EP4411777A1 - Temperature-dependent switch - Google Patents
Temperature-dependent switch Download PDFInfo
- Publication number
- EP4411777A1 EP4411777A1 EP24152791.0A EP24152791A EP4411777A1 EP 4411777 A1 EP4411777 A1 EP 4411777A1 EP 24152791 A EP24152791 A EP 24152791A EP 4411777 A1 EP4411777 A1 EP 4411777A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- temperature
- switching mechanism
- connection
- switch
- dependent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 title claims abstract description 95
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 114
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 97
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 36
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 20
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 17
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/02—Details
- H01H37/32—Thermally-sensitive members
- H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
- H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
- H01H37/5418—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting using cantilevered bimetallic snap elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
- H01H1/504—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by thermal means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/58—Electric connections to or between contacts; Terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
- H01H3/60—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/02—Details
- H01H37/04—Bases; Housings; Mountings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/02—Details
- H01H37/32—Thermally-sensitive members
- H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/02—Details
- H01H37/32—Thermally-sensitive members
- H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
- H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
- H01H37/5427—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting encapsulated in sealed miniaturised housing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/02—Details
- H01H37/32—Thermally-sensitive members
- H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
- H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
- H01H2037/5463—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting the bimetallic snap element forming part of switched circuit
Definitions
- the present invention relates to a temperature dependent switch.
- Temperature-dependent switches are already known in many different forms.
- An example of a temperature-dependent switch is shown in the DE 197 52 581 A1
- Another exemplary temperature-dependent switch is disclosed in DE 198 07 288 A1 disclosed.
- Such temperature-dependent switches are used in a known manner to monitor the temperature of a device. To do this, the switch is brought into thermal contact with the device to be protected via one of its outer surfaces, for example, so that the temperature of the device to be protected influences the temperature of the switching mechanism arranged inside the switch.
- the switch is connected electrically in series into the supply circuit of the device to be protected via connecting cables using its external electrical connections, so that below a response temperature of the switch, the supply current of the device to be protected flows through the switch.
- a temperature-dependent switching mechanism built into the switch ensures that the switch switches in a temperature-dependent manner.
- This temperature-dependent switching mechanism is typically arranged between two electrodes, which in turn are each electrically connected to one of the two external connections.
- the temperature-dependent switching mechanism is designed in such a way that, below the response temperature of the switch or the response temperature of the switching mechanism, it is in a closed position in which the switching mechanism creates an electrically conductive connection between the two electrical external connections of the switch, and when the response temperature of the switch is exceeded, it changes to an open position in which the electrically conductive connection between the two electrical external connections of the switch is separated or interrupted.
- the temperature-dependent switching mechanism ensures that in its closed position, in which it is below the response temperature of the switch, it closes the supply circuit of the device to be protected and in its open position, in which it is above the response temperature of the switch, it interrupts the supply circuit of the device to be protected. This means that with the help of such a temperature-dependent switch, it can be ensured that an electrical device is automatically de-energized by the switch and thus switched off in the event of unwanted overheating.
- Such temperature-dependent switches therefore provide protection against overtemperature in electrical devices of all kinds.
- the temperature-dependent switching behavior of the switch mechanism is usually due to a temperature-dependent switching element, which is designed to change its geometric shape depending on its temperature. This temperature-dependent switching element changes its geometric shape when the response temperature of the switch is reached and/or exceeded in such a way that it moves the switching mechanism from its closed position to its open position.
- this temperature-dependent switching element is a bi- or tri-metal element, which is designed as a multi-layer, active, sheet-metal component made of two, three or more interconnected components with different thermal expansion coefficients.
- the connection of the individual layers of metals or metal alloys in such bi- or tri-metal elements is usually materially bonded or positively bonded and is achieved, for example, by rolling.
- Such a bimetal or trimetal switching element has a first stable geometric configuration (low temperature configuration) at low temperatures, below the response temperature of the switch, which corresponds to the response temperature of this switching element, and a second stable geometric configuration (high temperature configuration) at high temperatures, above the response temperature of the bimetal or trimetal switching element.
- the temperature-dependent switching element thus switches from its low temperature configuration to its high temperature configuration depending on the temperature in the manner of a hysteresis.
- an additional spring element is often used in the switching mechanisms of such temperature-dependent switches, which generates or at least helps generate the mechanical closing pressure of the switching mechanism in the closed position.
- the spring element is a temperature-independent spring element, which is preferably made of metal. This spring element relieves the load on the switching element, particularly in the closed position of the switching mechanism, since the latter then has to apply less or no force to generate the mechanical closing pressure in the closed position of the switching mechanism.
- the switching behaviour of the rear derailleur is determined by the temperature-dependent switching element as follows, regardless of whether such an additional spring element is provided or not: If the temperature of the temperature-dependent If the temperature of the switching element rises above the response temperature of the switching element as a result of the temperature in the device to be protected, the switching element snaps from its low-temperature configuration to its high-temperature configuration and in the process moves the switching mechanism from its closed position to its open position, which interrupts the flow of current through the switch.
- the switching element changes its geometric shape again from its high-temperature configuration to its low-temperature configuration, so that the switching mechanism is brought back into its closed position so that current can then flow through the switch again.
- the switch may be designed in such a way that it does not automatically close again after opening due to temperature if the device to be protected subsequently cools down again.
- the switch should only be able to be closed again after the device to be protected has not only cooled down but has also been completely disconnected from the power supply.
- the PTC element thus functions as a heating resistor that heats up the switch even after the switch has been opened due to temperature, as long as the electrical device to be protected is connected to the power grid, and thus keeps the switch open.
- This self-holding function is also very similar to the DE 198 07 288 A1 known switch is realized.
- the spring element and the temperature-dependent switching element in the switch are electrically and mechanically connected in parallel.
- the spring element and the temperature-dependent switching element are usually each disk-shaped and coupled to one another in terms of movement via a movable contact part.
- the spring element is designed as a spring disk that is attached centrally to the movable contact part.
- the temperature-dependent switching element is usually designed as a bimetallic snap disk that is placed over the movable contact part with a central opening.
- the spring disk presses the movable contact part against a stationary counter-contact that is arranged on a first electrode of the switch or forms a first electrode of the switch and is electrically connected to an external connection of the switch, and is supported with its outer edge on a second electrode of the switch that is electrically connected to a second external connection of the switch.
- the electric current flows between the two electrodes via the spring disk, which at the same time also generates the contact pressure with which the movable contact part is pressed against the stationary contact part.
- the bimetal snap disk can be In the closed position of the switching mechanism, it must be mechanically supported without force and preferably no current flows through it, which has a positive effect on its service life.
- the spring element is not electrically and mechanically connected in parallel with the temperature-dependent switching element, but in series.
- the spring element is typically designed as an elongated spring tongue made of metal and the temperature-dependent switching element as an elongated spring tongue made of bimetal or trimetal.
- One end of the spring element is attached to a first electrode that is electrically connected to the first external connection of the switch.
- An opposite second end of the spring element is firmly connected to the temperature-dependent switching element.
- the free end of the temperature-dependent switching element which is opposite the end of the switching element that is attached to the spring element, carries a movable contact part.
- This movable contact part interacts with a stationary contact part that is arranged on a second electrode of the switch that is electrically connected to the second external connection.
- the movable contact part is pressed against the stationary contact part by both the spring element and the temperature-dependent switching element in the closed position of the switching mechanism. Due to their series connection and their attachment to one another, the spring element and the temperature-dependent switching element jointly generate the closing pressure in the closed position of the switching mechanism.
- the electrodes are arranged at different heights in both cases, with the temperature-dependent switching mechanism being arranged in a space provided in the housing of the switch between the two electrodes.
- the PTC element provided to ensure the self-holding function is arranged in both switches inside the housing, spatially parallel to the switching mechanism, also between the two electrodes.
- An upper side of the PTC element is electrically connected to one electrode.
- An opposite lower side of the PTC element is electrically connected to the other electrode.
- This type of arrangement of the PTC element requires a precise design in terms of size, since the height of the PTC element must be adapted very precisely to the distance between the two electrodes.
- the PTC element must also be mounted very precisely to ensure electrical contact with the two electrodes of the switch.
- the temperature-dependent switch according to the invention has a housing and a temperature-dependent switching mechanism arranged therein, which is designed to switch, depending on its temperature, between a closed position in which the switching mechanism establishes an electrically conductive connection between a first external connection and a second external connection, and an open position in which the temperature-dependent switching mechanism separates the electrically conductive connection.
- the two external connections are led out of the housing in parallel next to one another in such a way that an upper side of the first external connection is in contact with an upper side of the second external connection is located in a common connection plane.
- An electrical heating resistance component is arranged inside the housing and is electrically connected in parallel to the switching mechanism. This heating resistance component has on one connection side a first contact surface that electrically contacts the top side of the first external connection and a second contact surface that electrically contacts the top side of the second external connection.
- the heating resistance component which is electrically connected in parallel to the temperature-dependent switching mechanism, enables the self-holding function explained at the beginning in the switch according to the invention, which prevents unwanted switching back of the switch until the device to be protected is actually de-energized, for example by disconnecting it from the voltage network. If the switching mechanism switches from its closed position to its open position due to an increase in temperature, the electrically conductive connection between the two external connections established via the switching mechanism is interrupted. However, due to the parallel connection of the heating resistance component, a current still flows from one external connection through the heating resistance component to the other external connection. This self-holding current ensures heating and the self-holding current ensures heating of the heating resistance component.
- the temperature of the switch and thus also the temperature of the switching mechanism is kept above its response temperature, so that switching back to the closed position of the switching mechanism by the heating resistance component or the heat development caused by it is avoided. Only when the device to be protected is completely switched off or de-energized in another way does the heating resistance component cool down so that the temperature of the switching mechanism can fall to a level below the response temperature, which automatically causes it to switch back to the closed position in which the electrically conductive connection between the two external connections is re-established via the switching mechanism.
- the tops of the two external connections of the switch are already located inside the housing in a common connection level. This simplifies the electrical connection of the switch. In addition, this also simplifies the assembly and electrical connection of the heating resistor component.
- the two contact surfaces of the heating resistor component are arranged on one and the same connection side. Due to the additional, already mentioned arrangement of the two top sides of the external connections in one and the same connection level, the electrical contact between the heating resistor component and the two external connections can be made on one and the same side of the heating resistor component.
- the heating resistor component can, for example, rest on the two external connections from above. In this case, gravity alone ensures that sufficient contact pressure is created between the heating resistor component and the two external connections for most applications.
- a size adjustment of the heating resistance component to the exact distance between the electrodes of the switch, as was necessary in the prior art, can also be omitted by the type of arrangement according to the invention.
- the first contact surface and the second contact surface of the heating resistor component lie in a common contact plane which is aligned parallel to the connection plane or coincides with the connection plane.
- the heating resistor component can, for example, be mounted in SMD (Surface Mounted Device) design as a surface-mounted component on the two top sides of the external connections, which lie in a common plane. This guarantees good electrical contact and at the same time enables a space-saving arrangement of the heating resistor component within the switch housing.
- SMD Surface Mounted Device
- the first contact surface and the second contact surface of the heating resistor component are separated from one another by a gap or a contact interruption element.
- the contact interruption component can, for example, be an insulator that is arranged in the connection plane between the two contact surfaces of the heating resistor component. In principle, however, it is sufficient to provide the heating resistor component on its connection side with two contact surfaces each separated from one another by a gap, which are applied directly to the heating resistor material.
- the heating resistor component can therefore be manufactured inexpensively despite the relatively simple type of assembly and electrical contacting that it offers. Accordingly, the special type of arrangement and electrical contacting of the heating resistor component does not increase the overall costs of the switch in comparison to the switches with self-holding function mentioned at the beginning and known from the state of the art.
- the heating resistor component rests with its first contact surface directly on the top of the first external connection or is firmly attached thereto by means of surface mounting.
- the heating resistor component rests with its second contact surface directly on the top of the second external connection or is firmly attached thereto by means of surface mounting.
- the electrical contact between the heating resistor component and the two external connections of the switch can therefore be made either by means of pure surface contact.
- the contact plane in which the two contact surfaces of the heating resistor component are located is in the same plane as the connection plane in which the top sides of the two external connections are located.
- the contact surfaces of the heating resistor component can alternatively be firmly connected to the respective external connection of the switch.
- the contact surfaces of the heating resistor component can be soldered or welded to the top sides of the respective external connection.
- the heating resistance component is pressed with its connection side against the first and the second external connection by means of a compression spring.
- One and the same compression spring thus ensures the contact pressure between the heating resistance component on the one hand and both external connections on the other. This also improves the contact between the heating resistance component and the two external connections of the switch, while the spring force of the compression spring simultaneously prevents excessive mechanical stress being exerted on the heating resistance component.
- the compression spring itself does not have to act as a current-carrying component, since the current flows from one external connection immediately and directly via the heating resistor component to the other external connection in the open position of the switching mechanism. Accordingly, the compression spring does not have to be made of an electrically conductive material, but can also be made of an electrically insulating material, for example plastic. This offers further cost-saving opportunities. In addition, the fact that as few components of the switch as possible are de-energized in the open position of the switching mechanism has another safety advantage.
