(57)【要約】  直接接触によって表面の測定点でパラメータを測定するセンサは、該センサに可動に配置されたセンサ素子と、該センサ素子を測定点に押し付ける押付力を弾性的に受けることができるばね要素とを有する。
2020535420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接接触によって表面（ＯＦ）の測定点でパラメータを測定するセンサであって、
前記センサ（ＳＲ）に可動に配置されたセンサ素子（ＳＥ）と、
前記センサ素子を前記測定点に押し付ける押付力を弾性的に受けることができるばね要素（ＦＥ）と
を有する、センサ。
【請求項２】
接続ピン（ＡＳ）を有するベースプレート（ＧＰ）と、
前記ベースプレート上に着座するカバーキャップ（ＫＰ）と、
前記センサ素子（ＳＥ）と前記ばね要素（ＦＥ）とが取り付けられているキャリッジ（ＳＬ）と、
を有し、
ベースプレートとカバーキャップとは、前記キャリッジをばね要素と一緒に収容および包囲するハウジングを形成し、
前記センサ素子を前記接続ピンと電気的に接続する接続ワイヤ（ＢＷ）を有し、
前記キャリッジが前記ばね要素によって付勢下で前記センサに取り付けられ、それにより前記キャリッジと、したがって前記センサ素子とが前記付勢に抗してベースプレートの方向に移動できるようになっている、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記カバーキャップ（ＫＰ）がガイド（ＦＧ）を有し、前記ガイドにおいて、前記キャリッジ（ＳＬ）がベースプレート（ＧＰ）の方向に移動し、かつ戻るように案内されている、先行する請求項のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項４】
前記ばね要素（ＦＥ）は、前記キャリッジ（ＳＬ）から側方に突き出す２つの端部を有する板ばねとして形成されており、
前記板ばねの前記両端部は、前記ハウジングにおいてストッパ（ＶＧ）に当接し、
前記キャリッジ（ＳＬ）と前記キャリッジに取り付けられた前記センサ素子（ＳＥ）は、ベースプレート（ＧＰ）の方向に前記ストッパ（ＡＧ）に押し付けられる、先行する請求項のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項５】
前記キャリッジ（ＳＬ）が閉端を有するスリーブ（ＨＳ）を具備し、前記スリーブに前記センサ素子（ＳＥ）が配置され、かつ取り付けられており、
前記カバーキャップ（ＫＰ）が開口を有し、前記ベースプレートから離れる方向を指す前記スリーブ（ＨＳ）の閉端が前記開口に挿通されている、先行する請求項のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記カバーキャップ（ＫＰ）が係止要素（ＲＥ）を有し、前記カバーキャップが前記係止要素によって前記ベースプレート（ＧＰ）の対応する収容部（ＲＡ）に係止される、先行する請求項のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項７】
前記接続ピン（ＡＳ）が前記ベースプレート（ＧＰ）に圧入され、かつ前記ベースプレートを貫通し、それにより前記接続ピンは、内側を指す区分および外側を指す区分（ＡＧＩ、ＡＧＡ）を有し、後者は、前記センサ（ＳＲ）を回路周辺と接続するように設けられている、先行する請求項のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項８】
前記センサ素子（ＳＥ）は、ＮＴＣベースの温度センサであり、
前記センサ素子（ＳＥ）は、前記スリーブ（ＨＳ）に差し込まれ、そこに流し込み成形材料が流し込まれる、先行する請求項のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項９】
前記ベースプレート（ＧＰ）は平板として形成されており、
前記ハウジングの一部分をなすスペーサリング（ＤＲ）がカバープレート（ＫＰ）とベースプレート（ＧＰ）との間に挿入されており、前記係止要素（ＲＥ）が前記スペーサリングを突き抜け、それにより前記スペーサリングがカバーキャップ（ＫＰ）とベースプレート（ＧＰ）との間に保持されており、前記板ばねの前記端部のための前記ストッパ（ＡＧ）が前記スペーサリングに形成されている、先行する請求項のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記センサ素子（ＳＥ）の前記接続ワイヤ（ＢＷ）が側方外側へ折り曲げられている、先行する請求項のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記スリーブ（ＨＳ）が金属から形成されており、
