用于连接到热测量系统的热导线和模组块的制作方法

本发明主要涉及移动测量技术领域，特别是涉及一种用于传输电信号的热导线和用于与热导线进行电和机械连接的模组块以及机动车中的由用于进行信号传输的多个模组块构成的对应的热测量系统。

背景技术：

特别是适合于在机动车中测量状态参量或者一般的物理参数的一般的电设备，例如操作元件、控制设备、致动器或者传感器是已知的。经常要确定的状态参量是温度。对应地可以将电设备设计为温度测量设备，特别是设计为所谓的热元件，其可以用于测量机动车中的选择的位置处的温度(例如排气管、催化剂、冷却水和油的温度)。

热元件的工作方式主要基于，当连接点(测量点)具有与能够测量热电压的热导线的两个开放的导体端部不同的温度时，在分别在一端连接的由不同的材料制成的两个电线导体，即所谓的热导线之间形成热电电压。两个开放的导体端部之间由不同的导体金属导致的电压差对于测量点温度的确定有决定性的贡献。

在汽车与供电行业中，多个这种热导线作为测量系统的一部分在测试车辆中得到应用。与机动车提供的功能的增加相关联的稳步发展因此导致在测试阶段期间必须通过测量技术进行测试的部件和控制器的数量变得越来越大。因此，通常在测试车辆中安装大约600至800个测试点，用于测量热状况。因此，布线开销由安装时间和所使用的线缆量构成。测量技术所需的测试车辆中的空间也扮演了重要的角色。

为了减少线缆量，已经知道用也称为(测量)模块的具有传统连接器的模组块来接收多个热导线。其获取由传感器收集的数据并且对其进行预处理，即信号预处理器对数据进行加强和数字化并且将其传送到外部数据存储器，即所谓的数据记录仪。为此，该模块还包括微处理器并且由此提供数字接口，用于向外部世界提供所收集的数据。该数字接口使得能够例如将该模块连接到安装在车辆中的数字记录仪。此外，该数字接口还使得所述模块能够彼此连接。

一般来说，用于这种测量技术，即特别是将热导线与模组块连接的安装时间是每辆测试车辆至少4个星期。

在这方面，在现有技术中已知热导线设置有手动装配的插头。在此，热导线，即每个热导线相应的两个导体，与一个插头连接，该插头又插入一个模组块。然后，经由数据记录仪进行测量数据到分析设备(例如pc或膝上型计算机)的传输。对热导线的两个不同的导体的正确的极性的考虑导致安装时间长。此外，当通过颜色代码来区分导体时，仍不能完全排除由于两个导体本身混淆的危险而使极性颠倒。

公开文献wo88/02106a1涉及一种热元件导线，其包括正热元件、负热元件、护套和用于对热元件进行绝缘的压实陶瓷。护套特别地包括抗氧化的混合物，该抗氧化的混合物具有与负热元件的热系数大致对应的热系数以及超过1300℃的熔点。

从公开文献jp2007078420a中已知一种热元件，其用pfa包覆。这种热元件特别地还包括正导线和负导线，其中，导线并排布置并且用pfa包覆。

从美国专利7,234,864b2中已知一种多通道连接块中的比较测量点，用于确定比较点温度。

本发明要解决的技术问题是，提供一种极性颠倒安全的热导线以及用于与该热导线电连接的对应的模组块。

技术实现要素：

根据第一方面，本发明提供根据权利要求1的极性颠倒安全的热导线。

根据第二方面，本发明提供根据权利要求6的由两个接触销、接收通道和应力释放件构成的模组块，特别是用于与根据第一方面的热导线进行电和机械接触。

根据第三方面，本发明提供根据权利要求11的由用于接收多个根据第一方面的热导线的至少两个模组块和基板构成的模组块的系统。

本发明的其它方面和特征从从属权利要求、附图和下面的描述中得到。

附图说明

现在，参考附图示例性地描述本发明的实施例，其中：

图1a、1b和1c分别以横向截面图示出了根据本发明的热导线的实施例；

图2示意性地示出了模组块；

图3以纵向截面图示意性地示出了与热导线处于电连接状态的接触销；以及

图4示意性地示出了根据本发明的由两个模组块和一个基板构成的模组块的系统。

具体实施方式

在图1a、1b和1c中分别示出了依据本发明的热导线的实施例。在图2中示出了用于连接根据本发明的热导线的模组块的实施例。图3示例性地示出了处于电连接状态的模组块的接触销和热导线。在图4中示例性地示出了根据本发明的模组块的系统。在进行详细描述之前，首先对实施例和其优点进行一般的说明。

