DE102022203424A1

DE102022203424A1 - Flüssigkeitssensoranordnung

Info

Publication number: DE102022203424A1
Application number: DE102022203424.4A
Authority: DE
Inventors: Brian Urban; Michael Bean; Paul Chen
Original assignee: ZF Active Safety and Electronics US LLC
Current assignee: ZF Active Safety and Electronics US LLC
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2022-04-06
Publication date: 2022-11-03
Also published as: US11293829B1; CN115267915A

Abstract

Eine Flüssigkeitssensoranordnung hat ein Sensorgehäuse, das einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und eine Abdeckung aufweist, die einen inneren Hohlraum definiert. Der zweite Abschnitt hat eine Kappe und mindestens eine Seitenwand, die sich entlang einer Achse von der Kappe zu einer ersten Fläche des ersten Abschnitts erstreckt. Die mindestens eine Seitenwand hat mindestens eine Einlassöffnung, damit Flüssigkeit in den Hohlraum gehen kann. Die Kappe ist frei von Öffnungen. Die Abdeckung nimmt eine zweite Fläche des ersten Abschnitts in Eingriff. Die erste und die zweite Fläche des ersten Abschnitts liegen einander gegenüber. In dem Hohlraum befindet sich ein Flüssigkeitssensor zum Erfassen des Vorliegens von Flüssigkeit in dem Sensorgehäuse.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Flüssigkeitssensoranordnung und insbesondere auf eine Flüssigkeitssensoranordnung mit Öffnungen zum Erfassen des Vorliegens von Flüssigkeiten in einem Gehäuse.
Hintergrund der Erfindung
Flüssigkeit in gewissen Systemen kann dazu führen, dass die Systeme beeinträchtigt und/oder geschädigt werden. Der Eintritt von Wasser in ein Lenksystem kann beispielsweise zu erhöhter Reibung in dem Lenksystem führen. Sensoren zur Erfassung des Vorliegens von Flüssigkeit sind zwar bekannt, kommen aber in Lenksystemen gemeinhin nicht zum Einsatz. Bei der Auslegung von Lenksystemen werden stattdessen in erster Linie robuste Dichtungslösungen verwendet, um zu verhindern, dass Wasser in die Systeme eintritt. Bei bekannten Lenksystemen werden auch Reibungserfassungsalgorithmen verwendet, um abzuleiten, wann ein mögliches Problem aufgetreten ist. Diese Reibungserfassungsalgorithmen haben jedoch ihre Grenzen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Nach einem Aspekt kann eine Flüssigkeitssensoranordnung ein Sensorgehäuse aufweisen. Das Sensorgehäuse kann einen inneren Hohlraum definieren, der mindestens teilweise an einem Ende mit einer Kappe und an einem gegenüberliegenden Ende mit einer Abdeckung verschlossen ist. Das Sensorgehäuse kann mindestens eine Seitenwand haben, die sich entlang einer Achse von der Kappe erstreckt. Die mindestens eine Seitenwand kann mindestens eine Einlassöffnung haben, damit Flüssigkeit in den Hohlraum gehen kann. Die Kappe kann frei von Öffnungen sein. In dem Hohlraum kann sich ein Flüssigkeitssensor zum Erfassen des Vorliegens von Flüssigkeit in dem Sensorgehäuse befinden.
Nach einem anderen Aspekt, für sich allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt, kann ein Lenksystem ein Lenksystemgehäuse und eine Flüssigkeitssensoranordnung aufweisen. Die mindestens eine Seitenwand kann sich durch eine Öffnung in dem Lenksystemgehäuse erstrecken, so dass sich die mindestens eine Seitenwand und die Kappe mindestens teilweise in dem Lenksystemgehäuse befinden. Die mindestens eine Einlassöffnung kann sich in dem Lenksystemgehäuse befinden, damit
Flüssigkeit von innerhalb des Lenksystemgehäuses in den Hohlraum gehen kann. Ein Abschnitt des Sensorgehäuses kann sich außerhalb des Lenksystemgehäuse befinden.
