电缆、温度装置和用于制造电缆的方法与流程

温度测量装置，特别是汽车领域中的温度测量装置尤其由电缆和连接到所述电缆的温度传感器组成。有利的是，直接或间接连接到温度传感器的电缆的导体区段设置有应变消除区段。这里的应变消除元件必须能承受1,500k/s的快速温度变化，高达50g的振动以及超过1000℃的温度。机械应力特别是由于温度测量装置的不同材料的不同热应变系数，或者由于温度测量装置的线与温度测量装置护套之间的温度差异而产生。

为了制造所描述的温度测量装置，特别是温度测量装置的电缆，将电缆切割成一定长度，包括将要形成的暴露的导体区段的长度。以这种方式产生的钝末端必须在复杂的后续工作操作中完成。这里通过去除电缆护套和电介质来暴露内部导体。特别地，随后将至少一个暴露的导体区段重整成应变消除区段需要在精细结构的供电导体上进行大量的工作。在单独的组件用于应变消除元件或用于应变消除区段的情况下，为了单独的组件的采购和组装以及为了用于将单独的组件连接到电缆的相关连接操作，会产生成本。

本发明是基于以下目的：详细说明一种能够以改进的方式满足引言中描述的要求的更精细的电缆。此外，本发明的目的是提供一种更精细的温度测量装置，其在耐用性方面也更加精细。这里，温度测量装置应包含根据本发明的电缆。

本发明的另一个目的是提供一种更精细的用于制造电缆，特别是根据本发明的电缆的方法。

根据本发明，关于电缆，此目的通过权利要求1的特征实现。关于温度测量装置，所述目的通过权利要求6的特征实现。关于制造电缆的方法，所述目的通过权利要求9的特征实现。

本发明是基于以下概念：详细说明一种电缆，特别是用于与传感器接触的电缆，特别优选用于与温度传感器接触的电缆，其中所述电缆包含护套、电介质和至少一个导体。所述至少一个导体布置在所述护套中，使得所述导体借助于所述电介质在空间上与所述护套分离，其中所述至少一个导体具有至少一个暴露的导体区段，所述至少一个暴露的导体区段包含弯曲的应变消除区段。

根据本发明，所述应变消除区段至少在一个区段中具有模压区段，所述模压区段优化所述应变消除区段的刚度和弹性效应。

所述暴露的导体区段应理解为导体的未被电缆的电介质覆盖的区段。所述暴露的导体区段也优选地不被电缆的护套覆盖，或不被所述护套径向围绕。。

模压区段应理解为应变消除区段的一个区段，其不仅是弯曲的，而且是经过额外再加工的。换句话说，所述弯曲的应变消除区段可以至少在一个区段中具有额外的材料变形。

在本发明的一个优选实施例中，所述模压区段可以被设计为平坦区段。特别优选的是在圆形导体横截面的横截面的两个侧面上形成的平坦表面形式的平坦化。相对于圆形导体横截面具有平坦表面的至少两个侧面优选地采取相对侧面的形式。

平坦区段优选地设计成使得四个侧面在应变消除区段的横截面中具有平坦表面。这些平坦表面应理解为相对于圆形导体横截面的平坦表面。在至少一个区段中形成的应变消除区段上的优化模压动作可以被设计为在水平方向和/或竖直方向上的平坦区段。平坦化优选地在水平和竖直两个方向上形成。

一方面，优化的模压动作导致根据本发明的电缆与待容纳的连接到所述电缆的传感器(其又优选地被封装物质包围)之间的所有机械应力。因此，模压作用导致应变消除区段的最大弹性效应。另一方面，优化的模压作用导致应变消除区段的刚度，因此，在具有多个导体的电缆的情况下，导体，特别是暴露的导体区段不彼此接触，即使在高振动的情况下也是如此。应变消除区段的刚度的增加还确保导体，特别是暴露的导体区段不会与(单独的)管区段接触。

应变消除区段在至少一个区段中模压，使得弹性效应在电缆的纵向方向上达到理想值，且同时，应变消除区段的最大刚度在横向方向上，即，在电缆的横向方向上出现。因此，具有根据本发明的电缆的温度测量装置的谐振频率远高于0hz至5,000hz的振动频谱。

