WO2024052011A1 - Temperatursensor - Google Patents

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WO2024052011A1
WO2024052011A1 PCT/EP2023/071247 EP2023071247W WO2024052011A1 WO 2024052011 A1 WO2024052011 A1 WO 2024052011A1 EP 2023071247 W EP2023071247 W EP 2023071247W WO 2024052011 A1 WO2024052011 A1 WO 2024052011A1
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WO
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plug
temperature sensor
opening
pin
receptacle
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Application number
PCT/EP2023/071247
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English (en)
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Inventor
Alexander Schubert
Stefan Kuschel
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Tdk Electronics Ag
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/16—Special arrangements for conducting heat from the object to the sensitive element
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    • H01R13/629—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances
    • H01R13/631—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances for engagement only
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    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/665—Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit
    • H01R13/6683—Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit with built-in sensor

Definitions

  • a temperature sensor and a sensor arrangement with the temperature sensor are specified.
  • Temperature sensors are used, for example, to determine the operating temperatures of electric motors or internal combustion engines.
  • the engine In vehicles, the engine is operated in particular with a load profile that varies greatly over time. In order to avoid damage to the engine during operation, it is advantageous to precisely determine the operating temperature. It is particularly important to determine the operating temperature of components within the motor that are subject to high thermal stress, for example the coils of a stator of an electric motor.
  • a temperature sensor is known, for example, from publication US 2020/0266689 Al.
  • At least one object of certain embodiments of the invention is to provide an improved temperature sensor that is easier to assemble. This task is solved by an object with the features of patent claim 1.
  • the temperature sensor comprises a plug-in coupling with an integrated temperature sensor and a receptacle that has an opening for inserting a Has a plug-in pin, the position of the opening of the receptacle being changeable perpendicular to the plug-in direction of the plug-in coupling.
  • the plug-in coupling is preferably set up for a reversible plug-in connection with the plug-in pin.
  • the plug-in connection between the plug-in coupling and the plug-in pin can be released without damaging the plug-in coupling and the plug-in pin.
  • the plug-in coupling can be set up to form an irreversible plug-in connection with the plug-in pin, so that the plug-in connection can only be released by destroying one or both elements of the plug-in coupling and the plug-in pin.
  • the plug-in coupling is in particular set up for a positive, a force-fitting, or a positive and force-fitting connection with the plug pin.
  • the opening of the receptacle and the plug-in pin have the same or a similar cross-sectional area, so that after the plug-in coupling has been plugged onto the plug-in pin, there is a mechanically stable connection between the plug-in coupling and the plug-in pin.
  • the cross-sectional area refers in particular to a surface perpendicular to the insertion direction.
  • the opening of the receptacle is, for example, a blind hole which is arranged on an end face of the plug-in coupling.
  • the opening has, for example, a circular, oval, square, rectangular or polygonal cross-sectional area.
  • a linear expansion of the opening in the insertion direction is preferably larger than a linear expansion of the cross-sectional area of the opening.
  • the plug-in connection between the plug-in coupling and the plug-in pin is therefore particularly stable against a force that acts on the plug-in coupling in the opposite direction to the plug-in direction.
  • the temperature sensor is, for example, an electrical component or part of an electrical component that delivers an electrical signal as a measure of the temperature.
  • the temperature sensor is preferably arranged within the plug-in coupling.
  • the temperature sensor is embedded in a material of the plug-in coupling.
  • the plug-in coupling can also have a cavity or a hole into which the temperature sensor is inserted.
  • the temperature sensor is preferably arranged in the immediate vicinity of the plug-in pin.
  • the temperature sensor is arranged on or near a floor surface or a lateral surface of the opening of the receptacle.
  • the temperature sensor can also be arranged directly on the floor surface or the jacket surface within the opening.
  • the plug-in coupling has, for example, elements or materials that increase the thermal conductivity of the plug-in coupling.
  • the thermal conductivity can be increased in a contact area with the plug-in pin, thereby improving thermal contact between the temperature sensor and the plug-in pin.
  • the plug-in coupling has a matrix material with embedded metallic particles, metallic fibers, or carbon fibers with high thermal conductivity.
  • the matrix material is, for example, a plastic.
  • the position of the opening of the receptacle can be changed, for example, relative to a mounting plate of the temperature sensor.
  • the mounting plate is in particular for mechanically fastening the temperature sensor to a Housing furnished.
  • the mounting plate can be firmly screwed to the housing.
  • the position of the opening of the receptacle can be changed in such a way that the plug-in coupling at least partially compensates for a displacement of the plug-in pin relative to the fixed mounting plate of the temperature sensor when the temperature sensor is plugged onto the plug-in pin.
  • the opening of the receptacle can be changed in such a way that the plug-in coupling at least partially compensates for a displacement of the plug-in pin relative to the fixed mounting plate of the temperature sensor during operation of the temperature sensor.
  • the changeable position of the opening of the receptacle in particular compensates for a displacement of the plug-in pin in a direction perpendicular to the plug-in direction.
  • the plug-in coupling can also be designed to compensate for a displacement of the plug-in pin in the plug-in direction after it has been plugged onto the plug-in pin. Vibrations of the motor during operation, for example, lead to a relative displacement between the housing and the plug pin within the housing.
  • the changeable position of the opening of the receptacle allows, for example, to compensate for this displacement.
  • the position of the opening of the receptacle can be changed by at least 50%, preferably by at least 100% and particularly preferably by at least 200% of a diameter of the opening of the receptacle.
  • the diameter denotes a maximum linear expansion of the cross-sectional area.
  • the position of the opening of the receptacle can be changed relative to the mounting plate of the temperature sensor without damaging the temperature sensor. Is preferred the change in the position of the opening of the recording is reversible.
  • the opening of the receptacle has an insertion bevel.