ベースプレート（ＧＰ）とキャリッジ（ＳＲ）とカバーキャップ（ＫＰ）と場合によっては  スペーサリング（ＤＲ）とが充填または非充填プラスチックからなる射出成形部品として形成されている、先行する請求項のいずれか１項に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定中に測定されるべき表面と直接接触させられるセンサ、特に温度センサに関する。緊密な熱接触を形成するためには表面への押付圧（Ａｎｐｒｅｓｓｄｒｕｃｋ）が必要である。
【背景技術】
【０００２】
技術的部品が様々に異なる場合には、部品に関連する評価電子機器および監視電子機器が、監視されるべき表面の温度測定値頼りであるという問題がある。部品が可動部品を含む場合、空間において動きにさらされる場合、または振動するだけでも、センサと部品の監視されるべき表面との間に相対運動が生じ得る。例えば、車両にはセンサと表面との完全な接触を危うくする可能性のある振動が発生し得る。
【０００３】
このような振動を受けるために、測定されるべき表面上にセンサを確実に取り付ける必要があるか、または取付けが弾発的に（ｆｅｄｅｒｎｄ）形成され、それによりセンサと測定されるべき表面との緊密な接触を断念することなしに、取付けまたはセンサ自体に害が及ぶことなく振動を受けることができる。さらに、例えば表面の温度の監視は、部品の寿命にわたっても維持されなければならない一定不変の押圧力（Ａｎｐｒｅｓｓｋｒａｆｔ）を必要とする。
【０００４】
モバイル部品、あるいはモバイル機器またはユニットに組み付けられた部品では、さらに、最小の取付空間を考慮してセンサを形成しなければならないという問題がある。
【０００５】
そのようなセンサの用途の一例は、ＥバイクまたはＥモビリティの他の車両など、電気的に駆動される車両における、例えばバッテリ表面または導体表面のための評価電子機器および監視電子機器である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
公知の解決策では、温度センサがエラストマ部材を用いて測定されるべき表面に押し付けられる。この解決策には、例えばＵＶの影響、変化する温度負荷、高すぎるか、または低すぎる温度によってエラストマが劣化し、それにより設定された押圧力が変動するか、もしくは劣化によって弱まるという欠点がある。特に熱伝達係数が押圧力に依存することもあり、変化する押圧力によって現実とは異なる温度値になる。揺らぎが生じ、これが偏差をもたらし得る。さらに、センサの応答時間がセンサの動作状態および劣化状態に依存して不安定になり得る。さらに別の問題は、電動車両のケーブルハーネスへのセンサの測定線の組み込みが労力を要するとともに高価であり、それにより多くの場合、接続端子および特にコネクタの手動による大量生産が必要になるということである。
【０００７】
したがって本発明の課題は、上記の欠点を回避するセンサを提供することである。特に、一定の押付力を簡単に提供し、かつ劣化した場合でもこの押付圧を略不変に維持するセンサが提供されるべきである。さらに別の課題は、既成のシステム、例えば電動車両へのセンサの組付けを容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１は、上記の課題の少なくともいくつかを解決するセンサを記載する。センサの有利な実施形態は、他の請求項に記載されている。
【０００９】
センサは、表面上の測定点の物理的パラメータを直接接触によって測定するように設計されている。センサは、センサに可動に配置されたセンサ素子を有する。さらにセンサは、センサ素子を測定点に押し付ける押付力（Ａｎｄｒｕｃｋｋｒａｆｔ）を弾性的に受けることができるばね要素を備える。センサにおいて可動のセンサ素子とばね要素によって提供される押圧力とを結合することによって、一定の押付圧を生ぜしめることができるシステムが得られる。これは（Ｄｉｅｓｅｒ）、ばね要素のばね弾性の範囲内で表面とセンサとの相対運動も受けることができ、その際、押付圧が弱まったり、測定点の位置がずれたりすることはない。
【００１０】
その場合、提示されるセンサは、エラストマプラスチックからなる圧力緩衝器を用いて表面に押し付けられることにもはや頼らず、それゆえ、そのような圧力緩衝器の劣化に左右されることもない。ばね要素は、長期安定的に形成することができ、その際、様々に変位してもそのばね作用を失わない機械要素である。この場合、公知の解決策とは異なり、測定点とセンサとの間の可変の距離が可動のセンサ素子自体によって補償される。センサは、予想範囲内の相対運動の発生時に、設定された最小の押圧力を下回らないように形成されている。
【００１１】
本発明の一実施形態では、センサは、接続ピンを有するベースプレートを備えている。
ベースプレート上にはカバーキャップが着座する。ベースプレートとカバーキャップとはハウジングを形成し、ハウジングには、ばね要素によってキャリッジが付勢下で取り付けられ、それによりキャリッジと、その上に配置されたセンサ素子とが付勢に抗してベースプレートの方向に移動できるようになっている。センサ素子はキャリッジに取り付けられ、接続ワイヤを介してベースプレート上の接続ピンと電気的に結合されている。さらに外側の回路周辺（Ｓｃｈａｌｔｕｎｇｓｕｍｇｅｂｕｎｇ）へのセンサの電気的接続をベースプレートを介して行うことができる。
