Die
Erfindung bezieht sich auf Temperaturfühler und insbesondere auf Abgastemperaturfühler.The
The invention relates to temperature sensors and more particularly to exhaust temperature sensors.
5 zeigt
in Schnittansicht ein Beispiel für einen
Abgastemperaturfühler
zur Messung der Temperatur eines Abgases im Auspuffrohr eines Motors. Dieser
herkömmliche
Abgastemperaturfühler
umfasst ein Metallzylindergehäuse 10 mit
Löchern 11 auf
der einen Seite, durch die das Abgas in das Gehäuse eindringt; eine innerhalb
des Gehäuses 10 eingebaute
Keramiktafel 20; und einen auf der Keramiktafel 20 aufgebrachten
Widerstand 21, der ein wärmeempfindliches Element aus
Platin usw. ist. 5 shows in sectional view an example of an exhaust gas temperature sensor for measuring the temperature of an exhaust gas in the exhaust pipe of an engine. This conventional exhaust gas temperature sensor comprises a metal cylinder housing 10 with holes 11 on the one hand, through which the exhaust gas penetrates into the housing; one inside the case 10 built-in ceramic board 20 ; and one on the ceramic board 20 applied resistance 21 which is a thermosensitive element of platinum, etc.
6A stellt
eine vergrößerte Schnittansicht der
in 5 gezeigten Keramiktafel 20 und 6B eine
Draufsicht auf die in 6A gezeigte Keramiktafel 20 dar.
Auf der Keramiktafel 20 werden mit Hilfe herkömmlicher
Techniken wie etwa Aufdrucken der Widerstand 21 und unter
Verwendung einer Platinpaste Leiterschichten 22 ausgebildet,
um von diesem Widerstand 21 ein Signal abzugreifen. Die
Leiterschichten 22 sind durch Metallanschlussabschnitte 300 mit
Leitungsdrähten 41 in
einem abgeschirmten Kabel 40 verbunden, das von der anderen
Seite des Gehäuses 10 eingeführt ist. 6A FIG. 4 is an enlarged sectional view of FIG 5 shown ceramic board 20 and 6B a top view of the in 6A shown ceramic plate 20 on the ceramic board 20 become the resistance using conventional techniques such as printing 21 and using a platinum paste conductor layers 22 trained to get out of this resistance 21 to pick up a signal. The conductor layers 22 are through metal connection sections 300 with wires 41 in a shielded cable 40 connected from the other side of the case 10 is introduced.
Die
Leitungsdrähte 41 des
Kabels 40 sind außerhalb
des Gehäuses 10 über Anschlüsse 210 und
Leiterelemente 200 elektrisch mit einer externen Schaltung
verbunden. Die elektrisch miteinander verbundenen Teile sind von
einem Formharz 220 bedeckt und geschützt.The wires 41 of the cable 40 are outside the case 10 over connections 210 and conductor elements 200 electrically connected to an external circuit. The electrically interconnected parts are of a molding resin 220 covered and protected.
Der
Temperaturfühler
ist an dem Auspuffrohr durch ein Schraubelement (Nippel) 70 befestigt,
das so um das Gehäuse 10 herumläuft, dass
sich die eine Seite des Gehäuses 10 tiefer
in dem Auspuffrohr als das Schraubelement 70 befindet.The temperature sensor is on the exhaust pipe by a screw (nipple) 70 attached, so the case 10 running around that one side of the case 10 deeper in the exhaust pipe than the screw 70 located.
Das
Abgas im Auspuffrohr dringt über
die Löcher 11 in
das Gehäuse 10 ein,
wobei der Widerstand 21 ein elektrisches Signal erzeugt,
das von der Temperatur des Abgases abhängt. Die Leiterschichten 22 greifen
dieses elektrische Signal ab und geben es über das Kabel 40 und
die Leiterelemente 200 an die externe Schaltung aus.The exhaust gas in the exhaust pipe penetrates over the holes 11 in the case 10 one, the resistance 21 generates an electrical signal that depends on the temperature of the exhaust gas. The conductor layers 22 pick up this electrical signal and pass it over the cable 40 and the conductor elements 200 to the external circuit.
Die
Leitungsdrähte 41 sind
mit den Leiterschichten 22 über Metallanschlussabschnitte 300 verbunden,
die mit den Leitungsdrähten 41 laserverschweißt sind.The wires 41 are with the conductor layers 22 via metal connection sections 300 connected to the wires 41 are laser welded.
Der
Anschlussabschnitt 300 ist mit der Leiterschicht 23 laserverschweißt und bedeckt
die Leiterschicht 22 so, dass sie zwischen ihm und der
Keramiktafel 20 liegt. Auf der Seite des Leitungsdrahts 41 des
laserverschweißten
Teilstücks 310 absorbiert ein
spannungsabsorbierendes Teilstück 320 die
auf den Leitungsdraht 41 aufgebrachte (in 5 nach rechts
und links laufende) Zugspannung.The connection section 300 is with the conductor layer 23 laser welded and covers the conductor layer 22 so that she is between him and the ceramic plate 20 lies. On the side of the conductor wire 41 of the laser welded section 310 absorbs a voltage-absorbing section 320 the on the wire 41 applied (in 5 right and left running) tension.
Die
Erfinder haben festgestellt, dass die Leiterschichten 22 mechanisch
schwach sind, da sie aus Platinpaste hergestellt wurden, und dass
die Zugspannung trotz des spannungsabsorbierenden Teilstücks 320 in
dem Anschlussabschnitt 300 das laserverschweißte Teilstück 310 beschädigen kann.The inventors have found that the conductor layers 22 are mechanically weak, since they are made of platinum paste, and that the tensile stress in spite of the stress-absorbing section 320 in the connection section 300 the laser-welded section 310 can damage.
Darüber hinaus
ist aus der DE 88 02
130 U1 ein Temperaturfühler
bekannt, der ein wärmeempfindliches
Messelement enthält,
das aus einer Keramiktafel besteht, auf der eine Platinmetallschicht
mit Anschlussdrähten
ausgebildet ist. Die Anschlussdrähte
sind über
einen Träger
durch Löten
mit zwei Leitungsdrähten
verbunden.In addition, from the DE 88 02 130 U1 a temperature sensor is known, which contains a heat-sensitive measuring element, which consists of a ceramic plate on which a platinum metal layer is formed with connecting wires. The connecting wires are connected by a carrier by soldering with two wires.
