EP4310878A1 - Temperaturabhängiges schaltwerk, temperaturabhängiger schalter und verfahren zur herstellung eines temperaturabhängigen schaltwerks - Google Patents

Temperaturabhängiges schaltwerk, temperaturabhängiger schalter und verfahren zur herstellung eines temperaturabhängigen schaltwerks Download PDF

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EP4310878A1
EP4310878A1 EP23186032.1A EP23186032A EP4310878A1 EP 4310878 A1 EP4310878 A1 EP 4310878A1 EP 23186032 A EP23186032 A EP 23186032A EP 4310878 A1 EP4310878 A1 EP 4310878A1
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EP
European Patent Office
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temperature
base body
disk
switching mechanism
contact part
Prior art date
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Pending
Application number
EP23186032.1A
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English (en)
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Marcel P. Hofsaess
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Original Assignee
Individual
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    • H01H2037/5481—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting the bimetallic snap element being mounted on the contact spring

Definitions

  • the present invention relates to a temperature-dependent switching mechanism for a temperature-dependent switch.
  • the present invention further relates to a temperature-dependent switch with such a temperature-dependent switching mechanism.
  • the present invention further relates to a method for producing a temperature-dependent switching mechanism that can be used in a temperature-dependent switch.
  • temperature-dependent switches are generally already known.
  • An exemplary temperature-dependent switch is in the DE 10 2011 119 632 B3 disclosed.
  • Such temperature-dependent switches are used in a manner known per se to monitor the temperature of a device.
  • the switch is brought into thermal contact with the device to be protected, for example via one of its outer surfaces, so that the temperature of the device to be protected influences the temperature of the switching mechanism arranged inside the switch.
  • the switch is typically connected electrically in series into the supply circuit of the device being protected via connecting cables, so that the supply current of the device to be protected flows through the switch below the response temperature of the switch.
  • the switching mechanism is arranged inside a switch housing.
  • the switch housing is constructed in two parts. It has a lower part that is firmly connected to a cover part with an insulating film in between.
  • the temperature-dependent switching mechanism arranged in the switch housing has a spring snap-action disk, to which a movable contact part is attached, and a bimetal snap-action disk placed over the movable contact part.
  • the spring snap disk presses the movable contact part against a stationary counter-contact, which is arranged on the inside of the switch housing on the cover part.
  • the spring snap disk is supported by its outer edge in the lower part of the switch housing, so that the electrical current flows from the lower part through the spring snap disk and the movable contact part into the stationary mating contact and from there into the cover part.
  • the temperature-dependent bimetal snap-action disk is essentially responsible for the temperature-dependent switching behavior of the switch. This is usually designed as a multi-layer, active, sheet-metal component made of two, three or four interconnected components with different thermal expansion coefficients.
  • the connection of the individual layers made of metals or metal alloys in such bimetal snap disks is usually cohesive or positive and is achieved, for example, by rolling.
  • Such a bimetal snap-action disk has a first stable geometric configuration (low-temperature configuration) at low temperatures, below the response temperature of the bimetal snap-action disk, and a second stable geometric configuration (high-temperature configuration) at high temperatures, above the response temperature of the bimetal snap-action disk.
  • the bimetal snap-action disk jumps from its low-temperature configuration to its high-temperature configuration in the manner of a hysteresis. If the temperature of the bimetal snap-action disk rises above the response temperature of the bimetal snap-action disk as a result of a temperature increase in the device to be protected, it snaps from its low-temperature configuration to its high-temperature configuration.
  • the bimetal snap-action disk works against the spring-action snap-action disk in such a way that it lifts the movable contact part from the stationary counter-contact, so that the switch opens and the device to be protected is switched off and cannot heat up any further.
  • the bimetal snap-action disk snaps back into its low-temperature configuration so that the switch is closed again as soon as the temperature of the bimetal snap-action disk drops below the so-called return temperature of the bimetal snap-action disk as a result of the device to be protected cooling down .
  • the bimetal snap-action disk In its low-temperature configuration, the bimetal snap-action disk is preferably mounted in the switch housing in a mechanically force-free manner, although the bimetal snap-action disk is not used to guide the current.
  • This has the advantage that the bimetal snap-action disk has a longer service life and that the switching point, i.e. the response temperature of the bimetal snap-action disk, does not change even after many switching cycles.
  • the bimetal snap-action disk is therefore preferably inserted into the switch housing as a loose individual part during the manufacture of the switch, with the bimetal snap-action disk, for example, with a central through hole provided therein being placed over the contact part attached to the spring snap-action disk . Only by closing the switch housing is the bimetal snap disk then fixed in position and its position relative to the other components of the rear derailleur is determined.
  • the production of such a switch, in which the bimetal snap-action disk is inserted individually has proven to be relatively complicated, since several steps are necessary to insert the switching mechanism into the switch housing.
  • the bimetal snap-action disk is therefore already connected in advance (outside the switch housing) to the contact part attached to the spring snap-action disk.
  • the bimetal snap disk is placed over the contact part and then an upper collar of the contact part is folded over.
  • the switching mechanism which consists of the bimetal snap-action disc, the spring-action snap-action disc and the contact part, can be manufactured in advance as a semi-finished product, which forms a captive unit and can be kept separately in stock as bulk goods.
  • the switching mechanism can then be inserted into the switch housing as a captive unit in just one step. This simplifies the production of the switch many times over.
  • the spring snap washer is from the DE 10 2011 119 632 B3 known switch welded or soldered to the contact part in order to produce the best possible electrical contact between the two components.
  • the welding or soldering device between the contact part and the spring snap-action disk can break, particularly when storing bulk goods for the switching mechanism pre-produced as a semi-finished product. Of course, such defective rear deraille can no longer be used.
  • the switching mechanism of which can be produced in advance as a semi-finished product.
  • the bimetal snap-action disc, the spring-action snap-action disc and the contact part form a captive unit before it is installed in the switch housing, which can be inserted as a whole into the switch housing during production of the switch and is kept in stock in advance as bulk material can.
  • the contact part has a jacket made of softer metal and a core made of electrically conductive, harder metal.
  • the bimetal snap washer and the spring snap washer are attached to the casing and molded into the softer metal of the casing.
  • this type of connection often leads to an unintentional detachment of the bimetal snap-action disk and/or the spring-action snap-action disk from the contact part during storage of the rear derailleur.
  • Another option is to pre-produce the rear derailleur as a semi-finished product DE 29 17 482 A1 and the DE 10 2007 014 237 A1 known.
  • the captive unity of the rear derailleur is achieved by connecting the bimetal snap-action disk and the spring-action snap-action disk via a rivet.
  • this rivet can also form the movable contact part of the switching mechanism.
  • the rivet is constructed in two parts and has a rivet bolt that interacts with a hollow rivet or a rivet bolt with a counterholder attached to it.
  • the switching mechanism according to the invention has an electrically conductive contact part which is passed through through holes, which are each in the bimetal snap-action disk and the spring snap-action disk.
  • the contact part therefore protrudes through both snap disks. It has a radially protruding support shoulder on which the two snap disks rest from opposite sides. Locking elements, which are arranged on both sides of this support shoulder, hold the respective snap disk between the support shoulder and the respective locking element captively, but with play on the contact part.
  • the contact part together with the bimetal snap-action disk and the spring-action snap-action disk, thus forms a captive unit that can be pre-produced as a semi-finished product and can be kept in stock as bulk material and can then be inserted as a unit into a corresponding switch housing when the switch is assembled.
  • the locking elements for holding and locking the bimetal snap-action disk and the spring snap-action disk are integrally connected to the base body of the contact part.
  • the locking elements are created by reshaping a respective part of the base body.
  • the contact part is therefore designed in one piece and the base body of the contact part is integrally connected to the support shoulder and the two locking elements.
  • a switching mechanism consisting of only three parts can be formed from the contact part, the bimetal snap-action disk and the spring snap-action disk, which is implemented as a captive unit.
  • This three-part structure has the advantage of as few necessary components as possible as well as the advantage of a mechanically very stable and resistant structure of the rear derailleur.
  • the one-piece construction of the contact part is advantageous both for mechanical reasons and in relation to the lower manufacturing costs compared to the two-part rivet connections, as used in the DE 10 2007 014 237 A1 and the DE 29 17 482 A1 known switches are realized.
  • the bimetal snap disk and the spring snap disk are held with play on the base body of the contact part with the help of the locking elements, so that undesirable tensions and resulting deformations of the two snap disks can hardly occur.
  • the first locking element has at least one first retaining claw which projects radially from the base body and is integrally formed therewith, or a first flanged collar which projects radially from the base body and runs around the circumference of the base body.
  • the second locking element has at least one second retaining claw which projects radially from the base body and is integrally formed therewith, or a second flanged collar which projects radially from the base body and runs around the circumference of the base body.
  • One or more retaining claws can be provided per locking element (first and second locking elements).
  • the retaining claws can form individual peripheral sections of the base body or run around the entire circumference of the base body. These retaining claws can be designed as bent or flanged retaining claws.
  • a circumferential collar can also act as a locking element.
  • This collar can be created by flanging a part that is correspondingly pre-shaped on the base body of the contact part.
  • the collar can also be produced by a circumferential cutting notch introduced into the base body, through which the material of the base body located radially further out is bent radially outwards and forms the collar.
  • a first distance between an upper side of the contact part arranged on the first side of the support shoulder and an underside of the contact part arranged on the second side of the support shoulder is greater than a second distance between the first locking element and the second locking element.
  • the locking elements are arranged in an area between the free top and the free bottom of the contact part. Accordingly, the contact part can rest with its free top and its free bottom on corresponding counter contacts or counter contact surfaces without the locking elements coming into contact with the counter contacts or the counter contact surfaces. On the one hand, this creates a precisely defined contact between the contact part and the mating contacts or the mating contact surfaces and, on the other hand, prevents damage to the locking elements.
  • the bimetal snap-action disk is held on the base body with greater play than the spring snap-action disk.
  • the spring snap disk is therefore preferably clamped more tightly between the support shoulder and the second locking element than the bimetal snap disk is between the support shoulder and the first locking element.
  • the bimetal snap disk has greater mobility relative to the contact part than the spring snap washer. On the one hand, this guarantees the best possible electrical contact between the spring snap-action disk and the contact part and, on the other hand, enables sufficient mobility of the bimetal snap-action disk, which is an advantage in terms of its service life.
  • the bimetal snap-action disk unlike the spring snap-action disk, is preferably not used as a current-carrying component of the switching mechanism, there does not have to be an overly tight clamping between the bimetal snap-action disk and the contact part.
  • the switching mechanism is designed to be rotationally symmetrical about a longitudinal axis of the contact part.
  • the rear derailleur can therefore be easily inserted into a switch housing.
  • this makes it possible to achieve an optimal force effect from the two snap disks on the contact part, which is evenly distributed in the circumferential direction.
