[0001] Die Erfindung betrifft einen Temperaturschalter, insbesondere einen einstellbaren
Temperaturregler, nach dem oberbegriff von Anspruch 1.
[0002] Ein gattungsgemäßer Temperaturschalter hat ein temperaturempfindliches Ausdehnungselement,
das über eine Kraftübersetzung auf eine Schaltfeder eines Schnappschalters wirkt.
Weiterhin ist eine Überlastsicherung für die Schaltfeder vorgesehen. Die Überlastsicherung
hat mindestens einen Puffer, der mit der Kraftübersetzung zwischen Ausdehnungselement
und Schaltfeder zusammenwirkt, insbesondere in den Kraftfluß der Kraftübersetzung
eingebaut ist. Der Puffer ist oberhalb einer der Betätigungskraft der Schaltfeder
im Schaltpunkt zugeordneten Grenzkraft formveränderbar bzw. nachgiebig, während er
unterhalb der Grenztemperatur im wesentlichen unnachgiebig bzw. starr sein kann.
[0003] Ein derartiger Temperaturschalter ist aus der DE 196 27 969 bekannt. Er hat einen
als Kraftübersetzung bzw. kraftübersetzendes Kraftübertragungselement dienenden Wipphebel,
der von einer Ausdehnungsdose eines thermo-hydraulischen Ausdehnungssystems über ein
zwischengeschaltetes Pufferelement betätigt wird und der auf den Schnappschalter wirkt.
Das Pufferelement besteht aus einer geschlossenen Dose, die aus zwei topfförmigen,
einander übergreifenden Hälften besteht, zwischen denen eine Druckfeder vorgespannt
ist. Das Pufferelement überträgt die Schaltkraft der Ausdehnungsdose in dem Kräftebereich,
in dem die Schnappfederbetätigung erfolgt, völlig starr, während es bei einer darüber
hinausgehenden überlastung nachgiebig wird und sich teleskopartig zusammenschiebt.
Eine metallische Dosenhälfte des dreiteiligen Pufferelementes ist fest an der Ausdehnungsdose
angebracht. Bei der Montage des Temperaturreglers wird dann die Feder eingelegt, zur
Erzeugung einer Vorspannung mit Hilfe des anderen Dosenteiles zusammengedrückt und
die Dosenteile werden über Umbiegen von Krallen miteinander verbunden. Bei der weiteren
Montage wird dann das am Ausdehnungselement befestigte Pufferelement auf den Betätigungshebel
aufgesetzt. Dieses System funktioniert einwandfrei, ist jedoch in der Herstellung,
insbesondere bei der Montage, recht aufwendig.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturschalter der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, der kostengünstig herstellbar und einfach zusammenzubauen ist.
[0005] Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Temperaturschalter mit den Merkmalen von Anspruch
1.
[0006] Gemäß der Erfindung bilden der Puffer und die Kraftübersetzung eine als gepufferte
Kraftübersetzungseinheit bezeichenbare Baueinheit, also eine Baueinheit, die in sich
sowohl die Funktionen der Kraftübertragung zwischen Ausdehnungselement und Schaltfeder,
als auch die Funktion des Puffers vereinigt, der unterhalb seiner Grenzkraft wie ein
starres Element der Kraftübertragung wirkt, oberhalb seiner Grenzkraft aber eine gewisse
Nachgiebigkeit in die Kraftübertragung einbringt. Die Erfindung ermöglicht es, daß
komplette, im wesentlichen durch die lastabhängig gepufferte bzw. bedämpfte Kraftübertragungseinheit
und den Schnappschalter gebildete Schnappwerk als eine Baugruppe beispielsweise auf
einem Basissockel des Temperaturschalters unabhängig von dem Ausdehnungssystem vorzumontieren,
Zur weiteren Montage kann die das Ausdehnungselement umfassende Baugruppe aufgesetzt
und ggf. justiert werden, ohne daß eine Befestigung zwischen Ausdehnungselement und
Schnappwerk vorgesehen werden muß. Durch die Integration der durch den Puffer realisierten
Überdrückschutzeinrichtung in die Kraftübersetzung wird es möglich, bei derartigen
Temperaturschaltern handelsübliche, standardisierte Ausdehnungselemente zu verwenden,
da die gesamten Einrichtungen zur Überlastsicherung in das Schnappwerk, insbesondere
in die die Schaltfeder betätigende Kraftübersetzung integriert sind. Zudem ist bei
einer gepufferten Kraftübertragungseinheit die relative Lage von Puffer und Kraftübersetzung
schon vor Zusammenbau des Temperaturschalters festgelegt, so daß sich geometriebedingte
Schaltungenauigkeiten minimieren lassen.
[0007] Bei bevorzugten Ausführungsformen weist die Kraftübersetzung eine Hebeleinrichtung
mit mindestens einem Hebel auf, der vorzugsweise einseitig nach Art einer Schneidenlagerung
abgestützt ist und/oder der einen Hebelarm hat, der auf die Schaltfeder, vorzugsweise
mit punktförmigem Berührungskontakt, einwirkt. Ein Hebel ist ein einfaches Kraftübertragungselement,
dessen Kraftübersetzung über die wirksamen Hebellängen wählbar ist. Die Kraftübersetzung
kann 1:1 erfolgen, bevorzugt jedoch kraftverstärkend oder kraftvermindernd wirken.
Ein Übersetzungshebel kann zur Erhöhung der Schnappfederempfindlichkeit eingesetzt
werden. Eine besonders einfache Ausführungsform ist mit einem im wesentlichen L-förmigen
Hebel gegeben, der entweder an einem Schaltfederträger eingehängt und abgestützt oder
in einer Ausnehmung des Schaltfederträgers oder in einer gesonderten Ausnehmung beispielsweise
des Schaltersockels geführt sein kann.
