EP0966014B1 - Temperaturabhängiger Schalter mit Stromübertragungsglied - Google Patents

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EP0966014B1
EP0966014B1 EP99104241A EP99104241A EP0966014B1 EP 0966014 B1 EP0966014 B1 EP 0966014B1 EP 99104241 A EP99104241 A EP 99104241A EP 99104241 A EP99104241 A EP 99104241A EP 0966014 B1 EP0966014 B1 EP 0966014B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switch
stationary contacts
transfer member
current transfer
resistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP99104241A
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English (en)
French (fr)
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EP0966014A1 (de
Inventor
Marcel Hofsäss
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP0966014B1 publication Critical patent/EP0966014B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H01H1/504—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by thermal means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/32—Thermally-sensitive members
    • H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
    • H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
    • H01H37/5427—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting encapsulated in sealed miniaturised housing

Definitions

  • the present invention relates to a temperature dependent Switch with a temperature-dependent switching mechanism, the one Rear derailleur housing, which is a lower part as well as a Has upper part, two on the upper part on the inside provided stationary contacts, each with a it is connected to an external connection assigned to it and one the switching mechanism arranged and moved by this switching element, depending on the temperature with the two stationary Contacts in attachment.
  • the known switch has a housing with a cup-like Lower part in which a temperature-dependent switchgear is inserted is.
  • the lower part is closed by an upper part, which is held on by the raised edge of the lower part becomes.
  • the lower part can be made of metal or insulating material be made, while the top here in any case Insulating material exists.
  • the rear derailleur carries a current transmission element in the form of a contact plate, which depending on the temperature with the two stationary contacts in System is brought and then electrically connected.
  • the outer heads of the two rivets serve as solder connections for strands.
  • the temperature-dependent rear derailleur has a bimetallic snap disc as well as a spring washer that is centered on are penetrated a pin that carries the contact plate.
  • the Spring washer is guided circumferentially in the housing the bimetallic snap disc depending on the temperature on the floor of the lower part or on the edge of the spring washer and either the contact plate on the two allows stationary contacts or the contact plate stands out from the stationary contacts, so that the electrical Connection between the external connections is interrupted.
  • This temperature-dependent switch is used in a known manner used to protect electrical devices from overheating.
  • the switch is electrically connected to the one to be protected Device connected in series and mechanically arranged on the device that it is in thermal connection with it.
  • Below the response temperature of the bimetallic snap disc the contact plate is in contact with the two stationary contacts, so that the circuit is closed and the device to be protected is supplied.
  • the temperature rises above an allowable The bimetallic snap disc lifts the contact plate from the stationary contacts, causing the switch opened and the supply of the device to be protected is interrupted so that it can cool down again, whereupon the switch closes automatically.
  • the dimensioning of the contact plate is the known one Switch able compared to other temperature dependent Switches where the operating current of the to be protected Device directly via the bimetallic snap disc or a their associated spring washer flows, much higher operating currents to guide so that it can protect larger electrical Devices with high power consumption can be used.
  • the known switch technically fulfills many requirements, he still has disadvantages in certain applications on.
  • the known switch can also have a current-dependent Switching function, which is another resistor is provided, which is permanently in series with the external connections is switched.
  • the operating current of the to be protected The device therefore flows continuously through this heating resistor can be dimensioned so that when a certain operating current ensures that the bimetallic snap disc heated to above their response temperature is, so that the switch already at an increased operating current opens before the device to be protected heats up excessively Has.
  • This function is also in the known switch but not reliably implemented because the heating resistor is geometrical further away from the bimetallic snap disc is arranged as the resistor for the self-holding function.
  • the known switch does not show how manufacturing tolerances can be balanced, including the assembly seems extremely complex and probably only by hand is to be carried out.
  • a significantly better connection of a resistor to a bimetallic snap disc is known from DE 37 10 672 C2 if also for such a rear derailleur, in which the operating current over a spring washer assigned to the bimetallic snap disk will take on significantly lower values than at the generic switch.
  • DE 37 10 672 C2 known switch there is also a two-part housing, with only a fixed one on the inside of the lid Counter contact is provided with a movable contact works together, which is supported by the spring washer, the presses it against the fixed counter contact. Above the spring washer is a bimetallic snap disc arranged at If their response temperature is exceeded, the moving contact stands out from the fixed counter contact.
  • this object is achieved in the aforementioned Switch solved in that geometrically in the area of the current transmission element and upper part arranged at least one resistor is that at least then electrically between the stationary Contacts is switched when the current transfer element with these in annex.
  • the object on which the invention is based is achieved in this way completely solved.
  • the inventor of the present application has namely recognized that it is also in the generic switch is possible a resistor in the immediate vicinity of the rear derailleur to arrange, so as the thermal coupling of the bimetallic snap disc to the one developed by this resistance To improve heat so that a reproducible and Fast response behavior with current-dependent switching or a reliable keeping open with the self-holding function is achieved.