  • the first through hole is arranged centrally in the bimetal snap disk.
  • the second through hole is preferably arranged centrally in the spring snap disk.
  • the bimetal snap-action disk and the spring snap-action disk are preferably each designed in the shape of a circular disk. Furthermore, the bimetal snap-action disk and the spring snap-action disk are preferably each designed to be bistable.
  • bistable means that both snap disks each have two different, stable geometric configurations/positions (used synonymously here), whereby the two stable configurations/positions of the bimetal snap disk are temperature-dependent and the two stable configurations/positions of the spring Snap disks are temperature independent. This causes the two snap disks to snap together from one to the other other position remain stable in the respective position without any undesirable snapping back occurring.
  • the switching mechanism therefore only snaps when the response temperature of the bimetal snap-action disk is exceeded and the return temperature of the bimetal snap-action disk falls below.
  • the spring snap-action disc snaps together with the bimetal snap-action disc and forces it into its different configuration/position.
  • the rear derailleur also has a rear derailleur housing which holds the bimetal snap-action disc, the spring-action snap-action disc and the contact part captively but with play.
  • the switchgear housing used according to this embodiment is an additional housing in which the switchgear can be arranged before it is installed in the switchgear housing.
  • the rear derailleur can be pre-produced as a semi-finished product in the rear derailleur housing and then inserted into the switch housing together with the rear derailleur housing.
  • the rear derailleur housing has the advantage that the fragile components of the rear derailleur, such as the bimetal snap washer and the spring snap washer, are protected by the rear derailleur housing during storage.
  • the additional rear derailleur housing enables a much simpler installation of the rear derailleur in the switch housing, since the rear derailleur housing already enables pre-positioning of the rear derailleur. Furthermore, an extremely pressure-stable switch can be realized using the additional rear derailleur housing.
  • the rear derailleur housing surrounds the bimetal snap disk and the spring snap disk from a first housing side, a second housing side opposite the first housing side and a second housing side between and transverse to the first and the
  • the peripheral side of the housing extending on the second housing side is preferably at least partially, the first housing side having an opening through which the contact part is accessible from outside the switching mechanism housing.
  • the stationary contact which acts as a counterpart to the contact part, can therefore continue to be arranged on the switch (enclosure) housing, since the contact part protrudes beyond the mentioned opening from the switching mechanism housing.
  • a first electrical contact can thus take place between the contact part and the mating contact arranged on the switch housing.
  • the second electrical contact between the switching mechanism and the second stationary contact which is also arranged on the switch housing, can be made via the switching mechanism housing.
  • a diameter of the opening in the switching mechanism housing is preferably smaller than a diameter of the bimetal snap disk measured parallel to it.
  • the bimetal snap-action disk is therefore held securely in the rear derailleur housing and cannot come out of it even if there is a corresponding shock.
  • the switching mechanism housing is preferably designed in one piece and has an electrically conductive material.
  • the switching mechanism housing is particularly preferably made of metal.
  • the switchgear housing is preferably used in the switch as a current-carrying component.
  • the spring snap-action disk is preferably supported on the inside of the rear derailleur housing, so that when the switch is installed and in the closed switch position, the current flows from one connection of the switch via the rear derailleur housing, the spring snap-action disk and the contact part to the other connection of the switch flows.
  • the present invention relates not only to the switching mechanism itself, but also to the temperature-dependent switch in which such a temperature-dependent switching mechanism is used.
  • the temperature-dependent switch has a that Switch (um) housing surrounding the switchgear, which has a first electrical connection and a second electrical connection, the switchgear being set up to establish an electrical connection between the first and the second electrical connection below a response temperature of the bimetal snap disk and when exceeded the response temperature to interrupt the electrical connection.
  • Fig. 1-4 show various exemplary embodiments of the rear derailleur according to the invention, each in a schematic sectional view.
  • the switching mechanism is designated in its entirety by reference number 10.
  • the switching mechanism 10 is a temperature-dependent switching mechanism. As will be explained in more detail below, the switching mechanism 10 switches between a low-temperature position and a high-temperature position depending on the temperature. In Fig. 1-4 The low temperature position of the switching mechanism 10 is shown in each case.
  • the rear derailleur 10 is constructed in three parts. It has a temperature-dependent bimetal snap-action disk 12, a temperature-independent spring snap-action disk 14 and a contact part 16.
  • the bimetal snap washer 12 and the spring snap washer 14 are captive on the contact part, but held with play.
  • the switching mechanism 10 can thus be pre-produced as a semi-finished product and then as a complete unit in a corresponding switch, such as in Fig. 5 and 6 shown can be installed. Since the two snap disks 12, 14 are captively held on the contact part 16, unintentional detachment of the two snap disks 12, 14 from the contact part 16 is prevented.
  • the two snap disks 12, 14 are preferably designed in the shape of a circular disk, each having a centrally arranged through hole 18, 20.
  • the through hole 18 arranged centrally in the bimetal snap disk 12 is referred to here as the first through hole.
  • the through hole 20 arranged in the spring snap disk 14 is referred to as the second through hole.
  • the two snap disks 12, 14 are placed over the contact part 16 with their respective through holes 18, 20 from opposite sides.
  • the contact part 16 thus penetrates both snap disks 12, 14 at a central location.
  • the contact part 16 has a base body 22, which is preferably solid and has an electrically conductive material. This base body 22 is passed through the two through holes 18, 20.
  • the contact part 16 has a support shoulder 24 that projects radially from the base body 22.
  • the two snap disks 12, 14 rest on this support shoulder 24 from opposite sides.
  • the bimetal snap disk 12 is arranged on a first side of the support shoulder 24, which in Fig. 1-4 forms the top.
  • the spring snap disk 14 is arranged on a second side of the support shoulder 24 opposite the first side, which is in Fig. 1-4 forms the underside.
  • Locking elements 26, 28 are also formed on the contact part 16, with the help of which the two snap disks 12, 14 are held on the contact part 16.
  • the two locking elements 26, 28 protrude radially from the base body 22 of the contact part 16.
  • the first locking element 26 is arranged on the first side of the support shoulder 24.
  • the second locking element 28 is arranged on the opposite second side of the support shoulder 24.
  • the bimetal snap disk 12 is arranged between the first locking element 26 and the support shoulder 24 and is captive due to the radial projection of the first locking element 26 and the support shoulder 24 between the first locking element 26 and the support shoulder 24, but with play on the base body 22 of the contact part 16 held.
  • the spring snap disk 14 is arranged between the second locking element 28 and the support shoulder 24 and is positioned between the second locking element 28 due to the radial projection of the second locking element 28 and the support shoulder 24 and the support shoulder 24 is captive, but held with play on the base body 22 of the contact part 16.
  • the contact part 16 is formed in one piece together with the support shoulder 24 and the two locking elements 26, 28.
  • the support shoulder 24 as well as the two locking elements 26, 28 are formed integrally with the base body 22 of the contact part 16.
  • the two locking elements 26, 28 are each designed as a circumferentially circumferential collar, which is formed by a circumferentially circumferential cut notch 30 and 32, respectively.
  • the circumferentially circumferential collar forming the first locking element 26 projects obliquely upward radially from the base body 22 of the contact part 16.
  • the collar forming the second locking element 28 projects obliquely downwards radially from the base body 22 of the contact part 16.
  • Both collars can be formed relatively easily by forming a circumferential cut notch 30 or 32 into the contact part 16.
  • the cut notches 30, 32 are formed into the contact part 16 after the two snap disks 12, 14 with their through holes 18, 20 have been placed over the base body 22 of the contact part 16.
  • the locking elements 26, 28 each have at least one retaining claw 34 or 36. Both locking elements 26, 28 can either have a radially circumferential retaining claw 34, 36 that extends over the entire circumference of the contact part. Such circumferential retaining claws then form very similar locking elements to those in Fig. 1 collar shown.
  • both locking elements 26, 28 to each have several such retaining claws 34, 36, which are arranged on the contact part 16 at a distance from one another in the circumferential direction. There are then gaps between these individual, circumferentially distributed retaining claws.
  • the retaining claws 34, 36 are preferably produced by forming or crimping correspondingly pre-formed claw elements. Part of this manufacturing process is in Fig. 7 shown schematically.
  • Fig. 7 shows in particular the flanging of the lower retaining claw 36, which later forms the second locking element 28, which serves to fasten the spring snap disk 14 to the contact part 16.
  • the preformed retaining claws 34, 36 protrude upwards or downwards from the base body 22 in the axial direction. They are flanged using a suitable press stamp 38.
  • This press stamp 38 has at its radially outer end a bevel 40 arranged on the circumference, with which the press stamp 38 contacts the retaining claw 36 during the forming process.
  • a counter-holder 42 which acts as a counterpart to the press stamp 38, presses from the opposite side onto the support shoulder 24 of the contact part 16.
  • the retaining claw 36 is thus bent or flanged by the press stamp 38. This is in Fig. 7 indicated by the arrows 44.
  • the spring snap disk 14 preferably rests on a radially circumferential support surface 46.
  • the bimetal snap disk 12 is mounted and fixed in the same way.
  • the contact part 16 together with the spring snap-action disk 14 attached to it is turned through 180° about an axis that is orthogonal to the plane of the sheet and the bimetal snap-action disk is placed over the base body 22 of the contact part 16 so that it is in comparison to the spring snap-action disk 14 the opposite side of the support shoulder 24 is arranged.
  • the retaining claw 34 can then be bent radially outwards using the same press stamp 38, so that it is ultimately attached to the contact part 16.
  • the base body 22 of the contact part 16 is preferably convex on its upper side 48.
  • the contact part 16 is preferably designed such that a distance d 1 between the top 48 and the underside 50 of the contact part 16 is greater than a distance d 2 between the first locking element 26 and the second locking element 28.
  • At least the top 48 of the contact part 16 projects upwards relative to the first locking element 26. This is particularly advantageous because the contact part 16 comes into contact with its upper side 48 on a corresponding mating contact and the locking elements 26, 28 do not cause a collision with the mating contact.
  • the bimetal snap disk 12 is held on the contact part 16 with greater play than the spring snap disk 14. This guarantees sufficient free movement of the bimetal snap disk 12.
  • the slightly smaller play between the spring snap disk 14 and the contact part 16 guarantees the best possible electrical contact between these two components.
  • FIG. 3 and 4 show further exemplary embodiments of the switching mechanism 10 according to the invention.
  • the design of the bimetal snap disk 12, the spring snap disk 14 and the contact part 16 corresponds to that in Fig. 1 shown embodiment.
  • the rear derailleur 10 according to in 3 and 4 shown embodiments a switching mechanism housing 52.
  • this switching mechanism housing 52 the unit consisting of the bimetal snap disk 12, the spring snap disk 14 and the contact part 16 is captive but held with play.
