DE4142716C2

DE4142716C2 - Thermal switch

Info

Publication number: DE4142716C2
Application number: DE19914142716
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schwarz
Original assignee: MICROTHERM GmbH
Current assignee: MICROTHERM GmbH
Priority date: 1991-12-21
Filing date: 1991-12-21
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2011-12-22
Also published as: DE4142716A1

Description

Aus dem DE-GM 84 11 838 U1 ist ein derartiger Thermoschalter bekannt, der zugleich auch als Überstrom-Schutzschalter geeignet ist und die elektrische Verbindung bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur aufhebt. Dabei ist gleichgültig, ob die dafür erforderliche Wärme von außen auf den Thermoschalter einwirkt oder infolge eines Überstromes am Thermoschalter zur Wirkung kommt. Zu diesem Zweck ist ein Kontakt isoliert von einem zugehörigen beweg lich angeordneten Gegenkontakt befestigt, wobei der Gegenkontakt mit dem Kontakt in Ruhelage elektrisch leitend verbunden ist. Unter Wärmebeeinflussung springt eine Bimetallscheibe unter Aufhebung der elektrischen Verbindung um. Ein Widerstandselement ist mit den Kontakten des Thermoschalters in Reihe geschalten und wird somit unmittelbar vom Schaltstrom durchflossen, so daß auch die vom Schaltstrom selbst hervorgerufene Stromeigenerwärmung des Wider standselements unmittelbar auf die Bimetall-Sprungscheibe als Temperaturerhöhung einwirkt. Ein Federelement, das mit der Bimetall-Sprungscheibe zusammenwirkt ist zwar vorgesehen, jedoch sind die Elemente so angeordnet, daß sich immer noch eine beträcht liche Bauhöhe ergibt.Such a thermal switch is known from DE-GM 84 11 838 U1 known, which is also suitable as an overcurrent circuit breaker and the electrical connection when one is exceeded certain temperature. It does not matter whether they are for it necessary heat acts on the thermal switch from the outside or due to an overcurrent at the thermal switch. To for this purpose, a contact is isolated from an associated move Lich arranged mating contact attached, the mating contact is electrically conductively connected to the contact in the rest position. Under A bimetal disc jumps while influencing heat electrical connection around. A resistance element is with the Contacts of the thermal switch are connected in series and is thus flowed through directly from the switching current, so that also from Switching current self-generated current heating of the counter stand elements directly onto the bimetal spring washer as Acts temperature increase. A spring element that with the Bimetal spring washer interacts, but is provided the elements are arranged in such a way that they are still considerable overall height.

Zum selben Zweck ist es aus der DE 36 01 055 A1 bekannt, einen Thermoschalter mit einem parallel zum Verbraucher geschalteten, lageabhängig ansprechenden Schalter zu versehen und einen den Thermoschalter beheizenden, ebenfalls parallel zum Verbraucher geschalteten Vorwiderstand vorzusehen, der nach Betätigung den Thermoschalter dauernd überbrückt. Eine die Bauhöhe minimierende Anordnung von Widerstandselement und Kontakteinrichtung zueinander und entsprechender Anordnung des Federelements ist jedoch nicht vorgesehen.For the same purpose it is known from DE 36 01 055 A1, a Thermal switch with a parallel to the consumer, depending on the position to provide an appropriate switch and a Thermal switch heating, also parallel to the consumer to provide switched series resistor, which after actuation Thermal switch bridged continuously. A minimizing the overall height Arrangement of resistance element and contact device to each other and corresponding arrangement of the spring element is not intended.

Bei einem Thermoschalter nach der DE-OS 16 90 287 handelt es sich um einen thermostatisch gesteuerten elektrischen Schalter, in den eine Heizvorrichtung eingebaut ist. Die Heizvorrichtung wird gesondert betrieben, so daß diesbezüglich gesonderte Vorrichtungen vorgesehen sind. Als Heizvorrichtung dient eine Widerstandspaste auf einem Plättchen, deren Stromeigenerwärmung hilfsweise zum Umspringen der Bimetall-Springscheibe herangezogen werden kann. Allerdings ist die Heizvorrichtung so in Isoliermaterial eingebettet, daß eine unmittelbare und schnelle Beeinflussung der Bimetall-Springscheibe nicht verwirklicht werden kann.It is a thermal switch according to DE-OS 16 90 287 a thermostatically controlled electrical switch in which a heater is installed. The heater will operated separately, so that separate devices in this regard are provided. Resistance paste is used as the heating device on a small plate, whose electricity self-heating alternatively leads to Jumping around the bimetallic spring washer can be used. However, the heater is so in insulating material embedded that an immediate and rapid influence on the Bimetal spring washer cannot be realized.

Aus dem DE-GM 19 65 271 ist eine Vorrichtung bekannt, in der in offener Bauweise ein biegsamer Bimetall-Streifen mit gekoppelter Kontaktsprungfeder einseitig eingespannt und auf einen Temperatur- Sollwert einstellbar ist. Äußerlich und somit weitgehend indirekt wirkend sind Widerstände beliebig nachträglich an das Schaltgerät ansetzbar, die ausschließlich als Nachtabsenkung oder Rückführ regelung der Schaltertemperatur dienen. Die Widerstände sind dabei zwar in Reihe mit dem Schalter jedoch auch parallel zum Verbraucher geschaltet, so daß sie nur von einem Teilstrom im Sinne eines Stromteilers durchflossen werden. Damit kann zwar die Nachtabsen kung bzw. Rückführregelung der Temperatur erreicht werden, jedoch ist ein Überstromschutz des Verbrauchers mit dieser Vorrichtung nicht zu realisieren.From DE-GM 19 65 271 a device is known in which open construction a flexible bimetallic strip with coupled Contact spring clamped on one side and on a temperature Setpoint is adjustable. Externally and therefore largely indirectly Resistors are subsequently applied to the switching device can be used exclusively as night reduction or return serve to control the switch temperature. The resistances are there in series with the switch but also parallel to the consumer switched so that they are only from a partial flow in the sense of a Flow divider are flowed through. So that the night can be kung or feedback control of the temperature can be achieved, however is an overcurrent protection of the consumer with this device not realizable.

