EP4528772A2 - Temperaturabhängiges schaltwerk und temperaturabhängiger schalter - Google Patents

Temperaturabhängiges schaltwerk und temperaturabhängiger schalter Download PDF

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EP4528772A2
EP4528772A2 EP25156933.1A EP25156933A EP4528772A2 EP 4528772 A2 EP4528772 A2 EP 4528772A2 EP 25156933 A EP25156933 A EP 25156933A EP 4528772 A2 EP4528772 A2 EP 4528772A2
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EP
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temperature
switching mechanism
retaining ring
dependent
switch
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Marcel P. Hofsaess
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • H01H37/06—Bases; Housings; Mountings to facilitate replacement, e.g. cartridge housing

Definitions

  • the present invention relates to a temperature-dependent switching mechanism for a temperature-dependent switch.
  • the present invention further relates to a temperature-dependent switch with such a temperature-dependent switching mechanism.
  • Temperature-dependent switches are already known in many different forms. An example of a temperature-dependent switch is shown in DE 10 2013 102 089 A1 revealed.
  • Such temperature-dependent switches are used in a conventional manner to monitor the temperature of a device.
  • the switch is brought into thermal contact with the device to be protected, for example, via one of its outer surfaces, so that the temperature of the device to be protected influences the temperature of the switching mechanism located inside the switch.
  • the switch is typically connected electrically in series via connecting cables into the supply circuit of the device to be protected, so that below the response temperature of the switch, the supply current of the device to be protected flows through the switch.
  • the switching mechanism is arranged inside the switch housing.
  • the switch housing is constructed in two parts. It has a lower part made of electrically conductive material (e.g. metal) which is firmly connected to a cover part made of likewise electrically conductive material (e.g. metal) with an insulating film in between.
  • the temperature-dependent switching mechanism arranged in the switch housing has a spring washer to which a movable contact part is attached, as well as a bimetallic disc which is slipped over the movable contact part.
  • the spring washer presses the movable contact part against a stationary counter contact which is arranged on the inside of the switch housing on the cover part.
  • the outer edge of the spring washer is supported in the lower part of the switch housing so that the electrical current flows from the lower part through the spring washer and the movable contact part into the stationary counter contact and from there into the cover part.
  • the temperature-dependent switching behavior of the switch is primarily due to the temperature-dependent bimetallic disc.
  • This is usually a multi-layer, active, sheet-metal component consisting of two, three, or four interconnected components with different thermal expansion coefficients.
  • the connection between the individual layers of metals or metal alloys in such bimetallic discs is usually materially bonded or positively bonded, achieved, for example, by rolling.
  • Such a bimetallic disc exhibits a first stable geometric configuration (low-temperature configuration) at low temperatures, below the response temperature of the bimetallic disc, and a second stable geometric configuration (high-temperature configuration) at high temperatures, above the response temperature of the bimetallic disc. Depending on the temperature, the bimetallic disc jumps from its low-temperature configuration to its high-temperature configuration in a hysteresis-like manner.
  • the bimetal disc If the temperature of the bimetal disc rises above its response temperature due to a temperature increase in the device to be protected, it switches from its low-temperature configuration to its high-temperature configuration.
  • the bimetal disc then works against the spring washer to lift the moving contact part from the stationary counter-contact, causing the switch to open and the device to be protected to be switched off and prevent it from heating up further.
  • the bimetal disc snaps back into its low-temperature configuration so that the switch is closed again as soon as the temperature of the bimetal disc drops below the so-called return temperature of the bimetal disc as a result of the cooling of the device to be protected.
  • the bimetal disc is mounted in its low-temperature configuration in the switch housing without mechanical forces, and the bimetal disc is not used to conduct the current.
  • This has the advantage that the bimetal disc has a longer service life and that the switching point, i.e., the response temperature of the bimetal disc, does not change even after many switching cycles.
  • the bimetallic disc is therefore preferably inserted into the switch housing as a loose component during manufacture.
  • the bimetallic disc for example, is placed over the contact part attached to the spring washer via a central through hole provided therein. Only when the switch housing is closed is the bimetallic disc then fixed in place and its position relative to the other components of the switching mechanism determined.
  • the production of such a switch, in which the bimetallic disc is inserted individually has proven to be cumbersome, as several steps are necessary to insert the switching mechanism into the switch housing.
  • the bimetal disc is therefore already connected (outside the housing) to the contact part attached to the spring washer.
  • the bimetal disc is slipped over the contact part and An upper collar of the contact part is then folded over.
  • the spring washer attached to the contact part, but the bimetallic disc is also held captive to it.
  • the switch mechanism consisting of the bimetallic disc, the spring washer, and the contact part, can thus be manufactured in advance as a semi-finished product, forming a captive unit that can be stored separately as bulk material. During switch manufacturing, the switch mechanism can then be inserted into the switch housing as a captive unit in a single step. This greatly simplifies switch production.
  • the spring washer is in the DE 10 2011 119 632 B3
  • Known switches are welded or soldered to the contact part in order to create the best possible electrical contact between the two components.
  • the switchgear is prefabricated as a semi-finished product and stored in bulk, the welded or soldered connection between the contact part and the spring washer can break. Such defective switches can then no longer be used.
  • a particular problem is that such a defect can only be detected after the switch has been assembled, since only then is a functional test of the switchgear possible.
  • the bimetallic disc, the spring washer, and the contact part form a captive unit even before installation in the switch housing. This unit can be inserted into the switch housing as a whole during production of the switch and can be stored in bulk in advance.
  • the contact part has a casing made of softer metal and a core made of electrically conductive, harder metal.
  • the bimetallic disc and the spring washer are plugged onto the casing and molded into the softer metal of the casing.
  • this type of connection often leads to the bimetallic disc and/or the spring washer becoming unintentionally detached from the contact part during storage of the switching mechanism.
  • the captive unit of the switching mechanism is achieved by connecting the bimetallic disc and the spring disc with a rivet.
  • this rivet can also form the movable contact part of the switching mechanism.
  • the rivet is constructed in two parts and has a rivet bolt that interacts with a hollow rivet or a rivet bolt with an attached counterholder. While this type of rivet connection between the spring disc and bimetallic disc has proven to be a mechanically long-lasting connection, the rivet connection has other disadvantages.
  • the bimetallic disc is usually clamped firmly to the rivet, which can lead to deformation and thus malfunctions of the bimetallic disc.
  • Storage of the switching mechanism in bulk form is therefore fundamentally possible.
  • damage to the switching mechanism during bulk storage cannot be ruled out.
  • the switching mechanism which can be pre-produced as a semi-finished product, should then also be as easy to use as possible in a temperature-dependent switch and enable its production with as few work steps as possible. Furthermore, the electrical contact between the switching mechanism and the external terminals of the switch should be improved.
  • the switching mechanism comprises an additional retaining ring, which acts as a kind of switching mechanism housing and surrounds the spring washer circumferentially, holding it captive. Since the spring washer and the bimetallic washer are also captive to the electrically conductive contact part, the aforementioned components of the switching mechanism—i.e., the bimetallic washer, the spring washer, and the contact part—are all captive (directly or indirectly) held to the retaining ring.
  • the switching mechanism can thus be pre-produced as a captive unit and is suitable for bulk storage.
  • the retaining ring surrounds the peripheral edge of the spring washer and holds the spring washer captive, the retaining ring protects the free, peripheral edge of the spring washer. This is particularly advantageous during bulk storage of the switchgear.
  • the retaining ring is made of an electrically conductive material (e.g., metal), it also simplifies the electrical contacting of the derailleur.
  • the retaining ring itself can act as an electrical contact.
  • the temperature-dependent switching mechanism simply needs to be inserted into a switch housing, and the retaining ring must be brought into electrical contact with one of the switch's two external terminals. In the simplest case, this can be achieved by surface contact, in which the switching mechanism according to the invention, with the retaining ring, is placed on a contact surface arranged in the switch housing.
  • the switching mechanism according to the invention can initially be pre-produced as a semi-finished product and then inserted as a whole into a switch housing. This not only Not only the positioning of the switchgear, but also the production of the temperature-dependent switch and the electrical contacting of the switchgear are simplified many times over.
  • the housing of the temperature-dependent switch can be constructed much more simply than before. Essentially, only two external terminals need to be provided on the switch housing, which are electrically connected to each other via the switching mechanism according to the invention.
  • a temperature-dependent switch which has a temperature-dependent switching mechanism and a switch housing surrounding the switching mechanism, wherein the temperature-dependent switching mechanism is designed to switch, depending on its temperature, between a closed position in which the switching mechanism establishes an electrically conductive connection between a first external terminal and a second external terminal, and an open position in which the temperature-dependent switching mechanism separates the electrically conductive connection.
  • a clamping element is arranged in the base body and the circumferential edge of the spring washer is arranged between the clamping element and the base body.
  • the clamping element is preferably an annular clamping element that contacts the circumferential edge of the spring washer along its entire circumference and clamps it between itself and the base body of the retaining ring.
  • the clamping connection created by the clamping element preferably does not result in high contact pressure, but rather ensures loose clamping of the spring washer (with play) or at least clamping with a comparatively low clamping force on the spring washer. It is only important that the spring washer is held captive on the retaining ring and that electrical contact is established between the retaining ring and the spring washer. A clamping arrangement with an excessively high clamping force should, however, be avoided in order to prevent deformation of the spring washer.
  • the clamping element is made of an electrically insulating material, e.g. plastic.
  • the retaining ring does not touch the bimetallic disc. Instead, the retaining ring leaves a peripheral edge of the bimetallic disc freely accessible, at least from an upper side of the bimetallic disc.
  • the bimetallic disc is thus only indirectly held captively to the retaining ring via the contact part, but has no direct contact with it.
  • the mobility of the bimetallic disc is preferably not restricted by the retaining ring in either the closed or open position of the switch.
  • the retaining ring surrounds the circumferential edge of the spring washer at least partially from a circumferential side of the spring washer, an upper side of the spring washer running transversely to the circumferential side and an underside of the spring washer opposite the upper side.
  • the retaining ring completely surrounds the circumferential side of the spring washer, while only partially surrounding the top and bottom of the spring washer, namely in the area of the circumferential edge of the spring washer.
  • the retaining ring is designed to be relatively compact, so that it hardly increases the size of the switching mechanism itself compared to commercially available temperature-dependent switching mechanisms of this type. Since, as already mentioned, the additional retaining ring eliminates components on the switch housing and allows for a simpler switch housing design, the retaining ring also does not increase the size of the entire switch.
  • the circumferential edge of the spring washer is clamped in the retaining ring.
  • Attaching the spring washer to the retaining ring is therefore incredibly simple.
