EP0626709A2

EP0626709A2 - Temperaturabhängiges Schaltgerät

Info

Publication number: EP0626709A2
Application number: EP93120280A
Authority: EP
Inventors: Dieter Wahler
Original assignee: Gustav Wahler GmbH and Co KG
Current assignee: Gustav Wahler GmbH and Co KG
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: DE59305158D1; DE4317360A1; EP0626709A3; EP0626709B1; BR9402057A

Abstract

Temperaturabhängiges Schaltgerät mit einem thermostatischen Arbeitselement (11) und einem davon betätigten elektrischen Schaltelelement (12), die in einem gemeinsamen Gehäuse (30) untergebracht sind, das eine Aufnahme (31) für einen Dehnstoff (32) aufweist, die mit einer Membran (33) verschlossen ist, auf der ein Arbeitskolben (40) aufsitzt, der in einer Aussparung (35) eines darüberliegenden Führungsteils (36) geführt ist und einem Schaltteil (17)des Schaltelements (12) zugeordnet ist, das an einer Trägerplatte (13) angebracht ist. Das Gehäuse (30) ist aus einem einen Ansatz (43) mit einer napfförmigen Aufnahme (31) für den Dehnstoff (32) aufweisenden, dem Arbeitselement (11) und dem Schaltelement (12) gemeinsamen und beide aufnehmenden Metallblechformling (42) gebildet, wobei das Führungsteil (36) von einem Teil (50) des Metallblechformlings (42) gehalten ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein temperaturabhängiges Schaltgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten ARt.
Es sind temperaturabhängige Schaltgeräte dieser Art bekannt, bei denen das Gehäuse aus einem metallischen Drehteil hergestellt ist, das somit in aufwendiger Weise durch spanende Bearbeitung erzeugt wird, wobei in dieses spanend erstellte Gehäuse eine Vertiefung zur Bildung der Aufnahme für den Dehnstoff eingearbeitet ist. Zur Fixierung des Führungsteils im Gehäuse ist ein innerer Bördelrand des Gehäuses vorgesehen, der nach dem Einsetzen der Membran und des Führungsteils mit Arbeitskolben zur Festlegung des FÜhrungsteils umgebördelt wird. Ein derartiges Schaltgerät erfordert aufgrund der spanenden Bearbeitung einen großen fertigungstechnischen Aufwand. Ferner ist das Schaltgerät materialaufwendig, aufgrund der Zerspanung hinsichtlich des verwendeten Materials teuer und relativ schwer. Die Herstellkosten eines solchen Schaltgerätes sind somit sehr hoch. Man hat daher schon versucht, diese Nachteile dadurch zu verringern, daß das Führungsteil und ein restlicher etwa topfförmiger Gehäuseteil als einstückiger Grundkörper in Form eines Kunststofformteiles gestaltet wird, an dem auf einer Seite die Trägerplatte mit dem elektrischen Schaltelement angebracht ist und auf der gegenüberliegenden Seite ein metallischer Ansatz mit Aufnahme für den Dehnstoff. Dieser metallische Ansatz umgibt den Grundkörper wie ein Mantel und ist daran mittels einer Bördelverbindung befestigt.
Auch ein derartiges elektrisches Schaltgerät ist kostenaufwendig. Der Grundkörper und der zusätzliche metallische Ansatz stellen aufwendige und teure Bauteile dar, durch die die Herstellkosten nach wie vor recht hoch sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein temperaturabhängiges Schaltgerät der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß die Herstellkosten verringert werden.
Die Aufgabe ist bei einem temperaturabhängigen Schaltgerät der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst.
Hierdurch ist eine Reduzierung der Bauteile, des Gewichts und der Herstellkosten des Schaltgeräts erreicht. Das Schaltgerät hat nur noch, als Gehäuse, den Metallblechformling, der zum einen die etwa napfförmige Aufnahme für den Dehnstoff bildet, zum anderen das Führungsteil aufnimmt und fixiert und der ferner am anderen Ende das elektrische Schaltelement, und zwar dessen Trägerplatte, aufnimmt, wodurch das Innere, in das sich die Elemente des Schaltelements hineinerstrecken, nach außen abgeschlossen ist. Ein derartiges Gehäuse in Form des Metallblechformlings ist besonders kostengünstig herstellbar, z.B. durch Ziehen oder Drücken. Es ist weder eine spangebende Formgebung notwendig noch bedarf es zur Fixierung des Führungsteils im unteren Teil dieses so gestalteten Gehäuses eines zusätzlichen Bauteiles, insbesondere eines solchen, welches mit der Trägerplatte des elektrischen Schaltelements zu einem einstückigen Grundkörper vereinigt ist, der als Kunststoffformteil ausgebildet ist. Es bedarf auch keiner besonderen Kunststofform für die Herstellung eines solchen Bauteiles.
