亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：热绝缘温度传感器的制作方法
技术领域：
本公开涉及传感器，并且更具体地涉及温度传感器。
背景技术：
温度传感器普遍用于提供关于流体温度的反馈。在结构中装配ー些温度传感器以检测保持在该结构中或在该结构中流动的流体的温度。例如在内燃发动机中，温度传感器可以用于监控油、冷却剤、甚至是燃料的温度。例如具有金属探针的油温度传感器可被装配在发动机组中的开口中，使得来自传感器的金属螺纹配合发动机组的装配表面的螺纹。用于测量油温的金属探针因此被定位在发动机组的油回流管道中。电连接器典型地连接至温度传感器，以便传递来自温度传感器的信号至远离发动机组的控制电路。各种其它温度传感器也可位于发动机组内，或与内燃发动机所使用的流体相关联。多种其它装置和结构可使用类似于在发动机中使用的温度传感器。发明概述大体上，本公开描述了用于测量目标流体的温度，同时最小化来自装配表面的热干扰的装置。例如，温度传感器可包括聚合体，所述聚合体用于将传感器装配至装配表面并将温度传感元件定位在目标流体中。与其它材料比较，例如金属和金属合金，聚合体可限制热传导性。因此聚合体可将温度传感元件和聚合体中的引线导体与装配表面热隔离开来。温度传感元件可定位在聚合体的远端处，并可通过导热盖针对流体被密封。在一些例子中，导热盖可被填充导热材料来将传感元件热耦合至导热盖。在一些例子中，导热盖可以是金属盖。聚合体也可包括聚合体近端上的连接器部分，即与传感元件相対，以方便与温度传感元件的电连接。聚合体也可包括用于相对于装配表面安装传感器的法兰和被配置用于配合装配表面的固定表面。在其它例子中，可在两个阶段中构造聚合体。第一阶段可生成围绕着引线导体模制的内聚合体。第二阶段可以是在内聚合体之上模制以生成不同配置的连接器、法兰和/或固定表面，同时在变型之间保持统ー的内聚合体、温度传感元件和金属盖配置。所产生的导热盖的热隔离比不与装配表面热隔离的装置提供了更加精确的温度测量和更快速的响应时间。在本发明的一个例子中，温度传感器包括限定至少ー个引线通道并包括在聚合体近端处的连接器部分的聚合体，置于聚合体远端处的末端突起，置于聚合体的近端和远端之间的法兰，其中法兰被配置为与装配工具配合，以及置于法兰和聚合体远端之间的固定表面。温度传感器也包括置于至少一个引线通道中的至少ー个引线导体，与至少ー个引线导体电耦合并被配置为检测流体温度的温度传感元件，以及置于温度传感元件和末端突起的至少一部分之上的导热盖，其中导热盖被配置为将温度传感元件针对流体密封。在本发明的另一例子中，ー种装置包括限定一个或多个引线通道的至少一部分并包括置于内聚合体的远端处的末端突起的内聚合体，和围绕内聚合体的一部分的外聚合体。外聚合体包括外聚合体近端处的连接器部分，外聚合体远端处的螺纹固定表面，其中螺纹固定表面的至少一部分围绕内聚合体的一部分，以及置于外聚合体的近端和远端之间的法兰，其中法兰被配置为与装配工具配合。该装置也包括置于ー个或多个引线通道中的至少ー个引线导体，电耦合至至少ー个引线导体并被配置为检测流体温度的温度传感元件，以及设置于温度传感元件和末端突起的至少一部分之上的导热盖，其中导热盖被配置为将温度传感元件针对流体密封。在本公开的另一例子中，ー种方法包括在至少ー个引线导体之上模制第一聚合物，以生成内聚合体，将温度传感元件焊接至至少ー个引线导体，用填充了导热材料的导热 盖覆盖温度传感元件，以及将导热盖固定至靠近温度传感元件的内聚合体的突起。该方法也包括在内聚合体的至少一部分之上模制第二聚合物，以生成外聚合体，其中外聚合体包括设置在外聚合体近端处的连接器部分，置于靠近温度传感元件的外聚合体的远端处的螺纹固定表面，以及置于外聚合体的近端和远端之间的法兰。在下面的附图和说明书中阐述ー个或多个实施方式的细节。其它特征、目的和优点将从说明书和附图以及从权利要求书显而易见。附图的详细描述图I是包括用于测量流体温度的装配在结构中的温度传感器的示例系统的概念图。图2是图I的温度传感器的透视图解。图3是图I的温度传感器的截面图。图4是具有内聚合体和外聚合体的示例温度传感器的截面图。图5是在温度传感器远端处的示例温度传感元件的截面图。图6是用于利用包覆(overmolded)的外聚合体而制造图4的温度传感器的示例方法的流程图。发明的详细描述大体上，本发明描述了用于测量目标流体的温度，同时最小化来自保护装置的装配平面的热干扰的装置。