专利名称：双金属弹簧片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的双金属弹簧片 (Bimetall-Schnappscheibe)，它具有拱形的主元件，它的拱起部在温度的影响下在相反的 方向上形成。此外，本发明还涉及一种按权利要求11的前序部分所述的开关元件，它具有 至少两个开关触点。
背景技术：
上述的双金属弹簧片例如由EP 0 813 215 B1已知。已知的弹簧片安装在温度监测器中并对触点进行操纵。如果达到了双金属弹簧片 的固定设定的温度点，则对触点进行操纵，因而双金属弹簧片从凸出的形状突然转变成凹 下的形状。还已知的是，双金属弹簧片当作过电流断路器来用。也就是说，当电路中的电流呈 现出不允许的高值，则双金属弹簧片用来断开通电电路。为此，在电路中设置有加热电阻， 它通常设置在双金属弹簧片的下方。如果电路中流过不允许的大的电流，则加热电阻呈现 出相应高的温度，因而加热双金属弹簧片。通过加热双金属弹簧片，它从凸出的形状突然转 换成凹下的形状，也就是说，它的拱起部沿相反的方向形成。因而，使通常设置在弹簧片最 高点上的触点移动，从而将断开电路。双金属弹簧片是由两层不同材料制成的金属片，这样地冲压出所述金属片，使得 它具有沿不同方向弯曲的拱起部，该拱起部具有一个稳定的状态和一个亚稳定的状态。尽管已知的过电流断路器也基本上可靠地起作用，但它仍然有缺点，即它的构造 相当繁杂。此外，由于弹簧片是间接受热的，所以它的反应比较迟钝。
发明内容
本发明的目的是，这样构成开头所述的双金属弹簧片以及开头所述的开关元件， 使得它们在电流监控方面具有更好的性能。从权利要求1以及权利要求11的特征部分的特征得出上述目的的解决方案。本 发明的有利改进方案由从属权利要求得出。按本发明，双金属弹簧片具有拱形的主元件，它的拱起部在温度的影响下沿相反 的方向形成，其特征在于，在主元件上设置构成为电导体的加热元件。此外按本发明，开关元件具有至少两个开关触点，其特征在于，一个开关触点设置 在按本发明的双金属弹簧片的主元件上。通过在主元件上设置构成为电导体的加热元件，双金属弹簧片的主元件不再间接 地加热，而是直接地加热。因此，明显缩短了双金属弹簧片的反应时间。双金属弹簧片的反 应时间能够通过适当地选择电导体的材料来影响。此外，由于电导体直接设置在双金属弹 簧片的主元件上，借助双金属弹簧片构成的电流继电器的构造得以明显地简化。此外，双金 属弹簧片对外部影响不敏感，这对相关的过电流继电器的可靠性起非常有利的作用。由于电导体与双金属弹簧片的主元件直接地机械连接，产生紧凑的元件。电导体以有利的方式构成为印制导线。因此，电导体能以简单的方式设置在双金 属弹簧片的主元件上。所述电导体可例如制成冲压件并固定在主体部件上。非常有利的是，在主元件已被冲压完成之后(也就是说，拱顶已存在)，才将电导 体施设在主元件上。这对弹簧片的瞬动性能(Schnappverhalten)起非常有利的作用。特 别是例如可非常精确地调节瞬动点(Schnapppimkt)。双金属弹簧片能够优选由专门的冲压 方法、例如环形或球形冲压方法或单次冲压或多次冲压而制成，因此它最终具有固定设定 的瞬动温度T1/T2。这些温度由冲压方法自身以及冲压深度得出，并且可以分别对于所期望 的应用不同地选择。电导体施设在已冲压好的弹簧片上。本发明的实施方式还非常有利是，电导体埋入一设置在主元件上的漆层中。通过 将电导体埋入到漆层中，不仅能以简单的方式建立电导体与主元件之间的可靠连接，还可 以将电导体电绝缘地设置在主元件上。但所述绝缘也可借助绝缘薄膜实现。