GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines temperaturempfindlichen
elektrischen Schalters, umfassend ein Schnappelement, vorzugsweise eine Schnappscheibe,
aus Thermobimetall sowie ein Federelement als beweglichen Kontaktabschnitt, einen
Fixkontaktabschnitt, gegen welchen der bewegliche Kontaktabschnitt zum Schließen des
Kontakts bewegbar ist, einen Druckstift als Wirkverbindung zwischen Schnappelement
und Federelement, eine Stiftführung, in welcher der Druckstift entlang einer Stiftführungsachse
führbar ist, ein Gehäuse, welches einen lichten Innendurchmesser aufweist, und eine
Haube.
[0002] Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen temperaturempfindlichen
elektrischen Schalter, umfassend ein Schnappelement, vorzugsweise eine Schnappscheibe,
aus Thermobimetall sowie ein Federelement als beweglichen Kontaktabschnitt, einen
Fixkontaktabschnitt, gegen welchen der bewegliche Kontaktabschnitt zum Schließen des
Kontakts bewegbar ist, einen Druckstift als Wirkverbindung zwischen Schnappelement
und Federelement, eine Stiftführung, in welcher der Druckstift entlang einer Stiftführungsachse
führbar ist, ein Gehäuse, welches einen lichten Innendurchmesser aufweist, und eine
Haube.
STAND DER TECHNIK
[0003] Temperaturempfindliche elektrische Schalter werden zur temperaturabhängigen Schaltung
bzw. Schließung und/oder Unterbrechung eines elektrischen Stromkreises eingesetzt,
beispielsweise als Abschaltvorrichtung bei einem Wasserkocher, als Überlastsicherungen
oder in Reglern für Boiler. Daher ist auch die Bezeichnung Thermostat für diese Schalter
gebräuchlich.
[0004] Der Aufbau dieser Thermostate umfasst als temperaturempfindliches Element ein Schnappelement
aus Thermobimetall, welches üblicherweise als Schnappscheibe ausgeführt ist. Die Schnappscheibe
kann dabei kreisförmig ausgeführt sein oder andere Formen aufweisen, z.B. quadratische,
rechteckige etc.
[0005] Die Schnappscheibe weist eine Wölbung auf, beispielsweise in Form einer flachen Kugelkalotte,
welche sich bei einer unteren und einer oberen Schnapptemperatur sprunghaft ändert.
Hierbei wird ein Federelement bewegt, welches bei einem Wölbungszustand der Schnappscheibe
ein Fixkontaktelement kontaktiert und im anderen Wölbungszustand keinen Kontakt mit
dem Fixkontaktelement hat. Als Wirkverbindung zwischen der Schnappscheibe und dem
Federelement kommt ein in einer Stiftführung geführter Druckstift zum Einsatz, der
vorzugsweise elektrisch isolierend ausgeführt ist. Um eine Übertragung eines anfänglich
langsamen ("analogen") Hubes der von einem in den anderen Wölbungszustand umschnappenden
Schnappscheibe auf das Federelement zu vermeiden, berührt der Druckstift in einem
Wölbungszustand der Schnappscheibe nicht gleichzeitig die Schnappscheibe und das Federelement.
Erst beim auf den langsamen folgenden, schlagartigen ("digitalen") Hub der umschnappenden
Schnappscheibe berührt der Druckstift die Schnappscheibe und das Federelement gleichzeitig.
Hierdurch wird Funkenbildung vermieden.
[0006] Aus dem Stand der Technik bekannte Thermostate weisen den folgenden Aufbau auf, wobei
das Federelement das Fixkontaktelement grundsätzlich kontaktiert. Zunächst wird, um
eine zufriedenstellende Kontaktierung zu ermöglichen, am Federelement eine Kontaktniete
angebracht. Das Federelement wird in weiterer Folge mittels einer Verbindungsniete
mit einem Anschlussstück bzw. Terminal und einem Gehäuse des Thermostats vernietet,
wobei das Gehäuse üblicherweise aus Kunststoff besteht. Eine weitere Kontaktniete
wird am Fixkontaktelement montiert. Hierauf wird ein weiteres Terminal ebenfalls mit
einer Verbindungsniete mit dem Fixkontaktelement im Gehäuse vernietet.
[0007] In der Folge wird die Stiftführung aufgesetzt und der Abstand zwischen dem Druckpunkt
des Federelements und der Auflage der Schnappscheibe bestimmt. Nun wird ein Druckstift
mit entsprechender Länge verbaut. Als letzter Fertigungsschritt wird die Scheibe eingesetzt
und eine Haube mit dem Gehäuse, vorzugsweise durch Bördeln, verbunden.
[0008] Ein gravierender Nachteil des beschriebenen Aufbaus ist die Notwendigkeit, Druckstifte
in verschiedensten Längen zu lagern. Für eine Abstimmung des Thermostat, z.B. hinsichtlich
des Schaltverhaltens, müssen Druckstifte in unterschiedlichsten Längen verfügbar sein,
wobei der Unterschied zweier aufeinander folgenden Längen typischerweise 0,02 mm beträgt.