温度传感器可以包括能精确测量流体温度的传感或检测元件，但被测量的流体温度可被传感器所装配至的结构的温度影响。換言之，来自该结构的热可通过温度传感器的主体传导至传感元件和/或将传感元件电耦合至连接器的引线导体。当将传感器装配到所述结构的温度传感器的螺纹(例如固定表面)由也围绕流体中的温度传感元件的连续金属材料制成时，会恶化该温度梯度误差。例如，温度传感器可被装配在内燃发动机的发动机组中，以便测量在发动机组中流动的油、燃料或冷却剂的温度。因为发动机组的温度不总是与被测流体的温度相同，所以在温度传感器的固定表面和温度传感元件和/或传感器中的引线导体之间会引起低温梯度。温度传感器中的温度梯度误差对于具有高热容量的装配结构(例如发动机组)来说可能是常见的，因为该结构可以保持与被测流体之间的高温差。当被测流体的体积相对于接触温度传感器的主体的装配结构的表面积是小的时，也会加大温度梯度误差。如下面更详细描述的，温度传感器可包括聚合体，该聚合体用于将传感器装配至结构的装配表面并定位与目标流体接触的温度传感元件。因为与其它材料(例如金属和金属合金)相比聚合体可以限制热传导率，所以聚合体可将温度传感元件和聚合体内的引线导体与装配表面热隔离。温度传感元件可被定位在聚合体的远端，并通过导热盖针对流体被密封，该导热盖例如是金属盖、导热环氧树脂或导热热塑性塑料。在一些例子中，金属盖可被填充以导热材料来将传感元件热耦合至金属盖。和热绝缘聚合体相比，金属盖和导热材料可促进高的热传导率，该高的热传导率允许温度传感元件快速响应流体温度的任何变化。另外，金属盖的表面积和体积可被最小化以减少金属盖的热容量，并增大温度传感元件对于温度变化的响应。温度传感器的聚合体可包括聚合体近端上的连接器部分，也就是与传感元件相对，以方便与温度传感元件的电连接。聚合体可包括法兰，例如，六边形外表面，以便相对于装配表面和被配置为配合装配表面的固定表面安装传感器，所述固定表面例如是螺纹结构。在一些例子中，可以在两个阶段中构造聚合体。第一阶段可生成内聚合体，该内聚合体围绕引线导体模制并支持温度传感元件和金属盖。第二阶段可生成在内聚合体的一部分之上模制的外聚合体。以这种方式，可形成外聚合体来生成连接器、法兰和/或固定表面的不同配置，同时在温度传感器的变型之间保持统ー的内聚合体、温度传感元件和导热盖配置。图I是示例系统10的概念图，该示例系统10包括用于测量流体32温度的装配在壁28中的温度传感器12。如图I所示，系统10包括温度传感器12、壁28和30以及流体32。系统10可以是温度传感器12和包括流体32或允许流体32在结构的壁28和30之间 流动的结构(发动机组)的任何组合。因此，系统10可以是内燃发动机或其中温度传感器被用来监控流体温度的任何其它系统。温度传感器12可包括聚合体14、金属盖24和温度传感兀件26。聚合体14包括几部分，例如连接器部分16、法兰18、固定表面20和末端突起22，它们被设计用来执行与温度传感器12关联的各种功能。连接器部分16可被配置成容纳电耦合到温度传感元件26的电连接器。法兰18可被配置用来配合装配工具，以在壁28中安装温度传感器12，例如法兰18可具有六边形外表面。固定表面20可被配置为配合装配表面29并保护壁28中的温度传感器12。在图I的例子中，固定表面20包括配置为配合螺纹装配表面29的螺纹结构。聚合体14也包括置于聚合体14远端的末端突起22。温度传感器12也包括金属盖24。金属盖24置于温度传感器12的远端，并被配置为覆盖温度传感元件26。通过将金属盖24的边缘卷曲、粘合剂或其它固定元件，金属盖24也被附着至末端突起22。在一些例子中，金属盖24可针对流体32来密封温度传感元件26。尽管金属盖24自身可与温度传感元件25接触，但是传导材料可填充金属盖24的至少一部分，并将金属盖24热耦合至温度传感元件25。在其它例子中，金属盖24可由非金属热传导材料制成，比如导热环氧树脂或导热热塑性塑料。温度传感元件26检测流体32的温度，并生成表示所检测的温度的电信号。在一些例子中，温度传感元件26可以是热敏电阻、热电偶、电阻温度检测器(RTD)，或任何其它的接触温度传感器。采用的温度传感元件26的具体类型可取决于流体32的预期温度范围和流体32的化学性质。尽管温度传感器12通常被描述为仅包括ー个温度传感元件26，温度传感器12的一些例子可包括两个或更多个温度传感元件。当采用多个温度传感元件吋，每个元件可以是相同类型或不同类型的传感元件。