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Patent Searching and Data


Title:
TEMPERATURE SENSOR AND METHOD FOR PRODUCING THE TEMPERATURE SENSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/154812
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a temperature sensor (1) comprising a sensor element (2) which is at least partially surrounded by a covering (8) which is made from a duroplastic material. The invention also relates to a method for producing a temperature sensor (1).

Inventors:
HIRKO, Marta Weronika (Schlüterstr. 78, Berlin, 10625, DE)
KUSCHEL, Steven (Brüderstr. 29, Berlin, 13595, DE)
Application Number:
EP2019/052789
Publication Date:
August 15, 2019
Filing Date:
February 05, 2019
Export Citation:
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Assignee:
TDK ELECTRONICS AG (Rosenheimer Str. 141 e, München, 81671, DE)
International Classes:
G01K1/08; G01K1/18
Foreign References:
US20120026659A12012-02-02
JP6150971B12017-06-21
DE102013219092A12015-03-26
EP0809093A11997-11-26
JP2010123641A2010-06-03
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (Schloßschmidstr. 5, München, 80639, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Temperatursensor (1), aufweisend

ein Sensorelement (2), das zumindest teilweise von einer Umhüllung (8) umgeben ist, wobei die Umhüllung (8) ein duroplastisches Material aufweist.

2. Temperatursensor (1) gemäß dem vorherigen Anspruch,

wobei das Material der Umhüllung (8) auf Epoxidharz, Phenolharz, Polyurethane, Melaminharze oder

Polyesterharze basiert.

3. Temperatursensor (1) gemäß einem der vorherigen

Ansprüche,

wobei eine Wandstärke der Umhüllung (8) in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 1,5 mm liegt.

4. Temperatursensor (1) gemäß einem der vorherigen

Ansprüche,

wobei der Temperatursensor (1) Kontaktelemente (4) aufweist, die teilweise von der Umhüllung (8) bedeckt sind,

wobei die Kontaktelemente (4) sich in einem ersten

Bereich, in dem die Kontaktelemente (4) von der

Umhüllung (8) bedeckt sind, geradlinig erstecken und sich in einem zweiten Bereich, in dem die Kontaktelement (4) frei von der Umhüllung (8) sind, ebenfalls

geradlinig in Verlängerung des ersten Bereichs

erstrecken,

oder

wobei die Kontaktelemente (4) sich in einem ersten

Bereich, in dem die Kontaktelemente (4) von der

Umhüllung (8) bedeckt sind, geradlinig erstecken und die Kontaktelemente (4) in einem zweiten Bereich, in dem die Kontaktelement (4) frei von der Umhüllung (8) sind, senkrecht zu dem ersten Bereich verlaufen.

5. Temperatursensor (1) gemäß dem vorherigen Anspruch,

wobei der Temperatursensor (1) ein hinteres Ende (11), an dem ein Kontaktelement (4) aus der Umhüllung (8) herausragt, und ein vorderes Ende (10), das dem hinteren Ende (11) gegenüberliegt, aufweist, wobei an dem

vorderen Ende (10) des Temperatursensors (1) das

Sensorelement (2) von der Umhüllung (8) bedeckt ist, wobei eine Wandstärke (a) der Umhüllung (8) an dem vorderen Ende (10) des Temperatursensors (1) zumindest ein Viertel eines Durchmessers (dNTc) des Sensorelements (2) beträgt.

6. Temperatursensor (1) gemäß einem Ansprüche 4 oder 5, wobei ein Verhältnis einer Querschnittsfläche (QK) der Umhüllung (8) zur Querschnittsfläche (QE) eines

Kontaktelements (4) größer gleich 0,01 ist.

7. Temperatursensor (1) gemäß einem Ansprüche 4 bis 6,

wobei die Kontaktelemente (4) eine Leitung, einen Draht, eine Litze oder geformte Metallteile aufweisen,

und/oder

wobei die Kontaktelemente (4) aus Metall oder einer Metalllegierung bestehen und zum Beispiel Kupfer

und/oder Nickel aufweisen.

8. Temperatursensor (1) gemäß einem der vorherigen

Ansprüche,

wobei das Sensorelement (2) ein NTC-Element ist.

9. Temperatursensor (1) gemäß einem der vorherigen

Ansprüche,

wobei das Sensorelement (2) vollständig von der

Umhüllung (8) bedeckt ist, oder

wobei das Sensorelement (2) zumindest teilweise von der Umhüllung (8) unbedeckt ist.

