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Temperaturfühler mit feuchtedicht eingebautem temperatur-
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abhängigen Widerstand.
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Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. In derartigen Temperaturfühlern wird üblicherweise ein temperaturabhängiger
Widerstand in einem Gehäuse vergossen, um einen feuchtedichten Einbau und eine Fixierung
seiner Lage zu erreichen.-In einer derartigen Ausführung liegen zwischen der Umgebungsluft
und dem temperaturabhängigen Widerstand zumindest zwei Schichten, deren Dicke aus
technologischen Gründen nicht beliebig verringert werden kann. Vergußmassen haben
eine beachtliche iärmekapazität ur.eine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Dadurch wird
die Ansprechzeit verlängert, da neben dem temperaturabhängigen Widerstand auch die
Vergußmasse und über die Wärmeleitung das gesamte Gehäuse die Temperaturschwankungen
mitvollziehen muß, bevor das Ausgangssignal erhalten wird, welches der tatsächlichen
Umgebungstemperatur entspricht.
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Außerdem birgt eine vergossene Ausführungsform stets die Gefahr, daß
Feuchte durch Kapillarwirkung zum Bauelement gelangen kann, sobald. nur geringste
Spalte beispielsweise im Bereich der Anschlußdrähte vorhanden sind.
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Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegb, besteht
in einer Verkürzung der Ansprechzeit und in einer Vereinfachung des Aufbaus eines
Temperaturfühlers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens von Patentanspalch
1 tfflelövt.
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iths 1 Lk/17.3.1982
Der erfindungsgemäße Aufbau gewährleistet
die Lösung der Aufgabe bei einwandfreier Funktion des Temperaturfühlers auch bei
erheblichen Temperaturschwankungen, da die Anschlußdrähte gemäß unserer Erkenntnis
eine ausreichende Dehnungsfähigkeit besitzen und nicht abreißen und da andererseits
zur Fixierung der Lage des temperaturabhängigen Widerstandes die Anschlußdrähte
und die gummielastische Hülle der angegebenen Form zusammenwirken, so daß weder
eine Erhöhung noch ein Verschwinden der Zugkraft in den Drähten zur Lockerung des
temperaturabhängigen Widerstandes .fUhren kann. Gleichzeitig erreicht dieser Aufbsu
eine seer gerne Wärmeebleitung vom temperaturabhängigen Widerstand, da einerseits
der dünnwandige Hülle von beispielsweise nur 0,3mm Dicke sehr wenig Wärme ableiten
kann und da andererseits der temperaturabhängige Widerstand nur auf dem schmalen
Joch der Halteplatte aufliegt und seine Anschlußdrähte frei geführt sind.
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Das Joch der Halteplatte kann an die Form des temperaturabhängigen
Widerstandes angepaßt sein oder auch eine abweichende Form, beispielsweise die eines
Winkels, besitzen.
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Die Anschlußdrähte sind vorteilhaft insbesondere in der Nähe des Widerstandskörpers
ohne Berührung mit anderen festen Gegenständen geführt. Dadurch wird die Wärmeableitung
über die Anschlußdrähte klein gehalten. Dies wird vorteilhaft realisiert, indem
die Halteplatte im Bereich ihrer Symmetrieachse eine Ausnehmung aufweist, indem
die Halteplatte dünner ist, als der Abstand der beiden Anschlüsse voneinander und
indem die Anschlüsse im Bereich der Ausnehmung bis zu je einem Halteschlitz in der
Halteplatte geführt sind. So kann die Halterung und die Befestigung der Haltedrähte
in einer einfachen, ebenen Halteplatte erfolgen, ohne a ein nennenswerter Betrag
von Wärme abgeleitet wird.
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Die Anschlüsse bestehEn üblicherweise aus Anschlußlitze oder Anschlußdraht.
Die gummielastische Hülle kann aus Naturgummi bestehen, für relativ große temperaturabhängige
Widerstände wird vorteilhaft Siliconkautschuck eingesetzt, da dieser eine höhere
Dehnfähigkeit von beispielsweise 700% aufweist.
