DE69320959T2 - Energieregler - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Energieregler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art zum Steuern/Regeln der Zufuhr elektrischer Energie zu elektrischen Lasten, wie z. B. Kochern oder Grills.
• Typischerweise umfassen Energieregler einen Schnappwirkungs-Mikroschalter mit einem Satz an Schalterkontakten, welcher in der elektrischen Versorgungsleitung zur elektrischen Last anordenbar ist, sowie einen Schnappwirkungs-Schalterkontaktarm, welcher betriebsmäßig einem bimetallischen Stellglied zugeordnet ist, um die Schalterkontakte zu betätigen, sowie elektrisch erregbare Heizmittel, welche dem Bimetallstellglied zugeordnet sind. Bei derartigen Konstruktionen wird elektrische Energie anfangs der Last und den Heizmitteln zugeführt, welche parallel oder Serie zur Last geschaltet sein können. Die Heizmittel erhitzen das Bimetallstellglied, verursachen daß dieses sich bis zu dem Punkt verformt, wo es eine Schnappbewegung des Kontaktarms zum Öffnen der Schalterkontakte verursacht und die Energiezufuhr sowohl zur Last als auch zu den Heizmitteln unterbricht. Das Bimetallstellglied kühlt sich dann ab und verformt sich in der zu dem Punkt entgegengesetzten Richtung, wodurch der Kontaktarm eine umgekehrte Schnappwirkung durchführt, um die Kontakte erneut zu schließen, worauf folgend der Zyklus wieder beginnt. Derartige Regler arbeiten daher mit dem Prinzip der Energiezufuhr zu der Last über einen Anteil eines Betriebszyklus hinweg, wobei der Anteil typischerweise durch die Anfangsstellung eines freien Endes des Bimetallstellglieds bestimmt ist, das den Kontaktarm betätigt, wobei die Anfangsstellung durch ein Steuermittel einstellbar ist, welches im Gebrauch mit einem durch einen Verwender betätigten Steuerelement, beispielsweise einem Knopf, gekoppelt ist. Das Bimetallstellglied kann beispielsweise einen integralen Teil eines Bimetallelements bilden, welches ferner ein umgebungskompensierendes Bimetall umfaßt, durch welches das Steuermittel mit dem Stellglied gekoppelt sein kann, wodurch die Anfangsstellung des freien Endes desselben durch Änderungen der Umgebungstemperatur nicht beeinträchtigt wird.
• Bei Energiereglern der vorangehend beschriebenen Art ist es standardmäßige Praxis gewesen, separate Anbringungen für das kompensierende Bimetall und/oder das Bimetallstellglied und/oder den Mikroschalter-Kontaktarm vorzusehen, und dies führt zu einer unnötig hohen Anzahl an Komponenten. Ferner besteht oftmals das Erfordernis nach einem komplizierten Verbindungsmittel zum Übertragen der Stellbewegung des Bimetallstellglieds auf den Mikroschalter. Somit neigen bekannte Anordnungen dazu, kompliziert und relativ kostenaufwendig zu sein.
• Die US-A-2,906,839 offenbart einen Energieregler zum Regulieren der Zufuhr elektrischer Energie zu einer Last in der Form einer elektrischen Heizvorrichtung, umfassend ein Bimetallstellglied, das an einem Ende in einem Gehäuse angebracht ist, wobei dem Stellglied ein elektrisch erregbares Heizmittel zugeordnet ist, welches im Gebrauch elektrisch in Serie oder parallel zur Last geschaltet ist, einen Mikroschalter, umfassend einen festen elektrischen Kontakt und einen bewegbaren elektrischen Kontakt, welcher an einem Schalterkontaktarm angebracht ist, und ein gespanntes Federmittel zum Bewegen des Schalterkontaktarms mit einer Schnappwirkung zwischen jeweiligen Kontakte-offen- und -geschlossen-Stellungen, wobei die Anordnung derart ist, daß im Gebrauch das Heizmittel das Bimetallstellglied erhitzt, wodurch verursacht wird, daß dieses sich bis zu dem Punkt verformt, an dem es eine Schnappbewegung des Kontaktarms zum Öffnen der Schalterkontakte und zum Unterbrechen der Energiezufuhr sowohl zur Last als auch zu dem Heizmittel verursacht, wonach das Bimetallstellglied sich abkühlt und in der zu dem Punkt entgegengesetzten Richtung verformt, wobei der Kontaktarm eine umgekehrte Schnappwirkung durchführt, um die Kontakte erneut zu schließen, wobei der Regler ferner ein Umgebungskompensationsbimetall und ein Steuermittel umfaßt zum Einstellen des Betriebszyklus des Mikroschalters, wobei das Steuermittel eine drehbare Nockenfläche umfaßt, welche betriebsmäßig mit einem Steuerelement verbunden ist, sowie einen Nockenfolger, welcher an der Nockenfläche angreift, wobei eine Bewegung des Nockenfolgers in Antwort auf eine Drehung des Steuerelements und der Nockenfläche bewirkt, daß der Abstand, um welchen das freie Ende des Bimetallstellglieds sich unter der Heizwirkung des Heizmittels zum Bewirken, daß der Schalterkontaktarm zum Öffnen der Kontakte arbeitet, verändert wird.
• Die vorliegende Erfindung ist über diese Offenbarung hinaus dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterkontaktarm an seinem von dem Kontakt entfernten Ende an dem freien Ende des Bimetallstellglieds entfernt von dem an dem Gehäuse angebrachten Ende des Stellglieds angebracht ist, derart, daß er in einer im allgemeinen gegenüberliegenden Beziehung zu dem Stellglied angeordnet ist, wobei eine Komponente der anderen überlagert ist, wobei eine Verformung des Stellglieds eine Verlagerung seines freien Endes bewirkt, welche Verlagerung auf das an diesem angebrachte Ende des Schalterkontaktarms übertragen wird.
• Somit sieht gemäß der vorliegenden Erfindung das Stellglied nicht nur einen Träger für das Schalterbetätigungselement oder den Kontaktarm vor, sondern die Bewegung wird direkt darauf übertragen. Dies ist eine neue Abweichung von bekannten Energiereglern und führt zu einer Verringerung der Teilezahl und zur Kosteneinsparung. Wie nachfolgend beschrieben, kann das Ende des Schalterkontaktarms oder des Betätigungselements entweder schwenkbar oder fest an dem bewegbaren freien Ende des Stellglieds festgelegt sein.
• Traditionellerweise umfaßt der Mikroschalter ein Federmittel, welches einen Endlagenmechanismus vorsieht, wodurch die Kontakte durch Schnappwirkung in Antwort auf die Bewegung des Bimetallstellglieds geöffnet und geschlossen werden. Das Bimetallstellglied ist in dem Regler derart angebracht, daß im zusammengebauten Zustand das Federmittel unter Spannung oder Kompression angeordnet ist, um die erforderliche Federvorspannkraft für den Kontaktarm zu ergeben.
• Das Federmittel kann eine sich zwischen dem Kontaktarm und einem festen Reaktionsträger erstreckende C-Feder umfassen. Die Feder kann von dem Kontaktarm separat oder mit diesem integral ausgebildet sein, und in einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Kontaktarm ein langgestrecktes Blatt mit einem U-förmigen Ausschnitt, welcher zwischen zwei Seitenarmen eine Zunge definiert, wobei die Zunge im Gebrauch zum Bilden der C-Feder gebogen ist. Ein Ende des Blatts ist an einem bewegbaren Kontakt angebracht oder mit diesem gekoppelt, während das andere Ende des Blatts an dem Bimetallstellglied angebracht ist.
• Der Schalterkontaktarm und das Bimetallstellglied sind in einer im allgemeinen gegenüberliegenden Beziehung angeordnet, derart, daß das Stellglied dem Kontaktarm überlagert ist und an einem Ende an diesem festgelegt ist. Das Ende des Bimetallstellglieds, welches von dem durch den Kontaktarm getragenen freien Ende entfernt ist, ist in geeigneter Weise getragen, so daß dann, wenn das Bimetallstellglied erhitzt und abgekühlt wird, das freie Ende desselben sich in einer Richtung im allgemeinen orthogonal zu der Ebene verbiegen oder auslenken kann, in welcher der Kontaktarm liegt, um den Kontaktarm zu betätigen.
• Bei der bevorzugten Form des vorangehend diskutierten Kontaktarms ist die zentrale Zunge in eine C-Federkonfiguration beim Zusammenbauen des Mikroschalters durch Eingreifen in eine an einem festgelegten Träger oder Lager gebildete Kerbe vorgespannt, welcher Träger sich zwischen den Seitenarmen des Kontaktarms in Richtung auf das Betätigungsende desselben, entfernt von den Kontakten, erstreckt. Dieses Betätigungsende ist schwenkbar oder fest an dem Bimetallstellglied befestigt, welches zum Halten der Zunge unter Kompression in einer Richtung näherungsweise parallel zu den Hauptebenen, in welchen der Kontaktarm und das Bimetallstellglied liegen, wirkt. Das Bimetallstellglied ist dadurch ebenso unter Kompression gehalten und sollte ausreichend steif sein, um der Kraft der Feder entgegenzuwirken.
