DE4241311C2 - Temperaturschalter mit einem Bausteingehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturschalter mit einem Bausteingehäuse, einem in dem Bausteingehäuse vorgesehenen, sich bei jedem Ansprechen erwärmenden Funktionsbaustein, mindestens zwei mit dem Funktionsbaustein elektrisch verbun­ denen Anschlußelementen, einer ein Anschlußelement mit dem Funktionsbaustein verbindenden Lötverbindung und einem eine Auftrennkraft aufbringenden Feder­ system, wobei das Federsystem die Verbindung des Anschlußelements zum Funk­ tionsbaustein trennt, wenn die Temperatur des Funktionsbausteins einen vorgegebe­ nen Ansprechwert überschreitet, der zum Schmelzen der Lötverbindung führt.

Ein Temperaturschalter der eingangs genannten Art ist bereits aus der DE-C- 37 34 214 bekannt. Hierbei wird als Funktionsbaustein ein Varistor verwendet. Wenn die Temperatur des Varistors einen vorgegebenen Ansprechwert überschreitet, wird die Lötverbindung aufgetrennt. Problematisch ist, daß der aufgetrennte Zustand für den Benutzer nocht ohne weiteres erkennbar ist. Ein weiterer Nachteil, der bei dem bekannten Temperaturschalter auftreten kann, besteht grundsätzlich darin, daß die Lötverbindungen empfindlich gegen auf sie einwirkende äußere Kräfte sind.

Weiterhin ist aus der DE-C-38 25 897 eine Thermosicherung mit einem Federarm bekannt, bei der ein Federarm direkt an einer Kontaktstelle eines Schaltungssubstrats verlötet ist.

Die Erfindung geht nun einen neuen Weg und vermeidet die beim Stand der Technik auftretenden Probleme.

Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, daß ein elektro­ mechanisch betätigbarer Überwachungs- und Meldeschalter vorgesehen ist, der bei nicht aufgetrennter Lötverbindung durch Aufbringung einer Betätigungskraft vorgespannt ist und der dann über das Federsystem ausgelöst wird, wenn die Temperatur des Funktionsbausteins einen vorgegebenen Ansprechwert überschreitet und damit die Lötverbindung zwischen dem Anschlußelement und dem Funktionsbaustein aufge­ trennt wird, und daß bei nicht aufgetrennter Lötverbindung eine entgegen der Betä­ tigungskraft wirkende Rückstellkraft am Federsystem in Richtung der Auftrennkraft wirkt, wobei die an der Lötverbindung wirkende Gesamtkraft kleiner ist als die Summe der Auftrennkraft und der Rückstellkraft.

Die Erfindung bietet gegenüber dem Stand der Technik mehrere, zum Teil wesent­ liche Vorteile. Zum einen ist durch den erfindungsgemäßen Temperaturschalter sicher­ gestellt, daß im Falle des Auftrennens der Lötverbindung der aufgetrennte Zustand überwacht bzw. gemeldet wird. Der Temperaturschalter übt also auch eine Überwachungs- und Melde- und damit eine Sicherungsfunktion aus und könnte von daher auch als Überwachungs- und/oder Sicherungsbaustein bezeichnet werden. In jedem Falle kann bei dem erfindungsgemäßen Trennschalter frühzeitig erkannt wer­ den, daß er ausgetauscht werden muß, wenn der Varistor nicht mehr wirksam ist.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung ein Überwachungs- und Meldeschalter vorgesehen ist, ist es auch erforderlich, daß dieser betätigt wird. Die Betätigung er­ folgt über das Federsystem. Das Federsystem ist dabei so ausgelegt und angeordnet, daß bei intakter Lötverbindung der Überwachungs- und Meldeschalter - durch Aufbringung der notwendigen Betätigungskraft - vorgespannt ist. Wenn die Temperatur des als Varistor ausgebildeten Funktionsbausteins den vorgegebenen Ansprechwert überschreitet, also die Lötverbindung aufgetrennt wird, wird der Überwachungs- und/oder Meldeschalter über das Federsystem - entgegengesetzt zu der beschriebe­ nen Betätigung - ausgelöst.

