DE3134166C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Temperaturfühler mit einem elektrischen, vorzugsweise pillenförmig ausgebildeten Meß­ element wie NTC-Widerstand nach der Gattung des Hauptan­ spruchs. Derartige Meßelemente sind handelsüblich, sie wer­ den in einer erzwungenen oder nicht erzwungenen Luftströ­ mung zu deren Temperaturmessung angeordnet. Es hat sich allerdings gezeigt, daß die Halterung dieser Meßelemente einige Schwierigkeiten bereiten kann. Ausreichende mecha­ nische Stabilität bieten nur relativ dicke Drähte bzw. kurze Anbindungen von dünnen Drähten an Stege, Rippen oder Zungen des Gehäuses. Der Wärmeübergang an den Luftstrom läßt sich nicht variieren. Infolge unkontrollierten Wärme­ übergangs können Verfälschungen des Meßergebnisses hervor­ gerufen werden.

Der erfindungsgemäße Temperaturfühler mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs löst die Aufgabe, einen Wärmefluß vom und zum Meßelement, zum und vom Gehäuse des Temperaturfühlers bzw. dem elektrischen Anschluß sicher zu unterbinden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Haupt­ anspruch angegebenen Temperaturfühlers möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die mäanderförmige Zuleitung mindestens eine Einschnürung aufweist, die eine zusätzliche Barriere für den Wärmefluß darstellt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Temperaturfühlers, Fig. 2, Fig. 3 ein zweites Aus­ führungsbeispiel eines Temperaturfühlers in zwei Ansichten, Fig. 4 ein Temperaturfühler gemäß Fig. 2 und 3, eingebaut in ein erstes Ausführungsbeispiel eines Luftführungsgehäuses, Fig. 5 und 6 den Temperaturfühler gemäß Fig. 2 und 3 einge­ baut in ein zweites Ausführungsbeispiel eines Luftführungs­ gehäuses.

In einem rohrförmigen Luftkanal 1 einer Heiz- oder Klimaan­ lage eines Kraftfahrzeugs ist ein Temperaturfühler 2 ange­ ordnet. Der Temperaturfühler besteht aus einem pillenförmig ausgebildeten Meßelement 3 - etwa einem handelsüblichen NTC-Widerstand -, das zwei Anschlußdrähte 4, 5 aufweist. Die Anschlußdrähte 4, 5 erstrecken sich auf der in Strömungs­ richtung 6 gesehenen Rückseite vom Meßelement 3 weg; sie bilden gleichzeitig Halterung und Sensorflächen für die Temperaturmessung der durch den Luftkanal 6 streichenden Luft.

Die Anschlußdrähte 4, 5 sind elektrisch und wärmeleitend mit Leiterbahnen verlötet, die auf einen Träger 7 aus einem elektrisch nicht und in die Wärme zumindest schlecht lei­ tenden Werkstoff aufgebracht sind. Bei dem in Fig. 1 dar­ gestellten Ausführungsbeispiel besteht der Träger 7 etwa aus einer Pertinaxplatte, auf die aus Kupfer bestehende Lei­ terbahnen - etwa nach Art an sich bekannter Schaltplatinen kaschiert sind. Im Verbindungsbereich mit den - möglichst kurz gehaltenen - Anschlußdrähten 4, 5, ist jede Leiter­ bahn zu einer Sensorfläche 6 vergrößert. In der Sensorfläche ist jeweils der Anschlußdraht 4 bzw. 5 in bekannter Art und Weise in einer Bohrung mit einer möglichst kleinflächig gehaltenen Lötung verbunden.