尤其是在电导体和主元件之间可以设置一构成为塑料薄膜、聚酰亚胺薄膜或氧化 铝薄膜构成的绝缘薄膜，它例如借助由PyraluX(商标名)粘胶剂构成的粘接层一方面与主 元件固定连接，另一方面与加热元件连接。可选的是，绝缘层可以由与丙烯酸脂粘胶剂相连 的Mey涂层(Meycoat)或Dublocoll (商标名)384 TC A1薄膜构成。绝缘层与主元件及电 导体的连接在特殊的热处理过程中这样地实现，使得所述层结构在约2吨至约20吨的压力 下并在约100摄氏度至约250摄氏度的温度下持久地彼此相连。由于电导体与主元件直接地相连接，在这两个元件之间产生了直接的热耦合。这 使热量最佳地且均勻地从电导体传递到主元件上，因而在电流上升的情况下能进行快速的 反应。本发明的尤其有利的实施方式是，电导体沿主元件的最高隆起部的区域延伸，电 导体的电阻在主元件的最高隆起部的区域内具有它的最大值。因此，电导体的损耗功率在 主元件的最高隆起部的区域内具有它的最大值，这导致主元件在它的最高隆起部的区域内 加热得最强烈。这对主体部件的瞬动性能起非常有利的作用。例如通过以下措施能够以简单的方式在主元件的最高隆起部的区域内提高电导 体的电阻，即使电导体的横截面在主元件的最高隆起部的区域内比在主元件的最高隆起 部的区域之外更小。通过冲压或激光蚀刻以有利的方式改变电导体的横截面。在最后所述的实施方式中非常有利的是，电导体在主元件的最高隆起部的区域内 构成为环形的，其中环的中心点设置在主元件的最高隆起部上。因此，主元件可在它的最高 隆起部的区域内有针对性地、对称地加热。这同样对双金属弹簧片的开关功能起非常有利 的作用。本发明的以下实施方式中被证明是极其有利的，S卩主元件在俯视图中至少部分 地具有两个弓形的形状，它们的弦彼此对接在一起，因此弓形的弦构成主元件的假想的中 间线，所述中间线在主元件的最大伸展(长度)方向上延伸。这种形状也让人想起双凸的 透镜，它具有大的优点，即当它在端部上夹紧时，它具有非常好的瞬动性能。因为设置在与 夹紧部相对置的端部上的开关触点在主元件突然变形时实现了相当大的开关路程，因而此 弹簧片非常适合断开电路。主元件以有利的方式在它的中间线的端部上削平，因此它在侧面的俯视图中具有筒体的形状。因此可缩小主元件的构造尺寸，而这不会对主元件的瞬动性能产生特别不利 的影响。以下所述的双金属弹簧片被证明是尤其有利的，即主元件从顶点到顶点的长度 是主元件的横向于主元件的中间线延伸的宽度1. 4至3倍。尤其是主元件的长度是主元件 的宽度的2至2. 75倍，优选是2. 5倍。如果主元件在它的中间线的端部上被削平，则为了 计算主元件的长度，主元件理论上补充被删去的顶点，那么主元件的长度就由两个假想的 顶点之间的距离构成。这样构成的主元件具有很大的优点，即主元件上的材料应力可非常好地分配，从 而所述材料应力对设置在主元件上的电导体只有非常小的影响。在本发明的另一特别的实施例中规定，主元件具有卡锁元件，它例如明显从之前 所述的造型的形状中突出来。所述卡锁元件优选以中间线对称并在两侧明显从主元件突出 来。通过卡锁元件可以实现，阻止主元件在突然变形后回弹。为此，卡锁元件只需在主元件 突然变形时与相应的对应元件卡锁，从而固定主元件的突然变形位置(Schnappstellimg)。 这种双金属弹簧片非常适用于所谓的安全断路器。因为即使在主元件冷却后，弹簧片也不 能再占有它的原来的位置。通过在按本发明的开关元件中将开关触点设置在按本发明的双金属弹簧片的主 元件上，以有利的方式实现在过流时能达到相对较快速地断开电路。此外，按本发明的开关 元件构造得相当牢固，这对开关元件的可靠性非常有利。设置在主元件上的开关触点以有利的方式与电导体的一个端部相连，其中电导体 的另一端部构成开关触点的接线端。由此能以简单的方式实现通过流过开关触点的电流加 热主元件。