DE19641591C1

DE19641591C1 - Bimetall-Aktuator mit mindestens einem Bimetallelement und Verwendung des Bimetall-Aktuators als Sperrelement für den Türverschluß einer Waschmaschine

Info

Publication number: DE19641591C1
Application number: DE19641591A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Geuer
Original assignee: Ltd LOCKING TECHNOLOGIES AND D
Current assignee: LTD LOCKING TECHNOLOGIES AND DEVICES GMBH, 42551 V
Priority date: 1996-10-09
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2016-10-10

Description

Die Erfindung betrifft einen Bimetall-Aktuator mit mindestens einem Bimetallelement, welches bei Erwärmung ein Betätigungs element von einer Ausgangs- in eine Betätigungsstellung be wegt. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Verwendung des Bimetall-Aktuators als Sperrelement für den Türverschluß einer Waschmaschine.

Bimetall-Aktuatoren, bei denen mittels eines Bimetallelemen tes ein Betätigungselement verschwenkt oder verschoben wird, sind seit langem bekannt und werden in vielfältigster Weise eingesetzt. So ist beispielsweise aus der DE 37 09 660 C2 ein Verschluß für eine Waschmaschine bekannt, bei dem das zum Halten und Freigeben der Tür vorgesehene Halteteil während des Wasch- und Schleuderganges mittels eines durch ein Bi metallelement steuerbares Sperrelement blockiert wird.

Nachteilig bei den bekannten Bimetall-gesteuerten Vorrich tungen ist vor allem, daß sie relativ lange Schaltzeiten besitzen bzw., daß die Schaltzeiten nur mit einem relativ hohen apparativen Aufwand verkürzt werden können.

Aus der DE-OS 21 17 150 ist ein elektrothermischer Verriege lungsschalter mit einem U-förmig gebogenen Bimetallelement bekannt, welches bei Erwärmung durch ein Heizelement ein Betätigungselement von einer Ausgangs- in eine Betätigungs stellung bewegt, wobei das Ende des ersten Schenkels des Bimetallelementes mit dem Betätigungselement in Wirkverbin dung steht. An dem ersten Schenkel des Bimetallelementes ist ein Heizelement angeordnet, so daß bei Erwärmung des Heiz elementes dieser Schenkel eine Bewegung des Betätigungsele mentes in die Betätigungsstellung bewirkt.

Auch aus der DE-AS 11 85 272 und der DE-AS 14 65 436 sind bimetallgesteuerte Betätigungsvorrichtungen bekannt, bei denen die Bimetallelemente U-förmig gebogene Stellen auf weisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bimetall- Aktuator der eingangs erwähnten Art anzugeben, deren Schalt zeit auf einfache Weise gegenüber herkömmlichen Bimetall- Aktuatoren verkürzt werden kann. Ferner soll eine bevorzugte Verwendung eines derartigen Bimetall-Aktuators offenbart werden.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Bimetall-Aktuators erfin dungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsicht lich der Verwendung des erfindungsgemäßen Bimetall-Aktuators durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Weitere, beson ders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, das Bimetallelement derart auszubilden, daß es zwei parallele oder in einem vorgegebenen Winkel zueinander angeordnete Schenkel aufweist, die an ihrem ersten Ende miteinander ver bunden sind und die sich bei Erwärmung aufeinanderzu bewegen. Während der erste Schenkel des Bimetallelementes entweder direkt oder über eine Schaltfeder auf das Betätigungselement wirkt, stützt sich das zweite Ende des zweiten Schenkels des Bimetallelementes in der Ausgangsstellung auf der Außenseite des ersten Schenkels ab. Durch diese Abstützung wird eine Vorspannkraft gespeichert, die bei Erwärmung des Bimetall elementes die Schaltzeit des Bimetall-Aktuator verkürzt.