- the compression spring engages the heating resistor component on an upper side of the heating resistor component opposite the connection side.
- the compression spring is preferably arranged on the side of the heating resistor component opposite the contact surfaces. In addition to the force of gravity, the compression spring therefore ensures a further increase in contact pressure, whereby the force of the compression spring can act directly on the top of the heating resistor component.
- the upper side of the heating resistor component, to which the compression spring acts can be covered with an insulating layer to prevent an electrical short circuit via the compression spring, unless it is itself made of an electrically insulating material.
- the heating resistance component is spatially separated from the switching mechanism by at least one wall in the interior of the housing.
- the heating resistor component is electrically insulated from the switchgear. On the other hand, it guarantees that even in the event of vibrations, there can be no mechanical collisions between the switchgear and the heating resistor component.
- the heating resistor component is preferably arranged in a form-fitting manner in a separate chamber inside the switch housing.
- the heating resistor component comprises a PTC material.
- the heating resistor component has a solid cuboid-shaped block made of PTC material, on one side of which, which is referred to here as the "connection side", two contact elements made of metal are arranged at a distance from one another, on which the two contact surfaces of the heating resistor component are located.
- the housing has an insulating material carrier which carries a first stationary electrode electrically connected to the first external connection and a second stationary electrode electrically connected to the second external connection and keeps them at a distance from each other along a height direction, wherein the temperature-dependent switching mechanism is arranged inside the housing in a recess of the Insulating material carrier is arranged between the first and the second electrode, wherein the first electrode is electrically connected to the first external connection via a line connection element arranged in the housing and aligned transversely to the two electrodes, and wherein the first and the second external connection are led through the insulating material carrier at the same height with respect to the height direction.
- the cable connection element provided inside the housing which electrically connects the first electrode inside the switch with the first external connection, makes it possible to lead the two external connections through the insulating material carrier at the same height rather than at different heights as before, and to seal them off.
- the sealing between the external connections and the insulating material carrier can therefore be carried out at the same height, which greatly simplifies and improves the general mechanical sealing of the inside of the switch.
- the external connections do not have to be bent to bring them to the same height or level. This makes it easy to connect the switch electrically without having to rework the external connections.
- the line connection element is preferably a separate component which acts as an electrical line carrier between the first electrode and the first external connection and is electrically connected to the first electrode on the one hand inside the switch and is electrically connected to the first external connection on the other hand.
- the heating resistance component according to this embodiment is also preferably arranged in the insulating material carrier.
- the heating resistance component is particularly preferably arranged in a separate recess in the insulating material carrier, separated from the switching mechanism by at least one wall.
- the first and the second external connection are arranged parallel to one another inside and outside the insulating material carrier.
- the two external connections are preferably routed through the insulating material carrier parallel to one another at the same height. This makes the electrical connection of the switch much easier, since the two external connections run parallel to one another at the same height, like a plug.
- the insulating material carrier forms a lower part of the housing, which is closed by a cover part.
- the cover part is preferably designed as an extra component that is attached to the insulating material carrier that forms the lower part of the housing, for example by stamping an upper edge of the lower part.
- the cover part can be made of an electrically conductive material, for example metal, or an electrically insulating material, for example plastic.
- the cover part is made of metal, whereby the cover part forms the first electrode.
- the cover part has two basic functions. Firstly, as part of the switch housing, it serves to shield the interior of the housing, in which the switching mechanism and the insulating material carrier are located, from the outside world and to mechanically seal it. Secondly, it simultaneously serves as the first electrode for the temperature-dependent switching mechanism. This enables a space-saving design of the switch.
- the cover part is made of plastic, with the first electrode being clamped between the cover part and the line connection element.
- the cover part is made of metal and forms an electrode of the switching mechanism, an extra component that forms the first electrode is therefore necessary here.
- the housing which has the cover part in addition to the base part or the insulating material carrier, can be made entirely of plastic, which in particular enables the switch to be manufactured cost-effectively.
- connection plane is preferably aligned orthogonally to the height direction.
- the height direction is the direction along which the two electrodes of the switch are spaced apart from each other.
- the switching mechanism is arranged in the height direction between the first electrode and the second electrode.
- first electrode is arranged on a first side of the switching mechanism and the second electrode, the first and the second external terminal are arranged on a second side of the switching mechanism which is opposite in the vertical direction.
- the first electrode is preferably arranged vertically above the switchgear, while the two external connections are arranged together with the second electrode on the opposite underside of the switchgear in the vertical direction. This has the advantage that the two external connections are led out of the insulating material carrier as far down as possible, close to the underside of the switch housing.
- At least a part of the second electrode is arranged in the connection plane, wherein at least a part of the first electrode is arranged parallel to the connection plane and runs parallel to it.
- the second electrode can then be integrally connected to the second external connection, as it is located in the same connection plane.
- one and the same metal sheet can be used as the second electrode and the second external connection. This keeps the number of components of the switch to a minimum and simplifies the installation of the second electrode or the second external connection.
- the temperature-dependent switching mechanism has a temperature-dependent switching element which is designed to change its geometric shape depending on its temperature in order to switch the switching mechanism between the closed position and the open position.
- the temperature-dependent switching element is preferably a bimetal or trimetal component.
- the temperature-dependent switching mechanism has a spring element which is designed to establish the electrically conductive connection in the closed position of the switching mechanism by being electrically conductively connected to the first external connection and generating a mechanical contact pressure with which a movable contact part of the switching mechanism is pressed against a stationary contact part which is electrically conductively connected to the second external connection.
- a spring element in addition to a temperature-dependent switching element within the switching mechanism has the advantage that the temperature-dependent switching element is electrically and mechanically relieved.
- the contact pressure in the closed position of the switching mechanism can be increased, which in particular improves the resistance of the switch to mechanical shock.
- the temperature-dependent switching element and the temperature-independent spring element in the switching mechanism can, as mentioned at the beginning, be connected mechanically and electrically in series or in parallel to one another.
- Fig.1 and 2 each show a schematic sectional view of a first embodiment of the temperature-dependent switch according to the invention.
- the switch is designated in its entirety by the reference number 10.
- Fig.1 shows the closed position of switch 10.
- Fig.2 shows the open position of switch 10.
- the switch 10 has a temperature-dependent switching mechanism 12 which is designed to switch the switch 10 from its closed position to its open position and vice versa depending on its temperature.
- the switching mechanism 12 In the Fig.1 In the closed position of the switch shown, the switching mechanism 12 establishes an electrically conductive connection between the two external terminals 14, 16 of the switch 10. In the Fig.2 In the open position of the switch 10 shown, however, the switching mechanism 12 separates the electrically conductive connection between the first external connection 14 and the second external connection 16.
- the first external connection 14 is electrically connected to a first electrode 18.
- This first electrode 18 forms the Fig.1 and 2 shown first embodiment simultaneously the cover of the switch 10.
- the first electrode 18 is formed by a cover part 19 made of metal.
- the second external connection 16 is electrically connected to a second electrode 20.
- the second electrode 20 is integrally connected to the second external connection 16.
- one and the same metal sheet forms the second electrode 20 and the second external connection 16.
- Both electrodes 18, 20 are designed as flat planar electrodes.
- the switching mechanism 12 is arranged inside the switch 10 in the space between the two electrodes 18, 20.
- the two electrodes 18, 20 are kept at a distance from one another by an insulating material carrier 22, which forms part of the housing 24 of the switch 10.
- the insulating material carrier 22 carries the two electrodes 18, 20 and fixes them in their arrangement.
- the two electrodes 18, 20 are therefore immobile, stationary electrodes.
- the two electrodes 18, 20 are kept at a distance from each other by the insulating material carrier 22 along a height direction.
- This height direction which in Fig.1 and 2 indicated by an arrow h, runs transversely, preferably orthogonally to the two electrodes 18, 20.
- the first electrode 18 is arranged on an upper side (referred to herein as “first side") of the switching mechanism 12, while the second electrode 20 is arranged on the opposite lower side in the height direction h (referred to herein as "second side") of the switching mechanism 12.
- the insulating material carrier 22 is essentially pot-shaped. It forms the lower part 23 of the housing 24.
- the insulating material carrier 22 is formed around the second electrode 20 by overmolding or casting such that the second electrode 20 is an integral part of the housing lower part 23.
- the lower part 23 of the housing is closed by the first electrode 18 designed as a cover part 19.
- the cover part 19 is surrounded all around, along its entire circumference, by the insulating material carrier 22 and is held captive by a hot-stamped upper edge of the insulating material carrier 22 or the lower part 23.
- a line connection element 26 made of electrically conductive material is also integrated into the insulating material carrier 22.
- This line connection element 26 can be, for example, a line sheet or another electrical conductor that is integrated into the insulating material carrier 22 and is therefore electrically insulated from the switching mechanism 12, which is also arranged inside the housing 24, despite its arrangement inside the housing 24.
- the line connection element 26 is L-shaped in cross section.
- the line connection element 26 connects the first electrode 18 to the first external connection 14.
- the first external connection 14 is accordingly in the Fig.1 and 2 shown sectional views "behind" the second external connection 16, since the first external connection 14 is arranged at the same height as the second external connection 16 and runs parallel to the second external connection 16. The latter is particularly evident when viewed in conjunction with the Fig.4 shown top view.
- the two external connections 14, 16 run as in Fig.4 shown, outside the insulating material carrier 22 parallel to each other and can, due to the line connection element 16, in a common connection plane E, which in Fig.1 and 2 indicated by a dashed line. More precisely, in particular the two upper sides 28, 30 of the two external connections 14, 16 lie in the common connection plane E.
- the two external connections 14, 16 are preferably designed as flat or plate-shaped connections.
- the first electrode 18 in the Fig.1 and 2 shown first embodiment is also arranged in the connection plane E
- the first electrode 18 is arranged offset in the height direction h parallel to the connection plane E.
- the connection plane E is preferably aligned orthogonal to the height direction h.
- An electrical heating resistance component 32 rests on the two external connections 14, 16 from above. This heating resistance component 32 is electrically connected in parallel to the switching mechanism 12 and is also arranged inside the housing 24 in a separately provided recess 34 of the insulating material carrier 22 to the side of the switching mechanism 12, but spatially separated from it.
- the heating resistance component 32 essentially serves the function of self-holding, with which the switch 10 remains in the closed position after being opened by the switching mechanism 12. is kept open until the device to be protected by switch 10 is de-energized independently of switch 10.
- the heating resistance component 32 has an approximately cuboid-shaped component 36 made of PTC material.
- Two contact elements 38, 40 made of conductive material are arranged on this PTC block 36. These two contact elements 38, 40 are each designed, for example, as a metal sheet that is attached to the PTC block 36.
- the two contact elements 38, 40 are arranged on the same side 42 of the PTC block 36. This side 42 is referred to here as the "connection side" of the heating resistance component 32.
- each of the two contact elements 38, 40 has a contact surface 44, 46. Both contact surfaces 44, 46 lie in one and the same contact plane K, which coincides with the connection plane E when the heating resistor component 32 is installed.
- the first contact surface 44 arranged on the first contact element 38 serves to electrically contact the heating resistor component 32 to the first external connection 14.
- the second contact surface 46 arranged on the second contact element 40 serves to electrically contact the heating resistor component 32 to the second external connection 16.
- the heating resistance component 32 thus rests flat from above on the two external connections 14, 16 of the switch 10, with the first contact surface 44 resting on the upper side 28 of the first external connection 14 and the second contact surface 46 resting on the upper side 30 of the second external connection 16.
- the heating resistor component 32 is pressed with its connection side 42 against the two external connections 14, 16 with the aid of a compression spring 48.
- This compression spring 48 engages the heating resistor component 32 on a top side 50 opposite the connection side 42.
- the heating resistor component 32 can be covered on the top side 50 by an insulating layer 52 in order to electrically insulate the PTC block 36 from the compression spring 48.
- a contact interruption element 54 can be arranged between them (see Fig. 3A and 3B ).
- the two contact elements 38, 40 of the heating resistor component 32 are separated from each other by a gap (air gap).
- Fig.4 shows a top view of the switch 10, with some components arranged inside the housing 24 (for example components 20 and 26) indicated by dashed lines.
- the second electrode 20, which in Fig.4 indicated by dashed lines, runs obliquely or at an angle to the second external connection 16, but, as already mentioned, lies together with the second external connection 16 in the connection plane E.
- the second electrode 20 does not necessarily have to run at an angle or at an angle to the second external connection 16, as is shown in Fig.4 is shown.
- the second electrode 20 can basically also be aligned with the first external connection 16.
- the second external connection 16 runs together with the second electrode 20 in the radial direction of the switch housing 24. If the second external connection 16 is in the middle, i.e. opposite the Fig.4 shown position is arranged parallel downwards in the direction of the first external connection 14, a parallel alignment of the two external connections 14, 16 is also possible. With regard to Fig.4 the second external terminal 16 and the second electrode 20 would then be arranged in a line parallel to the first external terminal 14 in the center of the housing.
- the two upper sides 28, 30 of the external connections 14, 16 are arranged in a common connection plane and a heating resistor component 32 is provided for implementing the self-holding function of the switch 10, wherein the heating resistor component 32 with its two contact surfaces 44, 46, which are also located in a common contact plane K, rests from above on the upper sides 28, 30 of the two external connections 14, 16.