  • the switching mechanism housing 52 surrounds the bimetal snap disk 12 and the spring snap disk 14 at least partially from a first housing side 54, a second housing side 56 opposite the first housing side 54 and a housing peripheral side 58 running between and transversely to the first and second housing sides 54, 56 .
  • an opening 60 is provided in the rear derailleur housing 52, through which the contact part 16 is accessible from outside the rear derailleur housing 52.
  • a diameter D 1 of the opening 60 is smaller than a diameter D 2 of the bimetal snap disk 12 measured parallel thereto.
  • the contact part 16 is therefore of accessible from the outside through the opening 60, but the bimetal snap disk 12 cannot be removed from the rear derailleur housing 52.
  • the switching mechanism housing 52 is preferably designed in one piece and consists of an electrically conductive material, for example metal.
  • the rear derailleur 10 is preferably designed to be rotationally symmetrical about a longitudinal axis 62 of the contact part 16, both including and exclusive of the rear derailleur housing 52.
  • the two in 3 and 4 The exemplary embodiments of the rear derailleur 10 shown differ essentially in the shape of the rear derailleur housing 52. While the base 64 arranged on the second housing side 56 in the in Fig. 4 shown embodiment is arcuate in section and forms a kind of convex dome, the bottom 64 is in the in Fig. 3
  • the exemplary embodiment shown is essentially designed like a plate and has a pot-like bulge 66 in a central section.
  • Fig. 5 and 6 is an embodiment of a temperature-dependent switch in which the switching mechanism 10 according to the invention can be used, each shown in a schematic sectional view.
  • the switch is marked in its entirety with the reference number 100.
  • Fig. 5 shows the low temperature position of switch 100.
  • Fig. 6 shows the high temperature position of switch 100.
  • the switch 100 points according to the in Fig. 5 and 6 shown embodiment has a switch housing 68, which acts as a housing for the switching mechanism 10.
  • the rear derailleur 10 corresponds to that in Fig. 3 embodiment shown. However, it is understood that the in Fig. 4
  • the switching mechanism shown can be inserted in an equivalent form into the switch housing 68 of the switch 100.
  • a rear derailleur 10 without a rear derailleur housing 52 as shown, for example, in Fig. 1 and 2 is shown, can be inserted into the switch housing 68 of the switch 100 without this changing the basic function of the switch 100.
  • the switch housing 68 comprises a pot-like lower part 70 and a cover part 72, which is held on the lower part 70 by a bent or flanged edge 74.
  • Both the lower part 70 and the cover part 72 are in the in Fig. 5 and 6 shown embodiment made of an electrically conductive material, preferably made of metal.
  • An insulating film 76 is arranged between the lower part 70 and the cover part 72. The insulating film 76 ensures electrical insulation of the lower part 70 from the cover part 72. The insulating film 76 also ensures a mechanical seal, which prevents liquids or contaminants from outside entering the interior of the housing.
  • the lower part 70 and the cover part 72 are each made of electrically conductive material in this exemplary embodiment, thermal contact can be established with an electrical device to be protected via their outer surfaces.
  • the outer surfaces also serve as the external electrical connection of the switch 100.
  • the outer surface 71 of the cover part 72 can function as the first electrical connection and the outer surface 73 of the lower part 70 can function as the second electrical connection.
  • another insulation layer 78 may be arranged on the outside of the cover part 72, as in Fig. 5 and 6 shown.
  • the switching mechanism 10 is clamped between the lower part 70 and the cover part 72, arranged.
  • a spacer ring 80 against which the rear derailleur housing 52 rests on the circumference, serves to position the rear derailleur 10. It is particularly important that the contact part 16 is aligned with a mating contact 82, which is arranged on the inside of the cover part 72. This counter contact 82 is also referred to here as the first stationary contact.
  • the inside 75 of the lower part 70 serves as the second stationary contact.
  • the switch 100 In the in Fig. 5 In the position shown, the switch 100 is in its low-temperature position, in which the temperature-independent spring snap-action disk 14 is in its first configuration and the temperature-dependent bimetal snap-action disk 12 is in its low-temperature configuration.
  • the spring snap disk 14 presses the contact part 16 against the mating contact 82.
  • the switch 100 is thus in its closed position, in which an electrically conductive connection between the first stationary contact 82 and the second stationary contact 75 via the contact part 16 and the Spring snap disk 14 is made.
  • the contact pressure between the contact part 16 and the first stationary contact 82 is generated by the spring snap disk 14.
  • the bimetal snap disk 12, however, is almost force-free in this state.
  • the temperature of the device to be protected and thus the temperature of the switch 100, as well as the bimetal snap-action disk 12 arranged therein increases to the switching temperature of the bimetal snap-action disk 12, or above this switching temperature, it snaps from its position Fig. 5 shown, convex low-temperature configuration into its concave high-temperature configuration, which is in Fig. 6 is shown.
  • the bimetal snap disk 12 is supported with its outer edge on the first housing side 54 of the rear derailleur housing 52. With its center, the bimetal snap disk 12 pulls the movable contact part 16 downwards and lifts the movable contact part 16 from the first stationary contact 82.
  • Fig. 6 shows the high temperature position of the switch 100, in which it is open. The circuit is then interrupted.
  • the bimetal snap disk 12 is supported in the high-temperature position of the switch 100 on the cover part 72 with the insulating film 76 in between.
  • the bimetal snap-action disk 12 snaps back into its low-temperature position when the switch-back temperature is reached, which is also referred to as the return temperature, as in, for example Fig. 5 is shown. This makes it possible to achieve reversible switching behavior.
  • the switching mechanism 10 according to the invention can also be used in other types of temperature-dependent switches.
  • Fig. 5 and 6 show only one possible design of a temperature-dependent switch in which the switching mechanism 10 according to the invention can be used.

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Abstract

Temperaturabhängiges Schaltwerk (10) für einen temperaturabhängigen Schalter (100), mit: einer temperaturabhängigen Bimetall-Schnappscheibe (12), die ein erstes Durchgangsloch (18) aufweist; einer temperaturunabhängigen Feder-Schnappscheibe (14), die ein zweite Durchgangsloch (20) aufweist; und einem elektrisch leitfähigen Kontaktteil (16), das einen Grundkörper (22) aufweist, der durch das erste Durchgangsloch (18) und das zweite Durchgangsloch (20) hindurchgeführt ist. Das Kontaktteil (16) weist eine radial von dem Grundkörper (22) abstehende Auflageschulter (24), ein radial von dem Grundkörper (22) abstehendes erstes Arretierelement (26), das auf einer ersten Seite der Auflageschulter (24) angeordnet ist, und ein radial von dem Grundkörper (22) abstehendes zweites Arretierelement (28), das auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Auflageschulter (24) angeordnet ist, auf. Die temperaturabhängige Bimetall-Schnappscheibe (12) und die Feder-Schnappscheibe (14) sind zwischen den Arretierelementen (26, 28) und der Auflageschulter (14) angeordnet und werden von diesen jeweils unverlierbar, aber mit Spiel an dem Grundkörper (22) des Kontaktteils (16) gehalten. Das Kontaktteil ist einteilig ausgebildet, wobei der Grundkörper (22) integral mit der Auflageschulter (24), dem ersten Arretierelement (26) und dem zweiten Arretierelement (28) verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein temperaturabhängiges Schaltwerk für einen temperaturabhängigen Schalter. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren einen temperaturabhängigen Schalter mit einem solchen temperaturabhängigen Schaltwerk. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines temperaturabhängigen Schaltwerks, das in einem temperaturabhängigen Schalter einsetzbar ist.
  • Temperaturabhängige Schalter sind grundsätzlich bereits in einer Vielzahl bekannt. Ein beispielhafter temperaturabhängiger Schalter ist in der DE 10 2011 119 632 B3 offenbart.
  • Derartige temperaturabhängige Schalter dienen in an sich bekannter Weise dazu, die Temperatur eines Gerätes zu überwachen. Hierzu wird der Schalter bspw. über eine seiner Außenflächen in thermischen Kontakt mit dem zu schützenden Gerät gebracht, so dass die Temperatur des zu schützenden Gerätes die Temperatur des im Inneren des Schalters angeordneten Schaltwerks beeinflusst.
  • Der Schalter wird dabei typischerweise über Anschlussleitungen elektrisch in Reihe in den Versorgungsstromkreis des schützenden Gerätes geschaltet, so dass unterhalb der Ansprechtemperatur des Schalters der Versorgungsstrom des zu schützenden Gerätes durch den Schalter fließt.
  • Bei dem aus der DE 10 2011 119 632 B3 bekannten Schalter ist das Schaltwerk im Inneren eines Schaltergehäuses angeordnet. Das Schaltergehäuse ist zweiteilig aufgebaut. Es weist ein Unterteil auf, das mit einem Deckelteil unter Zwischenlage einer Isolierfolie fest verbunden ist. Das in dem Schaltergehäuse angeordnete temperaturabhängige Schaltwerk weist eine Feder-Schnappscheibe, an der ein bewegliches Kontaktteil befestigt ist, sowie eine über das bewegliche Kontaktteil gestülpte Bimetall-Schnappscheibe auf. Die Feder-Schnappscheibe drückt das bewegliche Kontaktteil gegen einen stationären Gegenkontakt, der auf der Innenseite des Schaltergehäuses an dem Deckelteil angeordnet ist. Mit ihrem äußeren Rand stützt sich die Feder-Schnappscheibe im Unterteil des Schaltergehäuses ab, so dass der elektrische Strom von dem Unterteil durch die Feder-Schnappscheibe und das bewegliche Kontaktteil in den stationären Gegenkontakt und von da in das Deckelteil fließt.
  • Für das temperaturabhängige Schaltverhalten des Schalters ist im Wesentlichen die temperaturabhängige Bimetall-Schnappscheibe verantwortlich. Diese ist meist als mehrlagiges, aktives, blechförmiges Bauteil aus zwei, drei oder vier miteinander verbundenen Komponenten mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet. Die Verbindung der einzelnen Lagen aus Metallen oder Metalllegierungen sind bei derartigen Bimetall-Schnappscheiben meist stoffschlüssig oder formschlüssig und werden bspw. durch Walzen erreicht.
  • Eine derartige Bimetall-Schnappscheibe weist bei tiefen Temperaturen, unterhalb der Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe, eine erste stabile geometrische Konfiguration (Tieftemperaturkonfiguration) und bei hohen Temperaturen, oberhalb der Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe, eine zweite stabile geometrische Konfiguration (Hochtemperaturkonfiguration) auf. Die Bimetall-Schnappscheibe springt temperaturabhängig nach Art einer Hysterese von ihrer Tieftemperaturkonfiguration in ihre Hochtemperaturkonfiguration. Erhöht sich also die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe infolge einer Temperaturerhöhung bei dem zu schützenden Gerät über die Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe hinaus, so schnappt diese von ihrer Tieftemperaturkonfiguration in ihre Hochtemperaturkonfiguration um. Hierbei arbeitet die Bimetall-Schnappscheibe so gegen die Feder-Schnappscheibe, dass sie das bewegliche Kontaktteil von dem stationären Gegenkontakt abhebt, so dass der Schalter öffnet und das zu schützende Gerät abgeschaltet wird und sich nicht weiter aufheizen kann.
