-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoranordnung für einen Elektromotor zur Erzeugung von für den thermischen Zustand eines Leiters des Elektromotors indikativen Signalen, umfassend ein Halteelement, das an einem Abschnitt des Elektromotors fixierbar ist und ein Messelement, das in dem Halteelement aufgenommen ist, wobei das Messelement durch das Halteelement in dem Elektromotor in einer Position gehalten ist, in welcher das Messelement einem Abschnitt des Leiters benachbart angeordnet ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Elektromotor mit einer solchen Sensoranordnung sowie weiterhin auf ein Verfahren zur Einbindung eines Messelementes in einen Elektromotor.
-
Eine gattungsgemäße Sensoranordnung ist aus
JP 2003092858 A bekannt. Diese weist ein Halteelement mit einem Aufnahmeabschnitt für ein Temperaturmesselement auf und ist in einen Raumbereich innerhalb einer Statorwicklung einschiebbar ist. Das Temperaturmesselement befindet sich in montiertem Zustand zwischen der Statorwicklung und der Stirnseite einer Statorblechpackung.
-
Eine gattungsgemäße Sensoranordnung ist ferner aus
DE 697 26 112 T2 bekannt. Diese umfasst ein Halteelement, in dessen Innenraum ein Temperaturmesselement aufgenommen ist. Das Temperaturmesselement wird durch das Halteelement von außen her an eine Statorwicklung angesetzt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, durch welche es möglich wird, ein Messelement, das der Erfassung des thermischen Zustands eines Leiters des Elektromotors dient, zuverlässig in einem definierten thermischem Kontakt mit dem Leiter in einem Elektromotor zu fixieren.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sensoranordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Diese erfindungsgemäße Sensoranordnung umfasst ein Halteelement, das an einem Abschnitt des Elektromotors fixierbar ist und ein Messelement, das durch das Halteelement in dem Elektromotor in einer Position gehalten ist, in welcher das Messelement einem Abschnitt des Leiters benachbart angeordnet ist. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass das Halteelement einen Innenraum definiert, welcher derart konfiguriert ist, um von dem Leiter durchquert zu werden, das Messelement in diesem Innenraum aufgenommen ist und das Messelement mittels einer Federeinrichtung gegen den Leiter drängbar ist.
-
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Sensoranordnung zu schaffen, bei welcher ein Halteelement auf einen Leiterabschnitt aufgesteckt werden kann, das eine Haltestruktur bereitstellt, in welche ein Messelement eingesetzt werden kann, das mit einer definierten Haltekraft gegen einen Leiter gedrängt wird, welcher das Halteelement durchquert.
-
Das Messelement kann beispielsweise als NTC-Sensor ausgeführt sein, d.h. als temperaturabhängiger Widerstand aus der Gruppe der Thermistoren und mit einem negativen Temperaturkoeffizienten. Es dient der Temperaturmessung eines stromführenden Leiters des Elektromotors.
-
Die Erfindung ermöglicht die Aufrechterhaltung eines definierten konstanten Anpressdrucks des Messelements gegen den Leiter mit einem guten Ausgleich von Wärmedehnungen und Toleranzen sowie eine ausreichende Relaxation.
-
Durch das erfindungsgemäße Konzept ergibt sich über die gesamte Lebensdauer des Elektromotors eine gute thermische Koppelung zwischen dem Messelement und dem Leiter. Weiterhin ergibt sich, insbesondere auch im Hinblick auf bisher verklebte Messelemente, eine einfache Montier- und Tauschbarkeit des Messelements, insbesondere eines NTC-Sensors. Schwierige Fertigungsprozesse wie z.B. Schweißen oder Imprägnieren werden umgangen.
-
Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
-
Der Leiter kann vorzugsweise aus einem Flachmaterial, insbesondere einem Blechmaterial gefertigt sein. Der Leiter kann hierbei insbesondere eine sog. Sternschiene eines Stators des Elektromotors bilden. Das Messelement kontaktiert dann vorzugsweise flächig eine Seitenfläche dieser Sternschiene. Das Messelement bildet mindestens eine Flachseite. Es kann in vorteilhafter Weise als Rechteckquader-förmiges Element gefertigt sein. Die Signalabführung erfolgt vorzugsweise über ein Kabel, das mehrere Adern aufweist.
