DE102009030023B4

DE102009030023B4 - Temperaturfühler

Info

Publication number: DE102009030023B4
Application number: DE102009030023A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Yokoi; Masamichi Ito; Takaaki Chosokabe; Masahiko Nishi
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2013-05-23
Anticipated expiration: 2029-06-24
Also published as: US8702305B2; US20090323765A1; DE102009030023A1; DE102009030023B9; JP2010032493A

Abstract

Temperaturfühler (1, 101) umfassend: ein Temperaturfühlelement (21), welches einen Temperaturfühlbereich (23), dessen elektrische Charakteristik mit der Temperatur variiert, und Elektrodendrähte (25) aufweist, deren vordere Endbereiche mit dem Temperaturfühlbereich (23) verbunden sind und deren hintere Endbereiche sich weg von dem Temperaturfühlbereich (23) erstrecken, und Signaldrähte (3), welche an die hinteren Endbereiche der Elektrodendrähte (25) in einem überlappenden Zustand angeschweißt und dazu ausgebildet sind, ein elektrisches Signal des Temperaturfühlelements (21) zu leiten, wobei die Elektrodendrähte (25) aus einem Material gebildet sind, welches durch Zusatz von Strontium zu Platin oder zu einer Platinlegierung, welche Platin und wenigstens ein anderes Element der Platingruppe umfasst, gebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Temperaturfühler bzw. Temperatursensor, welcher ein Temperaturfühlelement aufweist, wobei das Temperaturfühlelement einen Temperaturfühlbereich aufweist, wie ein aus einem Thermistormaterial gefertigten Thermistorbereich oder einen Platinresistor, und zur Detektion der Temperatur eines Messobjekts verwendet wird. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Temperaturfühler bzw. Temperatursensor, welcher vorzugsweise dazu verwendet wird, die Temperatur eines Messobjekts, wie beispielsweise eines Auspuffgases, in einer Vibrationen eines Fahrzeugs ausgesetzten Umgebung zu detektieren.
Stand der Technik
Ein bekannter Temperaturfühler umfasst ein Temperaturfühlelement und Signaldrähte, wobei sich das Temperaturfühlelement herkömmlicherweise aus einem Thermistorbereich und Elektrodendrähten, welche sich von dem Thermistorbereich erstrecken, zusammensetzt und in welchem die Elektrodendrähte und die Signaldrähte einander überlappend aneinander geschweißt sind (z. B. durch Laserschweißen). In dem so konfigurierten Temperaturfühler wird Platin oder eine Platinlegierung (z. B. Pt-Rh Legierung), welche hohe Hitzebeständigkeit und niedrigen elektrischen Widerstand aufweisen, zur Bildung der Elektrodendrähte des Temperaturfühlelements verwendet. In Anbetracht von Hitzebeständigkeit, Festigkeit, Kosten, etc., wird ein Edelstahlmaterial oder ein INCONEL Material zur Bildung der Signaldrähte verwendet.
Ein derart konfigurierter Temperaturfühler wird zum Beispiel dazu verwendet, die Temperatur eines Messobjekts, wie beispielsweise Auspuffgas, in einer starken Vibrationen ausgesetzten Umgebung zu detektieren, wie es auf das Innere eines katalytischen Konverters oder eines Auspuffs eines Fahrzeugs zutrifft. Jedoch schließt der Gebrauch in solch einer starken Vibrationen ausgesetzten Umgebung ein Problem des Bruchs der Elektrodendrähte des Temperaturfühlelements ein, verursacht durch die auf den Temperaturfühler wirkenden Vibrationen. Eine Technik zum Hemmen des Bruchs der Elektrodendrähte ist in der Patentschrift 1 (offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2000-39364A ) offenbart. Insbesondere wird ein dispersionsgehärtetes Platinmaterial, welchem Zirkoniumdioxid, Yttriumoxid oder ein ähnliches Oxid zu Platin oder einer Platinlegierung hinzugefügt wird, dazu verwendet, die Elektrodendrähte des Temperaturfühlelements zu bilden.
In der japanischen Offenlegungsschrift JP 6-068963 A wird ein Thermistorelement mit Elektrodendrähten offenbart, die aus Platin oder einer Platinlegierung bestehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Wie in Patentschrift 1 offenbart ist, verbessert eine Anwendung eines dispersionsgehärteten Platinmaterials, welchem ein Oxid zugefügt ist, bei den Elektrodendrähten die Festigkeit der Elektrodendrähte; demzufolge kann davon ausgegangen werden, dass ein Bruch der Elektrodendrähte unterdrückt wird. In einer Struktur, in welcher die Elektrodendrähte des Temperaturfühlelements und die Signaldrähte aneinander geschweißt sind, schmilzt Zirkoniumdioxid, Yttriumoxid oder ein ähnliches Oxid, welches in einem dispersionsgehärteten Platinmaterial enthalten ist, nicht zum Zeitpunkt des Schweißens der Drähte, welches ein Problem aufwirft, wonach die Festigkeit von Schweißzonen abnimmt. Insbesondere liegt der Schmelzpunkt von Platin bei 1770°C und der einer Platinlegierung bei 2000°C oder weniger, wohingegen Zirkoniumdioxid und Yttriumoxid sehr hohe Schmelzpunkte von 2720°C bzw. 2410°C aufweisen. Dementsprechend schmilzt solch ein Oxid nicht, wenn die Elektrodendrähte an die Signaldrähte geschweißt werden. Dies verursacht eine Schwierigkeit darin, die Elektrodendrähte und die Signaldrähte fest aneinander zu schweißen. Demzufolge tritt ein neues Problem des Bruchs einer Schweißzone auf, wenn ein Temperaturfühler, in welchem die aus einem Oxid enthaltenden, dispersionsgehärteten Platinmaterial gebildeten Elektrodendrähte, welche an die Signaldrähte geschweißt sind, in einer starken Vibrationen ausgesetzten Umgebung eingesetzt werden.
Es ist ein Temperaturfühler bekannt, welcher ein aus Metall gefertigtes, die Gestalt einer Röhre mit geschlossenem Boden annehmendes und wenigstens ein Temperaturfühlelement und Schweißzonen zwischen Elektrodendrähten und Signaldrähten umhüllendes, umhüllendes Element und einen Keramikfüller aufweist, welcher in wenigstens einen Bereich einer inneren Aussparung, welche durch das umhüllende Element umhüllt ist, eingefüllt ist, wobei sich der Bereich zwischen einem Ende eines Temperaturfühlbereichs und einem Bodenbereich des umhüllenden Elements befindet. Wenn solch ein Temperaturfühler von einer hohen Temperatur schnell auf eine niedrige Temperatur abgekühlt wird, dann werden die Schweißzonen aus dem folgenden Grund einer relativ großen Belastung ausgesetzt. Wenn der Temperaturfühler von einer hohen Temperatur schnell auf eine niedrige Temperatur abgekühlt wird und demzufolge das umhüllende Element beginnt, auf Grund des Abkühlens zu kontrahieren, dann folgt die Kontraktion des internen Füllers der Kontraktion des umhüllenden Elements nicht, da das metallische umhüllende Element einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Keramikfüller aufweist. Dementsprechend drückt der Bodenbereich des umhüllenden Elements den Temperaturfühlbereich (Temperaturfühlelement) gegen den Füller, so dass Scherspannung auf die Schweißzonen zwischen den Elektrodendrähten und den Signaldrähten wirkt.
