EP4330643A1 - Prüfanordnung und temperatursensor - Google Patents

Prüfanordnung und temperatursensor

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Publication number
EP4330643A1
EP4330643A1 EP22726010.6A EP22726010A EP4330643A1 EP 4330643 A1 EP4330643 A1 EP 4330643A1 EP 22726010 A EP22726010 A EP 22726010A EP 4330643 A1 EP4330643 A1 EP 4330643A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
recess
temperature sensor
test arrangement
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP22726010.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Wehring
Conall Dodd
Jordi Basiana Martí
Carsten DEHOFF
Bernhard Ostrick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
TDK Electronics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Electronics AG filed Critical TDK Electronics AG
Publication of EP4330643A1 publication Critical patent/EP4330643A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • G01K1/143—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations for measuring surface temperatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • 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
    • G01K7/223—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 characterised by the shape of the resistive element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/08—Protective devices, e.g. casings
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    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/16—Special arrangements for conducting heat from the object to the sensitive element
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2205/00—Application of thermometers in motors, e.g. of a vehicle

Definitions

  • the invention relates to a test arrangement comprising a test body and a temperature sensor for measuring its temperature, as well as a correspondingly suitable temperature sensor.
  • test specimens such as on busbars in electric motors in electric vehicles or on pipes in air conditioning systems or heat pumps
  • a good thermal connection of a temperature sensor to the test body must be ensured.
  • Temperature sensors as described prior to this invention are usually externally pressed onto the surfaces of electrical components whose temperature is to be measured.
  • temperature sensors can in principle also be attached to the surface of a component to be tested by gluing.
  • a test arrangement and a temperature sensor are provided which enable the temperature sensor to be installed in the test arrangement in a simple and mechanically stable manner.
  • a test arrangement is specified, having a test body and a temperature sensor for measuring its temperature.
  • the test specimen has a recess which is open towards its insertion side.
  • the temperature-sensitive element of the temperature sensor is at least partially sunk into the recess by being pushed in.
  • pushing in is preferably understood to mean a substantially non-rotating movement or a substantially translational movement into the recess.
  • the countersunk or partially countersunk part of the temperature sensor is preferably not screwed into the recess. Accordingly, neither the cutout nor the part of the temperature sensor that is or is sunk into the cutout preferably has a thread.
  • a corresponding test arrangement or a corresponding temperature sensor has the advantage that it is easy to attach the temperature sensor to the test body.
  • Attaching the temperature sensor does not require any tools to screw it in.
  • the at least partial sinking in the test specimen has the advantage that the temperature sensor is prevented from slipping perpendicularly to a direction of insertion through the walls of the cutout. In this way, slipping parallel to a surface of the test specimen can also be prevented. Position locking can be achieved by restricting the movement of the sensor. So can sensitivity to vibrations can also be reduced and the safety and accuracy of measurements can be increased. This is particularly relevant in relation to a long-term or continuous measurement of the temperature.
  • heat can be exchanged or flow from the test body to the temperature-sensitive element from a number of spatial directions.
  • the temperature detection can be improved.
  • test body at least partially surrounds the temperature-sensitive element, heat dissipation from the temperature-sensitive element to the environment can be reduced. In contrast to a sensor that is only applied externally, a systematic temperature difference between the temperature-sensitive element and the test body can be prevented at least in part.
  • the temperature sensitive element or a sheath surrounding it can be in direct contact with the wall of the cavity.
  • the temperature-sensitive element can be arranged in the recess in a freely suspended or free-standing manner. Direct contact with the wall can be advantageous for rapid detection of temperature changes.
  • the test body preferably contains a solid-like material.
  • the recess is preferably formed in the solid-like material.
  • the temperature-sensitive element is preferably sunk into the recess in such a way that it does not protrude from the recess on the other side.
  • the test body can be a conductor rail, for example in an electric motor in electric vehicles.
  • the test body can thus be made of metal, for example.
  • the test body can also be a pipe from an air conditioning system or a heat pump or another pipe.
  • the recess is preferably formed exclusively in the tube wall.
  • the temperature sensor does not penetrate into the interior of a pipe, that is, for example, does not reach into a fluid that is guided in a pipe.
  • the test body can also be a cantilever on one of the bodies mentioned above.
  • a cantilever can be understood here as a part protruding from a main body.
  • the temperature-sensitive element is completely buried in the recess.
  • Full submersion can further improve the exchange of heat.
  • a previously described temperature sensor preferably contains the temperature-sensitive element in a measuring head, with the measuring head preferably having a cover.
  • a measuring head can be mechanically more stable than the temperature-sensitive element itself. This protects the temperature-sensitive element from mechanical stress to be protected. In addition, an inhibition of the movement perpendicular to the direction of insertion by sinking the measuring head with a temperature-sensitive element is better possible than with a comparatively unstable, exposed temperature-sensitive element alone.
  • a fastening device for fixing the temperature sensor for movement counter to the direction of insertion can be contained in the test arrangement.
  • the fastening device comprises a spring clip.
  • the spring clip preferably causes a certain contact pressure between the temperature sensor and the test body, which mainly has the task of preventing the temperature sensor from falling out of the recess in the opposite direction to the insertion direction, or from falling off the test body.
  • the clamp does not necessarily have to prevent displacement or slipping perpendicular to the direction of insertion.
  • a tolerance requirement for the clamping effect is lower than in a case in which the clamp would also have to act against displacement or slipping perpendicular to the direction of insertion.
  • the spring clip can thus bring about a clamping effect between a part of the spring clip facing away from the holding area and the holding area.
  • a spring clip as a fixation can in particular have the advantage that it can be designed as part of the temperature sensor.
  • the temperature sensor can be attached to the test specimen by simply plugging it in and plugging it in, with the temperature-sensitive element being at least partially sunk into the recess and the spring clamp engaging the temperature sensor in such a way that the clamping effect is achieved.
  • An additional attachment of a separate spring clip, separate from the rest of the temperature sensor, after the insertion of the temperature-sensitive element can thus be avoided.
  • complicated screwing or screwing can be avoided by a spring clip, since attachment and fixation can be done by simply plugging and plugging.
  • a single spring clamp or a plurality of spring clamps can bring about the fixation.
  • the temperature sensor can also be attached to a test specimen that is not accessible from all sides, for example because access is blocked from some sides by installation in an application.
  • spring clamps such as two spring clamps, can ensure, for example, a multi-sided and thus more secure fixation.
  • the spring clip can be made of an elastic metal or an elastic plastic, for example.
  • the spring clip can be made of a similar or the same material as the housing. However, the material can also be different.
  • a cable tie can also be used to fix the temperature sensor as an alternative or in addition to the spring clip.
  • the cable tie can be placed around the specimen and the temperature sensor. It can therefore wrap around the test body and the temperature sensor together, or be tightened around them.
  • a cable tie can represent a simple and inexpensive fixation in terms of attachment.
  • the cable tie can be attached to an elongated test body at a point at which the test body is exposed all around with respect to its longitudinal axis.
  • the recess is a blind hole.
  • the temperature-sensitive element can also be surrounded by the material of the test specimen on the side of this base in addition to the wall of the recess. This allows heat to dissipate away from the recess to which Environment can be avoided even better and the temperature measurement can be further improved.
  • the temperature-sensitive element or its measuring head can, but does not have to, come into contact with the walls or the floor.
  • the recess can have a further opening on the outside of the test body in addition to the opening on the insertion side.
  • it can be a continuous opening through the test specimen, the opening being on the opposite side of the insertion side, for example.
  • the temperature sensor has a closure part which at least partially covers this further opening.
  • a continuous opening in the test specimen is easier to produce than a blind hole.
  • an inexpensive stamping process can be used for this.
  • This additional opening is preferably completely covered.
  • Such a closure part can preferably be part of a spring clip, which is particularly advantageous if this clamps the test body from a connecting part or middle part of the housing of the temperature sensor and rests on the side opposite the insertion side.
  • a flattened part of the spring clip or a contact surface of the spring clip can provide a corresponding cover or, even more preferably, its closure.
  • the temperature sensor at least partially covers the recess on the insertion side of the test body.
  • test body completely covers the opening of the recess on the insertion side.
  • the recess can be additionally closed off as the space for temperature measurement. This can reduce heat discharge from the recess, thus enabling more accurate temperature measurement.
  • a contact medium which has a better thermal conductivity than air, can at least partially fill up a space between the outside of the temperature-sensitive element and the walls of the recess.
  • the contact means can preferably be a thermally conductive paste, for example.
  • a contact medium that at least partially replaces the air in the recess can improve the heat conduction between the temperature-sensitive element and the wall of the recess in the test specimen. As a result, a temperature measurement can be carried out even more accurately or even faster. In this context, faster can mean that a temperature change in the test body is detected more quickly by the temperature-sensitive element can be. In this case, one can speak of a faster response time.
  • a contact means can therefore be preferred in particular for applications in which the test body is subject to rapid temperature changes which are to be detected promptly.
  • a contact means can preferably be used in the case of a blind hole, since this cannot then run out in the direction of insertion.
  • a measuring head which is at least partially sunk into the recess and has the temperature-sensitive element, can be cast in the recess by means of a casting compound.
  • a space between the measuring head and the walls of the recess can preferably be at least partially filled with a casting compound.
  • Such a casting compound can, for example, have glass, epoxy resin, ceramics, silicone, polyurethane or a mixture of combinations of these substances.
  • the casting compound can also consist of such substances or combinations thereof.
  • the potting compound can be distinguished from a contact means in that the potting compound has cured in the assembled test arrangement.
  • fixation of the measuring head can be further improved by means of the casting compound and thus in addition to or as an alternative to other fixation options as described above are, a fixation against the direction of insertion.
  • the distance between the outside of a temperature-sensitive element, which is the outer shell of a measuring head, for example, and a point on the side wall of the cutout is at most 0.6 mm.