  • the clamping connection between the retaining ring and the spring washer ensures a mechanically stable connection of the switching unit, which is captively held together by the bimetallic disc, spring washer, contact element, and retaining ring.
  • the base body of the retaining ring extends around a central axis and defines a receiving pocket open towards the central axis, in which the clamping element and the circumferential edge of the spring washer are arranged.
  • This receiving pocket preferably runs at least along a circumferential section of the retaining ring.
  • the receiving pocket thus extends at least partially around the central axis of the base body of the retaining ring.
  • the receiving pocket can also extend all the way around, i.e., along the entire circumference around the central axis.
  • the receiving pocket is preferably substantially U- or J-shaped in cross-section.
  • U-shaped specifically means that the receiving pocket, viewed in cross-section, is formed by two parallel or substantially parallel legs connected by a transverse leg.
  • the two parallel or substantially parallel legs do not necessarily have to be the same length (hence the term J-shaped).
  • the receiving pocket formed by the base body of the retaining ring can have a "square" or "round” U- or J-shaped cross-section.
  • the pocket formed by the base body of the retaining ring allows for very easy installation of the rear derailleur.
  • the base body can be The clamping element can be bent around, and the spring washer can be subsequently positioned between the clamping element and the base body of the retaining ring.
  • the base body can be manufactured first, and the clamping element and spring washer can be inserted into it together or one after the other.
  • the base body of the retaining ring is preferably designed to be rotationally symmetrical.
  • the base body of the retaining ring is preferably a rotational body.
  • the base body is preferably designed as a single piece, i.e., as an integral component.
  • the bimetallic disc and the spring disc are arranged one above the other in a height direction, wherein a height of the contact part measured in the height direction is greater than a height of the retaining ring measured in the height direction.
  • the retaining ring is therefore very flat and therefore does not contribute at all, or only very slightly, to increasing the overall height of the switch.
  • the contact part is arranged centrally relative to the retaining ring and protrudes from it at least on a first side.
  • the retaining ring defines a central through-hole around which the base body of the retaining ring extends and in which the remaining components of the switching mechanism (bimetallic disc, spring washer, and contact part) are arranged. Due to the low height of the retaining ring, the contact part protrudes from it at least on a first side, and in some cases also on a second opposite side.
  • the retaining ring therefore does not restrict the spatial accessibility of the contact part. Accordingly, the electrical contacting of the contact part is not restricted by the retaining ring.
  • the contact part is surrounded by two opposing sides, i.e. accessible from its top and bottom, and is not surrounded by the retaining ring on these sides.
  • an inner diameter of the base body of the retaining ring is smaller than an outer diameter of the spring washer, but larger than an outer diameter of the bimetallic washer.
  • the mentioned inner and outer diameters respectively refer to a dimension of the retaining ring or the bimetallic disc or the spring disc, which is measured transversely, preferably perpendicularly to the height direction.
  • the contact part has a first component and a second component fastened to the first component, wherein a centrally arranged inner edge of the spring washer is clamped between the first and the second component, and wherein a centrally arranged inner edge of the bimetallic disc is arranged between the second component and the spring washer.
  • the contact part is therefore preferably constructed in two parts. While the spring washer is clamped between the two components of the contact part with its inner edge, the inner edge of the bimetallic disc is positioned between the inner edge of the spring washer and the second component and has some play. This, in turn, has a positive effect on the service life of the bimetallic disc, as it can be mounted without force in the closed position of the switch.
  • the present invention relates not only to the temperature-dependent switching mechanism, but also to a temperature-dependent switch in which the temperature-dependent switching mechanism according to the invention is used. It is therefore understood that the features of the above-mentioned embodiments as well as those in the The features defined in the dependent claims relating to the temperature-dependent switching mechanism also relate in the same or equivalent manner to the temperature-dependent switch according to the invention.
  • the switch housing has a lower part and a cover part fastened to the lower part and closing the lower part, wherein the lower part and the cover part are made of electrically insulating material.
  • the base and cover are both made of plastic. This offers a significant cost advantage compared to metal switch housing components.
  • the switch housing from electrically insulating material is possible, among other things, because the retaining ring of the switching mechanism is made of electrically conductive material and can thus function as an electrode of the switch or switching mechanism.
  • the retaining ring of the switching mechanism is made of electrically conductive material and can thus function as an electrode of the switch or switching mechanism.
  • at least one part of the switch housing or even both parts of the switch housing typically function as the electrode(s), so the corresponding part of the switch housing must then be made of electrically conductive material.
  • the retaining ring forms a first electrode, wherein the lower part carries the first electrode and a second electrode electrically connected to the second external terminal and keeps the two electrodes at a distance from one another along a height direction, wherein the first electrode is electrically connected to the first external terminal via a line connection element arranged in the lower part and aligned transversely to the two electrodes, and wherein the first and the second external terminal are guided through the lower part at the same height with respect to the height direction.
  • the cable connection element provided inside the switch housing according to this embodiment which electrically connects the retaining ring acting as the first electrode to the first external terminal within the switch, allows the two external terminals to be routed through the base at the same height, even though the two electrodes are arranged at a different height inside the switch. Arranging the two external terminals at the same height significantly simplifies the electrical connection of the switch.
  • the line connection element is preferably a separate component that acts as an electrical conductor carrier between the first electrode and the first external terminal. It is electrically connected internally to the first electrode, i.e., the retaining ring, and to the first external terminal.
  • it can be a conductive plate arranged in the lower part of the switch housing and located between the first electrode and the first external terminal.
  • the retaining ring rests on the line connecting element.
  • the electrical connection of the switchgear is thus extremely simple: the switchgear is inserted into the lower part of the switch housing in such a way that the retaining ring rests on the cable connection element. This contact creates a surface contact between the retaining ring and the cable connection element, ensuring a good and lasting contact of the switchgear.
  • the bimetallic disc is designed to change its shape depending on its temperature in order to switch the switching mechanism between the closed position and the open position, wherein the spring disc is designed to establish the electrically conductive connection in the closed position of the switching mechanism by being supported on the retaining ring and generating a mechanical contact pressure with which the contact part is pressed against a stationary counter-contact.
  • the retaining ring thus serves as the first electrode of the switching mechanism.
  • the stationary mating contact serves as the second electrode of the switching mechanism or is located on the second electrode of the switching mechanism.
  • the current flows through the retaining ring, the spring washer, the contact element, and the stationary mating contact.
  • the bimetallic disc In the closed position of the switch, however, the bimetallic disc is de-energized. This, in turn, has a positive effect on the service life of the bimetallic disc and thus on the service life of the switching mechanism.
  • Fig. 1 and 2 Each shows a schematic sectional view of an embodiment of a temperature-dependent switch according to the invention, in which a switching mechanism according to the invention is used.
  • the switch is designated in its entirety by the reference numeral 10.
  • Fig. 1 shows the closed position of switch 10.
  • Fig. 2 shows the open position of switch 10.
  • the switch 10 has a temperature-dependent switching mechanism 12 according to the invention.
  • the switching mechanism 12 is configured to switch the switch 10 from its closed position to its open position and vice versa depending on its temperature.
  • the switching mechanism 12 In the Fig. 1 In the closed position of the switch 10 shown, the switching mechanism 12 establishes an electrically conductive connection between the two external terminals 14, 16 of the switch 10. In the Fig. 2 In the open position of the switch 10 shown, however, the switching mechanism 12 separates the electrically conductive connection between the first external terminal 14 and the second external terminal 16.
  • the temperature-dependent switching mechanism 12 comprises a temperature-dependent bimetallic disc 18, a temperature-independent spring disc 20, a movable contact part 22, and a retaining ring 24.
  • the aforementioned components 18-24 of the switching mechanism 12 are captively connected to one another.
  • the spring washer 20 has a central hole through which the contact part 22 passes.
  • the inner edge 26 of the spring washer 20 is clamped to the contact part 22.
  • the contact part 22 is constructed in two parts and has a first component 28, which forms the main body of the contact part 22, and a second component 30, which is designed as a type of circumferential shoulder and is firmly connected to the first component 28 of the contact part 22.
  • the spring washer 20 is clamped with its inner edge 26 between the first component 28 and the second component 30 of the contact part 22.
  • the circumferential edge 32 of the spring washer 20 is held captively on the retaining ring 24.
  • the retaining ring 24 has a base body 34 and a clamping element 36 arranged in the base body 34.
  • the base body 34 of the retaining ring 24 is made of metal or another electrically conductive material.
  • This base body 34 is a rotationally symmetrical body that extends around a central axis 38 and forms a type of receiving pocket 40 in which the clamping element 36 and the circumferential outer edge 32 of the spring washer 20 are arranged.
  • the receiving pocket 40 formed by the base body 34 of the retaining ring 24 is, as shown in Fig. 1 and 2 shown, open toward the central axis 38 and substantially U- or J-shaped in cross-section.
  • the receiving pocket 40 formed by the base body 34 of the retaining ring 24 extends at least partially along the retaining ring 24. It may, but does not necessarily have to, run along the entire circumference of the retaining ring 24, as explained in more detail below.
  • the clamping element 36 is preferably a spacer ring, which is designed as a rotating body and is adapted to the shape of the retaining ring or the shape of the receiving pocket 40 formed by the base body 34. This spacer ring is preferably fitted precisely into the receiving pocket 40.
  • the spacer ring or the clamping element 36 is preferably made of an electrically insulating material, e.g., plastic.
  • the bimetal disc 18 While the spring washer 20 is clamped with its circumferential edge 32 between the base body 34 and the clamping element 36 of the retaining ring 24 and is clamped with its inner edge 26 to the contact part 22, the bimetal disc 18 is in the Fig. 1 shown closed position of the switching mechanism 12, it is mounted largely force-free.
  • the bimetallic disc 18 is arranged with its inner edge 42 between the second component 30 of the contact part 22, which is designed as a circumferential shoulder, and the spring washer 20. Due to this type of arrangement, the bimetallic disc 18 is held captive on the contact part 22, but with play.
  • the circumferential edge 44 projects into the interior of the switch and has no contact with the retaining ring 24 or with the switch housing 46 in which the switching mechanism 12 is arranged.
  • the circumferential edge 44 of the bimetallic disc 18 is thus freely accessible at least from the top side and is not covered by the retaining ring 24 from this side.
  • an inner diameter d 1 of the base body 34 of the retaining ring 24 is smaller than an outer diameter D 1 of the spring washer 20, but larger than an outer diameter D 1 of the bimetallic disc 18. This ensures that the spring washer 20 is held captively on the retaining ring 24 and cannot accidentally detach itself from it. On the other hand, this ensures that the bimetallic disc 18 does not collide with the retaining ring 24 during its temperature-dependent movement.
