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Die
Erfindung betrifft eine Sensoraufnahme zur Befestigung eines Sensors
an einem Schlauch, wobei die Sensoraufnahme einen sensorseitigen
Bereich zur Aufnahme und Befestigung des Sensors sowie einen schlauchseitigen
Bereich zur Befestigung der Sensoraufnahme in einer seitlichen Öffnung des Schlauches
umfasst. Außerdem
betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Befestigung eines Sensors
an einem Schlauch, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen
Anordnung sowie eine Schlauchanordnung.
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Während ein
Rohr aus relativ unflexiblem Material gefertigt ist und auch ein
statisches Element mit erhöhter
Steifigkeit bildet, ist ein Schlauch eine flexible Leitung zur Förderung
fester, flüssiger
und gasförmiger
Medien, die insbesondere verwendet wird, wenn zwischen Einlass und
Auslass eine Bewegungsmöglichkeit
erforderlich ist. Beispielsweise werden in brennkraftmaschinengetriebenen
Kraftfahrzeugen derartige Medien führende Bauteile zur Luft- oder
Gasführung
im Bereich der Brennkraftmaschine verwendet.
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Zur
Sensierung von Eigenschaften oder Zuständen des geführten Mediums
ist es oft notwendig, Sensoren anzubringen. Dabei kann es sich insbesondere
um Temperatur- oder Drucksensoren handeln.
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Für eine Befestigung
derartiger Sensoren, aber auch anderer Bauteile für weitere
Funktionen, wie Resonatoren, Befestigungselemente oder Clips, erfolgt
in oder am Medien führenden
Bauteil sind stabile oder feste Bereichen erforderlich. Deswegen sind
solche Medien führende
Bauteile oft nicht durchgängig
flexibel und schlauchartig ausgebildet, sondern es sind Bereiche
vorhanden, die eine erhöhte Festigkeit
aufweisen und rohrartig ausgebildet sind. In diesen Bereichen werden
Sensoren oder andere Bauteile angebracht.
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Dies
erfordert einen mehrteiligen Aufbau, insbesondere einen Verbund
eines flexiblen Schlauchs mit einem Rohr zur Sensoraufnahme, was zusätzliche
Verbindungsstellen bedingt, die hergestellt, überprüft werden und haltbar sein
müssen.
Die Verbindungsstellen sowie starren rohrartigen Bereiche erfordern
einen großen
Bauraum und senken die Flexibilität. Es bestehen Gewichts- und
akustische Nachteile, außerdem
ist für
einen vorgegebenen Bewegungsausgleich eine erhöhte Baulänge erforderlich.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte
Sensoraufnahme, eine Befestigungsanordnung für einen Sensor, ein Verfahren
zur Herstellung einer derartigen Befestigungsanordnung und eine
Schlauchanordnung bereit zu stellen, die/das diese Nachteile vermeidet.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt mit einer Sensoraufnahme mit den Merkmalen des
Anspruchs 1, deren schlauchseitiger Bereich zur Verbindung mit einem
hohlnietartigen Befestigungselement geeignet ist. Dadurch wird eine
Befestigung in oder an einem flexiblen Schlauch ermöglicht,
sodass ein Medien führendes
Bauteil ohne eigens zur Aufnahme von Sensoren ausgebildete starre
Bereiche ausgeführt werden
kann. Die Befestigung ist dennoch ebenso funktionsfähig, sicher
und haltbar, wie eine herkömmliche
Befestigung in oder an einem rohrartigen Bereich mit erhöhter Festigkeit.
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Besonders
zu bevorzugende Ausführungen und
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine
bevorzugte Sensoraufnahme zeichnet sich dadurch aus, dass der schlauchseitige
Bereich mit dem hohlnietartigen Befestigungselement formschlüssig verbindbar
ist. Insbesondere ist der schlauchseitige Bereich mit dem hohlnietartigen
Befestigungselement verpress-, verschraub- oder verclipsbar. Dadurch
kann die Sensoraufnahme zunächst
in eine Öffnung
in der Schlauchwandung eingesetzt und dann auf einfache und sichere
Weise fixiert werden.
