DE102004036117B4

DE102004036117B4 - Thermobimetallschalter

Info

Publication number: DE102004036117B4
Application number: DE102004036117A
Authority: DE
Inventors: Harald Bischoff; Jens Radbruch
Original assignee: TMC SENSORTECHNIK GmbH
Current assignee: TMC SENSORTECHNIK GmbH
Priority date: 2004-07-24
Filing date: 2004-07-24
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2024-07-25
Also published as: ATE418153T1; US20070252671A1; DE502005006292D1; DE102004036117A1; ES2319800T3; EP1774555B1; EP1774555A1; WO2006010563A1

Abstract

Thermobimetallschalter, welcher
einen elektrisch isolierenden Träger (2),
eine vom elektrisch isolierenden Träger (2) getragene Kontaktfeder (4) aus einem Bimetall, welche zwei Enden hat, von denen eines festgelegt ist, und welche mindestens in einem Teilbereich (4a) so geformt ist, dass sie bei Überschreiten ihrer Schalttemperatur sprunghaft ihre Krümmung ändert,
zwei vom isolierenden Träger (2) getragene elektrische Zuleitungen (8, 9), welche zu zwei voneinander und von der Kontaktfeder (4) getrennten Kontaktstücken (6, 7) führen,
und eine Kontaktbrücke (5), welche den beiden Kontaktstücken (6, 7) gegenüberliegend auf der Kontaktfeder (4) angebracht ist, aufweist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Thermobimetallschalter, der in der DE 195 09 656 C2 offenbart ist. Der bekannte Thermobimetallschalter hat in einem Gehäuse einen isolierenden Träger, in welchen, in metallischer Träger eingebettet ist, welcher eine Kontaktfeder aus einem Bimetall trägt. Die Kontaktfeder ist an ihrem einen Ende mit einem Kontaktstück versehen und an ihrem gegenüberliegenden, festliegenden Ende mit einer aus dem Gehäuse herausführenden Zuleitung verbunden. Von einem zweiten Kontaktstück, welches dem ersten, an der Kontaktfeder angebrachten Kontaktstück gegenüberliegt, führt eine zweite Zuleitung aus dem Gehäuse heraus.

Hin solcher Thermobimetallschalter dient dem Schutz von elektrischen Geräten, Motoren, Transformatoren und dergleichen gegen Überhitzung. Er soll öffnen, wenn die Temperatur an seinem Einsatzort einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt. Dieser Grenzwert wird nachfolgend als die Schalttemperatur bezeichnet. Damit der Thermobimetallschalter eine wohldefinierte Schalttemperatur hat, ist die Kontaktfeder in einem Bereich zwischen ihrem festliegenden Ende und ihrem Kontaktstück durch einen Prägevorgang ballig geformt. Das hat zur Folge, dass der ballig geformte Bereich seine Krümmung nicht stetig ändern kann, sondern nur sprunghaft, wenn sich durch Temperaturänderung in der Kontaktfeder eine von der Gestalt der Kontaktfeder und von ihren elastischen Eigenschaften bestimmte mechanische Mindestspannung aufgebaut hat. Aus Sicherheitsgründen sind für die Schalttemperatur vorgegebene Toleranzgrenzen einzuhalten.

Bei dem bekannten Thermobimetallschalter fließt der Strom, welcher von dem zu überwachenden elektrischen Gerät verbraucht wird, über die Kontaktfeder. Dabei wird in der Kontaktfeder Wärme erzeugt, die von der Stromstärke und dem ohmschen Widerstand der Kontaktfeder abhängt. Das ist für manche Anwendungen nachteilig, weil durch die in der Kontaktfeder erzeugte Stromwärme eine Temperatur vorgetäuscht werden kann, welche höher ist als die Temperatur an dem zu überwachenden Einsatzort des elektrischen Gerätes. Es kann deshalb zu unerwünschten Auslösungen des Thermobimetallschalters kommen. Das Problem wird dadurch verschärft, dass es in der Elektrotechnik eine Entwicklung zu immer höheren Leistungsdichten gibt. Bei Thermobimetallschaltern bedeutet das, dass durch immer kleinere Leitungsquerschnitte, und dazu zählt auch der Querschnitt einer Bimetallkontaktfeder, immer größere elektrische Ströme und Wärmeströme geleitet werden müssen. Das Problem wird außerdem dadurch verschärft, dass höhere Leistungsdichten aus Sicherheitsgründen gleichzeitig eine höhere Zuverlässigkeit der Thermobimetallschalter erfordern. Gleichzeitig werden von dem für die Entwicklung von Thermobimetallschaltern zuständigen Fachmann Lösungen verlangt, die nach Möglichkeit nicht teurer, sondern billiger sind als bekannte Lösungen.