  • the opening of the receptacle has a funnel-shaped section, so that the diameter of the opening of the receptacle on the end face of the plug-in coupling is larger than the diameter of the cross-sectional area of the plug-in pin.
  • the diameter of the opening of the receptacle on the end face of the plug-in coupling is at least 50%, preferably at least 100%, larger than the diameter of the cross-sectional area of the plug-in pin.
  • the insertion bevel makes it particularly easier to attach the plug-in coupling to the plug-in pin.
  • the insertion bevel allows the temperature sensor to be mounted blindly from outside the housing, with a position of the plug-in pin inside the housing, for example, having a tolerance in a direction perpendicular to the housing
  • the plug-in coupling has a flexible material, so that the position of the opening of the receptacle can be changed by a reversible deformation of a part of the plug-in coupling.
  • a length of the plug-in coupling in the plug-in direction is greater than a width of the plug-in coupling perpendicular to the plug-in direction.
  • the position of the opening can be changed by bending the plug-in coupling.
  • the plug-in coupling a flexible plastic, in particular a silicone or an elastomeric rubber, or consists of one of these materials.
  • the receptacle comprises a plurality of tightly packed pins which are arranged parallel to the insertion direction and are displaceable parallel to the insertion direction.
  • the pins are preferably movable independently of one another.
  • the pins are packed so tightly that immediately adjacent pins are at least partially in direct contact.
  • the characteristics of a pen described below apply to the majority of pens, preferably to all pens.
  • the pin has, for example, a circular, oval, square, rectangular, hexagonal or polygonal cross-sectional area.
  • a diameter of the cross-sectional area of the pin is preferably smaller than the diameter of the cross-sectional area of the plug pin.
  • a length of the pin is preferably greater than a predetermined insertion depth of the plug pin in the receptacle. In particular, the pin can be moved from the end face of the plug-in coupling to the insertion depth.
  • the pin has, for example, a metal, such as iron, copper, or aluminum, a plastic, carbon, Teflon, or a ceramic, or consists of one of these materials.
  • the receptacle with the pins arranged therein preferably has a diameter that is larger than the diameter of the plug-in pin.
  • the diameter of the receptacle is at least 50%, preferably at least 100%, and particularly preferably at least 200% larger than the diameter of the plug-in pin.
  • the temperature sensor is in direct contact with at least one of the pins.
  • the pins thereby establish thermal contact between the temperature sensor and the plug pin.
  • the pins preferably have a high thermal conductivity.
  • the pins have a metal. A temperature of the plug-in pin can therefore advantageously be determined particularly precisely.
  • the temperature sensor can be used in a temperature range between -40° C. and 230° C. inclusive.
  • the flexible material of the plug-in coupling retains its flexible properties in this temperature range.
  • the temperature sensor has a temperature-dependent electrical resistance.
  • the temperature sensor is a thermistor or a PTC thermistor.
  • the electrical resistance of a thermistor decreases as the temperature increases, while the electrical resistance of a thermistor increases as the temperature increases.
  • a sensor arrangement is specified. The sensor arrangement in particular has a temperature sensor described here. All features of the temperature sensor are also disclosed for the sensor arrangement and vice versa.
  • the sensor arrangement has a temperature sensor for plugging onto a plug-in pin.
  • the temperature sensor has at least one of the features described above.
  • the plug-in pin is arranged within a housing and is accessible via an opening in the housing, with the inclusion of the temperature sensor using its changeability to compensate for a displacement, a movement, or a displacement and movement of the plug-in pin relative to the opening in the housing in such a way that There is thermal contact between the plug pin and the temperature sensor.
  • the housing is, for example, a housing of an electric motor or an internal combustion engine.
  • the diameter of the plug pin is, for example, between 1 mm and 1 cm.
  • variable opening of the receptacle of the plug-in coupling compensates for a tolerance in the position of the plug-in pin when installing the temperature sensor.
  • the plug-in coupling is plugged onto the plug-in pin when installing the temperature sensor.
  • the variable opening of the receptacle of the plug-in coupling can also compensate for a displacement, a movement, or a displacement and movement of the position of the plug-in pin in the housing during operation of the temperature sensor.
  • the plug-in coupling closes when it is plugged onto the
  • the opening in the housing is liquid-tight.
  • the plug-in coupling can also close the opening in the housing in a liquid-tight and gas-tight manner.
  • the housing is part of an electric motor or an internal combustion engine, and no liquids should enter or exit the housing.
  • the liquid-tight closing of the opening in the housing when the plug-in coupling is plugged onto the plug-in pin makes it particularly easy to install and easily replace the temperature sensor.
  • the opening in the housing does not have to be closed in a further, separate step after the temperature sensor has been installed.
  • the liquid-tight closure of the opening ensures, for example, long-term functionality of the electric motor or the internal combustion engine.
  • the plug-in coupling closes the opening in a liquid-tight manner against water, oil, gasoline, diesel, or several of these liquids.
  • the plug-in coupling can seal the opening for aerosols that contain at least one of these liquids.
  • the plug-in pin comprises a plug-in coil of a hairpin stator of an electric motor or an electric generator.
  • the plug-in coupling of the temperature sensor is plugged directly onto the plug-in coil of the hairpin stator.
  • the temperature sensor is therefore set up in particular to precisely determine a temperature of the plug-in coil of the hairpin stator.
  • Figure 1 shows a schematic perspective view of a temperature sensor according to an exemplary embodiment.
  • Figure 2 shows a schematic sectional view of a temperature sensor according to an exemplary embodiment.
  • Figure 3 shows a schematic perspective view of a part of a temperature sensor according to a further exemplary embodiment.
  • Figure 4 shows a schematic sectional view of a part of a temperature sensor according to a further exemplary embodiment.
