DE3644514A1

DE3644514A1 - Bimetallschalter

Info

Publication number: DE3644514A1
Application number: DE19863644514
Authority: DE
Inventors: Walter Hollweck
Original assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Current assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1988-07-07
Also published as: CA1276668C; EP0272696A3; DE3644514C2; US4862132A; EP0272696A2

Description

Die Erfindung betrifft einen Bimetallschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 86 17 033.3 ist ein Bimetallschalter bekannt, der im wesentlichen aus einem flach-rechteckigen Isolierstoffsockel besteht, an dem eine Mehrzahl von elektrischen Anschlußkontaktfahnen angebracht ist. Eine Seite des Isolierstoffsockels trägt eine Kontaktfeder, die an ihrem freien Ende mit einem Bewegungskontakt versehen ist. Im Mittelbereich der Kontaktfeder ist das Bimetallelement angebracht, das je nach konvexer oder konkaver (bezogen auf die Relativlage zum Isolierstoffsockel) Auswölbung die Schaltstellung der Kontaktfeder bestimmt. Am Isolierstoffsockel ist ferner ein mit dem Bewegungskontakt zusammenwirkender Festkontakt angeordnet. Der Festkontakt ist mit dem Festende des Bewegungskontaktes elektrisch über einen unter der Kontaktfeder angeordneten Heizwiderstand ver bunden, der bei geschlossenem Bimetallschalter somit kurzgeschlossen ist und bei geöffneter Kontaktfeder allein stromführend ist.

Der bekannte Bimetallschalter ist insofern nachteilig, als zur Anordnung und Kontaktierung des Widerstandes der Isolierstoffsockel mit einer Ausnehmung versehen werden muß, die in sich den Widerstand aufnimmt. Der Widerstand ist als blockartig ausgebildeter PTC-Widerstandskörper vorgesehen, der zwischen zwei Federelementen gehalten wird, die ihn an seiner Ober- und Unterseite beaufschla gen und kontaktieren. Mithin ist eine Vielzahl von Ein zelelementen in die Endmontagestellung zu bringen, bevor die die Einzelelemente zusammenhaltenden Befestigungs niete gesetzt werden. Dies erfordert einen hohen maschi nellen Aufwand, falls der Schalter im automatisierten Verfahren hergestellt werden soll. Darüber hinaus ist ein derartiger Schalter aufgrund seines relativ komplexen Aufbaus empfindlich und bezüglich der Rezi prozität seines Schaltverhaltens nicht völlig zufrieden stellend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derarti gen Bimetallschalter so auszubilden, daß er bei verbes serter Wirkungsweise vereinfacht hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merk male des Anspruches 1 gelöst.

Als Kern der Erfindung wird es angesehen, den Widerstand nicht als gesondert zu montierenden und zu befestigenden Widerstandskörper auszubilden und anzuordnen, sondern ihn als Schichtwiderstand auf die ihn tragenden, der Kontaktfeder zugewandten oder abgewandten Isolierstoff sockelseite aufzubringen, und zwar flächig und mit Wär mekontakt zum Sockel. Mit dem Isolierstoffsockel zusam men bildet der Widerstand einen Schichtverbundkörper, der großtechnisch auf einfache Weise vorgefertigt werden kann.

Dieser Isolierstoffsockelkörper mit Widerstandsschicht läßt sich auf relativ einfache Weise zu einem Bimetall schalter unterschiedlichster Ausführung und Funktion hochrüsten. Beispielsweise kann der Heizwiderstand als Selbsthaltungsheizwiderstand herangezogen werden, wenn es sich bei dem Bimetallschalter um einen solchen mit Selbsthaltung handelt. Ist beispielsweise das Bimetall element so angeordnet, daß der Schalter bei kaltem Bi metall geöffnet und bei erwärmten Bimetall geschlossen ist, so läßt sich der Schalter als Temperaturwächter- Schalter einsetzen, der über ein ihm nachgeschaltetes Schaltelement beispielsweise einen Heizstrompfad unter bricht.

Die Widerstandsschicht kann als Dünnschichtwiderstand oder auch als Dickschichtwiderstand ausgebildet sein. Wesentlich ist lediglich, daß sie mit dem Isolierstoff sockel zusammen einen großtechnisch vorfertigbaren Schichtverbundkörper bildet (auch als NTC oder PTC).

In vorteilhafter Weise erstreckt sich die Widerstands schicht bis in den Bereich der Halteniete, die den Iso lierstoffsockel durchsetzen. Einer der Halteniete bildet den Festkontakt und dient gleichzeitig als Halterung für den ersten elektrischen Anschluß, der andere Halteniet haltert das Festende der Kontaktfeder und haltert den zweiten elektrischen Anschluß. Bei den elektrischen Anschlüssen handelt es sich um beidseitig aus dem Iso lierstoffsockel herausstehende Flachsteckerzungen.

Durch diese Art der Stromführung von den Kontakten über die Halteniete in die Widerstandsschicht hinein werden weitere Anschlußelemente vermieden, die einen derartigen Schalter störanfälliger machen könnten.

