EP4369374A2 - Temperature-dependent switch - Google Patents
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- EP4369374A2 EP4369374A2 EP24166451.5A EP24166451A EP4369374A2 EP 4369374 A2 EP4369374 A2 EP 4369374A2 EP 24166451 A EP24166451 A EP 24166451A EP 4369374 A2 EP4369374 A2 EP 4369374A2
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Definitions
- the present invention relates to a temperature-dependent switch with a housing that has a cover part with an upper side and a lower part with a raised, circumferential wall, the upper section of which is bent over onto the upper side of the cover part and thereby holds the cover part to the lower part, wherein two contact surfaces are provided on the outside of the housing and a switching mechanism is arranged in the housing, which is designed to switch, depending on its temperature, between a closed state in which the switching mechanism establishes an electrically conductive connection between the two contact surfaces, and an open state in which the switching mechanism opens the electrically conductive connection between the two contact surfaces, wherein a sealing ring is arranged on the upper side of the cover part, which is in sealing contact with the bent over, upper section of the wall.
- a temperature-dependent switch according to the preamble of claim 1 is known from FR 2 114 918 A5
- Other examples of temperature-dependent switches are known from the DE 196 23 570 A1 and the EN 10 2011 104 984 A1 known.
- Such temperature-dependent switches are used in a known manner to monitor the temperature of a device. To do this, the switch is brought into thermal contact with the device to be protected via one of its outer surfaces, for example, so that the temperature of the device to be protected influences the temperature of the switching mechanism.
- the switch is electrically connected in series to the supply circuit of the device to be protected via connecting cables that are attached to its external contact surfaces in a material-locking manner (e.g. by soldering or welding), so that below the response temperature of the switch, the supply current of the device to be protected flows through the switch.
- a material-locking manner e.g. by soldering or welding
- the known switch has a deep-drawn base part in which an inner circumferential shoulder is provided on which a cover part rests.
- the cover part is held firmly on this shoulder by a raised and flanged edge of the base part.
- the cover part and the base part are made of electrically conductive material. Therefore, an insulating film is provided between them, which extends parallel to the cover and is pulled upwards at the side so that its edge area extends to the top of the cover part.
- the flanged edge i.e. the bent, upper section of the wall of the base part, presses against the cover part with the insulating film in between.
- the insulating film therefore serves to electrically insulate the two electrically conductive housing parts of the switch.
- Known switches also include a temperature-dependent switching mechanism, which has a spring snap disk that carries a movable contact part, as well as a bimetal disk that is placed over the movable contact part.
- the spring snap disk presses the movable contact part against a stationary counter-contact that is arranged on the inside of the cover part.
- the edge of the spring snap-action disc rests against the lower part of the housing, so that the electrical current flows from the lower part through the spring snap-action disc and the movable contact part into the stationary counter-contact and from there into the cover part.
- the first external connection is a contact surface that is arranged centrally on the cover part.
- the second external connection is a contact surface provided on the flanged edge of the base part.
- the cover part is therefore preferably made of an insulating material or a PTC thermistor.
- PTC thermistors are also referred to as PTC resistors. They are made, for example, from semiconducting, polycrystalline ceramics such as barium titanate (BaTiO 3 ).
- the current flows from one stationary contact through the contact bridge into the other stationary contact, which is also arranged on the cover part, so that the spring snap disk itself is not flowed through by the operating current.
- the contact bridge is therefore often also generally referred to as a current transfer element.
- This design is chosen in particular when very high currents have to be switched, which can no longer be easily conducted via the spring washer itself.
- a bimetallic disk is provided for the temperature-dependent switching function, which lies in the switching mechanism without any force below its transition temperature, whereby it is arranged geometrically between the movable contact part or the contact bridge and the spring snap disk.
- a bimetal part is understood to be a multi-layer, active, sheet-metal component made of two, three or four inseparably connected components with different thermal expansion coefficients.
- the connection of the individual layers of metals or metal alloys is material-locking or form-locking and is achieved, for example, by rolling.
- bimetal parts have a first stable geometric conformation in their low-temperature position and a second stable geometric conformation in their high-temperature position, between which they switch depending on the temperature in a hysteresis manner. When the temperature changes above their response temperature or below their recovery temperature, the bimetal parts snap into the other conformation.
- the bimetal parts are therefore often referred to as snap disks, and when viewed from above they can have an elongated, oval or circular shape.
- the bimetal disc changes its configuration and works against the spring snap disc in such a way that it lifts the movable contact part from the stationary contact or the contact bridge/current transfer element from the two stationary counter contacts, so that the switch opens and the device to be protected is switched off and cannot heat up any further.
- the bimetal disc is mechanically supported without force below its transition temperature, whereby the bimetal disc is also not used to conduct the current.
- the bimetal snap disc can also take over the function of the spring snap disc and possibly even the current transmission element, so that the switching mechanism only comprises one bimetal disc, which then carries the movable contact part or has two contact surfaces instead of the current transmission element, so that the bimetal disc not only ensures the closing pressure of the switch, but also carries the current when the switch is closed.
- a bimetallic spring clamped on one side can also be used, which carries a movable contact part or a contact bridge or a current transmission element.
- temperature-dependent switches can also be used which do not have a contact plate as the current transfer element, but rather a spring part which carries the two counter contacts or on which both counter contacts are formed.
- the spring part can be a bimetal part, in particular a bimetal snap disk, which not only provides the temperature-dependent switching function, but also provides the contact pressure and carries the current when the switch is closed.
- the known switches are therefore often used in housings or protective caps, which serve to provide mechanical and/or electrical protection and often also protect the housing from the ingress of contamination. Examples of this can be found in the DE 91 02 941 U1 , dem DE 92 14 543 U1 , the DE 37 33 693 A1 and the DE 197 54 158 A1 .
- enclosures or connection caps is often considered to be too complex in terms of construction and unsatisfactory with regard to the thermal connection to the protective device.
- the known switches are often coated with an impregnating varnish or protective varnish after the connecting cables have been soldered on.
- the switches are sometimes also provided with so-called resin covers, which, however, significantly increases the height of the switch.
- resin covers which, however, significantly increases the height of the switch.
- the flanged edge of the lower part does not seal the upper side well enough to ensure that no liquid can get into the interior of the switch when it hardens. This is particularly problematic because such creepage paths are hardly visible from the outside and can therefore hardly be detected by a visual inspection alone.
- a sealing ring is arranged on the upper side of the cover part, which sealing ring is in sealing contact with this upper wall section after it has been bent or flanged.
- the sealing ring provided according to the invention also guarantees an extremely good mechanical seal which prevents such varnishes or resins from penetrating into the interior of the switch.
- the solution according to the invention also has immense advantages from a production point of view.
- the individual components of the housing do not have to be provided with punching burrs or a bead to ensure mechanical sealing.
- the sealing ring simply has to be arranged on the top of the cover part, preferably before the upper section of the wall is flanged. This can be done fully automatically.
- the sealing ring is typically a very cost-effective component that can be easily stored and handled in automated production.
- the upper section of the wall in a fastening area presses directly or indirectly onto the top of the cover part with an insulating film in between, and a radially inner edge of the sealing ring is at a smaller distance from a central center axis of the switch than the fastening area, with the sealing ring resting with its radially outer edge on an outside of the upper section of the wall that faces the central center axis of the switch.
- the upper wall section can therefore also be flanged directly onto the top of the cover part or press onto an insulating film that is arranged between the flanged edge and the cover part.
- the fastening area is understood to be the contact area in which the bent or flanged upper section of the wall touches the upper side of the cover part directly or indirectly with the interposition of an insulating film.
- the sealing ring is arranged radially further inward than the flanged edge.
- the sealing ring can also be attached to the cover part, for example, after the upper edge section of the wall has been flanged. It then preferably rests with its radially outer edge on the outside of the flanged edge of the wall and can be glued, hot-stamped or welded to the top of the cover part and/or the flanged, upper section of the wall using a weld connection produced by means of ultrasonic welding.
- the upper section of the wall in a fastening area presses directly or indirectly onto the upper side of the cover part with the interposition of an insulating film and a radially inner edge of the sealing ring has an equal or greater distance from the central axis of the switch than the fastening area, wherein the sealing ring rests against an inner side of the upper section of the wall which faces away from the central axis of the switch.
- the upper wall section is therefore flanged over the sealing ring so that the sealing ring is located radially further out than the fastening area mentioned, in which the upper, bent or flanged section of the wall presses directly or indirectly on the top of the cover part.
- the flanged edge functions as a kind of circular tunnel in which the sealing ring is arranged.
- an insulating film can also be used in the switch according to the invention. This is particularly preferred when both the cover part and the lower part of the housing are made of an electrically conductive material and the two housing parts have to be electrically insulated. In such a case, however, the insulating film mainly takes on the function of electrically insulating the two housing parts, since the mechanical seal, as already mentioned above, is achieved according to the invention via the sealing ring, which is in sealing contact with the bent, upper section of the wall.
- the sealing point at which the sealing ring is arranged is free of the insulating film.
- the sealing ring is integrally connected to the top of the cover part and/or the bent, upper section of the wall.
- the sealing ring is connected to both the top of the The cover part and the bent upper section of the raised wall of the lower part are firmly bonded together.
- This material-locking connection further improves the sealing effect achieved by the sealing ring.
- a material-locking connection can be produced very easily and inexpensively.
- the sealing ring is glued, hot-stamped or welded to the upper side of the cover part and/or the bent upper section of the wall by means of a welded joint produced by means of ultrasonic welding.
- Another advantage is that the welding process using ultrasonic welding, for example in comparison to gluing the above-mentioned components, can also be carried out after the sealing ring has been mounted on the top of the cover part and the upper section of the wall of the base part has been bent or flanged. This simplifies the production-technical handling many times over.
- Another advantage is that no welding filler materials are required for ultrasonic welding. This means that compact weld seams can be created. In addition, the impact on the environment is significantly reduced, as the use of environmentally harmful materials can be completely avoided.
- ultrasonic welding the components to be joined are welded using a high-frequency mechanical vibration.
- the vibration generated leads to heating between the components to be joined due to molecular and interfacial friction.
- ultrasonic welding is also suitable for joining a metal component to a plastic component, as is the case here with the switch housing and the sealing ring.
- a generator produces electronic vibrations that are converted into mechanical vibrations by an ultrasonic converter. These are fed to the components to be joined via a so-called sonotrode. In a fraction of a second, the ultrasonic vibrations generated in this way produce frictional heat on the joining surfaces of the components to be joined, which melts the material and bonds the components together.
- the parameters to be set during ultrasonic welding can be adapted to suit the circumstances.
- the parameters to be set and their respective values are known to the specialist and can be found in the relevant standards.
- the sealing ring is designed as a circular plastic ring.
- the cross-section of the sealing ring can be chosen as desired, e.g. circular (O-ring), triangular (delta ring), rectangular, square (quad ring) or oval. More complex cross-sectional shapes are also conceivable.
- the sealing ring can also be a standard flat gasket.
- sealing materials such as fluoroplastics, polyaryletherketones, polyamides, polyacetals or polyethylenes, can be considered as materials for the sealing ring.
- the upper section of the wall is bent by at least 90°, preferably by at least 120°, when viewed in a cross-section.
- the upper section of the wall can also be bent or curved by approximately 180°, so that a circumferential bead is formed which is, for example, U-shaped in cross section.
- a circumferential bead is formed which is, for example, U-shaped in cross section.
- the upper section of the circumferential wall is bent inwards by at least 120°, because then the front side of the bent wall section comes into contact from above with the top of the cover part or with the insulating film arranged on it, so that the cover part is held sufficiently well on the lower part of the housing.