Aus der DE 37 01 240 A1 ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt, bei der ein Dickschichtwiderstand isoliert von einer Bimetall-Spring scheibe angeordnet ist. Über Hilfsmittel erfolgt eine Wärmeüber tragung bedarfsweise auf die Bimetall-Springscheibe und gleich zeitig wird der Dickschichtwiderstand zur Selbsthältung des Schalters ausgenutzt. Da jedoch der Dickschichtwiderstand isoliert von der Bimetallscheibe im Thermoschalter angeordnet ist, kann eine unmittelbare Beeinflussung der Bimetall-Springscheibe nicht stattfinden.A similar device is known from DE 37 01 240 A1, at which isolates a thick film resistor from a bimetal spring disc is arranged. A heat transfer takes place via auxiliary means if necessary, carry onto the bimetal spring washer and the like in time the thick-film resistance becomes self-retaining Switch used. However, since the thick film resistor insulates from the bimetallic disc in the thermal switch, one can no direct influence on the bimetal spring washer occur.

Ausgehend von diesem genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Thermoschalter der eingangs genannten Gattung als stromempfindlicher, kombinierter Thermo- und Überstrom-Schutzschalter in einer möglichst kleinen Bauart auszu bilden.Based on this prior art, the Invention, the object of a thermal switch of the beginning mentioned genus as a current sensitive, combined thermal and Overcurrent circuit breakers in the smallest possible design form.

Diese Aufgabe wird durch einen Thermoschalter mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder 13 gelöst.This task is carried out by a thermal switch with the characteristics of Claim 1 or 13 solved.

Hierzu wird auch das Widerstandselement möglichst klein ausgebildet, wobei sich nach Anspruch 3 die Ausbildung eines mittels Siebdruck hergestellten Ätzteils oder eines Stanzteils anbietet, wobei insbesondere bei dieser Herstellung die den Widerstand beeinflussenden Größen leicht verändert werden können. Daher ergeben sich bei einer solchen Ausbildung in Verbindung mit der Reihenschaltung des Federelements sehr gute Anpassungsmöglichkeiten an die jeweiligen Bedürfnisse.For this purpose, the resistance element also becomes as small as possible formed, wherein according to claim 3, the formation of a etched part produced by screen printing or a stamped part offers, especially in this production the Resistance influencing variables can be easily changed. Therefore, in connection with such training the series connection of the spring element very good Adaptation options to the respective needs.

Nach den Ansprüchen 2 und 14 wird der Bimetall-Springscheibe ein unjustiertes Widerstandselement zugeordnet, das während des Produktionsprozesses in Feinabstufungen mit engen Toleranzen auslegbar ist. Dabei läßt sich der Widerstand, insbesondere durch die Geometrie der Wider standsleiterbahnen, die Materialstärke und den spezifischen Widerstand des Materials so beeinflussen, daß eine optimale Aus legung für jede Spannung als auch für sehr kleine Stromempfindlich keiten erreicht werden kann.According to claims 2 and 14, the bimetallic spring washer is an unadjusted one Resistor element associated with that during the production process can be designed in fine gradations with narrow tolerances. It leaves the resistance, especially due to the geometry of the resistance ladder tracks, the material thickness and the specific Resistance of the material influence so that an optimal off Laying for every voltage as well as for very small current sensitive can be achieved.

Die Erfindung betrifft einen Thermoschalter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 oder 13. Unter einem unjustierten Widerstandselement ist dabei ein Widerstandselement zu verstehen, das einer mechanischen Justage nicht zugänglich ist. Dennoch kann ein solches Element z. B. durch Laser-Bestrahlung hinsichtlich seines Widerstandes beeinflußt werden.The invention relates to a thermal switch according to the preamble of claim 1 or 13. Under an unadjusted resistance element to understand a resistance element that a mechanical Adjustment is not accessible. Nevertheless, such an element can e.g. B. influenced by laser radiation in terms of its resistance will.

Nach Anspruch 4 können die Ergebnisse noch weiter verbessert werden, indem das Ätz- oder Stanzteil auf einer Isolationsfolie angeordnet wird, die in der Mitte eine Verbindungsschweißung zwischen Widerstandselement und Gehäuseboden zuläßt, um eine Kontaktierung nach außen zu ermöglichen. Die Isolationsfolie ist in zweifacher Hinsicht von Vorteil, da sie zum einen eine elektrische, zum anderen auch eine Wärmeisolierung ermöglicht, so daß die vom Widerstand erzeugte Wärme nahezu ungehindert auf die Bimetall- Springscheibe einwirken kann.According to claim 4, the results can be further improved by placing the etched or stamped part on an insulation sheet is arranged in the middle a connection weld between the resistance element and the housing base allows a To allow external contact. The insulation film is in advantageous in two respects, since it is an electrical, on the other hand also enables thermal insulation, so that from Resistance generated heat almost unhindered on the bimetal Spring disc can act.

Nach Anspruch 6 kann aber als Widerstandselement auch ein extrem dünnes Substrat verwendet werden, das einseitig mit Widerstands paste bedruckt ist und Silberanschlußsegmente aufweist und zur Gewährleistung eines Kontaktes im Zentrum auf die andere Substrat seite durchkontaktiert ist. Bei dieser Ausbildung kann das Substrat für sich gleichzeitig als Isolator gegenüber dem Gehäuseboden verwendet werden.According to claim 6 but can also be an extreme as a resistance element thin substrate can be used, the one-sided with resistance paste is printed and has silver connection segments and for Ensure a contact in the center on the other substrate side is plated through. With this training, the substrate for itself at the same time as an insulator against the case bottom be used.