因为电导体绝缘地设置在主元件上，因此没有电流流过双金属弹簧片。因此，仅 仅通过电导体来使电流流过并因此使主元件加热，从而可控地实现主元件的加热。在本发明的特别的实施方式中，在电导体的形成设置在主元件上的开关触点的接 线端的端部和未设置在主元件上的开关触点之间设置有构成为电阻的第二加热元件。因此 当开关元件打开时，于是电流只流过电阻，则由电阻构成的第二加热元件用于使主元件保 持在它不再回弹的温度。因此类似于卡锁元件一样，可实现电路持久地断开，但如果电流断 开，也就是不再有电流流过构成为第二加热元件的电阻，则主元件回弹。在本发明的另一特别的实施例中规定，开关元件设置在外壳中，它由至少一个单 侧绝缘的材料(例如覆有塑料层的板材)构成。因此，能以简单的方式实现将开关元件与 周围环境完全地隔离开来。外壳以简单的方式通过折叠相应的坯件而构成，其中坯件的各边缘借助例如激光 焊接彼此相连。因此，能简单且成本低廉地制造这种外壳。特别是所述外壳能以简单的方 式防水地制成。
参照附图从特定实施例的以下描述中得出本发明的其它细节、特征和优点。其 中图1 示出了按本发明构成的双金属弹簧片；图2 示出了图1的弹簧片的俯视的轮廓；
图 3图 4图 5图 6图 7图 8图 9
具体实施例方式如图1可得知，双金属弹簧片具有主元件1，它在俯视图中部分地具有两个弓形的 形状，它们的弦彼此对接在一起，其中弓形的弦构成主元件1的沿主元件1的最大伸展(长 度)方向上延伸的假想的中间线1’。主元件1构成为弹簧片并且在中心点lc上具有它的 最高的隆起部。在主元件1的一端la上，一个连接板3通过接片3a与主元件1相连。此 连接板3具有两个孔3b，用来固定双金属弹簧片。在主元件1上设置构成为印制导线的电导体2，此电导体2具有曲折的走向。此电 导体2具有环形部段2c，它包围着主元件1的最高的隆起部lc。电导体2的横截面在环形 部段2c中缩小，因此导体2的电阻在那里最大。在电导体2的端部2b上，电导体2与开关触点7相连，此开关触点与主元件1、电 导体2的端部2b焊接。电导体2的另一端部2a构成为连接板并且形成开关触点7的电的 接线端。如图3可得知，在电导体2的印制导线2与主元件1之间设置聚酰亚胺薄膜5，此聚 酰亚胺薄膜借助Pyralux粘胶剂6与主元件1固定相连。此印制导线2同样借助Pyralux 粘胶剂6与聚酰亚胺薄膜5固定相连。印制导线2能以下述的方式施设在主元件上，即从主元件1中分离出来的材料带 以及从印制导线2中分离出来的材料带在空白的且清洁的状态下导入一个且同一个随动 组合工具(Folgeverbundwerkzeug)中。附加地，在两面都设有粘接层的绝缘薄膜也导入此 随动组合工具中。在粘接层上分别施设一个不粘接的分隔膜。此绝缘薄膜施设在从主元件 1中分离出来的材料带上或施设在主元件1上。但在施设之前，面向主元件1的分隔膜从绝 缘薄膜的相关的粘接层上取下。在将所述绝缘薄膜施设在主元件上时，将第二分隔膜从绝 缘薄膜上取下，然后将印制导线2施设在绝缘薄膜上。然后在压印站中，将上述彼此重叠放 置的元件在约100摄氏度至250摄氏度的温度下相互连接。印制导线2也可埋入设置在主元件1上的漆层中。为此，主元件1在前置的工艺 过程中用漆来涂敷。此涂层仅仅用于电的隔离。另一个用于连接粘接层的漆层在润湿状态 下施设在所述绝缘层上。随后，主元件1的轮廓从带材料中分离出来，从所述带状材料中分 离出所述主元件。印制导线2是以相应的方法制成。也就是说，电导体的带状材料同样在前置的工 艺过程中用绝缘漆来涂敷。在所述绝缘漆层上在润湿状态下施设一连接粘接层。随后，电 导体的印制导线的轮廓从带状材料中分离出来。在实施裁剪的工具中可设置一个模块，它在热方面与其余的工具隔离。所述模块
