DE102009021008A1

DE102009021008A1 - Sensor

Info

Publication number: DE102009021008A1
Application number: DE200910021008
Authority: DE
Original assignee: EPT GmbH and Co KG
Current assignee: EPT GmbH and Co KG
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2010-11-18

Abstract

Offenbart ist ein Sensor mit einem mehrteiligen Gehäuse, wobei ein Sensorgehäuse über ein Dornprofil mit einer Sensorplatte verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Sensoren sind beispielsweise als Drucksensor zur Messung eines Fluiddrucks ausgeführt und haben üblicherweise ein mehrteiliges Sensorgehäuse, in dem ein Sensorelement, beispielsweise ein kapazitives, Widerstands- oder piezoelektrisches Sensorelement aufgenommen ist. Dieses Sensorelement wird einerseits mit dem zu messenden Fluid beaufschlagt, so dass ein absoluter oder relativer Druck messbar ist. Ein derartiger Drucksensor ist beispielsweise in der DE 60 2005 001 715 T2 offenbart. Bei dieser bekannten Lösung ist das Sensorgehäuse mehrteilig ausgeführt, wobei ein eine Membran tragendes Gehäuseunterteil mit einem die Elektronik tragenden Gehäuseoberteil verbunden ist. Das Gehäuseoberteil taucht dabei in eine Aufnahme des Gehäuseunterteils ein, wobei zur Abdichtung ein O-Ring vorgesehen ist. Die mechanische Verbindung der beiden Gehäuseteile erfolgt durch Umbördeln des Gehäuseoberteils. Die Herstellung eines derartigen Drucksensors ist sehr aufwendig, da zum einen ein gesonderter O-Ring eingesetzt werden muss und zum anderen die Materialkombination des Gehäuses im Hinblick auf die Bördelung ausgelegt werden muss, wobei dann im Wesentlichen metallische Werkstoffe in Frage kommen.
Es sind auch Lösungen bekannt, bei denen die Gehäuseteile aus Kunststoff hergestellt sind und dann miteinander verschraubt, gesteckt oder verschweißt werden – auch bei derartigen Lösungen sind die oben beschriebenen Dichtringe zur Gewährleistung der Dichtigkeit erforderlich.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Sensor zu schaffen, der bei einfachem Aufbau eine hinreichende Dichtigkeit gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch einen Sensor mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Erfindungsgemäß hat der Sensor zwei Gehäuseteile, die einen Sensorraum ausbilden, in dem ein Sensorelement aufgenommen ist. Die beiden Gehäuseteile sind dichtend miteinander verbunden, wobei ein an einem Gehäuseteil ausgebildeter Dichtdorn in eine entsprechende Steckaufnahme des anderen Gehäuseteils eingesetzt ist. Dabei werden Umfangsabschnitte der Steckaufnahme elastisch/plastisch verformt, so dass diese dichtend an Dichtflächen des Dichtdorns anliegen. Eine derartige Verbindung über ein Dornprofil ist zum einen sehr einfach herstellbar und gewährleistet zum anderen aufgrund der plastischen Verformung der Steckaufnahme eine hinreichende Dichtigkeit.
Diese Dichtigkeit lässt sich weiter verbessern, wenn der Dichtdorn mit einem Doppelkonus, d. h. zwei axial versetzten Konusflächen ausgeführt ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Dichtdorn und/oder die Steckaufnahme aus Kunststoff, beispielsweise aus PA, HDPE hergestellt.
Die Materialauswahl wird vorzugsweise so getroffen, dass das Material des Dichtdorns mit höherer Steifigkeit als das Material der Steckaufnahme ausgeführt ist.
Die Dichtigkeit lässt sich weiter verbessern, wenn zumindest eine Dichtfläche des Dichtdorns gratfrei ausgeführt ist. Beim Herstellen im Spritzgießverfahren setzt dies voraus, dass die Werkzeugteilung nicht durch diese Dichtfläche hindurch verläuft.
Die Montage des Sensors ist weiter vereinfacht, wenn die Gehäuseteile mit einer Verdrehsicherung ausgeführt sind.
Die Verbindung der beiden Gehäuseteile ist besonders zuverlässig, wenn zusätzliche Mittel zur Erhöhung der Haltekraft vorgesehen sind.
Bei einem besonders kompakten Ausführungsbeispiel ist ein Gehäuseteil etwa tassenförmig mit einem aus dem Gehäuseboden vorstehenden Dichtdorn ausgeführt. Dieses Gehäuseteil wird auf eine Gehäuseplatte aufgesetzt, an der die Steckaufnahme ausgebildet ist.
Diese Gehäuseplatte kann ihrerseits in einen Montagekragen eingesetzt werden. An dem tassenförmigen Gehäuseteil sind vorzugsweise die Mess- oder Signalanschlüsse des Sensors ausgebildet.
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn der Sensor als Drucksensor ausgeführt ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine dreidimensionale Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Drucksensors;
2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1 und
3 eine Detaildarstellung des Drucksensors aus 2.