  • the base body 34 of the retaining ring 24 is designed as a single piece. It has a top wall 54, a bottom wall 56 integrally connected to the top wall 54 and running parallel thereto, and a side wall 58 running transversely to the top wall 54 and the bottom wall 56.
  • the side wall 58 connects the top wall 54 to the bottom wall 56 and is integrally connected to both.
  • top wall 54 and the bottom wall 56 of the base body 34 of the retaining ring 24 do not necessarily have to run all the way around. It is generally possible for the top wall 54 to run along the entire circumference of the base body 34 of the retaining ring 24. However, to avoid creases, it is advantageous if the top wall 54 of the base body 34 of the retaining ring 24 has several separate, bent segments 60 distributed in the circumferential direction, as shown in the plan view in Fig. 4 is shown.
  • the switching mechanism 12 is inserted as a whole into the switch housing 46 during the manufacture of the switch 10.
  • This switch housing 46 has a pot-shaped lower part 62, which is closed by a separately designed cover part 64.
  • the lower part 62 and the cover part 64 are made of electrically insulating material, e.g., plastic.
  • the upper edge 66 of the lower part 62 is stamped onto the cover part in a vacuum-tight manner.
  • the switch housing 46 itself does not serve for the electrical connection of the switching mechanism 12. Instead, the base body 34 of the retaining ring 24, which is made of electrically conductive material, functions as the first electrode 68.
  • a second electrode 70 is embedded in the lower part 62 of the switch housing 46. This second electrode 70 is integrally connected to the second external connection 16.
  • the second electrode 70 can, for example, be a metal sheet that is directly integrated into the lower part 62 of the switch housing 46.
  • the lower part 62 is manufactured as a plastic injection-molded part by overmolding the second electrode 70 during the manufacture of the switch 10.
  • the two electrodes 68, 70 of the switching mechanism 12 are held at a distance from each other in the vertical direction h by the lower part 62 of the switch housing 46.
  • the retaining ring 24 rests on a shoulder 72 formed inside the lower part and is simultaneously connected to a line connecting element 74 which is electrically connected to the first External terminal 14 is connected in surface contact.
  • This cable connection element 74 can be, for example, a cable plate or other electrical conductor that is integrated into the lower part 62 of the switch housing 46.
  • the line connecting element 74 electrically connects the base body 34 of the retaining ring 24, which functions as the first electrode 68 of the switching mechanism 12, to the first external terminal 14.
  • the first external terminal 14 is accordingly in the Fig. 1 and 2 shown sectional views "behind" the second external connection 16, since the first external connection 14 is arranged at the same height as the second external connection 16 and runs parallel to the second external connection 16. The latter is particularly evident when viewed in conjunction with the Fig. 3 shown top view of the switch 10.
  • the spring washer 20 In the closed position or low-temperature position of the switch 10 shown, the spring washer 20 is in its first configuration and the bimetallic disc 18 is in its low-temperature configuration. If, in this situation, the temperature of the device to be protected and thus the temperature of the switch 10 and the temperature of the bimetallic disc 18 increases to the response temperature of the bimetallic disc 18 or above this response temperature, the bimetallic disc 18 snaps from its Fig. 1 shown convex low-temperature position into its concave high-temperature position, which is Fig. 2 As shown, the bimetallic disc 18 rests with its outer edge 44 on the spring disc 20. As a result, the spring disc 20 bends upwards at its center, so that the spring disc 20 is released from its Fig. 1 shown, first stable geometric configuration into its Fig. 2 shown, snaps into the second geometrically stable configuration. This lifts the contact part 22 from the mating contact 76 and interrupts the electrically conductive connection between the two external terminals 14, 16.

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Abstract

Temperaturabhängiges Schaltwerk (12) für einen temperaturabhängigen Schalter (10), mit einer temperaturabhängigen Bimetallscheibe (18), einer temperaturunabhängigen Federscheibe (20), einem elektrisch leitfähigen Kontaktteil (22), an dem die Bimetallscheibe (18) und die Federscheibe (20) unverlierbar gehalten sind, und einem Haltering (24), der einen Grundkörper (34) aus elektrisch leitfähigem Material aufweist und einen umlaufenden Rand (32) der Federscheibe (20) umgibt und dadurch die Federscheibe (20) unverlierbar hält.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein temperaturabhängiges Schaltwerk für einen temperaturabhängigen Schalter. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen temperaturabhängigen Schalter mit einem solchen temperaturabhängigen Schaltwerk.
  • Temperaturabhängige Schalter sind grundsätzlich bereits in einer Vielzahl bekannt. Ein beispielhafter temperaturabhängiger Schalter ist in der DE 10 2013 102 089 A1 offenbart.
  • Derartige temperaturabhängige Schalter dienen in an sich bekannter Weise dazu, die Temperatur eines Gerätes zu überwachen. Hierzu wird der Schalter bspw. über eine seiner Außenflächen in thermischem Kontakt mit dem zu schützenden Gerät gebracht, so dass die Temperatur des zu schützenden Gerätes die Temperatur des im Inneren des Schalters angeordneten Schaltwerks beeinflusst.
  • Der Schalter wird dabei typischerweise über Anschlussleitungen elektrisch in Reihe in den Versorgungsstromkreis des zu schützenden Gerätes geschaltet, so dass unterhalb der Ansprechtemperatur des Schalters der Versorgungsstrom des zu schützenden Geräts durch den Schalter fließt.
  • Bei dem aus der DE 10 2013 102 089 A1 bekannten Schalter ist das Schaltwerk im Inneren des Schaltergehäuses angeordnet. Das Schaltergehäuse ist zweiteilig aufgebaut. Es weist ein Unterteil aus elektrisch leitfähigem Material (z.B. Metall) auf, das mit einem Deckelteil aus ebenfalls elektrisch leitfähigem Material (z.B. Metall) unter Zwischenlage einer Isolierfolie fest verbunden ist. Das in dem Schaltergehäuse angeordnete temperaturabhängige Schaltwerk weist eine Federscheibe, an der ein bewegliche Kontaktteil befestigt ist, sowie eine über das bewegliche Kontaktteil gestülpte Bimetallscheibe auf. Die Federscheibe drückt das bewegliche Kontaktteil gegen einen stationären Gegenkontakt, der auf der Innenseite des Schaltergehäuses an dem Deckelteil angeordnet ist. Mit ihrem äußeren Rand stützt sich die Federscheibe im Unterteil des Schaltergehäuses ab, so dass der elektrische Strom von dem Unterteil durch die Federscheibe und das bewegliche Kontaktteil in den stationären Gegenkontakt und von da in das Deckelteil fließt.
  • Für das temperaturabhängige Schaltverhalten des Schalters ist im Wesentlichen die temperaturabhängige Bimetallscheibe verantwortlich. Diese ist meist als mehrlagiges, aktives, blechförmiges Bauteil aus zwei, drei oder vier miteinander verbundenen Komponenten mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet. Die Verbindung der einzelnen Lagen aus Metallen oder Metalllegierungen sind bei derartigen Bimetallscheiben meist stoffschlüssig oder formschlüssig und werden bspw. durch Walzen erreicht.
  • Eine derartige Bimetallscheibe weist bei tiefen Temperaturen, unterhalb der Ansprechtemperatur der Bimetallscheibe, eine erste stabile geometrische Konfiguration (Tieftemperaturkonfiguration) und bei hohen Temperaturen, oberhalb der Ansprechtemperatur der Bimetallscheibe, eine zweite stabile geometrische Konfiguration (Hochtemperaturkonfiguration) auf. Die Bimetallscheibe springt temperaturabhängig nach Art einer Hysterese von ihrer Tieftemperaturkonfiguration in ihre Hochtemperaturkonfiguration.
  • Erhöht sich also der Temperatur der Bimetallscheibe infolge einer Temperaturerhöhung bei dem zu schützenden Gerät über die Ansprechtemperatur der Bimetallscheibe hinaus, so schnappt diese von ihrer Tieftemperaturkonfiguration in ihre Hochtemperaturkonfiguration um. Hierbei arbeitet die Bimetallscheibe so gegen die Federscheibe, dass sie das bewegliche Kontaktteil von dem stationären Gegenkontakt abhebt, so dass der Schalter öffnet und das zu schützende Gerät abgeschaltet wird und sich nicht weiter aufheizen kann.
  • Sofern keine Rückschaltsperre vorgesehen ist, schnappt die Bimetallscheibe wieder in ihre Tieftemperaturkonfiguration zurück, so dass der Schalter wieder geschlossen wird, sobald sich die Temperatur der Bimetallscheibe infolge der Abkühlung des zu schützenden Geräts unterhalb der sog. Rücksprungtemperatur der Bimetallscheibe absenkt.
  • Bei dem aus der DE 10 2013 102 089 A1 bekannten Schalter ist die Bimetallscheibe in ihrer Tieftemperaturkonfiguration mechanisch kräftefrei in dem Schaltergehäuse gelagert, wobei die Bimetallscheibe auch nicht zur Führung des Stroms eingesetzt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Bimetallscheibe eine längere Lebensdauer hat, und dass sich der Schaltpunkt, also die Ansprechtemperatur der Bimetallscheibe, auch nach vielen Schaltzyklen nicht verändert.
  • Bei einer Vielzahl von temperaturabhängigen Schaltern wird die Bimetallscheibe daher bei der Herstellung des Schalters vorzugsweise als loses Einzelteil in das Schaltergehäuse eingelegt, wobei die Bimetallscheibe bspw. mit einem darin vorgesehenen zentrischen Durchgangsloch über das an der Federscheibe befestigte Kontaktteil gestülpt wird. Erst durch das Verschließen des Schaltergehäuses wird die Bimetallscheibe dann in ihrer Lage fixiert und deren Position relativ zu den übrigen Bauteilen des Schaltwerks festgelegt. Die Produktion eines derartigen Schalters, bei dem die Bimetallscheibe einzeln eingesetzt wird, hat sich jedoch als umständlich herausgestellt, da mehrere Schritte zum Einsetzen des Schaltwerks in das Schaltergehäuse notwendig sind.
  • Bei einem aus der DE 10 2011 119 632 B3 bekannten Schalter wird die Bimetallscheibe daher bereits ab (außerhalb des Gehäuses) mit dem an der Federscheibe befestigten Kontaktteil verbunden. Hierzu wird die Bimetallscheibe über das Kontaktteil gestülpt und anschließend ein oberer Kragen des Kontaktteils umgeklappt. Infolgedessen ist nicht nur die Federscheibe an dem Kontaktteil befestigt, sondern auch die Bimetallscheibe an diesem unverlierbar gehalten.