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Eine
sehr zweckmäßige Anordnung
zur Befestigung eines Sensors an einem Schlauch, weist dementsprechend
eine solche Sensoraufnahme und ein mit dem schlauchseitigen Bereich
der Sensoraufnahme formschlüssig
verbundenes hohlnietartiges Befestigungselement auf.
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Vorzugsweise
bildet das hohlnietartige Befestigungselement zusammen mit dem schlauchseitigen
Bereich der Sensoraufnahme eine Öffnung
zur Aufnahme des Sensors im Schlauch, sodass in die Sensoraufnahme
ein Sensor eingesetzt werden kann derart, dass ein Sensorelement
des Sensors zur Sensierung eines im Schlauch geführten Mediums im Schlauchinneren
angeordnet ist, ein Anschluss des Sensors von außen erfolgen kann und der Sensor
sicher und haltbar befestigt ist.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zur Herstellung einer derartigen Anordnung zeichnet sich dadurch
aus, dass zunächst
das hohlnietartige Befestigungselement auf einem Stempelwerkzeug
aufgenommen und im Schlauch positioniert wird und dann die Sensoraufnahme
mit ihrem schlauchseitigen Bereich von außerhalb des Schlauchs, diesen durchsetzend
mit dem hohlnietartige Befestigungselement formschlüssig verbunden
wird. Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht eine besonders prozesssichere
und automatisierbare Herstellung in industriellem Maßstab.
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Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf Figuren besonders zu bevorzugende Ausführungen und
Weiterbildungen der Erfindung näher
erläutert, dabei
zeigen schematisch und beispielhaft
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1 ein
Medien führendes
Bauteil mit flexiblen Bereichen und einem festen Bereich zur Aufnahme
eines Sensors gemäß den Stand
der Technik,
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2 ein
durchgehend flexibel ausgeführtes Medien
führendes
Bauteil mit Sensoraufnahme,
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3 eine
Sensoraufnahme zur Verpressung mit einem hohlnietartigen Befestigungselement in
Explosionsdarstellung mit Schlauch und Sensor,
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4 eine
Sensoraufnahme zum Verclipsen mit einem hohlnietartigen Befestigungselement
in Explosionsdarstellung mit Schlauch und Sensor,
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5a einen
Montageschritt vor dem Verpressen einer mit einem hohlnietartigen
Befestigungselement zu verpressenden Sensoraufnahme,
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5b einen
Montagevorgang beim Verpressen,
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5c eine
Anordnung nach dem Verpressen mit eingesetztem Sensor und
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6 eine
Anordnung mit einer mit einem hohlnietartigen Befestigungselement
verclipsten Sensoraufnahme an einem Schlauch und Sensor.
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1 zeigt
ein Medien führendes
Bauteil 100 mit einem flexiblen schlauchartigen Bereich 102 und
einem festen rohrartigen Bereich 104 zur Aufnahme eines
Sensors 120 gemäß den Stand
der Technik. Der feste Bereich 104 ist in einem Verbindungsbereich 106 mit
dem flexiblen Bereich 102 mediendicht verbunden.
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In 2 ist
ein durchgehend schlauchartig flexibel ausgeführtes, Medien führendes
Bauteil 200 mit Sensoraufnahme 220 dargestellt.
Der Sensor ist demzufolge in einem flexiblen Bereich 202 des
Bauteils 200 angeordnet, ein Verbindungsbereich zwischen
einem flexiblen Bereich und einem festen Bereich kann entfallen.
Das Bauteil 200 kann als Glattschlauch und/oder Faltenschlauch
ausgeführt
sein.