Figurenliste
Die obigen und andere Merkmale der Erfindung werden dem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, beim Studium der folgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen:

1 eine schematische Perspektivseitenansicht einer gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruierten Flüssigkeitssensoranordnung ist;
2 eine auseinandergezogene Ansicht der Flüssigkeitssensoranordnung von 1 ist; und
3 eine schematische Querschnittsansicht einer beispielhaften Gebrauchsanwendung für die Flüssigkeitssensoranordnung von 1 ist.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 - 2 zeigen eine gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierte Flüssigkeitssensoranordnung 10. Die Flüssigkeitssensoranordnung 10 weist ein Sensorgehäuse 12 auf, das einen inneren Hohlraum 14 definiert. Das Sensorgehäuse 12 hat einen ersten und einen zweiten Abschnitt 16, 18, die einteilig ausgebildet sein können. Der erste Abschnitt 16 hat eine erste und eine zweite Fläche 20, 22, die sich gegenüberliegen. Der zweite Abschnitt 18 weist mindestens eine Seitenwand 24 auf, die sich entlang einer Achse 28 von der ersten Fläche 20 erstreckt. In dem in 1 - 2 gezeigten Konfigurationsbeispiel weist der zweite Abschnitt 18 eine zylindrische Seitenwand 24 auf. Der zweite Abschnitt 18 kann jedoch eine beliebige Anzahl von Seitenwänden 24 haben, die verschiedene Formen definieren.
Eine Vielzahl von Einlassöffnungen 26 erstrecken sich radial durch die zylindrische Seitenwand 24 für den Durchgang von Flüssigkeit in den Hohlraum 14. Die zylindrische Seitenwand 24 hat zwar nach der Darstellung und der Beschreibung eine Vielzahl von Einlassöffnungen 26, aber die zylindrische Seitenwand kann auch nur eine Einlassöffnung haben.
Wie in 1 - 3 gezeigt, kann sich die zylindrische Seitenwand 24 entlang der Achse 28 zu einer Kappe 30 erstrecken. Ein Durchmesser 32 der Kappe 30 kann größer als ein Durchmesser 34 der zylindrischen Seitenwand 24 sein. In einer derartigen Konfiguration ragt mindestens ein Abschnitt der Kappe 30 über die zylindrische Seitenwand 24 und die Einlassöffnungen 26 vor, um mindestens teilweise zu verhindern, dass Störstoffe wie feste Partikel und Fett durch die Einlassöffnungen in den Hohlraum 14 gelangen. Die Kappe 30 kann auch frei von Öffnungen, die sich in die axiale Richtung erstrecken, sein, um zu verhindern, dass Störstoffe durch die Kappe axial in den Hohlraum 14 eintreten.
Wie in 1 - 2 gezeigt, weist das Sensorgehäuse 12 auch eine Abdeckung 36 auf, die die zweite Fläche 22 des ersten Abschnitts 20 in Eingriff nimmt, wenn sie an dem ersten Abschnitt befestigt ist. Der erste Abschnitt 20 und die Abdeckung 36 können mittels Befestigungsvorrichtungen aneinander befestigt sein. Wie in der beispielhaften Konfiguration von 1 - 2 gezeigt, haben die Abdeckung 36 und der erste Abschnitt 20 axial endende Befestigungsvorrichtungsöffnungen 40 zur Aufnahme derartiger Befestigungsvorrichtungen. Als Alternative können die Abdeckung 36 und der erste Abschnitt 20 auf beliebige andere Weise wie durch Verwendung von Klebstoffen aneinander befestigt werden. Wenn die Abdeckung 36 an dem ersten Abschnitt 20 befestigt ist, trägt sie dazu bei, den Hohlraum 14 zu definieren und zu umschließen.
