Interruptor de protección en miniatura.

Interruptor de protección en miniatura (1) para su utilización en una electrónica de automóvil, comprendiendo una carcasa

(2) que se compone de una base de carcasa (3) en un material aislante y de una tapa de carcasa (4) colocada o apta a ser colocada encima de ella,

- en el cual dos brazos de contacto alargados y planos (5, 6) son integrados en paralelo uno al otro con respecto a su dirección longitudinal (20) en la base de carcasa (3) y son guiados fuera de la base de carcasa (3) en dirección del fondo,

- en el que un contacto fijo (8) está dispuesto en el interior de la carcasa en un primer brazo de contacto (5) y un disco bimetálico de acción rápida (7) con un contacto móvil (9) está dispuesto en el segundo brazo de contacto (6), y

- en el que una resistencia PTC (29) está integrada eléctricamente de tal manera que, como consecuencia del calor que genera, el disco bimetálico de acción rápida (7) permanece en su posición abierta en caso de disparo,

caracterizado por el hecho de que

la resistencia PTC (29) se coloca en contacto directo con el disco bimetálico de acción rápida (7) gracias a un resorte de presión (28), en el que el resorte de presión (28) se apoya en el primer brazo de contacto (5) en la dirección de longitud (20) por debajo del contacto fijo (8).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/001809.

Solicitante: ELLENBERGER & POENSGEN GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: INDUSTRIESTRASSE 2-8 90518 ALTDORF ALEMANIA.

Inventor/es: ULLERMANN, WOLFGANG, KRAUS, HELMUT, DR..

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS... > Interruptores accionados térmicamente > H01H37/54 (ejerciendo el elemento bimetálico por inercia una acción brusca)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS... > Detalles de los interruptores o relés de protección... > H01H71/16 (con elemento bimetálico)

PDF original: ES-2536960_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Interruptor de protección en miniatura

La invención se refiere a un interruptor de protección en miniatura para su utilización en la electrónica del automóvil según el concepto general de la reivindicación 1. Un interruptor de protección en miniatura de este tipo se conoce a partir del documento DE 2 29 1 473 U1.

Dichos interruptores de protección en miniatura sustituyen cada vez más los fusibles de enchufe plano, empleados de modo estandarizado hasta el momento en el ámbito del automóvil. Dichos fusibles están normalizados en lo que se refiere a sus dimensiones geométricas. La norma que aun tiene vigencia en Alemania al respecto es la DIN 72581-3. En este momento, se está preparando en este sector la norma international ISO 882. En esta última norma se definen para los fusibles de enchufe plano tres tamaños, a saber "Tipo C (medio)", "Tipo E (corriente elevada)" y "Tipo F (miniatura)". Como interruptor de protección en miniatura se designa aquí de modo general un interruptor de protección que, en lo que se refiere a sus dimensiones geométricas, está compatible con una toma para un fusible de enchufe plano, en particular un fusible de enchufe plano del tipo F según ISO 882.

Los interruptores de protección de la índole arriba mencionada comprenden como mecánica de disparo habitualmente un disco bimetálico de acción rápida que, en función de la temperatura, cambia de modo brusco y reversible entre dos posiciones de curvatura. El disco bimetálico de acción rápida está conectado en un punto de fijación de modo fijo con un contacto bimetálico. El extremo libre, orientado de modo opuesto al punto de fijación, del disco bimetálico de acción rápida forma o lleva un contacto móvil que está adyacente a un contacto fijo correspondiente, mientras tanto la temperatura que goberna en el interruptor de protección quede por debajo de un valor umbral de temperatura. En este caso, por lo tanto, a través del disco bimetálico de acción rápida se ha cerrado una ruta electroconductora entre el contacto bimetálico y el contacto fijo. En cuanto, debido a una sobrecorriente, la temperatura que goberna en el interruptor de protección excede el valor umbral de temperatura, el disco bimetálico de acción rápida cambia su forma de modo brusco, de manera que el contacto móvil es separado del contacto fijo y por lo tanto se separa la ruta de la corriente.