• Der erfindungsgemäße Energieregler umfaßt ein Steuermittel zum Einstellen des Betriebszyklus des Mikroschalters und dadurch der der Last zugeführten Energie. Ein derartiges Mittel umfaßt vorzugsweise eine drehbare Nockenfläche, welche betriebsmäßig mit einem Steuerelement verbunden ist, beispielsweise einem Knopf, der durch einen Bediener betätigt wird, und einen Nockenfolger, welcher an der Nockenfläche angreift und mit dem Bimetallstellglied über das kompensierende Bimetall gekoppelt ist, derart, daß dann, wenn der Nockenfolger durch den Nocken bewegt wird, die Umgebungsstellung des freien Endes des Bimetallstellglieds zum Verändern des Abstands bewegt wird, um welchen dieses sich unter der Heizwirkung des Heizmittels verbiegen muß, um das Arbeiten des Schalterkontaktarms zum Öffnen der Schalter zu bewirken. Vorzugsweise greift der Nockenfolger an einer Oberfläche des Nockens an, welche zu dem Steuerelement weist.
• Das Stellglied- und das kompensierende Bimetall bilden vorzugsweise jeweilige Glieder eines vorzugsweise einteiligen Bimetallelements, das zur Schwenkbewegung in Antwort auf eine Drehung des Nockens angebracht ist. Eine derartige Anordnung ist im allgemeinen gut bekannt. Für niedrigere Energieeinstellungen ist der Nocken derart eingestellt, daß das freie Ende des Bimetallstellglieds einen relativ geringen Abstand zu durchlaufen hat, bevor der Kontaktarm die Schnappwirkung zum Öffnen der Kontakte durchführt, um sowohl die Last als auch das Stellglied-Heizmittel abzuschalten. Die Last und das Heizmittel bleiben abgeschaltet, bis das Stellglied sich ausreichend abgekühlt hat, um eine umgekehrte Schnappwirkung des Kontaktarms zu verursachen, worauf der Zyklus sich selbst wiederholt. Für höhere Energieeinstellungen wird die Umgebungsstellung des freien Endes des Stellglieds vermittels des Nockens derart justiert, daß dieses eine größere Strecke zu durchlaufen hat, um den Kontaktarm zu betätigen, wodurch der Betriebszyklus des Schaltermittels eingestellt wird, und insbesondere wird der Anteil des Zyklus, während welchem die Kontakte geschlossen sind, um die Last und das Heizmittel zu erregen, vergrößert.
• Bei den meisten bekannten Energiereglern ist eine separate Feder vorgesehen, um den Nockenfolger in Eingriff mit dem Nocken vorzuspannen. In einer besonders bevorzugten Form der Erfindung ist das Kontaktarmfedermittel jedoch vermittels der Anbringung des Kontaktarms an dem Bimetallstellglied über das Stellglied und das kompensierende Bimetall mit dem Nockenfolger gekoppelt, um diesen in Eingriff mit dem Nocken zu halten. Dies ist besonders vorteilhaft, da es das Erfordernis für ein separates Vorspannmittel für den Nockenfolger beseitigt.
• Bei einer bevorzugten Anordnung bildet der Nockenfolger einen integralen Teil des umgebungskompensierenden Bimetalls. Praktischerweise ist das Bimetallelement im allgemeinen U-förmig, wobei das kompensierende Bimetall und das Bimetallstellglied jeweilige Arme der U-Form bilden und das Bimetallelement um das Glied des Elelements schwenkbar ist, das die jeweiligen Arme miteinander verbindet. Es sind jedoch auch andere Konfigurationen des Bimetallelements bekannt, z. B. eine E-Form oder eine V- Form. Die Umgebungskompensation wird vermittels des kompensierenden Bimetalls erreicht (dessen freies Ende den Nockenfolger trägt), welches sich in Antwort auf Änderungen der Umgebungstemperatur in einem Ausmaß verbiegt, das gleich demjenigen des Bimetallstellglieds, wodurch die Umgebungsposition des freien Endes des Stellglieds, das an dem Schalterkontaktarm festgelegt ist, lediglich durch die Stellung des Nockens und des Nockenfolgers eingestellt wird und durch Änderungen der Umgebungstemperatur nicht beeinträchtigt wird.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein U-förmiges Bimetallelement, das benachbart seines Verbindungsglieds, d. h. an seiner von den freien Enden des kompensierenden Bimetalls und des Bimetallstellglieds entfernten Seite, schwenkbar getragen ist, dazu eingerichtet, das Federmittel des Kontaktarms in Kompression oder unter Spannung an einem festen Träger zu halten, während gleichzeitig eine Drehbewegung vorgesehen ist, welche zum Verbiegen des Bimetallelements um seinen Schwenkträger wirkt, um den Nockenfolger in Eingriff mit dem Nocken zu drängen. Die Drehbewegung entsteht aus einer geeigneten Fehlausrichtung der Schwenkachse des Bimetallelements, des Verankerungspunkts der Zunge an ihrem festen Träger und des Anbringungspunkts des Schalterkontaktarms an dem Ende des Stelleglieds. Die Drehbewegung ist unabhängig davon, ob die Schalterkontakte geöffnet oder geschlossen sind, vorgesehen.
• Vorzugsweise sieht die Feder ferner eine Drehbewegung vor, welche das Bimetallelement um seinen Schwenkträger auslenkt, um den Eingriff des an dem kompensierenden Bimetall vorgesehenen Nockenfolgers mit einem Steuernocken des Reglers beizubehalten.
• Eine derartige Anordnung verringert die Komplexität und die Kosten im Vergleich zu bekannten Anordnungen.
• Das Bimetallelement kann in einem Gehäuse des Reglers in irgendeiner praktischen Art und Weise getragen sein, welche ermöglicht, daß das freie Ende des Stellglieds zum Betätigen eines Schalters ausgelenkt wird, und welche ermöglicht, daß das Stellglied um das Ende herum schwenken kann, welches von der Anbringung an dem Schalterkontaktarm entfernt ist.
• Bei einer Anordnung ist das Bimetallelement an einem Ende einer Platte angebracht, das andere Ende desselben ist bezüglich des Energiereglergehäuses festgehalten. Der Kontaktarm, das Bimetallstellglied und die Platte sind vorzugsweise im allgemeinen übereinander angeordnet und sind in einer im allgemeinen abgeflachten Z-förmigen Konfiguration bei Betrachtung von der Seite her angeordnet. Es ist besonders bevorzugt, daß die Platte flexibel ist, so daß sie sich der Schwenkbewegung des Bimetallelements anpassen kann, während ermöglicht wird, daß das Element starr mit der Platte, beispielweise durch Schweißen oder durch Nieten, verbunden ist.
• In der momentan bevorzugten Ausführungsform ist jedoch ein Schwenklager in dem Reglergehäuse vorgesehen. In seiner einfachsten Form kann dieses einen oder mehrere ausgerichtete Sitze, beispielsweise V-Nuten, umfassen, in welche das Bimetallelement vorzugsweise durch das Federmittel des Mikroschalters gedrückt ist. Vorzugsweise sind zwei Lager vorgesehen, eines an der Basis von jedem Glied des Bimetallelements. Die Lager können in das Gehäuse eingeformt sein. Um jedoch das Risiko eines Kriechens in dem Lager zu verringern, wenn das Gehäuse aus Thermoplastmaterial besteht, können diese in einem Einsatz aus einem Material, wie z. B. Kupfer oder rostfreiem Stahl, ausgebildet sein. Es kann ausreichen, ein derartiges Lager nur an der Basis des erhitzten Glieds des Bimetallelements vorzusehen, d. h. an der Basis des Stellglieds, da an dieser Seite die Wärme und die Kräfte an dem Lager am größten sind.
• Vorzugsweise umfaßt das Heizmittel einen Keramiksubstrat-Heizer. Derartige Heizer sind im Stand der Technik bekannt und umfassen typischerweise ein Keramiksubstrat, auf welchem ein gedrucktes Widerstandsheizelement mit Anschlüssen an seinen beiden Enden vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Heizer an dem Bimetallstellglied angebracht, vorteilhafterweise benachbart von dessen angelenktem Ende, um die Auslenkung des freien Endes des Stellglieds maximal zu machen.
• In einer bevorzugten Anbringungsanordnung sind Schwenkmittel zwischen dem Heizer und dem Bimetallstellglied vorgesehen, so daß der Heizer bezüglich des Stellglieds kippen kann, um die Relativbewegung zwischen dem Heizer und dem Bimetallelement anzupassen, wenn letzteres sich während des Erhitzens und Abkühlens verbiegt. Vorzugsweise ist das Bimetallstellglied mit einem Schwenkabschnitt versehen, welcher an einem Abschnitt des Heizers zwischen dessen Ende angreift, und um welchen dieser schwenken kann. Vorzugsweise weist der Schwenkabschnitt die Form eines leichten Bogens auf, obgleich er beispielsweise die Form eines flachen V annehmen kann.
• Der Heizer ist durch ein Federmittel, das an einem Ende des Heizers wirkt, elastisch gegen den Schwenkpunkt vorgespannt. In einer besonders bevorzugten Anordnung kann dies durch einen elektrischen Verbinder vorgesehen sein, welcher gleichzeitig die Verbindung mit dem ersten Anschluß des Heizelements herstellt. Vorzugsweise kann der Verbinder durch eine Abdeckung des Reglers während des Zusammensetzens in Kontakt mit dem Heizer gedrückt werden, obgleich er lediglich durch seine eigene Elastizität derart gedrückt werden kann.