- the lower part and the cover part are each made of electrically conductive material and an insulating film is arranged between the cover part and the lower part.
- a first of the two contact surfaces is arranged on the cover part and a second of the two contact surfaces is arranged on the lower part, and that the switching mechanism carries a movable contact part which interacts with a stationary counter-contact which is arranged on an inner side of the cover part and interacts with the first of the two contact surfaces.
- the lower part is made of electrically conductive material and the cover part is made of insulating material or PTC material.
- the two contact surfaces can be arranged on the cover part and the switching mechanism can carry a current transmission element that interacts with two stationary counter-contacts that are arranged on an inner side of the cover part and each interact with one of the two contact surfaces.
- a basic switch structure corresponds, for example, to the structure as shown in the DE 198 27 113 C2 is known.
- the switching mechanism has a bimetal part which carries a movable contact part and thus conducts the current through the switch.
- the bimetal part can be a round, preferably circular bimetal snap disk, although it is also possible to use an elongated bimetal spring clamped on one side as the bimetal part.
- the switching mechanism also has a spring snap disk, which then carries the movable contact part and conducts the current through the closed switch and ensures the contact pressure when closed. In this way, the bimetal part is relieved of both the current conduction and the mechanical load when closed, which increases the service life of the switch and ensures that the switching temperature remains stable over the long term.
- the present invention is particularly suitable for round temperature-dependent switches, which are therefore round, circular or oval when viewed from above onto the lower part, although other housing shapes can also be used according to the invention.
- a temperature-dependent switch 10 which has a housing 12 which has an electrically conductive, pot-like lower part 14 and an electrically conductive, plate-like cover part 16.
- an inner circumferential shoulder 18 is provided, on which the cover part 16 rests with an insulating film 20 in between, which closes the lower part 14.
- the cover part 16 has a circumferential end face 22 which separates an upper side 24 from an inner side 26.
- the insulating film 20 extends along the inner side 26 and along the end face 22 and reaches with its upper edge to the upper side 24.
- the lower part 14 has a cylindrical, raised wall 28, the upper section 30 of which is bent or flanged onto the upper side 24 of the cover part 16. In this way, the cover part 16 is held to the lower part 14 with the insulating film 20 in between.
- the insulating film 20 ensures electrical insulation of the cover part 16 from the lower part 14.
- the insulating film 20 also provides a mechanical seal that prevents liquids or contaminants from entering the housing interior from the outside.
- a sealing ring 32 is also provided, which is in sealing contact with the bent upper section 30 of the wall 28. This sealing ring 32 is arranged on the upper side 24 of the cover part 16.
- the sealing ring 32 is clamped between the upper section 30 of the wall 28 and the top side 24 of the cover part 16.
- the sealing ring 32 is preferably placed on the top side 24 of the cover part 16 before the upper section 30 of the wall 28 is bent or flanged inwards. By bending or flanged the upper section 30 of the wall 28, the sealing ring 32 is then clamped between the wall 28 and the cover part 16.
- the production steps mentioned can be fully automated.
- the sealing ring 32 can also be glued to the cover part 16.
- the sealing ring 32 can also be glued to the bent, upper section 30 of the wall 28. This bonding can also be done fully automatically, for example by applying a suitable adhesive to the top and bottom of the sealing ring 32 before it is arranged on the cover part 16 and clamped between the cover part 16 and the bent, upper section 30 of the wall 28.
- a material-locking connection between the sealing ring 32, the upper side 24 of the cover part 16 and/or the bent, upper section 30 of the wall 28 by means of a welded connection produced by means of ultrasonic welding.
- This welded connection produced by means of ultrasonic welding can also be created after the upper section 30 of the wall 28 has already been bent or flanged and the sealing ring 32 has been clamped underneath.
- a material-locking connection between the aforementioned components 32, 16, 30 can also be created by means of hot stamping.
- the sealing ring 32 is an O-ring made of plastic.
- other circular plastic rings can also be used in the same or a similar way, for example with a triangular, rectangular, square, oval or complex-shaped cross-section.
- a temperature-dependent switching mechanism 34 is arranged, which has a spring snap disk 36, which centrally carries a movable contact part 38 on which a freely inserted bimetallic snap disk 40 sits.
- the spring snap disk 36 is supported on a base 42 on the inside of the lower part 14, while the movable contact part 38 is in contact with a stationary counter-contact 46, which is arranged on the inner side 26 of the cover part 16, through a central opening 44 in the insulating film 20.
- the external connection of the switch 10 is made of Fig.1 two contact surfaces 48, 50.
- a first contact surface 48 is formed in a central region of the upper side 24 of the cover part 16.
- a second contact surface 50 is formed on the bent upper section 30 of the wall 28.
- a contact surface that is formed on the peripheral, surrounding housing outer wall 52 or on the underside 54 of the lower part 14 can also serve as the second contact surface 50.
- the underside 54 of the lower part 14 is preferably flat.
- the switch 10 can be thermally coupled to a device to be protected via this underside 54.
- FIG. 2 another exemplary switch 10 is shown, wherein the same reference numerals as before have been used for identical components and design features.
- the upper section 30 of the wall 28 penetrates at least partially into the sealing ring 32.
- the upper section 30 of the wall 28 penetrates with its free, front edge 56 along the entire outer circumference, all the way around, into the sealing ring 32.
- a penetration depth is at least 10% of the diameter of the sealing ring 32.
- the upper section 30 of the wall 28 penetrates the sealing ring 32 from the outside.
- the upper section 30 of the wall 28 penetrates the sealing ring 32 from above.
- the upper section 30 of the wall 28 would only have to be flanged a little further than is the case in Fig. 2 shown, for example by a total of 180°.
- the sealing effect of the sealing ring 32 can be further improved since an additional mechanical barrier is created.
- the sealing ring 32 is inserted into the Fig. 2 shown embodiment is still pressed onto the upper side 24 of the cover part 16 by the bent or flanged upper section 30 of the wall 28. In this way, the sealing ring 32 also seals the interface between the underside of the sealing ring 32 and the upper side 24 of the cover part 16.
- the sealing ring 32 is integrally connected to the upper side 24 of the cover part 16 and/or the upper section 30 of the wall 28. As already mentioned above, this can be done by gluing, hot stamping or welding the above-mentioned components by means of ultrasound.
- Fig.3 shows a first embodiment of the switch 10 according to the invention.
- the upper section 30 of the wall 28 is flanged by 180° or at least approximately 180°, so that in cross section it essentially corresponds to the shape of an upside-down U.
- the front edge 56 of the flanged, upper section 30 of the wall 28 presses vertically or approximately vertically with the insulating film 20 in between onto the upper side 24 of the cover part 16.
- the area in which the edge 56 presses onto the cover part 16 from above with the insulating film 20 in between is referred to here as the fastening area 58.
- This fastening area 58 is a circular line running all the way around or a circular ring area running all the way around, to which the mechanical pressure is transferred from the wall 28 of the lower part 14 to the cover part 16.
- the insulating film 20 is pulled slightly further upwards and folded over onto the upper side 24 of the cover part 16.
- the flanged upper section 30 of the wall 28 with its edge 56 can also press directly (without the intermediate layer of the insulating film 20) onto the upper side 24 of the cover part 16.
- the insulating film 20 can also be continued further, under the sealing ring 32, if the lower part 14 and the cover part 16 are made of an electrically conductive material.
- the sealing ring 32 is placed from the radial inside on the upper, flanged section 30 of the wall 28.
- a radially inner edge 62 of the sealing ring 32 is therefore at a smaller distance from the central axis 60 of the switch 10 than the fastening area 58.
- the sealing ring 32 is applied with its radially outer edge or edge region 64 to an outer side 66 of the flanged, upper section 30 of the wall 28, which, as can be seen from Fig.3 can be seen, faces the central axis 60 of the switch 10.
- the sealing ring 32 is preferably integrally connected to the outside 66 of the flanged, upper section 30 of the wall 28 in order to improve its sealing effect.
- the sealing ring 32 is also preferably integrally connected to the top 24 of the cover part 16.
- the integral connection of the sealing ring 32 to the outside 66 of the wall 28 and the top 24 of the cover part 16 creates several mechanical barriers that prevent contaminants from penetrating the interior of the switch. In order to get into the interior of the switch, contaminants would first have to get past the sealing ring 32 and into the fastening area 58, which is almost impossible due to the integral connection between the sealing ring 32 and the outside 66 and the top 24.
- a further mechanical barrier is provided in the fastening area 58, since the edge 56 of the flanged, upper section 30 of the wall 28 presses onto the insulating film 20 or even partially penetrates it. The same applies if the edge 56 presses directly onto the upper side 24 of the cover part 16 (without the insulating film 20 in between).
- the upper portion 30 of the wall 28 is beaded into an inverted U in the same or at least similar manner as in the Fig.3 shown, second embodiment.
- the sealing ring 32 is now arranged radially further outward and rests from the inside on an inner side 68, which faces away from the central axis 60 and is opposite the outer side 66, on the flanged, upper section 30 of the wall 28.
- the sealing ring 32 rests here with its radially inner edge 62 on the inner side 68 of the flanged, upper section 30 of the wall 28. Accordingly, the radially inner edge 62 of the sealing ring 32 has a greater distance from the central axis 60 of the switch 10 than the fastening area 58 in which the edge 56 of the flanged, upper section 30 of the wall 28 with the insulating film 20 in between onto the cover part 16.
- the sealing ring 32 is preferably also materially connected to the inner side 68 of the flanged, upper section 30 of the wall 28. Likewise, the sealing ring 32 is also preferably materially connected to the upper side 24 of the cover part, either directly or indirectly with the insulating film 20 in between.
- the flanged upper section 30 of the wall 28 prefferably press with its edge 56 directly onto the upper side 24 of the cover part 16, provided that no electrical insulation is necessary between the lower part 14 and the cover part 16.
- the sealing ring 32 also rests directly on the upper side 24 of the cover part 16 and is integrally connected thereto.
- Fig.5 shows another exemplary switch 10.
- the arrangement of the sealing ring 32 is the same or at least similar to the arrangement of the sealing ring 32 as described above with respect to the Fig.1 shown, first embodiment.
- the sealing ring 32 is clamped between the bent upper section 30 of the wall 28 and the upper side 24 of the cover part 16.
- Fig.5 differs from the one in Fig. 1 to 4 shown switches in the type of construction of the switching mechanism 34 and the housing 12.
- Fig.5 the previously used reference numerals for identical or equivalent components have also been Fig.5 used.
- the housing 12 here comprises a pot-shaped lower part 14 made of electrically conductive material.
- the cover part 16 of the housing 12 is in the Fig.5
- the switches shown are made of insulating material or PTC material. Insulation using an insulating foil, as used in the switches according to Fig. 1 to 4 is used, is therefore not necessary here.
- a spacer ring 74 is provided which keeps the cover part 16 spaced from the lower part 14.
- Two stationary counter contacts 46, 47 are provided on the cover part 16.
- the counter contacts 46 and 47 are designed as rivets that extend through the cover part 16 and end externally in the heads 48, 50, which serve as contact surfaces for the external connection of the switch 10.
- the switching mechanism 34 comprises a current transmission element 70 as a contact element, which is designed as a contact plate or contact bridge, the upper side 76 of which is coated in an electrically conductive manner, so that the current transmission element 70 in the Fig.5 shown, closed position of the switch 10 rests against the mating contacts 46, 47 and ensures an electrically conductive connection between the two mating contacts 46, 47.
- the current transmission element 70 is connected to a bistable spring snap disk 36 and a bistable bimetal snap disk 40 via a rivet 72, which is also to be regarded as part of the contact element.