Die US 4,866,408 A offenbart einen Motorschutzschalter, bei welchem eine als Schnappscheibe ausgebildete Bimetallkontaktfeder vorgesehen ist, welche ebenso wie die Bimetallkontaktfeder 7 des Schalters in der DE 195 09 656 C2 zwingend vom Strom durchflossen ist. Die Bimetallkontaktfeder hat an ihrem freien Ende zwei Kontaktstücke, weil es sich bei dem bekannten Schalter um einen Drei-Phasen-Schalter handelt. Dessen Träger ist deshalb auch nicht ein elektrisch isolierender Träger, sondern ist eine Platte aus Stahl mit zwei Öffnungen, durch welche zwei Zuleitungen in Glas eingebettet hindurchgeführt sind. Der Träger bildet die elektrische Zuleitung für eine dritte Phase.

Um trotz kleiner werdender Leitungsquerschnitte und höherer Leistungsdichten ein zuverlässiges Schaltverhalten zu erreichen, ist es bekannt, zwischen den beiden unterschiedlich zusammengesetzten Schichten der Bimetallkontaktfeder, die infolge ihres unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bei einer Temperaturänderung den Schaltvorgang herbeiführen und meist einen verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand haben, eine Zwischenschicht aus einem elektrisch gut leitenden Metall vorzusehen, insbesondere aus Kupfer. Das soll die elektrische Leitfähigkeit der Kontaktfeder erhöhen, ohne die Schalttemperatur zu verändern. Durch diese Maßnahme kann man den Einfluß der Stromwärme auf das Ansprechen des Thermobimetallschalters zwar mildern, aber nicht beseitigen. Leider handelt es sich dabei jedoch um eine teure Maßnahme, weil die Kontaktfeder nicht mehr aus einem Bimetall besteht, sondern aus einem Trimetall, und weil sich die Kontaktfeder durch den dreischichtigen Aufbau in ihren mechanischen Eigenschaften nachteilig verändert.

Ein weiteres Problem ergibt sich dadurch, dass als Folge einer fortschreitenden Miniaturisierung unvermeidliche Fertigungstoleranzen bei der Kontaktfeder und Unregelmäßigkeiten in der durch Prägen gebildeten Form der Kontaktfeder innerhalb einer Serie von Thermobimetallschaltern zu einer Streuung der Schalttemperaturen führen, die um so größer wird, je kleiner die Thermobimetallschalter werden. Zwar könnte man dem dadurch begegnen, dass man die Schalttemperaturen aller Thermobimetallschalter einer Serie mißt und durch Sortieren der Thermobimetallschalter die Streuung innerhalb einer Lieferung verkleinert, doch ist das eine außerordentlich unwirtschaftliche Maßnahme.

Bekannt sind auch Thermobimetallschalter, bei denen die Kontaktfeder nicht aus einem Thermobimetall besteht, sondern aus einer gut leitfähigen, federharten Eisen- oder Kupferlegierung, und bei denen zur Betätigung der Kontaktfeder eine gesonderte Bimetallschnappscheibe vorgesehen ist, welche lose an der Unterseite oder Oberseite der Kontaktfeder angeordnet ist, so dass der mit dem Thermobimetallschalter zu schaltende Strom im wesentlichen nicht über das Thermobimetall fließt. Ein solcher Thermobimetallschalter ist zum Beispiel aus der EP 0 246 255 B1 bekannt. Bei einem solchen Thermobimetallschalter ist zwar das Schaltelement (die Bimetallschnappscheibe) vom stromführenden Element (der Kontaktfeder) des Thermobimetallschalters weitgehend entkoppelt, doch erfordert ein solcher Schalter einen größeren Aufwand bei der Herstellung seiner Teile und bei seiner Montage, weil die gesondert herzustellende Bimetallschnappscheibe zum Beispiel zwischen gesondert zu stanzende und zu biegende Haken und Laschen der Kontaktfeder eingesetzt und gesichert werden muß.

