(57)【要約】【課題】作動条件を持続させ、温度を正確に検出して温度変化に迅速に応答し、液体密シールを維持することができる温度センサを提供する。【解決手段】本発明による温度センサは、冷却液及び自動車の冷却液装置を監視するのに使用される温度センサに関する。温度センサは、ワンピースのハウジング(12)を有し、このワンピースのハウジング(12)は、センサ部分(14)とコネクタ部分(16)とを有する。センサ(40)を有するセンサ組立体がハウジング(12)内に配置され、センサ(40)は、それに接続される一対のターミナル(46)を有する。センサ部分(14)は、センサ先端部(18)を有し、このセンサ先端部(18)は、冷却液からセンサ先端部(18)を介してセンサ(40)に至る熱移送を改善するように構成された形態を有する。熱伝導性材料(56)が、センサへの熱移送を改善するために使用されてもよい。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度センサであって、
センサ部分とコネクタ部分とを有するワンピースでプラスチック製のハウジングと、
前記ハウジングのセンサ部分内に配置されたセンサ要素と、
一対のターミナルと、を有し、これらのターミナルは、一方の端部のところで前記センサ要素に接続され、前記ハウジングのコネクタ部分に支持される、温度センサ。
【請求項２】
前記ブラスチックは、耐温度性及びグリコール耐性がある熱可塑性物質である、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項３】
前記ブラスチックは、３０〜６０体積パーセントのガラス繊維成分を有するポリフタルアミド、又は、３０〜６０体積パーセントのガラス繊維成分を有するポリエーテルスルホンのグループから選択される、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項４】
前記センサ部分は、センサ先端部を含み、このセンサ先端部は、それからセンサ要素への熱移送を改善することを促進させる形態を有する、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項５】
前記センサ先端部の形態は、溝付きの円筒形部分を含む、請求項４に記載の温度センサ。
【請求項６】
前記センサ部分は、センサキャビティを含み、前記センサ要素が前記センサキャビティ内に配置され、
更に、前記センサ要素を包囲するように前記センサキャビティ内に配置された熱伝導性材料を有する、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項７】
前記熱伝導性材料は、室温加硫シリコーンを含む、請求項６に記載の温度センサ。
【請求項８】
前記センサ要素は、負の温度係数のサーミスタである、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項９】
前記センサ要素は、２ターミナル型サーミスタプラグである、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項１０】
前記センサ部分は、前記センサキャビティを含み、
前記センサ要素は、２ターミナル型サーミスタプラグを含み、この２ターミナル型サーミスタプラグは、そのサーミスタが前記センサキャビティ内に配置されるように前記ハウジング内に嵌り、
更に、前記センサ要素を包囲するように前記センサキャビティ内に配置された熱伝導性材料を有する、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項１１】
更に、前記ハウジングの外面に配置された複数のねじ山を含む、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項１２】
更に、前記ねじ山に付けられた、マイクロカプセルに封入されたねじ山用コンパウンドを含む、請求項１１に記載の温度センサ。
【請求項１３】
更に、前記ハウジング上に配置されたシール部材を含む、請求項１１に記載の温度センサ。
【請求項１４】
更に、前記ハウジングに配置された取付け組立体を含む、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項１５】
更に、前記ハウジングのセンサ部分に配置されたシール部材を含む、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項１６】
前記センサ部分はセンサキャビティを有し、
更に、一対のリードを有する負の温度係数のサーミスタと、