  • Das aus der Bimetallscheibe, der Federscheibe und dem Kontaktteil bestehende Schaltwerk lässt sich damit bereits vorab als Halbfabrikat herstellen, welches eine unverlierbare Einheit bildet und separat als Schüttgut auf Lager gehalten werden kann. Bei der Herstellung des Schalters kann das Schaltwerk dann als unverlierbare Einheit gesamthaft in nur einem Arbeitsschritt in das Schaltergehäuse eingesetzt werden. Dies vereinfacht die Produktion des Schalters um ein Vielfaches.
  • Die Federscheibe ist bei dem aus der DE 10 2011 119 632 B3 bekannten Schalter mit dem Kontaktteil verschweißt oder verlötet, um einen möglichst guten elektrischen Kontakt zwischen den beiden Bauteilen herzustellen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es insbesondere bei der Schüttgut-Lagehaltung des als Halbfabrikat vorfabrizierten Schaltwerks zu einem Bruch der Schweiß- und Lötverbindung zwischen dem Kontaktteil und der Federscheibe kommen kann. Derartige defekte Schalter lassen sich dann nicht mehr einsetzen. Problematisch ist dabei insbesondere, dass sich ein solcher Defekt erst nach dem Zusammenbau des Schalters feststellen lässt, da erst dann eine Funktionsprüfung des Schaltwerks möglich ist.
  • Auch in der DE 199 19 648 A1 wird ein temperaturabhängiger Schalter vorgeschlagen, dessen Schaltwerk sich bereits vorab als Halbfabrikat produzieren lässt. Auch bei diesem Schaltwerk bilden die Bimetallscheibe, die Federscheibe und das Kontaktteil bereits vor dem Einbau in das Schaltergehäuse eine unverlierbare Einheit, die sich bei der Produktion des Schalters als Ganzes in das Schaltergehäuse einsetzen lässt und vorab als Schütt auf Lager gehalten werden kann. Bei diesem Schaltwerk weist das Kontaktteil einen Mantel auf weicherem Metall sowie einen Kern aus elektrisch leitendem, härterem Metall aus. Die Bimetallscheibe und die Federscheibe sind auf den Mantel aufgesteckt und in das weichere Metall des Mantels eingeformt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Art der Verbindung während der Lagerhaltung des Schaltwerks häufig zu einem unbeabsichtigten Lösen der Bimetallscheibe und/oder der Federscheibe von dem Kontaktteil führt.
  • Eine weitere Möglichkeit der Vorproduktion des Schaltwerks als Halbfabrikat ist aus der DE 29 17 482 A1 und der DE 10 2007 014 237 A1 bekannt. Die unverlierbare Einheit des Schaltwerks wird hierbei dadurch erreicht, dass die Bimetallscheibe und die Federscheibe über einen Niet miteinander verbunden werden. Dieser Niet kann je nach Bauform des Schalters auch das bewegliche Kontaktteil des Schaltwerks bilden. Der Niet ist zweiteilig aufgebaut und weist einen mit einem Hohlniet zusammenwirkenden Nietbolzen oder einen Nietbolzen mit einem daran befestigten Gegenhalter auf. Während sich diese Art der Nietverbindung zwischen Federscheibe und Bimetallscheibe als eine mechanisch langzeitbeständige Verbindung herausgestellt hat, führt die Nietverbindung jedoch zu anderen Nachteilen. So kommt es meist zu einer fixen Einspannung der Bimetallscheibe an dem Niet, was zu Verformungen und damit zu Fehlfunktionen der Bimetallscheibe führen kann. Insgesamt ist also auch hier grundsätzlich eine Lagerhaltung des Schaltwerks in Form von Schüttgut möglich. Beschädigungen des Schaltwerks während der Schüttgut-Lagerhaltung sind jedoch auch hier nicht ausgeschlossen.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein temperaturabhängiges Schaltwerk bereitzustellen, welches als Halbfabrikat vorproduzierbar ist und als Schüttgut auf Lager gehalten werden kann, ohne dabei anfällig für Beschädigungen zu sein, die zu einem Defekt des Schaltwerks führen. Das als Halbfabrikat vorproduzierbare Schaltwerk soll dann auch möglichst einfach in einem temperaturabhängigen Schalter verwendbar sein und die Herstellung dessen mit möglichst wenigen Arbeitsschritten ermöglichen. Zudem soll die elektrische Kontaktierung des Schaltwerks mit den Außenanschlüssen des Schalters verbessert werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein temperaturabhängiges Schaltwerk für einen temperaturabhängigen Schalter gelöst, mit:
    • einer temperaturabhängigen Bimetallscheibe;
    • einer temperaturunabhängigen Federscheibe;
    • einem elektrisch leitfähigen Kontaktteil, an dem die Bimetallscheibe und die Federscheibe unverlierbar gehalten sind; und
    • einem Haltering, der einen Grundkörper aus elektrisch leitfähigem Material aufweist und einen umlaufenden Rand der Federscheibe umgibt und dadurch die Federscheibe unverlierbar hält,
    wobei in dem Grundkörper ein Klemmelement aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet ist und der umlaufende Rand der Federscheibe zwischen dem Klemmelement und dem Grundkörper angeordnet ist.
  • Erfindungsgemäß umfasst das Schaltwerk also einen zusätzlichen Haltering, der als eine Art Schaltwerksgehäuse die Federscheibe umfangsseitig umgibt und diese unverlierbar hält. Da die Federscheibe und die Bimetallscheibe ihrerseits auch unverlierbar an dem elektrisch leitfähigen Kontaktteil gehalten sind, sind die genannten Bauteile des Schaltwerks, d.h., die Bimetallscheibe, die Federscheibe und das Kontaktteil, allesamt unverlierbar (direkt oder indirekt) an dem Haltering gehalten. Das Schaltwerk ist somit als unverlierbare Einheit vorproduzierbar und für eine Schüttgut-Lagerhaltung geeignet.
  • Da der Haltering den umlaufenden Rand der Federscheibe umgibt und die Federscheibe unverlierbar hält, schützt der Haltering den freien, umlaufenden Rand der Federscheibe. Dies ist insbesondere während der Schüttgut-Lagerhaltung des Schaltwerks von Vorteil.
  • Da der Haltering ferner aus elektrisch leitfähigem Material (z.B. aus Metall) ist, kann durch den Haltering ferner die elektrische Kontaktierung des Schaltwerks vereinfacht werden. Der Haltering kann nämlich selbst als elektrischer Kontakt fungieren.
  • Bei der Herstellung muss das temperaturabhängige Schaltwerk lediglich in ein Schaltergehäuse eingesetzt werden und der Haltering mit einem der beiden Außenanschlüsse des Schalters elektrisch in Kontakt gebracht werden. Dies kann im einfachsten Fall durch eine Flächenkontaktierung geschehen, in dem das erfindungsgemäße Schaltwerk mit dem Haltering auf eine im Schaltergehäuse angeordnete Kontaktfläche aufgesetzt wird.
  • Bei der Herstellung eines temperaturabhängigen Schalters kann das erfindungsgemäße Schaltwerk also mitsamt dem Haltering zunächst als Halbfabrikat vorproduziert werden und dann als Ganzes in ein Schaltergehäuse eingesetzt werden. Hierdurch wird nicht nur die Lagehaltung des Schaltwerks, sondern auch die Herstellung des temperaturabhängigen Schalters sowie die elektrische Kontaktierung des Schaltwerks um ein Vielfaches vereinfacht.
  • Aufgrund des nun zusätzlich an dem Schaltwerk vorgesehenen Halterings kann das Gehäuse des temperaturabhängigen Schalters wesentlich einfacher als bisher aufgebaut sein. Grundsätzlich müssen an dem Schaltergehäuse lediglich zwei Außenanschlüsse vorgesehen sein, die über das erfindungsgemäße Schaltwerk elektrisch miteinander verbunden werden.
  • Erfindungsgemäß wird daher auch ein temperaturabhängiger Schalter bereitgestellt, der ein temperaturabhängiges Schaltwerk und ein das Schaltwerk umgebendes Schaltergehäuse aufweist, wobei das temperaturabhängige Schaltwerk dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen einer Schließstellung, in der das Schaltwerk eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem ersten Außenanschluss und einem zweiten Außenanschluss herstellt, und einer Öffnungsstellung, in der das temperaturabhängige Schaltwerk die elektrisch leitende Verbindung trennt, zu schalten.
  • Erfindungsgemäß ist in dem Grundkörper ein Klemmelement angeordnet und der umlaufende Rand der Federscheibe ist zwischen dem Klemmelement und dem Grundkörper angeordnet.
  • Bei dem Klemmelement handelt es sich vorzugsweise um ein ringförmiges Klemmelement, das den umlaufenden Rand der Federscheibe entlang des gesamten Umfangs kontaktiert und zwischen sich und dem Grundkörper des Halterings einklemmt. Die durch das Klemmelement erzeugte Klemmverbindung bewirkt vorzugsweise keinen hohen Kontaktdruck, sondern sorgt bevorzugt für eine lose Einspannung der Federscheibe (mit Spiel) oder zumindest für eine Einspannung mit vergleichsweise niedriger Einspannkraft der Federscheibe. Es ist nämlich lediglich wichtig, dass die Federscheibe unverlierbar an dem Haltering gehalten ist und ein elektrischer Kontakt zwischen dem Haltering und der Federscheibe hergestellt ist. Eine klemmende Anordnung mit allzu hoher Klemmkraft sollte hingegen vermieden werden, um eine Verformung der Federscheibe zu vermeiden.
  • Währen der Grundkörper des Halterings aus elektrisch leitfähigem Material, vorzugsweise Metall, ist, ist das Klemmelement aus einem elektrisch isolierenden Material, bspw. Kunststoff.
  • Die oben genannte Aufgabe ist somit vollständig gelöst.
  • Gemäß einer Ausgestaltung berührt der Haltering die Bimetallscheibe nicht. Stattdessen lässt der Haltering einen umlaufenden Rand der Bimetallscheibe zumindest von einer Oberseite der Bimetallscheibe aus frei zugänglich.
  • Die Bimetallscheibe ist somit nur indirekt über das Kontaktteil an dem Haltering unverlierbar gehalten, hat aber keinen unmittelbaren Kontakt zu diesem. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass der umlaufende Rand der Bimetallscheibe frei beweglich ist und in der Schließstellung (Tieftemperaturstellung) des Schalters kräftefrei gelagert sein kann. Die Beweglichkeit der Bimetallscheibe wird vorzugsweise weder in der Schließstellung noch in der Öffnungsstellung des Schalters durch den Haltering eingeschränkt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umgibt der Haltering den umlaufenden Rand der Federscheibe von einer Umfangseite der Federscheibe, einer quer zu der Umfangsseite verlaufenden Oberseite der Federscheibe und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite der Federscheibe aus jeweils zumindest teilweise.
