DE3644514C2

DE3644514C2 -

Info

Publication number: DE3644514C2
Application number: DE3644514A
Authority: DE
Inventors: Walter 8501 Heroldsberg De Hollweck
Original assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Current assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1988-12-01
Also published as: EP0272696A2; US4862132A; CA1276668C; DE3644514A1; EP0272696A3

Description

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

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

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

Ferner ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE- OS 35 39 425 (nachveröffentlicht) ein Thermobimetall schalter bekannt, der aus einem flachen elektrisch iso lierenden Träger besteht, an dem eine Kontaktfeder ange ordnet ist und mit elektrischen Anschlußteilen versehen ist. Der Träger ist eine dünne Aluminiumoxidkeramikplat te, an dessen Unterseite sich ein Schichtwiderstand befindet, der über Leiterbahnen mit den Anschlüssen verbunden ist und den Schalter überbrückt.

Der Erfindung liegt gegenüber dem deutschen Gebrauchs muster G 86 17 033.3 die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Bimetallschalter so auszubilden, daß er bei verbesserter Wirkungsweise vereinfacht hergestellt wer den kann. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bimetallschalters, und

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Bimetallschalters.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Claims

1. Bimetallschalter (1) mit einem eine Mehrzahl von elektrischen Anschlüssen (Flachstecker 14) tragenden Isolierstoffsockel (2), an welchem eine an ihrem freien Ende (4) mit einem Bewegungskontakt (5) ver sehene Kontaktfeder (3) angeordnet ist, die in ihrem Mittelbereich das sie betätigende Bimetallelement (7) trägt, ein mit dem Bewegungskontakt (5) zusam menwirkender Festkontakt (8) am Isolierstoffsockel (2) angeordnet ist und i. w. unter dem Mittelbereich der Kontaktfeder (3) ein Heizwiderstand (9) vorge sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (9) als an einer Isolier stoffsockelflachseite flächig und mit Wärmekontakt zum Sockel (2) angeordneter Schichtwiderstand ausge bildet ist, der mit dem Isolierstoffsockel (2) zu sammen einen Schichtverbundkörper bildet, wobei der Isolierstoffsockel (2) von mindestens einem Halte niet (11, 22) durchsetzt ist, sowie im Bereich des mindestens einen Halteniets (11, 22) zwischen der Widerstandsschicht sowie den Nietflächen und/oder Sockelflächen eine thermisch/elektrisch hochleit fähige Schicht (Leitsilberschicht 23) angeordnet ist.

2. Bimetallschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (9) einen Großteil der der Kon taktfeder (3) zugewandten Sockelflachseite (10) oder der dieser gegenüberliegenden Sockelflachseite über deckt.

3. Bimetallschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (9) ein Dünnschichtwiderstand ist.

4. Bimetallschalter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (9) das Festende der Kontaktfeder (3) und den Festkontakt (8) verbindet.

5. Bimetallschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (9) den als Halteniet (11) ausge bildeten Festkontakt (8) und einen die Kontaktfeder haltenden weiteren Niet (22) umgreift.

6. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (9) über ihren gesamten Erstreckungsbereich (Anlagebereich an der Sockelsei te) im wesentlichen die gleiche Schichtdicke auf weist.

7. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (9) großflächiger als die Kontaktfederfläche ist.

8. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Festende (12) der Kontaktfeder (3) und der Widerstandsschicht (Heizwiderstand 9) eine Abstandsscheibe (13) angeordnet ist.

9. Bimetallschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsscheibe (13) metallisch ist.

10. Bimetallschalter nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Abstandsscheibe (13) im wesentli chen der Höhe des Festkontaktes (8) entspricht.

11. Bimetallschalter nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsscheibe (13) durch das sockelseitige Ende eines Anschlußelementes (Flachstecker 14) ge bildet wird.

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

13. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (9) eine Leistung von etwa 0,5 W- 15 W, insbesondere zwischen 2 W und 5 W aufweist.

14. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht auf die sie tragende Sockelseite aufgedampft, aufgesputtert, aufgedruckt, epitaktisch aufgewachsen oder als pastose Substanz aufgetragen ist.

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

16. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffsockel (2) aus Oxidkeramik guter thermischer Leitfähigkeit besteht.

17. Bimetallschalter nach einem der An sprüche 1, 2, 4 bis 11, 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (9) ein Dickschichtwiderstand ist, der mit der ihn tragenden Oberfläche des Iso lierstoffsockels (2) unlösbar und thermisch leitend verbunden ist.

18. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffsockel (2) an seinem festkon taktseitigen Ende von einem rahmenartigen Trägerteil (16) umfaßt ist, an dessen dem Festkontakt (8) ge genüberliegenden Innenseite eine Umschaltkontaktflä che (18) angeordnet ist.

19. Bimetallschalter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Widerstandsschicht gegenüberlie genden Seite des Isolierstoffsockels (2) im Mittel bereich eine die thermische Trägheit des Sockels reduzierende Ausnehmung (19) angeordnet ist.

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