- a shoulder 84 is provided on the rivet 72, on which the bimetallic snap disk 40 rests with its center 86.
- the center 86 of the bimetallic snap disk 40 rests freely on the shoulder 84.
- With its edge 88, the bimetallic snap disk 40 rests freely on the inner base 42 of the lower part 14.
- the switching process of the Fig.5 The switch 10 shown is similar to the ones shown in Fig. 1 to 4 shown switches 10 by snapping the bimetallic snap disk 40 from its low temperature position (in Fig.5 shown) in its high temperature position or vice versa. If the bimetallic snap disk 40 snaps into its high temperature position (not shown here), the current transfer element 70 is moved from the two stationary contacts 46, 47 into Fig.5 lifted downwards, which interrupts the circuit and prevents the device to be protected from heating up any further.
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Abstract
Temperaturabhängiger Schalter (10) mit einem Gehäuse (12), das ein Deckelteil (16) mit einer Oberseite (24) und ein Unterteil (14) mit einer hochgezogenen, umlaufenden Wand (28) aufweist, deren oberer Abschnitt (30) auf die Oberseite (24) des Deckteils (16) umgebogen ist und dadurch das Deckelteil (16) an dem Unterteil (14) hält, wobei außen an dem Gehäuse (12) zwei Kontaktflächen (48, 50) vorgesehen sind und in dem Gehäuse (12) ein Schaltwerk (34) angeordnet ist, das dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem das Schaltwerk (34) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei Kontaktflächen herstellt, und einem geöffneten Zustand, in dem das Schaltwerk (34) die elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei Kontaktflächen (48, 50) öffnet, zu schalten. Auf der Oberseite (24) des Deckelteils (16) ist ein Abdichtring (32) angeordnet, der mit dem umgebogenen, oberen Abschnitt (30) der Wand in abdichtendem Kontakt steht.Temperature-dependent switch (10) with a housing (12) which has a cover part (16) with an upper side (24) and a lower part (14) with a raised, circumferential wall (28), the upper section (30) of which is bent over onto the upper side (24) of the cover part (16) and thereby holds the cover part (16) to the lower part (14), two contact surfaces (48, 50) being provided on the outside of the housing (12) and a switching mechanism (34) being arranged in the housing (12), which is designed to switch, depending on its temperature, between a closed state in which the switching mechanism (34) establishes an electrically conductive connection between the two contact surfaces, and an open state in which the switching mechanism (34) opens the electrically conductive connection between the two contact surfaces (48, 50). A sealing ring (32) is arranged on the upper side (24) of the cover part (16), which is in sealing contact with the bent upper section (30) of the wall.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Schalter mit einem Gehäuse, das ein Deckelteil mit einer Oberseite und ein Unterteil mit einer hochgezogenen, umlaufenden Wand aufweist, deren oberer Abschnitt auf die Oberseite des Deckteils umgebogen ist und dadurch das Deckelteil an dem Unterteil hält, wobei außen an dem Gehäuse zwei Kontaktflächen vorgesehen sind und in dem Gehäuse ein Schaltwerk angeordnet ist, das dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem das Schaltwerk eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei Kontaktflächen herstellt, und einem geöffneten Zustand, in dem das Schaltwerk die elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei Kontaktflächen öffnet, zu schalten, wobei auf der Oberseite des Deckelteils ein Abdichtring angeordnet ist, der mit dem umgebogenen, oberen Abschnitt der Wand in abdichtendem Kontakt steht.The present invention relates to a temperature-dependent switch with a housing that has a cover part with an upper side and a lower part with a raised, circumferential wall, the upper section of which is bent over onto the upper side of the cover part and thereby holds the cover part to the lower part, wherein two contact surfaces are provided on the outside of the housing and a switching mechanism is arranged in the housing, which is designed to switch, depending on its temperature, between a closed state in which the switching mechanism establishes an electrically conductive connection between the two contact surfaces, and an open state in which the switching mechanism opens the electrically conductive connection between the two contact surfaces, wherein a sealing ring is arranged on the upper side of the cover part, which is in sealing contact with the bent over, upper section of the wall.
Ein temperaturabhängiger Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
Derartige temperaturabhängige Schalter dienen in an sich bekannter Weise dazu, die Temperatur eines Gerätes zu überwachen. Dazu wird der Schalter bspw. über eine seiner Außenflächen in thermischen Kontakt mit dem zu schützenden Gerät gebracht, so dass die Temperatur des zu schützendes Geräts die Temperatur des Schaltwerks beeinflusst.Such temperature-dependent switches are used in a known manner to monitor the temperature of a device. To do this, the switch is brought into thermal contact with the device to be protected via one of its outer surfaces, for example, so that the temperature of the device to be protected influences the temperature of the switching mechanism.
Der Schalter wird über Anschlussleitungen, die an seinen äußeren Kontaktflächen stoffschlüssig angebracht werden (bspw. durch Anlöten oder Verschweißen) elektrisch in Reihe in den Versorgungsstromkreis des zu schützendes Geräts geschaltet, so dass unterhalb der Ansprechtemperatur des Schalters der Versorgungsstrom des zu schützenden Geräts durch den Schalter fließt.The switch is electrically connected in series to the supply circuit of the device to be protected via connecting cables that are attached to its external contact surfaces in a material-locking manner (e.g. by soldering or welding), so that below the response temperature of the switch, the supply current of the device to be protected flows through the switch.
Der aus der
Bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Schalter sind das Deckelteil und das Unterteil aus elektrisch leitfähigem Material gefertigt. Daher ist zwischen ihnen noch eine Isolierfolie vorgesehen, die sich parallel zu dem Deckel erstreckt und seitlich nach oben gezogen ist, so dass sich ihr Randbereich bis auf die Oberseite des Deckelteils erstreckt. Der umgebördelte Rand, also der umgebogene, obere Abschnitt der Wand des Unterteils, drückt bei diesem Schalter unter Zwischenlage der Isolierfolie auf das Deckelteil. Die Isolierfolie dient dabei also der elektrischen Isolation der beiden elektrisch leitfähigen Gehäuseteile des Schalters.In the switch known from this publication, the cover part and the base part are made of electrically conductive material. Therefore, an insulating film is provided between them, which extends parallel to the cover and is pulled upwards at the side so that its edge area extends to the top of the cover part. In this switch, the flanged edge, i.e. the bent, upper section of the wall of the base part, presses against the cover part with the insulating film in between. The insulating film therefore serves to electrically insulate the two electrically conductive housing parts of the switch.
Der aus der
Mit ihrem Rand stütz sich die Feder-Schnappscheibe im Unterteil des Gehäuses ab, so dass der elektrische Strom von dem Unterteil durch die Feder-Schnappscheibe und das bewegliche Kontaktteil in den stationären Gegenkontakt und von da in das Deckelteil fließt.The edge of the spring snap-action disc rests against the lower part of the housing, so that the electrical current flows from the lower part through the spring snap-action disc and the movable contact part into the stationary counter-contact and from there into the cover part.
Als erster Außenanschluss dient eine Kontaktfläche, die mittig auf dem Deckelteil angeordnet ist. Als zweiter Außenanschluss dient eine auf dem umgebördelten Rand des Unterteils vorgesehene Kontaktfläche. Es ist aber auch möglich, den zweiten Außenanschluss nicht an dem Rand, sondern seitlich an dem stromführenden Gehäuse oder an der Unterseite des Unterteils anzuordnen.The first external connection is a contact surface that is arranged centrally on the cover part. The second external connection is a contact surface provided on the flanged edge of the base part. However, it is also possible to arrange the second external connection not on the edge, but on the side of the current-carrying housing or on the underside of the base part.
Aus der
Bei dem aus der
Diese Konstruktion wird insbesondere dann gewählt, wenn sehr hohe Ströme geschaltet werden müssen, die nicht mehr problemlos über die Federscheibe selbst geleitet werden können.This design is chosen in particular when very high currents have to be switched, which can no longer be easily conducted via the spring washer itself.
In den beiden oben genannten Konstruktionsvarianten ist für die temperaturabhängige Schaltfunktion eine Bimetallscheibe vorgesehen, die unterhalb ihrer Sprungtemperatur kräftefrei in dem Schaltwerk einliegt, wobei sie geometrisch zwischen dem beweglichen Kontaktteil bzw. der Kontaktbrücke und der Feder-Schnappscheibe angeordnet ist.In the two design variants mentioned above, a bimetallic disk is provided for the temperature-dependent switching function, which lies in the switching mechanism without any force below its transition temperature, whereby it is arranged geometrically between the movable contact part or the contact bridge and the spring snap disk.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Bimetallteil ein mehrlagiges, aktives, blechförmiges Bauteil aus zwei, drei oder vier untrennbar miteinander verbundenen Komponenten mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten verstanden. Die Verbindung der einzelnen Lagen aus Metallen oder Metalllegierungen sind stoffschlüssig oder formschlüssig und werden bspw. durch Walzen erreicht.In the context of the present invention, a bimetal part is understood to be a multi-layer, active, sheet-metal component made of two, three or four inseparably connected components with different thermal expansion coefficients. The connection of the individual layers of metals or metal alloys is material-locking or form-locking and is achieved, for example, by rolling.
Derartige Bimetallteile weisen in ihrer Tieftemperaturstellung eine erste und in ihrer Hochtemperaturstellung eine zweite stabile geometrische Konformation auf, zwischen denen sie temperaturabhängig nach Art einer Hysterese umspringen. Bei Änderungen der Temperatur über ihre Ansprechtemperatur hinaus oder unter ihre Rücksprungtemperatur schnappen die Bimetallteile in die jeweils andere Konformation um. Die Bimetallteile werden daher oft als Schnappscheiben bezeichnet, wobei sie in der Draufsicht eine längliche, ovale oder kreisrunde Form aufweisen können.Such bimetal parts have a first stable geometric conformation in their low-temperature position and a second stable geometric conformation in their high-temperature position, between which they switch depending on the temperature in a hysteresis manner. When the temperature changes above their response temperature or below their recovery temperature, the bimetal parts snap into the other conformation. The bimetal parts are therefore often referred to as snap disks, and when viewed from above they can have an elongated, oval or circular shape.
Erhöht sich die Temperatur der Bimetallscheibe infolge einer Temperaturerhöhung bei dem zu schützenden Gerät über die Sprungtemperatur hinaus, so verändert die Bimetallscheibe ihre Konfiguration und arbeitet so gegen die Feder-Schnappscheibe, dass sie das bewegliche Kontaktteil von dem stationären Kontakt bzw. die Kontaktbrücke/das Stromübertragungsglied von den beiden stationären Gegenkontakten abhebt, so dass der Schalter öffnet und das zu schützende Gerät abgeschaltet wird und sich nicht weiter aufheizen kann.If the temperature of the bimetal disc rises above the jump temperature as a result of a temperature increase in the device to be protected, the bimetal disc changes its configuration and works against the spring snap disc in such a way that it lifts the movable contact part from the stationary contact or the contact bridge/current transfer element from the two stationary counter contacts, so that the switch opens and the device to be protected is switched off and cannot heat up any further.
Bei den zuvor genannten Konstruktionen des temperaturabhängigen Schalters ist die Bimetallscheibe unterhalb ihrer Sprungtemperatur mechanisch kräftefrei gelagert, wobei die Bimetallscheibe auch nicht zur Führung des Stroms eingesetzt wird.In the above-mentioned designs of the temperature-dependent switch, the bimetal disc is mechanically supported without force below its transition temperature, whereby the bimetal disc is also not used to conduct the current.