  • Figure 5 shows a schematic sectional view of a sensor arrangement according to an exemplary embodiment.
  • the temperature sensor 1 according to the exemplary embodiment in Figure
  • the mounting plate 9 is for mechanical Fixation of the temperature sensor 1 on a housing 11 (not shown) set up. Furthermore, the mounting plate 9 has a seal 13 with which an opening 12 in the housing 11 can be closed in a liquid-tight manner when the temperature sensor 1 is installed.
  • the plug-in coupling 2 has a receptacle 4 with an opening 5, so that the plug-in coupling 2 can be reversibly plugged onto a plug-in pin 6 (not shown).
  • a plug-in pin 6 (not shown).
  • the opening 5 of the receptacle 4 is designed as a blind hole which is arranged on an end face of the plug-in coupling 2.
  • the plug-in coupling 2 can be used to produce a positive and force-fitting plug-in connection between the temperature sensor 1 and the plug-in pin 6.
  • the opening 5 of the receptacle 4 has an insertion bevel 7.
  • the insertion bevel 7 particularly facilitates blind installation of the temperature sensor 1.
  • the plug-in coupling 2 has a flexible material, for example a silicone or an elastomeric rubber.
  • the plug-in coupling 2 is therefore bendable and the position of the opening 5 of the receptacle 4 can be changed perpendicular to the insertion direction R and relative to the mounting plate 9.
  • the position of the opening 5 of the receptacle 4 can be moved perpendicular to the insertion direction R by at least 50% of the diameter D of the opening 5 of the receptacle 4. This can be done during assembly of the temperature sensor 1, for example, a tolerance between the position of the plug pin 6 in the housing 11 and the position of the opening 12 in the housing 11 can be compensated.
  • a temperature sensor 3 is embedded in the plug-in coupling 2 and is arranged next to the opening 5 of the receptacle 4 . There is therefore good thermal contact between the temperature sensor 3 and the plug-in pin 6 during operation of the temperature sensor 1.
  • the temperature sensor 3 is, for example, a temperature-dependent electrical resistance.
  • FIG. 2 shows a sectional view of the temperature sensor according to the exemplary embodiment described in connection with Figure 1.
  • a cavity 14 is formed within the plug-in coupling 2, which is arranged next to the opening 5 of the receptacle 4.
  • the cavity 14 is, for example, a borehole and extends from a side of the plug-in coupling 2 facing away from the end face into the receptacle 4.
  • the temperature sensor 3 is arranged within the cavity 14.
  • the plug-in coupling 2 of a temperature sensor 1 has a receptacle 4 with a large number of pins 8, which form a dense packing. Directly adjacent pins 8 touch each other at least in places.
  • the pins 8 are in particular each mounted on a spring and can be moved independently of one another parallel to the insertion direction R.
  • a temperature sensor 3 is in direct contact with at least one pin 8. The pins 8 thus establish thermal contact between the plug pin 6 and the temperature sensor 3.
  • Figure 4 shows a schematic cross section of the plug-in coupling 2 of a temperature sensor 1 according to the exemplary embodiment described in connection with Figure 3.
  • Figure 4 shows a cross-sectional area perpendicular to the plug-in direction R in the area of the receptacle 4.
  • the pins 8, which are pressed into the receptacle 4 when the plug-in coupling 2 is plugged onto the plug-in pin 6, are shown hatched here.
  • the opening 5 is formed in the receptacle 4.
  • a diameter D of the opening 5 in the receptacle 4 is smaller than a diameter of the receptacle in which the pins 8 are arranged.
  • the diameter D of the opening 5 in the receptacle 4 is at most 50% of the diameter of the receptacle 4.
  • the opening 5 can be formed in any area within the receptacle 4 where pins 8 are arranged.
  • the position of the opening 5 of the receptacle 4 can therefore be changed and can adapt to the position of the plug pin 6 when the temperature sensor 1 is installed. This simplifies blind installation of the temperature sensor 1, for example.
  • the 5 includes a housing 11 with an opening 12 and a Temperature sensor 1.
  • the housing 11 is, for example, part of an electric motor.
  • the temperature sensor 1 corresponds to the exemplary embodiment described in connection with FIG. In particular, the temperature sensor
  • the plug-in pin 6 is arranged within the housing 11 and is set up to establish thermal contact with the temperature sensor 3.
  • the plug-in pin 5 includes, for example, a plug-in coil of a hairpin stator of the electric motor.
  • the temperature sensor 1 is thus set up to measure the operating temperature of the plug-in coil of the hairpin stator as accurately as possible.
  • a displacement V between the position of the opening 12 in the housing 11 and the position of the plug pin 6 is, for example, a result of vibrations during operation of the electric motor, or of tolerances in the manufacture of the electric motor.
  • the displacement V for example, makes the assembly of the temperature sensor 1 more difficult.
  • the displacement V can be compensated for by the flexible, in particular bendable, plug-in coupling 2 of the temperature sensor 1.
  • the flexible plug-in coupling makes it possible
  • the temperature sensor 1 can advantageously be mounted blindly more easily.
  • the flexible plug-in coupling 2 can compensate for displacements V due to vibrations during operation of the electric motor.
  • the mounting plate 9 has a seal 13 which closes the opening 12 in the housing 11 in a liquid-tight manner when the plug-in coupling 2 is plugged onto the plug-in pin 6. This means that no liquids, such as water, can penetrate the electric motor. Furthermore, the temperature sensor 1 is therefore easily replaceable.

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Abstract

Es wird ein Temperatursensor (1) angegeben, der eine Steckkupplung (2) mit einem integrierten Temperaturfühler (3) und einer Aufnahme (4) umfasst, die eine Öffnung (5) zum Einschieben eines Steckstiftes (6) aufweist, wobei die Position der Öffnung (5) der Aufnahme (4) senkrecht zur Aufsteckrichtung (R) der Steckkupplung (2) veränderbar ist. Des Weiteren wird eine Sensoranordnung angegeben.

