DE4439892A1 - Temperaturgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturgeber mit einem elek­ trische Anschlüsse aufweisenden Kontaktsockel aus nicht leiten­ dem Material und einem topfförmigen Gehäuse zur Aufnahme mindestens eines auf Temperatur ansprechenden elektrischen Meßelementes in Form einer Scheibe, Pille oder dergleichen.

Temperaturgeber der vorstehenden Art werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Messung der Kühlerwassertemperatur oder der Öltemperatur eingesetzt und sind allgemein bekannt. Wünschens­ wert ist es bei solchen Temperaturgebern meist, daß sie mög­ lichst rasch auf eine sich ändernde Temperatur ansprechen, damit Regelvorgänge rechtzeitig erfolgen können.

Temperaturgeber mit zwei auf Temperatur ansprechenden Meß­ elementen werden beispielsweise eingesetzt, wenn beim Über­ schreiten einer festgelegten Temperaturschwelle gleichzeitig eine Anzeige und eine Regelelektronik angesteuert werden sollen. Da die Anzeige im Vergleich zur Regelelektronik einen relativ hohen Strom benötigt, kommt es bei dem für die Anzeige bestimm­ ten Meßelement zu einer verhältnismäßig hohen Aufheizung. Die Erwärmung dieses Meßelementes führt dazu, daß von ihm zugleich das unmittelbar benachbarte zweite Meßelement aufgeheizt wird, so daß es zu einem falschen Meßwert kommt. Abgesehen von diesem funktionellen Nachteil sind Temperatursensoren mit zwei neben­ einander angeordneten Meßelementen im Durchmesser unerwünscht groß, so daß sie meist nicht mehr einfach in eine Öffnung eines Gehäuses oder einer Rohrleitung eingesetzt bzw. eingeschraubt werden können.

Bei einem bekannten Temperaturgeber besteht das topfförmige Gehäuse aus Metall und weist einen ebenen Topfboden auf. Um den Temperaturgeber massefrei anschließen zu können, ist zwischen einer vom Meßelement kontaktierten Kontaktplatte und dem Topfboden eine Isolierung vorgesehen. Das scheibenförmige Meßelement kontaktiert mit einer ebenen Hauptfläche die Kontakt­ platte und es liegt an der gegenüberliegenden Hauptfläche des Meßelementes ein metallisches Druckstück an, das mittels einer metallischen Spiralfeder gegen das Meßelement beaufschlagt wird. Das andere Ende der Spiralfeder stützt sich am Kontaktsockel ab und ist metallisch leitend mit einem Anschluß des Temperaturge­ bers verbunden. Der andere Anschluß des Temperaturgebers ist mit einer weiteren Spiralfeder leitend verbunden, die auf ein weiteres Druckstück drückt, das hierdurch die Kontaktplatte kontaktiert. - Dieser Temperaturgeber weist zwar aufgrund des Umstandes, daß der Topf metallisch und das Meßelement in unmittelbarer Nähe des Topfbodens angeordnet ist, eine hohe Ansprechgeschwindigkeit auf, ist aber baulich infolge der Federkonstruktion, der benötigten Druckstücke, der Kontaktplatte und der Isolierung unter baulichem und montagemäßigem Aspekt sehr aufwendig.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Temperaturgeber der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß er bei einfacher Bauweise eine hohe Ansprechgeschwindigkeit aufweist.

Gelöst wird die Aufgabe bei einem Temperaturgeber der eingangs genannten Art dadurch, daß das Gehäuse aus nicht leitendem Material besteht und im Bereich des Topfbodens zur Aufnahme des jeweiligen Meßelements mit einer Tasche versehen ist. Die taschenförmige Ausbildung des Topfbodens dient der angepaßten Aufnahme des jeweiligen Meßelements in der diesem zugeordneten Tasche. Die Tasche umschließt damit so eng wie möglich das Meßelement, so daß der Wärmeübergang von dem außerhalb des Gehäuses befindlichen Medium zum Meßelement nicht nur auf den Bodenbereich der Tasche beschränkt ist, sondern auch über die Seitenflächen der Tasche erfolgt. Die schlechtere Leitfähigkeit des für das Gehäuse gewählten, nicht leitenden Materiales kann somit durch die bevorzugte Ausbildung des Gehäuses mit Topfboden kompensiert werden. Die Ansprechgeschwindigkeit des Temperatur­ gebers läßt sich noch weiter verbessern, wenn die Tasche so dünn wie möglich ausgebildet ist und/oder mit einer Wärmeleitpaste gefüllt ist.