Dies hat den Vorteil, dass die Bimetallscheibe eine lange Lebensdauer aufweist, und dass sich der Schaltpunkt, also die Sprungtemperatur der Bimetallscheibe, auch nach vielen Schaltspielen nicht verändert.This has the advantage that the bimetal disc has a long service life and that the switching point, i.e. the transition temperature of the bimetal disc, does not change even after many switching cycles.
Sofern geringere Anforderungen an die mechanische Zuverlässigkeit bzw. die Stabilität der Sprungtemperatur gestellt werden, kann die Bimetall-Schnappscheibe auch die Funktion der Feder-Schnappscheibe und ggf. sogar des Stromübertragungsgliedes mit übernehmen, so dass das Schaltwerk nur eine Bimetallscheibe umfasst, die dann das bewegliche Kontaktteil trägt oder anstelle des Stromübertragungsgliedes zwei Kontaktflächen aufweist, so dass die Bimetallscheibe nicht nur für den Schließdruck des Schalters sorgt, sondern im geschlossenen Zustand des Schalters auch den Strom führt.If lower demands are placed on the mechanical reliability or the stability of the transition temperature, the bimetal snap disc can also take over the function of the spring snap disc and possibly even the current transmission element, so that the switching mechanism only comprises one bimetal disc, which then carries the movable contact part or has two contact surfaces instead of the current transmission element, so that the bimetal disc not only ensures the closing pressure of the switch, but also carries the current when the switch is closed.
Darüber hinaus ist es bekannt, derartige Schalter mit einem Parallelwiderstand zu versehen, der parallel zu den Außenanschlüssen geschaltet ist. Dieser Parallelwiderstand übernimmt bei geöffnetem Schalter einen Teil des Betriebsstroms und hält den Schalter auf einer Temperatur oberhalb der Sprungtemperatur, so dass sich der Schalter nach dem Abkühlen nicht automatisch wieder schließt. Derartige Schalter nennt man selbsthaltend.It is also known to provide such switches with a parallel resistor that is connected in parallel to the external connections. This parallel resistor takes over part of the operating current when the switch is open and keeps the switch at a temperature above the transition temperature so that the switch does not automatically close again after cooling down. Switches of this type are called self-holding.
Weiterhin ist es bekannt, derartige Schalter mit einem Vorwiderstand auszustatten, der von dem durch den Schalter fließenden Betriebsstrom durchflossen wird. Auf diese Weise wird in dem Vorwiderstand eine ohmsche Wärme erzeugt, die proportional zum Quadrat des fließenden Stroms ist. Übersteigt die Stromstärke ein zulässiges Maß, so führt die Wärme des Vorwiderstands dazu, dass das Schaltwerk geöffnet wird.It is also known to equip such switches with a series resistor through which the operating current flows through the switch. In this way, an ohmic heat is generated in the series resistor that is proportional to the square of the current flowing. If the current exceeds a permissible level, the heat of the series resistor causes the switching mechanism to open.
Auf diese Wiese wird ein zu schützendes Gerät bereits dann von seinem Versorgungsstromkreis abgeschaltet, wenn ein zu hoher Stromfluss zu verzeichnen ist, der noch gar nicht zu einer übermäßigen Erhitzung des Geräts geführt hat.In this way, a device to be protected is disconnected from its supply circuit as soon as an excessive current flow occurs, which has not yet led to excessive heating of the device.
Alle diese verschiedenen Konstruktionsvarianten lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Schalter realisieren.All these different design variants can be realized with the switch according to the invention.
Statt einer in der Regel runden Bimetallscheibe kann auch eine einseitig eingespannte Bimetallfeder verwendet werden, die ein bewegliches Kontaktteil oder eine Kontaktbrücke bzw. ein Stromübertragungsglied trägt.Instead of a usually round bimetallic disc, a bimetallic spring clamped on one side can also be used, which carries a movable contact part or a contact bridge or a current transmission element.
Es können aber auch temperaturabhängige Schalter eingesetzt werden, die als Stromübertragungsglied keinen Kontaktteller, sondern ein Federteil aufweisen, das die beiden Gegenkontakte trägt oder an dem beiden Gegenkontakte ausgebildet sind. Das Federteil kann ein Bimetallteil, insbesondere eine Bimetall-Schnappscheibe sein, die nicht nur für die temperaturabhängige Schaltfunktion sorgt, sondern gleichzeitig auch noch für den Kontaktdruck sorgt und den Strom führt, wenn der Schalter geschlossen ist.However, temperature-dependent switches can also be used which do not have a contact plate as the current transfer element, but rather a spring part which carries the two counter contacts or on which both counter contacts are formed. The spring part can be a bimetal part, in particular a bimetal snap disk, which not only provides the temperature-dependent switching function, but also provides the contact pressure and carries the current when the switch is closed.
Aus der
Auf diese Weise ist der Kaltleiterdeckel elektrisch parallel zu den beiden Außenanschlüssen geschaltet, so dass er dem Schalter eine Selbsthaltefunktion verleiht. Dies ist auch bei dem oben erwähnten, aus der
Bei den bekannten Schaltern müssen die äußeren Kontaktflächen und die elektrisch leitenden Teile des Gehäuses nach dem Anbringen der Anschlussleitungen noch elektrisch isoliert werden.In the known switches, the external contact surfaces and the electrically conductive parts of the housing must still be electrically insulated after the connecting cables have been attached.
Als Isolation und als Druckschutz werden die bekannten Schalter daher häufig in Umgehäuse oder Schutzkappen eingesetzt, die dem mechanischen und/oder elektrischen Schutz dienen und häufig das Gehäuse zugleich vor dem Eintrag von Verunreinigungen schützen sollen. Beispiele hierfür finden sich in dem
Ferner ist aus der
Die Verwendung von Umgehäusen oder Anschlusskappen wird jedoch häufig als konstruktiv zu aufwändig und bezüglich der thermischen Anbindung an das schützende Gerät als unbefriedigend empfunden.However, the use of enclosures or connection caps is often considered to be too complex in terms of construction and unsatisfactory with regard to the thermal connection to the protective device.
Daher werden die bekannten Schalter nach dem Anlöten der Anschlussleitungen häufig mit einem Tränklack oder Schutzlack versehen. Teilweise werden die Schalter auch mit sog. Harzhauben versehen, was jedoch die Bauhöhe des Schalters erheblich vergrößert. Zudem kann oftmals nicht sichergestellt werden, dass das Harz vollständig verfließt. Ebenso besteht die Gefahr, dass das Harz in offene Spalten eindringt und dann in das Schalterinnere gelangt.Therefore, the known switches are often coated with an impregnating varnish or protective varnish after the connecting cables have been soldered on. The switches are sometimes also provided with so-called resin covers, which, however, significantly increases the height of the switch. In addition, it is often not possible to ensure that the resin flows completely. There is also a risk that the resin will penetrate into open gaps and then get into the interior of the switch.
Bei Schaltern, bei denen das Deckelteil unter Zwischenlage einer Isolierfolie auf das Unterteil gedrückt wird, ist ein Problem der mangelnden Dichtigkeit des Schalters häufig darauf zurückzuführen, dass sich die Isolierfolie beim Umbiegen auf die Oberseite des Deckelteils wellt oder in Falten legt. Es kommt zu einer Art Verblumung der Isolierfolie, was dazu führt, dass die Wand des Unterteils nicht weit genug auf die Oberseite des Deckelteils umgebogen werden kann. Ferner führt diese Welligkeit der Isolierfolie auf der Oberseite und an der umfänglichen Stirnseite des Deckelteils dazu, dass Kriechpfade für Flüssigkeiten entstehen, so dass beim Tränken des Schalters mit Schutzlacken diese in das Innere des Schalters hineinkriechen können.In switches where the cover is pressed onto the base with an insulating film in between, a problem with the switch not being tight is often caused by the insulating film curling or folding when it is bent over onto the top of the cover. This causes a kind of wrinkle in the insulating film, which means that the wall of the base cannot be bent over far enough onto the top of the cover. Furthermore, this waviness of the insulating film on the top and on the peripheral front side of the cover creates creepage paths for liquids, so that when the switch is impregnated with protective varnish, these can creep into the interior of the switch.
Auch gegenüber sonstigen Elektro-Isoliermaterialien dichtet der umgebördelte Rand des Unterteils die Oberseite nicht so gut ab, dass in jedem Fall sichergestellt ist, dass beim Verharzen keine Flüssigkeit in das Innere des Schalters gelangen kann. Dies ist insbesondere problematisch, da derartige Kriechpfade von außen kaum sichtbar sind und daher durch eine reine Sichtkontrolle kaum erkannt werden können.Even compared to other electrical insulation materials, the flanged edge of the lower part does not seal the upper side well enough to ensure that no liquid can get into the interior of the switch when it hardens. This is particularly problematic because such creepage paths are hardly visible from the outside and can therefore hardly be detected by a visual inspection alone.
Auch beim Anlöten von Anschlussleitungen auf die Oberseite bzw. die dort vorgesehene Kontaktfläche ist nicht vollständig auszuschließen, dass Lot oder entsprechende Flüssigkeiten in das Innere des Schalters gelangen.Even when soldering connecting cables onto the top or the contact surface provided there, it cannot be completely ruled out that solder or corresponding liquids will get into the interior of the switch.
In der eingangs genannten
In der
Das zuvor erwähnte Problem einer Verblumung bzw. Rosettenbildung der Isolierfolie beim Umbiegen des oberen Abschnitts des Deckelteils wird gemäß der
Nichtsdestotrotz besteht nach wie vor der Bedarf, die mechanische Dichtigkeit eines solchen temperaturabhängigen Schalters zu verbessern, da alle oben genannten Lösungsansätze in der Praxis zumindest zu kleineren Nachteilen geführt haben.Nevertheless, there is still a need to improve the mechanical tightness of such a temperature-dependent switch, since all of the above-mentioned solutions have led to at least minor disadvantages in practice.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mechanische Abdichtung des Schalters auf konstruktiv einfache und preiswerte Weise zu verbessern.It is therefore an object of the present invention to improve the mechanical sealing of the switch in a structurally simple and inexpensive manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von dem Schalter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der obere Abschnitt der Wand in einem Befestigungsbereich unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenlage einer Isolierfolie auf die Oberseite des Deckelteils drückt, wobei
- (ii) ein radial innerer Rand des Abdichtrings einen kleineren Abstand von einer zentralen Mittelachse des Schalters hat als der Befestigungsbereich, wobei der Abdichtring mit seinem radial äußeren Rand an einer Außenseite des oberen Abschnitts der Wand anliegt, die der zentralen Mittelachse des Schalters zugewandt ist, oder
- (iii) ein radial innerer Rand des Abdichtrings einen gleich großen oder größeren Abstand von einer zentralen Mittelachse des Schalters hat als der Befestigungsbereich, wobei der Abdichtring an einer Innenseite des oberen Abschnitts der Wand anliegt, die von der zentralen Mittelachse des Schalters abgewandt ist.
- (ii) a radially inner edge of the sealing ring is at a smaller distance from a central axis of the switch than the fastening region, the sealing ring resting with its radially outer edge on an outer side of the upper portion of the wall facing the central axis of the switch, or
- (iii) a radially inner edge of the sealing ring is at an equal or greater distance from a central axis of the switch than the mounting area, the sealing ring being secured to an inner side of the upper portion the wall facing away from the central axis of the switch.
Auf der Oberseite des Deckelteils wird also während der Herstellung, vorzugsweise noch vor dem Umbiegen bzw. Umbördeln des oberen Abschnitts der hochgezogenen, umlaufenden Wand des Unterteils ein Abdichtring angeordnet, der nach dem Umbiegen bzw. Umbördeln dieses oberen Wandabschnittes mit diesem in abdichtendem Kontakt steht.During manufacture, preferably before the upper section of the raised, circumferential wall of the lower part is bent or flanged, a sealing ring is arranged on the upper side of the cover part, which sealing ring is in sealing contact with this upper wall section after it has been bent or flanged.
