与温度相关的切换机构和与温度相关的开关的制作方法

本发明涉及一种与温度相关的切换机构，该与温度相关的切换机构用于与温度相关的开关。本发明还涉及具有这种与温度相关的切换机构的与温度相关的开关。

背景技术：

1、原则上已经知道大量与温度相关的开关。在de 10 2011 119 632b3中公开了一种示例性的与温度相关的开关。

2、这种与温度相关的开关以众所周知的方式用于监测装置的温度。为此，使开关与待保护的装置热接触，例如，经由其外表面中的一个外表面，使得待保护的装置的温度影响布置在开关内部的切换机构的温度。

3、开关通常经由连接导线串联电连接到待保护的装置的供电电路中，使得在低于开关的响应温度时，待保护的装置的供电电流流过开关。

4、在de 10 2011 119 632 b3中公开的开关中，切换机构布置在开关壳体内部。开关壳体形成为两部分。它包括下部分，该下部分通过介于其间的绝缘箔牢固地连接到盖部分。布置在开关壳体中的与温度相关的切换机构包括速动弹簧盘和双金属速动盘，可移动接触构件附接到该速动弹簧盘，该双金属速动盘施加在可移动接触构件上。速动弹簧盘将可移动接触构件压靠在布置在盖部分上的开关壳体的内侧上的固定计数触头上。速动弹簧盘的外边缘被支撑在开关壳体的下部分中，使得电流从下部分通过速动弹簧盘和可移动接触构件流入到固定计数触头中，并从那里流入到盖部分中。

5、与温度相关的双金属速动盘主要负责开关的与温度相关的切换行为。这通常被构造为由具有不同热膨胀系数的两个、三个或四个互连部件组成的多层、有源、金属板部件。在这种双金属速动盘中，金属或金属合金的各个层通常通过材料粘结或正锁定(positivelocking)，例如通过滚动被连接。

6、这种双金属速动盘在低于双金属速动盘的响应温度的低温下具有第一稳定几何构造(低温构造)，在高于双金属速动盘的响应温度的高温下具有第二稳定几何构造(高温构造)。双金属速动盘以滞后的方式以与温度相关的方式从其低温构造迅速变为其高温构造。因此，如果双金属速动盘的温度由于待保护的装置中的温度升高而升高到双金属速动盘的响应温度以上，则待保护的装置从其低温构造迅速变为其高温构造。因此，双金属速动盘以这样的方式，即它将可移动接触构件从固定计数触头抬起，抵靠速动弹簧盘工作，从而开关断开并且待保护的装置被关断并且不能进一步变热。

7、除非提供了复位锁，否则双金属速动盘会迅速恢复到其低温构造，使得一旦双金属速动盘的温度由于待保护的装置的冷却而降至双金属速动盘的所谓回弹温度以下，开关就会再次闭合。

8、在其低温构造中，双金属速动盘优选以无机械力的方式安装在开关壳体中，并且双金属速动盘也不用于承载电流。这具有的优点是双金属速动盘具有较长的使用寿命，并且切换点，即双金属速动盘的响应温度，即使在多次切换循环之后也不会改变。

9、在大量与温度相关的开关的情况下，因此，在开关的制造过程中，双金属速动盘优选地作为零散的单独部分插入在开关壳体中，其中双金属速动盘被施加在附接到弹簧速动盘的接触构件上，例如，在其中设置有中心通孔。只有当开关壳体闭合时，双金属速动盘才被固定在适当的位置，并且其相对于切换机构的其他部件的位置被确定。然而，双金属速动盘被单独插入的这种开关的生产已被证明是相对麻烦的，因为将切换机构插入到开关壳体中需要几个步骤。

10、在从de 10 2011 119 632 b3已知的开关中，双金属速动盘因此预先(在开关壳体外部)连接到附接到速动弹簧盘的接触构件。为此目的，将双金属速动盘施加在接触构件上，然后将接触构件的上套环向下折叠。结果，不仅速动弹簧盘被附接到接触构件，而且双金属速动盘也被保持束缚在接触构件上。

11、由双金属速动盘、弹簧速动盘和接触构件组成的切换机构因此可以预先制造为半成品，该半成品形成受束缚单元，并且可以作为散装材料单独库存。在制造开关时，切换机构可以在单个工作步骤中作为受束缚单元插入到开关壳体中。这多次简化了开关的生产。