Description

Beschreibung
TEMPERATURSENSOR
Es werden ein Temperatursensor und eine Sensoranordnung mit dem Temperatursensor angegeben .
Temperatursensoren werden beispielsweise dazu verwendet , Betriebstemperaturen von Elektromotoren oder von Verbrennungsmotoren zu bestimmen . In Fahrzeugen wird der Motor insbesondere mit einem zeitlich stark veränderlichen Lastprofil betrieben . Um eine Beschädigung des Motors im Betrieb zu vermeiden, ist somit eine genaue Bestimmung der Betriebstemperatur vorteilhaft . Dabei ist insbesondere die Bestimmung der Betriebstemperatur von thermisch stark beanspruchten Komponenten innerhalb des Motors wichtig, zum Beispiel von Spulen eines Stators eines Elektromotors . Ein Temperatursensor ist beispielsweise aus der Druckschri ft US 2020/ 0266689 Al bekannt .
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Aus führungs formen der Erfindung ist es , einen verbesserten Temperatursensor anzugeben, der einfacher zu montieren ist . Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst .
Vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen des Temperatursensors sowie der Sensoranordnung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Gemäß einer Aus führungs form umfasst der Temperatursensor eine Steckkupplung mit einem integrierten Temperaturfühler und einer Aufnahme , die eine Öf fnung zum Einschieben eines Steckstiftes aufweist, wobei die Position der Öffnung der Aufnahme senkrecht zur Auf steckrichtung der Steckkupplung veränderbar ist. Die Steckkupplung ist bevorzugt zu einer reversiblen Steckverbindung mit dem Steckstift eingerichtet. In anderen Worten kann die Steckverbindung zwischen der Steckkupplung und dem Steckstift gelöst werden, ohne die Steckkupplung und den Steckstift zu beschädigen. Alternativ kann die Steckkupplung zu einer irreversiblen Steckverbindung mit dem Steckstift eingerichtet sein, so dass die Steckverbindung nur durch Zerstörung von einem oder beiden Elementen Steckkupplung und Steckstift lösbar ist.
Die Steckkupplung ist insbesondere zu einer formschlüssigen, einer kraf tschlüssigen, oder einer formschlüssigen und kraf tschlüssigen Verbindung mit dem Steckstift eingerichtet. Beispielsweise weisen die Öffnung der Aufnahme und der Steckstift eine gleiche oder eine ähnliche Querschnittsfläche auf, so dass nach dem Aufstecken der Steckkupplung auf den Steckstift eine mechanisch stabile Verbindung zwischen der Steckkupplung und dem Steckstift besteht. Hier und im Folgenden bezeichnet die Querschnittsfläche insbesondere eine Fläche senkrecht zur Auf steckrichtung .
Die Öffnung der Aufnahme ist beispielsweise ein Sackloch, das auf einer Stirnfläche der Steckkupplung angeordnet ist. Die Öffnung weist beispielsweise eine kreisförmige, ovale, quadratische, rechteckige, oder polygonale Querschnittsfläche auf. Eine lineare Ausdehnung der Öffnung in Auf steckrichtung ist bevorzugt größer als eine lineare Ausdehnung der Querschnittsfläche der der Öffnung. Somit ist die Steckverbindung zwischen der Steckkupplung und dem Steckstift insbesondere stabil gegenüber einer Kraft, die entgegen der Auf steckrichtung auf die Steckkopplung wirkt. Der Temperaturfühler ist beispielsweise ein elektrisches Bauelement oder ein Teil eines elektrischen Bauelements , das ein elektrisches Signal als Maß für die Temperatur liefert . Bevorzugt ist der Temperatursensor innerhalb der Steckkupplung angeordnet . Beispielsweise ist der Temperaturfühler in ein Material der Steckkupplung eingebettet . Die Steckkupplung kann auch einen Hohlraum oder ein Loch aufweisen, in das der Temperaturfühler eingebracht ist . Nach einem Auf stecken der Steckkupplung auf den Stecksti ft ist der Temperaturfühler bevorzugt in unmittelbarer Nähe des Stecksti ftes angeordnet . Beispielsweise ist der Temperaturfühler an oder in der Nähe einer Bodenfläche oder einer Mantel fläche der Öf fnung der Aufnahme angeordnet . Der Temperaturfühler kann auch direkt auf der Bodenfläche oder der Mantel fläche innerhalb der Öf fnung angeordnet sein .
Die Steckkupplung weist beispielsweise Elemente oder Materialien auf , die eine Wärmleitfähigkeit der Steckkupplung erhöhen . Insbesondere kann die Wärmeleitfähigkeit in einem Kontaktbereich mit dem Stecksti ft erhöht werden, wodurch ein thermischer Kontakt zwischen dem Temperaturfühler und dem Stecksti ft verbessert wird . Zum Beispiel weist die Steckkopplung ein Matrixmaterial mit eingebetteten metallischen Partikeln, metallischen Fasern, oder Kohlefasern mit hoher Wärmeleitfähigkeit auf . Das Matrixmaterial ist beispielsweise ein Kunststof f .
Die Position der Öf fnung der Aufnahme ist beispielsweise relativ zu einer Montageplatte des Temperatursensors veränderbar . Die Montageplatte ist insbesondere zu einer mechanischen Befestigung des Temperatursensors an einem Gehäuse eingerichtet . Zum Beispiel kann die Montageplatte mit dem Gehäuse fest verschraubt werden . Insbesondere ist die Position der Öf fnung der Aufnahme derart veränderbar, dass die Steckkupplung eine Verschiebung des Stecksti ftes relativ zur fixierten Montageplatte des Temperatursensors beim Aufstecken des Temperatursensors auf den Stecksti ft zumindest teilweise ausgleicht . Des Weiteren kann die Öf fnung der Aufnahme derart veränderbar sein, dass die Steckkupplung eine Verschiebung des Stecksti ftes relativ zur fixierten Montageplatte des Temperatursensors während des Betriebs des Temperatursensors zumindest teilweise ausgleicht .