- This basic arrangement and contacting principle of the heating resistor component 32 as well as the Fig. 3A and 3B The outlined structure of the heating resistor component 32 is therefore also applicable to the Fig. 5-8
- the two embodiments shown in Fig. 5-8 The examples shown differ from the Fig. 1-2 shown first embodiment in the functional and structural nature of the design of the switching mechanism 12 as well as in some features of the housing 24 to be explained below.
- the switching mechanism 12 has a temperature-dependent switching element 56 which is electrically and mechanically connected in series with a spring element 58.
- the temperature-dependent switching element 56 is designed as a bimetal element which has the shape of an elongated spring tongue.
- the spring element 58 is made of metal and is also designed as an elongated spring tongue.
- a first end 60 of the spring element 58 is firmly attached to the first electrode 18. Starting from this first end 60, the spring element 58 projects like a cantilever beam into the cavity formed by the recess 61 inside the switch 10.
- the opposite second, free end 62 of the spring element 58 is firmly attached (e.g. by soldering or welding) to a first end 64 of the temperature-dependent switching element 56.
- the temperature-dependent switching element 56 carries a movable contact part 68 which interacts with a stationary contact part 70 arranged on the second electrode 20.
- the creeping phase of the switching element 56 begins, in which its spring force, which works against the force of the spring element 58, decreases. Due to the mechanical series connection of the switching element 56 with the spring element 58, this gradual decrease in the force of the switching element 56 is compensated for by the spring element 58. balanced so that the movable contact part 68 is still pressed against the stationary contact part 70.
- the switching element 56 snaps into its Fig. 2 shown high-temperature configuration, whereby the switching mechanism 12 is brought into its open position and the electrically conductive connection between the two external terminals 14, 16 is interrupted.
- the heating resistor component 32 causes the so-called self-holding of the switch 10, by which the switch 10 is kept permanently open until there is no longer any voltage from the outside between the two external connections 14, 16. This is usually only the case when the device to be monitored by the switch 10 is switched off, for example by disconnecting it from the power grid.
- the switching mechanism 12 would automatically return to its Fig.1 shown closed position as soon as the temperature of the device to be monitored by switch 10 and thus also the temperature of switch 10 drops again.
- the temperature-dependent switching behavior of the switch 10 is effected by a structurally and functionally differently constructed switching mechanism 12.
- the previously explained principle of self-holding which is effected by the heating resistor component 32, is also retained here.
- the above-mentioned type of arrangement of the heating resistor component 32 with its one-sided contact with the two external terminals 14, 16 is in the Fig.5 and 6 shown embodiment of the temperature-dependent switch according to the invention.
- the rear derailleur 12 comprises Fig.5 and 6
- the switch 10 shown has a temperature-dependent switching element 56 and a temperature-dependent spring element 58.
- the switching element 56 is designed here as a disc-shaped bimetal element, which is why it is also referred to as a bimetal disc.
- the spring element 58 is also disc-shaped and preferably designed as a spring snap disc, which has two temperature-independent stable configurations, between which it snaps back and forth under the influence of force.
- the switching element 56 and the spring element 58 are in the Fig.5 and 6 shown second embodiment are electrically and mechanically connected in parallel to one another.
- the movable contact part 68 is firmly attached to the spring element 58.
- the switching element 56 which is designed as a bimetallic disk, is placed over the movable contact part 68 with a hole 72 provided in the middle.
- the first electrode 18 is, as before, electrically connected to the first external connection 14 via the line connection element 26, which is embedded in the insulating material carrier 22.
- the second electrode 20 is a metal sheet embedded in the insulating material carrier 22, which at least partially lies with the external connections 14, 16 in the connection plane E, in which the contact surfaces 44, 46 of the heating resistor component 32 are also arranged.
- the stationary contact part 70 is not designed as a separate component that is integrally connected to the second electrode 20, but is formed by a raised central portion of the second electrode 20 itself.
- the disk-shaped spring element 58 In the closed position of the switch 10 shown, the disk-shaped spring element 58 is supported with its outer edge 74 on the inside of the cover part 19 and thus on the first electrode 18.
- the temperature-dependent switching element 56 can be mounted without force in this closed position of the switch 10 and can protrude freely with its outer edge 76 into the recess 61 formed in the interior of the switch 10. The switching element 56 is thus, unlike in the first embodiment, not subject to current in the closed position of the switch 10.
- the current flows from the first external connection 14 via the line connection element 26 into the first electrode 18 and from there via the spring element 58, the movable contact part 68, the stationary contact part 70 and the second electrode 20 to the second external connection 16.
- the temperature-dependent switching element 56 in the Fig.5 shown closed position of the switch does not contribute to the contact pressure with which the movable contact part 68 is pressed against the stationary contact part 70.
- This closing pressure is Fig.5 and 6 shown structure of the rear derailleur 12 is only effected by the spring element 58.
- the switching element 56 snaps from its Fig.5 shown convex position in its Fig.6 shown concave position.
- the switching element 56 rests with its outer edge 76 on the insulating material carrier 22 and presses the spring element 58 out of its Fig.5 shown concave position in its in Fig.6 shown convex position, whereby the movable contact part 68 is lifted from the stationary contact part 70 and the electrically conductive connection established by the switching mechanism 12 is opened.
- the switching mechanism 12 is functionally similar to the switching mechanism 12 according to the Fig.5 and 6 shown second embodiment of the switch 10 according to the invention.
- the switching element 56 and the spring element 58 are mechanically and electrically connected in parallel.
- the switching element 56 and the spring element 58 are also in the Fig.7 and 8th shown third embodiment are disk-shaped or circular disk-shaped and connected with their respective center to the movable contact part 68.
- the switching element 56 and the spring element 58 rest from opposite sides on a circumferential collar 74 forming the outer edge of the movable contact part 68.
- the switching mechanism 12 has, according to the Fig.7 and 8th
- the third embodiment of the switch 10 shown has a switching mechanism housing 80.
- This switching mechanism housing 80 is preferably made of metal. It serves to accommodate the switching mechanism 12 or the switching mechanism unit formed from the switching element 56, spring element 58, and movable contact part 68.
- the derailleur housing 80 is designed as a partially open housing and is preferably made of metal.
- the derailleur unit formed from the switching element 56, spring element 58 and movable contact part 68 is held captive, but with play, in the derailleur housing 80.
- switchgear housing 76 With the aid of such a switchgear housing 76, it is possible to pre-produce the switchgear 12 as a semi-finished product, to keep it in stock as bulk goods and then to insert it as a whole into the switch housing 24.
- the spring element 58 rests with its outer edge 74 on the inside of the switch housing 80 and presses the movable contact part 68 against the stationary contact part 70.
- the switching element 56 is also mounted mechanically force-free in the closed position of the switch 10 and no current flows through it.
- the switching mechanism housing 80 functions as the first electrode 18 of the switching mechanism 12. Accordingly, the cover part 19 does not have to be made of electrically conductive material, but can be made of plastic, e.g. of a similar or even the same material as the insulating material carrier 22, which forms the lower part 23 of the housing 24.
- the heating resistance component 32 does not have to be electrically insulated from the compression spring 48, which is why the insulation layer 52 can be omitted.
- the heating resistance component 32 lies directly on the top sides 28, 30 of the external connections 14, 16 with its contact surfaces 44, 46 provided on the bottom or connection side 42.
- the switchgear housing 80 acting as the first electrode 18 rests on the line connecting element 26, so that here too the line connecting element 26 provided inside the switch establishes the electrical contact between the first electrode 18 and the first external connection 14 and enables the two external connections 14, 16 to be attached at the same height or the external connections 14, 16 to be led out of the insulating material carrier 22 at the same height.
- the current flow in the Fig.7 The closed position of the switch shown takes place from the first external terminal 14 via the line connection element 26, the switchgear housing 80 (the first electrode 18), the spring element 58, the movable contact part 68, the stationary contact part 70 and the second electrode 20 to the second external terminal 16.
- the temperature-dependent switching element 56 rests with its outer edge 76 on the inside of the switch housing 80 and presses the movable contact part 68 upwards, whereby the movable contact part 68 is lifted off the stationary contact part 70 and the Current flow through the switching mechanism 12 is interrupted. This also causes the spring element 58 to snap from its Fig.7 shown concave position in its in Fig.8 shown convex position.
- the opening position is kept open by the self-holding effect of the heating resistor component 32 until there is no longer any voltage between the two external connections 14, 16.
- the three exemplary embodiments shown here differ essentially in the structure of the switching mechanism 12, while the principle of the self-holding effected by the heating resistance component 32 as well as the type of arrangement and electrical contacting of the heating resistance component 32 and the attachment of the two external connections 14, 16 in a common connection level E by providing a line connection element 26 arranged in the interior of the switch are implemented in a fundamentally similar manner in all three exemplary embodiments.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermally Actuated Switches (AREA)
Abstract
Temperaturabhängiger Schalter (10), mit einem Gehäuse (24) und einem darin angeordneten temperaturabhängigen Schaltwerk (12). Das temperaturabhängige Schaltwerk (12) ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen einer Schließstellung, in der das Schaltwerk (12) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem ersten Außenanschluss (14) und einem zweiten Außenanschluss (16) herstellt, und einer Öffnungsstellung, in der das temperaturabhängige Schaltwerk (12) die elektrisch leitende Verbindung trennt, zu schalten. Die beiden Außenanschlüsse (14, 16) sind parallel nebeneinander aus dem Gehäuse (24) derart hinausgeführt, dass eine Oberseite (28) des ersten Außenanschlusses (14) mit einer Oberseite (30) des zweiten Außenanschlusses (16) in einer gemeinsamen Anschlussebene (E) liegt. Im Inneren des Gehäuses (24) ist ein elektrisches Heizwiderstandsbauteil (32) angeordnet, das elektrisch parallel zu dem Schaltwerk (12) geschaltet ist. Auf einer Anschlussseite (42) weist das Heizwiderstandsbauteil (32) eine erste Kontaktfläche (44), die die Oberseite (28) des ersten Außenanschlusses (14) elektrisch kontaktiert, und eine zweite Kontaktfläche (46), die die Oberseite (30) des zweiten Außenanschlusses (16) elektrisch kontaktiert, auf.Temperature-dependent switch (10) with a housing (24) and a temperature-dependent switching mechanism (12) arranged therein. The temperature-dependent switching mechanism (12) is designed to switch, depending on its temperature, between a closed position in which the switching mechanism (12) creates an electrically conductive connection between a first external connection (14) and a second external connection (16), and an open position in which the temperature-dependent switching mechanism (12) breaks the electrically conductive connection. The two external connections (14, 16) are led out of the housing (24) in parallel next to one another in such a way that an upper side (28) of the first external connection (14) lies with an upper side (30) of the second external connection (16) in a common connection plane (E). An electrical heating resistor component (32) is arranged inside the housing (24) and is electrically connected in parallel to the switching mechanism (12). On a connection side (42), the heating resistor component (32) has a first contact surface (44) which electrically contacts the upper side (28) of the first external connection (14) and a second contact surface (46) which electrically contacts the upper side (30) of the second external connection (16).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen temperaturabhängen Schalter.The present invention relates to a temperature dependent switch.
Temperaturabhängige Schalter sind grundsätzlich bereits in einer Vielzahl bekannt. Ein beispielhafter temperaturabhängiger Schalter ist in der
Derartige temperaturabhängige Schalter dienen in an sich bekannter Weise dazu, die Temperatur eines Gerätes zu überwachen. Hierzu wird der Schalter bspw. über eine seiner Außenflächen in thermischen Kontakt mit dem zu schützenden Gerät gebracht, so dass die Temperatur des zu schützenden Gerätes die Temperatur des im Innenraum des Schalters angeordneten Schaltwerks beeinflusst.Such temperature-dependent switches are used in a known manner to monitor the temperature of a device. To do this, the switch is brought into thermal contact with the device to be protected via one of its outer surfaces, for example, so that the temperature of the device to be protected influences the temperature of the switching mechanism arranged inside the switch.
Der Schalter wird mithilfe seiner elektrischen Außenanschlüsse über Anschlussleitungen elektrisch in Reihe in den Versorgungsstromkreis des zu schützenden Gerätes geschaltet, so dass unterhalb einer Ansprechtemperatur des Schalters der Versorgungsstrom des zu schützenden Gerätes durch den Schalter fließt.The switch is connected electrically in series into the supply circuit of the device to be protected via connecting cables using its external electrical connections, so that below a response temperature of the switch, the supply current of the device to be protected flows through the switch.