[0008] Eine für die überdrücksicherung der Schaltfeder besonders wirksame Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, daß ein Anschlag vorgesehen ist, an dem sich der Hebel,
insbesondere der auf die Schaltfeder einwirkende Hebelarm, nach Überwindung des Schaltpunktes
für die Schaltfeder vorzugsweise unmittelbar abstützt. Die Abstützung kann die Bewegung
des Hebels beenden, nachdem der gewünschte Schaltvorgang abgelaufen ist und weit bevor
der elastische Bereich der Feder überschritten wird und diese ggf. durch Überdrücken
und damit verbundene plastische Verformung dauerhaft geschädigt werden könnte. Vorzugsweise
ist der Anschlag durch einen Vorsprung eines Schaltfederträgers, insbesondere durch
das Schaltzungenwiderlager, gebildet. Es ist jedoch auch möglich, den Anschlag durch
einen Vorsprung oder Abschnitt des Schaltersockels zu bilden und/oder ggf. an dem
durch den Anschlag wegbegrenzten Hebelarm oder einer anderen Stelle des Hebels einen
der Abstützung dienenden gesonderten Ansatz vorzusehen. Wenn der Hebel seine Anschlagsstellung
erreicht hat und sich das Ausdehnungselement weiter ausdehnt, so ist durch den Puffer
der Kraftübertragung auch ein Überdrückschutz für das Ausdehnungselement und die übrige
Mechanik des Temperaturschalters geschaffen. Ein Direktanschlag für den Hebel kann
auch bei anderen als erfindungsgemäß ausgestalteten gattungsgemäßen Temperaturschaltern,
beispielsweise solchen gemäß der DE 196 27 969, vorgesehen sein.
[0009] Eine Ausführungsform mit einer besonders geringen Anzahl wirksamer Bauteile in der
Kraftübertragung, die entsprechend wenig störanfällig ist, zeichnet sich dadurch aus,
daß der Puffer mindestens ein vorgespanntes, in Federrichtung, insbesondere in Ausdehnungsrichtung,
selbstfesselndes bzw. selbstbegrenzendes Federelement umfaßt. Zur Begrenzung des Federweges
sind also keine von der Feder gesonderten Bauteile erforderlich. Vorzugsweise liegt
das Federelement in Form einer in öffnungsrichtung ihrer Schenkel vorgespannten, vorzugsweise
U-förmig gebogenen Bügelfeder vor, deren Öffnung durch einen federeigenen Anschlag
begrenzt wird. Unterhalb einer für das Zusammendrücken der Schenkel ausreichenden
Belastung ist ein derartiges Federelement im wesentlichen starr bzw. formstabil, während
oberhalb einer Grenzkraft sich die Schenkel zusammendrücken lassen. Zur Selbstfesselung
des Federelementes bzw. zur Realisierung der in das Federelement integrierten Wegbegrenzung
kann mindestens ein an einem Federabschnitt, z.B. einem Schenkel angebrachter Haken
vorgesehen sein, der insbesondere die Form einer Biegelasche haben kann. Dieser kann
einen an einem anderen Federabschnitt oder Schenkel vorgesehenen Vorsprung hintergreifen.
Die Berührungsfläche am Anschlag ist vorzugsweise kleinflächig, beispielsweise linienhaft
oder punktförmig, wodurch die Federlänge bzw. -weite im anschlagsbegrenzten Zustand
sehr genau definierbar und auch bei mehrfacher Überlastung und nachfolgender Entlastung
des Federelementes reproduzierbar ist.
[0010] Eine besonders einfach zusammenbaubare und funktionssichere Ausführung ist dann gegeben,
wenn die lastabhängig gepufferte bzw. gedämpfte Kraftübersetzungseinheit, die auch
als Puffer-Hebel-Baueinheit bezeichnet werden kann, ein einziges, einstückiges Bauteil
ist, insbesondere ein Federblech-Biegeteil. Dieses kann sowohl als Hebel wirkende
Abschnitte, als auch als Puffer wirkende Abschnitte haben, insbesondere einen Abschnitt,
der eine selbstfesselnde Bügelfeder bildet. Der Hebel bzw. Hebelabschnitt kann eine
L-Form haben und beispielsweise zwei eine Schneidenlagerung bildende, in seitlichem
Abstand zueinander liegende Stützschenkel aufweisen. zwischen den Stützschenkeln kann,
vorzugsweise symmetrisch, ein den Puffer bildendes, selbstbegrenzendes Federelement
liegen, wobei beispielsweise ein Schenkel einer Bügelfeder mit den beidseitig benachbarten
Stützschenkel-Abschnitten zunächst eine dreizinkige Gabelanordnung bildet und die
entsprechenden Zinken zur Fertigstellung einer gedämpften Schaltwippe entsprechend
in gegenläufige Richtungen gebogen werden. Seitlich abstehende Vorsprünge des Gabelteils
können anschließend durch umgebogene Haltelaschen an den Seiten des anderen Schenkels
der U-förmigen Bügelfeder hintergriffen werden und dadurch die Selbstfesselung der
Bügelfeder herbeiführen.
[0011] Dauerhaft funktionssichere Temperaturschalter können insbesondere dann geschaffen
werden, wenn die Ausdehnungseinheit eine Ausdehnungsdose eines thermo-hydraulischen
Ausdehnungssystems umfaßt. Dank der Erfindung ist es möglich, daß die Ausdehnungseinheit,
insbesondere die auch als Diastat bezeichnete Ausdehnungsdose, beim zusammengebauten
Temperaturschalter in unverbundenem Anlagekontakt mit der Puffer-Hebel-Einheit oder
einem an einem Gehäuse des Schalters federnd befestigten Isolierstück steht. Der Berührungskontakt
kann bei der Montage des schalters hergestellt werden, ohne daß gesonderte Verbindungsmittel,
wie Schrauben oder Lötstellen, vorgesehen werden müssen. Entsprechend leicht ist ein
derartiger Temperaturschalter auch demontierbar, um evtl. defekte Teile auszutauschen.
[0012] Eine elektrische Isolierung zwischen ggf. stromführenden Teilen der Kraftübertragung
und dem Ausdehnungselement ist vorteilhaft dadurch zu erreichen, daß sich die Puffer-Hebel-Baueinheit
über ein vorzugsweise druckstarres Isolierstück aus elektrisch isolierendem, insbesondere
keramischem Material, an der Ausdehnungseinheit abstützt. Das Isolierstück kann an
der Baueinheit lösbar oder unlösbar befestigt sein und kann mit dieser zusammen eingebaut
werden. Das Isolierstück kann auch beweglich, insbesondere federnd, beispielsweise
über eine Bügelfeder, am Gehäuse befestigt und damit Teil der Gehäusebaugruppe sein.