  • Sofern keine Rückschaltsperre vorgesehen ist, schnappt die Bimetall-Schnappscheibe wieder in ihre Tieftemperaturkonfiguration zurück, so dass der Schalter wieder geschlossen wird, sobald sich die Temperatur der Bimetall-Schnappscheibe infolge der Abkühlung des zu schützenden Gerätes unterhalb der sog. Rücksprungtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe absenkt.
  • Die Bimetall-Schnappscheibe ist in ihrer Tieftemperaturkonfiguration vorzugsweise mechanisch kräftefrei in dem Schaltergehäuse gelagert, wobei die Bimetall-Schnappscheibe auch nicht zur Führung des Stromes eingesetzt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Bimetall-Schnappscheibe eine längere Lebensdauer aufweist, und dass sich der Schaltpunkt, also die Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe, auch nach vielen Schaltzyklen nicht verändert.
  • Bei einer Vielzahl von temperaturabhängigen Schaltern wird die Bimetall-Schnappscheibe daher bei der Herstellung des Schalters vorzugsweise als loses Einzelteil in das Schaltergehäuse eingelegt, wobei die Bimetall-Schnappscheibe bspw. mit einem darin vorgesehenen zentrischen Durchgangsloch über das an der Feder-Schnappscheibe befestigte Kontaktteil gestülpt wird. Erst durch das Verschließen des Schaltergehäuses wird die Bimetall-Schnappscheibe dann in ihrer Lage fixiert und deren Position relativ zu den übrigen Bauteilen des Schaltwerks festgelegt. Die Produktion eines derartigen Schalters, bei dem die Bimetall-Schnappscheibe einzeln eingesetzt wird, hat sich jedoch als relativ umständlich herausgestellt, da mehrere Schritte zum Einsetzen des Schaltwerks in das Schaltergehäuse notwendig sind.
  • Bei dem aus der DE 10 2011 119 632 B3 bekannten Schalter wird die Bimetall-Schnappscheibe daher bereits vorab (außerhalb des Schaltergehäuses) mit dem an der Feder-Schnappscheibe befestigten Kontaktteil verbunden. Hierzu wird die Bimetall-Schnappscheibe über das Kontaktteil gestülpt und anschließend ein oberer Kragen des Kontaktteils umgeklappt. Infolgedessen ist nicht nur die Feder-Schnappscheibe an dem Kontaktteil befestigt, sondern auch die Bimetall-Schnappscheibe an diesem unverlierbar gehalten.
  • Das aus der Bimetall-Schnappscheibe, der Feder-Schnappscheibe und dem Kontaktteil bestehende Schaltwerk lässt sich damit bereits vorab als Halbfabrikat herstellen, welches eine unverlierbare Einheit bildet und separat als Schüttgut auf Lager gehalten werden kann. Bei der Herstellung des Schalters kann das Schaltwerk dann als unverlierbare Einheit gesamthaft in nur einem Arbeitsschritt in das Schaltergehäuse eingesetzt werden. Dies vereinfacht die Produktion des Schalters um ein Vielfaches.
  • Die Feder-Schnappscheibe ist bei dem aus der DE 10 2011 119 632 B3 bekannten Schalter mit dem Kontaktteil verschweißt oder verlötet, um einen möglichst guten elektrischen Kontakt zwischen beiden Bauteilen herzustellen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es insbesondere bei der Schüttgut-Lagerhaltung des als Halbfabrikat vorproduzierten Schaltwerks zu einem Bruch der Schweiß- oder Lötvorrichtung zwischen dem Kontaktteil und der Feder-Schnappscheibe kommen kann. Derartig defekte Schaltwerke lassen sich dann natürlich nicht mehr einsetzen.
  • Auch in der DE 199 19 648 A1 wird ein temperaturabhängiger Schalter vorgeschlagen, dessen Schaltwerk sich bereits vorab als Halbfabrikat produzieren lässt. Auch bei diesem Schaltwerk bilden die Bimetall-Schnappscheibe, die Feder-Schnappscheibe und das Kontaktteil bereits vor dem Einbau in das Schaltergehäuse eine unverlierbare Einheit, die sich bei der Produktion des Schalters als Ganzes in das Schaltergehäuse einsetzen lässt und vorab als Schüttgut auf Lager gehalten werden kann. Bei diesem Schaltwerk weist das Kontaktteil einen Mantel aus weicherem Metall sowie einen Kern aus elektrisch leitendem, härteren Metall auf. Die Bimetall-Schnappscheibe und die Feder-Schnappscheibe sind auf den Mantel aufgesteckt und in das weichere Metall des Mantels eingeformt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Art der Verbindung während der Lagerhaltung des Schaltwerks häufig zu einem unbeabsichtigten Lösen der Bimetall-Schnappscheibe und/oder der Feder-Schnappscheibe von dem Kontaktteil führt.
  • Eine weitere Möglichkeit der Vorproduktion des Schaltwerks als Halbfabrikat ist aus der DE 29 17 482 A1 und der DE 10 2007 014 237 A1 bekannt. Die unverlierbare Einheit des Schaltwerks wird hierbei dadurch erreicht, dass die Bimetall-Schnappscheibe und die Feder-Schnappscheibe über einen Niet miteinander verbunden werden. Dieser Niet kann je nach Bauform des Schalters auch das bewegliche Kontaktteil des Schaltwerks bilden. Der Niet ist zweiteilig aufgebaut und weist einen mit einem Hohlniet zusammenwirkenden Nietbolzen oder einen Nietbolzen mit einem daran befestigten Gegenhalter auf.
  • Während sich diese Art der Nietverbindung zwischen Feder-Schnappscheibe und Bimetall-Schnappscheibe als mechanisch langzeitbeständige Verbindung herausgestellt hat, führt die Nietverbindung jedoch zu anderen Nachteilen. So kommt es meist zu einer fixen Einspannung der Bimetall-Schnappscheibe an dem Niet, was zu Verformungen und damit zu Fehlfunktionen der Bimetall-Schnappscheibe führen kann.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein temperaturabhängiges Schaltwerk bereitzustellen, das sich einfach und preiswert aus möglichst wenigen Bauteilen als Halbfabrikat produzieren lässt und als Schüttgut auf Lager gehalten werden kann, ohne dabei anfällig für Beschädigungen zu sein, die zu einem Defekt des Schaltwerks führen. Des Weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen temperaturabhängigen Schaltwerks bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß Anspruch 1 gelöst, mit:
    • einer temperaturabhängigen Bimetall-Schnappscheibe, die ein erstes Durchgangsloch aufweist;
    • einer temperaturunabhängigen Feder-Schnappscheibe, die ein zweite Durchgangsloch aufweist; und
    • einem elektrisch leitfähigen Kontaktteil, das einen Grundkörper aufweist, der durch das erste Durchgangsloch und das zweite Durchgangsloch hindurchgeführt ist;
      • wobei das Kontaktteil eine radial von dem Grundkörper abstehende Auflageschulter, ein radial von dem Grundkörper abstehendes erstes Arretierelement, das auf einer ersten Seite der Auflageschulter angeordnet ist, und ein radial von dem Grundkörper abstehendes zweites Arretierelement, das auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Auflageschulter angeordnet ist, aufweist,
      • wobei die temperaturabhängige Bimetall-Schnappscheibe zwischen dem ersten Arretierelement und der Auflageschulter angeordnet ist und von dem ersten Arretierelement und der Auflageschulter unverlierbar, aber mit Spiel an dem Grundkörper des Kontaktteils gehalten ist,
      • wobei die temperaturunabhängige Feder-Schnappscheibe zwischen dem zweiten Arretierelement und der Auflageschulter angeordnet ist und von dem zweiten Arretierelement und der Auflageschulter unverlierbar, aber mit Spiel an dem Grundkörper des Kontaktteils gehalten ist, und
      • wobei das Kontaktteil einteilig ausgebildet ist und der Grundkörper integral mit der Auflageschulter, dem ersten Arretierelement und dem zweiten Arretierelement verbunden ist.
  • Ferner wird die oben genannte Aufgabe gemäß Anspruch 14 durch ein Verfahren zur Herstellung eines temperaturabhängigen Schaltwerks gelöst, welches folgende Schritte umfasst:
    • Bereitstellen einer temperaturabhängigen Bimetall-Schnappscheibe, die ein erstes Durchgangsloch aufweist;
    • Bereitstellen einer temperaturunabhängigen Feder-Schnappscheibe, die ein zweite Durchgangsloch aufweist;
    • Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen Kontaktteils, das einen Grundkörper und eine radial von dem Grundkörper abstehende Auflageschulter aufweist;
    • Hindurchführen des Grundkörpers durch das erste Durchgangsloch, so dass die Bimetall-Schnappscheibe auf einer ersten Seite der Auflageschulter angeordnet ist;
    • Hindurchführen des Grundkörpers durch das zweite Durchgangsloch, so dass die Feder-Schnappscheibe auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Auflageschulter angeordnet ist;
    • Umformen eines ersten Teils des Grundkörpers, der auf der ersten Seite der Auflageschulter angeordnet ist, um ein erstes Arretierelement derart zu erzeugen, dass die temperaturabhängige Bimetall-Schnappscheibe zwischen dem ersten Arretierelement und der Auflageschulter angeordnet ist und von dem ersten Arretierelement und der Auflageschulter unverlierbar, aber mit Spiel an dem Grundkörper des Kontaktteils gehalten wird; und
    • Umformen eines zweiten Teils des Grundkörpers, der auf der zweiten Seite der Auflageschulter angeordnet ist, um ein zweites Arretierelement derart zu erzeugen, dass die temperaturunabhängige Feder-Schnappscheibe zwischen dem zweiten Arretierelement und der Auflageschulter angeordnet ist und von dem zweiten Arretierelement und der Auflageschulter unverlierbar, aber mit Spiel an dem Grundkörper des Kontaktteils gehalten wird.
