DE10035747A1

DE10035747A1 - Temperature sensor such as negative temperature coefficient (NTC) sensor has thermally conducting element with molding facing into housing forming flat contact for sensor element

Info

Publication number: DE10035747A1
Application number: DE2000135747
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Eberl
Original assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Current assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Priority date: 2000-07-22
Filing date: 2000-07-22
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2020-07-23
Also published as: DE10035747B4

Abstract

The device has a housing (2) of insulating material, a thermal sensor element (6) fixed near a thermally conducting element (3) consisting of a section of sheet material mounted on or forming a housing wall. Connecting elements (7) are connected to the sensor element and protrude out of the housing. The thermally conducting element has a molding (8) facing into the housing forming a flat contact for the sensor element and an opposing counter molding (10) forming heat transferring ribs (11) and/or protrusions (12).

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperatursensor, insbesondere einen NTC-Sensor mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to a temperature sensor, in particular an NTC sensor with the further features of the preamble of claim 1.

Aus DE 44 27 558 C2 ist ein Temperatursensor bekannt, der ein Gehäuse aus Isoliermaterial aufweist, an dem ein aus einem Blechabschnitt bestehendes Wärmeleitelement angeordnet ist. Das Wärmeleitelement bildet einen Wandabschnitt des Gehäuses und hat die Aufgabe, die Temperatur eines überwachten Gerätes in das Gehäuse ein- und einem thermischen Sensorelement zuzuleiten, das im Bereich des Wärmeleitelementes befestigt ist und dieses beaufschlagt. Außerdem sind Anschlußelemente vorgesehen, die aus dem Gehäuse herausstehen und im Gehäuseinnenbereich mit dem Sensorelement in elektrischer Verbindung stehen.From DE 44 27 558 C2 a temperature sensor is known which consists of a housing Has insulating material on which a consisting of a sheet metal section Thermally conductive element is arranged. The heat-conducting element forms one Wall section of the housing and has the task of temperature monitored device in the housing and a thermal sensor element to be supplied, which is attached in the region of the heat-conducting element and this applied. In addition, connection elements are provided, which from the Stand out and in the interior of the housing with the sensor element in electrical connection.

Der Temperatursensor nach dem genannten Stand der Technik hat sich zwar von seinem Grundaufbau her bewährt, kann aber insofern nachteilig sein, als bei der Montage des fertigen Gerätes oder auch beim Zusammenbau des Temperatursensors selbst es im Bereich des Wärmeleitelementes zu leichten Verbiegungen oder Verwerfungen kommen kann, so daß das Sensorelement im Innenbereich des Gehäuses nicht mehr satt auf der wärmeleitenden Oberfläche aufliegt. Ein nur teilweiser Wärmekontakt zwischen dem Wärmeleitelement und dem Sensorelement kann zu Fehlmessungen führen. Aus diesem Grunde wurde zwischen dem Wärmeleitelement und dem Sensorelement eine wärmeleitende Paste eingesetzt.The temperature sensor according to the state of the art has changed from proven in its basic structure, but can be disadvantageous insofar as the Assembly of the finished device or when assembling the Temperature sensor itself too light in the area of the heat-conducting element Bends or warps can occur, so that the sensor element in the The interior of the housing is no longer full on the heat-conducting surface rests. A partial heat contact between the heat conducting element and the sensor element can lead to incorrect measurements. For this reason a heat-conducting between the heat-conducting element and the sensor element Paste used.

Der Erfindung/Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Temperatursensor mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 als derart auszubilden, daß infolge von Verwerfungen des Wärmeleitelementes auftretende Fehlmessungen sowie Wärmeleitpasten vermieden werden und insbesondere Vor- oder Endmontagevorgänge am Temperatursensor bzw. des Temperatursensors ohne Einwirkung auf den Kontakt zwischen Wärmeleitelement und Sensorelement sind. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-13.The invention / innovation is based on the task of having a temperature sensor the features of the preamble of claim 1 as such that incorrect measurements due to warpage of the heat-conducting element as well as thermal pastes are avoided and especially preliminary or Final assembly operations on the temperature sensor or the temperature sensor without Effect on the contact between the heat-conducting element and the sensor element are. This object is achieved by the characterizing features of the claim 1 solved. Advantageous further developments result from subclaims 2-13.

Als Kern der Erfindung/Neuerung wird es angesehen, das Wärmeleitelement mit einer zum Gehäuseinnenbereich vorstehenden Ausprägung zu versehen, die für das Sensorelement eine flächige, plattenartige Auflage bildet. Durch den so gebildeten stufigen Absatz wird mit Erfolg verhindert, daß beispielsweise durch Aufbiegungen des Wärmeleitelementes zur Bildung von mit dem aus Isoliermaterial bestehenden Gehäuse zusammenwirkenden Halteelementen der Anlagebereich des Sensorelementes verzogen oder verworfen wird.The core of the invention / innovation is considered to be the heat-conducting element to be provided with a protrusion protruding toward the interior of the housing, which for the sensor element forms a flat, plate-like support. Because of that Formed paragraph sales is successfully prevented, for example, by Bends of the heat-conducting element to form with Insulating material existing housing cooperating holding elements Contact area of the sensor element is warped or discarded.

