阅读说明：本技术 温控开关和用于制造温控开关的方法 (Temperature-dependent switch and method for producing a temperature-dependent switch ) 是由 马赛尔·P·霍夫萨埃斯 于 2020-04-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种温控开关,具有温控的开关机构和容纳所述开关机构的壳体,所述壳体具有上部件和相对于上部件电绝缘的下部件,其中,上部件的至少一部分由导电材料制造并且形成第一电极,以及下部件的至少一部分由导电材料制造并且形成第二电极,第一电极与布置于壳体的内部的固定触点保持连接,并且开关机构具有相对于壳体能够运动的构件,在所述构件上布置有能够运动的接触部件,并且开关机构根据其温度在开关的闭合状态与开关的断开状态之间进行开关切换,其中,在开关的闭合状态下,能够运动的接触部件与固定触点相配合并且在第一和第二电极之间建立导电连接,在开关的断开状态下,能够运动的接触部件从固定触点上抬离并且在第一和第二电极之间的导电连接断开。(The invention relates to a temperature-controlled switch having a temperature-controlled switching mechanism and a housing accommodating the switching mechanism, which housing has an upper part and a lower part that is electrically insulated from the upper part, wherein at least a part of the upper part is made of an electrically conductive material and forms a first electrode and at least a part of the lower part is made of an electrically conductive material and forms a second electrode, the first electrode being connected to a fixed contact arranged in the interior of the housing, and the switching mechanism has a component that can be moved relative to the housing, on which component a movable contact part is arranged and which, depending on its temperature, switches between a closed state of the switch, in which the movable contact part cooperates with the fixed contact and an electrically conductive connection is established between the first and second electrodes, in the open state of the switch, the movable contact part is lifted off the fixed contact and the electrically conductive connection between the first and second electrodes is broken.)

温控开关和用于制造温控开关的方法

技术领域

本发明涉及一种温控开关，其具有第一电极、第二电极、温控的开关机构以及容纳该开关机构的壳体，其中，第一电极与布置在壳体内部的固定触点保持连接，并且开关机构具有能够相对于壳体运动的构件，在所述构件上布置有能够运动的接触部件，并且开关机构被配置用于，根据其自身温度，在开关的闭合状态与开关的断开状态之间切换，在开关的闭合状态下，能够运动的接触部件与固定触点相配合，并且建立第一和第二电极之间的导电连接，以及在开关的断开状态下，能够运动的接触部件从固定触点抬离，并且第一和第二电极之间的导电连接断开。

本发明还涉及一种用于制造这种温控开关的方法。

背景技术

例如从DE 10 2014 116 888 A1中已知上述类型的温控开关。

这种温控开关的其他示例从现有技术中广泛公知。这种温控开关用于保护电气设备，例如吹风机、排水泵的电机、熨斗等，以防过热和/或过大电流。

为此目的，已知的温控开关与要保护的设备在其供电电路中串联地电连接，从而要保护的设备的工作电流流过温控开关。开关还以如下方式安装在要保护的设备上，使得开关取得要保护的设备的温度。

已知的温控开关包括温控的开关机构，该开关机构布置在开关的壳体中并且根据开关的温度来断开或闭合开关的两个电极之间的电连接。

与此相关地，术语“电极”能以其最广泛的方式得到解释。在此，电极就是电接触部位，用于将开关与要保护的电气设备连接，或者与开关的这种外部接线端处于导电连接中。因此，电极也可以称为连接电极。电极可以从外部***壳体的内部，固定在开关的壳体上，或者可以由壳体本身的一部分形成。

在开头提到的由DE 10 2014 116 888 A1已知的开关中，壳体包括导电的上部件和相对于上部件电绝缘的下部件，上部件形成第一电极，下部件形成第二电极。

为了实现上述开关功能，开关的布置在壳体内部的开关机构通常具有双金属部件，当达到开关温度时，该双金属部件会从其低温位置突然变形为高温位置，从而布置在相对于壳体能够运动的构件上的能够运动的接触部件从固定触点上抬离。

固定触点与两个电极之一连接，而能够运动的接触部件通过双金属部件或通过对应于双金属部件的弹簧部件配合，该双金属部件例如可以设计为弹簧扣合盘。

还存在如下的结构，其中，能够运动的构件被设计为接触桥接件，该接触桥接件由双金属部件承载并直接在两个电极之间建立电连接。

由DE 197 08 436 A1已知这种温控开关的示例。在这种情况下，不仅第一电极还有第二电极都布置在壳体的上部件上。然后，壳体的上部件由绝缘材料或PTC材料制成。固定触点分别布置在两个电极上。在开关处于闭合状态时，电流从第一电极通过分配给它的固定触点通过接触桥接件流到另一个固定触点，再从那里流到第二电极，因此工作电流不流过双金属部件和弹簧部件本身。

特别是在出现非常大的电流时选择这种结构，这里的电流不再能够毫无问题地流过弹簧部件和/或双金属部件。

在上述两个结构变型中，双金属部件优选设计为双金属盘，其在低温位置中优选失力地(kraftlos)放置在开关机构中。优选设计为弹簧扣合盘的弹簧部件机械地与双金属部件联接。弹簧部件被夹紧在壳体中，或者以材料锁合的方式与壳体连接，或者被***或置入壳体中。

但是原则上也可以完全省去这种弹簧部件，在这种温控开关的较便宜的变型中尤其如此。在这种情况下，弹簧部件的功能也由双金属部件承担。

为了将已知的温控开关与要保护的设备接线，通常在开关上布置引线或连接部件，其固定在两个电极上。通常，柔性的连接芯线或刚性的连接旗片以材料锁合的方式与电极连接。在现有技术中已知的开关中，芯线或连接旗片通常被钎焊或熔焊。然后，以这种方式设置有芯线或连接旗片的预装配的开关设有盖帽或收缩帽，以将开关与外部电绝缘。