Anspruch 5 wirkt sich vorteilhaft auf einfache Herstel lung des Verbundkörpers mit Widerstandsschicht aus, Anspruch 6 zielt auf einen guten Wirkungsgrad der Vor richtung ab. Durch Ansprüche 7-9 wird das Kontakt- und Ansprechverhalten der Kontaktfeder optimiert. Ansprüche 11-15 befassen sich mit vorteilhaften Ausbildungen der Widerstandsschicht bzw. des sie tragenden Isolierstoff sockelkörpers. Anspruch 16 lehrt eine alternative Aus bildung der Widerstandsschicht, Anspruch 17 ermöglicht es, einen derartigen Schalter als Umschalter auszubil den, ohne die erfindungsgemäße Verbundkörperstruktur allzusehr abändern zu müssen, wodurch sich bei der Schalterherstellung eine reduzierte Lagerhaltung der benötigen Teile ergibt.

Die Erfindung ist anhand vorteilhafter Ausführungsbei spiele in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Aus führungsform eines erfindungsgemäßen Bimetall schalters;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht in Pfeilrichtung A gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Bimetallschalters, und

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Bimetallschalters.

Der in den Zeichnungsfiguren mit 1 bezeichnete Bimetall schalter weist einen Isolierstoffsockel 2 auf, an dem eine Kontaktfeder angebracht ist, die an ihrem freien Ende 4 einen Bewegungskontakt 5 trägt. In ihrem Mittel bereich 6 ist das als kreisförmige Bimetallscheibe aus gebildete Bimetallelement 7 mittels Klammerelementen befestigt. Ferner ist am Isolierstoffsockel 2 ein als Nietkopf ausgebildeter Festkontakt 8 vorgesehen, der in Kontaktschließstellung mit dem Bewegungskontakt 5 in elektrischer Verbindung steht.

Unter dem Mittelbereich 6 ist ein Heizwiderstand 9 vor gesehen, der als an der der Kontaktfeder 3 zugewandten Isolierstoffsockelseite flächig und mit Wärmekontakt zum Isolierstoffsockel 2 angeordneter Schichtwiderstand ausgebildet ist und mit dem Isolierstoffsockel 2 zusam men einen Schichtverbundkörper bildet.

Der Heizwiderstand 9 überdeckt beim ersten Ausführungs beispiel i. w. die gesamte der Kontaktfeder zugewandte Sockeseite 10 und kann als Dünnschichtwiderstand ausge bildet sein. Wie ferner aus Fig. 1 deutlich hervorgeht, umgreift die Schicht des Heizwiderstandes 9 sowohl den als Halteniet ausgebildeten Festkontakt 8 als auch einen die Kontaktfeder an ihrem Befestigungsende halternden weiteren Niet 11. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel verbindet somit die Widerstandsschicht des Heizwider standes 9 das Festende 12 der Kontaktfeder 3 elektrisch mit dem Festkontakt 8. Die Widerstandsschicht weist über ihren gesamten Erstreckungsbereich, d. h. den gesamten Anlagebereich an der Sockelseite i. w. die gleiche Schichtdicke auf, die Widerstandsschicht ist großflächi ger als die Kontaktfederfläche ausgebildet, die als Strichlierung aus Fig. 2 zu entnehmen ist.

Zwischen dem Festende 12 der Kontaktfeder 3 und der Widerstandsschicht (Heizwiderstand 9) ist eine metalli sche Abstandsscheibe angeordnet, deren Dicke i. w. der Höhe des Festkontaktes 8 entspricht. Die Abstandsscheibe 13 kann - wie aus Fig. 3 hervorgeht - durch das sockel seitige Ende eines als Flachstecker 14 ausgebildeten Anschlußelementes ausgebildet sein. Wenngleich in Fig. 1 die Widerstandsschicht (Heizwiderstand 9) verhältnis mäßig dick gezeichnet ist, so hat sie tatsächlich nur eine Schichtdicke von etwa 2 µ-20 µ, weist eine Heiz leistung von etwa 0,5 W-5 W auf, kann auf die sie tragende Sockelseite 10 aufgedampft, aufgesputtert, aufgedruckt, epidaktisch aufgewachsen oder als pastose Substanz aufgeschichtet sein. Um den Widerstandswert der bereits aufgetragenen Schicht abzugleichen, kann ferner die Schicht quer zur Schichtlängsrichtung mit einer nicht dargestellten Laser-eingebrannten Abgleichrille versehen sein. Der Isolierstoffsockel 2 besteht aus Oxidkeramik guter thermischer Leitfähigkeit.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Heizwiderstand 9 aus einem Dickschichtwider stand, der mit der ihn tragenden Oberfläche des Isolier stoffsockels unlösbar und thermisch leitend verbunden ist.

Das in Fig. 4 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel zeigt einen Bimetallschalter, der die Widerstandsschicht auf der der Kontaktfeder abgewandten Sockelseite trägt. Bei diesem Schalter ist es ganz wesentlich, daß Schicht und Sockel eine thermisch gut leitende Verbindung haben.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbei spiel ist der Isolierstoffsockel 2 ferner an seinem festkontaktseitigen Ende 15 von einem rahmenartigen Trägerteil 16 umfaßt, an dessen dem Festkontakt 8 gegen überliegenden Innenseite 17 eine Umschaltkontaktfläche 18 angeordnet ist.

