專利名稱：溫度傳感器和制造該傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度傳感器，該溫度傳感器具有一個(gè)被金屬外殼包圍的溫度感應(yīng)元件，以及一種制造溫度傳感器的方法。
2.相關(guān)技術(shù)的描述專利文件1公開了一種溫度傳感器，該傳感器具有一個(gè)金屬外殼，一個(gè)被金屬外殼包圍的圓柱形絕緣物，填充在圓柱形絕緣物中的無(wú)機(jī)粘合劑。然而，由于近期對(duì)這樣一種溫度傳感器的需要，即該溫度傳感器對(duì)周圍溫度的變化高度敏感并且可以產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)，專利文件2公開的溫度傳感器得到發(fā)展。這種傳感器，其中一個(gè)絕緣體或者一種填充在該絕緣體中的無(wú)機(jī)粘合劑被省略，具有一個(gè)較小外徑的金屬外殼，因此減小了金屬外殼與溫度感應(yīng)元件之間的距離。在專利文件2中，金屬外殼具有一個(gè)階梯狀的前部，該前部的內(nèi)徑比套管銷5(MI或者礦質(zhì)絕緣電纜)前端的外徑小。另一方面，在專利文件2中，焊條鋼絲通過(guò)一個(gè)絕緣物分離，從而避免焊條鋼絲由于熱敏電阻元件(溫度感應(yīng)元件)的振動(dòng)而斷裂。
日本專利申請(qǐng)未審定公開(特開平)NO.H11-218449(第4頁(yè)的

圖1)[專利文件2]日本專利申請(qǐng)未審定公開(特開平)NO.2002-267547(第3頁(yè)的圖2和圖3)3.本發(fā)明解決的問(wèn)題然而，因?yàn)閷＠募?的溫度傳感器需要它的絕緣元件插入到一個(gè)金屬外殼中，因此絕緣元件的外徑在尺寸上被限制，小于相應(yīng)的金屬外殼的一部分(專利文件2中的前部)的內(nèi)徑。因此，在金屬外殼和絕緣元件之間具有一個(gè)間隙。當(dāng)溫度傳感器受到振動(dòng)時(shí)，由于金屬外殼中的溫度傳感器和絕緣元件各自的振動(dòng)，溫度傳感器和絕緣元件之間的區(qū)域中的焊條鋼絲容易斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮到現(xiàn)有技術(shù)的前述問(wèn)題而提出，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種溫度傳感器，該溫度傳感器對(duì)振動(dòng)具有較高的抗震性，因此可以阻止導(dǎo)線的斷裂，同時(shí)該溫度傳感器對(duì)周圍溫度的變化具有迅速的反應(yīng)，并提供一種制造具有高抗震性的溫度傳感器的方法。
本發(fā)明的上述目的可以通過(guò)提供一種溫度傳感器獲得，該溫度傳感器包括一個(gè)具有封閉前部的圓柱形金屬外殼；容納在所述金屬外殼前部的溫度感應(yīng)元件；一條或者多條向溫度感應(yīng)元件后部延伸的可以從溫度感應(yīng)元件傳遞一個(gè)信號(hào)的導(dǎo)線；一個(gè)位于溫度感應(yīng)元件后端后面的MI電纜，至少包括其內(nèi)的分別與所述一條或者多條導(dǎo)線相應(yīng)的芯線，所述MI電纜具有插入到金屬外殼中的前部；位于溫度感應(yīng)元件和金屬外殼中的MI電纜的前部之間的絕緣保持器，用于保持導(dǎo)線和在MI電纜前部延伸的芯線，其中導(dǎo)線和相應(yīng)的芯線在絕緣保持器中互相連接；其中金屬外殼的前部的內(nèi)徑比MI電纜的前部的外徑小；其中溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器通過(guò)至少設(shè)置在它們之間的粘合材料互相固定。
在本發(fā)明的溫度感應(yīng)器中，溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器通過(guò)粘合材料固定。通過(guò)使溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器一個(gè)整體，溫度感應(yīng)器可以承受外部的振動(dòng)。因此，導(dǎo)線，向溫度感應(yīng)元件的后部延伸并且被絕緣保持器保持，不會(huì)由于施加在其上的外部應(yīng)力斷裂，尤其是在溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器之間的間隙(空間)中斷裂。此外，因?yàn)槿菁{溫度傳感器的金屬外殼的前部具有較小的直徑，溫度傳感器可以對(duì)周圍溫度的變化快速反應(yīng)。
本發(fā)明的溫度傳感器適于應(yīng)用在承受外部的振動(dòng)，尤其是應(yīng)用在汽車上。溫度傳感器可以應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車的不同點(diǎn)上，例如應(yīng)用在排氣管中用于測(cè)量排出氣體的溫度，或者應(yīng)用在燃料電池機(jī)動(dòng)車的一個(gè)氫分配管中用于測(cè)量氫氣的溫度。通常，溫度傳感器優(yōu)選地適于安裝在上述的自動(dòng)結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明的溫度傳感器的溫度感應(yīng)元件可以是，例如，由金屬氧化陶瓷例如熱敏電阻元件制成的溫度感應(yīng)元件。此外，當(dāng)使用熱敏電阻元件時(shí)，例如可以選擇柱狀的或者六邊形柱狀的熱敏電阻元件，不帶有特殊的限制。
