DE3122893A1 - Contact element - Google Patents

Abstract

Contact elements (1) are used as moving contacts in a switching mechanism for producing a switching process in an electrical current path, such as a relay or the like. In addition to the contact element (1), such a switching mechanism has snap-action spring discs (19) and snap-action bimetallic discs (21) which find inner abutment surfaces, for movement of the contact element (1), on said contact element (1) and thus carry out the switching. During the switching process, a contact spark can be produced and can jump over the contact element (1) to the bimetallic disc (21), which leads to annealing (excessive heating). The performance capability and reliability are detrimentally affected. The required snapping effect is also detrimentally affected and a dragging switching movement occurs. In order to overcome these disadvantages it is proposed that the contact element (1) has an essentially cylindrical contact core (3) and a sheet (5) surrounding this core, that the contact core (3) consists of material having good electrical conductivity, and that it be provided with an end surface (11) for making touching contact with a mating contact. <IMAGE>

Description

Kontaktelement Contact element

Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement, insbesondere einen beweglichen Kontakt eines Schaltwerks eines Temperaturschalters, wie eines Temperaturwächters odgl.The invention relates to a contact element, in particular a movable one Contact of a switching mechanism of a temperature switch, such as a temperature monitor or the like.

Derartige KontAktelemente werden insbesondere als bewegliche Kozltakte eines Scbaitwerks in einen Temperatur oder Wärmeschutzschalter, wie Temperaturwächtern,aber auch in Relais und allgemein dort eingesetzt, wo ein Schaltvorgang in einen elektrischen Stromweg ausgeführt werden soll.Such contact elements are used in particular as movable contact elements a work in a temperature or thermal circuit breaker, such as temperature monitors, but also used in relays and generally where a switching process turns into an electrical one Current path is to be executed.

Das Schaltwerk eines solchen Wärmeschutzschalters weist neben dem Kontaktelement noch eine Bimetallschnappscheibe und ein oder mehrere Federschnappscheiben auf.The switching mechanism of such a thermal circuit breaker has next to the Contact element still a bimetallic snap disk and one or more spring snap disks on.

Zur Schonung der Bimetallschnappscheibe sind die Federschnappscheiben vorgesehen und es wird der Stromfluß auch über die Federschnappscheiben geleitet. Derart ausgestaltete Wärmeschutzschalter arbeiten zufriedenstellend.The spring snap disks are used to protect the bimetal snap disk provided and the current flow is also conducted via the spring snap disks. Thermal circuit breakers designed in this way work satisfactorily.

Allerdings ist es problematisch mit solchen Schaltern größere Ströme wiederholt, also mehrmals, zu schalten.However, larger currents are problematic with such switches repeatedly, i.e. several times, to switch.

