CN111434194B

CN111434194B - 壳体

Info

Publication number: CN111434194B
Application number: CN201880077396.6A
Authority: CN
Inventors: 本亚明·博尔; 丹尼尔·米耶克
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2038-11-30
Also published as: CN111434194A; JP2021504965A; EP3718381A1; US20200370985A1; DE102017128460A1; WO2019106169A1; US11274986B2; JP7084996B2

Abstract

本发明涉及一种壳体(100)，所述壳体包括：壳体开口(1)；压力补偿元件(4)，所述压力补偿元件安置在壳体开口(1)的内侧(12)上；保护壁(2)，所述保护壁安置在壳体开口(1)的外侧(11)上并且包围壳体开口(1)；和桥状件(3)，所述桥状件在壳体开口(1)的外侧(11)上方设置并且伸出壳体开口(1)，其中桥状件(3)成形和设置成，使得桥状件(3)的突出部至少部分地遮盖壳体开口(1)。

Description

壳体

技术领域

本发明涉及一种壳体开口的几何构型，以抵御直接射水。

背景技术

在壳体中存在开口，所述开口虽然应对于气态介质是可穿透的，然而其中壳体内部应相对于灰尘和液体受到保护。这例如在如下情况下是必需的：在壳体中由于在工艺处理期间或在应用中的温度变化不应出现超压或负压。即使在壳体中环境压力应占优势，例如作为在压力测量中的参考压力，需要对于气态介质可穿透的开口。这种壳体开口那么通常借助所谓的压力补偿元件、简称DAE关闭。所述DAE允许空气循环或也允许这种气态介质的进入和离开，但是相对于液体直至特定的压力是不可穿透的。

但是DAE不持久地遵循更清洁的要求，如其例如通常对于汽车应用所规定的那样。相应的负荷例如可以通过接触、通过碎石打击、所谓的沙砾撞击或在射水、例如高压清洁的影响下出现。通过机械负荷损坏DAE，从壳体剥落或者在负荷期间不密封。

发明内容

本发明的目的是提出一种改进的壳体，所述壳体例如更好地抵御环境影响。尤其地，压力补偿元件应相对于射水的损坏受到保护。

所述目的通过根据本发明的一种壳体来实现。

提出一种壳体，所述壳体具有：壳体开口；压力补偿元件，所述压力补偿元件安置在壳体开口的内侧上；保护壁，所述保护壁安置在壳体开口的外侧上并且包围壳体开口；和桥状件，所述桥状件设置在壳体开口的外侧上并且伸出壳体开口，其中桥状件成形和设置成，使得桥状件的突出部至少部分地遮盖壳体开口。

在壳体之内可以构成有壳体内部空间，所述壳体内部空间设计成用于，容纳传感器元件。与壳体内部空间连接的侧可表示为壳体开口的内侧。背离壳体内部空间的侧可表示为壳体开口的外侧。

桥状件和保护壁可以共同地设计成用于，相对于射水和可能在其他情况下损坏压力补偿元件的其他物体保护压力补偿元件。桥状件和保护壁可以设计成用于，使如下角度范围最小化，在所述角度范围中，射到壳体上的射水无干扰地到达压力补偿元件。

桥状件和保护壁可以由相同的浇注件形成，所述浇注件也包围壳体内部空间。在此，可以舍弃额外的部件，如例如盖或保护膜。整个壳体可以由唯一的浇注件构成，所述浇注件构成壳体开口、桥状件和保护壁。

保护壁可以环形地包围壳体开口。替选地，保护壁可以部段地圆弧段形地围绕壳体开口设置。在此，在圆弧段形的部段之间可以在保护壁中构成凹部，所述凹部防止物体可封闭保护壁。

保护壁沿垂直于壳体开口的方向的长度可以至少为壳体开口的直径的五倍。优选地，长度至少为壳体开口的直径的十倍。保护壁的长度与壳体开口的直径的该比例可以确保，近似仅垂直地入射的射水不由保护壁偏转。垂直入射的射水还可以由桥状件偏转。因此可以确保，射水始终首先射到桥状件或保护壁上，在那里丧失其能量的一部分并且仅以蒸发形式到达壳体开口并且尤其到达压力补偿元件。作为保护壁的长度在此表示保护壁垂直于壳体开口的直径的扩展。