Weiterhin sind aus der DE 198 27 113 A1 Thermobimetallschalter bekannt, welche ein im Grundriß kreisförmiges metallisches Gehäuse mit einem isolierenden Deckel haben, an dessen Innenseite in diagonaler Anordnung zwei Kontaktstücke fest angeordnet sind. Den Kontaktstücken liegt ein Kontaktteller gegenüber, welcher als Kontaktbrücke wirkt und zusammen mit einer Bimetallschnappscheibe und einer zwischen dieser und dem Kontaktteller angeordneten Federscheibe betätigbar ist. Der Kontaktteller, die Federscheibe und die Bimetallschnappscheibe sind zentrisch miteinander vernietet und dadurch im Gehäuse festgelegt, dass die Federscheibe mit Ihrem Rand zwischen zwei Gehäuseteilen eingespannt ist. Bei diesen bekannten Thermobimetallschaltern sind zwar die Stromleitung und die Bimetallscheibe weitgehend voneinander entkoppelt, doch ist ein solcher Schalter wegen des gewählten Aufbaus und der größeren Anzahl der für seine Funktion erforderlichen Teile in der Herstellung seiner Teile und bei der Montage verhältnismäßig aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie ein Thermobimetallschalter mit einer an einem Ende festgelegten Kontaktfeder aus einem Thermobimetall so verbessert werden kann, dass er aus einer minimalen Zahl von Bauteilen in geringer Größe preiswert hergestellt werden kann und zugleich ein zuverlässiges Schaltverhalten zeigt, welches von der im Thermobimetallschalter erzeugten Stromwärme weitgehend unbeeinflusst ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Thermobimetallschalter mit dem im Patentanspruch 1 angegeben Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Thermobimetallschalter hat einen elektrisch isolierenden Träger, eine vom Träger getragene Kontaktfeder aus einem Bimetall, welche mindestens in einem Teilbereich so geformt ist, dass sie bei Überschreiten ihrer Schalttemperatur sprunghaft ihre Krümmung ändert, zwei vom isolierenden Träger gehaltene elektrische Zuleitungen, welche zu zwei voneinander und von der Kontaktfeder getrennten Kontaktstücken führen, und eine Kontaktbrücke, welche den beiden Kontaktstücken gegenüberliegend auf der Kontaktfeder angebracht ist.

Das hat wesentliche Vorteile:

– Der Thermobimetallschalter besteht aus einer minimalen Anzahl von Bauteilen, nämlich aus zwei Zuleitungen, die zu zwei Kontaktstücken führen, aus einer Kontaktfeder aus einem Thermobimetall und aus einem elektrisch isolierenden Träger, welcher diese drei Elemente trägt. Es scheint nicht möglich zu sein, mit weniger Einzelteilen auszukommen.
– Die geringe Anzahl von Einzelteilen begünstigt eine rationelle, automatisierungsgerechte Fertigung.
– Der elektrisch isolierende Träger kann preiswert durch Spritzgießen aus Kunststoff geformt werden.
– Die Zuleitungen und die Kontaktfeder können in den isolierenden Träger eingebettet werden, insbesondere dadurch, dass sie mit Kunststoff umspritzt werden. Es ist aber auch möglich, den isolierenden Träger aus zwei miteinander zu verbindenden Teilen herzustellen, zwischen welchen die Zuleitungen und die Kontaktfeder zum Beispiel durch Vergasten formschlüssig fixiert werden. Die beiden T eile des isolierenden Trägers können untereinander gleich ausgebildet sein, so dass sie sich symmetrisch zusammenfügen lassen.
– Die Zuleitungen mit ihren Kontaktstücken und die Bimetallkontaktfeder können aus vorgestanztem bandförmigem Halbzeug gebildet werden. Das ist für eine automatisierte Fertigung günstig. Die Kontaktstücke und die Kontaktbrücke können bereits auf dem bandförmigen Halbzeug durch Nieten, Löten oder Schweißen befestigt werden. So kann man zum Beispiel ein Bimetallband durchgehend durch Rollnahtschweißen mit einem Kontaktprofil für die Kontaktbrücke versehen. Aus einem solchen Halbzeug lassen sich anschließend durch Prägen und Stanzen einzelne Kontaktfedern bilden. Entsprechend lassen sich die Zuleitungen zu den Kontaktstücken auf einem bandförmigen Halbzeug bilden. Für die Herstellung der Zuleitungen können aber auch einzelne Kontaktstücke auf das Halbzeug geschweißt, gelötet oder genietet werden. Für das Schalten geringerer Ströme geeignete Kontaktschichten können durch galvanische Metallbeschichtung gebildet werden.
– Obwohl der erfindungsgemäße Thermobimetallschalter eine Thermobimetallkontaktfeder hat, welche die zu schaltenden Ströme direkt schaltet, beeinflußt der durch den Schalter fließende Strom das Schaltverhalten praktisch nicht, weil der Strom im wesentlichen auf kürzestem Wege von dem einen Kontaktstück über die Kontaktbrücke zu dem anderen Kontaktstück fließt und die Kontaktbrücke ohne Rücksicht darauf, woraus die Thermobimetallkontaktfeder besteht, aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff, insbesondere auf der Basis von Kupfer oder Silber, bestehen und ohne nachteilige Folgen für das Schaltverhalten der Bimetallkontaktfeder selbst im Falle einer Miniaturisierung des Schalters einen hinreichend großen Leitungsquerschnitt haben kann.
– Anders als bei einer mittig gehaltenen Bimetallschnappscheibe kann in einem erfindungsgemäßen Thermobimetallschalter eine Kontaktfeder verwendet werden, welche an einem Ende festgelegt ist und am gegenüberliegenden Ende den Schalter öffnet oder schließt. Beim Öffnen des Schalters erzielt man dadurch einen größeren Kontaktabstand als man ihn bei Verwendung einer gleich langen, mittig befestigten Schnappscheibe erzielen kann. Das ist für miniaturisierte Schalter, bei denen kurze Kontaktfedern angestrebt werden, von besonderer Bedeutung.