Beim Abheben des Kontaktelements von einem Gegenkontakt bildet sich nämlich ein Schaltfunken, der auf den um den äußeren Rand des Kontaktelements herumliegenden inneren Rand der Bimetallschnappscheibe übergeht. Dies führt insbesondere an den inneren Kanten der Bimetallschnappscheibe zu Änderungen der elastischen Eigenschaften, möglicherweise durch ein Ausglühen. Auf jeden Fall ergibt sich als nachteilige Folge, daß die Bimetallschnappscheibe bald nicht mehr innerhalb eines eng begrenzten vorgegebenen Temperaturbereichs umschnappt, sondern eine Verschiebung der Umschnapptemperatur stattfindet und/oder der notwendige Schnappeffekt sich derart verschlechtert, daß das Umschalten der Bimetallschnappscheibe nur noch schlethend über einen weiten Temperaturbereich erfolgt. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß durch eine Schädigung der Bimetallschnappscheibe der Schaltvorgang überhaupt unterdrückt wird. Zur Überwindung dieser Probleme wurden in der DE-OS 2 917 482 geometrisch konstruktive Maßnahmen an der Berührungsfläche eines Kontaktelements vorgeschlagen. Diese Maßnahmen haben an sich weitgehend zu befriedigenden Ergebnissen geführt.When the contact element is lifted from a mating contact, it is formed namely a switching spark, which is on the lying around the outer edge of the contact element inner edge of the bimetallic snap disk merges. This leads in particular to the inner edges of the bimetal snap disk to changes in the elastic properties, possibly by annealing. In any case, the disadvantageous consequence that the bimetallic snap disk will soon no longer be given within a narrowly defined range Temperature range snaps, but a shift in the snapping temperature takes place and / or the necessary snap effect deteriorates in such a way that the switching of the bimetallic snap disk only slides over a wide area Temperature range takes place. In addition, there is a risk of damage the bimetallic snap disk the switching process is suppressed at all. To overcome of these problems were geometrical design measures in DE-OS 2 917 482 Proposed on the contact surface of a contact element. Have these measures in itself largely led to satisfactory results.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde'eine weitere Verbesserung der Leistungsfähigkeit eines Kontaktelements im Hinblick auf Vermeidung des Überspringens eines Kontaktfunken auf eine Bimetallscheibe und im Hinblick auf höhere Leitfähigkeit zu erreichen.The invention is based on the object of a further improvement the performance of a contact element in terms of skipping avoidance a contact spark on a bimetal disc and with a view to higher conductivity to reach.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kontaktelement eine im wesentlichen zylinderförmige Kontaktseele und einen diese umgebenden Mantel aufweist; daß die Kontaktseele aus gut elektrisch leitfähigem Material besteht und daß die Kontaktseele mit einer Stirnfläche zur Kontaktberührung mit einem Gegenkontakt vorgesehen ist. Während die bisherigen Kontaktelemente einstückig ausgebildet waren oder zumindest insgesamt gleiches Material aufwiesen, wie in der DE-OS 2 917 482, wo lediglich aus Gründen des beidseitigen Umgreifens und Festlegens des inneren Randes der Bimetallschnappscheibe das Kontaktelement einen zylindrischen Durchbruch aufweist, den ein Stift eines die Bimetallscheibe übergreifenden Bundes bis zu einem am entgegengesetzten Ende vorgesehenen Niet durchsetzt, weist das erfindungsgemäße Kontaktelement einen Zylindermantel auf, dessen Inneres eine zylinderförmige Kontaktseele aus einem elektrisch gut leitfähigem Material vollständig ausfüllt und die in dem Mantel fest einsitzend eingeformt ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird zunächst das Überspringen eines Schaltfunkens auf eine um den Zylindermantel des Kontaktelements mit ihrem inneren Rand angeordnete Bimetallscheibe selbst bei höheren Leitungsströmen zuverlässig ausgeschlossen und damit eine Veränderung des Schaltverhaltens einer Bimetallscheibe im Sinne einer Temperaturverschiebung, einer Verschmierung des Schaltvorganges und einer Verminderung der Schalthäufigkeit vermieden. Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Schaltkontakt zuverlässig höhere Ströme führen, weist also ein besseres Leitungsverhalten neben einem besseren Schaltverhalten auf.According to the invention, the stated object is achieved in that the Contact element a substantially cylindrical contact core and one of these has surrounding jacket; that the contact core is made of good electrically conductive material Material consists and that the contact core with an end face for contact contact is provided with a mating contact. While the previous contact elements are in one piece were formed or at least had the same material overall as in the DE-OS 2 917 482, where only for reasons of grasping and fixing on both sides of the inner edge of the bimetal snap disk, the contact element has a cylindrical shape Has breakthrough that a pin of the bimetal disc overlapping federal penetrated to a rivet provided at the opposite end, the inventive Contact element on a cylinder jacket, the interior of which has a cylindrical contact core made of a material with good electrical conductivity and completely filled in the Sheath is firmly seated. Due to the design according to the invention is first the skipping of a switching spark on one around the cylinder jacket of the contact element arranged with its inner edge bimetal disc itself higher line currents reliably excluded and thus a change in the Switching behavior of a bimetal disc in the sense of a temperature shift, a Avoided smearing of the switching process and a reduction in the switching frequency. In addition, the switching contact according to the invention can reliably generate higher currents lead, thus has a better line behavior in addition to a better switching behavior on.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß gegenüber bekannten Kontakten, die aufgrund der Leitfähigkeit vollständig aus Edelmetallen hergestellt wurden, der Mantel des erfindungsgemäßen Kontaktelements aus einem preiswerteren Material hergestellt werden kann, so daß gegenüber herkömmlichen Kontaktelementen für das erfindungsgemäße Kontaktelement nur noch ein Bruchteil der Kosten anfällt.Another advantage is that compared to known contacts, which are made entirely of precious metals due to their conductivity, the jacket of the contact element according to the invention made of a cheaper material manufactured can be, so that compared to conventional contact elements for the inventive Contact element only incurs a fraction of the cost.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Kontakt seele mit ihrer als Kpntaktfläche für die Kontaktberührung dienenden Stirnfläche für die Kontaktberührung dienenden Stirnfläche über den Mantel hinaus ragt. Hierdurch wird auch geometrisch konstruktiv die Kontaktfläche des Kontaktelementes gegenüber ihrem Umfangsmantel abgesetzt, so daß weiterhin das Leitungsverhalten derart verbessert wird, daß verhindert wird, daß Störströme über die benachbarteStirifläche des Mantels fließen und auf die Bimetallscheibe übergehen können, was ansonsten insbesondere im Moment der Kontaktberührung oder des Lösens derselben als Gefahr bestand.An advantageous embodiment of the invention provides that the contact soul with its end face serving as a contact surface for contact contact for contact contact serving end face protrudes beyond the jacket. Through this the contact surface of the contact element is also geometrically constructive opposite their circumferential jacket set off, so that the line behavior continues to improve in such a way is that it is prevented that interference currents over the adjacent end surface of the cladding can flow and pass over to the bimetallic disk, which is otherwise in particular there was a risk at the moment of contact or loosening of the same.