然而，引线或连接部件的钎焊或熔焊在许多方面都被证明是有问题的。当前的焊接工艺尤其具有许多缺点。它们污染环境，需要对开关进行特殊设计，既费时又昂贵。此外，当前的焊接工艺导致开关的过度升温，这可能导致熔焊触发开关过程，这通常是不希望的，并且尤其是对于一次性开关产生不可逆的开关过程，这是有问题的。

尤其是在常用的热焊或熔焊过程中，在开关的构件上产生这种不希望有的强烈的发热。申请人的将连接旗片钎焊或熔焊到开关的盖部件上的实验表明：直接在盖部件上产生的热量导致位于壳体内部的固定触点与电极或盖部件分离。同样，由于热量的产生，可能发生的是，固定触点和能够运动的接触部件不希望地相互焊接，或者至少以如下方式改变它们的几何形状，使得预先组装的开关不再开关变换，或至少不再可靠地开关变换。此外，在焊接过程中渗透到壳体内部的热量可能导致扣合盘受到影响，从而使它们所需的开关性能发生不允许的变化。对于薄壁壳体，还经常观察到烧穿。在最坏的情况下，所有这些都可能导致开关整体发生功能故障。

当壳体的盖部件和/或下部件由金属制成并且引线或连接部件直接熔焊或钎焊到其上时，在开关内部发生的所述发热特别明显。然后，由于金属的非常好的导热性能，在壳体内部产生特别强的热量。这一点尤为有争议，因为通常只有在开关机构已经安装在壳体中并且已经闭合后，也就是说在开关本身已经可以作为成品构件或至少是半成品构件存在之后，才将电源线或连接部件安装在壳体上。然后只能在有限的范围内或至少仅通过很大的努力才能检查开关内部产生的热量是否导致上述之一的损坏。

对于安装经常用于开关连接的线缆导履，本来就不建议采用焊接方法，因为多芯绞线无法焊接。然而，当这些电缆接线片被钎焊时，在开关内部也会发生上述强烈的发热，因此这也不是完全令人满意的解决方案。

在例如从DE 20 2014 010 782 U1已知的开关中，不会出现与引线或连接部件熔接或钎焊相关的上述问题。在此，壳体由合成材料制成，并且电极以片状或条状被向外引导。由于壳体的低导热性以及由于这样的事实，即熔焊或钎焊连接发生在相对远离壳体内部并且因此远离开关机构的位置，因此壳体本身既不被加热，位于壳体内部的构件也不承受强烈的发热。

不管开关的结构如何，都已经证明了将接触部位熔焊或钎焊到位于开关内部的部件上被证实是有问题的。当涉及与开关的非常灵敏的开关机构直接或间接地接触或构成该开关机构的部件的构件时，尤其是这样。例如，通过焊接将能够运动的接触部件安装在开关机构的能够运动的部件上是特别有争议的。如上所述，开关机构的能够运动的构件大多包括弹簧扣合盘和/或双金属扣合盘。常规的弹簧和双金属扣合盘具有非常小的厚度，例如2mm、1mm或更小，因此在此只能非常困难地实现最佳的熔焊连接。就算是能够实现，这也很容易导致弹簧扣合盘和/或双金属扣合盘损坏。

除了上述的环境和成本风险外，通常在开关的制造中使用的接合方法还会导致不希望的高次品率。

发明内容

在这种背景下，本发明的目的是，以如下方式改进已知的开关，使得减少或完全避免上述缺点。特别地，本发明的目的是减少由生产造成的次品，并且仍然保证开关的廉价制造。

从前述的温控开关出发，该目的根据本发明的第一方面以如下方式实现，使得壳体具有上部件和相对于上部件电绝缘的下部件，其中，上部件的至少一部分由导电材料制成并形成第一电极，下部件的至少一部分由导电材料制成并形成第二电极，并且第一连接部件通过借助超声波焊接产生的第一熔焊连接部固定在第一电极上和/或第二连接部件通过借助超声波焊接产生的第二熔焊连接部固定在第二电极上。

实际上，本发明的发明人已经认识到，通过超声波焊接来产生所述的两个熔焊连接部可以很大程度上或甚至完全消除上述缺点。这更加令人意想不到，因为发明人原本的出发点是完全取消上述部位上的熔焊连接部。

然而，已经证实，借助超声波焊接将引线或连接部件直接焊接在壳体上不仅是可行的，而且还提供了各种不可预见的优点。

由于在超声波焊接过程中产生的热量较低，可以有效避免开关内部的、尤其是灵敏的开关机构上的由于温度引起的损坏。这也适用于开关的壳体绝大部分由金属制成的情况。尽管金属具有非常好的导热性能，但是在超声波焊接期间发生相对较低的发热并不会导致通常布置在壳体上部件上的固定触点发生不希望地分离。在超声波焊接过程中，固定触点和能够运动的接触部件之间也不会相互焊接。扣合盘受超声波焊接过程影响的风险也降低到最小。

因此，在整个上部件和整个下部件由导电材料制成的开关中，通过超声波焊接产生的熔焊连接部被证明是特别有利的。

同样，通过超声波焊接产生的熔焊连接部被证明在一次性开关中是有利的，因为由于相对较低的热量产生而没有触发不期望的开关过程的风险。

另外，根据本发明的超声波焊接的应用使得可以避免冷焊点(即，在焊点上不产生在焊剂和接合配对件之间的材料锁合的连接的焊点)。

此外，可以通过超声波焊接实现上述部件的干净和可持续的连接。与常用的熔焊工艺不同，表面的光洁度不会受到超声波焊接的不利影响。这也导致在所述连接部位处的接触电阻相对较低。