应变消除区段可以被设计为s形，或者呈里拉琴(lyrebow)或弹簧的形式。在本发明的实施例的另一形式中，可以想到，当在电缆中使用两个导体时，每个导体具有不同的应变消除区段设计。

暴露的导体区段的导体末端区段，尤其在纵向横截面中，可以被设计为l形。纵向横截面应理解为沿着电缆的纵向轴线或平行于纵向轴线的截面。l形应理解为第二区段邻接第一区段的形状，其中第二区段设计成与第一区段大致成直角。这里两个区段可以具有圆形中间区段。从两个区段以直角对准可以存在+/-15度，特别是+/-10度，特别是+/-5度的偏差。

这种l形使得导体末端点被形成为平坦的，使得待连接的传感器，特别是待连接的温度传感器可以尽可能简单地定位。温度传感器的连接，特别是通过芯片线的连接也通过这种l形状来促进。特别地，可以实现安全连接，以及可以容易地自动化的连接，特别是可以容易地自动化的安全焊接接合。

导体末端区段的l形优选地设计成使得导体末端区段的实际最外区段，即导体末端点，与暴露的导体区段的起始点位于同一轴上或平行轴上。因此，有利的是将暴露的导体区段的导体末端点和导体起始点设计成直的或平面的形状，并且在暴露的导体区段的导体末端点与导体起始点之间形成应变消除区段的至少一个弯曲区段。这有利于电缆的制造。此外，应变消除区段的效应受到这种方式的积极影响。

在根据本发明的电缆的另一个实施例中，至少两个导体可以由不同的材料制成。这些导体的暴露的导体区段可以在导体末端点处彼此连接，特别是它们可以焊接在一起，从而形成热电偶。这样的实施例具有以下优点：热电偶由电缆本身的导体形成。可以说，热电偶是“原位”形成的。换句话说，电缆可以具有热电偶，所述热电偶由焊接在一起的一对热偶线(thermowire)的区段组成。这对热偶线优选在线末端焊接在一起。

电缆护套可由不锈钢、或inconel、或合金800、或合金800h、或合金600、或合金601、或合金602、或合金602mca形成。

电缆的至少一个导体可由不锈钢、或inconel、或合金800、或合金800h、或合金600、或合金601、或合金602、或合金602mca形成。如果电缆具有由一对热偶线形成的热电偶，那么两个导体各自是不同的材料。在每种情况下，材料优选地选自上述电缆导体的可能的材料清单。

电缆的电介质可以是，例如，矿物粉末或颗粒。电介质优选由氧化镁(mgo)和/或氧化铝(al2o3)形成。此外，电介质可以具有玻璃成分。这种玻璃成分会防止由于水分渗入电缆而导致的绝缘损失。

可以在护套内的不同位置引入不同的粉末、颗粒、玻璃或各种混合物。

换句话说，可以将不同的电介质材料引入护套中并压实。

可以在护套的至少一端使用或引入电介质材料，该电介质材料不同于原本或主要使用或引入的电介质。

在护套的至少一端引入的电介质材料可具有疏水性。

在护套的至少一端引入的电介质材料可以具有可熔玻璃的组分。

在护套的至少一端引入的电介质材料可以通过烧制工艺或通过至少一个烧结工艺以不透水的方式封闭护套的端部。

一种或多种电介质材料可以烧结在一起并固化。

一种或多种电介质材料可以烧结到护套上。

本发明的另一方面涉及一种温度测量装置，特别是用于涡轮增压汽油发动机的温度测量装置。根据本发明的温度测量装置包含温度传感器，所述温度传感器连接到根据本发明的至少一根电缆。结合根据本发明的电缆已经提到了类似的优点。

温度传感器优选地具有至少一根连接线，其中所述连接线连接，特别是焊接，优选地是激光焊接到电缆的导体的至少一个暴露的导体区段上。换句话说，在温度测量装置的优选实施例中，温度传感器不直接连接到导体，特别是连接到电缆的暴露的导体区段，而是通过连接线间接连接。如果电缆具有两个导体，那么温度传感器也具有两根连接线，使得每根连接线可以连接，特别是焊接到电缆的至少一个暴露的导体区段。