Diese Ausgestaltung wird insbesondere dadurch weitergebildet, daß die Kontaktfläche auf einem gegenüber einer Stirnfläche des Mantels aus diesen axial herausragenden Ansatz der Kontaktseele vorgesehen ist.This refinement is further developed in particular in that the contact surface on one opposite an end face of the jacket from these axially outstanding approach of the contact core is provided.

Gemäß weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Kontaktfläche eine leicht konvexe Wölbung aufweist.According to a further preferred embodiment it is provided that the contact surface has a slightly convex curvature.

Hierbei kann die Wölbung der Kontaktfläche, wenn ein erfindungsgemäßes Kontaktelement bei einem Wärmeschutzschalter nach der DE-OS 2 917 482 eingesetzt werden soll, insbesondere in vorteilhafter Weise den dort ausgeführten und beanspruchten geometrisch konstruktiven Verhältnissen im Hinblick auf den Gegenkontakt angepaßt werden.Here, the curvature of the contact surface, if an inventive Contact element used in a thermal circuit breaker according to DE-OS 2 917 482 is to be, in particular in an advantageous manner those stated and claimed there geometrically adapted to structural conditions with regard to the mating contact will.

Eine äußerst bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktseele aus Silber besteht, wobei insbesondere auch vorgesehen ist, daß der Mantel » aus einer Kupferlegierung besteht. In diesem Falle ist als weiterer Legierungsanteil Zink vorgesehen, so daß in bevorzugter Ausgestaltung der Mantel aus Messing besteht.An extremely preferred embodiment of the invention is characterized in that that the contact core is made of silver, it is also provided in particular, that the jacket »consists of a copper alloy. In this case it is another Alloy component zinc provided, so that in a preferred embodiment of the jacket made of brass.