In dem erfindungsgemäßen Thermobimetallschalter kann die Kontaktfeder auf eine bekannte Weise geformt, insbesondere durch Prägen ausgebuchtet sein, um zu erreichen, dass sie bei überschreiten ihrer Schalttemperatur sprunghaft ihre Krümmung ändert. diese Formgebung findet zweckmäßigerweise nur in einem mittleren Teilbereich der Kontaktfeder statt. Die Kontaktbrücke wird vorzugsweise außerhalb des infolge seiner Formgebung sprunghaft seine Krümmung ändernden Bereiches auf der Kontaktfeder angeordnet, am besten unmittelbar am beweglichen Ende der Kontaktfeder.

Als Kontaktbrücke eignet sich besonders ein Profilabschnitt aus einem elektrisch gut leitenden Kontaktwerkstoff, insbesondere auf der Basis von Kupfer oder Silber. Die Kontaktbrücke wird zweckmäßigerweise durch Nieten, Schweißen oder Löten auf der Kontaktfeder befestigt, vorzugsweise bereits im Zuge der Fertigung eines bandförmigen Halbzeuges, auf welchem die mit einer Kontaktbrücke versehenen Kontaktfedern durch Prägen, Stanzen und gegebenenfalls durch Siegen gebildet werden. Die Kontaktbrücke muß aber nicht starr auf der Kontaktfeder befestigt sein. Sie kann auch nach Art einer Wippe auf der Kontaktfeder angebracht sein, indem sie mittig mit etwas Spiel mit der Kontaktfeder verbunden ist, zum Beispiel mittels einer Klammer oder einem Niet. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie Fehljustierungen der Kontaktbrücke und/oder der Kontaktstücke ausgleichen und sicherstellen kann, dass die Kontaktbrücke beiden Kontaktstücken gleich gut anliegt.

Die Kontaktfeder kann mit ihrem festliegenden Ende unmittelbar an dem isolierenden Träger befestigt sein. Eine solche Ausführungsform eignet sich besonders für luftoffene Schalter, deren Schaltwerk nicht durch ein Gehäuse geschützt ist. Für Thermobimetallschalter, in denen sich das Schaltwerk in einem Gehäuse befindet, wird es bevorzugt, die Kontaktfeder nicht unmittelbar, sondern nur mittelbar an dem elektrisch isolierenden Träger zu befestigen, insbesondere so, dass die Kontaktfeder mit ihrem von der Kontaktbrücke entfernten Ende durch Schweißen; Löten, Klammern, Crimpen oder Nieten mit einem metallischen Träger verbunden ist, welcher seinerseits von dem isolierenden Träger gehalten ist. Der metallische Träger sollte sich durch eine größere Steifigkeit auszeichnen, als sie die Kontaktfeder hat, damit das Schaltverhalten und der Schaltweg nicht durch unbeabsichtigtes Verbiegen des metallischen Trägers beeinflußt werden. Der metallische Träger selbst wird mit einem Teil von sich zweckmäßigerweise in den isolierenden Träger so eingebettet, dass er darin fest verankert ist.

