WO2008113489A1 - Temperaturabhängiger schalter und dafür vorgesehenes schaltwerk - Google Patents

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WO2008113489A1
WO2008113489A1 PCT/EP2008/001872 EP2008001872W WO2008113489A1 WO 2008113489 A1 WO2008113489 A1 WO 2008113489A1 EP 2008001872 W EP2008001872 W EP 2008001872W WO 2008113489 A1 WO2008113489 A1 WO 2008113489A1
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movable contact
spring
spring bar
switch according
contact part
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PCT/EP2008/001872
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Marcel P. Hofsaess
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Hofsaess Marcel P
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/32—Thermally-sensitive members
    • H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
    • H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/14—Electrothermal mechanisms
    • H01H71/16—Electrothermal mechanisms with bimetal element
    • H01H71/164—Heating elements

Definitions

  • the present invention relates to a temperature-dependent switch having a housing, on which a first and at least a second external connection are provided, and having a temperature-dependent switching mechanism arranged in the housing, which comprises a spring part, on which a movable contact part cooperating with the first external connection and a Bimetallic snap disk are arranged, which electrically separates the movable contact part as a function of its temperature from the first outer terminal, wherein on the spring part at least one contact surface is provided, which cooperates with the second outer terminal.
  • a temperature-dependent switch having a housing, on which a first and at least a second external connection are provided, and having a temperature-dependent switching mechanism arranged in the housing, which comprises a spring part, on which a movable contact part cooperating with the first external connection and a Bimetallic snap disk are arranged, which electrically separates the movable contact part as a function of its temperature from the first outer terminal, wherein on the spring part at least one contact surface is provided, which cooperates with the second outer
  • the known switch consists of a two-part housing made of insulating material, in which a temperature-dependent switching mechanism is used.
  • the derailleur comprises a spring washer, which carries a movable contact approximately in the middle, on which a bimetallic snap disk is further arranged.
  • a holding lug is laterally provided, which is fastened by means of a pin on a provided on the lower part of the housing bottom electrode.
  • the movable contact part cooperates with a fixed mating contact which is provided on the inside of the cover part of the housing as cover electrode.
  • Base electrode and cover electrode each have an external connection, in which the stripped end of a connecting wire is inserted.
  • the spring washer lies with its edge region, which is not occupied by the retaining lug, on an inner, projecting shoulder, which is provided on the inside of the housing lower part.
  • the movable contact part bears against the fixed mating contact, so that an electrically conductive connection is established between the two outer terminals via the fixed mating contact, the movable contact part, the spring washer and the retaining lug.
  • the temperature-dependent switching mechanism is a captive unit from the formed by spring washer and retaining lug spring part, the bimetallic snap disk and the movable contact part.
  • This switching mechanism can be used according to DE 199 19 648 in its housing-less state in a device provided on a pocket, where the corresponding electrodes are arranged, with which cooperate on the one hand, the holding approach and on the other hand, the movable contact part.
  • the temperature-dependent switches and deraille described so far serve to protect an electrical device against excessive temperature.
  • the supply current for the device to be protected is passed through the temperature-dependent switch or the temperature-dependent switching mechanism, wherein the switch or the switching mechanism are thermally coupled to the device to be protected.
  • the respective rear derailleur then opens the circuit by the movable contact part is lifted from the fixed counter contact.
  • switches While in the extent described switches and derailleurs, the self-heating of the spring member is undesirable, switches are also known in which a series resistance is additionally provided, which heats up in a defined manner by the flowing current of the device to be protected. If the current flow is too high, this resistance heats up to such an extent that the transition temperature of the bimetallic snap disk is reached. In addition to monitoring the temperature of the device, the flowing current can be monitored in this way, so the switch has a defined current dependence.
  • switches and deraille first advantageous that the current is not performed by the bimetallic snap disk, but by the spring washer, but also that the bimetallic snap disk is not only absorbed forces below their switching temperature, both for high switching point accuracy and long life.
  • the present invention has the object, the above-mentioned temperature-dependent switch in such a way that it has the lowest possible undefined current dependence, on the other hand, however, is structurally simple. Furthermore, the mechanical load of the bimetallic Snap disc should be as low as possible to ensure long-term stability of the switching point can.
  • this object is achieved in the above-mentioned temperature-dependent switch, characterized in that the spring part has a spring bar which carries the movable contact part and the bimetallic snap disk, and a spring bar surrounding and supporting frame on which the one contact surface is provided.
  • the spring member By surrounding the spring bar and supporting frame, the spring member is now much larger and thus designed with more mass, further provided to be overcome spring force by a spring bar, which is expended by the bimetal snap disc opening force is therefore significantly lower than in the prior art ,
  • the mass of the spring member is significantly larger than in the prior art, overall the electrical resistance is lower, which contributes to a lower self-heating by the guided current.
  • the larger mass of the spring part reduces the self-heating, as more heat can be stored.
  • the spring member can be readjusted subsequently, the spring track must be bent only before, during or after assembly by pressure on the movable contact part.
  • the spring part can be made as a stamped part, at the dimensional stability lower demands are to be made, because the frame can be clamped in the switch, so to speak, so that the desired low contact resistance during clamping automatically results.
  • the present invention also relates to a temperature-dependent switching mechanism comprising a spring member on which a movable contact member and a bimetallic snap disk are arranged, which acts on the movable contact part as a function of its temperature, wherein at least one first contact surface on the spring member is provided, wherein the spring member has a spring bar, which carries the movable contact member and the bimetallic snap disk, and a spring bar surrounding and bearing frame on which the first contact surface is provided.
  • This temperature-dependent switching mechanism is a captive unit of spring part, contact part and bimetallic snap disk and can thus not only be installed in housings to a temperature-dependent switch, it can also be installed as a "naked rear derailleur" in pockets on a device, as shown in the beginning DE 199 19 648 A1, which is known in principle. against this background, the disclosure of this prior art is expressly made the subject of the present application.
  • the new switching mechanism thus has the same advantages as the new switch, the contact resistance between the frame and corresponding electrodes in the switch or in the device is very low, the self-heating of the spring member by the flowing current does not contribute or only slightly to the adjustment the switching point of the bimetallic snap disk, wherein the bimetallic snap disc must spend less force to adjust the spring bar.
  • a further advantage is that the production accuracy of the electrodes coming into contact with the frame is less demanding, because the frame offers a large bearing surface and can also be clamped to the electrodes without affecting the spring force of the spring bar.
  • the frame can be provided with resistance functions, so that the temperature-dependent switching mechanism so to speak, a defined current dependence or a self-holding function with integrated, can be dispensed with elaborate subsequent shading.
  • an additional contact surface is provided on the frame, which cooperates with the first external connection or the second external connection, wherein the two contact surfaces are either directly electrically connected to each other, or are electrically connected to each other via at least one resistor.
  • this resistor can be used either for a defined current dependence or for the realization of a self-holding function, as will be described in detail in connection with the figures.
  • the spring member forms a captive unit with the bimetallic snap disk and the movable contact part, which is inserted into the housing.
  • the derailleur can be supplied as a semi-finished, which then only has to be inserted into the housing during final assembly.
  • the frame is formed substantially rectangular or square with two end webs and two longitudinal webs, wherein at the end webs and / or the longitudinal webs, the first and possibly second contact surface is formed, preferably the spring bar parallel to and between the Longitudinal webs extends and is connected to at least one end web or with both end webs.
  • the frame can also be designed round or oval.
  • the frame protects the spring bar and the bimetallic snap disk against damage, further comprising a well transportable unit is created.
  • the bimetallic snap disk must have only a small actuating force to lift the movable contact part of the fixed mating contact, while still the Zuhaltekraft of the spring bar by simply bending the same can be adjusted or readjusted.
  • the bimetallic snap disc has to use a higher force to open the circuit, but the spring bar itself is protected against bending, with very little heating from the flowing current due to the bilateral outflow, so that in this construction is a small to negligible current dependence of the switching process.
  • the spring bar is connected to both end webs, it is also advantageous that, when the switch is opened and closed, the movable contact part is, as it were, raised straight and promptly away from the bottom electrode. If, however, the spring bar is connected to an end web only at one of its ends, then the contact part slides along the bottom electrode during the opening and closing, so that an abrasion is generated there, which, so to speak, cleans the contact surfaces again.
  • the bimetallic snap disk has an outer diameter which is smaller than the distance between the two longitudinal webs.
  • the advantage here is that the bimetallic snap disk is protected not only by the end webs, but also by the longitudinal webs during transport. It is also advantageous that the bimetallic snap disk can be moved so to speak through the frame, which allows a structurally simple construction of the switch.
  • the bimetallic snap disk can be arranged with the movable contact part either on opposite sides of the spring bar or on the same side of the spring bar, the bimetallic snap disk are attached in one embodiment via a rivet bolt and the movable contact part as Aufsch spatern directly to the spring bar, and in another embodiment, the bimetal snap-action disc is attached to the spring bar via a contact rivet which is designed as a movable contact part.
  • the contact rivet carries the bimetallic snap disk and also serves as a movable contact part, so that a total of a small number of components is required.
  • the number of components is slightly higher, but the bimetallic snap disk can, for example, be arranged on the side opposite the contact part of the spring bar. The bimetallic snap disk is then protected, so to speak, by the spring bar from a possible spark during opening or closing of the switch, so that damage to the bimetallic snap disk can be avoided, which extends their life. Especially in switches for high voltages and powers, this construction is preferred.
  • the bimetallic snap disk is loosely placed on the movable contact, which is either loosely inserted itself into the spring bar or attached as Aufsch spative on the spring bar.
  • the rear derailleur then consists of at least partially loosely assembled items that are arranged captive in the finished mounted switch by the surrounding housing.
  • an electrically conductive bottom electrode which is connected to the first external terminal
  • an electrically conductive cover electrode are arranged on the housing, which is connected to the second external terminal, wherein the movable contact part with the bottom electrode and the first contact surface with the lid electrode cooperates, wherein the frame is clamped between the housing and the lid electrode.
  • This measure is of constructive advantage, because with the closing of the housing by the bottom electrode and cover electrode is contacted on the one hand, the frame and positioned on the other hand, the temperature-dependent switching mechanism.