In dem Fall, in welchem der so konfigurierte Temperaturfühler von einer Struktur Gebrauch macht, in welcher aus einem dispersionsgehärteten Platinmaterial gebildete Elektrodendrähte zur Bildung von Schweißzonen an Signaldrähte geschweißt sind, wobei dem dispersionsgehärteten Platinmaterial Zirkoniumdioxid, Yttriumoxid oder ein ähnliches Oxid zugegeben ist, wirft der wiederholt schneller Abkühlung von einer hohen Temperatur zu einer niedrigen Temperatur unterworfene Temperaturfühler ein anderes Problem möglichen Drahtbruchs an der (den) Schweißzone(n) auf, da die Festigkeit der Schweißzonen, wie oben erwähnt, niedrig ist.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Probleme verwirklicht, und daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, einen Temperaturfühler bereitzustellen, welcher Minderung in der Schweißfestigkeit der Schweißzonen zwischen den Elektrodendrähten und Signaldrähten vermeiden kann, während die Festigkeit der Elektrodendrähte eines Temperaturfühlelements verbessert wird.
Mittel zur Lösung des Problems
Um die obige Aufgabe zu erreichen, umfasst ein Temperaturfühler der vorliegenden Erfindung ein Temperaturfühlelement und Signaldrähte. Das Temperaturfühlelement weist einen Temperaturfühlbereich, dessen elektrische Charakteristik mit der Temperatur variiert, und Elektrodendrähte auf, deren vordere Endbereiche mit dem Temperaturfühlbereich verbunden sind und deren hintere Endbereiche sich von dem Temperaturfühlbereich nach außen erstrecken. Die Signaldrähte sind an die hinteren Endbereiche der Elektrodendrähte in einem überlappenden Zustand angeschweißt und dazu angepasst, ein elektrisches Signal des Temperaturfühlelements zu leiten. Die Elektrodendrähte sind aus einem Material gebildet, welches durch Zusatz von Strontium zu Platin oder zu einer Platinlegierung gebildet ist, wobei die Platinlegierung Platin und wenigstens ein Element der Platingruppe (ausgenommen Platin) umfasst.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodendrähte des Temperaturfühlelements aus einem Material gebildet sind, welches durch Zusatz von Strontium (Sr) zu Platin (Pt) oder zu einer Platinlegierung bereitet ist, wobei die Platinlegierung Platin und wenigstens ein Element der Platingruppe (ausgenommen Platin) umfasst. Die mechanische Festigkeit, insbesondere Kriechfestigkeit, der Elektrodendrähte wird durch Zusatz von Strontium zu Platin oder einer Platinlegierung signifikant verbessert; d. h. die Festigkeit der Elektrodendrähte des Temperaturfühlelements wird ohne Zusatz von Zirkoniumdioxid, Yttriumoxid oder einem ähnlichen Oxid verbessert. Der Grund für die verbesserte Festigkeit der Elektrodendrähte ist unklar. Es wird angenommen, dass durch Zusatz von Strontium intermetallische Platin-Strontium-Verbindungen (Pt_xSr_y: x und y sind positive ganze Zahlen) erzeugt werden und dass das Vorliegen der intermetallischen Verbindungen eine Vergröberung von Kristallkörnern von Platin oder einer Platinlegierung in den Elektrodendrähten unterdrückt. Bemerkenswerterweise schließt die vorliegende Erfindung nicht die Gegenwart von Strontium innerhalb von Kristallen von Platin oder einer Platinlegierung aus. Ein Komponentenelement der Platinlegierung aus der Platingruppe, ausgenommen Platin, bezeichnet Iridium (Ir), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru), Osmium (Os) oder Palladium (Pd).
Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind die Elektrodendrähte aus einem Material gebildet, welches durch Zusatz von Strontium zu Platin oder einer Platinlegierung bereitet ist, wobei die Platinlegierung Platin und wenigstens ein Element der Platingruppe (ausgenommen Platin) umfasst, und die Elektrodendrähte und die Signaldrähte sind in einen überlappenden Zustand aneinander geschweißt. Da die Elektrodendrähte Strontium, dessen Schmelzpunkt niedriger ist als der von Platin, anstelle einer Substanz wie beispielsweise Zirkoniumdioxid oder Yttriumoxid enthalten, deren Schmelzpunkt höher ist als der von Platin, schmilzt das gesamte Material der Elektrodendrähte während des Schweißens der Elektrodendrähte an die Signaldrähte in ausreichendem Maße. Demzufolge verschlechtert sich die Schweißbarkeit nicht, wodurch sich eine gute Schweißfestigkeit ergibt. Daher kann die vorliegende Erfindung einen Temperaturfühler bereitstellen, welcher exzellente Schweißfestigkeit von Schweißzonen zwischen den Elektrodendrähten und den Signaldrähten hat, während die Elektrodendrähte des Temperaturfühlelements eine verbesserte Festigkeit vorweisen. Demzufolge kann die vorliegende Erfindung einen Temperaturfühler bereitstellen, welcher hohe Zuverlässigkeit sogar bei Gebrauch in einer starken Vibrationen ausgesetzten Umgebung, wie in einem Fahrzeug, vorweist.
In dem Temperaturfühler der vorliegenden Erfindung enthalten die Elektrodendrähte Strontium vorzugsweise in einer Menge von 0,1 Massenprozent bis einschließlich 1,0 Massenprozent. Wenn der Strontiumgehalt geringer ist als 0,1 Massenprozent, dann ergibt sich der Effekt des Zusatzes von Strontium nicht in ausreichendem Maße, so dass eine ausreichende Verbesserung der Festigkeit der Elektrodendrähte misslingen kann. Wenn der Gehalt an Strontium 1,0 Massenprozent überschreitet, dann können sich exzellente Eigenschaften von Platin oder einer Platinlegierung, wie exzellente Oxidationsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit, verschlechtern, wie sich auch die Bearbeitbarkeit der Elektrodendrähte verschlechtern kann. Im Hinblick darauf, eine angemessene Festigkeit durch Sicherstellung der oben genannten Eigenschaften von Platin zu erreichen, beträgt der Strontiumgehalt 0,2 Massenprozent bis weniger als 1,0 Massenprozent.