Bei einer derartigen Abstimmung der Teile des Kontaktelementes wird ein optimales Leistungsvermögen,insbesondere eine erstaunlich gute Stromführung erzielt und erreicht, daß bei einem Wärmeschutzschalter, bei dem ein solches erfindungsgemäßes Kontaktelement eingesetzt wird, eine Bimetallscheibe praktisch eine unbegrenzte Anzahl von zuverlässigen Schaltungen ausführen kann, ohne zu ermüden. Zur Verbesserung der Kontaktberührung zur Verminderung des Übergangskontaktwiderstandes vom erfindungsgemäßen Kontaktelement zu einem im allgemeinen gehäusefesten Gegenkontakt ist gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Kontaktseele an ihrer Stirnfläche eine Goldauflage aufweist.With such a coordination of the parts of the contact element an optimal performance, especially an astonishingly good current conduction achieved and achieved that in a thermal circuit breaker in which such an inventive Contact element is used, a bimetal disc is practically unlimited Number of reliable switching operations without becoming fatigued. For improvement the contact contact to reduce the transition contact resistance of the invention Contact element to a counter-contact generally fixed to the housing is according to further Embodiment of the invention provides that the contact core on its end face has a gold plating.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt die einzige Figur eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktelementes, teilweise geschnitten mit Teilen zugeordneter Bimetall- und Federschnappscheiben.Further advantages and features of the invention emerge from the claims and the following description in which an embodiment of the invention is explained in detail with reference to the drawing. The only figure shows one Embodiment of the contact element according to the invention, partially cut with Parts of associated bimetal and spring snap disks.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktelements 1 besteht aus einer zylindrischen Seele 3 und einem diese rotationssymmetrisch umgebenden Mantel 5. Die Kontaktseele 3 ragt an einer Stirnseite des Kontaktelementes 1 über die Stirnfläche 7 des Mantels 5 mit einem Ansatz 9 hinaus, dessen Stirnfläche 11 die-Wenige Fläche des Kontaktelementes 1 ist, die mit einem ( nicht dargestellten)gehäusefesten Gegenkontakt, wie er beispielsweise in spezieller Ausführungsform der DE-OS 2 917 482 zu entnehmen ist, in Kontakt kommt. Die Stirn- oder Kontaktfläche 11 ist leicht konvex gewölbt; falls das erfindungßgemäße Kontaktelement 1 in einen Wärmeschutzschalter nach der DE-OS 2 917 482 eingesetzt wird, so ist die Wölbung der Stirnfläche 11 vorzugsweise in der in der genannten Offenlegungschrift ausgeführten Weise der Gegenkontaktfläche angepaßt. Der Mantel 5 weist einen hervorstehenden Ringbund 13 auf, der innere Anlage- oder Widerlageflächen 15, 17 für eine oder mehrere Federschnappscheiben 19 und eine Bimetallscheibe 21 eines Schaltwerks eines Wärmeschutz- oder Temperaturschalters bildet. Bei dem Material der Kontaktseele handelt es sich um ein gut elektrisch leitfähiges Material, wie ein Edelmetall.The illustrated embodiment of a contact element according to the invention 1 consists of a cylindrical core 3 and a rotationally symmetrical surrounding it Sheath 5. The contact core 3 protrudes from one end face of the contact element 1 the end face 7 of the jacket 5 with an extension 9, the end face 11 the little surface of the contact element 1, which is fixed to the housing with a (not shown) Counter-contact, as it is, for example, in the special embodiment of DE-OS 2 917 482 can be seen, comes into contact. The front or contact surface 11 is slightly convex; if the contact element 1 according to the invention in one Heat protection switch according to DE-OS 2 917 482 is used, so is the curvature of the end face 11 preferably in the laid-open specification mentioned Way adapted to the mating contact surface. The jacket 5 has a protruding Annular collar 13 on the inner contact or abutment surfaces 15, 17 for one or more Spring snap disks 19 and a bimetallic disk 21 of a switching mechanism of a heat protection or temperature switch forms. The material of the contact core is a material with good electrical conductivity, such as a precious metal.

In bevorzugter Weise besteht die Kontaktseele 3 aus Silber urdder Mantel des Kontaktelements 1 aus Messing. Der Rinsatz eines erfindungsgemäßen Kontaktelementes in einem Wärmeschutz- oder Temperaturschalter, bei dem der Strom über das Kontaktelement 1 geleitet wird, schließt zuverlässig das Überspringen eines Schaltfunkens vom Kontaktelement 1, beispielsweise über die Fläche 7 auf die Bimetallscheibe 21 aus. Die gesamteelektrische Ladung, das heißt auch der elektrische Strom wird von der Kontaktfläche 11 über das Kontaktelement 1 zuverlässig zur für die Stromleitung vorgesehenen Federschnappscheibe 19 und von dort zum Gehäuse des Temperaturschalters übergeleitet.The contact core 3 is preferably made of silver Jacket of the contact element 1 made of brass. The use of a contact element according to the invention in a thermal protection or temperature switch, in which the current is via the contact element 1 is conducted, reliably closes the skipping of a switching spark from the contact element 1, for example via the surface 7 onto the bimetal disc 21. The entire electrical Charge, that is also the electric current, is transferred from the contact surface 11 the contact element 1 reliably to the spring snap disk provided for the power line 19 and from there transferred to the housing of the temperature switch.

Durch die Verhinderung des übertritt eines Schaltfunkens auf die Bimetallschnappscheibe 21 wird ein Ausglühen derselben, insbesondere an ihrem inneren Ringrand zuverlässig ausgeschlossen. Hierdurch wird eine Verschlechterung des Schaltverhaltens der Bimetallschnappscheibe 21 einerseits im Hinblick auf die Schalthäufigkeit- und Zuverlässigkeit und andererseits im Hinblick auf die Schalttemperatur sicher verhindert. Weiterhin sind gegenüber herkömmlichen Kontaktelomenten mit dem erfindungsgemäßen Kontaktelement htihere Stromstärken übertragbar. Beispielsweise wurde bei inem Vergleich zwischen einem herkmmlichen Kontaktelement und einem erfindungogemäßen Kontaktelement festgestellt, daß das herkömmliche Kontaktelement nur im Stande war, Ströme in der Größenordnung von 1 Amp. zuverlässig zu leiten und dies nur über 20 Schaltvorgänge hin. Nach dieser Anzahl von Schaltvorgängen war die Bimetallschnappscheibe ausgeglüht und zeigte ein völlig unbefriedigendes Schaltverhalten, insbesondere erfolgte der Schaltvorgang nicht mehr bei der ursprÜnglich gegebenen Schalttemperatur. Demgegenüber leitete ein erfindungsgemäßes Kontaktelement 9 Amp. und ließ einen Wärmeschutzschalter, in dem es eingebaut war, 2000 Schaltvorgänge zuverlässig und sicher bei der vorgegebenen Schalttemperatur ausführen, bevor die Versuche abgebrochen wurden.By preventing a switching spark from being transmitted to the bimetallic snap disk 21 annealing of the same, in particular at its inner ring edge, is reliable locked out. This results in a deterioration in the switching behavior of the bimetallic snap disk 21 on the one hand with regard to the switching frequency and reliability and on the other hand safely prevented with regard to the switching temperature. Furthermore are opposite conventional contact elements with the contact element according to the invention htihere Transmittable currents. For example, a comparison between a conventional contact element and a contact element according to the invention found that the conventional contact element was only able to withstand currents in the Reliable conductance of the order of magnitude of 1 Amp. And this only over 20 switching operations there. After this number of switching operations, the bimetallic snap disk was annealed and showed a completely unsatisfactory switching behavior, in particular that took place Switching process no longer at the originally given switching temperature. In contrast Conducted a contact element according to the invention 9 Amp. and left a thermal circuit breaker, in which it was installed, 2000 switching operations reliably and safely at the specified Carry out switching temperature before the experiments were aborted.

Claims (9)

Patentansprüche (l.o Kontaktelement, insbesondere beweglicher Kontakt eines Schaltwerks eines Temperaturschalters, wie eines Temperaturwächters odgl. Claims (first contact element, in particular movable contact a switching mechanism of a temperature switch, such as a temperature monitor or the like. da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kontaktelement (1) eine im wesentlichen zylinderförmige Kontaktseele (3) und einen diese umgebenden Mantel (5) aufweist; daß die Kontaktseele (3) aus gut elektrisch leitfähigem Material besteht und daß die Kontaktseele (3) mit einer Stirnfläche (11) zur Kontaktberührung mit einem Gegenkontakt vorgesehen ist. as it is indicated that the contact element (1) an essentially cylindrical contact core (3) and one surrounding it Has jacket (5); that the contact core (3) made of a good electrically conductive material and that the contact core (3) with an end face (11) for contact contact is provided with a mating contact. 2. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktseele (3) mit ihrer als Kontaktfläche für die Kontaktberührung dienenden Stirnfläche (11) über den Mantel (5) hinaus ragt.2. Contact element according to claim 1, characterized in that the Contact core (3) with its serving as a contact surface for contact contact Front face (11) protrudes beyond the jacket (5). 3. Kontaktelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (11) auf einem gegenüber einer Stirnfläche (7) des Mantels (5) aus diesen axial herausragenden Ansatz (9) der Kontaktseele (3) vorgesehen ist.3. Contact element according to claim 2, characterized in that the Contact surface (11) on an opposite end face (7) of the jacket (5) this axially protruding approach (9) of the contact core (3) is provided. 4. Kontaktelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (11) eine leicht konvexe Wölbung aufweist.4. Contact element according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the contact surface (11) has a slightly convex curvature. 5. Kontaktelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktseele (3) aus Edelmetall besteht.5. Contact element according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the contact core (3) consists of noble metal. 6. Kontaktelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktseele (3) aus Silber besteht.6. Contact element according to claim 5, characterized in that the Contact core (3) consists of silver. 7. Kontaktelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktseele (3) an ihrer Stirnfläche (11) eine Goldauflage aufweisi.7. Contact element according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the contact core (3) has a gold plating on its end face (11) showi. 8o Kontaktelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (5) weniger edles Metall als die Kontaktseele (3) aufweist, 8o contact element according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the jacket (5) is less noble metal than the contact core (3) having, 9. Kontaktelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (5) aus einer Kupferlegierung besteht.9. Contact element according to one of the preceding claims, through this characterized in that the jacket (5) consists of a copper alloy. lo. Kontaktelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (5) aus Messing besteht.lo. Contact element according to claim 9, characterized in that the Sheath (5) is made of brass.