根据本发明的热导线首先被考虑用在移动车辆测量技术中，特别是在测试车辆的车队测试中使用以及用于测试台。

实施例涉及具有第一芯线和第二芯线的热导线。原则上，这两个芯线都可以由所有可获得的材料(例如铜、铁或者镍)形成。一般使用标准化的热材料(例如t型、j型或者k型)作为芯线。在此，热导线一般包括具有不同的材料的两个芯线。因此，例如t型的热导线由铜芯线和铜-镍芯线构成。在一个优选实施方式中，第一芯线由镍形成，而第二芯线由镍-铬(k型)形成。根据并列的一个方面，第一芯线和第二芯线具有相同的直径。

热导线还包括第一芯线绝缘材料和第二芯线绝缘材料以及外部绝缘材料。根据所希望的耐温性选择绝缘材料。在一些实施方式中，芯线绝缘部和/或外部绝缘部具有不同的材料。此外，一个绝缘部也可以具有多种绝缘材料。热导线的总耐温性一般取决于绝缘材料部分的最低的耐温性。就像一般对于热导线那样，绝缘部可以由不同的材料制成(例如塑料、硅树脂、特氟隆或玻璃纤维)。芯线绝缘材料和外部绝缘材料优选具有特氟隆，因为这种合成材料具有高的耐气候性和相对高的绝缘强度。特别是，它可以具有ptfe(polytetrafluorethylen(聚四氟乙烯))，其具有高达大约260℃的耐温性。本发明不局限于绝缘部的特定材料设计。

在这些实施例中，第一芯线用第一芯线绝缘材料至少包覆一次并且形成第一导线元件。第二芯线用第二芯线绝缘材料至少包覆一次并且/或者用外部绝缘材料至少单独包覆一次并且形成第二导线元件。对电导线或芯线的包围或包覆也可以是多层的，即进行多次，更确切地说，根据对电和耐热绝缘部的要求进行多次。此外，每个导线元件具有基本上圆形的横截面。

此外，第一导线元件具有第一外径，并且第二导线元件具有第二外径，其中，第一外径与第二外径不同。第一外径对应于具有第一芯线绝缘材料的第一芯线的直径。第二外径对应于具有第二绝缘材料和/或用外部绝缘材料至少单独包覆一次的第二芯线的直径。

在本发明的一个实施例中，第二导线元件仅具有第二芯线绝缘材料，并且第二外径大于第一外径。根据该实施例，第二芯线的芯线绝缘部的直径大于第一芯线的芯线绝缘部的直径。

根据本发明的热导线的两个导线元件共同用外部绝缘材料至少包覆一次。可以用接合工艺实施用外部绝缘材料对导线元件的包覆。根据本发明的实施方式的两个导线元件由此被外部绝缘材料包围。在一些实施方式中，外部绝缘材料可以多次围绕两个导线元件包覆。外部绝缘材料不仅用作附加的绝缘层，而且被布置为使得两个导线元件基本上以相同的距离彼此平行地延伸。

由于这种结构，由两个导线元件和外部绝缘材料构成的根据本发明的热导线的横截面具有极性颠倒安全的编码。因此确保热导线的电连接不会以错误的极性进行。根据本发明的热导线的横截面可以被不对称地形成。特别地，该横截面可以具有不对称形状的角或边缘。该横截面也可以由一个圆弧部和结合成一个形状的两个平坦地形成的部分构成。由此形成的边缘也可以形成为圆形。在一个优选实施方式中，该横截面具有三角形或者“梨形”或“水滴形”结构。特别有利的是“梨形”或“水滴形”结构，因为优选作为外部绝缘材料使用的特氟隆(例如ptfe)由于其机械特性而容易加工成这种形状。

