Anordnung eines Temperatursensors mit einer elektrisch isolierenden Umhüllung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Sensors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Temperatursensoren, insbesondere zur Messung der Medi- entemperatur wie Öl oder Kühlflüssigkeit in einem

Kraftfahrzeug, verändern in der Regel ihre elektri ^¬ schen Eigenschaften in Abhängigkeit der vorherrschenden Temperatur. Zum Beispiel sinkt bei der Erwärmung eines Sensorbauteils aus Kohle oder einem Halbleiter- material dessen elektrischer Widerstand. Durch die Widerstandsmessung im Bereich der großen Steigung lässt sich somit die Temperatur ziemlich genau ermitteln. Solche Werkstoffe leiten den Strom heiß besser als kalt, sie werden daher auch Heißleiter oder NTC (Nega- tive Temperature Coefficient) -Widerstände genannt. Me ^¬ talle wie zum Beispiel Platin zeigen den gegenteiligen Effekt und werden daher PTC (Positive Temperature Coefficient) -Widerstände genannt. In der Regel wird der Sensorwiderstand, der vom Medium direkt umgeben ist, mit seinen beiden Anschlüssen, die als Pins oder Beinchen ausgeführt sein können, an eine Versorgungsspannung angelegt. Die an einem zum Sensorwiderstand abfallende Spannung wird in einem Steuerge- rät ermittelt und ausgewertet.

Der Temperatureintrag vom Medium zum Sensor kann über die beiden Anschlussbeinchen und gleichzeitig über die Seitenflächen des Sensorbausteins erfolgen. Dabei ist die die Temperatur übertragende Fläche der Anordnung groß, die Ansprechzeit des Messvorgangs daher kurz. Jedoch ist die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den Anschlussbeinchen insbesondere durch Späne, wie sie in einem Motor oder einem Getriebe durch Abrieb zwischen sich drehenden Teilen durchaus vorkommen, groß.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung eines Sensors zur Messung der Tempera ^¬ tur eines Mediums in einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart zu schaffen, dass bei erhöhter

Kurzschlusssicherheit gleichzeitig eine möglichst kur ^¬ ze Ansprechzeit garantiert ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Sensors umfasst im wesentlichen einen Sensorkörper und Anschlussdrähte, wobei der Sensorkörper mittels einer den Sensorkörper vollständig umgebenden Umhüllung elektrisch vom Medium isoliert ist, und der Sensor mit dem Medium über die Anschlussdrähte und die umgebende Umhüllung wärmelei ^¬ tend in Kontakt steht. Dadurch ist der Temperatureintrag vom Medium in den Sensor und damit die Ansprech- zeit des Sensors bei der Temperaturmessung gegenüber einem Sensor mit elektrisch und thermisch isolierender Umhüllung deutlich erhöht. Die Umhüllung umgibt zwangsläufig auch größtenteils die Anschlussdrähte, zumindest im Bereich des Sensorkörpers, wodurch die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den Anschlussdrähten, insbesondere durch metallische Späne im Medium, erheblich reduziert wird. Das Sensorsignal kann an den so isoliert gehaltenen Anschlussdrähten abgegriffen und zur Auswertung einer Auswerteeinheit, insbesondere einem Steuergerät zugeführt werden. Die Umhüllung ist insbesondere aus einem elektrisch isolierenden und thermisch leitenden Material, wie zum Beispiel einem Duroplast oder einem Thermoplast mit Füllstoffen wie Quarz- oder Aluminiumpulver. Durch die Zugabe derartiger Füllstoffe kann eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 10 W/m K (Watt/meter Kelvin) , im Vergleich zu 0,2 bis 0,5 W/m K ohne Füllstoffe, erreicht werden . Vorteilhafterweise ist jeder Anschlussdraht über einen separaten Anschlusskontakt mit einem Kontaktsockel, an dem das Sensorsignal abgegriffen werden kann, elektrisch leitend verbunden. Der Anschlusskontakt kann insbesondere als Stanzgitter ausgeführt sein.

Um die Ansprechzeit des Messverfahrens weiter zu ver ^¬ bessern, kann insbesondere die mit dem Medium wärme ^¬ leitend in Kontakt tretende Oberfläche der Anordnung vergrößert werden, indem mindestens ein Teil mindes- tens eines Anschlusskontakts nicht von der Umhüllung umgeben ist, und somit mit dem Medium direkt wärmelei ^¬ tend in Berührung kommt.

Eine weitere Vergrößerung der mit dem Medium wärmelei- tend in Kontakt tretende Oberfläche der Anordnung, und somit eine weitere Verkürzung der Ansprechzeit, kann insbesondere dadurch erreicht werden, indem der thermische Kontakt des Anschlusskontakts mit dem Medium mittels einer zusätzlichen Vorrichtung hergestellt wird. Dabei ist im besonderen die Kontaktoberfläche der Vorrichtung, die nicht von der Umhüllung umgeben ist, und somit mit dem Medium direkt wärmeleitend in Kontakt ist, größer ist als die Kontaktoberfläche des Anschlusskontakts mit dem Medium. Der Einfachheit hal- ber kann die Vorrichtung jeweils ein Teil des An- Schlusskontakts sein, zum Beispiel in einem Stanzgit ^¬ ter integriert sein.

Speziell kann die Umhüllung als eine Umspritzung, ein Verguss oder ein mehrteiliges Gehäuse, zum Beispiel aus einem Deckel und einem Gehäuseunterteil, ausge ^¬ führt sein.