Auch das Gewicht des Schaltgerätes ist dadurch reduziert. Insgesamt sind die Herstellkosten erheblich verringert. Da derartige temperaturabhängige Schaltgeräte als Serienteile in sehr großen Stückzahlen hergestellt und eingesetzt werden, führt diese Verringerung der Herstellkosten zu einem erheblichen Vorteil.
Vorteilhafte weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 12.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Nennung der Anspruchsnummern darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen schematischen Schnitt mit teilweiser Seitenansicht eines temperaturabhängigen Schaltgeräts.
Das gezeigte temperaturabhängige Schaltgerät 10 hat zwei Komponenten, nämlich einerseits ein thermostatisches Arbeitselement 11 und andererseits ein elektrisches Schaltelement 12, das vom Arbeitselement 11 betätigt wird.
Das elektrische Schaltelement 12 weist eine Trägerplatte 13 aus Kunststoff auf, von der elektrische Anschlußelemente nach außen abragen. Als derartige Anschlußelemente ist in der Zeichnung nur eine nach außen ragende Kontaktfahne 14 zu sehen. Weitere Kontaktfahnen können vorhanden sein, die bei der zeichnerischen Darstellung nicht sichtbar sind.
Die Trägerplatte 13 trägt einen Mikroschalter 15 herkömmlicher Art, der auf der in der Zeichnung unten befindlichen Seite der Trägerplatte 13 plaziert ist und mit dortigen Elementen nach unten hin übersteht. Der Mikroschalter 15 weist ein Stützteil 16, z.B. einen Winkel, auf, der einteilig mit der sichtbaren, nach außen ragenden Kontaktfahne 14 ausgebildet und in die Trägerplatte 13 z.B. eingespritzt, eingegossen oder in sonstiger Weise eingelassen ist. Auf den Stützteil 16 ist eine mit einer Aussparung dafür versehene Schaltwippe 17 aufgesteckt, und zwar in üblicher Weise derart, daß diese Schaltwippe 17 damit gelenkig am Stützteil 16 gehalten ist. Die Schaltwippe 17 ist am in der Zeichnung unteren Ende unter Bildung eines Bogenteiles 18 abgebogen. Die Schaltwippe 17 steht mit einem Endteil in der Zeichnung nach links über den Stützteil 16 über, wobei in diesem Endteil eine Feder 19 mit einem Ende eingehängt ist. Das andere Ende der Feder 19 ist in eine Kontaktzunge 20 eingehängt. Die Kontaktzunge 20 ist mit einem in der Zeichnung links befindlichen Ende, das schneidenartig ausgebildet sein kann, in einer Nut auf der in der Zeichnung rechten Seite des Stützteils 16 abgestützt. Am gegenüberliegenden, in der Zeichung rechten Ende ist die Kontaktzunge 20 mit einem Kontakt 21 versehen. Dem Kontakt 21 sind ortsfest angeordnete Schaltkontakte 22 und 23 zugeordnet. Beide Schaltkontakte 22, 23 oder zumindest einer davon sind einteilig mit Kontaktfahnen ausgebildet, die analog der Kontaktfahne 14 aus der Trägerplatte 13 herausgeführt sind und über diese überstehen.
Die Betriebsweise des Mikroschalters 15 ist geläufig. Wird die Schaltwippe 17 um ihre Schwenklagerstelle am Stützteil 16 derart geschwenkt, daß der Bogenteil 18 in der Zeichnung nach oben wandert, so bewegt sich das an der Schaltwippe 17 angebrachte Ende der Feder 19 über die Lagerstelle der Kontaktzunge 20 hinaus, so daß sich die Kraftrichtung der Feder 19 sprunghaft derart ändert, daß die Kontaktzunge 20 in eine andere Stellung umschnappt, in der ihr Kontakt 21 am Schaltkontakt 23 anliegt.
