DE4212883C2 - Temperaturfühler - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und des Patentanspruchs 4.
In Fig. 5 ist ein bekannter Temperaturfühler 1 ge
zeigt, der zur Messung der Temperatur des Kühlwassers
eines Automobils verwendet wird. Der Temperaturfühler
1 weist einen aus Messing bestehenden Halter 2 auf,
der in das in Richtung des Pfeiles 11 strömende Kühl
wasser des Automobils eintaucht. Der Halter 2 besitzt
ein längliches Schutzrohr 2a, das sich nach unten zum
Boden des Halters 2 erstreckt. Der Halter 2 ist an
einem oberen Ende mit einem radial vorstehenden
sechseckigen Flansch 2b versehen, an dem ein Montage
werkzeug angesetzt wird, wenn der Temperaturfühler 1
an einer Maschine befestigt wird. Unterhalb des Flan
sches 2b ist der Halter 2 mit einem Gewindeabschnitt
2c ausgestattet, so daß der Halter 2 in eine Zylin
derwand 12 der Maschine eingeschraubt werden kann. In
dem Schutzrohr 2a ist ein Temperaturfühlerelement 3
in Form eines Thermistors, das mit einem Leiter 4
verbunden ist, aufgenommen. Das Temperaturfühlerele
ment 3 und der Leiter 4 sind in schützendes Harz ein
gebettet, das in den Halter 2 eingefüllt wurde. Der
schützende Harzkörper 5 bildet ein Verbindungsteil 6,
das sich von der Öffnung des Halters 2 nach oben er
streckt. Ein Anschluß 7 ist mit dem Endbereich des
Leiters 4 verbunden und ragt in eine Buchsenaufnahme
öffnung 6a. Der Verbindungsbereich zwischen dem An
schluß 7 und dem Leiter 4 ist ebenfalls in den Harz
körper 5 eingebettet. Der längliche Anschluß 7 ist
plattenförmig ausgebildet, wie in Fig. 6 gezeigt
ist, und er ist goldplattiert, um einen sehr kleinen
Strom gut leiten zu können. Der Leiter 4 ist an der
Stelle 8 an der Oberfläche des Anschlusses 7 angelö
tet. Ein Röhrchen 9 bedeckt den Leiter 4, um ihn zu
schützen und ihn von seiner Umgebung zu isolieren.
Eine Kappe 10 dient für einen wasserdichten Abschluß
des Temperaturfühlerelements 3.
Der bekannte Temperaturfühler 1 mit der gezeigten
Konstruktion dient zur Feststellung von Temperatur
änderungen des Kühlwassers über Änderungen des Wider
standes des Temperaturfühlerelements 3, das fest im
Schutzrohr 2a gehalten ist. Im allgemeinen wird eine
sehr kleine elektrische Leistung verbraucht, wenn die
Temperatur gemessen wird, so daß die Wärmeerzeugung
aufgrund des durch den Thermistor fließenden Stromes
so gering wie möglich ist. Tatsächlich liegt die
Stärke des durch den Thermistor fließenden Stromes im
Bereich von 100 µA bis 2 mA. Der Temperaturfühler 1
ist in der Lage, Temperaturen in einem Bereich von
-40 bis +130°C zu messen.
Bei dem bekannten Temperaturfühler ist die lineare
Ausdehnung des Leiters 4 aufgrund erhöhter Temperatu
ren unterschiedlich gegenüber der des Harzkörpers 5,
der das Temperaturfühlerelement 3 und den Leiter 4
hält, wodurch sich Unterschiede hinsichtlich sich
wiederholender, auf den Leiter ausgeübter Zugkräfte
während eines Erwärmungszyklus ergeben. Die Zugkräfte
stellen eine mechanische Belastung der Lötstelle 8
dar, die auf eine Trennung des Leiters 4 vom Anschluß
7 hinwirken. Folglich verliert der Lötbereich, lang
fristig gesehen, allmählich die Fähigkeit, den Leiter
4 sicher am Anschluß 7 zu halten. Die sich ergebende
Beeinträchtigung der Lötverbindung führt zu einem
schlechten elektrischen Kontakt zwischen dem Leiter 4
und dem Anschluß 7.
