DE4339631C2 - Temperatursensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperatursensor für Kraftfahrzeuge mit einem einen an seinem freien Ende geschlossenen, topfförmigen Be­ reich aufweisenden Fühlergehäuse, in welches von der of­ fenen Seite her ein Einsatz aus elektrisch isolierendem Material mit einem Tragkörper ragt, an dessen dem ge­ schlossenen Ende des topfförmigen Bereiches zugewandten Ende ein auf Temperatur ansprechendes Element befestigt ist, von dem aus elektrisch nicht isolierte Anschluß­ drähte vom Tragkörper geführt zu Anschlußstücken eines Kontaktsockels des Einsatzes an seiner dem Element gegen­ überliegenden Seite verlaufen.

Temperatursensoren der vorstehenden Art werden beispiels­ weise in Kraftfahrzeugen zur Messung der Kühlwassertempe­ ratur oder der Öltemperatur eingesetzt und sind allgemein bekannt. Wünschenswert ist es bei solchen Temperatursen­ soren meist, daß sie möglichst rasch auf eine sich än­ dernde Temperatur ansprechen, damit Regelvorgänge recht­ zeitig erfolgen können. Diese Forderung wird von den be­ kannten Temperatursensoren jedoch noch nicht weitgehend genug erfüllt. Der Hauptgrund hierfür liegt darin, daß bei dem bekannten Temperatursensor die Anschlußdrähte in langen Bohrungen des Tragkörpers zu den Anschlußstücken hochgeführt sind. Durch diese Bohrungen sind die Anschlußdrähte zwar gut gegen Schwingungen ge­ schützt und können nicht gegen das an Masse anliegende Gehäuse des Tempera­ tursensors gelangen, jedoch schützt der elektrisch isolierende Werkstoff des Trag­ körpers die Anschlußdrähte zugleich vor Temperatureinflüssen. Es ist jedoch für das rasche Ansprechen des auf Temperatur reagierenden Elementes vorteilhaft, wenn auch die Anschlußdrähte der zu messenden Temperatur ausgesetzt sind, damit sie Wärme zu dem Element leiten können.

Es ist auch schon bekannt, bei Temperatursensoren zumindest die dem auf Tempe­ ratur ansprechenden Element angrenzenden Bereiche der Anschlußdrähte nicht im Tragkörper zu führen. Sie müssen dann jedoch mit einem Isolierüberzug versehen oder jeweils in einem Isolierröhrchen geführt sein, damit sie nicht gegenseitig oder mit dem Gehäuse elektrisch in Kontakt kommen können. Oftmals benutzt man auch zur Isolation gegenüber dem Gehäuse ein die Anschlußdrähte gemeinsam umge­ bendes Papprohr, welches in das Gehäuse eingeschoben ist. Nachteilig bei diesen Isolationen ist wiederum, daß sie die Anschlußdrähte zwangsläufig auch vor Tempe­ ratureinflüssen isolieren, so daß die Ansprechgeschwindigkeit des Temperatursen­ sors herabgesetzt wird. Hiervon abgesehen erhöhen sich durch die Isolationsmaß­ nahmen auch die Herstellungskosten des Temperatursensors.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Temperatursensor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er möglichst einfach aufgebaut ist, jedoch auf sich ändernde Temperaturen rasch anspricht. Außerdem soll der Temperatursen­ sor so ausgebildet sein, daß die Anschlußdrähte gegen Schwingungen gut gesichert sind und daß die Gefahr eines Brechens der Anschlußdrähte durch Schwingungen ausgeschlossen ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Tragkörper in seiner Außenmantelfläche zwei nach au­ ßen hin offene Nuten hat, in welchen die Anschlußdrähte von dem auf Temperatur ansprechenden Element zu den An­ schlußstücken geführt sind.

Ein solcher Temperatursensor ist sehr einfach aufgebaut und rasch zu montieren. Da die Nuten in seinem Tragkörper nach außen hin offen sind, kann die auf das Gehäuse ein­ wirkende Temperatur ungehindert zu den Anschlußdrähten und von dort zu dem auf Temperatur ansprechenden Element gelangen, so daß der erfindungsgemäße Temperatursensor eine geringe Zeitkonstante aufweist, also auf Temperatur­ änderungen rasch anzusprechen vermag. Weil die Anschluß­ drähte jedoch in den Nuten verlaufen, sind sie gegen Schwingungen gut gesichert, so daß sie nicht gegen das Gehäuse des Temperatursensors gelangen können, was zu ei­ nem elektrischen Kurzschluß führen würde. Weiterhin ist die Gefahr eines Brechens der Anschlußdrähte durch Schwingungen ausgeschlossen. Der erfindungsgemäße Tempe­ ratursensor eignet sich deshalb besonders für den Einsatz in Kraftfahrzeugen.