Um die Wärmeeinleitung vom überwachten Gerät in das Wärmeleitelement sicherzustellen, sind auf der Außenseite der Ausprägung eine oder mehrere Rückprägungen angeordnet, durch welche wärmeübertragende Rippen und/oder Vorsprünge gebildet werden. Durch eine solche auf der Außen- und Innenseite des Wärmeleitelementes angeordnete Prägestruktur, die beispielsweise durch einen Fließprägevorgang erzeugt werden kann, wird das Wärmeleitvermögen des Wärmeleitelementes aufrechterhalten, dabei aber eine soweitgehende mechanische Entkopplung von Biegekräften auf den Auflagebereich erreicht, daß die Ebenheit der Auflage des Sensorelementes sichergestellt ist.To introduce heat from the monitored device into the heat-conducting element ensure one or more are on the outside of the expression Recesses arranged through which heat transfer ribs and / or Projections are formed. With one on the outside and inside of the heat-conducting element arranged embossing structure, for example by a flow stamping process can be generated, the thermal conductivity of the Maintaining the heat-conducting element, but doing so far mechanical decoupling of bending forces on the support area achieved that the evenness of the support of the sensor element is ensured.

Die Rückprägung auf der Außenseite des Wärmeleitelementes soll vorteilhafterweise eine Mehrzahl von Vorsprüngen aufweisen. Diese können durch eine waffel- oder prismenartige Prägestruktur gebildet werden. Es ist aber auch möglich, eine aus kreisförmigen Rippen bestehende Prägestruktur vorzusehen oder den Rippen eine andere, beliebige Form zu geben. Bedeutsam ist, daß die Einprägungen auf der Außenseite, d. h. die Vertiefungen zwischen den Rippen oder den Vorsprüngen der waffelartigen Struktur ausreichend Prägemasse zur Verfügung stellen, um durch Fließprägung die flächige Erhebung auf der Innenseite des Wärmeleitelementes zu bilden bzw. zu füllen.The embossing on the outside of the heat-conducting element should advantageously have a plurality of projections. these can be formed by a waffle or prism-like embossed structure. But it is an embossed structure consisting of circular ribs is also possible to provide or to give the ribs any other shape. It is important that the embossments on the outside, d. H. the recesses between the Ribs or the projections of the waffle-like structure sufficient embossing mass make available to the flat elevation on the Form or fill the inside of the heat-conducting element.

Vorteilhafterweise haben die Aufbiegungen im Randbereich des Wärmeleitelementes einen Abstand von den Prägungen, wodurch die Gefahr von Verwerfungen des Prägebereiches weiter verhindert wird.The bends advantageously have in the edge region of the Heat-conducting element a distance from the embossing, which increases the risk of Warpage of the embossing area is further prevented.

Ansprüche 6 und 7 lehren vorteilhafte Dimensionierungen der Prägehöhen bzw. Prägetiefen der Durch- bzw. Einprägungen. Die vorteilhaften Dimensionierungsangaben in den weiteren Unteransprüchen setzen die Ausprägung, die Einprägung und die Größe des Sensorelementes miteinander in Bezug.Claims 6 and 7 teach advantageous dimensions of the embossing heights and Embossing depths of the through or impressions. The beneficial Dimensioning information in the further subclaims set the Expression, the impression and the size of the sensor element with each other Reference.

Die Erfindung ist anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:The invention is based on advantageous embodiments in the Drawing figures explained in more detail. These show:

Fig. 1 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Temperatursensors, teilweise im Schnitt; Fig. 1 is a diagram of the temperature sensor according to the invention, partly in section;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch das Wärmeleitelement; Figure 2 is a partial section through the heat conducting element.

Fig. 3 eine Draufsicht in Blickrichtung A auf die Oberseite des Wärmeleitelementes; Fig. 3 is a plan view looking in the direction A on the upper surface of heat conducting member;

Fig. 4 eine Ansicht der Unterseite des Wärmeleitelementes; Fig. 4 is a bottom view of the heat-conducting element;

Fig. 5 eine weitere Ansicht der Unterseite des Wärmeleitelementes. Fig. 5 shows a further view of the underside of the heat-conducting element.