一対のターミナルを含むターミナル組立体と、を有し、前記ターミナルは、接続端部と取付け端部とを有し、前記取付け端部は、前記リードに接続され、本体部材が前記ターミナルを支持し、前記本体部材は、前記ハウジングのコネクタ部分に嵌るように寸法決めされ、
前記ターミナル組立体は、前記サーミスタが前記ハウジングのセンサ部分のセンサキャビティ内に延びるように前記ハウジング内に嵌り、前記本体部分は、前記コネクタ部分内に固着され、前記ターミナルは、前記コネクタ部分の開口端部に向かって外方に延びる、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項１７】
更に、前記センサキャビティ内に配置された熱伝導性材料を含み、この熱伝導性材料は、前記サーミスタへの熱移送速度を増大させるように作用する、請求項１６に記載の温度センサ。
【請求項１８】
更に、前記ハウジングの外面に配置された複数のねじ山を含む、請求項１７に記載の温度センサ。
【請求項１９】
更に、前記ねじ山に付けられた、マイクロカプセルに封入されたねじ山用コンパウンドを含む、請求項１８に記載の温度センサ。
【請求項２０】
温度センサであって、
センサキャビティを含むセンサ部分とコネクタ部分とを含み、熱可塑性材料で形成されたワンピースのハウジングと、
センサ組立体と、を有し、
前記センサ組立体は、負の温度係数のサーミスタと、前記サーミスタに接続された一対のターミナルと、前記ターミナルを、それと間隔をおいた関係をなして支持する本体部分と、を含み、
前記センサ組立体は、前記サーミスタが前記前記センサキャビティ内に配置され且つ前記本体部材が前記ハウジングに係合して前記コネクタ部分内のターミナルを支持するように、前記ハウジング内に配置される、温度センサ。
【請求項２１】
更に、前記センサキャビティ内に配置された熱伝導材料を含む、請求項２０に記載の温度センサ。
【請求項２２】
前記センサ部分は、前記ハウジングのセンサ部分を介して前記サーミスタに至る熱移送を改善することを促進させる形態を有する、請求項２０に記載の温度センサ。
【請求項２３】
前記センサ部分の形態は、溝付きのほぼ円筒形のセンサ部分を含む、請求項２２に記載の温度センサ。
【請求項２４】
前記センサ組立体は、２ターミナル型サーミスタプラグを含む、請求項２０に記載の温度センサ。
【請求項２５】
前記ハウジングは、その外面に配置された複数のねじ山を含む、請求項２０に記載の温度センサ。
【請求項２６】
更に、前記ハウジングのねじ山に付けられた、マイクロカプセルに封入されたねじ山用コンパウンドを含む、請求項２５に記載の温度センサ。
【請求項２７】
更に、前記ハウジングに配置された取付け組立体と、
前記ハウジングのセンサ部分に配置されたシール部材と、を含む請求項２０に記載の温度センサ。
【請求項２８】
温度センサであって、
センサキャビティを含むセンサ部分とコネクタ部分とを含み、熱可塑性材料で形成されたワンピースのハウジングを有し、前記センサ部分は、更に、センサ先端部を含み、このセンサ先端部は、前記ハウジングのセンサ部分内の熱移送を促進させるように決められた形態を有し、
更に、センサ組立体を有し、センサ組立体は、負の温度係数のサーミスタと、前記サーミスタに接続された一対のターミナルと、前記ターミナルを、それと間隔をおいた関係をなして支持する本体部分と、を含み、
前記センサ組立体は、前記サーミスタが前記前記センサキャビティ内に配置され且つ前記本体部材が前記ハウジングに係合して前記コネクタ部分内のターミナルを支持するように、前記ハウジング内に配置され、
更に、前記センサキャビティ内に配置された熱伝導性材料を含む、温度センサ。
【請求項２９】
前記センサ先端部の形態は、溝付きのほぼ円筒形の部分を含む、請求項２８に記載の温度センサ。
【請求項３０】
前記ハウジングは、複数のねじ山を含み、
更に、前記ねじ山の上に配置された、マイクロカプセルに封入されたねじ山用コンパウンドを含む、請求項２８に記載の温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には、温度センサに関し、更に詳細には、内燃エンジンと共に使用される冷却流体の温度を監視する冷却液温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、自動車は、車両用動力プラントとして内燃エンジンを使用している。内燃エンジンは、摩擦を発生させ、この摩擦に対応して、熱を発生させる。熱を消散させ、適正なエンジン温度を維持するために、多くの自動車は、液体冷却装置を使用している。液体冷却装置は、冷却液をエンジン内で循環させることによって作動し、冷却液は、熱を集めてから、ラジエータの中を通って、熱を消散させる。冷却装置の１つの構成要素は、冷却液温度センサであり、この冷却液温度センサは、冷却液温度を自動車の運転手にフィードバックし又はその情報を与える。加えて、冷却液温度センサは、自動車制御モジュールにも情報を与え、制御モジュールは、冷却液温度センサ信号に基づいて、冷却ファンおよびその他のエンジン作動パラメータを作動させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