導(dǎo)線的數(shù)量應(yīng)該對(duì)應(yīng)于溫度感應(yīng)元件的輸出模式。例如，熱敏電阻元件通常需要一對(duì)導(dǎo)線(兩條鋼絲)。第一和第二導(dǎo)線材料的選擇取決于溫度傳感器的類型或者材料。當(dāng)熱敏電阻元件用作溫度感應(yīng)元件時(shí)，可以使用貴金屬鋼絲，例如Pt或者Pt-Rh，Dumet鋼絲，銅絲，或者鎳絲。同樣，絕緣保持器的材料可以考慮溫度傳感器所處在的溫度范圍適當(dāng)?shù)剡x取。例如，可以使用陶瓷，氧化鋁或者莫來(lái)石等，或者玻璃材料。如果溫度傳感器使用的溫度范圍為100℃至200℃，可以使用由熱固性樹脂制成的絕緣保持器，例如由環(huán)氧樹脂或者聚酰亞胺樹脂等制成。優(yōu)選地，絕緣保持器的外徑d這樣設(shè)置，使得稍微小于可供絕緣保持器插入的金屬外殼部分的內(nèi)徑D。優(yōu)選地，滿足關(guān)系式D-d≤0.2mm。由于絕緣保持器和可供絕緣保持器插入的金屬外殼部分的較小的直徑差異，絕緣保持器的振動(dòng)間隙可以被限制，此外，由于絕緣保持器的振動(dòng)所導(dǎo)致的斷裂可以進(jìn)一步減小。
粘合材料可以根據(jù)溫度傳感器所處的溫度范圍，溫度感應(yīng)元件的材料，絕緣保持器，導(dǎo)線，金屬外殼等，以及固化條件(溫度，氣壓等)進(jìn)行選取。例如，可以使用包括陶瓷粉末和玻璃成分的膠合劑(無(wú)機(jī)粘合劑)。此外，如果溫度傳感器用在100℃至200℃的溫度范圍下，可以使用熱固性樹脂或者熱塑性樹脂作為粘合材料。此外，MI電纜(礦物絕緣電纜)可以是這樣的電纜結(jié)構(gòu)，該電纜具有由金屬管組成的套管，插入到套管中的芯線，并且填充在套管中的絕緣無(wú)機(jī)陶瓷粉末。絕緣無(wú)機(jī)陶瓷粉末使芯線與套管絕緣并且使芯線互相絕緣。在專利文件1和2中，MI電纜作為一個(gè)套管銷。
MI電纜包括例如由不銹鋼，銅，鎳等制成的芯線，圍繞芯線由不銹鋼或者銅制成的金屬套管(金屬管)，以及填充在芯線和套管之間的無(wú)機(jī)粉末，例如，硅石，氧化鋁，氧化鎂等陶瓷粉末。
此外，在本發(fā)明的溫度傳感器中，優(yōu)選地，粘附材料具有絕緣特性(也就是說(shuō)，為電絕緣體)并且圍繞至少導(dǎo)線的一部分設(shè)置在溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器之間。因此，即使粘合材料與導(dǎo)線接觸，也不會(huì)發(fā)生短路。此外，因?yàn)樵O(shè)置在溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器之間的可導(dǎo)線圈的一部分被粘合材料包圍，第一和第二導(dǎo)線不會(huì)彎曲，因此可以防止導(dǎo)線斷裂。
此外，在上述的溫度傳感器中，優(yōu)選地，絕緣保持器和MI電纜通過(guò)至少設(shè)置在其之間的第二粘合材料固定。
在本發(fā)明的溫度傳感器中，其前部插入到金屬外殼中的MI電纜以及絕緣保持器通過(guò)第二粘合材料固定。因此，即使受到外部振動(dòng)時(shí)，絕緣保持器和MI電纜不會(huì)單獨(dú)振動(dòng)。所以，由于載荷集中在絕緣保持器和MI電纜(它的軸套)之間的區(qū)域(空間)上，該MI電纜的芯線向MI電纜的前部延伸并且被絕緣保持器固定，使芯線的斷裂得到阻止。
顯然地，第二粘合材料可以根據(jù)溫度傳感器所處的溫度范圍，絕緣保持器的材料，金屬外殼，MI電纜的軸套，芯線，以及填充在軸套中的無(wú)機(jī)陶瓷粉末，以及固化條件(溫度，氣壓等)選取。例如，包括陶瓷粉末和玻璃成分的膠合劑(無(wú)機(jī)粘合劑)，熱固性樹脂或者熱塑性樹脂可以作為第二粘合材料。尤其是，用于固定溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器的相同的粘合材料優(yōu)選地用于固定絕緣保持器和MI電纜，從而在相同的處理和固化條件下工作。
此外，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的溫度傳感器，第二粘合材料具有絕緣特性(也就是說(shuō)，為電絕緣體)并且優(yōu)選地包圍在絕緣保持器和MI電纜之間的芯線的一部分。因此，即使第二粘合材料與芯線接觸，不會(huì)發(fā)生短路。此外，在本發(fā)明的溫度傳感器中，因?yàn)樵O(shè)置在絕緣保持器和MI電纜之間的芯線的一部分被第二粘合材料包圍，芯線不會(huì)彎曲，因此防止了芯線的斷裂。
此外，在上述的溫度傳感器中，優(yōu)選地，溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器通過(guò)設(shè)置在金屬外殼，溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器之間的粘合材料固定在金屬外殼上。
在本發(fā)明的溫度傳感器中，因?yàn)闇囟雀袘?yīng)元件和絕緣保持器不僅互相固定并且通過(guò)粘合劑固定在金屬外殼上，當(dāng)受到外界的振動(dòng)時(shí)，溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器不易在金屬外殼中振動(dòng)。此外，與金屬外殼和溫度感應(yīng)元件之間具有一個(gè)間隙的情形相比較，熱量可以有效地穿過(guò)粘合材料從金屬外殼傳遞到溫度感應(yīng)元件。
