DE102023111437A1

DE102023111437A1 - Sensor mit Gehäuse und Messzelle, Fahrzeugkomponente mit einer Sensoraufnahme, in die der Sensor eingesetzt ist, Prüfvorrichtung und Prüfverfahren zum Prüfen des Sensors

Info

Publication number: DE102023111437A1
Application number: DE102023111437.9A
Authority: DE
Inventors: Lars Didwiszus
Original assignee: ZF CV Systems Europe BV
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2023-05-03
Filing date: 2023-05-03
Publication date: 2024-11-07
Also published as: WO2024227549A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor (10) mit einer Messzelle (12) und einem Gehäuse (14), das die Messzelle (12) umschließt und sich von einer Anschlussseite (16) zu einer von der Anschlussseite abgewandte Messseite (18) erstreckt. Erfindungsgemäß weist das Gehäuse (12) einen zur Anschlussseite hin offenen, dedizierten Prüfkanal auf, der sich von der Messzelle (12) zu einer Mündung an der Anschlussseite erstreckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor mit einer Messzelle und einem Gehäuse, das die Messzelle umschließt und sich von einer Anschlussseite zu einer von der Anschlussseite abgewandte Messseite erstreckt. Das Gehäuse dient dem Schutz der Messzelle. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Fahrzeugkomponente, beispielsweise ein Schaltgetriebe, mit einem Sensor, dessen Messzelle von einem Gehäuse umschlossen ist, sowie Fahrzeuge mit einer entsprechenden Fahrzeugkomponente. Fahrzeuge mit einer Fahrzeugkomponente, die einen Sensor aufweist, dessen Messzelle von einem Gehäuse umschlossen ist, sind insbesondere Kraftwagen wie Personenkraftwage, Lastkraftwagen oder Traktoren, aber auch fahrende Maschinen, wie Kräne, Gabelstaple oder Bagger. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Prüfvorrichtung für einen Sensor, dessen Messzelle von einem Gehäuse umschlossen ist.
Sensoren werden in vielfältiger Form und teilweise unter rauen Umgebungsbedingen eingesetzt. Einsatzorte in Kraftfahrzeugen, beispielsweise im Bereich des Motors, des Getriebes oder hydraulischer oder pneumatischer Systeme, gehen häufig mit rauen Umgebungsbedingen einher.
Es ist bekannt, Messzellen in ein typischerweise spritzgegossenes Kunststoffgehäuse einzubetten, um die Messzellen vor Umwelteinflüssen zu schützen. Ein entsprechender Sensor weist dann ein Kunststoffgehäuse auf, das die Messzelle umschließt, in dem Sinne also schützend umschließt. Gleichwohl weist ein solches Gehäuse an einer Anschlussseite Anschlüsse für die Messzelle auf.
Trotzdem können derartige Sensoren ausfallen, wenn beispielsweise Öl zur Messzelle gelangt. Dies kommt beispielsweise vor, wenn der Sensor in rauen Umgebungen wie einem Motor mit Getriebe Getriebeöl ausgesetzt ist und das Gehäuse trotz aller Maßnahmen nicht oder nicht langzeitig dicht ist. So kann das Eindringen durch feine Risse verursacht sein, die bereits beim Umspritzen der Messzelle - also beim Spritzgießen des Gehäuses - entstehen könnten.
Da ein Sensorausfall, Überprüfung und ggfs. Austausch gerade an kritischen Stelle von Einsatzorten in Kraftfahrzeugen und in rauen Umgebungen mit erheblichem Aufwand und mit einem längeren Ausfall des Fahrzeugs verbunden ist --im schlimmsten Fall auch mit einer Beschädigung und entsprechender Wartung-- werden Sensoren vor dem Einbau geprüft.
Das hierzu verwendete Prüfverfahren ist natürlicherweise ein Lecktest zwischen der Messseite und der Anschlussseite. Dabei wird das Gehäuse natürlicherweise beispielsweise auf durch einen unerwünschten Riss von der Anschlussseite zur Messzelle gelangende Luft geprüft, d.h. die auch von der Messseite zur Anschlussseite gelangt. Dies betrifft Luft, die durch natürliche Leckagepfade, beispielsweise um Anschlussleitungen für die Messzelle herum, gelangt. Derartige natürliche Leckagepfade entstehen typischerweise beim Umspritzen der Anschlussleitungen.