• Da der Heizer um den Schwenkabschnitt, der an dem Bimetallstellglied vorgesehen ist, verschwenken kann, muß eine Reaktionsoberfläche am Ende des Heizers entgegengesetzt zu dem Ende vorgesehen sein, das durch das Federmittel elastisch vorgespannt ist. In einer bevorzugten Anordnung ist eine zurückgefaltete Zunge an dem Bimetallstellglied ausgebildet, unter welche das nicht vorgespannte Ende des Heizers eingreift. Vorzugsweise greift die Zunge an dem anderen elektrischen Anschluß des Heizers an, wodurch elektrische Energie durch das Bimetallstellglied und durch den durch dieses getragenen Kontaktarm zu dem Heizer geleitet werden kann. Die Anbringung des Heizers an dem Bimetallstellglied ist der Gegenstand unserer GB-Patentanmeldung Nr. 9309805.1 (GB-A-2278498).
• Der Heizer kann elektrisch in Reihe oder parallel zu der geregelten Last geschaltet sein. Wenn die elektrische Versorgung zu dem Heizer durch den Kontaktarm und das Bimetallstellglied hindurchgeführt ist, wie vorangehend beschrieben, dann wird, wenn der Heizer in Serie zur Last geschaltet ist, ein wesentlicher Strom, d. h. der Heizerstrom plus der Laststrom, durch die Verbindung des Kontaktarms mit dem Stellglied fließen. Die Verbindung sollte daher vorzugsweise fest sein, beispielsweise eine genietete Kopplung. Wenn jedoch, was bevorzugt ist, ein Hochwiderstandsheizer parallel zur Last angeordnet ist, dann muß nur ein relativ kleiner Heizstrom zwischen dem Kontaktarm und dem Stellglied fließen, und eine Schwenkkopplung kann zwischen diesen beiden Teilen vorgesehen werden.
• In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform umfaßt die Schwenkverbindung einen Schwenksitz, welcher benachbart dem freien Ende des Stellglieds ausgebildet ist, an welchem der Kontaktarm gehalten ist. Vorzugsweise ist der Kontaktarm elastisch in den Sitz vorgespannt, welcher beispielsweise eine oder mehrere Nuten umfassen kann. Die elastische Vorspannkraft kann durch das gespannte Federmittel des Schalters vorgesehen sein.
• Aus dem vorangehenden erkennt man, daß das Federmittel des Schalters eine Vielzahl an Funktionen durchführen kann, nämlich: es wirkt als eine Endstellungsfeder für den Schalter, es spannt den Kontaktarm in einen Schwenksitz an dem Bimetallstellglied vor, es spannt das Bimetallstellglied in einen Schwenksitz an dem Gehäuse vor, es führt den Laststrom, es sieht den Grenzflächendruck für den elektrischen Kontakt zwischen der Feder und dem Schwenkbereich für den Laststrom vor, es sieht den elektrischen Grenzflächendruck für den Heizstrom im Schwenkbereich zwischen dem Kontaktarm-Stellelement und dem Bimetallstellglied vor und es spannt einen Nockenfolger und das kompensierende Bimetall in Eingriff mit einem Steuernocken vor. In der bevorzugten Ausführungsform sieht es all diese Funktionen vor.
• Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun, lediglich anhand von Beispielen, mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
• Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Energiereglers ist,
• Fig. 2 eine Ansicht des Reglers der Fig. 1 ist, wobei aus Gründen der Klarheit verschiedene Komponenten entfernt sind,
• Fig. 3 ein schematischer Seitenaufriß des Reglers der Fig. 1 und 2 ist, wobei bestimmte Komponenten aus Gründen der Klarheit entfernt sind, welcher den Zustand zeigt, in welchem die Schalterkontakte geschlossen sind,
• Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht ist, mit der Ausnahme, daß der Regler in dem Zustand ist, in welchem die Schalterkontakte offen sind,
• Fig. 5 eine den Fig. 3 und 4 entsprechende Ansicht ist, wobei jedoch der Regler in einem "Aus"-Zustand ist,
• Fig. 6 eine alternative Heizanordnung für den Regler der Fig. 1 bis 5 zeigt;
• Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist, wobei bestimmte Teile aus Gründen der Klarheit weggeschnitten sind;
• Fig. 8 ein schematischer Seitenaufriß bestimmter Teile des Reglers der Fig. 7 ist, welcher den Zustand zeigt, in dem die Schalterkontakte geschlossen sind, und
• Fig. 9 ein schematischer Seitenaufriß bestimmter Teile des Reglers der Fig. 7 ist, der den Zustand zeigt, in dem die Schalterkontakte offen sind.
• Wenn man sich den Fig. 1 und 2 zuwendet, so umfaßt ein Energieregler 1 ein geformtes Gehäuse, umfassend ein unteres Formteil 2 und ein oberes Formteil (nicht gezeigt). Eine Steuerknopf-Spindel 3 ist drehbar in dem Gehäuse gelagert und erstreckt sich durch eine Öffnung im oberen Gehäuseformteil zur Betätigung durch einen Benutzer. Die Steuerknopf-Spindel 3 ist an ihrem unteren Ende mit einem Nockenkörper 4 versehen, welcher für nachfolgend zu beschreibende Zwecke eine Anzahl an Nockenflächen aufweist. Im Gebrauch ist ein Knopf (nicht gezeigt) auf die Spindel 3 aufgepaßt.
• Der Regler ist in der elektrischen Versorgungsschaltung für die regulierte Last angeordnet, beispielsweise eine Kocherplatte. Die Stromzufuhr zur Last wird durch einen Schnappwirkungs-Mikroschalter 5 gesteuert/geregelt, welcher durch ein Bimetallstellglied 6 betätigt wird, das durch ein Heizmittel 7 erhitzt wird. Der Mikroschalter 5 ist in der Leitungszufuhr zur Last angeordnet. Ein im allgemeinen U-förmiger Doppeleingangsanschluß 8 trägt ein Paar fester Kontakte 9, welche mit einem Paar bewegbarer Kontakte 10 zusammenwirken, die an einem Ende eines Schalterkontaktarms 11 angebracht sind.
• Wie man am besten in Fig. 2 erkennt, ist der Kontaktarm 11 ein im allgemeinen rechtwinkliges Element, das entlang eines Teils seiner Länge zur Versteifung mit nach unten abstehenden seitlichen Flanschen 12 versehen ist. Ein im allgemeinen U-förmiger Ausschnitt 13 bildet ein Paar von Seitenarmen 14, eine zentrale Zunge 15 und einen Querbalken 16. Die zentrale Zunge 15 ist gebogen und wirkt sowohl als Kompressionselement als auch als eine Endlagenfeder und ist an einem Ende mit dem Kontaktanbringungsbalken 17 des Arms 11 verbunden und greift an dem anderen Ende in eine Nut 18 ein, die an einer sich nach oben erstreckenden Tragesäule 19 ausgebildet ist.
• Der Querbalken 16 des Mikroschalterarms 11 ist mit einem freien Ende 21 des Bimetallstellglieds 6 verbunden, welches selbst einen Arm eines im allgemeinen U-förmigen Bimetallelements 22 bildet. Der andere Arm 23 des Elements 22 wirkt als ein Umgebungstemperaturkompensator in einer im Stand der Technik bekannten Art und Weise und ist mit dem Stellglied 6 durch ein Verbindungsglied in der Form eines mit Flansch versehenen Balkens 24 verbunden. Der Arm 23 trägt einen Nockenfolger 50, welcher, in nachfolgend beschriebener Art und Weise, in Eingriff mit einer Nockenfläche 51 vorgespannt ist, die an der oberen Oberfläche des Nockenkörpers 4 der Spindel 3 vorgesehen ist. Eine Drehung der Spindel 3 verursacht, daß der Nockenfolger 50 sich aufwärts oder abwärts bewegt, was wiederum verursacht, daß das freie Ende 21 des Bimetallstellglieds 6 sich nach oben oder nach unten bewegt, wodurch der Abstand, um welchen sein freies Ende 21 sich zum Bewirken der Betätigung des Schalters bewegen muß, verändert wird.
• Der Querbalken 16 des Kontaktarms 11 ist mit nach oben abstehenden Zapfen 25 versehen, welche in komplementäre Ausnehmungen 26 im Ende 21 des Stellglieds 6 eingreifen, um die genaue Anordnung der beiden Elemente bezüglich einander während des Zusammensetzens zu unterstützen. Der Querbalken 16 ist mit dem freien Ende 21 durch Punktschweißungen 27 oder durch eine Anzahl an Nieten verbunden. Letzteres kann in Anbetracht der Aufbaumetalle des Bimetallstellglieds 6, welche das Punktschweißen an dieser Grenzfläche schwieriger machen, bei der Herstellung leichter vorzunehmen seien.
• Das Bimetallstellglied 6 ist im allgemeinen rechtwinklig und mit einem ersten Ausschnitt 28 zur Anpassung an die Säule 19 und mit einem zweiten Ausschnitt 29 ausgebildet. Das Ende 30 des Stellglieds 6 benachbart dem mit Flansch versehenen Balken 24 ist durch Punktschweißungen 36 mit einem Ende 31 eines flexiblen Plattenelements 7 verbunden, dessen anderes Ende 32 durch Punktschweißungen 33 mit einer Plattform 34 verbunden ist, die am oberen Ende eines Ausgangsanschlusses 35 gebildet ist, der fest in dem Gehäuse 2 angebracht ist (Fig. 1). Die Platte 7 ist dem Stellglied 6 überlagert. Um die genaue Anordnung der jeweiligen Komponenten zu unterstützen, ist das Ende 30 des Stellglieds mit Ausnehmungen 37 versehen, in welche sich an der Platte 7 nach unten vorstehende Zapfen 38 erstrecken. Der Mikroschalterarm 11, das Bimetallelement 22 und das Plattenelement 7 können somit in einem geeigneten Halter in praktischer Weise zusammengesetzt werden, bevor die ganze Baugruppe durch Punktverschweißung der Platte 7 mit der Plattform 34 in das Gehäuse 2 eingebaut wird. Bei Betrachtung von der Seite her bildet der Aufbau des Arms 11, des Stellglieds 6 und der Platte 7 eine im allgemeinen abgeflachte Z- Form.