  • This can affect the self-holding function done that the resistance is provided on the upper part or that Upper part itself is designed as a resistor, as it is e.g. at a PTC cover is the case.
  • the resistance can be provided on the current transmission element, so that it is only then connected in series between the fixed contacts is when the switch is closed Operating current of the device to be protected.
  • the one on the Current transmission element which can be a contact plate, provided Resistance is in the immediate vicinity of the bimetallic snap disc, so that there is an exact response time can be realized because of the good thermal coupling.
  • the resistance value determine reproducibly at what amperage and after the length of time the new switch opens reliably. Is additional the resistance is still provided on the upper part, so it remains the new switch also opened reliably, though here because the very good thermal coupling, even low residual operating currents sufficient to develop the necessary warmth.
  • Another advantage of the new switch is that it is small constructive effort to see with one or both of the safety functions that can now be achieved can.
  • Even the generic switch was simple to be automated, now only in the manufacturing process a current transmission element modified according to the invention and / or one in accordance with the invention an upper part with a resistance must be used, while all other parts of the new switch to those of the generic Switch.
  • the generic Switch only two other components are available, so that you can choose between four different modules Switches can be implemented, namely the generic Switch, a switch with a self-holding function or current-dependent switching or even both safety functions.
  • the rear derailleur comprises a bimetallic snap disk that is mechanical is connected to the current transmission element and this below their switching temperature against the stationary contacts presses and stands out above their switching temperature, further preferably the rear derailleur against a bimetallic snap disk working spring washer that the Current transmission element in the sense of a system to the stationary Prestressed contacts, and the bimetallic snap disk the current transmission element above their switching temperature from the stationary Contacts lifts., Further preferably the spring washer between the current transmission element and the bimetallic snap disk is arranged.
  • the current transmission element is on is approximately round contact plate, which by a pin-like Rivet is centrally connected to the bimetallic snap disc.
  • each one End with the resistance and end with one of the two stationary contacts is connected, further preferably the upper part is interspersed with two rivets, the inner one Heads as stationary contacts and their external heads serve as external connections, further preferably the resistance is selected from the group heating wire, heating foil, Sheet resistance or PTC resistance.
  • both the power transmission link and the top can with their connection options for different resistors and resistance values as mass parts kept in stock be, depending on the requirements of the respective area of application with different types of resistance and / or Resistance values and loaded into the production line be so that the most varied in an extremely simple manner Switches can be produced.
  • the upper part itself is made of PTC material.
  • Fig. 1 10 denotes a temperature-dependent switch, which comprises a temperature-dependent switching mechanism 11, which in a housing 12 is housed.
  • the housing 12 comprises a lower part 14 and a closing part Upper part 15, which by a flanged edge 16th of the lower part 14 is held on this. Between the lower part 14 and the upper part 15, a ring 17 is arranged, the is supported on a shoulder 18 of the lower part 14 and there a spring washer 21 of the switching mechanism 11 leads at its edge.
  • the rear derailleur 11 includes in addition to the spring washer 21 a bimetallic snap disk 22, which together with the spring washer 21 penetrated centrally by a pin-like rivet 23 is through which this with a current transmission element in Form of a contact plate 24 are mechanically connected.
  • the Rivet 23 has a first shoulder 25 on which the bimetallic snap disk with radial and axial play, one second paragraph 26 is provided on which the spring washer 21st also sits with radial and axial play.
  • the already mentioned contact plate 24 points in the direction of Upper part 15 two interconnected contact surfaces 27, 28 on that cooperate with stationary contacts 31, 32, the are inner heads of rivets 33, 34 which pass through the upper part 15 and with their outer heads, external connections 35, 36 form.
  • the temperature of the bimetallic snap disk 22 increases their response temperature, so it snaps from the one shown convex into a concave shape and supports itself their edge in the area of the ring 17 and pulls the contact plate 24 against the force of the spring washer 21 from the stationary Contacts 31, 32 away; switch 10 is now open.
  • Fig. 2 is a top view of the inside 37 of the top 15, with the stationary contacts 31, 32 shown and the rivets 33, 34 are indicated.
  • Arc-shaped extend between the stationary contacts 31, 32 Resistance tracks 41, 42, which at their ends with Pads 43 and 44 are connected, which under the guide the inner heads of the rivets 33, 34 and with them accordingly are electrically connected.
  • Part 15 is made entirely or partially from PTC material.
  • the switch 10 with a current-dependent opening function be provided for what between the contact surfaces 27, 28 heating resistors 45, 46 are switched as this the top view of the contact plate 24 in Fig. 3 can be seen is.
  • the contact surfaces 27, 28 arrive with dashed lines in FIG. 3 indicated stationary contacts 31, 32 in the system, the operating current from the stationary contacts 31, 32 via the contact surfaces 27, 28 and the resistors 45, 46 flows, which thus heat up due to this current flow.