Aus der US 2 849 518 ist ein Temperaturfühler be
kannt, das ein Thermoelement aufweist, dessen An
schlüsse durch eine in ein Stahlrohr eingesetzte ke
ramische Isolierung geführt sind. Die Anschlüsse sind
mit zwei Leitungen verlötet oder verschweißt, die in
Stiften aufgenommen und verlötet sind.
Die DE-GM 18 95 351 beschreibt eine Wärmefühlervor
richtung, die einen in einem zylindrischen Gehäuse
aufgenommenen Heißleiter, der Anschlußleitungen auf
weist, die über Lötstellen mit Zufuhrleitungen ver
bunden sind.
Aus der DE 38 03 531 A1 ist ein Widerstandsthermome
ter bekannt, bei dem besondere Anschlußvorkehrungen
mit Schleifenbildungen zur Zugentlastung vorgesehen
sind.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Temperaturfühler zu schaffen, der eine gegen
über mechanischen Belastungen, die von einem Leiter
draht aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdeh
nungskoeffizienten während eines Erwärmungszyklus
ausgeübt werden, unempfindliche elektrische Verbin
dung hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die
im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 oder des Anspruchs 4 angegebenen
Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfin
dungsgemäßen Temperaturfühlers ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den
Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1A ein erstes Ausführungsbeispiel eines Tempe
raturfühlers nach der Erfindung,
Fig. 1B einen Teilquerschnitt durch den Temperatur
fühler nach Fig. 1A,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Tempe
raturfühlers nach der Erfindung,
Fig. 3 + 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des Tempe
raturfühlers nach der Erfindung, wobei
Fig. 4A den Leiterdraht im angelöteten Zu
stand und
Fig. 4B einen Teilquerschnitt des Tempera
turfühlers nach Fig. 4A darstellen,
Fig. 5 einen bekannten Temperaturfühler, der zur
Messung der Temperatur des Kühlwassers ei
nes Automobiles dient, und
Fig. 6 einen Anschluß in Form eines länglichen
Streifens, der bei dem bekannten Tempera
turfühler verwendet wird.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Temperaturfüh
lers nach der Erfindung gemäß Fig. 1 ist ein platten
förmiger länglicher Anschluß 7 mit einem Durchgang 26
ausgebildet, durch welchen ein Leiter 4 von einer
Seite 7a zur anderen 7b hindurchgeführt und in seinem
Endbereich an der Rückseite 7b des Anschlusses 7 an
der Stelle 21 angeschweißt ist. Der Leiter 4 ist an
einer Stelle 22 an der Oberfläche 7a des Anschlusses
7 angelötet unter Verwendung eines Lötmittels, das
ähnlich dem beim bekannten Temperaturfühler verwende
ten ist. Der Leiter 4 erstreckt sich im wesentlichen
parallel zur vorderen und rückseitigen Oberfläche 7a,
7b des Anschlusses mit Ausnahme des abgebogenen Be
reiches im Durchgang 26.
Der Leiter 4 wird an der Stelle 21 angeschweißt, be
vor er an der Stelle 22 angelötet wird, damit die
Lötverbindung nicht durch die beim Schweißen auftre
tende übermäßig große Wärme beeinträchtigt wird.