Trotz der üblichen Tests werden immer wieder Ausfälle geprüfter Sensoren beobachtet, die im Ergebnis auf Risse in dem Gehäuse des Sensors zurückzuführen sind.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, der die Aufgabe zugrunde liegt, einen verbesserten Sensor anzugeben.
In Bezug auf den Sensor wird die Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch einen Sensor gemäß Anspruch 1 gelöst.
Demgemäß ist ein Sensor mit Gehäuse und Messzelle vorgesehen, bei dem das Gehäuse die Messzelle umschließt und sich von einer Anschlussseite zu einer von der Anschlussseite abgewandten Messseite erstreckt. Das Gehäuse weist erfindungsgemäß einen zur Anschlussseite hin offenen, dedizierten und definierten Prüfkanal auf, der sich von der Messzelle zu einer Mündung an der Anschlussseite erstreckt.
Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass beim Umspritzen der Messzelle eine perfekte Abdichtung zwischen Messseite und Anschlussseite des Gehäuses auch dann erreicht werden kann, wenn das Gehäuse im Bereich der Messzelle einen Riss aufweist.
Anders ausgedrückt, würde eine perfekte Abdichtung zwischen Messseite und Anschlussseite des Gehäuses bei eingangs genannten üblichen Sensoren und Prüfungen das Erkennen eines Risses von der Messzelle zur Messseite bei einer Prüfung der üblichen Sensoren verhindern. Wenn beispielsweise der übliche natürliche Leckagepfad um die Anschlussleitungen herum tatsächlich nicht verbliebe, würde der Riss nicht erkannt werden. Dann besteht nach wie vor die Gefahr, dass der Sensor im Einsatz versagt, obwohl der Sensor die Prüfung bestanden hat.
Daher besteht die Idee darin, den dedizierten und definierten Prüfkanal in das Gehäuse des Sensors einzuführen, um eine zuverlässige Leckageprüfung für den Fall zu ermöglichen, dass ein Riss das Innere des Gehäuses an unerwünschter Stelle auf der Messseite des Gehäuses mit der Umgebung verbindet.
Das erfindungsgemäße Konzept betreffend den Sensor und das Prüfungsverfahren hat den Vorteil, dass damit nicht nur ein Riss von der Messzelle zur Anschlussseite sondern auch ein Riss von der Messzelle zur Messseite bei einer Prüfung der erfindungsgemäßen Sensoren erkennbar ist. Eine Ausfallwahrscheinlichkeit von solcher Art und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren überprüften und für gut befundenen Sensoren ist ganz erheblich reduziert.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, welche das Konzept der Erfindung in Bezug auf vorteilhafte Merkmale im Rahmen der Aufgabenstellung und im Hinblick auf weitere Vorteile weiterbilden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung trägt das Gehäuse auf seiner Außenseite eine umlaufende Dichtung, die in Längsrichtung des Gehäuses zwischen der Messseite und der Anschlussseite angeordnet und ausgebildet ist, an einer Innenwand einer Sensoraufnahme dichtend anzuliegen. Das Gehäuse ist - sofern keine ungewünschten Risse vorliegen - ausgehend von dem Gehäuseende auf der Messseite bis hin zur Dichtung vollständig dicht. Vorzugsweise ist die Messzelle auf einer der Anschlussseite abgewandten Seite der Dichtung in dem Gehäuse angeordnet - also im Bereich der Messseite. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Messzelle möglichst nah an einem Messort positioniert werden kann, wenn der Messort im Bereich von Umgebungsbedingungen liegt, die der Messzelle abträglich sein können.
Beispiele hierfür sind ein Sensor mit einer Messzelle in Form einer Hall-Sonde, die zum Erfassen der Position einer beweglichen Komponente (z. B. einer axial verschieblichen Welle mit Zahnrad) im Inneren eines Schaltgetriebes dient, oder ein GMR Sensor (ein Sensor, der auf dem giant magnetoresistance effect beruht) zum Erfassen einer Drehzahl eines Zahnrades, dessen Zähne das Signal des GMR-Sensors modulieren; allgemein ist bei einem Drehzahl-Sensor eine Messzelle ausgebildet zur Drehzahl-erfassung eines Zahnrades oder einer anderen dergleichen drehenden Komponente.