另一个优点来自于这样的事实，即超声波焊接不需要焊接附加材料。这能够产生更紧凑的焊缝。另外，由于可以完全省去通常在焊接附加材料中使用的污染环境的材料，因此大大减少了环境污染。

在超声波焊接中，通过高频机械振动来实现待接合构件的焊接。所产生的振动通过分子和界面的摩擦导致在待连接部件之间发热。如果要连接的部件是金属，则超声波产生的机械振动会导致接合配对件在连接部位上的嵌入和钩挂。

在超声波焊接工具中，发生器会产生电子振动，然后通过超声转换器将电子振动转换为机械振动。机械振动通过所谓的超声波发生器被送到要连接的构件上。在不到一秒钟的时间内，以这种方式产生的超声振动会在待连接构件的连接面上产生摩擦热，从而使材料熔化并使这些构件相互连接。

超声波焊接过程中要设置的参数(例如振幅和频率)可以适应具体情况。要设置的参数及其各自的数值是本领域技术人员已知的并且可以在相关标准中找到。

在本发明的一种构造中，第一连接部件和/或第二连接部件具有连接旗片或连接芯线。这些连接旗片或连接芯线优选地通过超声波焊接直接固定在壳体上。

在使用连接旗片作为连接部件的情况下，例如，第一连接旗片可以通过超声波焊接被固定在设置于上部件上的第一肩部上，并且第二连接旗片可以通过超声波焊接被固定在设置于下部件上的第二肩部上。由于这种连接旗片的厚度小并且由于它们连接到壳体的上述肩部上，开关的整体高度相对较低。

在此，优选的是，这些肩部分别形成为环绕的环形肩部并且连接旗片的相应的第一端部是环形的。

这又有利于制造，因为不需要在连接旗片和壳体部件之间进行定位工作，而是将壳体部件的底部以如下方式***到环形端部中，即，壳体部件平放在肩部上，即自动地对中心。

优选地，第一连接接线片或连接芯线的第一端部借助第一熔焊连接部而固定在第一电极上，并且其远离第一端部的第二端部用作第一接线端。同样地，第二连接接线片或连接芯线可以通过第二熔焊连接部而以其第一端部固定在第二电极上，并且其远离第一端部的第二端部可以用作第二接线端。

根据本发明的第二方面，上述目的是基于首先提到的温控开关来实现的，方式为：固定触点通过借助于超声波焊接产生的第三熔焊连接部固定在第一电极的布置于壳体内部的一部分上，和/或能够运动的接触部件通过借助于超声波焊接产生的第四熔焊连接部而固定在能够运动的构件上。

本发明的发明人已经认识到，通过借助于超声波焊接产生这两个熔焊连接部，也可以在很大程度上或完全消除开头提到的缺点。

通过超声波焊接将固定触点与第一电极的布置在内部的部分焊接和/或将能够运动的接触部件与开关机构的能够运动的构件焊接，也在开关的这些部位上产生上述通过超声波焊接获得的优点。

在本发明的设计方案中，开关的温控的开关机构包括双金属部件。

在本发明的范围内，双金属部件应理解为是指由两个、三个或四个不可分离地连接的、具有不同热膨胀系数的部件制成的多层主动的片状部件。金属或金属合金的各个层的连接是材料锁合的或是型面锁合的，并且例如通过轧制来实现。

这样的双金属部件在其低温位置上具有第一稳定的几何构型，并且在其高温位置具有第二稳定的几何构型，在这两个几何构型之间，双金属部件根据温度以滞后的方式跳变。如果温度变化超过其响应温度或低于其复位温度，则双金属部件翻扣变为相应另外其他构造。因此，双金属部件通常被称为扣合盘，并且当从上方观察时，双金属部件可以具有细长的、椭圆形或圆形的形状。

如果由于要保护的设备中温度升高而导致双金属部件的温度升高超出跳变温度的话，则双金属部件会更改其构型，从而使能够运动的接触部件从固定触点抬离，从而断开开关并且关断要保护的设备，使其无法再加热。

双金属部件在其跳变温度以下，也就是在其低温位置上，优选地在机械上失力地支承在开关的壳体中。双金属部件也特别优选地不用于引导电流。

在此，有利的是，这样的双金属部件具有很长的机械寿命，并且即使在许多次开关操作之后，开关点、即双金属部件的跳变温度也不会改变。

根据另一设计方案，双金属部件是能够运动的构件，在该能够运动的构件上布置有能够运动的接触部件。

只要对机械可靠性或跳变温度的稳定性要求不高，则这种设计特别适合。然后，双金属部件也可以承担弹簧部件或弹簧扣合盘的功能，必要时甚至承担电流传递元件的功能，使得开关机构仅包括一个双金属部件，然后该双金属部件也承载能够运动的接触部件。然后，双金属部件不仅负责产生开关的闭合压力，而且在开关闭合状态下传导电流。因此，在开关的闭合状态下，双金属部件在第一电极和第二电极之间电串联，所述第一电极和第二电极形成开关的外部接线端，或者在第一电极和第二电极上布置开关的外部接线端。