【００１２】
測定を行うために、センサは測定されるべき表面上の測定点に押し付けられ、キャリッジがセンサ素子とともにばね要素のばね作用に抗してベースプレートの方向に動かされ、それにより復元力が生じる。
【００１３】
ばね要素は、測定点にセンサが押し付けられないセンサの静止位置においても付勢下にあってよい。この付勢は、ばね要素の圧縮によって生ぜしめられてもよい。
【００１４】
これに代わる解決策では、付勢がばね要素の伸張によって生成される。
第３実施形態では、ばね要素は、伸張と圧縮とを区別するのではなく、むしろキャリッジとベースプレートとの間の相対運動によって初期位置から動かされる。その際、ばね要素は、変位の程度に応じて、変位とは逆方向に作用する復元力を発生する。
【００１５】
ばね要素は、静止位置（追加変位なし）にあるときでも付勢を有し、それにより静止位置からわずかに変位しただけでも所望の復元力が作用し得る。
【００１６】
一実施形態では、ばね要素の付勢を調整するためのキャリッジの変位は予想される相対運動より大きく、それにより常に押付圧を得ることができる。
【００１７】
ハウジングは、キャリッジとセンサ素子とばね要素とを外部からの影響に対して保護するために用いられる一方で、キャリッジを保持および案内するために用いられる。
【００１８】
一実施形態では、カバーキャップはガイドを有し、このガイドにおいてキャリッジは、ベースプレートの方向にのみ移動し、かつ戻るように案内されている。このようなガイドは、キャリッジにおける対応するウェブが係合するガイドレールとして形成されていてもよい。これに代えて、レールとして形成されたガイドレールがキャリッジに設けられていてもよいし、対応するウェブがハウジング、例えばカバーキャップに設けられていてもよい。
【００１９】
有利な一実施形態では、ばね要素は板ばねとして形成されている。板ばねは、キャリッジから側方に突き出す２つの端部を有する。板ばねは、ハウジングにおいて２つの端部によってストッパに当接する。ストッパは板ばねとベースプレートとの間にあり、それによりキャリッジがベースプレートの方向に移動することによって、板ばねはストッパに当たり、ベースプレートの方向にさらに移動すると変位される。
【００２０】
一実施形態では、キャリッジは、閉端を有するスリーブを具備する。このスリーブにセンサ素子が差し込まれて、もしくは配置されて取り付けられている。スリーブはこの閉端によって、カバーキャップにおける開口に挿通され、したがってベースプレートから離れる方向を指す。センサ素子が中に入っている閉端は、いわばセンサヘッドであり、測定されるべきパラメータ、特に測定されるべき温度がこのセンサヘッドにより決定される。したがってスリーブは、表面上の測定点からセンサ素子への良好な熱伝達を保証するために熱伝導の良い材料を有する。
【００２１】
一実施形態では、スリーブが、例えばアルミニウムなどの金属材料から製造されている。アルミニウムが、例えば酸化物層を有する場合、スリーブは、外側および／または内側の表面に電気的絶縁コーティングを備えていてもよい。それにより危険な逆フラッシュオーバ（Ｒｕｅｃｋｓｃｈｌａｅｇｅｎ）またはフラッシュオーバ（Ｕｅｂｅｒｓｃｈｌａｅｇｅｎ）を生じることなしに、センサとの電位差を有する測定点で測定することも可能である。
【００２２】
一実施形態では、ハウジングの簡単な組立が純粋に機械的な仕方でベースプレートにカバーキャップを外嵌することによって成功裏に行われる。このためにカバーキャップが係止要素を有し、係止要素は、ハウジングの差し込み接合（Ｚｕｓａｍｍｅｎｓｔｅｃｋｅｎ）時にベースプレートの対応する収容部に係止することができ、その場合、組立状態においても係止されている。
【００２３】
好ましい係止要素は、ベースプレートの突き出た縁に係止することができる係止突起である。当然のことながら、係止要素をベースプレートに設け、係止要素をカバーキャップに係止させることも可能である。ベースプレート、特に接続ピンへのより良いアクセス性を可能にするために、ベースプレートが接続ピンを除いて平坦に形成されていてもよく、それにより接続ワイヤを接続ピンにより良く、かつより簡単に取り付けることが可能になる。
【００２４】
有利な一実施形態は、はんだなしでベースプレートに圧入される接続ピンを使用する。接続ピンは、センサ素子の接続ワイヤの接続可能性と、外方を指す回路周辺への接続可能性とを有することが有利であるので、接続ピンはベースプレートを貫通することが有利であり、したがって内方を指す区分と外方を指す区分とを有する。センサは、外方を指す区分により回路周辺と接続されてもよく、例えば同様にはんだなしで基板または他の回路周辺に差し込まれてもよい。
【００２５】