Auf der der Widerstandsschicht (Heizwiderstand 9) gegen überliegenden Seite des Isolierstoffsockels 2 ist im Mittelbereich eine die thermische Trägheit des Isolier stoffsockels 2 reduzierende Ausnehmung 19 vorgesehen, die von einem zur Bodenfläche 20 des Schalters beitra genden Rand 21 umgeben ist.

Fig. 3 und 4 zeigen ferner, daß im Bereich der Niete 11, 22 zwischen den Oberflächen der Widerstandsschicht sowie den Nietflächen und/oder Sockelflächen eine ther misch/elektrisch hochleitfähige Schicht in Form einer Leitsilberschicht 23 angeordnet ist.

Bezugszeichenliste: 1 Bimetallschalter
2 Isolierstoffsockel
3 Kontaktfeder
4 freies Ende
5 Bewegungskontakt
6 Mittelteil
7 Bimetallelement
8 Festkontakt
9 Heizwiderstand
10 Sockelseite
11 Niet
12 Festende
13 Abstandsscheibe
14 Flachstecker
15 festkontaktseitiges Ende
16 Trägerteil
17 Innenseite
18 Umschaltkontaktfläche
19 Ausnehmung
20 Bodenfläche
21 Rand
22 Niet
23 Leitsilberschicht

Claims

1. Bimetallschalter mit einem eine Mehrzahl von elektrischen Anschlüssen tragenden Isolierstoff sockel, an welchem eine an ihrem freien Ende mit einem Bewegungskontakt versehene Kontaktfeder angeordnet ist, die in ihrem Mittelbereich das sie betätigende Bimetallelement trägt, ein mit dem Bewegungskontakt zusammenwirkender Fest kontakt am Isolierstoffsockel angeordnet ist und i. w. unter dem Mittelbereich der Kontaktfeder ein Heizwiderstand vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (Widerstand) als an einer Isolierstoffsockelflachseite flächig und mit Wärmekontakt zum Sockel angeordneter Schichtwi derstand ausgebildet ist, der mit dem Isolier stoffsockel zusammen einen Schichtverbundkörper bildet.

2. Bimetallschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand einen Großteil der der Kon taktfeder zugewandten Sockelflachseite oder der dieser gegenüberliegenden Sockelflachseite über deckt.

3. Bimetallschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein Dünnschichtwiderstand ist.

4. Bimetallschalter nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht das Festende der Kontaktfeder und den Festkontakt verbindet.

5. Bimetallschalter nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand den als Halteniet ausgebilde ten Festkontakt und einen die Kontaktfeder hal ternden weiteren Niet umgreift.

6. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht über ihren gesamten Erstreckungsbereich (Anlagebereich an der Sockelseite) im wesentlichen die gleiche Schichtdicke aufweist.

7. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht großflächiger als die Kontaktfederfläche ist.

8. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Festende (12) der Kontaktfeder (3) und der Widerstandsschicht (Heizwiderstand 29) eine Abstandsscheibe angeordnet ist.

9. Bimetallschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsscheibe metallisch ist.

10. Bimetallschalter nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Abstandsscheibe im wesentli chen der Höhe des Festkontaktes entspricht.

11. Bimetallschalter nach einem der Ansprüche 8- 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsscheibe durch das sockelseitige Ende eines Anschlußelementes (Flachstecker 14) gebildet wird.

12. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschichtwiderstand eine Dicke von etwa 2 µ-20 µ hat.

13. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand eine Leistung von etwa 0,5 W -15 W, insbesondere zwischen 2 W und 5 W auf weist.

14. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht auf die sie tragende Sockelseite aufgedampft, aufgesputtert, aufge druckt, epitaktisch aufgewachsen oder als pasto se Substanz aufgetragen ist.

15. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht mit einer lasereinge brannten Abgleichrille versehen ist.

16. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffsockel aus Oxidkeramik guter thermischer Leitfähigkeit besteht.

17. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein Dickschichtwiderstand ist, der mit der ihn tragenden Oberfläche des Isolierstoffsockels unlösbar und thermisch lei tend verbunden ist.

18. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffsockel (2) an seinem fest kontaktseitigen Ende von einem rahmenartigen Trägerteil umfaßt ist, an dessen dem Festkontakt gegenüberliegenden Innenseite eine Umschaltkon taktfläche angeordnet ist.

19. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Widerstandsschicht gegenüberlie genden Seite des Isolierstoffsockels im Mittel bereich eine die thermische Trägheit des Sockels reduzierende Ausnehmung angeordnet ist.

20. Bimetallschalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung von einem zur Bodenfläche des Schalters beitragenden Rand umgeben ist.

21. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Niete zwischen den Oberflä chen der Widerstandsschicht sowie den Nietflä chen und/oder Sockelflächen eine thermisch/elek trisch hochleitfähige Schicht (Leitsilber schicht) angeordnet ist.