Dies ist einerseits mit sehr hohen Herstellungskosten aufgrund der geforderten Genauigkeit
verbunden, andererseits ist die Lagerung einer Unzahl an Druckstiften erforderlich,
was ebenfalls mit hohem Aufwand und Kosten einhergeht.
[0009] Ein weiterer Nachteil ist in der hohen Anzahl der Einzelteile zu sehen, die zur Herstellung
eines aus dem Stand der Technik bekannten Thermostaten notwendig sind.
AUFGABE DER ERFINDUNG
[0010] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Thermostat bzw. ein Verfahren zu dessen
Herstellung zur Verfügung zu stellen, wobei die oben genannten Nachteile vermieden
werden. Insbesondere soll eine Abstimmung des Thermostat mit nur einer vorgegebenen
Druckstiftlänge ermöglicht werden, d.h. ohne dass Druckstifte in unterschiedlichen
Längen benötigt werden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0011] Um einen temperaturempfindlichen elektrischen Schalter, umfassend ein Schnappelement,
vorzugsweise eine Schnappscheibe, aus Thermobimetall sowie ein Federelement als beweglichen
Kontaktabschnitt, einen Fixkontaktabschnitt, gegen welchen der bewegliche Kontaktabschnitt
zum Schließen des Kontakts bewegbar ist, einen Druckstift als Wirkverbindung zwischen
Schnappelement und Federelement, eine Stiftführung, in welcher der Druckstift entlang
einer Stiftführungsachse führbar ist, ein Gehäuse, welches einen lichten Innendurchmesser
aufweist, und eine Haube, möglichst unabhängig von der genauen Länge des Druckstifts
herstellen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das Gehäuse und die Stiftführung
als gemeinsam bewegbare Einheit auszuführen, diese Einheit über einen Kunststoffteil
einer Schaltbrückeneinheit entlang einer Montageachse zu bewegen und in einer Befestigungsposition
mit dem Kunststoffteil zu verbinden, wobei die Befestigungsposition von der Länge
des verwendeten Druckstifts abhängt. Dabei besteht die Schaltbrückeneinheit aus dem
Kunststoffteil und einer Schaltbrücke, welche sich wiederum aus einem ersten und einem
zweiten Teil zusammensetzt. Der erste Teil weist einen ersten Terminalabschnitt und
den Fixkontaktabschnitt auf, der zweite Teile einen zweiten Terminalabschnitt und
einen Anschlussabschnitt. An letzterem wird das Federelement mit einem Ende befestigt.
Erster und zweiter Teil sind in den Kunststoffteil eingebettet und durch diesen zueinander
lagefixiert. Diese Ausführung der Schaltbrücke bzw. der Schaltbrückeneinheit trägt
zur Reduktion der Einzelteile des Schalters bei.
[0012] Die Bestimmung der Befestigungsposition geht so vor sich, dass der Druckstift in
die Stiftführung eingesetzt wird, sobald sich das Gehäuse mit der Stiftführung in
einem hinreichend kleinen Abstand zum Federelement befindet. Dann stützt sich der
in der Stiftführung befindliche Druckstift mit einem Ende am Federelement ab bzw.
berührt das Federelement ohne dieses zu bewegen bzw. zu verbiegen. Das Gehäuse wird
nun parallel zur Montageachse verschoben, bis der Druckstift mit einem freien Ende
bzw. mit einem freien Endabschnitt die Stiftführung überragt, wobei die Länge des
Endabschnitts gemessen wird. Entspricht diese Länge nicht einem vorgegebenen Wert,
wird iterativ das Gehäuse wieder parallel zur Montageachse verschoben und die Länge
des freien Endabschnitts bestimmt, bis diese einem vorgegebenen Wert entspricht. Letzteres
definiert die Befestigungsposition, in welcher das Gehäuse mit dem Kunststoff fest
verbunden wird. Somit ist sichergestellt, dass der Abstand zwischen dem freien Ende
des Druckstifts und der Schnappscheibe einem vorgegebenen, gewünschten Wert entspricht
und der elektrische Schalter richtig abgestimmt ist.
[0013] Entsprechend ist es bei einem Verfahren zur Herstellung eines temperaturempfindlichen
elektrischen Schalters, umfassend ein Schnappelement, vorzugsweise eine Schnappscheibe,
aus Thermobimetall sowie ein Federelement als beweglichen Kontaktabschnitt, einen
Fixkontaktabschnitt, gegen welchen der bewegliche Kontaktabschnitt zum Schließen des
Kontakts bewegbar ist, einen Druckstift als Wirkverbindung zwischen Schnappelement
und Federelement, eine Stiftführung, in welcher der Druckstift entlang einer Stiftführungsachse
führbar ist, ein Gehäuse, welches einen lichten Innendurchmesser aufweist, und eine
Haube, erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Schieben des Gehäuses, welches mit der Stiftführung eine bewegbare Einheit bildet,
zumindest teilweise über einen Kunststoffteil einer Schaltbrückeneinheit entlang einer
Montageachse, wobei die Schaltbrückeneinheit aus einer Schaltbrücke und dem Kunststoffteil
besteht und die Schaltbrücke aus einem ersten und einem zweiten Teil, wobei weiters
der erste Teil einen ersten Terminalabschnitt und den Fixkontaktabschnitt und der
zweite Teil einen zweiten Terminalabschnitt und einen Anschlussabschnitt, an welchem
das Federelement befestigt ist, ausbildet, und wobei der erste und der zweite Teil
in den Kunststoffteil eingebettet und durch den Kunststoffteil miteinander verbunden
und zueinander lagefixiert sind;
- Einsetzen des Druckstifts in die Stiftführung und Schieben des Druckstifts in Richtung
Federelement, bis der Druckstift mit einem Ende am Federelement aufsitzt;
- Verschieben des Gehäuses in einer Richtung parallel zur Montageachse und Messen der
Länge eines freien Endabschnitts des Druckstifts, mit welchem der Druckstift eine
dem Federelement abgewandte Öffnung der Stiftführung in einer dem Federelement abgewandten
Richtung überragt;
- Fixieren des Gehäuses in einer Befestigungsposition am Kunststoffteil, wobei in der
Befestigungsposition die Länge des freien Endabschnitts einem vorgegebenen Wert entspricht.
[0014] Analog ist es bei einem temperaturempfindlichen elektrischen Schalter, umfassend
ein Schnappelement, vorzugsweise eine Schnappscheibe, aus Thermobimetall sowie ein
Federelement als beweglichen Kontaktabschnitt, einen Fixkontaktabschnitt, gegen welchen
der bewegliche Kontaktabschnitt zum Schließen des Kontakts bewegbar ist, einen Druckstift
als Wirkverbindung zwischen Schnappelement und Federelement, eine Stiftführung, in
welcher der Druckstift entlang einer Stiftführungsachse führbar ist, ein Gehäuse,
welches einen lichten Innendurchmesser aufweist, und eine Haube, erfindungsgemäß vorgesehen,
dass das Gehäuse mit der Stiftführung eine Einheit bildet, und dass das Gehäuse einen
Kunststoffteil einer Schaltbrückeneinheit teilweise in einer Richtung parallel zu
einer Montageachse vollumfänglich umgibt und mit dem Kunststoffteil verbunden ist,
wobei die Schaltbrückeneinheit aus einer Schaltbrücke und dem Kunststoffteil besteht
und die Schaltbrücke aus einem ersten und einem zweiten Teil, wobei der erste Teil
einen ersten Terminalabschnitt und den Fixkontaktabschnitt und der zweite Teil einen
zweiten Terminalabschnitt und einen Anschlussabschnitt, an welchem das Federelement
befestigt ist, ausbildet, und wobei weiters der erste und der zweite Teil in den Kunststoffteil
eingebettet und durch den Kunststoffteil miteinander verbunden und zueinander lagefixiert
sind.
[0015] Eine besonders stabile Einheit zwischen Gehäuse und Stiftführung ergibt sich bei
einer einstückigen Ausführung. Entsprechend ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schalters vorgesehen, dass das Gehäuse mit der Stiftführung
einstückig ausgeführt ist.
[0016] Um das Schieben und das genaue Positionieren des Gehäuses über dem Kunststoffteil
der Schaltbrückeneinheit zu erleichtern, ist die Verwendung von Montagestiften vorgesehen,
die jeweils mit einem ersten Ende auf dem Kunststoffteil abgestützt werden. Das Gehäuse
weist entsprechende Ausnehmungen für die Montagestifte auf und wird mit den Ausnehmungen
über zweite, freie Enden der Montagestifte geschoben. D.h. die Montagestifte fungieren
als Führung des Gehäuses bei dessen Positionierung über dem Kunststoffteil. Entsprechend
ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen,
dass mindestens ein Montagestift mit einem ersten Ende auf dem Kunststoffteil positioniert
wird, und dass das Gehäuse, welches mindestens eine Ausnehmung für den mindestens
einen Montagestift aufweist, mit der mindestens einen Ausnehmung über ein zweites
Ende des mindestens einen Montagestifts in Richtung des Kunststoffteils geschoben
wird. Analog ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schalters vorgesehen, dass das Gehäuse mindestens eine Ausnehmung für zumindest einen
Montagestift aufweist, wobei die mindestens eine Ausnehmung eine Ausnehmungsachse
aufweist, welche parallel zur Montageachse verläuft.
[0017] Um bei der Positionierung des Gehäuses unerwünschte Drehungen um eine Montagestiftlängsachse
zu vermeiden, sind zwei Montagestifte ausreichend, die vorzugsweise symmetrisch um
die Montageachse angeordnet sind. Entsprechend ist es bei einer besonders bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass genau zwei Montagestifte
zum Einsatz kommen.
[0018] Eine besonders stabile Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Kunststoffteil kann
durch Ultraschallpunktschweißung realisiert werden. Entsprechend ist es bei einer
besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen,
dass die Fixierung des Gehäuses am Kunststoffteil in der Befestigungsposition durch
Ultraschallpunktschweißen erfolgt.
[0019] Um das Punktschweißen zu begünstigen, sind eigens Bereiche am Gehäuse und am Kunststoffteil
hierfür vorgesehen. Entsprechend ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Punktschweißen in dafür vorgesehenen
Punktschweißbereichen am Gehäuse und am Kunststoffteil erfolgt. Analog ist es bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters vorgesehen,
dass das Gehäuse mindestens einen Punktschweißbereich aufweist, in welchem es mit
dem Kunststoffteil punktverschweißt ist.
[0020] Um eine optimale Punktschweißung zu ermöglichen, ist die Wandstärke des Gehäuses
im Punktschweißbereich, insbesondere die über den Punktschweißbereich gemittelte Wandstärke
des Gehäuses, gegenüber dem restlichen Gehäuse reduziert. Daher ist es bei einer besonders
bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters vorgesehen, dass das Gehäuse
im Punktschweißbereich eine mittlere Wandstärke aufweist, wobei die mittlere Wandstärke
im Punktschweißbereich geringer ist als die Wandstärke in zumindest einem Punkt des
restlichen Gehäuses.
[0021] Um die mechanische Stabilität des Schalters zu erhöhen, bildet der Kunststoffteil
Stützelemente aus, an denen das Gehäuse sich mit einer Innenseite abstützt. Entsprechend
ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters
vorgesehen, dass der Kunststoffteil mindestens ein Stützelement aufweist, das sich
in einer Erstreckungsrichtung parallel zur Montageachse erstreckt, und an welchem
das Gehäuse mit einer Gehäuseinnenseite anliegt.
[0022] Das Stützelement kann außerdem zur Fixierung des Gehäuses am Kunststoffteil verwendet
werden. Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, dass jedes Stützelement einen Fixierabschnitt
ausbildet, in welchem die Punktschweißung mit dem Gehäuse erfolgt. Um die Punktverschweißung
besonders gut in verschiedenen Befestigungspositionen ausführen zu können, wobei sich
die verschiedenen Befestigungspositionen vor allem durch eine Beabstandung zueinander
parallel zur Montageachse voneinander unterscheiden, liegt die Gehäuseinnenseite im
Bereich des Punktschweißbereichs möglichst flächig am Fixierabschnitt des Stützelements
auf. Entsprechend ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schalters vorgesehen, dass das mindestens eine Stützelement mindestens einen Fixierabschnitt
ausbildet, und dass das Gehäuse mit dem Kunststoffteil durch Punktschweißung gleichzeitig
im mindestens einen Punktschweißbereich des Gehäuses und im mindestens einen Fixierabschnitt
des mindestens einen Stützelements verbunden ist.
[0023] Die Stützelemente können außerdem zur Abstützung der Montagestifte verwendet werden.
Entsprechend bilden die Stützelemente Anschlagflächen aus, die vorzugsweise normal
auf die Montageachse und/oder die Ausnehmungsachse und/oder die Montagestiftlängsachse
stehen. Daher ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schalters vorgesehen, dass das mindestens eine Stützelement eine Anschlagfläche für
den mindestens einen Montagestift aufweist. Ebenso ist es bei einer besonders bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters vorgesehen, dass die Anschlagfläche
eben ausgeführt ist und normal auf die Ausnehmungsachse steht, wodurch eine besonders
sichere Abstützung der Montagestifte erreicht wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0024] Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen
sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls
einengen oder gar abschließend wiedergeben.
[0025] Dabei zeigt:
- Fig. 1
- eine axonometrische Ansicht eines temperaturempfindlichen elektrischen Schalters
- Fig. 2
- eine Aufsicht auf einen temperaturempfindlichen elektrischen Schalter
- Fig. 3
- eine Schnittansicht eines temperaturempfindlichen elektrischen Schalters entsprechend
der Schnittlinie A-A in Fig. 2
- Fig. 4
- eine axonometrische Ansicht einer Schaltbrücke mit befestigtem Federelement sowie
befestigten Kontaktprofilen
- Fig. 5
- eine axonometrische Ansicht einer Schaltbrückeneinheit mit befestigtem Federelement
sowie befestigten Kontaktprofilen
- Fig. 6
- eine axonometrische Ansicht des Positionierens eines Gehäuses über einer Schaltbrückeneinheit
mittels Montagestiften
- Fig. 7
- eine axonometrische Ansicht des Positionierens eines Gehäuses auf einer Schaltbrückeneinheit
mittels Montagestiften und Druckstift
- Fig. 8
- eine axonometrische Ansicht einer Schaltbrückeneinheit mit angefügtem Gehäuse und
zu verbindender Schnappscheibe und Haube
- Fig. 9
- Seitenansicht eines temperaturempfindlichen elektrischen Schalters
- Fig. 10
- eine Schnittansicht eines temperaturempfindlichen elektrischen Schalters entsprechend
der Schnittlinie C-C in Fig. 9
- Fig. 11
- eine Detailansicht des Bereichs B in Fig. 10
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[0026] In Fig. 1 ist eine axonometrischen Ansicht eines erfindungsgemäßen temperaturempfindlichen
elektrischen Schalters 1 dargestellt, welcher auch als Thermostat bezeichnet wird.