在本發(fā)明的溫度傳感器中，粘合材料至少把溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器固定在金屬外殼上并且不需要覆蓋溫度感應(yīng)元件或者絕緣保持器的整個(gè)圓周。同樣溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器至少固定在金屬外殼上，并且粘合材料不需要粘附在金屬外殼上。粘合材料至少與溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器相接觸從而固定它們。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的溫度傳感器，優(yōu)選地，溫度感應(yīng)元件嵌入在粘合材料中并且固定在金屬外殼上。因此，不僅溫度傳感元件固定在金屬外殼上，并且熱量可以通過(guò)粘合材料有效地從金屬外殼傳導(dǎo)，因此，溫度感應(yīng)元件以及溫度傳感器的敏感度進(jìn)一步提高。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種制造溫度傳感器的方法，溫度傳感器包括一個(gè)具有封閉的前部的圓柱形金屬外殼；容納在所述金屬外殼的前部的溫度感應(yīng)元件；一條或者多條延伸到溫度感應(yīng)元件后部并且從溫度感應(yīng)元件傳遞一個(gè)信號(hào)的導(dǎo)線；位于金屬外殼中的溫度感應(yīng)元件后面的并且用于保持導(dǎo)線的絕緣保持器。方法包括至少在導(dǎo)線定位在其中的溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器之間提供一種未硬化的粘合材料；通過(guò)硬化提供在其中的粘合材料使溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器互相固定；把溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器插入到金屬外殼中。
可以用不同的方法制造溫度傳感器，所述溫度傳感器的溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器在金屬外殼中互相固定。例如，一種未硬化的粘合材料可以預(yù)先填充到金屬外殼中，因此粘合材料在溫度傳感元件、導(dǎo)線和用于保持導(dǎo)線的絕緣保持器插入到金屬外殼之后固化?；蛘咴跍囟葌鞲性?、導(dǎo)線和用于保持導(dǎo)線在其中的絕緣保持器插入到金屬外殼之前，粘合材料填充到金屬外殼中并被固化。然而，上述的方法是存在問(wèn)題的，因?yàn)樾枰獙?duì)在金屬外殼中使足夠量的粘合材料定位在預(yù)定位置上進(jìn)行控制。
另一方面，根據(jù)上述的制造本發(fā)明的溫度傳感器的方法，未硬化的粘合材料至少設(shè)置在溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器之間并且固化從而使溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器互相固定。然后，該組件插入到金屬外殼中。通常，根據(jù)本發(fā)明的方法，在溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器之間的小間隙中填充粘合材料從而牢固地固定它們。此外，該方法需要少量的粘合材料。另外，一旦溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器被固定，位于其間的導(dǎo)線在受到外部振動(dòng)時(shí)不容易彎曲。因此，導(dǎo)線斷裂的危險(xiǎn)大大地減低。
此外，位于溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器之間的粘合材料固化，在插入溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器的固定組件之前或者之后，附加的未硬化粘合材料填充到金屬外殼中。然后，附加的未硬化粘合材料固化從而把溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器的固定組件固定在金屬外殼上。在這種情況下，因?yàn)檎澈喜牧衔挥谄渲胁㈩A(yù)先固化，溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器可以可靠地互相固定。
附圖的簡(jiǎn)單描述圖1為一個(gè)縱向剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)。
圖2為一個(gè)示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器的前部結(jié)構(gòu)。
圖3為一個(gè)透視圖，示出了在第一，第二和第三實(shí)施例中的絕緣保持器的形狀。
圖4為一個(gè)示意圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的溫度傳感器的制造工藝，熱敏電阻元件的第一和第二導(dǎo)線以及MI電纜的第一和第二芯線處于電連接并且保持在絕緣保持器中的狀態(tài)。
圖5為一個(gè)示意圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的溫度傳感器的制造工藝，熱敏電阻元件和絕緣保持器通過(guò)膠合劑互相固定的狀態(tài)。
圖6為一個(gè)示意圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的溫度傳感器的制造工藝，當(dāng)絕緣保持器插入金屬外殼中時(shí)，溫度傳感器組裝過(guò)程中的一個(gè)狀態(tài)。
圖7為一個(gè)示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的溫度傳感器的前部結(jié)構(gòu)。
圖8為一個(gè)示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的溫度傳感器的前部結(jié)構(gòu)。
圖9A至9C為透視圖，示出了其它的絕緣保持器的形狀“E”形截面(圖9A)，“H”形截面(圖9B)，以及槽形(圖9C)。
附圖標(biāo)記的描述用于標(biāo)識(shí)附圖中的結(jié)構(gòu)特征的附圖標(biāo)記包括如下10，210，310溫度傳感器AX軸線
10s，210s，310s溫度傳感器的溫度感應(yīng)部分1熱敏電阻元件(溫度感應(yīng)元件)1k熱敏電阻元件的后表面2a第一導(dǎo)線2ab第一導(dǎo)線的中間部2b第二導(dǎo)線2bb第二導(dǎo)線的中間部3，43，53，63絕緣保持器3s絕緣保持器的前表面3k絕緣保持器的后表面4MI電纜4pMI電纜的前部dmMI電纜前部的外徑4c套管4cs前部邊緣4a第一芯線4b第二芯線4i無(wú)機(jī)絕緣粉4sMI電纜的前表面5金屬外殼5s金屬外殼的前部5si金屬外殼前部的內(nèi)周緣表面5d階梯部5k金屬外殼的后部6，26，36膠合劑(粘合材料，第二粘合材料)11金屬軸套12外圓柱13螺紋夾14第一引線15第二引線
16連接部17絕緣管18扣環(huán)優(yōu)選實(shí)施例的具體描述下面將參考示例的第1至第3實(shí)施例，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的溫度傳感器進(jìn)行描述。然而，本發(fā)明并不僅限于在此的實(shí)施例。
1.第一實(shí)施例首先，根據(jù)第一實(shí)施例的溫度傳感器將參照?qǐng)D1至6進(jìn)行描述。例如，根據(jù)圖1所示實(shí)施例的溫度傳感器10，適于安裝在一個(gè)汽車的排氣管中，用于測(cè)量排出氣體的溫度或者，安裝在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器或者冷卻劑管道中，用于測(cè)量冷卻劑的溫度。
沿著軸線AX從頂端側(cè)(圖中的左側(cè))溫度傳感器10包括一個(gè)用于測(cè)量溫度的溫度感應(yīng)部10s；位于溫度感應(yīng)部10s后面的中間部10m，該中間部包括一個(gè)用于把溫度傳感器10安裝在另一個(gè)裝置上的金屬軸套11；以及位于中間部10m后面的后部10k，該后部包括向后延伸的第一和第二引線。
位于溫度傳感器10頂端側(cè)的溫度感應(yīng)部10s插入到一個(gè)排氣管或者冷卻劑管中，或者靠近一個(gè)物體，用于測(cè)量排出氣體，冷卻劑，或者物體的溫度。如圖2中所示，溫度感應(yīng)部10s由一個(gè)階梯狀的由不銹鋼等制成的圓柱形金屬外殼5包圍，并且具有一個(gè)封閉的前端。金屬外殼5由具有較大直徑的后部5k，位于后部5k前面的并且直徑比后部5k的直徑小的前部5s，以及位于后部5k和前部5s之間的階梯部5d組成。熱敏電阻元件1位于前部5s中(圖2的左側(cè))。熱敏電阻元件1由金屬氧化物半導(dǎo)體制成，該半導(dǎo)體的電阻隨著溫度變化。在該實(shí)施例中，熱敏電阻元件1為具有較小厚度的六邊形柱狀并且包括用于輸出電信號(hào)(電阻值)的第一導(dǎo)線2a和第二導(dǎo)線2b。第一和第二導(dǎo)線穿過(guò)后表面后端1k從內(nèi)側(cè)向后端延伸(圖中的右側(cè))。
第一導(dǎo)線2a和第二導(dǎo)線2b由Pt-Rh合金鋼絲制成。第一導(dǎo)線2a的后端插入并保持在圖3所示的絕緣保持器3的第一狹縫3a中，第二導(dǎo)線2b的后端插入并保持在絕緣保持器3的第二狹縫3b中。絕緣保持器3由氧化鋁制成并且呈現(xiàn)一個(gè)大致的S形截面。第一狹縫3a和第二狹縫3b這樣形成，即可以在互相相反的方向上開口，并且在其之間設(shè)有絕緣保持器3的厚度為t的絕緣距離部。絕緣保持器3的外圓周3g的最大外徑d(也就是說(shuō)，絕緣保持器3的外接圓直徑)比金屬外殼5的前端5s的內(nèi)圓周表面5si的內(nèi)徑稍微小一點(diǎn)，并且優(yōu)選地，直徑d，D滿足關(guān)系D-d≤0.2mm。
MI電纜4，具體說(shuō)其前部4p，設(shè)置在金屬外殼的后部5k中，組成MI電纜4的外周邊的套管4c的前邊緣4cs與金屬外殼5的階梯部5d相接觸。MI電纜4包括一個(gè)圓柱形的由不銹鋼等制成的金屬套管4c，第一和第二芯線4a和4b延伸穿過(guò)套管4c，無(wú)機(jī)絕緣粉末4I，例如硅石等，緊密地填充在第一和第二芯線4a，4b和套管4c之間。MI電纜4的前部4p具有一個(gè)比金屬外殼5前部5s的內(nèi)徑D大的外徑dm。相應(yīng)地，MI電纜4的前端4s不能插入到金屬外殼5的前部5s中，套管4c的前部周邊4cs與階梯部5d相接觸。
金屬外殼5包括一個(gè)具有減小直徑的波紋部5h，該波紋部5h彎曲至金屬外殼5后部5k中的MI電纜4的套管4c中，以及金屬外殼5和套管4c在后部5k激光焊接在一起的焊接部51。通過(guò)這種方式，金屬外殼5固定在MI電纜4上。
MI電纜4的第一和第二芯線4a和4b從MI電纜的前部4s向前突出。第一芯線4a插入到絕緣保持器3的第一狹縫3a中并保持在其中，第二芯線4b插入到絕緣保持器3的第二狹縫3b中并保持在其中。在絕緣保持器3的第一狹縫3a中，第一導(dǎo)線2a的后端2ak與重疊在第一導(dǎo)線2a上的第一芯線4a前部4as激光焊接在一起。通過(guò)相似的方式，第二導(dǎo)線2b的后端2bk與重疊在第二導(dǎo)線2b上的第二芯線4b前部4bs激光焊接在一起。
如上所述，絕緣保持器3的最大的外徑d比金屬外殼5的前部5s的內(nèi)徑D稍微小一點(diǎn)。因此，當(dāng)溫度傳感器10受到振動(dòng)時(shí)，該實(shí)施例的絕緣保持器3可以限制溫度傳感器10的振動(dòng)范圍。然而，如下所述，如果沒(méi)有膠合劑6，當(dāng)這樣的不是一個(gè)整體的部件受到外界的振動(dòng)時(shí)，阻止熱敏電阻元件1和絕緣保持器3各自的振動(dòng)是困難的。因此，設(shè)置在熱敏電阻元件1的后表面1k和絕緣保持器3的前表面3s之間的第一和第二導(dǎo)線2a和2b的中間部2ab和2bb容易斷裂。
在該實(shí)施例的溫度傳感器中，絕緣膠合劑6，含有作為聚合體的氧化鋁和硅石，填充到熱敏電阻元件1的后表面1k和絕緣保持器3的前表面3s之間，因此，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3互相固定。因此，在本發(fā)明的溫度傳感器10中，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3固定從而不會(huì)各自單獨(dú)振動(dòng)。因此，由于減小的載荷，第一和第二導(dǎo)線2a和2b的中間部2ab和2bb不容易斷裂。此外，因?yàn)槟z合劑6具有絕緣特性，即使第一和第二導(dǎo)線2a和2b與膠合劑6接觸，也不會(huì)發(fā)生短路。
金屬外殼5的前部5s的內(nèi)徑D比金屬外殼的后端5k的內(nèi)徑小，并且比MI電纜4的前端4s的外徑dm小。因?yàn)闊崦綦娮柙?容納在前部5s中，前部5s附近的熱容量是小的。此外，金屬外殼5和熱敏電阻1之間較小的距離導(dǎo)致溫度傳感器10對(duì)附近溫度變化具有一個(gè)較快的反應(yīng)。
接著，對(duì)溫度傳感器10的中間部10m進(jìn)行描述。溫度傳感器10的MI電纜4在中間部10m處插入到一個(gè)金屬軸套11中。金屬軸套11包括一個(gè)圓柱形主體部11j，圓周凸緣部11f(圖1左側(cè))設(shè)置在主體部11j的前部并且在徑向上向外突出。一個(gè)具有錐形表面的密封表面11s，其外徑朝著前端減小，形成在凸緣部11f的外圓周表面上。MI電纜4的中間部4m在插入到金屬軸套11的通孔11p中之后，通過(guò)激光焊接密封地連接在金屬軸套11上。
此外，一個(gè)外圓柱12圍繞金屬軸套11的主體部11j的外圓周并且向后延伸。金屬軸套11的主體部11j和外圓柱12的前部12s，例如，在所有方向上通過(guò)激光焊接密封地連接。
此外，溫度傳感器10的中間部10m還包括一個(gè)圍繞金屬軸套11的主體部11j和外圓柱12的螺紋夾13(圖1的縱向方向)。螺紋夾13具有一個(gè)六邊形工具嚙合部13h，用于與一個(gè)工具例如扳手嚙合，以及一個(gè)位于工具嚙合部13h前部的外螺紋部13q。
正如剛剛所描述地，溫度傳感器10的中間部10m具有上述的金屬軸套11以及螺紋夾13。因此，金屬軸套11的密封表面11s這樣定位，使得可以接觸形成在，例如一個(gè)汽車的排氣管(沒(méi)有顯示)的安裝部上的錐形表面。把金屬軸套11的密封表面11s壓緊在錐形表面上，螺紋夾13的外螺紋部旋緊到形成在排氣管中的內(nèi)螺紋中，從而使得溫度傳感器10可以密封地連接在排氣管上。
此外，溫度傳感器10的后部10k，第一芯線4a的后部4ak從MI電纜4的后表面4k向后突出，第一引線絲14的芯線14a通過(guò)夾具終端16夾持并固定。此外，第一芯線4a，芯線14a和夾具終端16被一個(gè)絕緣管17覆蓋。以相同的方式，第二芯線4b的后部4bk從MI電纜4突出，第二引線絲15通過(guò)夾具終端16夾持并固定。然后，第二芯線4b，芯線15a和夾具終端16被一個(gè)絕緣管17覆蓋。第一引線絲14和第二引線絲15穿過(guò)扣環(huán)18上的通孔18a和18b延伸到外圓柱12的外部。
如上所述，在溫度傳感器10的前部溫度感應(yīng)部10s中，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3容納在金屬外殼5中并且通過(guò)膠合劑6互相固定。因此，第一和第二導(dǎo)線2a和2b，尤其是，位于其中填充有膠合劑6的熱敏電阻元件1和絕緣保持器3之間的中間部2ab和2bb，不會(huì)由于溫度傳感器10的振動(dòng)斷裂。尤其是，在該實(shí)施例中，因?yàn)槟z合劑填充到第一和第二導(dǎo)線2a和2b的中間部2ab和2bb之間并圍繞它們，中間部2ab和2bb不容易發(fā)生彎曲和斷裂。
顯然，在該實(shí)施例中，金屬外殼5具有一個(gè)階梯形狀并且其前部5s的內(nèi)徑比后部5k的內(nèi)徑以及電纜的前端4p的外徑dm小。因此，熱敏電阻元件1附近的熱容量降低，這使得熱敏電阻元件1(也就是說(shuō)溫度感應(yīng)元件10)可以對(duì)周圍溫度變化快速作出反應(yīng)。
該實(shí)施例的溫度傳感器10可以根據(jù)下述的方法制造。首先，準(zhǔn)備下面的一些部件具有從后表面1k伸出的第一和第二導(dǎo)線2a和2b的熱敏電阻元件1；具有從MI電纜4的前部伸出的第一和第二芯線4a和4b的MI電纜4；如圖3所示的絕緣保持器3；以及金屬軸套11。首先，MI電纜4插入到金屬軸套11中并且通過(guò)夾具和激光焊接固定。接著，如圖4所示，第一導(dǎo)線2a和第一芯線4a插入到絕緣保持器3的第一狹縫3a中。以相似的方式，第二可導(dǎo)芯線2b和第二芯線4b插入到絕緣保持器3的第二狹縫3b中。此外，在第一狹縫3a中重疊的第一導(dǎo)線2a的后部2ak和第一芯線4a的前部4as通過(guò)激光焊接相互連接。相應(yīng)地，在第二狹縫3b中重疊的第二導(dǎo)線2b的后部2bk以及第二芯線4b的前部4bs通過(guò)激光焊接相互連接。
接著，未硬化的膠合劑6設(shè)置在熱敏電阻元件1的后表面1k和絕緣保持器3的前表面之間的間隙中，如圖5所示。更詳細(xì)地，未硬化的膠合劑6通過(guò)分配器(沒(méi)有顯示)填充到后表面1k和前表面3s之間的間隙中，因此，位于間隙中的第一和第二導(dǎo)線2a和2b的中間部2ab和2bb被膠合劑6包圍。
接著，加熱膠合劑6使膠合劑固化。更詳細(xì)地，膠合劑6在900℃下加熱5個(gè)小時(shí)，從而把熱敏電阻元件1和絕緣保持器3固定在一起。從后表面1k或者前表面3s溢出的剩余的膠合劑6優(yōu)選地在固化工序之前或者之后去除，從而防止膠合劑在下述的插入工序中阻礙金屬外殼5。
隨后，如圖6所示，熱敏電阻元件1，絕緣保持器3，MI電纜4的前部4p插入到金屬外殼5中。優(yōu)選地，MI電纜4的套管4c的前周邊4cs安裝在一個(gè)階梯部5d中從而固定它的位置，該階梯部5d位于金屬外殼5的后部5k和前部5s之間。
顯然地，如圖6所示，絕緣保持器3的外圓周表面3g的最大直徑d比金屬外殼5的前部5s的內(nèi)徑D稍小，從而便于插入。
如圖2所示，金屬外殼5后部5k的一部分通過(guò)減小它的直徑而在徑向上向內(nèi)彎曲，從而產(chǎn)生一個(gè)將金屬外殼5預(yù)先固定在MI電纜4前部4p上的波紋部5h。此外，波紋部5h和套管4c的一部分在整個(gè)圓周上激光焊接在一起。通過(guò)這種方式，一個(gè)具有熱敏電阻元件1的溫度感應(yīng)部10s，該部分密封地并且防水地保持在金屬外殼5中，形成在MI電纜4的前部4p。
在制造具有該類型的溫度感應(yīng)部10s的溫度傳感器10的方法中，中間部10m和后部10k的其余的制造方法與傳統(tǒng)的制造方法基本上相同，因此，省略對(duì)此的描述。
2.第二實(shí)施例接下來(lái)，本發(fā)明的第二實(shí)施例將參照?qǐng)D7進(jìn)行描述。在第一實(shí)施例的溫度傳感器10中，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3僅僅通過(guò)膠合劑6互相固定，其中膠合劑6填充到它們之間但是沒(méi)有與金屬外殼5接觸。在另一方面，第二實(shí)施例的溫度傳感器210與第一實(shí)施例的溫度傳感器的主要不同在于，膠合劑26填充到金屬外殼5的前部5s中。因此，首先對(duì)此不同進(jìn)行解釋，并將省略或者簡(jiǎn)化與第一實(shí)施例的相似之處。
圖7示出了第二實(shí)施例的溫度傳感器210的溫度感應(yīng)部210s的結(jié)構(gòu)。通過(guò)圖可以理解，熱敏電阻元件1，第一和第二導(dǎo)線2a和2b，絕緣保持器3，MI電纜4以及金屬外殼5具有與第一實(shí)施例的溫度傳感器10相似的形狀和設(shè)置。然而，在第二實(shí)施例的溫度傳感器210中，膠合劑26填充到金屬外殼5的前部5s中。因此，膠合劑26不僅填充到熱敏電阻元件1的后表面1k和絕緣保持器3的前表面3s之間的間隙中，而且圍繞熱敏電阻元件1并延伸到絕緣保持器3的圓周表面3g的前端(圖中的左側(cè))。熱敏電阻元件1嵌入在膠合劑26中并固定在金屬外殼5上。
因?yàn)闇囟葌鞲衅?10中的膠合劑26如同上述設(shè)置，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3不僅互相固定，而且固定在金屬外殼5的前部5s上。因此，即使當(dāng)溫度傳感器210受到外界的壓力時(shí)，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3不會(huì)獨(dú)立于金屬外殼5的前部5s振動(dòng)。所以，第一和第二導(dǎo)線2a和2b，包括中間部2ab和2bb，不會(huì)斷裂。
與第一實(shí)施例的溫度傳感器10相比，第二實(shí)施例的溫度傳感器210提供了更加可靠的抗震性(抗震性)。此外，在第二實(shí)施例的溫度傳感器210中，因?yàn)槟z合劑26填充到熱敏電阻元件1和金屬外殼5之間，熱量可以容易地從金屬外殼5傳遞給熱敏電阻元件1。因此，熱敏電阻元件1(也就是說(shuō)溫度傳感器210)顯示了對(duì)周圍溫度變化更快速的反應(yīng)。
顯著地，制造第二實(shí)施例的溫度傳感器210(溫度感應(yīng)部210s)的方法優(yōu)選地如下進(jìn)行。首先，下述的部件被準(zhǔn)備熱敏電阻元件1，包括一個(gè)連接在第一芯線4a上的第一導(dǎo)線2a，連接在第二芯線4b上的第二可導(dǎo)芯線2b；絕緣保持器3；固定在金屬軸套11上的MI電纜4。與第一實(shí)施例相似，少量的未硬化的膠合劑26放置在熱敏電阻元件1的后表面1k和絕緣保持器3的前表面3s之間的間隙中，然后硬化。然后，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3的組件插入到金屬外殼5的前部5s中，該前部5s預(yù)先填充有附加的未硬化膠合劑26。接下來(lái)，附加的未硬化膠合劑26固化，因此熱敏電阻元件1和絕緣保持器3不僅互相固定并且通過(guò)膠合劑26固定在金屬外殼5上。因此，與第一實(shí)施例的溫度傳感器10相似，金屬外殼的后部5k為波紋狀并且激光焊接在一起。其余的制造步驟與現(xiàn)有的溫度傳感器的制造相同。