  • Besonders bevorzugt umgibt der Haltering die Umfangsseite der Federscheibe vollständig, während er die Ober- und Unterseite der Federscheibe nur teilweise umgibt, nämlich im Bereich des umlaufenden Rands der Federscheibe. Der Haltering ist also trotz allem relativ kompakt ausgestaltet, so dass er das Schaltwerk an sich im Vergleich zu handelsüblichen temperaturabhängigen Schaltwerken dieser Art kaum vergrößert. Da, wie bereits erwähnt, aufgrund des zusätzlich vorgesehenen Halterings Bauteile an dem Schaltergehäuse entfallen können bzw. das Schaltergehäuse einfacher aufgebaut sein kann, wird auch die Baugröße des gesamten Schalters durch den Haltering nicht vergrößert.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der umlaufende Rand der Federscheibe in dem Haltering klemmend angeordnet.
  • Die Befestigung der Federscheibe an dem Haltering ist somit denkbar einfach. Gleichzeitig sorgt die Klemmverbindung zwischen dem Haltering und der Federscheibe für ein mechanisch stabiles Zusammenhalten der aus Bimetallscheibe, Federscheibe, Kontaktteil und Haltering unverlierbar zusammengehaltenen Schaltwerkseinheit.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erstreckt sich der Grundkörper des Halterings um eine zentrale Achse herum und definiert eine zu der zentralen Achse hin offene Aufnahmetasche, in der das Klemmelement und der umlaufende Rand der Federscheibe angeordnet ist.
  • Diese Aufnahmetasche verläuft vorzugsweise zumindest entlang eines Umfangsabschnitts des Halterings. Die Aufnahmetasche erstreckt sich also zumindest teilweise um die zentrale Achse des Grundkörpers des Halterings herum. Die Aufnahmetasche kann sich auch ringsherum, also entlang des gesamten Umfangs um die zentrale Achse herum erstrecken.
  • Die Aufnahmetasche ist vorzugsweise im Querschnitt im Wesentlichen U- oder J-förmig. Mit U-förmig ist insbesondere gemeint, dass die Aufnahmetasche im Querschnitt betrachtet durch zwei parallele oder im Wesentlichen parallele Schenkel gebildet wird, die durch einen Querschenkel miteinander verbunden sind. Die beiden parallelen oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichteten Schenkel müssen nicht zwangsläufig gleich lang sein (daher auch J-förmig). Zudem kann es sich um eine "eckige" oder "runde" U- oder J-Querschnittsform der durch den Grundkörper des Halterings gebildeten Aufnahmetasche handeln.
  • Die durch den Grundkörper des Halterings gebildete Aufnahmetasche ermöglicht eine sehr einfache Montage des Schaltwerks. Beispielsweise kann der Grundkörper um das Klemmelement herumgebogen werden und die Federscheibe nachträglich zwischen dem Klemmelement und dem Grundkörper des Halterings angeordnet werden. Alternativ dazu kann der Grundkörper auch als erstes hergestellt werden und das Klemmelement sowie die Federscheibe zusammen oder nacheinander darin eingesetzt werden.
  • Der Grundkörper des Halterings ist vorzugsweise drehsymmetrisch ausgestaltet. Bei dem Grundkörper des Halterings handelt es sich vorzugsweise um einen Rotationskörper. Der Grundkörper ist weiterhin vorzugsweise einstückig ausgestaltet, d.h. aus einem integralen Bauteil.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Bimetallscheibe und die Federscheibe in einer Höhenrichtung übereinander angeordnet, wobei eine in der Höhenrichtung gemessene Höhe des Kontaktteils größer als eine in der Höhenrichtung gemessene Höhe des Halterings ist.
  • Der Haltering ist also sehr flachbauend ausgestaltet und trägt dementsprechend gar nicht oder wenn überhaupt nur kaum zu einer Vergrößerung der Gesamthöhe des Schalters bei.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Kontaktteil relativ zu dem Haltering zentrisch angeordnet und ragt zumindest auf einer ersten Seite aus diesem hinaus.
  • Der Haltering definiert also ein zentrisches Durchgangsloch, um das sich der Grundkörper des Halterings herum erstreckt und in dem die übrigen Bauteile des Schaltwerks (Bimetallscheibe, Federscheibe und Kontaktteil) angeordnet sind. Aufgrund der geringen Höhe des Halterings ragt das Kontaktteil zumindest auf einer ersten Seite, in manchen Fällen auch auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite aus diesem hinaus.
  • Der Haltering schränkt somit die räumliche Zugänglichkeit des Kontaktteils nicht ein. Dementsprechend wird auch die elektrische Kontaktierung des Kontaktteils durch den Haltering nicht eingeschränkt. Bevorzugt ist das Kontaktteil von zwei gegenüberliegenden Seiten, also von seiner Ober- und Unterseite aus zugänglich und wird an diesen Seiten nicht von dem Haltering umgeben.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ein Innendurchmesser des Grundkörpers des Halterings kleiner als ein Außendurchmesser der Federscheibe, aber größer als ein Außendurchmesser der Bimetallscheibe.
  • Dies garantiert, dass die Federscheibe unverlierbar an dem Grundkörper des Halterings gehalten ist, während der äußere Rand der Bimetallscheibe bei einer Bewegung der Bimetallscheibe nicht mit dem Haltering kollidiert.
  • Mit den genannten Innen- bzw. Außendurchmessern ist jeweils eine Abmessung des Halterings bzw. der Bimetallscheibe bzw. der Federscheibe gemeint, die quer, vorzugsweise senkrecht zu der Höhenrichtung gemessen wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Kontaktteil ein erstes Bauteil und ein an dem ersten Bauteil befestigtes zweites Bauteil auf, wobei ein mittig angeordneter Innenrand der Federscheibe zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil eingeklemmt ist, und wobei ein mittig angeordneter Innenrand der Bimetallscheibe zwischen dem zweiten Bauteil und der Federscheibe angeordnet ist.
  • Das Kontaktteil ist also vorzugsweise zweiteilig aufgebaut. Während die Federscheibe zwischen den beiden Bauteilen des Kontaktteils mit ihrem Innenrand eingeklemmt ist, ist der Innenrand der Bimetallscheibe zwischen dem Innenrand der Federscheibe und dem zweiten Bauteil angeordnet und hat etwas Spiel. Dies wirkt sich wiederum positiv auf die Lebensdauer der Bimetallscheibe aus, da diese in der Schließstellung des Schalters somit kräftefrei gelagert sein kann.
  • Wie bereits eingangs erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung nicht nur das temperaturabhängige Schaltwerk, sondern auch einem temperaturabhängigen Schalter, in dem das erfindungsgemäße temperaturabhängige Schaltwerk zum Einsatz kommt. Es versteht sich daher, dass sich die Merkmale der oben genannten Ausgestaltungen wie auch die in den abhängigen Ansprüchen zu dem temperaturabhängigen Schaltwerk definierten Merkmale in gleicher oder äquivalenter Art und Weise auch auf den erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schalter beziehen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schalters weist das Schaltergehäuse ein Unterteil und ein an dem Unterteil befestigtes, das Unterteil verschließende Deckelteil auf, wobei das Unterteil und das Deckelteil aus elektrisch isolierendem Material sind.
  • Beispielsweise sind das Unterteil und das Deckelteil beide jeweils aus Kunststoff gefertigt. Dies bietet einen erheblichen Kostenvorteil im Vergleich zu Schaltergehäuse-Bauteilen aus Metall.
  • Die Herstellung des Schaltergehäuses aus elektrisch isolierendem Material ist unter anderem möglich, da der Haltering des Schaltwerks aus elektrisch leitendem Material hergestellt und damit als eine Elektrode des Schalters bzw. des Schaltwerks fungieren kann. Bei herkömmlichen Schaltwerken, die ohne einen solchen Haltering ausgestaltet sind, fungiert typischerweise zumindest ein Teil des Schaltergehäuses oder sogar beide Teile des Schaltergehäuses (das Unterteil und das Deckelteil) als Elektrode(n), so dass dann das entsprechende Teil des Schaltergehäuses aus elektrisch leitfähigem Material ausgestaltet sein muss.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung bildet der Haltering eine erste Elektrode, wobei das Unterteil die erste Elektrode und eine mit dem zweiten Außenanschluss elektrisch verbundene zweite Elektrode trägt und die beiden Elektroden entlang einer Höhenrichtung auf Abstand zueinander hält, wobei die erste Elektrode über ein quer zu den beiden Elektroden ausgerichtetes, in dem Unterteil angeordnetes Leitungsverbindungselement mit dem ersten Außenanschluss elektrisch verbunden ist, und wobei der erste und der zweite Außenanschluss bezüglich der Höhenrichtung auf gleicher Höhe durch das Unterteil hindurchgeführt sind.
  • Das im Inneren des Schaltergehäuses gemäß dieser Ausgestaltung vorgesehene Leitungsverbindungselement, welches den als erste Elektrode fungierenden Haltering schalterintern mit dem ersten Außenanschluss elektrisch verbindet, ermöglicht es, die beiden Außenanschlüsse auf gleicher Höhe durch das Unterteil hindurchzuführen, obwohl die beiden Elektroden im Inneren des Schalters höhenversetzt zueinander angeordnet sind. Durch die Anordnung der beiden Außenanschlüsse auf gleicher Höhe ist der elektrische Anschluss des Schalters deutlich vereinfacht.
  • Bei dem Leitungsverbindungselement handelt es sich vorzugsweise um ein separates Bauteil, das als elektrischer Leitungsträger zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Außenanschluss fungiert und schalterintern einerseits mit der ersten Elektrode, also dem Haltering, elektrisch verbunden ist und andererseits mit dem ersten Außenanschluss elektrisch verbunden ist. Beispielsweise kann es sich dabei um ein Leitungsblech handeln, welches in dem Unterteil Schaltergehäuses angeordnet ist und zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Außenanschluss angeordnet ist.
  • Gemäß einer Ausgestaltung liegt der Haltering auf dem Leitungsverbindungselement auf.
  • Der elektrische Anschluss des Schaltwerks wird also denkbar einfach geregelt, indem das Schaltwerk in das Unterteil des Schaltergehäuses derart eingesetzt wird, dass der Haltering auf dem Leitungsverbindungselement aufliegt. Durch diese Auflage wird eine Flächenkontaktierung zwischen dem Haltering und dem Leitungsverbindungselement erreicht, wodurch eine gute und nachhaltige Kontaktierung des Schaltwerks bewirkt wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Bimetallscheibe dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von ihrer Temperatur ihre Form zu verändern, um das Schaltwerk zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung zu schalten, wobei die Federscheibe dazu eingerichtet ist, in der Schließstellung des Schaltwerks die elektrisch leitende Verbindung herzustellen, indem sie sich an dem Haltering abstützt und einen mechanischen Kontaktdruck erzeugt, mit dem das Kontaktteil gegen einen stationären Gegenkontakt gedrückt wird.