10. Temperatursensor (1) gemäß einem der vorherigen

Ansprüche,

wobei das Material der Umhüllung (8) eine Wasseraufnahme von weniger als 1 % aufweist,

und/oder

wobei das Material der Umhüllung (8) eine

Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,1 W/mK aufweist, und/oder

wobei das Material der Umhüllung (8) einen

Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 10 c 10 6 1/K aufweist,

und/oder

wobei das Material der Umhüllung (8) eine Form- und Verarbeitungsschwindung von weniger als 0,5 % aufweist, und/oder

wobei das Material der Umhüllung (8) eine Nachschwindung von weniger als 0,05 % aufweist,

und/oder

wobei das Material der Umhüllung (8) eine elektrische Durchschlagsfestigkeit von mindestens 10 kV/mm aufweist.

11. Temperatursensor (1) gemäß einem der vorherigen

Ansprüche,

wobei ein Verhältnis eines Durchmessers der Umhüllung (8) zu einer Länge der Umhüllung (8) größer gleich 0,01 ist .

12. Verfahren zur Herstellung eines Temperatursensors (1), aufweisend die Schritte:

a. Bereitstellen eines Sensorelements (2),

b. Zumindest teilweises Umhüllen des Sensorelements (2) mit einem duroplastischen Material in einem

Spritzgussverfahren .

13. Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch,

wobei das Sensorelement (2) in Schritt b. direkt mit dem duroplastischen Material umhüllt wird,

oder

wobei in Schritt b. zunächst in einem

Spritzgussverfahren ein Einlegeteil (12) aus dem

duroplastischen Material gefertigt wird, in das das Sensorelement (2) horizontal oder vertikal eingelegt wird, wobei anschließend ein weiterer Teil (13) der Umhüllung (8) auf das Sensorelement (2) aufgebracht wird .

14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13,

wobei das duroplastischen Material während und/oder nach einer Formgebung ausgehärtet wird.

15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14,

wobei das duroplastische Material durch Aufwärmen und/oder eine Zugabe von einer chemischen Komponente und/oder durch Bestrahlung mit UV-Strahlung gehärtet wird .

16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15,

wobei eine Viskosität des duroplastischen Materials vor und/oder während einer Formgebung verringert wird.

Description:
Beschreibung

Temperatursensor und ein Verfahren zur Herstellung des

Temperatursensors

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Temperatursensor und ein Verfahren zur Herstellung des Temperatursensors.

Ein Temperatursensor weist üblicherweise ein Sensorelement und ein Gehäuse auf, das beispielsweise aus einer

Kunststoffkomponente bestehen kann und das Sensorelement mechanisch schützt. Das Gehäuse könnte auch Metallteile oder einen Schrumpfschlauch aufweisen. Die an einen

Temperatursensor gestellten technischen Anforderungen hängen von der jeweiligen Systemumgebung ab. Übliche Anforderungen betreffen eine Miniaturisierung des Temperatursensors, eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine gute

Medienbeständigkeit. Die Kunststoffkomponente des

Sensorgehäuses sollte daher derart ausgelegt sein, dass die jeweiligen Anforderungen der Systemumgebung möglichst gut erfüllt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Temperatursensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben. Der verbesserte Temperatursensor sollte

insbesondere dazu geeignet sein, die oben genannten

Anforderungen, die sich aus der jeweiligen Systemumgebung ergeben können, möglichst gut zu erfüllen.

Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Es wird ein Temperatursensor vorgeschlagen, der ein

Sensorelement aufweist, das zumindest teilweise von einer Umhüllung umgeben ist, wobei die Umhüllung ein

duroplastisches Material aufweist. Die Umhüllung kann aus dem duroplastischen Material bestehen.

Bei dem Sensorelement kann es sich um ein NTC-Element (NTC = Negative Temperature Coefficient, Heißleiter) handeln. NTC- Elemente weisen einen temperaturabhängigen Widerstand auf, der einen negativen Temperaturkoeffizienten hat und bei hohen Temperaturen einen elektrischen Strom besser leitet als bei tiefen Temperaturen. Aus diesem Grund eignet sich ein NTC- Element für den Einsatz als Sensorelement zur

Temperaturmessung .

Die Umhüllung kann das Sensorelement teilweise oder

vollständig umschließen. Die Umhüllung kann einen

mechanischen Schutz des Sensorelementes bieten. Die Umhüllung kann eine Umgebungstemperatur schnell an das Sensorelement weiterleiten. Durch die Umhüllung kann es ermöglicht werden, das Sensorelement an zahlreichen Einsatzorten einzusetzen, an denen der Temperatursensor äußeren Einflüssen, beispielsweise aggressiven Medien, ausgesetzt ist.

