Температурный датчик, способ изготовления и соответствующий способ сборки - RU2500994C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к температурному датчику, предназначенному, в частности, для измерения температуры газов автотранспортных средств, таких как газы в моторном отсеке.

Такие датчики известны, например, из документов FR 2847979, FR 2880685 или FR 2864234.

Эти датчики содержат термочувствительный элемент, соединенный снаружи с электрической/электронной схемой использования сигнала измерения.

Термочувствительный элемент располагают в периферическом кожухе, который устанавливают в соответствующей полости корпуса (например, головки блока цилиндров двигателя), в котором необходимо измерять температуру.

Как известно, датчик завинчивают в эту соответствующую полость таким образом, чтобы закрытый конец периферического кожуха располагался максимально близко к зоне, температуру которой необходимо измерять.

Вместе с тем между закрытым концом периферического кожуха и дном полости может оставаться зазор из-за разницы допусков на размеры периферического кожуха и полости. Этот зазор необходим для монтажа датчика в полости, однако он может существенно снижать время реагирования датчика, а также снижать его точность.

Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков за счет создания температурного датчика, способа изготовления и способа сборки, позволяющих преодолеть трудности, присущие известным техническим решениям без повышения стоимости и без увеличения времени на изготовление.

Поставленная задача решена в температурном датчике, содержащем:

- термочувствительный элемент, и

- периферический кожух, в котором находится термочувствительный элемент, с закрытым концом, при этом периферический кожух выполнен с возможностью захождения в соответствующую полость,

согласно изобретению закрытый конец периферического кожуха содержит периферический участок, от которого в закрытом конце отходит гибкий сборочный упор, расположенный за указанным периферическим участком, при этом указанный упор выполнен с возможностью деформации в направлении периферического участка за счет взаимодействия формы с дном соответствующей полости.

Согласно другим отличительным признакам температурного датчика:

- гибкий сборочный упор выполнен в виде диска,

- периферический участок имеет форму усеченного конуса,

- гибкий сборочный упор и периферический участок периферического кожуха выполнены в виде единой детали,

- периферический кожух является металлическим,

- термочувствительный элемент является термистором типа СТР (положительный температурный коэффициент или "РТС" - Positive Temperature Coefficient на английском языке) или CTN (отрицательный температурный коэффициент или "NTC" - Negative Temperature Coefficient на английском языке).

Объектом настоящего изобретения является также способ изготовления описанного выше температурного датчика, в котором на токарном станке выполняют гибкий сборочный упор и периферический участок посредством выполнения механической обработкой кольцевого паза треугольного сечения в периферическом кожухе.

Объектом изобретения является также способ сборки температурного датчика в соответствующей полости, при этом температурный датчик содержит термочувствительный элемент, и периферический кожух, в котором находится термочувствительный элемент, с закрытым концом, при этом периферический кожух выполнен с возможностью захождения в указанную полость, и согласно изобретению, включает:

- первый этап установки указанного датчика в соответствующей полости так, чтобы расположить гибкий сборочный упор закрытого конца периферического кожуха напротив дна соответствующей полости,

- второй этап, во время которого, по меньшей мере, частично деформируют выступающие стенки указанного гибкого сборочного упора в направлении периферического участка указанного конца периферического кожуха за счет взаимодействия форм между указанным упором и дном указанной полости, чтобы плотно посадить узел указанного датчика в указанную полость.

Другие преимущества и отличительные признаки будут более очевидны из нижеследующего описания изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показана часть температурного датчика в соответствии с настоящим изобретением во время установки в полость, вид в продольном разрезе;

на фиг.2 показана часть датчика, изображенного на фиг.1, увеличенный вид;

на фиг.3 показан датчика, изображенный на фиг.1, в собранном положении в полости.

на фиг.4 показана часть датчика, изображенного на фиг.3, увеличенный вид.

На всех фигурах идентичные элементы обозначены одинаковыми цифровыми позициями.

Температурный датчик 1, показанный на фиг.1, содержит термочувствительный элемент 3, проводной элемент 5, соединенный с термочувствительным элементом 3, и периферический кожух 7 с закрытым концом 9, охватывающий термочувствительный элемент 3.

Термочувствительный элемент 3 является, например, термистором.

Термистор является пассивным компонентом из полупроводникового материала, сопротивление которого меняется в зависимости от температуры, и может быть термистором типа "CTN", то есть с отрицательным температурным коэффициентом, когда сопротивление падает при повышении температуры, или типа "СТР", то есть с положительным температурным коэффициентом, когда сопротивление растет с повышением температуры.

Проводной элемент 5 соединен с термочувствительным элементом 3 для передачи сигнала температуры в блок обработки.

Например, как показано на фиг.1, проводной элемент 5 содержит два электрических проводника, входящих в контакт с термочувствительным элементом 3 и проходящих вдоль периферического кожуха 7, будучи доступными снаружи этого кожуха, и предназначенных для передачи электрической информации, характеризующей сопротивление элемента 3 и, следовательно, измеряемую температуру.

Периферический кожух 7 имеет общую удлиненную и цилиндрическую форму, продольное направление которой соответствует направлению электрических проводов 5, чтобы его можно было вставить в соответствующую полость 11.

Соответствующая полость 11 выполнена в корпусе 13, температуру которого необходимо измерять, например в головке блока цилиндров двигателя автотранспортного средства.

Полость 11 имеет трубчатую форму, и дно 15 полости 11, как правило, конусной формы, находится максимально близко к зоне, температуру которой необходимо измерять.