  • the housing comprises a preferably solid base block, in which a through hole for receiving the temperature-dependent switching mechanism is provided, wherein the basic block formed by the flat metal part as the bottom electrode and formed as a flat metal part lid. electrode is closed, preferably cover electrode and bottom electrode are fixed by crimping edges on the base block.
  • the housing is at least partially made of insulating material, preferably made of thermally conductive plastic or ceramic.
  • the heat-conducting plastic ensures an even better thermal connection of the switch to the device to be protected.
  • the housing is made at least partially of an electrically conductive material, preferably of PTC material, which is electrically connected both to the first external connection and to the second external connection.
  • the housing is connected, so to speak, as a self-holding resistor electrically parallel to the temperature-dependent switching mechanism, so that the switch, so to speak implicitly receives its self-holding function, without an additional component is required.
  • the switch has a resistor which is electrically connected in series with the first and second external terminal, wherein preferably additionally or alternatively a resistor is provided, which is electrically connected in parallel to the temperature-dependent switching mechanism.
  • the switch is provided in a conventional manner with a current dependence and a self-holding function.
  • a ceramic disk with a passage is provided geometrically between the bimetallic snap disk and the bottom electrode, through which the movable contact part comes into contact with a fixed mating contact.
  • the bimetallic snap disk is protected against flying sparks, etc., so that the switch can be used as a whole for switching higher voltages, powers and currents.
  • Fig. 1 shows the new switch in a first embodiment and in a very schematic, schematic representation
  • Fig. 2 is a schematic representation of the spring member from the switch according to
  • Fig. 1 in a plan view and in a first embodiment
  • FIG. 3 in a representation like Fig. 2 shows a second embodiment of the
  • FIG. 4 shows the basic interconnection of the spring part from FIG. 3 for realizing a self-holding function
  • FIG. 5 shows a representation like FIG. 4, but for realizing current-dependent switching
  • FIG. 6 shows a representation like FIG. 5, but additionally with a self-holding function
  • FIG. 7 is a representation like FIG. 1 of a second embodiment of the new switch
  • Fig. 8 is an exploded view of the switch of FIG. 7 in a schematic
  • FIG. 9 shows a third embodiment of the new switch in a representation as in FIG. 7;
  • Fig. 10 is an enlarged view of the feature X of Fig. 9;
  • FIG. 11 is an enlarged exploded view of the switch of Figure 9 from above.
  • Fig. 12 the temperature-dependent switching mechanism of the switch of FIG. 7, but with additional ceramic disc to protect the bimetallic snap disk.
  • Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through a temperature-dependent switch 10 in a highly schematic representation.
  • the switch 10 comprises a housing 11 with a pot-like lower part 12 and a cover part 14 which closes this.
  • the lower part 12 and cover part 14 are made of insulating material in the embodiment shown.
  • a temperature-dependent switching mechanism 15 which comprises a spring member 16 with frame 17 on which a spring bar 18 is arranged.
  • the spring bar 18 carries a réelleniet 19 in the form of a movable contact member 21 to which a captive bimetallic snap disk 22 is arranged.
  • the movable contact part 21 cooperates with a bottom electrode 23, which is arranged inside in the lower part 12.
  • the bottom electrode is connected via a schematically illustrated connection to a first external connection 24 of the switch 10.
  • a first contact surface 25 is provided, which is in abutment with a cover electrode 26 which is arranged on the inside of the cover part 14.
  • the cover electrode 26 is connected to a second external terminal 27.
  • a circumferential shoulder 28 is provided, on which the frame 17 rests. The cover member 14 presses the frame 17 on the shoulder 28, wherein over a circumferential detent 29 lid member 14 and lower part 12 are fixedly connected together.
  • the movable contact part 21 is pressed by the force of the spring bar 18 against the bottom electrode 23, so that an electrically conductive connection between the two outer terminals 24 and 27 is made.
  • This electrically conductive connection is made via bottom electrode 23, movable contact part 21, spring bar 18, frame 17, first contact surface 25 and cover electrode 26.
  • the bimetallic snap-action snap snaps from the concave to a convex shape shown, its edge 31 moving toward the bottom 32 of the base 12, as indicated by arrows 33.
  • the bimetallic snap disk snaps around accordingly, it pushes the movable contact part 21 away from the bottom electrode 23, so that the flow of current through the switch 10 is interrupted.
  • the spring member 16 of FIG. 1 is shown in a plan view.
  • the spring member 16 has the substantially rectangular frame 17, the two end webs 34 and 35 and two connecting them longitudinal webs 36 and 37 comprises. Between the longitudinal webs 36 and 37, the spring bar 18 extends such that open spaces 38 and 39 arise on both sides.
  • the dimensions are chosen so that the longitudinal webs 36 and 37 to each other have a distance 41 and a clear width, which is less than that indicated at 42 outer diameter of the bimetallic snap disk 22. In this way, the bimetallic snap disk 22 between the Longitudinal webs 36 and 37 are moved through, wherein the bimetallic snap disk 22 is also protected by the frame 17 during transport.
  • first contact surface 25 is formed below the end web 34, wherein a further, second contact surface 43, which can be seen in FIG. 1, is formed below the end web 35.
  • This contact surface 43 is in contact with a further cover electrode 26 ', which may either be connected to the cover electrode 26, preferably formed in one piece, or is electrically separated from the cover electrode 26, which is why it is then connected to an alternative second external connection 27'.
  • the spring bar 18 is integrally connected at its first end 44 to the end web 34 and at its second end 45 to the end web 35.
  • the formed from frame 17 and spring bar 18 spring member 16 is a stamped part, in which the spring bar 18 may be bent up by stretching. Alternatively, the entire frame 17 may be slightly bent.
  • FIG. 3 an alternative embodiment of the spring member 16 is shown in a representation as in Fig. 2, in which the longitudinal webs 36 and 37 are not directly electrically interconnected as in Fig. 2, but each via resistors 46 and 47 electrically to each other Connection stand.
  • the spring bar 18 is connected only at its first end 44 to the end bar 34, an electrically conductive connection between the spring bar 18 and end bar 35 does not exist.
  • the spring member 16 'of FIG. 3 is inserted into the switch of FIG. 1, by optional use of the external terminals 27 and 27' and by external shading a switch with self-holding function, with current dependence or be provided with self-holding function and current dependence, as will now be explained with reference to the circuit diagrams of Figures 4 to 6.
  • the second contact surface 43 is connected via a suitable connection to the first external connection 24, which is also connected to the bottom electrode 23.
  • the resistor 46 is electrically bypassed with the rear derailleur 15, the current flows into the device to be protected from the outer terminal 24 through the rear derailleur 15 to the outer terminal 27.
  • the switch is opened, the spring bar 18 so the movable contact part 21 lifts from the bottom electrode 23, there is now a connection between the two external terminals 24 and 27 via the resistor 46, which takes over part of the current flowing so far and heats up, so that it provides in a conventional manner for a self-holding function.
  • the alternative second external connection 27 ' is used, so that when the switching mechanism 15 is closed, the resistor 46 is connected in series between the external connections 24 and 27'.
  • the resistor 46 provides for a defined current dependence of the switch 10, when the flowing current exceeds a threshold value, the resistor 46 heats up so far that the switching mechanism 15 is opened in a conventional manner.
  • the switch arrangement according to FIG. 5 additionally has a resistor 48 between the external terminals 24 and 27 ', this self-holding resistor 48 is electrically parallel to the switching mechanism 15 and thus acts like the resistor 46 from FIG. 4.
  • the self-holding resistor 48 takes over part of the current and keeps the switch open in a manner known per se until the current is completely switched off.
  • the resistor 46 in the embodiments according to figures 4 to 6 as an integral part of the spring member 16, namely there on the frame 17 may be arranged, the self-holding resistor 48 is additionally provided, for example. Externally turn on. On the other hand, it can also be integrated in the housing 11 of the switch 10, as will be discussed later in connection with FIG. 9.
  • Fig. 7 is a further embodiment of the new switch 10 in a representation as shown in Fig. 1.
  • the housing 11 has a stepped bore 51 stepped here, which is closed by the bottom electrode 23 and cover electrode 26.
  • the bottom electrode 23 is held by a beading edge 52 and the cover electrode 26 by a bead 53 fixed to the housing 11.
  • a recess 54 is provided in the housing 11, in which the frame 17 of the switching mechanism 15 is inserted, as can be better understood from the exploded view of the switch 10 of Fig. 7 in Fig. 8.
  • the movable contact part 21 does not cooperate directly with the bottom electrode 23; instead, a fixed mating contact 55 is arranged thereon, which ensures better electrical contact with the movable contact part 21.
  • Both the bottom electrode 23 and the cover electrode 26 are formed in the embodiment according to Figures 7 and 8 as a flat metal part 56 and 57, wherein the housing 11 is a solid base block 58 made of insulating material or PTC ceramic.
  • a recess 59 can still be seen, into which the spring bar 18 extends, which in this embodiment is fastened only to an end web of the frame 17.
  • a circumferential shoulder 61 is also still provided, on which the bimetallic snap disk 22 is supported with its edge 31 when it lifts the movable contact part 19 of the fixed counter contact 55.
  • Fig. 8 can still be seen that the two flat metal parts 57 and 56 are provided with positioning holes 62 and 63, which engage in the final assembly of the switch 10 with associated positioning buttons on the main body 58, wherein in Fig. 8, only one upper positioning knob 64 can be seen.
  • the lower metal part 57 serving as the bottom electrode 26 is first provided with the fixed mating contact 55, before it is then fastened to the solid base body 58 by the beading edge 52. Thereafter, provided as a unit temperature-dependent switching mechanism 15 is placed with the movable contact member 21 facing down into the bore 51, wherein the frame 17 is positioned in the recess 54. Then, the upper metal part 56 is placed and fixed by the crimping edge 53.
  • the frame 17 is simultaneously contacted over the entire surface, so that on the one hand the switching mechanism 15 is positioned in the housing 11, but on the other hand, a very good and reliable contact between the contact surfaces on the frame 17 and the cover electrode 26 takes place, so that a very small Transition resistance arises. Because of the large mass of the spring member 16, this has only a very low electrical resistance, so that it heats up only very slightly at current flow through the switch 10 and quasi does not contribute to the switching behavior, the switching temperature is only due to the outside temperature, over the large metal parts 56 and 57 is effectively coupled into the switch 10.