  • the temperature sensor is shaped in such a way that it is secured against tilting against the direction of insertion.
  • An appropriately shaped or configured temperature sensor can reduce or prevent excessive wobbling within the cavity.
  • the temperature sensor has a measuring head in which the temperature-sensitive element is arranged and this measuring head has a form-fitting area which fits at least partially into the shape of the recess.
  • fit into the recess can preferably be understood in such a way that a distance between the form-fitting area and of a wall of the recess is significantly smaller than the 0.6 mm previously described.
  • a distance between a point on the wall of the recess and the form-fitting area can be less than 0.1 mm.
  • the form-fitting area bears against the wall of the recess at at least one point, even more preferably at more than one point.
  • the form-fitting area fits into the recess at least partially in a form-fitting manner, wobbling or tilting of a measuring head or of the entire sensor in directions perpendicular to the direction of insertion can be inhibited or suppressed.
  • the form-fitting area can preferably at least partially close the recess on the insertion side.
  • the form-fitting area can completely close the recess on the insertion side.
  • the temperature-sensitive element can be arranged in a corresponding measuring head in such a way that it is sunk deeper into the recess than the form-fitting area of the measuring head. Since the form-fitting area fits into the recess in a form-fitting manner, an at least partially closed measurement space can be formed in the part of the recess that is further inwards, thereby reducing disruptive heat loss from the measurement space.
  • a holding area of the temperature sensor can be on the insertion side, i.e. on the insertion side of the test specimen.
  • the spring clip can encompass the test body. This gripping can be done, for example, with a flexible area of the spring clip. Furthermore, a lower support area of the spring clip can rest on the outside of the test body. This outside of the test body can preferably be arranged approximately opposite the insertion side. A clamping effect can be generated between the holding area of the temperature sensor and the supporting area of the spring clip by the contact.
  • the temperature sensor can be arranged particularly efficiently and stably on the test body within the test arrangement.
  • a temperature sensor is described in detail.
  • the temperature sensor can correspond to the temperature sensor as described above in the context of the test arrangement and, in addition to the features and advantages mentioned below, can also have the features and advantages of the temperature sensor from the test arrangement.
  • a temperature sensor having a temperature-sensitive element in a measuring head and also having a spring clip.
  • the measuring head and the spring clip are connected to one another in a connection area of the temperature sensor.
  • the measuring head extends in a direction of insertion of the measuring head.
  • the connection area has a bearing surface, it being possible for the bearing surface to correspond, for example, to the holding area described above.
  • a spring part is opposed to the connection area arranged. This can exert a spring effect with respect to the connection area in the direction of insertion.
  • thermosensor lends itself well to efficient and simple incorporation into a test arrangement, such as that described above.
  • the measuring head protrudes from the connection area in the direction of insertion, it can be inserted into a recess in a test body.
  • Such a temperature sensor has an advantage according to the invention.
  • an unassembled ensemble of temperature sensor and test body which can form a test arrangement, also has a corresponding advantage.
  • a sensor housing of the temperature sensor can be manufactured together with the spring clip as a stamped and bent part.
  • the sensor housing of the temperature sensor can be manufactured together with the spring clip as a common one-piece stamped and bent part.
  • the sensor housing can preferably be a shell of the sensor which, for example, encloses or houses the electronics of the sensor. It can preferably house all components apart from the measuring head. In this case, the measuring head can protrude from the housing. Alternatively, an outer shell of the measuring head can also be part of the sensor housing. Because the sensor housing is manufactured together with the spring clip as a one-piece stamped and bent part, the temperature sensor can be manufactured easily.
  • a stamped and bent part is particularly suitable in connection with the present invention, since the material of the stamped and bent part must have a certain flexibility and consequently must not be too elastic in order to allow easy deformation. This requirement can usually run counter to the requirement for the highest possible elasticity in a spring clip. Due to the fact that, according to the present invention, the contact pressure generated by the spring clamp is only used to prevent the temperature sensor from falling off the test body, high elasticity of the spring is not absolutely necessary. Materials suitable for stamping and bending can thus be readily used.
  • the temperature-sensitive element has an NTC ceramic and a metallization.
  • the temperature sensor can thus preferably be an NTC temperature sensor.
  • an outer shell of the temperature-sensitive element which can preferably be an outer shell of the measuring head, for example, can have an absorption value for thermal radiation of greater than or equal to 0.5.
  • an absorbance value can be 0.7 or more.
  • the outer shell can therefore preferably at least partially have the properties of a blackbody. This can be achieved, for example, by an appropriate coating or an appropriate coloring or painting.
  • the temperature measurement can be faster and more accurate, since in addition to heat conduction and convection through the air, there is also heat radiation from the wall of the recess on the sensor can be used efficiently.
  • the above-mentioned covers or closures of the cutout can also represent a temperature shield against heat loss radiation
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a first exemplary embodiment of a test arrangement.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section of the first exemplary embodiment of the test arrangement.
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a measuring head for use in a temperature sensor in a test arrangement according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 4 shows a schematic cross section of the measuring head shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of a test arrangement in schematic cross section.
  • FIG. 6 shows a third exemplary embodiment of a test arrangement in schematic cross section.
  • FIG. 7 shows a fourth exemplary embodiment of a test arrangement in schematic cross section.
  • FIG. 8 shows a fifth exemplary embodiment of a test arrangement in a schematic plan view.
  • FIG. 9 shows the fifth exemplary embodiment of the test arrangement in a schematic cross section.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a test arrangement in a schematic side view, the test arrangement comprising a temperature sensor 1 and a test body 2 .
  • the temperature sensor 1 is in contact with the test body 2 , with a holding area 11 of the temperature sensor 1 being in contact or resting on an insertion side 3 of the test body 2 .
  • the test body is fixed using a spring clamp 7a as the fastening device 7.
  • the spring clamp 7a is arranged in a connection area 12 on the sensor housing 8 of the temperature sensor and encompasses the test body 2 from the insertion side 3 and lies on the side which faces the insertion side 3 opposite with a support area 9 on.
  • the spring clamp 7a causes a clamping effect against the direction of insertion, i.e. in the present case between the holding area 11 and the supporting area 9.
  • the spring clip can be made of flexible metal or flexible plastic.
  • the test body 2 shown is basically not limited in any more detail.
  • it is preferably a metallic solid which is elongate.
  • it can be a busbar of an electric motor in an electric vehicle.
  • the bus bar can have a cross-sectional area of 2.5mm-100mm c 5mm-10mm, such as 30mm c 5mm, 30mm c 10mm, 40mm c 10mm, 50mm c 10mm, 60 mm c 10 mm, 80 mm c 10 mm, 100 mm c 10 mm.
  • busbars can have a cross-sectional area of 2.5 mm x 9 mm, for example.
  • the material of the sensor housing 8 of the sensor 1 is not specifically limited. It can be any metal. Alternatively, it can have or consist of a plastic, for example. In addition to a plastic, the sensor housing 8 can also have glass, ceramic or carbon. These additives can be mixed with the plastic.
  • Possible plastics for a sensor housing can be selected from polyamide, such as PA6 or PA66, polypropylene, liquid crystal polymers, polyphthalamides, silicones, such as liquid silicones, and polyetheretherketone.
  • the length of the sensor housing ie the extension in the longitudinal direction of an elongated test body, is not specifically limited.
  • the length of the sensor housing ie the extension in the longitudinal direction of an elongated test body, is not specifically limited.
  • busbars it can be between 5 and 30 mm, for example.
  • FIG. 2 shows a further view of the first exemplary embodiment of the test arrangement in a schematic cross section.
  • the spring clips 7a are connected to the rest of the sensor housing 8 in a connection area 12 .
  • a measuring head 6 is sunk into a recess 4 in the test body 2 , protruding from the sensor housing 8 or protruding from the interior of the sensor housing 8 . In this case, the measuring head 6 is completely countersunk along the direction of insertion.
  • the measuring head 6 has an outer shell 6a.
  • the shell 6a of the measuring head can be metallic. It can preferably have copper, aluminum or steel or consist of these materials. Regarding steel is due to the Corrosion resistance Zinc plated or nickel plated steel preferred.
  • the shell 6a can have or consist of a plastic.
  • This can be the same plastics as for the housing 8, for example.
  • the plastic can be mixed with an inorganic or ceramic material. This can be selected from boron nitride, aluminum nitride or carbon. These additives can increase the thermal conductivity of the plastic and thus enable rapid detection of temperature changes, i.e. a faster response time.
  • the shell 6a can also consist of a ceramic. This can contain the following components, for example: aluminum, zinc, silicon, magnesium, titanium, zirconium, boron, nitrogen, oxygen and/or carbon.
  • the measuring head 6 or the sleeve 6a can have an absorption value for thermal radiation of at least 0.5. More preferred is an absorbance value of 0.7 or more.
  • the temperature-sensitive element 5 is arranged in the measuring head 6 and is thus countersunk in the recess 4 . According to the first embodiment, the temperature-sensitive element 5 is completely sunk into the recess.
  • the recess 4 has the side walls of the recess 4a and the bottom of the recess 4b.
  • the recess 4 is thus a blind hole.
  • the recess 4 preferably has a round cross section, but the shape can be chosen arbitrarily.
  • the dimensions of the recess are not limited in any more detail.
  • the recess may have a diameter of 2mm to 15mm, and preferably 5mm to 9mm.
  • the depth of the blind hole ie a dimension in the insertion direction starting from the insertion side 3, can be 0.5 mm to 10 mm and preferably 3 mm to 7 mm.
  • the measuring head 6 or the sleeve 6a is in direct contact with the bottom 4b of the recess 4. This can thus promote the flow of heat between the test body 2 and the measuring head 6 or the temperature-sensitive element 5 contained therein.
  • the measuring head 6 or the cover 6a according to the present invention can also not touch the ground.
  • the space 10 is filled with air.