根据本发明，在该设计方案中，在这里通过超声波焊接产生的熔焊连接部(在此称为第四熔焊连接部)在形成开关机构的能够运动的构件的双金属部件与能够运动的接触部件之间实现。由于双金属部件的壁非常薄，因此双金属部件和能够运动的接触部件之间的这种熔焊连接部是特别有利的，因为大大降低了损坏风险和/或由于在超声波焊接过程中较低的发热量而使双金属部件发生翻扣的风险。这对双金属部件的功能具有有利的作用，并且还延长了其使用寿命。

在另一个设计方案中，温控的开关机构包括双金属部件和与双金属部件相配合的弹簧部件。

双金属部件优选是温控的双金属扣合盘。弹簧部件优选是双稳态弹簧扣合盘。

弹簧扣合盘与双金属扣合盘相反地起作用，并产生开关的闭合压力。如果在将开关置于断开状态的开关过程之后开关再次冷却，则与双金属扣合盘相反地工作的弹簧扣合盘负责使双金属扣合盘复位，以使开关恢复至其闭合状态。

如果开关机构除了双金属部件之外还包括这种弹簧部件，则优选的是，弹簧部件是能够运动的构件，在该能够运动的构件上布置有能够运动的接触部件。

根据本发明，因此在该设计方案中，能够运动的接触部件通过借助于超声波焊接产生的第四熔焊连接部而被固定在弹簧部件上。然后，根据开关的设计，在开关闭合的状态下，可以将弹簧部件在第一和第二连接电极之间串联地电连接。然后，在开关闭合的状态下，弹簧部件引导流过开关的电流。

根据另一设计方案，双金属部件被不可脱失地(unverlierbar)留有余隙地保持在能够运动的接触部件上，该能够运动的接触部件又被固定在弹簧部件上，这根据本发明通过由超声波焊接产生的第四熔焊连接部来实现。

由于弹簧部件、双金属部件和能够运动的接触部件然后形成一个单元，因此在将开关机构装配在开关的壳体中之前，可以将开关机构作为单独的半成品暂时存放。因此，也可以对开关机构进行单独的检查，因为双金属部件被不可脱失地保持，但具有相应的松动度，因此双金属部件可以在其低温位置和高温位置之间不受阻碍地变形。

在根据上述构造的开关中，使用超声波焊接将弹簧部件与能够运动的接触部件连接是特别有利的。由于能够运动的接触部件通过超声波焊接而固定在弹簧部件上，并且双金属部件被不可脱失地但留有余隙地保持在能够运动的接触部件上，因此在超声波焊接过程中，双金属部件几乎不受到热应力。特别优选的是，在将双金属部件安装在能够运动的接触部件上之前，进行弹簧部件与能够运动的接触部件之间的焊接工序。在这种情况下，双金属部件在焊接过程中根本不会被加载负荷。

壳体优选具有上部件和相对于上部件电绝缘的下部件，上部件形成第一电极，下部件形成第二电极，并且固定触点布置在上部件的面对壳体内部的内侧上。

在该设计方案中，壳体的上部件和下部件优选地由导电材料制成，例如金属制造。一方面的上部件的背向壳体内部的外侧和另一方面的下部件的背向壳体内部的外侧可以用作开关对外连接的接触接线端。因此，上部件和下部件本身形成开关的连接电极。

壳体下部件可以是例如钵形的，并且容纳温控的开关机构。在***了温控的开关机构之后，壳体下部件例如通过壳体上部件在中间放入绝缘膜的情况下被封闭，该壳体上部件可以被设计成一种盖。为此目的，例如，下壳体部件的环绕边缘可以被翻边，以便固定盖部件。

在关闭壳体之前，通过超声波焊接将固定触点固定在上部件的面向壳体内部的内侧上(在此称为第三熔焊连接部)。

在替代设计方案中，壳体具有由绝缘材料或PTC材料制成的上部件和下部件，第一和第二电极布置在上部件上。

在该构造中，下部件也可以由绝缘材料或PTC材料制成。然而，下部件也可以由金属制成，这是优选的，因为这可以改善开关与要保护的设备的热耦联。然而，在这种情况下，下部件的凸起的金属边缘通常必须对外电绝缘。

在最后提到的设计方案中，优选的是，开关机构的能够运动的构件优选地是与双金属部件联接的接触构件，在所述接触构件上，除了(第一)能够运动的接触部件之外，还布置有第二能够运动的接触部件，其中，在第二电极的布置于壳体内部的部分上，通过借助超声波焊接产生的第五熔焊连接部来固定第二固定触点。

在这种情况下，存在两个固定触点，这两个固定触点通过借助超声波焊接产生的熔焊连接部分别与两个布置在开关的上部件上的电极之一相固定。这两个固定触点与开关机构的能够运动的构件相对应，该开关机构在该设计方案中优选地被设计为能够运动的接触桥接件形式的电流传输构件，该电流传输构件与双金属部件机械地连接。对应于两个固定触点，在该接触桥接件上提供两个接触表面，在当前情况下，这两个接触表面被称为第一或第二能够运动的接触部件。

根据该设计方案，在开关闭合的状态下，电流从第一电极经由第一固定触点和接触第一固定触点的第一能够运动的接触部件、通过作为接触桥接件起作用的接触构件、通过第二能够运动的接触部件和第二固定触点流到第二电极。根据该设计方案，双金属部件和开关机构的弹簧部件都不引导电流。

在另一设计方案中，壳体的至少一部分由绝缘材料或PTC材料制造，其中，(i)第一电极的第一部分伸入壳体的内部，并且第一电极的第二部分从壳体的内部向外引出，和/或(ii)第二电极的第一部分伸入壳体内部以及第二电极的第二部分从壳体内部向外引出。