Vorzugsweise wird der metallische Träger an zwei voneinander einen Abstand aufweisenden Stellen fest mit dem isolierenden Träger verbunden. Das verleiht dem metallischen Träger eine verbesserte Biegesteifigkeit und Verwindungssteifigkeit. Die kann noch dadurch verbessert werden, dass der metallische Träger in der Draufsicht U-förmig ausgebildet ist und die beiden Schenkel des U an dem isolierenden Träger befestigt, insbesondere eingebettet sind. Besonders günstig ist es, wenn die Schenkel eine gegenüber der Basis des U abgewinkelte Oberfläche haben und das festliegende Ende der Kontaktfeder an der die Schenkel verbindenden Basis des U angebracht ist.

Die Schenkel des U verlaufen vorzugsweise an den seitlichen Wänden eines flachen Gehäuses und können dessen Formstabilität gegen Druck von außen erhöhen, was bei einigen Anwendungsfällen von Thermobimetallschaltern von Bedeutung ist.

Die Verwendung eines metallischen Trägers für die Bimetallkontaktfeder hat den weiteren Vorteil, dass das feste Ende der Kontaktfeder an dem vom isolierenden Träger entfernten Ende des Gehäuses angeordnet werden kann, wohingegen das freie Ende der Kontaktfeder mit der Kontaktbrücke in der Nähe des isolierenden Trägers liegt. Das erleichtert es, die beiden Kontaktstücke, mit denen die Kontaktbrücke zusammenarbeiten soll, an wohldefinierten Stellen zu positionieren, für welche man nur noch außerordentlich kurze Zuleitungen benötigt, die nur noch mit einem kurzen Stummel über den isolierenden Träger vorstehen müssen. Dadurch erhält man auch im Falle von miniaturisierten Schaltern sehr stabile Anordnungen. Außerdem ist bei kurzen Zuleitungen eine fehlerhafte Positionierung der Kontaktstücke eher unwahrscheinlich, wodurch eine automatisierte Fertigung begünstigt wird.

Das Gehäuse des Thermobimetallschalters kann aus Metall oder aus Kunststoff bestehen. Ein metallisches Gehäuse ist bevorzugt. Für den metallischen Träger der Kontaktfeder ist es bevorzugt, dass er gegenüber dem Gehäuse isoliert ist. Die Erfindung erlaubt aber auch eine Ausführungsform, in welcher der metallische Träger der Kontaktfeder das metallische Gehäuse berührt oder auf andere Weise elektrisch leitend mit ihm verbunden ist. Der Vorteil davon ist, dass es die Verwendung des Bimetalltemperaturschalters in einer Sternschaltung ermöglicht, in welcher eine elektrische Kontaktgabe nicht nur an den zu den beiden festen Kontaktstücken des Schalters führenden Zuleitungen erfolgt, sondern auch am Gehäuse.

Die Zuleitungen zu den Kontaktstücken sind zweckmäßigerweise ebenso in den isolierenden Träger eingebettet wie die Schenkel des metallischen Trägers. Vorzugsweise ist der Schalter bezüglich der beiden Kontaktstücke bzw. der sie tragenden elektrischen Zuleitungen spiegelsymmetrisch aufgebaut.

