DE4212883A1 - Temperaturfuehler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In Fig. 10 ist ein bekannter Temperaturfühler 1 ge­ zeigt, der zur Messung der Temperatur des Kühlwassers eines Automobils verwendet wird. Der Temperaturfühler 1 weist einen aus Messing bestehenden Halter 2 auf, der in das in Richtung des Pfeiles 11 strömende Kühl­ wasser des Automobils eintaucht. Der Halter 2 besitzt ein längliches Schutzrohr 2a, das sich nach unten zum Boden des Halters 2 erstreckt. Der Halter 2 ist an einem oberen Ende mit einem radial vorstehenden sechseckigen Flansch 2b versehen, an dem ein Montage­ werkzeug angesetzt wird, wenn der Temperaturfühler 1 an einer Maschine befestigt wird. Unterhalb des Flan­ sches 2b ist der Halter 2 mit einem Gewindeabschnitt 2c ausgestattet, so daß der Halter 2 in eine Zylin­ derwand 12 der Maschine eingeschraubt werden kann. In dem Schutzrohr 2a ist ein Temperaturfühlerelement 3 in Form eines Thermistors, das mit einem Leiter 4 verbunden ist, aufgenommen. Das Temperaturfühlerele­ ment 3 und der Leiter 4 sind in schützendes Harz ein­ gebettet, das in den Halter 2 eingefüllt wurde. Der schützende Harzkörper 5 bildet ein Verbindungsteil 6, das sich von der Öffnung des Halters 2 nach oben er­ streckt. Ein Anschluß 7 ist mit dem Endbereich des Leiters 4 verbunden und ragt in eine Buchsenaufnahme­ öffnung 6a. Der Verbindungsbereich zwischen dem An­ schluß 7 und dem Leiter 4 ist ebenfalls in den Harz­ körper 5 eingebettet. Der längliche Anschluß 7 ist plattenförmig ausgebildet, wie in Fig. 11 gezeigt ist, und er ist goldplattiert, um einen sehr kleinen Strom gut leiten zu können. Der Leiter 4 ist an der Stelle 8 an der Oberfläche des Anschlusses 7 angelö­ tet. Ein Röhrchen 9 bedeckt den Leiter 4, um ihn zu schützen und ihn von seiner Umgebung zu isolieren. Eine Kappe 10 dient für einen wasserdichten Abschluß des Temperaturfühlerelements 3.

Der bekannte Temperaturfühler 1 mit der gezeigten Konstruktion dient zur Feststellung von Temperatur­ änderungen des Kühlwassers über Änderungen des Wider­ standes des Temperaturfühlerelements 3, das fest im Schutzrohr 2a gehalten ist. Im allgemeinen wird eine sehr kleine elektrische Leistung verbraucht, wenn die Temperatur gemessen wird, so daß die Wärmeerzeugung aufgrund des durch den Thermistor fließenden Stromes so gering wie möglich ist. Tatsächlich liegt die Stärke des durch den Thermistor fließenden Stromes im Bereich von 100 µA bis 2 mA. Der Temperaturfühler 1 ist in der Lage, Temperaturen in einem Bereich von -40 bis +130°C zu messen.