Ein Flüssigkeitssensor 44 in dem Hohlraum 14 weist einen Flüssigkeitserfassungsabschnitt 46 auf einem Substrat 48 auf. Der Flüssigkeitserfassungsabschnitt 46 kann aus einem oder mehreren Kondensatoren 50 gebildet sein, die auf dem Substrat 48 und/oder in dem Sensorgehäuse 12 angeordnet sein können, so dass sie die Achse 28 kreuzen. Bei einer derartigen Anordnung tropft in den Hohlraum 14 fließende Flüssigkeit auf den einen oder die mehreren Kondensatoren 50. Der eine oder die mehreren Kondensatoren 50 sind so ausgestaltet, dass Flüssigkeitskontakt zu Änderungen ihrer Kapazität führt. Der Flüssigkeitssensor 44 kann daher das Vorliegen von Flüssigkeit in dem Sensorgehäuse 12 erfassen, indem er Änderungen der Kapazität bei dem einen oder den mehreren Kondensatoren 50 misst. Der Flüssigkeitssensor 44 kann beispielsweise mit einer Drahtverbindung oder einer drahtlosen Verbindung elektrisch mit anderen Systemen und/oder Steuerungen verbunden sein, die eine Warnung abgeben können, wenn Flüssigkeit erfasst wird und/oder Betriebsänderungen veranlassen können, wenn Flüssigkeit erfasst wird.
Die Flüssigkeitssensoranordnung 10 kann in einer beliebigen Anwendung zur Erfassung des Vorliegens von Flüssigkeit verwendet werden. 3 zeigt ein Beispiel einer Anwendung für die Flüssigkeitssensoranordnung 10.
3 zeigt einen Abschnitt eines Lenksystems 52 zum Einsatz in einem Fahrzeug 54. Das Lenksystem 52 weist ein Lenksystemgehäuse 56 auf. Das Lenksystemgehäuse 56 kann mehrere Bestandteile des Lenksystems 52 enthalten, dank derer lenkbare Räder nach entsprechender Anweisung ihre Richtung ändern. Das Lenksystemgehäuse 56 kann beispielsweise eine oder mehrere Riemenscheiben, einen Zahnriemen zum Verbinden der Riemenscheiben und eine Schubstange zum Ablenken der Fahrzeugräder enthalten.
Das Lenksystemgehäuse 56 ist mit einem niedrigsten Höhenpunkt 58 ausgelegt, zu dem Flüssigkeit fließt, wenn sie in dem Lenksystemgehäuse vorliegt. Die Flüssigkeitssensoranordnung 10 kann an dem niedrigsten Höhenpunkt 58 mit dem Lenksystemgehäuse 56 verbunden sein. Bei bestehender Verbindung erstreckt sich die zylindrische Seitenwand 24 durch eine Öffnung 60 in dem niedrigsten Höhenpunkt 58, so dass ein Abschnitt der zylindrischen Seitenwand, die Einlassöffnungen 26 und die Kappe 30 in dem Lenksystemgehäuse 56 sind, während die restliche Flüssigkeitssensoranordnung 10 außerhalb des Lenksystemgehäuses bleibt.
Während des Betriebs des Fahrzeugs 54 können die Lenksystemkomponenten in dem Lenksystemgehäuse 56 Störstoffe wie Riemenstaub, Metallspäne und Fett erzeugen. Der Überhang der Kappe 30 trägt dazu bei zu verhindern, dass diese Störstoffe durch die Einlassöffnungen 26 in den Hohlraum 14 eintreten und den Flüssigkeitssensor 44 beschädigen. Das Fehlen von axialen Öffnungen in der Kappe 30 trägt auch dazu bei zu verhindern, dass Störstoffe in der axialen Richtung in den Hohlraum 14 eintreten. Es besteht auch das Risiko, dass Flüssigkeit und Umweltstörstoffe von der Oberfläche, auf der das Fahrzeug 54 fährt, oder einer umliegenden Umgebung durch den Abschnitt der Flüssigkeitssensoranordnung, der außerhalb des Lenksystemgehäuses 56 bleibt, in die Flüssigkeitssensoranordnung 10 eintreten. Der Abschnitt der Flüssigkeitssensoranordnung 10, der außerhalb des Lenksystemgehäuses 56 liegt, kann frei von Öffnungen sein, durch die Flüssigkeit und Umweltstörstoffe in die Flüssigkeitssensoranordnung eintreten könnten. Daher ist es nur Flüssigkeit von innerhalb des Lenksystemgehäuses 56 gestattet, in den Hohlraum 14 einzutreten und erfasst zu werden.