Das thermostatische Arbeitselement 11 dient der Betätigung des Schaltelements 12, insbesondere der Schaltwippe 17. Sowohl das thermostatische Arbeitselement 11 als auch das elektrische Schaltelement 12 sind in einem Gehäuse 30 untergebracht, welches in der Zeichnung unten eine metallische Aufnahme 31 für einen Dehnstoff 32 darin aufweist. Die Aufnahme 31 ist oben mit einer gummielastischen Membran 33 verschlossen und nach außen abgedichtet. Die Membran 33 weist einen wulstförmig verdickten, in der Zeichnung nach oben gerichteten Rand 34 auf, der in einer entsprechenden Aussparung 35, z.B. Ringnut, eines darüber befindlichen, plattenförmigen oder scheibenförmigen Führungsteils 36 aufgenommen ist. Der Rand 37 der Membran 33, der die etwa napfförmige Aufnahme 31 umgibt, ist zwischen der zugewandten Unterseite des Führungsteils 36 und einer Anlagefläche 38 der Aufnahme 31 eingespannt, und zwar so, daß dadurch ein dichter Abschluß der napfförmigen Aufnahme 31 und des darin enthaltenen Dehnstoffes 32 erfolgt.
Das Führungsteil 36 enthält im Zentrum eine Aussparung 39, z.B. eine Durchgangsbohrung, in welcher ein Arbeitskolben 40 in vertikaler Richtung verschiebbar geführt ist. Der Arbeitskolben 40 liegt in der in der Zeichnung gezeigten Ruhestellung mit dem unteren Ende seines bolzenförmigen Teils entweder auf der Membran 33 auf oder er befindet sich in geringem Abstand oberhalb dieser. Der Arbeitskolben 40 weist am oberen Ende einen breiteren Kopfteil 41 auf, der sich mit seiner Unterseite an der Oberseite des Führungsteils 36 abstützt und auf dessen Oberseite die Schaltwippe 17 mit ihrem Bogenteil 18 aufliegt. Wenn sich bei Temperaturerhöhung der Dehnstoff 32 in der Aufnahme 31 ausdehnt, wird die Membran 33 zumindest im Bereich der Aussparung 39 nach oben vorgewölbt, wodurch der Arbeitskolben 40 nach oben geschoben wird. Dies hat über eine Schwenkbewegung der Schaltwippe 17 die eingangs erläuterte Umschaltung der Kontaktzunge 20 zur Folge. Kühlt der Dehnstoff 32 in der Aufnahme 31 ab unter Volumenverringerung, so wird über die Feder 19 des Schaltelements 12 und die Schaltwippe 17 der Arbeitskolben 40 wieder in die dargestelle Ausgangslage zurückgestellt und auch die Membran 33 wieder in diese Ausgangsstellung gebracht.
Das Gehäuse 30 ist aus einem einstückigen Metallblechformling 42 gebildet, der zur Bildung der napfförmigen Aufnahme 31 einen etwa topfförmigen, nach unten überstehenden Ansatz 43 aufweist und dem thermostatischen Arbeitselement 11 und dem elektrischen Schaltelement 12 gemeinsam ist und beide zusammen aufnimmt. Der Metallblechformling 42 umschließt somit oberhalb des Führungsteils 36 mit einem dortigen Zylinderteil einen Innenraum 44, der oberseitig von der Trägerplatte 13 des Schaltelements 12 dicht verschlossen ist. Dadurch, daß der Metallblechformling 42 sowohl das Arbeitselement 11 als auch das Schaltelement 12 aufnimmt, ist eine besonders einfache und kostengünstige Bauweise erzielt, wobei die Anzahl der benötigten Bauelemente weiter reduziert ist. Diese Verringerung der Herstellkosten und der Bauteile und somit auch der Materialkosten und des Gewichts führt zu einer wesentlichen Einsparung. Diese Einsparung ist erst recht deswegen von Vorteil, weil temperaturabhängige Schaltgeräte dieser Art als Serienprodukte in sehr großen Stückzahlen produziert und eingesetzt werden, so daß eine Reduzierung der Bauteile, des Materialanteils und des Gewichts und überhaupt eine Verringerung der Herstellkosten eine erhebliche Verbilligung und somit einen überaus großen Vorteil mit sich bringen.