Die DE 198 06 110 A1 offenbart
einen Abgassensor, der ein wärmeempfindliches
Element aus einer Keramiktafel enthält, auf der ein Platinwiderstand,
Zuleitungen und Kontaktpads ausgebildet sind. Mit den Kontaktpads
ist ein Kabelanschluss verbunden.The DE 198 06 110 A1 discloses an exhaust gas sensor including a thermosensitive element from a ceramic board on which a platinum resistor, leads and contact pads are formed. A cable connection is connected to the contact pads.
Die DD 254 644 A1 offenbart
einen Temperaturfühler
mit einem wärmeempfindlichen
Element, das aus einer Keramiktafel besteht, auf der eine metallische
Widerstandsschicht mit kontaktierten Anschlussdrähten ausgebildet ist. Mit den
Anschlussdrähten
sind über
eine Leiterplatte flexible Leitungsdrähte verbunden.The DD 254 644 A1 discloses a temperature sensor having a thermosensitive element consisting of a ceramic sheet on which a metal resistive layer with contacted leads is formed. The connecting wires are connected via a printed circuit board flexible wires.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturfühler zur
Verfügung
zu stellen, bei dem auf einer Seite des Gehäuses eine Keramiktafel mit
einem wärmeempfindlichen
Element und leitfähigen
Leiterschichten untergebracht ist und die Leiterschichten auf der
anderen Seite des Gehäuses
mit den Anschlussabschnitten von Leitungsdrähten laserverschweißt sind,
sodass das Signal von dem wärmeempfindlichen
Element über
die Leitungsdrähte
nach außen
gebracht wird, und bei dem die Verbindungsfestigkeit zwischen den
Leiterschichten und den mit den Leitungsdrähten verbundenen Anschlussabschnitten
verbessert sein soll.Of the
Invention is based on the object, a temperature sensor for
disposal
to provide, in which on one side of the housing with a ceramic board
a heat sensitive
Element and conductive
Conductor layers is housed and the conductor layers on the
other side of the case
are laser welded to the terminal portions of lead wires,
so that the signal from the heat-sensitive
Element over
the wires
outward
is brought, and in which the connection strength between the
Conductor layers and connected to the lead wires connecting sections
should be improved.
Zur
Lösung
dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Temperaturfühler vor,
mit einem zylinderförmigen
Gehäuse,
an dessen erstem Ende ein Medium in das Gehäuse eindringt, dessen Temperatur zu
messen ist; einer innerhalb des Gehäuses eingebauten Keramiktafel;
einem auf der Keramiktafel aufgebrachten wärmeempfindlichen Element zur
Messung der Temperatur des Mediums; auf der Keramiktafel ausgebildeten
und elektrisch mit dem wärmeempfindlichen
Element verbundenen Leiterschichten; und von dem anderen Ende des
Gehäuses
aus eingeführten
und elektrisch mit den Leiterschichten verbundenen Leitungsdrähten zum
Transport eines durch das wärmeempfindliche
Element erzeugten elektrischen Signals; sowie folgenden besonderen Merkmalen:
Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich der Temperaturfühler dadurch
aus, dass ein Anschlussabschnitt, der eine der Leiterschichten elektrisch
mit einem der Leitungsdrähte
verbindet, ein Teilstück,
das mit der Leiterschicht laserverschweißt ist und die Leiterschicht
so bedeckt, dass sie zwischen der Keramiktafel und dem Anschlussabschnitt liegt,
ein umgreifendes Teilstück,
das sich näher
auf der Seite des Leitungsdrahts als das laserverschweißte Teilstück befindet
und von der Keramiktafel derart gehalten wird, dass das Teilstück die Keramiktafel
umgreift, und ein spannungsabsorbierendes Teilstück aufweist, das sich zwischen
dem laserverschweißten
Teilstück
und dem umgreifenden Teilstück
befindet und die zwischen dem laserverschweißten Teilstück und dem umgreifenden Teilstück auftretende
Spannung absorbiert.To achieve this object, the invention provides a temperature sensor, with a cylindrical housing, at the first end of which a medium penetrates into the housing, whose temperature is to be measured; a built-in ceramic panel inside the housing; a thermosensitive element mounted on the ceramic panel for measuring the temperature of the medium; formed on the ceramic board and electrically connected to the heat-sensitive element conductor layers; and introduced from the other end of the housing and electrically connected to the conductor layers connected lead wires for transporting an electrical signal generated by the heat-sensitive element; and the following special features:
According to one aspect of the invention, the temperature sensor is characterized in that a terminal portion electrically connecting one of the conductor layers to one of the lead wires, a portion laser-welded to the conductor layer, and the conductor layer are covered between the ceramic board and the terminal portion is an encompassing portion that is closer to the side of the lead wire than the laser welded portion and is held by the ceramic sheet such that the portion engages around the ceramic sheet, and has a voltage absorbing portion extending between the laser welded portion and the encompassing portion and absorbs the stress occurring between the laser welded portion and the encompassing portion.
Bei
dieser Ausgestaltung sind das laserverschweißte Teilstück und das umgreifende Teilstück des Anschlussabschnitts
um das spannungsabsorbierende Teilstück herum voneinander getrennt
angeordnet, obwohl sie beide zur Befestigung des Anschlussabschnitts
an der Keramiktafel dienen. Die auf den Leitungsdraht wirkende Zugspannung
wird daher zunächst
von dem umgreifenden Teilstück
auf der Seite des Leitungsdrahts und dann von dem spannungsabsorbierenden
Teilstück
absorbiert, bevor die Restspannung auf das laserverschweißte Teilstück wirkt.at
This configuration is the laser-welded portion and the encompassing portion of the connection portion
separated from each other around the stress absorbing portion
although they are both used to attach the terminal section
serve on the ceramic plate. The tension acting on the conductor wire
will therefore first
from the encompassing section
on the side of the conductor wire and then from the voltage-absorbing
section
absorbed before the residual stress acts on the laser welded section.