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Eine besonders stabile Ausführungsform ist gegeben, indem die Halteplatte
mit Haltestreifen über Halte stege mechanisch fest zu einem Haltekreuz verbunden
ist, indem zumindest zwei im bezug auf die Symmetrieachse des Haltekreuzes einander
gegenüberliegende Halte stege Ausnehmungen aufweisen und indem die Anschlüsse im
Abstand von der Halteplatte und den Haltestreifen geführt werden.
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Bei dieser Form wird eine kurze Ansprechzeit gewährleistet, indem
die Halte stege im wesentlichen die Form rechtwinkliger Dreiecke besitzen, indem
die Ausnehmungen ebenfalls die Form rechtwinkliger Dreiecke besitzen, indem die
Hypotenusen der Dreiecke jeweils eines Haltesteges und der zugehörigen Ausnehmungen
übereinander liegen, indem durch Ausnehmungen in der Halteplatte, die von deren
Rand ausgehen, zumindest zwei Zapfen gebildet sind und indem die Anschlüsse unter
mechanischer Spannung an diese Zapfen geführt und um die Zapfen herumgewickelt sind.
Dabei sind die Halte stege im Bereich der Ausnehmungen vorteilhaft soweit verrundet,
daß die Anschlüsse an den Halte stegen nur punktförmig anliegen.
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Die gummielastische Hülle kann relativ dünn gestaltet sein, wenn sie
durch das Haltekreuz aufgespannt ist und dementsprechend einen zumindest annähernd
rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweis-t. Dabei kann der Querschnitt
bereits an die Hülle angeformt sein. ns kann aber auch beispielsaeise ein runder
ershnitt durch das Aufspannen auf das Haltekreuz zu einem quadrctischen oder rechteclvförrniren
I.j.ucrsch.nii-t verformt werden.
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In diesem Fall ist eine besonders dünne Wandstärke möglich.
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Ein besonders einfacher Zusammenbau und eine besonders einfache Handhabung
eines erfindungsgemäßen Temperaturfühlers ist ermöglicht, indem im Bereich und in
Richtung der Seitenhalbierenden zumindest auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten
des rechteckförmigen Querschnitts außen an die Hülle Laschen angeformt sind, deren
Höhe zum temperaturabhängigen Widerstand hin langsam und kontinuierlich bis auf
null abnimmt, auf der vom temperaturabhängigen Widerstand abgewandten Seite aber
in Form einer Stufe abnimmt, indem die Hülle im Anschluß an diese Stufen einen kreisa«7LnirRzm2m
Eereich aufweist, indem in kurzem Abstand von diesen Stufen an die Hülle ein schirmartiger
Ring angeformt ist, welcher den Abstand zu den Laschen zumindest teilweise überdeckt,
indem der rechteck förmige bzw. quadratische Querschnitt der Hülle einen Innenraum
mit entsprechendem Querschnitt umschließt, indem dieser Innenraum vor dem Erreichen
des Teiles mit kreiszylinderförmigem Querschnitt in einen Innenraum mit kreisförmigem
Querschnitt übergeht, dessen Durchmesser kleiner ist, als die Diagonale des Innenraums
mit rechteckförmigem Querschnitt, unc indem der Durchmesser des Innenraums mit kreisförmigem
Querschnitt um so viel kleiner istalsdendes Zuleitungskabels,das bei den zugelassenen
Toleranzen der Abmessungen die Hülle stets mit einer Vorspannung gegen die Umhüllung
des Zuleitungskabels drückt und sich an diese eng anschmiegt. Diese Ausführungsform
ermöglicht es, daß das Haltekreuz mit dem Zuleitungskabel zunächst ohne jede Behinderung
einer Hülle oder eines Teiles einer Hülle verschaltet wird, daß die Hülle für die
Montage aufgeweitet wird und daß dann die Einheit aus Zuleitungskabel, Haltekreuz
und temperaturabhängigem Widerstand in das mittels einer Aufweitevorrichtung aufgeweitete
Kabel eingeschoben wird. Nach dem Entfernen der Aufweitevorrichtung versucht die
gummielastische Hülle in ihre ursprüngliche Form zurückzufedern und
hält
dadurch das Haltekreuz und legt sich an das Zuleitungskabel an. Dadurch ist diese
Ausführungsform besonders einfach zu montieren. Die besonders einfache Handhabung
ist durch die Laschen aus gummielastischem Material gegeben, die aufgrund der besonderen
Form des Feuchtefühlers beim Einsetzen in ein kreisrundes Loch mit den Durchmesser
des kreiszylinderförmigen Teiles der Hülle durch eine Drehbewegung zur Seite gedrückt
werden können, so daß sie an der GummShiille im Bereich des rechteckförmagen Querschnitts
anliegen, in diesem Zustand ohne Schwierigkeiten in das Loch eingeschoben werden
können und sich wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückbewegen, sobald sie durch
das Loch ganz hindurchgeschoben sind.
