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Dokumentenidentifikation DE3587064T2 19.05.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0182487
Titel Thermostat.
Anmelder Texas Instruments Inc., Dallas, Tex., US
Erfinder De Filippis, Pietro, I-81031 Aversa (Caserta), IT;
Calenda, Ciro, Aversa (Caserta), IT;
Notaro, Giuseppe, D'Arco (NA), IT;
Boulanger, Henry, Nicholasville, KY, 40356, US
Vertreter Prinz, E., Dipl.-Ing.; Leiser, G., Dipl.-Ing.; Schwepfinger, K., Dipl.-Ing.; Bunke, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Degwert, H., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Aktenzeichen 3587064
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 10.10.1985
EP-Aktenzeichen 853072536
EP-Offenlegungsdatum 28.05.1986
EP date of grant 03.02.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.05.1993
IPC-Hauptklasse H01H 37/54
IPC-Nebenklasse H01H 69/01   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Eintemperaturthermostaten, der mit einem Bimetallelement versehen ist, das für eine gegebene Ansprech- und Rückstelltemperatur empfindlich ist, und geht aus von der GB-A-1 094 944.

Verschiedene Thermostattypen mit Bimetallelementen sind schon aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Thermostaten sind jedoch von komplexer Struktur und demnach teuer und weisen tendenziell einen Platzbedarf auf, der oft Montageprobleme mit sich bringt.

So ist z. B. aus der deutschen Patentveröffentlichung 2 451 327 ein Thermostat bekannt, bei welchem eine Bimetallscheibe einen Schaft betätigt, der auf einen elastischen Streifen wirkt, der an einem Ende gesichert ist, so daß das zweite Ende angehoben und der elektrische Stromkreis unterbrochen wird. Diese Struktur ist komplex und sperrig und erfordert eine spezielle Ausgestaltung für den Anschluß, der den stationären Kontakt trägt, sowie für den elastischen Streifen, der einen beweglichen Kontakt trägt.

In der UK-A-1 094 944 ist ein thermisch betriebener Schalter mit einer Bimetallscheibe offenbart, die durch einen Deckel an dem offenen Ende eines becherförmigen Gehäuses an ihrem Platz gehalten ist, wobei sich ein beweglicher Schaltkontakt in dem Gehäuse befindet, der in der Lage ist, feste Schaltkontakte untereinander zu verbinden. Der bewegliche Kontakt wird durch eine Feder auf die festen Kontakte zugedrängt, und ein Stab ist an ihm befestigt, der sich auf die Mitte der Bimetallscheibe zu erstreckt, so daß der bewegliche Kontakt in einer Position der Scheibe von dem festen Kontakt entfernt gehalten ist, und daß der bewegliche Kontakt in der anderen Position der Scheibe durch die Feder gegen die festen Kontakte gehalten ist.

Die FR-A-2 167 696 offenbart eine ähnliche Form eines Schalters, der drei bewegliche Schaltkontakte aufweist, die um die Achse des Schalters symmetrisch verteilt sind, mit einer zentralen Schraube zum Einstellen des Abstandes zwischen der Bimetallscheibe und dem Gleitelement, das die beweglichen Schaltkontakte hält.

Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Eintemperaturthermostaten mit einem Bimetallelement vorzusehen, der eine einfache Struktur aufweist und in der Lage ist, eine optimale Zuverlässigkeit sicherzustellen.

Nach der vorliegenden Erfindung ist ein Thermostat vorgesehen, der eine monolithische Basis mit einer an einem Ende offenen Kammer aufweist, sowie zwei Anschlüsse, die an der Basis befestigt sind und mit einer elektrischen Schaltung verbunden werden können, wobei jeder Anschluß ein rechtwinklig gebogenes Ende aufweist, das einen stationären Kontakt trägt, der sich in der Kammer befindet, ein bewegliches Verbindungselement, das zwischen einer Position, die die stationären Kontakte untereinander verbindet, und einer von den stationären Kontakten beabstandeten Position bewegbar ist, eine Feder, die in einem Sitz an der Basis gelagert ist, um das bewegliche Verbindungselement in eine seiner Positionen relativ zu den stationären Kontakten vorzuspannen, ein mit Schnappwirkung thermisch ansprechendes Bimetallelement, das in der Lage ist, sich zwischen einem entspannten und einem thermisch erzeugten, gespannten Zustand zu bewegen, ein Gleitelement, das wirksam verbunden ist, um das bewegliche Verbindungselement gegen die Vorspannung der Feder in Reaktion auf eine Bewegung des Bimetallelements, die sich aus einer Erhöhung seiner Temperatur ergibt, aus der einen in die andere seiner Positionen zu bewegen, wobei das Gleitelement einen Abschnitt aufweist, der sich von dem beweglichen Verbindungselement zu dem Bimetallelement in geeignetem Abstand erstreckt, sowie Deckelmittel zum Halten des Bimetallelements an der Basis, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement mit dem beweglichen Verbindungselement wirksam so verbunden ist, daß es durch Biegen eines Teils oder durch Gleiten eines Teils relativ zu dem anderen durch Kraft eingestellt werden kann, und daß das Gleitelement, das bewegliche Verbindungselement oder ihre relative Position so eingestellt ist, daß das Ende des Gleitelements einen vorbestimmten Abstand von dem Bimetallelement im entspannten Zustand aufweist, wenn der Thermostat zusammengesetzt ist und das bewegliche Verbindungselement sich in der Position befindet, in die es durch die Feder vorgespannt ist.