好ましい適用では、ＮＴＣ要素（ＮＴＣ＝ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ベースの温度センサとしてのセンサ素子である。ＮＴＣ温度素子は、もとからワイヤ付きであり、流し込み成形されたヘッドを有する。しかしこの温度素子は、熱電素子（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｍｅｎｔ）として、またはオーム抵抗素子として形成されていてもよい。
【００２６】
提示されるセンサにおいて、センサ素子もしくはそのヘッドがスリーブに差し込まれ、そこで流し込み成形材料が流し込まれる。この場合も流し込み成形材料は、良好な熱伝導が行われ得るように選択されることが有利であり、したがって熱伝導の良い流し込み成形材料が好ましい。流し込み材料中の熱伝導充填材によって熱伝導度を高めることができる。
【００２７】
技術的理由から、板ばねのためのストッパは、少なくともキャリッジの最大変位距離に、板ばねの取付場所の上方のキャリッジ自体の高さを足した分だけベースプレートから離れていなければならない。一実施形態では、ベースプレート上にそのような高さを作り出すために、スペーサリングがハウジングの一部分を形成するようにカバーキャップとベースプレートとの間にスペーサリングが挿入される。その場合、板ばねのためのストッパは、スペーサリングの下端にセンサヘッドの方向に形成されてもよい。
【００２８】
上記の係止要素がスペーサリングを貫通し、ベースプレートにおける対応する収容部に係合し、それによりスペーサリングがベースプレートとカバーキャップとの間で締め付けられ、それにより固着して取り付けられることにより、スペーサリングの取り付けが係止要素により簡単に成功裏に行われる。
【００２９】
特に、板ばねとして形成されたばね要素はセンサ素子とセンサとの間の相対運動を受ける。これに加えて、相応の相対運動を変形余裕（Ｖｅｒｆｏｒｍｕｎｇｓｒｅｓｅｒｖｅ）によって補償するために、センサ素子の接続ワイヤが折り曲げられる。殊に、センサ素子から互いに平行に短い距離で引き出された接続ワイヤは側方外側に折り曲げられ、それにより接続ワイヤのジオメトリ全体についてはＴ字形またはＹ字形である。
【００３０】
ハウジングの構成要素、ならびにキャリッジおよびベースプレートについては、材料として、射出成形により簡単に製造することができるプラスチックが好ましい。
【００３１】
所望の特性に調整するために、プラスチックに充填材が充填されてもよい。
以下、本発明を実施例および関連する図をもとにして詳しく説明する。図は、部分的に純粋に模式的に示され、本発明を具体的に説明するためだけに用いられる。その際、個々の部分が縮小または拡大して示され得るので、図示は縮尺通りではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、動作原理がわずかに異なるセンサの模式的実施形態の横断面図である。
【図２】図２は、ハウジングにおけるキャリッジの例示的ガイドの模式的横断面図である。
【図３】図３は、ハウジングにおける板ばねとして形成されたばね要素をストッパとともに示す図である。
【図４】図４は、ハウジングにおける開口に挿通されているスリーブを有するセンサの斜視図である。
【図５】図５は、係止要素によってカバーキャップとベースプレートとを接続するための２つの例の図である。
【図６】図６は、接続ピンを有する接続ワイヤの可能な接続の図である。
【図７Ａ】図７Ａは、異なったセンサ構成要素の分解図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、組み立てられたセンサの一実施例の横断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明によるセンサの簡単な実施形態の模式的横断面図を示す。センサは、キャリッジＳＣと固く接続されたセンサ素子ＳＥを備えている。このキャリッジは、センサＳＲにおいて、例えばハウジングＧＨにおいて可動に懸吊されており、ばね要素ＦＥがセンサ素子もしくはキャリッジＳＣ、ＳＥの押付力を弾性的に受けることができるように、ばね要素ＦＥによってセンサ保護権（Ｓｅｎｓｏｒ  Ｓｃｈｕｔｚｒｅｃｈｔ）／ハウジングＧＨと結合されている。キャリッジＳＣの変位の方向が矢印ＡＬによって示されるのに対して、ばね要素に沿う各矢印は、キャリッジＳＣの変位によるばね要素の変位を示す。図１Ａによる実施形態では、ばね要素ＦＥが方向ＡＬに伸長し、それにより変位ＡＬとは逆方向に相応の復元力が生じる。
【００３４】
図１Ｂは、方向ＡＬの変位が、ばね要素に対して平行のそれぞれの矢印によって示されるばね要素ＦＥの圧縮をもたらす一実施形態を示す。復元力は、ばね要素の弛緩によって達成される。
【００３５】
図１Ｃは、ハウジングＧＨにおいてストッパＡＧに打ち当たる板ばねがばね要素ＦＥとしてキャリッジＳＣに取り付けられている実施形態を示す。キャリッジＳＣが方向ＡＬに変位すると、板ばねが曲がり、それにより復元力が生じる。
【００３６】