  • the current intensity takes a predetermined time over a predetermined time Value, the heating resistors 45, 46 develop one sufficient heat to the bimetallic snap disk 22 over its Heating the response temperature. Because the heating resistors 45, 46 are arranged directly on the contact plate 24 results a particularly good thermal coupling between the Heating resistors 45, 46 and the bimetallic snap disk 22, see above that a very precise switching function can be set.
  • the heating resistors 45, 46 can also on the bimetallic snap disk 22 facing side of the contact plate 24 is arranged his.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Schalter mit einem temperaturabhängigen Schaltwerk, einem das Schaltwerk aufnehmenden Gehäuse, das ein Unterteil sowie ein Oberteil aufweist, zwei an dem Oberteil an dessen Innenseite vorgesehenen stationären Kontakten, von denen jeder mit einem ihm zugeordneten Außenanschluß verbunden ist, sowie einem an dem Schaltwerk angeordneten und von diesem bewegten Stromübertragungsglied, das temperaturabhängig mit den beiden stationären Kontakten in Anlage ist.
Ein derartiger Schalter ist aus der DE 26 44 411 C2 bekannt.
Der bekannte Schalter weist ein Gehäuse mit einem becherartigen Unterteil auf, in das ein temperaturabhängiges Schaltwerk eingelegt ist. Das Unterteil wird durch ein Oberteil verschlossen, das durch den hochgezogenen Rand des Unterteils an diesem gehalten wird. Das Unterteil kann aus Metall oder Isolierstoff gefertigt sein, während das Oberteil hier in jedem Fall aus Isolierstoff besteht.
In dem Oberteil sitzen zwei Nieten, deren innere Köpfe als stationäre Kontakte für das Schaltwerk dienen. Das Schaltwerk trägt ein Stromübertragungsglied in Form eines Kontakttellers, der je nach Temperatur mit den beiden stationären Kontakten in Anlage gebracht wird und diese dann elektrisch miteinander verbindet.
Die außenliegenden Köpfe der beiden Nieten dienen als Lötanschlüsse für Litzen.
Das temperaturabhängige Schaltwerk weist eine Bimetall-Schnappscheibe sowie eine Federscheibe auf, die zentrisch von einem Zapfen durchsetzt sind, der den Kontaktteller trägt. Die Federscheibe ist umfänglich in dem Gehäuse geführt, während sich die Bimetall-Schnappscheibe je nach Temperatur an dem Boden des Unterteils oder an dem Rand der Federscheibe abstützt und dabei entweder die Anlage des Kontakttellers an den beiden stationären Kontakten ermöglicht oder aber den Kontaktteller von den stationären Kontakten abhebt, so daß die elektrische Verbindung zwischen den Außenanschlüssen unterbrochen wird.
Dieser temperaturabhängige Schalter wird in bekannter Weise dazu verwendet, um elektrische Geräte vor Überhitzung zu schützen. Dazu wird der Schalter elektrisch mit dem zu schützenden Gerät in Reihe geschaltet und mechanisch so an dem Gerät angeordnet, daß es mit diesem in thermischer Verbindung steht. Unterhalb der Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe liegt der Kontaktteller an den beiden stationären Kontakten an, so daß der Stromkreis geschlossen ist und das zu schützende Gerät versorgt wird. Erhöht sich die Temperatur über einen zulässigen Wert hinaus, so hebt die Bimetall-Schnappscheibe den Kontaktteller von den stationären Kontakten ab, wodurch der Schalter geöffnet und die Versorgung des zu schützenden Gerätes unterbrochen wird, damit sich dieses wieder abkühlen kann, woraufhin sich der Schalter selbsttätig wieder schließt.
Durch die Dimensionierung des Kontakttellers ist der bekannte Schalter in der Lage, verglichen mit anderen temperaturabhängigen Schaltern, bei denen der Betriebsstrom des zu schützenden Gerätes unmittelbar über die Bimetall-Schnappscheibe oder eine ihr zugeordnete Federscheibe fließt, sehr viel höhere Betriebsströme zu führen, so daß er zum Schützen größerer elektrischer Geräte mit hoher Leistungsaufnahme eingesetzt werden kann. Obwohl der bekannte Schalter technisch viele Anforderungen erfüllt, weist er doch bei bestimmten Anwendungsfällen noch Nachteile auf.
Ein derartiger Nachteil ist darin zu sehen, daß er sich nach dem Abkühlen selbsttätig wieder einschaltet. Während ein derartiges Schaltverhalten zum Schutz z.B. eines Haartrockners durchaus sinnvoll sein kann, ist dies bei vielen Anwendungsfällen des bekannten Schalters nicht der Fall, wo sich nämlich das zu schützende Gerät nach dem Abschalten nicht automatisch wieder einschalten darf, um Beschädigungen zu vermeiden. Dies gilt z.B. für Elektromotoren, die als Antriebsaggregate eingesetzt werden.