Vorzugsweise umschließt die Dichtung das Gehäuse kreisförmig. Dies erlaubt es, den Sensor in eine hohlzylindrische Sensoraufnahme einzusetzen und führt zu einer zuverlässigen Abdichtung zwischen der Innenwand der Sensoraufnahme und dem Gehäuse des Sensors. Die Kreisform der Dichtung hat hierbei zwei Vorteile: Sie ermöglicht eine besonders zuverlässige Abdichtung und erlaubt es, den Sensor in beliebiger Orientierung in Bezug auf die Umfangsrichtung einzusetzen.
Vorzugsweise ist die Messzelle mit wenigstens einer Anschlussleitung verbunden, die sich außerhalb des Prüfkanals von der Messzelle zu der Anschlussseite des Gehäuses und gegebenenfalls darüber hinaus erstreckt. Dadurch, dass die Anschlussleitung oder die Anschlussleitungen außerhalb des Prüfkanals verläuft, ist sichergestellt, dass der Prüfkanal durchgehend definiert offenbleibt und eine zuverlässige Prüfung erlaubt.
An der Anschlussseite weist das Gehäuse vorzugsweise wenigstens einen Anschlusskontakt auf, der über die wenigstens eine Anschlussleitung mit der Messzelle verbunden ist. Die wenigstens eine Anschlussleitung ist vorzugsweise eine elektrische Leitung und die Messzelle ist vorzugsweise dazu ausgebildet, elektrische Messsignale auszugeben.
Das Gehäuse ist vorzugsweise ein spritzgegossenes Kunststoffgehäuse. Dies hat den Vorteil, dass die Messzelle in der Regel zuverlässig und auf einfache Art und Weise mit einem schützenden Gehäuse versehen werden kann.
Vorzugsweise weist das Gehäuse auf seiner Außenseite eine umlaufende Nut zur Aufnahme einer bzw. der Dichtung auf, die in Längsrichtung des Gehäuses zwischen der Messseite und der Anschlussseite angeordnet ist. In diesem Fall kann ein O-Ring als Dichtung verwendet werden, der in die Nut eingesetzt werden kann. Alternativ kann die Dichtung auch an das Gehäuse angespritzt werden (z. B. auf dem Wege des Co-Moldings, Overmoldings oder Co-Injection-Moldings).
Der Sensor ist bevorzugt ein Wegesensor, insbesondere bevorzugt ein Drehzahlsensor. Entsprechend ist die Messzelle vorzugsweise ausgebildet zur Positionserfassung eines bewegten Teils entlang eines Weges, insbesondere zur Drehzahlerfassung einer drehenden Komponente. Oben genannte Beispiele und die in den Figuren genannten Beispiele sind zur Veranschaulichung und nicht einschränkend gemeint. Grundsätzlich ist die Erfindung nicht eingeschränkt auf eine bestimmte, gleichwohl bevorzugte, Messfunktion und/oder Messart.
Insbesondere für oben genannte Messfunktionen hat sich gleichwohl eine Messzelle als vorteilhaft erwiesen, die vorzugsweise als eine Hall-Sonde (etwa für einen Drehzahlsensor) oder als eine kapazitive Messzelle für einen kapazitiven Sensor (etwa als Wegsensor) ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Messzelle berührungslos funktioniert und somit die Funktionsweise der Messzelle durch das Kunststoffgehäuse nicht beeinträchtigt wird.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Prüfverfahren zum Prüfen eines Sensors der erfindungsgemäßen Art.
Gemäß einer ersten Variante des Prüfverfahrens weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:

- der Sensor wird in eine Sensoraufnahme dichtend eingesetzt,
- eine Druckdifferenz wird zwischen der Messseite und der Anschlussseite des Sensors in der Sensoraufnahme hergestellt und
- ein Druckabfall wird als Veränderung der Druckdifferenz zwischen der Messseite und der Anschlussseite des Sensors in der Sensoraufnahme erfasst.

Gemäß einer zweiten Variante des Prüfverfahrens weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:

- der Sensor wird in eine Sensoraufnahme dichtend eingesetzt,
- eine Druckdifferenz wird zwischen der Messseite und der Anschlussseite des Sensors in der Sensoraufnahme hergestellt und
- ein Gasmassenstrom wird zwischen der Messseite und der Anschlussseite des Sensors in der Sensoraufnahme erfasst.