多个传感元件也允许温度传感器12在更宽的温度范围内精确地测量温度，其中一个传感元件被配置用于测量ー个温度范围，而另一个传感元件被配置用于测量不同或部分重叠的温度范围。温度传感器12被装配在壁28中的开口内。在图I的例子中，壁28的装配表面29限定壁28中的开ロ，且装配表面29被刻螺纹来容纳固定表面20的螺纹结构。用这种方式，温度传感器12用带螺纹的固定机构配合壁28的装配表面29。在其它例子中，温度传感器可用其它固定方法被装配到壁28或在壁28内。例如，固定表面20可采用其它旋转机构，例如，Luer Lock，粘合剂，搭扣配合，ー个或多个销或螺丝，或任何其它类型的机械或化学固定技木。除了固定表面20之外或代替固定表面20，在一些例子中，系统10可采用闩锁或其他被配置为相对壁28保持法兰18的结构。尽管温度传感器12通�？杀幻枋鑫�突出进入包括流体32的通道或容器，温度传感器12可被凹进而远离流体32的主要流动。例如，壁28可形成流体32的空腔，使得当温度传感器12安装在壁28中时，金属盖24保持在流体32的主要流动之外。在任一例子中， 金属盖24被阻止接触壁28或30，以阻止从任ー壁到温度传感元件26的热传导。流体32可以是任何物质，例如液体或气体，包括在壁28和30之间和/或被允许在壁28和30之间移动。温度传感器12可完全封闭壁28中由装配表面29限定的开ロ，使得没有流体32可在温度传感器12周围逸出。可在多种应用中使用温度传感器12，例如系统10可以是发动机、制冷単元、加热系统、储藏容器或制造过程。例如，温度传感器12被安装在内燃发动机中，以测量与内燃发动机关联的滑润剂、冷却剂或燃料的温度。在另一例子中，温度传感器12被装配在发动机组的壁中，以测量柴油机燃料的温度。聚合体14通常被配置为包括热绝缘特性。換言之，聚合体14限制了从壁28到聚合体14中的温度传感元件26和引线导体的热传导。热绝缘聚合体可限制流体32温度测量中的任何热梯度误差，因为来自壁28的能量对聚合体14中的温度传感元件26和引线导体很少有影响。如在这里进ー步详细描述的，可以在多个阶段中用单个类型的聚合物或两个或更多个类型的聚合物来构造聚合体14。尽管聚合体14在这里通常被描述为完全由聚合物材料构造，但是温度传感器12的一些例子可包括由其它热绝缘材料构造的主体。例如,温度传感器12的主体可由合成材料构造。在其它例子中，主体可由具有各种金属的聚合物或嵌入聚合物中的合成材料构造。将温度传感元件26和引线导体与壁28热隔离开来的任何材料可被用于温度传感器12的构造主体，例如聚合体14。图2是图I的温度传感器12的外部表面的透视图解。如图2所示，温度传感器12的外部包括聚合体14、金属盖24和流体密封34。聚合体14提供四种不同的部分，包括连接器部分16，法兰18，固定表面20和末端突起22。连接器部分16被配置用来配合另ー电连接器，以传输来自图2的温度传感元件26的表示流体温度的信号。监控或控制系统然后可使用温度信号来监控流体32的温度和/或响应被测温度而调节ー个或多个系统。连接器部分16可被模制以配合本领域所使用的任何的电连接器。在图2的例子中，法兰18被配置有可与装配工具配合的六边形外部表面，例如套筒扳手或月牙扳手，用来将温度传感器12螺旋到用于检测流体温度的位置中。因此，聚合体14的固定结构20配置有螺纹固定结构或螺纹表面，以便将温度传感器12固定到期望的结构。螺纹结构可由任意数量的独特或通常使用的螺纹类型形成，例如，M12X I. 25公制的标准螺纹。末端突起22从固定结构20延伸出去，以便将金属盖24从被配合至固定表面20的装配表面分离开来。通过附着到末端突起22的远端，金属盖24可针对流体密封图I的温度传感元件26。以这种方式，末端突起22可提供用于金属盖24的一部分的连接表面。当定位温度传感器12以测量流体的温度时，仅金属盖24和末端突起22可以接触流体。在一些例子中，如果固定结构20的长度长于结构的装配表面，固定结构20的一部分也可接触流体。流体密封34可以是O-环、粘合剂、或一旦安装温度传感器12 了则防止流体从该结构逸出的其它材料。图3是图I和2的温度传感器12的截面图。如图3所示，温度传感器12包括聚合体14、金属盖28和温度传感元件26。在图3的例子中，聚合体14由单个类型的聚合物构造。虽然聚合体14可以构造为单个类型聚合物的ー个模子，但是可以将聚合体14装配成两个或多个部分，并且经由粘合剂、重熔融聚合体、阳和阴螺旋接头或任何其它固定方法固定在一起。如上所述，聚合体14包括连接器部分16、法兰18、固定表面20和末端突起22。