Wenn jeder der Elektrodendrähte auf einem Abschnitt senkrecht zu der Zentrumsachse des Elektrodendrahtes betrachtet wird, dann ist bei dem Temperaturfühler der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf eine Verbesserung der Festigkeit der Elektrodendrähte eine Kristallkorngröße des Platins oder der Platinlegierung kleiner als ein Durchmesser des Elektrodendrahtes.
In dem Temperaturfühler der vorliegenden Erfindung weist der oben genannte Kristall eine Durchschnittskorngröße von vorzugsweise 20 μm oder weniger auf. Eine Vergröberung von Kristallkorn kann dadurch zuverlässig verhindert werden, dass den Kristallen des Platins oder einer Platinlegierung, welche die Elektrodendrähte bilden, eine mittlere Korngröße von 20 μm oder weniger verliehen wird, wodurch die Festigkeit der Elektrodendrähte dauerhaft verbessert werden kann.
In der vorliegenden Erfindung wird die Durchschnittskorngröße der Kristalle des Platins oder einer Platinlegierung wie folgt berechnet. Erst wird der Schnitt des Elektrodendrahtes entlang der Zentrumsachse (in anderen Worten, der Schnitt des Elektrodendrahtes, welcher die Zentrumsachse enthält) betrachtet (durch ein SEM betrachtet). Auf größten Durchmesser und kleinsten Durchmesser hin werden wenigstens 25 Kristallkörner des Platins oder der Platinlegierung, welche auf der Diagonalen eines Elektrodendrahtbildes der SEM-Fotografie erscheinen, abgemessen. Die Summe aus einem größten Durchmesser und einem kleinsten Durchmesser eines jeden Kristallkorns wird durch 2 geteilt und der Quotient ergibt die Korngröße des Korns. Die so erhaltenen Korngrößen der gemessenen Kristalle (Kristallkörner) werden aufsummiert. Die resultierende Summe wird durch die Anzahl der gemessenen Kristalle geteilt. Der so erhaltene einfache (arithmetische) Durchschnittswert ergibt die oben genannte Durchschnittskorngröße des Kristalls.
Darüber hinaus haben in dem oben genannten Temperaturfühler der vorliegenden Erfindung Kristalle des Platins oder einer Platinlegierung vorzugsweise ein Durchschnittsaspektverhältnis von drei oder weniger, wobei das Durchschnittsaspektverhältnis dadurch erhalten wird, dass ein größter Durchmesser eines jeden der Kristalle durch einen kleinster Durchmesser des Kristalls geteilt wird. In einem herkömmlichen dispersionsgehärteten Platinmaterial, in welchem Zirkoniumdioxid, Yttriumoxid oder ein ähnliches Oxid zu Platin oder einer Platinlegierung zugesetzt ist, nehmen Kristalle des Platins oder der Platinlegierung eine nadelige Form an, wenn in dem die Zentrumsachse enthaltenden Schnitt des Elektrodendrahtes beobachtet wird und tendieren demzufolge dazu, ein hohes Aspektverhältnis von 10 oder größer vorzuweisen. Entsprechend dem Temperaturfühler der vorliegenden Erfindung wird im Gegensatz dazu durch Zusatz von Strontium zu Platin oder einer Platinlegierung eine Vergröberung der Kristalle des Platins oder der Platinlegierung gehemmt. Demzufolge nehmen die Kristalle eine Gestalt ähnlich der eines Kreises oder einer Ellipse (Oval) an, wenn in dem die Zentrumsachse enthaltenden Schnitt des Elektrodendrahtes beobachtet wird. Auf Grund von näherungsweise kreisförmigen oder elliptischen Kristalle des Platins oder einer Platinlegierung, welche ein Durchschnittsaspektverhältnis von drei oder weniger aufweisen, ergibt sich effektiv ein begrenzender Effekt auf die Rate des intergranularen Schlupfes (slip), wodurch die Festigkeit der Elektrodendrähte dauerhaft verbessert werden kann. Das Durchschnittsaspektverhältnis beträgt weiter bevorzugt 1,5 oder weniger.
Das Durchschnittsaspektverhältnis der Kristalle des Platins oder einer Platinlegierung wird dabei wie folgt berechnet. Als erstes wird der Schnitt der Elektrodendrähte entlang der Zentrumsachse (durch ein SEM) betrachtet. Es werden wenigstens 25 Kristallkörner des Platins oder der Platinlegierung, welche auf der Diagonalen eines auf der SEM-Fotografie erscheinenden Elektrodendrahtbildes angeordnet sind, auf größten und kleinsten Durchmesser hin abgemessen. Der Quotient aus dem größten Durchmesser geteilt durch den kleinsten Durchmesser bezüglich eines jeden der Kristallkörner ergibt das Aspektverhältnis des Kristallkorns. Die so erhaltenen Aspektverhältnisse der gemessenen Kristalle (Kristallkörner) werden aufsummiert. Die resultierende Summe wird durch die Anzahl der gemessenen Kristalle geteilt. Der so erhaltene einfache (arithmetische) Durchschnittswert ergibt das oben genannte Durchschnittsaspektverhältnis der Kristalle.
In der vorliegenden Erfindung können die Elektrodendrähte ferner entweder aus Platin oder einer Platinlegierung gebildet werden. Jedoch haben die Preise der Platingruppenelemente ausgenommen Platin, wie beispielsweise Rhodium und Palladium, welche zur Bildung einer Platinlegierung verwendet werden, in den vergangenen Jahren rapide zugenommen. Im Hinblick auf Kosten wird demzufolge zur Bildung der Elektrodendrähte vorzugsweise ein Material verwendet, welches durch Zusatz von Strontium zu Platin (reines Platin) bereitet wird.
Desweiteren wird die vorliegende Erfindung weiter bevorzugt auf einen Temperaturfühler angewendet, welcher ein aus Metall gefertigtes umhüllendes Element und einen Keramikfüller aufweist, welcher in wenigstens einen Bereich einer durch das umhüllende Element umhüllten inneren Aussparung eingefüllt ist, wobei das umhüllende Element an einem vorderen Ende einen Bodenbereich aufweist und wenigstens das Temperaturfühlelement und Schweißzonen zwischen den Signaldrähten und den hinteren Endbereichen der Elektrodendrähte umhüllt und wobei sich der Bereich zwischen einem vorderen Ende des Temperaturfühlbereichs und dem Bodenbereich des umhüllenden Elements befindet.