図１Ａ〜１Ｃによる図示された３つのどの場合も、方向ＡＬへのキャリッジＳＣの変位と、したがってハウジング内へのセンサ素子ＳＥの変位がばね要素ＦＥによって受け取られ、ばね要素はその復元力で、表面ＯＦへのキャリッジＳＣの、もしくはキャリッジに取り付られたセンサ素子ＳＥの押付けをもたらす。物理的パラメータが決定されるべき表面ＯＦ上の測定点は、キャリッジＳＣもしくはセンサ素子ＳＥと表面ＯＦとの接触領域にある。
【００３７】
図１Ｃはさらに、センサ素子ＳＥが接続ワイヤによって接続ピンＡＳにどのように取り付けられ得るのかを示す。接続ピンＡＳは、センサＳＲのハウジングＧＨの、上記の部分をなすベースプレートＧＰに差し込んである。方向ＡＬの変位によって接続ワイヤＢＷが変形するが、この変形自体は復元力を生成しない。これはばね要素ＦＥだけの役目である。
【００３８】
図２Ａおよび図２Ｂは、キャリッジＳＣがセンサＳＲのハウジングＧＨ内に案内され得る可能性を示す。このために、ハウジングＧＨは、図２Ａによる実施例ではハウジングＧＨの内部に溝またはレールとして形成されている相応のガイドを有している。キャリッジＳＣの対応するカムまたはウェブがこの溝に係合する。レールおよびウェブは、変位方向ＡＬに対して平行に方向合わせされている。
【００３９】
センサは、センサＳＲの互いに向かい側に配置されている少なくとも２つのガイドを有することが有利である。しかし、センサハウジングＧＨにおいて、キャリッジをより多い数のガイドで確実に案内することも可能である。
【００４０】
図３は、板ばねが取り付けられたキャリッジを模式図で示す。
キャリッジＳＣは、板ばねとして形成されたばね要素ＦＥのばね力に抗してセンサＳＲのハウジングＧＨ内に押し込まれており、その際、ストッパＡＧに打ち当たる板ばねＦＥの変位によって、相応の弾性復元力が生じる。
【００４１】
板ばねＦＥは、キャリッジから離れる方向を向く２つの端部を具備し、ハウジングＧＨにおいて、これらの端部は対応するストッパＡＧとわずかな重なりを具備する。重なりは、キャリッジとストッパとの間で相応の復元力を保証するのに十分に大きい板ばねの部分が撓曲し得るように十分に小さく量定されている。
【００４２】
図４は、ハウジングＧＨからキャリッジＳＣをどのように引き出すことができるのかを斜視図で示す。キャリッジと接続されている、もしくはキャリッジの一部をなすスリーブＨＳが示されている。スリーブは、ハウジングＧＨの側面もしくは下面における開口ＯＥに挿通されている。開口ＯＥにおいて、スリーブＨＳは、紙面に対して垂直に立つ軸と同一である変位方向ＡＬに自由に動くことができる。
【００４３】
上述のように、センサＳＲのハウジングは、ベースプレートＧＰとカバーキャップＫＰとからなってもよい。図５Ａおよび５Ｂにおいて簡単な実施形態で示されているように、通常は平らに形成されているベースプレートＧＰは係止要素ＲＥによってカバーキャップＫＰと接続されていてもよい。カバーキャップＫＰの各係止要素ＲＥは、例えば収容部ＲＡに係止できる係止突起を有する。
【００４４】
図５Ａは、係止要素ＲＥのための収容部ＲＡがベースプレートＧＰに貫通部として形成されている一実施形態を示す。その場合、係止突起は、切欠部の上で収容部ＲＡの縁に係止してもよい。図５Ｂは類似の実施形態を示すが、この実施形態では収容部ＲＡ内の沈下段部（ｖｅｒｓｅｎｋｔｅｎ  Ｓｔｕｆｅ）での係止が行われる。このようにすることで、係止要素ＲＥが係止した後にベースプレートＧＰの上縁から突出しないことが保証されている。
【００４５】
係止要素ＲＥは、殊に上側に傾斜縁を有し、それにより係止要素は、下から収容部ＲＡに差し込まれた場合に、収容部ＲＡ内で係止部（Ｒａｓｔｎａｈｍｅ）が係止するまで収容部ＲＡの下縁で撓められる（ａｂｇｅｌｅｎｋｔ）。係止要素ＲＥの係止のための作動力は、傾斜縁の撓み後の係止要素ＲＥの復元力に相当する。係止要素ＲＥは、撓みを可能にするとともに復元力を生ぜしめるのに十分な弾性を有する。
【００４６】
ベースプレートＧＰとカバーキャップＫＰとは、少なくとも２つの、しかし殊に４つ以上の係止要素によって確実に互いに接続することができる。殊に、カバーキャップＫＰは、係止要素ＲＥが収容部ＲＡに下から係止した場合にベースプレートＧＰに当接するように形成されている（図示せず）。
【００４７】
図６は、ベースプレートＧＰに差し込んである、もしくはベースプレートを貫通する接続ピンＡＳにセンサ素子ＳＥを接続ワイヤＢＷによってどのように取り付けるのかを模式的横断面図で示す。接続ワイヤＢＷは、殊に接続ピンＡＳの下端部の周りに巻き付けられ、そこで金属の接続ピンＡＳとはんだ付けされている。
【００４８】
接続ワイヤＢＷは、その形状において、まずセンサ素子ＳＥからまず平行に案内され、次いで外側に折曲されてから、折曲された端が接続ピンＡＳの端部の周りに巻き付けられる。折り曲げにより、ベースプレートＧＰに相対する、したがって接続ピンＡＳに相対するセンサ素子ＳＥの変位を可能にするのに十分な伸長余裕（Ｄｅｈｎｕｎｇｓｒｅｓｅｒｖｅ）が生じる。
【００４９】