Durch die veränderbare Position der Öf fnung der Aufnahme wird insbesondere eine Verschiebung des Stecksti ftes in einer Richtung senkrecht zur Auf steckrichtung ausgeglichen . Die Steckkupplung kann auch dazu eingerichtet sein, nach dem Aufstecken auf den Stecksti ft eine Verschiebung des Stecksti ftes in Auf steckrichtung aus zugleichen . Vibrationen des Motors während des Betriebs führen beispielsweise zu einer relativen Verschiebung zwischen dem Gehäuse und dem Stecksti ft innerhalb des Gehäuses . Die veränderbare Position der Öf fnung der Aufnahme erlaubt somit beispielsweise , diese Verschiebung aus zugleichen .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Temperatursensors ist die Position der Öf fnung der Aufnahme um zumindest 50 % , bevorzugt um zumindest 100 % und besonders bevorzugt um zumindest 200 % eines Durchmessers der Öf fnung der Aufnahme veränderbar . Hier und im Folgenden bezeichnet der Durchmesser eine maximale lineare Ausdehnung der Querschnitts fläche . Insbesondere ist die Position der Öf fnung der Aufnahme relativ zur Montageplatte des Temperatursensors veränderbar, ohne den Temperatursensor dabei zu beschädigen . Bevorzugt ist die Veränderung der Position der Öf fnung der Aufnahme reversibel .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Temperatursensors weist die Öf fnung der Aufnahme eine Einführschräge auf . In anderen Worten weist die Öf fnung der Aufnahme einen trichterförmigen Abschnitt auf , sodass der Durchmesser der Öf fnung der Aufnahme an der Stirnfläche der Steckkupplung größer ist als der Durchmesser der Querschnitts fläche des Stecksti ftes . Beispielsweise ist der Durchmesser der Öf fnung der Aufnahme an der Stirnfläche der Steckkupplung um zumindest 50% , bevorzugt um zumindest 100% größer, als der Durchmesser der Querschnitts fläche des Stecksti ftes .
Durch die Einführschräge ist die Steckkupplung insbesondere einfacher auf den Stecksti ft aufsteckbar . Beispielsweise erlaubt die Einführschräge ein blindes Montieren des Temperatursensors von außerhalb des Gehäuses , wobei eine Position des Stecksti ftes innerhalb des Gehäuses zum Beispiel eine Toleranz in einer Richtung senkrecht zur
Auf steckrichtung von höchstens 50% , bevorzugt von höchstens 100% des Durchmessers der Querschnitts fläche des Stecksti ftes aufweist .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Temperatursensors weist die Steckkupplung ein flexibles Material auf , sodass die Position der Öf fnung der Aufnahme durch eine reversible Verformung eines Teils der Steckkupplung veränderbar ist . Beispielsweise ist eine Länge der Steckkupplung in Auf steckrichtung größer als eine Breite der Steckkupplung senkrecht zur Auf steckrichtung . Insbesondere kann die Position der Öf fnung durch eine Biegung der Steckkupplung verändert werden . Beispielsweise weist die Steckkupplung einen flexiblen Kunststoff, insbesondere ein Silikon oder einen Elastomerkautschuk auf, oder besteht aus einem dieser Materialien .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Temperatursensors umfasst die Aufnahme eine Vielzahl von dicht gepackten Stiften, die parallel zur Auf steckrichtung angeordnet und parallel zur Auf steckrichtung verschiebbar sind. Bevorzugt sind die Stifte unabhängig voneinander verschiebbar. Die Stifte sind insbesondere derart dicht gepackt, dass unmittelbar benachbarte Stifte zumindest teilweise in direktem Kontakt stehen.
Die im Folgenden beschriebenen Merkmale eines Stiftes gelten für einen Großteil der Stifte, bevorzugt für alle Stifte. Der Stift weist beispielsweise eine kreisförmige, ovale, quadratische, rechteckige, hexagonale oder polygonale Querschnittsfläche auf. Ein Durchmesser der Querschnittsfläche des Stiftes ist bevorzugt kleiner als der Durchmesser der Querschnittsfläche des Steckstiftes. Eine Länge des Stifts ist bevorzugt größer als eine vorgegebene Einstecktiefe des Steckstiftes in der Aufnahme. Insbesondere lässt sich der Stift von der Stirnfläche der Steckkupplung bis zur Einstecktiefe verschieben. Der Stift weist beispielsweise ein Metall, wie zum Beispiel Eisen, Kupfer, oder Aluminium, einen Kunststoff, Kohlenstoff, Teflon, oder eine Keramik auf, oder besteht aus einem dieser Materialien.
Beim Aufstecken der Steckkupplung auf den Steckstift wird beispielsweise ein Teil der Stifte, die in direktem Kontakt mit dem Steckstift stehen, entgegen der Auf steckrichtung verschoben. Insbesondere bildet sich durch das Verschieben der Stifte beim Aufstecken der Steckkupplung auf den Stecksti ft die Öf fnung in der Aufnahme . Die Position der Öf fnung in der Aufnahme ist somit veränderbar und passt sich beim Aufstecken auf den Stecksti ft an die Position des Stecksti ftes an . Bevorzugt weist die Aufnahme mit den darin angeordneten Sti ften einen Durchmesser auf , der größer als der Durchmesser des Stecksti ftes ist . Beispielsweise ist der Durchmesser der Aufnahme um zumindest 50% , bevorzugt um zumindest 100% , und besonders bevorzugt um zumindest 200% größer als der Durchmesser des Stecksti ftes .