本发明还涉及一种模组块，其包括一组连接部，所述连接部分别包括第一接触销和第二接触销，用于与根据本发明的热导线的第一芯线和第二芯线电接触。本发明还涉及一种由热导线和模组块构成的系统。所述模组块负责从热测量系统中的各个传感器可靠地接收电信号。

所述模组块可以单件式或者也可以多件式地形成。其特别地可以由塑料或者铝压铸件形成。其包括板坯，每个连接部的两个接触销不可拆卸地安装在板坯上。此外，每个连接部的两个接触销可以与板坯基本上垂直地布置。

此外，根据本发明的模组块的每个连接部分别包括接收通道。所述模组块被布置为使得两个接触销伸入接收通道中。接触销可以沿接收通道的纵向方向布置。此外，接触销的未固定的端部可以延伸到接收通道中。在一个优选实施方式中，接收通道的横截面形成为使得根据本发明编码的热导线可以以极性颠倒安全的方式插入到接收通道中。因此，接收通道的开口具有所编码的热导线的对应的配对形状。有利的是，模组块的这种形成防止热导线被错误地安装，即能够排除热导线的人为的极性颠倒。在一些实施方式中，接收通道的横截面可以向内部逐渐变细。由此可以在热导线和模组块之间实现稳定的机械连接。

两个接触销之间的距离形成为使得接触销分别基本上沿轴向与所插入的热导线的芯线接触。每个芯线由多股、优选由7股构成，由此在芯线的横截面中得到空隙。因此，当两个接触销分别侵入分别由多股形成的芯线的空隙中时，存在接触或电连接。当两个接触销中的一个侵入芯线绝缘材料和一股或多股之间时，也可以保证接触。也可以通过接触销与芯线的端面接触来保证接触。在一个优选实施方式中，两个接触销沿轴向侵入根据本发明的热导线的相应的芯线大约1至3mm。

在一些实施方式中，两个接触销形成为细针。此外，针尖可以形成为圆形的。有利的是，通过圆形的针尖，针接触或侵入芯线股的空隙变得容易。针可以由铜或黄铜制成。在一个优选实施方式中，针由钢结合金表面制成。

此外，根据本发明的模组块包括用于对插入的热导线进行应力释放和机械连接的应力释放件。有利的是，应力释放件防止由于外部影响(例如振动、拉力或压力)，热导线和模组块之间的电连接再次分开。在一些实施方式中，连接部的两个接触销分别具有内倾角，由此热导线自动地保持在模组块中。以圆锥形向板坯的方向逐渐变细的线缆引导件能够提高所接触的热导线的卡紧效果。在一些实施方式中，可以在壳体中布置螺钉，特别是平头螺钉，并且实现与热导线的绝缘部的紧密连接或卡紧。优选平头螺钉沿径向作用于热导线上。由此热导线用应力释放元件可靠地固定。

根据本发明的并列的一个方面，应力释放件被设置作为绝缘移位方案(schneid-klemm-)来设置。在此，应力释放元件可以具有至少一个具有止动爪的爪，其中，止动爪侵入热导线的绝缘部中，由此类似于倒钩将热导线机械固定。在一个优选实施方式中，该爪具有两个止动爪，以便将插入模组块的热导线在两个点处固定。在这两种情况下都保证热导线不被应力释放件损害，并且能够实现ip67防护等级的紧密性。

根据本发明的一个实施例，可以在模组块内部设置至少一个密封元件，用于在接收通道和所插入的热导线之间进行密封。在插入热导线时，密封元件用作接收通道的开口的内壁和热导线的外护套之间的有效的密封体。该密封元件还可以形成为硅树脂密封部，并且相对于温度波动是稳定的。在优选实施方式中，该硅树脂密封部具有编码形式的集成密封唇。密封元件的实施方式可用于接收通道的所有编码形式，并且包含对于诸如雨、雪或尘土的影响的绝对密封性。