Die Montage des Temperatursensors ist besonders einfach und rasch durchzuführen, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Anschlußstücke jeweils einen Kontaktzapfen aufweisen, der sich vom Kontaktsockel parallel zum an den Kontaktsockel angrenzenden Endbereich des Tragkörpers mit einem geringen Seitenversatz zur je­ weiligen Nut erstreckt und wenn die Anschlußdrähte je­ weils einen abgewinkelten Endbereich aufweisen, der aus der jeweiligen Nut herausragt und gegen den jeweiligen Kontaktzapfen anliegt. Durch diese Gestaltung kommt es beim Einschieben der Anschlußdrähte in die Nuten des Tragkörpers und anschließenden Hochschieben des Elementes zwangsläufig zu einer Kontaktierung der Kontaktkörper.

Die Anschlußdrähte sind besonders zuverlässig und rasch mit den Kontaktkörpern zu verbinden, wenn ihre abgewin­ kelten Endbereiche mit den Kontaktzapfen verlötet oder verschweißt sind.

Die Winkellage des Kontaktsockels relativ zum Fühlerge­ häuse läßt sich auf einfache Weise dadurch festlegen, daß der Kontaktsockel zwei jeweils in eine axiale Ausnehmung des Fühlergehäuses greifende Positioniervorsprünge hat.

Die Positioniervorsprünge können zusätzlich zur Aufgabe des Festlegens der Winkellage des Kontaktsockels die Auf­ gabe erfüllen, ein Herausrutschen der Kontaktdrähte aus den Nuten im oberen, dem Kontaktsockel zugewandten Be­ reich zu verhindern, wenn gemäß einer anderen Ausgestal­ tung der Erfindung die Positioniervorsprünge mit radialem Abstand zu den Nuten des Tragkörpers und außenseitig zu den Kontaktzapfen angeordnet sind.

Falls die Anschlußdrähte mit ihren abgebogenen Enden teilweise aus der jeweiligen Nut herausragen, werden sie beim Einschieben bis in Endstellung des auf Temperatur ansprechenden Elementes zwangsläufig wieder vollständig zurück in die jeweilige Nut geschoben, wenn die Positio­ niervorsprünge an ihrem zu dem auf Temperatur ansprechen­ den Element hinweisenden Ende jeweils auf der der Nut zu­ gewandten Seite eine Einzugsschräge aufweisen.

Ein Verklemmen der abgewinkelten Endabschnitte der An­ schlußdrähte bei ihrem Einschieben an den Kontaktzapfen kann auf einfache Weise dadurch ausgeschlossen werden, daß die Kontaktzapfen an ihrem zum auf Temperatur anspre­ chenden Element hinweisenden Ende jeweils eine Spitze aufweisen.

Der Wärmetransport vom Gehäuse des Temperatursensors zu dem auf Temperatur ansprechenden Element und zu den An­ schlußdrähten erfolgt besonders intensiv und rasch, wenn gemäß einer anderen, vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung das Gehäuse im Bereich des auf Temperatur anspre­ chenden Elementes und der Anschlußdrähte mit einer Wärme­ leitpaste gefüllt ist.

Wenn das Gehäuse des Temperatursensors nur geringen Ab­ stand von den in Nuten des Tragkörpers hochgeführten An­ schlußdrähten hat, dann besteht die Gefahr, daß die An­ schlußdrähte gegen das Gehäuse gelangen, wenn sie nicht über ihre gesamte Länge exakt in den Nuten verlaufen. Das kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfin­ dung auf einfache Weise dadurch vermieden werden, daß die Nuten im Tragkörper zum Einsetzen der Anschlußdrähte einen radial nach außen offenen Bereich und daran an­ schließend für die endgültige Lage der Anschlußdrähte einen radial vom Material des Tragkörpers abgedeckten Be­ reich aufweisen.

Der erfindungsgemäße Temperatursensor kann als Doppeltem­ peratursensor ausgebildet sein, wenn am Tragkörper über­ einander und zueinander winkelversetzt zwei auf Tempera­ tur ansprechende Elemente angeordnet sind und wenn ent­ sprechend zwei zueinander winkelversetzte Paare von Nuten am Tragkörper vorgesehen sind.

Die Anordnung von zwei auf Temperatur ansprechenden Ele­ menten ist mit besonders geringem konstruktiven Aufwand und Montageaufwand möglich, wenn gemäß einer anderen Wei­ terbildung der Erfindung die Nuten für das untere auf Temperatur ansprechende Element weniger tief radial in den Tragkörper hineinführen als die anderen Nuten und zum Ende hin durch jeweils einen Tragkörpersteg im Endbereich radial abgedeckt sind.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei da­ von in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Temperatur­ sensor nach der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Einsatzes des Temperatursensors,

Fig. 3 eine Ansicht des Einsatzes von unten,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfüh­ rungsform eines Temperatursensors nach der Erfindung,

Fig. 5 eine Ansicht des Einsatzes des Temperatur­ sensors nach Fig. 4 von unten.