12、在de 10 2011 119 632 b3中公开的开关中，为了在两个部件之间建立尽可能好的电接触，将速动弹簧盘焊接或钎焊到接触构件。然而，已经表明，特别是在切换机构作为半成品预制的批量存储期间，接触构件和速动弹簧盘之间的焊接或钎焊装置可能断裂。这样有缺陷的切换机构当然就不能再使用了。

13、de 199 19 648a1还提出了一种与温度相关的开关，其切换机构可以作为半成品预先制造。在这种切换机构中，双金属速动盘、速动弹簧盘和接触构件在安装在开关壳体中之前也已经形成受束缚单元，该受束缚单元可以在开关的生产过程中作为一个整体插入到开关壳体中，并且可以作为散装材料预先储存。在该切换机构中，接触构件具有较软金属的护套和导电的较硬金属的芯。双金属速动盘和速动弹簧盘安装到护套，并模制到护套的较软金属中。然而，已经发现，这种类型的连接经常导致双金属速动盘和/或速动弹簧盘在切换机构的存储过程中无意地从接触构件脱离。

14、从de 29 17 482 a1和de 10 2007 014 237 a1中已知将切换机构预先制造为半成品的另一种可能性。切换机构的受束缚单元是通过经由铆钉将双金属速动盘和弹簧速动盘相互连接来实现的。根据开关的设计，该铆钉也可以形成切换机构的可移动接触构件。铆钉由两个部分组成，并且包括与空心铆钉配合的铆钉螺栓或者具有附接到其的配对保持器(counterholder)的铆钉螺栓。

15、尽管速动弹簧盘和双金属速动盘之间的这种类型的铆接连接已被证明是一种机械长期耐用的连接，但铆接连接确实会导致其他缺点。例如，双金属速动盘通常固定到铆钉，这可能引起变形，从而导致双金属速动盘的故障。

16、制造上述与温度相关的开关的另一个困难是，切换机构的各个部件在它们的公差方面必须非常精确地相互匹配。例如，双金属速动盘的尺寸和曲率必须非常精确地与速动弹簧盘的尺寸和曲率匹配，以便使切换机构精确地适应围绕切换机构的开关壳体的尺寸和条件，从而保证切换机构的平滑的切换行为。这甚至可能意味着，在与温度相关的开关的组装过程中，双金属速动盘上的某些与生产相关的公差必须通过速动弹簧盘上的公差手动补偿(反之亦然)。这是耗时的，因此也是昂贵的。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种与温度相关的切换机构，该切换机构可以由尽可能少的部件作为半成品简单而廉价地生产，并且可以作为散装材料储存，从而不易受到导致切换机构中的缺陷的损坏的影响。还应该更容易地补偿切换机构的部件的公差。

2、根据本发明，该目的通过一种与温度相关的切换机构来解决，该切换机构包括：

3、-导电接触构件；

4、-接触环，所述接触环布置在所述接触构件周围并且以可移动地但由受束缚的方式安装在所述接触构件上；和

5、-与温度相关的双金属速动盘，所述双金属速动盘包括第一通孔，所述接触构件穿过所述第一通孔，其中，所述双金属速动盘布置在所述接触环的第一侧上并且可移动地安装在所述接触构件上。

6、根据本发明的切换机构因此包括导电接触构件，该导电接触构件穿过设置在双金属速动盘中的通孔。同样地，接触构件穿过布置在接触构件周围的接触环。因此，接触构件突出通过双金属速动盘和接触环。

7、双金属速动盘和接触环各自被安装成使得它们可以相对于接触构件移动，但不会丢失(受束缚)。因此，接触构件与双金属速动盘和接触环一起形成受束缚单元，该受束缚单元可以作为半成品被预先生产并作为散装材料被存储，然后在组装开关时可以作为单元插入到相应的开关壳体中。

8、接触环用作双金属速动盘的触头或支撑件，也可以为拨链器提供电触头。因此，接触环也可以替代地称为支撑环。

9、与现有技术中已知并在开头处提到的开关中使用的大多数与温度相关的切换机构不同，根据本发明的接触环没有以传统方式构造为一体或永久连接到导电接触构件的支撑肩部。相反，根据本发明，接触环可移动地安装在导电接触构件上。这意味着不仅双金属速动盘而且接触环都可以相对于接触构件移动。这已被证明是一个巨大的优点，因为切换机构部件的公差可以通过接触构件的移动而自动得到补偿。

