JP6239121B2 - 電気絶縁性を有するカバーを備えた温度センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念記載のセンサ装置に関する。

温度センサ、特に自動車内のオイルもしくは冷却液などの媒体の温度を測定する温度センサは、通常、支配的な温度に依存してその電気的特性を変化させるセンサである。例えば、石炭もしくは半導体材料から形成されるセンサの構成要素の温度が上昇すると、その電気抵抗は低下する。つまり、温度上昇の大きな領域で抵抗を測定することにより、温度をかなり正確に求めることができる。こうした材料は冷間時よりも熱間時に電流を良好に導通するので、サーミスタ又はＮＴＣ抵抗（負の温度係数を有する抵抗）と称される。白金などの金属は逆の効果を有しており、ＰＴＣ抵抗（正の温度係数を有する抵抗）と称される。

通常、媒体によって直接に包囲されているセンサ抵抗では、それぞれピン又は脚部として構成可能な２つの端子に給電電圧がかかる。センサ抵抗に対して降下する電圧が制御装置で求められ、評価される。

媒体からセンサへの入熱は、２つの接続脚部を介して、また同時にセンサモジュールの側面を介して、行われる。この場合、センサ装置の熱伝達面積が大きいため、測定過程の応答時間が短い。しかし、特に、モータもしくはトランスミッションで回転する部材間の摩擦に起因して発生するような切屑等があると、接続脚部間に短絡が起こるおそれが大きくなる。

したがって、本発明の課題は、冒頭に言及した形式の自動車内の媒体の温度を測定するセンサ装置につき、短絡耐性を高め、同時に、できるだけ短い応答時間を保証できるようにすることである。

この課題は、本発明の請求項１の特徴を有するセンサ装置によって解決される。

本発明のセンサ装置は、実質的にセンサボディと複数の接続ワイヤとを含み、ここで、センサボディは、このセンサボディを完全に包囲するカバーによって媒体から電気的に絶縁されており、センサは、各接続ワイヤとセンサボディを包囲するカバーとを介して、媒体に熱伝導可能に接触している。これにより、媒体からセンサへの入熱が改善され、ひいては、電気的及び熱的な絶縁性を有するカバーを備えたセンサに比べ、温度測定時のセンサの応答時間が格段に向上する。本発明のカバーは、少なくともセンサボディの領域の各接続ワイヤの大部分を必然的に包囲することになるので、特には媒体中の金属切屑等による接続ワイヤ間の短絡の危険が大幅に低減される。センサ信号は、絶縁状態で保持されている接続ワイヤから取り出され、評価のために評価ユニット、特には制御装置へ供給される。

カバーは、特に、電気絶縁性及び熱伝導性を有する材料であって、充填物質を含むものから形成されており、例えば、石英粉末もしくはアルミニウム粉末などの充填物質を含むデュロプラストもしくはサーモプラストである。こうした充填物質の添加によって、充填物質を含まない場合の０．２Ｗ／ｍＫ（ワットパーメーターケルビン）から０．５Ｗ／ｍＫ（ワットパーメーターケルビン）程度の熱伝導率に比べ、１０Ｗ／ｍＫ（ワットパーメーターケルビン）までの熱伝導率が得られる。

有利には、各接続ワイヤは個別の端子コンタクトを介してコンタクト基部に導電接続され、このコンタクト基部でセンサ信号が取り出し可能となる。各端子コンタクトは特にはリードフレームとして構成できる。

測定プロセスの応答時間をさらに向上させるため、特には、センサ装置のうち、媒体に熱伝導可能に接触している面の面積が増大される。これは、少なくとも１つの端子コンタクトの少なくとも一部をカバーによって包囲せず、媒体に直接に熱伝導可能に接触させることにより、達成される。

特に、端子コンタクトと媒体との熱接触を付加的な装置によって形成することにより、センサ装置のうち媒体に熱伝導可能に接触している面の面積がさらに増大され、よって、応答時間がさらに短縮される。この場合、当該付加的な装置の、カバーによって包囲されておらず、したがって媒体に直接に熱伝導可能に接触している面の接触面積は、端子コンタクトと媒体との接触面積よりも大きい。簡明性のために、当該付加的な装置を、端子コンタクトの一部として、例えばリードフレームへ組み込むことができる。

特には、カバーは、封止用の射出成形部材もしくは注型成形部材として形成されるか、又は、複数部分から成るケーシングとして形成される。例えば、当該ケーシングはカバーとケーシング下部とから形成することができる。

適用分野に応じて、センサは、例えば石炭もしくは半導体材料から形成されるＮＴＣ抵抗（負の温度係数を有する抵抗）として、又は、特には金属から形成されるＰＴＣ抵抗（正の温度係数を有する抵抗）として、構成可能である。

本発明を添付図に即して詳細に説明する。

センサ装置の前面図である。 センサ装置の断面図である。 センサ装置の別の断面図である。 センサ装置の側面図である。

図１には、自動車内の媒体４の温度を測定するセンサ装置が示されている。ここで、センサは、センサボディ３と２つの接続ワイヤ１，２とを含む。センサボディ３は、このセンサボディ３を完全に包囲するカバー８によって、周囲の媒体４から電気的に絶縁されている。センサボディ３は、自身を包囲するカバー８と接続ワイヤ１，２とを介して、媒体４に熱伝導可能に接触している。これにより、電気的及び熱的な絶縁性を有するカバーを備えたセンサに比べて、応答時間が著しく向上する。本発明のカバー８は、少なくともセンサボディ３の領域の接続ワイヤ１，２の大部分を必然的に包囲することになるので、接続ワイヤ１，２間の短絡の危険が大幅に低減される。センサ信号は、絶縁状態で保持されている接続ワイヤ１，２から取り出され、評価のために評価ユニット、特には制御装置へ供給される。