図７Ａは、センサの可能な実施形態を幾何学的に正確な分解図、したがって実形状で示す。図示された個々の部材は共同で機能し得るセンサＳＲを形成する。センサＳＲのハウジングＧＨは、ベースプレートＧＰとスペーサリングＡＲとカバーキャップＫＰとによって形成される。カバーキャップＫＰは係止要素ＲＥを有し、この係止要素を収容部ＲＡに係止するために、スペーサリングＡＲを通ってベースプレートＧＰの対応する収容部ＲＡに案内することができる。このようにすることで、スペーサリングＡＲがカバーキャップＫＰとベースプレートＧＰとの間に固く拘束される。
【００５０】
センサ素子ＳＥは、ベースプレートＧＰを貫通する接続ピンＡＳに接続ワイヤＢＷにより取り付けられている。センサ素子ＳＥもしくはセンサ素子から引き出される接続ワイヤＢＷは、ベースプレートから離れる方向に垂直方向、図面では下方を指す。
【００５１】
センサにおいて可動のセンサ部材として、センサ素子ＳＥを接続ワイヤＢＷとともに差し込むことができる少なくとも１つの閉じたスリーブＨＳを有するキャリッジＳＣとして形成されている。板ばねがキャリッジＳＣに対して横向きにキャリッジＳＣと接続されており、板ばねの両端がキャリッジＳＣかから側方に突き出す。
【００５２】
キャリッジＳＣは、ハウジングの差し込み接合後、すなわちカバーキャップＫＰをベースプレートＧＰと接続した後に、スペーサリングＡＲを含めてハウジング内での特定の変位の範囲内で変位方向ＡＬに自由に動くことができる。ハウジングの差し込み接合時に、板ばねＦＥの各端がストッパＡＧに押し付けられる。このストッパは、殊にスペーサリングＡＲに形成されており、差し込み接合が完成したハウジングにおいて、ベースプレートＧＰの下側表面の上（下）に立つ。第２ストッパＡＧ２は、開口ＯＥを一周して形成されており、この開口からスリーブがカバーキャップＫＰに挿通される。ハウジングの差し込み接合時に、第２ストッパＡＧ２によって、キャリッジＳＣがその板ばねとともにスペーサリングＡＲのストッパに押し付けられ、それにより付勢される。
【００５３】
完成したセンサＳＲが測定されるべき表面ＯＦに押し付けられた場合にさらに高い付勢が生じる。それにより表面とセンサとの相応の相対運動にもとづいて必要な限りで、方向ＡＬとは逆方向のキャリッジＳＣの変位も可能である。
【００５４】
図７Ｂは、差し込み接合された状態のセンサＳＲを示す。図示された実施例では、センサのハウジングの寸法は２０×１２．５×１０．４ｍｍである。キャリッジＳＣは、さらなる変位なしに第２ストッパＡＧ２に着座し、かつ第１ストッパＡＧでの板ばねＦＥの変位によって付勢される。次にセンサがハウジングから突出するスリーブＨＳ、もしくは突出する端部で表面ＯＦに、そしてそこで測定点に押し付けられると、キャリッジＳＣは変位方向ＡＬにハウジングＧＨの内部へと移動することができる。その際、さらに別のストッパがスペーサリングＡＲに形成されるか、またはベースプレートＧＰの下面によって形成され、キャリッジの最大の変位を制限することができる。
【００５５】
一実施例では、センサは、ハウジングＧＨの差し込み接合時に、ばね要素ＦＥ（ここでは板ばね）が、方向ＡＬに約０．３ｍｍのキャリッジの移動に相当する変位をする。この最小変位は、取付公差を含めて厳守されなければならない。それによりセンサＳＲの初期位置または静止位置において復元力が設定される。表面ＯＦにセンサヘッド（スリーブＨＳの閉端）が載置された場合、キャリッジが最大約２ｍｍまでさらに変位する。その場合、センサの取付け状態において、センサと表面との±０．３ｍｍの相対運動をさらに行うことができ、この相対運動をセンサによって感知することができ、その際、押付圧の許容できない低下が生じない。
【００５６】
センサ素子ＳＥは、例えばスリーブＨＳに流し込み成形されてもよいＮＴＣ抵抗要素ベースの従来の温度センサである。
【００５７】
このために、例えばエポキシベースまたは他の硬化可能な合成樹脂ベースの従来の流し込み成形樹脂（Ｇｉｅｓｓｈａｒｚ）が行われてもよい（ｅｒｆｏｌｇｅｎ）。
【００５８】
スリーブは、殊に金属から製造されており、内側および／または外側が電気的に絶縁されていてもよい。スリーブとキャリッジＳＣ、および板ばねとして形成されたばね要素ＦＥとの接続は、キャリッジＳＣの製造時に射出成形によって行うことができ、この射出成形時に、板ばねとスリーブの端とがキャリッジＳＣによっていわば射出成形により取り囲まれる。
【００５９】
板ばねＦＥのためのスペーサリングＡＲのストッパＡＧは、接続ピンへの接続ワイヤの、組立方向ではんだ箇所の下に位置するように配置されている。このようにすることで、ごく小さい高さのハウジングを形成することが成功裏に行われる。
【００６０】
接続ピンＡＳは、殊に銛型（Ｈａｒｐｕｎｅｎｐｒａｅｇｕｎｇ）を有し得る圧入コンタクトである。
【００６１】
銛型を用いて、ベースプレートＧＰへの押し込みが成功裏に行われ、接続ピンＡＳを銛型によりそこに固着できる。
【００６２】