温度传感器优选采用铂传感器元件或ntc元件的形式。传感器元件可以采用例如pt-200温度电阻器的形式。在根据本发明的温度测量装置的情形下，温度传感器也应被理解为如上所述的热电偶，其由一对热偶线形成，特别是由彼此的区段焊接的一对热偶线形成。在这种情况下，不需要额外的连接线。

根据本发明的温度测量装置可以进一步包含保护套管，在其中布置有温度传感器，特别是温度传感器，以及连接线与暴露的导体区段的连接点，其中保护套管用保护材料填充。连接线与暴露的导体区段的连接点优选采用焊接连接的形式。保护套管优选地是深拉保护套管，其由例如不锈钢、或inconel、或合金800、或合金800h、或合金600、或合金601、或合金602或合金602mca组成。

填充保护套管的保护材料可以例如采用注封物质或粘固剂的形式。特别地，保护材料可以采用氧化铝粉末，特别是烧结氧化铝粉末的形式。换句话说，连接线与至少一个暴露的导体区段的连接点可以固定在保护材料中，特别是固定在封装物质中。

优选地，所述保护套管不完全地填充以保护材料。

本发明的另一个从属方面涉及一种用于制造电缆，特别是根据本发明的电缆的方法。所述方法的特征在于以下步骤：

a)制备长度l1的护套，特别是管状护套；

b)制备至少一个长度l2的导体，其中l2>l1；

c)使所述至少一个导体穿过所述护套，使得至少一个导体区段相对于所述护套布置为暴露的导体区段；

d)用电介质，特别是矿物粉末形式的电介质材料填充所述护套，并压实所述电介质；

e)在所述暴露的导体区段中形成应变消除区段，其中步骤e)在步骤b)之前和/或在步骤c)之后进行。

在步骤e)中，可以进行模压操作，特别是平坦化操作。因此，可以在形成应变消除区段的同时进行模压操作，特别是平坦化操作。在本发明的另一个实施例中，可以首先形成应变消除区段，并且在所述方法的另一单独步骤中进行模压操作，特别是平坦化操作。此外，可以首先进行模压操作，特别是平坦化操作，然后形成应变消除区段。

根据本发明的方法具有以下优点：省略了组装待制造的电缆的方法中的一个步骤，并且不会发生电介质和/或护套材料的损失。因此，不再需要在至少一末端处将至少一个导体从电介质和/或护套释放或分离，以便释放导体以用于以后的组装。由于应变消除区段直接合并到导体区段中，因此不需要单独的释放元件，包括连接所需的接合过程。同样地，可以显著减少或简化在至少一个导体机械再成形以形成s形、或里拉琴或弹簧的过程中的复杂步骤。

步骤e)(即在暴露的导体区段中形成应变消除区段)可以在步骤b)之前进行。在这种情况下，所制备的长度l2的导体已经具有应变消除区段。

替代地或另外地，可以在步骤c)之后，即在至少一个导体已经穿过护套之后，在暴露的导体区段中形成应变消除区段。应变消除区段可以分两步制造。在这种情况下，步骤e)可以在步骤b)之前进行，也可以在步骤c)之后进行。在步骤c)之后及时进行步骤e)还意味着步骤e)仅可在步骤d)之后进行。在这种情况下，在用电介质填充护套并压实电介质之后，在暴露的导体区段中形成应变消除区段。

在步骤c)中，所述至少一个导体可以通过引导导体的捣打工具引入到护套中，并且所述至少一个导体的一侧可以固定在所述护套的外部，而其另一侧被夹紧，其中应变消除区段同时结合在暴露的导体区段中。换句话说，通过引导导体的捣打工具将至少一个导体引入到护套中，使得至少一个暴露的导体区段突出超过护套的末端。在护套外面，导体的一侧被固定，而另一侧被夹紧。同时，可以直接进行模压操作，特别是平坦化操作。

在已经进行步骤c)之后，捣打工具可以升高，并且在步骤d)中首先降低以便压实电介质，并随后用于压实目的。换句话说，升高捣打工具。捣打工具从护套中完全移除。然而，同时，至少一根线由捣打工具进一步引导。将电介质，特别是矿物粉末或颗粒填充到护套中，且随后用捣打工具压实。