1 zeigt einen Drucksensor zur Aufnahme des Drucks eines Fluids. Der Drucksensor 1 besteht im Wesentlichen aus einem Sensorgehäuse 2, das an eine Gehäuseplatte 4 angesetzt ist, die wiederum in einen Montagerahmen 6 eingesetzt ist, an dem zwei diametral zueinander angeordnete Montagelaschen 8, 10 mit Montagebohrungen 12 ausgebildet sind. Die Gehäuseplatte 4 und das Sensorgehäuse 2 sind mit einer Verdrehsicherung 14 ausgeführt. Zur Verbesserung des Zusammenhalts von Sensorgehäuse 2 und Sensorplatte 4 sind zusätzliche Halteelemente 16 vorgesehen. An der in 1 sichtbaren oberen Stirnfläche des Sensorgehäuses 2 ist eine Anschlussbuchse 18 mit Mess- und elektrischen Anschlüssen 20, 22 ausgeführt, die mit entsprechend der Aufgabe ausgestalteten Halte-, Montage- und Anschlussgeometrien ausgeführt ist.
2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1. Man erkennt das etwa tassenförmige Sensorgehäuse 2, das einen Sensorraum 24 zumindest abschnittsweise umgreift. In diesem ist ein beispielsweise kapazitives, Widerstands- oder piezo elektrisches Sensorelement 26 aufgenommen, das an einem Bodenteil 28 des Sensorgehäuses 2 abgestützt ist. Dieses Sensorelement 26 ist mit den vorgenannten Anschlüssen 20, 22 verbunden, die über die Anschlussbuchse 18 zugänglich sind. Der Sensorraum 24 ist im Bereich der Anschlussbuchse 18 nach außen hin abgedichtet. Aus dem Bodenteil 28 des Sensorgehäuses 2 kragt ein Dichtdorn 30 heraus, der dichtend in eine Steckaufnahme 32 der Sensorplatte 4 (Disk) eintaucht. Diese Sensorplatte 4 ist ihrerseits in eine Ringaufnahme 34 des die Sensorplatte 4 umgreifenden Montagerahmen 6 eingesetzt. Dieser Montagerahmen hat eine in etwa zylinderförmige Umfangswandung 36, die den Bodenbereich des Sensorgehäuses 2 und die Sensorplatte 4 umgreift. Diese Steckverbindung ist so ausgelegt, dass das Sensorgehäuse 2 mit seinem bodenseitigen Umfangsrand dichtend an der Sensorplatte 4 anliegt.
3 zeigt den Anlagebereich zwischen dem Dichtdorn 30 und der Steckaufnahme 32 in vergrößerter Darstellung. Demgemäß ist der Dichtdorn 30 mit zwei sich in der Darstellung gemäß 3 nach rechts, d. h. zum Endabschnitt des Dichtdorns 30 hin verjüngenden, etwa kegelförmigen Dichtabschnitten 38, 40 ausgeführt, die radial aus dem Grundkörper des Dichtdorns 30 hervorstehen. Die lichte Weite d der Steckaufnahme 32 ist dabei geringer als der Außendurchmesser der beiden Dichtabschnitte 40, 38 gewählt, so dass bei Einsetzen des Dichtdorns 30 in die Steckaufnahme 32 deren Umfangswandung elastisch und/oder plastisch verformt wird, so dass sich Umfangswandungsabschnitte dichtend an die Dichtflächen 40, 38 anlegen. Durch diese Dornprofilierung wird somit eine doppelte Dichtfläche ausgestaltet, die eine zuverlässige Halterung gewährleistet, da ein Bereich 42 der Steckaufnahmenumfangswandung in den Raum zwischen den beiden Dichtflächen 38, 40 hinein verformt wird und somit den Dichtdorn 30 in seiner Lage in Axialrichtung fixiert.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Bauelemente des Gehäuses aus Kunststoff hergestellt werden. Bei der Materialauswahl wird vorzugsweise darauf geachtet, dass der Dichtdorn 30 aus einem Material mit einer höheren Steifigkeit als das Material der Sensorplatte 4 ausgewählt ist, so dass die vorbeschriebene Abdichtung durch Verformung der Steckaufnahme unterstützt wird. Die Dichtigkeit ist erfindungsgemäß weiter verbessert, da bei der Herstellung des Sensorgehäuses 2 und damit des Steckdorns 30 darauf geachtet wird, dass keine Werkzeugteilung in Axialrichtung durch den Dichtab schnitt 38 oder 40 verläuft. Die Ausformung dieses Bereiches erfolgt dabei vorzugsweise durch einen Schieber des Spritzgießwerkzeugs, durch den die konische Dichtfläche vollflächig und gratfrei ausgebildet wird. Dadurch ist gewährleistet, dass im Dichtbereich keinerlei Grat liegt, so dass eine optimale Abdichtung des Sensorraums 24 gewährleistet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Dichtdorn 30 einstückig mit dem Sensorgehäuse 2 ausgeführt – prinzipiell könnte dieser auch als gesondertes Bauteil angesetzt werden.
Wie bereits eingangs erwähnt, können zur Verbesserung der Haltekraft zwischen Sensorgehäuse 2 und Sensorplatte 4 zusätzliche Halteelemente 16, beispielsweise Haltewinkel oder dergleichen vorgesehen werden. Die Verdrehsicherung 14 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Vorsprung 44 an der Oberseite der Sensorplatte 4 gebildet, der in der korrekten Montageposition zwischen zwei Zentriervorsprüngen 46 des Sensorgehäuses 2 eintaucht.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein zentraler Dichtdorn 30 vorgesehen. Prinzipiell können auch mehrere Dichtdorne 30 vorgesehen werden, denen jeweils eine Steckaufnahme 32 zugeordnet ist.
Offenbart ist ein Sensor mit einem mehrteiligen Gehäuse, wobei ein Sensorgehäuse 2 über ein Dornprofil mit einer Sensorplatte 4 verbunden ist.