另外，温度传感器12包括电耦合至温度传感元件26的引线导体36A和36B (共同地“导体36”)。导体36可允许例如电压和电流的电功率由电连接器(未表示)提供，以用于温度传感兀件26的操作。电连接器可被配置用来配合连接器部分16并电稱合导体36。在提供用于内燃发动机的油温测量的温度传感器12的例子中，关联的计算机可利用温度測量或表示温度的原始信号来控制发动机的ー个或多个功能。在其它例子中，导体36自身可不将温度传感元件26电耦合至电连接器。相反，柔性或刚性印刷电路板(PCB)可将温度传感元件26耦合至导体36。PCB可至少部分居于聚合体14中，并执行用于温度传感元件26的ー个或多个功能。例如，PCB可提供板上(onborard)校准、信号滤波或允许模拟或数字信号从导体36被直接传输出去的其它特征。在其它例子中，温度传感元件26可被集成在PCB中，使得PCB的一部分居于金属盖26中。在温度传感器12的其它例子中，不同数量的导体36可定位于聚合体14中。例如，对于温度传感元件26可仅需要单个导体。可替代的，三个或更多个导体可以用于一个或多个温度传感元件26。在任何情况中，聚合体14可支持利用ー个或多个温度传感元件26所需的任何数量的导体36。导体36在图3中示出被单独模制到聚合体14中。换言之，聚合体14为引线导体36A提供引线通道37A，以及为引线导体36B提供引线通道37B。以这种方式，导体36的每一个被置于它们各自的引线通道37A和37B中。在其它例子中，两个或更多的引线导体可被置于单个引线通道中。引线导体可被缠绕在一起，并在引线通道中彼此电绝缘。在任何情况下，聚合体14提供用于导体通过温度传感器12的通道。如上所述，聚合体14包括位于聚合体14和温度传感器12近端处的连接器部分16。末端突起22置于聚合体14的远端、固定表面20的远端处。聚合体14的法兰18位于聚合体14的近端和远端之间、连接器部分16的远端，且法兰18被配置用来配合装配工具。聚合体14的固定表面20也位于聚合体14的近端和远端之间，法兰18的远端并且靠近末立而关起22。温度传感兀件26位于末纟而关起22的远纟而或超出末纟而关起22，并电稱合至导体36，以允许温度传感元件26检测接触金属盖24的流体的温度。在图3的例子中，法兰18配置有围绕聚合体14的周围的六边形外部表面。该六边形外部表面可用来配合套筒扳手、月牙扳手或当固定表面20包括螺纹结构时提供用于把温度传感器12螺旋到期望结构中的杠杆作用的任何其它装配工具。因此，图3的例子提供了作为固定表面20的螺纹结构。螺纹结构可被配置用来配合邻近结构的螺纹装配表面或支持温度传感器12的壁。可根据任何标准或定制的节距和深度来配置螺纹结构。在一个例子中，固定表面20可具有对应于M12X I. 25公制标准的螺纹结构。例如导热盖的金属盖24被置于温度传感兀件26之上和末端突起22的远端部分之上。金属盖24也示出具有在末端突起22的远端部分周围卷曲的金属盖24的边沿。盖密封38也被提供用来确保没有流体在末端突起22和金属盖24之间通过。用这种方式，金属盖24可针对与金属盖24的外部表面接触的任何流体来密封温度传感元件26。在其它例子中，在温度传感器12中可不提供盖密封38。在可替代的例子中，金属盖24可完全覆盖末端突起22。如果金属盖24被放置于小的通道中，或限制对在金属盖24之上通过的流体的流动阻カ和/或干扰，这种类型的配置可能是期望的。如这里所述的，金属盖24导热，使得来自目标流体的能量可容易地传送到温度传 感元件26。在金属盖24中也可提供传导材料以便在目标流体和温度传感元件26之间来传导能量。金属盖24可允许温度传感元件26对出现在流体中的任何温度变化提供快速响应。如这里所述的，在其它例子中，金属盖24可由非金属导热材料构造，比如导热环氧树脂或导热热塑性塑料。相比金属盖24，聚合体14可被构造用来将温度传感元件26和导体36与接触固定表面20的装配表面热隔离开来。虽然聚合物一般比金属或金属合金热传导性能差，但是用于聚合体14的聚合物类型可被选择用来提供低的导热率，同时与目标流体在化学和热方面兼容。例如，一些聚合物可以用于高温流体，而其它聚合物可以用于低温流体。在内燃发动机的例子中，聚合体14被构造用于结构上承受高达200摄氏度的温度。通常，金属盖24可由单个壁构造。金属盖24可被拉伸成合适的形状以用于包封温度传感元件26。金属盖24的厚度可以在大约0. I毫米(mm)和2. 0毫米(mm)之间。