10、这意味着，在制造切换机构时，没有必要将不同的装置分配到不同的尺寸，因为唯一重要的是切换机构的整体高度及对开关壳体的水平面(水平高度)的调整。此外，双金属速动盘不一定必须预先弯曲到精确的水平面/曲率，因为接触环相对于接触构件的移动性自动确保了高度和曲率补偿。因此，与传统的这种类型的与温度相关的切换机构相比，该切换机构的部件的尺寸不再需要具有如此严格的公差。

11、从而完全解决了上述目的。

12、在改进中，双金属速动盘通过围绕通孔的内边缘区域抵靠在接触环上。

13、优选地，双金属速动盘的内边缘区域在一侧抵靠在接触环上。因此，接触环保持将双金属速动盘从一侧束缚在接触构件上。此外，接触环本身可移动地安装在接触构件上，使得双金属速动盘能够相对于接触构件移动，其中，接触环至少在一侧限制双金属速动盘的移动。

14、在进一步的改进中，双金属速动盘被构造为以与温度相关的方式在几何低温构造和几何高温构造之间切换，其中，所述接触环被构造为当所述双金属速动盘从其低温构造切换到其高温构造时相对于所述接触构件移动。

15、特别是，接触环与双金属速动盘一起相对于接触构件移动，即当双金属速动盘从其低温构造变为其高温构造时，或者反之亦然。由于双金属速动盘和接触环都被保持束缚在接触构件上，所以它们相对于接触构件的运动受到限制。

16、优选地，双金属速动盘和接触环只能在位于接触构件上的上端部止动件和位于接触构件上的下端部止动件之间相对于接触构件移动。

17、在进一步的改进中，接触构件包括沿着纵向轴线延伸并具有第一直径的承载部段、布置在所述承载部段的第一端部处并且具有比所述第一直径大的第二直径的头部段、以及布置在所述承载部段的与所述第一端部相反的第二端部处并且具有比所述第一直径大的第三直径的底部段，其中，所述接触环和所述双金属速动盘被安装在所述承载部段上，以便沿着所述纵向轴线在所述头部段和所述底部段之间可移动但又被束缚。

18、限制双金属速动盘和接触环的移动的上端部止动件布置在头部段上，限制双金属速动盘和接触环的移动的下端部止动件布置在底部段上。

19、因此，双金属速动盘和接触环尤其可以沿着接触构件的承载部段的纵向轴线移动。优选地，该纵向轴线沿着接触构件的高度方向定向。因此，双金属速动盘和接触环相对于接触构件的可移动性尤其能够实现在切换机构的高度方向上的公差补偿。

20、在进一步的改进中，切换机构关于纵向轴线旋转对称。

21、这使得将切换机构插入到开关壳体中变得非常容易。此外，这使得可以实现双金属速动盘在接触构件上的最佳力效果，该力在圆周方向上均匀分布。

22、在进一步的改进中，承载部段是圆柱形的。

23、在本例中，术语“圆柱形”被理解为是指横截面面积沿纵向轴线是恒定的任何物体。因此，“圆柱形”并不一定意味着圆的柱形形状。除了圆形横截面面积，圆柱体例如也可以具有角形或椭圆形的横截面面积。

24、在进一步的改进中，接触环的内径和通孔的内径均大于第一直径。

25、这保证了双金属速动盘和接触环相对于接触构件的承载部段的充分自由运动。双金属速动盘和接触环因此能够以尽可能小的摩擦相对于接触构件的承载部段移动。

26、在进一步的改进中，接触环的外径小于第二直径。换言之，接触环的外径小于接触构件的头部段的直径。

27、接触环的构造尽可能小的优点是其可以具有相对较小的质量，因此易于移动。此外，接触环用作双金属速动盘的支撑件。然而，当接触环从其低温构造快速变到其高温构造时(或者反之亦然)，接触环不会与双金属速动盘的部分发生不期望的碰撞。