  • the spring bar 18 requires no support surface, wherein the required contact force can be adjusted or readjusted by readjusting, so bending the spring bar before final assembly.
  • the bimetal snap-action disc 22 is supported on the circumferential shoulder 61, and here too no high demands are placed on the production accuracy.
  • the force of the bimetallic snap disk must 22 not be as high as in the prior art, because it is only the force of the spring bar to overcome 18, a push of round spring washers is not required.
  • the switch 10 of Figures 7 and 8 consists of only seven parts, so it is structurally simple, quick and easy to assemble and overall inexpensive to manufacture. In addition, the switch 10 is robust and because of the flanged edges 52 and 53 also dustproof and moisture-proof designed so that the switching mechanism 15 is protected from contamination.
  • FIGS. 9 to 11 show a modification of the switch 10 from FIGS. 7 and 8. While in the switch 10 of Figures 7 and 8, the bimetallic snap disk 22 and the movable contact member 21 are arranged on the same side of the spring bar 18, they are in the switch 10 of Figures 9 to 11 on opposite sides of the spring bar 18th In this way, the bimetallic snap disk 22 is further away from the fixed mating contact 55, so that the risk is reduced that the bimetallic snap disk 22 is damaged by flying sparks when opening or closing the contact pair 21/55. In addition to the greater distance contributes to the protection of the bimetallic snap-action disc 22 also still the spring bar 18, which is now arranged between the bimetal snap-action disc 22 and fixed mating contact 55.
  • the bimetallic snap disk 22 is fastened via a rivet bolt 65 to the spring bar 18, while on the opposite side, the movable contact part 21 is attached as Aufsch spatar at the outer free end of the spring bar 18.
  • the bimetallic snap-action disc 22 now rests with its edge 31 on the recess 54 in which the frame 17 is also located. This is possible because the outer diameter of the bimetal Snap disc 22 is smaller than the clear width between the longitudinal webs of the frame 17, as already discussed with reference to FIG.
  • the cover electrode 26 is provided with a pot-like elevation 66, which forms a kind of dome, in which the bimetal snap-action disk can move upwards when switching.
  • FIG. 10 also shows the feature X from FIG. 9 in an enlarged view. It can be seen that the rivet bolt 65 is riveted at 67 to the spring bar 18. On the other side of the rivet bolt 65 is a stop 68, which is also riveted at 69 with the rivet bolt 65. Below the stop 68, the bimetal snap-action disc 22 is arranged on the rivet bolt 65 so that a certain clearance 71 remains, so that the bimetal snap-action disc is not firmly clamped. The free space 71 allows a certain movement of the bimetallic snap disk, so that it is so free of mechanical stresses at least as long as it is in its low-temperature position, which is shown in Fig. 9.
  • a protection of the bimetallic snap disk 22 is also possible in the embodiment according to Figures 7 and 8, as is apparent from Fig. 12, which shows an enlarged section of the switch of Fig. 7.
  • This protection is effected by a ceramic disk 72, which is arranged between the bimetallic snap disk 22 and the fixed mating contact 25 and rests on the peripheral shoulder 61, on which the bimetallic snap disk 22 is supported in its high temperature position.
  • a passage 73 is provided through which the contact rivet 19 engages.
  • a switch as shown in Figures 7 to 12, can be provided by parallel connection of a PTC resistor to the rear derailleur 15 with a self-holding function.
  • This self-holding function is achieved in the switch in Fig. 9 by a arranged in a through hole 75 PTC resistance 76, which is electrically connected between the bottom electrode 23 and the cover electrode 26.
  • the switch of FIG. 9 consists of nine individual parts if the PTC resistor 76 is dispensed with.

Abstract

Ein temperaturabhängiger Schalter (10) ist mit einem Gehäuse (11), an dem ein erster und zumindest ein zweiter Außenanschluss (24, 27; 27') vorgesehen sind, und mit einem in dem Gehäuse (11) angeordneten temperaturabhängigen Schaltwerk (15) versehen, das ein Federteil (16) umfasst, an dem ein mit dem ersten Außenanschluss (24) zusammenwirkendes bewegliches Kontaktteil (19, 21) sowie eine Bimetall- Schnappscheibe (22) angeordnet sind, die das bewegliche Kontaktteil (19, 21) in Abhängigkeit von ihrer Temperatur elektrisch von dem ersten Außenanschluss (24) trennt. An dem Federteil (16) ist zumindest eine Kontaktfläche (25) vorgesehen, die mit dem zweiten Außenanschluss (27) zusammenwirkt, wobei das Federteil (16) einen Federsteg (18), der das bewegliche Kontaktteil (19, 21) und die Bimetall- Schnappscheibe (22) trägt, sowie einen den Federsteg (18) umgebenden und tragenden Rahmen (17) aufweist, an dem die eine Kontaktfläche (25) vorgesehen ist. Ferner wird ein temperaturabhängiges Schaltwerk (15) für den Schalter (10) beschrieben.

Description

Temperaturabhängiger Schalter und dafür vorgesehenes Schaltwerk
Die vorliegende Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Schalter mit einem Gehäuse, an dem ein erster und zumindest ein zweiter Außenanschluss vorgesehen sind, und mit einem in dem Gehäuse angeordneten temperaturabhängigen Schaltwerk, das ein Federteil umfasst, an dem ein mit dem ersten Außenanschluss zusammenwirkendes bewegliches Kontaktteil sowie eine Bimetall-Schnappscheibe angeordnet sind, die das bewegliche Kontaktteil in Abhängigkeit von ihrer Temperatur elektrisch von dem ersten Außenanschluss trennt, wobei an dem Federteil zumindest eine Kontaktfläche vorgesehen ist, die mit dem zweiten Außenanschluss zusammenwirkt. Ein derartiger Schalter ist aus der EP O 858 090 A2 bekannt.
Der bekannte Schalter besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse aus Isoliermaterial, in das ein temperaturabhängiges Schaltwerk eingesetzt ist. Das Schaltwerk umfasst eine Federscheibe, die etwa mittig einen beweglichen Kontakt trägt, an dem ferner eine Bimetall-Schnappscheibe angeordnet ist. An der Federscheibe ist seitlich ein Halteansatz vorgesehen, der mittels eines Zapfens auf einer an dem Unterteil des Gehäuses vorgesehenen Bodenelektrode befestigt ist.
Das bewegliche Kontaktteil arbeitet mit einem festen Gegenkontakt zusammen, der innen an dem Deckelteil des Gehäuses als Deckelelektrode vorgesehen ist. Bodenelektrode und Deckelelektrode weisen jeweils einen Außenanschluss auf, in den das abisolierte Ende eines Anschlussdrahtes eingelegt ist.
Die Federscheibe liegt mit ihrem Randbereich, der nicht durch den Halteansatz belegt ist, auf einer inneren, vorspringenden Schulter auf, die innen an dem Gehäuseunterteil vorgesehen ist.
In Abhängigkeit von der Temperatur der Federscheibe liegt das bewegliche Kontaktteil an dem festen Gegenkontakt an, so dass über den festen Gegenkontakt, das bewegliche Kontaktteil, die Federscheibe und den Halteansatz eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Außenanschlüssen hergestellt wird.
Erhöht sich die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe über ihre Ansprechtemperatur hinaus, so springt sie von ihrer konvexen in eine konkave Form um, in der sie sich mit ihrem Rand an dafür vorgesehenen Schultern und Anschlägen im oberen Gehäuseteil abstützt, wobei sie das bewegliche Kontaktteil gegen die Kraft der Federscheibe von dem festen Gegenkontakt abhebt. Dazu ist es erforderlich, dass die Bimetall-Schnappscheibe die Federscheibe durchdrückt, so dass auch diese von ihrer konvexen in die konkave Form übergeht. Bei dem bekannten Schalter ist das temperaturabhängige Schaltwerk eine unverlierbare Einheit aus dem durch Federscheibe und Halteansatz gebildeten Federteil, der Bimetall-Schnappscheibe sowie dem beweglichen Kontaktteil. Dieses Schaltwerk kann gemäß DE 199 19 648 in seinem gehäuselosen Zustand in eine an einem Gerät vorgesehene Tasche eingesetzt werden, wo die entsprechenden Elektroden angeordnet sind, mit denen einerseits der Halteansatz und andererseits das bewegliche Kontaktteil zusammenwirken.
Die DE 199 19 648 Al beschreibt ferner temperaturabhängige Schaltwerke, bei denen eine Federscheibe und eine Bimetall-Schnappscheibe über ein bewegliches Kontaktteil zu einer unverlierbaren Einheit zusammengefügt sind. Auch diese temperaturabhängigen Schaltwerke können in an einem zu schützenden Gerät vorgesehene Taschen eingesetzt werden.
Andererseits ist es aus der DE 21 21 802 A bekannt, derartige Schaltwerke in ein verkapseltes Gehäuse einzusetzen, so dass sie einen druckfesten temperaturabhängigen Schalter bilden, der über das leitende Gehäuseoberteil sowie das leitende Gehäuseunterteil kontaktiert wird. Selbstverständlich sind Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil durch eine Isolationsfolie voneinander getrennt.
Die insoweit beschriebenen temperaturabhängigen Schalter und Schaltwerke dienen dazu, ein elektrisches Gerät vor zu hoher Temperatur zu schützen. Zu diesem Zweck wird der Versorgungsstrom für das zu schützende Gerät durch den temperaturabhängigen Schalter bzw. das temperaturabhängige Schaltwerk geleitet, wobei der Schalter bzw. das Schaltwerk thermisch an das zu schützende Gerät angekoppelt sind. Bei einer durch die Sprungtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe vorgegebenen Ansprechtemperatur öffnet das jeweilige Schaltwerk dann den Stromkreis, indem das bewegliche Kontaktteil von dem festen Gegenkontakt abgehoben wird.