Gemäß einer weiteren Aus führung des Temperatursensors steht der Temperaturfühler in direktem Kontakt mit zumindest einem der Sti fte . Die Sti fte stellen dadurch den thermischen Kontakt zwischen dem Temperaturfühler und dem Stecksti ft her . Bevorzugt weisen die Sti fte eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf . Beispielsweise weisen die Sti fte ein Metall auf . Somit ist eine Temperatur des Stecksti ftes vorteilhaft besonders genau bestimmbar .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist der Temperatursensor in einem Temperaturbereich zwischen einschließlich -40 ° C und einschließlich 230 ° C einsetzbar . Insbesondere behält das flexible Material der Steckkupplung seine flexiblen Eigenschaften in diesem Temperaturbereich bei .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Temperatursensors weist der Temperaturfühler einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand auf . Beispielsweise ist der Temperaturfühler ein Heißleiter oder ein Kaltleiter . Bei einem Heißleiter sinkt der elektrische Widerstand mit steigender Temperatur, während sich der elektrische Widerstand bei einem Kaltleiter mit steigender Temperatur vergrößert . Des Weiteren wird eine Sensoranordnung angegeben . Die Sensoranordnung weist insbesondere einen hier beschriebenen Temperatursensor auf . Alle Merkmale des Temperatursensors sind auch für die Sensoranordnung of fenbart und umgekehrt .
Gemäß einer Aus führungs form weist die Sensoranordnung einen Temperatursensor zum Aufstecken auf einen Stecksti ft auf . Der Temperatursensor weist zumindest eines der oben beschriebenen Merkmale auf . Der Stecksti ft ist innerhalb eines Gehäuses angeordnet und über eine Öf fnung im Gehäuse zugänglich, wobei die Aufnahme des Temperatursensors mithil fe ihrer Veränderbarkeit eine Verschiebung, eine Bewegung, oder eine Verschiebung und Bewegung des Stecksti fts relativ zur Öf fnung im Gehäuse derart kompensiert , dass ein thermischer Kontakt zwischen dem Stecksti ft und dem Temperaturfühler besteht . Das Gehäuse ist beispielsweise ein Gehäuse eines Elektromotors oder eines Verbrennungsmotors . Der Durchmesser des Stecksti ftes liegt beispielsweise zwischen einschließlich 1 mm und einschließlich 1cm .
Beispielsweise kompensiert die veränderbare Öf fnung der Aufnahme der Steckkupplung eine Toleranz der Position des Stecksti ftes bei der Montage des Temperatursensors . Insbesondere wird die Steckkupplung bei der Montage des Temperatursensors auf den Stecksti ft aufgesteckt . Die veränderbare Öf fnung der Aufnahme der Steckkupplung kann auch eine Verschiebung, eine Bewegung, oder eine Verschiebung und Bewegung der Position des Stecksti ftes im Gehäuse während des Betriebs des Temperatursensors kompensieren .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Sensoranordnung verschließt die Steckkupplung beim Aufstecken auf den Stecksti ft die Öf fnung im Gehäuse flüssigkeitsdicht . Die Steckkupplung kann die Öf fnung im Gehäuse auch flüssigkeitsdicht und gasdicht verschließen . Beispielsweise ist das Gehäuse ein Teil eines Elektromotors oder eines Verbrennungsmotors , wobei keine Flüssigkeiten in das Gehäuse eintreten oder aus dem Gehäuse austreten sollen .
Das flüssigkeitsdichte Verschließen der Öf fnung im Gehäuse beim Aufstecken der Steckkupplung auf den Stecksti ft ermöglicht insbesondere eine einfache Montage sowie ein einfaches Auswechseln des Temperatursensors . Zum Beispiel muss die Öf fnung im Gehäuse somit nicht in einem weiteren, separaten Schritt nach der Montage des Temperatursensors verschlossen werden .
Durch das flüssigkeitsdichte Verschließen der Öf fnung wird beispielsweise eine langfristige Funktions fähigkeit des Elektromotors oder des Verbrennungsmotors gewährleistet . Beispielsweise verschließt die Steckkupplung die Öf fnung flüssigkeitsdicht gegenüber Wasser, Öl , Benzin, Diesel , oder mehrerer dieser Flüssigkeiten . Des Weiteren kann die Steckkupplung die Öf fnung dicht für Aerosole verschließen, die zumindest eine dieser Flüssigkeiten aufweisen .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Sensoranordnung umfasst der Stecksti ft eine Steckspule eines Hairpin-Stators eines elektrischen Motors oder eines elektrischen Generators . Insbesondere wird die Steckkupplung des Temperatursensors direkt auf die Steckspule des Hairpin-Stators auf gesteckt . Somit ist der Temperatursensor insbesondere zu einer genauen Bestimmung einer Temperatur der Steckspule des Hairpin- Stators eingerichtet . Weitere vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen des Temperatursensors sowie der Sensoranordnung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispielen .
Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Temperatursensors gemäß einem Aus führungsbeispiel .
Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Temperatursensors gemäß einem Aus führungsbeispiel .
Figur 3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Teils eines Temperatursensors gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel .
Figur 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Teils eines Temperatursensors gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel .
Figur 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Sensoranordnung gemäß einem Aus führungsbeispiel .
Gleiche , gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugs zeichen versehen . Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten . Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit oder zum besseren Verständnis übertrieben groß oder klein dargestellt sein .