In dem Temperaturfühler, in welchem der Keramikfüller in wenigstens einen Bereich der von dem umhüllenden Element umhüllten inneren Aussparung eingefüllt ist, wobei der Bereich zwischen dem vorderen Ende des Temperaturfühlbereichs und dem Bodenbereich des umhüllenden Elements angeordnet ist, drückt der Bodenbereich des umhüllenden Elements das vordere Ende des Temperaturfühlbereichs (Temperaturfühlelement) gegen den Füller, wodurch die Schweißzonen zwischen den Signaldrähten und den Elektrodendrähten des Temperaturfuhlelements einer Belastung ausgesetzt sind, wenn wie oben erwähnt, der Temperaturfühler schnell abgekühlt wird. Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind die Elektrodendrähte jedoch aus einem Material gebildet, welches durch Zusatz von Strontium zu Platin oder einer Platinlegierung bereitet ist, und in einem überlappenden Zustand an die Signaldrähte geschweißt. Der Temperaturfühler der vorliegenden Erfindung besitzt exzellente Schweißbarkeit und gute Schweißfestigkeit bei Schweißen der Elektrodendrähten an Signaldrähte verglichen mit einem herkömmlichen Sensor, in welchem die aus einem dispersionsgehärteten Platinmaterial, in welchem Zirkoniumdioxid, Yttriumoxid oder ein ähnliches Oxid zugesetzt sind, gebildeten Elektrodendrähte an die Signaldrähte geschweißt sind. Sogar, wenn die Schweißzonen auf Grund schneller Abkühlung des Temperatursensors belastet sind, dann besitzen die Schweißzonen dementsprechend exzellente Beständigkeit gegen die Belastung. Demzufolge kann in Verbindung mit einer Verbesserung der Festigkeit der Elektrodendrähte das Auftreten von Schweißzonenbruch unterdrückt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine unvollständige Schnittansicht, welche den Aufbau eines Temperaturfühlers entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine seitliche Schnittansicht, welche einen vorderen Endbereich des Temperaturfühlers vergrößert darstellt.
3 ist eine erklärende schematische Darstellung eines Spannungstests einer Struktur, welche durch Aneinanderschweißen eines Elektrodendrahtes und eines Mantelkerndrahtes (Signaldraht) gebildet ist und des Schemas eines Spannungstesters.
4 ist eine unvollständige Schnittansicht, welche die allgemeine Struktur eines Temperaturfühlers entsprechend einer Modifizierung der Ausführungsform darstellt.
5 ist eine Schnittansicht (SEM-Fotografie) eines Elektrodendrahtes (aus einem Material durch Zusatz von Strontium mit einem Gehalt von 0,9 Massenprozent zu Platin gebildet) nach Beispiel 1 entlang der Zentrumsachse.
Ausführungsbeispiele
Als nächstes wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Als erstes wird die vollständige Konfiguration eines Temperaturfühlers entsprechend der vorliegenden Erfindung kurz beschrieben. 1 ist eine unvollständige Schnittansicht, welche die allgemeine Struktur eines Temperaturfühlers 1 darstellt. 2 ist eine Schnittansicht, welche einen vorderen Endbereich des Temperaturfühlers 1 vergrößert darstellt; genauer gesagt, eine vergrößerte Ansicht, welche einen vorderen Endbereich des Temperaturfühlers 1 aus 1 darstellt, wobei dieser entlang der axialen Richtung derart aufgeschnitten ist, dass eine von gepaarten Elektroden 25 eines Thermistorelements 21 sichtbar ist.
Der Temperaturfühler 1 umfasst ein Mantelelement 7, welches dazu konfiguriert ist, ein Paar von Mantelkerndrähten (Signaldrähte) 3 innerhalb eines Rohrelements 5 in einem elektrisch isolierten Zustand zu halten; ein Metallrohr (umhüllendes Element) 9, welches einen Bodenbereich 91 an dem vorderen Ende aufweist und sich in die axiale Richtung erstreckt; ein Gehäuse 11, welches das Metallrohr 9 haltert; ein Gewindemutterelement 17, welches ein Sechskantmutterteil 13 und ein Gewindeteil 15 aufweist; und eine Hülse 19, welche intern an einem hinteren Endbereich des Gehäuses 11 befestigt ist. Man bemerke, dass die Axialrichtung eine Längsrichtung des Temperaturfühlers 1 ist und der vertikalen Richtung in 1 entspricht. Die Vorderendseite des Temperaturfühlers 1 entspricht einer unteren Seite in 1 und die Hinterendseite des Temperaturfühlers 1 entspricht einer oberen Seite in 1.
Das als Temperaturfühlelement dienende Thermistorelement 21 ist in den Temperaturfühler 1 innerhalb eines Vorderendbereiches der Metallröhre 9 aufgenommen. Der Temperaturfühler 1 ist an einem Strömungsrohr, beispielsweise ein Auspuffrohr eines Benzinmotors oder Dieselmotors, auf solche Art befestigt, dass das Thermistorelement 21 innerhalb des Strömungsrohres angeordnet ist, in welchem ein Messobjekt (in diesem Fall Auspuffgas) strömt, wodurch die Temperatur des Auspuffgases detektiert wird.
Das Thermistorelement 21 umfasst einen Thermistorsinterkörper (Temperaturfühlbereich) 23 und die gepaarten Elektrodendrähte 25. Der Thermistorsinterkörper 23 wird durch Brennen eines Thermistormaterials (ausgedrückt durch, beispielsweise, die Formel (Y,Sr)(Fe,Mn,Al)O₃), dessen elektrische Charakteristik (elektrischer Widerstand) mit der Temperatur variiert, gebildet. Vordere Endbereiche der Elektrodendrähte 25 sind mit dem Thermistorsinterkörper 23 verbunden und hintere Endbereiche der Elektrodendrähte 25 erstrecken sich auswärts von dem Thermistorsinterkörper 23. Die gepaarten Elektrodendrähte 25 sind dazu ausgebildet, ein elektrisches Signal zu leiten, welches Variation in elektrischer Charakteristik indiziert. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Elektrodendrähte 25 an den vorderen Endbereichen in den Thermistorsinterkörper 23 eingebettet und dadurch an den Thermistorsinterkörper 23 angeschlossen. Material für die Elektrodendrähte 25 wird später beschrieben.
Als nächstes werden Komponentenelemente im Detail beschrieben.
Die den Signaldrähten entsprechenden Mantelkerndrähte 3 sind an vorderen Endbereichen an die Elektrodendrähte 25 des Thermistorelements 21 angeschweißt und an hintere Endbereiche mit Crimpanschlüssen 27 verbunden. Daraus resultiert, dass die Mantelkerndrähte 3 an den hinteren Endbereichen durch die Crimpanschlüsse 27 mit Leitungsdrähten 29 elektrisch verbunden sind. Die Leitungsdrähte 29 sind dazu ausgebildet, eine Verbindung mit einem externen Kreis (beispielsweise eine Motorkontrolleinheit eines Kraftfahrzeugs) herzustellen.
Die isolierende Röhre 31 isoliert die gepaarten Mantelkerndrähte 3 elektrisch voneinander und die gepaarten Crimpanschlüsse 27 elektrisch voneinander. Ein jeder der Leitungsdrähte 29 ist ein Leiter umhüllt mit einem elektrisch isolierenden Mantelmaterial. Die Leitungsdrähte 29 sind in einer solchen Art angeordnet, dass sie sich durch einen Hilfsring 33, welcher aus einem hitzebeständigen Gummi gefertigt ist, erstrecken.