Je nach Einsatzgebiet kann der Sensor als NTC (Negati ^¬ ve Temperature Coefficient) -Widerstand, zum Beispiel aus Kohle oder einem Halbleitermaterial, mit einem ne ^¬ gativen Temperaturkoeffizienten, oder als PTC (Positive Temperature Coefficient) -Widerstand, insbesondere aus Metall, mit einem positiven Temperaturkoeffizienten ausgeführt sein.

Eine nähere Beschreibung der vorliegenden Erfindung erfolgt anhand der beigefügten Zeichnungen.

Es zeigen

Fig. 1 eine Vorderansicht der Anordnung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Anordnung,

Fig. 3 eine weitere Schnittdarstellung der Anordnung, und

Fig. 4 eine Seitenansicht der Anordnung.

Fig. 1 zeigt Anordnung eines Sensors zur Messung der Temperatur eines Mediums 4 in einem Kraftfahrzeug, wo ^¬ bei der Sensor einen Sensorkörper 3 und zwei Anschlussdrähte 1, 2 umfasst. Der Sensorkörper 3 ist mittels einer den Sensorkörper 3 vollständig umgebenden Umhüllung 8 elektrisch vom umgebenden Medium 4 isoliert. Der Sensorkörper steht mit dem Medium 4 über die Anschlussdrähte 1, 2 und die umgebende Umhüllung 8 wärmeleitend in Kontakt steht. Dadurch ist die An ^¬ sprechzeit gegenüber einem Sensor mit elektrisch und thermisch isolierender Umhüllung 8 deutlich erhöht. Die Umhüllung 8 umgibt zwangsläufig auch größtenteils die Anschlussdrähte 1. 2, zumindest im Bereich des

Sensorkörpers 3, wodurch die Gefahr eines Kurzschlus ^¬ ses zwischen den Anschlussdrähten 1, 2 erheblich reduziert ist. Das Sensorsignal kann an den so isoliert gehaltenen Anschlussdrähten 1, 2 abgegriffen und zur Auswertung einer Auswerteeinheit, insbesondere einem Steuergerät zugeführt werden.

Die Umhüllung 8 ist, wie weiter oben schon beschrieben, insbesondere aus einem elektrisch isolierenden und thermisch leitenden Material, wie zum Beispiel ei ^¬ nem Duroplast oder einem Thermoplast. Durch die Zugabe von Füllstoffen wie Quarz- oder Aluminiumpulver kann eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 10 W/m K

(Watt/meter Kelvin), im Vergleich zu 0,2 bis 0,5 W/m K von derartigen Umhüllungen ohne Füllstoffe, erreicht werden .

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung. Jeder Anschlussdraht 1, 2 ist über einen separaten An- schlusskontakt 5, 6 mit einem Kontaktsockel 7 elekt ^¬ risch leitend verbunden, wobei der Sensorkörper 3, die Anschlussdrähte 1, 2 und die zugehörigen Anschlusskontakte 5, 6 nahezu vollständig von der Umhüllung 8 um ^¬ geben sind, und dadurch vom Medium 4 sowohl thermisch als auch elektrisch isoliert sind. Die Anschlusskontakte 5, 6 sind beispielsweise als Stanzgitter ausge ^¬ führt. Am Kontaktsockel 7 ist ein Sensorsignal

abgreifbar . Durch diese Anordnung ist die Gefahr eines Kurzschlus ^¬ ses zwischen den Anschlussdrähten 1, 2 bzw. zwischen den Anschlusskontakten 5, 6 insbesondere durch Späne, wie sie in einem Motor oder einem Getriebe durch Ab- rieb zwischen sich drehenden Teilen nicht selten vorkommen, gering gehalten.

Die Anschlusskontakte 5, 6 in Fig. 2 stehen jeweils in elektrisch und wärmeleitendem Kontakt mit einer Vor- richtung 9, die der Einfachheit halber ein Teil des Anschlusskontakts 5, 6 ist.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der Anordnung. Dabei ist zumindest ein Teil der Vorrichtung 9 nicht von der Umhüllung umgeben, und ist somit mit dem Medium 4 direkt wärmeleitend in Kontakt. Dadurch, dass die Kon ^¬ taktoberfläche der Vorrichtung 9, die frei von der Um ^¬ hüllung 8 ist, und somit mit dem Medium 4 direkt wär ^¬ meleitend in Kontakt steht, größer ist als die Kon- taktoberfläche des Anschlusskontakts 5, 6 mit dem Me ^¬ dium 4, ist die die Temperatur übertragende Fläche der Anordnung relativ groß. Das führt zu einer relativ kurzen Ansprechzeit des Messvorgangs. Dadurch können auch schnelle Temperaturschwankungen des Mediums 4 er- fasst werden.

Eine weitere Verkürzung der Ansprechzeit des Messvor ^¬ gangs wird durch die Anordnung in Fig. 3 erreicht. Da ^¬ durch, dass ein großer Teil des einen Anschlussdrahtes 1 und der zugehörige Anschlusskontakt 5 einschließlich der dazugehörigen Vorrichtung 9 frei von der Umhüllung 8 sind, wird bei glechzeitiger Kurzschlusssicherheit eine weitere Erhöhung der wärmeleitenden Kontaktoberfläche der Anordnung 6 mit dem Medium 4 erzielt.