Da das Heizelement zur Erwärmung des Bimetallelementes an bzw. auf dem ersten Schenkel angeordnet ist, wird der zweite Schenkel zeitverzögert erwärmt. Dadurch ergibt sich erst nach Erreichen der Betätigungsstellung eine auf das Bimetallele ment wirkende Kraftkomponente, die der Vorspannkraft entge genwirkt. Da diese Kraftkomponente auch noch kurz nach dem Abschalten des Heizelementes aufrechterhalten bleibt, wird die Schaltzeit des Betätigungselementes beim Umschalten von der Betätigungs- in die Ausgangsstellung durch die Vorspann kraft nicht verzögert.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wirkt das Bimetallelement nicht direkt auf das Betätigungselement, sondern auf eine als Blattfeder ausgebildete Schaltfeder, die ihrerseits in eine entsprechende Ausnehmung des Betätigungs elementes eingreift. Durch eine derartige Anordnung ist es möglich, die Schaltzeiten der Bimetall-Aktuatoren sehr kurz zu wählen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs beispielen. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines ersten Ausführungs beispieles der Erfindung, wobei sich das Betätigungs element in seiner Ausgangsstellung befindet;

Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel, wobei sich das Betätigungselement in der Betätigungsstellung befindet;

Fig. 3 das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel, wobei sich zusätzlich zu dem ersten auch der zweite Schenkel des Bimetallelementes erwärmt hat;

Fig. 4 und 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei sich das Betätigungselement einmal in seiner Ausgangsstellung (Fig. 4) und einmal in seiner Betäti gungsstellung (Fig. 5) befindet;

Fig. 6 den Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bimetallelementes und

Fig. 7 eine Draufsicht auf das in Fig. 4 gezeigte Bimetall element.

In den Fig. 1-3 ist mit 1 ein erfindungsgemäßer Bimetall-Ak tuator bezeichnet, der ein U-förmig ausgestaltetes Bimetall element 2 enthält. Das zweite Ende 3 des ersten Schenkels 4 des Bimetallelementes 2 wirkt auf eine Schaltfeder 5, deren Ende 6 in eine entsprechende Ausnehmung 7 eines um eine Achse 8 schwenkbaren Betätigungselementes 9 eingreift.

Das zweite Ende 10 des zweiten Schenkels 11 des Bimetall elementes 2 ist zum ersten Schenkel 4 hin gebogen und stützt sich auf dessen Außenseite 12 ab, so daß der erste Schenkel 4 mit einer vorgebbaren Kraft KI in Betätigungsrich tung federnd vorgespannt ist. Dabei ist die Vorspannkraft K1 derart gewählt, daß sie zu keiner Betätigung der Schaltfeder 5 führt.

Auf dem ersten Schenkel 4 des Bimetallelementes 2 ist als Heizelement 13 ein PTC-Widerstand angeordnet. Sowohl an dem Heizelement 13 als auch an dem Bimetallelement 2 ist jeweils ein elektrischer Anschluß 14, 15 vorgesehen.

Der Bimetall-Aktuator 1 enthält ferner ein Kontaktpaar 16, 17 mit einem feststehenden Kontakt 16, der mit einem elektri schen Anschluß 18 verbunden ist, und einem sich mit der Schaltfeder 5 verlagernden beweglichen Kontakt 17 zur Steue rung eines Stromkreises.

Im folgenden wird mit Hilfe der Fig. 1 bis 3 die Funktions weise der Erfindung näher erläutert. Dabei möge sich der Bimetall-Aktuator zunächst in dem in Fig. 1 dargestellten Zustand befinden (Ausgangsstellung).

Wird an die beiden Anschlüsse 14, 15 eine Spannung von z. B. 230 V gelegt, so fließt ein entsprechender Strom durch den PTC-Widerstand und erwärmt diesen. Dieser gibt die Wärme an das Bimetallelement 2 ab. Dabei wird zunächst der erste Schenkel 4 erwärmt und krümmt sich in Richtung auf die Schaltfeder 5. Die dabei auftretende Kraft K2 überlagert die bereits durch die Abstützung des zweiten Schenkels 11 auf dem ersten Schenkel 4 verursachte Vorspannkraft KI. Die Schalt feder 5 wird gedrückt und das Betätigungselement 9 schwenkt von seiner Ausgangs- in seine Betätigungsstellung (Fig. 2). Gleichzeitig werden die Kontakte 16, 17 geschlossen, so daß ein mit dem Bimetall-Aktuator verbundenes Gerät (z. B. eine Waschmaschine) betriebsbereit ist (die Schaltfeder ist hierbei mit dem Anschluß 15 elektrisch verbunden).

Durch das weitere Erwärmen des Bimetallelementes 2 mittels des PTC-Widerstandes 13 erwärmt sich auch der zweite Schenkel 11. Dieser krümmt sich dabei entgegengesetzt zu dem ersten Schenkel 4 (Fig. 3). Dadurch entsteht eine Kraft K3, die der Vorspannkraft K1 entgegenwirkt, so daß die Kraft K1 durch diese Kraftkomponente weitgehend kompensiert wird. Der zweite Schenkel 11 stützt sich nicht mehr außenseitig an dem ersten Schenkel 4 ab. Allerdings ist das Bimetallelement 2 derart ausgelegt, daß die von dem ersten Schenkel 4 auf die Schalt feder 5 übertragene Kraft K2 die Schaltfeder auch weiterhin gedrückt hält.

Wird nun die an den Anschlüssen 14, 15 liegende Spannung ab geschaltet, so kühlt sich der PTC-Widerstand 13 und damit auch das Bimetallelement 2 ab. Die durch den ersten Schenkel 4 auf die Schaltfeder 5 ausgeübte Kraft K2 verringert sich, so daß er durch die Gegenkraft der Schaltfeder 5 in seine Ausgangsstellung zurückgedrückt wird. Bei weiterer Abkühlung des Bimetallelementes 2 biegt sich auch der zweite Schenkel 11 in seine Ausgangsstellung zurück und stützt sich außen seitig an dem ersten Schenkel 4 ab, so daß sich wiederum eine Vorspannkraft K1 ergibt.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Aus führungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, ohne von dem grundsätzlichen Erfin dungsgedanken abzuweichen. So ist es beispielsweise möglich, daß das Bimetallelement anstatt eine Drehung eine Verschie bung des Betätigungselementes von einer Ausgangs- in eine Betätigungsstellung (und zurück) bewirkt.

Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt, wobei Fig. 4 die Ausgangsstellung und Fig. 5 die Betätigungsstellung des mit 19 gekennzeichneten Betätigungs elementes zeigen. Ansonsten sind die gleichen Teile wie in den Fig. 1-3 auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Ferner kann die konkrete Ausgestaltung des Bimetallelementes in unterschiedlicher Weise erfolgen. So zeigen die Fig. 6 und 7 ein Bimetallelement 20, bei dem nicht, wie in den Fig. 1-3 angedeutet, der Endbereich des ersten Schenkels auf die Schaltfeder 21 drückt, sondern ein im mittleren Bereich des ersten Schenkels 22 angeordneter zungenförmiger Mitnehmer 23. Auch ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Endbereich 24 des zweiten Schenkels 25 nicht bogenförmig durch eine entspre chende Ausnehmung 26 um den ersten Schenkel 22 herumgeführt, sondern T-förmig ausgebildet. Dabei ragt der Stiel 27 des T-förmigen Endes 24 durch die Ausnehmung 26 des gabelförmigen Endbereiches 28 des ersten Schenkels 22 und der Querbalken 29 des T-förmigen Endes stützt sich an den Rändern 30, 31 der Ausnehmung 26 des Endbereiches 28 ab.

Wie Fig. 6 außerdem entnehmbar ist, bedeutet der Hinweis, daß das Bimetallelement U-förmig ausgebildet ist, nicht, daß es sich um eine exakte U-Form handeln muß, sondern, daß das Bi metallelement lediglich annäherungsweise eine derartige Grundform besitzen soll. Dabei können selbstverständlich die beiden Schenkel auch unterschiedliche Längen aufweisen.