Das Mantelelement 7 umfasst das aus einer Edelstahllegierung gefertigte Rohrelement 5; die gepaarten Mantelkerndrähte 3, welche aus einer Edelstahllegierung gefertigt sind; und einen isolierenden Pulver 34 (vergleiche 2), wie beispielsweise Siliziumdioxid, um die Mantelkerndrähte 3 derart zu haltern, dass die zwei Mantelkerndrahte 3 von dem Rohrelement 5 elektrisch isoliert sind.
Das Gehäuse 11 weist einen Vorsprung 35 und einen hinteren Mantelbereich 37 auf, welcher an dem hinteren Ende des Vorsprungs 35 angeordnet ist und sich in die Axialrichtung erstreckt, wobei der Vorsprung 35 radial nach außen hervorragt. Das Gehäuse 11 haltert die Metallröhre 9 während es die äußere Umfangsoberfläche eines hinteren Endbereichs der Metallröhre 9 umgibt.
Die dem umhüllenden Element entsprechende Metallröhre 9 ist aus einem antikorrosiven Material (z. B. eine Edelstahllegierung, wie beispielsweise SUS310S, welches ebenfalls hitzebeständig ist) gebildet. Die Metallröhre 9 ist durch Tiefziehen eines Stahlbleches gebildet und nimmt die Form einer Röhre an, welche sich in Axialrichtung erstreckt, wobei die Metallröhre 9 den Bodenbereich 91 an dem vorderen Ende aufweist und an dem hinteren Ende offen ist. Wie in 2 vergrößert dargestellt ist, weist die Metallröhre 9 an einer Seite in Richtung des vorderen Endes einen Bereich 41 mit kleinem Durchmesser auf; weist einen Bereich 43 mit großem Durchmesser, welcher im Vergleich zu dem Bereich 41 mit kleinem Durchmesser als größer festgelegt ist, auf einer Seite in Richtung des hinteren Endes auf; und weist einen Stufenbereich 45 auf, welcher zwischen dem Bereich 41 mit kleinem Durchmesser und dem Bereich 43 mit großem Durchmesser angeordnet ist.
Das Innere (innere Ausnehmung) der Metallröhre 9 nimmt das Thermistorelement 21 und Bindesubstanz 39 auf. Insbesondere wird die Bindesubstanz 39 in fast die gesamte innere Ausnehmung der Metallröhre 9 einschließlich einer Ausnehmung zwischen dem vorderen Ende des Thermistorsinterkörpers 23 und des Bodenbereichs 91 der Metallröhre 9 eingefüllt, wodurch sich unter anderem der Effekt ergibt, dass Schwingungen des Thermistorelements 21 verhindert werden, wenn der Temperaturfühler 1 Vibrationen ausgesetzt ist. Die Bindesubstanz 39 ist aus einem isolierenden Material, in welchem amorphes Siliziumdioxid ein Aluminiumoxidgemenge enthält, oder aus Magnesiumoxid gebildet.
In der vorliegenden Erfindung sind hintere Endbereiche (rechte Endbereiche in 2) der Elektrodendrähte 25 des Thermistorelements 21 und vordere Endbereiche (linke Endbereiche in 2) der Mantelkerndrähte 3 derart verlegt, dass sie einander in Axialrichtung überlappen und aneinander lasergeschweißt sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird Laserschweißen an jedem der überlappenden Bereiche der Elektrodendrähte 25 und der Mantelkerndrähte 3 an zwei Positionen ausgeführt, wodurch jeweils zwei Schweißzonen 47 gebildet werden.
In dem Temperaturfühler 1 der vorliegenden Erfindung sind die gepaarten Elektrodendrähte 25 des Thermistorelements 21 aus einem Material gebildet, welches durch Zusatz von Strontium zu Platin oder einer Platinlegierung gebildet ist. Die Elektrodendrähte 25 enthalten Strontium vorzugsweise in einer Menge von 0,1 Massenprozent bis einschließlich 1,0 Massenprozent. In der vorliegenden Ausführungsform haben die Elektrodendrähte 25 einen Durchmesser von 0,3 mm und sind aus einem Material gebildet, welches durch Zusatz von Strontium in einer Menge von 0,9 Massenprozent zu Platin gebildet ist. Das heißt, dass die Elektrodendrähte 25 keine metallischen Elemente, wie Zirkonium, Yttrium, Aluminium und Titan enthalten, welche den Oxiden entsprechen, die zur Bildung herkömmlicher dispersionsgehärteter Platinmaterialien verwendet werden. Dies wird durch die Tatsache bestätigt, dass Zirkonium (Zr), Yttrium (Y), Aluminium (Al), Titan (Ti) und ähnliche Metallelemente in Röntgenfluoreszenzanalysen des Elektrodendrahts 25 nicht identifiziert werden.
Einer Herstellungsmethode der Elektrodendrähte 25 sind keine besonderen Beschränkungen auferlegt. Die Elektrodendrähte 25 können jedoch durch die Schritte Zusatz von Strontium in einer vorbestimmten Menge zu einem Rohmaterial, genauer Platin oder eine Platinlegierung; Schmelzen der resultierenden Mischung innerhalb eines Schmelzofens in reaktionsträger Atmosphäre; und Drahtziehen des resultierenden Materials hergestellt werden.
Die vorliegende Ausführungsform verwendet ein Material, welches zur Bildung der Elektrodendrähte 25 durch Zusatz von Strontium in einer Menge von 0,9 Massenprozent zu Platin hergestellt wurde, wodurch die Elektrodendrähte 25 hohe mechanische Festigkeit, insbesondere hohe Kriechfestigkeit, ohne den Zusatz von Zirkoniumdioxid, Yttriumoxid oder einem ähnlichen Oxid, wie gängige Praxis ist, vorweist. Der Grund für die verbesserte Festigkeit der Elektrodendrähte 25 ist unklar. Es wird angenommen, dass Zusatz von Strontium intermetallische Platin-Strontiumverbindungen (Pt_xSr_y: x und y sind positive ganze Zahlen) erzeugt und dass das Vorliegen von intermetallischen Verbindungen einer Vergröberungen von Kristallkörnern des Platins oder einer Platinlegierung in den Elektrodendrähten entgegenwirkt.