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Hierdurch ist insbesondere eine einfache Befestigung des Temperaturfühlers
in entsprechenen Öffnungen in dünnen Wänden, beispielsweise in der Karosserie eines
Kraftfahrzeuges, möglich. Der schirmartige Ring ergibt dabei einen ausreichend wasserdichten
Abschluß zur Karosseriewand hin.
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Die Ausdehnung der Laien in Richtung der Seitenhalbierenden ist dabei
vorteilhaft kleiner als die Hälfte der entsprechenden Seite. Dadurch wird der Einbau
erleichtert.
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Eine besonders einfache Verschaltung zwischen dem Zuleitungskabel
und den Anschlüssen des temperaturabhängigen Widerstandes ist gegeben, indem die
Enden der beiden Adern des Zuleitungskabels in tangentialer Richtung abgebogen,
in die Ausnehmung hinter dem Zapfen der Halteplatte eingeführt und dort mit den
Anschlüssen des temperaturabhängigen Widerstandes verlötet sind.
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Als temperaturabhängiger Widerstand eignet sich insbesondere ein Heißleiter.
Die Fertigungstoleranzen von Heißleitern können bei dem vorgeschlagenen Aufbau eines
Temperaturfühlers ohne weiteres ausgeglichen werden.
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Als Zuleitungskabel wird vorteilhaft eine Litze mit Siliconmantel
verwendet.
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Die Erfindung wird nun anhand von sieben Figuren näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Temperaturfühlers
in teilweise geschnittener und gebrochener Ansicht.
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Fig. 2 zeigen verschiedene Ansichten und Einzelheiten bis 7 eines
weiteren erfindungsgemäßen Temperaturfühlers.
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Dabei zeigen insbesondere die Fig. 2 den Zusammenbau von Heißleiter,
Haltekreuz und und 6 Zuleitungskabel, die Fig. 3 und 4 den fertigen Temperaturfühler,
Fig. 5 die Hülle aus gummielastischem material in teilweise geschnittener und gebrochener
Ansicht, Fig. 6 und 7 einHältekreuz mit montiertem Heißleiter.
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Im Beispiel gemäß Fig. 1 reitet ein ternperaturempfindli cher Widerstand
1 auf einem Sattel 24 einer Halteplatte 5 Die Halteplatte 5 weist im Bereich ihrer
Symmetrieachse eine Ausnehmung 6 auf. Die Halteplatte 5 ist schmaler als der Abstand
zwischen den beiden Anschlüssen 11 des temperaturempfindlichen Yziderstandes 1.
Als temperaturempSindlicher Widerstand 1 ist vorzugsweise ein Thermistor eingesetzt.
