DE102008046515A1 - Sensorgehäuse - Google Patents

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Klaus Bauer
Michael Braun
Georg Huber
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Continental Automotive GmbH
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Continental Automotive GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings

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Abstract

Ein Sensorgehäuse (2) umfasst einen Gehäusekörper (4), der eine den Gehäusekörper (4) durchdringende Ausnehmung (10) mit einem ersten axialen Ende (12) und einem zweiten axialen Ende (14) aufweist zur Aufnahme von zumindest einem Sensorelement. Eine Membran (6) ist stoffschlüssig gekoppelt mit dem Gehäusekörper (4), derart, dass das erste axiale Ende (12) der Ausnehmung (10) gasdicht durch die Membran (6) abgeschlossen ist. Ein Stutzen (8) weist eine den Stutzen (8) durchdringenden Kavität (9) auf, wobei der Stutzen (8) an einem ersten axialen Ende der Kavität (16) zumindest teilweise durch die Membran (6) abgeschlossen ist und mit der Membran (6) und/oder mit dem Gehäusekörper (4) stoffschlüssig gekoppelt ist, derart, dass das erste axiale Ende der Kavität (16) gasdicht abgeschlossen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Sensorgehäuse, insbesondere ein Sensorgehäuse zur Aufnahme von zumindest einem Sensorelement.
  • Die DE 100 25 322 A1 offenbart eine Druckerfassungsvorrichtung, die aus einem Kunstharzsteckergehäuse und einem Stahlgehäuse besteht. Das Stahlgehäuse ist mit dem Steckergehäuse zusammengefügt. Das Steckergehäuse besitzt einen zylindrischen Hauptkörper und einen Vorsprung, der von dem gesamten Umfangsbereich einer äußeren Umfangsoberfläche an einer Seite von einem Ende des Hauptkörpers hervorsteht. Der Vorsprung ist in einem Öffnungsbereich, mit dem das Gehäuse ausgestattet ist, eingeführt, um dieses zu schließen und/oder abzudichten. Ein Verriegelungskantenbereich oder Öffnungskantenbereich des Öffnungsbereiches ist geknickt beziehungsweise gebogen (im Gesenk bearbeitet), entlang der Endoberfläche zu der Seitenoberfläche und entlang einer Form eines Eckbereiches, der zwischen der Seitenoberfläche und der Endoberfläche definiert wird. Hierbei ist ein Winkel, der zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Hauptkörpers und der Seitenoberfläche des Vorsprungs definiert wird, als ein stumpfer Winkel eingestellt.
  • Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein zuverlässiges und kostengünstiges Sensorgehäuse zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Sensorgehäuse mit einem Gehäusekörper, der eine den Gehäusekörper durchdringende Ausnehmung mit einem ersten axialen Ende und einem zweiten axialen Ende umfasst zur Aufnahme von zumindest einem Sensor element. Eine Membran ist mit dem Gehäusekörper stoffschlüssig gekoppelt derart, dass das erste axiale Ende der Ausnehmung gasdicht durch die Membran abgeschlossen ist. Ein Stutzen weist eine den Stutzen durchdringende Kavität auf, wobei der Stutzen an einem ersten axialen Ende der Kavität zumindest teilweise durch die Membran abgeschlossen ist. Der Stutzen ist mit der Membran und/oder mit dem Gehäusekörper stoffschlüssig gekoppelt derart, dass das erste axiale Ende der Kavität gasdicht abgeschlossen ist. Dies ermöglicht eine kostengünstige Ausbildung des Sensorgehäuses durch eine Einsparung von Material beispielsweise dadurch, dass bei einem separaten Herstellen des Gehäusekörpers und des Stutzens weniger Material zerspant werden muss als bei einer möglichen einstückigen Ausführung. Ferner kann durch die stoffschlüssige Kopplung der Membran sowohl mit dem Gehäusekörper als auch mit dem Stutzen gegebenenfalls auf eine separate Dichtung verzichtet werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Stutzen aus einem korrosionsbeständigeren