DE2338169A1

DE2338169A1 - Elektrischer temperaturfuehler, insbesondere zur messung von abgastemperaturen in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2338169A1
Application number: DE19732338169
Authority: DE
Inventors: Karl-Hermann Dipl Phys Friese; Guenter Knoll; Rudolf Pollner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-07-27
Filing date: 1973-07-27
Publication date: 1975-02-13

Description

R.I 5 83

18.6.1972 Zr/Ma

Anlage zur

Patent- und Gebrauchs-

muGterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Elektrischer Temperaturfühler, insbesondere zur Messung von Abgastemperaturen in Kraftfahrzeugen

Diese Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Temperaturfühler, insbesondere zur Messung von Abgastemperaturen in Kraftfahrzeugen, welcher einen seinen elektrischen Leitwert in Abhängigkeit von seiner Betriebstemperatur ändernden scheibenförmigen Widerstandskörper enthält, der mit seiner einen Kontaktseite auf dem Bohrungsgrund einer zentralen Längsbohrung eines metallischen, mit Einschraubgewinde versehenen Gehäuses liegt und mit seiner anderen Kontaktseite mit einem elektrisch leitfähigen Leiter in Verbindung steht, der von einem Wärme schlecht leitenden und elektrisch isolierenden Träger gehalten wird und

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infolge der Druckwirkung einer zentralen Schraubenfeder gegen den Widerstandskörper gespannt gehalten wird.

Zur Abgasreinigung werden Reaktoren und Katalysatoren verwendet, die nur bei bestimmten Betriebstemperaturen ihre Punktion erfüllen,, gegenüber Überhitzung empfindlich sind und mittels Temperaturfühler überwacht werden, die bei höheren Temperaturen - im Kfz-Abgas bis 1000° C - einsetzbar sind. Für diesen Zweck sind Temperaturfühler mit einem NTC-Widerstand besonders gut geeignet, da sie eine hohe Meßspannung und einen grossen Signalhub liefern und demzufolge die nachzuschaltende elektronische Schaltung nicht zu teuer wird.

Temperaturfühler dieser Art, deren scheibenförmiger Widerstandskörper (NTC-Widerstand) in oben beschriebener »/eise angeordnet ist, wurden, bereits zum Messen der Temperaturen von Fleisch, Geflügel u.a. in Küchengeräten ver v/ende ti der Aufbau dieser bekannten Temperaturfühler ist jedoch sehr kompliziert, teuer und für eine Massenfertigung wenig geeignet.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturfühler zu schaffen, der zur Messung der Abgastemperaturen geeignet, preiswert und für eine wirtschaftliche Massenfertigung prädestiniert ist.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das Gehäuse anschlusseits eine zentrale Aufbohrung hat ^ in der ein keramischer Isolator eingesetzt und befestigt ist, in dessen axial zur Gehäuse-Längsbohrung verlaufender Zentralbohrung der anschlusseitige Endabschnitt des Trägers, eine Schraubenfeder und ein An-

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schlussbolzen geführt sind und dabei vorzugsweise in einem nicht mehr vom Gehäuse umgebenen Bereich liegen; der Isolator weist dabei an seiner Aussenseite eine Schulter auf, auf der - ggf. unter Verwendung von weichen Metallscheiben ein Bördelrand des Gehäuses fest aufliegt. Die Schraubenfeder dient bei dieser Ausführung gleichzeitig als Stromleiter und steht deshalb mit ihrem einen Ende mit dem Leiter und mit ihrem anderen Ende mit dem Anschlussbolzen in direktem oder indirektem elektrischem Kontakt.

Der Leiter kann als Metallschicht auf dem Träger aufgebracht sein, er kann aber auch als Di-aht durch den Träger gezogen sein.

Da das Gehäuse des Temperaturfühlers gleichzeitig als Masseanschluss dient, liegt der Widerstandskörper mit seiner einen Kontaktseite am Bodengrund des Gehäuses in einem Passloch, das sich derart nach oben hin erweitert, dass die zweite Kontaktseite des Widerstandskorpers das Gehäuse nicht berührt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben und näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Temperaturfühler nach der Erfindung in vergrösserter Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Spitze des Temperaturfühler nach Fig. 1 in weiter vergrösserter Darstellung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Träger, dessen Leiter als Metallschicht in einem Längsschlitz untergebracht' ist (vergrösserte Darstellung) und

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Fig. 4 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Trägers, dessen Leiter eine auf den Trägerkern aufgebrachte Metallschicht ist, die durch einen Isoliermantel bedeckt ist (vergrösserte Darstellung).

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Temperaturfühler 10 besitzt ein metallisches Gehäuse 11, das an seiner Aussenseite ein Einschraubgewinde 12 für den Einbau in die Abgasanlage hat, an seinem anschlusseitigen Endabschnitt mit einem Schlüssel-Sechskant 13 versehen ist und an seinem Einbauende als Hülse 14- mit Boden 15 verlängert ist. Die zentrale Längsbohrung 16 dieses Gehäuses 11 ist am anschlusseitigen Endabschnitt des Gehäuses 11 zu einer Aufbohrung 17 erweitert.