Als weitere Ausbildungsmöglichkeit bietet, es sich an, das Feder element selbst als Widerstand auszubilden (Anspruch 8).As a further training opportunity, it offers the spring Form element itself as a resistance (claim 8).

Um nun insgesamt die Herstellungskosten weiter herabzusetzen, besteht die Möglichkeit, den Deckel nicht nur wie bisher als mehrteiliges Element auszubilden sondern einstückig, wobei der Deckel gleichzeitig als Widerlager für die umspringende Bimetall- Scheibe dient und somit dazu geeignet sein muß, die dabei entstehenden Kräfte aufzunehmen (Anspruch 10).In order to further reduce the overall manufacturing costs, it is possible to use the lid not only as before form multi-part element but in one piece, the Cover at the same time as an abutment for the surrounding bimetal Serves disc and must therefore be suitable for doing so absorb emerging forces (claim 10).

Dieser Thermoschalter kann zudem bei einer Ausbildung nach den Ansprüchen 15 bis 21 parallel zu einem hochohmigen, gegebenenfalls mehrteiligen Widerstand geschaltet werden, der im oder am Gehäuse befestigt ist. Insbesondere die Anordnung am Gehäuse bietet die Möglichkeit, beliebige Thermoschalter nachträglich mit einer solchen Ausrüstung zur Selbsthaltung zu bestücken.This thermal switch can also be used for training according to the Claims 15 to 21 parallel to a high-impedance, if necessary multi-part resistor can be switched in or on the housing is attached. In particular, the arrangement on the housing offers Possibility of retrofitting any thermal switch with a to equip such self-holding equipment.

Bei einer Ausbildung nach Anspruch 16 werden vorzugsweise bei Verwendung eines Substrats wenigstens zwei Widerstände vorgesehen, die leicht abgleichbar sind. Dies ermöglicht eine relativ genaue Feineinstellung, die zum Beispiel dadurch erfolgen kann, daß die entsprechenden Bereiche eines Substrats einer Laserbestrahlung unterworfen werden.In an embodiment according to claim 16 are preferably at Use of a substrate provided at least two resistors, that are easy to match. This enables a relatively accurate Fine adjustment, which can be done, for example, by the corresponding areas of a substrate of laser radiation be subjected.

Die Verwendung eines Überwurfrings schafft zudem die Möglichkeit, einerseits die vom Widerstand erzeugte Wärme so auf den Thermo schalter zu übertragen, daß es zu keinen örtlichen Überhitzungen kommt. Grundsätzlich kann aber auch bereits beim Hersteller der Überwurfring so weit vorkonfektioniert werden, daß er später nur noch auf einen entsprechenden Thermoschalter aufgesetzt werden muß. Zu diesem Zweck besitzt der Überwurfring auch sämtliche Anschluß elemente, so daß sogar bereits im Werk der Litzenanschluß vorge nommen werden kann. Die Verarbeitung der Bauteile gemäß Anspruch 21 in SMD-Technik schafft die Möglichkeit, in einem Arbeitsgang sämtliche Verbindungen herzustellen. Ferner gewährleistet diese Technik eine erhöhte Sicherheit dahingehend, daß selbst dann, wenn infolge der hohen Temperatur die Lötverbindungen flüssig werden, infolge des Kappilardruckes zwischen den Halte- und Kontaktierungs laschen und dem Substrat auch dann noch ein sicherer Kontakt gewährleistet werden kann, um die Selbsthaltung auch in diesem Zustand noch zu gewährleisten. The use of a coupling ring also creates the possibility on the one hand, the heat generated by the resistor onto the thermo switch to transmit that there is no local overheating is coming. Basically, the manufacturer of the Throw ring so far pre-assembled that it will only later must still be placed on an appropriate thermal switch. For this purpose, the coupling ring also has all connections elements, so that the strand connection is already featured in the factory can be taken. The processing of the components according to claim 21 in SMD technology creates the possibility in one operation make all connections. This also ensures Technology increases security in that even if due to the high temperature, the solder connections become liquid, due to the capillary pressure between the holding and contacting lash and the substrate still a safe contact can be guaranteed to maintain self even in this To ensure condition still.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantageous designs result from the others Subclaims.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.The invention will be described in more detail below with reference to the drawings described.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 einen Thermoschalter mit innen liegendem Ätz- oder Stanzteil, wobei der Thermoschalter links der Mittel linie mit einem zweiteiligen und rechts der Mittel linie mit einem einteiligen Deckel ausgebildet ist im Schnitt, Fig. 1 a thermal switch with internal etching or stamping, where the thermal switch to the left of the center line is formed with a two-part and right of the center line with a one-piece cap in section,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine alternativ zu verwendende Substratscheibe, Fig. 2 shows a section through an alternatively to use the substrate wafer,

Fig. 3 einen Thermoschalter nach Fig. 1 mit einstückigem Deckel, dem auf seiner Unterseite ein hochohmiger Widerstand zugeordnet ist, Fig. 3 shows a thermal switch of FIG. 1 with a one-piece cover, which is assigned on its underside, a high-resistance resistor,

Fig. 4 eine Aufsicht auf einen Thermoschalter mit auf dem Deckel angeordneten hochohmigen Widerstand, Fig. 4 is a plan view of a thermal switch with disposed on the lid high-resistance resistor,

Fig. 5 einen Anschlußbügel für einen hochohmigen Widerstand in perspektivischer Darstellung, Fig. 5 is a connection bracket for a high resistance in a perspective view;

Fig. 6 einen auf der Unterseite eines Thermoschalters ange ordneten hochohmigen Widerstand auf einem Überwurf ring, sowie Fig. 6 is an on the underside of a thermal switch arranged high-resistance on a union ring, and

Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII von Fig. 7 durch einen aufrecht stehenden Überwurfring ohne Litze. Fig. 7 is a section along line VII-VII of Fig. 7 by an upright collar ring without a strand.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besitzt der Thermoschalter, der grund sätzlich für den Übertemperaturschutz elektrischer Geräte vorge sehen ist, einen Kontakt 10, der zentrisch im Deckel 17, 17′ gehalten ist, sowie einen im Gehäuse 12 beweglich angeordneten Gegenkontakt 11. In Schaltstellung sind der Gegenkontakt 11 und der Kontakt 10 elektrisch leitend miteinander verbunden. Ferner ist im Gehäuse eine Bimetall-Springscheibe 13 angeordnet, die durch Wärme beeinflussung derart beaufschlagbar ist, daß die elektrische Ver bindung unterbrochen wird.As can be seen from Fig. 1, the thermal switch, which is basically seen for the overtemperature protection of electrical devices, a contact 10 , which is held centrally in the cover 17 , 17 ', and a movably arranged in the housing 12 counter contact 11th In the switching position, the mating contact 11 and the contact 10 are connected to one another in an electrically conductive manner. Furthermore, a bimetallic spring washer 13 is arranged in the housing, which can be acted upon by heat influencing such that the electrical connection is interrupted.

Der Bimetall-Springscheibe 13 ist nunmehr ein vom Schalterstrom durchflossenes, unjustiertes Widerstandselement zugeordnet, dessen Stromeigenerwärmung bzw. dessen Verlustleistung zur Temperatur erhöhung und somit auch zum Umspringen der Bimetall-Springscheibe 13 allein oder in Verbindung mit von außen auftretender Wärmebeein flussung beiträgt. Grundsätzlich ist dieses Widerstandselement gemäß Fig. 1 im Gehäuse angeordnet.The bimetallic spring washer 13 is now associated with an unadjusted resistance element through which the switch current flows, the current's own heating or power loss contributing to the temperature increase and thus also to the jumping around of the bimetallic spring washer 13 alone or in connection with external heat flow. Basically, this resistance element according to FIG. 1 is arranged in the housing.

Das gemäß Fig. 1 im Thermoschalter integrierte Widerstandselement ist grundsätzlich unter der Bimetall-Springscheibe 13 angeordnet und die frei eingelagerte Bimetall-Springscheibe umgreift den Gegenkontakt 11 und stützt sich auf dem Federelement 14 ab. Steigt nun die Temperatur über einen bestimmten Wert, so springt die Bimetall-Springscheibe in bekannter Weise um, wobei sie sich an einem Widerlager 17d, 17d′ abstützt, so daß die beim Umspringen erzeugte Kraft der Bimetall-Springscheibe auf das den Gegenkontakt tragende Federelement 14 übertragen wird und somit zu einer Aufhebung des Stromflusses beiträgt. Bei einer solchen Ausgestaltung kommt es nun aber bei Abfall der Temperatur wieder zur erneuten Kontaktierung, so daß der Schalter in ständigem Wechsel die elektrische Verbindung aufbaut und wieder unterbricht.The resistance element integrated in the thermal switch according to FIG. 1 is basically arranged under the bimetallic spring washer 13 and the freely incorporated bimetallic spring washer encompasses the mating contact 11 and is supported on the spring element 14 . Now if the temperature rises above a certain value, the bimetallic spring washer jumps around in a known manner, being supported on an abutment 17 d, 17 d ', so that the force of the bimetallic spring washer generated when jumping over onto the counter contact bearing Spring element 14 is transmitted and thus contributes to a cancellation of the current flow. With such a configuration, however, contact is made again when the temperature drops, so that the switch builds up and breaks the electrical connection again and again.

Gemäß Fig. 1 kann als Widerstandselement, das mit der elektrisch leitenden Feder 14 in Reihe geschaltet ist, z. B. ein dünnes Ätz- oder Stanzteil vorgesehen werden, das entweder im Photo- oder Siebdruckätzverfahren hergestellt worden ist oder aus einem entsprechenden Material ausgestanzt worden ist. Bei einer solchen Ausbildung läßt sich durch eine entsprechende Geometrie der Widerstandsleiterbahnen als auch durch eine entsprechende Materialwahl und die Materialstärke der Widerstand des Widerstandselements so beeinflussen, daß bereits bei kleinen Strömen die Auslösetemperatur für das Umspringen der Bimetall- Springscheibe 13 erreicht wird. Das Material besitzt dabei grundsätzlich einen geringen Widerstandstemperaturbeiwert, um gezielt die Temperaturbeeinflussung steuern zu können.Referring to FIG. 1 can be used as resistor element, which is connected to the electrically conductive spring 14 in series, z. B. a thin etched or stamped part can be provided, which has either been produced in the photo or screen printing etching process or has been punched out of a corresponding material. With such a design, the resistance of the resistance element can be influenced by an appropriate geometry of the resistive conductor tracks as well as by an appropriate choice of material and the material thickness so that the triggering temperature for the jumping over of the bimetallic spring disk 13 is reached even with small currents. The material generally has a low resistance temperature coefficient in order to be able to specifically control the temperature influence.