Bei einem mit Gehäuse versehenen Schalter dient der elektrisch isolierende Träger zweckmäßigerweise zugleich zum Verschließen des Gehäuses, indem er in dieses von einem Ende her eingeschoben und festgelegt wird. Er kann zum Beispiel durch Verkleben, durch Klemmen, durch Bördeln des Randes des Gehäuses gegen den isolierenden Träger oder durch Ultraschallschweißen festgelegt werden. Ergänzend ist ein Versiegeln des Gehäuses durch Vergießen einer nach dem Einsetzen des elektrisch isolierenden Trägers gegebenenfalls noch verbleibenden Öffnung des Gehäuses mittels einer aushärtenden Versiegelungsmasse möglich. In Fällen, in denen es auf ein Versiegeln nicht ankommt, kann der Schalter auch, wie an sich bekannt, lediglich mittels eines aufgeschrumpften Schrumpfschlauchabschnittes geschützt werden, welcher auch Schutz gegen das Berühren von elektrische Spannung führenden Anschlüssen bietet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in den Beispielen mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Schalter in einer Draufsicht auf sein Schaltwerk bei geschnittenem Gehäuse,
2 zeigt einen Längsschnitt gemäß Schnittlinie II-II durch den in 1 dargestellten Schalter, wobei die Kontakte geschlossen sind,
3 zeigt die Darstellung entsprechend 2 bei geöffneten Kontakten,
4 zeigt eine Abwandlung des Schalters aus 1 in einem Querschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in 1 bei geschlossenem Schalter,
5 zeigt einen Schnitt entsprechend 4, jedoch bei offenem Schalter und
6 zeigt ein drittes Beispiel eines erfindungsgemäßen Schalters in einer Darstellung entsprechend der 1.
Den Thermobimetallschalter zeigen die 1 bis 3 stark vergrößert (Maßstab ungefähr 10:1). Er hat ein flaches Gehäuse 1, welches aus Metall oder Kunststoff bestehen kann und an einem Ende eine Öffnung hat, welche durch einen isolierenden Träger 2 verschlossen ist. Bei dem isolierenden Träger 2 handelt es sich um ein Formteil aus Kunststoff, welches einen außerhalb des Gehäuses 1 liegenden Flansch 2a und ein formschlüssig in das Gehäuse 1 eingreifendes Innenteil 2b hat. Der Flansch 2a schlägt am Rand der Öffnung des Gehäuses 1 an. Das Innenteil 2b hat seitliche Fortsätze 2c, welche den niedrigen Seitenwänden 1a des Gehäuses 1 anliegen.
Im Gehäuse 1 ist ein metallischer Träger 3 angeordnet, welcher in der Draufsicht im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist. Demgemäß hat er eine Basis 3a und zwei von dieser Basis 3a ausgehende Schenkel 3b. Außerdem geht von der Basis 3a mittig ein stummelförmiger Fortsatz 3c aus, und zwar in einer der Richtung der Schenkel 3b entgegengesetzten Richtung. An dem Fortsatz 3c sind durch Löten oder Schweißen eine Kontaktfeder 4 aus einem Bimetall, welche sich parallel zu den Schenkeln 3b in deren Richtung erstreckt, sowie ein Trimmbügel 10 befestigt, welcher verzichtbar ist. Anstatt durch Löten oder Schweißen könnte die Kontaktfeder 4 auch durch Nieten, Klemmen oder Crimpen befestigt sein. Der metallische Träger 3 kann durch Stanzen und Biegen aus einem Blech gebildet sein. Seine Schenkel 3b sind gegenüber der Basis 3a um einen rechten Winkel abgebogen, verlaufen parallel zu den Seitenwänden 1a des Gehäuses 1 und erstrecken sich im Bereich der Fortsätze 2c in den isolierenden Träger 2 hinein, in welchen sie eingebettet und vorzugsweise durch Hinterschnitte, welche an den eingebetteten Abschnitten der Schenkel 3b ausgebildet sind, in den Fortsätzen 2c verankert sind. Der isolierende Träger 2 und der metallische Träger 3 bilden auf die beschriebene Weise eine stabile Baugruppe, welche sich besonders gut als Grundlage für den Aufbau des Schaltwerkes des Thermobimetallschalters eignet.