  • the space 10 but by a contact means such. B. a thermal paste can be filled.
  • the contact medium has a greater thermal conductivity than that of air. In this way, the heat conduction to the temperature-sensitive element 5 can be improved.
  • the measuring head 6 in the recess 4 by a potting compound which is in the composite
  • Test arrangement is preferably cured, be enclosed.
  • the potting compound can therefore fill up the space 10 .
  • the cured potting compound can increase heat conduction. In addition, it can be used to fix the temperature sensor 1 to the test body 2 in addition to or instead of other fastening devices.
  • the potting compound can include, for example, glass, epoxy resin, ceramics, silicone, polyurethane or a combination of these substances.
  • the potting compound can also consist of such substances or combinations thereof.
  • the spring clamps 7a between the holding area 11, which rests on the insertion side 3, and the support areas 9 of the spring clamps 7a create a clamping effect counter to the direction of insertion.
  • the clamping effect does not have to be so strong that slipping within the limits of the cutout 4 can be prevented, since a temperature measurement can be largely homogeneous within the limits of the cutout 4 .
  • the walls 4a of the recess 4 prevent the test body from slipping in a direction perpendicular to the direction of insertion beyond the limits of the recess.
  • the flat contact of the holding area 11 on the insertion side 3 shown here, or the generally accurate contact, can also prevent the temperature sensor 1 or the measuring head 4 from wobbling or tilting within the recess 4 or against the direction of insertion.
  • the measuring head 6 as it can be used for example according to the first exemplary embodiment or can be built into it, is shown both in a schematic side view in FIG. 3 and in a schematic cross section in FIG.
  • the measuring head 6 has a cover 6a, which preferably completely encloses the temperature-sensitive element 5 and thus protects it.
  • Internal contact elements 14 lead away from the temperature-sensitive element 5 . These can be routed in the test arrangement inside the sensor housing as part of the electronics and are preferably in direct or indirect electrical contact with the external connections 13 shown above.
  • FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of a test arrangement in a schematic cross section.
  • the test body 2 in the test arrangement can largely correspond to that according to the first exemplary embodiment, the test body 2 having a through-opening as a recess 4 starting from the insertion side 3 of the test body 2 through to an opposite side.
  • the temperature sensor 1 can also largely have the features as were described for the first exemplary embodiment. In contrast to the first exemplary embodiment, however, no spring clamps are arranged on the temperature sensor 1 for fastening and fixing, but the fastening device in the present exemplary embodiment is a cable tie 7b. In principle, spring clips can also be mounted in addition to the cable tie 7b.
  • the cable tie 7b is looped or tightened around the longitudinal axis of the test body 2 .
  • the cable tie 7b causes a certain contact pressure of the temperature sensor on the test body and thus the fixation of the measuring head 6 in the recess 4 and prevents the test arrangement from falling apart against the insertion direction of the measuring head 6 into the recess 4.
  • the measuring head 6 has a form-fitting area 6b.
  • This form-fitting area 6b preferably has a shape that is complementary to the recess and fits tightly into the shape of the recess.
  • a distance of the outer shell of the measuring head 6 in the form-fitting area 6b to at least one side wall 4a or preferably to all side walls 4a is significantly less than the above-mentioned 0.6 mm, which can otherwise preferably be present as a space between the measuring head and the wall.
  • the distance can be less than 0.1 mm.
  • the form-fitting area fits tightly into the recess within the technically feasible accuracy, without a gap remaining between the casing 6a in the form-fitting area 6b and the wall 4a.
  • the form-fitting area 6b secures the measuring head 6 and the entire sensor 1 against tilting or slipping, even within the limits of the recess 4.
  • the form-fitting area 6b closes the recess on the insertion side 3 at least partially and preferably completely.
  • a temperature-sensitive element is arranged in the measuring head 6, it being preferred for this to be arranged below the form-fitting area 6b, i.e. further inward from the insertion side 3 in the measuring head 6, than the form-fitting area 6b.
  • FIG. 6 shows a third exemplary embodiment of the test arrangement according to the invention in a schematic cross section.
  • the attachment device is a single spring clip 7a. This runs from a connection area 12 in which it is arranged on the sensor housing 8 and from which the measuring head 6 extends in the insertion direction. From this point, the spring clip 7a encompasses the test specimen 2 up to the side opposite the insertion side 3 . The clamping effect between the holding area 11, ie an area in which the sensor housing 8 rests on the insertion side 3, and a support area 9 of the spring clip 7a is generated.
  • the spring clip 7a in an area in which contact with the opening of the recess 4 on the to Insertion side 3 opposite side is shaped so that the spring clip 7a has a closure part 9a, or forms, which at least partially covers the opening of the recess 4 or preferably closes it.
  • the shape of the closure part 9a is preferably adapted to the shape of the direct surroundings of the opening.
  • the closure part 9a is preferably also flat.
  • the closure part 9a is preferably designed as an extension or connection of the support area 9 .
  • the support area 9 is formed over a large part of the surface opposite to the insertion side 3 .
  • the single spring clip also has the advantage that the test body 2 does not have to be accessible from all sides in order to attach the temperature sensor 1 .
  • accessibility is only required from the insertion side 3 and the side of the test body 2 which is spanned by the spring clip 7a.
  • the opposite side can remain completely inaccessible.
  • the side opposite the insertion side 3 should be at least partially accessible in order to place the support area 9 on the test body.
  • FIG. 7 shows a fourth exemplary embodiment of the test arrangement according to the invention in a schematic cross section. Except for the features listed below, this corresponds to the test arrangement as shown in FIG. In contrast to the first exemplary embodiment shown in FIG. Similar to that shown in the third exemplary embodiment, the fastening takes place via spring clamps 7a, in this case realized by two spring clamps 7a. One of these spring clamps 7a is designed similarly or identically to the spring clamp in the first exemplary embodiment. The other spring clip 7a is constructed similarly to that in the third embodiment. It not only secures the measuring head 6 and the temperature-sensitive element 5 contained therein from moving and falling out of the recess 4 against the direction of insertion, but also closes the continuous recess on the side opposite the insertion side 3 with a closure part 9a.
  • FIG. 8 shows a schematic plan view of a fifth exemplary embodiment of a test arrangement.
  • the fifth exemplary embodiment can have the properties of the first or the further exemplary embodiments.
  • the spring clamps 7a preferably have openings which, as in the example shown, can be largely rectangular, for example. In this way, the weight of the entire component can be reduced.
  • Figure 9 is a schematic cross section of the fifth embodiment as shown in Figure 8. shown.
  • the entire sensor housing 8 of the sensor 1 can be designed as a measuring head 6 which extends in the insertion direction from a connecting region 12 which connects the sensor housing 8 to the spring clip 7a.
  • the part of the sensor housing 8 that is closer to the test body 2 or the cutout 4 represents the measuring head 6.
  • the measuring head 6 and a temperature-sensitive element (not shown) contained therein are only partially sunk into the cutout.
  • the measuring head 6 also has the property that the casing 6a of the measuring head 6 is in contact both with the bottom 4b and with the walls 4a of the cutout 4 .
  • This full-circumferential direct contact with all available inner surfaces of the recess 4 can improve a temperature transfer and allow for faster detection of temperature changes of the test body 2, ie an improved response time.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfanordnung umfassend einen Prüfkörper und einen Temperatursensor zur Messung dessen Temperatur sowie einen entsprechend geeigneten Temperatursensor. In der Prüfanordnung ist ein temperatursensitives Element des Temperatursensors in eine Aussparung im Prüfkörper zumindest teilweise durch Einschieben in die Aussparung versenkt.

Description

Beschreibung
Prüfanordnung und Temperatursensor
Die Erfindung betrifft eine Prüfanordnung umfassend einen Prüfkörper und einen Temperatursensor zur Messung dessen Temperatur sowie einen entsprechend geeigneten Temperatursensor .
In vielen Anwendungen ist die Temperaturmessung von Prüfkörpern, wie zum Beispiel an Stromschienen in Elektromotoren in Elektrofahrzeugen oder an Rohren von Klimaanlagen oder Wärmepumpen, von großer technischer Bedeutung. Grundsätzlich muss auf eine gute thermische Anbindung eines Temperatursensors an dem Prüfkörper geachtet werden.
Temperatursensoren, wie sie vor dieser Erfindung beschrieben wurden, wie zum Beispiel in der US 10436648 B2, der DE 102017222543 oder dem deutschen Gebrauchsmuster DE 202020 101 413 Ul offenbart, werden üblicherweise an Oberflächen von elektrischen Bauteilen, deren Temperatur zu messen ist, äußerlich angepresst. Alternativ, wie in der EP 2830179 A2 beschrieben, können Temperatursensoren grundsätzlich auch durch Kleben auf der Oberfläche eines zu prüfenden Bauteils befestigt werden.
Gemäß der gegenwärtigen Erfindung wird eine Prüfanordnung sowie ein Temperatursensor bereitgestellt, welche einen einfachen und mechanisch stabilen Verbau des Temperatursensors in der Prüfanordnung ermöglichen. Gemäß einem ersten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung wird eine Prüfanordnung angegeben, aufweisend einen Prüfkörper sowie einen Temperatursensor zur Messung dessen Temperatur. Der Prüfkörper weist hierbei eine zu seiner Einführseite hin offene Aussparung auf. Das temperatursensitive Element des Temperatursensors ist zumindest teilweise durch Einschieben in der Aussparung versenkt.
Unter Einschieben wird hierbei und im Folgenden vorzugsweise eine wesentlich rotationsfreie Bewegung beziehungsweise eine wesentlich translatorische Bewegung in die Aussparung hinein verstandenen. Entsprechend findet bevorzugt kein Verschrauben eines in die Aussparung versenkten Teils des Temperatur sensors statt. Insbesondere findet bevorzugt kein Einschrauben des versenkten oder teilweise versenkten Teils des Temperatursensors in die Aussparung statt. Entsprechend weist bevorzugt weder die Aussparung noch der Teil des Temperatursensors, der in die Aussparung versenkt wird oder ist, ein Gewinde auf.