Wenn der Temperaturfühler während eines Erwärmungs-
Zyklus großen Temperaturunterschieden ausgesetzt ist,
dann wird der Leiter 4 mechanisch belastet aufgrund
der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffi
zienten der Leiter 4 und des Harzkörpers 5. Jedoch
wird jede auf die Leiter 4 ausgeübte mechanische Be
lastung während eines Erwärmungszyklus zuerst von der
Lötverbindung an der Stelle 22 aufgenommen, die näher
am Temperaturfühlerelement 3 liegt als die Schweiß
verbindung an der Stelle 21. Somit ist die Schweiß
verbindung an der Stelle 21 nicht direkt den mechani
schen Belastungen oder Spannungen ausgesetzt. Allge
mein ausgedrückt, wenn der Leiter geschweißt wird,
wird sein Querschnitt aufgrund der übermäßigen Erwär
mung verformt und seine mechanische Festigkeit nimmt
beträchtlich ab. Dies ist ein anderer Grund, weshalb
der Leiter 4 an der Stelle 22 angelötet ist. Der ge
lötete Bereich dient zur Verhinderung der Ablösung
des geschweißten Bereiches, dessen mechanische Fe
stigkeit erheblich gesunken ist, vom Anschluß 7.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel des Temperaturfüh
lers nach der Erfindung nach Fig. 2 ist der platten
förmige Anschluß 7 mit einem Ausschnitt 31 versehen,
durch welchen der Leiter 4 von einer Seite zur ande
ren hindurchgeführt und mit seinem Endbereich auf der
rückseitigen Oberfläche 7b des Anschlusses 7 an der
Stelle 21 angeschweißt ist. Der Leiter 4 ist an der
Stelle 22 an der Oberfläche 7a des Anschlusses 7 an
gelötet. Auch hier befindet sich die Lötverbindung an
der Stelle 22 näher am Temperaturfühlerelement 3 als
die Schweißverbindung an der Stelle 21. Der gebogene
Bereich des Leiters 4 dient zu dessen mechanischer
Befestigung am Anschluß 7, und er wirkt mit der Löt
verbindung an der Stelle 22 zusammen, um eine mecha
nische Belastung der Schweißverbindung an der Stelle
21 zu verhindern. Wenn der Leiter 4 im Durchgang 26
festgelötet wird, hat das geschmolzene Lötmittel die
Neigung, in den Durchgang zu fließen, so daß dieser
wie ein Durchgangsloch in einer gedruckten Schal
tungskarte wirkt und die mechanische Festigkeit der
Lötverbindung an der Stelle 22 erhöht.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein drittes Ausführungs
beispiel des Temperaturfühlers nach der Erfindung. In
Fig. 3 ist der Anschluß 7 mit zwei Schlitzen 36a und
36b versehen, die zwischen sich einen Steg 36 bil
den. Der Steg 36 wird in eine aufrechte Stellung ge
bogen, so daß ein Ausschnitt entsteht, über den sich
der Leiter 4 erstreckt. Dann wird der Steg 36 in sei
ne ursprüngliche Stellung zurückgebogen, wobei er den
Leiter 4 herunterdrückt und dieser von der anderen
Oberfläche 7b des Anschlusses 7 hervorsteht, derart, daß
der Leiter 4 in einen im wesentlichen U-förmigen Ver
lauf gebogen wird. Der Leiter 4 wird in seinem
Endbereich angeschweißt und am Schlitz 36a an der
Oberfläche 7a des Anschlusses 7 angelötet.
Der heruntergedrückte gebogene Bereich des Leiters 4
dient zu dessen Befestigung am Anschluß 7. Der gebo
gene Bereich wirkt mit der Lötverbindung an der Stel
le 22 zusammen, um zu verhindern, daß mechanische
Zugspannungen während eines Erwärmungszyklus vom Lei
ter 4 auf die Schweißverbindung ausgeübt werden. Wäh
rend ein Temperaturfühler nach dem ersten und zweiten
Ausführungsbeispiel für eine Massenfertigung we
niger geeignet ist, ist ein solcher nach dem dritten
Ausführungsbeispiel hierfür besser geeignet, da der
Leiter auf einfache Weise und mit geringen Kosten mit
dem Anschluß verbunden werden kann.
