DE4237038C2 - Temperature sensor - Google Patents
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- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturfühler, bestehend aus einem oder mehreren in einem Kunststoffgehäuse an geordneten Steckkontaktpaaren, mit jeweils einer an einem Ende des oder der Steckkon taktpaare angelöteten Heiß- oder Kaltleitertablette, wobei das Kunststoffgehäuse aus ei nem mittleren Halterungsteil und aus einem Gehäusesteckerflansch besteht.The invention relates to a Temperature sensor, consisting of one or more in a plastic housing ordered plug contact pairs, each with one at one end of the or the plug con clock pairs soldered hot or PTC thermistor tablet, the plastic housing made of egg Nem middle bracket part and consists of a housing plug flange.
Es sind bereits elektrische Temperaturmeßeinrichtungen und Temperaturschalteinrichtungen bekannt, bei denen in einem mit einem Schraubgewinde versehenen, metal lischen rohrförmigen Fühlergehäuse ein temperaturab hängiges Widerstandselement angeordnet ist. Das Wider standselement ist hierbei entweder ein Widerstandsdraht, der zu einer das rohrförmige Fühlergehäuse längsaxial durchsetzenden Zylinderspule gewickelt ist, oder ein Halbleiter vom sogenannten Kalt- oder Heißleiter-Typ, der scheiben- oder pillenförmig ausgebildet und am Boden des Fühlergehäuses angeordnet ist. Das Wider standselement ist mit den im Deckel des Fühlergehäu ses befindlichen Anschlußkontakten verbunden, an die eine Schaltungsanordnung angeschlossen sein kann, die im allgemeinen an einem fühlerfernen Ort unterge bracht ist. Ist die Einrichtung für eine Temperatur- Überwachung vorgesehen, so wird die elektronische Schaltung einen Schwellenwertschalter und gegebenen falls einen Verstärker umfassen, soll sie dagegen zur kontinuierlichen Temperaturmessung dienen, so wird sie eine Brückenschaltung, gegebenenfalls mit einem Differenzverstärker enthalten.There are already electrical temperature measuring devices and temperature switching devices known in which in a screw-threaded metal wipe a tubular temperature sensor housing pending resistance element is arranged. The contradiction the base element is either a resistance wire, the one to the tubular sensor housing longitudinally axially penetrating solenoid, or a Semiconductors of the so-called cold or thermistor type, the disc or pill-shaped and on Bottom of the sensor housing is arranged. The contradiction Stand element is with the in the cover of the sensor housing ses located connection contacts connected to the a circuit arrangement can be connected, the generally located in a remote location is brought. Is the device for a temperature Surveillance provided, so is the electronic Circuit a threshold switch and given if include an amplifier, however, it should serve for continuous temperature measurement, so a bridge circuit, possibly with a Differential amplifier included.
Diese bekannten Temperaturmeßeinrichtungen und Tempe raturschalteinrichtungen haben den Nachteil, daß ihre Herstellung umständlich und teuer ist.These known temperature measuring devices and tempe natural switching devices have the disadvantage that their Manufacturing is cumbersome and expensive.
Aus der DE-OS 38 22 533 ist ein Herstellungsverfahren
für eine Temperaturfühler-Vorrichtung bekannt.
In einer ersten Phase wird ein Verbindungselement 5
zur mechanischen Verbindung von zwei an die Brücke 3
angrenzenden Abschnitten der Stecker 2 zwischen der
Brücke 3 und den Abschnitten 4 aus Kunststoff spritz
gepreßt (Fig. 2),
in einer zweiten Phase wird die Brücke 3 durch einen
Schneidvorgang durchtrennt, um die Lamellenstecker 2
elektrisch zu isolieren (Fig. 3),
in einer dritten Phase werden die Enden von zwei
Anschlüssen eines Temperaturfühlers 6 an entspre
chenden, vom Verbindungselement 5 freigelassenen Stel
len der Stecker 2 angelötet (Fig. 4) und
in einer vierten Phase wird um die Stecker 2 das
Verbindungselement 5 und den Fühler 6 ein Kunststoff
gehäuse 8 spritzgepreßt, welches also die Halterung
der Stecker 2 und des Temperaturfühlers 6 darstellt
(Fig. 5 und 6).From DE-OS 38 22 533 a manufacturing method for a temperature sensor device is known. In a first phase, a connecting member 5 is injection-pressed for mechanical connection of two adjacent sections of the bridge 3 of the plug 2 between the bridge 3 and the sections 4 made of plastic (Fig. 2),
in a second phase, the bridge 3 is severed by a cutting process in order to electrically isolate the lamella plugs 2 ( FIG. 3),
in a third phase the ends of two terminals of a temperature sensor 6 to be entspre sponding, released from the connecting element 5 Stel the plug 2 len soldered (Fig. 4) and
In a fourth phase, the connector 5 and the sensor 6 are injection molded around the connector 2, a plastic housing 8 , which thus represents the holder of the connector 2 and the temperature sensor 6 ( Fig. 5 and 6).