示出了图1的弹簧片的侧面的剖面示出了按本发明构成的开关元件的侧面的剖面示出了在图4中示出的开关元件沿着剖开线A-A的剖视示出了按本发明构成的双金属弹簧片的第二实施例；
示出了在图6中示出的弹簧片的俯视的轮廓；
示出了按本发明构成的开关元件的第二实施例的侧面的剖面示出了图8的开关元件在沿着剖开线B-B的剖视图。是可加热的，因此电导体的印制导线能够在所述模块中在约2吨至20吨的压力下且在约 100摄氏度至250摄氏度的温度下施设在主元件1上。所述压力取决于构件的待挤压的表在上面所述的两个方法中，可实施补充加热过程(Nachheizstrecke)和/或UV辐 射。这对彼此相连的元件的强度起非常有利的作用。如同已发现的一样，如果主元件1的宽度1”与主元件1的长度处于特定的比例关 系，则主元件1具有最佳的瞬动性能。为了计算这一比例关系，在图2中主元件1的在径向 上延伸的侧面边缘持续地延长如此远，直到与相关的线相交。在图2中借助虚线示出了延 长线。侧面线条的延长线的相交点构成了假想的顶点la’、lb’。为确定比例关系所需的主 元件1长度相当于从中间线1’的假想的顶点la’到假想的顶点lb’的长度。中间线1’的 长度(它是指为计算比例关系主元件1所需的理论长度)是主元件1的横向于主元件的中 间线1，延伸的宽度1”的2. 5倍。如图4和5可知，双金属弹簧片借助它的连接板3夹紧在外壳10a、10b的元件11 之间，所述元件11由不导电的塑料制成。所述外壳10a、10b包括单侧涂有塑料10b的板材 10a。因此外壳10a、10b在外面也是电绝缘的。外壳10a、10b通过折叠相应的坯件并随后 优选通过激光焊接制成。在折叠坯件之前，在相应的位置上将塑料元件11施设在所述坯件上。它们可作为 单独的部件施设在坯件上或可借助注塑成型工艺在相关的位置上制成。在制成塑料元件11之后，双金属弹簧片借助超声波焊接技术、卡夹技术、压制技 术设置在元件11上。然后通过折叠外壳将双金属弹簧片包围起来，并且通过将两个塑料元 件11在折叠之后相对置，使双金属弹簧片与外壳固定地压紧。由此，双金属弹簧片能极其 可靠地固定在它的位置上。在电导体2的另一端部2a和固定在外壳上的开关触点8之间设置有电阻9，所述 电导体的另一端部2a构成设置在主元件1上的开关触点7的接线端，然后如果设置在主元 件1上的开关触点7不与固定在外壳上的开关触点8接触，则电流流过电阻9。在此加热电 阻9，从而将主元件1加热到这样的程度，即它留在两个开关触点7、8不会彼此接触的位置上。按本发明的双金属弹簧片的图6所示的实施例与图1所示的双金属弹簧片基本一 致。它们的区别只在于，它具有卡锁元件4，它能与设置在开关元件的外壳中的止动凸出部 4a卡锁，如图9所示。所述卡锁元件4与主元件1的中间线1’对称地设置并且明显地从 主元件1突出来。它们是主元件1的边缘部位，它们通过相应的冲压(StanzprSgung) 产生。止动凸出部4a与外壳的塑料层10b相连并且延伸通过构成在板材10a中的孔。如果双金属弹簧片加热到使得它的位置发生改变，则卡锁元件4可与止动凸出部 4a卡锁。因此可阻止在双金属弹簧片变冷时再次回到它原来的位置上。因此所述双金属弹 簧片按照安全性实施一次性的开关功能。因为双金属弹簧片不能重复接通，开关触点7、8铆接在主元件1或外壳中。这一 点可从图8中得知。从图8和9中可得知，设置在外壳上的开关触点8设置在一基座上。所述基座通过 冲压由外壳的壁板制成。通过此基座的高度能够调节由此结构形成的开关的接通时间点。
此外，电导体2几乎在主元件1的整个表面上延伸并且不像上述实施例那样构成 为曲折状。由于主元件以及电导体2的具有用于形成卡锁元件4所需的缺口，所以电导体 2的横截面在卡锁元件4的区域内、亦即在主元件1的最高隆起部的区域内缩小，因此电导 体的电阻在那里是最高的。