自動車エンジンの冷却装置は、流体の腐食作用及び最高温度のため、過酷な環境にある。温度センサは、作動条件を持続させることができ、温度を正確に検出して温度変化に迅速に応答することができ、液体密シールを維持することができ、且つ、長寿命でなければならない。
【０００４】
在来の冷却液温度センサは、典型的には、しばしばサーミスタと称する種々の抵抗型センサを有している。センサは、２ピースのハウジング内に位置決めされ、２ピースのハウジングは、機械加工された又は打抜き加工されたかの何れかである真鍮構成要素と、別に成形されたプラスチックコネクタ構成要素とを有している。プラスチックコネクタ構成要素は、種々の方法を使用して、真鍮構成要素に連結される。典型的には、ガスケットが、真鍮構成要素とプラスチックコネクタ構成要素との間の界面即ち接合部をシールする。ハウジングの組立て後、典型的には、センサをハウジングに挿入して、センサを適所に固着させる。
【０００５】
加えて、米国特許第５，８４４，１３５号は、２ピースのプラスチック組立体を使用する冷却液温度センサを示す。温度センサは、一体成形されたプラスチック本体を有し、このプラスチック本体は、センサ部分と、それに隣接したプラグ部分とを有している。耐温度性プラスチックのハウジングは、センサ部分の上に直接射出成形され、センサ部分を包囲する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は、媒体の温度を監視し且つ媒体の温度に対応する信号を制御又は表示ユニットに中継する温度センサである。温度センサは、ワンピースのプラスチックハウジングを有し、このワンピースプラスチックハウジングは、センサ部分とコネクタ部分とを有する。センサ要素が、ハウジングのセンサ部分の中に配置される。一対のターミナルのが、その一方の端部のところでセンサ要素に連結される。ターミナルは、ハウジングのコネクタ部分内に支持される。
【０００７】
加えて、温度センサは、センサ先端部を含むのがよく、センサ先端部は、媒体からセンサ先端部を介してセンサ要素に至る熱移送を改善するように構成された形態を有する。熱伝導性材料が、センサ要素への熱移送を改善するのに使用されてもよい。
【０００８】
更なる実施形態では、センサは、温度センサを取付け又は固着させるために使用され且つハウジングの外面に配置された複数のねじ山を含む。或る例では、マイクロカプセルに封入されたねじ山用コンパウンドが、温度センサを適所に固着させるのを助ける。
【０００９】
本発明の適用例の更なる領域は、以下の詳細な説明から明らかになろう。詳細な説明及び特定例は、本発明の好ましい実施形態を指示するけれども、これは、説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではないことを理解すべきである。
【００１０】
詳細な説明及び添付図面から、本発明は、より完全に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１〜図９は、本発明の１つの実施形態による温度センサ１０を示す。ワンピースのハウジング１２は、センサ部分１４とコネクタ部分１６とを含んでいる。センサ部分１４は、センサ先端部１８を含み、このセンサ先端部１８は、コネクタ部分１６と反対側のハウジング１２の端部に位置している。センサ部分１４は、更に、全体的に２０で見られる取付け組立体を含み、この取付け組立体２０は、選択された流体の中にセンサ先端部１８が配置され且つ選択された流体の温度をセンサ先端部１８が感知するように、温度センサ１０を固着させるために使用され、選択された流体は、例えば、自動車のエンジン冷却装置内にある冷却液である。図１の実施形態に示すように、取付け組立体２０は、ハウジング１２の外面に配置された、普通ＮＰＴと称する複数のテーパねじ山２２を含んでいる。テーパねじ山２２は、それに対応し且つ取付け孔内に設けられるねじ山と合うように作られる。ハウジング１２はまた、全体的に２９で見られる駆動部分を含んでおり、ここでは、駆動部分は、六角形状部材として示され、六角形状部材は、ハウジング１２を取付け孔内に配置するためにハウジング１２を回転させるのに適当な工具と共に協働する。