[0013] Eine besonders flache Bauform läßt sich erzielen, wenn anstatt der ebenfalls möglichen
Ausdehnungsdose mit zwei schalenförmigen Blechmembranen und zentralem Anschlußnippel
für ein Kapillarrohr eine Flachmembran verwendet wird, bei der das Kapillarrohr im
Bereich des umlaufenden Randes der Dose im wesentlichen radial direkt in das Doseninnere
führt, ohne daß ein gesonderter Anschlußnippel notwendig ist.
[0014] Alternativ zu Ausführungsformen, bei denen Puffer und Kraftübersetzung bzw. Hebeleinrichtung
ein einziges einstückiges Bauteil bilden, ist es auch möglich, daß der Puffer ein
mit der Kraftübersetzung fest verbindbares oder verbundenes gesondertes Pufferelement
ist, welches vor dem Zusammenbau des Temperaturschalters mit der Kraftübersetzung,
insbesondere dem Wipphebel, zur Bildung einer gepufferten Kraftübertragungseinheit
vorzugsweise unlösbar, beispielsweise durch eine Nietverbindung oder Anschweißen,
verbunden wird. Das vorzugsweise längenveränderbare Pufferelement kann als Druckelement
ausgebildet sein, das bei Druckbelastung unterhalb der vorgesehenen Grenzkraft im
wesentlichen formstabil und oberhalb der Grenzkraft reversibel, beispielsweise teleskopartig,
zusammendrückbar ist. Es können beispielsweise die aus der DE 196 27 969 bekannten,
dreiteiligen Pufferelemente mit zwei eine vorgespannte Druckfeder umschließenden,
einander hintergreifenden Dosenteilen verwendet werden, wobei ein Dosenteil an der
Schaltwippe befestigt sein kann.
[0015] Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung
und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder
zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung
und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte Ausführungen darstellen
können. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften
beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[0016] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden
im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Temperaturreglers,
- Fig. 2(a)
- eine Seitenansicht einer als einstückiges Blech-Biegeteil ausgebildeten Puffer-Hebel-Einheit,
- Fig. 2(b)
- eine vergrößerte Detailansicht des eingekreisten Bereichs in Fig. 2(a),
- Fig. 3
- eine Vorderansicht der Puffer-Hebel-Einheit von Fig. 2,
- Fig. 4
- eine Draufsicht auf die Puffer-Hebel-Einheit von Fig. 2 im Schnitt entlang Linie IV-IV
in Fig. 2(a),
- Fig. 5
- eine andere Ausführungsform eines Temperaturreglers mit einer Flachmembran-Ausdehnungsdose,
- Fig. 6
- eine weitere Ausführungsform eines Temperaturreglers mit einer anderen, einstückigen
Puffer-Hebel-Einheit und einem dem Gehäuse zugeordneten Isolierstück im Längsschnitt
und
- Fig. 7
- einen Querschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 7.
[0017] Der Längsschnitt in Fig. 1 zeigt die Schaltkonponente einer ersten Ausführungsform
eines Temperaturreglers 1, der mit einem thermohydraulischen Ausdehnungssystem 2 zusammenwirkt.
Zu dem Ausdehnungssystem gehört ein nur schematisch angedeuteter Temperaturfühler
3 in Form eines mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten Rohres, das über ein Kapillarröhrchen
4 mit einem Ausdehnungselement in Form einer Ausdehnungsdose 5 verbunden ist. Die
Ausdehnungsdose besteht aus zwei schalenförmigen, gewellten Blechmembranen, die an
ihren in der Figur nach oben gebogenen Rändern durch schweißen oder Löten druckdicht
miteinander verbunden sind. Über einen in der Schale der Ausdehnungsdose zentrisch
angeordneten Anschlußnippel 6 ist das Kapillarrohr 4 mit dem Inneren des zwischen
den gewellten Blechschalen gebildeten Hohlraums verbunden. An der Oberseite des Nippeis
6 ist einstückig mit dem Nippel ein Haltebolzen 7 vorgesehen, der in einer hohlen
Einstellwelle 8 steckt. Diese hat ein Außengewinde 9, das mit einem Innengewinde zusammenarbeitet,
welches in einer Hülse 10 vorgesehen ist, die in der Oberseite 12 eines kastenförmigen
Metallgehäuses 13 einstückig mit diesem ausgebildet ist. Die Einstellwelle 8 ist einseitig
abgeflacht, um einen Einstellknopf drehfest aufzunehmen. In ihr ist eine Justierschraube
14 vorgesehen, die auf den Haltebolzen 7 zu dessen vertikaler Verstellung einwirkt.
[0018] Das Gehäuse 13 ist aus Blech hergestellt und hat die Form eines rechteckigen, teilweise
durchbrochenen Kastens, an dessen Oberseite 12 Befestigungspratzen 15 zum Einbau des
Temperaturreglers ausgeformt sind. Die Gehäuseunterseite wird von einen Basisteil
bzw. Sockel 16 aus temperaturbeständigem, formstabilen und elektrisch isolierenden
Material, beispielsweise Steatit oder einem anderen keramischen Material, gebildet.
An dem sockel 16 ist das Gehäuse 13 durch Verdrehlaschen 17 festgelegt.
