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Die Erfindung betrifft eine verschraubbare Sensoranordnung gemäß Anspruch 1. Die Erfindung betrifft insbesondere eine verschraubbare Sensoranordnung mit einem Entlüftungsmittel zum Entlüften des Kühlsystems. Die Anwendung einer derartigen Sensoranordnung ist insbesondere geeignet für Fahrzeugkühlsysteme. Bei Kühlsystemen und insbesondere bei Kraftfahrzeugkühlsystemen für einen Verbrennungsmotor besteht die Aufgabe des Kühlsystems hauptsächlich darin, die auftretende Wärme zuverlässig abzuführen, da zu hohe Temperaturen den Motor beschädigen. Moderne Verbrennungsmotoren werden in der Regel flüssigkeitsgekühlt, wobei überwiegend ein Gemisch aus Wasser und Kühlflüssigkeit verwendet wird. Die Wasserkühlung hat allerdings neben vielen Vorteilen auch einige Nachteile. So muss die Kühlmitteltemperatur ständig überwacht werden. Hierzu wird typischerweise ein gesondertes Bauteil, vorzugsweise ein Temperatursensor, verwendet, der vorzugsweise unmittelbar am Thermostatgehäuse angebracht ist.
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Aus der
DE 3716555 C2 sowie aus der
DE 10 2009 012 57 A1 sind beispielsweise Verfahren zur Steuerung von Kühlmittelkreisläufen in Kraftfahrzeugen bekannt. Bei diesen Kühlsystemen wird mittels eines geeignet angeordneten Temperatursensors die Temperatur ermittelt und die Werte der Steuereinrichtung zur Verfügung gestellt.
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Verbrennungsmotoren erzeugen im Volllastbetrieb allerdings Temperaturen von bis zu 2000°C und höher. Um Antriebe und benachbarte Aggregate vor Überlastungen durch Hitze zu schützen, ist daher eine effiziente Kühltemperaturüberwachung erforderlich. Da die meisten modernen Kühlsysteme eine elektrische Regelung zur Steuerung des Kühldurchsatzes besitzen, werden diese mittels eines Thermoschalters bei Überschreiten einer Solltemperatur gesteuert. Das Thermostat im Kühlkreislauf regelt selbst den Kühlmittelstrom zwischen den Kühlkreisläufen. Mit zunehmender Messtemperatur bzw. abhängig von dem aktuellen Messwerten, den das Thermostat an den Regelkreislauf übergibt, öffnet das Thermostat seinen Querschnitt, so dass ausreichend Kühlmittel in den Kühler einströmen kann. Bei niedrigen Außentemperaturen kann darüber hinaus eine schnelle Erwärmung des Kühlmittels im Motor erreicht werden, wodurch Motorlauf und Kraftstoffverbrauch positiv beeinflusst werden. Probleme sind im Stand der Technik dahingehend bekannt, dass Temperatursensoren immer wieder Störungen unterliegen oder gar vollständig ausfallen. Bei Störungen des Temperatursensors und damit bei Fehlen des Temperatursignals im Fahrbetrieb kommt es zu erheblichen Fahrbarkeitsproblemen der Fahrzeuge. Die Störungen können beispielsweise zum Nichtstarten des Fahrzeuges mit Folgefehlern wie Superklopfer bis zu Kerzenschäden führen oder zu weiteren Sekundärfehlern reichen. Es sind dann aufwendige Reparaturen notwendig, die lange Standzeiten der Fahrzeuge in der Werkstatt bedingen. Erschwerend kommt hinzu, dass Temperatursensoren je nach Applikation häufig schwer zugänglich angeordnet sind und ein zeitaufwendiger Tausch des gesamten Thermostates bzw. der Tausch sogenannter Nachrüstsets erforderlich ist.