Die in Strömungsrichtung 6 gesehen im vorderen Bereich des Trägers 7 jeweils angeordnete Sensorfläche 8 schließt sich eine Zuleitung 9 an, die mäanderförmig ausgebildet ist und sich zur Strömungsrichtung gesehenen hinteren Ende des Trä­ gers 7 erstreckt. Jede der Zuleitungen 9 weist mindestens eine Einschnürung 10 auf, die hier unmittelbar in der Nähe des Übergangs in die Sensorfläche 8 angeordnet ist. Jede Zuleitung 9 weist an ihrem der Sensorfläche 8 abgewandten Ende eine vergrößerte Kontaktfläche 11 auf. Jede Kontakt­ fläche wiederum wird mit in der Zeichnung dargestellten elektrischen Anschlüssen versehen.

Der - wie Fig. 1 zeigt - in Form einer rechteckigen Platine ausgestaltete Träger 7 weist auf jeder ihrer beiden Längs­ seiten seitlich vorstehende dreieckförmige Stege 12 auf, deren Hilfe der Träger zwischen den Wandungen des Luftkanals 1 eingeklemmt ist.

Der Temperaturfühler arbeitet in an sich bekannter Art und Weise: Das Meßelement 3, die Anschlußdrähte 4, 5 und die Sensorflächen 8 nehmen die Temperatur der Temperaturfühler vorbeiströmenden Luft an. Eine Temperaturänderung bewirkt eine Widerstandsänderung des Temperaturfühlers; diese Wi­ derstandsänderung wird als Meßsignal an den Kontaktflächen 11 abgegriffen und beispielsweise zur Regelung oder Steue­ rung einer Heiz- oder Klimaanlage des Kraftfahrzeugs verwen­ det. Trotz Verwendung der dünnen, beide relativ kurzen Anschlußdrähten 4, 5 ergibt sich ein Temperaturfühler mit ausreichender mechanischer Stabilität, die besonders für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug notwendig ist. Über die Bestimmung der Größe der Sensorflächen 8 bietet sich eine Variationsmöglichkeit der temperatufühlenden Oberfläche zum Zweck des schnellen Ansprechens auch bei kleinen Luft­ geschwindigkeiten im Luftkanal 1. Durch die mäanderförmige Ausgestaltung der Zuleitungen 9, insbesondere durch die Ein­ schnürungen 10 wird die Zu- und Abfuhr von Wärme über die elektrischen Zuleitungen, die den Meßwert verfälschen könn­ ten, verhindert. Dem gleichen Zweck dienen die dreieckför­ mig ausgestalteten Stege 12, die eine Zu- und Abfuhr von Wärme zum Träger auf die Wandung des Luftkanals 11 verhindern.

In den Fig. 2 und 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Meßelements beschrieben. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel eines Temperaturfühlers 22 ist wiederum ein Meßele­ ment 23, das dem des ersten Ausführungsbeispiel entspricht, über Anschlußdrähte 24, 25 mit Leiterbahnen auf einem plati­ nenförmigen Träger 27 durch Lötungen verbunden. Im Verbin­ dungsbereich sind die beiden Leiterbahnen jeweils zu Sen­ sorflächen 28 vergrößert, während die Zuleitungen 29 zu den Sensorflächen 28 ebenfalls mäanderförmig ausgebildet sind. Am Übergang jeder Zuleitung 29 ist wiederum jeweils eine Einschnürung 30 angeordnet. Das der Sensorfläche 28 gegen­ überliegende Ende der Zuleitung 29 weist wieder eine ver­ größerte Kontaktfläche 31 auf. An jeder der beiden Kontakt­ flächen 31 ist je ein Steckerstift 32 angelötet. Die Steckerstifte 32 und das dem Meßelement 23 abgewandte Ende des platinenförmigen Trägers 27 sind in eine wenigstens zum Teil aus Kunststoff bestehenden Steckerkörper 33 eingeformt. Dabei ragen die Steckerstifte 32 auf der dem Meßelement 23 abgewandten Seite aus dem Steckerkörper 33 heraus.