Die Umhüllung kann eine Kunststoffkomponente sein. Die

Umhüllung kann ein Spritzgussteil sein. Die Umhüllung kann ein Gehäuse des Sensorelementes bilden.

Ein duroplastisches Material wird auch als Duromere oder Thermoset bezeichnet. Duroplastische Materialien sind

Kunststoffe, die nach ihrer Aushärtung durch Erwärmung oder andere Maßnahmen nicht mehr verformt werden können. Sie enthalten harte, amorphe, unlösliche Polymere. Sie werden aus Vorprodukten, die in der Regel schmelzbar oder löslich sind, hergestellt. Sie weisen Makromoleküle auf, die über kovalente Bindungen engmaschig vernetzt sind, woraus sich ihre fehlende Erweichung beim Erhitzen ergibt. Die Materialhärtung kann durch eine Vernetzungsreaktion ergeben, die eine chemische Reaktion der einzelnen Materialkomponenten abbildet.

Die Verwendung eines duroplastischen Materials für die

Umhüllung ermöglicht zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften der Umhüllung.

Ein duroplastisches Material kann auch bei einer geringen Wandstärke eine hohe Robustheit aufweisen. Dementsprechend kann die Umhüllung in einer geringen Wandstärke gefertigt werden und das Sensorelement dennoch effektiv vor äußeren Einflüssen, wie mechanischen Stößen, aggressiven Medien oder ähnlichem schützen.

Die Fertigung der Umhüllung mit einer geringen Wandstärke ergibt eine kurze Ansprechzeit des Sensors. Auf Grund der geringen Wandstärke kann die Umhüllung wenig Material und somit eine geringe Wärmekapazität aufweisen. Sie wird somit durch eine Änderung einer Umgebungstemperatur schnell aufgewärmt oder abgekühlt. Diese Temperaturänderung kann die Umhüllung nahezu unverzögert an das Sensorelement

weitergeben, so dass die Ansprechzeit des Sensorelements sehr kurz ist.

Die Möglichkeit eine robuste Umhüllung mit einer geringen Wandstärke zu konstruieren erlaubt ferner eine

Miniaturisierung der Umhüllung. Damit kann ein

Temperatursensor mit einem geringen Platzbedarf

bereitgestellt werden. Da das duroplastische Material auch bei hohen Temperaturen nicht schmilzt, kann die Umhüllung eine hohe

Temperaturbeständigkeit aufweisen. Dementsprechend kann ein Temperatursensor konstruiert werden, der in einem großen Temperaturbereich und beispielsweise bei Temperaturen bis 250 °C einsetzbar ist.

Vor dem Aushärten zeigt das duroplastische Material eine sehr geringe Viskosität. Beispielsweise kann das duroplastische Material ein Fließverhalten aufweisen, das dem Fließverhalten von Wasser ähnelt. Dementsprechend kann das duroplastische Material sehr präzise in ein Spritzgusswerkzeug eingefüllt werden und eine Umhüllung mit präzisen Konturen gefertigt werden. Aus der guten Fließeigenschaft folgt ferner die

Möglichkeit, das Spritzgussverfahren zur Herstellung der Umhüllung derart auszugestalten, dass es für das

Sensorelement schonend abläuft. Dabei können geringe

Einspritzdrücke und geringe Einspritzgeschwindigkeiten verwendet werden.

Ferner zeigt das duroplastische Material ein geringes

Schwindungsverhalten, was wiederum die Präzision, mit der die Umhüllung herstellbar ist, erhöht.

Ferner kann aufgrund einer Reduzierung von Montageschritten bei einem Aufbringen der Umhüllung in einem direkten

Spritzgussverfahren die Prozesskosteneffizienz verbessert werden. Bei dem Spritzgussverfahren kann es sich insbesondere um ein Urformverfahren gemäß DIN 8580 handeln.

Das Material der Umhüllung kann auf Epoxidharz oder

Phenolharz basieren. Bei Epoxidharz und Phenolharz handelt es sich um Kunstharze. Das Material der Umhüllung kann auf

Polyurethane, Melaminharze oder Polyesterharze basieren.

Eine Wandstärke der Umhüllung kann in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 1,5 mm liegen. Die Wandstärke der Umhüllung sollte nicht geringer als 0,05 mm sein, da ansonsten eine mechanische Stabilität der Umhüllung nicht gewährleistet sein könnte. Die Wandstärke der Umhüllung ist prinzipiell nach oben hin unbegrenzt. Wird die Wandstärke jedoch zu dick gewählt, so nimmt die Temperaturkapazität der Umhüllung zu und damit erhöht sich die Ansprechzeit des Temperatursensors. Um eine kurze Ansprechzeit des Temperatursensors

gewährleisten zu können, sollte die Wandstärke der Umhüllung nicht größer als 1,5 mm sein. Je dünner die Wandstärke der Umhüllung ist, desto kürzer ist die Ansprechzeit.