-
Die Federeinrichtung ist gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung vorzugsweise so gestaltet, dass diese den Leiter übergreift. Die durch die Federeinrichtung generierten Kräfte werden innerhalb der Sensoranordnung geführt, wobei der Kraftfluss quer durch den Leiterabschnitt und das Messelement verläuft.
-
Ferner kann die Federeinrichtung in dem Halteelement gesichert sein. Hierzu sind vorzugsweise an der Federeinrichtung und im Innenbereich des Halteelementes komplementäre Raststrukturen ausgebildet. Die Verankerung der Federeinrichtung in dem Haltelement kann hierbei unter Nutzung der Elastizität der Federeinrichtung und ggf. auch von Abschnitten des Haltelements bewerkstelligt werden. Das Federelement kann hierbei in dem Haltelement vormontiert werden, so dass das Halteelement und das Federelement eine vorgefertigte Baugruppe bilden, die zunächst ohne das Messelement an den Leiter angesetzt werden kann.
-
Vorzugsweise kann die Sensoranordnung weiterhin so gestaltet sein, dass die Federeinrichtung sich auf einer dem Messelement abgewandten Seite des Leiters auf einem Trennsteg, welcher an dem Halteelement ausgebildet ist, abstützt, der an dem Leiter anliegt. Durch den Trennsteg wird hierbei eine definierte Anlagegeometrie gebildet über welche das Halteelement quer zum Leiter positioniert wird. Zudem wird durch den Trennsteg eine Beschädigung des Leiters, insbesondere einer Isolierschicht desselben vermieden.
-
Die Federeinrichtung, welche das Messelement an die Sternschiene presst, kann in den Kunststoff des Halteelements eingelassen sein, ohne den Leiter zu berühren. Vorzugsweise ist Sensoranordnung jedoch so ausgebildet, dass die Feder, welche das Messelement, beispielsweise einen NTC-Sensor, an den Leiter, beispielsweise eine Sternschiene presst, nicht wie oben angegeben in den Kunststoff eingelassen ist oder auf dem Trennsteg aufliegt, sondern den Leiter bzw. die Sternschiene berührt und hierbei vorzugsweise vollflächig auf der dem Messelement gegenüberliegenden Seite an dem Leiter anliegt. Die Federeinrichtung erwärmt sich hierbei und überträgt diese Wärme auf die andere Seite des Messelements. Somit erfährt des Messelement zum einen die direkte Wärmeübertragung durch die Berührung mit dem Leiter, insbesondere der Sternschiene, zum anderen aber auch den sekundären Wärmeeintrag über die Federeinrichtung als Wärmeleiter.
-
Die Federeinrichtung kann gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung vorzugsweise in der Art eines U-Clips gestaltet, der gemeinsam mit dem Halteelement auf den Leiter aufsteckbar ist. Die Federeinrichtung ist vorzugsweise aus einem Metallwerkstoff, insbesondere einem Federstahlwerkstoff gefertigt. Die Federeinrichtung ist weiterhin vorzugsweise als Blechbiegeteil gefertigt. Sie kann alternativ hierzu auch aus einem Drahtmaterial gefertigt sein.
-
Die Federeinrichtung kann konstruktiv so gestaltet sein, dass diese eine Zunge umfasst und das Messelement über diese Zunge gegen den Leiterabschnitt gedrängt wird. Das Federelement kann sich damit einerseits über seine Eigenspannung an den Leiterabschnitt klammern, über die Zunge ergibt sich eine vom Weitungsgrad des Federelementes weitgehend unabhängige definierte Anpresskraft, welche das Messelement gegen den Leiterabschnitt drängt.
-
Das Halteelement kann vorzugsweise derart gestaltet sei, dass dieses eine Haltegeometrie umfasst, zur Sicherung des Haltelementes an dem Leiter. Diese Haltegeometrie kann in vorteilhafter Weise durch Hakenstrukturen realisiert sein, die im Rahmen des Ansetzens des Halteelementes temporär elastisch auslenkbar sind und bei Erreichen der Sitzposition des Haltelementes auf dem Leiter an diesem verrasten, so dass das Haltelement gegen Abziehen an dem Leiter gesichert ist. Die Fixierung des Halteelements an dem Leiter kann derart erfolgen, dass das Haltelement an dem Leiter nur gegen Abzug, nicht jedoch gegen seitliches Wandern gesichert ist, hierdurch wird vermieden, dass durch das Haltelement etwaige in Längsrichtung, d.h. Erstreckungsrichtung des Leiters wirkende Kräfte in den Leiter eingekoppelt werden. Soweit jedoch das Haltelement in dem Elektromotor derart aufgenommen ist, dass dieses durch das Gehäuse des Elektromotors vorpositioniert ist, ist es in vorteilhafter Weise möglich, an dem Leiter und an dem Haltelement Komplementärgeometrien vorzusehen, durch welche das Halteelement auch in Erstreckungsrichtung des Leiters an diesem positioniert wird.