Bei allen insoweit beschriebenen Schaltwerken ist von Vorteil, dass der abzuschaltende Strom nicht unmittelbar über die Bimetall-Schnappscheibe fließt, sondern über das Federteil geleitet wird. Auf diese Weise wird die Eigenerwärmung der Bimetall- Schnappscheibe reduziert, obwohl immer noch durch die Eigenerwärmung des Federteiles Hitze im Inneren der Schalter entsteht, so dass zusätzlich zu der von außen zugeführten Wärme des zu schützenden Gerätes auch diese Eigenerwärmung das Schaltverhalten mit beeinflusst.
Während bei den insoweit beschriebenen Schaltern und Schaltwerken die Eigenerwärmung der Federteiles unerwünscht ist, sind auch Schalter bekannt, bei denen zusätzlich ein Reihenwiderstand vorgesehen ist, der sich durch den fließenden Strom des zu schützenden Gerätes in definierter Weise erwärmt. Bei zu hohem Stromfluss heizt sich dieser Widerstand so weit auf, dass die Sprungtemperatur der Bimetall- Schnappscheibe erreicht wird. Neben der Überwachung der Temperatur des Gerätes kann auf diese Weise auch der fließende Strom mit überwacht werden, der Schalter hat also eine definierte Stromabhängigkeit.
Damit ein derartiger Schalter nach dem Abkühlen des Gerätes bzw. des Reihenwiderstandes nicht wieder schließt, ist es ferner bekannt, parallel zu dem temperaturabhängigen Schaltwerk einen weiteren Widerstand, vorzugsweise einen PTC- Widerstand vorzusehen, der bei geschlossenem temperaturabhängigem Schaltwerk durch dieses elektrisch kurzgeschlossen ist. Wenn das Schaltwerk jedoch öffnet, übernimmt der Parallelwiderstand einen Teil des bisher fließenden Stromes und erwärmt sich dabei so weit, dass er hinreichend Wärme erzeugt, um die Bimetall- Schnappscheibe auf einer Temperatur zu halten, die oberhalb der Ansprechtemperatur liegt. Dieser Vorgang wird Selbsthaltung genannt, er verhindert, dass sich ein temperaturabhängiger Schalter unkontrolliert wieder schließt, wenn das zu schützende Gerät sich wieder abgekühlt hat.
Bei den eingangs beschriebenen Schaltern und Schaltwerken sind Reihenwiderstand und Parallelwiderstand gesondert vorzusehen, was mit entsprechendem Aufwand verbunden ist. Insgesamt ist bei den insoweit beschriebenen Schaltern und Schaltwerken zunächst von Vorteil, dass der Strom nicht durch die Bimetall-Schnappscheibe, sondern durch die Federscheibe geführt wird, sondern auch, dass die Bimetall-Schnappscheibe nicht nur unterhalb ihrer Schalttemperatur kräftefrei aufgenommen ist, was beides für eine hohe Schaltpunktgenauigkeit und eine lange Lebensdauer sorgt.
Andererseits ist bei allen drei Konstruktionen von Nachteil, dass sie kompliziert aufgebaut sind, wobei insbesondere wegen der runden Federscheiben eine hohe Produktionsgenauigkeit erforderlich ist, denn die runden Scheiben brauchen eine genaue Auflagefläche am jeweiligen Rand. Aus diesem Grund sind die Gehäuse häufig als Drehteile gefertigt, um für genaue Auflageflächen zu sorgen. Die geringen Auflageflächen zwischen den Federscheiben und den Auflagerändern führen dabei jedoch zu unerwünscht hohen Übergangswiderständen, wobei die Federteile sich selbst häufig unerwünscht stark aufheizen, so dass immer auch eine gewisse Stromabhängigkeit vorhanden ist.
Ein weiterer Nachteil bei den bekannten temperaturabhängigen Schaltwerken besteht darin, dass die Bimetall-Schnappscheiben sowie die Federscheiben während des Transportes häufig verbiegen, so dass sie nicht mehr verwendet werden können.
Ein weiterer Nachteil bei diesem Stand der Technik besteht darin, dass die Bimetall- Schnappscheiben hohe Kräfte aufwenden müssen, um die konkaven Federscheiben in ihre konvexe Form durchzudrücken. Dies stellt hohe Anforderungen an die Herstellung der Bimetall-Schnappscheiben, die über viele Schaltzyklen sowohl ihre Ansprechtemperatur als auch die erforderliche Stellkraft nicht verändern dürfen.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den eingangs erwähnten temperaturabhängigen Schalter derart weiterzubilden, dass er eine möglichst geringe Undefinierte Stromabhängigkeit aufweist, andererseits aber konstruktiv einfach aufgebaut ist. Ferner soll die mechanische Belastung der Bimetall- Schnappscheibe möglichst gering sein, um eine Langzeitstabilität des Schaltpunktes gewährleisten zu können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs erwähnten temperaturabhängigen Schalter dadurch gelöst, dass das Federteil einen Federsteg, der das bewegliche Kontaktteil und die Bimetall-Schnappscheibe trägt, sowie einen den Federsteg umgebenden und tragenden Rahmen aufweist, an dem die eine Kontaktfläche vorgesehen ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Durch den den Federsteg umgebenden und tragenden Rahmen ist das Federteil jetzt deutlich größer und damit mit mehr Masse ausgelegt, wobei ferner die zu überwindende Federkraft durch einen Federsteg bereitgestellt wird, die von der Bimetall- Schnappscheibe aufzuwendende Öffnungskraft ist also deutlich geringer als im Stand der Technik.
Durch die große Auflagefläche des Rahmens sind ferner an die Genauigkeit der Kontaktflächen geringere Anforderungen zu stellen, der Schalter ist also insgesamt einfacher und preiswerter zu produzieren und zu montieren.
Weil ferner die Masse des Federteiles deutlich größer ist als im Stand der Technik, ist insgesamt der elektrische Widerstand geringer, was zu einer geringeren Eigenerwärmung durch den geführten Strom beiträgt. Auch die größere Masse des Federteiles verringert die Eigenerwärmung, da insgesamt mehr Wärme gespeichert werden kann.
Schließlich ist von Vorteil, dass das Federteil nachträglich nachjustiert werden kann, der Federsteig muss lediglich vor, während oder nach der Montage durch Druck auf das bewegliche Kontaktteil nachgebogen werden. Das Federteil kann dabei als Stanzteil gefertigt werden, an dessen Maßhaltigkeit geringere Anforderungen zu stellen sind, denn der Rahmen kann sozusagen in den Schalter eingespannt werden, so dass sich der gewünschte geringe Übergangswiderstand beim Einspannen automatisch ergibt.
Vor diesem Hintergrund betrifft die vorliegende Erfindung auch ein temperaturabhängiges Schaltwerk, das ein Federteil umfasst, an dem ein bewegliches Kontaktteil und eine Bimetall-Schnappscheibe angeordnet sind, die in Abhängigkeit von ihrer Temperatur auf das bewegliche Kontaktteil einwirkt, wobei an dem Federteil zumindest eine erste Kontaktfläche vorgesehen ist, bei dem das Federteil einen Federsteg, der das bewegliche Kontaktteil und die Bimetall-Schnappscheibe trägt, sowie einen den Federsteg umgebenden und tragenden Rahmen aufweist, an dem die erste Kontaktfläche vorgesehen ist.
Dieses temperaturabhängige Schaltwerk ist eine unverlierbare Einheit aus Federteil, Kontaktteil und Bimetall-Schnappscheibe und kann somit nicht nur in Gehäusen zu einem temperaturabhängigen Schalter verbaut werden, es kann auch als "nacktes Schaltwerk" in Taschen an einem Gerät eingebaut werden, wie dies aus der eingangs erwähnten DE 199 19 648 Al prinzipiell bekannt ist. Vor diesem Hintergrund wird die Offenbarung dieses Standes der Technik ausdrücklich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht.
Bei dem neuen temperaturabhängigen Schaltwerk ist von Vorteil, dass durch den Rahmen sowohl der Federsteg als auch die Bimetall-Schnappscheibe geschützt werden, so dass sich dieses Schaltwerk als Halbfabrikat leichter transportieren lässt als entsprechende Schaltwerke aus dem Stand der Technik.
Insgesamt weist das neue Schaltwerk also die gleichen Vorteile auf wie der neue Schalter, der Übergangswiderstand zwischen dem Rahmen und entsprechenden Elektroden im Schalter oder im Gerät ist sehr gering, die Eigenerwärmung des Federteiles durch den fließenden Strom trägt nicht oder nur geringfügig zur Verstellung des Schaltpunktes der Bimetall-Schnappscheibe bei, wobei die Bimetall-Schnappscheibe eine geringere Kraft aufwenden muss, um den Federsteg zu verstellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass an die Produktionsgenauigkeit der mit dem Rahmen in Kontakt gelangenden Elektroden geringere Anforderungen zu stellen sind, denn der Rahmen bietet eine große Auflagefläche und kann zudem mit den Elektroden verspannt werden, ohne dass dies die Federkraft des Federsteges beeinträchtigt.
Darüber hinaus kann der Rahmen mit Widerstandsfunktionen versehen werden, so dass das temperaturabhängige Schaltwerk sozusagen eine definierte Stromabhängigkeit oder eine Selbsthaltefunktion mit integriert, auf aufwändige nachträglich Verschattung kann somit verzichtet werden.
In einer Weiterbildung ist es dann bevorzugt, wenn an dem Rahmen eine weitere Kontaktfläche vorgesehen ist, die mit dem ersten Außenanschluss oder dem zweiten Außenanschluss zusammenwirkt, wobei die beiden Kontaktflächen entweder unmittelbar elektrisch miteinander verbunden sind, oder über zumindest einen Widerstand elektrisch miteinander verbunden sind.
Wenn die beiden Kontaktflächen unmittelbar elektrisch miteinander verbunden sind, vergrößert dies insgesamt die Auflagefläche und reduziert damit den Übergangswiderstand, was die oben erwähnten Vorteile mit sich bringt bzw. noch verstärkt.
Wenn die beiden Kontaktflächen dagegen über einen Widerstand elektrisch miteinander verbunden sind, kann dieser Widerstand entweder für eine definierte Stromabhängigkeit oder zur Realisierung einer Selbsthaltefunktion verwendet werden, wie dies im Zusammenhang mit den Figuren noch ausführlich beschrieben wird. Weiter ist es bevorzugt, wenn das Federteil mit der Bimetall-Schnappscheibe und dem beweglichen Kontaktteil eine unverlierbare Einheit bildet, die in das Gehäuse eingelegt ist.
Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, dass das Schaltwerk als Halbfabrikat zugeliefert werden kann, das bei der Endmontage dann lediglich noch in das Gehäuse eingelegt werden muss.
Ferner ist es bevorzugt, wenn der Rahmen im Wesentlichen rechteckig oder quadratisch mit zwei Stirnstegen und zwei Längsstegen ausgebildet ist, wobei an den Stirnstegen und/oder den Längsstegen die erste und ggf. zweite Kontaktfläche ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Federsteg parallel zu und zwischen den Längsstegen verläuft und mit mindestens einem Stirnsteg oder aber mit beiden Stirnstegen verbunden ist. Der Rahmen kann auch rund oder oval ausgelegt sein.
Bei dieser Maßnahme ist zum einen von Vorteil, dass der Rahmen den Federsteg sowie die Bimetall-Schnappscheibe gegen Beschädigungen schützt, wobei ferner eine gut transportierbare Einheit geschaffen wird.
Wenn der Federsteg mit einem Stirnsteg verbunden ist, muss die Bimetall- Schnappscheibe nur eine geringe Stellkraft aufweisen, um das bewegliche Kontaktteil von dem festen Gegenkontakt abzuheben, wobei dennoch die Zuhaltekraft des Federsteges durch einfaches Verbiegen desselben eingestellt oder nachjustiert werden kann.
Wenn der Federsteg mit beiden Stirnstegen verbunden ist, muss die Bimetall- Schnappscheibe zwar eine höheren Kraft zum Öffnen des Stromkreises aufwenden, der Federsteg selbst ist jedoch sicher gegen Verbiegen geschützt, wobei durch den beidseitigen Stromabfluss eine sehr geringe Erwärmung durch den fließenden Strom erfolgt, so dass bei dieser Konstruktion eine geringe bis vernachlässigbare Stromabhängigkeit des Schaltvorganges vorliegt. Wenn der Federsteg mit beiden Stirnstegen verbunden ist, ist weiter von Vorteil, dass beim Öffnen und Schließen des Schalters das bewegliche Kontaktteil sozusagen gerade und unverzüglich von der Bodenelektrode abgehoben wird. Ist der Federsteg dagegen nur an einem seiner Enden mit einem Stirnsteg verbunden, so gleitet das Kontaktteil während des Öffnens und Schließens an der Bodenelektrode entlang, so dass dort ein Abrieb erzeugt wird, der die Kontaktflächen sozusagen wieder säubert. Dieses Prinzip ist bspw. in der EP 0 103 792 A2 beschrieben, auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird.
Weiter ist es bevorzugt, wenn die Bimetall-Schnappscheibe einen Außendurchmesser aufweist, der geringer ist als der Abstand zwischen den beiden Längsstegen.
Hier ist von Vorteil, dass die Bimetall-Schnappscheibe nicht nur durch die Stirnstege, sondern auch durch die Längsstege beim Transport geschützt ist. Ferner ist von Vorteil, dass die Bimetall-Schnappscheibe sozusagen durch den Rahmen hindurchbewegt werden kann, was einen konstruktiv einfachen Aufbau des Schalters ermöglicht.
Dabei kann die Bimetall-Schnappscheibe mit dem beweglichen Kontaktteil entweder auf gegenüberliegenden Seiten des Federsteges oder aber auf derselben Seite des Federsteges angeordnet sein, wobei die Bimetall-Schnappscheibe in einem Ausführungsbeispiel über einen Nietbolzen und das bewegliche Kontaktteil als Aufschweißkontakt unmittelbar an dem Federsteg befestigt sind, und in einem anderen Ausführungsbeispiel die Bimetall-Schnappscheibe an dem Federsteg über einen Kontaktniet befestigt ist, der als bewegliches Kontaktteil ausgebildet ist.
Diese Maßnahmen sind zunächst konstruktiv von Vorteil, denn in dem einen Aus- führungsbeispiel trägt der Kontaktniet die Bimetall-Schnappscheibe und dient auch als bewegliches Kontaktteil, so dass insgesamt eine geringe Zahl von Bauteilen erforderlich ist. Bei dem anderen Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Bauteile zwar etwas höher, dafür kann die Bimetall-Schnappscheibe bspw. auf der dem Kontaktteil gegenüberliegenden Seite des Federsteges angeordnet sein. Die Bimetall-Schnappscheibe wird dann sozusagen durch den Federsteg vor einem möglichen Funkenflug beim Öffnen oder Schließen des Schalters geschützt, so dass Beschädigungen der Bimetall- Schnappscheibe vermieden werden, was ihre Lebensdauer verlängert. Insbesondere bei Schaltern für hohe Spannungen und Leistungen ist diese Konstruktion bevorzugt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Bimetall-Schnappscheibe lose auf den beweglichen Kontakt aufgelegt, der entweder selbst lose in den Federsteg eingelegt oder als Aufschweißkontakt auf dem Federsteg befestigt ist.
Hier kann also auf den Kontaktniet verzichtet werden, das Schaltwerk besteht dann aus zumindest zum Teil lose zusammengefügten Einzelteilen, die aber in dem fertig montierten Schalter durch das umgebende Gehäuse unverlierbar angeordnet sind.
Allgemein ist es bevorzugt, wenn an dem Gehäuse eine elektrisch leitende Bodenelektrode, die mit dem ersten Außenanschluss verbunden ist, sowie eine elektrisch leitende Deckelelektrode angeordnet sind, die mit dem zweiten Außenanschluss verbunden ist, wobei das bewegliche Kontaktteil mit der Bodenelektrode und die erste Kontaktfläche mit der Deckelelektrode zusammenwirkt, wobei der Rahmen zwischen dem Gehäuse und der Deckelelektrode eingeklemmt ist.
Diese Maßnahme ist konstruktiv von Vorteil, denn mit dem Verschließen des Gehäuses durch Bodenelektrode und Deckelelektrode wird zum einen der Rahmen kontaktiert und zum anderen das temperaturabhängige Schaltwerk positioniert.
Dabei ist es bevorzugt, wenn das Gehäuse einen vorzugsweise massiven Grundblock umfasst, in dem eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme des temperaturabhängigen Schaltwerkes vorgesehen ist, wobei der Grundblock durch die als flächiges Metallteil ausgebildete Bodenelektrode sowie die als flächiges Metallteil ausgebildete Deckel- elektrode verschlossen ist, wobei vorzugsweise Deckelelektrode und Bodenelektrode durch Bördelränder an dem Grundblock festgelegt sind.
Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, dass nur eine sehr geringe Anzahl von Bauteilen erforderlich ist, um den neuen Schalter zu konfektionieren. Zusätzlich zu dem als Halbfabrikat vorgefertigten temperaturabhängigen Schaltwerk sind lediglich noch der Grundblock sowie die beiden flächigen Metallteile erforderlich. Die flächigen Metallteile haben dabei den weiteren Vorteil, dass sie eine sehr gute thermische Anbindung des Schalters an das in seiner Temperaturentwicklung zu überwachende Gerät erlauben. Ferner ist ein derart hergestellter Schalter sehr druckstabil. Schließlich ist noch von Vorteil, dass der Rahmen des Federteiles auf diese Weise mit der gesamten Deckelelektrode in Anlage gelangt, so dass ein sehr guter elektrischer Kontakt sichergestellt ist. Durch die Bördelränder, mit denen die Metallteile an dem Grundblock festgelegt werden, wird schließlich dafür gesorgt, dass das Innere des Schalters gegen den Eintrag von Feuchtigkeit und Verschmutzung geschützt ist. Schließlich ist das Verbördeln bspw. durch Heißverpressen, Ultraschall oder UV- bzw. IR-Bestrahlung ein sehr einfach, schnell und sicher durchzuführender Vorgang, was die Konfektionierung des neuen Schalters weiter erleichtert.
Dabei ist es dann bevorzugt, wenn das Gehäuse zumindest teilweise aus Isolationsmaterial, vorzugsweise aus wärmeleitendem Kunststoff oder Keramik gefertigt ist.
Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, dass keine zusätzlichen Isolationsmaßnahmen zwischen den beiden Elektroden vorgenommen werden müssen, wobei der wärmeleitende Kunststoff eine noch bessere thermische Anbindung des Schalters an das zu schützende Gerät gewährleistet.
Alternativ ist es bevorzugt, wenn das Gehäuse zumindest teilweise aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise aus PTC-Material, gefertigt ist, das elektrisch sowohl mit dem ersten Außenanschluss als auch mit dem zweiten Außenanschluss in Verbindung steht. Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, dass das Gehäuse sozusagen als Selbsthaltewiderstand elektrisch parallel zu dem temperaturabhängigen Schaltwerk geschaltet ist, so dass der Schalter sozusagen implizit seine Selbsthaltefunktion erhält, ohne dass ein zusätzliches Bauteil erforderlich ist.
Andererseits ist es bevorzugt, wenn der Schalter einen Widerstand aufweist, der elektrisch in Reihe zu dem ersten und zweiten Außenanschluss geschaltet ist, wobei vorzugsweise zusätzlich oder alternativ ein Widerstand vorgesehen ist, der elektrisch parallel zu dem temperaturabhängigen Schaltwerk geschaltet ist.
Auf diese Weise wird der Schalter in an sich bekannter Weise mit einer Stromabhängigkeit sowie einer Selbsthaltefunktion versehen.
Schließlich ist es noch bevorzugt, wenn geometrisch zwischen der Bimetall- Schnappscheibe und der Bodenelektrode eine Keramikscheibe mit einem Durchlass vorgesehen ist, durch den hindurch das bewegliche Kontaktteil in Anlage mit einem festen Gegenkontakt gelangt.
Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, dass die Bimetall-Schnappscheibe vor Funkenflug etc. geschützt wird, so dass der Schalter insgesamt zum Schalten höherer Spannungen, Leistungen und Ströme verwendet werden kann.