Im Gegensatz zu thermoplastischen Kunststoffen ermöglicht es die Verwendung eines duroplastischen Materials für die

Umhüllung, Umhüllungen mit einer geringen Wandstärke im

Bereich zwischen 0,05 mm und 1,5 mm in einer ausreichenden mechanischen Stabilität zu fertigen. Vorzugsweise kann die Wandstärke der Umhüllung in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 0,25 mm liegen.

Der Temperatursensor kann Kontaktelemente aufweisen, die teilweise von der Umhüllung bedeckt sind, wobei die

Kontaktelemente sich in einem ersten Bereich, in dem die Kontaktelemente von der Umhüllung bedeckt sind, geradlinig erstecken und sich in einem zweiten Bereich, in dem die

Kontaktelement frei von der Umhüllung sind, ebenfalls

geradlinig in Verlängerung des ersten Bereichs erstrecken. Alternativ können die Kontaktelemente sich in einem ersten Bereich, in dem die Kontaktelemente von der Umhüllung bedeckt sind, geradlinig erstecken und die Kontaktelemente können in einem zweiten Bereich, in dem die Kontaktelement frei von der Umhüllung sind, senkrecht zu dem ersten Bereich verlaufen.

Der Temperatursensor kann ein hinteres Ende, an dem ein

Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung angeordnet ist, und ein vorderes Ende, das dem hinteren Ende gegenüberliegt, aufweisen. Das Kontaktelement kann beispielsweise einen Draht aufweisen. Das Kontaktelement kann beispielsweise eine oder mehrere Litzen eines Drahtes aufweisen. Das Kontaktelement kann ein flach geformtes Metallteil aufweisen. Das

Kontaktelement kann mit dem Sensorelement verbunden sein und dadurch die elektrische Kontaktierung des Sensorelementes gewährleisten. Die Verbindungsstelle zwischen dem

Sensorelement und dem Kontaktelement kann zusätzlich von einem Isolierteil umgeben sein. Bei dem Isolierteil kann es sich um einen Schrumpfschlauch, eine Beschichtung oder einen Trennsteg handeln. Das Isolierteil kann einen Kurzschluss vermeiden. Zusätzlich können einige der oben genannten

Isolierteile während des Herstellungsverfahrens für eine mechanische Verstärkung der Verbindungsstelle sorgen.

An dem vorderen Ende des Temperatursensors kann das

Sensorelement von der Umhüllung bedeckt sein, wobei eine Wandstärke der Umhüllung an dem vorderen Ende des

Temperatursensors zumindest ein Viertel eines Durchmessers des Sensorelements betragen kann. Diese Wandstärke reicht aus, um das Sensorelement vor mechanischen Einwirkungen oder aggressiven Materialien zu schützen. Eine geringe Wandstärke am vorderen Ende ist vorteilhaft, um eine kurze Ansprechzeit zu ermöglichen.

Der Durchmesser des Sensorelementes kann dabei definiert sein als maximale Ausdehnung des Sensorelementes in eine Richtung senkrecht zur Verbindungslinie vom vorderen Ende des

Temperatursensors zum hinteren Ende des Temperatursensors.

Die Wandstärke der Umhüllung an dem vorderen Ende des

Temperatursensors kann definiert sein als Abstand zwischen dem vorderen Ende des Sensorelementes und dem vorderen Ende des Temperatursensors.

Das Sensorelement kann vollständig von der Umhüllung bedeckt sein. Alternativ kann das Sensorelement zumindest teilweise von der Umhüllung unbedeckt sein. Beispielsweise kann die Umhüllung lediglich eine Kontaktstelle zwischen dem

Sensorelement und einer elektrischen Anbindung schützen. Ein vorderer Bereich des Sensorelementes, der von den

Kontaktelementen weg weist, kann frei von der Umhüllung sein. Ist der vordere Bereich frei von der Umhüllung, zeigt der Temperatursensor eine besonders kurze Ansprechzeit, da die Ansprechzeit nicht durch ein Aufheizen oder Abkühlen der Umhüllung verlängert wird.