壳体开口可以由桥状件的突出部覆盖至少60％。优选地，壳体开口由桥状件的突出部覆盖至少80％。优选地，壳体开口完全由桥状件的突出部覆盖。壳体开口通过桥状件的覆盖程度越高，补偿元件就越好地抵御损坏。在一些情况下，覆盖程度可以通过生产相关的原因限制。例如在将整个壳体作为唯一的浇注件生产时，与壳体几何形状相关地，可能不始终可行的是，桥状件完整地覆盖壳体开口。

在壳体中可以构成有壳体内部空间，所述壳体内部空间仅经由壳体开口与壳体的周围环境连接。壳体开口可以设置在壳体内部空间的底部中，其中底部是平坦的。替选地，壳体开口可以设置在壳体内部空间的底部中，其中底部具有第一区域和第二区域，在所述第一区域中构成有壳体开口，所述第二区域相对于第一区域通过台阶错开。

壳体开口可以设计成确保在壳体内部空间和壳体的周围环境之间的压力补偿。在此，气态介质可以穿过压力补偿元件。例如，壳体可以设计成，使得在壳体内部空间中始终出现环境压力。

压力补偿元件可以对于气态介质是可穿透的，并且对于液态介质直至特定的压力是不可穿透的。

壳体可以满足保护等级IP X9k的要求。IP保护等级规定，电器件可以在何种范围内承受环境影响，而不损坏或示出安全性风险。即使在对壳体的压力大幅提高时，IP X9k壳体也相对于从任意方向进入的水受到保护，其中借助高压或蒸汽喷射清洁可达到的80-100bar的压力适合作为大幅提高的压力。

尤其地，由压力补偿元件、桥状件和保护壁构成的组合可确保，满足保护等级IPX9k的要求。

壳体可以具有壳体壁，所述壳体壁构成壳体的外侧，其中壳体壁沿远离壳体开口的方向比保护壁延伸得更远，使得保护壁的远离壳体开口的端部不伸出壳体壁。壳体壁因此可以相对于机械损坏对保护壁进行保护。壳体壁可以包围壳体内部空间。此外，壳体壁可以包围保护壁。

壳体壁和保护壁可以由一件式的浇注件的不同区域形成。壳体可以构成为，使得所述壳体在借助两个模具半部的注塑中在没有附加的滑块的情况下构成。

压力补偿元件可以通过焊接方法施加在壳体开口的内侧上。替选地，压力补偿元件可以粘接在壳体开口的内侧上。

壳体可以是压力传感器壳体。壳体内部空间与此相应地可以适合于容纳压力传感器元件。

根据另一方面，本发明涉及一种传感器，所述传感器具有上述壳体和传感器元件，所述传感器元件设置在壳体之内。

附图说明

下面，根据在图中示出的实施例尽可能地阐述本发明。

图1示出根据第一实施方式的壳体的剖面图，其中剖面线垂直于桥状件。

图2示出沿介质的进入方向V对壳体开口的示意俯视图。

图3A示出根据第二实施方式的壳体的示意剖面图，其中剖面线平行于桥状件。

图3B示出图3A的局部。

图4示出在构成有壳体开口的一侧观察时壳体的立体3D图。

图5示出壳体的立体图的示意图。

图6示出沿介质的进入方向V对壳体开口的示意俯视图。

具体实施方式

图1示出根据第一实施例的壳体100。壳体100在此在沿着剖面线B-B(参见图2)的剖面图中示出。图2示出沿介质的进入方向V对壳体开口1的示意俯视图，例如在根据图1的壳体100的情况下。

壳体100具有壳体内部空间7。在壳体内部空间7中可以设置传感器元件。为了所述目的，在壳体内部空间7中构成有用于容纳传感器元件的凹陷部8。壳体内部空间7由压力补偿元件4封闭。压力补偿元件4用于分离液态介质，使得仅气态介质可到达壳体100的内部中。