在一些实施方式中，模组块的连接部组具有多个连接部，其中，对于每个连接部分别设置两个接触销、一个应力释放件、密封件和线缆引导件。优选连接部组正好包括8个连接部，用于与8个热导线连接。

本发明还涉及一种具有至少两个用于接收对应数量的热导线的根据本发明的模组块的模组块的系统。在优选实施方式中，一个模组块使得能够接收8个热导线。

模组块的系统还包括用于将带状线缆连接到模组块的系统的基板，其中，基板借助至少一个连接元件与第一模组块机械和电连接。有利的是，这种连接元件用作基板和第一模组块之间的无线缆连接，并且优选形成为所谓的连接螺栓。

此外，第一模组块借助至少一个连接元件与一个或更多个另外的模组块机械和电连接。

在一个优选实施方式中，基板具有用于所述连接螺栓的4个连接点，其设置有4个连接螺栓，用于将基板与第一模组块机械和电连接。连接元件在此用作电源连接部和can数据传输部。每个模组块4个连接点特别是能够实现经由连接部引导+12v、gnd、can-h和can-l的可能性。在一些实施方式中，连接元件形成为卡口连接部或者形成为连接销。

带状线缆被设置用于模组块的系统的供电电压。带状线缆将供电电压引导到相应的模组块。有利的是，模组块的系统可以借助基板在优选的点处与带状线缆连接。

带状线缆包括4个芯线，优选由硅树脂制成，并且覆盖从-40℃至+125℃的工作温度范围。此外，带状线缆也像模组块一样是按照ip67防护等级防水并且防尘的。

优选基板具有针接触部，所述针接触部被设计为侵入要连接的带状线缆的任意位置，并且与带状线缆的芯线电接触。

因此，本发明有利地包括用于与模组块连接的热导线，其中，热导线在没有手动装配的插头的情况下就足够了。由此，除了对制造有利之外，特别是还将在车辆中的安装时间减少到通常的安装时间的大约1/8。

再回到附图，图1a、1b和1c分别示出了以横截面图示出的根据本发明的热导线1。图2示出了用于与热导线1电连接的模组块的实施例。图3示出了热导线1的芯线2a、3a与接触销7a、7b之间的电接触，并且图4示出了根据本发明的模组块的系统。

图1a、1b和1c中的热导线1具有第一芯线2a和第二芯线3a。这些芯线2a、3a是分别由不同的材料如铜、铁或者镍制成的金属导体。芯线2a、3a的直径d3可以具有从0.15至0.3mm²的值。优选两个芯线具有相同的直径d3。在一个优选实施方式中，热导线1的两个芯线2a、3a的直径d3分别为0.22mm²。每个芯线2a、3a由7股形成，其中，其优选以扭绞的方式布置。股的数量也可以更少或者更多。

第一芯线2a形成有第一芯线绝缘部2b，并且第二芯线3a形成有第二芯线绝缘部3b。芯线绝缘部2b、3b例如可以由pvc、硅树脂、玻璃纤维或者特氟隆(例如fep、pfa、ptfe)制成。芯线绝缘部2b、3b还可以形成为带状的烧结ptfe绝缘部。

第一芯线2a与其第一芯线绝缘部2b形成第一导线元件2。第二芯线3a与其第二芯线绝缘部3b和/或与如在图1b中示出的单独包覆的外部绝缘材料4形成第二导线元件3。第一导线元件2和第二导线元件3的横截面基本上形成为圆形的。第一导线元件2具有第一外径d1，第二导线元件3具有第二外径d2。两个外径d1、d2的大小不同。