Die Kristallkorngröße von Platin oder einer Platinlegierung ist kleiner als der Drahtdurchmesser des Elektrodendrahts 25, wenn jeder der Elektrodendrähten 25 auf einem Schnitt senkrecht zu einer Zentrumsachse des Elektrodendrahts 25 betrachtet wird, wodurch die Rate des intergranularen Schlupfes (slip) beschrankt wird und dadurch dem Elektrodendraht 25 hohe Festigkeit auferlegt wird. Die Durchschnittskorngröße der oben genannten Kristalle beträgt vorzugsweise 20 μm oder weniger. Um eine redundante Beschreibung zu vermeiden, wird auf eine wiederholte Beschreibung der Berechnung der Durchschnittskorngröße verzichtet. Des Weiteren beträgt das Durchschnittsaspektverhältnis der oben genannten Kristalle vorzugsweise 3 oder weniger. Um eine redundante Beschreibung zu vermeiden, wird eine Wiederholung der Berechnung des Durchschnittsaspektverhältnisses entsprechend vorhergehender Ausführung vermieden. Durch Auferlegen einer kleinen Durchschnittskorngröße und/oder eines geringen Durchschnittsaspektverhältnisses der Kristalle von Platin oder einer Platinlegierung wird eine Vergröberung der Kristalle unterdrückt, wodurch sich eine Verbesserung der Festigkeit des Elektrodendrahts 25 ergibt.
In dem Temperaturfühler 1 der vorliegenden Erfindung sind hintere Endbereiche der Elektrodendrähte 25 und vordere Endbereiche (linke Endbereiche in 2) der Mantelkerndrähte 3 einander überlappend in Axialrichtung verlegt und aneinander lasergerschweißt, wobei die hinteren Endbereiche der Elektroden 25 aus dem oben genannten Material gebildet sind und einen Drahtdurchmesser von 0,3 mm aufweisen und wobei die vorderen Endbereiche der Mantelkerndrähte 3 aus einer Edelstahllegierung gebildet sind und einen Drahtdurchmesser von 0,5 mm aufweisen. Im Vergleich zum herkömmlichen Fall, in welchem ein Zirkoniumdioxid, Yttriumoxid oder ein ähnliches Oxid als Zusatz enthaltendes dispersionsgehärtetes Platinmaterial an die Mantelkerndrähte geschweißt ist, sind die Schweißzonen 47 demzufolge von einer Verschlechterung der Schweißbarkeit nicht betroffen, welche sich ansonsten aus solch einem ungeschmolzenen Oxid ergeben würde, da sein Schmelzpunkt sehr viel höher als der von Platin ist. Demzufolge sind die Elektrodendrähte 25 und die Mantelkerndrähte 3 mit guter Schweißfestigkeit aneinander geschweißt. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Elektrodendrähte 25 und die Mantelkerndrähte 3 durch Laserschweißen aneinander geschweißt. Jedoch ist die Schweißmethode hierauf nicht beschränkt. Widerstandsschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder ähnliches kann zum Einsatz kommen.
In dem Temperaturfühler 1 der vorliegenden Erfindung ist ein Keramikfüller (Bindesubstanz 39) in wenigstens einen Bereich einer inneren Ausnehmung, welche durch die Metallröhre 9 umhüllt ist, eingefüllt, da der Bereich zwischen dem vorderen Ende des Thermistorsinterkörpers 23 und dem Bodenbereich 91 der Metallröhre 9 angeordnet ist. Unter Einwirkung von schneller Abkühlung drückt der Bodenbereich 91 der Metallröhre 9 das vordere Ende des Thermistorsinterkörpers 23 (Thermistorelement 2) in dieser Struktur gegen die Bindesubstanz 39; demzufolge sind die Schweißzonen 47 einer potentiellen Belastung ausgesetzt.
Jedoch sind in dem Temperaturfühler 1 der vorliegenden Ausführungsform die Elektrodendrähte 25 aus einem Material gebildet, welches durch Zusatz von Strontium zu Platin oder einer Platinlegierung bereitet ist, und an die Mantelkerndrähte 3 in einem überlappenden Zustand angeschweißt. Im Vergleich mit einem herkömmlichen Temperaturfühler, in welchem die aus einem dispersionsgehärteten Platinmaterial unter Zusatz von Zirkoniumdioxid, Yttriumoxid oder ähnlichen Oxiden gebildeten Elektrodendrähte an die Signaldrähte geschweißt sind, besitzt der Temperaturfühler 1 der vorliegenden Ausführungsform demzufolge exzellente Schweißbarkeit und gute Schweißfestigkeit beim Schweißen der Elektrodendrähte 25 an die Mantelkerndrähte 3. Sogar wenn die Schweißzonen 47 auf Grund schneller Abkühlung einer Belastung unterworfen sind, besitzen die Schweißzonen 45 dementsprechend exzellente Beständigkeit gegenüber der Belastung. In Verbindung mit einer Verbesserung der Festigkeit der Elektrodendrähte 25 kann demzufolge das Auftreten von einem Bruch der Schweißzonen 47 verhindert werden.
Experimentelle Bestätigung der Effekte der vorliegenden Erfindung
Als nächstes wird das Experiment beschrieben, welches durchgeführt wurde, um die Effekte der vorliegenden Erfindung zu bestätigen.
Der Elektrodendraht aus Beispiel 1 hatte einen Drahtdurchmesser von 0,3 mm und wurde aus einem durch Zusatz von Strontium zu Platin in einer Menge von 0,9 Massenprozent bereiteten Material gebildet. Der Elektrodendraht aus Beispiel 2 hatte einen Durchmesser von 0,3 mm und wurde aus einem Material gebildet, welches durch Zusatz von Strontium zu einer Platin-Rhodiumlegierung (Pt-3Rh Legierung) mit einer Menge von 0,7 Massenprozent bereitet. Der Elektrodendraht aus dem Vergleichsbeispiel 1 hatte einen Drahtdurchmesser von 0,3 mm und wurde aus reinem Platin gebildet. Der Elektrodendraht aus dem Vergleichsbeispiel 2 wurde aus einem Material gebildet, welches durch Zusatz von Zirkoniumdioxid in einer Menge von 0,1 Massenprozent zu Platin bereitet wurde. Anstatt Thermistorelemente durch Verwendung der bereiteten Elektrodendrähte zu bilden, wurden in dem vorliegenden Experiment die folgenden Strukturkörper verwendet: die Elektrodendrähte waren unter denselben Bedingungen hitzebehandelt, wie jene zum Brennen eines Thermistormaterials (1550°C uber 2 Stunden in Atmosphäre) und die hitzebehandelten Elektroden und die Mantelkerndrähte, welche aus einer Edelstahllegierung gefertigt wurden und einen Drahtdurchmesser von 0,5 mm aufwiesen, wurden in einem überlappenden Zustand verlegt, gefolgt von Laserschweißen an jeweils zwei Positionen der überlappenden Bereiche. Laserschweißen wurde unter folgenden Bedingungen ausgeführt: Nd:YAG-Laser; Stärke 1,0 J; Bestrahlungszeit 2,0 ms; und Punktdurchmesser 0,4 mm.