In einem Beispiel der Erfindung ist die obengenannte Aufgabe dadurch gelöst, daß eine monolithische, zylindrische Basis vorgesehen ist, die an einem Ende offen ist, und in der zwei Anschlüsse eingefügt sind, die mit einer elektrischen Schaltung verbunden werden können, deren eines Ende um 90º gebogen ist, und die einen stationären Kontakt tragen, ein Element, das einen beweglichen Kontakt trägt, der die zwei stationären Kontakte durch die Wirkung einer Feder verbindet, sowie ein Gleitelement, das in der Lage ist, den beweglichen Kontakt durch die Wirkung eines Bimetallelements anzuheben, das in dem offenen Ende der Basis mittels eines Deckels befestigt ist.

Außerdem ist der Deckel so geformt, daß er alle vertikalen Belastungen auf den Rand der Basis weitergibt, wodurch verhindert wird, daß infolge von Schlägen oder Verformungen, die der Deckel erleidet, irgendeine Einwirkung auf die Scheibe ausgeht.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von zwei Ausführungsformen, die bespielhaft in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind; darin zeigen

Fig. 1 eine Längsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Thermostats im Querschnitt;

Fig. 2 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht wie in Fig. 1 zur Veranschaulichung eines Anschlusses, der in der Basis des Thermostats befestigt ist;

Fig. 3 eine Stirnansicht eines Anschlusses ähnlich dem in Fig. 2 gezeigten zur Veranschaulichung eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 4 ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel des Thermostats;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Thermostaten von Fig. 4 mit entferntem Deckel;

Fig. 6 eine Diagrammansicht, die ein Verfahren zum Einbau der Bimetallscheibe und des Deckels in den Thermostaten zeigt;

Fig. 7A eine Stirnansicht eines Ausführungsbeispiels des Deckels;

Fig. 7B eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A von Fig. 7a;

Fig. 8A und 8B das Diagramm eines weiteren, alternativen Verfahrens zur Montage der Anschlüsse durch Ultraschall;

Fig. 9A, 9B und 9C ein Verfahren zum Kalibrieren des Thermostats mit einer beweglichen Kerbplatte;

Fig. 10A eine Stirnansicht der Gleitführungsplatte für die beweglichen Kontakte, wie sie in dem Thermostaten von Fig. 4 und 5 verwendet wird;

Fig. 10B eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B von Fig. 10a; und

Fig. 11 eine Perspektivansicht der monolithischen Basis des Thermostats, die diagrammatisch die Montage des Thermostats veranschaulicht;

Fig. 12 eine Schnittansicht längs der Hauptachse eines alternativen Ausführungsbeispiels des Thermostats der Erfindung;

Fig. 13 eine Draufsicht auf die in der Vorrichtung von Fig. 12 verwendete Basis;

Fig. 14 eine Schnittansicht längs der Linie 14-14 von Fig. 13;

Fig. 15 eine Teilschnittansicht in einem vergrößerten Maßstab längs der Linie 15-15 von Fig. 12; und

Fig. 16 eine Teilschnittansicht längs der Linie 16-16 von Fig. 12, die im Diagramm einen Schritt beim Zusammenbau der Vorrichtung von Fig. 12 veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Thermostats. Der Thermostat besteht aus einer zylindrischen Basis oder einem Körper 1 aus Kunststoffmaterial mit einer unteren Höhlung 18. An diametral entgegengesetzten Positionen sind zwei Schlitze 17 vorgesehen, die von der unteren Höhlung durch die obere, geschlossene Wand des Körpers 1 nach außen verlaufen. Im oberen Teil des Körpers ist ein zylindrischer Sitz 19 vorgesehen, in dem eine Schraubenfeder 6 montiert ist, deren oberes Ende am Boden des Sitzes 19 gehalten wird. In die Schlitze 17 mit rechteckiger Gestaltung sind die Anschlüsse 7 und 8 eingefügt, deren untere Enden rechtwinklig gebogen sind und die jeweils einen Kontakt 9 tragen. In die Feder 6 ist ein Stab 4 aus Keramikmaterial eingefügt, auf den im Preßsitz eine Kontaktplatte 5 aus Stahl oder einem anderen magnetischen Material aufgeschoben ist, die sich an den zwei Kontakten 9 der Anschlüsse 7 und 8 abstützt, so daß die Platte 5 und der Stab 4 aneinander fixiert sind und die Bewegung des Stabes in dem Sitz 19 geführt ist.