壳体100还包括壳体开口1，所述壳体开口具有外侧11和内侧12。外侧11与壳体100的外部环境连接。壳体开口1的内侧12与在壳体100中构成的壳体内部空间7经由压力补偿元件4连接。壳体内部空间7在此仅经由壳体开口1与壳体100的外部环境连接。

壳体开口1具有直径d1。壳体开口1的一个端部由压力补偿元件4覆盖。所述端部经由压力补偿元件4与壳体内部空间7连接。壳体开口1的相对置的端部与由保护壁2包围的通道9连接。

壳体100是浇注件。壳体开口1和保护壁2二者都在所述浇注件中构成。在此，壳体开口1和保护壁2由浇注件的不同区域形成。在此应将浇注件的具有直径d1的区域视作为壳体开口1。应将浇注件的具有第二直径d2的区域视作为保护壁2。

此外，介质通过壳体开口1进入到壳体内部空间7的进入方向V是限定的，所述进入方向从外向内定向。

保护壁2用于保护壳体内部空间7免于大颗粒，所述大颗粒可能阻塞壳体开口1或者可能造成在壳体开口1上的机械损坏。此外，保护壁2用于，射到壳体100上的射水仅可在非常小的角度范围中直接到达壳体开口1。因为保护壁2沿方向V具有大于保护壁2的直径d2的五倍的长度，几乎仅有垂直射入的射水达到壳体开口1，而之前不由保护壁2偏转。

保护壁2形成在上文中提到的通道9，所述通道与进入方向V相反地连接到壳体开口1上。由保护壁2形成的通道9具有直径d2。直径d2大于直径d1。与此相应地，壳体开口1比由保护壁2形成的通道9更窄。从通道9至壳体开口1的过渡部因此构成狭窄部位，所述狭窄部位构成用于，阻挡进入的射水无妨碍地到达压力补偿元件4。

保护壁2由壳体壁5包覆。壳体壁5相对于机械负荷对保护壁2进行保护。壳体壁5沿与进入方向V相反的方向超出保护壁2。

在第一实施例中，壳体壁5和保护壁2一件式地制成。在此，壳体壁5和保护壁2通过唯一的浇注件形成。在此，将浇注件的直接包围通道9的部分表示为保护壁2，所述通道与壳体开口1连接。将浇注件的外部部分表示为壳体壁5，即具有最大直径的部分。

经由壳体开口1的外侧11，还设置有桥状件3，所述桥状件跨越壳体开口11。桥状件3同样为浇注件的构成壳体100的区域。桥状件3因此与壳体开口1和保护壁2一件式地形成。桥状件3由与壳体开口1和保护壁2相同的材料构成。

桥状件3的伸展垂直于剖面线B-B。因此，在图1中仅可见桥状弧的横截面。在此，桥状件3和壳体开口1的外侧11构成为，使得在桥状件3投影到壳体开口11上时，遮盖壳体开口11的一部分。桥状件3因此构成为，使得壳体开口1的尽可能大的部分由桥状件3遮盖。出于制造原因，完整的遮盖不能始终可行。

桥状件3保护壳体开口1免于壳体开口1由条状的物体直接穿透和免于射水。如在图2中可见的，桥状件3完全地或近似完全地覆盖壳体开口1。桥状件3至少覆盖壳体开口1的中央部分，使得射水在中央部分中不能够直接进入到壳体开口1中。因此，压力补偿元件4也可以通过桥状件3保护免受射水的损坏。桥状件3和保护壁2设计成，使得通过其共同作用防止射水直接到达压力补偿元件4，而之前不通过桥状件3或保护壁2偏转。如果射水首先射到桥状件或保护壁2上，那么其在此偏转并且丧失其力的一部分。与此相应地，明显地减少压力补偿元件通过射水损坏的风险。