根据该设计方案，壳体可以单件式或多件式地构造。壳体可以完全地或也可以仅部分地由绝缘材料或PTC材料制造。两个电极优选作为接触桥接件或连接片从外部通过各一个开口引入壳体内部。电极可以是平放在壳体内壁上或者也可以至少部分地在壳体中自由悬垂。这可以例如是对应由DE19609310A1或EP2511930A1中已知的开关机构的结构。

此外，本发明涉及一种用于制造温控开关的方法，步骤如下：

a)提供开关机构以及具有上部件和下部件的壳体，其中，上部件的至少一部分由导电材料制造，并且形成第一电极，以及下部件的至少一部分由导电材料制造并且形成第二电极，

b)将开关机构装配在壳体中，使得：第一电极与布置在壳体内部的固定触点保持连接，并且开关机构具有相对于壳体能够运动的构件，在所述构件上布置有能够运动的接触部件，并且使得：开关机构根据其温度在开关的闭合状态与开关的断开状态之间进行开关切换，其中，在开关的闭合状态下，能够运动的接触部件与固定触点相配合并且在第一和第二电极之间建立导电连接，在开关的断开状态下，能够运动的接触部件从固定触点上抬离并且在第一和第二电极之间的导电连接被断开，

c)通过将上部件固定在下部件上来封闭壳体，其中，上部件相对于下部件电绝缘；

d1)通过借助超声波焊接产生的第一熔焊连接部而将第一连接部件固定在第一电极上，和/或

d2)通过借助超声波焊接产生的第二熔焊连接部而将第二连接部件固定在第二电极上。

需要指出的是，上述特征和与开关相关地限定的技术方案也能够以合理的方式见于根据本发明的方法中。

在根据本发明的方法中，优选的是，步骤d1)和/或步骤d2)在步骤c)之后执行。

因此，在将开关机构已经装入壳体中并且壳体已封闭之后，将第一和/或第二连接部件优选在壳体上焊接连接。开关在焊接接线端之前就已经作为成品构件存在。通过应用超声波焊接事后装设开关接线端，如上所述那样，可以有效避免在开关内部的不希望的损坏。

根据另一方面，本发明涉及一种用于制造温控开关的方法，步骤如下：

i)提供第一电极、第二电极、温控的开关机构以及壳体，

ii)将开关机构装配在壳体中，使得：第一电极与布置于壳体内部的固定触点保持连接，并且开关机构具有相对于壳体能够运动的构件，在所述构件上布置有能够运动的接触部件，并且使得：开关机构根据其温度在开关的闭合状态与开关的断开状态之间进行开关切换，其中，在开关的闭合状态下，能够运动的接触部件与固定触点相配合并且在第一和第二电极之间建立导电连接，在开关的断开状态下，能够运动的接触部件从固定触点上抬离并且在第一和第二电极之间的导电连接被断开，

其中，固定触点通过借助于超声波焊接产生的第三熔焊连接部而固定在第一电极的布置于壳体内部的部分上，和/或能够运动的接触部件通过借助于超声波焊接产生的第四熔焊连接部而固定在能够运动的构件上。

依照根据本发明的方法的一种设计方案，例如设置为：固定触点通过借助于超声波焊接产生的第三熔焊连接部而装配在第一电极的布置于壳体内部的部分上，和/或能够运动的接触部件通过借助于超声波焊接产生的第四熔焊连接部而固定在能够运动的构件上，之后，将开关机构才在步骤ii)中装配在壳体中。

因此，在开关机构上产生的超声波熔焊连接部不作用于开关的其余构件，例如其外部触点，外部触点可以事后布置在完成装配的壳体上。

依照根据本发明的方法的另一种设计方案，设置为：双金属部件和与双金属部件相配合的弹簧部件作为开关机构的一部分在步骤i)中提供，其中，弹簧部件形成能够运动的构件，在能够运动的构件上布置有能够运动的接触部件，并且能够运动的接触部件通过借助于超声波焊接产生的第四熔焊连接部而固定在弹簧部件上，之后，双金属部件不可脱失地、留有余隙地固定安置于能够运动的接触部件上，之后，将开关机构才在步骤ii)中装配在壳体中。

由此已经获得上述优点，弹簧部件与能够运动的接触部件之间的超声波熔焊连接部绝不影响到双金属部件，这是因为双金属部件在事后才装配在开关机构上。所述开关机构还能够作为半成品构件预先装配，然后将开关机构作为整体装配到壳体中。

本发明的其他特征和优点从附图和对附图的下列描述中获得。

不言而喻的是，前面提到的以及后面还要阐释的特征不仅能够以分别给出的组合应用，而且也能够以其他组合或者单独地应用，而不离开本发明的范围。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在后面的说明书中详细阐释。其中：

图1示出根据第一实施例的根据本发明的温控开关的示意横截面；

图2示出根据第二实施例的根据本发明的温控开关的示意横截面；

图3示出根据第三实施例的根据本发明的温控开关的示意横截面；

图4示出根据第四实施例的根据本发明的温控开关的示意横截面。

具体实施方式

图1以示意性横截面示出了温控开关的第一实施例。开关整体上用附图标记10表示。

开关10具有壳体12和容纳在其中的、温控的开关机构14。壳体12包括由导电材料制成的上部件16和由导电材料制成的下部件18。

使上部件16与下部件18电绝缘的绝缘膜20布置在上部件16和下部件18之间。

在该实施例中，上部件16和下部件18形成开关10的两个电极22、24。这两个电极22、24用作接触部位，在该接触部位上可以布置用于将开关10与要保护的设备连接的外部接线端。根据使用目的的不同，开关10的两个电极22、24原则上也可以直接与要保护的设备连接。