Vorversuche mit derartigen Thermoschaltern beim Hersteller haben so z. B. ergeben, daß bereits bei Strömen kleiner gleich 0,2 Ampere ein entsprechendes Auslösen erreicht werden kann. Um einen guten Kontakt der Teile zu verwirklichen, steht das Widerstandselement in seinem Randbereich mit dem Federelement 14 und zentrisch durch eine Verschweißung mit dem Gehäuseboden mit der Außenseite des Thermoschalters in Verbindung und besitzt Anschlußsegmente hoher elektrischer Leitfähigkeit. Unter dem Atz- oder Stanzteil 15, das vorzugsweise als Scheibe ausgebildet ist, ist eine Isolationsfolie, vorzugsweise eine Kapton-, Teflon- oder Silikon-Folie angeordnet, die einerseits zur elektrischen Isolierung gegenüber dem Untergrund als auch zur Wärmeisolierung dient, um die beim Stromfluß durch den Widerstand auftretende Wärme möglichst nur einseitig im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 nach oben auf die Bimetall- Springscheibe abzustrahlen. Die Wärmeübertragung erfolgt dabei sowohl durch Wärmeleitung als auch durch Wärmestrahlung, wobei durch eine entsprechende Materialwahl des Federelementes 14 die entsprechende Wärmeübertragung noch verbessert werden kann. Grundsätzlich können das Ätz- oder Stanzteil 15 und die Folie 16 auch in einem Verbundteil oder als Laminat hergestellt werden.Preliminary tests with such thermal switches at the manufacturer have z. B. show that a corresponding triggering can be achieved even at currents less than or equal to 0.2 amperes. In order to achieve good contact of the parts, the resistance element is connected in its edge region to the spring element 14 and centrally by welding to the housing base with the outside of the thermal switch and has connection segments of high electrical conductivity. Under the etched or stamped part 15 , which is preferably designed as a disc, an insulation film, preferably a Kapton, Teflon or silicone film is arranged, which is used on the one hand for electrical insulation from the substrate as well as for heat insulation to the current flow to radiate as much as possible only one-sidedly upward onto the bimetal spring washer in the exemplary embodiment of FIG . The heat transfer takes place both by heat conduction and by heat radiation, it being possible for the corresponding heat transfer to be improved further by a suitable choice of material for the spring element 14 . In principle, the etched or stamped part 15 and the film 16 can also be produced in a composite part or as a laminate.

Im Sinne eines Verbundteiles wirkt aber auch ein alternatives Widerstandselement, das anstelle des Ätz- oder Stanzteiles 15 eingesetzt wird. Ein solches Widerstandselement kann z. B. als ein Substrat 15′ ausgebildet werden, das in seinem Zentrum 15a′ auf die gegenüberliegende Seite 15b′ durchkontaktiert ist. Dabei kann das als Scheibe ausgebildete Substrat 15′ im Randbereich mit Anschluß segmenten 22 hoher elektrischer Leitfähigkeit, vorzugsweise aus Silber, bestückt werden, um eine entsprechende Stromführung zu erleichtern. Auf seiner Oberseite ist das in Fig. 2 dargestellte Substrat 15′ mit einer Widerstandspaste 23 versehen, deren spezifischer Widerstand den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend ausgewählt werden kann. Grundsätzlich besitzt die Widerstands bedruckung eine weitgehend nicht lineare PTC-Charakteristik oder einen hohen Temperaturwiderstandsbeiwert.In the sense of a composite part, however, an alternative resistance element also acts, which is used instead of the etched or stamped part 15 . Such a resistance element can e.g. B. be formed as a substrate 15 ', which is plated through in its center 15 a' on the opposite side 15 b '. Here, the disc-shaped substrate 15 'in the edge region with connection segments 22 of high electrical conductivity, preferably made of silver, can be fitted in order to facilitate a corresponding current flow. On its top, the substrate 15 'shown in Fig. 2' is provided with a resistance paste 23 , the specific resistance of which can be selected according to the respective needs. Basically, the resistance printing has a largely non-linear PTC characteristic or a high temperature resistance coefficient.

Ferner bietet es sich als weitere Alternative an, das Federelement 14 selbst für sich oder zusätzlich zu den bereits erwähnten Wider standselementen ebenfalls als Widerstandselement auszubilden und bedarfsweise mit Anschlußsegmenten auszustatten. Das Federelement 14 kann dabei, wie z. B. in den Fig. 1 und 3 dargestellt, als 4- Bein-Feder ausgebildet sein, sie kann jedoch auch als ein Rundstanz- oder Ätzteil hergestellt werden, das nach entsprechender kegelförmiger Materialverformung elastische Fähigkeiten besitzt und z. B. über konzentrische Halbkreisstege mit Verbindungs- Materialbrücken zwischen den einzelnen Halbkreisstegen verfügt. Gerade bei der letzteren Ausbildung ist durch mehrere Halbkreis stege eine exakte Abstimmung des Federelements 14 als Widerstandselement möglich.Furthermore, it is possible as a further alternative to design the spring element 14 itself or in addition to the already mentioned resistance elements as a resistance element and, if necessary, to equip them with connecting segments. The spring element 14 can, such as. As shown in FIGS. 1 and 3, be designed as a 4-leg spring, but it can also be produced as a round punch or etched part, which has elastic capabilities after appropriate conical material deformation and z. B. has concentric semicircular webs with connecting material bridges between the individual semicircular webs. In the latter embodiment in particular, a plurality of semicircles allows precise adjustment of the spring element 14 as a resistance element.