• Der mit Flansch versehene Balken 24 des U-förmigen Bimetallelements 22 ist an seinen Enden mit Schlitzen 39 versehen, in welche sich Vorsprünge 40 erstrecken, die an einem Ende 41 einer Platte 42 vorgesehen sind, die selbst schwenkbar in dem Gehäuse an Schwenkelementen 43 angebracht ist, die an der in der Darstellung rechten Seite vorgesehen sind. Die Platte 42 legt - in einer Richtung im allgemeinen orthogonal zu der Ebene, in welcher das Bimetallelement liegt - die Position der Schwenkachse P der verbundenen Enden des Bimetallelements 22 und der flexiblen Platte 7 fest. Die Platte 42 selbst ist zwischen der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Position, in welcher der Regler "an" ist und die elektrische Zufuhr zur Last regelt, und der Stellung der Fig. 5 schwenkbar, in welcher der Regler in einem "Aus"-Zustand ist und in welcher ein größerer "Aus"-Zwischenraum gemäß IEC-Standards von beispielsweise 4 mm zwischen den Kontakten 9, 10 vorgesehen ist.
• Wie man am besten in den Fig. 3 bis 5 erkennt, weist die Platte 42 einen nach unten abstehenden Vorsprung 44 auf, welcher einen Rückanschlag 45 für die bewegbaren Kontakte 10 des Mikroschalters und einen Anschlagabschnitt 46 aufweist, welcher dann, wenn der Regler in einem "An"-Zustand ist, sich durch die Öffnung 29 in dem Bimetallstellglied 6 hindurch erstreckt, so daß er an einer Schulter 47 anstößt, die im Gehäuseelement 2 vorgesehen ist. Die Höhe der Schulter 47 ist auf einen gewünschten Wert oberhalb einer Referenzfläche 48 des Gehäuses eingestellt, gegen welche Oberfläche ferner die Stellung der festen Kontakte 9 eingestellt ist. Die Anordnung ist derart, daß der Zwischenraum zwischen den offenen Kontakten 9, 10, wie in Fig. 4 gezeigt, ungefähr 0,25 mm ist. Dieser Zwischenraum ist ausreichend um einen Funkenschlag über die Kontakte hinweg zu vermeiden und dennoch eine gute Kontaktkraft vorzusehen.
• Die Platte 42 ist an ihrem von den Vorsprüngen 40 entfernten Ende mit einer Zunge 48 versehen, welche an einer Nockenoberfläche 49 angreift, die an der Umfangsfläche des Nockenkörpers 4 vorgesehen ist. Die Zunge 48 dient zum Halten der Platte 42 in der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Stellung, in einer nachfolgend beschriebenen Art und Weise.
• In der Ausführungsform der Fig. 1 bis 5 dient die flexible Platte 7 als das einzige Heizelement für das Bimetallstellglied. Zu diesem Zweck ist die Platte 7 in Reihe zur Last angeordnet, und wenn die Kontakte 9, 10 geschlossen sind, dann fließt der gesamte Zuführstrom durch den Eingangsanschluß 8, die Kontakte 9, 10, den Mikroschalterarm 11, das Bimetallstellglied 6, die flexible Platte 7 und den Ausgangsanschluß 25. Dies ist eine besonders bevorzugte Anordnung, da sie das Erfordernis für freie Leitungen oder andere zusätzliche Verbindungen an dem Heizelement und dem Kontaktarm des Reglers beseitigt. Durch eine derartige Anordnung leitet die Anbringung für das Bimetallstellglied Energie zum Heizer. Die Platte 7 kann aus einem Widerstandsmaterial gebildet sein, und der gewünschte Widerstand der Platte 7 wird durch Verändern der Größe und der Anzahl von durch diese hindurch vorgesehenen Löchern 52 für verschiedene Lasten eingestellt.
• Die flexible Platte 7 ist mit Positioniernuten 53 versehen, welche die Platte bezüglich der Plattform 34 derart positionieren, daß dann, wenn das Zungenelement 15 in seine Nut 18 eingreift, dieses eine C-Feder bildet, welche unter Kompression angeordnet ist. Die C-Feder 15 wirkt somit wiederum als eine Endlagenfeder für den Mikroschalter 5 und wird ferner den Kontaktarm 11 unter Spannung halten, das Bimetallstellglied 6 unter Kompression halten und das Plattenelement 7 unter Spannung halten. Ein relativ dünnes Material, beispielsweise 0,1 mm dick, kann somit für die flexible Platte 7 verwendet werden, da Biegelasten nicht berücksichtigt werden müssen.
• Aus Fig. 3 geht ferner hervor, daß, da die Nut 18, in welcher das Ende der C-Feder 15 eingreift, sowohl bezüglich des freien Endes 21 als auch der Schwenkachse P des Bimetallelements versetzt ist, in diesem System Drehbewegungen aufgebaut werden. Insbesondere wird eine Drehbewegung um die Schwenkachse P des Bimetallelements aufgebaut, welche dazu führt, das freie Ende 21 des Stellglieds 6 und somit der Nockenfolger 50 nach unten bewegt werden, während gleichzeitig der mit Flansch versehene Balken 24 des Bimetallelements 22 selbst nach oben gegen die Platte 42 gedrückt wird, in dem in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Sinne. Der Nockenfolger 50 wird somit ohne dem Erfordernis für ein zusätzliches Vorspannmittel durch die Feder 15 in Kontakt mit der Nockenfläche 51 vorgespannt. Die Platte 42 ist durch die Elastizität der auf die Nockenfläche 49 einwirkenden Zunge 48 in der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Position gehalten, wenn der Regler auf "an" ist. Um zu bewirken, daß die Platte 42 sich zur "Aus"-Stellung bewegt und die Kontakte 9, 10 in eine "Aus"- Trennung öffnet, ist eine Ausnehmung (nicht gezeigt) in der Nockenfläche 49 vorgesehen, in welche die Zunge 48 einfedern kann, wodurch verursacht wird, daß die Platte 42 ausschließlich durch das durch die C-Feder 15 aufgebaute Moment um die Schwenkelemente 43 zur "Aus"-Stellung schwenkt, welche in Fig. 5 gezeigt ist.
• Die äußere Nockenfläche 51 ist mit Mitteln versehen, durch welche dann, wenn der Regler ausgeschaltet ist, der Nockenfolger sich zu einer Stellung bewegt, welche verursacht, daß die Schalterkontakte 9, 10 sich zu der in Fig. 4 gezeigten Stellung öffnen, wonach nach weiterem Drehen des Knopfs die Zunge 48 in die Ausnehmung in der Nockenfläche 49 einfällt, um der Platte 42 das Schwenken zu der in Fig. 5 gezeigten "Aus"-Stellung zu ermöglichen, um die Kontakte 9, 10 weiter zu öffnen.
• Es wird darauf hingewiesen, daß die Flexibilität der Platte 7 eine Bewegung des freien Endes 21 des Bimetallstellglieds 6 während des Einstellens des Reglers über die Spindel 3 ermöglicht, durch Anpassung - benachbart ihrer mit dem Stellglied 6 verbundenen Enden - an das Verschwenken des Bimetallelements um die Schwenkachse P. Die Biegung der Platte benachbart ihrem anderen Ende paßt sich an die Bewegung des Aufbaus des Bimetallelements 22, des Mikroschalterarms 11 und der Platte 42 an, wenn der Regler "aus"-geschaltet wird.
• Wie beschrieben dient die Platte 42 vermittels des Eingriffs der Vorsprünge 40 in Schlitze 39 in dem nach oben abstehenden Balken 24 des Bimetallelements 22 zum Festlegen der Stellung der Schwenkachse P des Bimetallelements 22 in einer Richtung im allgemeinen orthogonal zu der Ebene, in welcher das Element liegt, d. h. in einer Richtung näherungsweise parallel zur Bewegungsrichtung der Schalterkontakte 10. Ansonsten ist die Anbringung des Bimetallelements 22 innerhalb des Reglergehäuses dadurch vorgesehen, daß sie durch die flexible Platte 7 getragen ist, welche zum Positionieren des Elements in seitlicher Richtung in einer frei schwebenden Art und Weise ohne Angreifen an den Seitenwandungen des Gehäuses dient. Daher sollte die Platte 7 ausreichende seitliche Steifigkeit aufweisen, um einer Verwindungsbewegung des Bimetallelements in der Ebene, in welcher dieses liegt, als Ergebnis des während der Drehung des Nockens an den Nockenfolger 50 angelegten Drehmoments entgegenzuwirken.
• Wie vorangehend erwähnt, sind Mikroschalterkontakte 9, 10 in der Leitungsseite der elektrischen Versorgung für die Last vorgesehen. Um einen Zweipol-"Aus"-Schalter vorzusehen, sind ferner neutrale Kontakte 60, 61 an jeweiligen neutralen Anschlußelementen 62, 63 vorgesehen. Das Anschlußelement 62 ist elastisch und ist mit einem nach oben abstehenden Ansatz 64 versehen, welcher an der unteren Oberfläche des Nockenkörpers 4 angreift, wobei diese Nockenfläche eine Rampe oder einen Zahn, nicht gezeigt, aufweist, welcher in einer derartigen Stellung angeordnet ist, daß dann, wenn der Steuerknopf in eine "Aus"-Stellung gedreht wird, diese den Ansatz 64 nach unten schiebt, um die Kontakte 60, 61 so wie gezeigt zu öffnen.