Der Temperatursensor 1 gemäß dem Aus führungsbeispiel in Figur
1 umfasst eine Montageplatte 9 mit einer darauf angeordneten Steckkupplung 2 . Die Montageplatte 9 ist zur mechanischen Fixierung des Temperatursensors 1 auf einem Gehäuse 11 (nicht gezeigt ) eingerichtet . Des Weiteren weist die Montageplatte 9 eine Dichtung 13 auf , mit der eine Öf fnung 12 im Gehäuse 11 bei der Montage des Temperatursensors 1 flüssigkeitsdicht verschlossen werden kann .
Die Steckkupplung 2 weist eine Aufnahme 4 mit einer Öf fnung 5 auf , so dass die Steckkupplung 2 reversibel auf einen Stecksti ft 6 (nicht gezeigt ) aufgesteckt werden kann . Insbesondere wird beim Aufstecken der Stecksti ft 6 in die Öf fnung 5 der Aufnahme 4 eingeführt . Die Öf fnung 5 der Aufnahme 4 ist als Sackloch ausgebildet , das auf einer Stirnfläche der Steckkupplung 2 angeordnet ist . Insbesondere kann mit der Steckkopplung 2 eine formschlüssige und kraf tschlüssige Steckverbindung zwischen dem Temperatursensor 1 und dem Stecksti ft 6 hergestellt werden . Zur Verbesserung einer mechanischen Verbindung zwischen der Steckkopplung 2 und dem Stecksti ft 6 sind Ausbuchtungen an Mantel flächen des Sackloches angeordnet , die zu einer formschlüssigen Verbindung mit entsprechenden Noppen auf dem Stecksti ft 6 eingerichtet sind . Des Weiteren weist die Öf fnung 5 der Aufnahme 4 eine Einführschräge 7 auf . Die Einführschräge 7 erleichtert insbesondere eine blinde Montage des Temperatursensors 1 .
Die Steckkupplung 2 weist ein flexibles Material auf , beispielsweise ein Silikon oder einen Elastomerkautschuk . Somit ist die Steckkupplung 2 biegbar und die Position der Öf fnung 5 der Aufnahme 4 ist senkrecht zur Auf steckrichtung R und relativ zur Montageplatte 9 veränderbar . Dabei lässt sich die Position der Öf fnung 5 der Aufnahme 4 um zumindest 50% des Durchmessers D der Öf fnung 5 der Aufnahme 4 senkrecht zur Auf steckrichtung R verschieben . Dadurch kann bei der Montage des Temperatursensors 1 beispielsweise eine Toleranz zwischen der Position des Stecksti ftes 6 im Gehäuse 11 und der Position der Öf fnung 12 im Gehäuse 11 ausgeglichen werden .
In die Steckkupplung 2 ist ein Temperaturfühler 3 eingebettet , der neben der Öf fnung 5 der Aufnahme 4 angeordnet ist . Somit besteht während des Betriebs des Temperatursensors 1 ein guter thermischer Kontakt zwischen dem Temperaturfühler 3 und dem Stecksti ft 6 . Der Temperaturfühler 3 ist beispielsweise ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand .
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung des Temperatursensors gemäß dem in Verbindung mit Figur 1 beschriebenen Aus führungsbeispiel . Insbesondere ist innerhalb der Steckkupplung 2 ist ein Hohlraum 14 ausgebildet , der neben der Öf fnung 5 der Aufnahme 4 angeordnet ist . Der Hohlraum 14 ist beispielsweise ein Bohrloch und erstreckt sich von einer der Stirnfläche abgewandten Seite der Steckkupplung 2 bis in die Aufnahme 4 hinein . Innerhalb des Hohlraums 14 ist der Temperaturfühler 3 angeordnet .
Die Steckkopplung 2 eines Temperatursensors 1 gemäß dem Aus führungsbeispiel in Figur 3 weist eine Aufnahme 4 mit einer Viel zahl von Sti ften 8 auf , die eine dichte Packung bilden . Dabei berühren sich direkt benachbarte Sti fte 8 zumindest stellenweise . Die Sti fte 8 sind insbesondere j eweils auf einer Feder gelagert und parallel zur Auf steckrichtung R unabhängig voneinander verschiebbar .
Beim Aufstecken der Steckkopplung 2 auf einen Stecksti ft 6 werden die Sti fte 8 , die in direktem Kontakt mit dem Stecksti ft 6 stehen, entgegen der Auf steckrichtung R in die Aufnahme 4 gedrückt. Dadurch bildet sich eine Öffnung 5 in der Aufnahme 4, in der der Steckstift 6 angeordnet ist.
Ein Temperaturfühler 3 steht in direktem Kontakt mit zumindest einem Stift 8. Somit stellen die Stifte 8 einen thermischen Kontakt zwischen dem Steckstift 6 und dem Temperaturfühler 3 her.
Figur 4 zeigt einen schematischen Querschnitt der Steckkopplung 2 eines Temperatursensors 1 gemäß dem in Verbindung mit Figur 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel. Insbesondere zeigt Figur 4 eine Querschnittsfläche senkrecht zur Auf steckrichtung R im Bereich der Aufnahme 4. Die Stifte 8, die beim Aufstecken der Steckkupplung 2 auf den Steckstift 6 in die Aufnahme 4 hinein gedrückt werden, sind hier schraffiert dargestellt. Durch das Auf stecken der Steckkupplung 2 auf den Steckstift bildet sich somit die Öffnung 5 in der Aufnahme 4. Ein Durchmesser D der Öffnung 5 in der Aufnahme 4 ist kleiner als ein Durchmesser der Aufnahme, in der die Stifte 8 angeordnet sind. Beispielsweise beträgt der Durchmesser D der Öffnung 5 in der Aufnahme 4 höchstens 50% des Durchmessers der Aufnahme 4.