De modo adicional, en la norma de EEUU SAE 553 se definen tres tipos de interruptores de protección para la red a bordo de 12V y 24V. Un interruptor según el tipo 1 ("automatic reset") se abre en caso de sobrecorriente y se cierra sin intervención de usuario después de un tiempo determinado - habitualmente, cuando el bimetal se ha vuelto a enfriar - de modo automático. En caso de sobrecorriente acumulada se produce una abertura y un cierre cíclicos del interruptor. Un interruptor según el tipo 2 ("modified reset") permanece abierto después de una liberación de sobrecorriente mientras esté acumulada una tensión mínima. Hasta la abertura definitiva están permitidos algunos ciclos de abertura o cierre. Un interruptor según tipo 3 ("manual reset), en caso de sobrecorriente, es separado y mediante una intervención manual, usualmente mediante un pulsador, el circuito de corriente puede volver a ser cerrado. En el caso presente se trata en particular de un interruptor de protección del tipo 2.

En caso del interruptor de protección en miniatura conocido por el documento DE 2 29 1 473 U1, una resistencia calentadora, posicionada a cierta una distancia con respecto al disco bimetálico de acción rápida, por ejemplo una resistencia PTC con un coeficiente de temperatura positiva ("positive temperature coefficient") es unida por soldadura con los brazos de contacto, mediante la tecnología SMD ("surface mounted device"). El disco bimetálico de acción rápida se mantiene abierto a través de esta resistencia SMD o PTC, conmutada en paralelo eléctricamente, posteriormente a una liberación de sobrecorriente (caso de disparo), manteniendo en caso de sobrecargo o cortocircuito a través de la resistencia calentadora, incluso después del disparo del interruptor de protección, un flujo reducido de corriente y utilizando el calor perdido de esta manera en la resistencia calentadora para calentar el disco bimetálico de acción rápida.

Una desventaja de esta construcción con una resistencia PTC unida fijamente por soldadura es que de este modo una distancia con respecto al disco bimetálico de acción rápida es prácticamente inevitable, de manera que el disco bimetálico de acción rápida debe ser calentado a través del aire. Por lo tanto hace falta un elevado gasto en energía para poder mantener, después de una liberación de sobrecorriente, la temperatura del disco bimetálico de acción rápida, para actuar contra un enfriamiento por debajo de la temperatura de retroceso y evitar de esta manera que el disco bimetálico de acción rápida salte hacia atrás y cierre el circuito de corriente.

De acuerdo con una posibilidad adicional de realizar un interruptor de protección según el tipo 2 SAE, el bimetal puede estar provisto de un devanado de calentamiento, conmutándose también este devanado de calentamiento eléctricamente en paralelo al bimetal. La abertura del bimetal, posteriormente a una liberación de sobrecorriente del bimetal, se mantiene a través del calentamiento del devanado que transmite el calor al bimetal. Puesto que el devanado se encuentra adyacente al bimetal, se obtiene una buena transmisión del calor. No obstante, hay que asegurar un aislamiento eléctrico entre el bimetal y el devanado, por ejemplo en forma de un aislamiento por filamentos de vidrio o una lámina (por ejemplo kapton), lo que, sin embargo, limita la transmisión de calor y requiere un gasto elevado, obstaculizando en particular una producción automatizada.

A partir de los documentos DE 198 52 578 C1 y EP 1 388 64 A1 básicamente es conocido poner en contacto una resistencia PTC a través de un resorte de presión con un bimetal en un dispositivo de bloqueo, controlado de modo electrotérmico, para una puerta de un aparato doméstico, en particular de una lavadora, mientras que el otro extremo del resorte de presión es llevado en el interior de la carcasa hacia un contacto eléctrico separado.

A partir del documento GB 2 23 245 A se conoce además la aplicación de una resistencia PTC a un bimetal directamente mediante una aleta de contacto de un cierre eléctrico o electrotérmico para un aparato doméstico, en particular otra vez para una lavadora.

La invención está basada en el objeto de indicar un interruptor de protección apropiado para la miniaturización, fácil a fabricar y especialmente seguro en su función con respecto a un salto atrás no deseado del disco bimetálico de acción rápida.

Este objeto partirá de un interruptor de protección en miniatura de la índole inicialmente indicada, solucionado de acuerdo con la invención mediante las características distintivas de la reivindicación 1. A este efecto, la resistencia PTC, mediante un resorte de presión, se lleva a tener un contacto directo con el disco bimetálico de acción rápida, mientras que el resorte de presión se apoya en el primer brazo de contacto por debajo del contacto fijo.