Die Verbindung zwischen dem Stab 4 und der Kontaktplatte 5 ist so kalibriert, daß das untere Ende des Stabes 4 sich etwas über einer herkömmlichen, thermisch ansprechenden Bimetallscheibe 3 mit Schnappwirkung befindet, deren Rand zwischen einer Schulter 1.1 an der Öffnung der Höhlung 18 und dem nach oben gebogenen Rand eines Deckels 2 gefangen ist. Die Enden der Patte 5 sind bevorzugt in einer Nut 5.1 in dem Körper geführt.

Zum Zusammenbau der Bimetallscheibe 3 und des Deckels 2 wird durch die Pole N und S an die Kontaktplatte 5 ein Magnetfeld angelegt, so daß sie zur Basis hin angezogen wird, wobei die Feder 6 zusammengedrückt wird, wie dies schematisch in Fig. 6 gezeigt ist. Auf diese Weise wird auch der Stab 4 veranlaßt, sich zurückzuziehen, wodurch ein freier Raum zum leichten Einfügen der Scheibe 3 und zum Montieren des Deckels 2 geschaffen wird. Danach wird das Magnetfeld entfernt, und die Kontaktplatte 5 kehrt durch die Wirkung der Feder 6 in ihre normale Position zurück.

Dank dieser Kalibrierung des Schaftes 4 trifft die Bimetallscheibe 3 im Augenblick der Umkehr infolge eines Temperaturanstiegs abrupt den Schaft 4, wodurch eine Unterbrechung des elektrischen Stroms verursacht wird, da die Kontaktplatte 5 von den Kontakten der Anschlüsse 7 und 8 gegen die Wirkung der Feder 6 angehoben wird. Auf diese Weise wird die Zeit der Bogenbildung zwischen den Kontakten auf ein Minimum reduziert.

Das gleiche gilt für die Phase des Schließens der Kontakte, d. h. der Rückkehr der Bimetallscheibe in ihre Ausgangsposition beim Abkühlen der Scheibe.

Um dieses abrupte Öffnen und Schließen der Kontakte sicherzustellen, ist es demnach erforderlich, daß während der Zusammenbauphase der verschiedenen Bauteile des Thermostats zwischen der Bimetallscheibe und dem Stab aus Keramikmaterial ein Spiel für die Anfangskriechwirkung vorgesehen wird. Darüberhinaus sollte sichergestellt sein, daß dieses Spiel wegen eines viel größeren Anteils der abrupten oder Schnappbewegung als einer allmählichen im Lauf der Bimetallscheibe so klein wie möglich gehalten wird.

Der Deckel 2 ist zylindrisch mit einem aufgeweiteten Rand 2.1 um seine Außenseite geformt, so daß er an der Basis einfach durch das Einfügen des Deckels 2, der auf der Kante 1.2 der Basis 1 ruht, unter Kraft in einer einfachen Form von kreisförmiger Gestalt angebracht werden kann, der auf der Kante 1.2 der Basis 1 ruht. Diese Art der Befestigung des Deckels ist viel schneller und wirksamer als das heute verwendete Walzen oder Falzen.

Der Deckel 2 ist so geformt, daß er vertikale Belastungen, die durch mögliche Verformungen des Deckels im Betrieb verursacht werden, auf den Rand 1.2 der Basis ableitet, wodurch absolut verhindert wird, daß irgendwelche Verformungen oder Belastungen zu der Bimetallscheibe übertragen werden und so ihre charakteristischen Eigenschaften verändern.

Tatsächlich weist der Deckel 2 einen kreisförmigen Vorsprung 23 auf, der dem Innenflansch oder der Schulter 1.1 der Basis 1 dicht folgt, wobei die Bimetallscheibe 3 zwischen dem kreisförmigen Vorsprung 23 und dem Innenflansch der Basis l verkeilt ist.

Fig. 7A und 7B zeigen eine andere Ausführung des Deckels, bei der der kreisförmige Vorsprung 23 durch vier vorspringende Bogenstücke 33 ersetzt ist, die gleichmäßig über einen kreisförmigen Umfang verteilt sind, ebenfalls als Stütze für die Scheibe dienen und bei der Kalibrierung des Thermostats behilflich sind.

Die aus einem Stück hergestellten Anschlüsse 7 und 8 weisen, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, bevorzugt eine Zunge 20 auf, die sich während der Montage in dem Anschluß innerhalb der Basis verfängt, bis eine Anschlußschulter 7.1, 8.1 an der Basis eingreift, aber dann in einen engen Schlitz 1.3 in der Basis verschoben wird, um sie gegen eine entsprechende Schulter 16 an der Außenseite der Basis zu verkeilen. Die Anschlüsse 7, 8 können gegen und über der Zunge 20 um eine Schulter 22 entlang des engen Schlitzes 1.3 gebogen werden, wobei ihre feste Fixierung innerhalb der Basis dank der kombinierten Wirkung der Zunge 20 und der Schulter 16 und 22 nicht beeinträchtigt wird, die zusammenwirken, um diese Fixierung zu verbessern. In einem alternativen Ausführungsbeispiel weisen die Anschlüsse kleine Zähne 21 auf, die während der Montage in entsprechende Ausschnitte der Basis 1 eingreifen, was in Fig. 3 gezeigt ist.