为了更好地区分，下面将由上部件16形成的电极22称为“第一电极”，将由下部件18形成的电极24称为“第二电极”。

在上部件16的面向壳体12的内部的内侧26上固定有固定触点28，该固定触点具有面向下部件18的接触面30。

固定触点28优选地通过借助于超声波焊接产生的熔焊连接部固定在形成第一电极22的上部件16的内侧26上。因此，固定触点28与上部件16电连接，使得上部件16的背向壳体内部的上侧32用作开关的第一外部接线端。

用作第二电极24(发挥作用)的下部件18在其内侧34上具有第二接触表面36。由于下部件18也是导电的，因此下部件18的外侧或底侧38用作开关10的第二外部接线端。

与第一电极22的接触通过第一连接部件31进行，该第一连接部件通过借助于超声波焊接产生的熔焊连接部固定在上部件16上。在图1所示的实施例中，第一连接部件31被设计为在其一端35上设计为环形的连接旗片51。连接旗片51以所述环形端部35支撑在上部件16的外部的环绕的肩部37上，该肩部相对于上侧32回缩。肩部37的回缩程度和连接旗片51的厚度以如下方式选择，以使连接旗片51在其环形的第一端部35的区域内不向上超出上部件16。以这种方式，可以实现较小的总高度。

类似地，在图1所示的实施例中，与第二电极24的接触通过第二连接部件33进行，该第二连接部件在这里同样设计为连接旗片53，该第二连接部件通过借助于超声波焊接产生的熔焊连接部固定在下部件18上。连接旗片53在其第一端部39处呈环形地构造。连接旗片53以该环形端部39支撑在下部件18的外部的环绕的肩部43上，该肩部相对于底侧38回缩。在这里，肩部43的回缩程度和连接旗片53的厚度也以如下方式选择，以使连接旗片53在其环形的第一端部39的区域中不会向下突出超过下部件18。除了开关10由此实现的较低的总高度之外，还具有以下优点：如果需要，下部件18可以直接支撑在要监控的设备上，从而确保良好的热传递。

如图1所示，两个连接旗片51、53以如下方式成角度设置，使得它们的两个背离第一端部35、39的第二端部47、49分别相对于壳体12的肩部37、43回缩。连接接线片51、53的这些第二端部47、49用作开关10的接线端。在连接接线片51、53的两个第二端部47、49上，例如可以分别固定有在图1中看不见的连接芯线。

布置在壳体12中的开关机构14根据其温度在上部件16和下部件18之间建立导电连接，并且当超过响应温度或跳变温度时突然中断该导电连接。

开关机构14具有能够运动的接触部件40，该能够运动的接触部件固定在相对于壳体12能够运动的构件42上。在该实施例中，开关机构14的能够运动的构件42是弹簧部件44，该弹簧部件与侧向连接腹板一体连接，该连接腹板在以48标示的连接部位固定在设置于下部件18上的第二接触面36上。

弹簧部件44被设计为略微弯拱的弹簧扣合盘，该弹簧扣合盘在中心承载能够运动的接触部件40。能够运动的接触部件40通过借助于超声波焊接产生的熔焊连接部固定在弹簧扣合盘44上。弹簧扣合盘44和布置在下部件18上的接触面36之间的侧向连接优选也通过超声波焊接来建立。

留有余隙而又不可脱失地将具有中心开口50的双金属部件52安放在能够运动的接触部件40上，该双金属部件在图1所示的状态下处于其低温位置中，在低温位置中，双金属部件失力地平放在弹簧扣合盘44上。双金属部件52设计为双金属部件扣合盘。

能够运动的接触部件40具有圆顶状的尖端54，在图1所示的开关10的闭合状态下，该圆顶状的尖端与固定触点28或其接触表面30相贴合。在圆顶状的尖端54下方，在能够运动的接触部件40上设置有凸缘56，在凸缘的下端部连接有圆柱形延伸部58。如图1所示，能够运动的接触部件40的凸缘56的直径大于设置在双金属部件扣合盘52中的中心开口50的直径。相反，圆柱形延伸部分58延伸穿过双金属部件扣合盘52的中心开口50的直径小于中心开口50的直径。由此实现了：双金属部件扣合盘52被不可脱失而又留有余隙地保持在能够运动的接触部件40上。

在开关机构14的制造中，首先是能够运动的接触部件40以圆柱形的延伸部58的底侧被焊接到弹簧扣合盘44上。这种熔焊连接是通过超声波焊接进行的。由于与常规使用的熔化焊接方法相比，在超声波焊接期间待接合的两个部件之间产生的热量显著降低，因此弹簧扣合盘44几乎不被加载负荷。这是特别有利的，因为弹簧扣合盘44通常是非常薄壁的构件，该构件的厚度仅为几毫米或甚至更小。另外，对于超声波焊接不需要对环境有害的焊接添加剂。然而，通过超声波焊接产生的熔焊连接部在能够运动的接触部件40和弹簧扣合盘44之间产生了机械上极其稳定且导电性高的连接。

在能够运动的接触部件40和弹簧扣合盘44之间建立熔焊连接之后，双金属扣合盘52以其中心开口从上方套放在能够运动的接触部件40上。在此过程中，凸缘56仍然具有比中心开口50更小的直径，因为中心开口还没有如图1所示，沿侧向撑开或扩宽。仅在***或套放双金属部件扣合盘52之后才撑开或扩宽能够运动的接触部件40的凸缘56，这可以例如通过按压来完成。此后，双金属部件扣合盘52被不可脱失地而又留有余隙地保持在能够运动的接触部件40上，该能够运动的接触部件自身又与弹簧扣合盘44材料锁合地连接。