Material ausgebildet als der Gehäusekörper. Dies ermöglicht die Ausbildung eines sehr kostengünstig ausgebildeten Sensorgehäuses. Da der Gehäusekörper durch die Membran von dem zu untersuchenden Medium getrennt ist, kann er aus einem kostengünstigen Material ausgebildet sein und muss nicht in einem gleichen Maße wie beispielsweise der Stutzen korrosionsbeständig ausgebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Gehäusekörper einen sechskantförmigen Querschnitt mit einer vorgegebenen Schlüsselweite auf und ist ausgebildet zur Übertragung eines Drehmoments auf den Stutzen. Dies ermöglicht eine kostengünstige Ausführung des Sensorgehäuses dadurch, dass das Sensorgehäuse mittels des sechskantförmigen Querschnitts durch Standardwerkzeuge montiert werden kann und ferner die Schlüsselweite nach Bedarf vorgegeben werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Stutzen in einem Bereich eines zweiten axialen Endes der Kavität ein Gewinde auf zum Anschrauben des Sensorgehäuses. Dies ermöglicht eine einfache Montage des Sensorgehäuses.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Membran eine Dicke von maximal 70 μm auf. Dies ermöglicht die Ausbildung eines sehr sensitiven Drucksensors mittels des Sensorgehäuses dadurch, dass die Membran wirkungsvoll eine Kraftübertragung ermöglicht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Membran eine wellenförmige Oberflächenstruktur auf. Dies ermöglicht sehr wirkungsvoll eine Kraftübertragung der Membran und damit eine mittels des Sensorgehäuses sehr sensitiv ausgebildeten Drucksensor.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die stoffschlüssige Kopplung des Gehäusekörpers mit der Membran ausgebildet durch eine Schweißung und/oder eine Lötung und/oder eine Klebung. Dies ermöglicht eine sehr zuverlässige Kopplung des Gehäusekörpers mit der Membran.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die stoffschlüssige Kopplung des Stutzens mit der Membran und/oder mit dem Gehäusekörper ausgebildet durch eine Schweißung und/oder eine Lötung und/oder eine Klebung. Dies ermöglicht eine sehr zuverlässige Kopplung des Stutzens mit der Membran. Eine stoffschlüssige Kopplung der Membran mit dem Gehäusekörper und dem Stutzen kann ferner in einem Prozessschritt bewerkstelligt werden. Beispielsweise kann die Membran zwischen dem Gehäusekörper und dem Stutzen eingeklemmt und anschließend mit dem Gehäusekörper und dem Stutzen verschweißt und/oder verlötet und/oder verklebt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine erste Ausführungsform eines Sensorgehäuses mit einem Innengewinde,
  • 2 eine zweite Ausführungsform des Sensorgehäuses mit einem Außengewinde,
  • 3 eine dritte Ausführungsform des Sensorgehäuses,
  • 4A und 4B einen Gehäusekörper des Sensorgehäuses.
  • Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Sensorgehäuses 2. Das Sensorgehäuse 2 umfasst einen Gehäusekörper 4, eine Membran 6 und einen Stutzen 8.
  • Der Gehäusekörper 4 weist eine in der 1 angedeutete Ausnehmung 10 auf mit einem ersten axialen Ende der Ausnehmung 12 und einem zweiten axialen Ende der Ausnehmung 14. Der Gehäusekörper 4 ist stoffschlüssig gekoppelt mit der Membran 6 derart, dass das erste axiale Ende der Ausnehmung 12 durch die Membran 6 gasdicht abgeschlossen ist. Bei der stoffschlüssigen Kopplung handelt es sich beispielsweise um eine Schweißung und/oder eine Lötung und/oder eine Klebung. In der 1 ist die stoffschlüssige Kopplung beispielhaft angedeutet durch eine erste Schweißnaht 24.
  • Die Ausnehmung 10 des Gehäusekörpers 4 ist ausgebildet zur Aufnahme eines Sensorelements, welches in den Figuren nicht dargestellt ist.
  • Die Membran 6 ist bevorzugt aus einer Stahlfolie gefertigt und weist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Dicke D von unter 70 μm auf.