Das Material der Umhüllung kann eine Wasseraufnahme von weniger als 1 % aufweisen. Das Material der Umhüllung kann dementsprechend die Anforderungen von ISO 62 erfüllen. Die Wasseraufnahme ist eine physikalische Kenngröße der

Umhüllung. Die Eigenschaft der Umhüllung zur Wasseraufnahme ist abhängig von ihrer Oberflächenbeschaffenheit und ihrer Porosität. Die Wasseraufnahme kann definiert sein als der abgegebene Bestandteil in Prozent, dem eine Probe nach dem vollständigen Trocknen nicht mehr enthält.

Das Material der Umhüllung kann eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,1 W/mK aufweisen. Das Material der Umhüllung kann dementsprechend die Anforderungen von ISO 8894 erfüllen. Das Material der Umhüllung kann einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 10 c 10 6 1/K aufweisen. Dementsprechend kann das Material der Umhüllung die Anforderungen von ISO 11359-2 erfüllen. Das Material der Umhüllung kann eine Formschwindung beziehungsweise

Verarbeitungsschwindung von kleiner als 0,5 % aufweisen. Das Material der Umhüllung kann dementsprechend die Anforderungen von ISO 2577 erfüllen. Das Material der Umhüllung kann eine Nachschwindung von kleiner als 0,05 % aufweisen. Das Material der Umhüllung kann dementsprechend die Anforderungen von ISO 2577 erfüllen. Das Material der Umhüllung kann eine

elektrische Durchschlagsfestigkeit von mindestens 10 kV/mm aufweisen. Das Material der Umhüllung kann dementsprechend die Anforderungen von IEC 60243-1 erfüllen. All diese

Materialeigenschaften können durch ein duroplastisches

Material erreicht werden.

Der Temperatursensor kann ein elektrisches Kontaktelement zur Kontaktierung des Sensorelements aufweisen, wobei ein

Verhältnis einer Querschnittsfläche der Umhüllung zur

Querschnittsfläche des Kontaktelements > 0,01 sein kann. Die Querschnittsflächen sind dabei jeweils in einer Richtung gemessen, die senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen einem vorderen und einem hinteren Ende des Temperatursensors steht. Als Querschnittsfläche kann hierbei jeweils die maximale Ausdehnung der Umhüllung beziehungsweise des

elektrischen Kontaktelements betrachtet werden.

Die elektrischen Kontaktelemente können aus der Umhüllung geradlinig herausragen. Dabei können die elektrischen

Kontaktelemente die Verbindungslinie zwischen einem vorderen und einem hinteren Ende der Umhüllung verlängern. Alternativ können die elektrischen Kontaktelemente nach dem Austritt aus der Umhüllung um 90° abgewinkelt sei. Dabei können die elektrischen Kontaktelemente einen rechten Winkel mit der Verbindungslinie zwischen dem vorderen und dem hinteren Ende der Umhüllung bilden.

Ein Verhältnis eines Durchmessers der Umhüllung zu einer Länge der Umhüllung kann > 0,01 sein. Die Länge kann dabei als Abstand der beiden am weitesten voneinander entfernten Punkte der Umhüllung definiert sein. Der Durchmesser kann als Ausdehnung der Umhüllung in eine Richtung senkrecht zur Länge definiert sein, wobei die maximale Ausdehnung der Umhüllung betrachtet wird. Würde das Verhältnis kleiner als 0,01 sein, so könnte möglicherweise eine mechanische Stabilität des Temperatursensors nicht gewährleistet sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende

Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines

Temperatursensors. Dabei kann es sich insbesondere um den oben beschriebenen Sensor handeln.

Das Verfahren zur Herstellung des Temperatursensors weist die folgenden Schritte auf:

a. Bereitstellen eines Sensorelements,

b. Zumindest teilweises Umhüllen des Sensorelements mit einem duroplastischen Material in einem

Spritzgussverfahren .

Da ein duroplastisches Material vor dem Aushärten eine geringe Viskosität aufweist, ist es besonders gut für das Spritzgussverfahren geeignet. Auf Grund der guten

Fließfähigkeit kann das duroplastische Material präzise in ein Spritzgusswerkzeug eingefüllt werden und so präzise die gewünschte Kontur der Umhüllung ausbilden. Das Sensorelement kann in Schritt b. direkt mit dem

duroplastischen Material umhüllt werden. Dementsprechend kann es sich um ein direktes Spritzgussverfahren handeln. Das direkte Spritzgießen erfordert nur wenige Prozessschritte und kann daher schnell und kosteneffizient durchgeführt werden.

