DE4329028A1 - Verfahren zur Herstellung eines mit Kunststoff ummantelten Temperaturfühlers mit verkürzter Ansprechzeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verfahren zur Herstellung eines mit Kunststoff ummantelten Tempe­ raturfühlers mit verkürzter Ansprechzeit sowie auf den Temperaturfühler selbst. Der Fühler weist ein temperaturempfindliches Element, insbesondere ein temperaturabhängiges Widerstandselement in Form ei­ ner Scheibe, Pille oder dergleichen auf, das in einem Fühlergehäuse angeordnet ist, zur Erzeugung eines sich in Abhängigkeit von der Temperatur ste­ tig ändernden Signals gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 sowie dem Hauptpatent Nr. . . . Patent Anmeldung Nr. P 42 37 036.-52.

Es sind bereits elektrische Temperaturmeßeinrich­ tungen und Temperaturschalteinrichtungen bekannt, bei denen in einem mit einem Schraubgewinde ver­ sehenen, metallischen rohrförmigen Fühlergehäuse ein temperaturabhängiges Widerstandselement ange­ ordnet ist. Das Widerstandselement ist hierbei ent­ weder ein Widerstandsdraht, der zu einer das rohr­ förmige 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 Fühler­ gehäuses befindlichen Anschlußkontakten verbunden, an die eine Schaltungsanordnung angeschlossen sein kann, die im allgemeinen an einem fühler­ fernen Ort untergebracht ist. Ist die Einrich­ tung für eine Temperaturüberwachung vorgesehen, so wird die elektronische Schaltung einen Schwel­ lenwertschalter und gegebenenfalls einen Ver­ stärker umfassen, soll sie dagegen zur kontinuier­ lichen Temperaturmessung dienen, so wird sie eine Brückenschaltung, gegebenenfalls mit einem Dif­ ferenzverstärker enthalten.

Diese bekannten Temperaturmeßeinrichtungen und Temperaturschalteinrichtungen haben den Nachteil, daß ihre Herstellung umständlich und teuer ist.

Aus der DE-OS 38 22 533 ist ein Herstellungsver­ fahren für eine Temperaturfühler-Vorrichtung bekannt.
In einer ersten Phase wird ein Ver­ bindungselement 5 zur mechanischen Verbindung von zwei an die Brücke 3 angrenzenden Abschnit­ ten der Stecker 2 zwischen der Brücke 3 und den Abschnitten 4 aus Kunststoff spritzgepreßt (Fig. 2),
in einer zweiten Phase wird die Brücke 3 durch einen Schneidvorgang durchtrennt, um die La­ mellenstecker 2 elektrisch zu isolieren (Fig. 3),
in einer dritten Phase werden die Enden von zwei Anschlüssen eines Temperaturfühlers 6 an entsprechenden, vom Verbindungselement 5 frei­ gelassenen Stellen der Stecker 2 angelötet (Fig. 4) und
in einer vierten Phase wird um die Stecker 2 das Verbindungselement 5 und den Fühler 6 ein Kunststoffgehäuse 8 spritzgepreßt, welches die Halterung der Stecker 2 und des Tempe­ raturfühlers 6 darstellt (Fig. 5 und 6).

Ein derartiges Herstellungsverfahren ist äußerst aufwendig und für eine wirtschaftliche Massen­ fertigung von Temperaturfühlern absolut unge­ eignet.

Weiterhin ist aus der DE-OS 41 08 789 ein Tempe­ ratursensor für die Abtastung eines Luftstromes bekannt geworden. Dieser Temperatursensor erfor­ dert mehrere Spritzgießvorgänge (Fig. 2) zwei Lötvorgänge sowie einen erheblichen Montageauf­ wand mittels teurer Montagemaschinen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Ansprechzeit eines Temperaturfühlers zu verringern sowie ein Herstellungsverfahren für einen Temperaturfühler vorzuschlagen, welches einen sehr sicher und langfristig einwandfrei arbeitenden Temperaturfühler ergibt und der äußerst einfach und sehr wirtschaftlich als Mas­ senprodukt hergestellt werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst in Übereinstimmung mit den Merkmalen der Patentansprüche.