【００１２】
ワンピースのハウジング１２は、コネクタ部分１６の端部２８から内方に向かってハウジング１２の中を通ってセンサ先端部１８まで延びるチャンバ２６を含んでいる。センサ先端部１８内に位置するセンサキャビティ２４がチャンバ２６の一部を構成する。チャンバ２６は、２つの機能を有し、センサ先端部１８に位置するセンサキャビティ２４内にセンサ要素３０を収容すると共に、温度センサ１０をモニター装置又は制御モジュールに接続するコネクタ（図示せず）を受入れるように形状決めされた取付けソケット３２を有している。コネクタ部分１６はまた、全体的に３１で見られる保持組立体を含んでおり、保持組立体３１は、コネクタ（図示せず）が取付けソケット３２に挿入されるとき、コネクタをハウジング１２に保持し、即ち、結合させる。
【００１３】
ハウジング１２は、均質なプラスチック又はポリマー材料からワンピースに成形され、又は、形成される。自動車の冷却液装置内の冷却液温度を感知するのに使用されるとき、ハウジング１２のために選択されたプラスチック又はポリマー材料が適当であることが必要であり、即ち、プラスチック又はポリマー材料が、劣化したり壊れたりすることなしに冷却液の温度及び化学的仕上げ処理に耐える能力を有しているべきである。特に、グリコールが自動車用冷却液の主成分の１つであるとき、プラスチック又はポリマー材料は、グリコール耐性であるべきである。ポリフタルアミド(polyphtalamide)及びポリエーテルスルホン(polyethersulfone)が、適当な耐温度及び耐冷却液特性を有するプラスチック又はポリマー材料である。加えて、構造的な強度及び剛性を付与するために、いくつかのポリマー又はプラスチックは、ガラス又はその他の繊維をフィラーとして使用することを必要とする。ポリフタルアミド及びポリエーテルスルホンを使用するとき、ガラス繊維の量は、３０体積パーセントから６０体積パーセントまでの間で変化してもよい。
【００１４】
本発明は、センサ部分１４とコネクタ部分１６の両方を、内部チャンバ２６を有する単一のユニットまたはピースとして形成する射出成形法を使用して、ワンピースのハウジング１２を製造する、即ち、作ることを可能にする。センサ要素３０を含むセンサ組立体３４は、ワンピースのハウジング１２を形成した後にチャンバ２６に挿入され且つその中に固着される。
【００１５】
図４に示すように、センサ先端部１８は、冷却液からセンサ先端部１８を介してセンサ要素３０に至る熱移送の増大を助ける幾何学的形状又は形態を有している。幾何学的形状は、センサ要素３０の近くのセンサ先端部１８の面積を効果的に増大させるようなものである。特に、長手方向に延びる複数の丸溝３６を有するほぼ円筒形状をなすセンサ先端部１８が示されている。丸溝３６は、熱移送を改善する複数の熱交換フィン３８を構成するのを助ける。開示したセンサ先端部１８の形態は、一例であり、熱移送を改善するその他の先端部形態、例えば、溝、チャンネル又は突起部材を使用してもよいことを理解すべきである。
【００１６】
上述したように、センサ組立体３４は、ワンピースのハウジング１２を形成した後、ワンピースのハウジング１２に挿入される。好ましい実施形態では、センサ組立体３４は、一対のリード４４を有するサーミスタ４２を含む２ターミナル型サーミスタ４０である。２ターミナル型サーミスタ４０は、温度の上昇と共に抵抗が小さくなる抵抗要素を有する、負の温度特性のサーミスタである。本体４８に固着された一対のターミナル４６は、その一方の端部において、サーミスタ４２のそれぞれのリード４４に接続される。したがって、予備組立てされた２ターミナル型サーミスタ４０が、ワンピースのハウジング１２のチャンバ２６内に挿入される。２ターミナル型サーミスタ４０の本体４８は、２ターミナル型サーミスタ４０をチャンバ２６内に固着させるために、チャンバ２６の内面５２に係合する係止部又は係止突起５０を含んでいる。かくして、サーミスタ４２は、センサ先端部１８に位置するセンサキャビティ２４内に位置決めされ、ターミナル４６は、コネクタ部分１６内に位置し且つコネクタ部分１６の開口端部５４の中に外方に延びている。
【００１７】
センサ先端部１８とサーミスタ４２との間の熱伝導性又は熱移送を改善するために、熱伝導性材料５６が、センサキャビティ２４の内部及びサーミスタ４２の周りに付けられる。好ましい実施形態では、熱伝導性材料５６は、適当な熱電導性添加剤を有する室温加硫シリコーンである。シリコーンは、２ターミナル型サーミスタ４０を挿入する前に、チャンバ２６及びそれに対応するセンサキャビティ２４内に注入される。熱伝導性材料５６はまた、センサ要素３０をセンサキャビティ２４内に支持するのを助ける第２の機能を有する。