  • Der Haltering dient also als erste Elektrode des Schaltwerks. Der stationäre Gegenkontakt dient als zweite Elektrode des Schaltwerks oder ist an der zweiten Elektrode des Schaltwerks angeordnet. In der Schließstellung erfolgt der Stromfluss über den Haltering, die Federscheibe, das Kontaktteil und den stationären Gegenkontakt. Die Bimetallscheibe ist in der Schließstellung des Schalters hingegen stromlos. Auch dies wirkt sich wiederum positiv auf die Lebensdauer der Bimetallscheibe und damit auf die Lebensdauer des Schaltwerks aus.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schalters mit einem erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltwerk, wobei sich das temperaturabhängige Schaltwerk des Schalters in seiner Schließstellung befindet;
    Fig. 2
    eine schematische Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schalters, wobei sich das temperaturabhängige Schaltwerk des Schalters in seiner Öffnungsstellung befindet;
    Fig. 3
    eine schematische Draufsicht auf den in Fig. 1 und 2 dargestellten Schalter, wobei Bauteile im Inneren des Schalters gestrichelt dargestellt sind; und
    Fig. 4
    eine schematische Draufsicht von oben auf das erfindungsgemäße Schaltwerk gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schalters, in dem ein erfindungsgemä-ßes Schaltwerk zum Einsatz kommt. Der Schalter ist darin seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
  • Fig. 1 zeigt die Schließstellung des Schalters 10. Fig. 2 zeigt die Öffnungsstellung des Schalters 10.
  • Der Schalter 10 weist ein erfindungsgemäßes temperaturabhängiges Schaltwerk 12 auf. Das Schaltwerk 12 ist dazu eingerichtet, den Schalter 10 in Abhängigkeit von seiner Temperatur von seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung und umgekehrt zu schalten.
  • In der in Fig. 1 gezeigten Schließstellung des Schalters 10 stellt das Schaltwerk 12 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Außenanschlüssen 14, 16 des Schalters 10 her. In der in Fig. 2 gezeigten Öffnungsstellung des Schalters 10 trennt das Schaltwerk 12 hingegen die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Außenanschluss 14 und dem zweiten Außenanschluss 16.
  • Das temperaturabhängige Schaltwerk 12 weist eine temperaturabhängige Bimetallscheibe 18, eine temperaturunabhängige Federscheibe 20, ein bewegliches Kontaktteil 22 sowie einen Haltering 24 auf. Die genannten Bauteile 18-24 des Schaltwerks 12 sind unverlierbar miteinander verbunden.
  • Die Federscheibe 20 weist ein zentrales Loch auf, durch das das Kontaktteil 22 hindurchgeführt ist. Der Innenrand 26 der Federscheibe 20 ist an dem Kontaktteil 22 festgeklemmt. Genauer gesagt, ist das Kontaktteil 22 zweiteilig aufgebaut und weist ein erstes Bauteil 28, das den Hauptkörper des Kontaktteils 22 bildet, und ein zweites Bauteil 30 auf, das als eine Art umlaufende Schulter ausgebildet ist und mit dem ersten Bauteil 28 des Kontaktteils 22 fest verbunden ist. Die Federscheibe 20 ist mit ihrem Innenrand 26 zwischen dem ersten Bauteil 28 und dem zweiten Bauteil 30 des Kontaktteils 22 eingeklemmt.
  • Der umlaufende Rand 32 der Federscheibe 20 ist an dem Haltering 24 unverlierbar gehalten. Der Haltering 24 weist einen Grundkörper 34 sowie ein in dem Grundkörper 34 angeordnetes Klemmelement 36 auf. Der Grundkörper 34 des Halterings 24 ist aus Metall oder einem sonstigen elektrisch leitenden Material ausgestaltet. Bei diesem Grundkörper 34 handelt es sich um einen drehsymmetrischen Körper, der sich um eine zentrale Achse 38 herum erstreckt und eine Art Aufnahmetasche 40 bildet, in der das Klemmelement 36 sowie der umlaufende äußere Rand 32 der Federscheibe 20 angeordnet ist.
  • Die durch den Grundkörper 34 des Halterings 24 gebildete Aufnahmetasche 40 ist, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, zu der zentralen Achse 38 hin offen und im Querschnitt im Wesentlichen U- oder J-förmig. Die durch den Grundkörper 34 des Halterings 24 gebildete Aufnahmetasche 40 erstreckt sich zumindest abschnittsweise entlang des Halterings 24. Sie kann, muss jedoch nicht zwangsläufig entlang des gesamten Umfangs des Halterings 24 verlaufen, wie nachfolgend näher erläutert wird.
  • Bei dem Klemmelement 36 handelt es sich vorzugsweise um einen Distanzring, welcher als Rotationskörper ausgestaltet ist und an die Form des Halterings bzw. die Form der durch den Grundkörper 34 gebildeten Aufnahmetasche 40 angepasst ist. Dieser Distanzring ist vorzugsweise passgenau in die Aufnahmetasche 40 eingepasst. Der Distanzring bzw. das Klemmelement 36 ist vorzugsweise aus elektrisch isolierendem Material, bspw. aus Kunststoff.
  • Während die Federscheibe 20 mit ihrem umlaufenden Rand 32 zwischen dem Grundkörper 34 und dem Klemmelement 36 des Halterings 24 eingeklemmt ist und mit ihrem Innenrand 26 an dem Kontaktteil 22 klemmend befestigt ist, ist die Bimetallscheibe 18 in der in Fig. 1 gezeigten Schließstellung des Schaltwerks 12 weitestgehend kräftefrei gelagert. Die Bimetallscheibe 18 ist mit ihrem Innenrand 42 zwischen dem als umlaufende Schulter ausgebildeten zweiten Bauteil 30 des Kontaktteils 22 und der Federscheibe 20 angeordnet. Durch diese Art der Anordnung ist die Bimetallscheibe 18 an dem Kontaktteil 22 unverlierbar, aber mit Spiel gehalten. Der umlaufende Rand 44 ragt in der Schließstellung des Schaltwerks 12 in den Innenraum des Schalters hinein und hat weder Kontakt zu dem Haltering 24 noch zu dem Schaltergehäuse 46, in dem das Schaltwerk 12 angeordnet ist. Der umlaufende Rand 44 der Bimetallscheibe 18 ist somit zumindest von der Oberseite aus frei zugänglich und wird durch den Haltering 24 von dieser Seite aus nicht verdeckt.
  • Der Haltering 24 umgibt hingegen den umlaufenden Rand 32 der Federscheibe 20 sowohl von der Umfangsseite 48 aus, als auch von der Ober- und Unterseite 50, 52 der Federscheibe 20.
  • Die Bimetallscheibe 18 und die Federscheibe 20 sind in Höhenrichtung h übereinander angeordnet. Eine in der Höhenrichtung h gemessene Höhe H, des Kontaktteils 22 ist größer als eine in der Höhenrichtung h gemessene Höhe H2 des Halterings 24. Dementsprechend ragt das Kontaktteil 22 in der in Fig. 1 gezeigten Schließstellung des Schaltwerks 12 nach unten aus dem Haltering 24 hinaus. In der in Fig. 2 gezeigten Schließstellung ragt das Kontaktteil 22 beidseitig (nach unten und nach oben) aus dem Haltering 24 hinaus.
  • Wie aus der in Fig. 4 dargestellten Draufsicht von oben auf das Schaltwerk 12 hervorgeht, ist ein Innendurchmesser d1 des Grundkörpers 34 des Halterings 24 kleiner als ein Außendurchmesser D1 der Federscheibe 20, aber größer als ein Außendurchmesser D1 der Bimetallscheibe 18. Dadurch ist sichergestellt, dass die Federscheibe 20 ihrerseits unverlierbar an dem Haltering 24 gehalten ist und sich nicht unbeabsichtigt aus diesem herauslösen kann. Andererseits ist dadurch sichergestellt, dass die Bimetallscheibe 18 bei ihrer temperaturabhängigen Bewegung nicht mit dem Haltering 24 kollidiert.
  • Der Grundkörper 34 des Halterings 24 ist einstückig ausgestaltet. Er weist eine Deckenwand 54, eine mit der Deckenwand 54 integral verbundene, parallel dazu verlaufende Bodenwand 56 sowie eine quer zu der Deckenwand 54 und der Bodenwand 56 verlaufende Seitenwand 58 auf. Die Seitenwand 58 verbindet die Deckenwand 54 mit der Bodenwand 56 und ist integral mit beiden verbunden.
  • Während die Seitenwand 58 entlang des gesamten Umfangs des Grundkörpers 34 des Halterings 24 verläuft, müssen die Deckenwand 54 und die Bodenwand 56 des Grundkörpers 34 des Halterings 24 nicht zwangsläufig ringsherum verlaufen. Zwar ist es grundsätzlich möglich, dass die Deckenwand 54 entlang des gesamten Umfangs des Grundkörpers 34 des Halterings 24 verläuft. Zur Vermeidung eines Faltenwurfs ist es jedoch von Vorteil, wenn die Deckenwand 54 des Grundkörpers 34 des Halterings 24 mehrere separate, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, umgebogene Segmente 60 aufweist, wie dies in der Draufsicht in Fig. 4 gezeigt ist.
  • Das Schaltwerk 12 wird bei der Herstellung des Schalters 10 als Ganzes in das Schaltergehäuse 46 eingesetzt. Dieses Schaltergehäuse 46 weist ein topfartig ausgestaltetes Unterteil 62 auf, das von einem separat dazu ausgestalteten Deckelteil 64 verschlossen wird. Das Unterteil 62 wie auch das Deckelteil 64 sind bei dem erfindungsgemäßen Schalter aus elektrisch isolierendem Material, z.B. aus Kunststoff, hergestellt. Der obere Rand 66 des Unterteils 62 ist mit dem Deckelteil vakuumdicht verprägt. Beispielsweise wird der obere Rand 66 des Unterteils 62 bei der Herstellung des Schalters 10 durch Heißverprägen radial nach innen umgeformt, so dass das Unterteil 62 mit dem Deckelteil 64 fest verbunden ist und das Schalterinnere abgedichtet ist, um insbesondere das Schaltwerk 12 vor eindringender Nässe oder sonstiger in das Schalterinnere eindringender Verschmutzung zu schützen.