Ein in dem Schalter verbautes, temperaturabhängiges Schaltwerk sorgt für ein temperaturabhängiges Schaltverhalten des Schalters. Dieses temperaturabhängige Schaltwerk ist typischerweise zwischen zwei Elektroden angeordnet, die ihrerseits mit jeweils einem der beiden Außenanschlüsse elektrisch verbunden sind. Das temperaturabhängige Schaltwerk ist derart ausgelegt, dass es unterhalb der Ansprechtemperatur des Schalters bzw. der Ansprechtemperatur des Schaltwerks in einer Schließstellung ist, in der das Schaltwerk eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden elektrischen Außenanschlüssen des Schalters herstellt, und bei Überschreiten der Ansprechtemperatur des Schalters in eine Öffnungsstellung wechselt, in der die elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden elektrischen Außenanschlüssen des Schalters getrennt bzw. unterbrochen ist.A temperature-dependent switching mechanism built into the switch ensures that the switch switches in a temperature-dependent manner. This temperature-dependent switching mechanism is typically arranged between two electrodes, which in turn are each electrically connected to one of the two external connections. The temperature-dependent switching mechanism is designed in such a way that, below the response temperature of the switch or the response temperature of the switching mechanism, it is in a closed position in which the switching mechanism creates an electrically conductive connection between the two electrical external connections of the switch, and when the response temperature of the switch is exceeded, it changes to an open position in which the electrically conductive connection between the two electrical external connections of the switch is separated or interrupted.
Auf diese Weise sorgt das temperaturabhängige Schaltwerk dafür, dass es in seiner Schließstellung, in der es sich unterhalb der Ansprechtemperatur des Schalters befindet, den Versorgungsstromkreis des zu schützenden Gerätes schließt und in seiner Öffnungsstellung, in der es sich oberhalb der Ansprechtemperatur des Schalters befindet, den Versorgungsstromkreis des zu schützenden Gerätes unterbricht. Somit lässt sich mithilfe eines solchen temperaturabhängigen Schalters sicherstellen, dass ein elektrisches Gerät bei einer unerwünschten Überhitzung automatisch durch den Schalter stromlos gestellt und damit abgeschaltet wird.In this way, the temperature-dependent switching mechanism ensures that in its closed position, in which it is below the response temperature of the switch, it closes the supply circuit of the device to be protected and in its open position, in which it is above the response temperature of the switch, it interrupts the supply circuit of the device to be protected. This means that with the help of such a temperature-dependent switch, it can be ensured that an electrical device is automatically de-energized by the switch and thus switched off in the event of unwanted overheating.
Derartige temperaturabhängige Schalter bieten somit in elektrischen Geräten jeglicher Art Schutz vor Übertemperatur.Such temperature-dependent switches therefore provide protection against overtemperature in electrical devices of all kinds.
Für das temperaturabhängige Schaltverhalten des Schaltwerks des Schalters ist meist insbesondere ein temperaturabhängiges Schaltelement verantwortlich, welches dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von seiner Temperatur seine geometrische Form zu verändern. Dieses temperaturabhängige Schaltelement ändert bei Erreichen und/oder Überschreiten der Ansprechtemperatur des Schalters seine geometrische Form derart, dass es das Schaltwerk von seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bringt.The temperature-dependent switching behavior of the switch mechanism is usually due to a temperature-dependent switching element, which is designed to change its geometric shape depending on its temperature. This temperature-dependent switching element changes its geometric shape when the response temperature of the switch is reached and/or exceeded in such a way that it moves the switching mechanism from its closed position to its open position.
Typischerweise handelt es sich bei diesem temperaturabhängigen Schaltelement um ein Bi- oder Trimetallelement, das als mehrlagiges, aktives, blechförmiges Bauteil aus zwei, drei oder mehr miteinander verbundenen Komponenten mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet ist. Die Verbindung der einzelnen Lagen aus Metallen oder Metalllegierungen sind bei derartigen Bi- oder Trimetallelementen meist stoffschlüssig oder formschlüssig und werden bspw. durch Walzen erreicht.Typically, this temperature-dependent switching element is a bi- or tri-metal element, which is designed as a multi-layer, active, sheet-metal component made of two, three or more interconnected components with different thermal expansion coefficients. The connection of the individual layers of metals or metal alloys in such bi- or tri-metal elements is usually materially bonded or positively bonded and is achieved, for example, by rolling.
Ein derartiges Bimetall- oder Trimetall-Schaltelement weist bei tiefen Temperaturen, unterhalb der Ansprechtemperatur des Schalters, welche der Ansprechtemperatur dieses Schaltelements entspricht, eine erste stabile geometrische Konfiguration (Tieftemperaturkonfiguration) und bei hohen Temperaturen, oberhalb der Ansprechtemperatur des Bimetall- oder Trimetall-Schaltelements, eine zweite stabile geometrische Konfiguration (Hochtemperaturkonfiguration) auf. Das temperaturabhängige Schaltelement springt somit temperaturabhängig nach Art einer Hysterese von seiner Tieftemperaturkonfiguration in seine Hochtemperaturkonfiguration um.Such a bimetal or trimetal switching element has a first stable geometric configuration (low temperature configuration) at low temperatures, below the response temperature of the switch, which corresponds to the response temperature of this switching element, and a second stable geometric configuration (high temperature configuration) at high temperatures, above the response temperature of the bimetal or trimetal switching element. The temperature-dependent switching element thus switches from its low temperature configuration to its high temperature configuration depending on the temperature in the manner of a hysteresis.
Neben dem temperaturabhängigen Schaltelement wird in Schaltwerken solcher temperaturabhängiger Schalter häufig auch ein zusätzliches Federelement eingesetzt, welches in der Schließstellung den mechanischen Schließdruck des Schaltwerks erzeugt oder zumindest miterzeugt. Bei dem Federelement handelt es sich um ein temperaturunabhängiges Federelement, welches vorzugsweise aus Metall ist. Dieses Federelement wirkt insbesondere in der Schließstellung des Schaltwerks entlastend für das Schaltelement, da Letzteres in der Schließstellung des Schaltwerks dann eine geringere oder gar keine Kraft zur Erzeugung des mechanischen Schließdrucks aufbringen muss.In addition to the temperature-dependent switching element, an additional spring element is often used in the switching mechanisms of such temperature-dependent switches, which generates or at least helps generate the mechanical closing pressure of the switching mechanism in the closed position. The spring element is a temperature-independent spring element, which is preferably made of metal. This spring element relieves the load on the switching element, particularly in the closed position of the switching mechanism, since the latter then has to apply less or no force to generate the mechanical closing pressure in the closed position of the switching mechanism.
Das Schaltverhalten des Schaltwerks wird unabhängig davon, ob ein solches zusätzliches Federelement vorgesehen ist oder nicht, maßgeblich durch das temperaturabhängige Schaltelement wie folgt bestimmt: Erhöht sich die Temperatur des temperaturabhängigen Schaltelements infolge einer Temperaturerhöhung bei dem zu schützenden Gerät über die Ansprechtemperatur des Schaltelements hinaus, so schnappt dieses von seiner Tieftemperaturkonfiguration in seine Hochtemperaturkonfiguration um und bringt dabei das Schaltwerk von seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung, wodurch der Stromfluss durch den Schalter unterbrochen wird. Senkt sich anschließend die Temperatur des Schalters und damit auch des temperaturabhängigen Schaltelements infolge einer Abkühlung des zu schützenden Gerätes unterhalb einer sog. Rücksprungtemperatur des Schaltelements ab, so ändert das Schaltelement seine geometrische Form wieder von seiner Hochtemperaturkonfiguration in seine Tieftemperaturkonfiguration, so dass das Schaltwerk erneut in seine Schließstellung gebracht wird, so dass dann wieder Strom durch den Schalter fließen kann.The switching behaviour of the rear derailleur is determined by the temperature-dependent switching element as follows, regardless of whether such an additional spring element is provided or not: If the temperature of the temperature-dependent If the temperature of the switching element rises above the response temperature of the switching element as a result of the temperature in the device to be protected, the switching element snaps from its low-temperature configuration to its high-temperature configuration and in the process moves the switching mechanism from its closed position to its open position, which interrupts the flow of current through the switch. If the temperature of the switch and thus also of the temperature-dependent switching element then drops as a result of the device to be protected cooling down to below a so-called return temperature of the switching element, the switching element changes its geometric shape again from its high-temperature configuration to its low-temperature configuration, so that the switching mechanism is brought back into its closed position so that current can then flow through the switch again.
Je nach Anwendung kann eine solche Rückschaltung jedoch unerwünscht sein. Aus Sicherheitsgründen kann es beispielsweise notwendig sein, dass der Schalter so konzipiert ist, dass er nach einer temperaturbedingten Öffnung nicht automatisch wieder schließt, wenn sich das zu schützende Gerät anschließend wieder abkühlt. Beispielsweise soll sich der Schalter erst dann wieder schließen lassen, nachdem sich das zu schützende Gerät nicht nur abgekühlt hat, sondern auch komplett vom Stromnetz genommen wurde.Depending on the application, however, such a re-switching may be undesirable. For safety reasons, for example, it may be necessary for the switch to be designed in such a way that it does not automatically close again after opening due to temperature if the device to be protected subsequently cools down again. For example, the switch should only be able to be closed again after the device to be protected has not only cooled down but has also been completely disconnected from the power supply.
Für solche Fälle wurde eine sogenannte Selbsthaltefunktion entwickelt. Bei dem aus der
Solange sich der Schalter in seiner Tieftemperatur- bzw. Schließstellung befindet, fließt kein Strom durch das als Parallelwiderstand geschaltete PTC-Material. Wenn der Schalter jedoch öffnet, so fließt ein geringer Selbsthaltestrom durch den Parallelwiderstand, der diesen aufheizt und dafür sorgt, dass der Schalter auf einer Temperatur oberhalb der Ansprechtemperatur der Bimetall-Schaltelements bleibt. Der Selbsthaltestrom ist dabei so gering, dass das zu schützende elektrische Gerät keinen weiteren Schaden erleidet, so dass es sich abkühlen kann. Durch den Selbsthaltewiderstand, welcher durch das PTC-Element verursacht wird, wird jedoch verhindert, dass sich der Schalter selbst wieder abkühlt und entsprechend aus seiner Hochtemperatur- bzw. Öffnungsstellung zurück in seine Tieftemperatur- bzw. Schließstellung schaltet, was ohne den Parallelwiderstand zu einem iterativen Ein- und Ausschalten des zu schützenden elektrischen Gerätes führen könnte.As long as the switch is in its low temperature or closed position, no current flows through the PTC material connected as a parallel resistor. However, when the switch opens, a small self-holding current flows through the parallel resistor, which heats it up and ensures that the switch remains at a temperature above the response temperature of the bimetal switching element. The self-holding current is so low that the electrical device to be protected does not suffer any further damage, so that it can cool down. However, the self-holding resistance caused by the PTC element prevents the switch from closing itself again. cools down and switches accordingly from its high-temperature or open position back to its low-temperature or closed position, which without the parallel resistor could lead to an iterative switching on and off of the electrical device to be protected.
Das PTC-Element fungiert somit als Heizwiderstand, der den Schalter auch nach einer temperaturbedingten Öffnung des Schalters aufheizt, solange das zu schützende elektrische Gerät mit dem Stromnetz verbunden ist, und damit den Schalter weiterhin offen hält. Diese Selbsthaltefunktion ist auf sehr ähnliche Weise auch bei dem aus der
Die beiden aus den eingangs genannten Druckschriften (
Bei dem aus der
Bei dem aus der
Trotz des unterschiedlichen Aufbaus des Schaltwerks sind bei den aus den oben genannten Druckschriften (
Diese Art der Anordnung des PTC-Elements erfordert eine größenmäßig exakte Ausgestaltung dessen, da die Höhe des PTC-Elements sehr exakt an den Abstand der beiden Elektroden voneinander angepasst sein muss. Die Montage des PTC-Elements muss ebenfalls sehr exakt erfolgen, damit die elektrische Kontaktierung zu den beiden Elektroden des Schalters sichergestellt ist.This type of arrangement of the PTC element requires a precise design in terms of size, since the height of the PTC element must be adapted very precisely to the distance between the two electrodes. The PTC element must also be mounted very precisely to ensure electrical contact with the two electrodes of the switch.