Das Einfügen der Anschlüsse in die Basis kann durch Ultraschallenergie erfolgen. In Fig. 8A und 8B ist schematisch für ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel veranschaulicht, daß ein Anschluß 7 drei Sektoren 7, 7' und 7'' mit abnehmenden Breiten aufweist, an die seitlich Randnuten 30 und 31 mit gleichen Radien anschließen.

Unter der Wirkung der Ultraschallschwingungen dringt der Anschluß 7 in die Basis 1 während des Erwärmens ein, wobei die so entwickelte Wärme an der Oberfläche eine dünne Schicht des Materials der Basis wegschmilzt, das nach Beendigung des Einfügens (Fig. 8B) die Höhlungen 30 und 31 wieder aufgefüllt haben wird, wodurch eine perfekte Fixierung und Versiegelung des Anschlusses 7 in der Basis 1 sichergestellt wird.

Fig. 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem in Fig. 1 gezeigten darin unterscheidet, daß der Stab 4 aus Keramikmaterial durch eine Bewegungsübertragungs-Führungsplatte 13 ersetzt ist, die bevorzugt aus einem isolierenden Material wie Kunststoff, Keramik oder ähnlichem Material besteht und in diametral entgegengesetzte Nuten 15 geführt ist, die in der Höhlung 18 ausgebildet sind. An dem äußeren Ende der Feder 6 ist auf ähnliche Weise wie bei der Platte 5 aus dem ersten Ausführungsbeispiel eine Kontaktplatte 14 befestigt, die bewegliche Kontakte trägt. Eine Führungsplatte 13 weist bevorzugt erhöhte Kanten 13.1 und eine zentrale Vertiefung 13.2 auf, und die Kontaktplatte weist Nuten 14.1 auf, die in diesem Fall um Teile der erhöhten Kanten 13.1 der Führungsplatte eingepaßt sind. Die Führungsplatte 13 und die Kontakthalteplatte 14 bewegen sich auch zusammen, aber die Bewegung wird durch die Nuten 15 geführt und nicht durch den Sitz 19 wie in der Version von Fig. 1.

Die Platte 13 weist einen Ansatz 21 auf, dessen Entfernung von der Bimetallscheibe 3 nach dem Typ des verwendeten Bimetalls geeignet gewählt ist, um die gewünschte Kalibrierung des Thermostaten zu liefern.

Eine andere Art der Kalibrierung ist schematisch in Fig. 9A und 9B gezeigt. Hier weist die bewegliche Kontaktplatte 14 eine V-förmige Kerbe 35 in ihrer Mitte auf, die das Biegen der Platte durch eine Kraft 35.1 wie in Fig. 9A angegeben bis zu einem gewünschten Maß ermöglicht und so die Kalibrierung der Entfernung der Führungsplatte 13 von der Bimetallscheibe erlaubt. Die Kerbe verhindert darüberhinaus das Aufbringen von höheren Biegekräften, wodurch der Rand der Basis, an dem sich die bewegliche Kontaktplatte 14 abstützt, beschädigt werden könnte.

Die geführte Platte 13 weist bevorzugt zwei seitliche Vorsprünge 34 auf, was in Fig. 10 gezeigt ist, die dazu dienen, einen wesentlich längeren Widerstandspfad gegen den Durchgang von Oberflächenkriechströmen zu setzen, die ansonsten von der Platte 14 längs des Isolators 13 laufen könnten und sich auf das Bimetallelement und demnach auf den Deckel entladen könnten.

Der Deckel 2 weist einen kreisförmigen Vorsprung 23 auf, der dem inneren Flansch der Basis 1 dicht folgt, wobei das Bimetallelement durch den kreisförmigen Vorsprung 23 des Deckels an dem inneren Flansch der Basis befestigt ist, wenn er an der Basis 1 befestigt ist.

Dieses Ausführungsbeispiel von Fig. 4 und 5 ist besonders geeignet für höhere Temperaturen, z. B. über 200ºC, auf die sich die Kontaktplatte 5 von Fig. 1 erwärmen könnte, wodurch lokales Schmelzen in der Nut 5.1 aus Kunststoff verursacht werden könnte, in der sie geführt ist. In diesem Fall ist dieser Nachteil dagegen dank des geführten Gleitens der Platte 13 in den Nuten 15 der Basis vermieden. Tatsächlich erreicht die von der Kontaktplatte 14 thermisch isolierte Platte 13 nie Temperaturen, die für den Kunststoff der Basis, in der sie geführt ist, gefährlich werden.