  • Der Stutzen 8 umfasst eine den Stutzen 8 durchdringende Kavität 9 mit einem ersten axialen Ende der Kavität 16 und einem zweiten axialen Ende der Kavität 18. In der ersten Ausführungsform des Sensorgehäuses 2 ist der Stutzen 8 stoffschlüssig gekoppelt an seinem ersten axialen Ende der Kavität 16 mit der Membran 6, beispielsweise durch eine Schweißung und/oder eine Lötung und/oder eine Klebung. Die stoffschlüssige Kopplung des Stutzens 8 mit der Membran 6 wird in 1 beispielhaft angedeutet mittels einer zweiten Schweißnaht 26. Die Membran 6 schließt das erste axiale Ende der Kavität 16 des Stutzens 8 gasdicht ab. An dem zweiten axialen Ende der Kavität 18 weist der Stutzen 8 ein Innengewinde 20 auf. Das Innengewinde 20 ist ausgebildet zum Anschrauben des Sensorgehäuses 4, beispielsweise an einen Motorblock einer Brennkraftmaschine.
  • Die in 2 dargestellte zweite Ausführungsform des Sensorgehäuses 2 korrespondiert zu der ersten in der 1 dargestellten Ausführungsform des Sensorgehäuses 2 mit dem Unterschied, dass der Stutzen 8 an seinem zweiten axialen Ende der Kavität 18 ein Außengewinde 22 aufweist.
  • In einer in der 3 dargestellten dritten Ausführungsform des Sensorgehäuses 2 umfasst das Sensorgehäuse 2 den Gehäusekörper 4 mit der Ausnehmung 10, die das erste axiale Ende 12 und das zweite axiale Ende 14 aufweist. Die Membran 6 ist stoffschlüssig gekoppelt mit dem Gehäusekörper 4 derart, dass sie die Ausnehmung 10 an dem zweiten axialen Ende 14 gasdicht abschließt. Die stoffschlüssige Kopplung zwischen der Membran 6 und dem Gehäusekörper 4 erfolgt beispielsweise durch eine Schweißung, wie dies durch die erste Schweißnaht 24 in der 3 angedeutet ist. Der Stutzen 8 mit dem ersten axialen Ende der Kavität 16 und dem zweiten axialen Ende der Kavität 18 ist stoffschlüssig gekoppelt an seinem ersten axialen Ende der Kavität 16 mit dem Gehäusekörper 4, wie dies beispielhaft mittels der zweiten Schweißnaht 26 angedeutet ist. Die Membran 6 und der Gehäusekörper 4 schließen den Stutzen 8 an sei nem ersten axialen Ende der Kavität 16 gasdicht ab. Das zweite axiale Ende der Kavität 18 weist in 3 ein Innengewinde 20 auf. Es ist jedoch beispielsweise auch möglich, dass der Stutzen 8 der dritten Ausführungsform des Sensorgehäuses 2 anstatt des Innengewindes 20 ein Außengewinde 22 aufweist.
  • Die 4A und 4B zeigen jeweils den Gehäusekörper 4. 4A zeigt den Gehäusekörper 4 mit der Ausnehmung 10 in einer Draufsicht. Der Gehäusekörper 4 weist bevorzugt einen sechskantförmigen Querschnitt mit einer vorgegebenen Schlüsselweite auf und ist ausgebildet zur Übertragung eines Drehmoments auf den Stutzen 8. Die Schlüsselweite des Gehäusekörpers kann beispielsweise 19, 21 oder 24 betragen, sie kann jedoch auch einen anderen vorgegebenen Wert aufweisen.
  • 4B zeigt den Gehäusekörper 4 mit dem ersten axialen Ende der Ausnehmung 12, dem zweiten axialen Ende der Ausnehmung 14 und der angedeuteten Ausnehmung 10.
  • Die Ausführungsformen 1 bis 3 des Sensorgehäuses 2 können insbesondere bezüglich ihrer Ausgestaltungen beliebig kombiniert sein. Insbesondere kann das Gewinde des Stutzens 8, unabhängig davon, ob es sich um ein Innengewinde 20 oder um ein Außengewinde 22 handelt, jeweils ein metrisches Gewinde mit einem jeweils vorgegebenen Nennmaß sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Gewinde um ein metrisches Gewinde mit dem Nennmaß M6, M8 oder M10 handeln. Desgleichen kann die Schlüsselweite des sechskantförmigen Gehäusekörpers 4 jeweils vorgegeben werden. Zusätzlich zu einer flexiblen Ausgestaltung des Sensorgehäuses 2 bezüglich des Gewindes des Stutzens 8 und der Schlüsselweite des sechskantförmigen Gehäusekörpers 4 ermöglicht das Sensorgehäuse 2 ein kostengünstiges Herstellen. Durch das separate Herstellen des Gehäusekörpers 4 und des Stutzens 8 muss beim Herstellen weniger Material zerspant werden, so dass ein Ausschuss an Rohmaterial reduziert werden kann. Es ist beispielsweise auch möglich den Gehäusekörper 4 aus einem anderen Material herzustellen als den Stutzen 8.