In beiden vorgenannten Schalterbauweisen sind nicht nur die Elektroden, sondern auch die mit diesen verbundenen Außenanschlüsse des Schalters in aller Regel höhenversetzt und jeweils waagerecht aus dem Gehäuse des Schalters hinausgeführt. Um den elektrischen Anschluss des Schalters möglichst einfach auszugestalten, ist es jedoch wünschenswert, dass die beiden Außenanschlüsse in einer gemeinsamen Ebene liegen. Um dies zu gewährleisten, ist es bei herkömmlichen Schaltern in aller Regel notwendig, die Außenanschlüsse, welche meist als längliche plattenförmige Metallbleche ausgestaltet sind, außerhalb des Schaltergehäuses zu verbiegen, um die Anschlüsse in eine gemeinsame Ebene zu bringen. Dies ist umständlich und kann im schlechtesten Fall auch zu Beschädigungen oder gar zum Bruch der Außenanschlüsse führen.In both of the switch designs mentioned above, not only the electrodes but also the external connections of the switch connected to them are usually offset in height and each lead out horizontally from the switch housing. In order to make the electrical connection of the switch as simple as possible, it is desirable that the two external connections are in the same plane. To ensure this, with conventional switches it is usually necessary to bend the external connections, which are usually designed as elongated plate-shaped metal sheets, outside the switch housing in order to bring the connections into the same plane. This is cumbersome and in the worst case can also lead to damage or even breakage of the external connections.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen temperaturabhängigen Schalter bereitzustellen, mit dem die oben genannten Nachteile überwunden werden können. Dabei ist es insbesondere eine Aufgabe, einen temperaturabhängigen Schalter mit Selbsthaltefunktion bereitzustellen, bei dem sich das für die Selbsthaltefunktion vorgesehene Heizwiderstandsbauteil einfacher montieren lässt, wobei insbesondere dessen elektrischer Anschluss einfacher möglich sein soll.It is therefore an object of the present invention to provide a temperature-dependent switch with which the above-mentioned disadvantages can be overcome. In particular, it is an object to provide a temperature-dependent switch with a self-holding function in which the heating resistor component provided for the self-holding function can be mounted more easily, and in particular its electrical connection should be easier.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen temperaturabhängigen Schalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße temperaturabhängige Schalter weist ein Gehäuse und ein darin angeordnetes temperaturabhängiges Schaltwerk auf, das dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von seiner Temperatur zwischen einer Schließstellung, in der das Schaltwerk eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem ersten Außenanschluss und einem zweiten Außenanschluss herstellt, und einer Öffnungsstellung, in der das temperaturabhängige Schaltwerk die elektrisch leitende Verbindung trennt, zu schalten. Die beiden Außenanschlüsse sind parallel nebeneinander aus dem Gehäuse derart hinausgeführt, dass eine Oberseite des ersten Außenanschlusses mit einer Oberseite des zweiten Außenanschlusses in einer gemeinsamen Anschlussebene liegt. Im Inneren des Gehäuses ist ein elektrisches Heizwiderstandsbauteil angeordnet, das elektrisch parallel zu dem Schaltwerk geschaltet ist. Dieses Heizwiderstandsbauteil weist auf einer Anschlussseite eine erste Kontaktfläche, die die Oberseite des ersten Außenanschluss elektrisch kontaktiert, und eine zweite Kontaktfläche, die die Oberseite des zweiten Außenanschlusses elektrisch kontaktiert, auf.This object is achieved according to the invention by a temperature-dependent switch according to claim 1. The temperature-dependent switch according to the invention has a housing and a temperature-dependent switching mechanism arranged therein, which is designed to switch, depending on its temperature, between a closed position in which the switching mechanism establishes an electrically conductive connection between a first external connection and a second external connection, and an open position in which the temperature-dependent switching mechanism separates the electrically conductive connection. The two external connections are led out of the housing in parallel next to one another in such a way that an upper side of the first external connection is in contact with an upper side of the second external connection is located in a common connection plane. An electrical heating resistance component is arranged inside the housing and is electrically connected in parallel to the switching mechanism. This heating resistance component has on one connection side a first contact surface that electrically contacts the top side of the first external connection and a second contact surface that electrically contacts the top side of the second external connection.
Das Heizwiderstandsbauteil, welches elektrisch parallel zu dem temperaturabhängigen Schaltwerk geschaltet ist, ermöglicht bei dem erfindungsgemäßen Schalter die eingangs erläuterte Selbsthaltefunktion, durch die ein unerwünschtes Rückschalten des Schalters so lange verhindert wird, bis das zu schützende Gerät tatsächlich stromlos geschaltet wird, indem es beispielsweise vom Spannungsnetz getrennt wird. Schaltet das Schaltwerk aufgrund einer Temperaturerhöhung nämlich von seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung, so wird die über das Schaltwerk hergestellte elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Außenanschlüssen zwar unterbrochen. Aufgrund der Parallelschaltung des Heizwiderstandsbauteils fließt auch dann jedoch noch ein Strom von dem einen Außenanschluss durch das Heizwiderstandsbauteil zu dem anderen Außenanschluss. Dieser Selbsthaltestrom sorgt für ein Aufheizen und der Selbsthaltestrom sorgt für ein Aufheizen des Heizwiderstandsbauteils. Dadurch bedingt wird die Temperatur des Schalters und damit auch die Temperatur des Schaltwerks oberhalb von dessen Ansprechtemperatur gehalten, so dass eine Rückschaltung in die Schließstellung des Schaltwerks durch das Heizwiderstandsbauteil bzw. dessen verursachte Hitzeentwicklung vermieden wird. Erst wenn das zu schützende Gerät vollständig abgeschaltet wird oder auf andere Weise stromlos gestellt wird, kühlt auch das Heizwiderstandsbauteil ab, so dass die Temperatur des Schaltwerks auf ein Niveau unterhalb der Ansprechtemperatur fallen kann, was automatisch zu dessen Rückschaltung in die Schließstellung, in der die elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Außenanschlüssen wieder über das Schaltwerk hergestellt ist.The heating resistance component, which is electrically connected in parallel to the temperature-dependent switching mechanism, enables the self-holding function explained at the beginning in the switch according to the invention, which prevents unwanted switching back of the switch until the device to be protected is actually de-energized, for example by disconnecting it from the voltage network. If the switching mechanism switches from its closed position to its open position due to an increase in temperature, the electrically conductive connection between the two external connections established via the switching mechanism is interrupted. However, due to the parallel connection of the heating resistance component, a current still flows from one external connection through the heating resistance component to the other external connection. This self-holding current ensures heating and the self-holding current ensures heating of the heating resistance component. As a result, the temperature of the switch and thus also the temperature of the switching mechanism is kept above its response temperature, so that switching back to the closed position of the switching mechanism by the heating resistance component or the heat development caused by it is avoided. Only when the device to be protected is completely switched off or de-energized in another way does the heating resistance component cool down so that the temperature of the switching mechanism can fall to a level below the response temperature, which automatically causes it to switch back to the closed position in which the electrically conductive connection between the two external connections is re-established via the switching mechanism.
Anders als bei den eingangs genannten Schaltern liegen die Oberseiten der beiden Außenanschlüsse des Schalters bereits im Inneren des Gehäuses in einer gemeinsamen Anschlussebene. Dies vereinfacht den elektrischen Anschluss des Schalters. Zudem vereinfacht dies auch die Montage sowie den elektrischen Anschluss des Heizwiderstandsbauteils.Unlike the switches mentioned above, the tops of the two external connections of the switch are already located inside the housing in a common connection level. This simplifies the electrical connection of the switch. In addition, This also simplifies the assembly and electrical connection of the heating resistor component.
Anders als bei den eingangs genannten Schaltern sind die beiden Kontaktflächen des Heizwiderstandsbauteils nämlich auf ein und derselben Anschlussseite angeordnet. Aufgrund der zusätzlichen, bereits erwähnten Anordnung der beiden Oberseiten der Außenanschlüsse in ein und derselben Anschlussebene kann die elektrische Kontaktierung des Heizwiderstandsbauteils mit den beiden Außenanschlüssen auf ein und derselben Seite des Heizwiderstandsbauteils erfolgen. Das Heizwiderstandsbauteil kann beispielsweise von oben auf den beiden Außenanschlüssen aufliegen. In diesem Fall sorgt bereits die Schwerkraft dafür, dass für die meisten Anwendungsfälle ein ausreichender Kontaktdruck zwischen dem Heizwiderstandsbauteil und den beiden Außenanschlüssen hergestellt wird.Unlike the switches mentioned at the beginning, the two contact surfaces of the heating resistor component are arranged on one and the same connection side. Due to the additional, already mentioned arrangement of the two top sides of the external connections in one and the same connection level, the electrical contact between the heating resistor component and the two external connections can be made on one and the same side of the heating resistor component. The heating resistor component can, for example, rest on the two external connections from above. In this case, gravity alone ensures that sufficient contact pressure is created between the heating resistor component and the two external connections for most applications.
Eine größenmäßige Abstimmung des Heizwiderstandsbauteils auf den exakten Abstand zwischen den Elektroden des Schalters, wie dies im Stand der Technik notwendig war, kann durch die erfindungsgemäße Art der Anordnung ebenfalls entfallen.A size adjustment of the heating resistance component to the exact distance between the electrodes of the switch, as was necessary in the prior art, can also be omitted by the type of arrangement according to the invention.
Die oben genannte Aufgabe ist somit vollständig gelöst.The above task is thus completely solved.
Vorzugsweise liegen die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche des Heizwiderstandsbauteils in einer gemeinsamen Kontaktebene, die parallel zu der Anschlussebene ausgerichtet ist oder mit der Anschlussebene übereinstimmt.Preferably, the first contact surface and the second contact surface of the heating resistor component lie in a common contact plane which is aligned parallel to the connection plane or coincides with the connection plane.
Dies bietet den Vorteil einer ebenen Flächenkontaktierung. Das Heizwiderstandsbauteil kann beispielsweise in SMD (Surface Mounted Device)-Bauweise als oberflächenmontiertes Bauteil auf den beiden in einer gemeinsamen Ebene liegenden Oberseiten der Außenanschlüsse montiert sein. Dies garantiert eine gute elektrische Kontaktierung und ermöglicht gleichzeitig eine platzsparende Anordnung des Heizwiderstandsbauteils innerhalb des Schaltergehäuses.This offers the advantage of a flat surface contact. The heating resistor component can, for example, be mounted in SMD (Surface Mounted Device) design as a surface-mounted component on the two top sides of the external connections, which lie in a common plane. This guarantees good electrical contact and at the same time enables a space-saving arrangement of the heating resistor component within the switch housing.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche des Heizwiderstandsbauteils durch einen Spalt oder ein Kontaktunterbrechungselement voneinander getrennt.According to a further embodiment, the first contact surface and the second contact surface of the heating resistor component are separated from one another by a gap or a contact interruption element.
Bei dem Kontaktunterbrechungsbauteil kann es sich beispielsweise um einen Isolator handeln, der in der Anschlussebene zwischen den beiden Kontaktflächen des Heizwiderstandsbauteils angeordnet ist. Grundsätzlich genügt es jedoch, das Heizwiderstandsbauteil auf dessen Anschlussseite mit jeweils zwei voneinander durch einen Spalt getrennten Kontaktflächen vorzusehen, die unmittelbar auf das Heizwiderstandsmaterial aufgebracht sind.The contact interruption component can, for example, be an insulator that is arranged in the connection plane between the two contact surfaces of the heating resistor component. In principle, however, it is sufficient to provide the heating resistor component on its connection side with two contact surfaces each separated from one another by a gap, which are applied directly to the heating resistor material.
Das Heizwiderstandsbauteil ist somit trotz der relativ einfachen Art der Montage und elektrischen Kontaktierung, die dieses bietet, kostengünstig herstellbar. Dementsprechend steigern sich durch die spezielle Art der Anordnung und elektrischen Kontaktierung des Heizwiderstandsbauteils auch die Gesamtkosten des Schalters im Vergleich zu den eingangs genannten, aus dem Stand der Technik bekannten Schaltern mit Selbsthaltefunktion nicht.The heating resistor component can therefore be manufactured inexpensively despite the relatively simple type of assembly and electrical contacting that it offers. Accordingly, the special type of arrangement and electrical contacting of the heating resistor component does not increase the overall costs of the switch in comparison to the switches with self-holding function mentioned at the beginning and known from the state of the art.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung liegt das Heizwiderstandsbauteil mit seiner ersten Kontaktfläche unmittelbar an der Oberseite des ersten Außenanschlusses an oder ist mittels Oberflächenmontage daran stoffschlüssig befestigt. Ebenso liegt gemäß dieser Ausgestaltung des Heizwiderstandsbauteils mit seiner zweiten Kontaktfläche unmittelbar an der Oberseite des zweiten Außenanschlusses an oder ist mittels Oberflächenmontage daran stoffschlüssig befestigt.According to a further embodiment, the heating resistor component rests with its first contact surface directly on the top of the first external connection or is firmly attached thereto by means of surface mounting. Likewise, according to this embodiment, the heating resistor component rests with its second contact surface directly on the top of the second external connection or is firmly attached thereto by means of surface mounting.
Die elektrische Kontaktierung zwischen dem Heizwiderstandsbauteil und den beiden Außenanschlüssen des Schalters kann also entweder mittels reiner Flächenkontaktierung erfolgen. In diesem Fall liegt die Kontaktebene, in der die beiden Kontaktflächen des Heizwiderstandsbauteils liegen, in einer Ebene mit der Anschlussebene, in der die Oberseiten der beiden Außenanschlüsse liegen.The electrical contact between the heating resistor component and the two external connections of the switch can therefore be made either by means of pure surface contact. In this case, the contact plane in which the two contact surfaces of the heating resistor component are located is in the same plane as the connection plane in which the top sides of the two external connections are located.
Zur Verbesserung der elektrischen Kontaktierung wie auch der mechanischen Befestigung des Heizwiderstandsbauteils können die Kontaktflächen des Heizwiderstandsbauteils alternativ dazu auch stoffschlüssig mit dem jeweiligen Außenanschluss des Schalters verbunden sein. Beispielsweise können die Kontaktflächen des Heizwiderstandsbauteils auf die Oberseiten des jeweiligen Außenanschlusses gelötet oder geschweißt sein.To improve the electrical contact and the mechanical fastening of the heating resistor component, the contact surfaces of the heating resistor component can alternatively be firmly connected to the respective external connection of the switch. For example, the contact surfaces of the heating resistor component can be soldered or welded to the top sides of the respective external connection.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird das Heizwiderstandsbauteil mit Hilfe einer Druckfeder mit seiner Anschlussseite gegen den ersten und den zweiten Außenanschluss gedrückt.According to a further embodiment, the heating resistance component is pressed with its connection side against the first and the second external connection by means of a compression spring.