Schließlich sollte bemerkt werden, daß die monolithische Basis, wie in der Perspektivansicht von Fig. 1 schematisch gezeigt, eine Nutzfläche 36 für das Anbringen einer Klammer 36.1 zur Montage des Thermostats an der Basis zum Einrichten aufweist, wobei dies aufgrund der Tatsache möglich wird, daß die Anschlüsse 7, 8 von dem Ring durch zwei Sperren 37 getrennt sind, die in der monolithischen Basis selbst ausgebildet sind.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel in Fig. 12 gibt 100 den neuen und verbesserten Thermostaten dieser Erfindung an, der so gezeigt ist, daß er eine allgemein zylindrische, becherförmige Basis 102 aus einem allgemein starren, ultraschallschmelzbaren, elektrisch isolierenden organischen Material oder ähnlichem mit einer an einem Ende offenen Höhlung 104 umfaßt, mit zwei Anschlußschlitzen 106, die sich durch den Boden 108 der Basis erstrecken, mit zwei Fixierschultern 110 an der Basis an jeder Seite der betreffenden Anschlußschlitze 106 im Inneren der Basishöhlung (vgl. Fig. 13-14), mit zwei Fixierschultern 112 an der Außenseite der Basis angrenzend an die betreffenden Anschlußschlitze 106, mit einer Schulter 114, die sich um die Basis angrenzend an das offene Ende der Basishöhlung erstreckt, sowie mit einem Flanschteil 116, der sich um den äußeren Rand des offenen Basisendes erstreckt. Ein Sitz 118 ist im Boden der Basishöhlung zwischen den Anschlußschlitzen 106 ausgebildet, und zwei Nuten 120 sind in der Wand der Basishöhlung an entgegengesetzten Seiten des Sitzes 118 vorgesehen.

Nach dieser Erfindung sind zwei L-förmige Streifenanschlüsse 122 jeweils mit mehreren Abschnitten 122.1, 122.2 und 122.3 mit zunehmend engerer Breite in dem längeren Schenkel 122.4 des Anschlusses vorgesehen und weisen bogenförmige Ausschnitte oder Kerben 122.5 auf, die in den Kanten dieses Anschlußschenkels ausgebildet sind. Der kürzere Schenkel 122.6 des Anschlusses weist einen stationären elektrischen Kontakt 124 auf, der daran bevorzugt wie gezeigt durch Vernieten oder auf ähnliche Weise gesichert ist, und eine Öffnung 122.7 ist, falls gewünscht, in jedem Anschluß vorgesehen, um das genaue Biegen des Anschlusses an der Verbindung der Schenkel zu erleichtern.

Wie in Fig. 16 gezeigt, ist der längere Schenkel jedes Anschlusses 122 in einen Anschlußschlitz 106 eingefügt und in den Schlitz gepreßt, wie in Fig. 16 durch den Pfeil 122a angegeben, während auf eine herkömmliche Weise Ultraschallenergie auf den Schlitzbereich der Basis aufgebracht wird (was nicht gezeigt ist), so daß die relativ breiteren Streifenabschnitte 122.1, 122.2 und 122.3 des Anschlusses zunehmend in einen Schlitz 106 geschoben werden und in den Seitenwänden der Basis angrenzend an den Schlitz eingebettet werden, während sich, leicht zu verstehen, die bogenförmigen Ausschnitte mit dem ultraschallschmelzbaren Basismaterial füllen, bis die jeweiligen Seitenkanten des kürzeren Basisschenkels 122.6 an den jeweiligen Fixierschultern 110 an der Basis eingreifen, um dadurch wodurch die Anschlüsse 122 in der Basis zu fixieren, um den stationären Kontakt 124, wie in Fig. 12 gezeigt, genau zu positionieren. Die fernen Ende der längeren Anschlußschenkel 122.4 werden dann, wie in Fig. 12 gezeigt, so gebogen, daß sie gegen entsprechende Fixierschultern 114 an der Außenseite der Basis anliegen. Man wird verstehen, daß bei dieser Anordnung das Aufschieben von Schnellverbindern oder ähnlichem auf die Anschlußenden, wie dies in Fig. 12 durch die gestrichelten Linien 125 im Diagramm veranschaulicht ist, zum Herstellen der elektrischen Verbindung zu den Anschlüssen tendenziell nicht die Anschlüsse 122 aus ihren gewünschten, in den Schlitzen 106 ultraschallversiegelten Positionen verschiebt. Die fernen Enden der Anschlüsse erstrecken sich bevorzugt von dem Thermostaten 100 in der gezeigten Richtung, aber es ist zu verstehen, daß die Anschlußenden in jeder Richtung gebogen werden können, um die gewünschte elektrische Verbindung herzustellen, ohne daß der Sitz der Anschlüsse in der Basis tendenziell gestört wird.

Nach der vorliegenden Erfindung ist in dem Sitz 118 der Basis eine zylindrische Schraubendruckfeder 127 angeordnet.