Als nächstes wurden diese Strukturkörper einem Spannungstest durch Verwenden eines Spannungstesters, wie in 3 dargestellt, unterworfen, wobei ein jeder der Strukturkörper durch aneinander Laserschweißen der Elektrodendrähte und der Mantelkerndrähte gebildet wurde. Insbesondere wurde an der Spannvorrichtung, welche einen Endbereich des Elektrodendrahts hielt, mit einer Rate von 1 mm pro Sekunde gezogen, um zu prüfen, ob der Elektrodendraht und der Mantelkerndraht sich an den Schweißzonen voneinander lösen. In dem Fall, in welchem eine Separation an den Schweißzonen im Spannungstest nicht auftrat, wurde eine Festigkeit (Spannungsfestigkeit), bei welcher der Elektrodendraht reißt, erhalten. Neben dem Spannungstest wurden die Elektrodendrähte der Strukturkörper durch ein SEM betrachtet. Insbesondere der Schnitt einer jeden Elektrode entlang der Zentrumsachse, ausgenommen der Schweißzonen, wurde durch ein SEM betrachtet (bei 200-facher Vergrößerung). Ausgehend von den erhaltenen SEM-Fotografien wurden die Durchschnittskorngröße und das Durchschnittsaspektverhältnis von Kristalle von Platin oder Platin-Rhodiumlegierung für jeden der Elektrodendrähte, wie vorher beschrieben, erhalten.

Die folgende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse des oben genannten Spannungstests und der Durchschnittskorngrößen und Durchschnittsaspektverhältnisse von Kristallen (Kristalle aus Platin oder Platin-Rhodiumlegierung) der Elektrodendrähte. Auch zeigt 5 den Schnitt (SEM-Fotografie) des Elektrodendrahts aus Beispiel 1, welcher die Zentrumsachse enthält. Tabelle 1

	Separation an Schweißzone	Festigkeit bei Auftreten von Bruch des Elektroden drahts (N)	Durchschnittskorngröße (μm)	Aspektverhältnis
Beispiel 1	Nein	26,8	14,1	1,3
Beispiel 2	Nein	24,3	18,3	1,3
Vergleichsbeispiel 1	Nein	13,3	243	1,8
Vergleichsbeispiel 2	Ja	-	80,9	12,0

Wie die Resultate in Tabelle 1 ersichtlich zeigen, tritt Separation an der/den Schweißzone/n in dem Strukturkörper aus Vergleichsbeispiel 2 auf, welcher den Elektrodendraht verwendet, der aus einem Material durch Zusatz von Zirkoniumdioxid in einer Menge von 0,1 Massenprozent zu Platin bereitet ist. Im Gegensatz dazu tritt Separation an der (den) Schweißzone(n) 47 in den Strukturkörpern aus Beispiel 1 und 2 nicht auf. Diese Resultate bestätigen, dass in dem Falle des Schweißens des Elektrodendrahts 25 an den Mantelkerndraht 3 im Gegensatz zum Vergleichsbeispiel 2 exzellente Schweißbarkeit und gute Schweißfestigkeit erhalten wurden, wobei der Elektrodendraht 25 aus einem Material gebildet ist, dass durch Zusatz von Strontium zu Platin oder einer Platinlegierung gebildet wird, welche Platin und wenigstens ein Element der Platingruppe (ausgenommen Platin) umfasst.
In dem Strukturkörper aus Vergleichsbeispiel 1 tritt Separation an der (den) Schweißzone(n) nicht auf; jedoch riss der Elektrodendraht bei einer relativ geringen Stärke (Spannungsfestigkeit) von 13,3 N. Im Gegensatz dazu rissen in dem Strukturkörper aus Beispiel 1 bzw. aus dem Strukturkörper aus Beispiel 2 die Elektrodendrähte 25 bei sehr hohen Stärken (Spannungsstärken) von 26,8 N bzw. 24,4 N. Diese Resultate bestätigen, dass ein aus einem durch Zusatz von Strontium zu Platin bereiteten Material gebildeter Elektrodendraht 25 verbesserte Festigkeit vorweist.
Der Vergleich von Durchschnittskorngrößen der Kristalle der Elektrodendrähte bestätigte, dass die Durchschnittskorngröße der Kristalle des Platins des Elektrodendrahts aus Beispiel 1 und der Durchschnittskorngröße der Kristalle aus einer Platin-Rhodiumlegierung des Elektrodendrahts aus Beispiel 2 sehr klein waren als im Vergleich mit jenen der Kristalle des Platins aus den Vergleichsbeispielen 1 und 2. Auch bestätigte ein Vergleich der Durchschnittsaspektverhältnisse von Kristallen unter den Elektrodendrähten, dass der Elektrodendraht aus Vergleichsbeispiel 2, gebildet aus einem durch Zusatz von Zirkoniumdioxid zu Platin bereiteten Material, ein hohes Durchschnittsaspektverhältnis der Kristalle von mehr als 10 vorwies, wobei der Elektrodendraht aus den Beispielen 1 und 2 ein geringes Durchschnittsaspektverhältnis der Kristalle von 1,3 vorwies. Die Elektrodendrähte der Beispiele 1 und 2 stellten die Durchschnittsaspektverhältnisse der Kristalle des Platins bzw. der Platinrhodiumlegierung dar, welche nahe bei 1 waren. Dies gibt an, dass die Kristalle eine Gestalt ähnlich eines Kreises oder einer Ellipse annehmen (vergleiche 5).
Andere Ausführungsform
Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die oben beschriebene Ausführungsform, sondern kann in verschiedenen anderen Formen ausgeführt sein, ohne von der Kernlehre der Erfindung abzuweichen.
Die oben beschriebene Ausführungsform nutzt z. B. die Konfiguration, in welcher der Bindesubstanz 39 in die Metallröhre 9 eingefüllt ist. Es kann jedoch eine Konfiguration angewendet werden, in welcher die Bindesubstanz 39 nicht eingefüllt ist.
Der Temperaturfühler 1 der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet das Thermistorelement als ein Temperaturfühlelement. Jedoch kann das Temperaturfühlelement derart konfiguriert sein, dass die Elektrodendrähte mit einem Platinresistor verbunden sind, welcher in einem keramischen Substrat bereitgestellt ist und als ein Temperaturfühlbereich dient. Der Temperaturfühler 1 wurde beschrieben unter der Nennung der Elektrodendrähten, welche aus einem unter Zusatz von Strontium zu Platin bereiteten Material gebildet wurde. Die Elektrodendrähte können jedoch aus einem durch Zusatz von Strontium zu einer Platinlegierung (beispielsweise Platin-Rhodiumlegierung, Platin-Iridiumlegierung oder Platin-Palladiumlegierung) bereiteten Material gebildet sein. Sogar, wenn die derart gebildeten Elektrodendrähte verwendet werden, können Effekte ähnlich zu jenen des Temperaturfühlers 1 der oben beschriebenen Ausführungsform auftreten.
Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf den Temperaturfühler 1 der oben beschriebenen Ausführungsform, sondern kann auf einen Temperaturfühler 101 einer Ausführungsform (modifizierte Ausführungsform), wie in 4 gezeigt ist, angewendet werden.