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In Ausnehmungen 8 in der iialLeylatte 5 reichen die beiden Adern 7
des Zuleitungskabels 10 von einander gegenüberliegenden Seiten hinein. Auf weder
Seite der Halteplatte ist einer der Anschlüsse 11 des temperaturabhängigen Widerstands
(1) mit einer räder 7. des Zuleitungskabels 10 elektrisch leitend verbunden.
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reine Hülle 2 aus gummielastischem Material weist im Bereich des temperaturabhängigen
Widerstandes 1 einen Bereich 4 geringer Wandstärke auf, welcher den temperaturabhängigen
Widerstand 1 umhüllt und sich aufgrund einer
elastischen Verformung
eng an diesen anschmiegt. Die Anschlüsse 11 sind mechanisch gespannt, so daß sie
den temperaturempfindlichen Widerstand 1 gegen den Sattel 24 ziehen. Die Hülle 2
weist relativ dickwandige Schultern3 auf, welche gewährleisten, daß die Hülle 2
an den schrägen Stirnseiten 28 der Halteplatte 5 anliegen, ohne nennenswert verformt
und um die Halteplatte 5 herumgezogen zu werden. Die Hülle 2 weist außerdem in ihrem
zylinderförmigen Teil eine relativ große Wandstärke auf, da sie bei diesem Ausführungsbeispiel
selbsttragend ausgebildet ist und daher eine entsprechende Steifigkeit benötigt.
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Auf das Zuleitungskabel 10 ist ein Klemmstück 9 aufvulkanisiert, welches
eine Ringnut 29 zum Einsatz in ein entsprechendes Loch eines Karosseriebleches enthält.
Das Klemmstück 9 weist außerdem einen zylinderförmigen Teil30 auf, auf den die Hülle
2 aufgeschoben ist. Die Hülle 2 ist mit diesem zylinderförmigen Teil 30 verschweißt.
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Vorteilhaft besteht das Klemmstück 9 und die Hülle 2 aus Siliconkautschuck,
wobei eine Verklebung auf dem zylinderförmigen Teil 30 mit Siliconkleber erfolgt
ist.
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Gemäß den Figuren 2 bis 7 sind auf einer Halteplatte 12 Haltestreifen
13 mittels Haltestegen 14 befestigt. Die Haltestege 14 weisen im wesentEclen die
Form eines rechtwinkligen Dreiecks auf, es ergibt sich ein quadratischer Querschnitt
des Halte kreuzes. In zwei gegenüberliegenden~ Haltestegen 14 sind Ausnehmungen
27 angebracht, welche -ebenfalls die Form eines rechtwinkligen Dreiecks besitzen.
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Die Hypotenusendieser Dreiecke liegen auf den Hypotenusen der Haltestege
14. Die Anschlüsse 11 laufen durch die Ausnehmungen 27 der Haltestege 14 zu je einem
Zapfen 25, welcher durch je eine Ausnehmung 8 in der Halteplatte 12 gebildet ist.
Die Kante der lialtestc..t;o 14 ind iln bereich der Ausnehmungen 27 soweit abgerundet,
daß die j schlüsse 11 nur punktförmig auf diesen Kanten aufliegen.
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Die Anschlüsse 11 sind um die Zapfen 25 herumgewickelt.
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Die beiden Adern 7 des Zuleitungskabels 10 sind in tangentialer Richtung
bezogen auf die Kabelachse 31 abgebogen und reichen in die Ausnehmungen 8 hinein.
Dort sind sie mit dem jeweiligen Anschluß 11 verlötet.
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Die Hülle 15 aus gummielastischem Material weist einen Bereich 17
mit quadratisgem Querschnitt auf. In Richtung der Seitenhalbierenen'#je der Seitenwand
des quadratischen Teiles 17 der Hülle 15 erhebt sich eine Lasche 16, deren Höhe
die halbe Breite einer Seite des Quadrates nicht überschreitet. An einer Stirnseite
der Hülle 15, die an den Teil 17 mit quadratischem Querschnitt anschließt, befindet
sich ein Bereich 23 mit geringer Wandstärke der Hülle 15. Dieser Bereich 23 ist
zur Aufnahme des temperaturabhängigen Widerstandes 1 bestimmt und im Beispiel von
Fig. 5 bereits vor dem Einsetzen des temperaturempfindlichen Widerstandes gewölbt.