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Eine
Anordnung 300 mit einer Sensoraufnahme 308 zur
Verpressung mit einem hohlnietartigen Befestigungselement 314,
einem Schlauch 302 und einem Sensor 320 ist in 3 in
Explosionsdarstellung gezeigt. Der Schlauch 302 weist in
seiner Wandung eine vorliegend gestanzte oder geschnittene kreisrunde
Durchgangsöffnung 303 auf,
in der die Sensoraufnahme 308 befestigt werden kann, indem sie
mit dem hohlnietartigen Befestigungselement 314 verpresst
wird, wobei das Befestigungselement 314 sensoraufnahmenseitig
unter Bildung einer Formschlüssigen
Verbindung mit der Sensoraufnahme 308 plastisch und bleibend
verformt wird. Die Sensoraufnahme 308 ist schlauchaußenseitig
und das Befestigungselement 314 schlauchinnenseitig angeordnet.
An ihrem schlauchseitigen Ende 312 weist die Sensoraufnahme 308 eine
der Schlauchaußenkontur,
insbesondere dem gekrümmten
Schlauchumfang, angepasste Gegenkontur auf. Ebenso weist das Befestigungselement 314 ein
der Schlauchinnenkontur angepasste Gegenkontur auf.
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Sensoraufnahme 308 und
Befestigungselement 314 bilden eine Öffnung zur Aufnahme des Sensors 320,
vorliegend eines Druck- und/oder Temperatursensors. Nach Anbringung
der Sensoraufnahme 308 durch verpressen mit dem Befestigungselement 314 kann
der Sensor 320 in diese Öffnung eingesetzt werden, wobei
das Sensorgehäuse 321 schlauchseitig
einen mit der Sensoraufnahme 308 korrespondierenden Befestigungsbereich
aufweist. Vorliegend ist diese Befestigungsbereich durch federnde
Zungen 322 mit Vorsprung und Hinterschnitt gebildet, sodass
der Sensor 320 in die Öffnung
der Sensoraufnahme 308 eingeschoben werden kann und eine
Befestigung des Sensors 320 erfolgt, indem die Vorsprünge der
Zungen 322 in entsprechende Hinterschneidungen in der Sensoraufnahme 308 und/oder
Vorsprünge
in der Sensoraufnahme 308 in die Hinterschnitte der Zungen 322 einrasten.
Einem anderen, hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel zufolge kann
der Sensor 320 auch auf andere Weise mit der Sensoraufnahme 308 verbunden
werden, beispielsweise durch Schrauben, Kleben oder mittels einer
Bajonettverbindung.
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Bei
einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel
kann die Sensoraufnahme zusätzlich
auch als Ring, umlaufend um den Schlauch, ausgeführt sein. Die Sensoraufnahme
stützt
dadurch zusätzlich den
Schlauch gegen radiales Aufweiten, verursacht durch Innendruck.
Dadurch werden Schlauchspannungen im Bereich der Durchgangsöffnung minimiert und
gleichzeitig die Flexibilität
für den
Bewegungsausgleich kaum eingeschränkt.
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Zur
Dichtung zwischen Sensor 320 und sensorseitigem Ende 310 der
Sensoraufnahme 308 weist das Sensorgehäuse 321 einen Dichtbereich 324 auf,
der an sich dichtend oder zur Aufnahme einer Dichtung geeignet ist.
Die Sensoraufnahme 308 ist vorliegend als kunststoffumspritztes
Metallteil ausgeführt,
wobei der schlauchseitige Bereich 312 der Sensoraufnahme 308 aus
Metall und so plastisch umformbar ist und der sensorseitige Bereich 310 aus Kunststoff
besteht. Somit ist es möglich,
in dem aus Kunststoff bestehenden Bereich weitere Funktionen zu
integrieren, beispielsweise eine Verdrehsicherung. Jedoch kann es
auch zweckmäßig sein,
die Sensoraufnahme 308 nur aus Kunststoff oder Metall herzustellen.
Auch das Befestigungselement 314 kann aus Kunststoff und/oder
Metall bestehen. Zur Positionierung des Sensors 320 dient
vorliegend eine Verdrehsicherung 316. der Sensor 320 umfasst
zur Kontaktierung und Signalweiterleitung eine Anschlussbereich 326.