壳体开口1在壳体内部空间7的底部6中构成。底部6具有第一区域6a和第二区域6b。壳体开口1设置在第一区域6a中。第二区域6b相对于第一区域6a以台阶错开。第二区域6b与进入方向V相反地相对于第一区域6a错开。与此相应地，沿进入方向，壳体开口1的内侧12相对于底部6的第二区域6b升高。

图3A示出根据第二实施例的壳体100。图3A在此示出壳体的剖面图。图3B示出图3的局部的放大图。

在图3A和3B中示出的剖面图基于剖面线A-A，所述剖面线平行于桥状件3定向，如也在图2中示出的。在图3A中绘制圆形的区域Z，所述圆形的区域在图3B中作为放大的局部示出。图3A用于示出壳体开口1和保护壁2相对于壳体100的位置。图3B用于详细地示出壳体开口1。

在图3A和3B的剖面图中，桥状件3作为梯形的拱形件示出，所述拱形件在壳体开口1的外侧11之上张紧并且在朝向壳体开口的梯形平行线上具有留空部。所述几何形状然而可以任意地调整，以便优化在浇注法中的制造和抵御射水的功能。在壳体开口1的内侧12设置有压力补偿元件4。在此，壳体开口1的内侧12在示出的实施方案中位于具有壳体内部的底部6的平面中。

壳体100的第二实施例与第一实施例的区别在于壳体内部空间7的设计方案。根据第二实施例，壳体内部空间7具有底部6，在所述底部中构成有壳体开口1，其中底部6是平坦的。

在第一和第二实施例中的其他区别在于保护壁2的设计方案。根据第二实施例，保护壁2不与壳体壁5一体地成形。更确切地说，保护壁2和壳体壁5彼此间隔开。

与进入方向V相反地，保护壁2不伸出壳体壁5。更确切地说，保护壁2相对于壳体壁5向回错开。由此，保护壁2抵御机械负荷，所述机械负荷作用于壳体壁5。

桥状件3靠近保护壁2的朝向壳体开口1的端部设置。桥状件3因此设置在保护壁2之内的深处。桥状件3沿进入方向V观察设置在保护壁2的后四分之一处，优选地设置在后十分之一处。通过桥状件3在保护壁2之内的深的位置，桥状件3提供对壳体开口1相对于射水的良好的保护。桥状件3设置和构成为，使得射水根本不可能直接到达壳体开口1或者射水仅可从非常小的角度范围直接射到壳体开口1上。

图2示出朝向进入方向V定向的对桥状件3的示意俯视图。壳体开口1在该视图中处于桥状件3下方。桥状件3构成为，使得所述桥状件尽可能完全地遮盖壳体开口1。围绕壳体开口1以及桥状件3设置有保护壁2。保护壁2具有两个彼此相对置的部段2a、2b，所述部段分别具有圆弧段形的横截面。保护壁2的两个部段2a、2b通过留空部2c彼此分离。

留空部2c用于防止壳体开口被可能位于保护壁2的开口上的物体堵塞。然而保护壁2的横截面形状不局限于所述形状，而是可以采用任意几何形状或形状的组合。尤其地，保护壁2可以完全地或部分地集成到壳体壁5中。留空部2c仅在保护壁2的长度的一部分上延伸。