Auf dem zwischen Längsbohrung 16 und Aufbohrung 17 des Gehäuses 11 gebildeten Absatz 18 steht ein keramischer Isolator 19 mit seiner Stirnfläche 20 auf; dieser Isolator 19 ragt aus der Aufbohrung 17 öes Gehäuses 11 heraus, wobei er sich in Höhe des anschlusseitigen Endabschnitts des Gehäuses 11 verjüngt. Auf der durch die Verjüngung gebildeten -Schulter 21 drückt ein Bördelrand 22 des Gehäuses 11, wobei zweckmässigerweise eine weiche Metallscheibe 23 zwischen Bördelrand 22 und Schulter 21 eingelegt ist. Vorteilhaft für das unterschiedliche Wärme-Ausdehnungsverhalten von Gehäuse 11 und Isolator 19 ist es, wenn zwischen dem Isolator 19 und dem Gehäuse-Absatz 18 ein nicht dargestelltes Federelement (z.B. eine Tellerfeder) angeordnet ist. Der Isolator 19 hat eine Zentralbohrung 24-, die axial zur Gehäuse-Längsbohrung 16 verläuft und sich anschlusseits als Anschlusschrauben-Durchbruch 25 fortsetzt; auf dem zwischen Durchbruch 25 und Zentralbohrung 24 gebildeten Absatz 26 liegt der Flansch 27 eines anschlusseits aus dem Isolator 19 herausragenden, mit Gewinde 28 und Mutter 29 versehenen Anschlußbolzens 30 auf, der an seinem zur Zentralbohrung 24 weisenden Ende, einen Führungszapfen 31 trägt.

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Der Grund von der GeL?^:use-Längsbohrung 16 ist als Passloch 32 ausgebildet, in de": der Widerstandskörper 33 mit seiner unteren Kontaktseite 3¹^ fixiert und mit dem Gehäuse 11 in elektrisch leitendem Kontakt ist; das Passloch 32 erweitert sich derart nach oben, dass die obere Kontaktseite 35 des Widerstandskörpers 33 das Gehäuse 11 nicht mehr berührt und demzufolge isoliert ist (s. insbesondere Fig. 2).

Die obere Kontaktseite 35 des Widerstandskörpers 33 steht mit einem elektrischen Leiter 36 durch Druck in elektrischem Kontakt; dieser Leiter 36 besteht aus einem warmfesten Draht. von 0,5 Eun Durchmesser und ist durch die beiden Längsbohrungen 37 und 38 eines aus Keramik bestehenden Trägers 39 hindurchgeführt und an beiden Enden des Trägers 39 miteinander verbunden. Die Verbindung der beiden Endabschnitte des Leiters 36 an anschlusseitigen Ende des Trägers 39 ist eine Verdrillung 40, die zusätzlich noch von einer aufgequetschten Metallbüchse 41 mit Führungszapfen 42 gesichert ist. Anstelle dieser Konstruktion ist auch ein Träger 39 möglich, der nur eine einzige Längsbohrung mit hindurchgehendem drahtförciigem elektrischen Leiter aufweist.

Der Druck von dem Leiter 36 auf den Widerstandskörper 33 erfolgt durch eine Schraubenfeder 43, die mit ihrem einen Endabschnitt auf dem Führungszapfen ~$Λ des Anschlussbolzens 30 fixiert ist und mit ihrem anderen Endabschnitt auf die Metallbuchse 41 an dem Träger 39 drückt; der letztere Endabschnitt der Schraubenfeder 43 ist auf dem Führungszapfen 42 der Metallbuchse 41 fixiert.

Die Schraubenfeder 43 ist somit dem Einfluß der hohen Wärmeeinwirkung des Abgasrohres weitgehend entzogen und behält unverändert seine Kraft-Weg-Ch'arakteristik.

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Die Temperaturmessung mittels eines erfindungsgemässen Temperaturfühlers 10 erfolgt so, dar,s sich die in den Abgasen befindliche Temperatur "auf die Temperaturfühler-Hülse Ik überträgt, die die Wärme ihrerseits an den Widerstandskörper 33 abgibt; infolge der Änderung der Betriebstemperatur des Widerstandskörpers 33 ändert sich auch sein 'Widerstand, der in einem Schaltkreis liegt, in dem sich auch in Reihe der Anschlussbolzen 30* die Schraubenfeder 43* die Metallbuchse kl, der Leiter 36, der Widerstandskörper 33 und das Temperaturfühler-Gehäuse 11 liegen; die Schraubenfeder k~j, die ausser zur Druckerzeugung auch Gleichzeitig als Stromleiter dient, ist dem Einfluss der Abgaswärme dadurch weitgehend entzogen, dass die Länge des Trägers 39 im Verhältnis zum Durchmesser des Leiters 36 sehr gross ist (das Verhälstnis der Länge des Trägers 39 sum Durchmesser des Leiteres 36 beträgt vorzugsweise mindestens 50:1).

