstellung sind weniger Werkzeuge nötig. Außerdem ist durch die erhöhte Dicke der Federzunge eine höhere Strombelastung sowie die Verwendung von Inlay- oder Toplay-Kontakten möglich.Fewer tools are required for production. In addition, the increased thickness of the spring tongue enables a higher current load and the use of inlay or toplay contacts.

Die Federzunge kann aus mehreren Materialien hergestellt werden, wobei dann Art und Dimensionierung der Federstrecke durch Versuche leicht bestimmbar sind.The spring tongue can be made of several materials, in which case the type and dimensioning of the spring path can then be easily determined by experiment.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Thermoschalters sieht vor, daß aus den beiden Anschlußfahnen Halterungen ausgeformt sind, die entsprechende Vorsprünge am Trägeraufbau hintergreifen und so am Trägeraufbau befestigt sind.A particularly advantageous embodiment of the thermal switch according to the invention provides that holders are formed from the two connecting lugs, which engage behind corresponding projections on the support structure and are thus fastened to the support structure.

Dadurch erübrigt sich die Verwendung von Nieten zur Befestigung der Anschlußfahnen am Trägeraufbau, erstmalig wird damit ein Thermoschalter ermöglicht, der aus lediglich vier Teilen zusammengesetzt ist, ohne die Verwendung eines Kontaktes auf der Bimetall- springscheibe, nämlich nur aus dem Trägeraufbau, der ersten Anschlußfahne mit der Kontaktzunge, der zweiten Anschlußfahne und der Bimetallspringscheibe.This eliminates the need to use rivets to fasten the terminal lugs to the carrier structure. For the first time, a thermal switch is made possible which is composed of only four parts, without the use of a contact on the bimetal spring washer, namely only from the carrier structure, with the first terminal lug the contact tongue, the second connecting lug and the bimetallic spring washer.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention can be found in the subclaims.

Zwei Ausführungsbeispiele werden nun anhand von Zeichnungen näher erläutert.Two exemplary embodiments will now be explained in more detail with reference to drawings.

Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch einen Thermoschalter gemäß dem ersten Ausfuhrungsbeispiel,
Figur 2 einen Querschnitt durch einen Thermoschalter gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und
Figur 3 eine Aufsicht auf den Thermoschalter. gemäß Figur 2.

Show it:

FIG. 1 shows a cross section through a thermal switch according to the first exemplary embodiment,
Figure 2 shows a cross section through a thermal switch according to the second embodiment and
Figure 3 is a plan view of the thermal switch. according to FIG. 2.

Ein Isolierstoff-Block 1, der nur aus dem prismenförmigen Teil 1' bestehen oder auch mit einem Befestigungsansatz versehen sein kann, trägt am hinteren Ende des Teiles l' eine Anschlußfahne 2 und an dessen vorderem Ende ebenfalls eine Anschlußfahne 3, die beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 jeweils mit versenkten Hohlnieten 4 befestigt sind. Einstückig mit der ersten Anschlußfahne 2 ist eine Kontaktzunge 5 ausgebildet. An ihrem vorderen Ende trägt die Kontaktzunge 5 auf ihrer Unterseite einen Kontakt 6. Der Kontakt 6 liegt im Ruhezustand des Schalters auf einem Gegenkontakt 6' auf, der aus der Anschlußfahne 3 nach oben ausgebogen ist.An insulating material block 1, which consist only of the prism-shaped part 1 'or can also be provided with a fastening attachment can, carries a connecting lug 2 at the rear end of part 1 'and also a connecting lug 3 at its front end, which are each fastened with countersunk hollow rivets 4 in the first exemplary embodiment according to FIG. A contact tongue 5 is formed in one piece with the first connecting lug 2. At its front end, the contact tongue 5 has a contact 6 on its underside. In the idle state of the switch, the contact 6 rests on a mating contact 6 'which is bent upwards out of the connecting lug 3.

Unterhalb der Kontaktzunge 5 ist eine Bimetall-Springscheibe 7 angeordnet, die mittels einer zentralen Bohrung 7' auf einem dem Block 1' angeformten Zapfen 8 gelagert und von einem Absatz 8' des Zapfens unterfangen ist. Der Zapfen 8' erstreckt sich noch in eine Bohrung 5' in der Kontaktzunge 5, deren Durchmesser genügend Spiel für den Durchtritt des Zapfens zuläßt. Auf ihrer Unterseite weist die Kontaktzunge 5 einen in ihrer Mittelachse liegenden Vorsprung 9 auf, der als Angriffspunkt für die Bimetall- Springscheibe 7 dient.A bimetallic spring washer 7 is arranged below the contact tongue 5 and is mounted on a pin 8 formed on the block 1 'by means of a central bore 7' and is underpinned by a shoulder 8 'of the pin. The pin 8 'extends into a bore 5' in the contact tongue 5, the diameter of which allows enough play for the passage of the pin. On its underside, the contact tongue 5 has a projection 9 lying in its central axis, which serves as a point of attack for the bimetallic spring washer 7.

Beim Erreichen der maximal zulässigen Temperatur springt die Bimetall-Springscheibe 7 in bekannter Weise um. Dabei legt sie sich in ihrem hinteren Abschnitt an die Kontaktzunge 5 und in ihrem Zentrum auf den Absatz 8' des Zapfens 8 an. Dadurch kommt die gesamte Umwölbung der Bimetall-Springscheibe 7 an dem Vorsprung 9 der Kontaktzunge 5 zur Auswirkung, wodurch ein großer Schaltweg für den Kontakt 6 erzielt wird.When the maximum permissible temperature is reached, the bimetallic spring disk 7 jumps over in a known manner. In doing so, it rests on the contact tongue 5 in its rear section and on the shoulder 8 'of the pin 8 in its center. As a result, the entire curvature of the bimetallic spring washer 7 on the projection 9 of the contact tongue 5 has an effect, as a result of which a large switching path for the contact 6 is achieved.

Erfindungsgemäß besitzt die Kontaktzunge 5 über dem hinteren Bereich der Bimetall-Springscheibe eine Querschnittsverjüngung von ca. 0,5 mm auf beispielsweise 0,2 mm. Dadurch wird ein federnder Schamierbereich gebildet, der das Vorderende der Kontaktzunge 5 mit dem Kontakt 6 auf den Gegenkontakt 6' drückt; dazu wird die Kontaktzunge 5 bei ihrer Herstellung mit einer entsprechenden Vorspannung versehen. Beispielsweise kann die Vorspannung durch ein Abwinkeln des Kontaktendes um 5° gegenüber dem Anschlußende erzielt werden. Auch hierbei ist die im übrigen starre Ausführung der Kontaktzunge 5 von Vorteil, da durch Einhalten eines definierten Vorspannungswinkels auch die im montierten Zustand auf den Gegenkontakt 6' ausgeübte Kontaktkraft innerhalb enger, definierter Grenzen bleibt, was die Zuverlässigkeit des Schaltverhaltens günstig beeinflußt.According to the invention, the contact tongue 5 has a cross-sectional taper over the rear area of the bimetal spring washer from approximately 0.5 mm to, for example, 0.2 mm. This forms a resilient hinge area, which presses the front end of the contact tongue 5 with the contact 6 onto the mating contact 6 '; for this purpose, the contact tongue 5 is produced with a corresponding one Provide preload. For example, the bias can be achieved by angling the contact end by 5 ° relative to the connection end. Here, too, the otherwise rigid design of the contact tongue 5 is advantageous, since by maintaining a defined pretension angle, the contact force exerted on the mating contact 6 'in the assembled state also remains within narrow, defined limits, which has a favorable effect on the reliability of the switching behavior.