Ein und dieselbe Druckfeder sorgt somit für den Kontaktdruck zwischen dem Heizwiderstandsbauteil einerseits und beiden Außenanschlüssen andererseits. Dies verbessert zusätzlich die Kontaktierung des Heizwiderstandsbauteils mit den beiden Außenanschlüssen des Schalters, wobei durch die Federkraft der Druckfeder gleichzeitig verhindert wird, dass auf das Heizwiderstandsbauteil zu starke mechanische Belastungen ausgeübt werden.One and the same compression spring thus ensures the contact pressure between the heating resistance component on the one hand and both external connections on the other. This also improves the contact between the heating resistance component and the two external connections of the switch, while the spring force of the compression spring simultaneously prevents excessive mechanical stress being exerted on the heating resistance component.
Anders als bei den aus der
Vorzugsweise greift die Druckfeder auf einer der Anschlussseite gegenüberliegenden Oberseite des Heizwiderstandsbauteils an dem Heizwiderstandsbauteil an.Preferably, the compression spring engages the heating resistor component on an upper side of the heating resistor component opposite the connection side.
Die Druckfeder ist also mit anderen Worten bevorzugt auf der den Kontaktflächen gegenüberliegenden Seite des Heizwiderstandsbauteils angeordnet. Die Druckfeder sorgt also zusätzlich zu der Schwerkraft für eine weitere Kontaktdruckerhöhung, wobei die Kraft der Druckfeder unmittelbar auf die Oberseite des Heizwiderstandsbauteils einwirken kann.In other words, the compression spring is preferably arranged on the side of the heating resistor component opposite the contact surfaces. In addition to the force of gravity, the compression spring therefore ensures a further increase in contact pressure, whereby the force of the compression spring can act directly on the top of the heating resistor component.
Grundsätzlich kann die Oberseite des Heizwiderstandsbauteils, an der die Druckfeder angreift, mit einer Isolationsschicht abgedeckt sein, um einen elektrischen Kurzschluss über die Druckfeder zu vermeiden, sofern nicht selbst aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist.In principle, the upper side of the heating resistor component, to which the compression spring acts, can be covered with an insulating layer to prevent an electrical short circuit via the compression spring, unless it is itself made of an electrically insulating material.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Heizwiderstandsbauteil durch mindestens eine Wand im Inneren des Gehäuses von dem Schaltwerk räumlich separiert.According to a further embodiment, the heating resistance component is spatially separated from the switching mechanism by at least one wall in the interior of the housing.
Dadurch ist einerseits garantiert, dass das Heizwiderstandsbauteil gegenüber dem Schaltwerk elektrisch isoliert ist. Andererseits wird dadurch garantiert, dass es auch bei Erschütterungen nicht zu mechanischen Kollisionen zwischen dem Schaltwerk und dem Heizwiderstandsbauteil kommen kann. Das Heizwiderstandsbauteil ist vorzugsweise formschlüssig in einer Extrakammer im Inneren des Schaltergehäuses angeordnet.On the one hand, this guarantees that the heating resistor component is electrically insulated from the switchgear. On the other hand, it guarantees that even in the event of vibrations, there can be no mechanical collisions between the switchgear and the heating resistor component. The heating resistor component is preferably arranged in a form-fitting manner in a separate chamber inside the switch housing.
Vorzugsweise weist das Heizwiderstandsbauteil ein PTC-Material auf.Preferably, the heating resistor component comprises a PTC material.
Besonders bevorzugt weist das Heizwiderstandsbauteil einen massiven quaderförmigen Block aus PTC-Material auf, auf dessen einer Seite, welche vorliegend als "Anschlussseite" bezeichnet wird, zwei Kontaktelemente aus Metall beabstandet voneinander angeordnet sind, an denen sich die beiden Kontaktflächen des Heizwiderstandsbauteils befinden.Particularly preferably, the heating resistor component has a solid cuboid-shaped block made of PTC material, on one side of which, which is referred to here as the "connection side", two contact elements made of metal are arranged at a distance from one another, on which the two contact surfaces of the heating resistor component are located.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Gehäuse einen Isolierstoffträger auf, der eine mit dem ersten Außenanschluss elektrisch verbundene erste stationäre Elektrode und eine mit dem zweiten Außenanschluss elektrisch verbundene zweite stationäre Elektrode trägt und entlang einer Höhenrichtung auf Abstand zueinander hält, wobei das temperaturabhängige Schaltwerk im Inneren des Gehäuses in einer Aussparung des Isolierstoffträgers zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die erste Elektrode über ein quer zu den beiden Elektroden ausgerichtetes, in dem Gehäuse angeordnetes Leitungsverbindungselement mit dem ersten Außenanschluss elektrisch verbunden ist, und wobei der erste und der zweite Außenanschluss bezüglich der Höhenrichtung auf gleicher Höhe durch den Isolierstoffträger hindurchgeführt sind.According to a further embodiment, the housing has an insulating material carrier which carries a first stationary electrode electrically connected to the first external connection and a second stationary electrode electrically connected to the second external connection and keeps them at a distance from each other along a height direction, wherein the temperature-dependent switching mechanism is arranged inside the housing in a recess of the Insulating material carrier is arranged between the first and the second electrode, wherein the first electrode is electrically connected to the first external connection via a line connection element arranged in the housing and aligned transversely to the two electrodes, and wherein the first and the second external connection are led through the insulating material carrier at the same height with respect to the height direction.
Das im Inneren des Gehäuses vorgesehene Leitungsverbindungselement, welches die erste Elektrode schalterintern mit dem ersten Außenanschluss elektrisch verbindet, ermöglicht es, die beiden Außenanschlüsse anders als bisher nicht auf unterschiedlichen Höhen, sondern auf gleicher Höhe durch den Isolierstoffträger abdichtend hindurchzuführen. Die Abdichtung zwischen den Außenanschlüssen und dem Isolierstoffträger kann somit auf gleicher Höhe erfolgen, was die generelle mechanische Abdichtung des Schalterinneren um ein Vielfaches vereinfacht und insgesamt verbessert.The cable connection element provided inside the housing, which electrically connects the first electrode inside the switch with the first external connection, makes it possible to lead the two external connections through the insulating material carrier at the same height rather than at different heights as before, and to seal them off. The sealing between the external connections and the insulating material carrier can therefore be carried out at the same height, which greatly simplifies and improves the general mechanical sealing of the inside of the switch.
Zudem müssen die Außenanschlüsse nicht gebogen werden, um diese auf gleiche Höhe bzw. in ein und dieselbe Ebene zu bringen. Dadurch ist der elektrische Anschluss des Schalters auf einfache Art und Weise ohne Nacharbeit der Außenanschlüsse in vorteilhafter Art und Weise möglich.In addition, the external connections do not have to be bent to bring them to the same height or level. This makes it easy to connect the switch electrically without having to rework the external connections.
Bei dem Leitungsverbindungselement handelt es sich vorzugsweise um ein separates Bauteil, das als elektrischer Leitungsträger zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Außenanschluss fungiert und schalterintern einerseits mit der ersten Elektrode elektrisch verbunden ist und andererseits mit dem ersten Außenanschluss elektrisch verbunden ist.The line connection element is preferably a separate component which acts as an electrical line carrier between the first electrode and the first external connection and is electrically connected to the first electrode on the one hand inside the switch and is electrically connected to the first external connection on the other hand.
Ähnlich wie das Schaltwerk ist auch das Heizwiderstandsbauteil gemäß dieser Ausgestaltung vorzugsweise in dem Isolierstoffträger angeordnet. Besonders bevorzugt ist das Heizwiderstandsbauteil in einer separaten Aussparung in dem Isolierstoffträger durch mindestens eine Wand separiert von dem Schaltwerk angeordnet.Similar to the switching mechanism, the heating resistance component according to this embodiment is also preferably arranged in the insulating material carrier. The heating resistance component is particularly preferably arranged in a separate recess in the insulating material carrier, separated from the switching mechanism by at least one wall.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind der erste und der zweite Außenanschluss innerhalb und außerhalb des Isolierstoffträgers parallel nebeneinander angeordnet.According to a further embodiment, the first and the second external connection are arranged parallel to one another inside and outside the insulating material carrier.
Die beiden Außenanschlüsse sind gemäß dieser Ausgestaltung also bevorzugt auf gleicher Höhe parallel nebeneinander durch den Isolierstoffträger hindurchgeführt. Hierdurch wird der elektrische Anschluss des Schalters um ein Vielfaches vereinfacht, da die beiden Außenanschlüsse in der Art eines Steckers parallel nebeneinander auf gleicher Höhe verlaufen.According to this design, the two external connections are preferably routed through the insulating material carrier parallel to one another at the same height. This makes the electrical connection of the switch much easier, since the two external connections run parallel to one another at the same height, like a plug.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung bildet der Isolierstoffträger ein Unterteil des Gehäuses, das von einem Deckelteil verschlossen ist.According to a further embodiment, the insulating material carrier forms a lower part of the housing, which is closed by a cover part.
Das Deckelteil ist vorzugsweise als Extrabauteil ausgestaltet, das an dem Isolierstoffträger, welcher das Unterteil des Gehäuses bildet, beispielsweise durch Verprägen eines oberen Randes des Unterteils, befestigt ist. Das Deckelteil kann je nach Ausgestaltung aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Metall, oder einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus Kunststoff, ausgestaltet sein.The cover part is preferably designed as an extra component that is attached to the insulating material carrier that forms the lower part of the housing, for example by stamping an upper edge of the lower part. Depending on the design, the cover part can be made of an electrically conductive material, for example metal, or an electrically insulating material, for example plastic.
In einer ersten alternativen Ausgestaltung ist das Deckelteil aus Metall, wobei das Deckelteil die erste Elektrode bildet. Das Deckelteil hat gemäß dieser Ausgestaltung also zwei grundsätzliche Funktionen. Zum einen dient es als Teil des Schaltergehäuses dazu, das Innere des Gehäuses, in dem sich das Schaltwerk und der Isolierstoffträger befindet, von der Außenwelt abzuschirmen und mechanisch abzudichten. Zum anderen dient es gleichzeitig als erste Elektrode für das temperaturabhängige Schaltwerk. Dies ermöglicht eine platzsparende Ausgestaltung des Schalters.In a first alternative embodiment, the cover part is made of metal, whereby the cover part forms the first electrode. According to this embodiment, the cover part has two basic functions. Firstly, as part of the switch housing, it serves to shield the interior of the housing, in which the switching mechanism and the insulating material carrier are located, from the outside world and to mechanically seal it. Secondly, it simultaneously serves as the first electrode for the temperature-dependent switching mechanism. This enables a space-saving design of the switch.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist das Deckelteil aus Kunststoff, wobei die erste Elektrode zwischen dem Deckelteil und dem Leitungsverbindungselement geklemmt angeordnet ist. Im Vergleich zu der zuvor genannten Ausgestaltung, bei der das Deckelteil aus Metall ist und eine Elektrode des Schaltwerks bildet, ist hier also ein Extrabauteil, das die erste Elektrode bildet, notwendig. Andererseits kann das Gehäuse, welches neben dem Unterteil bzw. dem Isolierstoffträger das Deckelteil aufweist, vollständig aus Kunststoff sein, was insbesondere eine kostengünstige Herstellung des Schalters ermöglicht.According to an alternative embodiment, the cover part is made of plastic, with the first electrode being clamped between the cover part and the line connection element. In comparison to the previously mentioned embodiment, in which the cover part is made of metal and forms an electrode of the switching mechanism, an extra component that forms the first electrode is therefore necessary here. On the other hand, the housing, which has the cover part in addition to the base part or the insulating material carrier, can be made entirely of plastic, which in particular enables the switch to be manufactured cost-effectively.
Die Anschlussebene ist vorzugsweise orthogonal zu der Höhenrichtung ausgerichtet. Bei der Höhenrichtung handelt es sich um die Richtung, entlang derer die beiden Elektroden des Schalters voneinander beabstandet sind. Das Schaltwerk ist in Höhenrichtung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet.The connection plane is preferably aligned orthogonally to the height direction. The height direction is the direction along which the two electrodes of the switch are spaced apart from each other. The switching mechanism is arranged in the height direction between the first electrode and the second electrode.
Dabei ist es ferner bevorzugt, dass die erste Elektrode auf einer ersten Seite des Schaltwerks angeordnet ist und die zweite Elektrode, der erste und der zweite Außenanschluss auf einer in Höhenrichtung gegenüberliegenden zweiten Seite des Schaltwerks angeordnet sind.It is further preferred that the first electrode is arranged on a first side of the switching mechanism and the second electrode, the first and the second external terminal are arranged on a second side of the switching mechanism which is opposite in the vertical direction.