Alternativ kann in Schritt b. zunächst in einem

Spritzgussverfahren ein Einlegeteil aus dem duroplastischen Material gefertigt werden, in das das Sensorelement eingelegt wird. Anschließend kann ein weiterer Teil der Umhüllung auf das Sensorelement aufgebracht wird. Der weitere Teil der Umhüllung kann dabei als vorgefertigte Halbschale aufgebracht werden oder auf das Sensorelement in einem Spitzgussverfahren aufgespritzt werden.

Das Spritzgussverfahren kann die Teilschritte der Formgebung und des Härtens des duroplastischen Materials aufweisen. Bei der Formgebung wird das duroplastische Material in ein

Spritzgusswerkzeug eingespritzt. Die Teilschritte Formgebund und Härten können einander überlappen. Nach dem Härten ist ein Aufschmelzen des duroplastischen Materials nicht mehr möglich. Nach dem Härten kann der Temperatursensor aus dem Spritzgusswerkzeug entnommen werden.

Das duroplastische Material kann durch Aufwärmen und/oder eine Zugabe von einer chemischen Komponente und/oder durch Bestrahlung mit UV-Strahlung gehärtet werden.

Eine Viskosität des duroplastischen Materials kann vor und/oder während der Formgebung verringert wird. Das

duroplastische Material kann thixothrope Eigenschaften aufweisen. Die Temperatur kann zu Beginn des

Spritzgussverfahrens derart verändert werden, dass die Viskosität des duroplastischen Materials abnimmt.

Dementsprechend kann das duroplastische Material besonders gut in das Spritzgusswerkzeug eingespritzt werden.

Das duroplastische Material kann während und/oder nach der Formgebung ausgehärtet werden. Während des

Spritzgussverfahrens kann die Temperatur über einen

Schwellwert erhöht werden, bei dem das duroplastische

Material aushärtet. Der Prozess des Aushärtens kann bereits während der Formgebung durchgeführt oder zumindest begonnen werden. Alternativ kann der Prozess des Aushärtens nach der Formgebung durchgeführt werden.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der

Erfindung anhand der Figuren erläutert.

Figuren 1 bis 3 zeigen einen Temperatursensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Figur 4 zeigt eine vergrößerte Detailansicht des

Temperatursensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Figur 5 zeigt einen Temperatursensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel .

Figur 6 zeigt einen Temperatursensor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel .

Figur 1 zeigt einen Temperatursensor 1 in einer

perspektivischen Ansicht. Figur 2 zeigt den Temperatursensor 1 in einer Seitenansicht. Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch den in Figur 2 gezeigten Temperatursensor 1 entlang der Schnittlinie AA. Der Temperatursensor 1 weist ein Sensorelement 2 auf. Das Sensorelement ist ein NTC-Element. Das Sensorelement weist zwei Vorsprünge 3 auf, die jeweils mit einem Kontaktelement 4 verbunden sind.

Der Temperatursensor 1 weist die oben genannten

Kontaktelemente 4 zur elektrischen Kontaktierung des

Sensorelements 2 auf. Bei den Kontaktelementen 4 kann es sich um Leitungen, Drähte oder geformte Metallteile handeln. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist je ein Draht mit einem Vorsprung 3 des Sensorelements 2 verbunden. Die Kontaktelemente können aus Metall oder einer Metalllegierung bestehen und zum Beispiel Kupfer und/oder Nickel aufweisen. Ferner können die Kontaktelemente eine Isolierung 7

aufweisen, die beispielsweise aus Polytetrafluorethylen

(PTFE) besteht. Die Isolierung 7 überlappt mit einer

Umhüllung 8 um eine Strecke u. Die Länge der Strecke u beträgt zumindest 0,5 mm.

Der Temperatursensor weist ferner die Umhüllung 8 auf. Die Umhüllung 8 umgibt das Sensorelement 2. Die Umhüllung 8 umgibt ferner die Kontaktelemente 4 teilweise. Die Umhüllung 8 stellt einen mechanischen Schutz für das Sensorelement 2 dar .

Die Umhüllung 8 weist ein duroplastisches Material auf. Die Umhüllung 8 kann insbesondere aus dem duroplastischen

Material bestehen. Das Material der Umhüllung 8 basiert auf Epoxidharz, Phenolharz, Polyurethane, Melaminharz oder

Polyesterharz . Figur 4 zeigt einen Ausschnitt der Figur 3, der in Figur 3 mit einem Kreis X markiert ist. Der Temperatursensor 1 weist ferner ein oder zwei Isolierteile 9 auf. Jedes der

Isolierteile 9 umgibt jeweils teilweise das Sensorelement 2 und eines der Kontaktelemente 4. Insbesondere umgibt jedes der Isolierteile 9 eine Kontaktstelle, an der das

Sensorelement 2 mit dem jeweiligen Kontaktelement 4 verbunden ist. Auf diese Weise kann das Isolierteil 9 sicherstellen, dass es nicht zu einem Kurzschluss der elektrischen Kontakte zwischen dem Sensorelement 2 und den Kontaktelementen 4 kommt. Das Material der Isolierteile 9 kann ein

Polytetrafluorethyle (PTFE) , ein Fluorethylen-Propyle (FEP) oder ein Polyimid (PI) sein. In einer alternativen

Ausführungsform ist nur eine der Kontaktstellen, an denen das Sensorelement 2 mit dem jeweiligen Kontaktelement 4 verbunden ist, von einem Isolierteil 9 umgeben.