接続ピンＡＳの外方を指す端も、はんだなしに基板（図示せず）に圧入することができるように形成されている。そのために、例えば接続ピンの端が基板の内部で再び拡張できる圧縮可能な金属環（Ｏｅｓｅ）として成形され、それによって接続ピンＡＳの固着が基板においても保証される。
【００６３】
板ばねＦＥは、図示された実施形態では金属であってもよく、例えば打抜き加工によって製造されていてもよい。板ばねＦＥは中心に相応の切欠部を有し、この切欠部にセンサ素子が差し込まれる。スリーブも、板ばねＦＥの切欠部に差し込まれていてもよい。しかし板ばねは、キャリッジの方向に、キャリッジＳＣのためのブラケットを有していてもよく、ブラケットは、キャリッジＳＣに板ばねＢＦを、および／またはキャリッジＳＣにスリーブＨＳを後から取り付けることを可能にする。
【００６４】
センサ素子ＳＥは、熱電要素として、またはオーム抵抗素子として形成されていてもよい。センサ素子ＳＥのための相応の評価回路は、外部の回路周辺に、特にセンサＳＲが差し込まれる基板に形成されていてもよい。ハウジングの構成要素、すなわちベースプレートＧＰ、スペーサリングＡＲ、およびカバーキャップＫＰは、プラスチック射出成形またはセラミック射出成形によって製造されていてもよい。基板上の電気的接触は、はんだ付け接合（ＴＨＴまたはＳＭＴ）によって行うことができるが、例えばＤＩＮ  ＥＮ６０３５２−４に従うはんだなしの差込接続が好ましい。センサＳＲのすべての部品は、差し込み方式の直線的な組立が可能になるように形成されている。接続ピンＡＳへのハウジング部品の差し込み接合の前にセンサ素子をベースプレートＧＰに取り付けることができ、そこでは、ベースプレートＧＰの平らな形態にもとづいて接続ピンが自由にアクセス可能である。その他の部品は、変位方向ＡＬにベースプレートＧＰに外嵌することによって簡単に組み付けられる。差し込み接合されたハウジングにおいて、キャリッジが上ストッパＡＧで付勢する板ばねＦＥの付勢下で下ストッパＡＧ２に当接している。
【００６５】
本発明によるセンサは、別の幾何学的形態で形成されてもよく、例えばハウジングおよびキャリッジが図示された実施形態とは別の形態を有することができる。特に、より多い数の係止要素が使用されてもよい。係止要素は、ベースプレートの外側からベースプレートを掴み、かつベースプレートの上で係止できるように形成されていてもよい。係止要素および対応する収容部の他の実施形態も可能である。
【００６６】
参照符号一覧
【符号の説明】
【００６７】
ＡＧ  ストッパ
ＡＳ  接続ピン
ＡＳＡ，ＡＳＩ  ＡＳＳの外方を指す区分および内方を指す区分
ＢＦ  板ばね
ＢＷ  接続ワイヤ
ＤＲ  スペーサリング
ＦＥ  ばね要素
ＦＧ  ガイド
ＧＨ  ハウジング
ＧＰ  ベースプレート
ＨＳ  閉端を有するスリーブ
ＫＰ  カバーキャップ
ＲＡ  ベースプレートにおける係止要素のための収容部
ＲＥ  係止要素
ＳＥ  センサ素子
ＳＬ  キャリッジ
ＳＲ  センサ
【図１Ａ】
2020535420.tif 000003
【図１Ｂ】
2020535420.tif 000004
【図１Ｃ】
2020535420.tif 000005
【図２Ａ】
2020535420.tif 000006
【図２Ｂ】
2020535420.tif 000007
【図３】
2020535420.tif 000008
【図４】
2020535420.tif 000009
【図５Ａ】
2020535420.tif 000010
【図５Ｂ】
2020535420.tif 000011
【図６】
2020535420.tif 000012
【図７Ａ】
2020535420.tif 000013
【図７Ｂ】
2020535420.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月23日(2020.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接接触によって表面（ＯＦ）の測定点でパラメータを測定するセンサであって、
前記センサ（ＳＲ）に可動に配置されたセンサ素子（ＳＥ）と、
前記センサ素子を前記測定点に押し付ける押付力を弾性的に受けることができるばね要素（ＦＥ）と
を有する、センサ。
【請求項２】
接続ピン（ＡＳ）を有するベースプレート（ＧＰ）と、
前記ベースプレート上に着座するカバーキャップ（ＫＰ）と、
前記センサ素子（ＳＥ）と前記ばね要素（ＦＥ）とが取り付けられているキャリッジ（ＳＣ）と、
を有し、
前記ベースプレートと前記カバーキャップとは、前記キャリッジを前記ばね要素と一緒に収容および包囲するハウジングを形成し、
前記センサ素子を前記接続ピンと電気的に接続する接続ワイヤ（ＢＷ）を有し、