Ein derartigen Herstellungsverfahren ist äußerst auf wendig und für eine wirtschaftliche Massenfertigung von Temperaturfühlern absolut ungeeignet. Such a manufacturing process is extremely based on agile and for economical mass production absolutely unsuitable for temperature sensors.
Aus der DE 38 20 348 A1 sind auch bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Her stellen eines Gehäuses für einen Sensor und Katheder mit Sensorgehäuse beschrieben. Der Sensor liegt hier jedoch offen, d. h. für das Medium frei zugänglich im Gehäuse, und ist nicht von einem elektrisch isolierenden Kunststoffmantel umschlossen.DE 38 20 348 A1 also already discloses a method and a device for the manufacture thereof represent a housing for a sensor and catheter with sensor housing described. Of the However, the sensor is open here. H. freely accessible in the housing for the medium, and is not enclosed in an electrically insulating plastic jacket.
Auch bei dem aus der DE 41 08 789 A1 bekannt gewordenen, lediglich in einer Vielzahl von Arbeitsgängen herstellbaren Temperatursensor liegt der Sensor offen. Eine Heißlei tertablette ist außenseitig auf der Stirnfläche des Fühlergehäuses durch Einkleben befestigt und über mehrere aufwendige und störanfällige Lötverbindungen mit freiliegenden An schlußdrähten und mit im gespritzten Fühlergehäuse gehaltenen Steckkontaktpaaren ver bunden.Even in the case of what is known from DE 41 08 789 A1, only in a large number of The temperature sensor that can be produced in operations is exposed. A hot thing tertablette is attached to the outside of the end face of the sensor housing by gluing and over several complex and fault-prone solder connections with exposed An terminating wires and with plug contact pairs held in the molded sensor housing bound.
In der DE 38 19 835 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines kunststoffumspritzten elektrischen Bauelementes, insbesondere eines Kondensators beschrieben. Hier werden zwar Stromzuführungsdrähte zusammen mit dem elektrischen Bauelement mit Kunststoff um mantelt. Die Kunststoffummantelung dient hier jedoch ausschließlich der Umhüllung und Isolierung des elektrischen Bauelementes. Über die freiliegenden Enden der Stromzufüh rungsdrähte wird das Bauelement später mit weiteren elektrischen Komponenten verbunden.DE 38 19 835 A1 describes a process for producing a plastic-encapsulated one described electrical component, in particular a capacitor. Here, though Power supply wires together with the electrical component with plastic around coats. The plastic sheathing is used here exclusively for wrapping and Isolation of the electrical component. Via the exposed ends of the power supply wire, the component is later connected to other electrical components.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Temperaturfühler vorzuschlagen, der sich durch eine sehr hohe Funktionssicherheit auszeichnet und der äußerst einfach und sehr wirtschaftlich als Massenprodukt hergestellt werden kann.It is the object of the present invention To propose temperature sensors that are characterized by a very high level of functional reliability and the extremely simple and very economical can be mass-produced.
Die Aufgabe wird gelöst in Übereinstimmung mit den Merkmalen der Patentansprüche.The task is solved in accordance with the Features of the claims.
Dadurch, daß die Heiß- oder Kaltleitertablette jeweils zwischen gegenüberliegenden Enden des oder der Steckkontaktpaare angeordnet ist, daß das oder die Steckkontaktpaare im Be reich der Heiß- oder Kaltleitertablette von einem dünnwandigen Kunststoffmantel dicht umschlossen sind, der Teil eines einteilig in einem einzigen Arbeitsgang um das oder die Steckkontaktpaare gespritzten Kunststoffgehäuses ist, wird erreicht, daß der die Steck kontaktpaare im Bereich der Heiß- oder Kaltleitertablette umschließende Kunststoff die Steckkontaktpaare fest gegen die Heiß- oder Kaltleitertablette preßt. Nach dem Spritzvor gang schrumpft der Kunststoff, so daß sich nach innen gerichtete Anpreßkräfte ergeben, die hier zur Fixierung der Verbindung benutzt werden. Die Schrumpfung, das heißt die An pressung verstärkt sich während des Aushärtens des Kunststoffes, so daß eine äußerst si chere Verbindung der Steckkontaktpaare mit der Heiß- oder Kaltleitertablette erfolgt.The fact that the hot or PTC thermistor tablet each between opposite ends the or the plug contact pairs is arranged so that the plug contact or pairs in the loading the hot or PTC thermistor tablet is sealed by a thin-walled plastic jacket are enclosed, the part of a one-piece in a single operation around the or Plug contact pairs molded plastic housing, it is achieved that the plug contact pairs in the area of the thermistor or PTC thermoplastic tablet Pushes plug contact pairs firmly against the thermistor or PTC thermistor tablet. After the spraying gang shrinks the plastic, so that there are inward contact forces that can be used here to fix the connection. The shrinkage, that is, the on pressing increases during the hardening of the plastic, so that an extremely si Secure connection of the plug contact pairs with the thermistor or PTC thermistor tablet.