Eine für die Prüfverfahren geeignete Prüfvorrichtung weist eine Sensoraufnahme auf, in die der Sensor derart dichtend eingesetzt werden kann, dass dessen Messseite von der Anschlussseite in der Sensoraufnahme hermetisch getrennt ist. Die Prüfvorrichtung ist ausgebildet, eine Druckdifferenz zwischen der Messseite und der Anschlussseite des Sensors in der Sensoraufnahme herzustellen und einen Druckabfall zu erfassen, wenn ein Sensor in die Sensoraufnahme eingesetzt ist.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Fahrzeugkomponente mit einem Sensor der erfindungsgemäßen Art.
Eine derartige Fahrzeugkomponente, insbesondere Antriebskomponente, weist eine Sensoraufnahme auf, in die ein erfindungsgemäßer Sensor derart dichtend eingesetzt ist, dass die Messseite von der Anschlussseite in der Sensoraufnahme hermetisch getrennt ist. Die Sensoraufnahme weist vorzugsweise einen hohlzylindrischen Abschnitt auf, an dessen Innenwand eine Dichtung anliegt, die die Messseite von der Anschlussseite in der Sensoraufnahme hermetisch trennt. Die Dichtung ist vorzugsweise von einem O-Ring gebildet.
Die Fahrzeugkomponente ist vorzugsweise ein Schaltgetriebe und der Sensor ist vorzugsweise zum Erfassen einer Drehzahl oder einer Schaltstellung einer Getriebekomponente angeordnet und ausgebildet.
Gemäß einer alternativen Variante ist die Fahrzeugkomponente ein hydraulisches oder pneumatisches System und der Sensor ist vorzugsweise zum Erfassen einer Position eines beweglichen Systembestandteils des hydraulischen oder pneumatischen Systems angeordnet und ausgebildet.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

1 eine perspektivische Außenansicht eines Sensors;
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sensors, eingesetzt in eine Sensoraufnahme;
3 eine schematische Darstellung eines alternativen Sensors eingesetzt in eine Sensoraufnahme;
4 eine schematische Darstellung einer weiteren Alternative eines erfindungsgemäßen Sensors, eingesetzt in eine Sensoraufnahme;
5 eine schematische Darstellung des Sensors aus 4, eingesetzt in eine alternative Sensoraufnahme;
6 eine schematische Darstellung einer Messzelle für einen Sensor der erfindungsgemäßen Art
7 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Sensors in einer teilweise längsgeschnittenen Ansicht;
8 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Prüfvorrichtung zum Prüfen eines Sensors der hier beschriebenen Art;
9 mögliche Verläufe eines mit der Prüfvorrichtung gemäß 8 erfassten Druckabfalls; und
10 eine Fahrzeugkomponente mit einem erfindungsgemäßen Sensor.

1 ist eine schematische perspektivische Außenansicht eines Sensors 10. Ein erfindungsgemäßer Sensor 10 weist eine Messzelle 12 (siehe 2 bis 7) auf, die von einem Gehäuse 14 (siehe 1 bis 7) umschlossen ist. Das Gehäuse 14 erstreckt sich von einer Anschlussseite 16 bis zu einer Messseite 18. Innerhalb des Gehäuses 14 erstrecken sich Anschlussleitungen 20 von der Messzelle 12 zur Anschlussseite 16 des Gehäuses 14. Auf der Anschlussseite 16 des Gehäuses 14 können beispielsweise elektrische Kontakte 22 vorgesehen sein, die über die Anschlussleitungen 20 mit entsprechenden Anschlüssen der Messzelle 12 verbunden sind.
Aufgabe des Gehäuses 14 ist es, die Messzelle 12 auf der Messseite 18 des Gehäuses 14 vor eindringenden Medien, beispielsweise Öl oder anderen Flüssigkeiten, zu schützen.
Im Einsatz ist der Sensor 10 typischerweise in eine Sensoraufnahme 24 dichtend eingesetzt. Um eine ausreichende Dichtigkeit zwischen dem Sensorgehäuse 14 und der Innenwand 26 der Sensoraufnahme 24 sicherzustellen, ist eine Dichtung 28 vorgesehen, die im dargestellten Beispiel von einem O-Ring 30 gebildet ist, der in eine umlaufende Ringnut 32 an dem Gehäuse 14 eingesetzt ist.
Wie insbesondere den schematischen Darstellungen in den 2 bis 5 zu entnehmen ist, liegt der O-Ring 30 außen an der Innenwand 26 der Sensoraufnahme 24 an und auf seiner Innenseite am Boden 34 der Nut 32 am Gehäuse 14 des Sensors 10.