Bei einem als Schließer ausgebildeten Schalter, der dann schließen soll, wenn die Temperatur des Varistors den vorgegebenen Ansprechwert überschreitet, ist die Be­ tätigung durch Aufbringung einer Betätigungskraft eine öffnende Bewegung, wäh­ rend die über das Federsystem wirksam werdende Betätigung des Schalters eine schließende Betätigung ist. Direkt kausal für die schließende Betätigung des Über­ wachungs- und Meldeschalters ist eine innerhalb des Schalters verursachte Rückstellkraft. Aufgrund der erwähnten Rückstellkraft sowie der vom Federsystem aufgebrachten Auftrennkraft wird die Lötverbindung zunächst einemal relativ stark belastet.

Um die Lötverbindung möglichst wenig zu belasten, ist an der Lötverbindung nur ein Teil der Summe der von dem Melde- und Überwachungsschalter unbeeinflußten Auftrennkraft und der Rückstellkraft wirksam. Mit anderen Worten heißt dies, daß die an der Lötverbindung wirkende Gesamtkraft kleiner ist als die Summe der Auftrenn­ kraft und der Rückstellkraft. In jedem Falle wird hierdurch ein unbeabsichtigtes Auf­ trennen in der Regel vermieden.

Die Lehre der Erfindung ist nicht auf Temperaturschalter bzw. Überwachungs- und/oder Sicherungsbausteine beschränkt, die als Funktionsbaustein einen Varistor aufweisen. Gleichwohl wird im folgenden die Lehre der Erfindung bei einem konkre­ ten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem Temperaturschalter beschrieben, der als Funktionsbaustein einen Varistor aufweist. Selbstverständlich ist die Lehre der Erfindung ohne weiteres auch anwendbar auf andere Temperaturschalter bzw. Überwachungs- und/oder Sicherungsbausteine, also ganz generell auf solche, die einen sich unter bestimmten Umständen erwärmenden Funktionsbaustein aufweisen.

Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Temperaturschalter auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche.

Ein Ausführungsbeipsiel der Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 nur schematisch, eine Seitenansicht eines Temperaturschalters mit geöffnetem Baustein­ gehäuse,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 im Bereich des Fe­ dersystems und

Fig. 3 Skizzen, die weiter unten der Erläuterung dienen.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Temperaturschalter, bei dem es sich um einen Überwachungs- und/oder Sicherungs­ baustein handelt, weist zunächst auf ein Bausteingehäuse 1, einen in dem Baustein­ gehäuse 1 vorgesehenen, sich unter Umständen erwärmenden Funktionsbaustein, im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel einen Varistor 2, zwei mit dem Funktionsbaustein, also mit dem Varistor 2 elektrisch verbun­ dene Anschlußelemente 3, 4, einen nicht dargestellten elektromechanischen, durch Aufbringung einer Betätigungskraft betätigbaren Überwachungs- bzw. Meldeschalter und ein zwischen einem Anschlußelement 3 einerseits und dem nicht dargestellten Überwachungs- bzw. Meldeschalter andererseits wirksames Federsystem 5. Der nicht dargestellte Überwachungs- bzw. Meldeschalter wird dann über das Federsystem 5 - im meldenden Sinne - betätigt, wenn die Tem­ peratur des Funktionsbausteins, also des Varistors 2, einen vorgegebenen Ansprechwert überschreitet.

Wie bereits ausgeführt, ist das dargestellte Ausführungsbeispiel eines Temperaturschalters ein solches, bei dem als Funktionsbaustein ein Varistor 2 vorgesehen ist. Der Varistor 2 kann ein Überspannungsschutzelement eines Überspannungsschutzsystems zum Schutz von elektrischen, insbesondere elektronischen Meß-, Steuer-, Regel- und Schaltkreisen gegen transiente Überspannungen sein. Im einzelnen gilt nun für das dargestellte Ausführungs­ beispiel eines Temperaturschalters mit einem als Varistor 2 ausgeführten Funktionsbaustein folgendes:

Der Varistor 2 weist eine Anschlußfahne 6 auf. Die Anschlußfahne 6 des Va­ ristors 2 und das zugeordnete Anschlußelement 3 sind durch eine Lötverbin­ dung 7 miteinander verbunden. Dabei ist sichergestellt, daß dann, wenn die Temperatur des Varistors 2 einen vorgegebenen Ansprechwert überschreitet, einerseits die Lötverbindung 7 zwischen der Anschlußfahne 6 des Varistors 2 und dem zugeordneten Anschlußelement 3 aufgetrennt wird, andererseits der nicht dargestellte Überwachungs- bzw. Meldeschalter anspricht. Einerseits soll ja über den nicht mehr hinreichend funktionsfähigen Varistor 2 kein Strom mehr fließen. Andererseits muß natürlich überwacht werden, ob der Varistor 2 noch als Überspannungsschutzelement wirksam ist, bzw. gemeldet werden, daß der Varistor 2 nicht mehr als Überspannungsschutzelement wirk­ sam ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Temperatur­ schalters wird die Lötverbindung 7 zwischen der Anschlußfahne 6 des Varistors 2 und dem zugeordneten Anschlußelement 3 dann, wenn die Temperatur des Varistors 2 einen vorgegebenen Ansprechwert überschreitet, durch "Auslöten" aufgetrennt. Die notwendige räumliche Tren­ nung zwischen dem Anschlußelement 3 und der Anschlußfahne 6 des Varistors 2 bewirkt das Federsystem 5.

Das Federsystem 5 ist auch so ausgelegt und angeordnet, daß bei intakter Lötverbindung 7 zwischen der Anschlußfahne 6 des Varistors 2 und dem zuge­ ordneten Anschlußelement 3 der nicht dargestellte Überwachungs- bzw. Mel­ deschalter - durch Aufbringung der notwendigen, im Ausführungsbeispiel nach unten gerichteten Betätigungskraft - betätigt ist. Wenn die Temperatur des Varistors 2 den vorgegebenen Ansprechwert überschreitet, also die Lötver­ bindung 7 zwischen der Anschlußfahne 6 des Varistors 2 und dem zugeordneten Anschlußelement 3 durch "Auslöten" - und im Anschluß daran durch das Feder­ system 5 - aufgetrennt wird, wird der nicht dargestellte Überwachungs- bzw. Meldeschalter über das Federsystem 5 - entgegengesetzt zu der zuvor beschriebenen Betätigung - betätigt.

Da nun Lötverbindungen grundsätzlich empfindlich gegen auf sie einwirkende äußere Kräfte sind, ist der Temperaturschalter so gestaltet, daß die Lötverbindung 7 zwischen der Anschluß­ fahne 6 des Varistors 2 und dem zugeordneten Anschlußelement 3 möglichst wenig belastet ist. Das ist dadurch erreicht, daß über das Federsystem 5 auf das - der Anschlußfahne 6 des Varistors 2 zugeordnete - Anschlußelement nur ein Teil der Rückstellkraft des nicht dargestellten Überwachungs- bzw. Meldeschalters wirksam ist.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Temperaturschalters greift das Feder­ system 5 einerseits am Bausteingehäuse 1 und andererseits an dem der An­ schlußfahne 6 des Varistors 2 zugeordneten Anschlußelement 3 an. Wie ins­ besondere die Fig. 2 zeigt, ist zwischen dem nicht dargestellten Überwa­ chungs- bzw. Meldeschalter und dem Federsystem 5 ein Betätigungsstößel 8 vorgesehen, der mit einem Betätigungsflansch 9 versehen ist. Den nicht dar­ gestellten Überwachungs- bzw. Meldeschalter muß man sich unterhalb des Betätigungsstößels 8 vorstellen.

Den Fig. 1 und 2, insbesondere aber Fig. 3 kann man entnehmen, daß im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel das Federsystem 5 aus zwei Federelementen 10, 11 besteht, die beide als Schraubenfeder ausgeführt sind. Das erste Federele­ ment 10 greift einerseits am Bausteingehäuse 1 und andererseits am Betäti­ gungsflansch 9 des Betätigungsstößels 8 an. Das zweite Federelement 11 greift einerseits an dem der Anschlußfahne 6 des Varistors 2 zugeordneten Anschluß­ element 3 und andererseits am Betätigungsflansch 9 des Betätigungsstößels 8 an.

Im folgenden wird nun in Verbindung mit den Skizzen in Fig. 3 erläutert, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel eines Temperaturschalters im einzelnen realisiert ist, daß über das Federsystem 5 auf das der Anschlußfahne 6 des Varistors 2 zugeordnete Anschlußelement 3 nur ein Teil der Rückstellkraft des nicht dargestellten Überwachungs- bzw. Meldeschalters wirksam ist:

In Fig. 3 zeigt die Skizze a das Anschlußelement 3, das Federsystem 5 (mit den Federelementen 10, 11) und den Betätigungsstößel 8 mit dem Betätigungs­ flansch 9, und zwar alle Bauteile bei wirksamer Lötverbindung zwischen dem Anschlußelement 3 und der Anschlußfahne 6 des Varistors 2 und ohne Beein­ flussung des Betätigungsstößels 8 durch den nicht dargestellten Überwachungs- bzw. Meldeschalter. Die Federelemente 10, 11, ausgeführt als Schraubenfedern, sind einander gleich; sie haben also die gleiche Federlänge und die gleiche Federkonstante. Es sei angenommen, daß die auf das Anschlußelement 3 wirkende Auftrennkraft 3 N ist.