  • Das erfindungsgemäße Schaltwerk weist ein elektrisch leitfähiges Kontaktteil auf, das durch Durchgangslöcher, welche jeweils in der Bimetall-Schnappscheibe und der Feder-Schnappscheibe hindurchgeführt ist. Das Kontaktteil ragt also durch beide Schnappscheiben hindurch. Es besitzt eine radial hervorstehende Auflageschulter, an der die beiden Schnappscheiben von gegenüberliegenden Seiten aus anliegen. Arretierelemente, die beidseits dieser Auflageschulter angeordnet sind, halten die jeweilige Schnappscheibe zwischen der Auflageschulter und dem jeweiligen Arretierelement unverlierbar, aber mit Spiel an dem Kontaktteil. Das Kontaktteil bildet somit zusammen mit der Bimetall-Schnappscheibe und der Feder-Schnappscheibe eine unverlierbare Einheit, die als Halbfabrikat vorproduzierbar ist und als Schüttgut auf Lager gehalten werden kann und sich dann bei der Montage des Schalters als Einheit gesamthaft in ein entsprechendes Schaltergehäuse einsetzen lässt.
  • Die Arretierelemente zum Halten und Arretieren der Bimetall-Schnappscheibe und der Feder-Schnappscheibe sind integral mit dem Grundkörper des Kontaktteils verbunden. Die Arretierelemente werden durch Umformen eines jeweiligen Teils des Grundkörpers erzeugt. Das Kontaktteil ist somit einteilig ausgebildet und der Grundkörper des Kontaktteils integral mit der Auflageschulter und den beiden Arretierelementen verbunden.
  • Insgesamt lässt sich somit aus dem Kontaktteil, der Bimetall-Schnappscheibe und der Feder-Schnappscheibe ein lediglich dreiteilig aufgebautes Schaltwerk ausbilden, das als unverlierbare Einheit realisiert ist. Dieser dreiteilige Aufbau hat sowohl den Vorteil möglichst weniger, notwendiger Bauteile als auch den Vorteil eines mechanisch sehr stabilen und widerstandsfähigen Aufbaus des Schaltwerks.
  • Anders als bei dem aus der DE 10 2011 119 632 B3 bekannten Schalter kann es zu keiner Zerstörung der Schweiß- oder Lötverbindung zwischen der Feder-Schnappscheibe und dem Kontaktteil kommen, da eine solche nicht vorhanden ist.
  • Auch ein unabsichtliches Lösen der Bimetall-Schnappscheibe und/oder der Feder-Schnappscheibe von dem Kontaktteil, wie es bezüglich der DE 199 19 648 A1 beschrieben wurde, ist aufgrund der Arretierelemente kaum möglich.
  • Der einteilige Aufbau des Kontaktteils ist sowohl aus mechanischen Gründen als auch in Bezug auf die geringeren Herstellungskosten dessen vorteilhaft gegenüber den zweiteilig aufgebauten Nietverbindungen, wie sie bei den aus der DE 10 2007 014 237 A1 und der DE 29 17 482 A1 bekannten Schaltern verwirklicht sind. Zudem werden die Bimetall-Schnappscheibe und die Feder-Schnappscheibe mit Hilfe der Arretierelemente mit Spiel an dem Grundkörper des Kontaktteils gehalten, so dass es kaum zu unerwünschten Spannungen und daraus resultierenden Verformungen der beiden Schnappscheiben kommen kann.
  • Die oben genannte Aufgabe ist somit vollständig gelöst.
  • Gemäß einer Ausgestaltung weist das erste Arretierelement mindestens eine radial von dem Grundkörper abstehende und mit diesem integral ausgebildete erste Haltekralle oder einen radial von dem Grundkörper abstehenden, den Umfang des Grundkörpers umlaufenden ersten umgebördelten Kragen auf. Ebenso weist das zweite Arretierelement gemäß dieser Ausgestaltung mindestens eine radial von dem Grundkörper abstehende und mit diesem integral ausgebildete zweite Haltekralle oder einen radial von dem Grundkörper abstehenden, den Umfang des Grundkörpers umlaufenden zweiten umgebördelten Kragen auf.
  • Pro Arretierelement (erstes und zweites Arretierelement) können eine oder mehrere Haltekrallen vorgesehen sein. Die Haltekrallen können einzelne Umfangsabschnitte des Grundkörpers bilden oder den gesamten Umfang des Grundkörpers umlaufen. Diese Haltekrallen können als umgebogene bzw. umgebördelte Haltekrallen ausgestaltet sein.
  • Anstelle von Haltekrallen kann auch jeweils ein umlaufender Kragen als Arretierelement fungieren. Dieser Kragen kann durch Umbördeln eines am Grundkörper des Kontaktteils entsprechend vorgeformten Teils erzeugt werden. Alternativ dazu kann der Kragen auch durch eine in den Grundkörper eingebrachte, umlaufende Schnittkerbe hergestellt werden, durch die das radial weiter außen liegende Material des Grundkörpers radial nach außen gebogen wird und den Kragen bildet.
  • Die beiden Schnappscheiben werden auf diese Weise unverlierbar, aber mit Spiel an dem Grundkörper gehalten. Die Herstellung dieser Arretierelemente ist denkbar einfach. Aufgrund ihrer integral mit dem Grundkörper verbundenen Ausbildung, sind die Arretierelemente auf eine mechanisch sehr stabile Art und Weise ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ein erster Abstand zwischen einer auf der ersten Seite der Auflageschulter angeordneten Oberseite des Kontaktteils und einer auf der zweiten Seite der Auflageschulter angeordneten Unterseite des Kontaktteils größer als ein zweiter Abstand zwischen dem ersten Arretierelement und dem zweiten Arretierelement.
  • Anders ausgedrückt, sind die Arretierelemente in einem Bereich zwischen der freien Oberseite und der freien Unterseite des Kontaktteils angeordnet. Dementsprechend kann das Kontaktteil mit seiner freien Oberseite und seiner freien Unterseite an entsprechenden Gegenkontakten oder Gegenanlageflächen anliegen, ohne dass die Arretierelemente mit den Gegenkontakten oder den Gegenanlageflächen in Berührung kommen. Hierdurch wird einerseits eine exakt definierte Anlage des Kontaktteils mit den Gegenkontakten oder den Gegenanlageflächen erzeugt und andererseits eine Beschädigung der Arretierelemente verhindert.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Bimetall-Schnappscheibe mit größerem Spiel an dem Grundkörper gehalten als die Feder-Schnappscheibe.
  • Die Feder-Schnappscheibe ist also zwischen der Auflageschulter und dem zweiten Arretierelement vorzugsweise enger eingespannt als dies die Bimetall-Schnappscheibe zwischen der Auflageschulter und dem ersten Arretierelement ist. Die Bimetall-Schnappscheibe weist so gegenüber dem Kontaktteil eine größere Beweglichkeit auf als die Feder-Schnappscheibe. Dies garantiert einerseits einen möglichst guten elektrischen Kontakt zwischen der Feder-Schnappscheibe und dem Kontaktteil und ermöglicht andererseits eine ausreichende Beweglichkeit der Bimetall-Schnappscheibe, was in Bezug auf deren Lebensdauer von Vorteil ist.
  • Da die Bimetall-Schnappscheibe, anders als die Feder-Schnappscheibe, vorzugsweise nicht als ein stromführendes Bauteil des Schaltwerks eingesetzt wird, muss zwischen der Bimetall-Schnappscheibe und dem Kontaktteil keine allzu eng dimensionierte Einspannung bestehen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Schaltwerk rotationssymmetrisch um eine Längsachse des Kontaktteils ausgestaltet.
  • Das Schaltwerk lässt sich damit sehr einfach in ein Schaltergehäuse einsetzen. Zudem lässt sich dadurch eine optimale Krafteinwirkung von den beiden Schnappscheiben auf das Kontaktteil realisieren, die in Umfangsrichtung gleich verteilt ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das erste Durchgangsloch zentral in der Bimetall-Schnappscheibe angeordnet. Genauso ist das zweite Durchgangsloch bevorzugt zentral in der Feder-Schnappscheibe angeordnet.
  • Die Bimetall-Schnappscheibe und die Feder-Schnappscheibe sind vorzugsweise jeweils kreisscheibenförmig ausgestaltet. Ferner sind die Bimetall-Schnappscheibe und die Feder-Schnappscheibe vorzugsweise jeweils bistabil ausgestaltet.
  • "Bistabil" bedeutet in dieser Hinsicht, dass beide Schnappscheiben jeweils zwei unterschiedliche, stabile geometrische Konfigurationen/Stellungen (hier synonym verwendet) aufweisen, wobei die beiden stabilen Konfigurationen/Stellungen der Bimetall-Schnappscheibe temperaturabhängig sind und die beiden stabilen Konfigurationen/Stellungen der Feder-Schnappscheibe temperaturunabhängig sind. Dies bewirkt, dass die beiden Schnappscheibe nach deren Umschnappen von der einen in die jeweils andere Stellung stabil in der jeweiligen Stellung verbleiben, ohne dass es zu einem unerwünschten Zurückschnappen kommt. Ein Umschnappen des Schaltwerks erfolgt somit lediglich bei einem Überschreiten der Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe und einem Unterschreiten der Rücksprungtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe. Die Feder-Schnappscheibe schnappt dabei jeweils gemeinsam mit der Bimetall-Schnappscheibe und forciert durch diese in ihre jeweils andere Konfiguration/Stellung um.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Schaltwerk ferner ein Schaltwerksgehäuse auf, das die Bimetall-Schnappscheibe, die Feder-Schnappscheibe und das Kontaktteil unverlierbar, aber mit Spiel hält.
  • Dieses Schaltwerksgehäuse ist nicht zu verwechseln mit dem typischen Schaltergehäuse, welche das Umgehäuse des Schalters bildet. Das gemäß dieser Ausgestaltung verwendete Schaltwerksgehäuse ist ein zusätzliches Gehäuse, in dem das Schaltwerk bereits vor dessen Einbau in das Schalterumgehäuse angeordnet sein kann.
  • Das Schaltwerk kann auf diese Weise in dem Schaltwerksgehäuse bereits als Halbfabrikat vorproduziert sein und anschließend zusammen mit dem Schaltwerksgehäuse in das Schalterumgehäuse eingesetzt werden.
  • Das Schaltwerksgehäuse hat einerseits den Vorteil, dass die fragilen Bauteile des Schaltwerks, wie z.B. die Bimetall-Schnappscheibe und die Feder-Schnappscheibe, während der Lagerhaltung durch das Schaltwerksgehäuse geschützt sind. Andererseits ermöglicht das zusätzlich Schaltwerksgehäuse einen wesentlich vereinfachten Einbau des Schaltwerks in dem Schalterumgehäuse, da das Schaltwerksgehäuse bereits eine Vorpositionierung des Schaltwerks ermöglicht. Ferner lässt sich durch das zusätzliche Schaltwerksgehäuse ein extrem druckstabiler Schalter realisieren.
  • Das Schaltwerksgehäuse umgibt die Bimetall-Schnappscheibe und die Feder-Schnappscheibe von einer ersten Gehäuseseite, einer der ersten Gehäuseseite gegenüberliegenden zweiten Gehäuseseite und einer zwischen und quer zu der ersten und der zweiten Gehäuseseite verlaufenden Gehäuseumfangsseite vorzugsweise zumindest teilweise, wobei die erste Gehäuseseite eine Öffnung aufweist, durch die das Kontaktteil von außerhalb des Schaltwerksgehäuses zugänglich ist.