Bevorzugt bestehen sowohl Kontaktsockel als auch topfförmiges Gehäuse aus Kunststoff. Dies ermöglicht es, Kontaktsockel und Gehäuse dicht miteinander zu verbinden, beispielsweise mitein­ ander mittels Ultraschall zu verschweißen. Kontaktsockel und Gehäuse sind zweckmäßig als Spritzgußteile ausgebildet.

Die Ausgestaltung des Temperaturgebers mit einer oder mehreren Taschen ermöglicht es, jedem Meßelement eine eigene Tasche zuzuordnen, so daß die Meßelemente sich nicht gegenseitig aufheizen können.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß für jedes Meßelement zwei Anschlüsse vorgesehen sind, die durch den Kontaktsockel geführt sind und in das Gehäuse ragen, wobei die meßelementseitigen Endabschnitte der Anschlüsse als Kontaktfahnen ausgebildet sind, die das Meß­ element zwischen sich aufnehmen. Bei dieser Gestaltung sind zur Kontaktierung des Meßelementes nur die beiden Anschlüsse erforderlich, die Gestaltung kommt damit ohne Spiralfedern, Druckstücke und Kontaktplatte aus. Die Anschlüsse sind in den Kontaktsockel eingespritzt, somit starr, wobei auf das eine Ende der Anschlüsse direkt ein Anschlußstecker aufsteckbar ist. Das andere Ende der Anschlüsse ist aus dem Kontaktsockel herausge­ führt und ragt bei miteinander verbundenem Gehäuse und Kon­ taktsockel in die zugeordnete Gehäusetasche, wobei zwischen den Kontaktfahnen das Meßelement aufgenommen ist. Bevorzugt ist das Meßelement zwischen den Kontaktfahnen eingeklemmt. Hierzu ist bei noch nicht zwischen den Kontaktfahnen angeordnetem Meß­ element der Abstand der Kontaktfahnen geringer als die Stärke des Meßelementes. Bei der Gestaltung des Temperaturgebers mit Kontaktfahnen kontaktieren diese das Meßelement in Form der Scheibe, Pille oder dergleichen im Bereich der gegenüberliegen­ den Hauptflächen, womit sich das Meßelement in Tiefenrichtung der Tasche erstreckt, im Gegensatz zur Anordnung des bekannten Meßelementes, das in Breitenerstreckung des Gehäusetopfes positioniert ist. Selbstverständlich besteht auch die Möglich­ keit, das Meßelement fest mit den Kontaktfahnen zu verbinden, zum Beispiel zu verlöten, zu verschweißen usw.