权利要求
双金属弹簧片，它具有拱形的主元件(1)，所述主元件的拱起部在温度的影响下朝相反的方向上形成，其特征在于，在所述主元件(1)上设置构成为电导体(2)的第一加热元件。
2.按权利要求1所述的双金属弹簧片，其特征在于，所述电导体(2)构成为印制导线。
3.按权利要求1所述的双金属弹簧片，其特征在于，所述电导体(2)埋入一在主元件 (1)上设置的绝缘层中。
4.按权利要求1或3所述的双金属弹簧片，其特征在于，所述电导体(2)沿主元件(1) 的最高隆起部(Ic)的区域延伸，所述电导体(2)的电阻在主元件(1)的最高隆起部(Ic) 的区域内具有它的最大值。
5.按权利要求1至4之任一项所述的双金属弹簧片，其特征在于，在冲压出所述主元件 (1)的拱起部之后，才将所述电导体⑵施设到所述主元件⑴上。
6.按权利要求4或5所述的双金属弹簧片，其特征在于，通过冲压或激光蚀刻来改变所 述电导体(2)的电阻。
7.按权利要求1至6之任一项所述的双金属弹簧片，其特征在于，所述电导体(2)在所 述主元件(1)的最高隆起部(Ic)的区域内构成为环形的，其中环(2c)的中心点设置在所 述主元件(1)的最高隆起部(Ic)上。
8.按权利要求1至7之任一项所述的双金属弹簧片，其特征在于，所述主元件(1)在俯 视图中至少部分地具有两个弓形的形状，它们的弦彼此对接在一起，其中弓形的弦构成所 述主元件⑴的假想的中间线(1’)，所述中间线(1’ )在主元件⑴的最大伸展(长度) 方向上延伸。
9.按权利要求8所述的双金属弹簧片，其特征在于，所述主元件在它的中间线(1’)的 端部(la、lb)上被削平，因此它在侧面的俯视图中具有筒体的形状。
10.按权利要求8或9所述的双金属弹簧片，其特征在于，主元件(1)从可能假想的顶 点(la，)到可能假想的顶点(lb，)之间的长度是主元件(1)的横向于中间线(1，)延伸的 宽度(1”)的1.4倍至3倍，尤其是2倍至2. 75倍，优选是2. 5倍。
11.按权利要求1至10之任一项所述的双金属弹簧片，其特征在于，主元件(1)具有卡 锁元件⑷。
12.开关元件，其具有至少两个开关触点(7、8)，其特征在于，一个开关触点(7)设置在 按权利要求1至9之任一项所述的双金属弹簧片的主元件(1)上。
13.按权利要求12所述的开关元件，其特征在于，设置在主元件(1)上的开关触点(7) 与电导体(2)的一个端部(2b)相连，其中电导体(2)的另一端部(2a)构成开关触点(7) 的接线端。
14.按权利要求13所述的开关元件，其特征在于，在电导体的另一端部(2a)和未设置 在主元件(1)上的开关触点(8)之间设置一个构成为电阻(9)的第二加热元件。
15.按权利要求12至14之任一项所述的开关元件，其特征在于，所述开关元件设置在 一个外壳(IOaUOb)中，所述外壳由一个至少单侧涂覆有塑料(IOb)的板材(IOa)构成。
16.按权利要求15所述的开关元件，其特征在于，所述外壳(IOaUOb)通过折叠相应的 坯件构成，其中所述坯件的各边缘借助激光焊接彼此相连。
全文摘要
一种双金属弹簧片，它具有拱起的主元件(1)，此主元件的拱顶在温度的影响下在相反的方向上形成，其特征在于，构成为电导体(2)的加热元件设置在主元件(1)上。
文档编号H01H37/52GK101989513SQ20101024353
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月30日 优先权日2009年8月1日
发明者A·鲁道夫, S·格罗斯科普夫 申请人:利米托尔有限公司