Als Materialien für die integrierte Herstellung der Kontaktzunge und der Anschlußfahne kommen beispielsweise Messing, Kupfer, Walzbronze, Neusilber, aber auch Stahl in Frage.As materials for the integrated manufacture of the contact tongue and the connecting lug, for example, brass, copper, rolled bronze, nickel silver, but also steel come into question.

Das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Thermoschalters (Figuren 2 und 3) weist insofern eine weitere Vereinfachung auf, als dass anstatt. der Nieten 4 (Fig. 1) die Befestigungselemente zur Verbindung der Anschlußfahnen mit dem Trägeraufbau 1 durch laschen- oder krallenförmige Halterungen 2a, 2b und 3a, 3b bewirkt werden, die aus den Anschlußfahnen 2, 3 ausgestanzt und ausgeformt sind und entsprechende, am Trägeraufbau 1 angeformte Nasen la, 1b bzw. 1c, 1d hintergreifen. Es bringt eine wesentliche Vereinfachung bei der Montage. Die beiden Anschlußfahnen 2 und 3 brauchen mit abgewinkelten Halterungen 2a, 2b bzw. 3a, 3b nur auf die entsprechenden Teile des Trägeraufbaus 1 aufgesetzt werden und die Halterungen dann so abgebogen werden, daß ihr unteres abgewinkeltes Ende die Nasen 1a...1d hintergreift und einen sicheren Sitz gewährleisten.The second exemplary embodiment of the thermal switch according to the invention (FIGS. 2 and 3) has a further simplification in that instead of. the rivets 4 (Fig. 1) the fasteners for connecting the terminal lugs to the carrier structure 1 by lug-shaped or claw-shaped brackets 2a, 2b and 3a, 3b, which are punched out and molded from the terminal lugs 2, 3 and corresponding, on the carrier structure Reach behind 1 molded noses la, 1b or 1c, 1d. It significantly simplifies assembly. The two connecting lugs 2 and 3 need to be placed with angled brackets 2a, 2b or 3a, 3b only on the corresponding parts of the support structure 1 and the brackets are then bent so that their lower angled end engages behind the lugs 1a ... 1d and ensure a secure fit.

Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel ist hier auch die Lagerung und Führung der Bimetall-Springscheibe 7 vereinfacht:

Die Bimetall-Springscheibe 7 weist an ihrem Umfangsbereich Aussparungen 7a...7d auf, die mit korrespondierenden Ausformungen le, 1f, 5a und der Halterung 2a wie folgt zusamnernairken:
In ihrem Ruhebereich (geschlossener Kontakt) ist die Bimetall- Springscheibe 7 mit ihrer hinteren Aussparung 7b an der Halterung 2a gefuhrt, mit den beiden symmetrischen vorderen Aussparungen 7c, 7d an Nasen le, 1f des Trägeraufbaus 1. In ihrem Zentrum stützt sich die Bimetall-Springscheibe 7 auf einem kegelstumpfförmigen Aufsatz 10 des Trägeraufbaus 1 ab.

Compared to the first embodiment, the storage and guidance of the bimetallic spring washer 7 is also simplified here:

The bimetallic spring washer 7 has recesses 7a ... 7d on its circumferential area, which cooperate with corresponding formations le, 1f, 5a and the holder 2a as follows:
In its resting area (closed contact), the bimetallic spring washer 7 is guided with its rear recess 7b on the holder 2a, with the two symmetrical front recesses 7c, 7d on lugs le, 1f of the carrier structure 1. In its center, the bimetal spring is supported. Spring washer 7 on a frustoconical attachment 10 of the support structure 1.