Flüssigkeit wie Wasser in dem Lenksystemgehäuse 56 fließt zu dem niedrigsten Höhenpunkt 58 hin. Das fließende Wasser tritt durch die Einlassöffnungen 26 in der Nachbarschaft des niedrigsten Höhenpunkts 58 in den Hohlraum 14 ein und tropft auf den Flüssigkeitserfassungsabschnitt 46. Der Flüssigkeitssensor 44 erfasst das Vorliegen an dem Flüssigkeitserfassungsabschnitt 46. Der Flüssigkeitssensor 44 wiederum setzt einen Fahrer des Fahrzeugs 54 und/oder eine Motorsteuerung (ECU - Electronic Control Unit) in dem Fahrzeug davon in Kenntnis, dass das Vorliegen von Wasser erfasst worden ist.
Da die Flüssigkeitssensoranordnung 10 dazu ausgestaltet ist, dass nur von dem Lenksystemgehäuse 56 in den Hohlraum 14 eintretende Flüssigkeit erfasst wird, wird der Fahrer/die ECU davon in Kenntnis gesetzt, dass Wasser in dem Lenksystemgehäuse vorliegt.
Vorteilhafterweise trägt die Flüssigkeitssensoranordnung 10 dazu bei, die Gebrauchslebensdauer der Bestandteile in dem Lenksystemgehäuse 56 zu verlängern, indem sie gestattet, dass Wasser in dem Lenksystemgehäuse aus dem Lenksystemgehäuse abläuft und nicht in dem Lenksystemgehäuse verbleibt und die Bestandteile weiter schädigt.
Fachleute können der obigen Beschreibung der Erfindung Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen entnehmen. Derartige Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen, die für Fachleute offensichtlich sind, sollen von den beiliegenden Ansprüchen abgedeckt werden.

Claims

Flüssigkeitssensoranordnung, umfassend: ein Sensorgehäuse, das einen inneren Hohlraum definiert, der mindestens teilweise an einem Ende mit einer Kappe und an einem gegenüberliegenden Ende mit einer Abdeckung verschlossen ist, wobei das Sensorgehäuse mindestens eine Seitenwand hat, die sich entlang einer Achse von der Kappe erstreckt, wobei die mindestens eine Seitenwand mindestens eine Einlassöffnung hat, damit Flüssigkeit in den Hohlraum gehen kann, wobei die Kappe frei von Öffnungen ist, und einen Flüssigkeitssensor in dem Hohlraum zum Erfassen des Vorliegens von Flüssigkeit in dem Sensorgehäuse.
Flüssigkeitssensoranordnung nach Anspruch 1, wobei das Sensorgehäuse einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei der zweite Abschnitt die Kappe und die sich entlang der Achse von der Kappe zu einer ersten Fläche des ersten Abschnitts erstreckende mindestens eine Seitenwand aufweist, wobei die Abdeckung eine zweite Fläche des ersten Abschnitts in Eingriff nimmt, wenn sie an dem ersten Abschnitt befestigt ist, wobei die erste und die zweite Fläche des ersten Abschnitts einander gegenüberliegen, wobei vorzugsweise der erste und der zweite Abschnitt einteilig ausgebildet sind, wobei die Abdeckung separat von dem ersten und dem zweiten Abschnitt ausgebildet ist und an der zweiten Fläche des ersten Abschnitts befestigt werden kann.