Bei dem bekannten Temperaturfühler ist die lineare Ausdehnung des Leiters 4 aufgrund erhöhter Temperatu­ ren unterschiedlich gegenüber der des Harzkörpers 5, der das Temperaturfühlerelement 3 und den Leiter 4 hält, wodurch sich Unterschiede hinsichtlich sich wiederholender, auf den Leiter ausgeübter Zugkräfte während eines Erwärmungszyklus ergeben. Die Zugkräfte stellen eine mechanische Belastung der Lötstelle 8 dar, die auf eine Trennung des Leiters 4 vom Anschluß 7 hinwirken. Folglich verliert der Lötbereich, lang­ fristig gesehen, allmählich die Fähigkeit, den Leiter 4 sicher am Anschluß 7 zu halten. Die sich ergebende Beeinträchtigung der Lötverbindung führt zu einem schlechten elektrischen Kontakt zwischen dem Leiter 4 und dem Anschluß 7.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Temperaturfühler zu schaffen, der eine gegen­ über mechanischen Belastungen, die von einem Leiter­ draht aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdeh­ nungskoeffizienten während eines Erwärmungszyklus ausgeübt werden, unempfindliche elektrische Verbin­ dung hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfin­ dungsgemäßen Temperaturfühlers ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Temperaturfühler weist einen Halter zur Aufnahme eines Temperaturfühlerelements, eines Anschlusses und eines elektrischen Leiterdrahtes auf. Der Leiterdraht hat einen ersten Endbereich, der elektrisch mit dem Temperaturfühlerelement verbunden ist, und einen zweiten mit dem Anschluß verschweißten Endbereich. Der Leiterdraht ist weiterhin in einem Bereich nahe dem zweiten Endbereich auf verschiedene Weise am An­ schluß befestigt, so daß die mechanischen Belastungen durch den Leiterdraht nicht direkt auf den zweiten Endbereich einwirken. Der Anschluß kann mit einem Durchgang ausgebildet sein, durch den der Leiterdraht hindurchgeführt und darin festgelötet ist. Der An­ schluß kann mit einem Ausschnitt versehen sein, durch den der Leiterdraht hindurchgeführt und am Anschluß angelötet ist, an einer Stelle, die näher zum Tempe­ raturfühlerelement liegt als der Ausschnitt. Der An­ schluß kann mit zwei Schlitzen zur Bildung eines Ste­ ges zwischen diesen ausgeformt sein, so daß der Lei­ terdraht von einer ersten Seite des Anschlusses durch den ersten Schlitz hindurch zu einer zweiten Seite des Anschlusses geführt wird und dann durch den zwei­ ten Schlitz von der zweiten Seite zur ersten Seite. Der Leiterdraht ist am Anschluß an einer Stelle, die näher am Temperaturfühlerelement liegt als der Steg, angelötet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Tempe­ raturfühlers nach der Erfindung,

Fig. 2A ein zweites Ausführungsbeispiel eines Tem­ peraturfühlers nach der Erfindung,

Fig. 2B einen Teilquerschnitt durch den Temperatur­ fühler nach Fig. 2A,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel des Tempe­ raturfühlers nach der Erfindung,

Fig. 4+5 ein viertes Ausführungsbeispiel des Tempe­ raturfühlers nach der Erfindung, wobei Fig. 5A den Leiterdraht im angelöteten Zu­ stand und

Fig. 5B einen Teilquerschnitt des Tempera­ turfühlers nach Fig. 5A darstellen,

Fig. 6+7 ein fünftes und sechstes Ausführungsbei­ spiel des Temperaturfühlers nach der Erfin­ dung,

Fig. 8+9 ein siebentes Ausführungsbeispiel des Tem­ peraturfühlers nach der Erfindung,

Fig. 10 einen bekannten Temperaturfühler, der zur Messung der Temperatur des Kühlwassers eines Automobiles dient, und

Fig. 11 einen Anschluß in Form eines länglichen Streifens, der bei dem bekannten Tempera­ turfühler verwendet wird.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Temperaturfüh­ lers nach der Erfindung gemäß Fig. 1 erstrecken sich zwei Leiter 4 entlang Oberflächen 7a von Anschlüssen 7, und die Endbereiche der Leiter 4 sind an der Stel­ le 21 an der Oberfläche 7a angeschweißt. In Fig. 1 ist nur einer der beiden Leiter 4 gezeigt. Die Leiter 4 sind an der Stelle 22 an der Oberfläche 7a angelö­ tet. Der Leiter 4 wird an der Stelle 21 angeschweißt, bevor er an der Stelle 22 angelötet wird, damit die Lötverbindung nicht durch die beim Schweißen auftre­ tende übermäßig große Wärme beeinträchtigt wird.