[0019] Das plattenförmige Basisteil 16 trägt einen Schnappschalter 20. Dieser hat eine Schaltfeder
21, die an einem Schaltfederträger 22 befestigt ist. Der Schaltfederträger 22 ist
ein relativ kleines, massives Blechteil, das ein Schaltzungenwiderlager 23 in Form
einer nach oben gerichteten Abbiegung aufweist. Am Schaltzungenwiderlager ist eine
Schaltzunge 24 abgestützt, die durch einen etwa U-förmigen Einschnitt von der übrigen
Schaltfeder abgetrennt ist. Durch ihre Ausbiegung und Vorspannung, die sie der schaltfeder
gibt, kann die mit ihren kontaktfernen Enden durch Nieten am Schaltfederträger festgelegte
schaltfeder mit ihrem vorderen, den Schaltkontakt 25 tragenden Ende an ihrem Schaltpunkt
zwischen zwei stabilen Schaltstellungen umschnappen. In der in Fig. 1 gezeigten Ausschaltstellung
liegt das vordere Ende der Schaltfeder an einem aus dem Basisteil ausgeformten, ein
Gegenlager bildenden Vorsprung 26 an. In der Einschaltstellung liegt der Kontakt 25
an einem Gegenkontakt 27, der sich an einer Gegenkontaktbrücke 28 befindet, unter
einem durch die Feder bereitgestellten Anpreßdruck an.
[0020] Der Schnappschalterträger 22 und die Gegenkontaktbrücke 28 schaffen durch U-förmige
Ausbildung Befestigungslaschen, die einerseits als Verdrehlaschen 29 und andererseits
als ebenfalls durch Verdrehung festgelegte Flachsteckzungen 19 ausgebildet sind, über
die auch der elektrische Anschluß an der Unterseite es plattenförmigen Basisteils
erfolgt.
[0021] Der Schnappschalter 20 ist mit dem Ausdehnungselement 5 über eine als Kraftübersetzung
wirkende Hebeleinrichtung 30 kraftübertragend derart mechanisch gekoppelt, daß eine
Ausdehnung der Ausdehnungsdose 5 über ein vorgebbares vertikales Maß hinaus zu einer
Öffnung des Kontaktes 25, 27 führt. Die Hebeleinrichtung 30 umfaßt eine gepufferte
bzw. gedämpfte Schaltwippe 31, deren Aufbau im Zusammenhang mit Figuren 2 bis 4 näher
erläutert wird. Ihr ist ein keramischer Isolierknopf 32 zugeordnet, der auf der Oberseite
der Schaltwippe befestigt ist und sich mit seiner nach oben kugelförmig gekrümmten
oberseite 33 in der Mitte der großflächig ebenen Unterseite 34 einer an der Unterseite
der Ausdehnungsdose 5 befestigten Metallscheibe 35 an einer punktförmig kleinen Berührungsstelle
abstützt. Das druckstarre und elektrisch isolierende Material des auf eine vertikal
abstehende Befestigungslasche 36 der Schaltwippe 31 aufgesteckten keramischen Knopfes
32 sorgt für eine starre Übertragung der Vertikalbewegung der Dosenunterseite auf
die Schaltwippe 31 und schafft die erforderliche elektrische Isolierung zwischen stromführenden
Teilen des Schnappwerkes 20, 30 und der Ausdehnungseinheit 5. Die nach oben gebogenen
Ränder der Ausdehnungsdose fördern zusätzlich die Einhaltung ausreichender elektrischer
Abstände zwischen Schnappwerk und Ausdehnungssystem. Die durch die ebene Unterseite
der Metallscheibe 35 bereitgestellte großflächig ebene Anlagefläche für die gewölbte
Oberseite des Isolierstücks 32 sorgt dafür, daß die Andrückverhältnisse und damit
die Schaltgenauigkeit des Reglers im wesentlichen unabhängig von geringen Lagetoleranzen
der Ausdehnungseinheit sind.
[0022] Die als einstückiges Federstahl-Biegeteil ausgeführte Schaltwippe 31 vereinigt in
sich mehrere Funktionen im Rahmen der Kraftübertragung und der Überdrücksicherung,
Sie umfaßt einen im wesentlichen L-förmigen, als Übersetzungshebel der Kraftübertragung
wirkenden Hebelabschnitt 40 und eine einstückig mit diesem ausgebildete, als Puffer
wirkende U-förmig gebogene Bügelfeder 41, deren Schenkel 42, 43 in Öffnungsrichtung
der Bügelfeder vorgespannt sind und die sich anschlagsbegrenzt bis zu einem vorgegebenen
maximalen Vertikalmaß öffnen kann. Es handelt sich also um eine einstückige Schaltwippe
mit integriertem Überlastdämpfer.
[0023] Der Hebel bzw. Hebelabschnitt 40 hat zur Schaffung eindeutiger Druckverhältnisse
einen mit einer zentrischen, wulstförmigen Ausprägung 45 versehenen Hebelarm 46, mit
dem er punktförmig auf eine Betätigungsstelle 47 an einem quer verlaufenden Wulst
der Schaltfeder wirkt. Am gegenüberliegenden Ende des Hebels, der breiter ist als
lang, sind mit großem seitlichen Abstand voneinander zwei rechtwinklig nach unten
abgebogene Stützschenkel 48, 49 vorgesehen, deren untere Enden Schneidenlager 50 bilden,
indem sie auf der Oberfläche des Basisteils 16 abgestützt sind. Wie in Fig. 3 zu erkennen
ist, ist durch eine gekrümmte Unterkante der Stützschenkel 48, 49 dafür gesorgt, daß
eindeutige Abstützverhältnisse gegeben sind.
[0024] Die beiden Stützschenkel ragen von beiden Seiten her in je eine Ausnehmung in der
Seitenkante des Schaltfederträgers 22 hinein, so daß die Stützschenkel darin geführt
sind. Vorspringende Nasen 51 an der Innenseite der Stützschenkel 48, 49 sind widerhakenartig
ausgebildet und sorgen, nachdem der Hebel 40 unter Druck von oben her in die Ausnehmungen
hineingedrückt ist, für eine Sicherung gegen Abheben des Hebels.