步骤d)，即，用电介质填充护套和电介质的压实可以在多个步骤中进行，和/或可以用不同的电介质材料在一个或多个区段中进行。

电介质的填充和压实可以在多个步骤中进行，也就是说，它可以重复多次。这里可以在护套内的不同位置引入不同的粉末，颗粒，玻璃或各种混合物。

特别是，可以将不同的电介质材料引入护套中并压实。

可以在护套的至少一端使用或引入电介质材料，该电介质材料不同于原本或主要使用或引入的电介质。

在护套的至少一端使用或引入的电介质材料可具有疏水性。

在护套的至少一端使用或引入的电介质材料可具有可熔玻璃的组分。可熔玻璃的组分优选在至少一个烧制过程中或在至少一个烧结过程的过程中融入或融合。

在护套的至少一端使用或引入的电介质材料可以通过烧制工艺或通过至少一个烧结工艺以水密方式封闭护套的端部。

一种或多种电介质材料可以烧结在一起并固化。

一种或多种电介质材料可以通过至少一种烧制工艺将烧结到护套上。

在步骤c)中，可以引导至少一个导体穿过护套，使得两个导体区段布置为相对于护套暴露的导体区段。换句话说，导体可以突出超过护套的两个末端。

在步骤e)之后，可以将至少一个导体切割成一定长度。可以将至少一个导体切割成所需的尺寸。在捣打工具被升高之后，可以由此切割线。

如果要制造具有热电偶的电缆，所述热电偶尤其由一对热偶线形成，那么至少两个已经穿过护套的导体的至少两个暴露的导体区段在导体末端处彼此连接，特别是焊接在一起，其中由此形成热电偶。

在步骤d)之后，特别是在步骤e)之后，可以进行烧结操作，以便电介质固化。烧结操作优选在介于800℃与1,100℃之间的温度下进行。

可以制造温度测量装置，特别是根据本发明的温度测量装置，其中电缆的至少一个导体，特别是暴露的导体区段通过点焊或激光焊接连接到传感器元件。传感器元件优选地通过连接线电连接到至少一个导体。

然后可以将套管推过传感器。保护套管优选地填充有保护材料。保护材料可以是绝缘物质或粉末。保护材料可以是封装物质。保护材料例如用于固定传感器元件。

保护套管可以连接到护套，特别是连接到管状护套。保护套管例如通过(初步)点焊固定到护套上。

可以进行烧结过程以硬化位于保护套管中的保护材料。为了将保护套管完全连接到电缆护套上，可以进行进一步的焊接操作。保护套管优选地通过周向焊接连接到电缆的护套。

在下文中，借助于实施例的实例并参考所附示意图更详细地阐述本发明。

在图式中：

图1示出了作为根据本发明的温度测量装置的一部分的根据本发明的电缆。

图2a和2b示出了具有根据本发明的电缆的温度测量装置的保护套管区域的横截面图示，以及

图3示出了具有集成热电偶的根据本发明的电缆的替代实施例。

在下文中，相同的元件符号用于相同或具有相同功能的零件。

图1示出了作为根据本发明的温度测量装置60的一部分的根据本发明的电缆10。电缆10用于与传感器50接触。传感器50采用温度传感器的形式。可以在图1中看到，电缆10包含护套11、电介质12和导体13。电缆10还可以包含两个导体13。在通过示出的电缆10的纵向截面中，仅看到一个导体13。导体13布置在护套11中，使得导体13借助于电介质12在空间上与护套11分离。导体13具有第一暴露的导体区段15和第二暴露的导体区段16。暴露的导体区段应理解为导体13的未被电介质12或护套11覆盖的区段。第一暴露的导体区段15包含弯曲的应变消除区段20。应变消除区段20被设计为s形。