Aus Gründen der Dichtigkeit, aber auch, um den Sensor 10 in beliebiger Drehposition in die Sensoraufnahme 24 einsetzen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Nut 32 und der O-Ring 30 ringförmig um das Gehäuse 14 umlaufend ausgebildet sind und die Sensoraufnahme 26 die Form eines Hohlzylinders hat.
Um die Einstecktiefe des Sensors 10 in die Sensoraufnahme 26 zu begrenzen, kann die Sensoraufnahme 24 als gestufte Bohrung ausgeführt sein, wie dies in 5 dargestellt ist. Ein erster, proximaler Abschnitt 24.1 hat dann einen größeren Durchmesser als ein zweiter, distaler Abschnitt 24.2, sodass sich ein Absatz 36 in der Sensoraufnahme 24 ergibt, an dem ein umlaufender Kragen 38 am Gehäuse 14 des Sensors 10 anliegt, wenn der Sensor 10 vollständig in die Sensoraufnahme 24 eingesetzt ist. Die umlaufende Nut 32 zur Aufnahme des O-Rings 30 verläuft entlang der umlaufenden Außenseite des Kragens 38.
Die von dem O-Ring 30 gebildete Dichtung 28 auf der Außenseite des Gehäuses 14 des Sensors 10 bewirkt somit, dass die Messseite 18 des Sensors 10 hermetisch von der Anschlussseite 16 des Sensors 10 getrennt ist, wenn der Sensor 10 in die entsprechende, passende Sensoraufnahme 24 eingesetzt ist. Dementsprechend reicht es, wenn das Sensorgehäuse 14 auf der Messseite vollständig dicht ist. Undichtigkeiten auf der Anschlussseite, die beispielsweise im Bereich von Durchführungen für die Anschlussleitungen 20 oder die Kontakte 22 entstehen, können unkritisch sein. Im Gegenteil, entsprechende beim Spritzgießen um die Anschlussleitungen 20 herum verbleibende Leckagepfade haben in der Vergangenheit beim Prüfen des Sensors für Vorteile gesorgt. Allerdings können zur Anschlussseite hin offene Leckagepfade insbesondere dann kritisch sein, wenn es dort im Anwendungsfall Feuchtigkeitseinträge gibt. Deshalb wird eine entsprechende Dichtigkeit über einen Anschlussstecker hergestellt, d.h. nur wenn ein Anschlussstecker auf die Anschlussseite des Sensors gesteckt ist, ist die ausreichende Dichtigkeit des Sensors sichergestellt.
Ein Leckagetest funktioniert daher nur ohne Anschlussstecker und der Zustand ohne Anschlussstecker wäre in feuchter Umgebung kritisch, da es zu Kurzschlüssen oder durch den Leckagepfad zu Verschmutzung bis zur Messzelle kommen kann.
Problematisch ist es, wenn das Sensorgehäuse 14 auf der Messseite 18 einen Riss 40 aufweist, weil die Messseite 18 typischerweise widrigen Umgebungsbedingungen beispielsweise innerhalb eines Getriebes ausgesetzt ist. Wenn das Gehäuse 14 auf der Messseite 18 Fehlstellen, Risse oder andere Undichtigkeiten aufweist, kann beispielsweise Getriebeöl durch das Gehäuse 14 zu der Messzelle 18 dringen und diese zerstören. Daher wird der Sensor 10 vor dem Einbau auf Dichtigkeit geprüft. Bekannt ist es, hierzu den Sensor 10 in eine Sensoraufnahme 24 einzusetzen und eine Druckdifferenz zwischen einem ersten Druck p₁ auf der Messseite 18 und einem zweiten Druck p₂ auf der Anschlussseite 16 herzustellen und einen eventuell auftretenden Druckverlust zu erfassen. Zu einem solchen Druckverlust kommt es, wenn Gas durch Undichtigkeiten im Gehäuse 14 von der Messseite 18 zur Anschlussseite 16 strömen kann oder umgekehrt, je nachdem, welcher der beiden Drücke p₁ oder p₂ größer ist. Hierbei sind insbesondere Risse oder Undichtigkeiten im Bereich der Messzelle 18 kritisch. Für dieses Prüfverfahren ist es wichtig, dass die Dichtung 28 das Sensorgehäuse 14 gut gegenüber der Innenwand 26 der Sensoraufnahme 24 abdichtet. Dies ist allerdings in der Regel gegeben und auch leicht zu gewährleisten.