Ein flaches, bewegliches Kontaktelement 128 aus Metall, bevorzugt aus Stahl oder einem anderen magnetischen, elektrisch leitfähigen metallischen Material weist zwei bewegliche Kontakte 30 auf, die daran bevorzugt durch Vernieten oder ähnliches in beabstandeter Beziehung zueinander gesichert sind, um an den stationären Kontakten 124 anzugreifen, und ein Schlitz 128.1 ist in dem beweglichen Kontaktelement vorgesehen. In dieser Ausgestaltung kann das bewegliche Kontaktelement 128 leicht in einem preisgünstigen Herstellungsverfahren aus einem Streifenmaterial ausgestanzt werden. Ein flaches Bewegungsübertragungselement 132 aus Metall läßt sich ebenfalls preiswert aus einem Streifenmaterial ausstanzen, mit einer allgemein in Fig. 15 gezeigten Ausgestaltung, bei der sich ein Dorn 132.1 sich an einer Kante des Streifens befindet, der in den Schlitz 128.1 des beweglichen Kontaktelements eingefügt und darin vernietet oder ausgedehnt werden kann, um das Bewegungsübertragungselement in dem beweglichen Kontaktelement zusammen zu sichern, wie dies im Diagramm in Fig. 15 veranschaulicht ist. Die seitlichen Kanten 132.2 des Bewegungsübertragungselements sind so bemessen, daß sie in den betreffenden Nuten 120 in der Basis gleitend aufgenommen werden können, und eine entgegengesetzte Kante des Bewegungsübertragungselements weist einen Ansatzabschnitt 132.3 auf.

Das bewegliche Kontaktelement mit dem angefügten Bewegungsübertragungselement wird dann auf der Feder 127 angeordnet, so daß die Feder das bewegliche Kontaktelement in elektrischen Eingriff mit den stationären Kontakten 124 vorspannt, um die stationären Kontakte untereinander anzuschließen und den Ansatzabschnitt 132.3 des Bewegungsübertragungselements an einer ausgewählten Stelle angrenzend an das offene Ende der Basis 102 anzuordnen.

Ein herkömmliches, gekrümmtes Thermostatscheibenelement 134 aus Metall ist so angeordnet, daß sein Umfang 134.1 auf der Basisschulter 114 ruht, und ein dünner, biegsamer Film 136 aus einem elektrisch isolierenden Material wie einem Polyimidmaterial oder ähnlichem, das unter dem Namen Kapton verkauft wird, wird, wie in Fig. 1 gezeigt, über dem Thermostatelement angeordnet. Ein Magnet ist bevorzugt so positioniert, daß er das bewegliche Kontaktelement 128 und das Bewegungsübertragungselement 132 gegen die Vorspannung der Feder 118 nach unten in die Basishöhlung 104 zieht, um den Einbau der Scheibe und des Films in dem Thermostat 100 zu erleichtern, wie dies in der erwähnten gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung gezeigt ist. Ein becherförmiger Metalldeckel 138 wird dann über dem offenen Ende der Basis angeordnet, und sein Rand 138.1 wird über den Basisflansch 116 einwärts gekrümmt oder auf andere Weise darübergeformt, um den Deckel an der Basis zu sichern, wobei die Basis eine darin ausgebildete, ringförmige Rippe 138.2 zur Positionierung angrenzend an den Rand 134.1 des Thermostatelements aufweist, um dadurch mit der Basisschulter 114 bei der genauen Fixierung des Thermostatelements 134 mit einem ausgewählten Abstand a relativ zu dem Ansatzabschnitt 132.3 des Bewegungsübertragungselements zusammenzuwirken.

Bei dieser Anordnung kann sich das Thermostat in herkömmlicher Weise mit Schnappwirkung in eine umgekehrt gekrümmte Gestalt bewegen, wenn das Thermostatelement auf eine ausgewählte Betätigungstemperatur erwärmt ist, wodurch es verständlicherweise an dem Ansatzabschnitt 132.3 des Bewegungsübertragungselements angreift, um das bewegliche Kontaktelement gegen die Vorspannung der Feder 118 zu bewegen, um die stationären Kontakte 124 außer Eingriff zu bringen und den Stromkreis zwischen den Anschlüssen 122 der Vorrichtung zu öffnen. Dann kann das Thermostatelement, bei einer darauffolgenden Abkühlung auf eine relativ niedrigere Rückstelltemperatur, mit Schnappwirkung zu seiner ursprünglich gekrümmten Gestalt zurückkehren, wie sie in Fig. 12 gezeigt ist, um zu ermöglichen, daß die Vorspannung der Feder 118 das bewegliche Kontaktelement wieder mit den stationären Kontakten in Eingriff bringt, um die Schaltung der Vorrichtung wieder zu schließen. Es ist zu verstehen, daß der Deckel 138 thermisch leitend ist, um leicht aus einer durch das Thermostat 100 überwachten Temperaturzone Wärme an das Thermostatelement 134 zu übertragen.