温度传感器50通过连接线51连接到第一暴露的导体区段15。为此目的，连接线51在连接点52处焊接到暴露的导体区段15的导体末端点46。温度测量装置60进一步包含保护套管70，在其中布置有温度传感器50以及连接线51与暴露的导体区段15的连接点52。保护套管70填充有保护材料71。保护材料采用例如氧化铝封装物质的形式。封装物质或保护物质尤其用于固定连接点52。还可以看出，保护套管70没有完全填充有保护材料71。特别是在成形的应变消除区段20的区域中没有封装物质，也就是说，没有形成保护材料71。以这种方式，使得应变消除材料20可伸长。

第二暴露的导体区段16用于连接电缆10与评估单元。第二暴露的导体区段16例如可以与车辆、特别是具有涡轮增压汽油发动机的车辆的控制单元连接。

图2a和2b示出了穿过温度测量装置60的保护套管70的区域的横截面。这里，图2b是图1中的保护套管70的近似放大图。图2a采用旋转90度的套管区域的图示形式。在这种情况下，显而易见的是，电缆10具有两个导体13，其具有暴露的导体区段15和相应设计的应变消除区段20。应变消除区段20具有模压区段，其优化应变消除区段20的刚度和弹性效应。模压区段被设计为平坦区段。与圆形导体区段相比，暴露的导体区段具有四个具有平坦表面的侧面。

在图2a中，可以看到导体的下表面41。在图2b中，可以看到导体的下表面41、上表面40以及侧表面44。因此，导体横截面设计成近似矩形。各别表面40、41、43和44可以在拐角处具有圆形表面。通过在水平和竖直两个方向上按压自由导体区段15来实现应变消除区段20的平坦区段。

在图2b中可以看出，应变消除区段20基本上被设计成s形。s形绕纵向轴线l略微旋转。

暴露的导体区段15的导体末端区段45基本上被设计成l形。导体末端点46和形状的部分47基本上形成l形。这里，l的区段，即s形区段47的一部分，布置成与导体末端46不完全成直角，而是与导体末端点46的直角对准偏离15度。

因此，导体末端点46和导体起始点48平行于纵向轴线l延伸。

l形使得温度传感器50能够通过连接线51相对于暴露的导体区段15容易地定位，并且可以容易地连接，特别是焊接到所提供的导体区段15。

应变消除区段20的模压区段优化了应变消除区段20的刚度和弹性效应。

图3示出了根据本发明的电缆10的另一个实施例。第一导体13由材料a组成，而第二导体13′由材料b组成。两个导体13、13′都具有第一暴露的导体区段15和第二暴露的导体区段16。第一暴露的导体区段15在每种情况下包含应变消除区段20。暴露的导体区段15在导体末端点46处焊接在一起并形成热电偶80。这种电缆10具有不需要额外的温度传感器作为单独的组件的优点。在这种情况下，热电偶80用作温度传感器。

如图3所示的电缆10或如图1所示的电缆10可以根据下面描述的方法制造：

首先，护套11制备成具有长度l1。护套11可以采用管状护套的形式。然后，接下来是制备具有长度l2的导体13。长度l2大于l1。

至少一个导体13被引导穿过护套11，使得至少一个导体区段相对于护套11布置为暴露的导体区段15。可以在护套11的两个末端形成暴露的导体区段15和16。然后，接下来是用电介质12填充护套11。这里特别是可以将矿物粉末形式和/或颗粒形式的电介质材料填充到护套11中。还进行电介质12的压实。

在暴露的导体区段15中形成应变消除区段20可以在提供至少一个导体13之前进行。替代地或另外地，可以在使至少一个导体穿过护套，且定位导体13使得形成暴露的导体区段15之后制造应变消除区段。

应变消除区段20的形成可包含形成模压区段，特别是平坦区段。然而，可以首先制造应变消除区段的基本形状，并且随后对此基本形状进行模压，特别是平坦化。

为了固化电介质，进行烧结操作，特别是在介于800℃与1,100℃之间的温度下进行。

元件符号清单

10电缆

11护套

12电介质

13、13′导体

15第一暴露的导体区段

16第二暴露的导体区段

20应变消除区段

40导体上表面

41导体下表面

43侧表面

44侧表面

45导体末端区段

46导体末端点

47s形部分

48导体起始点

50温度传感器

51连接线

52连接点

60温度测量装置

70保护套管

71保护材料

80热电偶

l纵向轴线

l1护套长度