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Die Laschen 16 weisen eine zum dünnwandigen Bereich der Hülle hin
langsam und kontinuierlich auf null abnehmende Höhe auf. Auf der vom dünnwandigen
Bereich abgewandten Seite weisen die Laschen 16 eine stufig abnehmende Höhe auf.
Daran anschließend weist die Hülle 15 einenkIeiæ-yErF derföniügBe32 auf, welcher
in einen schintiförmigen Ring 20 übergeht. Der schirmförmige Ring20 überdeckt den
zylinderförmigen Bereich 32. An den schirmförmigen Ring 20 schließt sich ein weiterer
zylinderförmiger Bereich 18 an.
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Im Bereich 17 mit quadratischem Querschnitt befindet sich ein Hohlraum
22 mit einem entsprechenden quadratischen Querschnitt. Dieser Hohlraum 22 geht in
axialer Richtung noch vor dem Ende der Laschen 1s in einen Hohlraum 21 mit rundem
Querschnitt über. 3er Hohlraum 21 mit rundem Quer schnitt weist einen Durchmesser
auf, welcher kleiner ist als die Diagonale des Hohlraums 22 mit quadratischem
Querschnitt.
Der Durchmesser des Hohlraumes 21 ist auch um so viel kleiner als der Außendurchmesser
des Zuleitungskabels 10, daß auch unter Berücksichtigung aller zulässigen Toleranzen
sich der zylinderförmige Teil 18 der Hülle 15 aufgrund der gummielastischen Spannung
eng an das Zuleitungskabel 10 anschmiegt und somit eine feuchtedichte Verbindung
herstellt.
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Nach dem Zusammenschalten des temperaturempfindlichen Widerstandes
1 mit dem Haltekreuz, welches sich aus Halteplatte 12, den Haltestreifen 13 und
den Haltestegen 14 zusammensetzt, und des Zuleitungskabels 10 wird die Hülle 15
mittels einer nicht dargestellten Aufweitevorrichtung aufgeweitet und der genannte
Aufbau in die Hülle eingeschoben. Dabei wird der dünnwandige Bereich 23 der Hülle
15 durch den temperaturempfindlichen Widerstand in axialer Richtung gedehnt und
legt sich eng an diesen an. Nach dem Entfernen der Ausweitevorrichtung wird das
Haltekreuz im Raum 22 mit rechteckförmigem Querschnitt exakt in seiner Lage gehalten
und spannt diesen Raum 22 aus. Das Zuleitungskabel wird im Raum 21 gehalten und
feuchtedicht abgeschlossen. Für eine zusätzliche Zugentlastung kann der zylinderförmige
Teil 18 der Hülle 15 durch eine Schelle 19 zusätzlich zusammengepreßt werden.
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Beim Einsetzen des fertigen Thermofühlers beispielsweise in ein Loch
in der larosseriewand eines kraftfahrzeuges können durch eine Drehung des Thermofühlers
um seine Längsachse die Laschen 16 umgebogen werden, sie legen sich an die Wände
des quadratischen Teiles 17 der Wolle an und lassen sich so leicht in das Loch einschieben,
welches zweckmäßigerweise annähernd denselben Durchmesser aufweist, wie der zylinderfönilge
Tei1 g2, der vom schirmförmigen Ring 20 abgedeckt wird. Der schirmförmige Ring20
dient dazu, nach dem Eirschieben in das Loch der Gehäuse wand eine ausreichend wasserdichte
Verbindung zur Gehausewand herzustellen. Ausreichend wasserdicht beteutet
hier
zumindet eine spritzwasserfeste Verbindung.
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10 Patentansprüche 7 Figuren