Bevorzugt ist der Querschnitt der jeweiligen Kontaktfahne geringer als der Querschnitt des zugeordneten Anschlusses im Bereich des Kontaktsockels. Dies stellt eine möglichst geringe Wärmeleitung zwischen der jeweiligen Kontaktfahne und dem im Kontaktsockel gehaltenen Bereich des zugeordneten Anschlusses sicher.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung ist vorgesehen, daß die Taschenöffnung senkrecht zur Längserstreckung der zugeordneten beiden Anschlüsse kreuzförmi­ gen Querschnitt aufweist. Diese Gestaltung berücksichtigt, daß die Kontaktfahnen in der einen Ebene angeordnet sind, während die zwischen diesen angeordnete Scheibe, Pille oder dergleichen in der Ebene senkrecht hierzu angeordnet ist und damit Kon­ taktfahnen und Meßelement eine Kreuzform definieren. Die entsprechende Querschnittsgestaltung der Taschenöffnung stellt sicher, daß die Anschlüsse und das Meßelement mit gerings­ möglichem Abstand von der Tasche umschlossen werden können, so daß sich eine geringer Wärmeübertragungsspalt ergibt, der wie zuvor beschrieben, bevorzugt mittels einer Wärmeleitpaste ausge­ füllt ist. In vorbeschriebenem Sinne sollte auch die Tasche senkrecht zur Längserstreckung der zugeordneten Anschlüsse kreuzförmigen Querschnitt aufweisen. Dies bedeutet, daß auch die Außenkontur der Tasche eine Kreuz definiert, womit sich bei geringer Wandstärke im Taschenbereich dort eine große Wärmeüber­ tragungsfläche ergibt.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Kontaktsockel jedem Meßelement zugeordnet einen Führungsansatz aufweist, der sich zwischen den dieses Meßelement haltenden Kontaktfahnen hinter dem Meßelement erstreckt. Die zwischen den Kontaktfahnen eingeklemmte Scheibe, Pille oder dergleichen ist somit allseitig geführt, nämlich durch die beiden Kontaktarme, durch die Form der Tasche, insbesondere den kreuzförmigen Querschnitt der Taschenöffnung, ferner durch den Führungsansatz am Kontaktsockel, der auf der dem Taschenboden abgewandten Seite des Meßelementes bevorzugt in geringfügigem Abstand zu diesem angeordnet ist oder es auch direkt kontaktiert. Ein geringfügi­ ger Abstand zwischen Führungsansatz und Meßelement läßt eine gewisse Verschiebung des Meßelementes zwischen den Kontaktfahnen in Richtung der Hauptflächen des Meßelementes zu, ohne daß die Kontaktierung aufgehoben wird. Durch die verschiebliche Anord­ nung des Meßelementes kann dieses sich beim Zusammenstecken von Gehäuse und Kontaktsockel von selbst innerhalb der Tasche ausrichten. Eine Weiterbildung sieht vor, daß das Gehäuse eine Führungsnut zur Aufnahme des radial äußeren Abschnittes des Führungsansatzes aufweist. Unabhängig von der Gestaltung der Tasche ist damit eine verdrehsichere Verbindung von Gehäuse und Kontaktsockel gegeben. Bei einer Ausbildung des Temperaturgebers mit zwei unterschiedlich großen Meßelementen und damit unter­ schiedlich großen Taschen sollten diametrale Bereiche des Führungsansatzes in zwei Führungsnuten im Gehäuse eingreifen, derart, daß nur dann ein Einschieben des Führungsansatzes in die Führungsnuten möglich ist, wenn der Kontaktsockel mit den in den Kontaktfahnen gehaltenen Meßelementen richtig positioniert auf das Gehäuse aufgesetzt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren und den Figuren selbst dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzel­ merkmalen erfindungswesentlich sind.

In den Figuren ist die Erfindung anhand einer Ausführungsform des Temperaturgebers beispielsweise dargestellt, ohne auf diese Ausführungsform beschränkt zu sein. Es zeigt:

Fig. 1 den zusammengebauten Temperaturgeber, wobei der Kontaktsockel von der Seite gesehen ist und das topfförmige Gehäuse in einem Längsmittelschnitt verdeutlicht ist,

Fig. 2 eine Draufsicht des in Fig. 1 gezeigten Kontaktsoc­ kels,

Fig. 3 eine Unteransicht des in Fig. 1 gezeigten Kontaktsoc­ kels,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Kontaktsockel gemäß der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt durch das topfförmige Gehäuse gemäß der Linie V-V in Fig. 1 und

Fig. 6 einen Schnitt durch die Taschen des Gehäuses gemäß der Linie VI-VI in Fig. 1.

Bestandteil des Temperaturgebers 1 bildet der Kontaktsockel 2 und das topfförmige Gehäuse 3. Diese sind als Spritzgußteile aus Kunststoff hergestellt. Der Kontaktsockel 2 weist einen be­ züglich der Achse 4 rotationssymmetrischen Mittelabschnitt 5 sowie einen im Querschnitt im wesentlichen viereckigen Stecker­ abschnitt 6 auf. Parallel zur Achse 4 weist der Kontaktsockel 2 vier metallische, plattenförmige Anschlüsse 7, 8, 9 und 10 auf, die in den Mittelabschnitt 5 eingespritzt sind und sich oben in den Steckerabschnitt 6 erstrecken und unten aus dem Mittel­ abschnitt 5 herausragen. Die unteren Endabschnitte der An­ schlüsse sind als Kontaktfahnen 11 ausgebildet, deren Quer­ schnitt geringer ist als der Querschnitt des verbleibenden Bereiches der Anschlüsse.