Nach dieser Erfindung weist das Bewegungsübertragungselement 132 bevorzugt einen Schlitz 132.4 auf, der darin zwischen dem Dorn 132.1 und dem Ansatzabschnitt 132.3 des Elements angeordnet ist, wodurch, wenn das Übertragungselement zusammen mit dem beweglichen Kontaktelement durch Pressen in der in Fig. 15 im Diagramm gezeigten Richtung der Pfeile 140 gesichert ist, das Bewegungsübertragungselement, wie im Diagramm bei 132.5 veranschaulicht, selektiv zusammengedrückt werden kann, um einen genauen Abstand zwischen dem beweglichen Kontakt 128 und dem Ansatzabschnitt 132.3 des Übertragungselements bereitzustellen. In dieser Anordnung kann der Ansatzabschnitt 132.3 des Bewegungsübertragungselements leicht und genau fixiert werden, so daß es relativ zu dem Thermostatelement 134 genau beabstandet ist, um eine anfängliche Kriechwirkung des Thermostatelements zuzulassen, ohne ein Öffnen der Thermostatkontakte zu verursachen, aber dann eine abrupte Schnappwirkungsbewegung des beweglichen Kontaktelements bereitstellen kann, wenn der Thermostatkreis in Reaktion auf die ausgewählte Temperaturveränderung geöffnet werden soll. So ist der Thermostat 100 durch die Verwendung von preisgünstigen, leicht herzustellenden und zusammenzubauenden Bauteilen gekennzeichnet sowie durch präzise thermische Ansprechcharakteristika, wobei jedes einzelne Thermostatbauteil durch kostengünstige Herstellung und einfachen Zusammenbau gekennzeichnet ist und sich der gesamte Thermostat durch einen zuverlässigen und genauen Aufbau auszeichnet.


Anspruch[de]

1. Thermostat (100), der eine monolithische Basis (1, 102) mit einer offenen Kammer an einem Ende aufweist, sowie zwei Anschlüsse (7, 8, 122), die an der Basis befestigt sind und mit einer elektrischen Schaltung verbunden werden können, wobei jeder Anschluß (7, 8, 122) ein rechtwinklig gebogenes Ende aufweist, das einen stationären Kontakt (9, 124) trägt, der sich in der Kammer befindet, ein bewegliches Verbindungselement (5, 128, 130), das zwischen einer Position, die die stationären Kontakte untereinander verbindet, und einer von den stationären Kontakten beabstandeten Position bewegbar ist, eine Feder (6, 127), die in einem Sitz (19, 118) an der Basis gelagert ist, um das bewegliche Verbindungselement in eine seiner Positionen relativ zu den stationären Kontakten vorzuspannen, ein mit Schnappwirkung thermisch ansprechendes Bimetallelement (3, 134), das in der Lage ist, sich zwischen einem entspannten und einem thermisch erzeugten, gespannten Zustand zu bewegen, ein Gleitelement (4, 132), das wirksam verbunden ist, um das bewegliche Verbindungselement (5, 128, 130) gegen die Vorspannung der Feder (6, 127) in Reaktion auf eine Bewegung des Bimetallelements (3, 134), die sich aus einer Erhöhung seiner Temperatur ergibt, aus der einen in die andere seiner Positionen zu bewegen, wobei das Gleitelement (4, 132) einen Abschnitt aufweist, der sich von dem beweglichen Verbindungselement (5, 128, 130) zu dem Bimetallelement in geeignetem Abstand erstreckt, sowie Deckelmittel (2, 138) zum Halten des Bimetallelements (3, 134) an der Basis (1, 102), dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (4, 132) mit dem beweglichen Verbindungselement (5, 128, 130) wirksam so verbunden ist, daß es durch Biegen eines Teils oder durch Gleiten eines Teils relativ zu dem anderen durch Kraft eingestellt werden kann, und daß das Gleitelement (4, 132), das bewegliche Verbindungselement (5, 128, 130) oder ihre relative Position so eingestellt ist, daß das Ende des Gleitelements (4, 132) einen vorbestimmten Abstand von dem Bimetallelement (3, 134) im entspannten Zustand aufweist, wenn der Thermostat zusammengesetzt ist und das bewegliche Verbindungselement (5, 128, 132) sich in der Position befindet, in die es durch die Feder vorgespannt ist.

2. Thermostat nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (4, 132) aus einem Stab besteht, der über einen Preßsitz mit dem beweglichen Verbindungselement (5, 128, 132) verbunden ist, wobei die Verbindung keine Rückfederung aufweist, so daß das Ende des Stabes genau auf den erforderlichen Abstand von dem Bimetallelement eingestellt werden kann.

3. Thermostat nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (13) in Nuten in der Basis verschiebbare seitliche Kanten (13.1) aufweist, daß das Gleitelement einen gekrümmten Ansatz (21) mit einem Radius aufweist, der nicht größer ist als der zwischen den Nuten geführte Teil, so daß dem Gleitelement mögliche Bewegungen und/oder Einstellungen innerhalb der Nuten mit minimaler Reibung sowie ohne Änderung des Kalibrierungsabstands zwischen dem Ansatz und dem Bimetallelement erlaubt sind, und daß das Gleitelement (13) zwei seitliche Vorsprünge (34) aufweist, um einen bedeutenden Oberflächenkriechwiderstand dem Durchgang von Oberflächenkriechströmen von der beweglichen Kontaktplatte auf zuerlegen, um zu verhindern, daß diese Ströme dem Bimetallelement (3, 134) und dem Deckel (2, 138) zugeführt werden.