• Ferner ist zum Anzeigen, daß der Regler an ist, ein Satz von Glimmlampenkontakten 70, 71 vorgesehen. Der Kontakt 70 kann an einer Verlängerung 72 des Eingangsanschlusses vorgesehen sein, und der Kontakt 71 kann an einem elastischen Element 73 vorgesehen sein, das mit einem Glimmlampenanschluß 74 verbunden ist. Das Element 73 ist mit einem nach oben abstehenden Ansatz (nicht gezeigt) versehen, welcher an der unteren Oberfläche des Nockenkörpers 4 angreift. So wie der neutrale Schalter ist der Nockenkörper 4 mit einer Rampe oder einem Zahn versehen, welche den Ansatz auslenkt, wenn der Knopf in eine "Aus"-Stellung gedreht wird, um eine Glimmlampenanzeige, welche mit dem Glimmlampenanschluß und den Eingangsanschlüssen 74, 8 verbunden ist, zu löschen.
• Der in den Fig. 1 bis 5 beschriebene Regler umfaßt ferner Mittel zum Zuführen von Energie zu einer zweiteiligen Last, wie z. B. einem geteilten Grill. Ein erster, fester Kontakt 80 ist an einer Verlängerung 81 des Ausgangsanschlusses 35 angebracht, und ein zweiter, bewegbarer Kontakt 82 ist an einem elastischen Element 83 angebracht, das mit einem zweiten Ausgangsanschluß 84 verbunden ist. Das elastische Element 83 weist einen nach unten gebogenen Nockenfolger 85 auf, welcher an einer inneren Oberfläche 86 an der oberen Nockenfläche des Nockenkörpers 4 angreift.
• Wenn die Kontakte 80, 81 geschlossen sind, dann wird elektrische Energie zu beiden Teilen der Last durch die jeweiligen Ausgangsanschlüsse 35 und 84 geleitet. Wenn nur zu einem Teil der Last Energie geführt werden soll, dann wird der Knopf zu einer derartigen Stellung gedreht, daß der Nockenfolger 85 entlang der Nockenfläche 86 läuft, um die Kontakte 80, 81 zu öffnen, wodurch Energie lediglich zu dem Hauptausgangsanschluß 35 geleitet wird.
• Im Betrieb der Vorrichtung wird die gewünschte Leistungseinstellung der Last durch Drehen eines mit der Spindel 3 verbundenen Knopfs in eine geeignete Stellung bezüglich einer nicht gezeigten Skala eingestellt. Durch eine Auslenkung des Nockenfolgers 50 wird dadurch eine Anfangsstellung des freien Endes 21 des Bimetallstellglieds 6 eingestellt. Der der Last zugeführte Strom fließt durch den Mikroschalterarm 11, das Bimetallstellglied 6 und die flexible Platte 7. Die flexible Platte 7 wird durch durch diese hindurchfließenden Strom erhitzt (ebenso wie das Stellglied 6 selbst), wobei die erzeugte Wärme auf das Bimetallstellglied 6 einwirkt und verursacht, daß dessen freies Ende 21 allmählich ausgelenkt wird. Wenn ausreichend Wärme zugeführt worden ist, dann bewegt sich das freie Ende 21 des Stellglieds 6 zu dem Punkt, an dem die C-Feder 15 sich über die Mitte hinaus bewegt und durch Schnappwirkung verursacht, daß die Schalter 9, 10 sich öffnen. Dies unterbricht die elektrische Zufuhr zur Last und somit zur Platte 7. Das Bimetallstellglied 6 kühlt sich dann bis zu dem Punkt ab, an dem die C-Feder 15 sich in der anderen Richtung über den Totpunkt hinaus bewegt, um die Kontakte 9, 10 durch Schnappwirkung zu schließen, um die Versorgung wieder mit der Last zu verbinden. Der Zyklus kann durch Drehen des Knopfs 3 und somit durch Ändern der Anfangsstellung des freien Endes 21 des Stellglieds 6 durch Schwenken des Stellglieds um seine Schwenkachse verändert werden.
• Wenn es gewünscht wird, die Zufuhr zur Last zu unterbrechen, dann wird der Regler in seine "Aus"-Stellung gedreht, an welchem Punkt die Platte 42 unter der Kraft der Feder 15 verschwenkt, um zu ermöglichen, daß der Zwischenraum zwischen den Kontakten 9, 10 wie vorangehend beschrieben zunimmt, die neutralen Kontakte 60, 61 werden auseinandergeschoben, um eine zweipolige Unterbrechung vorzusehen, und die Glimmlampenkontakte 70, 71 werden unterbrochen, um die Glimmlampe-"An"-Anzeige zu löschen.
• Die Ausführungsformen der Fig. 1 bis 5 beschreibt eine Anordnung, in welcher die flexible Platte 7 in Reihe zur Last angeordnet ist und als der Heizer für das Bimetallstellglied wirkt. Obgleich eine derartige Anordnung besonders bevorzugt ist, da sie das Erfordernis für irgendwelche Zuführleitungen zu dem und eine separate Anbringung für das Heizelement beseitigt, ist dann, wenn vorgesehen ist, daß ein einziger Regler zum Steuern/Regeln einer Anzahl an Lasten mit verschiedenen Widerständen zu verwenden ist, eine derartige Reihenanordnung nicht geeignet. Daher ist in einer alternativen Ausgestaltungsform ein Heizer vorgesehen, welcher parallel zur Last angeordnet ist. Ein derartiger Heizer ist in Fig. 6 gezeigt. In diesem Heizer trägt eine flexible Platte 100, welche im allgemeinen die gleiche Form wie die Platte 7 aufweist, einen Hochwiderstandskeramikheizer 101 an ihrer oberen Oberfläche. Wärme wird auf das Bimetallstellglied durch die Platte 7 übertragen. Die Platte 7 ist an der Säule 34 und dem Bimetallstellglied 6 in der gleichen Art und Weise wie bei der vorangehenden Ausführungsform angeschweißt. Der Heizer 101 ist von einem im Stand der Technik bekannten Typ und umfaßt ein Keramiksubstrat 102 mit einem darauf gedruckten Widerstandsheizer 103. Verbindungen 104, 105 sind an beiden Enden des Heizers 103 vorgesehen.
• Strom wird zu dem Heizer über Federklemmen 106 geleitet, welche an der Platte 100 vorgesehen sind, welche ferner den Heizer an der Platte 100 halten, und eine freie Leitung 107 führt zu einem neutralen Anschluß des Reglers, so daß der Heizer 103 parallel zur Last geschalten ist. Die Platte 100 ist in dieser Ausführungsform aus einem Material mit geringerem Widerstand als bei der vorangehenden Ausführungsform gebildet, so daß die Platte 100 selbst nur relativ wenig zum Heizeffekt beiträgt. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform der Heizer 103 einen Widerstand von 11.000 Ohm aufweisen, und die Platte 100 kann einen Widerstand von 5 Milliohm und die Last einen Widerstand von 40 Ohm aufweisen. In dieser Ausführungsform ist trotz der Anbringung des Heizers die Platte benachbart ihren Enden noch ausreichend flexibel, um sich an die Schwenkbewegung des Stellglieds um die Achse P während des Einstellens der Umgebungsposition und um die Schwenkbereiche 43 bei einer Bewegung der Platte 42 zwischen der "An"- und der "Aus"-Stellung anzupassen.
• Es wird darauf hingewiesen, daß bestimmte Merkmale der vorangehenden Ausführungsformen leicht weggelassen werden können, um die Ausgestaltung zu vereinfachen und somit die Herstellungskosten zu senken. Wenn beispielsweise lediglich ein einpoliges Schalten erforderlich ist, dann kann der Neutral-Seiten-Schalter weggelassen werden. Wenn es ferner nicht erforderlich ist, den I. E. C. Zwischenraum von 3 mm zwischen den Kontakten 9, 10 des Mikroschalters 5 vorzusehen, wenn der Regler "aus"- geschaltet ist, dann kann die schwenkbare Platte 42 weggelassen werden und die verbundenen Enden des Bimetallstellglieds und der flexiblen Platte 7 können durch Mittel an dem Gehäuse 2 schwenkbar angebracht werden. Ein separater "Aus"-Schalter kann dann für die Last vorgesehen sein. Die Vorkehrung für die geteilte Last und die Vorkehrung für die Glimmlampenanzeige können, wenn gewünscht, ebenso weggelassen werden.
• Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 7 bis 9 beschrieben.
• Der Energieregler 200 dieser Ausführungsform umfaßt auch ein geformtes Gehäuse, umfassend ein unteres Formteil 202 und ein oberes Formteil (nichtgezeigt). Eine Steuerknopf-Spindel 204 ist drehbar im Gehäuse gelagert und erstreckt sich durch eine Öffnung im oberen Gehäuseformteil zur Bedienung durch einen Benutzer hindurch. Die Steuerknopf-Spindel 204 ist an ihrem unterem Ende mit einem Nockenkörper 206 versehen, welcher für nachfolgend zu beschreibende Zwecke eine Anzahl an Nockenflächen aufweist. Im Gebrauch ist ein Knopf (nicht gezeigt) auf die Spindel 204 gepaßt.
• Der Regler ist in der elektrischen Versorgungsschaltung für die zu regulierende Last angeordnet, beispielsweise einer Kocherplatte. Die Stromzufuhr zur Last wird durch einen Schnappwirkungs-Mikroschalter 208 gesteuert/ geregelt, welcher durch ein Bimetallstellglied 210 betätigt wird, das durch einen Heizer 260 erhitzt wird. Der Mikroschalter 208 ist in der Leitungsseite der Zufuhr zur Last angeordnet. Ein allgemein U-förmiger Doppeleingangsanschluß 212 trägt einen festen Kontakt 214, der mit einem bewegbaren Kontakt 216, der an einem Ende eines Schalterkontaktarms 218 angebracht ist, zusammenwirkt.