In diesem Zusammenhang ist es aus der DE 37 01 240 bereits bekannt, einen Schalter mit einer Kontaktbrücke zum Verbinden von zwei festen Kontakten mit einer Selbsthaltefunktion zu versehen. Bei diesem Schalter ist elektrisch parallel zu den beiden festen Kontakten ein Widerstand geschaltet, der bei geöffnetem Schalter einen Reststrom aufnimmt und sich dabei soweit aufheizt, daß er die Bimetall-Schnappscheibe oberhalb ihrer Schalttemperatur hält. Bei dem bekannten Schalter ist jedoch von Nachteil, daß der Widerstand sowie die Bimetall-Schnappscheibe in unterschiedlichen Kammern eines Isolationsgehäuses untergebracht sind, so daß für den Wärmeübergang von dem Widerstand zu der Bimetall-Schnappscheibe ein gesonderter Metallboden vorgesehen sein muß. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Kontaktbrücke durch eine Spiral-Druckfeder gegen die festen Kontakte gepreßt wird, deren Kraft die Bimetall-Schnappscheibe im geöffneten Zustand dauerhaft überwinden muß. Diese starke Belastung der Bimetall-Schnappscheibe im geöffneten Zustand führt dazu, daß sich ihre Schalttemperatur unvorhersehbar verschiebt, so daß sowohl das Ansprechverhalten als auch die Selbsthaltefunktion nicht zuverlässig und reproduzierbar sind.
Der bekannte Schalter kann ferner noch mit einer stromabhängigen Schaltfunktion ausgestattet sein, wozu ein weiterer Widerstand vorgesehen ist, der permanent in Reihe zu den Außenanschlüssen geschaltet ist. Der Betriebsstrom des zu schützenden Gerätes fließt somit ständig durch diesen Heizwiderstand, der so dimensioniert werden kann, daß er bei Überschreiten eines bestimmten Betriebsstromes dafür sorgt, daß die Bimetall-Schnappscheibe auf oberhalb ihrer Ansprechtemperatur aufgeheizt wird, so daß der Schalter bei einem erhöhten Betriebsstrom bereits öffnet, bevor das zu schützende Gerät sich unzulässig erwärmt hat. Auch diese Funktion ist bei dem bekannten Schalter jedoch nicht zuverlässig realisiert, da der Heizwiderstand geometrisch noch weiter von der Bimetall-Schnappscheibe entfernt angeordnet ist als der Widerstand für die Selbsthaltefunktion.
Ein weiterer Nachteil bei dem bekannten Schalter ist in seinem konstruktiv aufwendigen Aufbau zu sehen, die Bimetall-Schnappscheibe betätigt nämlich einen Schaltstift, der durch den Widerstand für die Selbsthaltefunktion hindurch in eine zweite Kammer des Gehäuses ragt, wo die Kontaktbrücke an dem Schaltstift befestigt ist. Auf der von der Bimetall-Schnappscheibe abgelegenen Seite steckt auf dem Schaltstift eine Spiral-Druckfeder, die sich anderen Endes innen am Gehäuse abstützt. Seitlich ragen in diese zweite Kammer des bekannten Schalters feste Kontakte hinein, gegen die die Kontaktbrücke durch die Spiral-Druckfeder gedrückt wird. Die Kontakte wiederum werden durch Vorsprünge des Kunststoffgehäuses auf den Widerstand für die Selbsthaltung gedrückt.
Bei dem bekannten Schalter ist nicht ersichtlich, wie Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können, wobei auch der Zusammenbau äußerst aufwendig erscheint und wohl nur von Hand durchzuführen ist.
Neben diesen "mechanischen" Nachteilen liegt der größte Nachteil des bekannten Schalters jedoch in der schlechten thermischen Ankopplung der Widerstände an die Bimetall-Schnappscheibe.