4. Thermostat nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (7, 8) jeweils aus einem Stück hergestellt sind und mittels einer an den Anschluß angeformten Zunge (20) an ihrem Platz in der Basis gehalten sind.

5. Thermostat nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (7, 8) in einem Winkel über der Zunge (20) um eine Schulter (22) an der Basis (1) gebogen werden können.

6. Thermostat nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2) einen kreisförmigen Vorsprung (23) aufweist, der einem inneren Flansch (1.1) der Basis (1) dicht folgt, wobei das Bimetallelement (3) zwischen dem inneren Flansch der Basis und dem kreisförmigen Vorsprung des Deckels gefangen ist, so daß es keine vertikalen Verformungen oder Belastungen erleidet, denen der Deckel unterworfen sein kann.

7. Thermostat nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2) Vorsprünge (33) aufweist, die im gleichen Abstand voneinander an einem gemeinsamen Umfang angeordnet sind, wobei die Vorsprünge als Stützen für das Bimetallelement (3) fungieren, so daß nach der Bestimmung des tatsächlichen Punktes, an dem der Ansatz (21) an dem Gleitelement (13) mit den Kontakten in der geschlossenen Position liegt, eine weitere Einstellung des Thermostats dadurch vorgenommen werden kann, daß die Vorsprünge zusammengedrückt werden, um das Spiel zwischen dem Bimetallelement (3) und dem Ansatz (21) zu verändern, wobei die Vorsprünge so ausgestaltet sind, daß sie einen Fehler aufgrund einer Rückfederung ausschließen.

8. Thermostat nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Verbindungselement (14) eine V-förmige Kerbe (35) in seiner Mitte aufweist, um eine Kalibrierung des Thermostats durch Aufbringen einer Biegekraft auf das bewegliche Verbindungselement zu ermöglichen.

9. Thermostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Verbindungselement (128) ein flaches Blechelement mit einem Schlitz (128.1) aufweist, das Gleitelement (132) ein flaches Blechelement mit einem Dorn (132.1) an einer Kante aufweist, der in den Schlitz (128.1) paßt, um das Gleitelement an dem beweglichen Verbindungselement zu sichern, wobei das Gleitelement auch einen von dem Dorn entfernten, gegenüberliegenden Kantenbereich für den Eingriff des Bimetallelements (134) sowie seitliche Kantenteile (132.2) aufweist, die mit den Nuten (120) verschiebbar in Eingriff stehen, um das Element in der Basis zu führen und einen Schlitz (132.4) zwischen dem Dorn und dem von dem Dorn entfernten Bereich, wodurch die Einstellung des Abstandes zwischen dem Dorn und dem entfernten Bereich erlaubt wird, um die genaue Positionierung des entfernten Bereichs relativ zu dem beweglichen Verbindungselement zu ermöglichen.

10. Thermostat nach Anspruch 9, weiter dadurch gekennzeichnet, daß ein dünner, elektrisch isolierender Film (136) über dem Bimetallelement (134) zwischen ihm und dem Gleitelement (132) angebracht ist, der das Bimetallelement (134) und den Deckel (138) von dem Gleitelement elektrisch isoliert.

11. Thermostat nach Anspruch 9 oder 10, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Basis zwei Schlitze (106) im Basisboden aufweist, Fixierschultermittel innerhalb der Basis, angrenzend an die betreffenden Anschlußschlitze, und Fixierschultermittel (112) an der Außenseite der Basis, angrenzend an die betreffenden Anschlußschlitze, wobei jeder Anschluß (122) ein L-förmiges Anschlußelement mit einem längeren und einem kürzeren Schenkel aufweist, mit einem stationären Kontakt (124), der an dem kürzeren Schenkel angebracht ist, sowie mehrere Abschnitte (122.5) des längeren Schenkels mit zunehmend engerer Breite und mit bogenförmigen Ausschnitten entlang seitlicher Kanten, und wobei die längeren Anschlußschenkel in die betreffenden Anschlußschlitze im Boden der Basis eingefügt und ultraschallversiegelt werden, wobei die kürzeren Anschlußschenkel an Fixierschultermitteln innerhalb der Basishöhlung anliegen, wobei die längeren Anschlußschenkel außerhalb der Basis weiter in Eingriff mit den betreffenden Fixierschultermitteln außerhalb der Basis gebogen sind, wodurch die Anschlüsse formschlüssig in der gewünschten Position im Boden der Basis aufgenommen sind und darin gehalten werden, selbst wenn sie axial aufgebrachten Kräften unterworfen werden, wenn die Anschlüsse in einer elektrischen Schaltung angeschlossen werden.







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