Die Funktion dieses Temperaturfühlers ist vollkommen gleich wie die Funktion des ersten Ausführungsbeispiels. Allerdings ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Einbau des Temperatur­ fühlers in einen Luftkanal, der die zu messende Luft - oder ein anderes Medium - enthält, durch die Anordnung des Steckerkörpers 33 wesentlich erleichtert. Dabei dient die zylin­ drische Außenfläche des Steckerkörpers 33 der mechanischen Halterung und die Steckerstifte der elektrischen Verbindung des Temperaturfühlers mit Anschlußleitungen.

In Fig. 4 ist dargestellt, wie der in den Fig. 2 und 3 dargestellte Temperaturfühler, beispielsweise eingebaut werden kann. Der gesamte Temperaturfühler und damit der Träger 27 ist in einem hülsenförmigen Luftführungsteil 35 angeordnet, dessen eine stirnseitige Öffnung 36 als Strö­ mungsblende ausgebildet ist. Dabei liegt das Meßelement in unmittelbarer Nähe der Blendenöffnung. Das Luftführungs­ teil 35 sitzt mit seiner anderen stirnseitigen Öffnung 37 auf dem Steckerkörper 33 auf. In der Nähe des Steckerkör­ pers 33 weist die Wandung des Luftführungsteils 35 zwei gegenüberliegende Querbohrungen 38 auf.

Die in Fig. 4 dargestellte Baueinheit stellt einen Innen­ raumtemperaturfühler für ein Kraftfahrzeug dar. Er wird beispielsweise in eine Bohrung in eine Wandung der Kraft­ fahrzeuginnenraumverkleidung derart eingesetzt, daß der Flansch 39 an der Wandung 40 (strichpunktiert angedeutet) anliegt. Infolge eines im Innenraum des Kraftfahrzeugs er­ zeugten geringen Überdrucks strömt die Luft durch die stirn­ seitige, als Strömungsblende ausgebildete Öffnung 36, in der sich das Meßelement 23 in das Luftführungsteil 35 ein. Durch die blendenförmige Ausgestaltung der Öffnung 36 strömt die Luft intensiv am Meßelement 23 vorbei und kann durch Querbohrungen 38 aus dem Luftführungsteil 35 austreten. Aus dem dem Luftführungsteil 35 abgewandten Teil des Steckerkörpers 33 wird ein an sich bekannter An­ schlußstecker für die Meßleitungen aufgesteckt.

In den Fig. 5 und 6 ist ein hülsenförmiges Luftführungs­ teil 45 dargestellt, das in Form eines Rohrknies ausgebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Anschlußdrähte 24, 25 des Meßelements 23 derart abgebogen, daß das Meßele­ ment in der stirnseitigen Öffnungen 46 des einen Schenkels 47 des Oberknies - ähnlich wie im vorbeschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel - zu liegen kommt. Der andere Schenkel 48 ist als Rohrstutzen ausgebildet, auf den ein Luftschlauch aufgeschoben werden kann. Der Luftkanal 49 im Innern des Schenkels 48 mündet in den ersten Schenkel 47 in der Nähe des Trägers 27 ein.

Der Träger 27 streckt sich im wesentlichen in Richtung des anderen Schenkels 48 des Rohrknies, ist allerdings - wie Fig. 5 erkennen läßt - in einem Gehäusefortsatz 50 aus­ serhalb des Schenkels 48 angeordnet.

Die Funktion dieses Ausführungsbeispiel ist sinngemäß die gleiche wie beim vorher beschriebenen. Infolge einer er­ zwungenen Luftströmung, die durch den auf den Schenkel 48 aufgeschobenen, einen Unterdruck bereitstellenden Luft­ schlauch erzielt wird, strömt die Luft in Richtung 44 am Meßelement 23 vorbei. Durch die besonders in Fig. 6 er­ kenntliche Anordnung werden auch die Anschlußdrähte 24, 25 sowie die Sensorflächen 28 intensiv von der Luft be­ strichen. Über den Luftkanal 49 kann die Luft das Luftfüh­ rungsteil 45 wieder verlassen. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel wird auf den Steckerkörper 33 ein Anschlußstecker zur Ableitung der elektrischen Meßwerte aufgeschoben.