Um Risse wie den beispielhaft dargestellten Riss 40 auf der Messseite 18 des Sensorgehäuses 14 insbesondere im Bereich der Messzelle 12 mit dem skizzierten Prüfverfahren zuverlässig detektieren zu können, ist ein Prüfkanal 42 in dem Sensorgehäuse 14 vorgesehen, der sich von der Anschlussseite 16 bis hin zur Messzelle 12 erstreckt. Der Prüfkanal 42 ist durchgehend offen und hat ein definiertes Maß. Vorzugsweise verlaufen die Anschlussleitungen 20 nicht in dem Prüfkanal 42, sondern neben dem Prüfkanal 42. Allerdings ist es ebenfalls möglich den Prüfkanal zum Führen der Anschlussleitungen zu nutzen. Dies ist allerdings nicht bevorzugt, weil dann die Definiertheit des Querschnitts des Prüfkanals beeinträchtigt sein kann. Im Bereich der Messzelle 12 verzweigt sich der Prüfkanal 42 vorzugsweise oder mündet in einem Hohlraum 44, der die Messzelle 12 umgeben kann. So kann möglichst jede Undichtigkeit des Gehäuses im Bereich der Messzelle 12 erfasst werden. Zwischen der Messzelle 12 und einer Mündung 46 auf der Anschlussseite 16 des Sensorgehäuses 14 verläuft der Prüfkanal 42 vorzugsweise in gerader Linie. Dies erlaubt eine einfache Fertigung beim Spritzgießen des Sensorgehäuses 14.
7 zeigt einen Sensor 10 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung in einer teilweise längsgeschnittenen Ansicht um die mögliche Anordnung eines Hohlraums 44 um die Messzelle 12 herum zu illustrieren.
Falls das Sensorgehäuse 14 eines zu prüfenden Sensors 10 eine Undichtigkeit wie den Riss 40 aufweist, kann dies mit dem skizzierten Prüfverfahren dadurch festgestellt werden, dass die Druckdifferenz Δp zwischen dem ersten Druck p₁ und dem zweiten Druck p₂ über die Zeit abnimmt, wie dies in 9 skizzenhaft dargestellt ist. Ein entsprechender Druckabfall Δp innerhalb einer Zeitdauer T₁ kann als Prüfkriterium gewertet werden. Ist Δp₁ größer als ein erlaubtes Höchstmaß Δp_max, wird das Gehäuse 14 des Sensors 10 als undicht eingestuft und der Sensor 10 besteht die Prüfung nicht; siehe die strichpunktierte Linie für Δp in 9. Bleibt die Druckdifferenz Δp₂ innerhalb der Zeitdauer T₁ jedoch kleiner als die erlaubte maximale Druckdifferenz Δp_max, hat der Sensor 10 die Dichtigkeitsprüfung bestanden; siehe die durchgezogene Linie für Δp in 9. 8 zeigt skizzenhaft eine entsprechende Prüfvorrichtung 52.
Das Sensorgehäuse 14 ist vorzugsweise ein Kunststoffgehäuse, das im Spritzgießverfahren hergestellt ist. Geeignete Kunststoffe für das Sensorgehäuse 14 sind Kunststoffe, die eine ausreichende Maßhaltigkeit und Temperaturfestigkeit gewährleisten, z.B. glasfaserverstärktes PA6.6.
Die Dichtung 28 wird vorzugsweise von einem O-Ring 30 gebildet, kann jedoch aber auch von einem Elastomer gebildet sein, das direkt an das Gehäuse 14 angespritzt ist. Dies kann auf dem Wege eines sogenannten Co-Spritzgießverfahrens (Co-Molding oder Co-Injection-Molding) erfolgen.
Die Messzelle 12 ist vorzugsweise eine berührungslos arbeitende Messzelle wie beispielsweise eine Hall-Sonde oder ein Kapazitätssensor. Die Funktionsweise derartiger berührungslos arbeitender Messzellen wird nämlich nicht von dem Sensorgehäuse 14 beeinträchtigt.
Zum Schutz der Kontakte 22 kann auf der Anschlussseite 15 des Gehäuses 14 eine Umfassung 48 vorgesehen sein, die einen einseitig offenen Freiraum 50 umschließt, in dem die Kontakte angeordnet sind und die in Verbindung mit einem Anschlussstecker für eine ausreichende Abdichtung sorgt, indem der Anschlussstecker und die Umfassung 48 dichtend ineinandergreifen.