Eine entsprechende Prüfanordnung beziehungsweise ein entsprechender Temperatursensor hat den Vorteil, dass das Anbringen des Temperatursensors am Prüfkörper einfach ist.
Das Anbringen des Temperatursensors benötigt zum Beispiel kein Werkzeug zum Einschrauben.
Gleichzeitig bewirkt das zumindest teilweise Versenken im Prüfkörper den Vorteil, dass ein Verrutschen des Temperatursensors senkrecht zu einer Einschieberichtung durch die Wände der Aussparung gehemmt ist. So kann auch ein Verrutschen parallel zu einer Oberfläche des Prüfkörpers gehemmt sein. Durch das Einschränken der Bewegungen des Sensors kann eine Positionssicherung erreicht werden. So kann eine Empfindlichkeit auch gegenüber Vibrationen reduziert werden und die Sicherheit und Genauigkeit von Messungen erhöht werden. Dies ist besonders relevant in Bezug auf eine Langzeit- oder Dauermessung der Temperatur.
Weiterhin kann durch das zumindest teilweise Versenken des temperatursensitiven Elements ein Wärmeaustausch bzw. Wärmefluss vom Prüfkörper zum temperatursensitiven Element aus mehreren Raumrichtungen erfolgen. Je größer die Anzahl an Richtungen ist, aus welchen dem temperatursensitiven Element Wärme zufließt, bzw. bei Abkühlung, in welche diese abfließt, desto rascher kann eine Angleichung der Temperatur des temperatursensitiven Elements an die Temperatur des Prüfkörpers erreicht werden. Somit kann die Temperatur detektion verbessert sein.
Zum Beispiel findet ein Wärmefluss in bisher üblichen Prüfanordnungen, in welchen der Sensor außen am Prüfkörper anliegt, nur einseitig statt. Dem gegenüber kann mit einem erfindungsgemäßen Temperatursensor und einer erfindungsgemäßen Prüfanordnung ein rascherer Wärmeaustausch erfolgen .
Auch wenn das temperatursensitive Element in der Aussparung vollständig frei hängt und kein direkter Kontakt mit dem Prüfkörper besteht, kann durch das teilweise versenkt sein und somit zumindest teilweise umschlossen sein ein ausreichender Wärmeaustausch auch in Anwesenheit einer Luftschicht zwischen einer Wand der Aussparung und dem temperatursensitiven Element erfolgen. Ein direkter physischer Kontakt zwischen temperatursensitiven Element, bzw. einer Außenhülle ist nicht erforderlich. Auch ein Wackelkontakt des temperatursensitiven Elements mit der Wand der Aussparung kann auf die Temperaturmessung einen geringeren Einfluss ausüben als für einen Fall eines nur äußerlich angelegten Sensors.
Indem der Prüfkörper das temperatursensitive Element zumindest teilweise umgibt, kann ein Wärmeabfluss vom Temperatursensitiven Element an die Umgebung reduziert sein. So kann, anders als in einem nur äußerlich anliegenden Sensor, eine systematische Temperaturdifferenz zwischen temperatursensitiven Element und Prüfkörper zumindest teilweise verhindert werden.
In einer Ausführungsform kann gemäß der vorliegenden Erfindung das temperatursensitive Element oder ein Hülle, die dieses umgibt, in direktem Kontakt mit der Wand der Aussparung stehen. Alternativ kann das temperatursensitive Element freihängend oder freistehend in der Aussparung angeordnet sein. Ein direkter Kontakt mit der Wand kann für eine schnelle Detektion von Temperaturänderungen von Vorteil sein.
Bevorzugt enthält der Prüfkörper ein festkörperartiges Material. Bevorzugt ist die Aussparung in dem festkörperartigen Material ausgebildet.
Durchdringt die Aussparung von einer Einführseite aus den Prüfkörper bis zu einer weiteren Seite des Prüfkörpers, so ist das temperatursensitive Element bevorzugt derart in die Aussparung eingesenkt, dass es nicht auf der weiteren Seite aus der Aussparung heraussteht. Beispielsweise kann der Prüfkörper hier eine Stromschiene zum Beispiel in einem Elektromotor in Elektrofahrzeugen sein. Somit kann der Prüfkörper zum Beispiel aus Metall sein.
Alternativ kann der Prüfkörper aber auch ein Rohr einer Klimaanlage oder einer Wärmepumpe oder ein anderes Rohr sein. Hierbei ist die Aussparung bevorzugt ausschließlich in der Rohrwand ausgebildet. Gemäß der gegenwärtigen Erfindung ist es bevorzugt, dass der Temperatursensor nicht in ein Rohrinneres eindringt, also zum Beispiel nicht in ein Fluid reicht, welches in einem Rohr geführt wird. Alternativ kann der Prüfkörper auch ein Ausleger an einem der oben genannten Körper sein. Unter Ausleger kann hierbei ein von einem Hauptkörper abstehender Teil verstanden werden.
Es ist bevorzugt, dass das temperatursensitive Element vollständig in der Aussparung versenkt ist.
Das vollständige Versenken kann den Austausch von Wärme weiter verbessern.
Durch das vollständige Versenken kann ein Wärmeabfluss aus der direkten Nähe des temperatursensitiven Elements und aus dem temperatursensitiven Element selbst an die Umgebung weiter reduziert werden.
Ein zuvor beschriebener Temperatursensor enthält das temperatursensitive Element bevorzugt in einem Messkopf, wobei der Messkopf bevorzugt eine Hülle aufweist.
Insbesondere kann ein Messkopf mechanisch stabiler als das temperatursensitive Element selbst sein. Dadurch kann das temperatursensitive Element vor mechanischen Belastungen geschützt werden. Zudem ist auch eine Hemmung der Bewegung senkrecht zur Einschieberichtung durch das Versenkten des Messkopfes mit temperatursensitiven Element besser möglich als mit einem vergleichsweise labilen frei liegenden temperatursensitiven Element alleine.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt kann eine Befestigungsvorrichtung zur Fixierung des Temperatursensors für Bewegung entgegen der Einschieberichtung in der Prüfanordnung enthalten sein.
Durch das Zusammenwirken der Hinderung der Bewegung durch das teilweise versenkt sein des Temperatursensors mit der Befestigungsvorrichtung kann eine Bewegung oder Verschiebung des Temperatursensors gegen den Prüfkörper in allen Raumrichtungen weitgehend gehemmt oder unterdrückt sein.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt umfasst die Befestigungsvorrichtung eine Federklemme.
Bevorzugt bewirkt die Federklemme einen gewissen Anpressdruck zwischen Temperatursensor und Prüfkörper, welcher hautsächlich die Aufgabe hat, zu verhindern, dass der Temperatursensor in Richtung entgegen der Einschieberichtung aus der Aussparung herausfällt, bzw. vom Prüfkörper abfällt.
Die Klemme muss durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Prüfanordnung folglich nicht notwendigerweise ein Verschieben oder Verrutschen senkrecht zur Einschieberichtung verhindern. Dadurch genügt es, wenn eine Toleranzanforderung an die Klemmwirkung geringer ist als in einem Fall, in welchem die Klemme auch gegen ein Verschieben oder Verrutschen senkrecht zur Einschieberichtung wirken müsste. Bevorzugt liegen Teile des Temperatursensors, welche als sogenannter Haltebereich des Temperatursensors bezeichnet sein können, wie zum Beispiel Teile eines
Temperatursensorgehäuses oder Teile der Federklemme, nahe der Aussparung auf dem Prüfkörper auf. Somit kann die Federklemme eine Klemmwirkung zwischen einem vom Haltebereich abgewandten Teil der Federklemme und dem Haltebereich bewirken.
Eine Federklemme als Fixierung kann insbesondere den Vorteil haben, dass sie als Teil des Temperatursensors ausgebildet sein kann. Zum Beispiel kann so der Temperatursensor mittels eines einfachen Auf- und Einsteckens an dem Prüfkörper angebracht werden, wobei dabei das temperatursensitive Elemente zumindest teilweise in der Aussparung versenkt wird und die Federklemme so an den Temperatursensor angreift, dass die Klemmwirkung bewirkt wird. Ein zusätzliches Anbringen einer separaten, vom Rest des Temperatursensors getrennten Federklemme nach dem Einschieben des temperatursensitiven Elements kann so vermieden werden. Weiterhin kann durch eine Federklemme ein kompliziertes Anschrauben oder Einschrauben vermieden werden, da eine Befestigung und Fixierung durch ein einfaches Auf- und Einstecken erfolgen kann.
Insbesondere können eine einzelne oder mehrere Federklemmen die Fixierung bewirken. Im Fall von einer einzelnen Federklemme kann der Temperatursensor auch an einen Prüfkörper angebracht werden, welcher nicht von allen Seiten zugänglich ist, zum Beispiel, weil der Zugang durch Einbau in einer Anwendung von einigen Seiten versperrt ist. Mehrere Federklemmen, wie zum Beispiel zwei Federklemmen können zum Beispiel eine mehrseitige und somit sicherere Fixierung gewährleisten.
Die Federklemme kann zum Beispiel aus einem elastischen Metall oder aus einem elastischen Kunststoff gefertigt sein.
Die Federklemme kann aus einem ähnlichen oder gleichen Material wie das Gehäuse gefertigt werden. Das Material kann aber auch unterschiedlich sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann alternativ oder kumulativ zur Federklemme auch ein Kabelbinder zur Fixierung des Temperatursensors eingesetzt werden.