Die Kontaktfeder 4 ist an ihrem beweglichen Ende mit einer Kontaktbrücke 5 versehen, welche sich quer zur Längsrichtung der Schenkel 3b und der Kontaktfeder 4 erstreckt und durch Nieten, Löten oder Schweißen auf der Kontaktfeder befestigt ist. Im mittleren Bereich der Kontaktfeder 4, zwischen dem stummelförmigen Fortsatz 3c und dem beweglichen Ende, an welchem sich die Kontaktbrücke 5 befindet, ist die die Kontaktfeder 4 mit einer balligen Prägung 4a von annähernd kreisförmigem Umriss 4b versehen. Durch diese Formgebung erreicht man, dass sich der Thermobimetallschalter bei einem Überschreiten seiner Schalttemperatur sprunghaft öffnet oder schließt. Anstelle der dargestellten balligen Prägung 4a kann der Kontaktfeder 4 auch eine anders geformte Ausbuchtung eingeprägt werden, wenn diese nur bei Überschreiten der Schalttemperatur zu einer sprunghaften Änderung der Krümmung der Kontaktfeder 4 führt; zum Beispiel kann die Ausbuchtung im Schnitt quer zur Oberfläche der Kontaktfeder einen trapezförmigen Verlauf haben.
Der Kontaktbrücke 5 liegen zwei Kontaktstücke 6 und 7 gegenüber. Der isolierende Träger 2 trägt diese beiden Kontaktstücke 6 und 7 getrennt voneinander, indem zwei metallische, aus Blech gebildete Zuleitungen 8 und 9 so in den Träger 2 eingebettet sind, dass sie jeweils mit ihren beiden Enden aus dem Träger 2 herausragen. Auf den in das Gehäuse 1 ragenden Anschnitten der Zuleitungen 8 und 9 befinden sich die beiden Kontaktstücke 6 und 7. Auf der gegenüberliegenden Seite des isolierenden Trägers 2 bilden die beiden Zuleitungen 8 und 9 jeweils eine Anschlußfahne 8a und 9a, an welchen später zum Beispiel flexible Anschlußleitungen befestigt werden können.
Der dargestellte Schalter läßt sich in miniaturisierter Ausführung herstellen. Er besteht aus einer minimalen Anzahl von Einzelteilen, die für einen automatisierten Zusammenbau günstig sind. Selbst bei miniaturisierter Bauweise beeinflusst der durch den Schalter fließende Strom das Schaltverhalten praktisch nicht.
Die 4 und 5 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform des in den 1 bis 3 dargestellten Schalters. Die Abwandlung besteht darin, dass die Kontaktbrücke 5 nicht starr mit der Kontaktfeder 4 verbunden ist, sondern nach Art einer Wippe. Zu diesem Zweck hat die in der Draufsicht rechteckige Kontaktbrücke 5 an ihrer der Kontaktfeder 4 zugewandten Seite mittig einen Ansatz 5a mit einem pilzförmigen Fortsatz 5b, welcher aus einem Hals 5c und einem Kopf 5d besteht. Der Hals 5c ist in einem dazu passenden Loch 4c mit etwas Spiel gefangen. Das Loch 4c und der Hals 5c haben eine von der Kreisform abweichende Umrissgestalt; sie haben vorzugsweise einen rechteckigen Umriss, so dass sich die Kontaktbrücke 5 auf der Kontaktfeder 4 nicht drehen kann. Die Kontaktbrücke 5 kann zum Beispiel an der Kontaktfeder 4 angebracht werden, indem man zunächst nur den Hals 5c an dem Ansatz 5b ausbildet, ihn in das in die Kontaktfeder 4 gestanzte Loch 4c steckt und danach mittels eines Verformungswerkzeuges, welches ein Gesenk mit einer die Form des Kopfes 5d bestimmenden Kontur hat, ähnlich wie bei Nieten den Kopf 5d formt.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sich Fehlausrichtungen zwischen der Kontaktbrücke 5 und den beiden Kontaktstücken 6 und 7 in der Art, wie sie in 5 dargestellt ist, infolge der möglichen Wippbewegung selbsttätig ausgleichen können, so dass es auf jeden Fall zu einer vollflächigen Kontaktgabe der Kontaktbrücke 5 mit den beiden Kontaktstücken 6 und 7 kommt, wie in 4 dargestellt.
Das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel darin, dass aus den Schenkeln 3b des metallischen Trägers 3 jeweils eine Zunge 3d ausgeschnitten ist. Die beiden Zungen 3d sind nach außen gebogen und liegen den Seitenwänden 1a des Gehäuses 1, welches in diesem Fall aus Metall besteht, mit mechanischer Vorspannung an, so dass der metallische Träger 3 und das Gehäuse 1 stets auf demselben elektrischen Potential liegen. Das ermöglicht die Verwendung des Thermobimetallschalters in einer Sternschaltung, in welcher eine elektrische Kontaktgabe nicht nur an den beiden Anschlußfahnen 8a und 9a, sondern auch am Gehäuse 1 erfolgt.