Es hat sich gezeigt, dass ein an der genannten Stelle angeordneter Abdichtring, die mechanische Abdichtung des Schalterinneren um ein Vielfaches verbessert.It has been shown that a sealing ring arranged at the mentioned location improves the mechanical sealing of the switch interior many times over.
Da im Gegensatz zu vielen bisher bekannten Lösungen keine Isolierfolie zur mechanischen Abdichtung des Schalterinneren verwendet wird, sondern der genannte zusätzliche Abdichtring, kann die Mitte des Deckelteils für die daran anzubringenden Anschlussleitungen freibleiben. Somit ist bereits das Halbfabrikat des Schalters vollständig abgedichtet, bevor die Anschlusstechnik an dem Schalter angebracht wird. Dies hat den immensen Vorteil, dass bspw. bei einem Anlöten der Anschlussleitungen an die in der Mitte des Deckelteils vorgesehene(n) Kontaktfläche(n) kein Lot oder Lötflussmittel in das Schalterinnere eindringen kann. Eine abschließende händische Versiegelung des Schalters ist nicht mehr notwendig.Since, in contrast to many previously known solutions, no insulating film is used to mechanically seal the inside of the switch, but rather the additional sealing ring mentioned, the middle of the cover part can remain free for the connecting cables to be attached to it. This means that the semi-finished switch is already completely sealed before the connection technology is attached to the switch. This has the immense advantage that, for example, when soldering the connecting cables to the contact surface(s) provided in the middle of the cover part, no solder or soldering flux can penetrate into the inside of the switch. A final manual sealing of the switch is no longer necessary.
Wird der Schalter nach dem Anbringen der Anschlussleitungen zu deren elektrischer Isolation mit einem Tränklack oder Schutzlack versehen, so garantiert der erfindungsgemäß vorgesehene Abdichtring ebenfalls eine überaus gute mechanische Abdichtung, die ein Eindringen derartiger Lacke oder Harze in das Schalterinnere verhindert.If the switch is provided with an impregnating varnish or protective varnish after the connecting cables have been attached in order to electrically insulate them, the sealing ring provided according to the invention also guarantees an extremely good mechanical seal which prevents such varnishes or resins from penetrating into the interior of the switch.
Die erfindungsgemäße Lösung hat auch aus produktionstechnischer Sicht immense Vorteile. Die einzelnen Bauteile des Gehäuses müssen nämlich nicht extra mit Stanzgraten oder einer Wulst versehen werden, um eine mechanische Abdichtung zu gewährleisten. Es muss schlicht und einfach der Abdichtring auf der Oberseite des Deckelteils angeordnet werden, vorzugsweise bevor der obere Abschnitt der Wand umgebördelt wird. Dies kann vollautomatisch geschehen.The solution according to the invention also has immense advantages from a production point of view. The individual components of the housing do not have to be provided with punching burrs or a bead to ensure mechanical sealing. The sealing ring simply has to be arranged on the top of the cover part, preferably before the upper section of the wall is flanged. This can be done fully automatically.
Die mit dem Abdichtring erreichte erhöhte Dichtigkeit und die damit verbundene größere Flexibilität während der Herstellung wiegen die Kosten für den nun zusätzlich vorgesehenen Abdichtring bei weitem auf.The increased tightness achieved with the sealing ring and the associated greater flexibility during production far outweigh the costs of the additional sealing ring.
Bei dem Abdichtring handelt es sich typischerweise ohnehin um ein sehr kostengünstiges Bauteil, welches problemlos lagerbar und in einer automatisierten Fertigung einfach handhabbar ist.The sealing ring is typically a very cost-effective component that can be easily stored and handled in automated production.
Gemäß einer ersten Alternative der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der obere Abschnitt der Wand in einem Befestigungsbereich unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenlage einer Isolierfolie auf die Oberseite des Deckelteils drückt und ein radial innerer Rand des Abdichtrings einen kleineren Abstand von einer zentralen Mittelachse des Schalters hat als der Befestigungsbereich, wobei der Abdichtring mit seinem radial äußeren Rand an einer Außenseite des oberen Abschnitts der Wand anliegt, die der zentralen Mittelachse des Schalters zugewandt ist. Der obere Wandabschnitt kann also auch direkt auf die Oberseite des Deckelteils umgebördelt werden oder aber auf eine Isolierfolie drücken, die zwischen dem umgebördelten Rand und dem Deckelteil angeordnet ist.According to a first alternative of the present invention, it is provided that the upper section of the wall in a fastening area presses directly or indirectly onto the top of the cover part with an insulating film in between, and a radially inner edge of the sealing ring is at a smaller distance from a central center axis of the switch than the fastening area, with the sealing ring resting with its radially outer edge on an outside of the upper section of the wall that faces the central center axis of the switch. The upper wall section can therefore also be flanged directly onto the top of the cover part or press onto an insulating film that is arranged between the flanged edge and the cover part.
Als Befestigungsbereich wird in diesem Fall der Kontaktbereich verstanden, in dem der umgebogene bzw. umgebördelte, obere Abschnitt der Wand die Oberseite des Deckelteils unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenlage einer Isolierfolie berührt.In this case, the fastening area is understood to be the contact area in which the bent or flanged upper section of the wall touches the upper side of the cover part directly or indirectly with the interposition of an insulating film.
Der Abdichtring ist in diesem Fall also radial weiter innen angeordnet als der umgebördelte Rand. Der Abdichtring kann bspw. auch erst nach dem Umbördeln des oberen Randabschnitts der Wand auf dem Deckelteil angebracht werden. Er liegt dann vorzugsweise mit seinem radial äußeren Rand an der Außenseite des umgebördelten Randes der Wand an und kann mit der Oberseite des Deckelteils und/oder dem umgebördelten, oberen Abschnitt der Wand verklebt, heißverprägt oder durch eine mittels Ultraschallschweißen hergestellte Schweißverbindung verschweißt werden.In this case, the sealing ring is arranged radially further inward than the flanged edge. The sealing ring can also be attached to the cover part, for example, after the upper edge section of the wall has been flanged. It then preferably rests with its radially outer edge on the outside of the flanged edge of the wall and can be glued, hot-stamped or welded to the top of the cover part and/or the flanged, upper section of the wall using a weld connection produced by means of ultrasonic welding.
Gemäß einer zweiten Alternative der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der obere Abschnitt der Wand in einem Befestigungsbereich unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenlage einer Isolierfolie auf die Oberseite des Deckelteils drückt und ein radial innerer Rand des Abdichtrings einen gleich großen oder größeren Abstand von der zentralen Mittelachse des Schalters hat als der Befestigungsbereich, wobei der Abdichtring an einer Innenseite des oberen Abschnitts der Wand anliegt, die von der zentralen Mittelachse des Schalters abgewandt ist.According to a second alternative of the present invention, it is provided that the upper section of the wall in a fastening area presses directly or indirectly onto the upper side of the cover part with the interposition of an insulating film and a radially inner edge of the sealing ring has an equal or greater distance from the central axis of the switch than the fastening area, wherein the sealing ring rests against an inner side of the upper section of the wall which faces away from the central axis of the switch.
Gemäß dieser Alternative wird der obere Wandabschnitt also über den Abdichtring umgebördelt, so dass der Abdichtring radial weiter außen liegt als der genannte Befestigungsbereich, in dem der obere, umgebogene bzw. umgebördelte Abschnitt der Wand unmittelbar oder mittelbar auf die Oberseite des Deckelteils drückt. Der umgebördelte Rand fungiert dabei als eine Art kreisringförmig umlaufender Tunnel, in dem der Abdichtring angeordnet ist.According to this alternative, the upper wall section is therefore flanged over the sealing ring so that the sealing ring is located radially further out than the fastening area mentioned, in which the upper, bent or flanged section of the wall presses directly or indirectly on the top of the cover part. The flanged edge functions as a kind of circular tunnel in which the sealing ring is arranged.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen Abdichtring bei dem erfindungsgemäßen Schalter auch eine Isolierfolie verwendet werden kann. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn sowohl das Deckelteil als auch das Unterteil des Gehäuses aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt sind und die beiden Gehäuseteile elektrisch isoliert werden müssen. Die Isolierfolie übernimmt in einem solchen Fall jedoch hauptsächlich die Funktion der elektrischen Isolation der beiden Gehäuseteile, da die mechanische Abdichtung, wie oben bereits erwähnt, erfindungsgemäß über den Abdichtring erreicht wird, der mit dem umgebogenen, oberen Abschnitt der Wand in abdichtendem Kontakt steht.It should be expressly mentioned at this point that in addition to the sealing ring according to the invention, an insulating film can also be used in the switch according to the invention. This is particularly preferred when both the cover part and the lower part of the housing are made of an electrically conductive material and the two housing parts have to be electrically insulated. In such a case, however, the insulating film mainly takes on the function of electrically insulating the two housing parts, since the mechanical seal, as already mentioned above, is achieved according to the invention via the sealing ring, which is in sealing contact with the bent, upper section of the wall.
Sofern eine Isolierfolie zur elektrischen Isolierung der beiden Gehäuseteile verwendet wird, ist es bevorzugt, dass die Abdichtstelle, an der der Abdichtring angeordnet ist, frei von der Isolierfolie ist.If an insulating film is used for electrical insulation of the two housing parts, it is preferred that the sealing point at which the sealing ring is arranged is free of the insulating film.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Abdichtring mit der Oberseite des Deckelteils und/oder dem umgebogenen, oberen Abschnitt der Wand stoffschlüssig verbunden. Bevorzugt ist der Abdichtring sowohl mit der Oberseite des Deckelteils als auch mit dem umgebogenen, oberen Abschnitt der hochgezogenen Wand des Unterteils stoffschlüssig verbunden.According to one embodiment of the present invention, the sealing ring is integrally connected to the top of the cover part and/or the bent, upper section of the wall. Preferably, the sealing ring is connected to both the top of the The cover part and the bent upper section of the raised wall of the lower part are firmly bonded together.
Durch diese stoffschlüssige Verbindung wird die durch den Abdichtring erzielte Abdichtwirkung zusätzlich verbessert. Produktionstechnisch lässt sich eine solche stoffschlüssige Verbindung sehr einfach und kostengünstig herstellen.This material-locking connection further improves the sealing effect achieved by the sealing ring. In terms of production technology, such a material-locking connection can be produced very easily and inexpensively.
Bevorzugt wird der Abdichtring mit der Oberseite des Deckelteils und/oder dem umgebogenen, oberen Abschnitt der Wand verklebt, heißverprägt oder durch eine mittels Ultraschallschweißen hergestellte Schweißverbindung verschweißt.Preferably, the sealing ring is glued, hot-stamped or welded to the upper side of the cover part and/or the bent upper section of the wall by means of a welded joint produced by means of ultrasonic welding.