Im umgesprungenen Zustand (Kontakt offen) wird die Bimetall-Springscheibe 7 mit ihrem hinteren Ende weiterhin durch die Halterung 2a geführt. An ihrem vorderen Ende verlassen die Aussparungen 7c, 7d ihre entsprechenden Gegenlager le, 1f. Bei der Aufwärts - bewegung dieses Randes der Bimetall-Springscheibe 7 greift jedoch die Ausnehmung 7a in eine entsprechend nach unten abgeformte Ausstanzung 5a der Kontaktzunge 5 ein, so daß auch hier eine einwandfreie Halterung bzw. Führung gewährleistet ist.In the overturned state (contact open), the rear end of the bimetal spring washer 7 continues to be guided through the holder 2a. At their front end, the recesses 7c, 7d leave their corresponding counter bearings le, 1f. During the upward movement of this edge of the bimetallic spring washer 7, however, the recess 7a engages in a punched-out portion 5a of the contact tongue 5 which is shaped downwards, so that a proper mounting or guidance is also ensured here.

Diese Führung durch korrespondierende Elemente in den Randbereichen der Bimetall-Springscheibe 7 erlauben es, gegenüber dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel auf eine zentrale Bohrung der Bimetall-Springscheibe und den Zapfen 8 zu verzichten, was den erheblichen Vorteil mit sich bringt, daß die Bimetall-Springscheibe nach der Montage der beiden Anschlußfahnen auf dem Trägeraufbau 1 durch leichtes Anheben der Kontaktzunge 5 in den Thermoschalter eingelegt werden kann und dort mit ihren entsprechenden Aussparungen 7b, 7c, 7d in die entsprechenden gegenüberliegenden Bauteile einrastet.This guidance by corresponding elements in the edge areas of the bimetallic spring washer 7 makes it possible to dispense with a central bore of the bimetallic spring washer and the pin 8 compared to the exemplary embodiment shown in FIG. 1, which has the considerable advantage that the bimetallic spring washer Spring washer can be inserted into the thermal switch after the mounting of the two connecting lugs on the carrier structure 1 by slightly lifting the contact tongue 5 and snaps there with their corresponding recesses 7b, 7c, 7d in the corresponding opposite components.

Claims

1. Thenno switch for temperature monitoring of electrical heating devices, in which the resting end of a contact tongue and its mating contact are fastened to a support structure in an insulated manner, the contact tongue being electrically conductively connected to a connecting lug and being acted upon by a bimetallic spring washer such that it can be actuated by it Counter contact lifts,
characterized in that the contact tongue (5) and the connecting lug (2) are in one piece, that the contact tongue (5) is rigid with the exception of a relatively short length section, and that this length section can be elastically stressed to bend in such a way that it resembles a joint or hinge works.

2. Thermal switch according to claim 1, characterized in that the longitudinal section forms an area of reduced cross-section, in particular reduced thickness of the contact tongue (5).

3. Thermal switch according to claim 1 and 2, characterized in that optionally with the exception of this length section contact tongue and terminal lug have the same thickness.

4. Thermal switch according to claim 1, characterized in that the contact (6) and / or the mating contact (6 ') is / are designed as inlay or toplay contact.

5. Thermal switch according to claim 1, characterized in that 2 tab-shaped or claw-shaped holders 2a, 2b are formed from the connecting lug, which are attached to the support structure 1.

6. Thermal switch according to claim 1, characterized in that two brackets 2a, 2b are present, which engage on the support structure 1 exposed lugs 1a, 1b.

7. Thermal switch according to claim 1 and 5, characterized in that the second connecting lug 3 laschen- or krallenfönnige Has brackets 3a, 3b, which are attached to the support structure 1.

8. Thermal switch according to claim 1, characterized in that the contact tongue 5 in its pointing to the contact end, lying over the edge of the bimetallic spring washer 7 has a direction towards the bimetallic spring washer 7, tab-shaped formation 5a, which has a corresponding cutout 7a at the edge of the bimetallic disc 7 is aligned.

9. Thermal switch according to claim 5 and 8, characterized in that the bimetallic spring washer 7 has at its edge region pointing to the connecting lug 2 a further cutout 7b which engages around one of the holders 2a of the connecting lug 2 and is guided by the latter.

10. Themed switch according to claim 8 and 9, characterized in that the bimetallic spring washer 7 at its corners facing the second connecting lug 3 has further cutouts (7c, 7d) which engage in lugs (le, 1f) of the support structure 1.