这样制成的开关机构14然后可以作为已经组装好的半成品构件装入壳体12中，并且如上所述，通过将弹簧扣合盘44与下部件18焊接而固定在壳体12中。因为在能够运动的接触部件和弹簧部件44之间借助超声波焊接产生的熔焊连接部在双金属扣合盘52套放在接触部件40上之前就发生，因此双金属扣合盘52绝不会受到上述焊接过程的损害。弹簧扣合盘44和下部件18之间的焊接过程对双金属扣合盘52没有任何影响，因为双金属扣合盘留有余隙地保持在能够运动的接触部件40上，因此没有直接通过导热体将热量传递到双金属扣合盘52。这对双金属扣合盘52的功能和使用寿命具有积极影响。

由于弹簧扣合盘44和下部件18之间的永久的机械和电流连接，在用作第二电极24的下部件18和弹簧扣合盘44之间存在非常低的接触电阻。

因为以上述方式将能够运动的接触部件40与弹簧扣合盘44焊接，所以弹簧扣合盘44和能够运动的接触部件40之间的接触电阻极低。

通过选择接触部件40的圆顶状尖端54和固定触点28的第一接触表面30的合适的表面质地，也使得那里的接触电阻也非常低。

在固定触点28和上部件16之间产生的超声波熔焊连接部也使得这两个部件之间的接触电阻非常低。

因此，上部件和下部件16、18可以设计成便宜的深冲部件，因为接触电阻的质量由所述的熔焊连接部提供。

这样，整个开关10在第一电极22和第二电极24之间仅具有非常低的通流电阻，因此可以说相当于电流短路。

现在，从图1中所示的开关10的闭合状态开始，将开关10的温度升高到双金属部件扣合盘52的跳变温度之上，双金属部件扣合盘以其在图1中还自由的边缘60在图1中向下移动，直到该边缘60与绝缘膜20贴合，在贴合的部位，该绝缘膜位于上部件16的环形边缘62下方。

在此，双金属部件扣合盘52以其中心区域64居中地压到弹簧扣合盘44上，并将弹簧扣合盘在图1中向下压，由此，能够运动的接触部件40从固定触点28上抬离，从而开关10断开。

当环境温度进而还有双金属扣合盘52的温度再次冷却至跳变温度以下时，双金属扣合盘52返回到图1中所示的低温位置，由此，弹簧扣合盘44上的打开压力减小。然后，弹簧扣合盘44由于内力弹回到其在图1所示的静止位置，在静止位置中，弹簧扣合盘夹紧在下部件18的内侧34和固定触点28之间，因此负责固定的接触压力，并且可靠闭合开关10。

图2示出了根据本发明的温控开关的第二实施例，该开关整体上也用附图标记10标识。与图1所示的根据第一实施例的开关的部件相对应的构件在图2中被以相同的附图标记示出。为了简单起见，仅探讨与图1中所示的第一实施例的主要区别。

图2中所示的开关10的壳体12包括导电的钵状的下部件18，该下部件被导电的上部件16封闭，该上部件在这里被设计成一个盖部件。上部件16在中间***绝缘膜20的情况下由翻边的凸缘边缘66保持在下部件18上。

上部件16和下部件18还形成开关10的两个电极22、24。与此相应地，上部件16的上侧32用作第一连接面，下部件18的外侧38用作第二连接面。可以借助于连接引线或连接旗片将引线装设在这两个连接面上，以将开关10与要保护的设备连接。

类似于第一实施例地，第二连接件33设计为连接旗片53，其环形的第一端部39通过借助于超声波焊接产生的熔焊连接部固定在下部件18上的环绕的肩部43上。相反，第一连接部件31a在此设计为连接芯线55，该连接芯线以其剥去绝缘皮的第一端部35a通过借助于超声波焊接产生的熔焊连接部而固定在上部件16的上侧32上。不言而喻，第二连接件33原则上也可以构造为连接芯线，该连接芯线通过借助于超声波焊接产生的熔焊连接部固定在下部件18的底侧38上。图2所示的开关结构也能够将连接旗片51用作第一连接部件31a，如其在图1中所示那样。

固定触点28类似于第一实施例地优选通过借助于超声波焊接产生的熔焊连接部固定在上部件16的内侧或底侧26上。

与图1所示的第一实施例相反，在图2中所示的开关10没有弹簧扣合盘44。取而代之，双金属部件扣合盘52用作能够运动的构件42，能够运动的接触部件40安装在该能够运动的构件42上。在开关10的图2中所示的实施例中，双金属部件扣合盘52相应地一并承担了弹簧扣合盘44的功能。

双金属扣合盘52以这样的方式被夹紧在壳体12中，即，如图2所示，在双金属扣合盘的低温位置中，双金属扣合盘52被放置在下部件18的内侧34上并与内侧接触。然而，原则上，双金属部件52也可以被设计为在一侧被夹紧的双金属弹簧，该双金属弹簧在接触部件上与下部件18的内侧34材料锁合地连接。

此外，不言而喻的是，在壳体12的相同结构的情况下，开关机构14也根据该实施例可以具有弹簧扣合盘44，从而获得开关机构14的类似构造，如其在图1中所示那样。

在图2所示的实施方式中，能够运动的接触部件40也具有圆顶状的尖端54，在该尖端的下端连接有加宽的基座70，该基座的底侧固定在双金属部件扣合盘52上。这种固定通过借助于超声波焊接产生的熔焊连接部实现。除了上面已经提到的超声波焊接的优点之外，还有另一个优点是，此时通过超声波焊接产生的熔焊连接部有利地保护了非常敏感的并且通常是薄壁的双金属扣合盘52。相反，在将能够运动的接触部件40与双金属部件扣合盘52连接的部位上使用热焊接方法可能会损坏双金属部件扣合盘52，从而其功能受到不利妨害。