Eine deutlich bessere Ankcpplung eines Widerstandes an eine Bimetall-Schnappscheibe ist aus der DE 37 10 672 C2 bekannt, wenn auch für ein solches Schaltwerk, bei dem der Betriebsstrom über eine der Bimetall-Schnappscheibe zugeordnete Federscheibe geführt wird, also deutlich geringere Werte annehmen kann als bei dem gattungsgemäßen Schalter. Bei dem aus der DE 37 10 672 C2 bekannten Schalter ist ebenfalls ein zweiteiliges Gehäuse vorhanden, wobei an der Innenseite des Deckels hier nur ein fester Gegenkontakt vorgesehen ist, der mit einem beweglichen Kontakt zusammenarbeitet, der von der Federscheibe getragen wird, die diesen gegen den festen Gegenkontakt drückt. Oberhalb der Federscheibe ist eine Bimetall-Schnappscheibe angeordnet, die bei Überschreitung ihrer Ansprechtemperatur den beweglichen Kontakt von dem festen Gegenkont.akt abhebt. Im geschlossenen Zustand fließt der Betriebsstrom von dem festen Gegenkontakt in den beweglichen Kontakt und von dort über die Federscheibe in das elektrisch leitende Unterteil des Schalters. An der Innenseite des Deckels ist bei diesem bekannten Schalter ein Schichtwiderstand angeordnet, der einen Endes mit dem festen Gegenkontakt und anderen Endes mit dem elektrisch leitenden Unterteil des Gehäuses verbunden ist, so daß er bei geöffnetem Schalter einen Reststrom führt, sich durch diesen aufheizt und die Bimetall-Schnappscheibe auf einer hinreichend hohen Temperatur hält, so daß sich der Schalter nicht wieder schließt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs genannten Schalter mit geringem konstruktivem Aufwand derart weiterzubilden, daß sich ihm weitere Anwendungsmöglichkeiten erschließen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Schalter dadurch gelöst, daß geometrisch im Bereich von Stromübertragungsglied und Oberteil zumindest ein Widerstand angeordnet ist, der zumindest dann elektrisch zwischen die stationären Kontakte geschaltet ist, wenn das Stromübertragungsglied mit diesen in Anlage ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat nämlich erkannt, daß es auch bei dem gattungsbildenden Schalter möglich ist, einen Widerstand in unmittelbarer Nähe des Schaltwerkes anzuordnen, um so die thermische Ankopplung der Bimetall-Schnappscheibe an die von diesem Widerstand entwickelte Wärme derart zu verbessern, daß ein reproduzierbares und schnelles Ansprechverhalten bei einem stromabhängigen Schalten bzw. ein zuverlässiges Offenhalten bei der Selbsthaltefunktion erreicht wird. Dies kann für die Selbsthaltefunktion dadurch erfolgen, daß der Widerstand am Oberteil vorgesehen bzw. das Oberteil selbst als Widerstand ausgebildet ist, wie es z.B. bei einem PTC-Deckel der Fall ist. Soll dagegen zusätzlich oder alternativ ein stromabhängiges Schalten erreicht werden, so kann der Widerstand an dem Stromübertragungsglied vorgesehen sein, so daß er nur dann in Reihe zwischen die festen Kontakte geschaltet ist, wenn der Schalter im geschlossenen Zustand den Betriebsstrom des zu schützenden Gerätes führt. Der an dem Stromübertragungsglied, das ein Kontaktteller sein kann, vorgesehene Widerstand befindet sich in unmittelbarer Nähe der Bimetall-Schnappscheibe, so daß sich eine sekundengenaue Ansprechzeit wegen der guten thermischen Ankopplung realisieren läßt. Mit anderen Worten, durch die Wahl des Widerstandswertes läßt sich reproduzierbar festlegen, bei welcher Stromstärke und nach welcher Zeitdauer der neue Schalter zuverlässig öffnet. Ist zusätzlich noch der Widerstand am Oberteil vorgesehen, so bleibt der neue Schalter auch zuverlässig geöffnet, wobei hier wegen der sehr guten thermischen Ankopplung schon geringe Rest-Betriebsströme ausreichen, um die nötige Wärme zu entwickeln.
In einem Ausführungsbeispiel ist daher zumindest ein Widerstand an der Innenseite des Oberteils angeordnet und elektrisch zwischen die beiden stationären Kontakte geschaltet, während zusätzlich oder alternativ zumindest ein Widerstand an dem Stromübertragungsglied angeordnet und elektrisch zwischen zwei den stationären Kontakten zugeordnete Kontaktflächen geschaltet ist.
Ein weiterer Vorteil bei dem neuen Schalter ist in dem geringen konstruktiven Aufwand zu sehen, mit dem eine oder beide der jetzt erreichbaren Sicherheitsfunktionen realisiert werden kann. Schon der gattungsbildende Schalter war auf einfache Weise automatisierbar zu fertigen, wobei jetzt lediglich im Fertigungsprozeß ein erfindungsgemäß modifiziertes Stromübertragungsglied und/oder ein in Übereinstimmung mit der Erfindung mit einem Widerstand versehenes Oberteil eingesetzt werden muß, während alle anderen Teile des neuen Schalters denen des gattungsgemäßen Schalters entsprechen. Mit anderen Worten, in der Fertigungsstraße sind lediglich zwei weitere Bauteile bereitzuhalten, so daß wahlweise sozusagen modular jetzt vier unterschiedliche Schalter realisiert werden können, nämlich der gattungsbildende Schalter, ein Schalter mit Selbsthaltefunktion bzw. stromabhängigem Schalten oder sogar beiden Sicherheitsfunktionen.