Bei dem neuen temperaturabhängigen Schaltwerk ist es schließlich insgesamt noch bevorzugt, wenn es die oben erwähnten Merkmale einzeln oder in Kombination realisiert, wobei wegen der erzielbaren Vorteile auf die Ausführungen zum Schalter verwiesen werden darf.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den neuen Schalter in einem ersten Ausführungsbeispiel und in einer sehr schematisierten, prinzipiellen Darstellung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Federteiles aus dem Schalter gemäß
Fig. 1 in einer Draufsicht und in einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 in einer Darstellung wie Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für das
Federteil;
Fig. 4 die prinzipielle Verschaltung des Federteiles aus Fig. 3 zur Realisierung einer Selbsthaltefunktion;
Fig. 5 eine Darstellung wie Fig. 4, jedoch zur Realisierung von stromabhängigem Schalten;
Fig. 6 eine Darstellung wie Fig. 5, jedoch zusätzlich mit Selbsthaltefunktion;
Fig. 7 in einer Darstellung wie Fig. 1 ein zweites Ausführungsbeispiel des neuen Schalters;
Fig. 8 eine Explosionsdarstellung des Schalters aus Fig. 7 in schematischer
Ansicht von oben; Fig. 9 ein drittes Ausführungsbeispiel des neuen Schalters in einer Darstellung wie Fig. 7;
Fig. 10 eine vergrößerte Darstellung des Merkmales X aus Fig. 9;
Fig. 11 eine vergrößerte Explosionsdarstellung des Schalters aus Fig. 9 von oben; und
Fig. 12 das temperaturabhängige Schaltwerk des Schalters aus Fig. 7, jedoch mit zusätzlicher Keramikscheibe zum Schutz der Bimetall- Schnappscheibe.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen temperaturabhängigen Schalter 10 in stark schematisierter Darstellung. Der Schalter 10 umfasst ein Gehäuse 11 mit einem topf artigen Unterteil 12 sowie einem dieses verschließenden Deckelteil 14. Unterteil 12 und Deckelteil 14 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus Isolationsmaterial gefertigt.
In dem Gehäuse 11 ist ein temperaturabhängiges Schaltwerk 15 angeordnet, das ein Federteil 16 mit Rahmen 17 umfasst, an dem ein Federsteg 18 angeordnet ist. Der Federsteg 18 trägt einen Kontaktniet 19 in Form eines beweglichen Kontaktteiles 21, an dem unverlierbar eine Bimetall-Schnappscheibe 22 angeordnet ist.
Das bewegliche Kontaktteil 21 wirkt mit einer Bodenelektrode 23 zusammen, die innen in dem Unterteil 12 angeordnet ist. Die Bodenelektrode ist über eine schematisch dargestellte Verbindung mit einem ersten Außenanschluss 24 des Schalters 10 verbunden.
An dem Rahmen 17 ist eine erste Kontaktfläche 25 vorgesehen, die in Anlage mit einer Deckelelektrode 26 ist, die innen an dem Deckelteil 14 angeordnet ist. Die Deckelelektrode 26 ist mit einem zweiten Außenanschluss 27 verbunden. Innen in dem Unterteil 12 ist eine umlaufende Schulter 28 vorgesehen, auf der der Rahmen 17 aufliegt. Das Deckelteil 14 drückt den Rahmen 17 auf die Schulter 28, wobei über eine umlaufende Rastung 29 Deckelteil 14 und Unterteil 12 fest miteinander verbunden sind.
Auf diese Weise ist der Rahmen 17 und damit das gesamte temperaturabhängige Schaltwerk 15, das eine unverlierbare Einheit aus Federteil 16, beweglichem Kontaktteil 21 und Bimetall-Schnappscheibe 22 bildet, im Inneren des Schalters 10 fest gehalten und gleichzeitig kontaktiert.
In der in Fig. 1 gezeigten Tieftemperaturstellung der Bimetall-Schnappscheibe 22 wird das bewegliche Kontaktteil 21 durch die Kraft des Federsteges 18 gegen die Bodenelektrode 23 gedrückt, so dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Außenanschlüssen 24 und 27 hergestellt wird. Diese elektrisch leitende Verbindung wird über Bodenelektrode 23, bewegliches Kontaktteil 21, Federsteg 18, Rahmen 17, erste Kontaktfläche 25 und Deckelelektrode 26 hergestellt.
Wenn sich die Temperatur im Inneren des Schalters 10 erhöht, schnappt die Bimetall-Schnappscheibe von der gezeigten konkaven in eine konvexe Form um, ihr Rand 31 bewegt sich dabei in Richtung Boden 32 des Unterteiles 12, was durch Pfeile 33 angedeutet ist. Wenn die Bimetall-Schnappscheibe entsprechend umschnappt, drückt sie das bewegliche Kontaktteil 21 von der Bodenelektrode 23 weg, so dass der Strom- fluss durch den Schalter 10 unterbrochen ist.
In Fig. 2 ist in einer Draufsicht das Federteil 16 aus Fig. 1 gezeigt. Das Federteil 16 weist den im Wesentlichen rechteckigen Rahmen 17 auf, der zwei Stirnstege 34 und 35 sowie zwei diese verbindende Längsstege 36 und 37 umfasst. Zwischen den Längsstegen 36 und 37 erstreckt sich der Federsteg 18 derart, dass beidseits Freiräume 38 und 39 entstehen. Die Abmaße sind dabei so gewählt, dass die Längsstege 36 und 37 zueinander einen Abstand 41 bzw. eine lichte Weite aufweisen, die geringer ist als der bei 42 angedeutete Außendurchmesser der Bimetall-Schnappscheibe 22. Auf diese Weise kann die Bimetall-Schnappscheibe 22 zwischen den Längsstegen 36 und 37 hindurchbewegt werden, wobei die Bimetall-Schnappscheibe 22 ferner während des Transportes auch durch den Rahmen 17 geschützt ist.
Im Vergleich zwischen den Figuren 1 und 2 ist zu erkennen, dass die erste Kontaktfläche 25 unter dem Stirnsteg 34 ausgebildet ist, wobei unter dem Stirnsteg 35 eine weitere, zweite Kontaktfläche 43 ausgebildet ist, die in Fig. 1 zu erkennen ist. Diese Kontaktfläche 43 ist mit einer weiteren Deckelelektrode 26' in Anlage, die entweder mit der Deckelelektrode 26 verbunden, vorzugsweise einstückig ausgebildet sein kann, oder aber elektrisch von der Deckelelektrode 26 getrennt ist, weshalb sie dann mit einem alternativen zweiten Außenanschluss 27' verbunden ist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Federsteg 18 an seinem ersten Ende 44 mit dem Stirnsteg 34 und an seinem zweiten Ende 45 mit dem Stirnsteg 35 einstückig verbunden. Das aus Rahmen 17 und Federsteg 18 gebildete Federteil 16 ist ein Stanzteil, bei dem der Federsteg 18 durch Strecken hochgebogen sein kann. Alternativ kann auch der gesamte Rahmen 17 leicht gebogen sein.
In Fig. 3 ist in einer Darstellung wie in Fig. 2 eine alternative Ausbildung des Federteiles 16 gezeigt, bei dem die Längsstege 36 und 37 nicht wie in Fig. 2 unmittelbar elektrisch miteinander verbunden sind, sondern jeweils über Widerstände 46 und 47 elektrisch miteinander in Verbindung stehen.
Ferner ist bei dem Federteil 16 aus Fig. 3 der Federsteg 18 nur an seinem ersten Ende 44 mit dem Stirnsteg 34 verbunden, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Federsteg 18 und Stirnsteg 35 besteht nicht. Wenn anstelle des Federteiles 16 aus Fig. 2 das Federteil 16' aus Fig. 3 in den Schalter aus Fig. 1 eingesetzt wird, kann durch wahlweise Verwendung der Außenanschlüsse 27 bzw. 27' sowie durch externe Verschattung ein Schalter mit Selbsthaltefunktion, mit Stromabhängigkeit oder mit Selbsthaltefunktion und Stromabhängigkeit bereitgestellt werden, wie dies jetzt anhand der Schaltbilder der Figuren 4 bis 6 erläutert wird.
Bei der Konstruktion gemäß Fig. 4 ist die zweite Kontaktfläche 43 über eine geeignete Verbindung mit dem ersten Außenanschluss 24 verbunden, der auch mit der Bodenelektrode 23 verbunden ist. Auf diese Weise ist der Widerstand 46 bei geschlossenem Schaltwerk 15 durch dieses elektrisch überbrückt, der Strom in das zu schützende Gerät fließt von dem Außenanschluss 24 durch das Schaltwerk 15 zu dem Außenanschluss 27. Wenn der Schalter geöffnet wird, der Federsteg 18 also das bewegliche Kontaktteil 21 von der Bodenelektrode 23 abhebt, besteht jetzt eine Verbindung zwischen den beiden Außenanschlüssen 24 und 27 über den Widerstand 46, der einen Teil des bisher fließenden Stromes übernimmt und sich aufheizt, so dass er in an sich bekannter Weise für eine Selbsthaltefunktion sorgt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 wird der alternative zweite Außenanschluss 27' verwendet, so dass bei geschlossenem Schaltwerk 15 der Widerstand 46 in Reihe zwischen den Außenanschlüssen 24 und 27' liegt. Auf diese Weise sorgt der Widerstand 46 für eine definierte Stromabhängigkeit des Schalters 10, wenn der fließende Strom einen Schwellwert übersteigt, heizt sich der Widerstand 46 so weit auf, dass das Schaltwerk 15 in an sich bekannter Weise geöffnet wird.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 weist die Schalteranordnung gemäß Fig. 5 zusätzlich noch einen Widerstand 48 zwischen den Außenanschlüssen 24 und 27' auf, dieser Selbsthaltewiderstand 48 liegt elektrisch parallel zu dem Schaltwerk 15 und wirkt somit wie der Widerstand 46 aus Fig. 4. Wenn das Schaltwerk in Fig. 6 öffnet, übernimmt der Selbsthaltewiderstand 48 einen Teil des Stromes und hält den Schalter in an sich bekannter Weise so lange geöffnet, bis der Strom vollständig abgeschaltet wird. Während der Widerstand 46 bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 4 bis 6 als integraler Teil des Federteiles 16, nämlich dort am Rahmen 17, angeordnet sein kann, ist der Selbsthaltewiderstand 48 zusätzlich vorzusehen, bspw. extern anzuschalten. Andererseits kann er auch im Gehäuse 11 des Schalters 10 integriert sein, wie dies weiter hinten noch im Zusammenhang mit der Fig. 9 erörtert wird.