Wenn der Temperaturfühler während eines Erwärmungs­ zyklus großen Temperaturunterschieden ausgesetzt ist, dann wird der Leiter 4 mechanisch belastet aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffi­ zienten der Leiter 4 und des Harzkörpers 5. Jedoch wird jede auf die Leiter 4 ausgeübte mechanische Be­ lastung während eines Erwärmungszyklus zuerst von der Lötverbindung an der Stelle 22 aufgenommen, die näher am Temperaturfühlerelement 3 liegt als die Schweiß­ verbindung an der Stelle 21. Somit ist die Schweiß­ verbindung an der Stelle 21 nicht direkt den mechani­ schen Belastungen oder Spannungen ausgesetzt. Allge­ mein ausgedrückt, wenn der Leiter geschweißt wird, wird sein Querschnitt aufgrund der übermäßigen Erwär­ mung verformt und seine mechanische Festigkeit nimmt beträchtlich ab. Dies ist ein anderer Grund, weshalb der Leiter 4 an der Stelle 22 angelötet ist. Der ge­ lötete Bereich dient zur Verhinderung der Ablösung des geschweißten Bereiches, dessen mechanische Fe­ stigkeit erheblich gesunken ist, vom Anschluß 7.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel des Temperaturfüh­ lers nach der Erfindung gemäß Fig. 2 ist der platten­ förmige längliche Anschluß 7 mit einem Durchgang 26 ausgebildet, durch welchen der Leiter 4 von einer Seite zur anderen hindurchgeführt und in seinem End­ bereich an der Rückseite 7b des Anschlusses 7 ange­ schweißt ist. Der Leiter 4 ist an der Stelle 22 an der Oberfläche 7a des Anschlusses 7 angelötet unter Verwendung eines Lötmittels, das ähnlich dem beim bekannten Temperaturfühler verwendeten ist. Der Lei­ ter 4 erstreckt sich im wesentlichen parallel zur vorderen und rückseitigen Oberfläche des Anschlusses mit Ausnahme des abgebogenen Bereiches im Durchgang 26. Es ist auch hier festzustellen, daß die Lötver­ bindung an der Stelle 22 näher am Temperaturfühler­ element 3 liegt als die Schweißverbindung an der Stelle 21.

Beim dritten Ausführungsbeispiel des Temperaturfüh­ lers nach der Erfindung nach Fig. 3 ist der platten­ förmige Anschluß mit einem Ausschnitt 31 versehen, durch welchen der Leiter 4 von einer Seite zur ande­ ren hindurchgeführt und mit seinem Endbereich auf der rückseitigen Oberfläche 7b des Anschlusses 7 an der Stelle 21 angeschweißt ist. Der Leiter 4 ist an der Stelle 22 an der Oberfläche 7a des Anschlusses 7 an­ gelötet. Auf hier befindet sich die Lötverbindung an der Stelle 22 näher am Temperaturfühlerelement 3 als die Schweißverbindung an der Stelle 21. Der gebogene Bereich des Leiters 4 dient zu dessen mechanischer Befestigung am Anschluß 7, und er wirkt mit der Löt­ verbindung an der Stelle 22 zusammen, um eine mecha­ nische Belastung der Schweißverbindung an der Stelle 21 zu verhindern. Wenn der Leiter 4 im Durchgang 26 festgelötet wird, hat das geschmolzene Lötmittel die Neigung, in den Durchgang zu fließen, so daß dieser wie ein Durchgangsloch in einer gedruckten Schal­ tungskarte wirkt und die mechanische Festigkeit der Lötverbindung an der Stelle 22 erhöht.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein viertes Ausführungs­ beispiel des Temperaturfühlers nach der Erfindung. In Fig. 4 ist der Anschluß 7 mit zwei Schlitzen 36a und 36b versehen, die zwischen sich einen Steg 36 bil­ den. Der Steg 36 wird in eine aufrechte Stellung ge­ bogen, so daß ein Ausschnitt entsteht, über den sich der Leiter 4 erstreckt. Dann wird der Steg 36 in sei­ ne ursprüngliche Stellung zurückgebogen, wobei er den Leiter 4 herunterdrückt und dieser von der anderen Oberfläche des Anschlusses 7 hervorsteht, derart, daß der Leiter 4 in einen im wesentlichen U-förmigen Ver­ lauf gebogen wird. Der Leiter 4 wird in seinem Endbereich angeschweißt und am Schlitz 36a an der Oberfläche 7a des Anschlusses 7 angelötet.