Ein erfindungsgemäßer Sensor 10 kann beispielsweise Bestandteil einer Fahrzeugkomponente 60 sein, wie sie in 10 beispielhaft in Form eines Getriebes dargestellt ist. Das Getriebe 60 weist beispielsweise (u.a.) zwei ineinandergreifende Zahnräder 62 und 64 auf, die in einem Getriebegehäuse 66 untergebracht sind und jeweils um eine Welle 68 bzw. 70 rotieren.
Ein Ölsumpf 72 dient zum Schmieren der Zahnräder 62 und 64 des Getriebes 60. Um die Drehzahl des im dargestellten Beispiels unteren Zahnrads 64 zu erfassen, weist das Getriebegehäuse 66 eine Sensoraufnahme 74 auf, in die ein erfindungsgemäßer Sensor 10 eingesetzt ist. Die Sensoraufnahme 74 kann ähnlich gestaltet sein, wie vorstehend in den 4 und 5 dargestellt ist. Während des Betriebs drehen sich die Zahnräder 62 und 64 des Getriebes. Um die Drehzahl des unteren Zahnrades 64 zu erfassen, ist der Sensor 10 beispielsweise als GMR-Sensor (ein Sensor, der auf dem giant magnetoresistance effect beruht), der ein Ausgangssignal liefert, das sich in Abhängigkeit des Abstands zu den vorbeilaufenden Zähnen des unteren Zahnrades 64 ändert.
Die Zähne des drehenden Zahnrades 64 modellieren somit das elektrische Ausgangssignal des Sensors 10, so dass dieser als Drehzahlsensor genutzt werden kann.
Wie in 10 abgebildet, ist der Sensor 10 während des Betriebs des Getriebes 60 typischerweise regelmäßig Ölspritzern 80 ausgesetzt, so dass der Sensor 10 dicht sein muss. Dies ist durch das entsprechende Sensorgehäuse 14 sichergestellt.
Wie in 10 ebenfalls dargestellt ist, ist der Sensor 10 über ein Anschlusskabel 76 mit einer entsprechenden Auswertelektronik (nicht dargestellt) verbunden. Das Kabel 76 hat an seinem sensorseitigen Ende einen Anschlussstecker 78, der dichtend an die Anschlussseite des Sensors 10 anschließt, so dass der Sensor 10 auch auf seiner Anschlussseite beispielsweise gegen Feuchtigkeit geschützt ist.
Bezugszeichen (Teil der Beschreibung)

10: Sensor
12: Messzelle
14: Gehäuse des Sensors, Sensorgehäuse
16: Anschlussseite
18: Messseite
20: Anschlussleitung
22: Kontakte
24: Sensoraufnahme
24.1: erster, proximaler Abschnitt der Sensoraufnahme
24.2: zweiter, distaler Abschnitt der Sensoraufnahme
26: Innenwand der Sensoraufnahme
28: Dichtung
30: O-Ring
32: Nut, umlaufende Ringnut
34: Boden der Nut
36: Absatz in der Sensoraufnahme
38: Kragen am Sensorgehäuse
40: möglicher Riss
42: Prüfkanal
44: Hohlraum um die Messzelle
46: Mündung des Prüfkanals
48: Umfassung
50: Freiraum
52: Prüfvorrichtung
60: Fahrzeugkomponente; Getriebe
62, 64: Zahnrad
66: Getriebegehäuse
68, 70: Welle
72: Ölsumpf
74: Sensoraufnahme im Getriebegehäuse
76: Anschlusskabel
78: Anschlussstecker
80: Ölspritzer
p1: erster Druck
p2: zweiter Druck
Δp: Druckdifferenz
Δpmax: maximale Druckdifferenz
T1: Zeitdauer

Claims

Sensor (10) mit Gehäuse (14) und Messzelle (12), wobei das Gehäuse (14) die Messzelle (12) umschließt und sich von einer Anschlussseite (16) zu einer von der Anschlussseite (16) abgewandten Messseite (18) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) einen zur Anschlussseite (16) hin offenen, dedizierten Prüfkanal (42) aufweist, der sich von der Messzelle (12) zu einer Mündung (46) an der Anschlussseite (16) erstreckt.
Sensor (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) auf seiner Außenseite eine umlaufende Dichtung (28) trägt, die in Längsrichtung des Gehäuses (14) zwischen der Messseite (18) und der Anschlussseite (16) angeordnet und ausgebildet ist, an einer Innenwand (26) einer Sensoraufnahme (24) dichtend anzuliegen.