カバー８は、上述したように、特に電気絶縁性及び熱伝導性を有する材料、例えば、デュロプラストもしくはサーモプラストから形成される。石英粉末もしくはアルミニウム粉末などの充填物質を添加することにより、充填物質を含まないカバーでの０．２Ｗ／ｍＫ（ワットパーメーターケルビン）から０．５Ｗ／ｍＫ（ワットパーメーターケルビン）程度の熱伝導率に比べ、１０Ｗ／ｍＫ（ワットパーメーターケルビン）までの熱伝導率が得られる。

図２には、本発明のセンサ装置の断面が示されている。各接続ワイヤ１，２は、個々の端子コンタクト５，６を介してコンタクト基部７に導電接続されている。ここで、センサボディ３と、接続ワイヤ１，２及びこれに対応する端子コンタクト５，６とは、ほぼ完全にカバー８によって包囲されており、これにより、媒体４から熱的にも電気的にも絶縁されている。端子コンタクト５，６は例えばリードフレームとして構成される。コンタクト基部７ではセンサ信号を取り出し可能である。

本発明のセンサ装置によれば、接続ワイヤ１，２間又は端子コンタクト５，６間に短絡が生じる危険が小さく保たれる。こうした短絡は、特にはモータもしくはトランスミッションで回転する部材間の摩擦に起因してしばしば生じる切屑等によって発生する。

図２の各端子コンタクト５，６は、装置９に、導電可能かつ熱伝導可能に接触している。簡明性のために、装置９は端子コンタクト５，６の一部として示されている。

図４には、本発明のセンサ装置の側面が示されている。ここでは、装置９の少なくとも一部が、カバー８によって包囲されておらず、したがって媒体４に直接に熱伝導可能に接触している。装置９のうち、カバー８から露出して、媒体４に直接に熱伝導可能に接触している面の接触面積が、端子コンタクト５，６と媒体４との接触面積よりも大きいことにより、センサ装置の熱伝達面積が相対的に大きくなる。これにより、測定過程の応答時間が相対的に短くなる。こうして媒体４の迅速な温度変動を検出することができる。

測定過程の応答時間のさらなる短縮は、図３のセンサ装置によって達成される。接続ワイヤ１の大部分とこれに対応する端子コンタクト５とを、対応する装置９を含めて、カバー８から露出させることにより、短絡耐性を確保しつつ、同時に、センサ装置と媒体４との熱伝導性の接触面積をいっそう増大することができる。

Claims (6)

1. 自動車内の媒体（４）の温度を測定するセンサ装置であって、センサボディ（３）と２つの接続ワイヤ（１，２）とを含み、
   前記センサボディ（３）は、該センサボディ（３）を完全に包囲するカバー（８）によって前記媒体（４）から電気的に絶縁されている、センサ装置において、
   前記センサボディ（３）は、前記接続ワイヤ（１，２）と前記包囲するカバー（８）とを介して、前記媒体に熱伝導可能に接触しており、
   前記接続ワイヤ（１，２）のそれぞれは、個別の端子コンタクト（５，６）を介して、コンタクト基部（７）に導電接続されており、該コンタクト基部（７）ではセンサ信号を取り出し可能であり、
   少なくとも１つの前記端子コンタクト（５，６）の少なくとも一部が、前記カバー（８）によって包囲されていないことにより、前記媒体（４）に直接に熱伝導可能に接触している、
   ことを特徴とするセンサ装置。
2. 電気絶縁性の前記カバー（８）は、熱伝導性を高めるための充填物質を含む材料から形成されており、
   前記材料は、デュロプラストもしくはサーモプラストであり、
   前記充填物質は、石英粉末もしくはアルミニウム粉末である、
   請求項１記載のセンサ装置。
3. 前記端子コンタクト（５，６）はリードフレームとして構成されている、
   請求項１又は２記載のセンサ装置。
4. 前記端子コンタクト（５，６）と前記媒体（４）との熱接触が装置（９）によって形成されており、前記装置（９）は、前記端子コンタクト（５，６）の一部であり、
   前記カバー（８）によって包囲されておらず、したがって前記媒体（４）に直接に熱伝導可能に接触している前記装置（９）の面の接触面積は、前記端子コンタクト（５，６）と前記媒体（４）との接触面積のうち、前記装置（９）と前記媒体（４）との接触面積を除外した面積よりも大きい、
   請求項１から３までのいずれか１項記載のセンサ装置。
5. 前記カバー（８）は、射出成形部材もしくは注型成形部材、又は、複数部分から成るケーシングである、
   請求項１から４までのいずれか１項記載のセンサ装置。
6. 正の温度係数を有する抵抗もしくは負の温度係数を有する抵抗をセンサとして用いる、
   請求項１から５までのいずれか１項記載のセンサ装置。

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