Allen Ausbildungen ist gemeinsam, daß das unjustierte Widerstands element im Herstellerbetrieb in Feinstabstufung mit engen Toleranzen auslegbar ist. Eine Kontaktierung zwischen dem Widerstandselement und der Außenseite des Thermoschalters erfolgt durch eine mittige Öffnung der Folie 16 zum Gehauseboden 12a des Gehäuses. Als Abschluß nach oben, der auch den Kontakt 10 trägt, wird als Deckel ein Kunststoff-Spritzteil 17 oder ein Schicht preßstoff-Stanzteil 17′ vorgesehen, wie insbesondere in Fig. 1 (links 17′, rechts 17) dargestellt ist. Der links dargestellte Deckel besitzt dabei einen Distanzring 17b′. Statt diesem zweiteiligen Deckel kann jedoch auch der rechts abgebildete einteilige Deckel verwendet werden. In beiden Fällen besteht die Möglichkeit, die entsprechenden Deckel als Kunststoff-Spritzteil oder Stanzteil herzustellen. Diese Herstellungsmethode erleichtert dann aber auch eine Abstützung des Deckels auf dem Gehäuseboden bzw. auf einer zwischen Gehäuseboden und Deckel angeordneten Isolationsschicht z. B. durch die bis nach außen gezogene Folie 16, so daß keine gesonderten Abstützungen für den Deckel im Gehäuse vorgesehen werden müssen und somit auch das Gehäuse 12 selbst auf einfachste Weise als Tiefziehteil hergestellt werden kann. Über das Kunststoff-Spritzteil 17 oder den Distanzring 17b′ wird die Folie 16 abdichtend am Gehäuseboden eingeklemmt, um eine zusätzliche Feuchtigkeitsabdichtung zu erzielen. All training courses have in common that the unadjusted resistance element in the manufacturer can be interpreted in fine gradation with narrow tolerances. Contacting between the resistance element and the outside of the thermal switch takes place through a central opening of the film 16 to the housing base 12 a of the housing. As a conclusion upwards, which also carries the contact 10 , a plastic injection molded part 17 or a layer of pressed material stamped part 17 'is provided as a cover, as is shown in particular in FIG. 1 (left 17 ', right 17 ). The cover shown on the left has a spacer ring 17 b '. Instead of this two-part cover, the one-part cover shown on the right can also be used. In both cases it is possible to manufacture the corresponding cover as a plastic injection molded part or stamped part. This manufacturing method then also facilitates a support of the cover on the housing base or on an insulation layer arranged between the housing base and cover, for. B. through the outwardly drawn film 16 , so that no separate supports for the lid in the housing must be provided and thus the housing 12 itself can be produced in the simplest way as a deep-drawn part. About the plastic molded part 17 or the spacer ring 17 b ', the film 16 is sealingly clamped to the housing base in order to achieve an additional moisture seal.

Wie bereits eingangs erwähnt, baut der in Fig. 1 dargestellte Schalter bei Abfallen der Temperatur die Verbindung wieder auf, so daß es zu einem dauernden Wechsel zwischen Öffnen und Schließen des Schalters kommt. Um dies zu vermeiden, besteht nunmehr die Möglichkeit, bedarfsweise einen hochohmigen Widerstand parallel zum Thermoschalter zu schalten, so daß nach Öffnen des Schalters durch Überstrom- oder Übertemperatur der Schalter durch die Eigenerwär mung des Widerstands durch Selbsthaltung geöffnet bleibt. Dieses Prinzip ist grundsätzlich bekannt und beruht darauf, daß bei Unterbrechung des Stromflusses nunmehr der gesamte Strom über einen hochohmigen Widerstand 18 geleitet wird, der durch entsprechende Wärmeabgabe an den Thermoschalter für eine Aufrechterhaltung einer Temperatur sorgt, die oberhalb der Sprungtemperatur der Bimetall- Springscheibe liegt.As already mentioned at the beginning, the switch shown in FIG. 1 re-establishes the connection when the temperature drops, so that there is a permanent change between opening and closing the switch. To avoid this, there is now the possibility, if necessary, to connect a high-resistance resistor in parallel with the thermal switch, so that after opening the switch due to overcurrent or overtemperature, the switch remains open due to self-heating of the resistor by self-holding. This principle is known in principle and is based on the fact that, when the current flow is interrupted, the entire current is now passed through a high-resistance resistor 18 , which, through appropriate heat dissipation to the thermal switch, ensures that a temperature is maintained which is above the jumping temperature of the bimetal spring washer.

Dabei kann nun dieser hochohmige Widerstand 18 zur Selbsthaltung entweder in bekannter Weise im Gehäuse integriert werden, oder er kann auf der Außenseite des Thermoschalters angeordnet werden, wie z. B. in Fig. 3 dargestellt. Bei einer Ausbildung gemäß Fig. 3 ist der hochohmige Widerstand 18 zum Beispiel auf dem Gehäuseboden 12a durch einen Überwurfring 19 befestigt. Er kann dort aber auch verklebt oder verlötet werden. Der in Fig. 3 dargestellte hochohmige Widerstand besteht im konkreten Ausführungsbeispiel aus einem Substrat 25, das mit einer Widerstandspaste versehen ist, die links und rechts eines mittigen Zuleitungsanschlusses angeordnet sind. Diese Anordnung von mehr als einem Widerstand erlaubt einen leichten Abgleich zur Einstellung des Selbsthalteeffektes. Die Haltelasche 20 befindet sich dabei grundsätzlich auf dem gleichen Potential wie das im Thermoschalter angeordnete Widerstandselement (Atz- oder Stanzteil 15) und dient auch der Kontaktierung. In Fig. 3 zeichnerisch nicht dargestellt muß ferner noch eine elektrische Verbindung zwischen dem Zentrum der Substratscheibe und dem Gegenkontakt hergestellt werden, damit überhaupt eine Stromzufuhr über den hochohmigen Widerstand 18 erfolgen kann. Vom Kontakt 10 führt dann in bekannter Weise eine Ableitung ab. Eine solche Kontaktierung ist beispielsweise in Fig. 6 dargestellt, wobei über die Anschlüsse 26, 27 oder alternativ 28 eine Litze 30 am Überwurf ring 19 befestigt ist, die mit einem blanken Bereich den Zulei tungsanschluß 29 kontaktiert. Über den Überwurfring 19 erfolgt dann eine großflächige Verteilung der vom Widerstand erzeugten Wärme, ohne daß es zu örtlichen Überhitzungen kommt.This high-resistance resistor 18 can now either be integrated in the housing in a known manner, or it can be arranged on the outside of the thermal switch, such as, for. B. shown in Fig. 3. In an embodiment according to FIG. 3, the high resistance resistor 18 is, for example, on the housing base 12 is fixed a by a union ring 19. It can also be glued or soldered there. The high-impedance resistor shown in FIG. 3 consists in the specific exemplary embodiment of a substrate 25 , which is provided with a resistance paste, which are arranged on the left and right of a central supply connection. This arrangement of more than one resistor allows easy adjustment to set the self-holding effect. The retaining tab 20 is basically at the same potential as the resistance element (etched or stamped part 15 ) arranged in the thermal switch and is also used for contacting. In FIG. 3, not shown in the drawing, an electrical connection must also be made between the center of the substrate wafer and the mating contact, so that current can be supplied at all via the high-resistance resistor 18 . A derivation then leads from the contact 10 in a known manner. Such contacting is shown for example in Fig. 6, wherein a strand 30 is attached to the union ring 19 via the connections 26 , 27 or alternatively 28, which contacts the supply connection 29 with a bare area. A large-area distribution of the heat generated by the resistor then takes place via the coupling ring 19 without local overheating occurring.