[0025] Unterhalb des S-förmig nach oben versetzten vorderen Endes des Hebelarmes 46 liegt
bei eingebautem Wipphebel 31 (Fig. 1) das Schaltzungenwiderlager 23, das einen vertikalen
Anschlag für den Hebelarm 46 bildet. Hebelform und Anschlagshöhe sind so aufeinander
abgestimmt, daß sich der auf die schaltfeder einwirkende Hebelarm 46 unmittelbar auf
dem Anschlag 23 abstützt, nachdem der Schaltpunkt für die Schaltfeder überwunden und
damit der Kontakt, wie in Fig. 1 gezeigt, geöffnet ist, jedoch bevor die Schaltfeder
über ihren elastischen Bereich hinaus überdrückt und/oder gar auf den Schaltfederträger
22 oder das Basisteil 16 aufgedrückt wird. Durch die Anschlagsbegrenzung der Hebelbewegung
ist eine absolut wirksame Überdrücksicherung für die Schaltfeder geschaffen. Eine
derartige Überdrücksicherung kann auch bei anderen als erfindungsgemäß ausgestalteten
Temperaturschaltern, beispielsweise solchen gemäß der DE 196 27 969, vorgesehen sein.
[0026] Die Schaltwippe 41 ist kein über seinen gesamten Kraftbelastungsbereich im wesentlichen
starrer, herkömmlicher Hebel, sondern er ist in der Lage, unterhalb einer vorgebbaren
Grenzkraft im wesentlichen druckstarr bzw. formstabil zu sein, oberhalb der Grenzkraft
jedoch nachgiebig bzw. formveränderbar zu sein, um eine gewisse Entkopplung der durch
die Ausdehnungsdose 5 bewirkte Kraft vom Hebelarm 46 und/oder von der Schaltfeder
zu ermöglichen. Diese Pufferfunktion wird durch die anschlagsbegrenzt öffnende Bügelfeder
41 geschaffen, die ein selbstfesselndes bzw. selbstbegrenzendes Federelement bildet.
Die Bügelfeder 41 sitzt zur schaffung symmetrischer Druckverhältnisse symmetrisch
zwischen den Stützschenkeln 48, 49. Der durch eine in die Ausprägung 45 übergehende,
breite Verstärkungssicke 52 gegen Verbiegung stabilisierte Unterschenkel 42 ist ein
ebener einstückiger Fortsatz des Hebelarmes 46. Der Unterschenkel 42 geht mit einer
U-förmigen Biegung 53 in den bei voll geöffneter Feder (Figuren 1 bis 3) parallel
zum Unterschenkel verlaufenden, ebenfalls durch eine eingedrücke Sicke 54 stabilisierten
Oberschenkel 43 über, aus dem mittig die Befestigungslasche 36 aufgebogen ist.
[0027] Im Bereich des freien Endes des Oberschenkels 43 sind im Bereich unterhalb der Lasche
36 seitlich U-förmige Biegelaschen 55, 56 ausgebildet, die im gezeigten, senkrecht
nach unten gebogenen Zustand rechteckförmige, seitliche Vorsprünge 57, 58 des Hebelarmes
46 hintergreifen. Wie in Fig. 2 (b) zu erkennen, ist der den jeweiligen Vorsprung
57 hintergreifende Abschnitt der Biegelasche 55 zum Vorsprung hin konvex gekrümmt,
so daß sich die Biegelasche 55 bei anschlagsbegrenzt voll geöffneter Feder nur kleinflächig
an einer punktförmigen oder linienhaften Kontaktstelle 59 an der Unterseite des Vorsprunges
57 abstützt. Durch die punktgenaue Abstützung ist eine exakte vertikale Höhe (senkrecht
zum Hebelarm 46) der Schaltwippe in diesem Bereich reproduzierbar gegeben.
[0028] Die Bügelfeder 41 hat in Öffnungsrichtung ihrer Schenkel eine Vorspannung, die mit
sicherheit größer ist als die Grenzkraft, die im Bereich der Lasche 36 bzw. der Vorsprünge
57, 58 im wesentlichen senkrecht zur Schenkellängsrichtunq angreift, wenn die Betätigungskraft
der schaltfeder an ihren Schaltpunkt erreicht ist. Diese Auslegung der Federstärke
bewirkt, daß die Bügelfeder 41 bei Druckbelastung durch die Ausdehnungsdose 5 zumindest
so lange als formstarres Kraftübertragungselement wirkt, bis der Schaltpunkt der Schaltfeder
überwunden und der Kontakt 25, 27 geöffnet ist. Darüber hinausgehende Kräfte auf die
Bügelfeder-Schenkel können dagegen ein Zusammendrücken der Schenkel bewirken, so daß
im Kraftfluß zwischen Ausdehnungselement 5 und Schaltfeder eine gegen Überdrücken
sichernde, reversible Nachgiebigkeit gegeben ist.
[0029] Die Montage eines erfindungsgemäßen Temperaturreglers ist besonders einfach, da zur
Abringung des Schnappwerkes 20, 30 auf dem Basisteil 16 lediglich einfache Steck-
und Biegevorgänge vorgenommen werden müssen und die Verbindung des Schnappwerkes mit
der Ausdehnungseinheit 5 lediglich durch einfachen Anlagekontakt zwischen der großflächig
ebenen Unterseite 34 der Metalischeibe 35 und der kalottenförmigen Oberseite 33 des
Isolierknopfs 32 geschaffen wird. Selbst bei kleinen seitlichen Lageungenauigkeiten
der Ausdehnungseinheit relativ zur Kraftübertragung ändern sich die Schaltverhältnisse
praktisch nicht.
[0030] Das komplette Schnappwerk kann als Baugruppe auf dem Basissockel 16 vormontiert werden.
Dazu werden die Teile des Schnappschalters auf dem Basisteil 16 durch Einstecken in
entsprechende Schlitze und Verdrehen der Flachsteckzungen 19 und der Verdrehlaschen
17, 29 festgelegt. Die als einstückiges Blech-Biegeteil sehr gut handhabbare Schaltwippe
31 wird von oben über den Schnappschalterträger gedrückt und rastet aufgrund einer
durch die Nasen 51 gebildeten Schnappsicherung dort ein. Der Isolierknopf 32 kann
vor oder nach dem Einbau der Schaltwippe auf die Befestigungslasche 36 aufgesetzt
werden, wobei eine Befestigung gegen Abheben von der Lasche 36 nicht notwendig ist,
da im zusammengebauten Zustand und im Betrieb des zusammengebauten Schalters der Knopf
32 nur druckbelastet wird.