Der Kabelbinder kann zum Beispiel um den Prüfkörper und den Temperatursensor herum angebracht sein. Er kann also Prüfköper und Temperatursensor zusammen umschlingen, bzw. um diese festgezogen sein. Ein Kabelbinder kann eine bezüglich Anbringung einfache und kostengünstige Fixierung darstellen. Insbesondere an einem elongierten Prüfkörper kann der Kabelbinder an einer Stelle angebracht werden, an welchem der Prüfkörper bezüglich seiner Längsachse rundherum frei liegt.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt ist die Aussparung ein Sackloch.
Dadurch, dass das Sackloch einen Boden gegenüber der Einführseite aufweist, kann das temperatursensitive Element zusätzlich zu der Wand der Aussparung auch noch seitens dieses Bodens vom Material des Prüfkörpers umgeben sein. Dadurch kann Wärmeabfluss aus der Aussparung weg, an die Umgebung noch besser vermieden und die Temperaturmessung weiter verbessert werden.
Auch für ein Sackloch gilt, dass das temperatursensitive Element beziehungsweise dessen Messkopf mit den Wänden oder dem Boden Kontakt haben kann, dies aber nicht muss.
Alternativ kann die Aussparung aber neben der Öffnung auf der Einführseite eine weitere Öffnung auf der Außenseite des Prüfkörpers aufweisen. Es kann sich zum Beispiel um eine durchgehende Öffnung durch den Prüfkörper hindurch handeln, wobei die Öffnung zum Beispiel auf der gegenüberliegenden Seite der Einführseite ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der Temperatursensor ein Verschlussteil aufweist, welches diese weitere Öffnung zumindest teilweise bedeckt.
Eine durchgehende Öffnung im Prüfkörper ist in einigen Fällen einfacher herzustellen als ein Sackloch. Zum Beispiel kann hierfür ein unaufwändiger Stanzprozess eingesetzt werden.
Bevorzugt wird diese zusätzliche Öffnung vollständig bedeckt.
Somit kann ein Wärmeabfluss, zum Beispiel über Konvektion, aus dieser weiteren Öffnung verhindert werden, wodurch ein Effekt ähnlich wie beim Sackloch erzielt wird.
Bevorzugt kann ein solches Verschlussteil Teil einer Federklemme sein, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn diese von einem Verbindungsteil oder Mittelteil des Gehäuses des Temperatursensors aus den Prüfkörper umspannt und auf der zur Einführseite gegenüberliegenden Seite anliegt. Zum Beispiel kann durch ein abgeflachtes Teil der Federklemme oder eine Anliegefläche der Federklemme eine entsprechende Abdeckung oder, noch bevorzugter, deren Verschluss erfolgen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt bedeckt der Temperatursensor die Aussparung auf der Einführseite des Prüfkörpers zumindest teilweise.
Noch bevorzugter bedeckt der Prüfkörper die Öffnung der Aussparung auf der Einführseite vollständig.
Durch ein zumindest teilweises Bedecken der Öffnung auf der Einführseite kann die Aussparung als Raum der Temperaturmessung zusätzlich abgeschlossen sein. Dies kann einen Austrag an Wärme aus der Aussparung reduzieren und so eine akkuratere Temperaturmessung ermöglichen.
Gemäß einem anderen bevorzugten Aspekt kann auch ein Kontaktmittel, welches eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Luft aufweist, einen Raum zwischen der Außenseite des temperatursensitiven Elements und den Wänden der Aussparung zumindest teilweise auffüllen.
Bevorzugt kann es sich beim Kontaktmittel zum Beispiel um eine Wärmeleitpaste handeln.
Ein Kontaktmittel, welches die Luft in der Aussparung zumindest teilweise ersetzt, kann die Wärmeleitung zwischen dem temperatursensitiven Element und der Wand der Aussparung im Prüfkörper verbessern. Dadurch kann eine Temperaturmessung noch akkurater oder noch schneller erfolgen. Schneller kann hierbei bedeuten, dass eine Temperaturänderung im Prüfkörper durch das temperatursensitive Element schneller detektiert werden kann. Hierbei kann von einer schnelleren Ansprechzeit gesprochen werden. Deshalb kann ein Kontaktmittel insbesondere für Anwendungen bevorzugt werden, in welchen der Prüfkörper raschen Temperaturänderungen unterliegt, welche zeitnah detektiert werden sollen.
Ein Kontaktmittel kann bevorzugt bei einem Sackloch verwendet werden, da dieses dann nicht in Einschieberichtung herauslaufen kann.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt kann ein Messkopf, welcher zumindest teilweise in die Aussparung versenkt ist und das temperatursensitive Element aufweist, mittels einer Vergussmasse in der Aussparung eingegossen sein.
Bevorzugt kann ein Raum zwischen dem Messkopf und den Wänden der Aussparung zumindest teilweise mit einer Vergussmasse aufgefüllt bzw. verfüllt sein.
Eine solche Vergussmasse kann zum Beispiel Glas, Epoxidharz, Keramik, Silikon, Polyurethan oder eine Mischung von Kombinationen dieser Substanzen aufweisen. Die Vergussmasse kann auch aus solchen Substanzen oder Kombinationen davon bestehen .
Die Vergussmasse kann von einem Kontaktmittel dadurch unterschieden sein, dass die Vergussmasse in der zusammengesetzten Prüfanordnung ausgehärtet ist.
Mittels der Vergussmasse kann die Fixierung des Messkopfes weiter verbessert werden und so zusätzlich oder alternativ zu anderen Fixierungsmöglichkeiten, wie sie oben beschrieben sind, eine Fixierung entgegen der Einschieberichtung erfolgen .
Weiterhin kann hierdurch auch ein besserer Wärmetransport erfolgen, als er über Luft möglich ist.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Prüfanordnung beträgt der Abstand zwischen der Außenseite eines temperatursensitiven Elements, welcher zum Beispiel die Außenhülle eines Messkopfs ist, und einem Punkt der Seitenwand der Aussparung maximal 0,6 mm.
Dadurch kann ein Wärmeabfluss durch einen Spalt entsprechender Größe zwischen dem temperatursensitiven Element und einem Punkt der Seitenwand in Richtung aus der Aussparung heraus minimiert werden.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt ist der Temperatursensor so geformt, dass er gegen Verkippen gegen die Einschieberichtung gesichert ist.
Ein entsprechend geformter oder ausgebildeter Temperatursensor kann ein übermäßiges Wackeln innerhalb der Aussparung reduzieren oder verhindern.
Bevorzugt kann dieser Effekt dadurch erzielt werden, dass der Temperatursensor einen Messkopf aufweist, in welchem das temperatursensitive Element angeordnet ist und dieser Messkopf einen Formschlussbereich aufweist, welcher zumindest teilweise schlüssig in die Form der Aussparung passt.
In die Aussparung passen kann hierbei bevorzugt so verstanden werden, dass ein Abstand zwischen dem Formschlussbereich und einer Wand der Aussparung deutlich kleiner als die zuvor beschriebenen 0,6 mm ist. Zum Beispiel kann ein Abstand zwischen einem Punkt der Wand der Aussparung und dem Formschlussbereich kleiner 0,1 mm sein.
Bevorzugter liegt der Formschlussbereich in mindestens einem Punkt an der Wand der Aussparung an, noch bevorzugter an mehr als einem Punkt.
Indem der Formschlussbereich zumindest teilweise formschlüssig in die Aussparung passt, kann ein Wackeln oder Verkippen eines Messkopfes oder des ganzen Sensors in Richtungen senkrecht zur Einschieberichtung gehemmt oder unterdrückt werden.
Bevorzugt kann der Formschlussbereich die Aussparung auf der Einführseite zumindest teilweise verschließen.
Noch bevorzugter kann der Formschlussbereich die Aussparung auf der Einführseite vollständig verschließen.
Zum Beispiel kann in einem entsprechenden Messkopf das temperatursensitive Element so angeordnet sein, dass es tiefer in der Aussparung versenkt ist als der Formschlussbereich des Messkopfs. Indem der Formschlussbereich formschlüssig in die Aussparung passt, kann somit ein zumindest teilweise abgeschlossener Messraum im weiter innenliegenden Teil der Aussparung gebildet werden, wodurch störender Wärmeverlust aus dem Messraum reduziert wird.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Prüfanordnung kann ein Haltebereich des Temperatursensors einführseitig, also an der Einführseite des Prüfkörpers, aufliegen.
Weiterhin kann die Federklemme den Prüfkörper umgreifen. Dieses Umgreifen kann zum Beispiel mit einem flexiblen Bereich der Federklemme erfolgen. Weiterhin kann ein unterer Abstützbereich der Federklemme auf der Außenseite des Prüfkörpers aufliegen. Diese Außenseite des Prüfkörpers kann hierbei bevorzugt in etwa gegenüber der Einführseite angeordnet sein. Durch das Aufliegen kann eine Klemmwirkung zwischen dem Haltebereich des Temperatursensors und dem Abstützbereich der Federklemme erzeugt werden.
Durch eine entsprechende Anordnung kann der Temperatursensor innerhalb der Prüfanordnung besonders effizient und stabil an den Prüfkörper angeordnet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der gegenwärtigen Erfindung wird ein Temperatursensor genauer beschrieben. Der Temperatursensor kann dem Temperatursensor, wie er zuvor im Rahmen der Prüfanordnung beschrieben wurde, entsprechen und neben den im Folgenden genannten Merkmalen und Vorteilen auch die Merkmale und Vorteile des Temperatursensors aus der Prüfanordnung aufweisen.
Es wird ein Temperatursensor angegeben, aufweisend ein temperatursensitives Element in einem Messkopf und weiterhin aufweisend eine Federklemme. Der Messkopf und die Federklemme sind in einem Verbindungsbereich des Temperatursensors miteinander verbunden. Der Messkopf erstreckt sich ausgehend vom Verbindungsbereich in einer Einschieberichtung des Messkopfs. Weiterhin weist der Verbindungsbereich eine Auflagefläche auf, wobei die Auflagefläche zum Beispiel dem zuvor beschriebenen Haltebereich entsprechen kann. Weiterhin ist dem Verbindungsbereich gegenüberliegend ein Federteil angeordnet. Diese kann eine Federwirkung bezüglich des Verbindungsbereiches in Einschieberichtung ausüben.
Ein entsprechend charakterisierter Temperatursensor eignet sich gut für einen effizienten und einfachen Einbau in eine Prüfanordnung, wie er zum Beispiel zuvor beschrieben wurde. Insbesondere kann durch das Abstehen des Messkopfes vom Verbindungsbereich in Einschieberichtung ein Einführen in eine Aussparung in einem Prüfkörper vorgenommen werden.
Somit weist ein solcher Temperatursensor für sich einen erfindungsgemäßen Vorteil auf.
Entsprechend weist auch ein unzusammengesetztes Ensemble aus Temperatursensor und Prüfkörper, welches eine Prüfanordnung bilden kann, einen entsprechenden Vorteil auf.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt kann ein Sensorgehäuse des Temperatursensors zusammen mit der Federklemme als Stanzbiegeteil gefertigt sein. Bevorzugt kann das Sensorgehäuse des Temperatursensors zusammen mit der Federklemme als gemeinsames einstückiges Stanzbiegeteil gefertigt sein.
Bevorzugt kann das Sensorgehäuse hier und im Folgenden eine Hülle des Sensors sein, welche zum Beispiel die Elektronik des Sensors umschließt oder einhaust. Bevorzugt kann es alle Komponenten außer dem Messkopf einhausen. In diesem Fall kann der Messkopf aus dem Gehäuse heraus ragen. Alternativ kann auch eine Außenhülle des Messkopfes Teil des Sensorgehäuses sein. Indem das Sensorgehäuse zusammen mit der Federklemme als einstückiges Stanzbiegeteil gefertigt ist, kann eine einfache Fertigung des Temperatursensors erfolgen.
Ein Stanzbiegeteil eignet sich insbesondere im Zusammenhang mit der gegenwärtigen Erfindung, da das Material des Stanzbiegeteils eine gewisse Biegsamkeit aufweisen muss und folglich nicht zu elastisch sein darf, um eine einfache Verformung zu ermöglichen. Diese Anforderung kann gewöhnlich der Anforderung einer möglichst hohen Elastizität an eine Federklemme entgegenlaufen. Dadurch, dass gemäß der gegenwärtigen Erfindung der durch die Federklemme erzeugte Anpressdruck lediglich dazu dient, das Abfallen des Temperatursensors vom Prüfkörper zu verhindern, ist eine hohe Elastizität der Feder nicht zwingend erforderlich. Somit kann auf für das Stanzbiegen geeignete Materialien ohne weiteres zurückgegriffen werden.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt des Temperatursensors weist das temperatursensitive Element eine NTC-Keramik sowie eine Metallisierung auf.
Bevorzugt kann der Temperatursensor somit ein NTC- Temperatursensor sein.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt kann eine Außenhülle des temperatursensitiven Elements, welches bevorzugt zum Beispiel eine Außenhülle des Messkopfs sein kann, einen Absorptionswert für Wärmestrahlung von größer oder gleich 0,5 aufweisen .
Grundsätzlich gilt, je höher der der Absorptionswert ist, desto besser kann die thermische Anbindung des Messkopfs an den Prüfkörper sein. Zum Beispiel kann ein Absorptionswert 0,7 oder mehr betragen.
Bevorzugt kann also die Außenhülle mindestens teilweise die Eigenschaften eines schwarzen Strahlers aufweisen. Dies kann zum Beispiel durch eine entsprechende Beschichtung oder eine entsprechende Färbung oder Lackierung erreicht werden.
Insbesondere in einem Fall, in welchem der Messkopf oder das temperatursensitive Element keinen direkten Kontakt mit der Wand der Aussparung des Prüfkörpers hat, kann so die Temperaturmessung schneller und akkurater werden, da zusätzlich zur Wärmeleitung und der Konvektion über die Luft auch die Wärmestrahlung von der Wand der Aussparung auf den Sensor effizient mitgenutzt werden kann.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt können oben genannte Abdeckungen oder Verschlüsse der Aussparung zudem auch einen Temperaturschild gegenüber Verlust-Wärmestrahlung darstellen
Im Folgenden wird die Erfindung näher an beispielhaften Ausführungen beschrieben. Diese beispielhaften Ausführungen sind in den folgenden Figuren dargestellt, welche nicht maßstabsgetreu sind. Längen sowie relative und absolute Dimensionen können somit nicht aus den Figuren entnommen werden. Die Erfindung ist außerdem auch nicht auf die folgenden Darstellungen beschränkt.
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Prüfanordnung.
Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der Prüfanordnung. Figur 3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Messkopfs zum Einsatz in einem Temperatursensor in einer Prüfanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Figur 4 zeigt einen schematischen Querschnitt des in Figur 3 gezeigten Messkopfes.
Figur 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Prüfanordnung im schematischen Querschnitt.
Figur 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Prüfanordnung im schematischen Querschnitt.
Figur 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Prüfanordnung im schematischen Querschnitt.
Figur 8 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Prüfanordnung in schematischer Draufsicht.
Figur 9 zeigt das fünfte Ausführungsbeispiel der Prüfanordnung in schematischem Querschnitt.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Prüfanordnung in schematischer Seitenansicht, wobei die Prüfanordnung einen Temperatursensor 1 und einen Prüfkörper 2 umfasst.
Der Temperatursensor 1 liegt hierbei an dem Prüfkörper 2 an, wobei ein Haltebereich 11 des Temperatursensors 1 auf einer Einführseite 3 des Prüfkörpers 2 an- bzw. aufliegt. Die Fixierung des Prüfkörpers erfolgt im ersten Ausführungsbeispiel mit einer Federklemme 7a als Befestigungsvorrichtung 7. Die Federklemme 7a ist in einem Verbindungsbereich 12 am Sensorgehäuse 8 des Temperatursensors angeordnet und umgreift den Prüfkörper 2 von der Einführseite 3 aus und liegt auf der Seite, welche der Einführseite 3 gegenüberliegt mit einem Abstützbereich 9 auf. Somit bewirkt die Federklemme 7a eine Klemmwirkung entgegen der Einschieberichtung, also im gegenwärtigen Fall zwischen Haltebereich 11 und Abstützbereich 9.
Die Federklemme kann aus einem flexiblen Metall oder einem flexiblen Kunststoff gefertigt sein.
Zur externen Kontaktierung führen externe Anschlüsse 13 an den Temperatursensor 1 hin.
Der dargestellte Prüfkörper 2 ist grundsätzlich nicht näher begrenzt. Im gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist er bevorzugt ein metallischer Festkörper, welcher länglich ist. Zum Beispiel kann es sich um eine Stromschiene eines Elektromotors in einem Elektrofahrzeug handeln.
Maße des Prüfkörpers 2 sind nicht näher begrenzt. Zum Beispiel kann die Stromschiene eine Querschnittsfläche von 2,5 mm bis 100 mm c 5 mm bis 10 mm, wie zum Beispiel 30 mm c 5 mm, 30 mm c 10 mm, 40 mm c 10 mm, 50 mm c 10 mm, 60 mm c 10 mm, 80 mm c 10 mm, 100 mm c 10 mm aufweisen. Im Automotivbereich können Stromschienen eine Querschnittsfläche von beispielhalber 2,5 mm c 9 mm aufweisen.
Das Material des Sensorgehäuses 8 des Sensors 1 ist nicht näher begrenzt. Es kann ein beliebiges Metall sein. Alternativ kann es zum Beispiel einen Kunststoff aufweisen oder aus diesem bestehen. Neben einem Kunststoff kann das Sensorgehäuse 8 auch Glas, Keramik oder Kohlenstoff aufweisen. Diese Zusätze können mit dem Kunststoff vermischt sein.
Mögliche Kunststoffe für ein Sensorgehäuse können ausgewählt werden aus Polyamid, wie zum Beispiel PA6 oder PA66, Polypropylen, Flüssigkristallpolymeren, Polyphthalamide, Silikonen, wie zum Beispiel Flüssigsilikonen, und Polyetheretherketon .
Die Länge des Sensorgehäuses, also die Ausdehnung in Längsrichtung eines elongierten Prüfkörpers ist nicht näher begrenzt. Für typische Stromschienen kann sie zum Beispiel zwischen 5 und 30 mm betragen.
Figur 2 zeigt im schematischen Querschnitt eine weitere Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Prüfanordnung.
Wie zu sehen ist, sind die Federklemmen 7a in einem Verbindungsbereich 12 mit dem Rest des Sensorgehäuses 8 verbunden .
Vom Sensorgehäuse 8 abstehend beziehungsweise aus dem Inneren des Sensorgehäuses 8 herausstehend ist ein Messkopf 6 in eine Aussparung 4 in dem Prüfkörper 2 versenkt. Der Messkopf 6 ist entlang der Einführungsrichtung hierbei vollständig versenkt.
Der Messkopf 6 weist eine äußere Hülle 6a auf. Die Hülle 6a des Messkopfes kann metallisch sein. Sie kann bevorzugt Kupfer, Aluminium oder Stahl aufweisen oder aus diesen Materialien bestehen. Bezüglich Stahl ist auf Grund der Korrosionsbeständigkeit verzinkter oder vernickelter Stahl bevorzugt .
Alternativ kann die Hülle 6a einen Kunstsoff aufweisen oder aus diesem bestehen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um die gleichen Kunststoffe wie für das Gehäuse 8 handeln. Optional kann der Kunststoff mit einem anorganischen bzw. keramischen Material versetzt sein. Dieses kann ausgewählt werden aus Bornitrid, Aluminiumnitrid oder Kohlenstoff. Diese Zusätze können die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes erhöhen und so eine schnelle Detektion von Temperaturänderungen, also eine schnellere Ansprechzeit, ermöglichen.
Alternativ kann die Hülle 6a auch aus einer Keramik bestehen. Diese kann zum Beispiel folgende Komponenten enthalten: Aluminium, Zink, Silizium, Magnesium, Titan, Zirkon, Bor, Stickstoff, Sauerstoff und/oder Kohlenstoff.
Zudem kann der Messkopf 6 bzw. die Hülle 6a einen Absorptionswert für Wärmestrahlung von mindestens 0,5 aufweisen. Bevorzugter ist ein Absorptionswert von 0,7 oder darüber .
Dies kann zum Beispiel durch eine dunkle oder schwarze Beschichtung der Hülle 6a erfolgen.
Weiterhin ist im Messkopf 6 das temperatursensitive Element 5 angeordnet, welches somit in der Aussparung 4 versenkt ist. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist das temperatur sensitive Element 5 vollständig in der Aussparung versenkt.
Die Aussparung 4 weist die Seitenwände der Aussparung 4a auf, sowie den Boden der Aussparung 4b. Die Aussparung 4 ist somit ein Sackloch. Die Aussparung 4 hat bevorzugt einen runden Querschnitt, die Form kann aber beliebig gewählt werden. Die Dimensionen der Aussparung sind nicht näher begrenzt. Für typische Stromschienen kann die Aussparung einen Durchmesser von 2 mm bis 15 mm, und bevorzugt von 5 mm bis 9 mm aufweisen. Die Tiefe des Sacklochs, also eine Dimension in Einschieberichtung ausgehend von der Einführseite 3, kann 0,5 mm bis 10 mm und bevorzugt 3 mm bis 7 mm betragen.
Im ersten Ausführungsbeispiel hat der Messkopf 6 bzw. die Hülle 6a direkten Kontakt mit dem Boden 4b der Aussparung 4. Dies kann so den Wärmefluss zwischen Prüfkörper 2 und Messkopf 6, bzw. dem darin enthaltenen temperatursensitiven Element 5 begünstigen.
Alternativ kann der Messkopf 6 beziehungsweise die Hülle 6a gemäß der gegenwärtigen Erfindung aber auch nicht den Boden berühren .
Im gegenwärtigen ersten Ausführungsbeispiel besteht kein Kontakt zwischen der Hülle 6a des Messkopfs 6 und den Wänden 4a der Aussparung 4. Ein solcher Kontakt kann aber grundsätzlich im Rahmen der Erfindung auch bestehen.
Zwischen der Außenhülle 6a des Messkopfes 6 und den Wänden 4a besteht ein Raum 10. In diesem Raum 10 ist der Abstand zwischen der Außenhülle 6a des Messkopfes 6 bevorzugt kleiner oder gleich 0,6 mm. Noch bevorzugter ist dieser Abstand kleiner oder gleich 0,3 mm. Die Dimensionen des Messkopfes 6 können entsprechend an den Dimensionen der Aussparung ausgerichtet werden um diesen Abstand zu erfüllen. Im gegenwärtigen ersten Ausführungsbeispiel ist der Raum 10 durch Luft gefüllt. Alternativ kann der Raum 10 aber durch ein Kontaktmittel, wie z. B. eine Wärmeleitpaste gefüllt werden. Das Kontaktmittel weist hierbei eine größere Wärmeleitfähigkeit als die der Luft auf. So kann die Wärmeleitung zum temperatursensitiven Element 5 verbessert sein.
Alternativ kann der Messkopf 6 in der Aussparung 4 auch durch eine Vergussmasse, welche in der zusammengesetzten
Prüfanordnung bevorzugt ausgehärtet ist, umschlossen sein.
Die Vergussmasse kann also den Raum 10 auffüllen. Die ausgehärtete Vergussmasse kann die Wärmeleitung erhöhen. Zusätzlich kann sie zur Fixierung des Temperatursensors 1 am Prüfkörper 2 zusätzlich zu oder anstelle von anderen Befestigungsvorrichtungen dienen. Die Vergussmasse kann zum Beispiel Glas, Epoxidharz, Keramik, Silikon, Polyurethan oder eine Kombinationen dieser Substanzen aufweisen. Die Vergussmasse kann auch aus solchen Substanzen oder Kombinationen davon bestehen.
Wie oben zu Figur 1 beschrieben, ist durch die Federklemmen 7a zwischen dem Haltebereich 11, welcher auf der Einführseite 3 aufliegt, und den Abstützbereichen 9 der Federklemmen 7a eine Klemmwirkung entgegen der Einschieberichtung gegeben.
Wie einleitend beschrieben, muss die Klemmwirkung nicht so stark sein, dass ein Verrutschen innerhalb der Grenzen der Aussparung 4 verhindert werden kann, da innerhalb der Grenzen der Aussparung 4 eine Temperaturmessung weitgehend homogen sein kann. Zudem verhindern die Wände 4a der Aussparung 4 ein Verrutschen des Prüfkörpers in Richtung senkrecht zur Einschieberichtung über die Grenzen der Aussparung hinaus. Durch das hier gezeigte flache Aufliegen des Haltebereichs 11 auf der Einführseite 3, bzw. durch das verallgemeinert passgenaue Aufliegen kann zudem ein Wackeln oder ein Verkippen des Temperatursensors 1 bzw. des Messkopfes 4 innerhalb der Aussparung 4 oder gegen die Einschieberichtung verhindert werden.
In den Figuren 3 und 4 ist jeweils der Messkopf 6, wie er zum Beispiel gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden kann oder in diesem verbaut sein kann, sowohl in schematischer Seitenansicht in Figur 3 als auch im schematischen Querschnitt in Figur 4 gezeigt. Der Messkopf 6 weist eine Hülle 6a auf, welche bevorzugt das temperatursensitive Element 5 vollständig umschließt und somit schützt. Vom temperatursensitiven Element 5 führen interne Kontaktelemente 14 ab. Diese können in der Prüfanordnung im Inneren des Sensorgehäuses als Teil der Elektronik geführt werden und stehen bevorzugt direkt oder indirekt in elektrischem Kontakt mit den zuvor gezeigten externen Anschlüssen 13.
Figur 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Prüfanordnung in schematischem Querschnitt.
Der Prüfkörper 2 in der Prüfanordnung kann weitgehend dem gemäß des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, wobei der Prüfkörper 2 als Aussparung 4 hierbei eine durchgehende Öffnung ausgehend von der Einführseite 3 des Prüfkörpers 2 hindurch auf eine gegenüberliegende Seite aufweist. Der Temperatursensor 1 kann auch weitgehend die Merkmale aufweisen, wie sie für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurden. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind an dem Temperatursensor 1 jedoch keine Federklemmen zur Befestigung und Fixierung angeordnet, sondern die Befestigungsvorrichtung im gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist ein Kabelbinder 7b. Grundsätzlich können Federklemmen auch zusätzlich zum Kabelbinder 7b montiert sein.
Hierbei ist der Kabelbinder 7b um die Längsachse des Prüfkörpers 2 herum geschlungen bzw. festgezogen.
Der Kabelbinder 7b bewirkt einen gewissen Anpressdruck des Temperatursensors an den Prüfkörper und so die Fixierung des Messkopfs 6 in der Aussparung 4 und verhindert ein Auseinanderfallen der Prüfanordnung entgegen der Einschieberichtung des Messkopfs 6 in die Aussparung 4.
Weiterhin weist der Messkopf 6 im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel einen Formschlussbereich 6b auf. Dieser Formschlussbereich 6b hat hierbei bevorzugt eine zur Aussparung komplementäre Form und passt schlüssig in die Form der Aussparung. Ein Abstand der Außenhülle des Messkopfs 6 im Formschlussbereich 6b zu zumindest einer Seitenwand 4a oder bevorzugt zu allen Seitenwänden 4a ist deutlich geringer als die oben genannten 0,6 mm, welche ansonsten als Raum zwischen dem Messkopf und der Wand bevorzugt vorliegen können. Zum Beispiel kann der Abstand kleiner 0,1 mm sein. Noch bevorzugter passt der Formschlussbereich schlüssig innerhalb der technisch realisierbaren Genauigkeit in die Aussparung, ohne dass dabei eine Lücke zwischen Hülle 6a im Formschlussbereich 6b und Wand 4a verbleibt. Der Formschlussbereich 6b sichert den Messkopf 6 und den gesamten Sensor 1 gegen Verkippen oder Verrutschen auch innerhalb der Grenzen der Aussparung 4. Weiterhin schließt der Formschlussbereich 6b in der gegenwärtigen Ausführungsform die Aussparung auf Seiten der Einführseite 3 zumindest teilweise und bevorzugt vollständig ab.
Im gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist ein temperatur sensitives Element im Messkopf 6 angeordnet, wobei es bevorzugt ist, dass dieses unterhalb des Formschlussbereichs 6b, das heißt weiter Innen liegend ausgehend von der Einführseite 3 im Messkopf 6 angeordnet ist, als der Formschlussbereich 6b.
Figur 6 zeigt im schematischen Querschnitt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Prüfanordnung.
Alle Merkmale des dritten Ausführungsbeispiels können denen des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen, ausgenommen die Befestigungsvorrichtung. Im gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist die Befestigungsvorrichtung eine einzelne Federklemme 7a. Diese verläuft von einem Verbindungsbereich 12 aus, in welchem sie am Sensorgehäuse 8 angeordnet ist und von welchem aus sich der Messkopf 6 in Einschieberichtung erstreckt. Die Federklemme 7a umgreift von diesem Punkt aus den Prüfkörper 2 bis zu der der Einführseite 3 gegenüberliegenden Seite. So wird die Klemmwirkung zwischen dem Haltebereich 11, also einem Bereich in dem das Sensorgehäuse 8 auf der Einführseite 3 aufliegt und einem Abstützbereich 9 der Federklemme 7a erzeugt .