• Der Kontaktarm 218 ist ein im allgemein rechtwinkliges Element, das entlang eines Teils seiner Länge zur Versteifung mit nach unten abstehenden seitlichen Flanschen 220 versehen ist. Ein im allgemeinen U-förmiger Ausschnitt in dem Kontaktarm 218 gibt eine zentrale Zunge 222 frei, welche gebogen ist und sowohl als ein Kompressionselement als auch eine Endstellungsfeder dient. Sie ist an einem Ende mit dem Teil des Kontaktarms integral ausgebildet, der den Kontakt 216 trägt, und greift am anderen Ende in eine Nut 224 ein, die an einer sich nach oben erstreckenden Säule 226 ausgebildet ist. Die Säule 226 ist ein oberer Teil eines Ausgangsanschlusses 228.
• Das Betätigungsende 229 des Mikroschalterarms 218, welches von dem Kontakt 216 entfernt ist, ist mit einem freien Ende 230 des Bimetallstellglieds 210 gekoppelt, welches selbst einen Arm eines im allgemeinen U- förmigen Bimetallelements 232 bildet. Der andere Arm 234 des Elements 232 dient als ein Umgebungstemperaturkompensator, in einer im Stand der Technik bekannten Art und Weise, und ist mit dem Stellglied 210 durch ein Verbindungsglied in der Form eines mit Flansch versehenen Balkens 236 verbunden. Der Arm 234 trägt einen Nockenfolger 238, welcher in nachfolgend zu beschreibender Art und Weise in Eingriff mit einer ersten Nockenfläche 240 vorgespannt ist, die an der oberen Oberfläche des Nockenkörpers 206 der Spindel 204 vorgesehen ist. Eine Drehung der Spindel 204 verursacht, daß der Nockenfolger 238 sich aufwärts oder abwärts bewegt, was wiederum verursacht, daß das freie Ende 230 des Bimetallstellglieds 210 sich aufwärts oder abwärts bewegt, um somit den Abstand zu verändern, um welchen dessen freies Ende 230 sich bewegen muß, um eine Betätigung des Schalters zu bewirken.
• Der Querbalken 229 des Kontaktarms 218 ist mit sich seitlich erstreckenden Ansätzen 242 versehen, welche in Nuten 244 eingreifen, die in nach unten gebogenen Endabschnitten 246 des Stellglieds 210 zum Vorsehen einer Schwenkverbindung eingreifen. Die Ansätze 242 sind in den Nuten 244 durch die Federzunge 222 vorgespannt, welche den Kontaktarm 218 unter Spannung anordnet.
• Das Bimetallstellglied 210 ist im allgemeinen rechtwinklig und mit einem rechtwinkligen Ausschnitt 248 ausgebildet, welcher während des Zusammensetzens einen Zugang zur Zunge 222 ermöglicht, so daß die Zunge in die Nut 224 eingeschoben werden kann.
• Das Bimetallelement 232 ist schwenkbar in V-Nuten 252, 254 angebracht, die in dem Gehäuse 202 durch Ansätze 256 vorgesehen sind. Die Ansätze 256 sind in die Nuten 252, 254 durch die Federzunge 222 vorgespannt, welche über den Betätigungsarm 218 das Bimetallstellglied 210 unter Kompression setzt. Die Nut 254 benachbart der Basis des Kompensationsglieds 234 ist in dem Gehäuse 202 geformt. Die Nut 252 ist jedoch in einem Einsatz 258 aus rostfreiem Stahl oder Kupfer ausgebildet. Dies ist bevorzugt, da der benachbarte Bereich des Stellglieds 210 im Gebrauch ziemlich heiß wird und da ferner die Reaktion der Vorspannkraft der Feder zunge 222 an diesem Punkt größer ist als an der anderen Nut 254. Dies vermeidet potentielle Probleme eines Kriechens in dem Thermoplastmaterial- Gehäuse.
• Wie vorangehend erwähnt, wird das Bimetallstellglied 210 durch einen Keramiksubstratheizer 260 erhitzt, der am Ende des Stellglieds 210 benachbart der Schwenkanbringung angebracht ist. Der Heizer umfaßt ein Keramiksubstrat 262, auf welches ein Widerstandsheizelement 264 gedruckt ist. Erste und zweite elektrische Anschlüsse 266, 268 sind an entgegengesetzten Enden des Elements 264 vorgesehen. Der Heizer 260 ruht auf einem gebogenen Schwenklager 270, das über einen Wurzelabschnitt des Stellglieds 210 hinweg ausgebildet ist. Der zweite Anschluß 268 des Heizers 260 greift unter eine im wesentlichen starre Zunge 272, ein die von dem Ausschnitt 248 des Stellglieds 210 freigegeben und zurückgefaltet ist. Um dieses Eingreifen zu ermöglichen, ist der zweite Anschluß 268 benachbart dem Rand des Heizers 260 angeordnet. Die Zunge 272 positioniert den Heizer 260 in Längsrichtung in einer Richtung an dem Stellglied 210. Der erste Anschluß 266 des Heizers wird von einem Federarm 274 berührt und nach unten vorgespannt. Der Arm 274 wird durch seine eigene Elastizität oder durch das obere Formteil des Gehäuses nach unten vorgespannt, wenn letzteres zusammengesetzt wird. Die nach unten vorspannende Kraft des Arms 274 stellt nicht nur eine gute elektrische Verbindung zum ersten Anschluß 266 sicher, sondern verursacht ferner, daß der Heizer auf dem Schwenkelement 270 kippt, so daß der zweite Anschluß 268 des Heizers 260 an der Zunge 272 angreift.
• Die Elastizität des Federarms 274 paßt diesen an die Bewegung zwischen dem Heizer 260 und dem Bimetallstellglied 210 an, wenn letzteres sich erhitzt und abkühlt. Das andere Ende des Arms 274 ist integral mit einem Anschluß 280 ausgebildet, welcher sich durch das Gehäuse 202 zur Verbindung in die Heizerversorgungsschaltung erstreckt. Der Arm drückt ferner den Heizer in guten thermischen Kontakt mit dem Bimetallstellglied 210.
• Die elektrische Leitung zu dem Heizer 240 ist durch die Zunge 222, das Bimetallstellglied 210, den Kontaktarm 218, die Kontakte 214, 216 und den Eingangsanschluß 212 vervollständigt. Diese Leitung ist parallel zur Zufuhr zur geregelten Last, welche durch den Eingangsanschluß 212, die Kontakte 214, 216, die zentrale Zunge 22 des Stellgliedarms 218, das Schwenkelement 229 und den Ausgangsanschluß 230 hindurchgeht.
• Nachfolgend wird der Betrieb des Reglers dieser Ausführungsform beschrieben. Die gewünschte Leistungseinstellung der Last wird durch Drehen eines mit der Spindel 204 verbundenen Knopfs zu einer geeigneten Stellung bezüglich einer nicht gezeigten Skala eingestellt. Durch Auslenkung des Nockenfolgers 238 wird dadurch eine Anfangsstellung des freien Endes 230 des Bimetallstellglieds 210 eingestellt. Der Regler ist in Fig. 8 in dem Zustand gezeigt, in dem die Kontakte 214, 216 geschlossen sind und somit Energie sowohl zur Last als auch zum Heizer 260 über die vorangehend beschriebenen Leitungsanordnungen geleitet wird. Wenn der Heizer das Bimetallstellglied 210 erhitzt, dann wird das freie Ende 230 des letzteren zu dem Punkt ausgelenkt, an dem die Federzunge 222 sich bezüglich der Linie über das Zentrum bewegt, welche sich zwischen den Schwenkpunkten 244 an dem Bimetall und dem Schwenkbereich 224 an dem Pfosten 228 erstreckt, an welchem Punkt der Betätigungsarm 218 sich mit einer Schnappwirkung nach oben bewegt (im Sinne der Fig. 8), um die Kontakte 214, 216 zu unterbrechen, wie in Fig. 9 gezeigt.
• Wenn die Kontakte 214, 216 geöffnet sind, dann ist die Energiezufuhr sowohl zur Last als auch zum Heizer 260 unterbrochen.
• Der Heizer 260 und das Bimetallstellglied 210 kühlen sich dann zu dem Punkt ab, an dem die Federzunge 222 sich in der anderen Richtung über die Mitte hinaus bewegt, um die Kontakte 214, 216 mit einer Schnappwirkung zu verbinden, um die Versorgung wieder mit der Last und dem Heizer 260 zu verbinden. Der Zyklus kann durch Drehen der Spindel 204 und somit durch Ändern der Anfangsstellung des freien Endes 230 des Bimetallstellglieds 210 verändert werden.
• Der Regler umfaßt ferner Mittel zum Zuführen von Energie zu einer zweiteiligen Last, wie z. B. einem geteilten Grill. Ein erster, fester Kontakt 280 ist an einer Verlängerung 282 eines Ausgangsanschlusses 282 festgelegt, und ein zweiter, bewegbarer Kontakt 284 ist an einem elastischen elektrisch leitenden Element 286 angebracht, das mit einem zweiten Ausgangsanschluß 228 verbunden ist. Das elastische Element 286 weist einen nach unten abgebogenen Nockenfolger 290 auf, welcher an einer inneren Nockenfläche auf der oberen Oberfläche des Nockenkörpers 206 angreift. Wenn die Kontakte 280, 284 geschlossen sind, dann wird elektrische Energie zu beiden Teilen der Last durch die jeweiligen Ausgangsanschlüsse 228, 288 geleitet. Wenn Energie nur zu einem Teil der Last zu leiten ist, dann wird der Knopf zu einer derartigen Stellung gedreht, daß der Nockenfolger 286 auf der inneren Nockenfläche läuft, um die Kontakte 280, 284 zu öffnen, wodurch Energie nur durch den Hauptausgangsanschluß 228 zugeführt wird.
• So wie bei den vorangehenden Ausführungsformen kann ein An-Aus- Schalter (nicht gezeigt) an der neutralen Seite der Versorgung vorgesehen sein.