Insbesondere kann die Öffnung 5 in einem beliebigen Bereich innerhalb der Aufnahme 4 ausgebildet werden, wo Stifte 8 angeordnet sind. Somit ist die Position der Öffnung 5 der Aufnahme 4 veränderbar und kann sich bei der Montage des Temperatursensors 1 an die Position des Steckstiftes 6 anpassen. Dadurch wird beispielsweise eine blinde Montage des Temperatursensors 1 vereinfacht.
Die Sensoranordnung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur
5 umfasst ein Gehäuse 11 mit einer Öffnung 12 und einen Temperatursensor 1 . Das Gehäuse 11 ist beispielsweise ein Teil eines elektrischen Motors . Der Temperatursensor 1 entspricht dem in Verbindung mit Figur 1 beschriebenen Aus führungsbeispiel . Insbesondere weist der Temperatursensor
1 eine Montageplatte 9 und eine flexible Steckkupplung 2 mit einem Temperaturfühler 3 und einer Aufnahme 4 für einen Stecksti ft 6 auf .
Der Stecksti ft 6 ist innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet und zum Herstellen eines thermischen Kontakts mit dem Temperaturfühler 3 eingerichtet . Der Stecksti ft 5 umfasst beispielsweise eine Steckspule eines Hairpin-Stators des elektrischen Motors . Der Temperatursensor 1 ist somit zu einer möglichst genauen Messung der Betriebstemperatur der Steckspule des Hairpin-Stators eingerichtet .
Eine Verschiebung V zwischen der Position der Öf fnung 12 im Gehäuse 11 und der Position des Stecksti ftes 6 ist beispielsweise eine Folge von Vibrationen während des Betriebs des elektrischen Motors , oder von Toleranzen bei der Herstellung des elektrischen Motors . Die Verschiebung V erschwert beispielsweise die Montage des Temperatursensors 1 . Durch die flexible , insbesondere biegbare Steckkupplung 2 des Temperatursensors 1 kann die Verschiebung V ausgeglichen werden . Beispielsweise ermöglicht die flexible Steckkupplung
2 eine Veränderung der Position der Öf fnung 5 der Aufnahme 4 um zumindest 50% des Durchmessers der Öf fnung 5 der Aufnahme 4 . Dadurch kann der Temperatursensor 1 vorteilhaft einfacher blind montiert werden . Des Weiteren kann die flexible Steckkupplung 2 Verschiebungen V aufgrund von Vibrationen während des Betriebs des elektrischen Motors ausgleichen . Die Montageplatte 9 weist eine Dichtung 13 auf , welche die Öf fnung 12 im Gehäuse 11 beim Aufstecken der Steckkupplung 2 auf den Stecksti ft 6 flüssigkeitsdicht verschließt . Dadurch können keine Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Wasser, in den elektrischen Motor eindringen . Des Weiteren ist der Temperatursensor 1 dadurch einfach austauschbar .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele auf diese beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht expli zit in den Patentansprüchen oder Aus führungsbeispielen angegeben ist .
Be zugs Zeichen
1 Temperatursensor
2 Steckkupplung 3 Temperaturfühler
4 Aufnahme
5 Öf fnung der Aufnahme
6 Stecksti ft
7 Einführschräge 8 Sti ft
9 Montageplatte
10 Sensoranordnung
11 Gehäuse
12 Öf fnung im Gehäuse 13 Dichtung
14 Hohlraum
R Auf steckrichtung
D Durchmesser
V Verschiebung

Claims

Patentansprüche :
1. Temperatursensor (1) , aufweisend eine Steckkupplung (2) mit einem integrierten Temperaturfühler (3) und einer Aufnahme (4) , die eine Öffnung (5) zum Einschieben eines Steckstiftes (6) aufweist, wobei die Position der Öffnung (5) der Aufnahme (4) senkrecht zur Auf steckrichtung (R) der Steckkupplung (2) veränderbar ist.
2. Temperatursensor (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Position der Öffnung (5) der Aufnahme (4) um zumindest 50% eines Durchmessers (D) der Öffnung (5) der Aufnahme (4) veränderbar ist.
3. Temperatursensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Öffnung (5) der Aufnahme (4) eine Einführschräge
(7) aufweist.
4. Temperatursensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steckkupplung (2) ein flexibles Material aufweist, so dass die Position der Öffnung (5) der Aufnahme (4) durch eine reversible Verformung eines Teils der Steckkupplung (2) veränderbar ist.
5. Temperatursensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aufnahme (4) eine Vielzahl von dicht gepackten Stiften (8) umfasst, die parallel zur Auf steckrichtung (R) angeordnet und parallel zur Auf steckrichtung (R) verschiebbar sind .
6. Temperatursensor (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Temperaturfühler (3) in direktem Kontakt mit zumindest einem der Stifte (8) steht. 7. Temperatursensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, der in einem Temperaturbereich zwischen einschließlich -40°C und einschließlich 230°C einsetzbar ist.
8. Temperatursensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Temperaturfühler (3) einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweist.
9. Sensoranordnung (10) , aufweisend einen Temperatursensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Aufstecken auf einen Steckstift (6) , wobei der Steckstift (6) innerhalb eines Gehäuses (11) angeordnet und über eine Öffnung (12) im Gehäuse (11) zugänglich ist, und wobei die Aufnahme (4) mithilfe ihrer Veränderbarkeit eine Verschiebung (V) oder Bewegung des Steckstifts (6) relativ zur Öffnung (12) im Gehäuse (11) derart kompensiert, dass ein thermischer Kontakt zwischen dem Steckstift (6) und dem Temperaturfühler (3) besteht.
10. Sensoranordnung (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steckkupplung (2) beim Auf stecken auf den Steckstift (6) die Öffnung (12) im Gehäuse (11) flüssigkeitsdicht verschließt.
11. Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Steckstift (6) eine Steckspule eines Hairpin- Stators eines elektrischen Motors oder eines elektrischen Generators umfasst.
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