DE102023111437A1 - Sensor with housing and measuring cell, vehicle component with a sensor holder into which the sensor is inserted, test device and test method for testing the sensor - Google Patents
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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.The invention relates to a sensor (10) with a measuring cell (12) and a housing (14) which encloses the measuring cell (12) and extends from a connection side (16) to a measuring side (18) facing away from the connection side. According to the invention, the housing (12) has a dedicated test channel which is open towards the connection side and extends from the measuring cell (12) to an opening on the connection side.
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.The present invention relates to a sensor with a measuring cell and a housing that encloses the measuring cell and extends from a connection side to a measuring side facing away from the connection side. The housing serves to protect the measuring cell. The present invention also relates to a vehicle component, for example a manual transmission, with a sensor whose measuring cell is enclosed by a housing, as well as vehicles with a corresponding vehicle component. Vehicles with a vehicle component that has a sensor whose measuring cell is enclosed by a housing are in particular motor vehicles such as passenger cars, trucks or tractors, but also moving machines such as cranes, forklifts or excavators. The present invention also relates to a testing device for a sensor whose measuring cell is enclosed by a housing.
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.Sensors are used in a variety of forms and sometimes under harsh environmental conditions. Applications in motor vehicles, for example in the area of the engine, transmission or hydraulic or pneumatic systems, are often associated with harsh environmental conditions.
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.It is known to embed measuring cells in a typically injection-molded plastic housing in order to protect the measuring cells from environmental influences. A corresponding sensor then has a plastic housing that encloses the measuring cell, i.e. protects it. At the same time, such a housing has connections for the measuring cell on one connection side.
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.Nevertheless, such sensors can fail if, for example, oil gets into the measuring cell. This can happen, for example, if the sensor is exposed to gear oil in harsh environments such as an engine with a gearbox and the housing is not sealed or not sealed for a long time despite all measures. The penetration can be caused by fine cracks that could already occur when the measuring cell is overmolded - i.e. when the housing is injection molded.
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.Since a sensor failure, inspection and, if necessary, replacement, especially at critical locations in motor vehicles and in harsh environments, involves considerable effort and a longer outage of the vehicle -- in the worst case, also with damage and corresponding maintenance -- sensors are tested before installation.
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.The test method used for this is naturally a leak test between the measuring side and the connection side. The housing is naturally tested for air that has, for example, entered the measuring cell from the connection side through an undesirable crack, i.e. that also entered the measuring side from the connection side. This applies to air that has entered through natural leakage paths, for example around connection lines for the measuring cell. Such natural leakage paths typically arise when the connection lines are overmolded.
Trotz der üblichen Tests werden immer wieder Ausfälle geprüfter Sensoren beobachtet, die im Ergebnis auf Risse in dem Gehäuse des Sensors zurückzuführen sind.Despite the usual tests, failures of tested sensors are repeatedly observed, which are ultimately due to cracks in the sensor housing.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, der die Aufgabe zugrunde liegt, einen verbesserten Sensor anzugeben.This is where the invention comes in, the object of which is to provide an improved sensor.
In Bezug auf den Sensor wird die Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch einen Sensor gemäß Anspruch 1 gelöst.With regard to the sensor, the object is achieved according to a first aspect of the invention by a sensor according to claim 1.
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.Accordingly, a sensor with a housing and measuring cell is provided, in which the housing encloses the measuring cell and extends from a connection side to a measuring side facing away from the connection side. According to the invention, the housing has a dedicated and defined test channel that is open towards the connection side and extends from the measuring cell to an opening on the connection side.
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.The invention includes the finding that when overmolding the measuring cell, a perfect seal between the measuring side and the connection side of the housing can be achieved even if the housing has a crack in the area of the measuring cell.
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.In other words, a perfect seal between the measuring side and the connection side of the housing for the usual sensors and tests mentioned above would prevent a crack from the measuring cell to the measuring side from being detected when testing the usual sensors. If, for example, the usual natural leakage path around the connection lines did not actually remain, the crack would not be detected. Then there is still a risk that the sensor will fail in use, even though the sensor has passed the test.
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.Therefore, the idea is to introduce the dedicated and defined test channel into the housing of the sensor to enable a reliable leakage test in case a crack Interior of the housing connects to the environment at an undesirable location on the measuring side of the housing.
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.The inventive concept relating to the sensor and the testing method has the advantage that not only a crack from the measuring cell to the connection side but also a crack from the measuring cell to the measuring side can be detected when testing the sensors according to the invention. The probability of failure of this type and of sensors tested using the inventive method and found to be good is significantly reduced.
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.Further developments of the invention are specified in the dependent claims, which further develop the concept of the invention with regard to advantageous features within the scope of the task and with regard to further advantages.
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.According to a preferred development, the housing has a circumferential seal on its outside, which is arranged in the longitudinal direction of the housing between the measuring side and the connection side and is designed to seal against an inner wall of a sensor holder. The housing is - provided there are no undesirable cracks - completely sealed from the housing end on the measuring side to the seal. The measuring cell is preferably arranged on a side of the seal in the housing that faces away from the connection side - i.e. in the area of the measuring side. This arrangement has the advantage that the measuring cell can be positioned as close as possible to a measuring location if the measuring location is in the area of environmental conditions that could be detrimental to the measuring cell.