Claims (23)

1. Energieregler zum Regulieren der Zufuhr elektrischer Energie zu einer Last in der Form einer elektrischen Heizvorrichtung, umfassend ein Bimetallstellglied (6; 210), das an einem Ende in einem Gehäuse (2; 202) angebracht ist, wobei dem Stellglied ein elektrisch erregbares Heizmittel (7; 101; 260) zugeordnet ist, welches im Gebrauch elektrisch in Reihe oder parallel zur Last geschaltet ist, einen Mikroschalter (5; 208), umfassend einen festen elektrischen Kontakt (9; 214) und einen bewegbaren elektrischen Kontakt (10; 216), welcher an einem Schalterkontaktarm (11; 218) angebracht ist, und ein gespanntes Federmittel (15; 222) zum Bewegen des Schalterkontaktarms mit einer Schnappwirkung zwischen jeweiligen Kontakte-offen und -geschlossen-Stellungen, wobei die Anordnung derart ist, daß im Gebrauch das Heizmittel das Bimetallstellglied erhitzt, wodurch bewirkt wird, daß dieses sich bis zu dem Punkt verformt, an dem es eine Schnappbewegung des Kontaktarms zum Öffnen der Schalterkontakte und zum Unterbrechen der Energiezufuhr sowohl zur Last als auch zu dem Heizmittel bewirkt, wonach das Bimetallstellglied sich dann abkühlt und sich in der entgegengesetzten Richtung bis zu dem Punkt verformt, an dem der Kontaktarm eine umgekehrte Schnappwirkung zum erneuten Schließen der Kontakte durchführt, wobei der Regler ferner ein umgebungskompensierendes Bimetall (23; 234) und Steuermittel zum Einstellen des Betriebszyklus des Mikroschalters umfaßt, wobei die Steuermittel eine drehbare Nockenfläche (51; 240) umfassen, welche betriebsmäßig mit einem Steuerelement (3; 204) und einem Nockenfolger (50; 238) gekoppelt ist, welcher an der Nockenfläche angreift, wobei eine Bewegung des Nockenfolgers in Antwort auf eine Drehung des Steuerelements und der Nockenfläche dazu führt, daß der Abstand, um welchen das freie Ende des Bimetallstellglieds unter der Heizwirkung des Heizelements ausgelenkt werden muß, um zu bewirken, daß der Schalterkontaktarm zum Öffnen der Kontakte arbeitet, verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterkontaktarm (11; 218) an seinem von dem Kontakt entfernten Ende an dem freien Ende (21; 230) des Bimetallstellglieds (6; 210) entfernt von dem im Gehäuse angebrachten Ende des Stellglieds angebracht ist, derart, daß er in einer im allgemeinen gegenüberliegenden Beziehung zu dem Stellglied angeordnet ist, wobei eine Komponente der anderen überlagert ist, wobei eine Verformung des Stellglieds eine Verlagerung von dessen freiem Ende verursacht, welche Verlagerung auf das Ende des daran angebrachten Schalterkontaktarms übertragen wird.