Bei den Isolierteilen 9 handelt es sich um optionale

Bestandteile des Temperatursensors 1. Es ist möglich, einen Temperatursensor 1 zu konstruieren, der keine Isolierteile 9 aufweist .

Der Temperatursensor 1 erstreckt sich entlang einer

longitudinalen Achse. Der Temperatursensor 1 weist ein vorderes Ende 10 auf, an dem das Sensorelement 2 angeordnet ist. Der Temperatursensor 1 weist ferner ein hinteres Ende 11 auf, das dem vorderen Ende 10 gegenüberliegt und an dem die Kontaktelemente 4 hervorstehen. Die longitudinale Achse kann als Verbindungslinie des vorderen und des hinteren Endes 10, 11 definiert sein. Die Kontaktelemente 4 können sich in dem Bereich, der aus der Umhüllung herausragt, entlang der longitudinalen Achse erstrecken. Alternativ können die

Kontaktelemente 4 in dem Bereich, der aus der Umhüllung herausragt, senkrecht zu der longitudinalen Achse verlaufen. Eine Länge der Umhüllung 8 ist als Länge L bezeichnet, wobei die Länge L definiert ist als Abstand der beiden am weitesten voneinander entfernt liegenden Punkte der Umhüllung 8. Die Länge L der Umhüllung 8 erstreckt sich entlang der

longitudinalen Achse. Eine Querschnittsfläche Q K der

Umhüllung 8 ergibt sich als Schnittfläche senkrecht zu der Länge L. Die Querschnittsfläche Q K kann sich entlang der longitudinalen Achse verändern. In einem hinteren Bereich weist die Umhüllung 8 eine größere Querschnittsfläche Q K auf als in einem vorderen Bereich.

Ein Verhältnis des größten Durchmessers der

Querschnittsfläche Q K zur Länge L der Umhüllung kann > 0,01 sein .

Q E gibt die Querschnittsfläche eines Kontaktelements 4 an.

Das Verhältnis der Querschnittsfläche Q E des Kontaktelements 4 zur Querschnittsfläche Q K der Umhüllung beträgt > 0,01, wobei jeweils die größte Querschnittsfläche des

Kontaktelements und der Umhüllung betrachtet werden. d NT c gibt den Durchmesser des Sensorelements 2 in einer

Richtung senkrecht zur longitudinalen Achse an. Der Abstand a gibt den Abstand zwischen einem vorderen Ende des

Sensorelements 2 und einem vorderen Ende der Umhüllung 8 an. Für diesen Abstand und den Durchmesser d NT c des

Sensorelementes 2 kann a > d NT c / 4 gelten. Die Bedingung a > d NT c / 4 beschreibt eine optimale Umspritzauslegung. Es sind aber auch andere Temperatursensoren möglich, für die a > d NT c / 4 nicht erfüllt ist.

Die Umhüllung 8 wird in einem Spritzgussverfahren gebildet. Dazu können das Sensorelement 2, die Kontaktelemente 4 und die SchrumpfSchläuche 9 direkt mit dem Material der Umhüllung 8 umspritzt werden. Durch die Verwendung eines

duroplastischen Materials für die Umhüllung 8 ergeben sich bei dem Spritzgussverfahren zahlreiche Vorteile gegenüber einem thermoplastischen Material.

Ist das duroplastische Material ausgehärtet, kann es nicht mehr aufgeschmolzen werden. Dementsprechend eignet sich die Umhüllung 8 auch für den Einsatz bei hohen Temperaturen.

Beispielsweise kann aufgrund der Verwendung eines

duroplastischen Materials für die Umhüllung 8 der

Temperatursensor 1 in einem Temperaturbereich zwischen -40 °C und 250 °C eingesetzt werden.