Der Metallblechformling 42 besteht z.B. aus Messing. Er kann in einfacher Weise durch Ziehen oder statt dessen auch durch Drücken, auf jeden Fall durch spanlose Formgebung, hergestellt werden.
Der Metallblechformling 42 reicht als einstückiges Bauteil ausgehend von der napfförmigen Aufnahme 31 bis hin nach oben zur Trägerplatte 13. Im Bereich der Trägerplatte 13 umgreift der Metallblechformling 42 einen Außenrand 45 der Trägerplatte 13 formschlüssig. Die Trägerplatte 13 ist durch plastisches Verformen des dortigen Randes 46 des Metallblechformlings 42 im Bereich des Außenrandes 45 am Metallblechformling 42 befestigt. Der Rand 46 ist z.B. über den Außenrand 45 der Trägerplatte 13 herumgebördelt. Auf der Unterseite der Trägerplatte 13 ist am Rand 46 eine Stützschulter 47 gebildet, auf der die Trägerplatte 13 aufsitzt.
Das Führungsteil 36 ist mit seiner Unterseite an der Anlagefläche 38, welche die Aufnahme 31 umgibt, abgestützt. Die Festlegung des Führungsteils 36 im Gehäuse 30, insbesondere Metallblechformling 42, geschieht in der Weise, daß das z.B. plattenförmige Führungsteil 36 auf seiner Außenfläche 48 vom dortigen Wandungsteil 49 des Metallblechformlings 42 umfaßt ist. Der Metallblechformling 42 kann z.B. aus einem rotationssymmetrischen und somit im wesentlichen zylindrischen Teil bestehen. Dann ist der Wandungsteil 49 ebenfalls ein Zylinderwandungsteil. Durch die Umgreifung der Außenfläche 48 des Führungsteils 36 ist letzteres quer zur Achse des Arbeitskolbens 40 somit formschlüssig im Metallblechformling 42 gehalten.
Ferner ist das Führungsteil 36 von einem Teil des Metallblechformlings 42 unter elastischer Verformung des Randes 37 der Membran 33 gegen die Anlagefläche 38 angedrückt. Der Metallblechformling 42 bewirkt also zugleich die Festlegung des FÜhrungsteils 36 in Richtung der Achse des Arbeitskolbens 40. Dies ist von besonderem Vorteil, weil es dadurch keiner sonstigen aufwendigen Zusatzbauteile oder separater Befestigungselemente bedarf, um das Führungsteil 36 in Richtung der Längsmittelachse des Arbeitskolbens 40 zu halten.
Der Metallblechformling 42 weist ein oder mehrere Haltemittel 50 für das Führungsteil 36 auf. Die Haltemittel 50 sind von außen nach innen gerichtet und übergreifen das Führungsteil 36 zumindest geringfügig auf der oberen Seite, die dem elektrischen Schaltelement 12 zugewandt ist. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Haltemittel 50, wie beim gezeigten Ausführungsbeispiel, einstückig mit dem Metallblechformling 42 sind. Dies führt zu einer besonders großen Ersparnis an Herstellkosten, Material und Gewicht und somit zu einer besonders großen Verbilligung.
Die Haltemittel 50 bestehen z.B. aus von außen nach innen gerichteten Vorsprüngen 51, 52, die mit Vorteil aus dem Material des Metallblechformlings 42 vorzugsweise ausgeformt, insbesondere herausgedrückt,sind. Die Vorsprünge 51, 52 sind z.B. aus Sicken, Stegen od. dgl. gebildet. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind z.B. zwei einander diametral gegenüberliegende Vorsprünge 51, 52 vorgesehen. Es kann auch ausreichend sein, nur einen derartigen Vorsprung 51 vorzusehen. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel bestehen die Haltemittel 50 z.B. aus einer umlaufenden Sicke des Metallblechformlings 42. Statt dessen können auch mehrere in Umfangsrichtung in Abständen voneinander folgende Sicken vorgesehen sein.