-
An dem Elektromotor kann vorzugsweise eine Einstecköffnung ausgebildet sein, in welche das Haltelement eingesteckt werden kann und dann auf dem Leiterabschnitt sitzt. Vorzugsweise sitzt das Halteelement vollständig versenkt in dieser Einstecköffnung.
-
Die oben genannte Ausgabe wird ferner durch einen Elektromotor gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
-
In einer Ausführungsart ist vorgesehen, dass die Federeinrichtung zwei einander gegenüberliegende Schenkel aufweist, welche miteinander verbunden sind, wobei einer der Schenkel gegen den Leiter anliegt und der andere Schenkel gegen das Messelement anliegt und dieses dabei in Anlage gegen den Leiter drückt. Dies begünstigt die Wärmeeinleitung in das Messelement, die hier vorteilhaft beidseitig desselben erfolgen kann, wodurch die Genauigkeit der Temperaturmessung verbessert wird.
-
Die oben genannte Aufgabe wird schließlich auch durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst, bei dem im Rahmen eines zeitlich vorgelagerten Montageschrittes zunächst ein Halteelement an einen Abschnitt eines Leiters des Elektromotors angesetzt wird, derart, dass das Haltelement den Leiter umgreift und nachfolgend ein Messelement in das Haltelement eingesetzt wird, wobei das Messelement durch das Halteelement in dem Elektromotor in einem vom Leiter durchquerten Halteelementinnenraum in einer Position gehalten wird in welcher das Messelement jenem Abschnitt des Leiters benachbart angeordnet ist und gegen diesen gedrängt wird.
-
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
- 1 eine perspektivische Detaildarstellung, zur Veranschaulichung der Einbauposition und des Sitzes einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung auf einer Sternschiene des Stators eines Elektromotors für ein Kraftfahrzeug;
- 2a-c perspektivische Schnittdarstellungen zur weiteren Veranschaulichung des Sitzes der Sensoranordnung auf einer Sternschiene;
- 3 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Halteelementes mit darin sitzender Federeinrichtung; und in
- 4 eine perspektivische Ansicht der Federeinrichtung;
- 5 eine perspektivische Ansicht einer Sensoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einem auf einer Sternschiene sitzenden Montagezustand;
- 6 eine Schnittansicht der Sensoranordnung nach 5 zur weiteren Veranschaulichung des Sitzes des Federelementes und des Messelementes in dem vom Leiter durchquerten Innenraum des Halteelementes;
- 7 eine weitere perspektivische Darstellung der Sensoranordnung nach 5 mit Blick auf den Einschubbereich des Halteelementes und das durch diesen hindurch unter das Federelement eingeschobenen Messelementes;
- 8 eine Detaildarstellung zur Veranschaulichung einer bei der Variante Nach 5 verwirklichten Rastmechanik, die der Verankerung des Messelementes in dem Halteelement dient;
- 9 eine perspektivische Darstellung des Halteelementes mit darin sitzendem Federelement zur Veranschaulichung der am Halteelement verwirklichten Raststrukturen zur Sicherung desselben am Leiter sowie zur Arretierung des Messelementes;
- 10 eine perspektivische Darstellung des bei der Varianten nach den 5 bis 9 eingesetzten Federelementes.
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 1 für einen Elektromotor zur Erhebung hinsichtlich des thermischen Zustands eines Leiters 2 indikativer Signale.
-
Die Sensoranordnung umfasst ein Halteelement 3, das an einem Abschnitt des Elektromotors fixierbar ist und ein Messelement 4, das in dem Halteelement 3 aufgenommen ist. Das Messelement 4 dient der Temperaturmessung. Das Messelement 4 ist durch das Halteelement 3 in dem Elektromotor in einer Position gehalten, in welcher das Messelement 4 einem Abschnitt des Leiters 2 benachbart angeordnet ist.