3.第三實(shí)施例接著，本發(fā)明的第三實(shí)施例參照?qǐng)D8進(jìn)行描述。在第一實(shí)施例的溫度傳感器10中，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3僅僅通過(guò)填充在其之間的膠合劑6互相固定。換句話說(shuō)，在絕緣保持器3和MI電纜4之間沒(méi)有任何東西。因此，第一和第二芯線4a和4b的中間部4am和4bm被暴露(參見圖2)，第二實(shí)施例的溫度傳感器210中同樣如此(參見圖7)。另一方面，在第三實(shí)施例的溫度傳感器310中，絕緣保持器3和MI電纜4通過(guò)膠合劑36固定。因此，主要對(duì)與第一實(shí)施例的溫度傳感器10的不同之處進(jìn)行描述，對(duì)相似結(jié)構(gòu)的描述被省略或者簡(jiǎn)化。
在第三實(shí)施例的溫度傳感器310中，溫度感應(yīng)部310s的結(jié)構(gòu)圖示在圖8中。通過(guò)圖8可以看出，熱敏電阻元件1，第一和第二導(dǎo)線2a和2b，絕緣保持器3，MI電纜4以及金屬外殼5具有與第一實(shí)施例的溫度傳感器10相似的形狀和設(shè)置。
然而，第三實(shí)施例的溫度傳感器310不僅包括膠合劑6，而且還包括填充到絕緣保持器3和電纜4之間的膠合劑36。因此，與第一實(shí)施例相似，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3通過(guò)膠合劑6互相固定。此外，絕緣保持器3與MI電纜4的前部4s通過(guò)膠合劑36互相固定。
因?yàn)槟z合劑6和36如上述設(shè)置在溫度傳感器中，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3互相固定，絕緣保持器3和MI電纜4同樣固定在一起。所以，即使溫度傳感器310受到外界的振動(dòng)，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3不會(huì)獨(dú)立于金屬外殼5的前部5s振動(dòng)。因此，第一和第二導(dǎo)線2a和2b對(duì)應(yīng)于中間部2ab和2bb的區(qū)域不會(huì)斷裂。此外，絕緣保持器3和MI電纜4的前部4p為一個(gè)整體，所以避免了單獨(dú)的振動(dòng)。因此，第一和第二芯線4a和4b在中間部4am和4bm不會(huì)斷裂，中間部4am和4bm位于絕緣保持器3的后端表面3k和MI電纜4的前端表面4s之間。與第一實(shí)施例的溫度傳感器10相比，第三實(shí)施例的溫度傳感器310在抗震性方面顯示了更好的可靠性。尤其是，因?yàn)樵诘谌龑?shí)施例中第一和第二芯線4a和4b的中間部4am和4bm被膠合劑36包圍，中間部不易彎曲或者斷裂。
顯然地，在制造第三實(shí)施例的溫度傳感器310(溫度感應(yīng)部310s)的方法中，未硬化膠合劑6放置到熱敏電阻元件1的后表面1k與絕緣保持器3的前表面3s之間的間隙中。在這之前或者之后，未硬化的膠合劑36放置到絕緣保持器3的后表面3k和MI電纜4的前表面4s之間的間隙中。隨后，膠合劑6和36通過(guò)加熱固化。然后，與第一實(shí)施例的溫度傳感器10相似，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3的組件插入到金屬外殼5中，接著金屬外殼5的后部5k為波紋狀并激光焊接。后面的制造步驟與現(xiàn)有的溫度傳感器相同。
4.第一，第二和第三變化例上述的實(shí)施例1至3采用了如圖3所示的絕緣保持器3，然而，例如可以使用如圖9所示的不同類型的絕緣保持器。尤其是，根據(jù)第一變化例(參見圖9A)的絕緣保持器43具有在相同的方向上開口的(圖9A的上方)為“E”截面形狀的第一和第二狹縫43a和43b。
此外，根據(jù)第二變化例(見圖9B)的絕緣保持器53具有在相反的方向上開口的(圖9B的上方)為“H”截面形狀的第一和第二狹縫53a和53b。
此外，根據(jù)第三變化例(見圖9C)的絕緣保持器63由兩個(gè)部件組成，第一和第二絕緣保持器63M和63N，所述兩個(gè)絕緣保持器作為具有一對(duì)狹縫的單個(gè)的圓柱形單元一體成型。第一絕緣保持器63M包括第一和第二溝槽63Ma和63Mb，第二絕緣保持器63N包括第一和第二溝槽63Na和63Nb。第一溝槽63Ma和63Na形成一個(gè)通孔，第一導(dǎo)線2a和第一芯線4a可以定位在該通孔中。第二溝槽63Mb和63Nb形成一個(gè)通孔，第二導(dǎo)線2b和第二芯線4b可以定位在該通孔中。
本發(fā)明根據(jù)第一至第三實(shí)施例進(jìn)行了描述。不需要多說(shuō)，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，并且本發(fā)明可以以變化的形式實(shí)施而不脫離本例如，在第三實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相似，膠合劑6放置在熱敏電阻元件1和絕緣保持器3之間，膠合劑36放置在絕緣保持器3和MI電纜4之間(參見圖8)。然而，與第二實(shí)施例的溫度傳感器210相似(參見圖7)，帶有膠合劑36放置在其中的絕緣保持器3和MI電纜4的組件可以應(yīng)用到一個(gè)傳感器中，該傳感器的熱敏電阻元件1通過(guò)相對(duì)較大數(shù)量的膠合劑26嵌入在金屬外殼5的前部5s中。
此外，在第二實(shí)施例中，熱敏電阻元件1被膠合劑26包圍從而嵌入熱敏電阻元件1?？紤]到溫度傳感器的抗震性，膠合劑的使用可以限制在用于把熱敏電阻元件1和絕緣保持器3固定在一起，膠合劑不需要包圍熱敏電阻元件1的整個(gè)周邊。然而，為了增大從金屬外殼5到熱敏電阻元件1的熱傳導(dǎo)，優(yōu)選地用膠合劑填充熱敏電阻元件1和金屬外殼5之間的間隙，從而使溫度傳感器快速地反應(yīng)。