Der erfindungsgemäße Bimetall-Aktuator kann bei einer Viel zahl von Einrichtungen zur Anwendung kommen, bei denen das Betätigungselement Schaltzustände definiert, Verriegelungsvorgänge bewirkt oder als Sicherungseinrichtung eingesetzt wird. In der Praxis besonders vorteilhaft hat sich der Bi metall-Aktuator als Sperrelement für den Türverschluß von Waschmaschinen bewährt, wobei das Betätigungselement zum Halten und Freigeben eines an der Tür angeordneten Halte teiles dient. Hierzu wird das Betätigungselement in eine entsprechende Ausnehmung des Halteteil es hineingeschwenkt oder hineingeschoben bzw. aus dieser Ausnehmung herausge schwenkt oder herausgezogen.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung
2 Bimetallelement
3 Ende (erste Schenkel)
4 erste Schenkel
5 Schaltfeder
6 Ende (Schaltfeder)
7 Ausnehmung
8 Achse
9 Betätigungselement
10 Ende (zweite Schenkel)
11 zweite Schenkel
12 Außenseite
13 Heizelement, PTC-Widerstand
14, 15 elektrische Anschlüsse
16 feststehender Kontakt
17 beweglicher Kontakt
18 elektrischer Anschluß
19 Betätigungselement
20 Bimetallelement
21 Schaltfeder
22 erster Schenkel
23 zungenförmiger Mitnehmer
24 Endbereich, Ende (zweite Schenkel)
25 zweiter Schenkel
26 Ausnehmung
27 Stiel
28 gabelförmiger Endbereich, Ende (erster Schenkel)
29 Querbalken
30, 31 Ränder

Claims

1. Bimetall-Aktuator mit mindestens einem Bimetallelement (2; 20), welches bei Erwärmung ein Betätigungselement (9; 19) von einer Ausgangs- in eine Betätigungsstellung bewegt, wobei

a) das Bimetallelement (2; 20) zwei parallele oder in einem vorgegebenen Winkel zueinander angeordnete Schenkel (4, 11; 22, 25) aufweist, die an ihrem ersten Ende miteinander verbunden sind und die sich bei Erwärmung aufeinander zubewegen,
b) das zweite Ende (3; 28) des ersten Schenkels (4; 22) des Bimetallelementes (2; 20) mit dem Betätigungs element (9; 19) in Wirkverbindung steht,
c) der zweite Endbereich des zweiten Schenkels (10; 24) des Bimetallelementes (2; 20) sich in der Ausgangs stellung des Betätigungselementes (9; 19) auf der Außenseite (12) des ersten Schenkels (4; 22) ab stützt und den ersten Schenkel (4; 22) mit einer vorgegebenen Kraft (K1) in Betätigungsrichtung federnd vorspannt und
d) an dem ersten Schenkel (4; 22) des Bimetallelementes (2; 20) ein Heizelement (13) angeordnet ist, so daß bei Erwärmung des Heizelementes (13) dieser Schen kel (4; 22) eine Bewegung des Betätigungselementes (9; 19) in die Betätigungsstellung bewirkt.

2. Bimetall-Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der erste Schenkel (4; 22) des Bimetallelementes (2; 20) auf eine als Blattfeder ausgebildete Schaltfeder (5; 21) wirkt, deren Ende (6) auf das Betätigungselement (9; 19) einwirkt.

3. Bimetall-Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Betätigungselement (9) um eine Achse (8) schwenkbar angeordnet ist.

4. Bimetall-Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Betätigungselement (19) verschieb bar angeordnet ist.

5. Bimetall-Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (13) ein PTC-Widerstand ist.

6. Bimetall-Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktpaar (16, 17) mit einem feststehenden Kontakt (16) und einem sich mit dem ersten Schenkel (4) des Bimetallelementes (2) oder der Schaltfeder (5) verlagernden beweglichen Kontakt (17) zur Steuerung eines Stromkreises vorgesehen ist.

7. Bimetall-Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der erste Schenkel (22) sich über einen zungen förmigen Mitnehmer (23) an der Schaltfeder (21) ab stützt.

8. Bimetall-Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (24) des zwei ten Schenkels (25) T-förmig ausgebildet ist, wobei der Stiel (27) des T-förmigen Endes (24) durch eine Ausneh mung (26) des Endbereiches (28) des ersten Schenkels (22) ragt und sich der Querbalken (29) des T-förmigen Endes (24) an den Rändern (30, 31) der Ausnehmung (26) des Endbereiches (28) des ersten Schenkels (22) ab stützt.

9. Bimetall-Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den ersten Enden der beiden Schenkel (4, 11; 22, 25) des Bime tallelementes (2; 20) U- oder V-förmig ausgestaltet ist.

10. Verwendung des Bimetall-Aktuators nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Sperrelement für den Türverschluß einer Waschmaschine, wobei das Betätigungselement (9; 19) zum Halten und Freigeben eines an der Tür angeordneten Halteteiles dient.