De acuerdo con una configuración especialmente ventajosa, el resorte de presión mediante cuya fuerza de resorte la resistencia PTC es empujada, en el interior de la carcasa, contra el disco bimetálico de acción rápida, está realizado como muelle cónico. El muelle cónico dispone de un extremo de resorte del lado de la base, con un diámetro de muelle relativamente grande así como un extremo de resorte del lado del ápice, con un diámetro de muelle relativamente pequeño, y por este motivo, en lo consecutivo,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Interruptor de protección en miniatura (1) para su utilización en una electrónica de automóvil, comprendiendo una carcasa (2) que se compone de una base de carcasa (3) en un material aislante y de una tapa de carcasa (4) colocada o apta a ser colocada encima de ella,

- en el cual dos brazos de contacto alargados y planos (5, 6) son integrados en paralelo uno al otro con respecto a su dirección longitudinal (2) en la base de carcasa (3) y son guiados fuera de la base de carcasa (3) en dirección del fondo,

- en el que un contacto fijo (8) está dispuesto en el interior de la carcasa en un primer brazo de contacto (5) y un disco bimetálico de acción rápida (7) con un contacto móvil (9) está dispuesto en el segundo brazo de contacto (6), y

- en el que una resistencia PTC (29) está Integrada eléctricamente de tal manera que, como consecuencia del calor que genera, el disco bimetálico de acción rápida (7) permanece en su posición abierta en caso de disparo, caracterizado por el hecho de que

la resistencia PTC (29) se coloca en contacto directo con el disco bimetálico de acción rápida (7) gracias a un resorte de presión (28), en el que el resorte de presión (28) se apoya en el primer brazo de contacto (5) en la dirección de longitud (2) por debajo del contacto fijo (8).

2. Interruptor de protección en miniatura (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que

el resorte de contact (28) es un resorte cónico, cuyo extremo de resorte del lado de la base (28a) se encuentra adyacente al brazo de contacto (5) y cuyo extremo de resorte del lado ápice (28b) se encuentra adyacente a la resistencia PTC (29).

3. Interruptor de protección en miniatura (1) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que

el diámetro (Db, Ds) del resorte de presión (28) es de unos 2 mm en su extremo de resorte del lado de la base (28a) y de unos 4 mm en su extremo de resorte del lado del ápice (28b).

4. Interruptor de protección en miniatura (1) de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, caracterizado por

una resistencia PTC en forma de disco (29), cuyo diámetro de disco corresponde al diámetro (Db) del resorte de presión (28) en su extremo de resorte del lado de la base (28a).

5. Interruptor de protección en miniatura (1) de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por

un diámetro de disco de la resistencia PTC (29) de (4,2 ± ,1) milímetros y un espesor de disco de la resistencia PTC (29) de (1,5 ± ,6) milímetros.

6. Interruptor de protección en miniatura (1) de acuerdo con la reivindicación 4 o 5 caracterizado por el hecho de que

el extremo de resorte del lado del ápice (28b) del resorte de presión (28) se encuentra adyacente al centro de la resistencia PTC en forma de disco (29).

7. Interruptor de protección en miniatura (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6,

Caracterizado

- por el hecho de que el primer brazo de contacto (5) que lleva el contacto fijo (8) está guiado por un contorno de base (27) en forma de bolsa de una nervadura de carcasa (25) que se extiende en la dirección perpendicular (21) con respecto al brazo de contacto (5), y

- por el hecho de que el resorte de presión (28) con su extremo de resorte (28a) opuesto a la resistencia PTC (29) descansa en el contorno de base (27) y es apoyado allí al menos lateralmente.

8. Interruptor de protección en miniatura (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que

el disco bimetálico de acción rápida (7) está sujetado al segundo brazo de contacto (6) en un punto de fijación (1, 11), estando la resistencia PTC (29) dispuesta en la dirección de longitud (2) entre el punto de fijación (1, 11) y el contacto móvil o fijo (8, 9).

9. Interruptor de protección en miniatura (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8,

caracterizado por el hecho de que

la resistencia PTC (29) está adyacente al mismo aproximadamente en el centro del disco bimetálico de acción rápida (7).

1. Interruptor de protección en miniatura (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que

la resistencia PTC (29) está en contacto eléctrico a través del resorte de presión (28) con el primer brazo de contacto 1 (5) y a través del disco bimetálico de acción rápida (7) con el segundo brazo de contacto (6), de manera que, en

caso de disparo, se produce un flujo de corriente a través de la resistencia PTC (29) y la calienta.