另一方面，在第二實(shí)施例中，沿著軸線AX從頂端側(cè)絕緣保持器3的大約三分之一的外圓周包圍在膠合劑26中。與使用在第二實(shí)施例中的膠合劑26的量相比，膠合劑的量可以增大從而可以填充絕緣保持器3和金屬外殼5之間更多的間隙。通過(guò)這種方法，絕緣保持器3可以更有效地固定并且可以提高抗震性。然而，因?yàn)橥ㄟ^(guò)金屬外殼5到絕緣保持器3或進(jìn)一步到MI電纜4的熱傳導(dǎo)沒(méi)有經(jīng)過(guò)熱敏電阻元件1，溫度傳感器的敏感度趨于惡化。優(yōu)選地，膠合劑26的量限定在用于使熱敏電阻元件1和絕緣保持器3固定或者使絕緣保持器3連接在金屬外殼5上的最少需要量，從而不會(huì)降低溫度傳感器的敏感度。
對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還應(yīng)該清楚的是，可以對(duì)本發(fā)明的所示和所述的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種變化?？梢灶A(yù)知的，這樣的變化落入本發(fā)明附屬的權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)。
本申請(qǐng)建立在于2004年7月16日提交的日本專利申請(qǐng)NO.2004-210500的基礎(chǔ)上，該申請(qǐng)文件在此全部引用作為參考。
權(quán)利要求
1.一種溫度傳感器，包括具有封閉前部的圓柱形金屬外殼；容納在所述金屬外殼前部的溫度感應(yīng)元件；一條或者多條導(dǎo)線，所述導(dǎo)線從溫度感應(yīng)元件后部伸出并且從所述溫度感應(yīng)元件傳遞信號(hào)；位于溫度感應(yīng)元件后端后面的MI電纜，所述MI電纜中至少包括分別與所述一條或者多條導(dǎo)線相對(duì)應(yīng)的芯線，并且所述MI電纜具有插入到所述金屬外殼中的前部；以及位于金屬外殼中的溫度感應(yīng)元件后端與MI電纜前部之間的絕緣保持器，用于保持在MI電纜前面延伸的導(dǎo)線和芯線，其中導(dǎo)線和相應(yīng)的芯線在絕緣保持器中彼此連接在一起；其中金屬外殼前部的內(nèi)徑小于MI電纜前部的外徑；以及其中溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器通過(guò)至少設(shè)置在它們之間的第一粘合材料而彼此固定在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感器，其中所述第一粘合材料是電絕緣的，并且至少包圍位于溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器之間的導(dǎo)線的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溫度傳感器，其中絕緣保持器和MI電纜通過(guò)至少設(shè)置在它們之間的第二粘合材料固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的溫度傳感器，其中所述溫度感應(yīng)元件和所述絕緣保持器通過(guò)設(shè)置在金屬外殼、溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器之間的所述第一粘合材料固定在金屬外殼上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度傳感器，其中溫度感應(yīng)元件嵌入在第一粘合材料中并且固定在金屬外殼上。
6.一種制造溫度傳感器的方法，所述溫度傳感器包括具有封閉前部的圓柱形金屬外殼；容納在所述金屬外殼前部的溫度感應(yīng)元件；一條或者多條導(dǎo)線，所述導(dǎo)線從熱敏電阻元件的后部伸出并且從所述熱敏電阻元件傳遞信號(hào)；以及絕緣保持器，所述絕緣保持器位于金屬外殼中的溫度感應(yīng)元件后部，用于保持導(dǎo)線；其中所述方法包括至少在溫度感應(yīng)元件與導(dǎo)線位于其中的絕緣保持器之間提供未硬化的粘合材料；通過(guò)硬化提供在它們之間的粘合材料使溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器彼此固定在一起，以及將溫度感應(yīng)元件和絕緣保持器插入到金屬外殼中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溫度傳感器10，該溫度傳感器10包括一個(gè)金屬外殼5，一個(gè)容納在金屬外殼5的前部5s中的熱敏電阻元件1，延伸到熱敏電阻元件后面并且可以從熱敏電阻元件傳遞一個(gè)信號(hào)的第一和第二導(dǎo)線2a和2b，一個(gè)MI電纜4，第一和第二芯線4a和4b定位該MI電纜4中，并且該MI電纜4具有一個(gè)插入到金屬外殼5中的前部4p，一個(gè)位于金屬外殼5中的熱敏電阻元件1和MI電纜4前部4p之間的絕緣保持器3。絕緣保持器3分別保持第一和第二導(dǎo)線2a和2b以及相應(yīng)的第一和第二芯線4a和4b。導(dǎo)線和相應(yīng)的芯線在絕緣保持器3中互相連接。此外，熱敏電阻元件1和絕緣保持器3通過(guò)膠合劑6固定。
文檔編號(hào)G01K1/08GK1721830SQ20051008488
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2005年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月16日
發(fā)明者半澤剛, 西雅彥 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社