Die Skizze b in Fig. 3 zeigt einen insoweit gegenüber dem Sachverhalt nach Skizze a veränderten Sachverhalt, als nun der Betätigungsstößel 8 durch den nicht dargestellten Überwachungs- bzw. Meldeschalter beeinflußt ist; es sei angenommen, daß auf den Betätigungsstößel 8 eine Rückstellkraft des nicht dargestellten Überwachungs- bzw. Meldeschalters von 2 N wirkt. Auf das An­ schlußelement 3 wirkt nicht die Summe aus der Auftrennkraft = 3 N und der Rückstellkraft = 2 N, vielmehr wirkt auf das Anschlußelement 3 nur eine Gesamtkraft von 4 N.

Der der Skizze c in Fig. 3 zugrundeliegende Sachverhalt ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lötverbindung zwischen dem Anschlußelement 3 und der An­ schlußfahne 6 des Varistors 2 nicht mehr existent ist. Die Federelemente 10 und 11 haben wieder, anders als bei dem der Skizze b zugrundeliegenden Sach­ verhalt, die gleiche Länge. Die auf das Anschlußelement 3 noch einwirkende Gesamtkraft beträgt nun 1 N.

Claims (8)

1. Temperaturschalter mit einem Bausteingehäuse, einem in dem Bausteingehäuse vorgesehenen, sich bei jedem Ansprechen erwärmenden Funktionsbaustein, minde­ stens zwei mit dem Funktionsbaustein elektrisch verbundenen Anschlußelementen, einer ein Anschlußelement mit dem Funktionsbaustein verbindenden Lötverbindung und einem eine Auftrennkraft aufbringenden Federsystem, wobei das Federsystem die Verbindung des Anschlußelements zum Funktionsbaustein trennt, wenn die Tem­ peratur des Funktionsbausteins einen vorgegebenen Ansprechwert überschreitet, der zum Schmelzen der Lötverbindung führt, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektro­ mechanisch betätigbarer Überwachungs- und Meldeschalter vorgesehen ist, der bei nicht aufgetrennter Lötverbindung durch Aufbringung einer Betätigungskraft vorgespannt ist und der dann über das Federsystem (5) ausgelöst wird, wenn die Tempera­ tur des Funktionsbausteins einen vorgegebenen Ansprechwert überschreitet und damit die Lötverbindung (7) zwischen dem Anschlußelement (3) und dem Funktionsbaustein aufgetrennt wird, und daß bei nicht aufgetrennter Lötverbindung (7) eine entgegen der Betätigungskraft wirkende Rückstellkraft am Federsystem (5) in Richtung der Auftrennkraft wirkt, wobei die an der Lötverbindung (7) wirkende Gesamtkraft klei­ ner ist als die Summe der Auftrennkraft und der Rückstellkraft.

2. Temperaturschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder­ system (5) einerseits - direkt oder indirekt - am Bausteingehäuse (1) und andererseits am Funktionselement oder am Anschlußelement (3) angreift.

3. Temperaturschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Überwachungs- und Meldeschalter und dem Federsystem (5) ein Betätigungsstößel (8) vorgesehen ist.

4. Temperaturschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betäti­ gungsstößel (8) mit einem Betätigungsflansch (9) versehen ist.

5. Temperaturschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federsystem (5) aus zwei Federelementen (10, 11) besteht.

6. Temperaturschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Federelement als Tellerfeder ausgeführt ist.

7. Temperaturschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens ein Federelement (10, 11) als Schraubenfeder ausgeführt ist.

8. Temperaturschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Federelement (10) einerseits - direkt oder indirekt - am Bausteingehäuse (1) und andererseits am Betätigungsstößel (8), vor­ zugsweise am Betätigungsflansch (9) des Betätigungsstößel (8), und das zweite Fe­ derelement (11) einerseits am Funktionselement bzw. an einem Anschlußelement (3) und andererseits am Betätigungsstößel (8), vorzugsweise am Betätigungsflansch (9) des Betätigungsstößels (8), angreift.