  • Der zu dem Kontaktteil als Gegenstück fungierende stationäre Kontakt kann also weiterhin an dem Schalter(um-)Gehäuse angeordnet sein, da das Kontaktteil über die genannte Öffnung aus dem Schaltwerksgehäuse hinausragt. Somit kann ein erster elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktteil und dem an dem Schalterumgehäuse angeordneten Gegenkontakt stattfinden. Der zweite elektrische Kontakt zwischen dem Schaltwerk und dem zweiten stationären Kontakt, der ebenfalls an dem Schalterumgehäuse angeordnet ist, kann über das Schaltwerksgehäuse hergestellt werden.
  • Ein Durchmesse der Öffnung im Schaltwerksgehäuse ist vorzugsweise kleiner als ein parallel dazu gemessener Durchmesser der Bimetall-Schnappscheibe.
  • Die Bimetall-Schnappscheibe ist somit sicher in dem Schaltwerksgehäuse gehalten und kann sich auch bei entsprechender Erschütterung aus diesem nicht herauslösen.
  • Das Schaltwerksgehäuse ist vorzugsweise einstückig ausgestaltet und weist ein elektrisch leitfähiges Material auf. Besonders bevorzugt ist das Schaltwerksgehäuse aus Metall ausgestaltet.
  • Das Schaltwerksgehäuse wird in dem Schalter vorzugsweise als stromführendes Bauteil eingesetzt. Die Feder-Schnappscheibe stützt sich vorzugsweise im Inneren des Schaltwerksgehäuses an diesem ab, so dass der Strom in verbautem Zustand des Schalters und in geschlossener Schalterstellung von einem Anschluss des Schalters über das Schaltwerksgehäuse, die Feder-Schnappscheibe und das Kontaktteil an den anderen Anschluss des Schalters fließt.
  • Wie bereits erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung nicht nur das Schaltwerk selbst, sondern auch den temperaturabhängigen Schalter, in dem ein solches temperaturabhängiges Schaltwerk eingesetzt wird. Der temperaturabhängiger Schalter weist ein das Schaltwerk umgebende Schalter(um)gehäuse auf, das einen ersten elektrischen Anschluss und einen zweiten elektrischen Anschluss hat, wobei das Schaltwerk dazu eingerichtet ist, unterhalb einer Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Anschluss herzustellen und bei Überschreiten der Ansprechtemperatur die elektrische Verbindung zu unterbrechen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Schnittansicht des temperaturabhängigen Schaltwerks gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 2
    eine schematische Schnittansicht des temperaturabhängigen Schaltwerks gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 3
    eine schematische Schnittansicht des temperaturabhängigen Schaltwerks gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 4
    eine schematische Schnittansicht des temperaturabhängigen Schaltwerks gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 5
    eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schalters in seiner Tieftemperaturstellung;
    Fig. 6
    eine schematische Schnittansicht des in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schalters in seiner Hochtemperaturstellung; und
    Fig. 7
    eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Herstellungsschritts bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Schaltwerks gemäß dem in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Fig. 1-4 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schaltwerks jeweils in einer schematischen Schnittansicht. Das Schaltwerk ist darin jeweils in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
  • Bei dem Schaltwerk 10 handelt es sich um ein temperaturabhängiges Schaltwerk. Wie weiter unten näher erläutert ist, schaltet das Schaltwerk 10 in Abhängigkeit von der Temperatur zwischen einer Tieftemperaturstellung und einer Hochtemperaturstellung. In Fig. 1-4 ist jeweils die Tieftemperaturstellung des Schaltwerks 10 gezeigt.
  • Das Schaltwerk 10 ist dreiteilig aufgebaut. Es weist eine temperaturabhängige Bimetall-Schnappscheibe 12, eine temperaturunabhängige Feder-Schnappscheibe 14 sowie ein Kontaktteil 16 auf. Die Bimetall-Schnappscheibe 12 und die Feder-Schnappscheibe 14 sind an dem Kontaktteil unverlierbar, aber mit Spiel gehalten. Das Schaltwerk 10 kann somit als Halbfabrikat vorproduziert werden und dann als gesamte Einheit in einem entsprechenden Schalter, wie er bspw. in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, verbaut werden. Da die beiden Schnappscheiben 12, 14 an dem Kontaktteil 16 unverlierbar gehalten sind, wird ein unbeabsichtigtes Lösen der beiden Schnappscheiben 12, 14 von dem Kontaktteil 16 verhindert.
  • Die beiden Schnappscheiben 12, 14 sind vorzugsweise kreisscheibenförmig ausgestaltet, wobei diese jeweils ein zentral angeordnetes Durchgangsloch 18, 20 aufweisen. Das in der Bimetall-Schnappscheibe 12 zentral angeordnete Durchgangsloch 18 wird vorliegend als erstes Durchgangsloch bezeichnet. Das in der Feder-Schnappscheibe 14 angeordnete Durchgangsloch 20 wird als zweites Durchgangsloch bezeichnet.
  • Die beiden Schnappscheiben 12, 14 sind mit ihrem jeweiligen Durchgangsloch 18, 20 von gegenüberliegenden Seiten über das Kontaktteil 16 gestülpt. Somit durchdringt das Kontaktteil 16 beide Schnappscheiben 12, 14 an zentraler Stelle. Das Kontaktteil 16 weist einen Grundkörper 22 auf, der vorzugsweise massiv ausgestaltet ist und ein elektrisch leitfähiges Material aufweist. Dieser Grundkörper 22 ist durch die beiden Durchgangslöcher 18, 20 hindurchgeführt.
  • In etwa mittig, also ca. auf halber Höhe, weist das Kontaktteil 16 eine von dem Grundkörper 22 radial abstehende Auflageschulter 24 auf. An dieser Auflageschulter 24 liegen die beiden Schnappscheiben 12, 14 von gegenüberliegenden Seiten aus an. Die Bimetall-Schnappscheibe 12 ist auf einer ersten Seite der Auflageschulter 24 angeordnet, welche in Fig. 1-4 die Oberseite bildet. Die Feder-Schnappscheibe 14 ist auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Auflageschulter 24 angeordnet, welche in Fig. 1-4 die Unterseite bildet.
  • An dem Kontaktteil 16 sind ferner Arretierelemente 26, 28 ausgebildet, mit Hilfe derer die beiden Schnappscheiben 12, 14 an dem Kontaktteil 16 gehalten werden. Die beiden Arretierelemente 26, 28 stehen radial von dem Grundkörper 22 des Kontaktteils 16 ab. Das erste Arretierelement 26 ist auf der ersten Seite der Auflageschulter 24 angeordnet. Das zweite Arretierelement 28 ist auf der gegenüberliegenden zweiten Seite der Auflageschulter 24 angeordnet.
  • Die Bimetall-Schnappscheibe 12 ist zwischen dem ersten Arretierelement 26 und der Auflageschulter 24 angeordnet und wird aufgrund der radialen Auskragung des ersten Arretierelements 26 und der Auflageschulter 24 zwischen dem ersten Arretierelement 26 und der Auflageschulter 24 unverlierbar, aber mit Spiel an dem Grundkörper 22 des Kontaktteils 16 gehalten.
  • Die Feder-Schnappscheibe 14 ist zwischen dem zweiten Arretierelement 28 und der Auflageschulter 24 angeordnet und wird aufgrund der radialen Auskragung des zweiten Arretierelements 28 und der Auflageschulter 24 zwischen dem zweiten Arretierelement 28 und der Auflageschulter 24 unverlierbar, aber mit Spiel an dem Grundkörper 22 des Kontaktteils 16 gehalten.
  • Das Kontaktteil 16 ist mitsamt der Auflageschulter 24 und den beiden Arretierelementen 26, 28 einteilig ausgebildet. Die Auflageschulter 24 wie auch die beiden Arretierelemente 26, 28 sind mit anderen Worten also integral mit dem Grundkörper 22 des Kontaktteils 16 ausgebildet.
  • In dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel sind die beiden Arretierelemente 26, 28 jeweils als ein in Umfangsrichtung umlaufender Kragen ausgestaltet, der durch jeweils eine in Umfangsrichtung umlaufende Schnittkerbe 30 bzw. 32 gebildet ist. Der das erste Arretierelement 26 bildende, in Umfangsrichtung umlaufende Kragen steht schräg nach oben radial von dem Grundkörper 22 des Kontaktteils 16 ab. Der das zweite Arretierelement 28 bildende Kragen, steht schräg nach unten radial von dem Grundkörper 22 des Kontaktteils 16 ab.
  • Beide Kragen lassen sich relativ einfach durch Einformen einer umlaufenden Schnittkerbe 30 bzw. 32 in das Kontaktteil 16 einformen. Die Schnittkerben 30, 32 werden in das Kontaktteil 16 eingeformt, nachdem die beiden Schnappscheiben 12, 14 mit ihren Durchgangslöchern 18, 20 über den Grundkörper 22 des Kontaktteils 16 gestülpt wurden.
  • Bei dem in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel weisen die Arretierelemente 26, 28 jeweils mindestens eine Haltekralle 34 bzw. 36 auf. Beide Arretierelemente 26, 28 können dabei entweder eine radial umlaufende, sich über den gesamten Umfang des Kontaktteils erstreckende Haltekralle 34, 36 aufweisen. Solche umlaufende Haltekrallen bilden dann sehr ähnliche Arretierelemente wie die in Fig. 1 gezeigten Kragen.
  • Alternativ dazu ist es möglich, dass beide Arretierelemente 26, 28 jeweils mehrere solcher Haltekrallen 34, 36 aufweisen, die in Umfangsrichtung beabstandet voneinander an dem Kontaktteil 16 angeordnet sind. Zwischen diesen einzelnen, umfänglich verteilten Haltekrallen existieren dann Zwischenräume.
  • Unabhängig davon, ob sich die beiden Haltekrallen 34, 36 jeweils durchgängig über den gesamten Umfang des Kontaktteils erstrecken oder mehrere über den Umfang verteilte Krallenelemente aufweisen, werden die Haltekrallen 34, 36 vorzugsweise durch Umformen bzw. Umbördeln entsprechend vorgeformter Krallenelemente hergestellt. Ein Teil dieses Herstellungsprozesses ist in Fig. 7 schematisch dargestellt.