-
In dem Halteelement 3 ist ein Innenraum 5 definiert, der von dem Leiter 2 durchquert wird. Das Messelement 4 ist in diesem Innenraum 5 aufgenommen und mittels einer Federeinrichtung 6 gegen den Leiter 2 gedrängt. Von dem Messelement 4 geht ein Kabel 8 ab. Das Kabel 8 ist vorzugsweise innerhalb des Innenraums 5 an das Messelement 4 angeschlossen.
-
Der Leiter 2 ist hier beispielhaft ein Flachmaterialabschnitt und bildet eine Sternschiene. Die Federeinrichtung 6 übergreift den Leiter 2. Die Federeinrichtung 6 kann, wie nachfolgend noch weiter ausgeführt werden wird, in dem Halteelement 3 verankert werden.
-
Das Halteelement 3 umfasst eine Haltegeometrie 3a zur Sicherung des Haltelementes 3 an dem Leiter 2. Die Haltegeometrie 3a umfasst zwei Federarme, an deren Enden Hakenabschnitte 3f, 3g ausgebildet sind, welche an dem Leiter 2 verrasten und das Halteelement 3 gegen ein Abziehen in Aufsteckrichtung sichern. Die Federarme können durch einen Taschenabschnitt 3b hindurch mit einem Werkzeug, insbesondere einem Schraubenzieher ausgelenkt werden und das Haltelement 3 kann dann vom Leiter 2 erforderlichenfalls abgezogen werden. Die Haltegeometrie 3a dient somit der Halterung des Haltelementes 3 am Leiter 2 und kann konstruktiv auch abweichend gestaltet sein.
-
Das Messelement 4 ist in dem Halteelement 3 weitgehend oder vollständig eingehaust. Das Halteelement 3 ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem erst bei sehr hohen Temperaturen schmelzenden, faserverstärkten Kunststoffmaterial oder einem duroplastischen Werkstoff gefertigt. Die Federeinrichtung 6 besteht beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff und ist hier als Blechumformteil gefertigt, sie kann gegebenenfalls jedoch auch aus einem Kunststoff gefertigt sein.
-
Wie aus der Darstellung nach 2a ersichtlich, kann optional an dem Leiter 2 eine Positionierungsgeometrie 2a ausgebildet sein. In diese Positionierungsgeometrie 2a greift ein Abschnitt 3c des Halteelementes 3 ein und sichert das Haltelement 3 in Erstreckungsrichtung des Leiters 2. Die Positionsgeometrie 2a kann beispielsweise eine Nut oder Kerbe sein, in die als Abschnitt 3c ein Vorsprung oder eine Nase des Halteelements 3 eingreift. Jedoch sind zur Positionierung auch andere Formgebungen möglich.
-
Die Federeinrichtung 6 bildet zwei Schenkel 6a, 6b. Zwischen diesen Schenkeln 6a, 6b erstreckt sich ein Einsatzspalt 6c. In diesem Einsatzspalt 6c sitzt im montierten Zustand das Messelement 4.
-
Das Halteelement 3 kann als seitlich partiell geschlitzter quaderförmiger Hohlkörper gestaltet sein und auf den Leiter 2 aufgesteckt werden. Die Aufstecktiefe ist durch eine Anschlagkante 3d begrenzt. Bei Anlage der Anschlagkante 3d am Leiter 2 verkrallen sich die Hakenabschnitte 3f, 3g der Federarme 3a an einer der Anschlagkante 3d abgewandten Seite des Leiters 2.
-
Wie aus der Darstellung nach 2b ersichtlich, kann das Halteelement 3 derart ausgebildet sein, dass sich die Federeinrichtung 6 auf einer dem Messelement 4 abgewandten Seite des Leiters 2 auf einem Trennsteg 3e abstützt, der selbst jedoch an dem Leiter 2 anliegt.
-
Die Federeinrichtung 6 kann in der Art eines U-Clips gestaltet sein, der gemeinsam mit dem Halteelement 3 auf den Leiter 2 aufsteckbar ist. Die Federeinrichtung 6 umfasst eine Zunge 6d und das Messelement 4 wird über diese Zunge 6d gegen den Leiterabschnitt 2 gedrängt. Die Zunge 6d erstreckt sich in dem Einsatzspalt 6c zwischen den Schenkeln 6a, 6b (bzgl. 6b, siehe 2a).