Die jeweils miteinander zusammenwirkenden Kontaktfahnen 11 der Anschlüsse 7 und 8 bzw. 9 und 10 nehmen zwischen sich ein Meßelement 12 bzw. 13 auf. Das Meßelement 12 bzw. 13 ist als Kreisscheibe ausgebildet, mit ebenen Hauptflächen 14 und 15. Sofern keine Scheibe 12 bzw. 13 zwischen den zugeordneten Kontaktfahnen 11 angeordnet ist, ist deren Abstand voneinander geringer als die Stärke der Scheibe 12 bzw. 13, so daß beim Einschieben der jeweiligen Scheibe 12 bzw. 13 zwischen die zugeordneten Kontaktfahnen 11 diese geringfügig ausweichen und die Scheiben 12 bzw. 13 zwischen den Kontaktfahnen 11 geklemmt werden.

Die Scheiben 12 und 13 weisen unterschiedlichen Durchmesser auf und werden im Bereich ihres Scheibenmittelpunktes geklemmt. Zwischen den außerhalb des Mittelabschnittes 5 angeordneten Bereichen der Anschlüsse 7 und 8 bzw. 9 und 10 ist ein Führungs­ ansatz 16 bzw. 17 angeordnet, der Bestandteil des Kontaktsockels 2 bildet und mit seinem unteren spitzen Bereich in geringfügigem Abstand von der Scheibe 12 bzw. 13 endet. Der Führungsansatz 16 bzw. 17 erstreckt sich plattenförmig nach außen, wobei die radiale Außenkontur 18 des jeweiligen Führungsansatzes 16 bzw. 17 mit einer Führungsnut 19 bzw. 20 im Inneren des Gehäuses 3 zusammenwirkt. Die Breite des Führungsansatzes 16 ist auf die Breite der Führungsnut 19 und die Breite des Führungsansatzes 17 auf die Breite der Führungsnut 20 abgestimmt, so daß der Kontaktsockel 2 und das Gehäuse 3 nur in einer definierten Position ineinandergesteckt werden können.

Bei den Scheiben 12 bzw. 13 handelt es sich um temperatur­ abhängige Widerstandselemente, beispielsweise Heißleiter.

In den Fig. 1, 5 und 6 ist die Ausbildung des Gehäuses 3 näher verdeutlicht. Das Gehäuse 3 ist topfförmig ausgebildet und weist im Bereich seines Topfbodens 21 zwei Taschen 22 und 23 auf, wobei die Tasche 22 der Aufnahme des unteren Abschnittes der Kontaktfahnen 11 der Anschlüsse 7 und 8 und des zwischen diesen gehaltenen Meßelementes 12, und die Tasche 23 der Aufnahme der unteren Abschnitte der Kontaktfahne 11 der An­ schlüsse 9 und 10 sowie des zwischen diesen gehaltenen Meß­ elementes 13 dient. Damit die Taschen 22 und 23 die vorgenannten Teile möglichst eng umschließen, ist der Querschnitt der jeweiligen Taschenöffnung 24 bzw. 25 kreuzförmig ausgebildet, wobei die identisch ausgebildeten Abschnitte 26 der Taschenöff­ nungen 24 und 25 der Aufnahme der Kontaktfahnen 11 und die entsprechend dem unterschiedlichen Durchmesser der Meßelemente 12 und 13 unterschiedlich lang ausgebildeten Abschnitte 27 der Taschenöffnungen 24 und 25 der Aufnahme der Meßelemente 12 und 13 dienen. Die Querschnittsfläche der Taschenöffnungen 24 bzw. 25 ist so bemessen, daß die zugeordneten Kontaktfahnen 11 sowie die zwischen diesen gehaltenen Scheiben mit möglichst geringem Abstand zur Innenwandung der Tasche 22 bzw. 23 in dieser eingesetzt werden können. Die Wandstärke der Tasche 22 bzw. 23 ist möglichst gering gewählt, so daß sich für die Tasche insgesamt gleichfalls eine kreuzförmige Querschnittsfläche ergibt.