Der in Fig. 1 im Längsschnitt gezeigte Temperatursensor hat ein Fühlergehäuse 1 aus Metall mit einem an seinem unteren Ende geschlossenen, topfförmigen Bereich 2. In dieses Fühlergehäuse 1 ist von oben her ein Einsatz 3 aus einem elektrisch isolierenden Material dichtend einge­ setzt, der einen Kontaktsockel 4 mit einem in den topf­ förmigen Bereich 2 führenden Tragkörper 5 hat.

Aus dem Kontaktsockel 4 ragen zwei Anschlußstücke 6, 7 nach oben, welche bei diesem Ausführungsbeispiel als üb­ liche Steckerstifte ausgeführt sind. Jedes Anschlußstück 6, 7 hat im Inneren des Fühlergehäuses 1 einen Kontakt­ zapfen 8, 9, der sich parallel zum oberen Bereich des Tragkörpers 5 erstreckt. Im unteren Bereich des topfför­ migen Bereiches 2 des Fühlergehäuses 1 ist zwischen dem Ende des Tragkörpers 5 und der Stirnseite des Fühlerge­ häuses 1 ein auf Temperatur ansprechendes Element 10 an­ geordnet, bei dem es sich um ein elektronisches Bauteil, insbesondere ein NTC-Element oder PTC-Element handelt. Von dem Element 10 führen zwei blanke Anschlußdrähte 11, 12 am Tragkörper 5 hoch, die an ihrem oberen Ende jeweils einen abgewinkelten Endbereich 13, 14 haben, der den Kon­ taktzapfen 8 bzw. 9 berührt und mit ihm jeweils ver­ schweißt oder verlötet ist.

Die Fig. 1 läßt weiterhin erkennen, daß der Kontaktsoc­ kel 4 zwei nach unten gerichtete Positioniervorsprünge 15, 16 hat, welche in jeweils eine entsprechende Ausneh­ mung 17, 18 in der oberen Stirnfläche des Fühlergehäuses 1 greifen. Dadurch wird die Winkellage des Einsatzes 3 relativ zum Fühlergehäuse 1 festgelegt.

Die Fig. 2 dient der zusätzlichen Verdeutlichung der Ge­ staltung des Einsatzes 3. Zu erkennen ist dort, daß die Positioniervorsprünge 15, 16 Einzugsschrägen 19, 20 auf­ weisen, welche den Kontaktzapfen 8, 9 und damit auch dem Tragkörper 5 zugewandt sind. Weiterhin zeigt die Fig. 2, daß die beiden Kontaktzapfen 8, 9 nach unten hin jeweils mit einer Spitze 21, 22 enden.

Die Fig. 3 zeigt ein für die Erfindung besonders wichti­ ges Merkmal des Temperatursensors, nämlich zwei nach au­ ßen hin offene Nuten 23, 24 in der Außenmantelfläche des Tragkörpers 5. Diese Nuten 23, 24 laufen am Tragkörper 5 hoch bis zum oberen Ende des Tragkörpers 5, was in Fig. 2 durch gestrichelte Linien verdeutlicht ist. In diesen Nuten 23, 24 führen die in Fig. 1 gezeigten Anschluß­ drähte 11, 12 nach oben zu den Kontaktzapfen 8, 9.

Die Fig. 3 zeigt zusätzlich, daß die Nuten 23, 24 in Be­ zug auf die Kontaktzapfen 8, 9 geringfügig seitenversetzt sind. Dadurch vermögen die in Fig. 1 gezeigten abgewin­ kelten Endbereiche 13, 14 seitlich neben die Kontaktzap­ fen 8, 9 zu gelangen, um anschließend mit diesen ver­ schweißt werden zu können. Die in Fig. 2 zu erkennenden Positioniervorsprünge 15, 16 mit den jeweiligen Einzugs­ schrägen 19, 20 sind in Fig. 3 ebenfalls zu sehen.

Die Fig. 4 zeigt einen Temperatursensor, bei dem im topfförmigen Bereich 2 seines Fühlergehäuses 1 unter dem auf Temperatur ansprechenden Element 10 ein weiteres auf Temperatur ansprechendes Element 25 vorgesehen ist. Von diesem führen Anschlußdrähte 26, 27 zum Tragkörper 5.