Der in Zeichnungsfigur dargestellte Temperatursensor 1 weist ein Gehäuse 2 aus Isoliermaterial auf, an dem ein Wärmeleitelement 3 angeordnet ist, das das Gehäuse 2 an seiner in der zeichnerischen Darstellung unteren Seite abschließt. Auf der dem Gehäuseinnenbereich 4 zugewandten Oberseite 5 des Wärmeleitelementes 3 ist in thermischen Kontakt mit diesem ein blättchenartiges Sensorelement 6 angeordnet. Im oberen Bereich des Gehäuses 2 sind Anschlußelemente 7 befestigt, die elektrisch mit dem Sensorelement 6 verbunden sind.The temperature sensor 1 shown in the drawing figure has a housing 2 made of insulating material, on which a heat-conducting element 3 is arranged, which closes the housing 2 on its lower side in the drawing. On the upper side 5 of the heat-conducting element 3 facing the housing inner region 4, a lamellar sensor element 6 is arranged in thermal contact with the latter. In the upper area of the housing 2 , connection elements 7 are fastened, which are electrically connected to the sensor element 6 .

Das Wärmeleitelement 3 ist mit einer zum Gehäuseinnenbereich 4 vorstehenden flächigen Ausprägung 8 versehen, die für das Sensorelement 6 eine flächige Auflage bildet. An der Außenseite 9 des Wärmeleitelementes 3 ist im der Ausprägung 8 gegenüberliegenden Bereich eine Rückprägung 10 vorgesehen, durch welche wärmeübertragende Rippen 11 oder Vorsprünge 12 gebildet werden.The heat-conducting element 3 is provided with a flat shape 8 protruding from the housing inner region 4 , which forms a flat support for the sensor element 6 . On the outside 9 of the heat-conducting element 3 , a recess 10 is provided in the area opposite the expression 8 , by means of which heat-transmitting ribs 11 or projections 12 are formed.

Im einzelnen ergibt sich dabei auf der Außenseite 9 entweder eine waffelartige Prägestruktur 13, wie sie in Zeichnungsfigur 4 dargestellt ist oder eine ringartige Prägestruktur 14, die sich im einzelnen aus Zeichnungsfigur 5 ergibt.Specifically, on the outside 9 there is either a waffle-like embossed structure 13 , as shown in drawing figure 4, or a ring-like embossed structure 14 , which results in detail from drawing figure 5.

Die Ausprägung 8 auf der Oberseite 5 des Wärmeleitelementes 3 und Prägestrukturen 13, 14 werden durch nur einen einheitlichen Fließprägevorgang gebildet.The expression 8 on the top 5 of the heat-conducting element 3 and embossing structures 13 , 14 are formed by only one uniform flow stamping process.

Das Wärmeleitelement 3 ist im Bereich der Seitenkanten 15 zumindest abschnittsweise hochgebogen, die Ausprägungen und die Prägestrukturen sind von der Biegekante beabstandet.The heat-conducting element 3 is bent up at least in sections in the region of the side edges 15 , the stampings and the embossed structures are spaced apart from the bending edge.

Die Prägehöhe 16 der Ausprägung 8 auf der Innenseite des Wärmeleitelementes 3 liegt im Bereich vom 0,03 bis 0,08 mm. Die Prägetiefe 17 der Rückprägung 10 auf der Außenseite 9 des Wärmeleitelementes 3 liegt etwa im Bereich vom 0,05 bis 0,15 mm.The embossing height 16 of the stamping 8 on the inside of the heat-conducting element 3 is in the range from 0.03 to 0.08 mm. The embossing depth 17 of the embossing 10 on the outside 9 of the heat-conducting element 3 is approximately in the range from 0.05 to 0.15 mm.

Die dem Sensorelement 6 zugewandte Oberfläche der Ausprägung 8 auf der Oberseite 5 des Wärmeleitelementes 3 ist eben. Die Ausprägung 8 auf der Oberseite 5 des Wärmeleitelementes 3 hat außerdem einen runden Querschnitt, wie er sich auf Fig. 3 ergibt.The surface of the expression 8 facing the sensor element 6 on the upper side 5 of the heat-conducting element 3 is flat. The expression 8 on the top 5 of the heat-conducting element 3 also has a round cross section, as can be seen in FIG. 3.