Dieser weist ein vorzugsweise aus Kunststoff gefertigtes Gehäuse 4 mit einem Hauptabschnitt
34 auf, welches auf einer Seite mittels einer Haube 7 verschlossen ist. Dabei ist
die Haube 7 vorzugsweise aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, gefertigt und
durch Bördelung mit dem Gehäuse 4 verbunden. Weiters sind in Fig. 1 ein erster 8 und
ein zweiter Terminalabschnitt 9 erkennbar, welche zum elektrischen Anschluss von außen
dienen.
[0027] Fig. 2 zeigt eine Aufsicht des Schalters 1 der Fig. 1 mit angedeuteter Schnittlinie
A-A und Pfeilen, die die entsprechenden Blickrichtungen angeben.
[0028] Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A in Fig. 2. Hierbei ist
eine gewölbte Schnappscheibe 2, die aus einem Thermobimetall gefertigt ist und einen
kreisförmigen Umriss hat, in einem ersten Wölbungszustand zu erkennen. In diesem,
der bei einer Ausgangstemperatur vorliegt, lagert die Schnappscheibe 2 auf einem inneren
Absatz 25 des Gehäuses 4 auf.
[0029] Ein Druckstift 5 berührt in dieser Position bzw. in diesem Wölbungszustand die Schnappscheibe
2 - mit einem Sollabstand - nicht oder nur so, dass er keinen Druck auf ein Federelement
6 ausübt. Hierbei kontaktiert das Federelement 6 in einer Kontaktposition 18 einen
Fixkontaktabschnitt 10 (vgl. Fig. 5). Genauer gesagt, liegt eine flächige Kontaktierung
eines Kontaktprofils 11, welches an einem freien Ende 15 des Federelements 6 befestigt
ist (vgl. Fig. 4), mit einem Kontaktprofil 12, welches am Fixkontaktabschnitt 10 befestigt
ist, vor.
[0030] Das Federelement 6 ist U-förmig gebogen und mit seinem anderen Ende 16 an einem Anschlussabschnitt
41 befestigt. Der Anschlussabschnitt 41 befindet sich auf einem zweiten Teil 39 einer
Schaltbrücke 37 (vgl. Fig. 4), ebenso wie der zweite Terminalabschnitt 9. D.h. das
Federelement 6 ist elektrisch leitend mit dem zweiten Terminalabschnitt 9 verbunden.
[0031] Der Fixkontaktabschnitt 10 wiederum befindet sich auf einem ersten Teil 38 der Schaltbrücke
37 (vgl. Fig. 4), ebenso wie der erste Terminalabschnitt 8. D.h. der Fixkontaktabschnitt
10 ist elektrisch leitend mit dem ersten Terminalabschnitt 8 verbunden. In der Kontaktposition
18 sind somit die beiden Terminalabschnitte 8, 9 elektrisch leitend miteinander verbunden.
[0032] Der erste 38 und zweite Teil 39 der Schaltbrücke 37 sind in einem Kunststoffteil
13 eingebettet. Einerseits sind der erste 38 und der zweite Teil 39 durch den Kunststoffteil
13 gegeneinander elektrisch isoliert. Andererseits positioniert der Kunststoffteil
13 den ersten 38 und zweiten Teil 39 zueinander und fixiert deren Lage. Schließlich
ist am Kunststoffteil 13 das Gehäuse 4 befestigt, das mit seinem Hauptabschnitt 34
den Kunststoffteil 13 zumindest teilweise vollumfänglich umgibt. Der erste Teil 38,
der zweite Teil 39 und der Kunststoffteil 13 bilden eine Schaltbrückeneinheit 40.
[0033] Ändert die Schnappscheibe 2 bei einer gewissen, üblicherweise gegenüber der Ausgangstemperatur
erhöhten ersten Temperatur ihren Wölbungszustand schlagartig, so drückt sich die Schnappscheibe
2 gegen die Haube 7 ab und auf den Druckstift 5, der dann wiederum das Federelement
6 niederdrückt. Auf diese Weise wird der elektrische Kontakt zwischen dem ersten 8
und dem zweiten Terminalabschnitt 9 unterbrochen. Der Druckstift 5 wird bei dieser
Bewegung von einer Stiftführung 14 entlang einer Stiftführungsachse 3 (vgl. Fig. 3)
geführt.
[0034] Bei einer anderen, üblicherweise gegenüber der ersten Temperatur deutlich niedrigeren
Temperatur springt die Schnappscheibe 2 wieder zurück in den in Fig. 3 gezeigten Wölbungszustand.
Das Federelement 6 kann nun in die Kontaktposition 18 zurück federn und schiebt dabei
den Druckstift 5 durch die Stiftführung 14 in die in Fig. 3 gezeigte Position.