Die erste Elektrode ist vorzugsweise in Höhenrichtung oberhalb des Schaltwerks angeordnet, während die beiden Außenanschlüsse gemeinsam mit der zweiten Elektrode auf der in Höhenrichtung gegenüberliegenden Unterseite des Schaltwerks angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass die beiden Außenanschlüsse möglichst weit unten, nahe der Unterseite des Schaltergehäuses, aus dem Isolierstoffträger hinausgeführt sind.The first electrode is preferably arranged vertically above the switchgear, while the two external connections are arranged together with the second electrode on the opposite underside of the switchgear in the vertical direction. This has the advantage that the two external connections are led out of the insulating material carrier as far down as possible, close to the underside of the switch housing.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest ein Teil der zweiten Elektrode in der Anschlussebene angeordnet, wobei zumindest ein Teil der ersten Elektrode parallel zu der Anschlussebene angeordnet ist und parallel zu dieser verläuft.According to a further embodiment, at least a part of the second electrode is arranged in the connection plane, wherein at least a part of the first electrode is arranged parallel to the connection plane and runs parallel to it.
Dies ermöglicht zum einen eine sehr kompakte und in Höhenrichtung flache Ausführung des Schalters. Zum anderen kann die zweite Elektrode dann integral mit dem zweiten Außenanschluss verbunden sein, da sie mit diesem in ein und derselben Anschlussebene liegt. Beispielsweise kann ein und dasselbe Metallblech als zweite Elektrode und zweiter Außenanschluss verwendet werden. Hierdurch wird die Anzahl der Bauteile des Schalters weiterhin auf einem Minimum gehalten und der Einbau der zweiten Elektrode bzw. des zweiten Außenanschlusses vereinfacht.On the one hand, this enables a very compact and vertically flat design of the switch. On the other hand, the second electrode can then be integrally connected to the second external connection, as it is located in the same connection plane. For example, one and the same metal sheet can be used as the second electrode and the second external connection. This keeps the number of components of the switch to a minimum and simplifies the installation of the second electrode or the second external connection.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das temperaturabhängige Schaltwerk ein temperaturabhängiges Schaltelement auf, das dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von seiner Temperatur seine geometrische Form zu verändern, um das Schaltwerk zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung zu schalten.According to a further embodiment, the temperature-dependent switching mechanism has a temperature-dependent switching element which is designed to change its geometric shape depending on its temperature in order to switch the switching mechanism between the closed position and the open position.
Bei dem temperaturabhängigen Schaltelement handelt es sich vorzugsweise um ein Bimetall- oder Trimetall-Bauteil.The temperature-dependent switching element is preferably a bimetal or trimetal component.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das temperaturabhängige Schaltwerk ein Federelement auf, das dazu eingerichtet ist, in der Schließstellung des Schaltwerks die elektrisch leitende Verbindung herzustellen, indem es mit dem ersten Außenanschluss elektrisch leitend verbunden ist und einen mechanischen Kontaktdruck erzeugt, mit dem ein bewegliches Kontaktteil des Schaltwerks gegen ein mit dem zweiten Außenanschluss elektrisch leitend verbundenes stationäres Kontaktteil gedrückt wird.According to a further embodiment, the temperature-dependent switching mechanism has a spring element which is designed to establish the electrically conductive connection in the closed position of the switching mechanism by being electrically conductively connected to the first external connection and generating a mechanical contact pressure with which a movable contact part of the switching mechanism is pressed against a stationary contact part which is electrically conductively connected to the second external connection.
Das Vorsehen eines Federelements zusätzlich zu einem temperaturabhängigen Schaltelement innerhalb des Schaltwerks hat den Vorteil, dass das temperaturabhängige Schaltelement elektrisch und mechanisch entlastet wird. Zudem kann dadurch der Kontaktdruck in der Schließstellung des Schaltwerks erhöht werden, was insbesondere die Widerstandsfähigkeit des Schalters gegen mechanische Erschütterung verbessert. Je nach Bauweise des Schaltwerks können das temperaturabhängige Schaltelement und das temperaturunabhängige Federelement in dem Schaltwerk, wie eingangs erwähnt, mechanisch und elektrisch in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein.The provision of a spring element in addition to a temperature-dependent switching element within the switching mechanism has the advantage that the temperature-dependent switching element is electrically and mechanically relieved. In addition, the contact pressure in the closed position of the switching mechanism can be increased, which in particular improves the resistance of the switch to mechanical shock. Depending on the design of the switching mechanism, the temperature-dependent switching element and the temperature-independent spring element in the switching mechanism can, as mentioned at the beginning, be connected mechanically and electrically in series or in parallel to one another.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schalters, wobei sich das temperaturabhängige Schaltwerk des Schalters in seiner Schließstellung befindet;
- Fig. 2
- eine schematische Schnittansicht des in
Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schalters, wobei sich das temperaturabhängige Schaltwerk des Schalters in seiner Öffnungsstellung befindet; - Fig. 3A
- eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines in dem erfindungsgemäßen Schalter eingesetzten Heizwiderstandbauteils;
- Fig. 3B
- eine Draufsicht von unten auf das in
Fig. 3A gezeigte Heizwiderstandsbauteil; - Fig. 4
- eine schematische Draufsicht auf das in
Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schalters; - Fig. 5
- eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schalters, wobei sich das temperaturabhängige Schaltwerk des Schalters in seiner Schließstellung befindet;
- Fig. 6
- eine schematische Schnittansicht des in
Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schalters, wobei sich das temperaturabhängige Schaltwerk des Schalters in seiner Öffnungsstellung befindet; - Fig. 7
- eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schalters, wobei sich das temperaturabhängige Schaltwerk des Schalters in seiner Schließstellung befindet; und
- Fig. 8
- eine schematische Schnittansicht des in
Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schalters, wobei sich das temperaturabhängige Schaltwerk des Schalters in seiner Öffnungsstellung befindet.
- Fig.1
- a schematic sectional view of a first embodiment of the switch according to the invention, wherein the temperature-dependent switching mechanism of the switch is in its closed position;
- Fig. 2
- a schematic sectional view of the
Fig.1 shown embodiment of the switch according to the invention, wherein the temperature-dependent switching mechanism of the switch is in its open position; - Fig. 3A
- a schematic perspective representation of an embodiment of a heating resistor component used in the switch according to the invention;
- Fig. 3B
- a view from below of the
Fig. 3A heating resistor component shown; - Fig.4
- a schematic plan view of the
Fig.1 shown embodiment of the switch according to the invention; - Fig.5
- a schematic sectional view of a second embodiment of the switch according to the invention, wherein the temperature-dependent switching mechanism of the switch is in its closed position;
- Fig.6
- a schematic sectional view of the
Fig.5 shown embodiment of the switch according to the invention, wherein the temperature-dependent switching mechanism of the switch is in its open position; - Fig.7
- a schematic sectional view of a third embodiment of the switch according to the invention, wherein the temperature-dependent switching mechanism of the switch is in its closed position; and
- Fig.8
- a schematic sectional view of the
Fig.7 shown embodiment of the switch according to the invention, wherein the temperature-dependent switching mechanism of the switch is in its open position.
Der Schalter 10 weist ein temperaturabhängiges Schaltwerk 12 auf, welches dazu eingerichtet ist, den Schalter 10 in Abhängigkeit von seiner Temperatur von seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung und umgekehrt zu schalten.The
In der in
Der erste Außenanschluss 14 ist mit einer ersten Elektrode 18 elektrisch leitend verbunden. Diese erste Elektrode 18 bildet bei dem in
Der zweite Außenanschluss 16 ist elektrisch leitend mit einer zweiten Elektrode 20 verbunden. In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel ist die zweite Elektrode 20 einstückig mit dem zweiten Außenanschluss 16 verbunden. Mit anderen Worten bildet ein und dasselbe Metallblech die zweite Elektrode 20 und den zweiten Außenanschluss 16.The second
Beide Elektroden 18, 20 sind als ebene planare Elektroden ausgestaltet. Das Schaltwerk 12 ist im Inneren des Schalters 10 im Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden 18, 20 angeordnet.Both
Die beiden Elektroden 18, 20 werden von einem Isolierstoffträger 22, der einen Teil des Gehäuses 24 des Schalters 10 bildet, zueinander auf Abstand gehalten. Der Isolierstoffträger 22 trägt die beiden Elektroden 18, 20 und fixiert diese in ihrer Anordnung. Bei den beiden Elektroden 18, 20 handelt es sich also um unbewegliche, stationäre Elektroden.The two
Die beiden Elektroden 18, 20 werden von dem Isolierstoffträger 22 entlang einer Höhenrichtung auf Abstand zueinander gehalten. Diese Höhenrichtung, welche in
Die erste Elektrode 18 ist auf einer Oberseite (vorliegend bezeichnet als "erste Seite") des Schaltwerks 12 angeordnet, während die zweite Elektrode 20 auf der in Höhenrichtung h gegenüberliegenden Unterseite (vorliegend bezeichnet als "zweite Seite") des Schaltwerks 12 angeordnet ist.The
Der Isolierstoffträger 22 ist im Wesentlichen topfförmig ausgestaltet. Er bildet das Unterteil 23 des Gehäuses 24. Der Isolierstoffträger 22 ist um die zweite Elektrode 20 herum durch Umspritzen oder Vergießen derart ausgebildet, dass die zweite Elektrode 20 integraler Bestandteil des Gehäuseunterteils 23 ist.The insulating
Das Unterteil 23 des Gehäuses wird durch die als Deckelteil 19 ausgestaltete erste Elektrode 18 verschlossen. Das Deckelteil 19 ist rings herum, entlang seines gesamten Umfangs, von dem Isolierstoffträger 22 umgeben und wird von einem heißverprägten oberen Rand des Isolierstoffträgers 22 bzw. des Unterteils 23 an diesem unverlierbar gehalten.The
In den Isolierstoffträger 22 ist ferner ein Leitungsverbindungselement 26 aus elektrisch leitendem Material integriert. Bei diesem Leitungsverbindungselement 26 kann es sich beispielsweise um ein Leitungsblech oder einen sonstigen elektrischen Leiter handeln, der in den Isolierstoffträger 22 integriert ist und dadurch trotz seiner Anordnung im Inneren des Gehäuses 24 von dem ebenfalls im Inneren des Gehäuses 24 angeordneten Schaltwerk 12 elektrisch isoliert ist. In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Leitungsverbindungselement 26 im Querschnitt L-förmig ausgestaltet.A
Das Leitungsverbindungselement 26 verbindet die erste Elektrode 18 mit dem ersten Außenanschluss 14. Auf diese Weise ist es möglich, die beiden Außenanschlüsse 14, 16 trotz der in Höhenrichtung h versetzten Anordnung der beiden Elektroden 18, 20 dennoch auf gleicher Höhe durch den Isolierstoffträger 22 von innen nach außen hindurchzuführen. Der erste Außenanschluss 14 ist dementsprechend in den in
Die beiden Außenanschlüsse 14, 16 verlaufen, wie in
Während die Oberseite der zweiten Elektrode 20 bei dem in
Auf den beiden Außenanschlüssen 14, 16 liegt von oben ein elektrisches Heizwiderstandsbauteil 32 auf. Dieses Heizwiderstandsbauteil 32 ist elektrisch parallel zu dem Schaltwerk 12 geschaltet und ebenfalls im Inneren des Gehäuses 24 in einer dafür separat vorgesehenen Aussparung 34 des Isolierstoffträgers 22 seitlich neben dem Schaltwerk 12, aber räumlich separiert zu diesem angeordnet.An electrical
Das Heizwiderstandsbauteil 32 dient im Wesentlichen der Funktionen der Selbsthaltung, mit der der Schalter 10 nach einem Öffnen durch das Schaltwerk 12 so lange offengehalten wird, bis das durch den Schalter 10 zu schützende Gerät unabhängig von dem Schalter 10 stromlos geschaltet wird.The