[0031] Die gefüllte und verlötete Komponente Fühler/Kapillarrohr/Ausdehnungsdose 5 wird
am Haltebolzen 7 befestigt. Es können standardisierte Ausdehnungselemente bzw. Diastaten
verwendet werden, da die Ausdehnungseinheit, bis auf die Notwendigkeit, eine Andruckfläche
für den Isolierkörper 32 vorzusehen, nicht an das Schnappwerk konstruktiv angepaßt
werden muß.
[0032] Die Justierung wird über die Justierschraube 14 vorgenommen. Im Betrieb wird die
Einstellwelle 8 zur Einstellung einer bestimmten Temperatur gedreht, so daß über das
Gewinde 9, 10 die Ausdehnungsdose 5 in eine bestimmte Position längs der Achse 60
der Einstellwelle gebracht wird. Durch diese Einstellung wird die Schaltfeder 21 schon
mehr oder weniger vorgespannt und mehr oder weniger nahe an ihren Schaltpunkt herangebracht.
[0033] Bei Erwärmung des Temperaturfühlers 3 dehnt sich die im Fühler enthaltene Ausdehnungsflüssigkeit
aus und bläht die Ausdehnungsdose 5 auf, so daß sich die Metallscheibe 35 nach unten
bewegt und den Hebel 46 entgegen der durch die Schaltfeder aufgebrachten Kraft im
Uhrzeigersinn verschwenkt.
[0034] Die Abstützung der Schaltfeder ist so vorgenommen, daß im unbelasteten Zustand der
schaltfeder das äußere Ende mit dem Kontakt 25 am Gegenkontakt 27 anliegt, der Schalter
also geschlossen ist. Der über die Flachsteckzungen angeschlossene Stromkreis wird
über die Schnappfeder geschlossen und der Schalter ist eingeschaltet.
[0035] Wenn jetzt der Schaltpunkt dadurch überschritten wird, daß die Schaltfeder sich soweit
herunterbewegt, daß sie umschnappt und auf dem Vorsprung 26 aufliegt, dann ist der
Schalter ausgeschaltet. Zu der an diesem Schaltpunkt an der Betätigungsstelle 47 auftretende
Betätigungskraft gehört, je nach Dimensionierung und Anordnung von Hebel und den entsprechenden
Druckpunkten, eine auf das Zusammendrücken der Bügelschenkel 42, 43 gerichteten Grenzkraft.
Diese im Bereich der Lasche 36 senkrecht auf die Schenkel gerichtete, versetzt zum
Schneidenlager 50 angreifende Kraft wird von der Bügelfeder 41 ohne Zusammendrückung
der Schenkel 42, 43 übertragen, so daß die gesamte Schaltwippe als ein starres Betätigungselement
wirkt.
[0036] Im normalen Betrieb wird nach Öffnen des Kontaktes 25, 27 keine wesentliche weitere
Ausdehnung der Ausdehnungsdose erfolgen, weil der Regler angesprochen hat und die
den Fühler 3 beaufschlagende Heizung eines beliebigen Elektrowärmegerätes oder andere
Elemente dadurch normalerweise ausgeschaltet wird. Wenn jedoch der Benutzer durch
Drehung der Einstellwelle 8 mittels eines nicht dargestellten Betätigungsknopfes den
Regler auf eine niedrigere Temperatur einstellt oder ihn ausschalten will, so bewegt
er damit die Ausdehnungsdose weiter in Richtung auf die Schaltwippe 31 zu, also in
Ausschalt-Richtung.
[0037] Nun kommen die Einrichtungen zur Überdrücksicherung des Temperaturreglers zur Wirkung.
Solange an der Bügelfeder deren Grenzkraft bzw. Pufferkraft noch nicht überschritten
ist, können die Bügelschenkel 42, 43 nicht zusammengedrückt werden und die Bewegung
der Bügelfeder ist eine reine Kippbewegung. Die Grenzkraft ist so eingestellt, daß
bei weiterer Überlast zunächst die Schaltfeder weiter nachgeben wird, bis der Hebelarm
46 auf dem Anschlag 23 aufliegt. Auch in diesem maximalen Überdrückungszustand der
Schaltfeder sind die auf sie wirkenden Kräfte und Ausbiegungen noch im elastischen
Bereich der Schaltfeder, so daß keine dauerhafte Schädigung auftreten kann. Bei weiter
zunehmender Ausdehnung wird die Grenzkraft überschritten und die bis dahin starre
Bügelfeder wird elastisch nachgiebig. Sie wird unter Zusammendrücken der Schenkel
42, 43 nachgeben und damit sich selbst sowie die Ausdehnungseinheit und die diese
tragenden Teile des Temperaturschalters vor Überdrückungsschäden schützen. Das Basisteil
16 bzw. der Schaltfederträger 22 können ggf. Aussparungen aufweisen, in welche die
Laschen 55, 56 eintauchen können, sofern konstruktiv das Oberflächenniveau des Basisteils
nicht bereits tief genug liegen sollte. Der maximale Überdrückweg der Bügelfeder kann
durch die Höhe der Rahmenöffnung in der Lasche begrenzt sein. Diese erforderliche
Höhe wiederum wird von der maximalen Ausdehnung bzw. dem maximalen Hub der Membran
vorbestimmt.
[0038] Bei Aufhebung der Überlastung, z.B. beim Erkalten des geregelten Gerätes, zieht sich
die Ausdehnungsdose 5 zusammen und die als Puffer wirkende Bügelteder 41 kehrt in
ihre in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Ausgangsform mit definierter maximaler Öffnungsweite
der Schenkel elastisch zurück.
[0039] Die durch die einstückige Schaltwippe 31 geschaffene Puffer-Hebel-Einheit aus schalthebel
40 und Puffer 41 ist also ein im Betriebszustand absolut druckstarres und nur bei
Uberlastung nachgebendes, sich danach aber exakt wieder in seine ursprüngliche Form
zurückbewegendes Übertragungsglied einer Kraftübersetzung zwischen Ausdehnungsdose
und Schnappschalter. Die Federelastizität in diesem Puffer wird erst wirksam, wenn
die Schaltung bereits erfolgt ist und dient nur zur Überlastsicherung in erster Linie
der schaltfeder, aber ggf. auch der Schaltwippe selbst und der Ausdehnungseinheit.