Vor dem Zusammenbau des Temperaturgebers wird in die Taschen 22 und 23 Wärmeleitpaste 28 eingefüllt. Anschließend wird der Kontaktsockel 2 mit den zwischen den Kontaktfahnen 11 einge­ klemmten Meßelementen 12, 13 in der durch die Führungsansätze 16, 17 und die Führungsnuten 19, 20 vorgegebenen Orientierung in das topfförmige Gehäuse 3 eingesteckt, wobei die Kontaktfahnen 11 mit den Meßelementen 12, 13 in die Taschen 22, 23 eintauchen. In der Montageposition nach Fig. 1 werden der Kontaktsockel 2 und das Gehäuse 3 im Bereich der Trennfuge 29 miteinander mittels Ultraschall verschweißt. Der Temperaturgeber 1 wird dann im Bereich des Mittelabschnittes 30 des Gehäuses 3 in die Öffnung eines von einem Medium durchströmten Bauteiles einge­ setzt oder eingeschraubt. Das Medium kontaktiert den Temperatur­ geber im Bereich der beiden Taschen 22, 23 sowie des Topfbodens 21, so daß die Wärme über die dünnwandigen Taschen 22, 23 sowie die Wärmeleitpaste 28 den Meßelementen 12, 13 zugeleitet wird.

Claims (11)

1. Temperaturgeber mit einem elektrische Anschlüsse auf­ weisenden Kontaktsockel aus nicht leitendem Material und einem topfförmigen Gehäuse zur Aufnahme mindestens eines auf Temperatur ansprechenden elektrischen Meßelementes in Form einer Scheibe, Pille oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) aus nicht leitendem Material besteht und der Bereich des Topfbodens (21) zur Aufnahme des jeweiligen Meßelementes (12; 13) mit einer Tasche (22; 23) versehen ist.

2. Temperaturgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) der Aufnahme zweier Meßelemente (12, 13) dient, wobei zwei Taschen (22, 23) im Topfboden (21) vorgesehen sind und jede Tasche (22; 23) ein Meßelement (12; 13) aufnimmt.

3. Temperaturgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für jedes Meßelement (12; 13) zwei Anschlüsse (7, 8; 9, 10) vorgesehen sind, die durch den Kontaktsockel (2) geführt sind und in das Gehäuse (3) ragen, wobei die meßelementseitigen Endabschnitte der Anschlüsse als Kontaktfahnen (11) ausgebildet sind, die das Meßelement (12; 13) zwischen sich aufnehmen.

4. Temperaturgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (12; 13) zwischen den Kontaktfahnen (11, 11) eingeklemmt ist.

5. Temperaturgeber nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querschnitt der jeweiligen Kontaktfahne (11) geringer ist als der Querschnitt des zugeordneten Anschlusses (7; 8; 9; 10) im Bereich des Kontaktsockels (2).

6. Temperaturgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (22; 23) und/oder die Taschenöffnung (24; 25) senkrecht zur Längserstreckung der zugeordneten Anschlüsse (7, 8; 9, 10) kreuzförmigen Querschnitt aufweisen.

7. Temperaturgeber nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktsockel (2) jedem Meßelement (12; 13) zugeordnet einen Führungsansatz (16; 17) aufweist, der sich zwischen den dieses Meßelement (12; 13) haltenden Kontaktfahnen (11, 11; 11, 11) hinter dem Meßelement (12; 13) erstreckt.

8. Temperaturgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) eine Führungsnut (19; 20) zur Aufnahme eines radial äußeren Abschnitts (18; 18) des Führungs­ ansatzes (16; 17) aufweist.

9. Temperaturgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (22; 23) dünnwandig ausge­ bildet ist.

10. Temperaturgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (22; 23) mit einer Wärme­ leitpaste (28) gefüllt ist.

11. Temperaturgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktsockel (2) und das Gehäuse (3) miteinander dicht verbunden sind, insbesondere mitein­ ander durch Ultraschall verschweißt sind.