In
dem herkömmlichen
Anschlussabschnitt (siehe die oben beschriebenen 6A und 6B) liegt
zwischen dem laserverschweißten
Teilstück
und dem Leitungsdraht nur das spannungsabsorbierende Teilstück. Wenn
die Spannung in dem spannungsabsorbierenden Teilstück nicht
ausreichend absorbiert wird, kann auf das laserverschweißte Teilstück eine große Zugspannung
einwirken und zu einer Beschädigung
führen.In the conventional terminal section (see the above-described 6A and 6B ) lies between the laser-welded portion and the lead wire only the voltage-absorbing portion. If the stress in the stress absorbing portion is not sufficiently absorbed, the laser welded portion may be subjected to a large tensile stress and be damaged.
Bei
dem erfindungsgemäßen Temperaturfühler wird
die Zugspannung zusätzlich
durch das zwischen dem spannungsabsorbierenden Teilstück und dem
Leitungsdraht liegende umgreifende Teilstück absorbiert. Dementsprechend
lässt sich
die auf das laserverschweißte
Teilstück
aufgebrachte Zugspannung drastisch verringern, was zu einer verbesserten
Verbindungsfestigkeit zwischen der Leiterschicht und dem mit dem
Leitungsdraht verbundenen Anschlussabschnitt führt.at
the temperature sensor according to the invention is
the tension in addition
by the between the voltage-absorbing portion and the
Lead wire lying encompassing section is absorbed. Accordingly
let yourself
which on the laser welded
section
drastically reduce applied tension, resulting in improved performance
Bonding strength between the conductor layer and the with the
Lead wire connected connection section leads.
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich der Temperaturfühler dadurch aus,
dass ein Metallanschlussabschnitt, der eine der Leiterschichten
mit einem der Leitungsdrähte
verbindet, durch Laser mit der Leiterschicht verschweißt ist, so
dass die Leiterschicht zwischen der Keramiktafel und dem Metallanschlussabschnitt
liegt, und dass das laserverschweißte Teilstück des Anschlussabschnitts
mit einem anorganischen Klebstoff beschichtet ist und von einem
isolierenden Element überdeckt wird.According to one
further embodiment of the invention, the temperature sensor is characterized by
a metal terminal portion that is one of the conductor layers
with one of the wires
connects, by laser welded to the conductor layer, so
that the conductor layer between the ceramic sheet and the metal terminal portion
is located, and that the laser welded portion of the terminal section
coated with an inorganic adhesive and by a
is covered by insulating element.
Bei
dieser Ausgestaltung der Erfindung wird nicht nur das laserverschweißte Teilstück des Anschlussabschnitts
durch die Beschichtung der Außenfläche des
laserverschweißten
Teilstücks
des Anschlussabschnitts mit dem anorganischen Klebstoff verstärkt, sondern
wird das laserverschweißte
Teilstück
auch daran gehindert, sich über
den anorganischen Klebstoff mit dem Gehäuse kurzzuschließen, da
der anorganische Klebstoff von dem isolierenden Element bedeckt
ist.at
This embodiment of the invention is not only the laser-welded portion of the connecting portion
by coating the outer surface of the
laser welded
section
of the terminal portion reinforced with the inorganic adhesive, but
becomes the laser welded
section
also prevented from talking about
short the inorganic adhesive to the housing because
the inorganic adhesive is covered by the insulating member
is.
Während bei
einem herkömmlichen
Temperaturfühler
die Verbindungsfestigkeit zwischen der Leiterschicht und dem mit
dem Leitungsdraht verbundenen Anschlussabschnitt im Wesentlichen
von der Laserschweißverbindung
abhängt,
wird bei dem Temperaturfühler
gemäß der zweiten
Ausgestaltung die Verbindungsfestigkeit zusätzlich durch den anorganischen
Klebstoff verstärkt.While at
a conventional one
temperature sensor
the bond strength between the conductor layer and the with
the lead wire connected terminal portion substantially
from the laser welding connection
depends
gets at the temperature sensor
according to the second
Design the connection strength in addition by the inorganic
Reinforced adhesive.
Die
Erfindung wird im Folgenden näher
anhand von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den
Zeichnungen zeigen:The
Invention will be closer in the following
based on embodiments
and with reference to the accompanying drawings. In the
Drawings show:
1 eine
Schnittansicht eines Temperaturfühlers
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung; 1 a sectional view of a temperature sensor according to a first embodiment of the invention;
2A und 2B vergrößerte Schnittansichten
der in 1 gezeigten Keramiktafel; 2A and 2 B enlarged sectional views of the in 1 shown ceramic board;
3 in
Perspektivansicht den genauen Aufbau des in 1 gezeigten
Anschlussabschnitts; 3 in perspective view the exact structure of in 1 shown connection section;
4 eine
Schnittansicht eines Temperaturfühlers
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung; 4 a sectional view of a temperature sensor according to a second embodiment of the invention;
5 eine
Schnittansicht eines herkömmlichen
Temperaturfühlers;
und 5 a sectional view of a conventional temperature sensor; and
6A und 6B den
genauen Aufbau der in 5 gezeigten Keramiktafel und
ihre Umgebung. 6A and 6B the exact structure of in 5 shown ceramic plate and its environment.
Sämtliche
Ausführungsbeispiele
der Erfindung beziehen sich auf Abgastemperaturfühler zur Messung der Temperatur
eines Abgases im Auspuffrohr eines Motors. Die Erfindung ist jedoch
nicht auf diese Ausführungsbeispiele
eingeschränkt.
Um die Beschreibung zu vereinfachen, sind in den Zeichnungen die
bei jedem Ausführungsbeispiel
identischen Teile mit dem gleichen Symbol gekennzeichnet.All embodiments of the invention relate to exhaust gas temperature sensor for measuring the temperature of an exhaust gas in the exhaust pipe of an engine. However, the invention is not limited to these embodiments. To simplify the description are in the Zeichnun gen the identical parts in each embodiment with the same symbol.
Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment
1 zeigt
eine Schnittansicht eines Temperaturfühlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. 2A zeigt eine vergrößerte Schnittansicht
der in 1 gezeigten Keramiktafel 20 und 2B eine
Perspektivansicht der in 2A gezeigten
Keramiktafel 20. 1 shows a sectional view of a temperature sensor according to a first embodiment of the invention. 2A shows an enlarged sectional view of the in 1 shown ceramic board 20 and 2 B a perspective view of the in 2A shown ceramic board 20 ,
In 1 bezeichnet
die Bezugszahl 10 ein zylinderförmiges Gehäuse aus wärmebeständigem Metall wie etwa einer
Legierung auf Nickelbasis (Ni-Basis). Das eine Ende des Gehäuses 10 (in
der Figur links) weist mehrere Durchgangslöcher 11 auf, durch
die Abgas in das Gehäuse 10 eindringen
kann.In 1 denotes the reference number 10 a cylindrical housing made of heat-resistant metal such as nickel-based (Ni-based) alloy. The one end of the case 10 (left in the figure) has several through holes 11 on, through the exhaust gas into the case 10 can penetrate.
Innerhalb
des Gehäuses 10 verläuft eine rechteckige
Keramiktafel 20 entlang der Länge des Gehäuses 10. Diese Keramiktafel 20 besteht
aus Aluminiumoxid oder dergleichen. Auf der einen Seite der Keramiktafel 20 ist
benachbart zu den Löchern 11,
durch die das Medium in das Gehäuse
eindringt, dessen Temperatur zu messen ist, ein wärmeempfindlicher
Widerstand 21 aufgebracht. Der Widerstand 21 besteht
aus einem Thermistormaterial, etwa einem Material auf Platinbasis,
und wird durch einen herkömmlichen
Vorgang wie etwa Aufdrucken gebildet. Der Widerstand 21 ist
mit einem (nicht in der Figur gezeigten) Schutzfilm aus Glas oder
dergleichen beschichtet.Inside the case 10 runs a rectangular ceramic board 20 along the length of the case 10 , This ceramic plate 20 consists of alumina or the like. On one side of the ceramic board 20 is adjacent to the holes 11 through which the medium penetrates into the housing whose temperature is to be measured, a heat-sensitive resistor 21 applied. The resistance 21 is made of a thermistor material, such as a platinum-based material, and is formed by a conventional process such as printing. The resistance 21 is coated with a protective film of glass or the like (not shown in the figure).
Wie
in 2B gezeigt ist, sind auf der Keramiktafel 20 an
dem zu den Löchern
entgegengesetzten Ende des Gehäuses
(in der Figur rechts) Leiterschichten 22 aus Platinpaste
oder dergleichen ausgebildet. Das eine Ende jeder Leiterschicht 22 ist elektrisch
mit dem Widerstand 21 verbunden, während das andere Ende elektrisch
mit einem Leitungsdraht 41 verbunden ist, der von einem
Ende eines Kabels 40 ausgeht, das von dem anderen Ende
des Gehäuses
aus in das Gehäuse 10 eingeführt ist.As in 2 B shown are on the ceramic board 20 at the opposite end of the housing to the holes (in the figure on the right) conductor layers 22 made of platinum paste or the like. The one end of each conductor layer 22 is electrical with the resistor 21 while the other end is electrically connected to a lead wire 41 connected from one end of a cable 40 goes out, from the other end of the housing in the housing 10 is introduced.
Die
Leitungsdrähte 41 bilden
einen Weg für ein
elektrisches Signal, das von dem wärmeempfindlichen Widerstandselement 21 erzeugt
wird. Mit dem Ende, das elektrisch mit der Leiterschicht 22 verbunden
ist, ist elektrisch ein Anschlussabschnitt 30 aus einem
wärmebeständigen Metall,
etwa aus einer Ni-Legierung oder aus rostfreiem Stahl, verbunden. Der
Aufbau dieses Anschlussabschnitts 30 ist in 3 gezeigt.
Der Anschlussabschnitt 30 umfasst ein laserverschweißtes Teilstück 31,
mit dem der Anschlussabschnitt 30 derart mit der Leiterschicht 22 verschweißt ist,
dass die Leiterschicht 22 zwischen der Keramiktafel 20 und
dem Anschlussabschnitt 30 liegt; ein umgreifendes Teilstück 32,
das näher
auf der Seite des Leitungsdrahts 41 als das laserverschweißte Teilstück 31 liegt
und die Keramiktafel 20 umgreift; und ein spannungsabsorbierendes
Teilstück 33,
das zwischen dem laserverschweißten
Teilstück 31 und
dem umgreifenden Teilstück 32 liegt und
die zwischen dem laserverschweißten
Teilstück 31 und
dem umgreifenden Teilstück 32 auftretende Spannung
absorbiert. Das spannungsabsorbierende Teilstück 33 ist gebogen,
um in Richtung der auf den Leitungsdraht 41 aufgebrachten
Zugspannung (in 2A links und rechts) eine Federverformung
zuzulassen. Der Anschlussabschnitt 30 ist am laserverschweißten Teilstück 31 und
am umgreifenden Teilstück 32 an
der Keramiktafel 20 befestigt. Während das laserverschweißte Teilstück 31 an
der Keramiktafel 20 durch die Schmelzbereiche 31a befestigt
ist, ist das umgreifende Teilstück 32 an
der Keramiktafel 20 durch die Federkraft des umgreifenden
Teilstücks 32 oder
durch Verstemmung des umgreifenden Teilstücks 32 mit der Keramiktafel 20 befestigt.The wires 41 form a path for an electrical signal coming from the thermosensitive resistive element 21 is produced. With the end, that electrically with the conductor layer 22 is electrically connected, a connection section 30 made of a heat-resistant metal such as Ni alloy or stainless steel. The structure of this connection section 30 is in 3 shown. The connection section 30 includes a laser welded section 31 , with which the connection section 30 such with the conductor layer 22 is welded, that the conductor layer 22 between the ceramic plate 20 and the connection section 30 lies; an encompassing section 32 closer to the side of the conductor wire 41 as the laser welded section 31 lies and the ceramic board 20 embraces; and a stress absorbing section 33 between the laser welded section 31 and the encompassing section 32 lies and between the laser welded section 31 and the encompassing section 32 occurring voltage absorbed. The stress-absorbing section 33 is bent in the direction of the on the lead wire 41 applied tensile stress (in 2A left and right) allow a spring deformation. The connection section 30 is at the laser welded section 31 and at the encompassing section 32 on the ceramic board 20 attached. While the laser welded section 31 on the ceramic board 20 through the melting areas 31a attached is the encompassing section 32 on the ceramic board 20 by the spring force of the encompassing section 32 or by caulking the encompassing section 32 with the ceramic board 20 attached.