前記キャリッジが前記ばね要素によって付勢下で前記センサに取り付けられ、それにより前記キャリッジと、したがって前記センサ素子とが前記付勢に抗して前記ベースプレートの方向に移動できるようになっている、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記カバーキャップ（ＫＰ）がガイド（ＦＧ）を有し、前記ガイドにおいて、前記キャリッジ（ＳＣ）が前記ベースプレート（ＧＰ）の方向に移動し、かつ戻るように案内されている、請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記ばね要素（ＦＥ）は、前記キャリッジ（ＳＣ）から側方に突き出す２つの端部を有する板ばねとして形成されており、
前記板ばねの前記両端部は、前記ハウジングにおいてストッパ（ＡＧ）に当接し、
前記キャリッジ（ＳＣ）と前記キャリッジに取り付けられた前記センサ素子（ＳＥ）は、前記ベースプレート（ＧＰ）の方向に前記ストッパ（ＡＧ）に押し付けられる、請求項２または３のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項５】
前記キャリッジ（ＳＣ）が閉端を有するスリーブ（ＨＳ）を具備し、前記スリーブに前記センサ素子（ＳＥ）が配置され、かつ取り付けられており、
前記カバーキャップ（ＫＰ）が開口を有し、前記ベースプレートから離れる方向を指す前記スリーブ（ＨＳ）の閉端が前記開口に挿通されている、請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記カバーキャップ（ＫＰ）が係止要素（ＲＥ）を有し、前記カバーキャップが前記係止要素によって前記ベースプレート（ＧＰ）の対応する収容部（ＲＡ）に係止される、請求項５に記載のセンサ。
【請求項７】
前記接続ピン（ＡＳ）が前記ベースプレート（ＧＰ）に圧入され、かつ前記ベースプレートを貫通し、それにより前記接続ピンは、内側を指す区分および外側を指す区分（ＡＧＩ、ＡＧＡ）を有し、後者は、前記センサ（ＳＲ）を回路周辺と接続するように設けられている、請求項２〜６のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項８】
前記センサ素子（ＳＥ）は、ＮＴＣベースの温度センサであり、
前記センサ素子（ＳＥ）は、前記スリーブ（ＨＳ）に差し込まれ、そこに流し込み成形材料が流し込まれる、先行する請求項５に記載のセンサ。
【請求項９】
前記ベースプレート（ＧＰ）は平板として形成されており、
前記ハウジングの一部分をなすスペーサリング（ＤＲ）がカバープレート（ＫＰ）と前記ベースプレート（ＧＰ）との間に挿入されており、前記係止要素（ＲＥ）が前記スペーサリングを突き抜け、それにより前記スペーサリングが前記カバーキャップ（ＫＰ）と前記ベースプレート（ＧＰ）との間に保持されており、前記板ばねの前記端部のための前記ストッパ（ＡＧ）が前記スペーサリングに形成されている、請求項６に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記センサ素子（ＳＥ）の前記接続ワイヤ（ＢＷ）が側方外側へ折り曲げられている、請求項２〜９のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記スリーブ（ＨＳ）が金属から形成されており、
前記ベースプレート（ＧＰ）と前記キャリッジ（ＳＣ）と前記カバーキャップ（ＫＰ）と場合によっては  前記スペーサリング（ＤＲ）とが充填または非充填プラスチックからなる射出成形部品として形成されている、請求項９に記載のセンサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明によるセンサの簡単な実施形態の模式的横断面図を示す。センサは、キャリッジＳＣと固く接続されたセンサ素子ＳＥを備えている。このキャリッジは、センサＳＲにおいて、例えばハウジングＧＨにおいて可動に懸吊されており、ばね要素ＦＥがセンサ素子もしくはキャリッジＳＣ、ＳＥの押付力を弾性的に受けることができるように、ばね要素ＦＥによってセンサＳＲ／ハウジングＧＨと結合されている。キャリッジＳＣの変位の方向が矢印ＡＬによって示されるのに対して、ばね要素に沿う各矢印は、キャリッジＳＣの変位によるばね要素の変位を示す。図１Ａによる実施形態では、ばね要素ＦＥが方向ＡＬに伸長し、それにより変位ＡＬとは逆方向に相応の復元力が生じる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
ＡＧ  ストッパ
ＡＳ  接続ピン
ＡＳＡ，ＡＳＩ ＡＳの外方を指す区分および内方を指す区分
ＢＦ  板ばね
ＢＷ  接続ワイヤ
ＤＲ  スペーサリング
ＦＥ  ばね要素
ＦＧ  ガイド
ＧＨ  ハウジング
ＧＰ  ベースプレート
ＨＳ  閉端を有するスリーブ
ＫＰ  カバーキャップ
ＲＡ  ベースプレートにおける係止要素のための収容部
ＲＥ  係止要素
ＳＥ  センサ素子
ＳＣ  キャリッジ
ＳＲ  センサ
【国際調査報告】
2020535420.tif 000015
2020535420.tif 000016
2020535420.tif 000017
2020535420.tif 000018