Der heruntergedrückte gebogene Bereich des Leiters 4 dient zu dessen Befestigung am Anschluß 7. Der gebo­ gene Bereich wirkt mit der Lötverbindung an der Stel­ le 22 zusammen, um zu verhindern, daß mechanische Zugspannungen während eines Erwärmungszyklus vom Lei­ ter 4 auf die Schweißverbindung ausgeübt werden. Wäh­ rend ein Temperaturfühler nach dem zweiten und drit­ ten Ausführungsbeispiel für eine Massenfertigung we­ niger geeignet ist, ist ein solcher nach dem vierten Ausführungsbeispiel hierfür besser geeignet, da der Leiter auf einfache Weise und mit geringen Kosten mit dem Anschluß verbunden werden kann.

Die Fig. 6 bis 9 zeigen ein fünftes, sechstes und siebentes Ausführungsbeispiel des Temperaturfühlers nach der Erfindung, die Abwandlungen der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten zweiten bis vierten Ausfüh­ rungsbeispiele darstellen. Die fünften bis siebenten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den zwei­ ten bis vierten Ausführungsbeispielen dadurch, daß aus Gründen einer einfacheren Konstruktion auf die Lötverbindung verzichtet wird. Der gebogene Bereich des Leiters 4 im Durchgang 26 oder Ausschnitt 31 oder der durch Zurückbiegen des Steges 36 heruntergedrück­ te Bereich des Leiters 4 dienen als ein Befestigungs­ mittel, das eine mechanische Beanspruchung durch den Leiter 4 während eines Erwärmungszyklus verhindert. Selbstverständlich sind die die Belastung unterdrück­ enden Eigenschaften bei den fünften bis siebenten Ausführungsbeispielen nicht so ausgezeichnet wie die unter Verwendung einer Lötverbindung. Jedoch kann die einfache Konstruktion der fünften bis siebenten Aus­ führungsbeispiele für einige Anwendungen geeignet sein, da sie kostensparend und für eine Massenproduk­ tion geschaffen sind. Bei den fünften bis siebenten Ausführungsbeispielen kann der Leiter 4 in seinem Endbereich an den Anschluß 7 entweder angeschweißt oder angelötet sein.

Claims (8)

1. Temperaturfühler mit einem Halter zur Aufnahme eines Temperaturfühlerelements, einem Anschluß, einem elektrischen Leiterdraht, dessen erster Endbereich elektrisch mit dem Temperaturfühler­ element verbunden ist und dessen zweiter Endbe­ reich am Anschluß befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Endbereich des Leiterdrahtes (4) am Anschluß (7) angeschweißt ist und eine Befe­ stigung des Leiterdrahtes (4) am Anschluß (7) zur Aufnahme von vom Leiterdraht (4) ausgeübten mechanischen Spannungen vorgesehen ist, derart, daß diese Befestigung in einem Bereich erfolgt, der näher am Temperaturfühlerelement (3) liegt als der zweite Endbereich des Leiterdrahtes (4).

2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung in einer Lötverbindung zwischen dem Leiterdraht (4) und dem Anschluß (7) besteht.

3. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (7) einen Durchgang (26) aufweist, durch den sich der Leiterdraht (4) von einer ersten Seite (7a) des Anschlusses (7) zu einer zweiten Seite (7b) von diesem erstreckt.

4. Temperaturfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterdraht (4) im Durchgang (26) an den Anschluß (7) angelötet ist.

5. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (7) einen Ausschnitt (31) aufweist, durch den sich der Leiterdraht (4) von einer ersten Seite (7a) des Anschlusses (7) zu einer zweiten Seite (7b) von diesem erstreckt.

6. Temperaturfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterdraht (4) in einem Bereich am Anschluß (7) angelötet ist, der näher am Temperaturfühlerelement (3) liegt als der Ausschnitt (31).

7. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (7) mit einem ersten (36a) und einem zweiten Schlitz (36b) versehen ist, derart, daß diese zwischen sich einen Steg (36) bilden, und daß der Leiter­ draht (4) durch den ersten Schlitz (36a) von einer ersten Seite (7a) des Anschlusses (7) zu einer zweiten Seite (7b) von diesem und dann durch den zweiten Schlitz (36b) von der zweiten Seite (7b) zur ersten Seite (7a) hindurchgeführt ist, so daß der Leiterdraht (4) durch den Steg (36) abgebogen ist.

8. Temperaturfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterdraht (4) in einem Bereich an den Anschluß (7) angelötet ist, der näher am Temperaturfühlerelement (3) liegt als der Steg (36).