[0040] Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform eines Temperaturschalters 65 zeichnet sich
gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform durch eine besonders geringe Bauhöhe
aus. Bei gegenüber Fig. 1 unverändertem Aufbau im Bereich des Basisteils 66 und der
Schnappfeder 67 sowie bei gleichem Aufbau der einteiligen Schaltwippe 68 ist bei dieser
Ausführungsform ein flacherer, elektrisch isolierender Keramickörper 69 vorgesehen,
der bei zusammengebautem Temperaturschalter mit seiner kalottenförmig gewölbten Oberseite
in punktförmigem Andruckkontakt mit einer ebenen Unterseite einer Metalischeibe 70
steht, die an der Unterseite einer Flachmembran-Ausdehnungsdose 71 anliegt. Im Unterschied
zur tellerförmigen Ausdehnungsdose 5 gemäß Fig. 1 führt das Kapillarrohr in radialer
Richtung in der Ebene der Flachmembran direkt in das Innere der gewellten, flachen
Blechhälften der Ausdehnungsdose 71. Sowohl die Ausbildung der Dose als Flachmembran,
als auch die seitliche Einführung des Kapillarrohres 72 fördern die besonders geringe
Bauhöhe dieser Ausführungsform, deren Zusammenbau und Funktion sich ansonsten nicht
von der Ausführungsform nach Fig. 1 unterscheidet.
[0041] Die in den Fig. 6 und 7 gezeigte Ausführungsform eines Temperaturreglers 75 unterscheidet
sich von den vorher beschriebenen Ausführungsformen im wesentlichen durch die Form
der einstückigen Schaltwippe der Puffer-Hebel-Einheit und durch die Anbringung der
elektrischen Isolierung zwischen Schnappwerk und Ausdehnungseinheit, Sie wird am Beispiel
einer Ausdehnungseinheit mit nach oben gebogenen Rand, ähnlich Fig. 1 beschrieben,
es kann jedoch auch eine Flachmembran nach Art der Membran in Fig. 5 verwendet werden.
Die Schaltwippe 76 hat bei im wesentlichen unveränderter Schenkellänge der Bügelfeder
einen gegenüber den vorher beschrie-benen Ausführungsformen zur U-Biegung 77 verlängerten
Hebelabschnitt 78, so daß die das Schneidenlager 79 bildenden Stützschenkel 80, 81
von der Einstellachse 82 weg bis in den Bereich der U-Biegung verlegt sind. Im Bereich
der Einstellachse ist statt der Haltelasche für das Isolierstück eine kalottenförmig
nach oben gerichtete Ausprägung 83 des oberen Bügelschenkels ausgebildet.
[0042] Das die Schaltwippe von der Ausdehnungseinheit 84 elektrisch isolierende Isolierstück
85 ist nicht an der Schaltwippe befestigt, sondern wird von einer im Querschnitt von
Fig. 7 gut zu erkennenden Bügelfeder 86 getragen, deren freie Schenkel sich an gegenüberliegenden,
nach außen vorstehenden Horizontalsicken 87, 88 des Gehäuses 89 abstützen. Das Isolierstück
85 hat eine ebene Unterseite 89, mit der es sich auf der Kalotte 83 der Schaltwippe
punktförmig abstützt, und an seiner oberseite eine axiale Sacklochöffnung 90, in die
ein bolzenförmiger, vertikaler Ansatz 91 an der Unterseite der Ausdehnungseinheit
84 paßgenau eingeführt ist.
[0043] Der Isolierknopf 85 wird also mittels eines federnden Blechteils 86 an die Membran
84 axial angedrückt und wird durch seine bewegliche Befestigung an dem Gehäuse Teil
der Montagebaugruppe "Gehäuse". Wenn die Bügelfeder samt Isolierstück in das Gehäuse
eingesetzt und nachfolgend auch die Ausdehnungseinheit eingebaut ist, dann kann eine
durch die Bügelfeder 86 bereitgestellte, nach oben gerichtete axiale Vorspannung eventuell
vorhandenes Axialspiel im Bereich der Einstelleinheit beseitigen, was die Einstellgenauigkeit
erhöhen kann.
[0044] Beim Zusammenbau des Reglers wird im Bereich der Ein-stellachse zwischen der ebenen
Unterseite 89 des Isolierkörpers 85 und der als Gleitfläche wirkenden, integralen
Kalotte 83 der Schaltwippe ein Druckpunkt 92 gebildet. Ein funktional entsprechender
Druckpunkt existiert bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen zwischen der ebenen
Unterseite der Ausdehnungseinheit und der kalottenförmigen Oberseite des Isolierstückes.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 liegt dieser Druckpunkt tiefer, d.h. näher
an der Ebene des Schneidenlagers 79. Das Schneidenlager ist zudem weiter von der mit
der Einstellachse 82 zusammenfallenden Druckachse entfernt, so daß der zwischen Druckpunkt
92 und Schneidenlager 79 gebildete Hebelarn der Schaltwippe 76 in einen deutlich stumpferen
Winkel von ca. 60° zur Druckachse 82 steht, als der entsprechende Hebelarm bei den
Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 5. Entsprechend reduziert sich bei der am Schaltpunkt
auftretenden Kippbewegung der Schaltwippe die mit einen Abgleiten der Kalotte 83 an
der Unterseite 89 einhergehende Querbewegung gegenüber den Ausführungsformen nach
Fig. 1 bis 5 deutlich. Durch die Reduktion der Querbewegung, die in ungünstigen Fällen
durch Verkantung bzw. Verhakung der aneinander abgleltenden Teile behindert sein kann,
kann die Schaltgenauigkeit des Reglers erhöht werden.