关于图2所示的实施方式，还应该提到的是，上部件16不必一定由导电材料制成。上部件也可以由绝缘材料或正温度系数电阻陶瓷(PTC)制成。在这种情况下，开关10的第一连接面由布置在上侧32上的金属层形成，并且该金属层穿过上部件16与固定触点28镀通接触。在这种情况下，仅上部件的一部分16由导电材料(金属层)制成。然后，该金属层形成开关10的第一电极22，从而可以例如借助连接芯线或连接旗片将相应的引线装设在第一电极上。根据此处使用的概念，开关10的第一电极22将不由整个上部件16形成，而是仅由上部件的一部分形成或被布置在上部件上。

图3示出了根据本发明的温控开关10的第三实施例。对应于图1和图2中所示的构件的构件为了简单起见，这里再次以与前面相同的附图标记来标识。

与上面示出的两个实施例的显著区别在于，开关10的两个连接电极22、24布置在上部件16上。因此，壳体12的结构和开关机构14的结构在一些特征方面有所不同，将在下面更详细地讨论。

壳体12包括盘片状的下部件18，在下部件的凸起边缘72上设有外置的环绕的槽74。上部件16以内肩部76支撑在凸起的边缘72上，该上部件在这种情况下基本上是杯形地设计。边缘78突出于肩部76上，在该边缘上设置有内部环绕的凸筋80，该凸筋与凹槽74接合，由此，下部件18与上部件16卡锁。边缘78过渡为环形的上方接合部82，通过该上方接合部，下部件18被进一步保持在上部件16上。

可以通过对边缘78的突出区域的冲压或焊接来产生上方接合部82。

当上部件16由绝缘材料制成时，下部件18也可以由绝缘材料或金属制成，其中，在由金属制成的下部件18中，获得了开关10与要保护的设备的更好的热连结。

两个相邻而置的电极22、24被浇铸到上部件16中，每个电极都带有固定触点28、29。与上述两个实施例相反，根据图3中所示的实施例的开关不仅具有一个固定触点28，而且具有第二固定触点29。两个固定触点28、29分别通过借助于超声波焊接产生的熔焊连接部而分别固定在第一和第二电极22、24上。借助于超声波焊接产生的这种熔焊连接部具有与上面已经描述的关于固定触点28与形成第一电极22的上部件16的连接方案介绍的相似的优点。

为两个固定触点28、29配设有以能够运动的触桥形式设计的能够运动的接触构件84。在该实施例中，该能够运动的接触构件84用作开关机构14的能够运动的构件42，在所述构件上布置有第一和第二接触部件40、41。两个能够运动的接触部件40、41优选地一件式地彼此连接。

被设计为接触桥接件的能够运动的接触构件84通过铆钉86与弹簧扣合盘44和双金属部件扣合盘52机械地联接。双金属部件扣合盘52以其边缘68在开关10的图3中所示的闭合位置中，支撑在下部件18的内侧34上。弹簧扣合盘44以其边缘45在圆周上在环绕的槽88中引导，该环绕的槽构造在上部件16的肩部76与下部件18的边缘72之间。

根据温度，开关机构14使与双金属卡簧盘52联接的接触构件84同两个固定触点28、29相贴合，或接触构件84从两个固定触点28、29上抬离。

另外，还指出图3中的两个开口90、92，它们分别布置在电极22、24的背向固定触点28、29的上侧上。这些向外的开口90、92一方面用于将开关10与要保护的设备的热耦联，并且另一方面，可以提供用于测试的目的，即通过加热头尽可能快地加热开关10的内部，和/或对两个固定触点28、29通过测试销从外部接触，以便测试开关的功能10。

图4以示意性横截面示出了第四实施例。其中所示的开关的基本结构类似于图1所示的开关10。

在此，开关机构14也具有双金属扣合盘52和与其联接的弹簧扣合盘44。在这里，弹簧扣合盘44继而形成能够运动的构件42，能够运动的接触部件40固定在该能够运动的构件上。

壳体12单件式或多件式地设计，并且至少部分地由绝缘材料或PTC材料制成。尽管这在图4中未明确示出，但壳体12可以具有一个或多个开口，这些开口改善了开关10与待评估设备的热连结。

与前面示出的实施例不同地，两个电极22、24在这里被设计为引导穿过壳体12的侧壁94的连接片。第一电极22的第一部分96伸入壳体12的内部，第一电极22的第二部分97穿过侧壁94从壳体12的内部向外引出。同样，第二电极24的第一部分98伸入壳体12的内部，第二电极24的第二部分99从壳体12的内部向外引出。电极22、24的两个第一部分96、98优选地贴在壳体12的内侧上或在壳体12中被夹紧。然而，电极22、24的这两个部分96、98也可以自由地悬垂地布置在壳体12的内部，并且仅在这两部分穿过壳体壁94的部位上在一侧被夹紧。

固定触点28通过借助于超声波焊接形成的熔焊连接部而固定在第一电极22的第一部分96上。能够运动的接触部件40通过由超声波焊接建立的熔焊连接部被固定在弹簧扣合盘44上。在开关10的图1中所示的低温位置中，弹簧扣合盘44以其底侧或其外边缘放置在第二电极24的第一部分98上，从而建立了电连接。