Es ist sofort einsichtig, daß auf diese Weise die Entwurfs- und Konstruktionskosten für den neuen Schalter nur sehr gering sind, wobei die Fertigungskosten ebenfalls sehr niedrig anzusiedeln sind, da der gattungsbildende Schalter bereits seit langem in Serie ist.
Dabei ist es dann in an sich bekannter Weise bevorzugt, wenn das Schaltwerk eine Bimetall-Schnappscheibe umfaßt, die mechanisch mit dem Stromübertragungsglied verbunden ist und dieses unterhalb ihrer Schalttemperatur gegen die stationären Kontakte drückt und oberhalb ihrer Schalttemperatur von diesen abhebt, wobei weiter vorzugsweise das Schaltwerk eine gegen eine Bimetall-Schnappscheibe arbeitende Federscheibe umfaßt, die das Stromübertragungsglied im Sinne einer Anlage an die stationären Kontakte vorspannt, und die Bimetall-Schnappscheibe das Stromübertragungsglied oberhalb ihrer Schalttemperatur von den stationären Kontakten abhebt., wobei ferner vorzugsweise die Federscheibe zwischen Stromübertragungsglied und Bimetall-Schnappscheibe angeordnet ist.
Während es durchaus genügt, wenn lediglich eine Bimetall-Schnappscheibe vorgesehen ist, die sowohl den Kontaktdruck herstellt als auch für das temperaturabhängige Öffnen sorgt, kann durch das Vorsehen einer Federscheibe, die zusätzlich zur Bimetall-Schnappscheibe oder allein den Kontaktdruck bewirkt, die Bimetall-Schnappscheibe in ihrer Tieftemperaturstellung mechanisch entlastet werden, was zu einer größeren Langzeitstabilität ihres Schaltverhaltens beiträgt.
Weiter ist es bevorzugt, wenn das Stromübertragungsglied ein etwa runder Kontaktteller ist, der durch einen zapfenartigen Niet zentrisch mit der Bimetall-Schnappscheibe verbunden ist.
Diese Maßnahme ist an sich auch bekannt, auch sie sorgt dafür, daß die Bimetall-Schnappscheibe mechanisch nur sehr gering belastet wird und somit eine gute Langzeitstabilität ihres Schaltverhaltens aufweist.
Allgemein ist es bevorzugt, wenn an der Innenseite des Oberteils zwei Anschlußbahnen vorgesehen sind, von denen jede einen Endes mit dem Widerstand und anderen Endes mit einem der beiden stationären Kontakte verbunden ist, wobei ferner vorzugsweise das Oberteil von zwei Nieten durchsetzt ist, deren innenliegende Köpfe als stationäre Kontakte und deren außenliegende Köpfe als Außenanschlüsse dienen, wobei ferner vorzugsweise der Widerstand ausgewählt ist aus der Gruppe Heizdraht, Heizfolie, Schichtwiderstand oder PTC-Widerstand.
All diesen Maßnahmen sind konstruktiv von Vorteil, denn die verschiedenen Widerstände können so auf einfache Weise zwischen die Kontaktflächen bzw. Anschlußflächen gebracht werden, wobei Heizdrähte oder Heizfolien angelötet bzw. angeklebt werden können, während Schichtwiderstände oder PTC-Widerstände, also Widerstände mit positiver Temperaturkennlinie, durch Bedrucken, Sputtern, Aufdampfen etc. angebracht werden können. Mit anderen Worten, sowohl das Stromübertragungsglied als auch das Oberteil können mit ihren Anschlußnöglichkeiten für verschiedene Widerstände und Widerstandswerte als Massenteile auf Vorrat gehalten werden, wobei sie dann je nach Anforderung des jeweiligen Einsatzgebietes mit unterschiedlichen Widerstandsarten und/oder Widerstandswerten bestückt und in die Fertigungsstraße eingeschleust werden, so daß auf extrem einfache Weise unterschiedlichste Schalter produziert werden können.
Andererseits ist es auch bevorzugt, wenn das Oberteil selbst aus PTC-Material gefertigt ist.
Hier ist von Vorteil, daß überhaupt keine Bestückung mit Widerständen erforderlich ist, das Oberteil selbst weist bereits die erforderliche Widerstandsfunktion auf, wobei durch die Charakteristik des PTC-Materials ein Überhitzen sozusagen automatisch vermieden wird. Im Sinne der hier vorliegenden Anmeldung ist auch ein Oberteil aus PTC-Material "ein geometrisch im Bereich von Stromübertragungsglied und Oberteil angeordneter Widerstand", da auch hier die sehr dichte Anordnung des Widerstandes am Schaltwerk realisiert wird. Ein großer Vorteil des PTC-Deckels liegt dabei noch darin, daß über die gesamte Innenseite Wärme in das Innere des Schalters abgestrahlt wird, so daß die thermische Ankopplung nochmals verbessert werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch den neuen Schalter;
Fig. 2
eine Draufsicht auf die Innenseite des Oberteiles des Schalters aus Fig. 1; und
Fig. 3
eine Draufsicht auf das Stromübertragungsglied des Schalters aus Fig. 1.