2. Energieregler nach Anspruch 1, worin der Kontaktarm (218) schwenkbar an dem freien Ende (230) des Bimetallstellglieds (210) angebracht ist.

3. Energieregler nach Anspruch 2, worin der Kontaktarm (218) durch das gespannte Federmittel (222) des Mikroschalters (208) elastisch in einen Schwenksitz (244) vorgespannt ist, der an dem Stellglied vorgesehen ist.

4. Energieregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Bimetallstellglied (6; 210) bezüglich des Reglergehäuses (2; 202) schwenkbar getragen ist.

5. Energieregler nach Anspruch 4, worin das Stellglied (210) durch das gespannte Federmittel (222) des Mikroschalters (208) in einen Schwenkträger (252, 254) vorgespannt ist.

6. Energieregler nach Anspruch 5, worin der Schwenkträger einen Metalleinsatz (258) umfaßt, der in dem Gehäuse (202) angeordnet ist.

7. Energieregler nach Anspruch 5 oder 6, worin der Schwenkträger eine V-Nut (252, 254) umfaßt.

8. Energieregler nach einem der vorhergehenden Anprüche, worin das Federmittel (15; 222) eine C-Feder umfaßt, welche sich zwischen dem Schalterkontaktarm (11; 218) und einem Reaktionsträger (19; 226) erstreckt.

9. Energieregler nach Anspruch 8, worin der Kontaktarm (11; 218) ein langgestrecktes Blatt mit einem U-förmigen Ausschnitt umfaßt, welcher eine Zunge zwischen zwei Seitenarmen bildet, wobei die Zunge im Gebrauch zum Bilden der C-Feder (15; 222) gebogen ist.

10. Energieregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das gespannte Federmittel (15; 222) des Mikroschalters (5; 208) ferner zum Vorspannen des Nockenfolgers (50; 238) in Eingriff mit der Nockenfläche (5; 240) wirkt.

11. Energieregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Nockenfolger an dem kompensierenden Bimetall (23; 234) vorgesehen ist.

12. Energieregler nach Anspruch 11, worin das Bimetallstellglied und das kompensierende Bimetall jeweilige Arme eines im allgemeinen U- förmigen Elements (22; 232) bilden.

13. Energieregler nach Anspruch 12, worin das U-förmige Element (22; 232) schwenkbar angebracht ist, wobei das gespannte Federmittel (15; 222) des Mikroschalters (5; 208) zum Aufbau einer Drehbewegung wirkt, welche das Element (22; 232) um seinen Schwenkträger auslenkt, um den Nockenfolger (50; 236) in Eingriff mit der Steuernockenfläche (51; 240) vorzuspannen.

14. Energieregler nach Anspruch 12 oder 13, worin das Bimetallstellglied (6; 210) und das kompensierende Bimetall (23; 234) um die Seiten einer Spindel (3; 204) herum angeordnet sind, die sich von der Nockenfläche (51; 240) erstreckt.

15. Energieregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Federmittel (15; 222) eine Drehbewegung aufbaut, welche das kompensierende Bimetall (23; 23) um seinen Schwenkträger auslenkt, um den Eingriff des an dem kompensierenden Bimetall vorgesehenen Nockenfolgers (50; 238) mit einem Steuernocken (51; 240) des Reglers beizubehalten.

16. Energieregler nach Anspruch 15, worin die Endstellungsfeder (15; 222) ferner zum Vorspannen des Elements (210) in seinen Schwenkträger an dem Gehäuse (202) und zum Vorspannen des Kontaktarms (218) in ein Schwenkelement (244) an dem Stellglied wirkt.

17. Energieregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Heizer (260) einen Keramiksubstratheizer umfaßt.

18. Energieregler nach Anspruch 17, worin Schwenkmittel (270) zwischen dem Heizer und dem Bimetallstellglied (210) vorgesehen sind, so daß der Heizer bezüglich des Stellglieds zur Anpassung an die Relativbewegung zwischen dem Heizer und dem Bimetallstellglied, wenn letzteres während des Erhitzens und Abkühlens ausgelenkt wird, kippen kann.

19. Energieregler nach Anspruch 18, worin das Bimetallstellglied mit einem Schwenkabschnitt versehen ist, der an einem Abschnitt des Heizers zwischen seinen Enden angreift und um welchen dieser schwenken kann, wobei der Heizer durch ein Federmittel (274), das an einem Ende des Heizers wirkt, gegen das Stellglied vorgespannt ist, und wobei eine Reaktionsoberfläche (272) an dem Ende des Heizers entgegengesetzt zu dem Ende, das elastisch durch das Federmittel vorgespannt ist, vorgesehen ist.

20. Energieregler nach Anspruch 19, worin das Federmittel (274) durch einen elektrischen Verbinder gebildet ist, welcher gleichzeitig eine Verbindung zu einem ersten Anschluß (266) des Heizelements herstellt.

21. Energieregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Bimetallstellglied (8; 210) in elektrischer Verbindung mit dem Schalterkontaktarm (11; 218) steht.

22. Energieregler nach Anspruch 21, worin das Bimetallstellglied (6; 210) elektrische Energie zu dem Schalterkontaktarm (11; 218) leitet.

23. Energieregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Schalterkontaktarm (11; 218) direkt an dem Bimetallstellglied (6; 210) angebracht ist.