Das Heizwiderstandsbauteil 32 weist ein in etwa quaderförmiges Bauteil 36 aus PTC-Material auf. Auf diesem PTC-Block 36 sind zwei Kontaktelemente 38, 40 aus leitfähigem Material angeordnet. Diese beiden Kontaktelemente 38, 40 sind beispielsweise jeweils als Metallblech ausgebildet, das dem PTC-Block 36 befestigt ist. Die beiden Kontaktelemente 38, 40 sind auf der gleichen Seite 42 des PTC-Blocks 36 angeordnet. Diese Seite 42 wird vorliegend als "Anschlussseite" des Heizwiderstandsbauteils 32 bezeichnet.The
Auf der Anschlussseite 42 weist jedes der beiden Kontaktelemente 38, 40 jeweils eine Kontaktfläche 44, 46 auf. Beide Kontaktflächen 44, 46 liegen in ein und derselben Kontaktebene K, welche in eingebautem Zustand des Heizwiderstandsbauteils 32 mit der Anschlussebene E zusammenfällt. Die an dem ersten Kontaktelement 38 angeordnete erste Kontaktfläche 44 dient der elektrischen Kontaktierung des Heizwiderstandsbauteils 32 an dem ersten Außenanschluss 14. Die an dem zweiten Kontaktelement 40 angeordnete zweite Kontaktfläche 46 dient der elektrischen Kontaktierung des Heizwiderstandsbauteils 32 mit dem zweiten Außenanschluss 16.On the
Das Heizwiderstandsbauteil 32 liegt also von oben auf den beiden Außenanschlüssen 14, 16 des Schalters 10 flächig auf, wobei die erste Kontaktfläche 44 auf der Oberseite 28 des ersten Außenanschlusses 14 aufliegt und die zweite Kontaktfläche 46 auf der Oberseite 30 des zweiten Außenanschlusses 16 aufliegt.The
Zur Erhöhung des Kontaktdrucks zwischen den beiden Kontaktflächen 44, 46 und den Oberseiten 28, 30 wird das Heizwiderstandsbauteil 32 mit Hilfe einer Druckfeder 48 mit seiner Anschlussseite 42 gegen die beiden Außenanschlüsse 14, 16 gedrückt. Diese Druckfeder 48 greift auf einer der Anschlussseite 42 gegenüberliegenden Oberseite 50 an dem Heizwiderstandsbauteil 32 an. Auf der Oberseite 50 kann das Heizwiderstandsbauteil 32 durch eine Isolationsschicht 52 abgedeckt sein, um den PTC-Block 36 von der Druckfeder 48 elektrisch zu isolieren.To increase the contact pressure between the two
Zur Isolation der beiden Kontaktelemente 38, 40 voneinander kann zwischen diesen ferner ein Kontaktunterbrechungselement 54 angeordnet sein (siehe
Die grundsätzliche Anordnung der beiden Außenanschlüsse 14, 16 und des Heizwiderstandsbauteils 32 ist ferner aus
Auch bei den in
Bei dem in
Ein erstes Ende 60 des Federelements 58 ist stoffschlüssig an der ersten Elektrode 18 befestigt. Ausgehend von diesem ersten Ende 60 ragt das Federelement 58 in der Art eines Kragträgers in den durch die Aussparung 61 im Inneren des Schalters 10 gebildeten Hohlraum hinein. Das gegenüberliegende zweite, freie Ende 62 des Federelements 58 ist stoffschlüssig (z.B. durch Löten oder Verschweißen) an einem ersten Ende 64 des temperaturabhängigen Schaltelements 56 befestigt. An einem dem ersten Ende 64 gegenüberliegenden zweiten Ende 66 trägt das temperaturabhängige Schaltelement 56 ein bewegliches Kontaktteil 68, das mit einem an der zweiten Elektrode 20 angeordneten stationären Kontaktteil 70 zusammenwirkt.A
Das bewegliche Kontaktteil 68 wird in der Schließstellung von dem Federelement 58 und dem temperaturabhängigen Schaltelement 56 gegen das stationäre Kontaktteil 70 gedrückt, wodurch der Schalter 10 geschlossen und die elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Außenanschlüssen 14, 16 hergestellt ist.In the closed position, the
Erhöht sich ausgehend hiervon die Temperatur des Schaltelements 56 infolge eines erhöhten Stromflusses durch den Schalter 10 oder infolge einer erhöhten Außentemperatur, so beginnt zunächst die Schleichphase des Schaltelements 56, in der seine gegen die Kraft des Federelements 58 arbeitende Federkraft nachlässt. Aufgrund der mechanischen Reihenschaltung des Schaltelements 56 mit dem Federelement 58 wird dieses allmähliche Nachlassen der Kraft des Schaltelements 56 durch das Federelement 58 ausgeglichen, so dass das bewegliche Kontaktteil 68 nach wie vor gegen das stationäre Kontaktteil 70 gedrückt wird.If, based on this, the temperature of the switching
Erhöht sich die Temperatur des Schaltelements 56 dann weiter bis auf oder über die Ansprechtemperatur des Schaltelements 56, so schnappt das Schaltelement 56 in seine in
In der in
Ohne das Heizwiderstandsbauteil 32, welches elektrisch parallel zu dem Schaltwerk 12 geschaltet ist, würde das Schaltwerk 12 automatisch zurück in seine in
Bei dem in
Das Schaltwerk 12 umfasst bei dem in
Das Schaltelement 56 und das Federelement 58 sind bei dem in
Als erste Elektrode 18 fungiert das Deckelteil 19, welches wie in dem ersten Ausführungsbeispiel vorzugsweise aus Metall ist. Die erste Elektrode 18 ist gleich wie zuvor über das Leitungsverbindungselement 26, welches in den Isolierstoffträger 22 eingebettet ist, mit dem ersten Außenanschluss 14 elektrisch leitend verbunden.The
Als zweite Elektrode 20 fungiert ein in den Isolierstoffträger 22 eingebettetes Metallblech, das zumindest abschnittsweise mit den Außenanschlüssen 14, 16 in der Anschlussebene E, in der auch die Kontaktflächen 44, 46 des Heizwiderstandsbauteils 32 angeordnet sind, liegt.The
Anders als in dem ersten Ausführungsbeispiel ist das stationäre Kontaktteil 70 nicht als separates Bauteil ausgestaltet, das stoffschlüssig mit der zweiten Elektrode 20 verbunden ist, sondern wird durch einen erhöhten mittigen Abschnitt der zweiten Elektrode 20 selbst gebildet.Unlike in the first embodiment, the
In der in
Der Strom fließt in der Schließstellung des Schalters 10 von dem ersten Außenanschluss 14 über das Leitungsverbindungselement 26 in die erste Elektrode 18 und von dort über das Federelement 58, das bewegliche Kontaktteil 68, das stationäre Kontaktteil 70 und die zweite Elektrode 20 zu dem zweiten Außenanschluss 16.In the closed position of the
Ebenso trägt das temperaturabhängige Schaltelement 56 in der in
Erhöht sich die Temperatur des Schalters 10 und damit auch des Schaltwerks 12 auf die Ansprechtemperatur des Schaltelements 56 oder über diese hinaus, so schnappt das Schaltelement 56 von seiner in
In der in
Bei dem in
Das Schaltelement 56 und das Federelement 58 liegen in diesem Fall jedoch von gegenüberliegenden Seiten an einem den äußeren Rand des beweglichen Kontaktteils 68 bildenden, umlaufenden Bund 74 an.In this case, however, the switching
Neben dem Schaltelement 56, dem Federelement 58 und dem beweglichen Kontaktteil 68 weist das Schaltwerk 12 gemäß dem in
Das Schaltwerksgehäuse 80 ist als teilweise offenes Gehäuse ausgestaltet und vorzugsweise aus Metall. Die aus Schaltelement 56, Federelement 58 und beweglichem Kontaktteil 68 gebildete Schaltwerkseinheit ist unverlierbar, aber mit Spiel in dem Schaltwerksgehäuse 80 gehalten.The
Mit Hilfe eines solchen Schaltwerksgehäuses 76 ist es möglich, das Schaltwerk 12 als Halbfabrikat vorzuproduzieren, als Schüttgut auf Lager zu halten und dann als Ganzes in das Schaltergehäuse 24 einzusetzen.With the aid of such a
In der in
Bei dem in
Bei einer Ausbildung des Deckelteils 19 aus Kunststoff muss auch das Heizwiderstandsbauteil 32 nicht gegenüber der Druckfeder 48 elektrisch isoliert sein, weshalb die Isolationsschicht 52 entfallen kann. Das Heizwiderstandsbauteil 32 liegt auch hier mit seinen an der Unter- bzw. Anschlussseite 42 vorgesehenen Kontaktflächen 44, 46 direkt an den Oberseiten 28, 30 der Außenanschlüsse 14, 16 an.If the
Das als erste Elektrode 18 fungierende Schaltwerksgehäuse 80 liegt auf dem Leitungsverbindungselement 26 auf, so dass auch hier das schalterintern vorgesehene Leitungsverbindungselement 26 den elektrischen Kontakt zwischen der ersten Elektrode 18 und dem ersten Außenanschluss 14 herstellt und eine Anbringung der beiden Außenanschlüsse 14, 16 auf gleicher Höhe bzw. ein Hinausführen der Außenanschlüsse 14, 16 auf gleicher Höhe aus dem Isolierstoffträger 22 hinaus ermöglicht.The
Der Stromfluss in der in
In der in
Die Öffnungsstellung wird auch hier durch die durch das Heizwiderstandsbauteil 32 bewirkte Selbsthaltung offen gehalten, bis keine Spannung mehr zwischen den beiden Außenanschlüssen 14, 16 anliegt.Here too, the opening position is kept open by the self-holding effect of the
Dementsprechend unterscheiden sich die drei vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiele im Wesentlichen in dem Aufbau des Schaltwerks 12, während das Prinzip der durch das Heizwiderstandsbauteil 32 bewirkten Selbsthaltung sowie die Art der Anordnung und elektrischen Kontaktierung des Heizwiderstandsbauteils 32 und die Anbringung der beiden Außenanschlüsse 14, 16 in einer gemeinsamen Anschlussebene E durch Vorsehen eines im Schalterinneren angeordneten Leitungsverbindungselements 26 in allen drei Ausführungsbeispielen auf prinzipiell ähnliche Weise verwirklicht ist.Accordingly, the three exemplary embodiments shown here differ essentially in the structure of the
Claims (15)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023102303.9A DE102023102303B3 (en) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | Temperature dependent switch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP4411777A1 true EP4411777A1 (en) | 2024-08-07 |
Family
ID=89662113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP24152791.0A Pending EP4411777A1 (en) | 2023-01-31 | 2024-01-19 | Temperature-dependent switch |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240258053A1 (en) |
EP (1) | EP4411777A1 (en) |
JP (1) | JP2024109076A (en) |
CN (1) | CN118431025A (en) |
DE (1) | DE102023102303B3 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102023127597B3 (en) | 2023-10-10 | 2025-02-13 | Marcel P. HOFSAESS | temperature-dependent switch |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19727197A1 (en) * | 1997-06-26 | 1999-02-04 | Marcel Hofsaess | Temperature-dependent switch with contact bridge |
DE19752581A1 (en) | 1997-11-27 | 1999-06-10 | Marcel Hofsaes | Switch with a temperature-dependent switching mechanism |
DE19807288A1 (en) | 1998-02-23 | 1999-09-09 | Hofsaes | counter |
EP0951041A2 (en) * | 1998-04-16 | 1999-10-20 | Thermik Gerätebau GmbH | Thermally actuated switch |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008006385A1 (en) | 2006-07-11 | 2008-01-17 | Thermik Geraetebau Gmbh | Connection pot and switch with connection pot |
CN205542584U (en) | 2016-01-28 | 2016-08-31 | 苏州工业园区凯恩电子科技有限公司 | Combined type temperature controller |
-
2023
- 2023-01-31 DE DE102023102303.9A patent/DE102023102303B3/en active Active
-
2024
- 2024-01-19 EP EP24152791.0A patent/EP4411777A1/en active Pending
- 2024-01-25 JP JP2024009302A patent/JP2024109076A/en active Pending
- 2024-01-30 CN CN202410129074.9A patent/CN118431025A/en active Pending
- 2024-01-30 US US18/426,647 patent/US20240258053A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19727197A1 (en) * | 1997-06-26 | 1999-02-04 | Marcel Hofsaess | Temperature-dependent switch with contact bridge |
DE19752581A1 (en) | 1997-11-27 | 1999-06-10 | Marcel Hofsaes | Switch with a temperature-dependent switching mechanism |
DE19807288A1 (en) | 1998-02-23 | 1999-09-09 | Hofsaes | counter |
EP0951041A2 (en) * | 1998-04-16 | 1999-10-20 | Thermik Gerätebau GmbH | Thermally actuated switch |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN118431025A (en) | 2024-08-02 |
US20240258053A1 (en) | 2024-08-01 |
JP2024109076A (en) | 2024-08-13 |
DE102023102303B3 (en) | 2024-03-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3688800T2 (en) | Protection systems for a refrigeration compressor motor. | |
DE102008048554B3 (en) | Temperature-dependent switch | |
EP2826044B1 (en) | Surge protection device | |
EP2874171B1 (en) | Temperature-dependent switching device | |
EP2846344B1 (en) | Temperature-dependent switch | |
DE102011016896B3 (en) | Thermostatic switch | |
DE19941190A1 (en) | Thermal protection | |
EP0920044B1 (en) | Switch with a temperature sensitive switching mechanism | |
EP3796359A1 (en) | Temperature-dependent switch | |
DE102011119637B4 (en) | Temperature-dependent switch with a temperature-dependent switching mechanism and method for producing such a switch | |
EP4411777A1 (en) | Temperature-dependent switch | |
EP0828273B1 (en) | Switch with a safety element | |
EP0994497B1 (en) | Switch with insulating support | |
EP0740323B1 (en) | Thermostat with a bimetal switch device switching at overheating | |
EP0938117B1 (en) | Switch | |
EP2978007A1 (en) | Temperature-dependent switch with insulating film | |
EP4310878B1 (en) | Temperature-dependent switching device, temperature-dependent switch, and method for producing a temperature-dependent switching device | |
EP3731254A1 (en) | Temperature-dependent switch and method for manufacturing a temperature-dependent switch | |
EP3024010A1 (en) | Temperature-dependent switch | |
DE2511214C2 (en) | Temperature control device for electrical devices | |
DE102023102302B3 (en) | Temperature dependent switch | |
DE102019112680B4 (en) | Surge protection device | |
DE102023104839B3 (en) | Temperature dependent switch | |
EP0162940B1 (en) | Overload protection switch | |
DE102023102301B3 (en) | Temperature-dependent switch and method for producing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE |
|
GRAP | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20250129 |