In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des neuen Schalters 10 in einer Darstellung wie in Fig. 1 gezeigt.
Das Gehäuse 11 weist eine hier gestufte Durchgangsbohrung 51 auf, die durch Bodenelektrode 23 und Deckelelektrode 26 verschlossen ist. Die Bodenelektrode 23 wird durch einen Bördelrand 52 und die Deckelelektrode 26 durch einen Bördelrand 53 fest am Gehäuse 11 gehalten.
Auf die Deckelelektrode zuweisend ist in dem Gehäuse 11 eine Aussparung 54 vorgesehen, in die der Rahmen 17 des Schaltwerkes 15 eingelegt ist, wie sich dies besser aus der Explosionszeichnung zu dem Schalter 10 aus Fig. 7 in Fig. 8 ergibt.
Das bewegliche Kontaktteil 21 arbeitet bei dem Schalter aus den Figuren 7 und 8 nicht unmittelbar mit der Bodenelektrode 23 zusammen, an dieser ist vielmehr ein fester Gegenkontakt 55 angeordnet, durch den für einen besseren elektrischen Kontakt zu dem beweglichen Kontaktteil 21 gesorgt wird.
Sowohl die Bodenelektrode 23 als auch die Deckelelektrode 26 sind in dem Ausfüh- rungsbeispiel gemäß Figuren 7 und 8 als flächiges Metallteil 56 bzw. 57 ausgebildet, wobei das Gehäuse 11 ein massiver Grundblock 58 aus Isolationsmaterial oder PTC- Keramik ist.
Neben der gestuften Durchgangsbohrung 51 ist noch eine Aussparung 59 zu erkennen, in die sich der Federsteg 18 hinein erstreckt, der in diesem Ausführungsbeispiel nur an einem Stirnsteg des Rahmens 17 befestigt ist. In der Durchgangsbohrung 51 ist ferner noch eine umlaufende Schulter 61 vorgesehen, auf der sich die Bimetall-Schnappscheibe 22 mit ihrem Rand 31 abstützt, wenn sie das bewegliche Kontaktteil 19 von dem festen Gegenkontakt 55 abhebt.
In Fig. 8 ist noch zu erkennen, dass die beiden flächigen Metallteile 57 und 56 mit Positionierbohrungen 62 bzw. 63 versehen sind, die bei der Endmontage des Schalters 10 mit zugeordneten Positionierknöpfen am Grundkörper 58 in Eingriff gelangen, wobei in Fig. 8 lediglich ein oberer Positionierknopf 64 zu erkennen ist.
Bei der Montage des in den Figuren 7 und 8 gezeigten Schalters wird zunächst das als Bodenelektrode 26 dienende untere Metallteil 57 mit dem festen Gegenkontakt 55 versehen, bevor es dann durch den Bördelrand 52 an dem massiven Grundkörper 58 befestigt wird. Danach wird das als Einheit bereitgestellte temperaturabhängige Schaltwerk 15 mit dem beweglichen Kontaktteil 21 nach unten weisend in die Bohrung 51 gelegt, wobei der Rahmen 17 in der Aussparung 54 positioniert wird. Dann wird das obere Metallteil 56 aufgelegt und durch den Bördelrand 53 befestigt. Auf diese Weise wird gleichzeitig der Rahmen 17 vollflächig kontaktiert, so dass einerseits das Schaltwerk 15 in dem Gehäuse 11 positioniert wird, andererseits aber eine sehr gute und zuverlässige Kontaktierung zwischen den Kontaktflächen an dem Rahmen 17 und der Deckelelektrode 26 erfolgt, so dass ein sehr geringer Übergangswiderstand entsteht. Wegen der großen Masse des Federteiles 16 weist dieses nur einen sehr geringen elektrischen Widerstand auf, so dass es sich bei Stromfluss durch den Schalter 10 nur sehr geringfügig erwärmt und zum Schaltverhalten quasi nicht beiträgt, die Schalttemperatur wird lediglich durch die Außentemperatur bedingt, die über die großen Metallteile 56 und 57 effektiv in den Schalter 10 eingekoppelt wird.
Im Gegensatz zum Stand der Technik benötigt der Federsteg 18 keine Auflagefläche, wobei die erforderliche Kontaktkraft durch Nachjustieren, also Nachbiegen des Federsteges vor der endgültigen Montage eingestellt oder nachgestellt werden kann. Die Bimetall-Schnappscheibe 22 stützt sich auf der umlaufenden Schulter 61 ab, wobei auch hier keine hohen Anforderungen an die Produktionsgenauigkeit zu stellen sind. Schließlich muss auch die Stellkraft der Bimetall-Schnappscheibe 22 nicht so hoch sein wie im Stand der Technik, denn es ist lediglich die Kraft des Federsteges 18 zu überwinden, ein Durchdrücken von runden Federscheiben ist nicht erforderlich.
Der Schalter 10 aus den Figuren 7 und 8 besteht aus lediglich sieben Einzelteilen, er ist also konstruktiv einfach aufgebaut, schnell und einfach zu montieren und insgesamt preiswert herzustellen. Darüber hinaus ist der Schalter 10 robust und wegen der Bördelränder 52 und 53 auch staubdicht und feuchtigkeitsdicht ausgelegt, so dass das Schaltwerk 15 vor Verschmutzung geschützt ist.
In den Figuren 9 bis 11 ist eine Abwandlung des Schalters 10 aus den Figuren 7 und 8 gezeigt. Während bei dem Schalter 10 aus den Figuren 7 und 8 die Bimetall- Schnappscheibe 22 sowie das bewegliche Kontaktteil 21 auf derselben Seite des Federsteges 18 angeordnet sind, befinden sie sich bei dem Schalter 10 aus den Figuren 9 bis 11 auf gegenüberliegenden Seiten des Federsteges 18. Auf diese Weise ist die Bimetall-Schnappscheibe 22 weiter von dem festen Gegenkontakt 55 entfernt angeordnet, so dass die Gefahr verringert wird, dass die Bimetall-Schnappscheibe 22 durch Funkenflug beim Öffnen oder Schließen des Kontaktpaares 21/55 beschädigt wird. Zusätzlich zu dem größeren Abstand trägt zum Schutz der Bimetall-Schnappscheibe 22 auch noch der Federsteg 18 bei, der jetzt zwischen Bimetall-Schnappscheibe 22 und festem Gegenkontakt 55 angeordnet ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 9 bis 11 ist die Bimetall-Schnappscheibe 22 über einen Nietbolzen 65 an dem Federsteg 18 befestigt, während auf der gegenüberliegenden Seite das bewegliche Kontaktteil 21 als Aufschweißkontakt am äußeren freien Ende des Federsteges 18 befestigt ist.
Wie sich aus dem Vergleich der Figuren 9 und 11 ergibt, stützt sich die Bimetall- Schnappscheibe 22 mit ihrem Rand 31 jetzt auf der Aussparung 54 ab, in der auch der Rahmen 17 liegt. Dies ist möglich, weil der Außendurchmesser der Bimetall- Schnappscheibe 22 kleiner ist als die lichte Weite zwischen den Längsstegen des Rahmens 17, wie dies anhand von Fig. 2 bereits erörtert wurde.
Um der Bimetall-Schnappscheibe 22 beim Öffnen des Schalters 10 Freiraum nach oben zu geben, ist die Deckelelektrode 26 mit einer topfartigen Erhebung 66 versehen, die eine Art Dom bildet, in den die Bimetall-Schnappscheibe beim Schalten nach oben ausweichen kann.
Während bei der Konstruktion gemäß Figuren 7 und 8 das bewegliche Kontaktteil 21 zentrisch und unmittelbar von dem festen Gegenkontakt 55 abgehoben wird, erfolgt bei der Konstruktion der Figuren 9 bis 11 auch eine seitliche Bewegung zwischen den Kontaktteilen 21 und 55, weil sich nämlich zum einen das bewegliche Kontaktteil 21 verkippt, wenn die Bimetall-Schnappscheibe 22 in ihre Kriechphase übergeht, wobei zum anderen der Federsteg 18 sich auch etwas streckt.
Auf diese Weise erfolgt eine Art Gleitbewegung zwischen den Kontaktteilen 21 und 55, was zu einem Reinigungseffekt beiträgt, wie er in der eingangs erwähnten EP 0 103 792 A2 ausführlich beschrieben ist. Der Effekt wird bei der vorliegenden Erfindung jedoch durch eine unterschiedlich ausgestaltete, gelochte Bimetall- Schnappscheibe realisiert, die nicht als Stromübertragungsglied dient.
In Fig. 10 ist noch das Merkmal X aus Fig. 9 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Es ist zu erkennen, dass der Nietbolzen 65 bei 67 fest an den Federsteg 18 angenietet ist. Auf der anderen Seite des Nietbolzens 65 befindet sich ein Anschlag 68, der bei 69 ebenfalls fest mit dem Nietbolzen 65 vernietet ist. Unterhalb des Anschlages 68 ist die Bimetall-Schnappscheibe 22 auf dem Nietbolzen 65 so angeordnet, dass ein gewisser Freiraum 71 verbleibt, so dass die Bimetall-Schnappscheibe nicht fest eingespannt ist. Der Freiraum 71 ermöglicht eine gewisse Bewegung der Bimetall-Schnappscheibe, so dass diese also von mechanischen Belastungen zumindest so lange frei ist, wie sie in ihrer Tieftemperaturstellung ist, die in Fig. 9 gezeigt ist. Wie bereits erwähnt, wird bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 9 bis 11 die Bimetall-Schnappscheibe 22 einerseits durch den Feder Steg 18 und andererseits dadurch vor Funkenflug etc. geschützt, da sie sich auf der von dem beweglichen Kontaktteil 21 abgelegenen Seite des Federsteges 18 befindet. Dies ermöglicht das Schalten hoher Spannungen und hoher Leistungen, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Bimetall-Schnappscheibe 22 beschädigt wird.