[0035] Wie in Fig. 3 und Fig. 5 bereits erkennbar ist, werden durch den Kunststoffteil 13
zwei Stützelemente 21 ausgebildet, die sich entlang einer Erstreckungsrichtung 26
(vgl. Fig. 5) erstrecken, wobei die Erstreckungsrichtung 26 parallel zur Montageachse
36 verläuft. Die Stützelemente 21 dienen im zusammengenbauten Zustand des Schalters
1 zur mechanischen Stabilisierung, indem sich das Gehäuse 4 mit einer Innenseite 17
an den Stützelementen abstützt, siehe Fig. 3.
[0036] Außerdem bildet jedes Stützelement 21 eine Anschlagfläche 22 aus die normal auf eine
Montageachse 36 steht, vgl. Fig. 5. Beim Zusammenbau des Schalters 1 wird auf jeder
Anschlagfläche 22 ein Montagestift 19 mit einem ersten Ende 29 positioniert. Dabei
erstreckt sich die jeweilige Längsachse 28 der Montagestift 19 parallel zur Montageachse
36. Im Ausführungsbeispiel, das in Fig. 6 dargestellt ist, sind die Montagestifte
19 jeweils im Bereich ihres ersten Endes 29 leicht konisch ausgeführt, sodass das
erste Ende 29 in einer Ebene normal auf die Montageachse 36 nicht über die jeweilige
Anschlagfläche 22 ragt.
[0037] Das Gehäuse 4 weist entsprechend zwei Ausnehmungen 20 mit Ausnehmungsachsen 27 für
die Montagestifte 19 auf, um das Gehäuse 4 über freie, zweite Enden 30 der Montagestifte
19 entlang der Montageachse 36 in Richtung Kunststoffteil 13 schieben zu können. Sobald
das Gehäuse 4 auf die Montagestifte 19 aufgesteckt ist, fallen die Ausnehmungsachsen
27 im Wesentlichen mit den Montagestiftlängsachsen 28 zusammen bzw. sind zumindest
im Wesentlichen parallel zu diesen, wie in Fig. 6 ersichtlich ist.
[0038] Da im gezeigten Ausführungsbeispiel das Gehäuse 4 mit der Stiftführung 14 einstückig
ausgeführt ist, wird auch die Stiftführung 14 in Richtung Kunststoffteil 13 bzw. Schaltbrückeneinheit
40, d.h. gegen die Erstreckungsrichtung 26, geschoben. Sobald der Abstand zwischen
Stiftführung 14 und Federelement 6 hinreichend klein ist, wird der Druckstift 5 in
die Stiftführung eingesetzt, sodass der in der Stiftführung 14 befindliche Druckstift
5 mit einem Ende das Federelement 6 berührt bzw. sich an diesem abstützt, ohne dass
das Federelement 6 aus der Kontaktposition 18 bewegt wird.
[0039] Die Stiftführung 14 weist eine Öffnung 31 auf, die dem Federelement 6 abgewandt ist.
Wird das Gehäuse 4 gegen die Erstreckungsrichtung 26 hinreichend nahe an den Kunststoffteil
13 bzw. an das Federelement 6 herangeschoben, so überragt der Druckstift 5 mit einem
freien Endabschnitt 32 die Öffnung 31 in der Erstreckungsrichtung 26. Die Länge des
überstehenden bzw. überragenden freien Endabschnitts 32 wird nun gemessen und mit
einem Sollwert verglichen. Der Sollwert steht in unmittelbarem Zusammenhang mit dem
Sollabstand zur Schnappscheibe 2 und wirkt sich somit auf die Abstimmung des Schalters
aus. Entspricht die gemessene Länge des freien Endabschnitts 32 nicht dem Sollwert,
so wird das Gehäuse parallel zur Montageachse verschoben - bei zu kleiner Länge des
freien Endabschnitts 32 gegen die Erstreckungsrichtung 26, bei zu großer Länge des
freien Endabschnitts 32 in Erstreckungsrichtung 26. Nun wird die Länge des freien
Endabschnitts 32 erneut gemessen und mit dem Sollwert verglichen, und gegebenenfalls
wird das Gehäuse erneut parallel zur Montageachse 36 verschoben. Diese Schritte werden
solange wiederholt, bis die die Länge des freien Endabschnitts 32 mit dem Sollwert
übereinstimmt.
[0040] Dies definiert eine Befestigungsposition 33 für das Gehäuse 4, in welcher das Gehäuse
4 mit der Schaltbrückeneinheit 40 bzw. mit deren Kunststoffteil 13 fix verbunden wird.
Letzteres erfolgt durch Punktschweißung. Hierfür ist an den Stützelementen 21 jeweils
ein Fixierabschnitt 23 vorgesehen, der möglichst flächig die Gehäuseinnenseite 17
in jeweils einem Punktschweißbereich 24 des Gehäuses 4 berührt. Das Gehäuse 4 weist
in seinem Hauptabschnitt 34, welcher die Punktschweißbereiche 24 umfasst, eine Wandstärke
35 auf. Die Wandstärke 35 ist in Fig. 11 besonders gut erkennbar, wo eine vergrößerte
Ansicht des Bereichs B der Fig. 10 dargestellt ist, welche Fig. 10 wiederum eine Schnittansicht
gemäß einer Schnittlinie C-C und Blickrichtungspfeilen in der Seitenansicht des Schalters
1 der Fig. 9 zeigt. In Fig. 11 ist weiters erkennbar, dass im Punktschweißbereich
24 eine relativ zum restlichen Hauptabschnitt 34 erniedrigte Wandstärke 35 vorliegt,
um das Punktschweißen zu begünstigen. Die Wandstärke 35 kann über den Punktschweißbereich
24 gemittelt werden, wobei die Wandstärke 35 in zumindest einem Punkt des restlichen
Hauptabschnitts 34 größer ausfällt als die sich ergebende mittlere Wandstärke im Punktschweißbereich
34.