  • Fig. 7 zeigt insbesondere das Umbördeln der unteren Haltekralle 36, welche später das zweite Arretierelement 28 bildet, die der Befestigung der Feder-Schnappscheibe 14 an dem Kontaktteil 16 dient. Im Ausgangszustand stehen die vorgeformten Haltekrallen 34, 36 in axialer Richtung von dem Grundkörper 22 nach oben bzw. unten ab. Sie werden durch einen geeigneten Pressstempel 38 umgebördelt. Dieser Pressstempel 38 weist an seinem radial äußeren Ende eine umfangsseitig angeordnete Abschrägung 40 auf, mit der der Pressstempel 38 die Haltekralle 36 während des Umformvorgangs kontaktiert. Ein zu dem Pressstempel 38 als Gegenstück fungierender Gegenhalter 42 drückt dabei von der gegenüberliegenden Seite auf die Auflageschulter 24 des Kontaktteils 16. Die Haltekralle 36 wird somit von dem Pressstempel 38 umgebogen bzw. umgebördelt. Dies ist in Fig. 7 durch die Pfeile 44 angedeutet. Die Feder-Schnappscheibe 14 liegt während dieses Prozesses vorzugsweise auf einer radial umlaufenden Auflagefläche 46 auf.
  • Die Montage und Fixierung der Bimetall-Schnappscheibe 12 erfolgt äquivalent dazu. Hierzu wird das Kontaktteil 16 mitsamt der daran befestigten Feder-Schnappscheibe 14 um eine zur Blattebene orthogonal ausgerichtete Achse um 180° gewendet und die Bimetall-Schnappscheibe über den Grundkörper 22 des Kontaktteils 16 gestülpt, so dass diese im Vergleich zu der Feder-Schnappscheibe 14 auf der gegenüberliegenden Seite der Auflageschulter 24 angeordnet ist. Die Haltekralle 34 kann dann mit Hilfe desselben Pressstempels 38 radial nach außen gebogen werden, so dass auch diese letztendlich an dem Kontaktteil 16 befestigt ist.
  • Der Grundkörper 22 des Kontaktteils 16 ist an seiner Oberseite 48 vorzugsweise konvex geformt. Das Kontaktteil 16 ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass ein Abstand d1 zwischen der Oberseite 48 und der Unterseite 50 des Kontaktteils 16 größer ist als ein Abstand d2 zwischen dem ersten Arretierelement 26 und dem zweiten Arretierelement 28.
  • Vorzugsweise steht zumindest die Oberseite 48 des Kontaktteils 16 gegenüber dem ersten Arretierelement 26 nach oben hin ab. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da das Kontaktteil 16 mit seiner Oberseite 48 an einem entsprechenden Gegenkontakt zur Anlage kommt und die Arretierelemente 26, 28 dabei keine Kollision mit dem Gegenkontakt verursachen.
  • Ferner ist es für die Funktion des Schaltwerks 10 von Vorteil, wenn die Bimetall-Schnappscheibe 12 mit größerem Spiel an dem Kontaktteil 16 gehalten ist als die Feder-Schnappscheibe 14. Dadurch wird eine ausreichend freie Beweglichkeit des Bimetall-Schnappscheibe 12 garantiert. Gleichzeitig garantiert das etwas geringere Spiel zwischen der Feder-Schnappscheibe 14 und dem Kontaktteil 16 einen möglichst guten elektrischen Kontakt zwischen diesen beiden Bauteilen.
  • Fig. 3 und 4 zeigen weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schaltwerks 10. Die Ausgestaltung der Bimetall-Schnappscheibe 12, der Feder-Schnappscheibe 14 und des Kontaktteils 16 stimmt mit der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform überein. Zusätzlich dazu weist das Schaltwerk 10 gemäß den in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen ein Schaltwerksgehäuse 52 auf. In diesem Schaltwerksgehäuse 52 ist die aus der Bimetall-Schnappscheibe 12, der Feder-Schnappscheibe 14 und dem Kontaktteil 16 bestehende Einheit unverlierbar, aber mit Spiel gehalten.
  • Das Schaltwerksgehäuse 52 umgibt die Bimetall-Schnappscheibe 12 und die Feder-Schnappscheibe 14 von einer ersten Gehäuseseite 54, einer der ersten Gehäuseseite 54 gegenüberliegenden zweiten Gehäuseseite 56 und einer zwischen und quer zu der ersten und der zweiten Gehäuseseite 54, 56 verlaufenden Gehäuseumfangsseite 58 zumindest teilweise. Auf der ersten Gehäuseseite 54 ist in dem Schaltwerksgehäuse 52 eine Öffnung 60 vorgesehen, durch die das Kontaktteil 16 von außerhalb des Schaltwerksgehäuses 52 zugänglich ist.
  • Ein Durchmesser D1 der Öffnung 60 ist kleiner als ein parallel dazu gemessener Durchmesser D2 der Bimetall-Schnappscheibe 12. Somit ist das Kontaktteil 16 zwar von außen durch die Öffnung 60 zugänglich, die Bimetall-Schnappscheibe 12 kann sich jedoch nicht aus dem Schaltwerksgehäuse 52 herauslösen.
  • Das Schaltwerksgehäuse 52 ist vorzugsweise einstückig ausgestaltet und besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, bspw. aus Metall. Das Schaltwerk 10 ist sowohl inklusive als auch exklusive des Schaltwerksgehäuses 52 vorzugsweise rotationssymmetrisch um eine Längsachse 62 des Kontaktteils 16 ausgestaltet.
  • Die beiden in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiele des Schaltwerks 10 unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Form des Schaltwerksgehäuses 52. Während der auf der zweiten Gehäuseseite 56 angeordnete Boden 64 in dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel im Schnitt bogenförmig ausgestaltet ist und eine Art konvexe Kuppel bildet, ist der Boden 64 in dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen tellerartig ausgestaltet und weist in einem zentralen Abschnitt eine topfartige Ausbuchtung 66 auf.
  • Selbstverständlich sind weitere Formen des Schaltwerksgehäuses 52 möglich. Wichtig ist jedoch, dass sich das Kontaktteil 16 bei einem Umschnappen der Schnappscheiben 12, 14 von der in Fig. 3 und 4 gezeigten Stellung aus innerhalb des Schaltwerksgehäuses 52 nach unten bewegen können. Der Grund hierfür ist insbesondere aus den nachfolgenden Erläuterungen zur Funktion des in Fig. 5 und 6 gezeigten temperaturabhängigen Schalters ersichtlich.
  • In Fig. 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines temperaturabhängigen Schalters, in dem das erfindungsgemäße Schaltwerk 10 einsetzbar ist, jeweils in einer schematischen Schnittansicht gezeigt. Der Schalter ist darin in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 100 gekennzeichnet.
  • Fig. 5 zeigt die Tieftemperaturstellung des Schalters 100. Fig. 6 zeigt die Hochtemperaturstellung des Schalters 100.
  • Der Schalter 100 weist gemäß dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Schaltergehäuse 68 auf, welches als Umgehäuse für das Schaltwerk 10 fungiert. Das Schaltwerk 10 ist mitsamt seinem Schaltwerksgehäuse 52 in das Schaltergehäuse 68 eingesetzt. Das Schaltwerk 10 entspricht der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform. Es versteht sich jedoch, dass auch das in Fig. 4 gezeigte Schaltwerk in äquivalenter Form in das Schaltergehäuse 68 des Schalters 100 einsetzbar ist. Ebenso kann auch ein Schaltwerk 10 ohne Schaltwerksgehäuse 52, wie es bspw. in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, in das Schaltergehäuse 68 des Schalters 100 eingesetzt werden, ohne dass dies die grundsätzliche Funktion des Schalters 100 ändert.
  • Das Schaltergehäuse 68 umfasst ein topfartiges Unterteil 70 sowie ein Deckelteil 72, das durch einen umgebogenen oder umgebördelten Rand 74 an dem Unterteil 70 gehalten wird.
  • Sowohl das Unterteil 70 als auch das Deckelteil 72 sind in dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem elektrisch leitfähigen Material, vorzugsweise aus Metall, ausgestaltet. Zwischen dem Unterteil 70 und dem Deckelteil 72 ist eine Isolierfolie 76 angeordnet. Die Isolierfolie 76 sorgt für eine elektrische Isolation des Unterteils 70 gegenüber dem Deckelteil 72. Ebenso sorgt die Isolierfolie 76 für eine mechanische Abdichtung, die verhindert, dass Flüssigkeiten oder Verunreinigungen von außen in das Gehäuseinnere eintreten.
  • Da das Unterteil 70 und das Deckelteil 72 in diesem Ausführungsbeispiel jeweils aus elektrisch leitendem Material gefertigt sind, kann über ihre Außenflächen thermischer Kontakt zu einem zu schützenden elektrischen Gerät hergestellt werden. Die Außenflächen dienen gleichzeitig auch dem elektrischen Außenanschluss des Schalters 100. So kann bspw. die Außenfläche 71 des Deckelteils 72 als erster elektrischer Anschluss fungieren und die Außenseite 73 des Unterteils 70 als zweiter elektrischer Anschluss fungieren.
  • Außen an dem Deckelteil 72 kann, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, noch eine weitere Isolationsschicht 78 angeordnet sein.
  • Das Schaltwerk 10 ist zwischen dem Unterteil 70 und dem Deckelteil 72 geklemmt, angeordnet. Ein Distanzring 80, an dem das Schaltwerksgehäuse 52 umfangsseitig anliegt, dient der Positionierung des Schaltwerks 10. Dabei ist es insbesondere wichtig, dass das Kontaktteil 16 gegenüber einem Gegenkontakt 82, der auf der Innenseite des Deckelteils 72 angeordnet ist, ausgerichtet ist. Dieser Gegenkontakt 82 wird vorliegend auch als erster stationärer Kontakt bezeichnet. Als zweiter stationärer Kontakt dient die Innenseite 75 des Unterteils 70.
  • In der in Fig. 5 gezeigten Stellung befindet sich der Schalter 100 in seiner Tieftemperaturstellung, in der sich die temperaturunabhängige Feder-Schnappscheibe 14 in ihrer ersten Konfiguration und die temperaturabhängige Bimetall-Schnappscheibe 12 in ihrer Tieftemperaturkonfiguration befinden. Die Feder-Schnappscheibe 14 drückt dabei das Kontaktteil 16 gegen den Gegenkontakt 82. Der Schalter 100 befindet sich somit in seiner geschlossenen Stellung, in der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten stationären Kontakt 82 und dem zweiten stationären Kontakt 75 über das Kontaktteil 16 und die Feder-Schnappscheibe 14 hergestellt ist. Der Kontaktdruck zwischen dem Kontaktteil 16 und dem ersten stationären Kontakt 82 wird durch die Feder-Schnappscheibe 14 erzeugt. Die Bimetall-Schnappscheibe 12 ist in diesem Zustand hingegen nahezu kräftefrei.