In Fig. 1 ist mit 10 ein temperaturabhängiger Schalter bezeichnet, der ein temperaturabhängiges Schaltwerk 11 umfaßt, das in einem Gehäuse 12 untergebracht ist.
Das Gehäuse 12 umfaßt ein Unterteil 14 sowie ein dieses verschließendes Oberteil 15, das durch einen umgebördelten Rand 16 des Unterteils 14 an diesem gehalten wird. Zwischen dem Unterteil 14 und dem Oberteil 15 ist ein Ring 17 angeordnet, der sich auf einem Absatz 18 des Unterteils 14 abstützt und dort eine Federscheibe 21 des Schaltwerkes 11 an ihrem Rand führt.
Das Schaltwerk 11 umfaßt zusätzlich zu der Federscheibe 21 noch eine Bimetall-Schnappscheibe 22, die zusammen mit der Federscheibe 21 zentrisch von einem zapfenartigen Niet 23 durchgriffen wird, durch den diese mit einem Stromübertragungsglied in Form eines Kontakttellers 24 mechanisch verbunden sind. Der Niet 23 weist einen ersten Absatz 25 auf, auf dem die Bimetall-Schnappscheibe mit radialem und axialem Spiel sitzt, wobei ein zweiter Absatz 26 vorgesehen ist, auf dem die Federscheibe 21 ebenfalls mit radialem und axialem Spiel sitzt.
Der bereits erwähnte Kontaktteller 24 weist in Richtung des Oberteils 15 zwei miteinander verbundene Kontaktflächen 27, 28 auf, die mit stationären Kontakten 31, 32 zusammenwirken, die innere Köpfe von Nieten 33, 34 sind, die das Oberteil 15 durchgreifen und mit ihren äußeren Köpfen Außenanschlüsse 35, 36 bilden.
In der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung drücken Federscheibe 21 und Bimetall-Schnappscheibe 22 den Kontaktteller 24 gegen die stationären Kontakte 31 und 32, die über die Kontaktflächen 27, 28 somit miteinander verbunden sind; der Schalter 10 ist geschlossen.
Erhöht sich die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe 22 über ihre Ansprechtemperatur hinaus, so schnappt sie von der gezeigten konvexen in eine konkave Form um und stützt sich dabei mit ihrem Rand im Bereich des Ringes 17 ab und zieht den Kontaktteller 24 gegen die Kraft der Federscheibe 21 von den stationären Kontakten 31, 32 weg; der Schalter 10 ist jetzt geöffnet.
Der insoweit beschriebene Schalter ist aus der DE 26 44 411 C2 bekannt. Wenn sich die Temperatur jetzt wieder erniedrigt, würde der bekannte Schalter wieder in den in Fig. 1 gezeigten, geschlossenen Zustand zurückschnappen. Erfindungsgemäß weist das Oberteil 15 jetzt jedoch an ihrer Innenseite 37 einen Selbsthalte-Widerstand 38 auf, der geometrisch zwischen dem Kontaktteller 24 sowie dem Oberteil 15 liegt und elektrisch zwischen die stationären Kontakte 31, 32 geschaltet ist, wie es jetzt unter Bezugnahme auf Fig. beschrieben wird.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Innenseite 37 des Oberteils 15, wobei die stationären Kontakte 31, 32 gezeigt und die Nieten 33, 34 angedeutet sind.
Zwischen den stationären Kontakten 31, 32 erstrecken sich bogenförmige Widerstands-Bahnen 41, 42, die an ihren Enden mit Anschlußflächen 43 bzw. 44 in Verbindung stehen, die unter die inneren Köpfe der Nieten 33, 34 führen und mit diesen entsprechend elektrisch verbunden sind.
Statt der Widerstandsbahnen 41, 42 können auch Heizdrähte, Heizfolien oder sonstige Widerstände an die Anschlußflächen 43, 44 angeschlossen sein. Alternativ ist es auch möglich, das Oberteil 15 ganz oder teilweise aus PTC-Material zu fertigen.
In jedem Falle befindet sich unmittelbar oberhalb des Stromübertragungsgliedes ein Selbsthalte-Widerstand 38, der bei geöffnetem Schalter 10 einen Rest-Betriebsstrom aufnimmt und sie soweit aufheizt, daß die Bimetall-Schnappscheibe 22 auf einer Temperatur oberhalb ihrer Ansprechtemperatur gehalten wird, so daß sich der Schalter nicht wieder schließen kann.