Bei einem anderen, nicht gezeigten und ebenso vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind als Haltemittel 50, insbesondere als Vorsprünge, ein oder mehrere Wandungseindrückungen, Einschnürungen, Eindellungen, schräge, z.B. kegelstumpfförmige, Wandungsverläufe, eine nach innen gerichtete Ringschulter oder dergleichen Wandungsverläufe der Wandung des Metallblechformlings 42 vorgesehen, und zwar zumindest in dem Wandungsbereich, der sich beim gezeigten Ausführungsbeispiel z.B. zylindrisch oberhalb der Oberseite des Führungsteils 46 erstreckt.
Die Erfindung macht sich die grundsätzliche Erkenntnis zunutze, daß es zur Festlegung des Führungsteils 36 innerhalb des Metallblechformlings 42 ausreichend ist, durch Materialverformung der Wandung des Metallblechformlings 42 zumindest im Bereich oberhalb des Führungsteils 36 letzteren zu fixieren, d.h. zur Fixierung irgendwelche die Oberseite des Führungsteils 36 auch nur geringfügig und nur randseitig übergreifende Wandbereiche zu schaffen.

Claims

Temperaturabhängiges Schaltgerät mit einem thermostatischen Arbeitselement (11) und einem von diesem betätigten elektrischen Schaltelement (12), die beide in einem Gehäuse untergebracht sind, das eine metallische Aufnahme (31) für einen Dehnstoff (32) aufweist, die mit einer gummielastischen Membran (33) verschlossen ist, der ein Arbeitskolben (40) gegenüberliegt, welcher in einer Aussparung (35) eines Führungsteiles (36) geführt ist und welcher einem Schaltteil (17) des elektrischen Schaltelements (12) zugeordnet ist, das an einer Trägerplatte (13) insbesondere aus Kunststoff angebracht ist, von der elektrische Anschlußelemente (14) nach außen abragen,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (30) aus einem einen Ansatz (43) mit einer napfförmigen Aufnahme (31) für den Dehnstoff (32) aufweisenden, dem thermostatischen Arbeitselement (11) und dem elektrischen Schaltelement (12) gemeinsamen, beide aufnehmenden Metallblechformling (42) gebildet ist.
Schaltgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Metallblechformling (42) einstückig von der napfförmigen Aufnahme (31) bis zur Trägerplatte (13) des elektrischen Schaltelement (12) reicht.
Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Metallblechformling (42) bis zu einem Außenrand (45) der Trägerplatte (13) reicht und den Außenrand (45) umgreift und daß die Trägerplatte (13) durch plastisches Verformen des Randes (46) des Metallblechformlings (42) im Bereich des Außenrandes (45) am Metallblechformling (42) befestigt ist.
Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Führungsteil (36) zwischen dem Metallblechformling (42) und dessen Ansatz (43) gehalten ist.
Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich das Führungsteil (36) an einer die Aufnahme (31) umgebenden Anlagefläche (38) des Metallblechformlings (42), insbesondere des Ansatzes (43) dieses, abstützt.
Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Führungsteil (36) von einem Teil des Metallblechformlings (42) unter elastischer Verformung des Randes (34, 37) der Membran (33) gegen die Anlagefläche (38) angedrückt ist.
Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Metallblechformling (42) ein oder mehrere von außen nach innen gerichtete und das Führungsteil (36) auf der Seite, die dem elektrischen Schaltelement (12) zugewandt ist, zumindest geringfügig übergreifende Haltemittel (50) für das Führungsteil (36) aufweist.
Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltemittel (50) einstückig mit dem Metallblechformling (42) sind.
Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltemittel (50) aus von außen nach innen gerichteten Vorsprüngen (51, 52) gebildet sind, die aus dem Material des Metallblechformlings (42) vorzugsweise ausgeformt, insbesondere herausgedrückt, sind.
Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltemittel (50), insbesondere Vorsprünge (51, 52), aus Sicken, Stegen od.dgl. gebildet sind.
Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Haltemittel (50), insbesondere als Vorsprünge (51, 52), eine umlaufende Sicke oder mehrere in Umfangsrichtung in Abständen aufeinanderfolgenden Sicken vorgesehen sind.
Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Haltemittel (50), insbesondere Vorsprünge, eine oder mehrere Wandeindrückungen, Wandeinschnürungen, Wandeindellungen, schräge, z.B. kegelstumpfförmige Wandungsverläufe, eine nach innen gerichtete Schulter oder dergleichen Wandungsverläufe der Wandung des Metallblechformlings (42) vorgesehen sind.