[0041] Die im Punktschweißbereich 24 erniedrigte Wandstärke 35 bewirkt ein elastisches Verhalten
des Gehäuses 4 im Punktschweißbereich 24, was ein flächiges Anliegen des Gehäuses
4 im Punktschweißbereich 24 am Fixierabschnitt 23 des Stützelements 21 zur Folge hat.
Dies erlaubt eine bewusste Überschneidung der Nominalmaße des Gehäuses 4 im Punktschweißbereich
24 und des Stützelements 21 im Fixierabschnitt 23, ohne das flächige Anliegen zu beeinträchtigen.
Somit kann trotz Fertigungstoleranzen von Gehäuse 4 und Kunststoffteil 13 das flächige
Anliegen des Gehäuses 4 im Punktschweißbereich 24 am Fixierabschnitt 23 des Stützelements
21 garantiert werden.
[0042] Nach erfolgter Punktschweißung werden zur Fertigstellung des Schalters 1 die Montagestifte
19 entfernt, die Schnappscheibe 2 eingesetzt und die Haube 7 am Gehäuse 4 befestigt,
vgl. Fig. 8.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 |
Schalter |
2 |
Schnappscheibe |
3 |
Stiftführungsachse |
4 |
Gehäuse |
5 |
Druckstift |
6 |
Federelement |
7 |
Haube |
8 |
Erster Terminalabschnitt |
9 |
Zweiter Terminalabschnitt |
10 |
Fixkontaktabschnitt |
11 |
Kontaktprofil des Federelements |
12 |
Kontaktprofil des Fixkontaktelements |
13 |
Kunststoffteil |
14 |
Stiftführung |
15 |
Freies Ende des Federelements |
16 |
Befestigtes Ende des Federelements |
17 |
Gehäuseinnenseite |
18 |
Kontaktposition |
19 |
Montagestift |
20 |
Ausnehmung für Montagestift |
21 |
Stützelement |
22 |
Anschlagfläche für Montagestift |
23 |
Fixierabschnitt des Stützelements |
24 |
Punktschweißbereich des Gehäuses |
25 |
Innerer Absatz des Gehäuses |
26 |
Erstreckungsrichtung des Stützelements |
27 |
Ausnehmungsachse |
28 |
Montagestiftlängsachse |
29 |
Erstes Ende des Montagestifts |
30 |
Zweites Ende des Montagestifts |
31 |
Dem Federelement abgewandte Öffnung der Stiftführung |
32 |
Freier Endabschnitt des Druckstifts |
33 |
Befestigungsposition |
34 |
Hauptabschnitt |
35 |
Wandstärke |
36 |
Montageachse |
37 |
Schaltbrücke |
38 |
Erster Teil |
39 |
Zweiter Teil |
40 |
Schaltbrückeneinheit |
41 |
Anschlussabschnitt |
1. verfahren zur Herstellung eines temperaturempfindlichen elektrischen Schalters (1),
umfassend ein Schnappelement, vorzugsweise eine Schnappscheibe (2), aus Thermobimetall
sowie ein Federelement (6) als beweglichen Kontaktabschnitt, einen Fixkontaktabschnitt
(10), gegen welchen der bewegliche Kontaktabschnitt zum Schließen des Kontakts bewegbar
ist, einen Druckstift (5) als Wirkverbindung zwischen Schnappelement und Federelement
(6), eine Stiftführung (14), in welcher der Druckstift (5) entlang einer Stiftführungsachse
(3) führbar ist, ein Gehäuse (4), welches einen lichten Innendurchmesser aufweist,
und eine Haube (7),
dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:
- Schieben des Gehäuses (4), welches mit der Stiftführung (14) eine bewegbare Einheit
bildet, zumindest teilweise über einen Kunststoffteil (13) einer Schaltbrückeneinheit
(40) entlang einer Montageachse (36), wobei die Schaltbrückeneinheit (40) aus einer
Schaltbrücke (37) und dem Kunststoffteil (13) besteht und die Schaltbrücke (37) aus
einem ersten (38) und einem zweiten Teil (39), wobei weiters der erste Teil (38) einen
ersten Terminalabschnitt (8) und den Fixkontaktabschnitt (10) und der zweite Teil
(39) einen zweiten Terminalabschnitt (9) und einen Anschlussabschnitt (41), an welchem
das Federelement (6) befestigt ist, ausbildet, und wobei der erste (38) und der zweite
Teil (39) in den Kunststoffteil (13) eingebettet und durch den Kunststoffteil (13)
miteinander verbunden und zueinander lagefixiert sind;
- Einsetzen des Druckstifts (5) in die Stiftführung (14) und Schieben des Druckstifts
(5) in Richtung Federelement (6), bis der Druckstift mit einem Ende am Federelement
(6) aufsitzt;
- Verschieben des Gehäuses (4) in einer Richtung parallel zur Montageachse (36) und
Messen der Länge eines freien Endabschnitts (32) des Druckstifts (5), mit welchem
der Druckstift (5) eine dem Federelement (6) abgewandte Öffnung (31) der Stiftführung
(14) in einer dem Federelement (6) abgewandten Richtung überragt;
- Fixieren des Gehäuses (4) in einer Befestigungsposition (33) am Kunststoffteil (13),
wobei in der Befestigungsposition (33) die Länge des freien Endabschnitts (32) einem