Flüssigkeitssensoranordnung nach Anspruch 1, wobei der Flüssigkeitssensor einen Flüssigkeitserfassungsabschnitt auf einem Substrat aufweist, wobei der Flüssigkeitserfassungsabschnitt die Achse kreuzt, wobei der Flüssigkeitserfassungsabschnitt vorzugsweise aus einem oder mehreren Kondensatoren gebildet ist, wobei der Flüssigkeitssensor das Vorliegen von Flüssigkeit durch Messen von Änderungen der Kapazität bei dem einen oder den mehreren Kondensatoren erfasst.
Flüssigkeitssensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Seitenwand eine zylindrische Seitenwand ist, die sich entlang der Achse von der Kappe erstreckt, wobei sich die mindestens eine Einlassöffnung in dem zweiten Abschnitt radial durch die zylindrische Seitenwand erstreckt.
Flüssigkeitssensoranordnung nach Anspruch 4, wobei ein Durchmesser der Kappe größer als ein Durchmesser der zylindrischen Seitenwand ist, wobei mindestens ein Abschnitt der Kappe so ausgestaltet ist, um mindestens teilweise zu verhindern, dass Störstoffe durch die mindestens eine Einlassöffnung in den Hohlraum gelangen.
Lenksystem, umfassend: ein Lenksystemgehäuse und die Flüssigkeitssensoranordnung nach Anspruch 1, wobei sich mindestens eine Seitenwand durch eine Öffnung in dem Lenksystemgehäuse erstreckt, so dass sich die mindestens eine Seitenwand und die Kappe mindestens teilweise innerhalb des Lenksystemgehäuses befinden, wobei sich die mindestens eine Einlassöffnung in dem Lenksystemgehäuse befindet, damit Flüssigkeit von innerhalb des Lenksystemgehäuses in den Hohlraum gehen kann, wobei ein Abschnitt des Sensorgehäuses außerhalb des Lenksystemgehäuses liegt.
Lenksystem nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine Seitenwand eine zylindrische Seitenwand ist, die sich entlang der Achse von der Kappe erstreckt, wobei sich die zylindrische Seitenwand durch die Öffnung in dem Lenksystemgehäuse erstreckt, wobei sich die mindestens eine Einlassöffnung in dem zweiten Abschnitt radial durch die zylindrische Seitenwand erstreckt.
Lenksystem nach Anspruch 7, wobei ein Durchmesser der Kappe größer als ein Durchmesser der zylindrischen Seitenwand ist, wobei mindestens ein Abschnitt der Kappe so ausgestaltet ist, um mindestens teilweise zu verhindern, dass in dem Lenksystemgehäuse erzeugte Störstoffe durch die mindestens eine Einlassöffnung in den Hohlraum eintreten.
Lenksystem nach Anspruch 6, wobei das Lenksystemgehäuse einen niedrigsten Höhenpunkt des Lenksystemgehäuses hat, zu dem Flüssigkeit in dem Lenksystemgehäuse fließt, wobei sich die Öffnung in dem Lenksystemgehäuse durch das Lenksystemgehäuse an dem niedrigsten Höhenpunkt erstreckt, wobei sich die mindestens eine Seitenwand durch die Öffnung in dem Lenksystemgehäuse erstreckt, so dass sich die mindestens eine Seitenwand und die Kappe mindestens teilweise in dem Lenksystemgehäuse an dem niedrigsten Höhenpunkt befinden.
Flüssigkeitssensoranordnung nach Anspruch 6, wobei der Flüssigkeitssensor einen Flüssigkeitserfassungsabschnitt auf einem Substrat aufweist, wobei der Flüssigkeitserfassungsabschnitt die Achse kreuzt.