Natürlich können bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Temperaturfühler 2, 22 auch die Zuleitungen 9, 29, 10, 30 zum Teil mit dem Werkstoff des Trägers 7, 27 abgedeckt, vorzugsweise in den Träger eingeformt sein. Hierdurch werden die Zuleitungen sowohl thermisch wie auch elektrisch noch besser vom zu messenden Medium isoliert.

Claims (13)

1. Temperaturfühler mit einem elektrischen, vorzugsweise pillenförmig ausgebildeten Meßelement wie NTC-Widerstand, insbesondere zur Temperaturmessung in einem Luftkanal einer Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, dessen Anschluß­ drähte zugleich als dessen Halterung und Sensorfläche die­ nen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (4, 5, 24, 25) elektrisch und wärmeleitend mit Leiterbahnen (8, 9, 28, 29) verbunden sind, die auf ei­ nem Träger (7, 27) aus einem elektrisch nicht und die Wärme zumindest schlecht leitendem Werkstoff aufgebracht sind und daß Leiterbahn im Verbindungsbereich zu einer Sen­ sorfläche (8, 28) vergrößert ist, wärend die Zuleitung (9, 29) zur Sensorfläche (8, 28) mäanderförmig ausgebildet ist.

2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die mäanderförmige Zuleitung (9, 29) mindestens eine Einschnürung (10, 30) aufweist.

3. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zuleitung (9, 29, 10, 30) zum Teil mit dem Werkstoff des Trägers (7, 27) abgedeckt, vorzugsweise in den Träger eingeformt ist.

4. Temperaturfühler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (7, 27) die Form einer länglichen, vorzugsweise rechteckigen Platine hat.

5. Temperaturfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei jeweils für sich Mäanderform aufweisende Leiterbahnen (9, 29) auf einem Träger (7, 27) nebenein­ anderliegend angeordnet sind.

6. Träger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (3, 23) vor einer schmalen Seite des rechteckigen Trägers (7, 27) angeord­ net ist.

7. Temperaturfühler nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (9, 29) an ihrem der Sensorfläche (8, 28) gegenüberliegenden Ende eine vergrößerte Kontaktfläche (11, 31) aufweist.

8. Träger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (27) an den Kontaktflächen (31) mit vorzugs­ weise in einem Steckerkörper (33) angeordneten oder ein­ geformten Steckerstiften (32) verbunden, insbesondere ver­ lötet ist.

9. Temperaturfühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Träger (27) wenigstens zum Teil in den aus Kunststoff bestehenden Steckerkörper (33) eingeformt ist.

10. Temperaturfühler nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (7) zwischen den Wandungen des Luftkanals (1), insbesondere über seit­ lich vorstehende, dreieckförmige Stege (12) eingeklemmt ist.

11. Träger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (27) in einem hülsenförmigen Luftführungsteil (35), dessen eine stirnseitige Öffnung (36) als Strömungsblende ausgebildet ist, derart angeord­ net ist, daß das Meßelement (23) in oder in unmittelbarer Nähe der Blendenöffnung liegt.

12. Temperaturfühler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das Luftführungsteil (35) mit der anderen stirn­ seitigen Öffnung (37) im wesentlichen gleichachsig auf dem Steckerkörper (33) aufsitzt und daß in der Nähe des Steckerkörpers (33) mindestens eine Querbohrung (38) in der Wandung des Luftführungsteils (35) angeordnet ist.

13. Temperaturfühler nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das hülsenförmige Luft­ führungsteil (45) in Form eines Rohrknies ausgebildet ist, das die Anschlußdrähte des Meßelements (23) derart abgebogen sind, daß das Meßelement (23) in einem Schenkel (47) des Rohrknies, vorzugsweise im oder in unmittelbarer Nähe seiner stirnseitigen Öffnung (46) liegt, während der Träger (27) sich im wesentlichen in Richtung des ande­ ren Schenkels (48) erstreckend in einem Gehäusefortsatz (50) angeordnet ist.