Der Widerstand kann aber auch gemäß Fig. 4 auf der Oberseite des Thermoschalters angeordnet werden, da es letztendlich nur darauf ankommt, entsprechende Wärme der Bimetall-Springscheibe auf irgend eine Art und Weise zuzuführen. In diesem Fall ist die Beschichtung des Substrats auf den Deckel zu gerichtet. Allerdings muß nunmehr eine elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse 12 und dem Kontakt 10 bzw. dem hochohmigen Widerstand hergestellt werden. Zu diesem Zweck wird ein Anschlußbügel 21 vorgesehen, der in Fig. 5 dargestellt ist. Er umgreift oder untergreift den Kontakt und besitzt bedarfsweise einen in Fig. 5 gestrichelt dargestellten langen Schenkel, der zur Kontaktierung mit dem Gehäuse 12 dient. Somit kann dann auf einfache Weise auch der entsprechende Kontakt hergestellt werden. Das Substrat 25 wird entweder mit einem zentralen Loch ausgebildet, so daß es vom Niet des Kontaktes 10 gehalten und unter die Verschlußbördelung 17e geklemmt werden kann oder es wird am Kontakt 10 über den Anschlußbügel 21 befestigt und mit dem Gehäuse von oben zur Ableitung kontaktiert.The resistor can also be arranged according to FIG. 4 on the upper side of the thermal switch, since in the end it is only a question of supplying the bimetallic spring washer with heat in some way. In this case, the coating of the substrate is directed towards the lid. However, an electrical connection must now be made between the housing 12 and the contact 10 or the high-resistance resistor. For this purpose, a connection bracket 21 is provided, which is shown in Fig. 5. It encompasses or engages under the contact and, if necessary, has a long leg shown in dashed lines in FIG. 5, which is used for contacting the housing 12 . The corresponding contact can then also be produced in a simple manner. The substrate 25 is either formed with a central hole so that it can be held by the rivet of the contact 10 and clamped under the closure flange 17 e or it is attached to the contact 10 via the connecting bracket 21 and contacted with the housing from above for derivation.

Als weitere Alternative kann der hochohmige Widerstand aber auch auf den Thermoschalter aufgesteckt werden. Zu diesem Zweck wird der hochohmige Widerstand 18 auf einem Überwurfring 19 angeordnet, der über eine zentrische Öffnung 19a verfügt, die zur Aufnahme des Thermoschalters vorgesehen ist. Die Verbindung der beiden Teile erfolgt dabei durch Rastung oder durch ein Aufklemmen des Über wurfrings 19 auf den Thermoschalter. Dieser Überwurfring kann dabei mit Anschlüssen 26 und 27 versehen werden, die auch den Anschluß des Thermoschalters selbst ermöglichen. In den Fig. 6 und 7 ist dabei alternativ noch gestrichelt ein Anschluß 28 bzw. eine Befestigungslasche für den Anschluß vorgesehen. Grundsätzlich können jedoch sämtliche Anschlüsse auch als Litzenanschlüsse ausgebildet werden. Dieser Überwurfring ermöglicht dann eine weit gehende Vorkonfektionierung des gesamten Selbsthalte-Heizsubstrats z. B. zur schnellen Nachrüstung.As a further alternative, the high-resistance resistor can also be attached to the thermal switch. For this purpose, the high-resistance resistor 18 is arranged on a coupling ring 19 , which has a central opening 19 a, which is provided for receiving the thermal switch. The connection of the two parts is done by locking or by clamping the over ring 19 on the thermal switch. This coupling ring can be provided with connections 26 and 27 , which also enable the connection of the thermal switch itself. In Figs. 6 and 7 is still in broken lines, a terminal 28 and a mounting plate for the connection provided as an alternative. In principle, however, all connections can also be designed as stranded connections. This union ring then enables extensive pre-assembly of the entire self-holding heating substrate z. B. for quick retrofitting.

Grundsätzlich erfolgt die Verbindung der Bauteile, also beispiels weise die Einspannung und Kontaktierung des Substrats durch eine Kombination von Klemm/Niet/und Löt-Verbindungen in SMD-Technik. Diese Art der Verbindung gewährleistet nämlich auch dann noch eine sichere Kontaktierung, wenn es bereits infolge einer hohen Tempe ratur zu einer Verflüssigung des Lötmittels gekommen ist.Basically, the components are connected, for example as the clamping and contacting the substrate by a Combination of clamp / rivet / and solder connections in SMD technology. This type of connection also ensures one Safe contacting if it is already due to a high temperature has liquefied the solder.

Somit ist es nach der Erfindung möglich, einen bekannten Thermoschalter bedarfsweise als Überstrom-Schutzschalter einzusetzen und eine Unterbrechung des Stromes sowohl bei Überstrom- als auch bei Übertemperatur zu verwirklichen.Thus, according to the invention, it is possible to use a known one If necessary, thermal switches as overcurrent circuit breakers use and an interruption of the current both at To realize overcurrent as well as overtemperature.