但也可以预期任何其它更小或更大厚度的金属盖24。例如，金属盖24的厚度可被配置用来承受目标流体的压力，以防止对温度传感元件26的任何损坏。在其它例子中，金属盖24可由两个或更多个壁或层构造。每ー层可彼此接触，或者传导材料可被放置在层之间，以传导来自流体的热能至温度传感元件26。温度传感器12也包括置于法兰18和固定表面20之间的聚合体14的外表面上的流体密封34。流体密封34可以是0-环、碾压垫圈(crush washer)、粘合剂或一旦传感器被安装就防止流体从温度传感器12逸出的其它材料。虽然当固定表面20被配置为如图3所示的螺纹结构时可以提供流体密封34，但是温度传感器12的ー些例子可不包括流体密封34。例如，如果固定表面20配置有粘合剂以避免流体流经聚合体14，流体密封34可以不需要。温度传感器12的尺寸可被改变来满足对于温度传感器12的宽范围的应用。虽然在这里提供示例尺寸，也可预期更小和更大的尺寸。通常，温度传感器12的长度(L)在大约1.0厘米(cm)和22.0厘米(cm)之间。在图3的例子中，L大约等于6厘米。因此，聚合体14可以具有一般在1.0厘米到20.0厘米之间的长度(G)。因为聚合体14可被分段成不同的功能部分，提供每ー部分的尺寸。通常，连接器部分16长度(A)可以在大约0. 3厘米到100厘米之间。法兰18长度⑶可以在大约0. I厘米到3. 0厘米之间。固定表面20长度(C)可以在大约0. 3厘米到6. 0厘米之间。末端突起22长度⑶可以在大约0. 2厘米到8.0厘米之间。金属盖24可以具有通常在大约0. I厘米到5.0厘米之间的长度(F)。如果热反应时间被期望最小，更小的金属盖24尺寸可能是有益的。在一些例子中，金属盖长度F可以小于末端突起长度D。然而在具有小末端突起22的温度传感器12的例子中，金属盖24长度F可大于末端突起22的长度D。通常,金属盖长度F可以显著小于聚合体长度G。在一些例子中，金属盖长度F可以小于聚合体长度G的大约25%。例如，如果聚合体14具有大约4. O厘米的长度G，金属盖24可以具有小于大约I. O厘米的长度。图4是包括内聚合体42和外聚合体44的示例温度传感 器40的截面图。温度传感器40类似于

图1-3的温度传感器12。但是，温度传感器40包括内聚合体42和取代温度传感器12的单个聚合体14的包覆外聚合体44。如图4所示，温度传感器40包括内聚合体42、外聚合体44、金属盖54和温度传感兀件56。金属盖54可基本类似于图3的金属盖24，并且温度传感元件56可基本类似于温度传感元件26。在图4的例子中，内聚合体42和外聚合体44都由聚合物材料构造。虽然内聚合体42和外聚合体44可由单个类型的聚合物材料构成，例如相同的聚合物材料，内聚合体42可由与外聚合体44不同类型的聚合物材料构造。在一些例子中，类似但不相同的聚合物材料可被用来构造内聚合体42和外聚合体44。例如，类似的聚合物可在同一类聚合物中，或显现利用可以用于温度传感器12的两种类似聚合物的性质。如果在内聚合体42之上模制外聚合体44，为内聚合体和外聚合体使用单个类型的聚合物材料可促进每ー结构之间的粘附。换言之，在包覆模制(over mold)过程中，夕卜聚合体44可至少部分熔合至内聚合体42,并在外聚合体44和内聚合体42之间生成密封。使用不同类型的聚合物材料可以其它方式有益。例如，低刚性聚合物材料可用来构造外聚合体44，以方便配合连接器部分46，并且高刚性聚合物材料可用来构造内聚合体42，以承受压力、温度和/或与末端突起52相接触的目标流体的流动。在另一例子中，构造具有外聚合体44和内聚合体42的温度传感器40可以方便部件的大規模生产和可交换性。换言之,相同配置的内聚合体42可与外聚合体44的不同变型一起用于产生具有改变了的连接器部分46、法兰48和/或固定表面50的温度传感器。此外，可以在内聚合体42的不同模子之上使用外聚合体44的单个模子，以便生成具有不同长度、宽度或形状的末端突起52或甚至不同类型的温度传感元件56和/或导热盖54的温度传感器。以这种方式，例如，温度传感器50可被配置用于不同的应用，而无需为每ー应用构造単独的聚合体。尽管内聚合体42和外聚合体44的每ー个可以构造为单个类型聚合物的ー个模子，内聚合体42和外聚合体44的一个或两者可以装配成两个或更多个部分，并经由粘合齐U、重熔融聚合物、阳和阴螺旋接头或任何其它固定方法固定在一起。一起地，内聚合体42和外聚合体44可包括图3的聚合体14的相同特征。内聚合体42可包括末端突起52。