  • Aufgrund der Ausbildung des Unterteils 62 und des Deckelteils 64 aus elektrisch isolierendem Material dient das Schaltergehäuse 46 selbst nicht dem elektrischen Anschluss des Schaltwerks 12. Stattdessen fungiert der aus elektrisch leitfähigem Material ausgestaltete Grundkörper 34 des Halterings 24 als erste Elektrode 68. Eine zweite Elektrode 70 ist in das Unterteil 62 des Schaltergehäuses 46 eingebettet. Diese zweite Elektrode 70 ist integral mit dem zweiten Außenanschluss 16 verbunden. Bei der zweiten Elektrode 70 kann es sich bspw. um ein Metallblech handeln, das unmittelbar in das Unterteil 62 des Schaltergehäuses 46 integriert ist. Beispielsweise wird das Unterteil 62 bei der Herstellung des Schalters 10 durch Umspritzen der zweiten Elektrode 70 als Kunststoff-Spritzgussteil hergestellt.
  • Die beiden Elektroden 68, 70 des Schaltwerks 12 werden von dem Unterteil 62 des Schaltergehäuses 46 in Höhenrichtung h auf Abstand zueinander gehalten. Der Haltering 24 liegt dabei auf einer im Inneren des Unterteils gebildeten Schulter 72 oben auf und ist gleichzeitig mit einem Leitungsverbindungselement 74, das elektrisch mit dem ersten Außenanschluss 14 verbunden ist, in flächigem Kontakt. Bei diesem Leitungsverbindungselement 74 kann es sich bspw. um ein Leitungsblech oder einen sonstigen elektrischen Leiter handeln, der in das Unterteil 62 des Schaltergehäuses 46 integriert ist.
  • Das Leitungsverbindungselement 74 verbindet den als erste Elektrode 68 des Schaltwerks 12 fungierenden Grundkörper 34 des Halterings 24 elektrisch mit dem ersten Außenanschluss 14. Auf diese Weise ist es möglich, die beiden Außenanschlüsse 14, 16 trotz der in Höhenrichtung h versetzten Anordnung der beiden Elektroden 68, 70 dennoch auf gleicher Höhe durch das Unterteil 62 des Schaltergehäuses 46 von innen nach außen hin durchzuführen. Der erste Außenanschluss 14 ist dementsprechend in den in Fig. 1 und 2 gezeigten Schnittansichten "hinter" dem zweiten Außenanschluss 16 angeordnet, da der erste Außenanschluss 14 auf gleicher Höhe mit dem zweiten Außenanschluss 16 angeordnet ist und parallel zu dem zweiten Außenanschluss 16 verläuft. Letzteres ist insbesondere durch Zusammenschau mit der in Fig. 3 gezeigten Draufsicht von oben des Schalters 10 ersichtlich.
  • Die beiden Außenanschlüsse 14, 16 verlaufen, wie in Fig. 3 gezeigt, außerhalb des Schaltergehäuses 46 parallel nebeneinander und können aufgrund des Leitungsverbindungselements 74 in einer gemeinsamen Anschlussebene E, welche in Fig. 1 und 2 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist, angeordnet sein.
  • Das Leitungsverbindungselement 74 bietet ferner den Vorteil, dass das Schaltwerk 12 bei der Herstellung des Schalters 10 lediglich in das Unterteil 62 eingesetzt werden muss und der elektrische Kontakt zwischen dem Grundkörper 34 des Halterings 24 und dem ersten Außenanschluss 14 dann automatisch hergestellt ist.
  • Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass Fig. 3 eine Draufsicht von oben auf den Schalter 10 zeigt, wobei einige im Inneren des Schaltergehäuses 46 angeordnete Bauteile (bspw. Bauteile 18, 20 und 34) gestrichelt angedeutet sind, da diese von außen eigentlich nicht sichtbar sind. Die gestrichelten Linien deuten jeweils den Umriss bzw. den Außenumfang des jeweiligen Bauteils an. Die zweite Elektrode 70, welche in Fig. 3 ebenfalls gestrichelt angedeutet ist, verläuft schräg bzw. abgewinkelt zu dem zweiten Außenanschluss 16, liegt aber, wie bereits erwähnt, gemeinsam mit dem zweiten Außenanschluss 16 in der Anschlussebene E. Fig. 1 und 2 zeigen daher den Schnitt entlang der Schnittlinie A-A.
  • Es versteht sich ferner, dass das Leitungsverbindungselement 74 bei einer derartigen Schnittlinie A-A und dessen in Fig. 3 gezeigter Anordnung in Fig. 1 und 2 formal nicht sichtbar, sondern durch Teile des Gehäuse-Unterteils 62 verdeckt wäre. Bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ansichten handelt es sich jedoch nicht um maßstabs- und detailgetreue, sondern um schematische Schnittansichten, in denen das Leitungsverbindungselement 74 zur besseren Erläuterung von dessen Anordnung schematisch dargestellt ist.
  • Es versteht sich zudem, dass die zweite Elektrode 70 nicht zwangsläufig abgewinkelt bzw. schräg zu dem zweiten Außenanschluss 16 verlaufen muss, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Die zweite Elektrode 70 kann grundsätzlich auch mit dem zweiten Außenanschluss 16 fluchten. In einem solchen Fall ist es bevorzugt, dass der zweite Außenanschluss 16 zusammen mit der zweiten Elektrode 70 in Radialrichtung des Schaltergehäuses 46 verläuft. Sofern der zweite Außenanschluss 16 mittig, also gegenüber der in Fig. 3 gezeigten Position parallel nach oben in Richtung des ersten Außenanschlusses 14 versetzt angeordnet ist, ist auch dann eine parallele Ausrichtung der beiden Außenanschlüsse 14, 16 möglich. In Bezug auf Fig. 3 wird der zweite Außenanschluss 16 und die zweite Elektrode 70 dann in einer Linie parallel zu dem ersten Außenanschluss 14 in der Mitte des Schaltergehäuses 46 angeordnet sein.
  • Im Folgenden wird die temperaturabhängige Schaltfunktion des Schalters 10, welche durch das temperaturabhängige Schaltwerk 12 bewirkt wird, anhand Fig. 1 und 2 erläutert.
  • Fig. 1 zeigt, wie bereits erwähnt, die Schließstellung des Schalters 10, in der das temperaturabhängige Schaltwerk 12 einen elektrischen Kontakt zwischen den beiden Außenanschlüssen 14, 16 schalterintern herstellt. In dieser Schließstellung drückt die Federscheibe 20 das Kontaktteil 22 gegen einen stationären Gegenkontakt 76, der an der zweiten Elektrode 70 befestigt ist. Die Bimetallscheibe 18 ist in der Schließstellung des Schalters 10 stromlos und kräftefrei gelagert. Der Kontaktdruck wie auch der Stromfluss wird lediglich durch die Federscheibe 20 bewirkt. Die Federscheibe 20 stützt sich dazu mit ihrem umlaufenden Rand 32 an dem Klemmelement 36 ab und drückt das zentral angeordnete Kontaktteil 22 gegen den Gegenkontakt 76. Der Stromfluss erfolgt von dem ersten Außenanschluss 14 über das Leitungsverbindungselement 74, den Haltering 24, die Federscheibe 20, das bewegliche Kontaktteil 22, den stationären Gegenkontakt 76 und die zweite Elektrode 70 zu dem zweiten Außenanschluss 16 (oder in umgekehrter Richtung).
  • In der in Fig. 1 gezeigten Schließstellung bzw. Tieftemperaturstellung des Schalters 10 befindet sich die Federscheibe 20 also in ihrer ersten Konfiguration und die Bimetallscheibe 18 in ihrer Tieftemperaturkonfiguration. Erhöht sich ausgehend von dieser Situation die Temperatur des zu schützenden Gerätes und damit die Temperatur des Schalters 10 und die Temperatur der Bimetallscheibe 18 auf die Ansprechtemperatur der Bimetallscheibe 18 oder über diese Ansprechtemperatur hinaus, so schnappt die Bimetallscheibe 18 von ihrer in Fig. 1 gezeigten, konvexen Tieftemperaturstellung in ihre konkave Hochtemperaturstellung um, die in Fig. 2 gezeigt ist. Bei diesem Umschnappen stützt sich die Bimetallscheibe 18 mit ihrem äußeren Rand 44 an der Federscheibe 20 ab. Dadurch biegt sich gleichzeitig die Federscheibe 20 an ihrem Zentrum nach oben durch, so dass die Federscheibe 20 von ihrer in Fig. 1 gezeigten, ersten stabilen geometrischen Konfiguration in ihre in Fig. 2 gezeigte, zweite geometrisch stabile Konfiguration umschnappt. Dadurch wird das Kontaktteil 22 von dem Gegenkontakt 76 abgehoben und die elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Außenanschlüssen 14, 16 unterbrochen.
  • Das zu schützende Gerät wird dementsprechend stromlos gestellt, so dass dieses wieder abkühlen kann. Fällt die Temperatur anschließend wieder auf eine Temperatur unterhalb der sog. Rücksprungtemperatur der Bimetallscheibe 18, so schnappt diese wieder von ihrer in Fig. 2 gezeigten Hochtemperaturstellung in ihre in Fig. 1 gezeigte Tieftemperaturstellung zurück, wodurch die elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Außenanschlüssen 14, 16 erneut geschlossen wird. Ein solches Rückschalten kann je nach Anwendungsfall durch eine Rückschaltsperre oder einen elektrisch parallel zu dem Schaltwerk 12 geschalteten Heizwiderstand, der eine sog. Selbsthaltefunktion bewirkt, verhindert werden.
  • Es versteht sich, dass bei dem erfindungsgemäßen Schalter 10 diverse weitere Abwandlungsmöglichkeiten zu dem in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiel möglich sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise muss das Schaltergehäuse 46 keineswegs im Längsschnitt kreisrund ausgestaltet sein, sondern kann auch oval oder eckige ausgestaltet sein. Die beiden Scheiben 18, 20 müssen dementsprechend ebenfalls nicht zwangsläufig als Kreisscheiben ausgestaltet sein. Die Form des Halterings 24, wie auch die Form des Kontaktteils 22, kann ebenfalls etwas anders ausgestaltet sein und muss nicht zwangsläufig exakt die Form haben, wie sie in den vorliegend gezeigten Zeichnungen dargestellt ist.
  • Es folgt eine Liste weiterer Ausführungsbeispiele:
    1. 1. Temperaturabhängiges Schaltwerk 12 für einen temperaturabhängigen Schalter 10, mit:
      • einer temperaturabhängigen Bimetallscheibe 18;
      • einer temperaturunabhängigen Federscheibe 20;
      • einem elektrisch leitfähigen Kontaktteil 22, an dem die Bimetallscheibe 18 und die Federscheibe 20 unverlierbar gehalten sind; und
      • einem Haltering 24, der einen Grundkörper 34 aus elektrisch leitfähigem Material aufweist und einen umlaufenden Rand 32 der Federscheibe 20 umgibt und dadurch die Federscheibe 20 unverlierbar hält.