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.Examples of this are a sensor with a measuring cell in the form of a Hall probe, which is used to detect the position of a moving component (e.g. an axially displaceable shaft with a gear) inside a manual transmission, or a GMR sensor (a sensor based on the giant magnetoresistance effect) for detecting a speed of a gear, the teeth of which modulate the signal of the GMR sensor; in general, a speed sensor has a measuring cell designed to detect the speed of a gear or other similar rotating component.
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.The seal preferably encloses the housing in a circular shape. This allows the sensor to be inserted into a hollow cylindrical sensor holder and results in a reliable seal between the inner wall of the sensor holder and the sensor housing. The circular shape of the seal has two advantages: It enables a particularly reliable seal and allows the sensor to be inserted in any orientation in relation to the circumferential direction.
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.Preferably, the measuring cell is connected to at least one connecting line that extends outside the test channel from the measuring cell to the connection side of the housing and possibly beyond. The fact that the connecting line or lines run outside the test channel ensures that the test channel remains open in a defined manner throughout and allows reliable testing.
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.On the connection side, the housing preferably has at least one connection contact, which is connected to the measuring cell via the at least one connection line. The at least one connection line is preferably an electrical line and the measuring cell is preferably designed to output electrical measurement signals.
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.The housing is preferably an injection-molded plastic housing. This has the advantage that the measuring cell can usually be provided with a protective housing in a reliable and simple manner.
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).Preferably, the housing has a circumferential groove on its outside for receiving a seal, which is arranged in the longitudinal direction of the housing between the measuring side and the connection side. In this case, an O-ring can be used as a seal, which can be inserted into the groove. Alternatively, the seal can also be molded onto the housing (e.g. by means of co-molding, overmolding or co-injection molding).
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.The sensor is preferably a position sensor, particularly preferably a speed sensor. Accordingly, the measuring cell is preferably designed to detect the position of a moving part along a path, in particular to detect the speed of a rotating component. The examples mentioned above and the examples mentioned in the figures are intended to be illustrative and not restrictive. In principle, the invention is not restricted to a specific, but nevertheless preferred, measuring function and/or type of measurement.
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.However, a measuring cell that is preferably designed as a Hall probe (e.g. for a speed sensor) or as a capacitive measuring cell for a capacitive sensor (e.g. as a displacement sensor) has proven to be particularly advantageous for the above-mentioned measuring functions. This has the advantage that the measuring cell functions without contact and thus the functionality of the measuring cell is not impaired by the plastic housing.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Prüfverfahren zum Prüfen eines Sensors der erfindungsgemäßen Art.A further aspect relates to a test method for testing a sensor of the type according to the invention.
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.
- - the sensor is inserted into a sensor holder in a sealing manner,
- - a pressure difference is created between the measuring side and the connection side of the sensor in the sensor holder and
- - a pressure drop is detected as a change in the pressure difference between the measuring side and the connection side of the sensor in the sensor holder.
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.
- - the sensor is inserted into a sensor holder in a sealing manner,
- - a pressure difference is created between the measuring side and the connection side of the sensor in the sensor holder and
- - a gas mass flow is measured between the measuring side and the connection side of the sensor in the sensor holder.
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.A test device suitable for the test method has a sensor holder into which the sensor can be inserted in such a sealing manner that its measuring side is hermetically separated from the connection side in the sensor holder. The test device is designed to create a pressure difference between the measuring side and the connection side of the sensor in the sensor holder and to detect a pressure drop when a sensor is inserted into the sensor holder.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Fahrzeugkomponente mit einem Sensor der erfindungsgemäßen Art.A further aspect relates to a vehicle component with a sensor of the type according to the invention.
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.Such a vehicle component, in particular a drive component, has a sensor receptacle into which a sensor according to the invention is inserted in such a sealing manner that the measuring side is hermetically separated from the connection side in the sensor receptacle. The sensor receptacle preferably has a hollow cylindrical section, on the inner wall of which a seal rests, which hermetically separates the measuring side from the connection side in the sensor receptacle. The seal is preferably formed by an O-ring.
Die Fahrzeugkomponente ist vorzugsweise ein Schaltgetriebe und der Sensor ist vorzugsweise zum Erfassen einer Drehzahl oder einer Schaltstellung einer Getriebekomponente angeordnet und ausgebildet.The vehicle component is preferably a manual transmission and the sensor is preferably arranged and designed to detect a rotational speed or a shift position of a transmission component.
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.According to an alternative variant, the vehicle component is a hydraulic or pneumatic system and the sensor is preferably arranged and designed to detect a position of a movable system component of the hydraulic or pneumatic system.