-
Die Darstellung nach 3 zeigt das Haltelement 3 mit darin verkrallter Federeinrichtung 6. Das Halteelement 3 umfasst wie oben bereits ausgeführt eine Haltegeometrie 3a, zur Sicherung des Haltelementes 3 an dem Leiter 2. Die Haltegeometrie 3a umfasst zwei Federarme, an deren Enden Hakenabschnitte 3g, 3f ausgebildet sind, welche an dem Leiter 2 (vgl. 1) verrasten und das Halteelement 3 gegen ein Abziehen in Aufsteckrichtung sichern. Die Federarme können durch den Taschenabschnitt 3b hindurch mit einem Werkzeug, insbesondere einem Schraubenzieher ausgelenkt werden und das Haltelement 3 kann dann vom Leiter 2 erforderlichenfalls abgezogen werden.
-
Die Darstellung nach 4 veranschaulicht einen bevorzugten Aufbau der Federeinrichtung 6. Diese ist beispielhaft als U-förmiger Clip aus einem Blechmaterial gefertigt. Die Federeinrichtung 6 umfasst zwei Federschenkel 6a, 6b. Zwischen diesen Federschenkeln 6a, 6b verläuft der Einsatzspalt 6c. Dieser ist derart bemessen, dass das Messelement 4 (vgl. 2a) in diesen eingesetzt werden kann. Die Federschenkel 6a, 6b sind miteinander durch Verbindungsabschnitte 6e, 6f verbunden. Die zur Anspannung des Messelements 4 gegen den Leiter 2 vorgesehene Zunge 6d erstreckt sich von Verbindungsabschnitt 6f einwärts in den Einsatzspalt 6c.
-
Die Federeinrichtung 6 bildet eine U-Pratze, welche unter Einbindung der Trennwand 3e das Halteelement 3 an den Leiter 2 spannt. In dem hierbei eingenommenen Spannzustand kann das Messelement 4 unter die als Rampe fungierende Zunge eingeschoben werden und liegt dann mit hoher Haltekraft an dem Leiter 2 an.
-
Die Montage einer Sensoranordnung der vorstehend erläuterten Art an einem Leiter 2 eines Elektromotors kann beispielsweise wie folgt vorgenommen werden.
-
In einem ersten Montageschritt wird zunächst das Halteelement 3 an einen Abschnitt des Leiters 2 des Elektromotors angesetzt. Dabei umgreift das Halteelement 3 den Leiter 2, so dass Letzterer durch einen in dem Halteelement 3 gebildeten Innenraum 5 hindurchtritt. Das Haltelement 3 kann dabei direkt an dem Leiter 2 angeklemmt, beispielsweise verrastet werden, so dass ein Verkleben oder dergleichen nicht nötig ist.
-
Über die Positionsgeometrie 2a kann eine korrekte Positionierung entlang des Leiters 2 sichergestellt werden.
-
In einer Ausführungsvariante können anschließend Komponenten des Elektromotors zusammengebaut werden, wie beispielsweise Stator, Gehäuse und Kontaktbrücke des Elektromotors, so dass für die Einführung des Messelements 4, wie in 2c beispielhaft angedeutet, lediglich eine schmale Öffnung 10 verbleibt, welche im Querschnitt kleiner als das Halteelement 3 sein kann. Durch diese Öffnung 10 wird in einem weiteren Montageschritt das Messelement 4 zur Befestigung am Halteelement 3 hindurchgeführt.
-
Das Messelement 4 wird von oben in den Innenraum 5 des Haltelements 3 eingeführt und in dem Halteelement 3 lösbar festgelegt. Die Federeinrichtung 6 wird hierbei durch das Messelement 4 etwas aufgedrückt. Die Fixierung erfolgt mit der vorzugsweise gabelförmig ausgebildeten Federeinrichtung 6, welche gleichzeitig das Messelement 4 gegen den Leiter 2 drückt. Das Messelement 4 wird durch das Halteelement 3 in dem vom Leiter 2 durchquerten Halteelementinnenraum 5 in einer Position gehalten, in welcher das Messelement 4 einem Abschnitt des Leiters 2 seitlich benachbart angeordnet ist. Die Befestigung des Messelement 4 ist verliersicher ausgeführt.
-
Eine solche Montage lässt sich einfach durchführen, da insbesondere schwierige Prozesse wie Schweißen oder Imprägnieren entfallen können. Zudem ist eine einfache Demontierbarkeit und Wiedermontierbarkeit des Messelements 4 gegeben.
-
Die vorliegend erläuterte Sensoranordnung eignet sich insbesondere zur Temperaturmessung an einem Wickelkopf eines Elektromotors.