外聚合体44可包括连接器部分46、法兰48和固定表面50。在其它例子中，聚合体42和44的每ー个可提供温度传感器40的可替代特征。在图4的例子中，内聚合体42可限定引线通道63A和63B的至少一部分。内聚合体42也可包括置于内聚合体42远端处的末端突起52。外聚合体44也被配置用于围绕内聚合体42的一部分。在一些例子中，外聚合体44可仅围绕与金属盖54相対的内聚合体42的近端部分。通常，在形成内聚合体42后，在内聚合体42之上模制外聚合体44。但是，在粘附外聚合体44或以其它方式将外聚合体44固定在一起之前，通过接合外聚合体44的两半或多于两个的部分，外聚合体44也可被构造在内聚合体42的一部分的周围。为促进内聚合体42和外聚合体44之间的结构完整性，内聚合体42可包括延伸进外聚合体44的一个或多个隆起(ridge) 51。在图4的例子中，隆起51被提供在外聚合体44的固定表面50中。通常，内聚合体42的末端突起52可从外聚合体44远端延伸出来。在一些例子中，外聚合体44可甚至用末端突起52的远端来終止。在其它例子中，可在金属盖54的一部分之上模制外聚合体44，也就是外聚合体44覆盖金属盖54的一部分。在金属盖54的一部分之上模制外聚合体4 4也可以将金属盖54固定至外聚合体44，并防止流体进入金属盖54中。外聚合体44可包括外聚合体44近端处的连接器部分46和位于连接器部分46和外聚合体44远端之间并被配置用于配合装配工具(例如套筒或月牙扳手)的法兰48。外聚合体44也可包括位于外聚合体44远端的固定表面50,例如法兰48的远端。固定表面50的至少一部分可被配置用来围绕内聚合体42的一部分。在图4的例子中，固定表面50被配置为螺纹固定表面。该螺纹结构可被配置用来配合相邻结构的螺纹装配表面或支持温度传感器40的壁。可根据任何标准或定制的节距和深度配置螺纹结构。在一个例子中，固定表面50可以具有对应于M12X I. 25公制标准的螺纹结构。温度传感器12也包括电耦合至温度传感元件56的引线导体62A和62B(共同地“导体62”)。内聚合体42可以限定穿过内聚合体42的引线通道63A和63B。另外，外聚合体44可以限定穿过外聚合体44的引线通道63A和63B的另一部分。导体62可被置于它们各自的引线通道63A和63B中。用这种方式，在导体62的一部分周围可以模制内聚合体42和外聚合体44中的每ー个。在其它例子中，仅内聚合体42可限定通道63A和63B，并在导体62周围被模制。在温度传感器40的其它例子中，不同数量的导体62可被放置在内聚合体42和外聚合体44中。例如，对于温度传感元件56可仅需要单个导体。可替代的，三个或更多个导体可用于ー个或多个温度传感兀件56。在任何情况下，内聚合体42,在一些例子中和外聚合体44，可支持利用ー个或多个温度传感元件56所需的任意数量的导体62。导体62在图4中示出为单独地模制到内聚合体42和外聚合体44中。在其它例子中，两个或更多个引线导体可被置于单个引线通道中。引线导体可被缠绕在一起，并在引线通道中彼此电绝缘。温度传感元件56位于内聚合体42远端之外，例如末端突起52的远端。温度传感元件56也电耦合至导体62，以允许温度传感元件56检测接触金属盖54的流体的温度。金属盖54可基本上类似于图3中温度传感器12的金属盖24。金属盖54也置于温度传感兀件56之上和末端突起52的远端部分之上。金属盖54也示出具有在通过内聚合体42提供的末端突起52的远端部分周围卷曲的金属盖54的边缘。盖密封58也被提供用来保证没有流体在末端突起52和金属盖54之间通过。以这种方式，金属盖54可针对与金属盖54外表面接触的任何流体密封温度传感元件56。在可替代例子中，金属盖54可完全覆盖末端突起52，使得金属盖54被放置在小的通道中或限制对在金属盖54之上流动的流体的流动阻力和/或干扰。通常，图3的金属盖24或金属盖54可以是用于针对目标流体分别密封温度传感元件26或56的装置。温度传感器40也包括置于法兰48和固定表面50之间的外聚合体44的外表面上的流体密封60。流体密封60可基本上类似于图3所示的温度传感器12的流体密封34。