Aus Zeichnungsfigur 2 ergibt sich noch, daß die radial außenliegenden Rückprägungen 10 auf der Außenseite 9 des Wärmeleitelementes 3 und der Außenbereich 18 der Ausprägung 8 sich gegenüberliegen und die dem Sensorelement 6 abgewandten, durch Prägung erzeugten Oberflächen 19 der Rippen 11 oder Vorsprünge 12 in einer Ebene mit der Außenseite 9 des Wärmeleitelementes 3 liegen. Der Durchmesser der Ausprägung 8 bzw. der Rückprägungen 10 ist so gewählt, daß das Sensorelement 6 mit seinen Kanten über die Ausprägung 8 hinaussteht.From drawing figure 2 it also follows that the radially outer recesses 10 on the outside 9 of the heat-conducting element 3 and the outer region 18 of the expression 8 are opposite one another and the surfaces 19 of the ribs 11 or projections 12 facing away from the sensor element 6 and produced by embossing in one plane with the outside 9 of the heat-conducting element 3 . The diameter of the expression 8 and the back-impressions 10 is selected so that the sensor element 6 also communicates with its edges on the expression. 8

Aus den Zeichnungsfiguren 2-5 ist noch ersichtlich, daß das Wärmeleitelement 3 so gestaltet ist, daß zwei Gehäuseeinheiten darauf befestigt werden können. From the figures 2-5 it can still be seen that the heat-conducting element 3 is designed so that two housing units can be attached to it.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Temperatursensor
temperature sensor

22

Gehäuse
casing

33

Wärmeleitelement
thermally conductive element

44

Gehäuseinnenbereich
Housing interior

55

Oberseite
top

66

Sensorelement
sensor element

77

Anschlußelement
connecting element

88th

Ausprägung
shaping

99

Außenseite
outside

1010

Rückprägung
rear imprint

1111

Rippen
ribs

1212

Vorsprünge
projections

1313

Prägestruktur
embossed structure

1414

Prägestruktur (ringartig)
Embossed structure (ring-like)

1515

Seitenkanten
side edges

1616

Prägehöhe
embossing height

1717

Prägetiefe
embossing depth

1818

Außenbereich
outdoors

1919

Oberfläche
surface

Claims

1. Temperature sensor ( 1 ), in particular NTC sensor, with
a housing ( 2 ) made of insulating material,
a heat-conducting element ( 3 ) consisting of a sheet metal section, which is arranged on or forms a wall of the housing ( 2 ),
a thermal sensor element ( 6 ) which is fastened in the area of the heat-conducting element ( 3 ) and acts on it and
Connection elements ( 7 ) which are connected to the sensor element ( 6 ) and protrude from the housing ( 2 ), characterized in that
the heat-conducting element ( 3 ) is provided with a protrusion ( 8 ) which protrudes from the interior of the housing ( 4 ) and forms a flat support for the sensor element ( 6 ) and
On the outside ( 9 ) of the heat-conducting element ( 3 ) in the area opposite the shape ( 8 ) there is a recess ( 10 ) by which heat-transmitting ribs ( 11 ) and / or projections ( 12 ) are formed.

2. Temperature sensor according to claim 1, characterized in that a waffle-like embossed structure ( 13 ) is arranged on the outside ( 9 ) of the heat-conducting element ( 3 ) within the extent of the sensor element ( 6 ).

3. Temperature sensor according to claim 1, characterized in that on the outside ( 9 ) of the heat-conducting element ( 3 ) within the extent of the sensor element ( 6 ) an at least one circular rib ( 11 ) comprising ring-shaped embossed structure ( 14 ) is arranged.

4. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the expression ( 8 ) on the top ( 5 ) of the heat-conducting element ( 3 ) and the embossed structures ( 13 , 14 ) on the outside ( 9 ) of the heat-conducting element ( 3 ) by one Flow stamping process are formed.

5. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the heat-conducting element ( 3 ) in the region of its side edges ( 15 ) is bent up at least in sections and the embossings (stamping 8 , stamping 10 ) are spaced from the bending edge.

6. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the embossing height ( 16 ) of the expression ( 8 ) on the top ( 5 ) of the heat-conducting element ( 3 ) is in the range of 0.03-0.08 mm.

7. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the embossing depth ( 17 ) of the recess (s) ( 10 ) on the outside ( 9 ) of the heat-conducting element ( 3 ) is approximately in the range of 0.05-0.15 mm ,

8. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 6 ) facing surface of the expression ( 8 ) on the top ( 5 ) of the heat-conducting element ( 3 ) is flat.

9. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the expression ( 8 ) on the top ( 5 ) of the heat-conducting element ( 3 ) has a round cross section.

10. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the radially outer recesses ( 10 ) on the outside ( 9 ) of the heat-conducting element ( 3 ) and the outer region ( 18 ) of the expression ( 8 ) are opposite.

11. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 6 ) facing away from embossed surfaces of the ribs ( 11 ) or projections ( 12 ) lie in one plane with the outside ( 9 ) of the heat-conducting element ( 3 ) ,

12. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the embossments (stamping 8 , stamping 10 ) on the inside or outside of the heat-conducting element ( 3 ) is smaller than the diameter of the sensor element ( 6 ).

13. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the heat-conducting element ( 3 ) carries two housings, the temperature sensor being arranged in the first housing ( 2 ) and a further thermal switching element being arranged lying in a second housing.