-
In Abwandlung einer gabelförmigen Federeinrichtung 6 mit zwei Federschenkeln 6a, 6b kann auch einen einarmige Federeinrichtung zum Einsatz kommen.
-
Die gabelförmige Federeinrichtung 6 bietet jedoch eine bessere Führung eines vorzugsweise länglichen, in etwa zylindrischen Messelements 4 und unterbindet eine Verdrehung desselben.
-
Die nachfolgenden 5 bis 10 zeigen Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Auch diese Sensoranordnung 1 dient bei einem Einsatz in einem Elektromotor der Erhebung hinsichtlich des thermischen Zustands eines Leiters 2 indikativer Signale.
-
Gleichartige Bauteile und Bauteilabschnitte sind mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform versehen und, sofern nicht wie nachfolgend beschrieben modifiziert, entsprechend der oben erläuterten ersten Ausführungsform einschließlich deren möglicher Abwandlungen ausgeführt.
-
Die Sensoranordnung 1 der zweiten Ausführungsform umfasst wiederum ein Halteelement 3, das an einem hier durch den Leiter 2 gebildeten Abschnitt des Elektromotors fixierbar ist und ein Messelement 4, das in dem Halteelement 3 aufgenommen ist. Das Messelement 4 ist beispielsweise als NTC-Sensor ausgebildet und dient der Temperaturmessung. Das Messelement 4 ist durch das Halteelement 3 in dem Elektromotor in einer Position gehalten, in welcher das Messelement 4 einem Abschnitt des Leiters 2 benachbart angeordnet ist.
-
In dem Halteelement 3 ist ein Innenraum 5 definiert, der von dem Leiter 2 durchquert wird. Das Messelement 4 ist in diesem Innenraum 5 aufgenommen und mittels einer Federeinrichtung 6 gegen den Leiter 2 gedrängt.
-
Der Leiter 2 ist hier beispielhaft ein Flachmaterialabschnitt und beispielsweise Teil einer Sternschiene des Elektromotors. Das Halteelement 3 erstreckt sich dabei vorzugsweise beidseits der Flanken des Flachmaterialabschnitts sowie über eine Seitenkante desselben, ist hingegen zur anderen Seitenkante des Flachmaterialabschnitts offen.
-
Die Federeinrichtung 6 übergreift den Leiter 2. Die Federeinrichtung 6 und das Messelement 4 können, wie nachfolgend noch weiter ausgeführt werden wird, in dem Halteelement 3 verankert werden, um so das Messelement 4 verliersicher an Leiter 2 zu positionieren.
-
Das Halteelement 3 umfasst eine Haltegeometrie 3a zur Sicherung des Haltelementes 3 an dem Leiter 2. Die Haltegeometrie 3a umfasst zwei Federarme, an deren Enden Hakenabschnitte 3f, 3g ausgebildet sind, welche an dem Leiter 2 verrasten und das Halteelement 3 gegen ein Abziehen in Aufsteckrichtung sichern. Die Federarme können durch einen seitlich frei liegenden Schlitzabschnitt 3b' hindurch mit einem Werkzeug, insbesondere einem Schraubenzieher ausgelenkt werden und das Haltelement 3 kann dann vom Leiter 2 erforderlichenfalls abgezogen werden. Die Haltegeometrie 3a dient somit der Halterung des Haltelementes 3 am Leiter 2 und kann konstruktiv auch abweichend gestaltet sein.
-
Auch bei der zweiten Ausführungsform ist das Messelement 4 in dem Halteelement 3 weitgehend eingehaust. Das Halteelement 3 ist hier wiederum aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem erst bei sehr hohen Temperaturen schmelzenden, faserverstärkten Kunststoffmaterial oder einem duroplastischen Werkstoff gefertigt. Die Federeinrichtung 6 besteht beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff und ist beispielsweise als Blechumformteil gefertigt. Sie kann gegebenenfalls jedoch auch aus einem Kunststoff gefertigt sein.
-
Die Federeinrichtung 6 bildet zwei Schenkel 6a, 6b aus. Zwischen diesen Schenkeln 6a, 6b , die U-förmig miteinander verbunden sind, erstreckt sich ein Einsatzspalt 6c. In diesem Einsatzspalt 6c sitzt im montierten Zustand das Messelement 4.