  • Dadurch, dass der Gehäusekörper 4 nicht mit einem zu untersuchenden Medium in Kontakt kommt, kann der Gehäusekörper 4 beispielsweise aus einem Material hergestellt sein, das nicht so korrosionsbeständig ist wie das Material des Stutzens 8 wodurch Kosten beim Herstellen gespart werden können.
  • Das Sensorgehäuse 2 kann beispielsweise vorgesehen sein als das Sensorgehäuse 2 eines Drucksensors. Insbesondere kann das Sensorgehäuse 2 vorgesehen sein als ein Sensorgehäuse 2 eines Mitteldrucksensors zum Messen von Drücken beispielsweise zwischen 2 und 100 bar. Das Sensorgehäuse 2 kann beispielsweise vorgesehen sein für einen Einsatz in einem Automobil, beispielsweise zum Messen von Druck eines Getriebeöls, eines Motoröls oder eines anderen Fluids.
  • 2
    Sensorgehäuse
    4
    Gehäusekörper
    6
    Membran
    8
    Stutzen
    9
    durchdringende Kavität
    10
    durchdringende Ausnehmung
    12
    erstes axiales Ende der Ausnehmung
    14
    zweites axiales Ende der Ausnehmung
    16
    erstes axiales Ende der durchdringenden Kavität
    18
    zweites axiales Ende der durchdringenden Kavität
    20
    Innengewinde
    22
    Außengewinde
    24
    erste Schweißnaht
    26
    zweite Schweißnaht
    D
    Dicke der Membran
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10025322 A1 [0002]

Claims (8)

  1. Sensorgehäuse (2), mit – einem Gehäusekörper (4), der eine den Gehäusekörper (4) durchdringende Ausnehmung (10) mit einem ersten axialen Ende (12) und einem zweiten axialen Ende (14) umfasst zur Aufnahme von zumindest einem Sensorelement, – einer Membran (6), die stoffschlüssig mit dem Gehäusekörper (4) gekoppelt ist derart, dass das erste axiale Ende (12) der Ausnehmung (10) gasdicht durch die Membran (6) abgeschlossen ist und – einem Stutzen (8) mit einer den Stutzen (8) durchdringenden Kavität (9), wobei der Stutzen (8) an einem ersten axialen Ende der Kavität (16) zumindest teilweise durch die Membran (6) abgeschlossen ist und mit der Membran (6) und/oder mit dem Gehäusekörper (4) stoffschlüssig gekoppelt ist derart, dass das erste axiale Ende der Kavität (16) gasdicht abgeschlossen ist.
  2. Sensorgehäuse (2) nach Anspruch 1, bei dem der Stutzen (8) aus einem korrosionsbeständigeren Material ausgebildet ist als der Gehäusekörper (4).
  3. Sensorgehäuse (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Gehäusekörper (4) einen sechskantförmigen Querschnitt mit einer vorgegebenen Schlüsselweite aufweist und ausgebildet ist zur Übertragung eines Drehmoments auf den Stutzen (8).
  4. Sensorgehäuse (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Stutzen (8) in einem Bereich eines zweiten axialen Endes der Kavität (18) ein Gewinde aufweist zum Anschrauben des Sensorgehäuses (2).
  5. Sensorgehäuse (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Membran (6) eine Dicke (D) von maximal 70 Mikrometern aufweist.
  6. Sensorgehäuse (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Membran (6) eine wellenförmige Oberflächenstruktur aufweist.
  7. Sensorgehäuse (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die stoffschlüssige Kopplung des Gehäusekörpers (4) mit der Membran (6) ausgebildet ist durch eine Schweißung und/oder eine Lötung und/oder eine Klebung.
  8. Sensorgehäuse (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die stoffschlüssige Kopplung des Stutzens (8) mit der Membran (6) und/oder mit dem Gehäusekörper (4) ausgebildet ist durch eine Schweißung und/oder eine Lötung und/oder eine Klebung.
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