[0045] Allen Ausführungsformen gemeinsam ist der Vorteil, daß durch die geschaffene Baueinheit
zwischen Puffer und Hebeleinrichtung diese Baueinheit gemeinsam eingebaut werden kann
und daß die Fertigstellung eines Temperaturreglers allein durch lagerichtiges Aufsetzen
der normalerweise an Gehäuse schon befestigten, ggf. über das gehäusegetragene Isolierstück
isolierten Ausdehnungseinheit auf die Puffer-Hebel-Einheit erfolgen kann, ohne daß
die Gehäusebaugruppe mit Diastat und ggf. Isolierstück noch durch gesonderte Befestigungsmittel
oder -maßnahmen an der Puffer-Hebel-Baueinheit befestigt werden müßte. Dadurch können
bei allen Ausführungsformen standardisierte Diastate verwendet werden, was die Herstellungskosten
senkt. Die elektrische Isolierung kann der Puffer-Hebel-Einheit, dem Gehäuse oder
der Ausdehnungseinheit zugeordnet sein. Die Möglichkeit, das Schnappwerk mit integriertem
Puffer komplett vorzumontieren bringt auch den Vorteil, daß der Betätigungspunkt auf
das Schnappsystem durch die eindeutige Schwenklagerung des Hebels stets exakt gleich
liegt. Fertigungstoleranzen bei der Lage der Einstellachse relativ zum Schnappwerk
wirken sich wegen der großflächigen ebenen Anlagefläche zwischen Puffer-Hebel-Einheit
und Ausdehnungseinheit bzw. Isolierstück nicht oder nur geringfügig auf die Schaltgenauigkeit
aus.
1. Temperaturschalter, insbesondere einstellbarer Temperaturregler, mit einem Ausdehnungselement,
das über eine Kraftübersetzung auf eine Schaltfeder eines Schnappschalters wirkt,
und mit einer Überlastsicherung für die Schaltfeder, wobei die Überlastsicherung mindestens
einen Puffer aufweist, der mit der Kraftübersetzung zusammenwirkt und der oberhalb
einer der Betätigungskraft der schaltfeder im Schaltpunkt zugeordneten Grenzkraft
formveränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübersetzung und der Puffer
eine Baueinheit bilden.
2. Temperaturschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübersetzung
eine Hebeleinrichtung (30) mit mindestens einem Hebel (40) aufweist, der vorzugsweise
einseitig nach Art einer Schneidenlagerung abgestützt ist und/oder der einen Hebelarm
(46) aufweist, der auf die Schaltfeder (21), vorzugsweise an einer punktförmigen Betätigungsstelle
(47), einwirkt.
3. Temperaturschalter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere nach Anspruch
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (23) vorgesehen ist, an dem sich
ein Hebel (40), insbesondere der auf die schaltfeder (21) einwirkende Hebelarm (46),
nach Überwindung des Schaltpunktes für die Schaltfeder unmittelbar abstützt, wobei
vorzugsweise der Anschlag durch einen Vorsprung (23) eines Schaltfederträgers (22)
gebildet wird.
4. Temperaturschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Puffer mindestens ein vorgespanntes, in Federrichtung selbstfesselndes Federelement
umfaßt, insbesondere in Form einer in Öffnungsrichtung ihrer schenkel (42, 43) vorgespannten,
anschlagsbegrenzt öffnenden Bügelfeder (41).
5. Temperaturschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das selbstfesselnde
Federelement (41) an dem Hebel befestigt, insbesondere einstückig mit dem Hebel (40)
ausgebildet ist, wobei vorzugsweise das selbstfesselnde Federelement symmetrisch zwischen
Stützschenkeln (48, 49) eines L-förmigen Hebels angeordnet ist und/oder daß zur Selbstfesselung
des Federelementes mindestens ein an einem Federabschnitt vorgesehener Haken, insbesondere
eine einstückig mit einem schenkel (43) der Bügelfeder (41) ausgebildete Biegelasche
(55, 56), vorgesehen ist, der einen an einem anderen Federabschnitt, insbesondere
dem anderen Schenkel (42) , vorgesehenen Vorsprung (57, 58) hintergreift, vorzugsweise
derart, daß sich der Haken (55, 56) unter Vorspannung des Federelementes kleinflächig
an dem Vorsprung (57, 58) abstützt.
6. Temperaturschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Baueinheit aus Puffer und Kraftübersetzung, insbesondere Hebeleinrichtung
(30), ein einstückiges Bauteil ist, insbesondere ein Federblech-Biegeteil.
7. Temperaturschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausdehnungseinheit eine Ausdehnungsdose (5; 71) eines thermo-hydraulischen
Ausdehnungssystems umfaßt, wobei vorzugsweise die Ausdehnungsdose als Flachmembran-Ausdehnungsdose
(71) ausgebildet ist und/oder daß die Ausdehnungseinheit, insbesondere die Ausdehnungsdose
(5; 71; 84), im zusammengebauten Zustand des Temperaturschalters in unverbundenem
Anlagekontakt mit der Baueinheit aus Puffer und Kraftübersetzung oder einem am Gehäuse
(89) beweglich befestigten Isolierstück (85) steht.
8. Temperaturschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Baueinheit aus Puffer und Kraftübersetzung elektrisch von der Ausdehnungseinheit
isoliert ist, wobei sie sich vorzugsweise über ein Isolierstück (32; 69; 85) aus elektrisch
isolierendem, insbesondere keramischen Material, an der Ausdehnungseinheit (5; 71;
84) abstützt.
9. Temperaturschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstück (32;
69) an der Baueinheit befestigt, insbesondere aufgesteckt ist oder daß das Isolierstück
(85) beweglich am Gehäuse (89) befestigt ist, wobei insbesondere ein sich am Gehäuse
abstützendes, das Isolierstück tragendes Federelement (86) vorgesehen ist, das das
Isolierstück an die Ausdehnungseinheit andrückt.
10. Temperaturschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet
daß der Ausdehnungseinheit eine ebene Anlagefläche (34; 89) zugeordnet ist, an der
sich die Baueinheit aus Puffer und Kraftübersetzung, mit einer konvex gekrümmten Stützfläche
(33; 83) im wesentlichen punktförmig abstützt.