Claims

1. Thermal switch for the protection of electrical consumers, in which at least one contact ( 10 ) insulated from an associated movably arranged counter-contact ( 11 ) is attached to a housing ( 12 ), the counter-contact ( 11 ) with the contact ( 10 ) in the rest position electrically conductively connected and can be acted upon by a bimetal spring washer ( 13 ) under the influence of heat as a result of the current self-heating of a separate resistance element arranged in the housing or as a result of the ambient heat, such that the electrical connection against the force of an electrically conductive bearing the counter contact ( 11 ) Spring element ( 14 ) is interrupted, the resistance element being connected in series with both the consumer and with the contacts of the thermal switch and thus directly flowing through the switching current and also the current inherent heating of the resistance element caused by the switching current itself directly onto the bimetal -Spring disc acts as a temperature increase, characterized in that a part ( 15 , 15 ') is provided as the resistance element, which is contacted on the one hand in the center through the housing ( 12 ) and on the other hand in the edge region with the spring element ( 14 ), wherein resistance element and spring element ( 14 ) are connected in series.

2. Thermal switch according to claim 1, characterized in that the Resistance element is not adjusted.

3. Thermal switch according to claim 1 or 2, characterized in that the part ( 15 ) is an etched or stamped part.

4. Thermal switch according to claim 3, characterized in that the etched or stamped part is designed as a disk, which from the housing base ( 12 a) by an electrically insulating, centrally perforated film ( 16 ) z. B. Kapton, Teflon, or silicone film separately, preferably welded in the insulation-free center with the housing base ( 12 a) and if necessary equipped with connection segments ( 22 ) of high electrical conductivity.

5. Thermal switch according to claim 3 or 4, characterized in that the etched or stamped part and the film ( 16 ) are designed as a composite part or as a laminate (not shown in the drawing).

6. Thermal switch according to claim 1 or 2, characterized in that as part ( 15 ') a substrate printed on one side is provided which is plated through in its center ( 15 a') on the other side of the substrate ( 15 b ').

7. Thermal switch according to claim 6, characterized in that the Substrate with resistance printing largely not linear PTC characteristic or with high temperature coefficient for which has resistance values.

8. Thermal switch according to one of claims 1 to 7, characterized in that the spring element ( 14 ) is designed as an additional resistor and, if necessary, is equipped with connection segments of high electrical conductivity.

9. Thermal switch according to one of claims 2 to 8, characterized records that the spring element preferably as a 4-leg spring is trained and has high current and thermal conductivity.

10. Thermal switch according to one of the preceding claims, characterized in that a plastic injection-molded part ( 17 ) is used as a cover, in which the contact ( 10 ) is held centrally and which serves as an abutment for the bimetal spring washer ( 13 ).

11. Thermal switch according to claim 10, characterized in that instead of the plastic injection-molded part ( 17 ) a high-strength laminate stamped part ( 17 ') is provided, which is supported on a spacer ring ( 17 b').

12. Thermal switch according to claim 10 or 11, characterized in that the one-piece plastic injection molding ( 17 ) or the stamped part ( 17 ') on the spacer ring ( 17 b') is supported on the housing base ( 12 a) and, if necessary, between itself and the Housing bottom ( 12 a) a film ( 16 ), in particular an insulating film sealingly clamped.

13. Thermal switch for the protection of electrical consumers, in which at least one contact ( 10 ) insulated from an associated movably arranged counter-contact ( 11 ) is attached to a housing ( 12 ), the counter-contact ( 11 ) with the contact ( 10 ) in the rest position electrically conductively connected and from a heat-affected due to the current heating of a special, arranged in the housing resistance element or due to the surrounding heat bimetallic spring washer ( 13 ) can be acted upon such that the electrical connection against the force of a counter contact ( 11 ) carrying, electrical lei tend spring element ( 14 ) is interrupted, the opposing element with both the consumer and with the contacts of the thermal switch connected in series and thus directly flowed through by the switching current and also the current self-induced current heating of the resistance elements the Bimetal spring washer acts as a temperature increase, characterized in that the spring element ( 14 ) is contacted both at the resistance element and in the edge area.

14. Thermal switch according to claim 13, characterized in that the Resistance element is not adjusted.

15. Thermal switch according to one of the preceding claims, characterized in that it can be equipped if necessary with a high-resistance resistor ( 18 ) which is connected in parallel with the thermal switch contact and keeps the switch open by its own heating after opening the switch by overcurrent or overtemperature.

16. Thermal switch according to claim 15, characterized in that the high-resistance ( 18 ) is multi-part and easily adjustable and the connections are used for electrical derivation and Teilebefesti supply.

17. Thermal switch according to claim 15 or 16, characterized in that the high-impedance resistor ( 18 ) on a coupling ring ( 19 ) or a substrate ( 25 ) supporting it is held by the holding or contacting tabs ( 20 ) and via a central supply connection ( 29 ) and bendable tabs ( 26 , 27 or 28 ) for receiving the connections, preferably strands ( 30 ).

18. Thermal switch according to one of claims 15 to 17, characterized in that the coupling ring ( 19 ) is completely fastened together with the high-resistance ( 18 ) and / or substrate ( 25 ) over the housing base ( 12 a) and stood in the high-resistance against ( 18 ) transfers heat generated over a large area to the thermal switch.

19. Thermal switch according to claim 17 or 18, characterized in that the substrate ( 25 ) is optionally formed with or without a central hole for direct mounting on the lid or via a closure flange ( 17 e) is attached to the thermal switch.

20. Thermal switch according to one of the preceding claims, characterized in that the high-resistance ( 18 ) or the substrate ( 25 ) is contacted and held by means of a connecting bracket ( 21 ) on the central supply connection ( 29 ).

21. Thermal switch according to one of claims 15 to 20, characterized in that the components (retaining tab ( 20 ), connecting bracket ( 21 ), high-resistance resistor ( 18 ), substrate ( 25 )) as a clamp / rivet and solder connections in SMD -Technology are processed.