Zusätzlich oder alternativ zu dieser sogenannten Selbsthaltefunktion kann der Schalter 10 mit einer stromabhängigen Öffnungsfunktion versehen werden, wozu zwischen die Kontaktflächen 27, 28 Heiz-Widerstände 45, 46 geschaltet sind, wie dies aus der Draufsicht auf den Kontaktteller 24 in Fig. 3 zu erkennen ist. Die Kontaktflächen 27, 28 gelangen mit den in Fig. 3 gestrichelt angedeuteten stationären Kontakten 31, 32 in Anlage, wobei der Betriebsstrom von den stationären Kontakten 31, 32 über die Kontaktflächen 27, 28 und die Widerstände 45, 46 fließt, die sich somit infolge dieses Stromflusses erhitzen. Nimmt die Stromstärke über eine vorbestimmte Zeit einen vorbestimmten Wert an, so entwickeln die Heizwiderstände 45, 46 eine hinreichende Wärme, um die Bimetall-Schnappscheibe 22 über ihre Ansprechtemperatur hinaus aufzuheizen. Da die Heizwiderstände 45, 46 unmittelbar am Kontaktteller 24 angeordnet sind, ergibt sich eine besonders gute thermische Ankopplung zwischen den Heizwiderständen 45, 46 und der Bimetall-Schnappscheibe 22, so daß eine sehr genaue Schaltfunktion eingestellt werden kann.
Die Heiz-Widerstände 45, 46 können auch auf der der Bimetall-Schnappscheibe 22 zugewandten Seite des Kontakttellers 24 angeordnet sein.
Wird die Funktion stromabhängiges Schalten nicht benötigt, können entweder die Kontaktflächen 27, 28 ineinander übergehen oder aber statt der Heiz-Widerstände 45, 46 Leiterbahnen vorgesehen sein, die den Betriebsstrom führen, ohne sich nennenswert aufzuheizen.

Claims (11)

  1. Temperaturabhängiger Schalter mit einem temperaturabhängigen Schaltwerk (11), einem das Schaltwerk (11) aufnehmenden Gehäuse (12), das ein Unterteil (14) sowie ein Oberteil (15) aufweist, zwei an dem Oberteil (15) an dessen Innenseite (37) vorgesehenen stationären Kontakten (31, 32), von denen jeder mit einem ihm zugeordneten Außenanschluß (35, 36) verbunden ist, sowie einem an dem Schaltwerk (11) angeordneten und von diesem bewegten Stromübertragungsglied, das temperaturabhängig mit den beiden stationären Kontakten (31, 32) in Anlage ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß geometrisch im Bereich von Stromübertragungsglied und Oberteil (15) zumindest ein Widerstand (41, 42; 45, 46) angeordnet ist, der zumindest dann elektrisch zwischen die stationären Kontakte (31, 32) geschaltet ist, wenn das Stromübertragungsglied mit diesen in Anlage ist.
  2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Widerstand (41, 42) an der Innenseite (37) des Oberteils (15) angeordnet und elektrisch zwischen die beiden stationären Kontakte (31, 32) geschaltet ist.
  3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Widerstand (38) an dem Stromübertragungsglied angeordnet und elektrisch zwischen zwei den stationären Kontakten (31, 32) zugeordneten Kontaktflächen (27, 28) geschaltet ist.
  4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (11) eine Bimetall-Schnappscheibe (22) umfaßt, die mechanisch mit dem Stromübertragungsglied verbunden ist und dieses unterhalb ihrer Schalttemperatur gegen die stationären Kontakte (31, 32) drückt und oberhalb ihrer Schalttemperatur von diesen abhebt.
  5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk eine gegen eine Bimetall-Schnappscheibe (22) arbeitende Federscheibe umfaßt, die das Stromübertragungsglied im Sinne einer Anlage an die stationären Kontakte (31, 32) vorspannt, und die Bimetall-Schnappscheibe (22) das Stromübertragungsglied oberhalb ihrer Schalttemperatur von den stationären Kontakten (31, 32) abhebt.
  6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (21) zwischen Stromübertragungsglied und Bimetall-Schnappscheibe (22) angeordnet ist.
  7. Schalter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromübertragungsglied ein etwa runder Kontaktteller (24) ist, der durch einen zapfenartigen Niet (23) zentrisch mit der Bimetall-Schnappscheibe (22) verbunden ist.
  8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite (37) des Oberteils (15) zwei Anschlußbahnen (43, 44) vorgesehen sind, von denen jede einen Endes mit dem Widerstand (38) und anderen Endes mit einem der beiden stationären Kontakte (31, 32) verbunden ist.
  9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (15) von zwei Nieten (33, 34) durchsetzt ist, deren innenliegende Köpfe als stationäre Kontakte (31, 32) und deren außenliegende Köpfe als Außenanschlüsse (35, 36) dienen.
  10. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (38, 41, 42, 45, 46) ausgewählt ist aus der Gruppe Heizdraht, Heizfolie, Schichtwiderstand oder PTC-Widerstand.
  11. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (15) aus PTC-Material gefertigt ist.
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