1: Gehäuse
1a: Seitenwände
2: Träger
2a: Flansch
2c: Innenteil
2b: Fortsatz
3: Träger
3a: Basis
3b: Schenkel
3c: Fortsatz
3d: Zunge
4: Kontaktfeder
4a: Prägung
4b: Umriss
4c: Loch
5: Kontaktbrücke
5a: Ansatz
5b: pilzförmiger Fortsatz
5c: Hals
5d: Kopf
6: Kontaktstück
7: Kontaktstück
8: Zuleitung
8a: Anschlußfahne
9: Zuleitung
9a: Anschlußfahne
10: Trimmbügel

Claims

Thermobimetallschalter, welcher einen elektrisch isolierenden Träger (2), eine vom elektrisch isolierenden Träger (2) getragene Kontaktfeder (4) aus einem Bimetall, welche zwei Enden hat, von denen eines festgelegt ist, und welche mindestens in einem Teilbereich (4a) so geformt ist, dass sie bei Überschreiten ihrer Schalttemperatur sprunghaft ihre Krümmung ändert, zwei vom isolierenden Träger (2) getragene elektrische Zuleitungen (8, 9), welche zu zwei voneinander und von der Kontaktfeder (4) getrennten Kontaktstücken (6, 7) führen, und eine Kontaktbrücke (5), welche den beiden Kontaktstücken (6, 7) gegenüberliegend auf der Kontaktfeder (4) angebracht ist, aufweist.
Thermobimetallschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (5) außerhalb des infolge seiner Formgebung sprunghaft seine Krümmung ändernden Bereiches (4a) auf der Kontaktfeder (4) angeordnet ist.
Thermobimetallschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (5) ein Profilabschnitt ist.
Thermobimetallschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (5) durch Schweißen, Klammern, Crimpen, Nieten oder Löten auf der Kontaktfeder (4) befestigt ist, wobei das Schweißen und das Nieten bevorzugt sind.
Thermobimetallschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfeder (4) unmittelbar mit ihrem von der Kontaktbrücke (5) entfernten Ende an dem isolierenden Träger (2) befestigt ist.
Thermobimetallschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfeder (4) mittelbar an dem elektrisch isolierenden Träger (2) befestigt ist.
Thermobimetallschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfeder (4) mit ihrem von der Kontaktbrücke (5) entfernten Ende an einem metallischen Träger (3) befestigt ist, welcher seinerseits von dem isolierenden Träger (2) getragen ist.
Thermobimetallschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des metallischen Trägers (3) in den isolierenden Träger (2) eingebettet ist.
Thermobimetallschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem metallischen Träger (3) und dem isolierenden Träger (2) ein Formschluß besteht.
Thermobimetallschalter nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger (3) an zwei voneinander einen Abstand aufweisenden Stellen fest mit dem isolierenden Träger (2) verbunden ist.
Thermobimetallschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungen (3, 9) in den isolierenden Träger (2) eingebettet sind.
Thermobimetallschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Gehäuse (1) aufweist, welches ein die Kontaktfeder (4) mit der Kontaktbrücke (5), die ihr gegenüberliegenden Kontaktstücke (6, 7) und den isolierenden Träger (2) umfassendes Schaltwerk aufnimmt.
Thermobimetallschalter nach Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus Metall besteht.
Thermobimetallschalter nach Anspruch 7 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger (3) gegenüber dem Gehäuse (1) elektrisch isoliert ist.
Thermobimetallschalter nach Anspruch 7 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger (3) mit dem Gehäuse (1) elektrisch leitend verbunden ist.
Thermobimetallschalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger (3) das Gehäuse (1) berührt.
Thermobimetallschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) elektrisch isolierend ausgebildet ist.
Thermobimetallschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er bezüglich der Lage der beiden Kontaktstücke (6, 7) spiegelsymmetrisch aufgebaut ist.
Thermobimetallschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er bezüglich der Lage seiner beiden Zuleitungen (8, 9) spiegelsymmetrisch aufgebaut ist.
Thermobimetallschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger (3) in der Draufsicht U-förmig ausgebildet und mit seinen beiden Schenkeln (3b) des U in dem isolierenden Träger (2) eingebettet ist.
Thermobimetallschalter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfeder (4) an der die Schenkel (3b) verbindenden Basis (3a) des U angebracht ist.
Thermobimetallschalter nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (3b) eine gegenüber der Basis (3a) des U abgewinkelte Oberfläche haben.
Thermobimetallschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (5) aus einem Werkstoff besteht, welcher eine höhere elektrische Leitfähigkeit als das Bimetall der Kontaktfeder (4) hat.
Thermobimetallschalter nach einem der Ansprüche 20 bis 22 in Kombination mit Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schenkel (3b) des U nahe bei den einander gegenüberliegenden Seitenwänden (1a) des Gehäuses (1) befinden.
Thermobimetallschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (5) nach Art einer Wippe auf der Kontaktfeder (4) angebracht ist.