Sensor (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (12) auf einer der Anschlussseite (16) abgewandten Seite der Dichtung (28) in dem Gehäuse (14) angeordnet ist.
Sensor (10) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (28) das Gehäuse (14) kreisförmig umschließt.
Sensor (10) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (12) mit wenigstens einer Anschlussleitung (20) verbunden ist, die sich außerhalb des Prüfkanals (42) von der Messzelle (12) zu der Anschlussseite (16) des Gehäuses (14) und ggf. darüber hinaus erstrecken.
Sensor (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) an der Anschlussseite (16) wenigstens einen Anschlusskontakt (22) aufweist, der über die wenigstens eine Anschlussleitung (20) mit der Messzelle (12) verbunden ist.
Sensor (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Anschlussleitung (20) eine elektrische Leitung ist und die Messzelle (12) dazu ausgebildet ist, elektrische Messsignale auszugeben.
Sensor (10) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) ein spritzgegossenes Kunststoffgehäuse ist.
Sensor (10) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) auf seiner Außenseite eine umlaufende Nut (32) zur Aufnahme einer bzw. der Dichtung (28) aufweist, die in Längsrichtung des Gehäuses (14) zwischen der Messseite (18) und der Anschlussseite (16) angeordnet ist.
Sensor (10) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (12) eine Hall-Sonde oder ein kapazitiver Sensor ist.
Fahrzeugkomponente, insbesondere Antriebskomponente, mit einer Sensoraufnahme (24), in die ein Sensor (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 derart dichtend eingesetzt ist, dass die Messseite (18) von der Anschlussseite (16) in der Sensoraufnahme (24) hermetisch getrennt ist.
Fahrzeugkomponente gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoraufnahme (24) einen hohlzylindrischen Abschnitt (24.1) aufweist, an dessen Innenwand (26) die Dichtung (28) anliegt, die die Messseite (18) von der Anschlussseite in der Sensoraufnahme (24) hermetisch trennt.
Fahrzeugkomponente gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (28) von einem O-Ring (30) gebildet ist.
Fahrzeugkomponente gemäß wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkomponente ein Schaltgetriebe ist und der Sensor (10) zum Erfassen einer Schaltstellung einer Getriebekomponente angeordnet und ausgebildet ist.
Fahrzeugkomponente gemäß wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkomponente ein hydraulisches oder pneumatisches System ist und der Sensor (10) zum Erfassen einer eines Position eines beweglichen Systembestandteils des hydraulischen oder pneumatischen Systems angeordnet und ausgebildet ist.
Prüfvorrichtung zum Prüfen eines Sensors (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer Sensoraufnahme (24), in die der Sensor (10) derart dichtend eingesetzt werden kann, dass dessen Messseite (18) von der Anschlussseite (16) in der Sensoraufnahme (24) hermetisch getrennt ist, wobei die Prüfvorrichtung ausgebildet ist, eine Druckdifferenz zwischen der Messseite (18) und der Anschlussseite (16) des Sensors (10) in der Sensoraufnahme (24) herzustellen und einen Druckabfall zu erfassen, wenn ein Sensor (10) in die Sensoraufnahme (24) eingesetzt ist.
Prüfverfahren zum Prüfen eines Sensors (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 auf Dichtigkeit des Gehäuses (14), wobei - der Sensor (10) in eine Sensoraufnahme (24) dichtend eingesetzt wird, - eine Druckdifferenz zwischen der Messseite (18) und der Anschlussseite (16) des Sensors (10) in der Sensoraufnahme (24) hergestellt wird und - ein Druckabfall als Veränderung der Druckdifferenz (Δp₁) zwischen der Messseite (18) und der Anschlussseite (16) des Sensors (10) in der Sensoraufnahme erfasst wird.
Prüfverfahren zum Prüfen eines Sensors (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 auf Dichtigkeit des Gehäuses (14), wobei - der Sensor (10) in eine Sensoraufnahme (24) dichtend eingesetzt wird, - eine Druckdifferenz (Δp₁) zwischen der Messseite (18) und der Anschlussseite (16) des Sensors (10) in der Sensoraufnahme (24) hergestellt wird und - ein Gasmassenstrom zwischen der Messseite (18) und der Anschlussseite (16) des Sensors (10) in der Sensoraufnahme (24) erfasst wird.