In Fig. 3 ist eine Alternative für einen Träger 50 mit einem Leiter 51 dargestellt; dabei wird der Leiter 5^ von einer Metallschicht gebildet, die sich in einem Längsschlitz des Trägers 50 befindet. Als Stoffe für die Metallschicht für den Leiter 51 sind besonders Platin, Gold und Silber geeignet. Anstelle eines einzigen Längsschlitzes 52 können alternativ auch mehrere Längsschlitze ,· 52 mit Leitern 5^ a^¹ Träger 50 angebracht sein; ausserdem kann anstelle eines oder mehrerer Längsschlitze 52 auch eine Längsbohrung in einem Träger mit einer Metallschicht als Leiter 51 beschichtet sein.

In Fig. 4- ist eine weitere Alternative eines Trägers 60 mit einem Leiter 61 dargestellt; bei dieser Ausführungsform ist der Leiter 6.1 eine Metallschicht, die auf der gesamten Mantelfläche des Trägers 60 aufgebracht ist und anschliessend durch eine Schicht 62 aus Wärme schlecht und Elektrizität nicht leitendem Stoff (z.B. eine Glasur) bedeckt ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann als

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Leiter Platin, Gold oder Silber Verwendung finden.

Es sei erwähnt, dass die Temperatur-Ansprechempfindlichkeit des Temperaturfühlers 10 dadurch verbessert v/erden kann, wenn Wärmeleitansätze 44 am Boden 15 der Gehäuse-Hülse 14-angebracht sind.

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Claims

Ansprüche

Elektrischer Temperaturfühler, insbesondere zur Messung von Abgastemperaturen in Kraftfahrzeugen, welcher einen seinen elektrischen Leitwert in Abhängigkeit von seiner Betriebstemperatur ändernden scheibenförmigen Widerstandskörper enthält, der mit seiner einen Kontaktseite auf dem Bohrungsgrund einer zentralen Längsbohrung eines metallischen, mit Einschraubgewinde versehenen Gehäuses liegt und mit seiner anderen Kontaktseite mit einen elektrisch leitfähigen Leiter in Verbindung steht, der von einem Wärme schlecht leitenden und elektrisch isolierenden Träger gehalten wird und infolge der Druckwirkung einer zentralen Schraubenfeder gegen den VJiderstandskorper gespannt gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) anschlusseits eine zentrale Aufbohrung (17) hat, in der ein keramischer Isolator (19) eingesetzt und befestigt ist, in dessen axial zur Gehäuse-Längsbohrung (16) verlaufender Zentralbohrung (24) der anschlusseitige Endabschnitt des Trägers (39)? eine Schraubenfeder (43) und ein Anschlussbolzen (30) geführt sind und dabei vorzugsweise in einem nicht mehr vom Gehäuse (11) um-'gebenen Bereich liegen.
2. Elektrischer Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Isolator (19) an seiner Außenseite eine Schulter (21) aufweist, auf der - ggf. unter Verwendung einer

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vieichen Metallschere (23) - ein Bördelrand (22) des Gehäuses (11) fest aufliegt.
3. Elektrischer Tenperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Isolator (19) und Gehäuse-Absatz (18) ein Federal ein ent (z.B. Tellerfeder) angeordnet ist.
4. Elektrischer Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 "bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schraubenfeder (43) mit ihrem einen Ende mit dem Leiter (36) und mit ihrem anderen Ende mit dem Anschlussbolzen (30) in direktem oder indirektem elektrischem Kontakt befindet.
5. Elektrischer Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (51, 61) eine Metallschicht auf dem Träger (50, 60) ist.
6. Elektrischer Temperaturfühler nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (51) in mindestens einem Längi schlitz (52) oder in einer Längsbohrung des Trägers (50) untergebracht ist.
7. Elektrischer Temperaturfühler nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (61) durch eine Schicht (62) aus Wärme schlecht und Elektrizität nicht leitendem Stoff gegenüber dem Gehäuse (11) elektrisch isoliert ist.

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8. Elektrischer Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (5^? 61) aus Platin, Gold oder Silber besteht.
9". Elektrischer Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (39) mindestens eine Längsbohrung (37? 38) besitzt, in der ein warmfe/Ster Leiter (36) entlang führt, dessen beide Enden direkt oder indirekt als Kontakte aus dem Träger (39) herausragen.
10. Elektrischer Temperaturfühler nach Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet, dass air anschlusseitigen Ende des Trägers (39) öer Leiter (36) mit einer Metallbuchse (41) verbunden ist, deren Führung s zap fen (4-1) den einen Endabschnitt der Schraubenfeder (4-3) fixiert.
11. Elektrischer Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Trägers (39? 50, 60) mindestens 50-mal so gross ist als der Durchmesser des Leiters (36, 51? 61).
12. Elektrischer Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandskörper (33) mit seiner einen Kontaktseite (34-) am Bodengrund des Gehäuses (11) in einem Passloch (32) liegt, das sich derart nach oben hin erweitert, dass die zweite Kontaktseite (35) des Widerstandskörpers (33) das Gehäuse (11) nicht be-, rührt.

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