Die einteilige Gestaltung der Steckkontaktpaare mit der zwischen gegenüberliegenden Enden angeordneten Heiß- oder Kaltleitertablette ermöglicht das Umspritzen des Gehäuses in einem Arbeitsgang, wobei zusätzlich zwangsläufig eine absolute Abdichtung des Innenraumes des Temperaturfühlers erreicht wird, ohne daß zusätzliche Abdichtmittel erforderlich sind.The one-piece design of the plug contact pairs with the between opposite ends arranged hot or PTC thermistor tablet enables the encapsulation of the housing in one Operation, in addition, an absolute seal of the interior of the Temperature sensor is reached without the need for additional sealing means.
Die erfindungsgemäße definierte Anordnung der Heiß- oder Kaltleitertablette zwischen ge genüberliegenden starren Enden der Steckkontaktpaare ermöglicht es auch aufgrund der nunmehr möglichen exakten Positionierung der Heiß- oder Kaltleitertablette in der Spritzform, den Kunststoffmantel in diesem Bereich so dünnwandig zu spritzen, daß ein guter Temperaturübergang von der Kühlflüssigkeit auf die Heißleitertablette sichergestellt ist.The inventive arrangement of the hot or PTC thermistor tablet between ge opposite rigid ends of the plug contact pairs also makes it possible due to the now possible exact positioning of the thermistor or PTC thermistor in the Injection mold to inject the plastic jacket in this area so thin that a good temperature transition from the coolant to the thermistor tablet is ensured is.
Ein weiterer positiver Effekt ergibt sich daraus, daß die zwischen den Steckkontaktpaaren angeordnete Heiß- oder Kaltleitertablette beidseitig von Kühlmittel großflächig beaufschlagt ist. Die großflächige Beaufschlagung führt dazu, daß sich der Temperaturfühler trotz der Kunststoffummantelung der Heiß- bzw. Kaltleitertablette durch eine sehr hohe Empfind lichkeit auszeichnet, die der Empfindlichkeit herkömmlicher, sehr viel aufwendiger ge stalteter Temperaturfühler entspricht.Another positive effect results from the fact that between the plug contact pairs Arranged hot or PTC thermistor tablet on both sides acted on by large areas of coolant is. The large-scale exposure leads to the fact that the temperature sensor despite the Plastic coating of the hot or PTC thermistor tablet due to its very high sensitivity is characterized by the sensitivity of conventional, much more complex ge configured temperature sensor corresponds.
Zur Herstellung des Temperaturfühlers wird in eine Spritzgießform ein Steckkontaktpaar mit an dem einen Ende zwischen beiden Kontakten ge löteter Heißleitertablette eingelegt. Dann wird durch einen einzigen Spritzhub zwecks Füllung der FormTo manufacture the temperature sensor, a pair of plug contacts is placed in an injection mold with ge at one end between the two contacts soldered thermistor tablet inserted. Then it will be with a single spray stroke to fill the mold
- - der Gehäusesteckerflansch- the housing plug flange
- - das das Steckkontaktpaar(e) führende mittlere Halterungsteil gespritzt sowie- The leading contact pair (s) leading middle Bracket part injected as well
- - der Kunststoffmantel, der die gegenüberliegenden Enden des Steckkontaktpaares mit der zwischen beiden gelöteten Heißleitertablette umhüllt.- The plastic jacket that the opposite Ends of the plug contact pair with the between two soldered thermistor tablets.
In nur einem sehr kurz dauernden Spritzhub wird somit ein kompletter Temperaturfühler erhalten, der noch da zu entscheidende Vorteile aufweist. Zu erwähnen ist in dieser Beziehung zunächst die äußerst robuste Aus führung, die sich insbesondere sehr gut in stark vi brierenden Verbrennungsmotoren als Temperaturfühler eignen.In just a very short spray stroke get a complete temperature sensor that's still there has decisive advantages. It should be mentioned in this regard, the extremely robust off leadership that is particularly good in strong vi Burning internal combustion engines as temperature sensors own.
Da der Kunststoffmantel (z. B. glas- oder kohlefa serhaltiges Polyamid) so gut wie keinem Verschleiß unterliegt und hochsäurebeständig ist wird ein Tem peraturfühler erhalten, der sowohl hinsichtlich sei ner Qualität aber insbesondere hinsichtlich seiner äußerst einfachen Herstellung in jeder Hinsicht den bekannten Temperaturfühlern weit überlegen ist und keinerlei Korrosionserscheinungen unterliegt.Since the plastic jacket (e.g. glass or carbon polyamide) containing almost no wear is subject to high acid resistance and is a tem temperature sensor received, both with regard to ner quality but especially with regard to its extremely simple manufacture in every respect known temperature sensors is far superior and is not subject to any signs of corrosion.
In dem Spritzgießvorgang können ebenfalls ohne einen zusätzlichen Aufwand mehrere Steckkontaktpaare mit unterschiedlichen Heißleitertabletten für verschiedene Funktionen in einem Temperaturfühler vereinigt werden, wodurch die Vorteile des erfindungsgemäßen Herstellungs verfahrens noch deutlicher werden.The injection molding process can also be done without one additional effort using multiple plug contact pairs different thermistor tablets for different Functions are combined in a temperature sensor, thereby the advantages of the manufacture according to the invention process become even clearer.
Auch ist mit einem geringen Mehraufwand das Anformen von Einraststegen an das mittlere Halterungsteil mög lich, um den Temperaturfühler in Heiß- oder Kühlwasserkanäle einrasten zu können. Danach braucht lediglich noch auf die äußeren Steckkontakte ein Kabelschuh aufge schoben werden.The molding is also carried out with little additional effort possible from locking bars to the middle bracket part Lich around the temperature sensor in hot or cooling water channels to be able to snap into place. After that just needs a cable lug is attached to the outer plug contacts be pushed.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung schematisiert dargestellt.An embodiment of the invention is in the Drawing shown schematically.
Zwischen dem Steckerkontaktpaar 1, 2 ist eine Heißleiter tablette 3 gelötet. Die aus diesen Bauteilen ge fertigte Einheit wird in die Form einer Spritz gießmaschine gelegt.Between the plug contact pair 1 , 2 , a thermistor tablet 3 is soldered. The unit made from these components is placed in the form of an injection molding machine.
Die Form weist eine Ausbildung auf entsprechend der in der Zeichnung gezeigten Konturen der Kunststoff teile.The shape has an education corresponding to the contours of the plastic shown in the drawing parts.
Dann wird durch Befüllen der Form in einem einzigen Arbeitsgang der Temperaturfühler fertiggestellt. Then by filling the mold in one Operation of the temperature sensors completed.
In diesem Arbeitsgang wird der z. B. zylinderförmige Gehäusesteckerflansch 4, das mittlere Halterungsteil 5 für die Stabilisierung der Steckkontaktpaare 1 und 2 und der die Steckkontaktpaare 1 und 2 und die Heißleitertablette 3 umhüllende Kunststoffmantel 6 gespritzt.In this step the z. B. cylindrical housing plug flange 4 , the middle mounting part 5 for stabilizing the plug contact pairs 1 and 2 and the plug contact pairs 1 and 2 and the thermistor tablet 3 enveloping plastic jacket 6 injected.
Um den Temperaturfühler beispielsweise in einem Ther mostatventilgehäuse einsetzen und befestigen zu können ist an dem mittleren Halterungsteil 5 ein Kunststofflansch 7 angespritzt mit einem ringförmigen Einrast steg 8. Es kann jedoch auch eine ringförmige im Querschnitt halbkreisförmige Nut in den Kunststofflansch 7 eingeformt sein für die Aufnahme eines O-Ringes als Abdichtungsring.In order to be able to insert and fasten the temperature sensor, for example, in a thermostatic valve housing, a plastic flange 7 is injection molded onto the central holding part 5 with an annular latching web 8 . However, an annular groove with a semicircular cross section can also be formed in the plastic flange 7 for receiving an O-ring as a sealing ring.
Je nach Einsatzgebiet des Temperaturfühlers wird die Dicke des Kunststoffmantels 6 gewählt, um einen schnellen Tem peraturübergang von beispielsweise einem Kühlwasser auf die Heißleitertablette 3 nicht zu beeinträchtigen.Depending on the area of application of the temperature sensor, the thickness of the plastic jacket 6 is chosen in order not to impair a rapid temperature transition from, for example, a cooling water to the thermistor tablet 3 .
Claims (6)
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