与聚合体14类似，内聚合体42和外聚合体44可被配置成将温度传感元件56和导体62与接触固定表面50的装配表面热隔离开来。以这种方式，内聚合体42和外聚合体44都减小了目标流体温度測量中的任何热梯度误差。图5是在示例温度传感器12远端的温度传感元件26的截面图。虽然关于温度传感器12描述图5，但是可以可替代地使用温度传感器40。如图5所示，金属盖24被置于聚合体14的末端突起22的远端之上。导体36也被置于聚合体14中并电耦合至温度传感元件26。导体36A的远端72A和导体36的远端72B可被电阻焊接，或以其它方式结合(bond)至温度传感元件26。如于此所述的，在一些例子中，柔性或刚性印刷电路板(PCB)可将温度传感元件26耦合至导体36。在其它例子中，PCB可包括温度传感元件26。PCB可至少部分居于聚合体14中，并执行用于温度传感元件26的ー个或多个功能。例如，PCB可提供板上校准、信号滤波或允许模拟或数字信号从导体36被直接传输出去的其它特征。除了针对目标流体来密封温度传感元件26的金属盖24之外，导热材料70也可被置于金属盖24中。导热材料70可接触温度传感元件26和金属盖24的内表面，使得温度传感元件26热耦合至金属盖24。导热材料70可以是导热的膏、流体、凝胶、树脂、粘合剂或任何其它合适的材料。导热材料70的使用可以帮助减小目标流体和温度传感元件26之间的热响应时间，以最小化測量流体温度变化时的任何延迟。如这里所述的，金属盖24和导热材料70可促进允许温度传感元件26对目标流体的任何温度变化快速响应的高热传导率。金属盖24的小的表面积和体积可减小金属盖的热容量并增加温度传感元件26对目标流体温度变化的响应。因此，可以尽可能小地构造金属盖24，并且在一些例子中，最小体积的导热材料70可被用在温度传感器12中。虽然导热材料70也可将金属盖24粘附至末端突起22的远端，金属盖24也可被附着至末端突起22。在图5的例子中，末端突起22可包括狭窄部分76，所述狭窄部分的直径小于末端突起22的其余部分。盖边缘78可被卷曲、折叠、弯曲或以其它方式配合至狭窄部分76。因此，经由盖边缘78和狭窄部分76之间的接触，盖边缘78被固定至末端突起22。此外，盖密封38可提供附加密封，以防止流体进入金属盖24。如上所示，相比较温度传感器12的其余部分，金属盖24通�？梢允切〉�。例如，金属盖24的纵向长度可以小于末端突起22的长度。在另ー个例子中，金属盖24的长度可以小于聚合体14的长度的25%。在其它例子中，金属盖24的长度可以在聚合体14长度的大约2%到40%之间。如于此所述的，金属盖24通�？梢杂傻ジ霰诠乖臁＝鹗舾�24可被拉伸成合适的形状，例如金属管，用于包封温度传感元件26。金属盖24的厚度可在大约0. I毫米(mm)到2.0毫米(mm)之间。但是，也可以预期任何其它更小或更大厚度的金属盖24。例如，金属盖24的厚度可被配置成承受目标流体的压力，以防止对温度传感元件26的任何损坏。在其它例子中，金属盖24可由两个或更多个壁或层构造。每ー层可以相互接触，或传导材料可被放置在层之间以传导来自流体的热能至温度传感元件26。虽然金属盖24被示出具有半球形末端，金属盖24可以构造成适用于测量目标流体的任何形状。在高速流体中，金属盖24的末端可被成形为最小化对金属盖24表面的流体拖曳。在一些例子中，金属盖24可由金属合金、纯金属或金属合成材料构造。在其它例子中，金属盖24可以是不同类型的传导材料。其它非金属传导材料可包括复合材料、碳衍生材料以及其它这种材料。例如，金属盖24可由导热环氧树脂或导热热塑性塑料构造。在这些例子的任ー个中，可在温度传感元件26之上模制导热环氧树脂或导热热塑性塑料，带有或没有导热材料70。在这些例子中，盖密封38可以不需要。图6是用于制造具有包覆的外聚合体44的图4的温度传感器40的示例方法的流程图。虽然关于图4的温度传感器40描述图6，类似方法也可用于构造温度传感器12或其它聚合体温度传感器。如图6所示，第一步用于在引线导体62之上模制第一聚合物，以生成内聚合体42 (80)。在其它例子中，聚合体42可被模制来限定用于引线导体62的随后插入的通道63。下面，温度传感元件56被电阳焊接至引线导体62上(82)。