1: Drucksensor
2: Sensorgehäuse
4: Sensorplatte
6: Montagerahmen
8: Befestigungslasche
10: Befestigungslasche
12: Montagebohrung
14: Verdrehsicherung
16: Halteelement
18: Anschlussbuchse
20: Messanschluss
22: elektrischer Anschluss
24: Sensorraum
26: Sensorelement
28: Bodenteil
30: Dichtdorn
32: Steckaufnahme
34: Ringaufnahme
36: Umfangswandung
38: Dichtabschnitt
40: Dichtabschnitt
42: Abschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 602005001715 T2 [0002]

Claims

Sensor mit einem aus zumindest zwei Gehäuseteilen (2, 4) ausgeführten Gehäuse, in dessen Sensorraum (24) ein Sensorelement (26) aufgenommen ist, wobei die Gehäuseteile dichtend miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch einen Dichtdorn (30) an einem der Gehäuseteile (2), der in eine Steckaufnahme (32) des anderen Gehäuseteils (4) eingesetzt ist, wobei Umfangsabschnitte der Steckaufnahme (32) verformt sind und dichtend an Dichtflächen (38, 40) des Dichtdorns (30) anliegen.
Sensor nach Patentanspruch 1, wobei der Dichtdorn (30) mit zwei Dichtflächen (38, 40) ausgeführt ist.
Sensor nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Dichtdorn (30) und/oder die Steckaufnahme (32) aus Kunststoff, vorzugsweise aus PA, HDPE hergestellt ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Dichtdorn (30) aus einem steiferen Material als die Steckaufnahme (32) ausgebildet ist.
Sensor nach Patentanspruch 2 und 3 oder 4, wobei eine Dichtfläche (38) gratfrei ausgeführt ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Verdrehsicherung (14) für die Gehäuseteile (2, 4).
Sensor nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit Mitteln (16) zur Erhöhung der Haltekraft.
Sensor nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei ein etwa tassenförmiges Sensorgehäuse (2) auf eine Sensorplatte (4) aufgesetzt ist, wobei die Sensorplatte (4) die Steckaufnahme (32) und das Sensorgehäuse (2) den Dichtdorn (30) trägt.
Sensor nach Patentanspruch 8, mit einem die Sensorplatte (4) aufnehmenden Montagerahmen (6), an dem seitlich auskragende Montagelaschen (8, 10) ausgebildet sind.
Sensor nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit an dem Gehäuse (2, 4) ausgebildeten Mess- oder Versorgungsanschlüssen (20, 22).
Sensor nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei dieser als Drucksensor ausgeführt ist.