-
Wie aus der Darstellung nach 6 ersichtlich ist, kann das Halteelement 3 als seitlich partiell geschlitzter quaderförmiger Hohlkörper gestaltet sein und auf den Leiter 2 aufgesteckt werden. Die Aufstecktiefe ist durch eine Anschlagkante 3d begrenzt. Bei Anlage der Anschlagkante 3d am Leiter 2 verkrallen sich die Hakenabschnitte 3f, 3g der Federarme 3a an einer der Anschlagkante 3d abgewandten Seite des Leiters 2.
-
Abweichend von der ersten Ausführungsform nach 1 ist das Halteelement 3 derart der zweiten Ausführungsform derart ausgebildet, dass die Federeinrichtung 6 auf einer dem Messelement 4 abgewandten Seite des Leiters 2 unmittelbar an dem Leiter 2 anliegt, um einem gute Wärmeeinleitung von dem Leiter 2 in die Federeinrichtung zu erzielen.
-
Die Federeinrichtung 6, welche das Messelement 4 bzw. den NTC-Sensor an den Leiter 2 presst, berührt den Leiter bzw. den Flachmaterialabschnitt 2 vorzugsweise vollflächig auf der dem Messelement 4 gegenüberliegenden Seite.
-
Die Federeinrichtung 6 liegt mit einem Schenkel 6a an einer Flanke des Flachmaterialabschnitt 2 an, während der andere Schenkel 6b das Messelement 4 von außen gegen die gegenüberliegende Flanke des Flachmaterialabschnitts 2 drückt.
-
Die Federeinrichtung 6 erwärmt sich und überträgt diese Wärme auf die andere Seite des Messelement 4. Somit erfährt das Messelement 4 bzw. der NTC-Sensor zum einen die direkte Wärmeübertragung durch die Berührung mit dem Leiter 2 bzw. dem Flachmaterialabschnitt 2 bzw. Sternschiene 2, zum anderen aber auch den sekundären Wärmeeintrag über die Federeinrichtung 6 als Wärmeleiter. Diese beidseitige Wärmeeinleitung in das Messelement 4 ist für die Genauigkeit der Temperaturmessung vorteilhaft.
-
Die Federeinrichtung 6 kann in der Art eines U-Clips gestaltet sein, der gemeinsam mit dem Halteelement 3, jedoch zunächst ohne das Messelement 4 auf den Leiter 2 aufsteckbar ist.
-
Die Darstellung nach 7 zeigt das Haltelement 3 mit darin verankerter Federeinrichtung 6 und eingestecktem Messelement 4. Das Halteelement 3 umfasst, wie oben bereits ausgeführt, eine Haltegeometrie 3a zur Sicherung des Haltelementes 3 an dem Leiter 2. Die Haltegeometrie 3a umfasst zwei Federarme, an deren Enden Hakenabschnitte 3g, 3f ausgebildet sind, welche an dem Leiter 2 verrasten und das Halteelement 3 gegen ein Abziehen in Aufsteckrichtung sichern.
-
Um das Messelement 4, hier in Form eines NTC-Sensors weitgehend kraftlos fügen zu können, kann ein konisch geformtes oder angefastes Montagewerkzeug in eine Aussparung seitlich neben dem Messelement 4 an der in 7 gezeigten Position P eingebracht werden, um die Feder 6 zu weiten. Das Messelement 4 kann nun aus der gleichen Richtung kraftlos in das clipartige Halteelement 3 eingeführt werden. Das Montagewerkzeug wird wieder entfernt und die Federeinrichtung 6 presst nun das Messelement 4 bzw. den NTC-Sensor an den Leiter 2 bzw. die Sternschiene. Das Messelement 4 kann von einer kleinen Kante am Halteelement 3 am Herausrutschen oder Abziehen gehindert werden.
-
Wie aus der Darstellung nach 8 ersichtlich, ist an dem Haltelement 3 dazu eine weitere Raststruktur 9 ausgebildet, durch welche das Messelement 4 in dem Haltelement 3 gegen Herausrutschen oder Abziehen gesichert ist. Diese Raststruktur 9 umfasst Hakenabschnitte 9a, 9b, die mit einer Komplementärgeometrie oder einer Kante des Messelementes 4 in Eingriff treten, sobald das Messelement 4 bis in Solleinbaulage in das Halteelement 3 eingesteckt ist.