  • Erhöht sich nun die Temperatur des zu schützenden Gerätes und damit die Temperatur des Schalters 100, sowie der darin angeordneten Bimetall-Schnappscheibe 12 auf die Schalttemperatur der Bimetall-Schnappscheibe 12, oder über diese Schalttemperatur hinaus, so schnappt diese von ihrer in Fig. 5 gezeigten, konvexen Tieftemperaturkonfiguration in ihre konkave Hochtemperaturkonfiguration um, die in Fig. 6 gezeigt ist. Bei diesem Umschnappen stützt sich die Bimetall-Schnappscheibe 12 mit ihrem äußeren Rand an der ersten Gehäuseseite 54 des Schaltwerksgehäuses 52 ab. Mit ihrem Zentrum zieht die Bimetall-Schnappscheibe 12 das bewegliche Kontaktteil 16 nach unten und hebt das bewegliche Kontaktteil 16 von dem ersten stationären Kontakt 82 ab. Dadurch biegt sich gleichzeitig die Feder-Schnappscheibe 14 an ihrem Zentrum nach unten durch, so dass die Feder-Schnappscheibe 14 von ihrer in Fig. 5 gezeigten, ersten stabilen geometrischen Konfiguration in ihre in Fig. 6 gezeigte, zweite geometrisch stabile Konfiguration umschnappt. Fig. 6 zeigt die Hochtemperaturstellung des Schalters 100, in der dieser geöffnet ist. Der Stromkreis ist damit unterbrochen.
  • Sofern das Schaltwerk 10 kein Schaltwerksgehäuse 52 aufweist, stützt sich die Bimetall-Schnappscheibe 12 in der Hochtemperaturstellung des Schalters 100 an dem Deckelteil 72 unter Zwischenlage der Isolierfolie 76 ab.
  • Wenn sich das zu schützende Gerät und damit der Schalter 100 samt Bimetall-Schnappscheibe 12 dann wieder abkühlen, so schnappt die Bimetall-Schnappscheibe 12 bei Erreichen der Rückschalttemperatur, welche auch als Rücksprungtemperatur bezeichnet wird, wieder in ihre Tieftemperaturstellung um, wie sie bspw. in Fig. 5 gezeigt ist. Somit lässt sich ein reversibles Schaltverhalten realisieren.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, dass eine Rückschaltung des Schalters nach einmal erfolgtem Umschnappen in die Hochtemperaturstellung durch eine entsprechende Schließsperre verhindert wird. Derartige Schließsperren, die insbesondere bei Einmalschaltern verwendet werden, bei denen ein Rückschalten unterbunden werden soll, sind aus dem Stand der Technik bereits in einer Vielzahl bekannt.
  • Abschließend sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Schaltwerk 10, wie es bspw. in Fig. 1-4 in unterschiedlichen Ausführungsformen gezeigt ist, auch in anderen Schalterarten von temperaturabhängigen Schaltern einsetzbar ist. Fig. 5 und 6 zeigen lediglich eine mögliche Bauweise eines temperaturabhängigen Schalters, in dem das erfindungsgemäße Schaltwerk 10 einsetzbar ist.

Claims (14)

  1. Temperaturabhängiges Schaltwerk (10) für einen temperaturabhängigen Schalter (100), mit:
    - einer temperaturabhängigen Bimetall-Schnappscheibe (12), die ein erstes Durchgangsloch (18) aufweist;
    - einer temperaturunabhängigen Feder-Schnappscheibe (14), die ein zweite Durchgangsloch (20) aufweist; und
    - einem elektrisch leitfähigen Kontaktteil (16), das einen Grundkörper (22) aufweist, der durch das erste Durchgangsloch (18) und das zweite Durchgangsloch (20) hindurchgeführt ist;
    wobei das Kontaktteil (16) eine radial von dem Grundkörper (22) abstehende Auflageschulter (24), ein radial von dem Grundkörper (22) abstehendes erstes Arretierelement (26), das auf einer ersten Seite der Auflageschulter (24) angeordnet ist, und ein radial von dem Grundkörper (22) abstehendes zweites Arretierelement (28), das auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Auflageschulter (24) angeordnet ist, aufweist,
    wobei die temperaturabhängige Bimetall-Schnappscheibe (12) zwischen dem ersten Arretierelement (26) und der Auflageschulter (24) angeordnet ist und von dem ersten Arretierelement (26) und der Auflageschulter (24) unverlierbar, aber mit Spiel an dem Grundkörper (22) des Kontaktteils (16) gehalten ist,
    wobei die temperaturunabhängige Feder-Schnappscheibe (14) zwischen dem zweiten Arretierelement (28) und der Auflageschulter (14) angeordnet ist und von dem zweiten Arretierelement (28) und der Auflageschulter (24) unverlierbar, aber mit Spiel an dem Grundkörper (22) des Kontaktteils (16) gehalten ist, und
    wobei das Kontaktteil einteilig ausgebildet ist und der Grundkörper (22) integral mit der Auflageschulter (24), dem ersten Arretierelement (26) und dem zweiten Arretierelement (28) verbunden ist.
  2. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß Anspruch 1, wobei das erste Arretierelement (26) mindestens eine radial von dem Grundkörper (22) abstehende und mit diesem integral ausgebildete erste Haltekralle (34) oder einen radial von dem Grundkörper (22) abstehenden, den Umfang des Grundkörpers (22) umlaufenden ersten Kragen aufweist, und wobei das zweite Arretierelement (28) mindestens eine radial von dem Grundkörper (22) abstehende und mit diesem integral ausgebildete zweite Haltekralle (36) oder einen radial von dem Grundkörper (22) abstehenden, den Umfang des Grundkörpers (22) umlaufenden zweiten Kragen aufweist.
  3. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erster Abstand (d1) zwischen einer auf der ersten Seiten der Auflageschulter (24) angeordneten Oberseite (48) des Kontaktteils (16) und einer auf der zweiten Seite der Auflageschulter (24) angeordneten Unterseite (50) des Kontaktteils (16) größer ist als ein zweiter Abstand (d2) zwischen dem ersten Arretierelement (26) und dem zweiten Arretierelement (28).
  4. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bimetall-Schnappscheibe (12) mit größerem Spiel an dem Grundkörper (22) gehalten ist als die Feder-Schnappscheibe (14).
  5. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schaltwerk (10) rotationssymmetrisch um eine Längsachse (62) des Kontaktteils (16) ausgestaltet ist.
  6. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Durchgangsloch (18) zentral in der Bimetall-Schnappscheibe (12) angeordnet ist, und wobei das zweite Durchgangsloch (20) zentral in der Feder-Schnappscheibe (14) angeordnet ist.
  7. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bimetall-Schnappscheibe (12) und die Feder-Schnappscheibe (14) jeweils kreisscheibenförmig ausgestaltet sind.
  8. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Feder-Schnappscheibe (14) als bistabile Feder-Schnappscheibe (14) ausgestaltet ist, die zwei temperaturunabhängige stabile geometrische Konfigurationen aufweist, und wobei die Bimetall-Schnappscheibe (12) als bistabile Bimetall-Schnappscheibe (12) ausgestaltet ist, die zwei temperaturabhängige stabile geometrische Konfigurationen aufweist.
  9. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Schaltwerksgehäuse (52), das die Bimetall-Schnappscheibe (12), die Feder-Schnappscheibe (14) und das Kontaktteil (16) unverlierbar, aber mit Spiel hält.
  10. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß Anspruch 9, wobei das Schaltwerksgehäuse (52) die Bimetall-Schnappscheibe (12) und die Feder-Schnappscheibe (14) von einer ersten Gehäuseseite (54), einer der ersten Gehäuseseite (54) gegenüberliegenden zweiten Gehäuseseite (56) und einer zwischen und quer zu der ersten und der zweiten Gehäuseseite verlaufenden Gehäuseumfangsseite (58) zumindest teilweise umgibt, wobei die erste Gehäuseseite (54) eine Öffnung (60) aufweist, durch die das Kontaktteil (16) von außerhalb des Schaltwerksgehäuses (52) zugänglich ist.
  11. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß Anspruch 10, wobei ein Durchmesser (D1) der Öffnung (60) kleiner als ein parallel dazu gemessener Durchmesser (D2) der Bimetall-Schnappscheibe (12) ist.
  12. Temperaturabhängiges Schaltwerk gemäß einem der Ansprüche 9-11, wobei das Schaltwerksgehäuse (52) einstückig ausgestaltet ist und ein elektrisch leitfähiges Material aufweist.
  13. Temperaturabhängiger Schalter (100) mit einem temperaturabhängigen Schaltwerk (10) gemäß einem der Ansprüche 1-12 und einem das Schaltwerk (10) umgebenden Schaltergehäuse (68), das einen ersten elektrischen Anschluss (71) und einen zweiten elektrischen Anschluss (73) aufweist, wobei das Schaltwerk (10) dazu eingerichtet ist, unterhalb einer Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe (12) eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Anschluss (71, 73) herzustellen und bei Überschreiten der Ansprechtemperatur die elektrische Verbindung zu unterbrechen.
  14. Verfahren zur Herstellung eines temperaturabhängigen Schaltwerks (10), umfassend:
    - Bereitstellen einer temperaturabhängigen Bimetall-Schnappscheibe (12), die ein erstes Durchgangsloch (18) aufweist;
    - Bereitstellen einer temperaturunabhängigen Feder-Schnappscheibe (14), die ein zweite Durchgangsloch (20) aufweist;
    - Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen Kontaktteils (16), das einen Grundkörper (22) und eine radial von dem Grundkörper (22) abstehende Auflageschulter (24) aufweist;
    - Hindurchführen des Grundkörpers (22) durch das erste Durchgangsloch (18), so dass die Bimetall-Schnappscheibe (12) auf einer ersten Seite der Auflageschulter (24) angeordnet ist;
    - Hindurchführen des Grundkörpers (22) durch das zweite Durchgangsloch (20), so dass die Feder-Schnappscheibe (14) auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Auflageschulter (24) angeordnet ist;
    - Umformen eines ersten Teils des Grundkörpers (22), der auf der ersten Seite der Auflageschulter (24) angeordnet ist, um ein erstes Arretierelement (26) derart zu erzeugen, dass die temperaturabhängige Bimetall-Schnappscheibe (12) zwischen dem ersten Arretierelement (26) und der Auflageschulter (24) angeordnet ist und von dem ersten Arretierelement (26) und der Auflageschulter (24) unverlierbar, aber mit Spiel an dem Grundkörper (22) des Kontaktteils (16) gehalten wird; und
    - Umformen eines zweiten Teils des Grundkörpers (22), der auf der zweiten Seite der Auflageschulter (24) angeordnet ist, um ein zweites Arretierelement (28) derart zu erzeugen, dass die temperaturunabhängige Feder-Schnappscheibe (14) zwischen dem zweiten Arretierelement (28) und der Auflageschulter (24) angeordnet ist und von dem zweiten Arretierelement (28) und der Auflageschulter (24) unverlierbar, aber mit Spiel an dem Grundkörper des Kontaktteils (16) gehalten wird.
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