Weiterhin ist die Federklemme 7a in einem Bereich, in welchem Kontakt mit der Öffnung der Aussparung 4 auf der zur Einführseite 3 gegenüberliegenden Seite besteht, so geformt, dass die Federklemme 7a einen Verschlussteil 9a aufweist, bzw. bildet, welcher die Öffnung der Aussparung 4 zumindest teilweise bedeckt oder diese bevorzugt verschließt. Das heißt, die Form des Verschlussteils 9a ist bevorzugt auf die Form der direkten Umgebung der Öffnung angepasst. Für eine flache Umgebung ist der Verschlussteil 9a bevorzugt also auch flächig ausgebildet. Somit ist der Wärmeabtransport in dieser Richtung gehemmt oder unterbunden.
Bevorzugt ist der Verschlussteil 9a in Verlängerung oder Verbindung des Abstützbereichs 9 ausgebildet. Im gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist der Abstützbereich 9 über einen Großteil der der Einführseite 3 gegenüberliegenden Fläche ausgebildet.
Die einzelne Federklemme hat hierbei zudem den Vorteil, dass der Prüfkörper 2 nicht von allen Seiten zugänglich sein muss um den Temperatursensor 1 anzubringen. Zum Beispiel ist die Zugänglichkeit nur von der Einführseite 3 und der Seite des Prüfkörpers 2 her, welche von der Federklemme 7a umspannt wird, erforderlich. Die gegenüberliegende Seite kann vollkommen unzugänglich bleiben. Die der Einführseite 3 gegenüberliegende Seite sollte zumindest teilweise zugänglich sein, um den Abstützbereich 9 an dem Prüfkörper zu platzieren .
Figur 7 zeigt im schematischen Querschnitt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Prüfanordnung. Dieses entspricht bis auf die folgenden aufgeführten Merkmale der Prüfanordnung, wie sie in Figur 2 gezeigt wurde. Im Gegensatz zum in Figur 2 gezeigten ersten Ausführungs beispiel ist hier die Aussparung 4 als eine durchgängige Öffnung zwischen der Einführseite 3 und der gegenüber liegenden Seite des Prüfkörpers 2 ausgebildet. Ähnlich wie im dritten Ausführungsbeispiel gezeigt erfolgt die Befestigung über Federklemmen 7a, hierbei realisiert durch zwei Federklemmen 7a. Eine dieser Federklemmen 7a ist ähnlich oder gleich der Federklemme im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die andere Federklemme 7a ist ähnlich ausgebildet, wie die im dritten Ausführungsbeispiel. Sie sichert nicht nur den Messkopf 6 und das darin enthaltene temperatursensitive Element 5 von einer Bewegung und einem Herausfallen aus der Aussparung 4 entgegen der Einführungsrichtung, sondern verschließt mit einem Verschlussteil 9a auch die durchgehende Aussparung auf der Seite, welche der Einführseite 3 gegenüberliegt.
In Figur 8 ist eine schematische Draufsicht auf ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Prüfanordnung gezeigt. Das fünfte Ausführungsbeispiel kann grundsätzlich die Eigenschaften des ersten oder der weiteren Ausführungsbeispiele aufweisen.
Das Besondere am fünften Ausführungsbeispiel ist, dass die gezeigten Federklemmen 7a zusammen mit dem Sensorgehäuse 8 als ein einziges gemeinsames Stanzbiegeteil gefertigt sind.
Bevorzugt weisen die Federklemmen 7a Öffnungen auf, welche wie im gezeigten Beispiel zum Beispiel weitgehend rechteckig sein können. So kann das Gewicht des gesamten Bauteils reduziert werden.
In Figur 9 ist ein schematischer Querschnitt des fünften Ausführungsbeispiels, wie es in Figur 8 gezeigt wurde, dargestellt. Wie zu sehen ist, kann gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel das gesamte Sensorgehäuse 8 des Sensors 1 als Messkopf 6 ausgebildet sein, welcher sich von einem Verbindungsbereich 12, welcher das Sensorgehäuse 8 mit der Federklemme 7a verbindet, aus in Einschieberichtung erstreckt. Das heißt, der näher am Prüfkörper 2 bzw. der Aussparung 4 gelegene Teil des Sensorgehäuses 8 stellt den Messkopf 6 dar. Weiterhin ist der Messkopf 6 und ein darin enthaltenes temperatursensitives Element (nicht dargestellt) nur teilweise in der Aussparung versenkt.
Anders als in den vorangegangen Beispielen weist der Messkopf 6 zudem die Eigenschaft auf, dass die Hülle 6a des Messkopfes 6 Kontakt sowohl mit dem Boden 4b als auch mit den Wänden 4a der Aussparung 4 hat. Dieser vollumfängliche direkte Kontakt mit allen zur Verfügung stehenden Innenflächen der Aussparung 4 kann einen Temperaturübertrag verbessern und eine schnellere Erfassung von Temperaturänderungen des Prüfkörpers 2, also eine verbesserte Ansprechzeit, ermöglichen.
Bezugszeichenliste
1 Temperatursensor
2 Prüfkörper
3 Einführseite
4 Aussparung
4a Wände der Aussparung
4b Boden der Aussparung
5 temperatursensitives Element
6 Messkopf
6a Hülle des Messkopfes
6b Formschlussbereich
7 Befestigungsvorrichtung
7a Federklemme
7b Kabelbinder
8 Sensorgehäuse
9 Abstützbereich
9a Verschlussteil
10 Raum
11 Haltebereich
12 Verbindungsbereich
13 externe Anschlüsse
14 interne Kontaktelemente

Claims

Patentansprüche
1. Prüfanordnung, aufweisend einen Prüfkörper (2) und einen Temperatursensor (1) zur Messung dessen Temperatur, wobei der Prüfkörper (2) eine zu seiner Einführseite (3) hin offene Aussparung (4) aufweist und wobei ein temperatursensitives Element (5) des Temperatursensors (1) zumindest teilweise durch Einschieben in der Aussparung (4) versenkt ist.
2. Prüfanordnung nach Anspruch 1, wobei das temperatursensitive Element (5) vollständig in der Aussparung (4) versenkt ist.
3. Prüfanordnung nach Anspruch 1 oder 2, welche eine Befestigungsvorrichtung (7) zur Fixierung des Temperatursensors (1) für Bewegungen entgegen einer Einschieberichtung enthält.
4. Prüfanordnung nach Anspruch 3, wobei die Befestigungsvorrichtung (7) eine Federklemme (7a) umfasst.
5. Prüfanordnung nach Anspruch 3, wobei die Befestigungsvorrichtung (7) einen Kabelbinder (7b) umfasst.
6. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Aussparung (4) ein Sackloch ist.
7. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Aussparung (4) neben der Einführseite (3) eine weitere Öffnung auf einer Außenseite des Prüfkörpers (2) aufweist, welche durch einen Verschlussteil (9a) des Temperatursensors bedeckt ist.
8. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Temperatursensor (1) die Aussparung (4) auf der Einführseite (3) des Prüfkörpers (2) zumindest teilweise bedeckt .
9. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Kontaktmittel, welches eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Luft aufweist, einen Raum (10) zwischen der Außenseite des temperatursensitiven Elements und den Wänden (4a) der Aussparung (4) auffüllt.
10. Prüfanordnung nach Anspruch 9, wobei das Kontaktmittel eine Wärmeleitpaste ist.
11. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Raum (10) zwischen Messkopf (6) und Wänden (4a) der Aussparung (4) zumindest teilweise mit einer Vergussmasse aufgefüllt ist.
12. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Abstand zwischen der Außenseite des temperatursensitiven Elements (5) zu einem Punkt der Seitenwand der Aussparung maximal 0,6 mm beträgt.
13. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Temperatursensor (1) so geformt ist, dass er gegen Verkippen gegen die Einschieberichtung gesichert ist.
14. Prüfanordnung nach Anspruch 13, wobei ein Messkopf (6) in welchem das temperatursensitive Element (5) angeordnet ist einen Formschlussbereich (6b) aufweist, welcher zumindest teilweise schlüssig in die Form der Aussparung (4) passt.
15. Prüfanordnung nach Anspruch 14, wobei der Formschlussbereich (6b) die Aussparung auf der Einführseite (3) teilweise verschließt.
16. Prüfanordnung nach Anspruch 4, wobei ein Haltebereich
(11) des Temperatursensors (1) einführseitig auf dem Prüfköper (1) aufliegt, die Federklemme (7a) den Prüfkörper (1) umgreift und durch Auflage eines Abstützbereichs (9) der Federklemme (7a) auf einer Außenseite des Prüfkörpers eine Klemmwirkung zwischen Haltebereich (11) und Abstützbereich (9) erzeugt.
17. Temperatursensor (1), aufweisend ein temperatursensitives Element (5) in einem Messkopf (6) und eine Federklemme (7a), welche in einem Verbindungsbereich
(12) miteinander verbunden sind, wobei sich der Messkopf (6) ausgehend vom Verbindungsbereich (12) in einer Einschieberichtung des Messkopfes (6) erstreckt, wobei der Verbindungsbereich (12) eine Auflagefläche aufweist, und wobei dem Verbindungsbereich gegenüberliegend ein Federteil angeordnet ist, welches eine Federwirkung bezüglich des Verbindungsbereiches (12) in Einschieberichtung ausüben kann.
18. Temperatursensor (1) nach Anspruch 17, aufweisend ein Sensorgehäuse (8) welches zusammen mit der Federklemme (7a) als Stanzbiegeteil gefertigt ist.
19. Temperatursensor (1) nach Anspruch 17 oder 18, wobei das temperatursensitive Element (5) eine NTC-Keramik und eine Metallisierung aufweist.
20. Temperatursensor nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei eine Außenhülle des temperatursensitiven Elements (5) einen Absorptionswert für Wärmestrahlung von kleiner 0,5 aufweist.
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