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.Embodiments of the invention are now described below with reference to the drawing in comparison to the prior art, some of which is also shown. This is not necessarily intended to show the embodiments to scale; rather, where useful for explanation, the drawing is in a schematic and/or slightly distorted form. With regard to additions to the teachings immediately apparent from the drawing, reference is made to the relevant prior art. It should be noted that a wide variety of modifications and changes can be made to the shape and detail of an embodiment without deviating from the general idea of the invention. The features of the invention disclosed in the description, the drawing and the claims can be essential for the development of the invention both individually and in any combination. In addition, all combinations of at least two of the features disclosed in the description, the drawing and/or the claims fall within the scope of the invention. The general idea of the invention is not limited to the exact shape or detail of the preferred embodiment shown and described below or limited to an object that would be limited compared to the object claimed in the claims. For specified design ranges, values within the specified limits should also be disclosed as limit values and can be used and claimed as required.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
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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 aus4 , 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 gemäß8 erfassten Druckabfalls; und -
10 eine Fahrzeugkomponente mit einem erfindungsgemäßen Sensor.
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1 a perspective external view of a sensor; -
2 a schematic representation of a sensor according to the invention, inserted into a sensor holder; -
3 a schematic representation of an alternative sensor inserted into a sensor holder; -
4 a schematic representation of another alternative of a sensor according to the invention, inserted into a sensor holder; -
5 a schematic representation of the sensor4 , inserted into an alternative sensor holder; -
6 a schematic representation of a measuring cell for a sensor of the type according to the invention -
7 a schematic, perspective representation of a sensor in a partially longitudinal section; -
8 a schematic, perspective representation of a test device for testing a sensor of the type described here; -
9 possible courses of a test device according to8 recorded pressure drop; and -
10 a vehicle component with a sensor according to the invention.
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.The purpose of the
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.In use, the
Wie insbesondere den schematischen Darstellungen in den
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.For reasons of tightness, but also in order to be able to insert the
Um die Einstecktiefe des Sensors 10 in die Sensoraufnahme 26 zu begrenzen, kann die Sensoraufnahme 24 als gestufte Bohrung ausgeführt sein, wie dies in
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.The
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.A leak test therefore only works without a connection plug and the condition without a connection plug would be critical in a humid environment, as this could lead to short circuits or contamination through the leakage path to the measuring cell.
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.It is problematic if the
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.In order to be able to reliably detect cracks such as the
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
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.The
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.The
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.The measuring
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.To protect the
Ein erfindungsgemäßer Sensor 10 kann beispielsweise Bestandteil einer Fahrzeugkomponente 60 sein, wie sie in
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
Die Zähne des drehenden Zahnrades 64 modellieren somit das elektrische Ausgangssignal des Sensors 10, so dass dieser als Drehzahlsensor genutzt werden kann.The teeth of the
Wie in
Wie in
Bezugszeichen (Teil der Beschreibung)reference sign (part of the description)
- 1010
- Sensorsensor
- 1212
- Messzellemeasuring cell
- 1414
- Gehäuse des Sensors, Sensorgehäusesensor housing, sensor housing
- 1616
- Anschlussseiteconnection side
- 1818
- Messseitemeasuring side
- 2020
- Anschlussleitungconnection cable
- 2222
- Kontaktecontacts
- 2424
- Sensoraufnahmesensor recording
- 24.124.1
- erster, proximaler Abschnitt der Sensoraufnahmefirst, proximal section of the sensor receptacle
- 24.224.2
- zweiter, distaler Abschnitt der Sensoraufnahmesecond, distal section of the sensor receptacle
- 2626
- Innenwand der Sensoraufnahmeinner wall of the sensor holder
- 2828
- Dichtungseal
- 3030
- O-RingO-ring
- 3232
- Nut, umlaufende Ringnutgroove, circumferential annular groove
- 3434
- Boden der Nutbottom of the groove
- 3636
- Absatz in der Sensoraufnahmeheel in the sensor mount
- 3838
- Kragen am Sensorgehäusecollar on the sensor housing
- 4040
- möglicher Risspossible crack
- 4242
- Prüfkanaltest channel
- 4444
- Hohlraum um die Messzellecavity around the measuring cell
- 4646
- Mündung des Prüfkanalsmouth of the test channel
- 4848
- Umfassungenclosure
- 5050
- Freiraumopen space
- 5252
- Prüfvorrichtungtest device
- 6060
- Fahrzeugkomponente; Getriebevehicle component; transmission
- 62, 6462, 64
- Zahnradgear
- 6666
- Getriebegehäusegearbox housing
- 68, 7068, 70
- WelleWave
- 7272
- Ölsumpfoil sump
- 7474
- Sensoraufnahme im Getriebegehäusesensor mount in the gearbox housing
- 7676
- Anschlusskabelconnection cable
- 7878
- Anschlusssteckerconnector
- 8080
- Ölspritzeroil splashes
- p1p1
- erster Druckfirst print
- p2p2
- zweiter Drucksecond print
- ΔpΔp
- Druckdifferenzpressure difference
- ΔpmaxΔpmax
- maximale Druckdifferenzmaximum pressure difference
- T1T1
- Zeitdauerduration
Claims (18)
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| DE102023111437.9A DE102023111437A1 (en) | 2023-05-03 | 2023-05-03 | Sensor with housing and measuring cell, vehicle component with a sensor holder into which the sensor is inserted, test device and test method for testing the sensor |
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Family
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|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024227549A1 (en) | 2024-11-07 |
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