在根据本发明的一个实施方式中，当第一芯线2a和第二芯线3a具有相同的直径d3，并且

1)如在图1b中所示出的，第一芯线绝缘材料2b形成为比第二芯线绝缘材料3b薄，并且围绕第二芯线3a至少单独包覆一次的外部绝缘材料4；或者

2)如在图1a中所示出的，第二芯线绝缘材料3b形成为比第一芯线绝缘材料2b厚，并且仅形成第二芯线绝缘材料3b；或者

3)如在图1c中所示出的，围绕第二芯线3a至少单独包覆一次的外部绝缘材料4形成为比第一芯线绝缘材料2b厚，并且不形成第二芯线绝缘材料3b时，

第一外径d1小于第二外径d2。

在一些实施方式中，当第一芯线2a具有比第二芯线3a小的直径d1，并且其中，第二导线元件3由第二芯线3a、第二芯线绝缘材料3b和/或围绕第二芯线3a至少单独包覆一次的外部绝缘材料4构成时，第一外径d1可以小于第二外径d2。

在一些实施方式中，通过适当地选择绝缘层厚度，使得虽然第一芯线2a具有比第二芯线3a大的直径，但是第一外径d1小于第二外径d2。在此，第二导线元件3可以由第二芯线3a、第二芯线绝缘材料3b和/或围绕第二芯线3a至少单独包覆一次的外部绝缘材料4构成。

芯线绝缘材料2b、3b和外部绝缘部4优选由特氟隆，如ptfe(聚四氟乙烯(polytetrafluorethylen))或者pfa(全氟烷聚合物(perfluoralkoxy-polymere))形成。特氟隆是一种具有高耐温性的材料。因为热导线经常暴露在高的温度波动中，因此优选使用特氟隆来制造芯线绝缘部2b、3b和外部绝缘部4。可以观察到这种内部和外部特氟隆护套直至大约260摄氏度都是稳定的。在一个实施例中，芯线绝缘材料2b、3b和外部绝缘部4由pfa制成。pfa像ptfe一样是热稳定的，此外具有有利的握持性。由pfa制成的外部绝缘部4由此能够实现便于用手握的处理，即其在将热导线例如插入模组块的接收通道中时产生触觉反馈。

用于由特氟隆制造外部绝缘部4的一个合适的方法是接合工艺，其中仅特定形式的热导线1能够通过该工艺技术实现。此外，由此排除了具有最小弯折或拱形结构的极性颠倒安全的轮廓。如在图1a、1b和1c中的优选实施方式中所示出的，热导线1的横截面具有“水滴形”的设计，即从基本上形成为半圆的第一部分出发，以锥形逐渐变细的直线形的两个部分延伸，这两个部分分别在其远离第一部分的端部与基本上形成为半圆的第二部分连接。第一部分具有与第二部分不同的直径。

图2示出了用于与热导线1电连接的模组块5的实施例。模组块5可以形成为方形的壳体。在此，其具有90-110mm范围内的长度、20-40mm范围内的宽度以及10-30mm范围内的高度，优选具有95-98mm范围内的长度、27-33mm范围内的宽度以及15-19mm的高度。在方形的模组块5的长边中的一个上布置有接收通道6的8个开口，其用于接收多达8个热导线1。应当指出，模组块5具有至少一个接收通道6，该接收通道6用作热导线1的连接部。接收通道6的每个开口具有带有与根据本发明的热导线1的横截面匹配的形状的横截面。由此确保对极性颠倒安全的热导线1的接收。

模组块5还形成为能够将热导线1插入壳体中至少1cm至1.5cm。对此，需要对应的小的摩擦阻力。

在模组块5中用于接收热导线1的连接部中的每一个由板坯7限制其长度。在该板坯7上对于每个连接部放置2个接触销7a、7b。这些接触销7a、7b被定向为与接收通道6的开口的定向平行，并且基本上正交地固定在板坯7上。两个接触销7a、7b用于与热导线1电接触，即使得接触销7a、7b分别与热导线1的相应的芯线2a、3a接触，从而建立导电连接。

图3示出了接触销7a、7b侵入或电接触由多股构成的芯线2a、3a的空隙中的优选实施例。因此，优选接触销7a、7b形成为针，其中，针的结构被设计为，使得导致电连接状态的热导线1的张开同时挤压热导线1的外部绝缘部4与例如接收通道6的开口和线缆引导件8配合，从而避免热导线1滑脱。