    2. 2. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß Ausführungsbeispiel 1, wobei der Haltering 24 die Bimetallscheibe 18 nicht berührt und einen umlaufenden Rand 44 der Bimetallscheibe 18 zumindest von einer Oberseite der Bimetallscheibe 18 aus frei zugänglich lässt.
    3. 3. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß Ausführungsbeispiel 1 oder 2, wobei der Haltering 24 den umlaufenden Rand 32 der Federscheibe 20 von einer Umfangseite 48 der Federscheibe 20, einer quer zu der Umfangsseite 48 verlaufenden Oberseite 50 der Federscheibe 20 und einer der Oberseite 50 gegenüberliegenden Unterseite 52 der Federscheibe 20 aus jeweils zumindest teilweise umgibt.
    4. 4. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1-3, wobei der umlaufende Rand 32 der Federscheibe 20 in dem Haltering 24 klemmend angeordnet ist.
    5. 5. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1-4, wobei in dem Grundkörper 34 ein Klemmelement 36 angeordnet ist und der umlaufende Rand 32 der Federscheibe 20 zwischen dem Klemmelement 36 und dem Grundkörper 34 angeordnet ist.
    6. 6. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß Ausführungsbeispiel 5, wobei sich der Grundkörper 34 des Halterings 24 um eine zentrale Achse 38 herum erstreckt und eine zu der zentralen Achse 38 hin offene Aufnahmetasche 40 definiert, in der das Klemmelement 36 und der umlaufende Rand 32 der Federscheibe 20 angeordnet ist.
    7. 7. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1-6, wobei der Grundkörper 34 einstückig ausgestaltet ist.
    8. 8. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1-7, wobei die Bimetallscheibe 18 und die Federscheibe 20 in einer Höhenrichtung h übereinander angeordnet sind, und wobei eine in der Höhenrichtung h gemessene Höhe H, des Kontaktteils 22 größer als eine in der Höhenrichtung h gemessene Höhe H2 des Halterings 24 ist.
    9. 9. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1-8, wobei das Kontaktteil 22 relativ zu dem Haltering 24 zentrisch angeordnet ist und zumindest auf einer ersten Seite aus diesem hinausragt.
    10. 10. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1-9, wobei ein Innendurchmesser d1 des Grundkörpers 34 des Halterings 24 kleiner als ein Außendurchmesser D1 der Federscheibe 20 ist, aber größer als ein Außendurchmesser D2 der Bimetallscheibe 18 ist.
    11. 11. Temperaturabhängiger Schalter 10 mit einem temperaturabhängigen Schaltwerk 12 gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1-10, und einem das Schaltwerk 12 umgebenden Schaltergehäuse 46, wobei das temperaturabhängige Schaltwerk 12 dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen einer Schließstellung, in der das Schaltwerk 12 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem ersten Außenanschluss 14 und einem zweiten Außenanschluss 16 herstellt, und einer Öffnungsstellung, in der das temperaturabhängige Schaltwerk 12 die elektrisch leitende Verbindung trennt, zu schalten.
    12. 12. Temperaturabhängiger Schalter gemäß Ausführungsbeispiel 11, wobei das Schaltergehäuse 46 ein Unterteil 62 und ein an dem Unterteil 62 befestigtes, das Unterteil 62 verschließende Deckelteil 64 aufweist, wobei das Unterteil 62 und das Deckelteil 64 aus elektrisch isolierendem Material sind.
    13. 13. Temperaturabhängiger Schalter gemäß Ausführungsbeispiel 11 oder 12, wobei der Haltering 24 eine erste Elektrode 68 bildet, und wobei das Unterteil 62 die erste Elektrode 68 und eine mit dem zweiten Außenanschluss 16 elektrisch verbundene zweite Elektrode 70 trägt und die beiden Elektroden 68, 70 entlang einer Höhenrichtung h auf Abstand zueinander hält, wobei die erste Elektrode 68 über ein quer zu den beiden Elektroden 68, 70 ausgerichtetes, in dem Unterteil 62 angeordnetes Leitungsverbindungselement 74 mit dem ersten Außenanschluss 14 elektrisch verbunden ist, und wobei der erste und der zweite Außenanschluss 14, 16 bezüglich der Höhenrichtung h auf gleicher Höhe durch das Unterteil 62 hindurchgeführt sind.
    14. 14. Temperaturabhängiger Schalter gemäß Ausführungsbeispiel 13, wobei der Haltering 24 auf dem Leitungsverbindungselement 74 aufliegt.
    15. 15. Temperaturabhängiger Schalter gemäß einem der Ausführungsbeispiele 11-14, wobei die Bimetallscheibe 18 dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von ihrer Temperatur ihre Form zu verändern, um das Schaltwerk 12 zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung zu schalten, und wobei die Federscheibe 20 dazu eingerichtet ist, in der Schließstellung des Schaltwerks 12 die elektrisch leitende Verbindung herzustellen, indem sie sich an dem Haltering 24 abstützt und einen mechanischen Kontaktdruck erzeugt, mit dem das Kontaktteil 22 gegen einen stationären Gegenkontakt 76 gedrückt wird.

Claims (14)

  1. Temperaturabhängiges Schaltwerk (12) für einen temperaturabhängigen Schalter (10), mit:
    - einer temperaturabhängigen Bimetallscheibe (18);
    - einer temperaturunabhängigen Federscheibe (20);
    - einem elektrisch leitfähigen Kontaktteil (22), an dem die Bimetallscheibe (18) und die Federscheibe (20) unverlierbar gehalten sind; und
    - einem Haltering (24), der einen Grundkörper (34) aus elektrisch leitfähigem Material aufweist und einen umlaufenden Rand (32) der Federscheibe (20) umgibt und dadurch die Federscheibe (20) unverlierbar hält,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Grundkörper (34) ein Klemmelement (36) aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet ist und der umlaufende Rand (32) der Federscheibe (20) zwischen dem Klemmelement (36) und dem Grundkörper (34) angeordnet ist.
  2. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß Anspruch 1, wobei der Haltering (24) die Bimetallscheibe (18) nicht berührt und einen umlaufenden Rand (44) der Bimetallscheibe (18) zumindest von einer Oberseite der Bimetallscheibe (18) aus frei zugänglich lässt.
  3. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Haltering (24) den umlaufenden Rand (32) der Federscheibe (20) von einer Umfangseite (48) der Federscheibe (20), einer quer zu der Umfangsseite (48) verlaufenden Oberseite (50) der Federscheibe (20) und einer der Oberseite (50) gegenüberliegenden Unterseite (52) der Federscheibe (20) aus jeweils zumindest teilweise umgibt.
  4. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei der umlaufende Rand (32) der Federscheibe (20) in dem Haltering (24) klemmend angeordnet ist.
  5. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei sich der Grundkörper (34) des Halterings (24) um eine zentrale Achse (38) herum erstreckt und eine zu der zentralen Achse (38) hin offene Aufnahmetasche (40) definiert, in der das Klemmelement (36) und der umlaufende Rand (32) der Federscheibe (20) angeordnet ist.
  6. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei der Grundkörper (34) einstückig ausgestaltet ist.
  7. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei die Bimetallscheibe (18) und die Federscheibe (20) in einer Höhenrichtung (h) übereinander angeordnet sind, und wobei eine in der Höhenrichtung (h) gemessene Höhe (H1) des Kontaktteils (22) größer als eine in der Höhenrichtung (h) gemessene Höhe (H2) des Halterings (24) ist.
  8. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei das Kontaktteil (22) relativ zu dem Haltering (24) zentrisch angeordnet ist und zumindest auf einer ersten Seite aus diesem hinausragt.
  9. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei ein Innendurchmesser (d1) des Grundkörpers (34) des Halterings (24) kleiner als ein Außendurchmesser (D1) der Federscheibe (20) ist, aber größer als ein Außendurchmesser (D2) der Bimetallscheibe (18) ist.
  10. Temperaturabhängiger Schalter (10) mit einem temperaturabhängigen Schaltwerk (12) gemäß einem der Ansprüche 1-9, und einem das Schaltwerk (12) umgebenden Schaltergehäuse (46), wobei das temperaturabhängige Schaltwerk (12) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen einer Schließstellung, in der das Schaltwerk (12) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem ersten Außenanschluss (14) und einem zweiten Außenanschluss (16) herstellt, und einer Öffnungsstellung, in der das temperaturabhängige Schaltwerk (12) die elektrisch leitende Verbindung trennt, zu schalten.
  11. Temperaturabhängiger Schalter gemäß Anspruch 10, wobei das Schaltergehäuse (46) ein Unterteil (62) und ein an dem Unterteil (62) befestigtes, das Unterteil (62) verschließende Deckelteil (64) aufweist, wobei das Unterteil (62) und das Deckelteil (64) aus elektrisch isolierendem Material sind.
  12. Temperaturabhängiger Schalter gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der Haltering (24) eine erste Elektrode (68) bildet, und wobei das Unterteil (62) die erste Elektrode (68) und eine mit dem zweiten Außenanschluss (16) elektrisch verbundene zweite Elektrode (70) trägt und die beiden Elektroden (68, 70) entlang einer Höhenrichtung (h) auf Abstand zueinander hält, wobei die erste Elektrode (68) über ein quer zu den beiden Elektroden (68, 70) ausgerichtetes, in dem Unterteil (62) angeordnetes Leitungsverbindungselement (74) mit dem ersten Außenanschluss (14) elektrisch verbunden ist, und wobei der erste und der zweite Außenanschluss (14, 16) bezüglich der Höhenrichtung (h) auf gleicher Höhe durch das Unterteil (62) hindurchgeführt sind.
  13. Temperaturabhängiger Schalter gemäß Anspruch 12, wobei der Haltering (24) auf dem Leitungsverbindungselement (74) aufliegt.
  14. Temperaturabhängiger Schalter gemäß einem der Ansprüche 10-13, wobei die Bimetallscheibe (18) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von ihrer Temperatur ihre Form zu verändern, um das Schaltwerk (12) zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung zu schalten, und wobei die Federscheibe (20) dazu eingerichtet ist, in der Schließstellung des Schaltwerks (12) die elektrisch leitende Verbindung herzustellen, indem sie sich an dem Haltering (24) abstützt und einen mechanischen Kontaktdruck erzeugt, mit dem das Kontaktteil (22) gegen einen stationären Gegenkontakt (76) gedrückt wird.
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