Ein
Teilstück
des Anschlussabschnitts 30, das näher als das umgreifende Teilstück 32 an
dem Leitungsdraht 41 gelegen ist, kann an dem Leitungsdraht 41 durch
Laserschweißen
oder Verstemmen befestigt werden. Wie in 2B gezeigt
ist, ist der Leitungsdraht 41 in diesem Fall mit dem Anschlussabschnitt 30 an
Schmelzbereichen 41a durch Laserschweißen verbunden.A section of the connection section 30 closer than the encompassing section 32 on the conductor wire 41 can be located on the wire 41 be secured by laser welding or caulking. As in 2 B is shown is the lead wire 41 in this case with the connection section 30 at melting areas 41a connected by laser welding.
Die
elektrische Verbindung der Leiterschicht 22, des Anschlussabschnitts 30 und
des Leitungsdrahts 41 kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden.
Wenn sich das mit Laser zu verschweißende Teilstück 31 des
Anschlussabschnitts 30 auf der Leiterschicht 22 befindet,
wird der Anschlussabschnitt 30 an der Keramiktafel 20 befestigt,
indem man das umgreifende Teilstück 32 die
Keramiktafel 20 umklemmen lässt. Das mit Laser zu verschweißende Teilstück 31 wird
dann mit der Leiterschicht 22 laserverschweißt und der
Anschlussabschnitt 30 an dem Leitungsdraht 41 ausgerichtet
und durch Laserschweißen
oder Verstemmen befestigt.The electrical connection of the conductor layer 22 , of the connection section 30 and the conductor wire 41 For example, it can be done as follows. When the part to be laser welded together 31 of the connection section 30 on the conductor layer 22 is located, the connection section 30 on the ceramic board 20 fastened by holding the encompassing section 32 the ceramic plate 20 can be reconnected. The laser-welded section 31 is then with the conductor layer 22 laser welded and the connection section 30 on the conductor wire 41 aligned and secured by laser welding or caulking.
Wie
in 1 gezeigt ist, sind die Leitungsdrähte 41 in
dem Kabel 40 von einer Röhre 42 umgeben. Indem
der Spalt zwischen den Leitungsdrähten 41 und der Röhre 42 mit
Isolationspulver wie etwa Magnesiumoxid gefüllt wird, werden die Leitungsdrähte 41 in
der Röhre 42 gehalten
und isoliert. Die Leitungsdrähte 41 wie
auch die Röhre 42 können aus einem
wärmebeständigen Metall
wie etwa einer Ni-Legierung bestehen.As in 1 is shown are the lead wires 41 in the cable 40 from a tube 42 surround. By making the gap between the wires 41 and the tube 42 is filled with insulating powder such as magnesium oxide, the lead wires 41 in the tube 42 kept and isolated. The wires 41 as well as the tube 42 may be made of a heat-resistant metal such as a Ni alloy.
An
dem (nicht in 1 gezeigten) außerhalb des
Gehäuses 10 gelegenen
Ende des Kabels 40 kann die elektrische Verbindung mit
einer externen Schaltung über
Leiterelemente und Anschlüsse
erfolgen, wie sie in 5 gezeigt sind. Dieser Verbindungsabschnitt
kann ähnlich
wie bei der in 5 gezeigten Anordnung mit einem
schützenden
Formharz bedeckt sein.At the (not in 1 shown) outside of the housing 10 located end of the cable 40 The electrical connection can be made with an external circuit via conductor elements and connections, as shown in 5 are shown. This connection section may be similar to that in the 5 shown arrangement with a protective molding resin be covered.
Wie
in 1 gezeigt ist, wird die Keramiktafel 20 durch
ein Halteelement 50, das die Keramiktafel 20 umgibt
und mit der Innenwand des Gehäuses 10 Kontakt
hält, an
der Innenwand des Gehäuses 10 gehalten.
Als Halteelement 50 wird ein Netz aus einem wärmebeständigen Metall,
etwa aus einer Ni-Legierung, verwendet.As in 1 is shown, the ceramic board 20 by a holding element 50 that the ceramic plate 20 surrounds and with the inner wall of the housing 10 Contact holds, on the inner wall of the housing 10 held. As a holding element 50 For example, a mesh made of a heat-resistant metal such as a Ni alloy is used.
Die
Keramiktafel 20 wird durch die elastische Kraft des Netzes
elastisch an dem Gehäuse 10 gehalten.The ceramic plate 20 becomes elastic by the elastic force of the net on the housing 10 held.
Das
mit den Leiterschichten 22 auf der Keramiktafel 20 verbundene
Kabel 40 ist an dem Gehäuse 10 an
dessen anderem Ende über
einen Ringabstandshalter 60 aus einem wärmebeständigen Metall, etwa aus einer
Ni-Legierung, befestigt. Dieses Ende des Gehäuses 10 wird von dem
Kabel 40 und dem Abstandshalter 60 abgedichtet.
Der Abstandshalter 60 ist an dem Abschirmkabel 40 durch
Verstemmen und an dem Gehäuse 10 durch
Verschweißen
befestigt.That with the conductor layers 22 on the ceramic board 20 connected cables 40 is on the case 10 at the other end via a ring spacer 60 made of a heat-resistant metal, such as a Ni alloy attached. This end of the case 10 is from the cable 40 and the spacer 60 sealed. The spacer 60 is on the shielding cable 40 by caulking and on the housing 10 secured by welding.
Auf
halber Höhe
der Außenfläche des
Gehäuses 10 weist
das Gehäuse 10 eine
damit als Einheit ausgebildete Rippe 12 auf, die von der
Außenfläche vorsteht.
Ein an der Rippe 12 angebrachtes Schraubelement (Nippel) 70 ermöglicht die
Befestigung des Temperaturfühlers
an dem Auspuffrohr. Das Schraubelement 70 besteht aus einem
Metall wie etwa rostfreiem Stahl und weist ein Schraubgewinde auf,
das zur Verbindung mit dem (nicht in der Figur gezeigten) Befestigungsschraubabschnitt
des Auspuffrohrs dient.Halfway up the outside surface of the case 10 shows the case 10 a rib designed as a unit 12 on, which protrudes from the outer surface. One at the rib 12 attached screw element (nipple) 70 allows the attachment of the temperature sensor to the exhaust pipe. The screw element 70 is made of a metal such as stainless steel and has a screw thread for connection to the mounting screw portion (not shown in the figure) of the exhaust pipe.
Der
Temperaturfühler
lässt sich
wie folgt zusammen- und einbauen: Der Abstandshalter 60 wird an
dem Kabel 40 durch Verstemmen befestigt. Die Leitungsdrähte 41 im
Kabel 40 werden elektrisch über den Anschlussabschnitt 30 auf
die vorstehend beschriebene Weise mit den Leiterschichten 22 auf der
Keramiktafel 20 verbunden. Das Halteelement 50 wird
an der Keramiktafel 20 befestigt, indem das Halteelement 50 um
die Keramiktafel 20 gewickelt wird oder indem die Keramiktafel 20 in
das zylinderförmig gewickelte
Halteelement 50 eingeführt
wird, das ein Loch zum Einführen
der Keramiktafel 20 aufweist. Die mit dem Anschlussabschnitt 30,
dem Kabel 40, dem Halteelement 50 und dem Abstandshalter 60 versehene
Keramiktafel 20 wird von dem hinteren Ende aus in das Gehäuse 10 eingeführt, wobei
der Abstandshalter 60 mit dem Gehäuse 10 verschweißt wird.The temperature sensor can be assembled and installed as follows: The spacer 60 gets on the cable 40 fixed by caulking. The wires 41 in the cable 40 be electrically over the connection section 30 in the manner described above with the conductor layers 22 on the ceramic board 20 connected. The holding element 50 is on the ceramic board 20 fastened by the retaining element 50 around the ceramic plate 20 is wound or by the ceramic board 20 in the cylindrically wound holding element 50 which introduces a hole for inserting the ceramic board 20 having. The with the connection section 30 , the cable 40 , the holding element 50 and the spacer 60 provided ceramic plate 20 is inserted into the housing from the rear end 10 introduced, the spacer 60 with the housing 10 is welded.
Der
auf diese Weise zusammengebaute Temperaturfühler wird mit dem Schraubelement 70 so
an das Auspuffrohr geschraubt, dass das Vorderende des Gehäuses 10 weiter
in das Auspuffrohr hineinragt als das Schraubelement 70.
Dadurch ragt das Vorderende des Gehäuses 10 von der Innenwand
des Auspuffrohrs in das Auspuffrohr hinein. In 1 strömt das Abgas
zum Beispiel nach unten.The temperature sensor assembled in this way is with the screw 70 screwed to the exhaust pipe so that the front end of the housing 10 further protrudes into the exhaust pipe than the screw 70 , This protrudes the front end of the housing 10 from the inside wall of the exhaust pipe into the exhaust pipe. In 1 For example, the exhaust gas flows downwards.
Das
Abgas in dem Auspuffrohr gelangt über die Löcher 11 in das Gehäuse 10,
wobei der Widerstand 21 ein Signal erzeugt, das von der
Temperatur des Abgases abhängt.
Dieses Signal wird von den Leiterschichten 22 aus über das
Kabel 40 nach außen
abgegeben.The exhaust gas in the exhaust pipe passes over the holes 11 in the case 10 , where the resistance 21 generates a signal that depends on the temperature of the exhaust gas. This signal is from the conductor layers 22 out over the cable 40 delivered to the outside.
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
sind das laserverschweißte
Teilstück 31 und
das umgreifende Teilstück 32 des
Anschlussabschnitts 30 um das spannungsabsorbierende Teilstück 33 herum
voneinander getrennt, obwohl sie beide zur Befestigung des Anschlussabschnitts 30 an
der Keramiktafel 20 dienen. Die auf den Leitungsdraht 41 wirkende
Zugspannung wird daher auf der Seite des Leitungsdrahts 41 zunächst von
dem umgreifenden Teilstück 32 und
dann von dem spannungsabsorbierenden Teilstück 33 absorbiert,
bevor die Restspannung auf das laserverschweißte Teilstück 31 wirkt.In this embodiment, the laser welded portion 31 and the encompassing section 32 of the connection section 30 around the stress-absorbing section 33 around each other, though they are both used to attach the terminal section 30 on the ceramic board 20 serve. The on the wire 41 acting tensile stress is therefore on the side of the conductor wire 41 first of the encompassing section 32 and then from the stress absorbing section 33 absorbed before the residual stress on the laser-welded section 31 acts.
Bei
dem herkömmlichen
Anschlussabschnitt 300 (siehe die oben beschriebenen 6A und 6B)
befindet sich zwischen dem laserverschweißten Teilstück 310 und dem Leitungsdraht 41 nur
das spannungsabsorbierende Teilstück 320. Wenn die Zugspannung
im Leitungsdraht 41 nicht ausreichend in dem spannungsabsorbierenden
Teilstück 320 absorbiert
wird, kann auf das laserverschweißte Teilstück 310 eine große Zugspannung einwirken
und eine Beschädigung
auftreten.In the conventional connection section 300 (see the above 6A and 6B ) is located between the laser-welded section 310 and the conductor wire 41 only the voltage-absorbing section 320 , When the tension in the conductor wire 41 not sufficient in the stress absorbing section 320 can be absorbed on the laser welded section 310 a large tensile stress and damage occur.
Bei
dem Temperaturfühler
dieses Ausführungsbeispiels
wird die Zugspannung zusätzlich durch
das zwischen dem spannungsabsorbierenden Teilstück 33 und dem Leitungsdraht 41 liegende
umgreifende Teilstück 32 absorbiert.
Dementsprechend lässt
sich die auf das laserverschweißte
Teil 31 wirkende Zugspannung drastisch verringern, was
zu einer besseren Verbindungsfestigkeit zwischen dem Anschlussabschnitt 30 und
der Leiterschicht 22 führt.In the temperature sensor of this embodiment, the tensile stress is further increased by that between the stress absorbing portion 33 and the conductor wire 41 lying encompassing section 32 absorbed. Accordingly, it can be applied to the laser-welded part 31 drastically reduce acting tensile stress, resulting in better bond strength between the terminal section 30 and the conductor layer 22 leads.
Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment
Das
zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im Hinblick
auf den Aufbau des Verbindungsabschnitts (Signalabgreif- und Verbindungsabschnitt)
zwischen dem Anschlussabschnitt 30 des Leitungsdrahts 41 und
den Leiterschichten 22. Diese Unterschiede werden im Folgenden
unter Bezugnahme auf 4 erläutert, die eine Schnittansicht
des zweiten Ausführungsbeispiels
zeigt.The second embodiment differs from the first embodiment in the structure of the connection portion (signal pickup and connection portion) between the terminal portion 30 of the conductor wire 41 and the conductor layers 22 , These differences are below with reference to 4 explained, which shows a sectional view of the second embodiment.
Wie
in 4 gezeigt ist, umfasst der Signalabgreif- und
Verbindungsabschnitt einen Metallanschlussabschnitt 30,
der einen Leitungsdraht 41 mit einer Leiterschicht 22 verbindet
und mit der Leiterschicht 22 derart verschweißt ist,
dass die Leiterschicht 22 zwischen einer Keramiktafel 20 und
dem Metallanschlussabschnitt 30 liegt, und der über einen anorganischen
Klebstoff 35, der sich auf der Außenfläche des laserverschweißten Teilstücks 31 des Anschlussabschnitts 30 befindet,
von einem isolierenden Element 36 bedeckt ist.As in 4 1, the signal pickup and connection portion comprises a metal circuit section 30 that has a lead wire 41 with a conductor layer 22 connects and with the conductor layer 22 is welded such that the conductor layer 22 between a ceramic plate 20 and the metal terminal portion 30 lies, and the over an inorganic adhesive 35 located on the outside surface of the laser welded section 31 of the connection section 30 located by an insulating element 36 is covered.
Der
Anschlussabschnitt 30 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel
lediglich aus dem laserverschweißten Teilstück 31 und dem (nicht
in der Figur gezeigten) Teilstück
zur Verbindung des Leitungsdrahts 41, enthält aber
nicht das umgreifende Teilstück 32 und
das spannungsabsorbierende Teilstück 33 des ersten Ausführungsbeispiels.
Als anorganischer Klebstoff 35 kann ein wärmebeständiger Klebstoff
verwendet werden, der Aluminiumoxid usw. enthält, und als isolierendes Element 36 ein
isolierendes Glas, das Aluminiumoxid, Siliziumoxid usw. enthält.The connection section 30 consists in this embodiment only of the laser welded section 31 and the portion (not shown in the figure) for connecting the lead wire 41 but does not contain the encompassing section 32 and the stress absorbing portion 33 of the first embodiment. As an inorganic adhesive 35 For example, a heat-resistant adhesive containing alumina, etc. and an insulating member may be used 36 an insulating glass containing alumina, silica, etc.
Das
isolierende Element 36 ist eine Röhre, deren Außenfläche die
Innenwand des Gehäuses 10 berührt und
deren Innenfläche
durch den anorganischen Klebstoff 35 an dem laserverschweißten Teilstück 31 und
der keramischen Tafel 20 befestigt ist. Das heißt, dass
das laserverschweißte
Teilstück 31 durch
den anorganischen Klebstoff 35 und das isolierende Element 36 von
der Innenwand des Gehäuses 10 getragen
wird.The insulating element 36 is a tube whose outer surface is the inner wall of the case 10 touched and its inner surface by the inorganic adhesive 35 on the laser-welded section 31 and the ceramic board 20 is attached. That is, the laser welded section 31 through the inorganic adhesive 35 and the insulating element 36 from the inner wall of the housing 10 will be carried.
Der
Signalabgreif- und Verbindungsabschnitt kann bei diesem Ausführungsbeispiel
beispielsweise dadurch gebildet werden, dass der Anschlussabschnitt 30 mit
der Leiterschicht 22 auf der Keramiktafel 20 laserverschweißt wird,
der Leitungsdraht 41 und der Anschlussabschnitt 30 durch
Laserschweißen,
Verstemmen oder dergleichen verbunden werden, die Keramiktafel 20 in
das isolierende Element 36 eingeführt wird und beide über den
anorganischen Klebstoff 35 verbunden werden. Der Temperaturfühler wird
wie beim ersten Ausführungsbeispiel
zusammen- und eingebaut.The signal pick-up and connecting portion can be formed in this embodiment, for example, that the connection portion 30 with the conductor layer 22 on the ceramic board 20 laser welded, the conductor wire 41 and the connection section 30 be connected by laser welding, caulking or the like, the ceramic board 20 in the insulating element 36 is introduced and both via the inorganic adhesive 35 get connected. The temperature sensor is assembled and installed as in the first embodiment.
Die
Zugspannung des Leitungsdrahts 41 wirkt während der
Verwendung des Temperaturfühlers
auf den Anschlussabschnitt 30 in 4 wie beim ersten
Ausführungsbeispiel
von links nach rechts oder umgekehrt ein. Allerdings wird bei dem
zweiten Ausführungsbeispiel
das laserverschweißte
Teilstück 31 des
Anschlussabschnitts 30 nicht nur durch die Beschichtung
der Außenfläche des
laserverschweißten
Teilstücks 31 mit
dem anorganischen Klebstoff 35 verstärkt, sondern wird auch verhindert,
dass sich das laserverschweißte
Teilstück 31 über den
anorganischen Klebstoff 35 mit dem Gehäuse 10 kurzschließt, da der
anorganische Klebstoff 35 zusätzlich noch von dem isolierenden
Element 36 bedeckt ist.The tension of the conductor wire 41 acts on the connection section during use of the temperature sensor 30 in 4 as in the first embodiment from left to right or vice versa. However, in the second embodiment, the laser-welded portion becomes 31 of the connection section 30 not only by the coating of the outer surface of the laser-welded section 31 with the inorganic adhesive 35 reinforced, but also prevents the laser-welded section 31 over the inorganic adhesive 35 with the housing 10 short circuits, as the inorganic adhesive 35 additionally from the insulating element 36 is covered.
Während bei
dem herkömmlichen
Temperaturfühler
(siehe die 5, 6A und 6B)
die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Anschlussabschnitt 300 und
der Leiterschicht 22 im Wesentlichen von der Laserschweißverbindung
abhängt,
wird die Verbindung beim Temperaturfühler gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
durch den anorganischen Klebstoff 35 verstärkt.While with the conventional temperature sensor (see the 5 . 6A and 6B ) the connection strength between the terminal section 300 and the conductor layer 22 is substantially dependent on the laser welding joint, the connection in the temperature sensor according to the second embodiment by the inorganic adhesive 35 strengthened.
Das
in 4 gezeigte Beispiel ist besonders günstig, da
das laserverschweißte
Teilstück 31 über das
isolierende Element 36 von der Innenwand des Gehäuses 10 getragen
wird und die Verbindungsfestigkeit daher weiter verbessert werden
kann. Zudem ist es möglich,
einen Temperaturfühler
zu realisieren, der für
Hochtemperaturanwendungen geeignet ist, wenn für das isolierende Element 36 wie
bei diesem Ausführungsbeispiel
ein isolierendes Glas verwendet wird. In Abhängigkeit von dem Anwendungsgebiet des
Fühlers
kann das isolierende Element 36 jedoch auch ein organischer
Isolator sein.This in 4 example shown is particularly favorable, since the laser-welded section 31 over the insulating element 36 from the inner wall of the housing 10 is worn and therefore the connection strength can be further improved. In addition, it is possible to realize a temperature sensor suitable for high temperature applications when for the insulating element 36 as in this embodiment, an insulating glass is used. Depending on the field of application of the sensor, the insulating element 36 but also be an organic insulator.
Außerdem ist
es möglich,
bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel den anorganischen
Klebstoff 35 und das isolierende Material 36 auf
die gleiche Weise wie in 4 um das laserverschweißte Teilstück 31 des
Anschlussabschnitts 30 herum anzuordnen. Dies führt strukturell
gesehen zu einer Kombination des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels,
was eine weitere Verbesserung der Verbindungsfestigkeit erlaubt.In addition, in the first embodiment described above, it is possible to use the inorganic adhesive 35 and the insulating material 36 in the same way as in 4 around the laser-welded section 31 of the connection section 30 to arrange around. This leads structurally to a combination of the first and second embodiments, which allows a further improvement in the connection strength.
Die
Erfindung stellt also für
einen Temperaturfühler,
der ein zylinderförmiges
Gehäuse
umfasst, an dessen einem Ende ein zu messendes Medium eingeleitet
wird und in dem eine Keramiktafel untergebracht ist, auf der ein
wärme empfindliches
Element zur Messung der Temperatur des Mediums und eine Leiterschicht
zum Abgreifen eines Signals von dem wärmeempfindlichen Element ausgebildet
sind, und der das Signal von dem wärmeempfindlichen Element über Leitungsdrähte nach
außen
bringt, die von dem anderen Ende des Gehäuses eingeführt sind und elektrisch mit
der Leiterschicht verbunden sind, einen neuartigen Verbindungsaufbau
zwischen der Leiterschicht und dem mit dem Leitungsdraht verbundenen
Anschlussabschnitt zur Verfügung.
Die Gestaltung der anderen Abschnitte kann bei Bedarf abgewandelt
werden.The
Invention thus represents
a temperature sensor,
the one cylindrical
casing
comprises, initiated at one end of a medium to be measured
and in which a ceramic board is housed on the one
heat sensitive
Element for measuring the temperature of the medium and a conductor layer
for picking up a signal from the thermosensitive element
are, and the signal from the thermosensitive element via lead wires after
Outside
which are inserted from the other end of the housing and electrically with
the conductor layer are connected, a novel connection structure
between the conductor layer and the one connected to the conductor wire
Connection section available.
The design of the other sections can be modified if necessary
become.
Die
Erfindung lässt
sich nicht nur bei Abgastemperaturfühlern, sondern auch bei Ansauglufttemperaturfühlern für Motoren
sowie Innenluft- und Außenlufttemperaturfühlern und
dergleichen verwenden.The
Invention leaves
Not only with exhaust gas temperature sensors, but also with intake air temperature sensors for engines
and indoor and outdoor air temperature sensors and
use the same.
Die
Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele
beschrieben, die der Veranschaulichung dienen, doch liegt es auf
der Hand, dass der Fachmann verschiedene Änderungen vornehmen kann, ohne
von dem Grundprinzip und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.While the invention has been described with reference to specific embodiments which are given by way of illustration, it will be obvious to those skilled in the art that various changes in the scope of the invention will occur without departing from the basic and the scope of the invention.
Ein
mit einem Leitungsdraht (41) verbundener Anschlussabschnitt
(30) ist mit einem laserverschweißten Teilstück (31), das mit einer
zu einem Widerstand (21) auf einer Keramiktafel (20)
führenden Leiterschicht
(22) laserverschweißt
ist, einem umgreifenden Teilstück
(32), das näher
auf der Seite des Leitungsdrahts als das laserverschweißte Teilstück liegt
und von der Keramiktafel (20) derart gehalten wird, dass
die Keramiktafel umklemmt ist, und einem spannungsabsorbierenden
Teilstück
(33) versehen, das zwischen dem laserverschweißten Teilstück (31) und
dem umgreifenden Teilstück
(32) liegt und die zwischen diesen Teilen auftretende Spannung
absorbiert. Mit diesem Aufbau lässt
sich die Verbindungsfestigkeit zwischen der Leiterschicht und dem
mit dem Leitungsdraht verbundenen Anschlussabschnitt verbessern.One with a conductor wire ( 41 ) connected connection section ( 30 ) is equipped with a laser-welded section ( 31 ), that with one to a resistance ( 21 ) on a ceramic board ( 20 ) leading conductor layer ( 22 ) is laser-welded, a surrounding section ( 32 ) closer to the side of the conductor wire than the laser welded part and from the ceramic board ( 20 ) is held such that the ceramic sheet is clamped, and a voltage-absorbing portion ( 33 ) provided between the laser-welded section ( 31 ) and the encompassing section ( 32 ) and absorbs the stress occurring between these parts. With this structure, the connection strength between the conductor layer and the terminal portion connected to the lead wire can be improved.