In eine Spritzgießform wird ein Steckkontakt­ paar mit an dem einen Ende zwischen beiden Kontakten angeordneter Heißleitertablette einge­ legt. Dann wird durch einen einzigen Spritz­ hub zwecks Füllung der Form

• - der Steckerflansch
• - das das Steckkontaktpaar(e) führende mittlere Halterungsteil gespritzt sowie
• - der Kunststoffmantel, der die gegen­ überliegenden Enden des Steckkontakt­ paares mit der zwischen beiden angeord­ neten Heißleitertablette umhüllt.

In nur einem sehr kurz dauernden Spritzhub wird somit ein kompletter Temperaturfühler erhalten, der noch dazu entscheidene Vorteile aufweist. Zu erwähnen ist in dieser Beziehung zunächst die äußerst robuste Ausführung, die sich ins­ besondere sehr gut in stark vibrierenden Ver­ brennungsmotoren als Temperaturfühler eignen.

Die Weiterentwicklung eines derartig herge­ stellten Temperaturfühlers hat gezeigt, daß die Ansprechzeit des Temperaturfühlers wesent­ lich verkürzt werden muß.

Es wurde daher zunächst versucht, den Tempe­ raturfühler in dem Wasserstrom schräg oder frontal anströmen zu lassen. Der Wärmeübergang reduzierte sich durch diese Maßnahme.

Eine wesentliche Verbesserung des Wärmeüberganges wurde erzielt indem in unmittelbarer Nähe des Mantels eine turbulente Strömung des zu messen­ den Mediums geschaffen wurde, d. h. wenn die Grenz­ schichten des Medium an der Fühleroberfläche zu einer turbulenten Strömung veranlaßt werden.

Durch diese Maßnahme wurde die Ansprechzeit des Temperaturfühlers um ca. 60% verkürzt.

Da die Kunststoffumhüllung (z. B. glas- oder kohlefaserhaltiges Polyamid) so gut wie keinem Verschleiß unterliegt und hochsäurebeständig ist wird ein Temperaturfühler erhalten, der so­ wohl hinsichtlich seiner Qualität aber insbe­ sondere hinsichtlich seiner äußerst einfachen Herstellung in jeder Hinsicht den bekannten Temperaturfühlern weit überlegen ist und kei­ nerlei Korrosionserscheinungen unterliegt.

In dem Spritzgießvorgang können ebenfalls ohne einen zusätzlichen Aufwand mehrere Steck­ kontaktpaare mit unterschiedlichen Heißleiter­ tabletten für verschiedene Funktionen in einem Temperaturfühler vereinigt werden, wodurch die Vorteile des erfindungsgemäßen Herstellungsver­ fahrens noch deutlicher werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung schematisiert dargestellt.

Zwischen dem Steckkontakt 1, 2 ist eine Heiß­ leitertablette 3 gelötet. Die aus diesen Bau­ teilen gefertigte Einheit wird in die Form einer Spritzgießmaschine gelegt.

Die Form weist eine Ausbildung auf entsprechend der in der Zeichnung gezeigten Konturen der Kunststoffteile.

Dann wird durch Befüllen der Form in einem ein­ zigen Arbeitsgang der Temperaturfühler fertig­ gestellt.

In diesem Arbeitsgang wird z. B. der zylinderförmi­ ge Steckerflansch 4, das mittlere Halterungs­ teil 5 für die Stabilisierung der Steckkontakte 1 und 2 und der die Steckkontakte 1 und 2 und die Heißleitertablette 3 umhüllende Kunststoff­ mantel 6 gespritzt.

Um den Temperaturfühler beispielsweise in einem Thermostatventilgehäuse einsetzen und befestigen zu können ist an dem mittleren Halterungsteil 5 ein Flanschteil 7 angespritzt mit einem ring­ förmigen Einraststeg 8 für die Aufnahme eines O-Ringes 9 als Abdichtungsring.

In der Zeichnung ist zwecks Verwirbelung jegli­ cher laminarer Strömung entlang der Oberfläche des Mantels 6 die Oberfläche mit quer zu den Steckkon­ taktteilen 1a und 2a verlaufenden Rippen 11 ausge­ bildet. Durch diese Ausbildung wurde die Ansprech­ zeit des Temperaturfühlers um etwa 60% verkürzt. Durch die Schaffung der turbulenten Strömung des Mediums nimmt der Temperaturfühler in gleicher Zeit wesentlich mehr Wärme auf wodurch die An­ sprechzeit verkürzt wird.