-
Wie aus der Darstellung nach 9 ersichtlich, wird bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung durch das Haltelement 3 ein Innenraum 5 bereitgestellt, welcher die Federeinrichtung 6 umschließt, die das Messelement 4 gegen den Leiter 2 drängt. Die Federeinrichtung 6 ist hierbei gegen ein Lösen vom Leiter 2 gesichert. Zudem fungiert die Federeinrichtung 6 als Wärmetransferelement, das die thermische Koppelung des Messelements 4 mit dem Leiter 2 unterstützt.
-
Die Darstellung nach 10 veranschaulicht einen weiteren bevorzugten Aufbau der Federeinrichtung 6. Diese ist auch hier als U-förmiger Clip aus einem Blechmaterial gefertigt. Die Federeinrichtung 6 umfasst zwei Federschenkel 6a, 6b. Zwischen diesen Federschenkeln 6a, 6b verläuft der Einsatzspalt 6c. Dieser ist derart bemessen, dass das Messelement 4 in diesen eingesetzt werden kann. Die Federschenkel 6a, 6b sind miteinander durch Verbindungsabschnitte 6e, 6f verbunden. Die Federeinrichtung 6 bildet eine U-Pratze, welche das Messelement 4 an den Leiter 2 spannt und zugleich als thermische Brücke fungiert.
-
Die erfindungsgemäße Sensoranordnung 1 ermöglicht eine direkte Klemmung des Messelements 4 bzw. des NTC-Sensors an einen Leiter 2 wie beispielsweise eine Stromschiene.
-
Sie ermöglicht ferner eine beidseitige Temperaturanbindung des Messelements 4 bzw. des NTC-Sensors, da die Metallfeder die Wärme überträgt. Das Halteelement 3 stellt eine Haltestruktur bereit, das an einer Haltekante des Messelements 4 angreift und so das Messelement 4 bzw. den NTC-Sensor nach dem Einstecken am Abwandern hindert.
-
Die Halteeinrichtung 3 bildet vorzugsweise Einführfasen für das Messelement 4 bzw. den NTC-Sensor und das Montagewerkzeug (das Werkzeug wird gesteckt und weitet die Federeinrichtung 6 - das Messelement 4 bzw. den NTC-Sensor wird eingesteckt - das Werkzeug wird abgezogen und Federeinrichtung 6 belastet nunmehr das Messelement 4 bzw. den NTC-Sensor und drängt dieses an den Leiter 2).
-
Das Halteelement 3 stellt optional Arretierungen für die Metallfeder bereit.
-
Das Halteelement 3 ist optional von zwei Seiten aus entformbar.
-
Die Sensoranordnung 1 kann z.B. durch eine Nut 2a an dem Leiter 2 bzw. dem Flachmaterialabschnitt bzw. der Sternschiene gegen Wandern in Seitenrichtung arretiert werden.
-
Eine Arretierung des Halteelements 3 kann auch durch beidseitige an dem Leiter 2 bzw. dem Flachmaterialabschnitt bzw. der Sternschiene angreifende Halteclips 10 erfolgen.
-
Das Halteelement 3 bildet einen Anschlag für den das Messelement 4 und legt damit dessen Relativposition zum Leiter 2 bzw. dem Flachmaterialabschnitt bzw. der Sternschiene fest.
-
Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele und die Abwandlungen dienen dazu, die Ausführbarkeit der Erfindung zu belegen. Technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiterer Einzelmerkmale erläutert wurden, können auch unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, selbst wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf das konkret beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Sensoranordnung
- 2
- Leiter
- 2a
- Positionierungsgeometrie
- 3
- Halteelement
- 3a
- Haltegeometrie
- 3b
- Taschenabschnitt
- 3c
- Abschnitt
- 3d
- Anschlagkante
- 3e
- Trennsteg
- 3f
- Hakenabschnitt
- 3g
- Hakenabschnitt
- 3h
- kleine Kante
- 4
- Messelement
- 5
- Innenraum
- 6
- Federeinrichtung
- 6a
- Schenkel
- 6b
- Schenkel
- 6c
- Einsatzspalt
- 6d
- Zunge
- 6e
- Verbindungsabschnitt
- 6f
- Verbindungsabschnitt
- 7
- Öffnung
- 8
- Kabel
- 9
- Kante/Raststruktur
- 9a
- Hakenabschnitt
- 9b
- Hakenabschnitt
- 10
- Halteclip
- P
- Position
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2003092858 A [0002]
- DE 69726112 T2 [0003]