Ferner ermöglicht es die Verwendung des duroplastischen

Materials, die Umhüllung 8 mit einer geringen Wandstärke zu konstruieren. Das duroplastische Material weist vor dem

Aushärten eine sehr niedrige Viskosität auf. Es zeigt dementsprechend ein sehr gutes Fließverhalten und kann somit präzise in die gewünschten Designkonturen gebracht werden. Darüber hinaus zeigt das duroplastische Material nach dem Aushärten eine hohe Robustheit, sodass auch niedrige

Wandstärken einen gewünschten mechanischen Schutz des

Sensorelements ermöglichen.

Da die Umhüllung 8 eine geringe Wandstärke aufweisen kann, hat sie eine geringe Wärmekapazität, sodass sich eine kurze Ansprechzeit des Temperatursensors 1 ergibt. Dementsprechend kann der Temperatursensor 1 eine sehr hohe Messreaktion zeigen. Darüber hinaus trägt die geringe Wandstärke zur Miniaturisierung des Temperatursensors 1 bei.

Die gute Fließfähigkeit des Materials ermöglicht es, bei dem Spritzgussverfahren einen geringen Einspritzdruck und eine geringe Einspritzgeschwindigkeit zu verwenden, sodass das Spritzgussverfahren auch bei einem direkten Umspritzen des Sensorelementes 2 für das Sensorelement 2 sehr schonend durchgeführt werden kann und das Sensorelement 2 nicht belastet. Darüber hinaus zeigt das duroplastische Material ein geringes Schwindungsverhalten.

Figur 5 zeigt den Temperatursensor 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Umhüllung 8, die das Sensorelement 2 umgibt, in einem indirekten Spritzgussverfahren gefertigt. Dazu wird zunächst ein Einlegeteil 12, das einen Teil der Umhüllung 8 bildet, in einem Spritzgussverfahren gefertigt. Bei dem

Einlegeteil 12 handelt es sich um eine Halbschale. In die Halbschale wird dann das Sensorelement 2 zusammen mit den Kontaktelementen 4 eingelegt. Anschließend wird ein zweiter Teil 13 der Umhüllung 8 auf das Sensorelement 2 aufgebracht. Der zweite Teil 13 der Umhüllung 8 kann entweder unmittelbar auf das Sensorelement 2 in einem direkten Spritzgussverfahren aufgespritzt werden oder alternativ als vorgefertigte zweite Halbschale aufgebracht werden.

Die in dem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigte Umhüllung 8 unterscheidet sich in ihrer Form geringfügig von der

Umhüllung 8 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Insbesondere ändert sich die Ausdehnung der

Querschnittsfläche der zweiten Umhüllung 8 nicht zwischen dem hinteren Ende der Umhüllung 8 und dem vorderen Ende der Umhüllung 8. Davon abgesehen stimmt der Temperatursensor 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel mit dem

Temperatursensor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel überein . Das erste Ausführungsbeispiel, bei dem die Umhüllung 8 in einem direkten Spritzgussverfahren aufgebracht wird,

erfordert gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel weniger Prozessschritte. Daher kann das Herstellungsverfahren für das erste Ausführungsbeispiel schneller und günstiger

durchgeführt werden.

Die Umhüllung 8 kann in einer beliebigen in einem

Spritzgussverfahren herstellbaren Form gefertigt sein. Figur 6 zeigt einen Temperatursensor 1 gemäß einem dritten

Ausführungsbeispiel, der die Umhüllung 8 in einer anderen Geometrie zeigt. Bei dem ersten und dem zweiten

Ausführungsbeispiel weist die Umhüllung 8 jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf. Gemäß dem dritten

Ausführungsbeispiel weist die Umhüllung 8 einen

rechteckförmigen Querschnitt auf. Dabei können die Ecken abgerundet sein.

Die Umhüllung 8 mit dem rechteckförmigen Querschnitt kann durch ein direktes Spritzgussverfahren, bei dem das

Sensorelement 2 unmittelbar umspritzt wird, oder ein

indirektes Spritzgussverfahren, bei dem zunächst ein

Einlegeteil gefertigt wird, gefertigt werden.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Kontaktelementen 4 nicht um Drähte sondern um flache

Metallteile. Die flachen Metallteile können auch bei dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel zur elektrischen Anbindung des Sensorelements 2 eingesetzt werden. Die

Umhüllung 8 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist ebenfalls ein duroplastisches Material auf und bietet die gleichen Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert wurden. Bezugszeichenliste

1 Temperatursensor

2 Sensorelement

3 Vorsprung

4 Kontaktelement

7 Isolierung

8 Umhüllung

9 Schrumpfschlauch

10 vorderes Ende

11 hinteres Ende

12 Einlegeteil

13 zweiter Teil der Umhüllung