Die besten Ergebnisse hinsichtlich der Zerstörung der laminaren Grenzschichten des strömenden Medi­ ums wurden mit rechteckigen quer zu den Steckkon­ takten verlaufenden Rippen erzielt, wenn zwischen den einzelnen Rippen ein Abstand belassen wurde, der etwa eine zweifache Rippenbreite aufwies. Mit dieser Ausführungsform konnte die Ansprech­ zeit um 66,7% verkürzt werden.

Bei der Erprobung von im Querschnitt dreieckigen Rippen verkürzte sich die Ansprechzeit noch um 20,2%.

Zylinderstiftförmige etwa eine Höhe vom 1,5-fachem des Durchmessers aufweisende Stifte verkürzten die Ansprechezeit um 13%. Quadratische etwa eine Höhe vom 1,5-fachen der Seitenlänge aufweisende Stifte erzielten eine um 16,7% verkürzte Ansprechzeit.

Je nach Einsatzgebiet des Temperaturfühlers wird die Dicke des Mantels 6 gewählt, um einen schnel­ len Temperaturübergang von beispielsweise einem Kühlwasser auf die Heißleitertablette nicht zu beeinträchtigen. Um einen Wärmeabfluß in Richtung des Steckerflansches 4 weitgehend zu verhindern weist das mittlere Halterungsteil 5 eine Isolier­ ringnut 10 auf.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen eines Temperaturfühlers mit verkürzter Ansprechzeit der ein, durch einen Spritzgießvorgang hergestelltes Kunststoffgehäuse sowie Steckkontaktpaare mit dazwischen angeordne­ ten Kalt- oder Heißleitertabletten aufweist ge­ mäß dem Hauptpatent Nr. . . . (Patentanmeldung Nr. P 42 37 036.-852), gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte

• - Einlegen eines oder mehrerer Steckkontakt­ paare mit an dem einen Ende zwischen den Kontakten angeordneter Heiß- oder Kaltlei­ tertablette (4) in eine Spritzgießform
• - Füllen der Spritzgießform mit fließfähigem Kunststoff durch einen einzigen Spritzhub unter Bildung der folgenden die Steckkontakt­ paare aufnehmenden Bereiche aus einem Guß
• - des Steckerflansches (4)
• - des die Steckkontaktpaare (1, 2) führenden mittleren Halterungsteiles (5)
• - des, die Enden (1a, 2a) der Steckkontakt­ paare (1, 2) mit einer unmittelbar dazwi­ schen angeordneten Heiß- oder Kaltleiter­ tablette (3) wasserdicht umhüllenden Kunst­ stoffmantels (6),
• - der auf der Oberfläche des Kunststoffmantels (6) angeordneten eine turbulente Grenz­ schichtströmung erzeugenden Widerstands­ elemente in Form von Rippen (11) Riegeln, quadratisch, rechteckig oder rund ausgebil­ deten Stifte,
• - Entfernen des fertigen Temperaturfühlers aus der Spritzgießform.

2. Temperaturfühler hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bestehend aus einem oder mehre­ ren, in einem Kunststoffgehäuse angeordneten Steckkontaktpaaren mit dazwischen angeordnete Heiß- oder Kaltleitertablette, wobei das Kunst­ stoffgehäuse aus einem mittleren Halterungsteil und aus einem Steckerflansch besteht, dadurch gekennzeichnet,
daß das bzw. die Enden (1a, 2a) der Steckkontakt­ paare mit der unmittelbar dazwischen angeordneten Heiß- oder Kaltleitertablette aufnehmende und was­ serdicht umschließende Mantelteil (6) zusammen mit dem mittleren, die Steckkontaktpaare (1, 2) führen­ den Halterungsteil (5) und dem Gehäusestecker­ flansch (4) aus einem, einstückigen Kunststoff­ teil, ausgebildet ist,
und daß die einzelnen Streifen der Steckkontaktpaare (1, 2) als durchgehende auf einem Metallteil bestehende Kontaktstreifen (1, 1a, 2, 2a) ausgebildet sind und
daß die Oberfläche des Mantels (6) eine turbu­ lente Grenzschichtströmung erzeugende, Rippen, Riegel, quadratische rechteckige oder runde Stifte aufweist.