Claims (4)
1. Temperaturfühler mit einem Halter (2) zur Auf
nahme eines Temperaturfühlerelementes (3), einem
Anschluß (7), einem elektrischen Leiterdraht
(4), dessen erster Endbereich elektrisch mit dem
Temperaturfühlerelement (3) verbunden ist und
dessen zweiter Endbereich am Anschluß (7) ange
schweißt ist, und einer Befestigung des Leiter
drahtes (4) am Anschluß (7) zur Aufnahme von vom
Leiterdraht (4) ausgeübten mechanischen Spannun
gen, wobei diese Befestigung näher am Tempera
turfühlerelement liegt als der zweite Endbereich
des Leiterdrahtes (4),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigung eine Verbindung ist, an der
der Leiterdraht (4) an dem Anschluß (7) angelö
tet ist, wobei der Anschluß (7) eine Öffnung
(26) aufweist, durch die sich der zweite Endbe
reich des Leiterdrahtes (4) von einer ersten
Seite (7a) des Anschlusses (7) zu einer zweiten
Seite (7b) von diesem erstreckt, und der zweite
Endbereich sich über die Öffnung (26) hinaus
erstreckt, derart, daß der zweite Endbereich an
der zweiten Seite (7b) des Anschlusses (7) ver
schweißt ist, und wobei der Leiterdraht (4) in
einem Bereich am Anschluß (7) an der ersten Sei
te (7a) des Anschlusses angelötet ist, der näher
am Temperaturfühlerelement (3) liegt als die
Öffnung (26), um die Befestigung zu bilden.
2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Öffnung durch ein Loch
(26) gebildet wird, durch das sich der zweite
Endbereich des Leiterdrahtes (4) von der ersten
Seite (7a) des Anschlusses (7) zu der zweiten
Seite (7b) desselben erstreckt, wobei der Lei
terdraht (4) an dem Loch (26) an der ersten Sei
te (7a) angelötet ist, um die Befestigung zu
bilden.
3. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Öffnung durch einen Aus
schnitt (31) gebildet wird, durch den sich der
zweite Endbereich des Leiterdrahtes (4) von der
ersten Seite (7a) des Anschlusses (7) zu der
zweiten Seite (7b) desselben erstreckt, wobei
der Leiterdraht (4) an einem Bereich des An
schlusses (7) angelötet ist, der näher an dem
Temperaturfühlerelement (3) liegt als der Aus
schnitt (31), um die Befestigung zu bilden.
4. Temperaturfühler mit einem Halter (2) zur Auf
nahme eines Temperaturfühlerelementes (3), einem
Anschluß (7), einem elektrischen Leiterdraht
(4), dessen erster Endbereich elektrisch mit dem
Temperaturfühlerelement (3) verbunden ist und
dessen zweiter Endbereich am Anschluß (7) ange
schweißt ist, und einer Befestigung des Leiter
drahtes (4) am Anschluß (7) zur Aufnahme von vom
Leiterdraht (4) ausgeübten mechanischen Spannun
gen, wobei diese Befestigung näher am Tempera
turfühlerelement (3) liegt als der zweite Endbe
reich des Leiterdrahtes (4),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigung eine Verbindung ist, an der
der Leiterdraht (4) an den Anschluß (7) angelö
tet ist, wobei der Anschluß (7) eine Öffnung
aufweist, und die Öffnung durch einen ersten
(36a) und einen zweiten (36b) Schlitz gebildet
wird, derart, daß diese zwischen sich einen Steg
(36) bilden, und daß der Leiterdraht (4) durch
den ersten Schlitz (36a) von einer ersten Seite
(7a) des Anschlusses (7) zu einer zweiten Seite
(7b) desselben und dann durch den zweiten
Schlitz (36b) von der zweiten Seite (7b) zur
ersten Seite (7a) hindurchgeführt wird, derart, daß
der Leitungsdraht (4) durch den Steg (36) abge
bogen ist, wobei der Leiterdraht (4) an einem
Bereich des Anschlusses (7) angelötet ist, der
näher an dem Temperaturfühlerelement (3) liegt
als der Steg (36), um die Befestigung zu bilden.
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