Ein Schutz der Bimetall-Schnappscheibe 22 ist aber auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 7 und 8 möglich, wie sich aus Fig. 12 ergibt, die einen vergrößerten Ausschnitt des Schalters aus Fig. 7 zeigt. Dieser Schutz wird durch eine Keramikscheibe 72 bewirkt, die zwischen der Bimetall-Schnappscheibe 22 und dem festen Gegenkontakt 25 angeordnet ist und auf der umlaufenden Schulter 61 aufliegt, auf der sich auch die Bimetall-Schnappscheibe 22 in ihrer Hochtemperaturstellung abstützt. In der Keramikscheibe 72 ist ein Durchlass 73 vorgesehen, durch den der Kontaktniet 19 hindurchgreift.
Wie eingangs anhand der Fig. 6 erörtert, kann ein Schalter, wie er in den Figuren 7 bis 12 dargestellt ist, durch Parallelschaltung eines PTC-Widerstandes zu dem Schaltwerk 15 mit einer Selbsthaltefunktion versehen werden. Diese Selbsthaltefunktion wird bei dem Schalter in Fig. 9 durch einen in einer Durchgangsbohrung 75 angeordneten PTC- Wider stand 76 erzielt, der elektrisch zwischen die Bodenelektrode 23 und die Deckelelektrode 26 geschaltet ist.
Während der Schalter aus Fig. 7 lediglich sieben Einzelteile aufweist, besteht der Schalter aus Fig. 9 aus neun Einzelteilen, wenn auf den PTC- Widerstand 76 verzichtet wird.

Claims

Patentansprüche
1. Temperaturabhängiger Schalter mit einem Gehäuse (11), an dem ein erster und zumindest ein zweiter Außenanschluss (24, 27; 27') vorgesehen sind, und mit einem in dem Gehäuse (11) angeordneten temperaturabhängigen Schaltwerk (15), das ein Federteil (16) umfasst, an dem ein mit dem ersten Außenanschluss (24) zusammenwirkendes bewegliches Kontaktteil (19, 21) sowie eine Bimetall-Schnappscheibe (22) angeordnet sind, die das bewegliche Kontaktteil (19, 21) in Abhängigkeit von ihrer Temperatur elektrisch von dem ersten Außenanschluss (24) trennt, wobei an dem Federteil (16) zumindest eine Kontaktfläche (25) vorgesehen ist, die mit dem zweiten Außenanschluss (27) zusammenwirkt,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federteil (16) einen Federsteg (18), der das bewegliche Kontaktteil (19, 21) und die Bimetall-Schnappscheibe (22) trägt, sowie einen den Federsteg (18) umgebenden und tragenden Rahmen (17) aufweist, an dem die eine Kontaktfläche (25) vorgesehen ist.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen (17) eine weitere Kontaktfläche (43) vorgesehen ist, die mit dem ersten Außenanschluss (24) oder dem zweiten Außenanschluss (27') zusammenwirkt.
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktflächen (25, 43) elektrisch miteinander verbunden sind.
4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktflächen (25, 43) über zumindest einen Widerstand (46, 47) elektrisch miteinander verbunden sind.
5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federteil (16) mit der Bimetall-Schnappscheibe (22) und dem beweglichen Kontaktteil (19, 21) eine unverlierbare Einheit bildet, die in das Gehäuse (11) eingelegt ist.
6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (17) im Wesentlichen rechteckig oder quadratisch mit zwei Stirnstegen (34, 35) und zwei Längsstegen (36, 37) ausgebildet ist, wobei an den Stirnstegen (34, 35) und/oder den Längsstegen (36, 37) die erste und ggf. zweite Kontaktfläche (25, 43) ausgebildet ist.
7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Federsteg (18) parallel zu und zwischen den Längsstegen (36, 37) verläuft und mit zumindest einem Stirnsteg (34) verbunden ist.
8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federsteg (18) mit beiden Stirnstegen (34, 35) verbunden ist.
9. Schalter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Schnappscheibe (22) einen Außendurchmesser (42) aufweist, der geringer ist als der Abstand (41) zwischen den beiden Längsstegen (36, 37).
10. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Schnappscheibe (22) und das bewegliche Kontaktteil (21) auf gegenüberliegenden Seiten des Federstegs (18) angeordnet sind.
11. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Schnappscheibe (22) und das bewegliche Kontaktteil (21) auf derselben Seite des Federstegs (18) angeordnet sind.
12. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Schnappscheibe (22) über einen Nietbolzen (65) und das bewegliche Kontaktteil (21) als Aufschweißkontakt unmittelbar an dem Federsteg (18) befestigt ist.
13. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Schnappscheibe (22) an dem Federsteg (18) über einen Kontaktniet (19) befestigt ist, der als bewegliches Kontaktteil (21) ausgebildet ist.
14. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (11) eine elektrisch leitende Bodenelektrode (23), die mit dem ersten Außenanschluss (24) verbunden ist, sowie eine elektrisch leitende Deckelelektrode (26) angeordnet sind, die mit dem zweiten Außenanschluss (27) verbunden ist, wobei das bewegliche Kontaktteil (21) mit der Bodenelektrode (23) und die erste Kontaktfläche (25) mit der Deckelelektrode (26) zusammenwirkt, wobei der Rahmen (17) zwischen dem Gehäuse (11) und der Deckelelektrode (26) eingeklemmt ist.
15. Schalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) einen vorzugsweise massiven Grundblock (58) umfasst, in dem eine Durchgangsbohrung (51) zur Aufnahme des temperaturabhängigen Schaltwerks (15) vorgesehen ist, wobei der Grundblock (58) durch die als flächiges Metallteil
(57) ausgebildete Bodenelektrode (23) sowie die als flächiges Metallteil (56) ausgebildete Deckelelektrode (26) verschlossen ist.
16. Schalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Deckelelektrode (26) und Bodenelektrode (23) durch Bördelränder (53, 52) an dem Grundblock
(58) festgelegt sind.
17. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) zumindest teilweise aus Isolationsmaterial, vorzugsweise aus wärmeleitendem Kunststoff oder Keramik gefertigt ist.
18. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) zumindest teilweise aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise aus PTC-Material, gefertigt ist, das elektrisch sowohl mit dem ersten Außenanschluss (24) als auch mit dem zweiten Außenanschluss (27) in Verbindung steht.
19. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Widerstand (46, 47) aufweist, der elektrisch in Reihe zu dem ersten und zweiten Außenanschluss (24, 27; 27') geschaltet ist.
20. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Widerstand (46, 47, 48, 76) aufweist, der elektrisch parallel zu dem temperaturabhängigen Schaltwerk (15) geschaltet ist.
21. Schalter nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass geometrisch zwischen der Bimetall-Schnappscheibe (22) und der Bodenelektrode (23) eine Keramikscheibe (72) mit einem Durchlass (73) vorgesehen ist, durch den hindurch das bewegliche Kontaktteil (19) in Anlage mit einem festen Gegenkontakt (55) gelangt.
22. Temperaturabhängiges Schaltwerk, das ein Federteil (16) umfasst, an dem ein bewegliches Kontaktteil (21) und eine Bimetall-Schnappscheibe (22) angeordnet sind, die in Abhängigkeit von ihrer Temperatur auf das bewegliche Kontaktteil (21) einwirkt, wobei an dem Federteil (16) zumindest eine erste Kontaktfläche (25) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Federteil (16) einen Federsteg (18), der das bewegliche Kontaktteil (21) und die Bimetall-Schnappscheibe (22) trägt, sowie einen den Feder Steg (18) umgebenden und tragenden Rahmen (17) aufweist, an dem die erste Kontaktfläche (25) vorgesehen ist.
23. Schaltwerk nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen
(17) eine zweite Kontaktfläche (43) vorgesehen ist.
24. Schaltwerk nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kontaktfläche (25, 43) elektrisch miteinander verbunden sind.
25. Schaltwerk nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kontaktfläche (25, 43) über zumindest einen Widerstand (46, 47) elektrisch miteinander verbunden sind.
26. Schaltwerk nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Federteil (16) mit der Bimetall-Schnappscheibe (22) und dem beweglichen Kontaktteil (21) eine unverlierbare Einheit bildet
27. Schaltwerk nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (17) im Wesentlichen rechteckig mit zwei Stirnstegen (34, 35) und zwei Längsstegen (36, 37) ausgebildet ist, wobei an den Stirnstegen (34, 35) und/oder den Längsstegen (36, 37) die erste und ggf. zweite Kontaktfläche (25, 43) ausgebildet ist.
28. Schaltwerk nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Federsteg
(18) parallel zu und zwischen den Längsstegen (36, 37) verläuft und mit zumindest einem Stirnsteg (34) verbunden ist.
29. Schaltwerk nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Federsteg (18) mit beiden Stirnstegen (34, 35) verbunden ist.
30. Schaltwerk nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Schnappscheibe (22) einen Außendurchmesser (42) aufweist, der geringer ist als der Abstand (41) zwischen den beiden Längsstegen (36, 37).
31. Schaltwerk nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Schnappscheibe (22) und das bewegliche Kontaktteil (21) auf gegenüberliegenden Seiten des Federstegs (18) angeordnet sind.
32. Schaltwerk nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Schnappscheibe (22) und das bewegliche Kontaktteil (21) auf derselben Seite des Feder Stegs (18) angeordnet sind.
33. Schaltwerk nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Schnappscheibe (22) über einen Nietbolzen (65) und das bewegliche Kontaktteil (21) als Aufschweißkontakt unmittelbar an dem Federsteg (18) befestigt ist.
34. Schaltwerk nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Schnappscheibe (22) an dem Federsteg (18) über einen Kontaktniet (19) befestigt ist, der als bewegliches Kontaktteil (21) ausgebildet ist.
35. Schaltwerk nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Schnappscheibe (22) und das bewegliche Kontaktteil (21) lose an dem Federsteg (18) gelagert und im montierten Zustand über das umgebende Gehäuse (11) unverlierbar zusammengehalten sind.
36. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Schnappscheibe (22) und das bewegliche Kontaktteil (21) lose an dem Federsteg (18) gelagert und über das umgebende Gehäuse (11) unverlierbar zusammengehalten sind.
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