28、在进一步的改进中，第二直径比第一直径大至少50％。

29、这具有优点，特别是，通过接触构件的头部段的这种相对较大的设计，头部段不仅用作双金属速动盘和/或接触环的端部止动件，而且同时提供电弧屏蔽。这是因为接触构件的头部段通常在开关的低温状态下与固定配合触头接触，并且在超过双金属速动盘的响应温度时从固定配合触头抬起，以便中断先前由开关闭合的导电连接。在这些切换操作期间，电弧可能发生在接触构件和固定配合触头之间。如上所述，如果接触构件的头部段尽可能大，则头部段可以用作电弧屏蔽，从而确保双金属速动盘和与温度相关的切换机构的其他部件被屏蔽免受该电弧的影响。因此，可以有效避免由例如此类电弧对切换机构造成的损坏。

30、在进一步的改进中，承载部段一体地连接到所述接触构件的所述头部段和所述底部段。换言之，接触构件优选地被构造为单件。

31、接触构件的这种一体式或单件式构造具有多种优点。一方面，这减少了切换机构中的部件的数量。另一方面，这确保了接触构件的机械稳定构造。此外，这提高了接触构件的导电性。

32、在进一步的改进中，与温度相关的切换机构还包括与温度无关的速动弹簧盘，所述速动弹簧盘包括第二通孔，所述接触构件穿过所述第二通孔，其中，所述速动弹簧盘布置在所述接触环的与所述第一侧相对的第二侧上，并且以可移动地但又受束缚的方式安装在所述接触构件上。

33、从现有技术中已经知道，这种弹簧盘可以为双金属速动盘提供释放，因为接触压力可以随后由弹簧盘引起，例如在开关的低温状态下，并且双金属速动盘在该开关状态下可以是无力的，这对双金属速动盘的使用寿命具有积极影响。

34、根据本发明，在这种改进中，速动弹簧盘与双金属速动盘和接触环一起以可移动但受束缚的方式安装在接触构件上，因此即使在这种情况下，切换机构也形成了受束缚单元，该受束缚单元可以作为半成品预先生成并作为散装材料被储存。

35、接触构件穿过速动弹簧盘和双金属速动盘。两个速动盘布置在接触环的相反侧。因此，接触环为两个速动盘提供了可移动的空间分离，并且也可以用于这两个速动盘的电接触。

36、在进一步的改进中，速动弹簧盘被构造为双稳态速动弹簧盘，该双稳态速动弹簧盘具有两种与温度无关的稳定的几何构造。双金属速动盘也优选地被构造为具有两种与温度相关的稳定的几何构造的双稳态双金属速动盘。

37、在这方面，“双稳态”是指相应的速动盘具有两种不同的、稳定的几何构造/状态(此处同义)，其中双金属速动盘的两种稳定构造/状态与温度相关，并且速动弹簧盘的两个稳定构造/状态与温度无关。

38、这确保了两个速动盘在从一种状态快速变化到另一种状态后在其各自的状态下保持稳定，而不会出现任何不想要的回弹。因此，切换机构的快速变化动作仅在超过双金属速动盘的响应温度时以及当双金属速动盘的温度下降到复位温度以下时发生。由此速动弹簧盘与双金属速动盘一起快速变化，并被双金属速动盘强迫进入其相应的其它构造/状态。

39、在进一步的改进中，所述第一通孔居中地布置在所述双金属速动盘中，并且所述第二通孔居中地布置在所述速动弹簧盘中。

40、所述双金属速动盘和所述速动弹簧盘优选地各自为圆盘形。

41、如前所述，本发明不仅涉及切换机构本身，还涉及一种与温度相关的开关，在该开关中插入了这种与温度相关的切换机构。根据本发明的开关包括围绕切换机构的开关壳体，该开关壳体包括第一电端子和第二电端子，其中所述切换机构被构造为在低于所述双金属速动盘的响应温度的情况下在所述第一电端子和所述第二电端子之间建立电连接，并且在超过所述响应温度时中断所述电连接。

42、因此，特别优选的是，所述切换机构被构造为在低于所述双金属速动盘的所述响应温度的情况下将所述导电接触构件直接压靠在固定配合触头上，以便建立所述电连接，所述固定配合触头电连接到所述第一电端子并且布置在所述开关壳体内部。

43、因此，属于切换机构的导电接触构件用作开关内的可移动接触构件，其在开关的低温状态下与固定配合触头直接接触，并在开关的高温状态下从该固定配合触头抬起。在开关的低温状态下，即低于双金属速动盘的响应温度时，导电接触构件的头部段与固定配合触头直接接触或抵靠在该固定配合触头上。

44、应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下文将要解释的那些特征不仅可以用于在每种情况下所示的组合，还可以用于其他组合或其本身。