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4 zeigt
eine Anordnung 400 mit einer Sensoraufnahme 408 zum
Verclipsen mit einem hohlnietartigen Befestigungselement 414,
mit einem Schlauch 402 und einem Sensor 420 in
Explosionsdarstellung. Bei dieser Ausführung erfolgt eine Verbindung
zwischen Sensoraufnahme 408 und Befestigungselement 414 zur
Befestigung in einer Öffnung 403 des
Schlauchs 402 nicht, wie bei der Ausführung gemäß 3, durch
plastische und bleibende Verformung des Befestigungselements 414,
sondern durch verclipsen, indem die Sensoraufnahme 408 an
ihrem schlauchseitigen Ende 412 federnde Zungen mit Vorsprung
und Hinterschnitt aufweist, die in entsprechende Hinterschneidungen
Befestigungselement 414 einrasten. Das sensorseitige Ende
der Sensoraufnahme 408 ist mit 410 bezeichnet.
Zu Details, die nicht die hier anders ausgeführte Verbindung zwischen Sensoraufnahme 408 und Befestigungselement 414 betreffen,
wird auf die Beschreibung zur 3 verwiesen.
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In 5a ist
ein Montageschritt vor dem Verpressen einer Befestigungsanordnung 500 gezeigt, die
eine mit einem hohlnietartigen Befestigungselement 514 zu
verpressende Sensoraufnahme 508 umfasst, der Montagevorgang
beim Verpressen ist in 5b dargestellt und die Anordnung 501 nach
dem Verpressen mit eingesetztem Sensor 520 ist in 5c gezeigt.
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Zur
Montage der Befestigungsanordnung 500, die die Sensoraufnahme 508 sowie
das Befestigungselement 514 umfasst, wird zunächst das
Befestigungselement 514 auf einem Werkzeug 530,
wie Montagestempel, aufgenommen, das dann zusammen mit dem Befestigungselement 514 in
den Schlauch eingeführt
und so positioniert wird, dass das Befestigungselement 514 im
Bereich der Öffnung
(3: 303) angeordnet ist (5a).
Nachfolgend wird auf das auf dem Werkzeug 530 aufgenommene
Befestigungselement 514 die Sensoraufnahme 508 aufgepresst,
wobei mittels Schrägen 532 am Werkzeug 530 die
Sensoraufnahme 508 an ihrem schlauchseitigen Endbereich 512 plastisch
verformt wird, sodass ein Formschluss zwischen Sensoraufnahme 508 und
Befestigungselement 514 entsteht. Gleichzeitig wird der
Schlauch 502 zwischen Sensoraufnahme 508 und Befestigungselement 514 verpresst.
Abhängig
von der Elastizität
des Schlauchmaterials wird beim Verpressen die Wand des Schlauches
um ca. 10–60%
zusammengedrückt (5b).
Wenn Sensoraufnahme 508 und Befestigungselement 514,
wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, verstellbar miteinander
verbunden, beispielsweise verschraubt, sind, ist die Verpressung einstellbar.
Sensoraufnahme 508 und Befestigungselement 514 sind
so kantenfrei ausgeführt,
dass der Schlauch 502 bei der Montage nicht verletzt oder
beschädigt
wird.
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Abschließend wird
der Sensor 520 in die Sensoraufnahme 508 eingesetzt
und Sicherungsteile werden montiert (5c).
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6 zeigt
eine Anordnung 601 mit Schlauch 602, Befestigungselement 614,
Sensoraufnahme 608 und Sensor 620, die ähnlich,
wie die in 5a–5c dargestellte
Anordnung 501 hergestellt ist, wobei jedoch dieSensoraufnahme 608 mit dem
hohlnietartigen Befestigungselement 614 verclipst ist.
Der Formschluss zwischen Sensoraufnahme 608 und Befestigungselement 614 wird
wie in Zusammenhang mit 4 beschrieben erreicht.