vorgegebenen Wert entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Montagestift (19) mit einem ersten Ende (29) auf dem Kunststoffteil
(13) positioniert wird, und dass das Gehäuse (4), welches mindestens eine Ausnehmung
(20) für den mindestens einen Montagestift (19) aufweist, mit der mindestens einen
Ausnehmung (20) über ein zweites Ende (30) des mindestens einen Montagestifts (19)
in Richtung des Kunststoffteils (13) geschoben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Montagestifte (19) zum Einsatz kommen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung des Gehäuses (4) am Kunststoffteil (13) in der Befestigungsposition
(33) durch Ultraschallpunktschweißen erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Punktschweißen in dafür vorgesehenen Punktschweißbereichen (23, 24) am Gehäuse
und am Kunststoffteil (13) erfolgt.
6. Temperaturempfindlicher elektrischer Schalter (1), umfassend ein Schnappelement, vorzugsweise
eine Schnappscheibe (2), aus Thermobimetall sowie ein Federelement (6) als beweglichen
Kontaktabschnitt, einen Fixkontaktabschnitt (10), gegen welchen der bewegliche Kontaktabschnitt
zum Schließen des Kontakts bewegbar ist, einen Druckstift (5) als Wirkverbindung zwischen
Schnappelement und Federelement (6), eine Stiftführung (14), in welcher der Druckstift
(5) entlang einer Stiftführungsachse (3) führbar ist, ein Gehäuse (4), welches einen
lichten Innendurchmesser aufweist, und eine Haube (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mit der Stiftführung (14) eine Einheit bildet und dass das Gehäuse
(4) einen Kunststoffteil (13) einer Schaltbrückeneinheit (40) teilweise in einer Richtung
parallel zu einer Montageachse (36) vollumfänglich umgibt und mit dem Kunststoffteil
(13) verbunden ist, wobei die Schaltbrückeneinheit (40) aus einer Schaltbrücke (37)
und dem Kunststoffteil (13) besteht und die Schaltbrücke (37) aus einem ersten (38)
und einem zweiten Teil (39), wobei der erste Teil (38) einen ersten Terminalabschnitt
(8) und den Fixkontaktabschnitt (10) und der zweite Teil (39) einen zweiten Terminalabschnitt
(9) und einen Anschlussabschnitt (41), an welchem das Federelement (6) befestigt ist,
ausbildet, und wobei weiters der erste (38) und der zweite Teil (39) in den Kunststoffteil
(13) eingebettet und durch den Kunststoffteil (13) miteinander verbunden und zueinander
lagefixiert sind.
7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mit der Stiftführung (14) einstückig ausgeführt ist.
8. Schalter (1) nach einem der der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mindestens einen Punktschweißbereich (24) aufweist, in welchem es
mit dem Kunststoffteil (13) punktverschweißt ist.
9. Schalter (1) nach einem der der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) im Punktschweißbereich (24) eine mittlere Wandstärke aufweist, wobei
die mittlere Wandstärke im Punktschweißbereich (24) geringer ist als die Wandstärke
(35) in zumindest einem Punkt des restlichen Gehäuses (4).
10. Schalter (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffteil (13) mindestens ein Stützelement (21) aufweist, das sich in einer
Erstreckungsrichtung (26) parallel zur Montageachse erstreckt, und an welchem das
Gehäuse (4) mit einer Gehäuseinnenseite (17) anliegt.
11. Schalter (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützelement (21) mindestens einen Fixierabschnitt (23) ausbildet,
und dass das Gehäuse (4) mit dem Kunststoffteil (13) durch Punktschweißung gleichzeitig
im mindestens einen Punktschweißbereich (24) des Gehäuses (4) und im mindestens einen
Fixierabschnitt (23) des mindestens einen Stützelements (21) verbunden ist.
12. Schalter (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mindestens eine Ausnehmung (20) für zumindest einen Montagestift
(19) aufweist, wobei die mindestens eine Ausnehmung (20) eine Ausnehmungsachse (27)
aufweist, welche parallel zur Montageachse (36) verläuft.
13. Schalter (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützelement (21) eine Anschlagfläche (22) für den mindestens
einen Montagestift (19) aufweist.
14. Schalter (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (22) eben ausgeführt ist und normal auf die Ausnehmungsachse (27)
steht.