Кроме того, предпочтительно периферический кожух 7 содержит резьбовую часть 17, выполненную с возможностью завинчивания в соответствующую резьбовую часть 19 полости 11 для крепления датчика 1 в корпусе 13.

Датчик 1 дополнительно содержит наружные средства 14 крепления, позволяющие захватывать датчик 1 для его завинчивания и/или отвинчивания в корпусе 13.

В примере, схематично представленном на фигурах, наружные средства 14 крепления выполнены в виде болта.

Согласно изобретению, как более наглядно показано на фиг.2, закрытый конец 9 периферического кожуха 7 содержит утоненный периферический участок 21, от которого в закрытом конце 9 отходит гибкий сборочный упор 23, следующий за указанным утоненным участком 21, при этом упор 23 выполнен с возможностью деформироваться в направлении утоненного периферического участка за счет взаимодействия формы с дном 15 соответствующей полости 11.

Таким образом, после установки датчика 1 в полость 11 упор 23 деформируется в направлении утоненного периферического участка 21 за счет взаимодействия формы с дном 15 соответствующей полости 11, как показано на фиг.3 и 4.

При этом деформированный конец 9 периферического кожуха 7 входит в контакт с дном 15 полости 11, что обеспечивает лучший теплообмен между датчиком и корпусом 13 за счет теплопроводности.

Таким образом, измерение температуры происходит с меньшим временем реагирования и с более высокой точностью.

Согласно предпочтительному варианту осуществления гибкий сборочный упор 23 имеет форму диска. Диск 23 выполнен коаксиально с периферическим кожухом 7.

Таким образом, после деформации выступающих частей диска 23 площадь контакта между упором 23 и полостью 11 увеличивается, что позволяет оптимизировать теплообмен и еще больше уменьшить время реагирования датчика 1.

Кроме того, деформация упора 23 в направлении утоненного участка 21 позволяет локально оптимизировать теплопроводность в зоне, температуру которой необходимо измерять, и максимально приблизить термочувствительный элемент 3 к дну 15 полости 11, что позволяет еще больше повысить точность измерения.

Кроме того, предусматривают, чтобы утоненный периферический участок 21 имел форму усеченного конуса, вершина которого сопрягается с гибким сборочным упором 23. Предпочтительно гибкий сборочный упор 23 и утоненный периферический участок 21 периферического кожуха 7 выполняют в виде единой детали.

Таким образом, в датчик 1 не добавляют никаких дополнительных компонентов, что позволяет получить прочный и надежный датчик 1.

Согласно варианту изготовления датчика 1 на токарном станке выполняют гибкий сборочный упор 23 посредством механической обработки кольцевого паза треугольного сечения в периферическом кожухе 7.

Таким образом, упор 23 в виде диска является простым в выполнении и не требует дополнительной механической обработки.

Во время работы и на первом этапе (фиг.1 и 2) датчик 1 устанавливают в соответствующей полости 11 таким образом, чтобы расположить гибкий сборочный упор 23 закрытого конца 9 периферического кожуха 7 напротив дна 15 соответствующей полости 11.

Установку датчика 1 в полость 11 можно осуществить путем завинчивания датчика 1 в резьбовую часть соответствующей полости 11 до упора в дно 15 соответствующей полости 11.

Длину периферического кожуха 7 выполняют по существу равной глубине соответствующей полости 11, но с зазором J при соединении датчика 1 с полостью 11 таким образом, чтобы во время сборки, когда гибкий сборочный упор 23 находится в контакте с дном 15 полости 11, датчик 1, который не полностью завинчивают в полость 11, слегка выступал из полости 11.

Этот зазор J соответствует расстоянию, которое еще может пройти датчик 1 из своего положения с еще не деформированным упором 23 в собранное положение, то есть в положение с деформированным гибким упором 23.

На втором этапе (фиг.3 и 4), по меньшей мере, частично деформируют выступающие стенки гибкого сборочного упора 23 в направлении утоненного периферического участка 21 закрытого конца 9 периферического кожуха 7 за счет взаимодействия формы между упором 23 и дном 15 полости 11. Эту операцию осуществляют, прикладывая более значительное усилие, завинчивая температурный датчик 1, чтобы обеспечить деформацию гибкого сборочного упора 23.

Выступающие участки гибкого сборочного упора 23 деформируются в направлении наружу, повторяя форму конусного дна 15 полости 11.

Сборку завершают, когда наружные средства 14 крепления входят в контакт с корпусом 13. После этого датчик 1 дальше завинчивать невозможно, что позволяет избежать повреждения датчика 1 и оптимально деформировать гибкий сборочный упор 23 в полости 11.

Таким образом, получают температурный датчик 1, который является простым в выполнении и в сборке и время реагирования которого уменьшилось, а точность повысилась.

Реферат

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры газов автотранспортных средств. Заявлен температурный датчик, содержащий термочувствительный элемент (3), периферический кожух (7) с закрытым концом (9), в котором находится термочувствительный элемент (3). Периферический кожух (7) выполнен с возможностью захождения в соответствующую полость (11). Закрытый конец (9) периферического кожуха (7) содержит периферический участок (21), от которого в закрытом конце отходит гибкий сборочный упор (23), расположенный за указанным периферическим участком (21). Указанный упор (23) выполнен с возможностью деформации в направлении периферического участка (21) за счет взаимодействия формы с дном (15) соответствующей полости (11). Изобретение относится также к способу изготовления и способу сборки описанного выше температурного датчика. Технический результат: повышение точности измерения температуры. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула