DE3319227A1

DE3319227A1 - Thermoschalter

Info

Publication number: DE3319227A1
Application number: DE19833319227
Authority: DE
Inventors: Willi 7267 Unterreichenbach Klotz
Original assignee: MICROTHERM GmbH
Current assignee: MICROTHERM GmbH
Priority date: 1983-05-27
Filing date: 1983-05-27
Publication date: 1984-11-29
Also published as: ES289475Y; JPS603826A; ES289475U; US4539545A; DE3319227C2; EP0126957A2; EP0126957A3

Description

PATENTANWALT."'-: .".:"■ .".
DR. FRIEDRICH E. MAYEgT - : ;::":-

DIPL-PHYS. G, FRANK

WESTUCHS 24 3

7530 PFORZHEIM

Microtheirn GmbH, D-7530 Pforzheim

Thermoschalter

Die Erfindung betrifft einen Thermoschalter zur Tenperaturüberwachung elektrischer Wärmegeräte, bei dem das ruhende Ende einer Kontaktzunge und deren Gegenkontakt voneinander isoliert an einem Trägeraufbau befestigt sind, wobei die Kontaktzunge mit einer Anschlußfahne elektrisch leitend verbunden ist und von einer Bimetal 1-Springscheibe derart beaufschlagbar ist, daß sie von ihrem Gegenkontakt abhebt.

Ein elektrischer Thermoschalter dieser Bauart ist aus der DE-PS 20 57 003 bekannt. Bei diesem bekannten Thermoschalter ist die Strx^nzuführung zur Kontaktzunge über die aus starrem, stabilem Werkstoff hergestellte Anschlußfahne bewerkstelligt, die mechanischen Belastungen widerstehen soll, wogegen die Kontaktzunge selbst als Blattfeder ausgebildet ist, deren eines Ende mit der Anschlußfahne verschweißt ist und deren anderes Ende den Kontakt trägt. Durch eine geeignete Vorspannung des Federmaterials wird der erforderliche Kontaktdruck erzeugt. Die Unterseite der Blattfeder wird von der Bimetall-Springscheibe beaufschlagt.

Es hat sich gezeigt, daß die Konstruktion einige Nachteile mit sich bringt:

Die Herstellung der Schweißverbindung zwischen Anschlußfahne und Blattfeder ist aufwendig und somit ein wesentlicher Kostenfaktor. Durch Intoleranzen beim Schweißvorgang einerseits, aber auch durch nicht vollständig beherrschbare Verwerfungen und Krümnungen der Blattfeder andererseits ist die Zuverlässigkeit der Funktion, also des Schaltvorgangs beeinträchtigt:

Zur Herstellung von zuverlässigen Serienfertigungsprodukten ist es von Bedeutung, ein erprobtes Schaltverhalten beim Ansprechen der Bimetall-Springscheibe zu erzielen, das heißt die übereinanderliegenden Berührungspunkte von Blattfeder und Bimetall-Sprungscheibe müssen einen definierten, mit möglichst geringen Toleranzen in der Serienfertigung reproduzierbaren Abstand voneinander haben; dies ist bei der bekannten Lösung aus den oben genannten Gründen nicht vollständig erreichbar, folglich können beträchtliche. Qualitäts- und Funktionsmängel bei der Serienfertigung entstehen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den bekannten Thermoschalter so zu verbessern, daß seine Herstellung verbilligt und seine Funktion zuverlässiger wird.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Kontaktzunge und die Anschlußfahne einstückig sind, daß die Kontaktzunge mit Ausnahme eines relativ kurzen Längenabschnittes starr ist, und daß dieser Längenabschnitt derart auf Biegung elastisch beanspruchbar ist, daß er gelenk- oder schamierähnlich wirkt.

Durch die erfindungsgemäße einstückige, weitgehend starre Ausführung einerseits und die Konzentration der Federungseigenschaften auf einen geringen Längeribereich andererseits entsteht praktisch eine schamierartig wirkende Kontaktzunge, deren Geometrie, das heißt deren relative Lage zur Bimetall-Sprungscheibe nur noch minimale Toleranzen aufweist und somit die Qualitäts- und Funktionsmängel bei der Serienfertigung drastisch reduziert.

Für die Herstellung sind weniger Werkzeuge nötig. Außerdem ist durch die erhöhte Dicke der Federzunge eine höhere Strombelastung sowie die Verwendung von Inlay- oder Toplay-Kontakten möglich.

Die Federzunge kann aus mehreren Materialien hergestellt werden, wobei dann Art und Dimensionierung der Federstrecke durch Versuche leicht bestimmbar sind.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Thermoschalter« sieht vor, daß aus den beiden Anschlußfahnen Halterungen ausgeformt sind, die entsprechende Vorsprünge am Trägeraufbau hintergreifen und so am Trageraufbau befestigt sind.