Ein Verschweißen des Abdichtrings mittels Ultraschallschweißen hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Mittels Ultraschallschweißen lässt sich eine saubere und nachhaltige Verbindung des Abdichtrings mit der Oberseite des Deckelteils und/oder dem umgebogenen Rand des oberen Abschnitts der Wand des Unterteils herstellen. Die Abdichtwirkung wird dadurch an den genannten Verbindungsstellen um ein Vielfaches verbessert.Welding the sealing ring using ultrasonic welding has proven to be particularly advantageous. Ultrasonic welding allows a clean and lasting connection of the sealing ring to the top of the cover part and/or the bent edge of the upper section of the wall of the base part. The sealing effect is thus improved many times over at the connection points mentioned.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Schweißvorgang mittels Ultraschallschweißen, bspw. im Vergleich zu einem Verkleben der genannten Bauteile, auch noch erfolgen kann, nachdem der Abdichtring auf der Oberseite des Deckelteils montiert wurde und der obere Abschnitt der Wand des Unterteils umgebogen bzw. umgebördelt wurde. Dies vereinfacht die produktionstechnische Handhabung um ein Vielfaches.Another advantage is that the welding process using ultrasonic welding, for example in comparison to gluing the above-mentioned components, can also be carried out after the sealing ring has been mounted on the top of the cover part and the upper section of the wall of the base part has been bent or flanged. This simplifies the production-technical handling many times over.
Aufgrund der beim Ultraschallschweißen entstehenden, vergleichsweise geringen Wärmeentwicklung können temperaturbedingte Schäden im Inneren des Schalters, insbesondere an dem sensiblen Schaltwerk, wirksam vermieden werden. Dies gilt auch dann, wenn das Gehäuse des Schalters größtenteils aus Metall gefertigt ist. Trotz der sehr guten Wärmeleitungseigenschaften des Metalls führt die vergleichsweise geringe Wärmeentwicklung, die beim Ultraschallschweißen auftritt, nicht dazu, dass sich der typischerweise am Deckelteil des Gehäuses angeordnete stationäre Kontakt unerwünscht löst. Es droht auch keine Gefahr, dass der stationäre Kontakt und das bewegliche Kontaktteil des Schaltwerks während des Ultraschallschweißvorgangs miteinander verschweißt werden. Die Gefahr, dass die Schnappscheiben durch den Ultraschallschweißvorgang in Mitleidenschaft gezogen werden, ist ebenfalls auf ein Minimum reduziert.Due to the comparatively low heat development during ultrasonic welding, temperature-related damage inside the switch, especially to the sensitive switching mechanism, can be effectively avoided. This also applies if the housing of the switch is made largely of metal. Despite the very good heat conduction properties of the metal, the comparatively low heat development that occurs during ultrasonic welding does not lead to the stationary contact, which is typically arranged on the cover part of the housing, coming loose undesirably. There is also no danger of the stationary contact and the movable contact part of the switchgear are welded together during the ultrasonic welding process. The risk of the snap domes being damaged by the ultrasonic welding process is also reduced to a minimum.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass beim Ultraschallschweißen keine Schweißzusatzwerkstoffe benötigt werden. Somit lassen sich kompakte Schweißnähte erstellen. Darüber hinaus wird die Umwelt deutlich weniger belastet, da auf die Verwendung von umweltbelastenden Materialien gänzlich verzichtet werden kann.Another advantage is that no welding filler materials are required for ultrasonic welding. This means that compact weld seams can be created. In addition, the impact on the environment is significantly reduced, as the use of environmentally harmful materials can be completely avoided.
Beim Ultraschallschweißen wird die Verschweißung der zu fügenden Bauteile durch eine hochfrequente mechanische Schwingung erreicht. Die erzeugte Schwingung führt zwischen den zu fügenden Bauteilen zu einer Erwärmung durch Molekular- und Grenzflächenreibung. Dementsprechend eignet sich Ultraschallschweißen auch für das Fügen eines Bauteils aus Metall mit einem Bauteil aus Kunststoff, wie es vorliegend bei dem Schaltergehäuse und dem Abdichtring der Fall sein kann.In ultrasonic welding, the components to be joined are welded using a high-frequency mechanical vibration. The vibration generated leads to heating between the components to be joined due to molecular and interfacial friction. Accordingly, ultrasonic welding is also suitable for joining a metal component to a plastic component, as is the case here with the switch housing and the sealing ring.
In Ultraschallschweißwerkzeugen erzeugt ein Generator elektronische Schwingungen, die durch einen Ultraschall-Konverter in mechanische Schwingungen umgewandelt werden. Diese werden über eine sog. Sonotrode den zu fügenden Bauteilen zugeführt. In Sekundenbruchteilen erzeugen die so generierten Ultraschall-Schwingungen an den Fügeflächen der zu fügenden Bauteilen eine Reibungswärme, die das Material zum Schmelzen bringt und die Bauteile miteinander verbindet.In ultrasonic welding tools, a generator produces electronic vibrations that are converted into mechanical vibrations by an ultrasonic converter. These are fed to the components to be joined via a so-called sonotrode. In a fraction of a second, the ultrasonic vibrations generated in this way produce frictional heat on the joining surfaces of the components to be joined, which melts the material and bonds the components together.
Die beim Ultraschallschweißen einzustellenden Parameter, wie bspw. Amplitude und Frequenz, lassen sich den Gegebenheiten entsprechend anpassen. Die einzustellenden Parameter sowie ihre jeweiligen Werte sind dem Fachmann bekannt und können den einschlägigen Normen entnommen werden.The parameters to be set during ultrasonic welding, such as amplitude and frequency, can be adapted to suit the circumstances. The parameters to be set and their respective values are known to the specialist and can be found in the relevant standards.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Abdichtring als kreisringförmiger Kunststoffring ausgestaltet.According to a further preferred embodiment of the present invention, the sealing ring is designed as a circular plastic ring.
Der Querschnitt des Abdichtrings kann beliebig gewählt sein, bspw. kreisrund (O-Ring), dreieckig (Delta-Ring), rechteckig, quadratisch (Quad-Ring) oder oval. Auch komplexere Querschnittsformen sind denkbar. Ebenso gut kann es sich bei dem Abdichtring um eine gängige Flachdichtung handeln.The cross-section of the sealing ring can be chosen as desired, e.g. circular (O-ring), triangular (delta ring), rectangular, square (quad ring) or oval. More complex cross-sectional shapes are also conceivable. The sealing ring can also be a standard flat gasket.
Als Materialien für den Abdichtring kommen alle gängigen Dichtungsmaterialien, wie bspw. Fluorkunststoffe, Polyaryletherketone, Polyamide, Polyacetale oder Polyethylene in Betracht.All common sealing materials, such as fluoroplastics, polyaryletherketones, polyamides, polyacetals or polyethylenes, can be considered as materials for the sealing ring.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der obere Abschnitt der Wand in einem Querschnitt betrachtet um mindestens 90°, vorzugsweise um mindestens 120° umgebogen ist.According to a further embodiment, it is provided that the upper section of the wall is bent by at least 90°, preferably by at least 120°, when viewed in a cross-section.
Der obere Abschnitt der Wand kann auch um ca. 180° umgebogen oder gekrümmt sein, so dass sich eine umlaufende Wulst ausgebildet, die im Querschnitt bspw. U-förmig ist. Bevorzugt ist es erfindungsgemäß jedoch, wenn der obere Abschnitt der umlaufenden Wand um mindestens 120° nach innen umgebogen ist, weil dann die Stirnseite des umgebogenen Wandabschnitts so von oben in Kontakt mit der Oberseite des Deckelteils oder mit der darauf angeordneten Isolierfolie gelangt, dass das Deckelteil ausreichend gut an dem Unterteil des Gehäuses gehalten ist.The upper section of the wall can also be bent or curved by approximately 180°, so that a circumferential bead is formed which is, for example, U-shaped in cross section. However, it is preferred according to the invention if the upper section of the circumferential wall is bent inwards by at least 120°, because then the front side of the bent wall section comes into contact from above with the top of the cover part or with the insulating film arranged on it, so that the cover part is held sufficiently well on the lower part of the housing.
Wie eingangs bereits erwähnt, kann es in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Unterteil und das Deckelteil jeweils aus elektrisch leitfähigem Material gefertigt sind und zwischen dem Deckelteil und dem Unterteil eine Isolierfolie angeordnet ist.As already mentioned at the beginning, it can be provided in one embodiment that the lower part and the cover part are each made of electrically conductive material and an insulating film is arranged between the cover part and the lower part.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass eine erste der zwei Kontaktflächen an dem Deckelteil angeordnet ist und eine zweite der zwei Kontaktflächen an dem Unterteil angeordnet ist, und dass das Schaltwerk ein bewegliches Kontaktteil trägt, das mit einem stationären Gegenkontakt zusammenwirkt, der an einer Innenseite des Deckelteils angeordnet ist und mit dem ersten der zwei Kontaktflächen zusammenwirkt. Dies entspricht dann bspw. einem grundsätzlichen Schalteraufbau, wie er aus der
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schalters ist vorgesehen, dass das Unterteil aus elektrisch leitfähigem Material gefertigt ist und das Deckelteil aus Isoliermaterial oder PTC-Material gefertigt ist.According to a further embodiment of the switch according to the invention, it is provided that the lower part is made of electrically conductive material and the cover part is made of insulating material or PTC material.
In diesem Fall können die zwei Kontaktflächen an dem Deckelteil angeordnet sein und das Schaltwerk ein Stromübertragungsglied tragen, das mit zwei stationären Gegenkontakten zusammenwirkt, die an einer Innenseite des Deckelteils angeordnet sind und jeweils mit einer der zwei Kontaktflächen zusammenwirken. Ein derartiger grundsätzlicher Schalteraufbau entspricht bspw. dem Aufbau, wie er aus der
Unabhängig von der Art des Aufbaus des Schalter-Gehäuses und des Schaltwerks ist es bei dem erfindungsgemäßen Schalter bevorzugt, dass das Schaltwerk ein Bimetallteil aufweist, das ein bewegliches Kontaktteil trägt und somit den Strom durch den Schalter führt.Regardless of the type of construction of the switch housing and the switching mechanism, it is preferred in the switch according to the invention that the switching mechanism has a bimetal part which carries a movable contact part and thus conducts the current through the switch.
Das Bimetallteil kann dabei eine runde, vorzugsweise kreisrunde Bimetall-Schnappscheibe sein, wobei es auch möglich ist, als Bimetallteil eine längliche, einseitig eingespannte Bimetallfeder zu verwenden.The bimetal part can be a round, preferably circular bimetal snap disk, although it is also possible to use an elongated bimetal spring clamped on one side as the bimetal part.
Bevorzugt ist es jedoch, wenn das Schaltwerk zusätzlich eine Feder-Schnappscheibe aufweist, die dann das bewegliche Kontaktteil trägt und den Strom durch den geschlossenen Schalter führt und im geschlossenen Zustand für den Kontaktdruck sorgt. Auf diese Weise wird das Bimetallteil sowohl von der Stromführung als auch von der mechanischen Belastung bei geschlossenem Zustand entlastet, was die Lebensdauer des Schalters erhöht und dafür sorgt, dass die Schalttemperatur langzeitstabil bleibt.However, it is preferred if the switching mechanism also has a spring snap disk, which then carries the movable contact part and conducts the current through the closed switch and ensures the contact pressure when closed. In this way, the bimetal part is relieved of both the current conduction and the mechanical load when closed, which increases the service life of the switch and ensures that the switching temperature remains stable over the long term.
Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet für runde temperaturabhängige Schalter, die also in einer Draufsicht auf das Unterteil betrachtet rund, kreisrund oder oval sind, wobei auch andere Gehäuseformen erfindungsgemäß zum Einsatz kommen können.The present invention is particularly suitable for round temperature-dependent switches, which are therefore round, circular or oval when viewed from above onto the lower part, although other housing shapes can also be used according to the invention.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages can be found in the description and the attached drawings.
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.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen.
- Fig. 1
- eine schematische Schnittansicht eines beispielhaften temperaturabhängigen Schalters, der für das Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich ist;
- Fig. 2
- eine schematische Schnittansicht eines weiteren beispielhaften temperaturabhängigen Schalters, der für das Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich ist;
- Fig. 3
- eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schalters;
- Fig. 4
- eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schalters; und
- Fig. 5
- eine schematische Schnittansicht eines weiteren beispielhaften temperaturabhängigen Schalters, der für das Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich ist.