因此，针形成有合适的内倾角α，以防止与热导线1接触的损耗。一般来说，小的内倾角α产生大的侵入深度。然而，挤压力小，这使得接触销7a、7b在芯线2a、3a的空隙中的停留少。与此相反，大的内倾角α产生小的侵入深度，由此热导线1可能滑脱。此外，挤压力与接收通道的制造公差有关。根据该实施例，内倾角α形成为使得在挤压力和侵入深度之间存在最佳折衷。优选内倾角α形成为小于45°、特别优选小于30°。

此外，针的尖端可以设计为球形的，以使得能够更好地侵入芯线2a、3a的间隙中。

例如针直径的设计由于针刺入的热导线1的导线横截面小，而限制为大约0.40-0.60mm的最大值，优选限制为0.53mm。为了确保机械稳定性，可以使用表面结合金的例如铜或黄铜的材料，然而优选高度精炼的钢。

再回到如图2中示出的实施例，在接收通道6的开口和板坯7之间安装有应力释放件9。这确保热导线1在任何情况下都不会从模组块5中滑脱。此外，应力释放件9确保柔性的电导线如热导线1和模组块5之间的连接不受机械应力影响。根据本发明的机械应力释放件9可锁定并且可开锁。一个实施方式设置为，应力释放件9设置有倒钩。另一个实施方式设置为，借助平头螺钉卡紧。

此外，线缆引导件8位于应力释放件9和板坯7之间。其可以沿板坯的方向以圆锥形形成。由于线缆引导件8的圆锥形设计，在接触状态下，线缆引导件8的端部区域与热导线1产生卡紧作用。

在图4中示出了由基板11、两个模组块5a、5b构成的模组块的系统10的实施例，其中，示例性地示出了两个热导线1，用于与系统10连接。

基板11形成为平坦的方形的，并且基本上具有模组块5的长度和宽度。此外，在其上侧形成有基本上在中心延伸的槽12，用于接收带状线缆。此外，在板11上布置有用于连接螺栓15的插入位置13，其在功能上可以称为接触点。优选形成4个插入位置13，分别布置在基板11的4个角。

在将基板11与模组块5a组合时，带状线缆卡在槽12中。4个针接触部14布置在槽12中，使得其刺入带状线缆，并且由此接触芯线+12v、gnd、can-l和can-h。在第一模组块5a的下侧形成的连接螺栓15同时嵌入对应的插入位置13，并且第一模组块5a与基板11形成固定连接。由此，基板11内部的电导线将用于连接螺栓15的插入位置13与针接触部14连接，针接触部14又与带状线缆的芯线接触。

将第一模组块5a从基板11移除使得卡入的带状线缆被释放，并且使得针接触部14从带状线缆缩回，而不使其损坏。

图4还示出了另一个第二模组块5b是根据本发明的实施例的部件。两个模组块5a和5b之间的连接经由4个连接螺栓15进行。安装在第二模组块5b下面的这些连接螺栓15在进行连接时嵌入在第一模组块5a的上面形成的嵌入位置17中，并且使得两个模组块5a、5b固定地连接。

在一些实施方式中，多个模组块5a、5b布置在基板11上。

模组块的系统10的实施例有利地用于极性颠倒安全地接收8至32个热导线1，这些热导线分别经由接收通道利用接触销与对应的模组块5a、5b电和机械地接触。

附图标记

1热导线的横截面

2第一导线元件

2a第一芯线

2b第一芯线绝缘材料

3第二导线元件

3a第二芯线

3b第二芯线绝缘材料

4外部绝缘材料

5模组块

5a第一模组块

5b第二模组块

6接收通道的开口

7板坯

7a第一接触销

7b第二接触销

8线缆引导件

9应力释放件

10模组块的系统

11基板

12槽

13插入位置

14针接触部

15连接螺栓

d1第一外径

d2第二外径

d3芯线直径