Die in Fig. 5 gezeigte Ansicht des Tragkörpers 5 von un­ ten läßt in seinem topfförmigen Bereich zusätzlich zu den auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 1-3 vor­ gesehenen Nuten 23, 24 zwei gegenüberliegende Nuten 28, 29 erkennen. Diese Nuten 28, 29 sind jeweils im Endbe­ reich durch einen Tragkörpersteg 30, 31 in radialer Rich­ tung abgedeckt. Sie führen weniger tief radial in den Tragkörper 5 hinein als die Nuten 23, 24 und setzen sich bogenförmig fort. Dadurch kann man das Element 25 mit seinen Anschlußdrähten 26, 27 auch bei abgewinkelten Drahtenden von unten her in die offenen Bereiche der Nu­ ten 28, 29 einschieben und danach um so viel verdrehen, bis die Anschlußdrähte 26, 27 hinter die Tragkörperstege 30, 31 gelangen.

Claims (11)

1. Temperatursensor für Kraftfahrzeuge mit einem einen an seinem freien Ende geschlossenen, topfförmigen Bereich aufweisenden Fühlergehäuse, in welches von der offenen Seite her ein Einsatz aus elektrisch isolierendem Material mit einem Tragkörper ragt, an dessen dem geschlossenen Ende des topfförmigen Bereiches zugewandten Ende ein auf Temperatur ansprechendes Element befestigt ist, von dem aus elektrisch nicht isolierte Anschlußdrähte vom Tragkörper geführt zu An­ schlußstücken eines Kontaktsockels des Einsatzes an seiner dem Element gegen­ überliegenden Seite verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (5) in seiner Außenmantelfläche zwei nach außen hin offene Nuten (23, 24) hat, in wel­ chen die Anschlußdrähte (11, 12) von dem auf Temperatur ansprechenden Element (10) zu den Anschlußstücken (6, 7) geführt sind.

2. Temperatursensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ schlußstücke (6, 7) jeweils einen Kontaktzapfen (8, 9) aufweisen, der sich vom Kon­ taktsockel (4) parallel zum an den Kontaktsockel (4) angrenzenden Endbereich des Tragkörpers (5) mit einem geringen Seitenversatz zur jeweiligen Nut (23, 24) er­ streckt, und daß die Anschlußdrähte (11, 12) jeweils einen abgewinkelten Endbe­ reich (13, 14) aufweisen, der aus der jeweiligen Nut (23, 24) herausragt und gegen den jeweiligen Kontaktzapfen (8, 9) anliegt.

3. Temperatursensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die abgewinkelten Endbereiche (13, 14) mit den Kontaktzapfen (8, 9) verlötet oder verschweißt sind.

4. Temperatursensor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt­ sockel (4) zwei jeweils in eine axiale Ausnehmung (17, 18) des Fühlergehäuses (1) greifende Positioniervor­ sprünge (15, 16) hat.

5. Temperatursensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Positioniervorsprünge (15, 16) mit radialem Abstand zu den Nuten (23, 24) des Tragkörpers (5) und au­ ßenseitig zu den Kontaktzapfen (8, 9) angeordnet sind.

6. Temperatursensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Positioniervorsprünge (15, 16) an ihrem zu dem auf Temperatur ansprechenden Element (10) hinweisen­ den Ende jeweils auf der der Nut (23, 24) zugewandten Seite eine Einzugsschräge (19, 20) aufweisen.

7. Temperatursensor nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt­ zapfen (8, 9) an ihrem zum auf Temperatur ansprechenden Element (10) hinweisenden Ende jeweils eine Spitze (21, 22) aufweisen.

8. Temperatursensor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlerge­ häuse (1) im Bereich des auf Temperatur ansprechenden Elementes (10) und der Anschlußdrähte (11, 12) mit einer Wärmeleitpaste gefüllt ist.

9. Temperatursensor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (23, 24) im Tragkörper (5) zum Einsetzen der Anschlußdrähte (11, 12) einen radial nach außen offenen Bereich und daran anschließend für die endgültige Lage der Anschluß­ drähte (11, 12) einen radial vom Material des Tragkörpers (5) abgedeckten Bereich aufweisen.

10. Temperatursensor nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Tragkörper (5) übereinander und zueinan­ der winkelversetzt zwei auf Temperatur ansprechende Ele­ mente (10, 25) angeordnet sind und daß entsprechend zwei zueinander winkelversetzte Paare von Nuten (23, 24; 28, 29) am Tragkörper (5) vorgesehen sind.

11. Temperatursensor nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nuten (28, 29) für das untere auf Tem­ peratur ansprechende Element (25) weniger tief radial in den Tragkörper (5) hineinführen als die anderen Nuten (23, 24) und zum Ende hin durch jeweils einen Tragkörper­ steg (30, 31) im Endbereich radial abgedeckt sind.