- Fig.1
- a schematic sectional view of an exemplary temperature dependent switch useful in understanding the present invention;
- Fig. 2
- a schematic sectional view of another exemplary temperature dependent switch useful in understanding the present invention;
- Fig.3
- a schematic sectional view of a first embodiment of the temperature-dependent switch according to the invention;
- Fig.4
- a schematic sectional view of a second embodiment of the temperature-dependent switch according to the invention; and
- Fig.5
- a schematic sectional view of another exemplary temperature dependent switch helpful in understanding the present invention.
In
In dem in der Draufsicht kreisrunden Unterteil 14 ist eine innen umlaufende Schulter 18 vorgesehen, auf der unter Zwischenlage einer Isolierfolie 20 das Deckelteil 16 aufliegt, das das Unterteil 14 verschließt.In the
Das Deckelteil 16 weist umfangsseitig eine umlaufende Stirnseite 22 auf, die eine Oberseite 24 von einer Innenseite 26 trennt. Die Isolierfolie 20 erstreckt sich längs der Innenseite 26 und entlang der Stirnseite 22 und reicht mit ihrem oberen Rand bis auf die Oberseite 24.The
Das Unterteil 14 weist eine zylindrisch umlaufende, hochgezogene Wand 28 auf, deren oberer Abschnitt 30 auf die Oberseite 24 des Deckelteils 16 umgebogen bzw. umgebördelt ist. Auf diese Weise wird das Deckelteil 16 unter Zwischenlage der Isolierfolie 20 an dem Unterteil 14 gehalten.The
Die Isolierfolie 20 sorgt für eine elektrische Isolation des Deckelteils 16 gegenüber dem Unterteil 14. Zwar sorgt die Isolierfolie 20 auch für eine mechanische Abdichtung, die verhindert, dass Flüssigkeiten oder Verunreinigungen von außen in das Gehäuseinnere eintreten. Zur zusätzlichen mechanischen Abdichtung ist erfindungsgemäß jedoch noch ein Abdichtring 32 vorgesehen, der in abdichtendem Kontakt mit dem umgebogenen, oberen Abschnitt 30 der Wand 28 steht. Dieser Abdichtring 32 ist auf der Oberseite 24 des Deckelteils 16 angeordnet.The insulating
Bei dem in
Der Abdichtring 32 kann zusätzlich noch mit dem Deckelteil 16 verklebt werden. Ebenso kann der Abdichtring 32 auch mit dem umgebogenen, oberen Abschnitt 30 der Wand 28 verklebt werden. Auch dieses Verkleben kann grundsätzlich vollautomatisiert geschehen, indem bspw. ein geeigneter Klebstoff auf die Ober- und die Unterseite des Abdichtrings 32 aufgetragen wird, bevor dieser auf dem Deckelteil 16 angeordnet und zwischen dem Deckelteil 16 und dem umgebogenen, oberen Abschnitt 30 der Wand 28 eingeklemmt wird.The sealing
Nicht nur aus Gründen der Verbesserung der Abdichtwirkung des Abdichtrings 32, sondern auch aus produktionstechnischer Sicht ist es allerdings bevorzugt, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Abdichtring 32, der Oberseite 24 des Deckelteils 16 und/oder dem umgebogenen, oberen Abschnitt 30 der Wand 28 durch eine mittels Ultraschallschweißen hergestellte Schweißverbindung zu erzeugen. Diese mittels Ultraschallschweißen hergestellte Schweißverbindung lässt sich auch noch erzeugen, nachdem der obere Abschnitt 30 der Wand 28 bereits umgebogen bzw. umgebördelt und der Abdichtring 32 darunter eingeklemmt wurde.However, not only for reasons of improving the sealing effect of the sealing
Alternativ dazu lässt sich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den genannten Bauteilen 32, 16, 30 auch mittels Heißverprägen erzeugen.Alternatively, a material-locking connection between the
Je nach Klemmkraft, die durch den umgebogenen bzw. umgebördelten oberen Abschnitt 30 der Wand 28 entsteht, kann es jedoch auch ausreichend sein, den Abdichtring 32 einfach nur auf das Deckelteil 16 aufzulegen und zwischen dem oberen Abschnitt 30 und der Oberseite 24 einzuklemmen.However, depending on the clamping force created by the bent or flanged
Bei dem Abdichtring 32 handelt es sich um einen O-Ring aus Kunststoff. Generell lassen sich in selber oder ähnlicher Weise aber auch andere kreisringförmige Kunststoffringe verwenden, bspw. mit einem dreieckigen, rechteckigen, quadratischen, ovalen oder komplex geformten Querschnitt.The sealing
In dem durch das Unterteil 14 und das Deckelteil 16 gebildeten Gehäuse 12 des Schalters 10 ist ein temperaturabhängiges Schaltwerk 34 angeordnet, das eine Feder-Schnappscheibe 36 umfasst, die zentrisch ein bewegliches Kontaktteil 38 trägt, auf dem eine frei eingelegte Bimetall-Schnappscheibe 40 sitzt.In the
Die Feder-Schnappscheibe 36 stützt sich auf einem Boden 42 innen an dem Unterteil 14 ab, während das bewegliche Kontaktteil 38 durch eine zentrische Öffnung 44 in der Isolierfolie 20 hindurch in Anlage ist mit einem stationären Gegenkontakt 46, der an der Innenseite 26 des Deckelteils 16 angeordnet ist.The
Dem Außenanschluss dienen bei dem Schalter 10 aus
Die Unterseite 54 des Unterteils 14 ist vorzugsweise eben ausgebildet. Über diese Unterseite 54 lässt sich der Schalter 10 thermisch an ein zu schützendes Gerät ankoppeln.The
Auf diese Weise stellt das temperaturabhängige Schaltwerk 34 in der in
Erhöht sich bei dem Schalter 10 aus
In
Im Unterschied zu dem in
Bei dem in
Durch das Eindringen des umlaufenden Rands 56 der Wand 28 in den Abdichtring 32 lässt sich die Abdichtwirkung des Abdichtrings 32 zusätzlich verbessern, da eine weitere mechanische Barriere geschaffen wird.By penetrating the
Der Abdichtring 32 wird in dem in
Auch bei einer Anordnung des Abdichtrings 32, wie sie in
Der Bereich, in dem der Rand 56 von oben unter Zwischenlage der Isolierfolie 20 auf das Deckelteil 16 drückt, wird vorliegend als Befestigungsbereich 58 bezeichnet. Bei diesem Befestigungsbereich 58 handelt es sich um eine ringsherum verlaufende Kreislinie oder eine ringsherum verlaufende Kreisringfläche, an der der mechanische Druck von der Wand 28 des Unterteils 14 auf das Deckelteil 16 übertragen wird.The area in which the
Um in diesem Bereich einen Kurzschluss zwischen dem Unterteil 14 und dem Deckelteil 16 zu verhindern, ist die Isolierfolie 20 gemäß dieses Ausführungsbeispiels etwas weiter nach oben gezogen und auf die Oberseite 24 des Deckelteils 16 umgeklappt.In order to prevent a short circuit between the
Sofern das Unterteil 14 oder das Deckelteil 16 aus einem Isoliermaterial gefertigt ist, kann der umgebördelte obere Abschnitt 30 der Wand 28 mit seinem Rand 56 auch unmittelbar (ohne Zwischenlage der Isolierfolie 20) auf die Oberseite 24 des Deckelteils 16 drücken.If the
Ebenso versteht es sich, dass die Isolierfolie 20 auch noch weiter, bis unter den Abdichtring 32 hin fortgeführt sein kann, wenn das Unterteil 14 und das Deckelteil 16 aus einem elektrisch leitfähigem Material gefertigt sind.It is also understood that the insulating
In dem in
Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Abdichtring 32 mit seinem radial äußeren Rand oder Randbereich 64 an eine Außenseite 66 des umgebördelten, oberen Abschnitts 30 der Wand 28 angelegt, welche, wie aus
Der Abdichtring 32 ist auch hier vorzugsweise mit der Außenseite 66 des umgebördelten, oberen Abschnitts 30 der Wand 28 stoffschlüssig verbunden, um dessen Abdichtwirkung zu verbessern. Ebenso ist der Abdichtring 32 auch vorzugsweise mit der Oberseite 24 des Deckelteils 16 stoffschlüssig verbunden. Durch die stoffschlüssige Verbindung des Abdichtrings 32 mit der Außenseite 66 der Wand 28 und der Oberseite 24 des Deckelteils 16 entstehen gleich mehrere mechanische Barrieren, die ein Eindringen von Verunreinigungen in das Schalterinnere verhindern. Um in das Schalterinnere zu gelangen, müssten Verunreinigungen nämlich zunächst an dem Abdichtring 32 vorbei bis in den Befestigungsbereich 58 gelangen, was durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen Abdichtring 32 und Außenseite 66 sowie Oberseite 24 nahezu ausgeschlossen ist. Zudem ist in dem Befestigungsbereich 58 eine weitere mechanische Barriere vorgesehen, da der Rand 56 des umgebördelten, oberen Abschnitts 30 der Wand 28 hier auf die Isolierfolie 20 drückt oder in diese sogar teilweise eindringt. Selbiges gilt für den Fall, dass der Rand 56 unmittelbar auf die Oberseite 24 des Deckelteils 16 drückt (ohne Zwischenlage der Isolierfolie 20).Here too, the sealing
Bei dem in
Der Abdichtring 32 liegt hier also mit seinem radial inneren Rand 62 an der Innenseite 68 des umgebördelten, oberen Abschnitts 30 der Wand 28 an. Demnach hat der radial innere Rand 62 des Abdichtrings 32 einen größeren Abstand von der zentralen Mittelachse 60 des Schalters 10 als der Befestigungsbereich 58, in dem der Rand 56 des umgebördelten, oberen Abschnitts 30 der Wand 28 unter Zwischenlage der Isolierfolie 20 auf das Deckelteil 16 drückt.The sealing
Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist der Abdichtring 32 vorzugsweise stoffschlüssig mit der Innenseite 68 des umgebördelten, oberen Abschnitts 30 der Wand 28 verbunden. Ebenso vorzugsweise ist der Abdichtring 32 auch stoffschlüssig mit der Oberseite 24 des Deckelteils verbunden, entweder unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenlage der Isolierfolie 20.In this embodiment, the sealing
Ebenso ist es auch in diesem Ausführungsbeispiel möglich, dass der umgebördelte, obere Abschnitt 30 der Wand 28 mit seinem Rand 56 unmittelbar auf die Oberseite 24 des Deckelteils 16 drückt, sofern keine elektrische Isolierung zwischen Unterteil 14 und Deckelteil 16 notwendig ist. In einem solchen Fall ist es bevorzugt, dass auch der Abdichtring 32 unmittelbar auf der Oberseite 24 Deckelteils 16 aufliegt und mit dieser stoffschlüssig verbunden ist.It is also possible in this embodiment for the flanged
Der in
Das Gehäuse 12 umfasst hier ein wiederum topfartig ausgestaltetes Unterteil 14 aus elektrisch leitfähigem Material. Das Deckelteil 16 des Gehäuses 12 ist bei dem in
Zwischen dem Deckelteil 16 und dem Unterteil 14 ist ein Distanzring 74 vorgesehen, der das Deckelteil 16 gegenüber dem Unterteil 14 beabstandet hält.Between the
An dem Deckelteil 16 sind zwei stationäre Gegenkontakte 46, 47 vorgesehen. Die Gegenkontakte 46 und 47 sind als Nieten ausgebildet, die sich durch das Deckelteil 16 hindurch erstrecken und außen in den Köpfen 48, 50 enden, die als Kontaktflächen zum Außenanschluss des Schalters 10 dienen.Two
Das Schaltwerk 34 umfasst als Kontaktglied ein Stromübertragungsglied 70, das als Kontaktteller oder Kontaktbrücke ausgestaltet ist, dessen Oberseite 76 elektrisch leitend beschichtet ist, so dass das Stromübertragungsglied 70 bei der in
Das Stromübertragungsglied 70 ist über einen Niet 72, der ebenfalls als Teil des Kontaktgliedes anzusehen ist, mit einer bistabilen Feder-Schnappscheibe 36 und einer bistabilen Bimetall-Schnappscheibe 40 verbunden.The
Innen in dem Unterteil 14 ist wiederum eine umlaufende Schulter 18 vorgesehen, auf der der Distanzring 74 aufliegt. Zwischen der Schulter 18 und dem Distanzring 74 ist die Feder-Schnappscheibe 36 mit ihrem Rand 78 eingeklemmt während sie mit ihrem Zentrum 80 auf einer Schulter 82 an dem Niet 72 aufliegt. An ihrem Zentrum 80 ist die Feder-Schnappscheibe 36 somit zwischen dem Stromübertragungsglied 70 und der Schulter 82 eingeklemmt.Inside the
In
Der Schaltvorgang des in
Es folgt eine Liste weiterer Ausgestaltungen:
- 1.