【００１８】
図９に示すように、ハウジング１２のトルク保持及びシールを増大させるために、マイクロカプセルに封入されたねじ山用コンパウンド５８が、ハウジング１２のねじ山２２に付けられるのがよい。ねじ山用コンパウンド５８は、ガラスカプセルに封入された２成分エポキシを含むのがよく、ねじ山用コンパウンド５８は、ハウジング１２ねじ山２２と冷却液装置内に配置された温度センサ１０を受入れ且つねじ山２２に対応するねじ山付きの孔との間の剪断作用によりいくつかのマイクロカプセルを破壊し又は破裂させてるまで、不活性のままであり、マイクロカプセルの破壊又破裂により、エポキシを混合させて硬化させることが可能になる。
【００１９】
図１０〜図１２は、種々の取付け組立体２０を有する温度センサ１０の追加の実施形態を示す。図１０に示すように、取付け組立体２０は、センサ部分１４の外面に配置された複数の直線機械管用ねじ山６０を含んでいる。Ｏリング６２が、環状部分６４の周りに配置されている。Ｏリング６２は、温度センサ１０が冷却液装置内に設置されたときにハウジング１２のセンサ部分１４をシールするシール部材として機能する。
【００２０】
図１１は、温度センサ１０の更なる実施形態を示し、この実施形態は、温度センサ１０を適所に固着させるのに使用されるクリップ又はブラケット（図示せず）を受入れるように寸法決めされた環状溝６４を含んでいる。Ｏリング６６は、この場合にも、温度センサ１０が冷却液装置に設置されたときの漏れを防止するシール部材として機能する。
【００２１】
図１２は、全体的に６８で見られるツイスト式ロック構成を使用する取付け組立体２０の追加の実施形態を示す。ツイスト式ロック構成６８は、外方に延び且つ座部７４で終端する傾斜面７２を有するフランジ７０を含んでいる。フランジ７０に配置されたノッチ７６が、取付け孔内で内方に延びるタブ（図示せず）を受入れる。したがって、ハウジング１２を回転させるとき、タブは、傾斜面７２に沿ってその上を移動し、ついには、座部７４に達してその中に落下し、それにより、タブは、ハウジング１２及びそれに対応する温度センサ１０を適所に固着させる。ここでも、Ｏリング７８がシール部材として使用される。
【００２２】
本発明の説明は、事実上、単なる例示であり、本発明の要旨から逸脱しない変形例は、本発明の範囲内にある。かかる変形例は、本発明の精神及び範囲から逸脱していると考えられない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の１つの実施形態による温度センサの分解斜視図である。
【図２】図１に示す本発明の実施形態による温度センサのハウジングのコネクタ部分の斜視図である。
【図３】図１に示す本発明の実施形態による温度センサのハウジングの側面図である。
【図４】図１に示す本発明の実施形態による温度センサのハウジングのセンサ部分を示す斜視図である。
【図５】図１に示す本発明の実施形態によるハウジングの端面図である。
【図６】図５の線６−６における、図１に示す本発明の実施形態による温度センサのハウジングの断面図である。
【図７】図３の線７−７における、図１に示す本発明の実施形態による温度センサのハウジングの断面図である。
【図８】図３の線８-８における、図１に示す本発明の実施形態による温度センサのハウジングの断面図である。
【図９】図１に示す、本発明の実施形態による温度センサのハウジング内に配置されたセンサ組立体を示す部分的な断面図である。
【図１０】本発明による温度センサのハウジングの変形形態の図である。
【図１１】本発明による温度センサのハウジングの更なる形態の図である。
【図１２】本発明による温度センサのハウジングの別の実施形態の図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  温度センサ
１２  ハウジング
１４  センサ部分
１６  コネクタ部分
１８  センサ先端部
２０  取付け組立体
２２  ねじ山
２４  センサキャビティ
３０  センサ要素
３４  センサ組立体
３６  丸溝
４０  ２ターミナル型サーミスタ
４２  サーミスタ
４４  リード
４６  ターミナル
４８  本体
５４  開口端部
５６  熱伝導性材料
５８  ねじ山用コンパウンド
６２、６６、７８  Ｏリング（シール部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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