Insbesondere weist der Temperaturfühler 101, welcher in 4 gezeigt ist, eine Metallkappe 103 anstelle der Metallröhre 9 der oben beschriebenen Ausführungsform auf. Die Metallkappe 103, welche als ein umhüllendes Element dient, nimmt die Form eines sich in Axialrichtung erstreckenden Rohres an, welches einen Bodenbereich an dem vorderen Ende (unteres Ende in 4) aufweist und an dem hinteren Ende offen ist. In dem in 4 gezeigten Temperaturfühler 101 der modifizierten Ausführungsform sind strukturelle Merkmale ähnlich zu jenen des Temperaturfühlers 1 der in der 1 gezeigten Ausführungsform durch gleiche Referenznummern bezeichnet und in der folgenden Beschreibung wird eine redundante Beschreibung davon vermieden.
Während die Metallkappe 103 das Thermistorelement 21 (Temperaturfühlelement) und den Zement 39 (Füller) in einen vorderen Endbereich aufnimmt, wird in einem Zustand ganz darum geschweißt (beispielsweise ganz herum Laserschweißen), in welchem die innere umlaufende Oberfläche eines hinteren Endbereichs der Metallkappe 103 über einer äußeren umlaufenden Oberfläche des Rohrelements 5 des Mantelelements 7 liegt, wodurch eine Schweißzone 115 gebildet wird. Demzufolge ist die Metallkappe 103 an dem Mantelelement 7 fest befestigt.
Das Mantelelement 7 ist durch ein Durchgangsloch des Gehäuses 11 eingeführt und rundherum verschweißt (beispielsweise rundherum Laserschweißen), wodurch eine Schweißzone 117 gebildet wird. Demzufolge ist das Mantelelement 7 an dem Gehäuse 11 fest befestigt.
Sogar der Temperaturfühler 101 der modifizierten Ausführungsform besitzt die folgenden strukturellen Merkmale. Die sich von dem Thermistorsinterkörper 23 des Thermistorelements 21 erstreckenden Elektrodendrähte sind aus einem durch Zusatz von Strontium zu Platin (oder einer Platinlegierung, welche Platin und wenigstens ein Element der Platingruppe (ausgenommen Platin) umfasst) bereiteten Material gebildet. Die Elektrodendrähte 25 sind in einem sich überlappenden Zustand an die Mantelkerndrähte (Signaldrähte) 3 angeschweißt, welche teilweise das Mantelelement 7 bezeichnen. Demzufolge führt der Temperaturfühler 101 zu Effekten, ähnlich jenen des Temperaturfühlers 1 der oben beschriebenen Ausführungsform, wie exzellente Schweißbarkeit bei aneinander Schweißen der Elektrodendrähte 25 mit den Mantelkerndrähten 3 und verbesserte Festigkeit der Elektrodendrähte 25.
Bezugszeichenliste

1, 101: Temperaturfühler
21: Thermistorelement (Temperaturfühlelement)
23: Thermistorsinterkörper (Temperaturfühlbereich)
25: Elektrodendraht
3: Mantelkerndraht (Signaldraht)
7: Mantelelement
9: Metallröhre (umhüllendes Element)
11: Gehäuse
39: Bindesubstanz (Füller)
47: Schweißzone
103: Metallkappe (umhüllendes Element)

Claims

Temperaturfühler (1, 101) umfassend: ein Temperaturfühlelement (21), welches einen Temperaturfühlbereich (23), dessen elektrische Charakteristik mit der Temperatur variiert, und Elektrodendrähte (25) aufweist, deren vordere Endbereiche mit dem Temperaturfühlbereich (23) verbunden sind und deren hintere Endbereiche sich weg von dem Temperaturfühlbereich (23) erstrecken, und Signaldrähte (3), welche an die hinteren Endbereiche der Elektrodendrähte (25) in einem überlappenden Zustand angeschweißt und dazu ausgebildet sind, ein elektrisches Signal des Temperaturfühlelements (21) zu leiten, wobei die Elektrodendrähte (25) aus einem Material gebildet sind, welches durch Zusatz von Strontium zu Platin oder zu einer Platinlegierung, welche Platin und wenigstens ein anderes Element der Platingruppe umfasst, gebildet ist.
Temperaturfühler (1, 101) nach Anspruch 1, wobei die Elektrodendrähte (25) Strontium in einer Menge von 0,1 Massenprozent bis einschließlich 1,0 Massenprozent enthalten.
Temperaturfühler (1, 101) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die den Elektrodendraht (25) bildenden Kristalle des Platins oder der Platinlegierung eine Durchschnittskorngröße von 20 μm oder weniger aufweisen, wenn jeder der Elektrodendrähte (25) im Querschnitt betrachtet wird.
Temperaturfühler (1, 101) nach Anspruch 3, wobei die Kristalle des Platins oder der Platinlegierung ein Durchschnittsaspektverhältnis von 3 oder weniger aufweisen, wobei das Durchschnittsaspektverhältnis dadurch erhalten wird, dass der größte Durchmesser eines jeden der Kristalle durch den kleinsten Durchmesser des Kristalls geteilt wird.
Temperaturfühler (1, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: ein aus Metall gefertigtes umhüllendes Element (9), welches die Gestalt einer Röhre mit geschlossenem Boden annimmt, welches an einem vorderen Ende einen Bodenbereich (91) aufweist, und welches wenigstens das Temperaturfühlelement (21) und Schweißzonen (47) zwischen den Signaldrähten (3) und den hinteren Endbereichen der Elektrodendrähte (25) umhüllt, und einen Keramikfüller (39), welcher in wenigstens einen Bereich einer inneren Aussparung, welche das umhüllende Element (9) umhüllt, eingefüllt ist, wobei sich der Bereich zwischen einem vorderen Ende des Temperaturfühlbereichs (23) und dem Bodenbereich des umhüllenden Elements (9) befindet.
Temperaturfühler (1, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kristallkorngröße des Platins oder der Platinlegierung kleiner ist als der im Querschnitt betrachtete Durchmesser des Elektrodendrahtes (25).
Auspuff, umfassend den Temperaturfühler (1, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Katalytischer Konverter, umfassend den Temperaturfühler (1, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verwendung des Temperaturfühlers (1, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Detektion einer Temperatur eines Auspuffgases.
Verwendung nach Anspruch 9 in einer einer Vibration eines Fahrzeugs ausgesetzten Umgebung.
Verwendung nach Anspruch 10, wobei die Umgebung ein katalytischer Konverter oder ein Auspuff ist.
Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers (1, 101), umfassend: Verbinden von Elektrodendrähten (25) mit einem Temperaturfühlbereich (23); Brennen des Temperaturfühlbereichs (23); und Schweißen der Elektrodendrähte (25) an Signaldrähte (3); wobei die Elektrodendrähte (25) unter Zusatz von Strontium zu Platin oder einer Platinlegierung hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Temperaturfühler der eines der Ansprüche 2 bis 6 ist.