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