Dadurch erübrigt sich die Verwendung von Nieten zur Befestigung der Anschlußfahnen am Trägeraufbau, erstmalig wird damit ein Thermoschalter ermöglicht, der aus lediglich vier Teilen zusammengesetzt ist, ohne die Verwendung eines Kontaktes auf der Bimetallspringscheibe, nämlich nur aus dem Trägeraufbau, der ersten Anschlußfahne mit der Kontaktzunge, der zweiten Anschlußfahne und der Bimetallspringscheibe.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Zwei Ausführungsbeispiele werden nun anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch einen Thermoschalter

gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 2 einen Querschnitt durch einen Thermoschalter

gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und
Figur 3 eine Aufsicht auf den Thermoschalter gemäß

Figur 2.

Ein Isolierstoff-Block 1, der nur aus dem prismenförmigen Teil I¹ bestehen oder auch mit einem Befestigungsansatz versehen sein

kann, trägt am hinteren Ende des Teiles i¹ eine Anschlußfahne und an dessen vorderem Ende ebenfalls eine Anschlußfahne 3, die beim ersten Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 1 jeweils mit versenkten Hohlnieten 4 befestigt sind. Einstückig mit der ersten Anschlußfahne 2 ist eine Kontaktzunge 5 ausgebildet. An ihrem vorderen Ende trägt die Kontaktzunge 5 auf ihrer Unterseite einen Kontakt 6. Der Kontakt 6 liegt im Ruhezustand des Schalters auf einem Gegenkontakt 6¹ auf, der aus der Anschlußfahne 3 nach oben ausgebogen ist.

Unterhalb der Kontaktzunge 5 ist eine Bimetall-Springscheibe 7 angeordnet, die mittels einer zentralen Bohrung 7¹ auf einem dem Block I¹ angeformten Zapfen 8 gelagert und von einem Absatz 8' des Zapfens unterfangen ist. Der Zapfen 8' erstreckt sich noch in eine Bohrung 5¹ in der Kontaktzunge 5, deren Durchmesser genügend Spiel für den Durchtritt des Zapfens zuläßt. Auf ihrer Unterseite weist die Kontaktzunge 5 einen in ihrer Mittelachse liegenden Vorsprung 9 auf, der als Angriffspunkt für die Bimetall-Springscheibe 7 dient.

Beim Erreichen der maximal zulässigen Temperatur springt die Bimetall-Springscheibe 7 in bekannter Weise um. Dabei legt sie sich in ihrem hinteren Abschnitt an die Kontaktzunge 5 und in ihrem Zentrum auf den Absatz 8' des Zapfens 8 an. Dadurch kommt die gesamte Umwölbung der Bimetall-Springscheibe 7 an dem Vorsprung 9 der Kontaktzunge 5 zur Auswirkung, wodurch ein großer Schaltweg für den Kontakt 6 erzielt wird.

Erfindungsgemäß besitzt die Kontaktzunge 5 über dem hinteren Bereich der Bimetall-Springscheibe eine Querschnittsverjüngung von ca. 0,G mm auf beispielsweise 0,2 mn. Dadurch wird ein federnder Scharnierbereich gebildet, der das Vorderende der Kontaktzunge 5 mit dem Kontakt 6 auf den Gegenkontakt 6' drückt; dazu wird die Kontaktzunge 5 bei ihrer Herstellung mit einer entsprechenden

Vorspannung versehen. Beispielsweise kann die Vorspannung durch ein Abwinkein des Kontaktendes um 5° gegenüber dem Anschlußende erzielt werden. Auch hierbei ist die im übrigen starre Ausführung der Kontaktzunge 5 von Vorteil, da durch Einhalten eines definierten Vorspannungswinkels auch die im montierten Zustand auf den Gegenkontakt 6' ausgeübte Kontaktkraft innerhalb enger, definierter Grenzen bleibt, was die Zuverlässigkeit des Schaltverhaltens günstig beeinflußt.

Als Materialien für die integrierte Herstellung der Kontaktzunge und der Anschlußfahne kommen beispielsweise Messing, Kupfer, Walzbronze, Neusilber, aber auch Stahl in Frage.

Das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Thermoschalters (Figuren 2 und 3) weist insofern eine weitere Vereinfachung auf, als dass anstatt der Nieten 4 (Fig. 1) die Befestigungselemente zur Verbindung der Anschlußfahnen mit dem Trägeraufbau 1 durch laschen- oder krallenförmige Halterungen 2a, 2b und 3a, 3b bewirkt werden, die aus den Anschlußfahnen 2, 3 ausgestanzt und ausgeformt sind und entsprechende, am Trägeraufbau 1 angeformte Nasen la, Ib bzw. lc, Id hintergreifen. Es bringt eine wesentliche Vereinfachung bei der Montage. Die beiden Anschlußfahnen 2 und 3 brauchen mit abgewinkelten Halterungen 2a, 2b bzw. 3a, 3b nur auf die entsprechenden Teile des Trägeraufbaus 1 aufgesetzt werden und die Halterungen dann so abgebogen werden, daß ihr unteres abgewinkeltes Ende die Nasen la...Id hintergreift und einen sicheren Sitz gewährleisten.

Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel ist hier auch die Lagerung und Führung der Bimetall-Springscheibe 7 vereinfacht:

Die Bimetall-Springscheibe 7 weist an ihrem umfangsbereich Aussparungen 7a. ..7d auf, die mit korrespondierenden Ausformungen Ie, If, 5a und der Halterung 2a wie folgt zusammenwirken:

In ihrem Ruhebereich (geschlossener Kontakt) ist die Bimetall-Springscheibe 7 mit ihrer hinteren Aussparung 7b an der Halterung 2a geführt, mit den beiden symmetrischen vorderen Aussparungen 7c, 7d an Nasen le, If des Trägeraufbaus 1. In ihrem Zentrum stützt sich die Bimetall-Springscheibe 7 auf einem kegelstumpfförmigen Aufsatz 10 des Trageraufbaus 1 ab.

Im umgesprungenen Zustand (Kontakt offen) wird die Bimetall-Springscheibe 7 mit ihrem hinteren Ende weiterhin durch die Halterung 2a geführt. An ihrem vorderen Ende verlassen die Aussparungen 7c, 7d ihre entsprechenden Gegenlager le, If. Bei der Aufwärts bewegung dieses Randes der Bimetall-Springscheibe 7 greift jedoch die Ausnehmung 7a in eine entsprechend nach unten abgeformte Ausstanzung 5a der Kontaktzunge 5 ein, so daß auch hier eine einwandfreie Halterung bzw. Führung gewährleistet ist.

Diese Führung durch korrespondierende Elemente in den Randbereichen der Bimetall-Springscheibe 7 erlauben es, gegenüber dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel auf eine zentrale Bohrung der Bimetall-Springscheibe und den Zapfen 8 zu verzichten, was den erheblichen Vorteil mit sich bringt, daß die Bimetall-Springscheibe nach der Montage der beiden Anschlußfahnen auf dem Trägeraufbau 1 durch leichtes Anheben der Kontaktzunge 5 in den Thermoschalter eingelegt werden kann und dort mit ihren entsprechenden Aussparungen 7b, 7c, 7d in die entsprechenden gegenüberliegenden Bauteile einrastet.

- Leersei te -

Claims

Patent-ZSchutzansprüche:

ί\. J Thermoschalter zur Temperaturüberwachung elektrischer Wärmegeräte, bei dem das ruhende Ende einer Kontaktzunge und deren Gegenkontakt voneinander isoliert an einem Trägeraufbau befestigt sind, wobei die Kontaktzunge mit einer Anschlußfahne elektrisch leitend verbunden ist und von einer Bimetall-Springscheibe derart beaufschlagbar ist, daß sie von ihrem Gegenkontakt abhebt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzunge (5) und die Anschlußfahne (2) einstückig sind, daß die Kontaktzunge (5) mit Ausnahme eines relativ kurzen Längenabschnitts starr ist, und daß dieser Längensabschnitt derart auf Biegung elastisch beanspruchbar ist, daß er gelenk- oder schamierähnlich wirkt..
2. · Thermoschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längenabschnitt einen Bereich reduzierten Querschnitts, insbesondere reduzierter Dicke der Kontaktzunge (5) bildet.
3. Thermoschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls mit Ausnahme dieses Längenabschnittes Kontaktzunge und Anschlußfahne gleiche Dicke aufweisen.
4. Thermoschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (6) und/oder der Gegenkontakt (6¹) als Inlay- oder

Toplay-Kontakt ausgebildet ist/sind.
5. Thermoschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Anschlußfahne 2 laschen- oder krallenförmige Halterungen 2a, 2b ausgeformt sind, die am Trägeraufbau 1 befestigt sind.
6. Thermoschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Halterungen 2a, 2b vorhanden sind, die am Trägeraufbau 1 angeformte Nasen la, Ib hintergreifen.
7. Thermoschalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite Anschlußfahne 3 laschen- oder krallenförmige

Halterungen 3a, 3b aufweist, die am Trägeraufbau 1 befestigt sind.
8. Thermoschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzunge 5 in ihrem zum Kontaktende zeigenden, über dem Rand der Bimetall-Springscheibe 7 liegenden Bereich eine in Richtung zur Bimetall-Springscheibe 7 zeigende, laschenförmige Ausfonnung 5a aufweist, die mit einem korrespondierenden Ausschnitt 7a am Rand der Bimetallscheibe 7 fluchtet.
9. Thermoschalter nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetall-Springscheibe 7 an ihrem zur Anschlußfahne 2 zeigenden Randbereich einen weiteren Ausschnitt 7b aufweist, der an einer der Halterungen 2a der Anschlußfahne 2 umgreift und von dieser geführt ist.
10. Thermoschalter nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetall-Springscheibe 7 an ihren zur zweiten Anschlußfahne 3 zeigenden Ecken weitere Ausschnitte (7c, 7d) aufweist, die in Nasen (le, If) des Trägeraufbaus 1 eingreifen.