金属盖54然后被填充导热材料70，并被放置于温度传感元件56之上，以覆盖传感元件(84)。在一些例子中，金属盖54可被预先填充导热材料70。然后在通过第一聚合物模子生成的内聚合体42的远端突起52周围卷曲金属盖54的盖边缘78，以将金属盖54固定至末端突起52 (86)。通常，盖边缘78固定靠近温度传感元件56的金属盖。到此时，内聚合体42和温度传感元件可以用于温度传感器40的任何应用，但内聚合体42也可形成为对于不同应用具有不同的形状和尺寸。然后可以在内聚合体42之上模制外聚合体44以适合用于温度传感器40的任何应用。可以在第一聚合物模子(例如内聚合体42)的至少近端部分之上模制第二聚合物，以生成包覆的外聚合体44 (88)。外聚合体44可以包括连接器部分46，连接器部分46远端的法兰48和在法兰48远端并靠近温度传感元件56的螺纹固定表面50。最終，流体密封60被装配在法兰48的基部和固定表面50的螺纹结构之间(90)。在一些例子中，第一聚合物和第二聚合物可以是相同类型的聚合物材料，即内聚合体42和外聚合体44由单个类型的聚合物材料构造。当第二聚合物被包覆成型以形成更加完整的聚合体时，用于聚合体42和44的单个类型的聚合体可促进第一聚合物的重熔融。在其它例子中，第一聚合物和第二聚合物可以是不同类型的聚合物。作为ー些例子，不同类型的聚合物可被用干与流体化学、流体温度、流体压カ或装配表面温度的兼容性。这里描述的装置可提供各种优点。例如，接触用于温度传感器的装配表面的聚合体可以将温度传感元件与装配表面热隔离开来，以减小由于热梯度误差而导致的温度測量误差。另外，温度传感器可利用接触目标流体的金属盖提供对变化温度的快速响应时间。在另ー个例子中，聚合体的两阶段模制可为可被定制用于不同应用的内聚合体提供形成外聚合体的包覆。聚合体可被形成为不同尺寸的连接器部分、末端突起、固定表面和法兰。已经描述了本发明的各个实施例。例如，已经描述了温度传感器的多个例子和温度传感器的多个特征。虽然已经以内燃发动机为背景描述了许多例子，所述温度传感器可在多种其它装置和结构中有用。这些和其它实施例在下面权利要求的范围中。
权利要求
1.一种温度传感器，包括 聚合体，限定至少一个引线通道并包括 聚合体近端处的连接器部分； 置于聚合体远端处的末端突起； 置于聚合体的近端和远端之间的法兰，其中所述法兰被配置用于配合装配工具；以及 置于所述法兰和聚合体远端之间的固定表面； 置于至少一个引线通道中的至少一个引线导体； 电耦合至至少一个引线导体并被配置用于检测流体温度的温度传感元件；以及 置于温度传感元件和末端突起的至少一部分之上的导热盖，其中所述导热盖被配置用于针对所述流体来密封温度传感元件。
2.如权利要求I所述的温度传感器，其中聚合体将温度传感元件和至少一个引线导体与装配表面热隔离开来。
3.如权利要求I和2中任一项所述的温度传感器，其中聚合体包括 第一聚合物模子，限定至少一个引线通道的至少一部分和限定末端突起；以及 置于第一聚合物模子的至少一部分之上的第二聚合物模子，其中第二聚合物模子限定连接器部分、法兰和固定表面。
4.如权利要求3所述的温度传感器，其中第一聚合物模子和第二聚合物模子由单个类型的聚合物材料或不同类型的聚合物材料构造。
5.如权利要求I至4中任一项所述的温度传感器，进一步包括置于导热盖中的导热材料 其中所述导热材料将温度传感元件热耦合至导热盖。
6.如权利要求I至5中任一项所述的温度传感器，其中导热盖的盖长度小于末端突起长度，且盖长度小于聚合体长度的25%。
7.如权利要求I至6中任一项所述的温度传感器，其中导热盖包括金属盖，所述金属盖包括单个壁，并且其中所述金属盖的单个壁具有在大约0. I毫米和2. 0毫米之间的厚度。
8.如权利要求I至7中任一项所述的温度传感器，进一步包括置于法兰与固定表面之间的聚合体的外表面上的流体密封。
9.如权利要求I至8中任一项所述的温度传感器，其中连接器部分被配置用于容纳耦合至至少一个引线导体的电连接器，法兰包括围绕聚合体周边的六边形外部表面，并且固定表面包括螺纹结构，所述螺纹结构被配置成配合螺纹装配表面。
10.如权利要求I至9中任一项所述的温度传感器，其中流体是与内燃发动机关联的滑润剂、冷却剂或燃料的一种。
全文摘要
热绝缘温度传感器包括聚合体，该聚合体用于将传感器装配至装配表面，并定位温度传感元件于目标流体中。温度传感元件可定位在聚合体的远端处，并通过填充了导热材料的金属盖针对流体被密封。用这种方式，聚合体可将温度传感元件和聚合体中的引线导体与装配表面热绝缘开来。聚合体也可包括近端上的连接器，以方便与温度传感元件的电连接，并包括法兰，以用于相对于装配表面安装传感器，并包括固定表面，所述固定表面被配置用于配合装配表面。在一些例子中，可在两个阶段中构造聚合体，以方便连接器、法兰和/或固定表面的不同配置。
文档编号G01K1/20GK102628714SQ20121010328
公开日2012年8月8日 申请日期2012年2月6日 优先权日2011年2月4日
发明者G·克里什纳默蒂, J·博伊德, K·马朱姆达 申请人:霍尼韦尔国际公司