在俯视图中，也示出两个剖面线，即平行于桥状件的剖面线A-A和垂直于桥状件的剖面线B-B。进入方向V的矢量位于剖面线A-A和B-B的焦点并且指向绘图平面。

图4示出观察构成有壳体开口的侧时根据第二实施例的壳体100的立体图。图5示出壳体100的立体图的示意图。图6示出沿介质的进入方向V对壳体开口的示意俯视图。

附图标记列表：

1 壳体开口

11 外侧

12 内侧

100 壳体

2 保护壁

2a 部段

2b 部段

2c 留空部

3 桥状件

4 压力补偿元件

5 壳体壁

6 壳体内部空间的底部

6a 第一区域

6b 第二区域

7 壳体内部空间

8 凹陷部

9 通道

A-A 平行于桥状件的剖面

B-B 垂直于桥状件的剖面

V 介质的进入方向

d1 壳体开口的直径

d2 保护壁的直径

Claims

1.一种壳体(100)，所述壳体包括：

-壳体开口(1)，

-压力补偿元件(4)，所述压力补偿元件安置在所述壳体开口(1)的内侧(12)上，

-保护壁(2)，所述保护壁安置在所述壳体开口(1)的外侧(11)上并且包围所述壳体开口(1)，和

-桥状件(3)，所述桥状件在所述壳体开口(1)的外侧(11)之上设置并且伸出所述壳体开口(1)，

-其中所述桥状件(3)成形为并且设置成，使得所述桥状件(3)的突出部至少部分地遮盖所述壳体开口(1)，

其中所述保护壁(2)具有两个彼此相对置的部段(2a，2b)，所述部段通过两个留空部(2c)彼此分离，其中，所述桥状件(3)沿两个留空部(2c)之间的连线的方向延伸，其中所述桥状件(3)包括侧面开口，通过所述侧面开口能到达所述壳体开口(1)，其中所述保护壁(2)横向地完全覆盖所述侧面开口。

2.根据权利要求1所述的壳体，

其中所述保护壁(2)构成用于偏转射水。

3.根据权利要求1或2所述的壳体，

其中所述桥状件(3)构成为偏转垂直入射的射水。

4.根据权利要求1或2所述的壳体，

其中所述壳体开口(1)由所述桥状件(3)至少在中央区域中覆盖。

5.根据权利要求1或2所述的壳体(100)，

其中所述保护壁(2)圆形地包围所述壳体开口(1)，或者

其中所述保护壁(2)部段地、圆弧段形地围绕所述壳体开口(1)设置。

6.根据权利要求1或2所述的壳体(100)，

其中所述壳体开口(1)的至少60％由所述桥状件(3)的所述突出部覆盖。

7.根据权利要求1或2所述的壳体(100)，

其中在所述壳体(100)中构成有壳体内部空间，所述壳体内部空间仅经由所述壳体开口(1)与所述壳体(100)的周围环境连接。

8.根据权利要求7所述的壳体(100)，

其中所述壳体开口(1)设置在所述壳体内部空间的底部(6)中，其中所述底部(6)是平坦的。

9.根据权利要求7所述的壳体(100)，

其中所述壳体开口(1)设置在所述壳体内部空间的底部(6)中，其中所述底部(6)具有第一区域和第二区域，在所述第一区域中构成有壳体开口(1)，并且所述第二区域相对于所述第一区域通过台阶错开。

10.根据权利要求7所述的壳体(100)，

其中所述壳体开口(1)设计为，确保在所述壳体内部空间(7)和所述壳体(100)的周围环境之间的压力补偿。

11.根据权利要求1或2所述的壳体(100)，

其中所述压力补偿元件(4)对于气态介质是可穿透的，并且对于液态介质直至特定的压力是不可穿透的。

12.根据权利要求1或2所述的壳体(100)，

其中所述壳体(100)满足保护等级IP X9k的要求。

13.根据权利要求1或2所述的壳体(100)，

其中所述壳体(100)具有壳体壁(5)，所述壳体壁构成所述壳体(100)的外侧，其中所述壳体壁(5)沿远离所述壳体开口(1)的方向比所述保护壁(2)延伸得更远，使得所述保护壁(2)的远离所述壳体开口(1)的端部不超出所述壳体壁(5)。

14.根据权利要求13所述的壳体(100)，

其中所述壳体壁(5)和所述保护壁(2)由一件式的浇注件的不同区域形成。

15.根据权利要求1或2所述的壳体(100)，

其中所述压力补偿元件(4)通过焊接方法施加在所述壳体开口(1)的所述内侧(12)上。

16.根据权利要求1或2所述的壳体(100)，

其中所述壳体(100)是压力传感器壳体。

17.根据权利要求1或2所述的壳体(100)，

其中所述保护壁(2)沿垂直于所述壳体开口(1)的方向的长度至少为所述壳体开口(1)的直径的五倍。

18.一种传感器，所述传感器具有根据权利要求1或2所述的壳体(100)和传感器元件，所述传感器元件设置在所述壳体(100)之内。