Temperaturabhängiger Schalter 10mit einem Gehäuse 12,das ein Deckelteil 16 mit einerOberseite 24und ein Unterteil 14 mit einer hochgezogenen,umlaufenden Wand 28 aufweist, deren oberer Abschnitt 30 auf dieOberseite 24 desDeckteils 16 umgebogen ist und dadurchdas Deckelteil 16 andem Unterteil 14 hält, wobei außen andem Gehäuse 12 48, 50 vorgesehen sind und inzwei Kontaktflächen dem Gehäuse 12ein Schaltwerk 34 angeordnet ist, das dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen einem geschlossenen Zustand, indem das Schaltwerk 34 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei Kontaktflächen herstellt, und einem geöffneten Zustand, indem das Schaltwerk 34 die elektrisch leitende Verbindung zwischen 48, 50 öffnet, zu schalten,den zwei Kontaktflächen
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite 24 desDeckelteils 16 ein Abdichtring 32 angeordnet ist, der mit dem umgebogenen,oberen Abschnitt 30der Wand 28 in abdichtendem Kontakt steht. - 2. Schalter nach Ausgestaltung 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtring 32
mit der Oberseite 24 desDeckelteils 16 und/oder dem umgebogenen,oberen Abschnitt 30der Wand 28 stoffschlüssig verbunden ist. - 3. Schalter nach Ausgestaltung 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtring 32
mit der Oberseite 24 desDeckelteils 16 und/oder dem umgebogenen,oberen Abschnitt 30der Wand 28 verklebt, heißverprägt oder durch eine mittels Ultraschallschweißen hergestellte Schweißverbindung verschweißt ist. - 4. Schalter nach einem der Ausgestaltungen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtring 32 als kreisringförmiger Kunststoffring ausgestaltet ist.
- 5. Schalter nach einem der Ausgestaltungen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtring 32 zwischen
dem oberen Abschnitt 30der Wand 28 und der Oberseite 24 desDeckelteils 16 eingeklemmt ist. - 6. Schalter nach einem der Ausgestaltungen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt 30
der Wand 28 zumindest teilweise inden Abdichtring 32 eindringt. - 7. Schalter nach einem der Ausgestaltungen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt 30
der Wand 28 in einem Befestigungsbereich 58 unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenlage einer Isolierfolie 20 auf dieOberseite 24 desDeckelteils 16 drückt. - 8. Schalter nach Ausgestaltung 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein
radial innerer Rand 62 desAbdichtrings 32 einen kleineren Abstand von einer zentralen Mittelachse 60 desSchalters 10 hat als der Befestigungsbereich 58, und dass der Abdichtring 32, vorzugsweise mit seinem radial äußerenRand 64, aneiner Außenseite 66 des oberen Abschnitts 30der Wand 28 anliegt, die der zentralen Mittelachse 60 desSchalters 10 zugewandt ist. - 9. Schalter nach Ausgestaltung 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein
radial innerer Rand 62 desAbdichtrings 32 einen gleich großen oder größeren Abstand von einer zentralen Mittelachse 60 desSchalters 10 hat als der Befestigungsbereich 58, und dass der Abdichtring 32 an einer Innenseite 68 des oberen Abschnitts 30der Wand 28 anliegt, die von der zentralen Mittelachse 60 desSchalters 10 abgewandt ist. - 10. Schalter nach einem der Ausgestaltungen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt 30
der Wand 28 in einem Querschnitt betrachtet um mindestens 90°, vorzugsweise um mindestens 120° umgebogen ist. - 11. Schalter nach einem der Ausgestaltungen 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt 30der Wand 28 als im Querschnitt U-förmige Wulst ausgebildet ist. - 12. Schalter nach einem der Ausgestaltungen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
das Unterteil 14und das Deckelteil 16 jeweils aus elektrisch leitfähigem Material gefertigt sind und zwischendem Deckelteil 16und dem Unterteil 14eine Isolierfolie 20 angeordnet ist. - 13.
Schalter nach Ausgestaltung 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste der zwei Kontaktflächen 48 andem Deckelteil 16 angeordnet ist und eine zweite der zwei Kontaktflächen 50 andem Unterteil 14 angeordnet ist, und dassdas Schaltwerk 34ein bewegliches Kontaktteil 38 trägt, das mit einem stationären Gegenkontakt 46 zusammenwirkt, der aneiner Innenseite 26 desDeckelteils 16 angeordnet ist und mit dem ersten der zwei Kontaktflächen 48 zusammenwirkt. - 14. Schalter nach einem der Ausgestaltungen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
das Unterteil 14 aus elektrisch leitfähigem Material gefertigt istund das Deckelteil 16 aus Isoliermaterial oder PTC-Material gefertigt ist. - 15.
Schalter nach Ausgestaltung 14, dadurch gekennzeichnet, dass die 48, 50 anzwei Kontaktflächen dem Deckelteil 16 angeordnet sind unddas Schaltwerk 34ein Stromübertragungsglied 70 trägt, das mit zwei stationären Gegenkontakten 46, 47 zusammenwirkt, die aneiner Innenseite 26 desDeckelteils 16 angeordnet sind und jeweils mit einer der zwei Kontaktflächen 48, 50 zusammenwirken. - 16. Schalter nach einem der Ausgestaltungen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass
das Schaltwerk 34ein Bimetallteil 40 aufweist. - 17. Schalter nach einem der Ausgestaltungen 1
bis 16, dadurch gekennzeichnet, dassdas Schaltwerk 34 eine Feder-Schnappscheibe 36 aufweist.
- 1. Temperature-
dependent switch 10 with ahousing 12, which has acover part 16 with anupper side 24 and alower part 14 with a raised,circumferential wall 28, theupper section 30 of which is bent over onto theupper side 24 of thecover part 16 and thereby holds thecover part 16 to thelower part 14, wherein two 48, 50 are provided on the outside of thecontact surfaces housing 12 and aswitching mechanism 34 is arranged in thehousing 12, which is designed to switch, depending on its temperature, between a closed state in which theswitching mechanism 34 establishes an electrically conductive connection between the two contact surfaces, and an open state in which theswitching mechanism 34 opens the electrically conductive connection between the two 48, 50,contact surfaces
characterized in that a sealingring 32 is arranged on theupper side 24 of thecover part 16, which is in sealing contact with the bentupper section 30 of thewall 28. - 2. Switch according to embodiment 1, characterized in that the sealing
ring 32 is integrally connected to theupper side 24 of thecover part 16 and/or the bentupper section 30 of thewall 28. - 3. Switch according to embodiment 2, characterized in that the sealing
ring 32 is glued to theupper side 24 of thecover part 16 and/or the bentupper section 30 of thewall 28, hot-stamped or welded by a welded connection produced by means of ultrasonic welding. - 4. Switch according to one of the embodiments 1 to 3, characterized in that the sealing
ring 32 is designed as a circular ring-shaped plastic ring. - 5. Switch according to one of the embodiments 1 to 4, characterized in that the sealing
ring 32 is clamped between theupper section 30 of thewall 28 and theupper side 24 of thecover part 16. - 6. Switch according to one of the embodiments 1 to 5, characterized in that the
upper portion 30 of thewall 28 penetrates at least partially into the sealingring 32. - 7. Switch according to one of the embodiments 1 to 4, characterized in that the
upper section 30 of thewall 28 presses in a fastening region 58 directly or indirectly with the interposition of an insulatingfilm 20 onto theupper side 24 of thecover part 16. - 8. Switch according to embodiment 7, characterized in that a radially
inner edge 62 of the sealingring 32 has a smaller distance from acentral axis 60 of theswitch 10 than the fastening region 58, and that the sealingring 32, preferably with its radiallyouter edge 64, rests on anouter side 66 of theupper section 30 of thewall 28, which faces thecentral axis 60 of theswitch 10. - 9. Switch according to embodiment 7, characterized in that a radially
inner edge 62 of the sealingring 32 has an equal or greater distance from acentral axis 60 of theswitch 10 than the fastening region 58, and that the sealingring 32 rests against an inner side 68 of theupper section 30 of thewall 28, which faces away from thecentral axis 60 of theswitch 10. - 10. Switch according to one of the embodiments 1 to 9, characterized in that the
upper portion 30 of thewall 28 is bent by at least 90°, preferably by at least 120°, when viewed in a cross-section. - 11. Switch according to one of the embodiments 1 to 10, characterized in that the
upper portion 30 of thewall 28 is designed as a bead with a U-shaped cross section. - 12. Switch according to one of the embodiments 1 to 11, characterized in that the
lower part 14 and thecover part 16 are each made of electrically conductive material and an insulatingfilm 20 is arranged between thecover part 16 and thelower part 14. - 13. Switch according to
embodiment 12, characterized in that a first of the twocontact surfaces 48 is arranged on thecover part 16 and a second of the twocontact surfaces 50 is arranged on thelower part 14, and that theswitching mechanism 34 carries amovable contact part 38 which cooperates with a stationary counter-contact 46 which is arranged on aninner side 26 of thecover part 16 and cooperates with the first of the two contact surfaces 48. - 14. Switch according to one of the embodiments 1 to 11, characterized in that the
lower part 14 is made of electrically conductive material and thecover part 16 is made of insulating material or PTC material. - 15. Switch according to
embodiment 14, characterized in that the two 48, 50 are arranged on thecontact surfaces cover part 16 and theswitching mechanism 34 carries acurrent transmission element 70 which cooperates with two 46, 47 which are arranged on anstationary counter contacts inner side 26 of thecover part 16 and each cooperate with one of the two 48, 50.contact surfaces - 16. Switch according to one of the embodiments 1 to 15, characterized in that the
switching mechanism 34 has abimetal part 40. - 17. Switch according to one of the embodiments 1 to 16, characterized in that the
switching mechanism 34 has aspring snap disk 36.
Claims (12)
dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt (30) der Wand (28) in einem Befestigungsbereich (58) unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenlage einer Isolierfolie (20) auf die Oberseite (24) des Deckelteils (16) drückt, wobei
characterized in that the upper section (30) of the wall (28) presses in a fastening area (58) directly or indirectly with the interposition of an insulating film (20) on the upper side (24) of the cover part (16), wherein
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