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Der Tausch eines solchen Thermostates ist nicht nur zeitaufwendig, sondern auch kostenintensiv. Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensoranordnung bereitzustellen, die vorbesagte Nachteile überwindet und insbesondere den Austausch von Aggregaten und Nachrüstsätzen vermeidet bzw. einen schnellen und kostengünstigen Austausch des Sensors ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Sensoranordnung gemäß Anspruch 1. Grundgedanke der Erfindung ist dabei, eine verschraubbare Sensoranordnung bereitzustellen mit einem Gewindeabschnitt zum Einschrauben in eine korrespondierende Sensoröffnung am Thermostatgehäuse, vorzugsweise eines Thermostatgehäuses eines Fahrzeugkühlsystems, wobei die verschraubbare Sensoranordnung über wenigstens ein Dichtelement verfügt, um diese zum Thermostatgehäuse hin abdichten zu können und ferner über ein Entlüftungsmittel verfügt zum Entlüften des Fahrzeugkühlsystems.
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Durch die Ausbildung der Sensoranordnung als verschraubbare Sensoranordnung mit Entlüftungsmittel wird ein leicht austauschbarer Sensor mit integrierter Entlüftungsschraube bereitgestellt. Da üblicherweise im Thermostatgehäuse auch eine Entlüftungsschraube zum Entlüften des Fahrzeugkühlsystems angeordnet ist, kann auf diese Weise auf die zusätzliche Entlüftungsschraube verzichtet werden. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung kann beim Einschrauben in einen korrespondierenden Gewindeabschnitt einer bereits für die Entlüftung vorgesehenen Öffnung im Thermostatgehäuse eingeschraubt werden. Folglich erfüllt die Sensoranordnung zweierlei Funktionen. Einerseits dient die Sensoranordnung der Erfassung und Messung von Parametern im Fahrzeugkühlsystem und dient damit als Sensor, beispielsweise Temperatursensor. Andererseits kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung als Entlüftungsschraube verwendet werden zum Entlüften des Fahrzeugkühlsystems oder eine solche ersetzen. Da ohnehin die Öffnungen im Thermostatgehäuse für die Entlüftungsschrauben in der Regel leicht zugänglich sind, kann mittels der verschraubbaren Sensoranordnung eine einfache austauschbare und wartungsfreundliche Lösung bereitgestellt werden, um im Fehlerfall des Temperatursensors einen schnellen Wechsel zu ermöglichen, ohne das Thermostat oder ganze Nachrüstsätze tauschen zu müssen. Mit Vorteil wird die verschraubbare Sensoranordnung daher mit einem passenden Gewindeabschnitt versehen zum Einschrauben in eine entsprechende Entlüftungsöffnung eines Thermostatgehäuses. Mit Vorteil weist die verschraubbare Sensoranordnung an ihrem steckseitigen Ende einen Messabschnitt auf als Messpunkt zur Messdatenerfassung innerhalb des Thermostatgehäuses. Beispielsweise kann der Messabschnitt als Sensormessspitze ausgebildet sein, so dass unmittelbar die Prozesstemperatur ermittelt werden kann.
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Mit Vorteil weist die Sensoranordnung vorzugsweise an ihrem außerhalb des Thermostatgehäuses gelegenen Ende einen Betätigungsabschnitt auf. Vorzugsweise befindet sich benachbart zum Betätigungsabschnitt ein Befestigungsabschnitt, der mit Vorteil als Gewindeabschnitt ausgebildet ist, an den sich ebenfalls benachbart ein Dichtabschnitt und daran wiederum ein Sensorabschnitt anschließt. Der Sensorabschnitt befindet sich bevorzugt am steckseitigen d. h. an dem der Betätigungsseitige gegenüberliegenden Ende der Sensoranordnung. Sofern die Sensoranordnung vollständig mit ihrem Gewindeabschnitt in das Thermostatgehäuse eingeschraubt ist, befindet sich der Sensorabschnitt in seiner Dichtstellung (Betriebsposition). In dieser Position dichtet der Dichtabschnitt der Sensoranordnung vorzugsweise mit einer Radialdichtung gegen Dichtflächen am Thermostatgehäuse ab, so dass das Thermostatgehäuse und damit das Fahrzeugkühlsystem an der Sensoröffnung abgedichtet ist. Von dieser Betriebsposition bzw. Dichtstellung kann die Sensoranordnung in einer Entlüftungsstellung betätigt werden und zwar durch Betätigung des Betätigungsabschnittes. Im einfachsten Fall ist der Betätigungsabschnitt derart ausgebildet, dass mit einem Werkzeug am Betätigungsabschnitt eingegriffen werden kann. Die Sensoranordnung kann um einige Umdrehungen aus ihrer Betriebsstellung herausgedreht werden, so dass die Dichtflächen des Dichtabschnittes nicht mehr mit den Dichtflächen des Thermostatgehäuses zusammenwirken und ein Entlüftungsspalt entsteht. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung ist mit Vorteil ferner so ausgebildet, dass bei Erreichen der Entlüftungsstellung das auszuscheidende Medium beispielsweise Luft aus dem Fahrzeugkühlsystem über Entlüftungsmittel der Sensoranordnung entweichen kann. Mit Vorteil sind die Entlüftungsmittel am Außenmantel der Sensoranordnung ausgebildet. Beispielsweise können die Entlüftungsmittel als Durchtrittskanal oder Durchtrittsnut oder als Ausnehmungen entlang des Außenmantels angebracht werden. Besonders vorteilhaft für die Entlüftung zeigt sich eine Ausbildung, bei der die Entlüftungsmittel auch im Bereich des Befestigungsabschnittes d. h. des Gewindeabschnittes ausgebildet sind. Auf diese Weise kann das zu entfernende Medium möglichst optimal und ungehindert entlang der besagten Entlüftungsmittel austreten.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Dichtabschnitt so ausgebildet, dass ein Dichtelement vorzugsweise als Radialdichtung in eine am Außenmantel der Sensoranordnung eingeformte Nut eingebracht ist und von dieser axial gehalten wird. Beim Heraus- oder Hereinschrauben der Sensoranordnung in das Thermostatgehäuse kann auf diese Weise die Radialdichtung axial entlang der korrespondierenden Dichtflächen des Thermostatgehäuses betätigt werden.
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In einer besonders vorteilhaften und reparaturfreundlichen Ausführungsform der Erfindung ist die Sensoranordnung entweder direkt mit einem Anschlussstecker für eine Leitung ausgestattet oder unmittelbar mit einer anschließbaren Leitung oder einem Leitungssatz verbunden. Auf diese Weise kann die Sensoranordnung bei Defekt oder Störung auf einfache Weise aus dem Thermostatgehäuse entfernt werden und die elektrische Verbindung zur Steuer- und Regeleinheit gleichsam getrennt werden.
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Alternativ oder ergänzend zu der Anbringung der Entlüftungsmittel am Außenmantel der Sensoranordnung können diese auch an der Innenfläche der Sensoröffnung angeordnet sein. Durch die Anordnung und Lage der Dichtflächen und abhängig von der Ausbildung des Gewindes lässt sich der genaue Entlüftungs-Hub einstellen. Der Arbeitspunkt bei dem die Radialdichtung von den korrespondierenden Dichtflächen am Thermostatgehäuse betätigt wird und unerwünschte Gase und Stoffe entlang des Spaltes zu den bzw. über die Entlüftungsmittel entweichen können, kann durch geeignete geometrische Abstimmung der beteiligten Bauteile eingestellt werden. Mit Vorteil wird als Dichtelement ein medienbeständiges elastomeres Rundprofil, wie beispielsweise ein O-Ring, verwendet, um die Sensoranordnung gegenüber dem Gehäuse abzudichten. Alternativ kann aber auch jede andere geeignete Dichtung wie z. B. Flachdichtsitz, Kegeldichtung, Kopfdichtung e. t. c verwendet werden.
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Mit Vorteil ist der Sensor bzw. der Messabschnitt so ausgebildet, dass unterschiedliche physikalische, chemische oder andere Größen und Parameter gemessen werden können. In einer einfachsten Ausführungsform der Erfindung kann der Sensor z. B. als reiner Temperatursensor ausgebildet sein. Alternativ oder kumulativ können auch weitere Mittel zur Messerfassung bereitgestellt werden.
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Neben der Sensoranordnung betrifft die Erfindung ferner ein System aus Sensoranordnung und Thermostatgehäuse, insbesondere aus Sensoranordnung und Thermostatgehäuse eines Fahrzeugkühlsystems. Ferner betrifft die Erfindung ein Thermostatgehäuse ausgestattet mit einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Sensoranordnung in ihrer Betriebsposition (Dichtstellung);
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2 eine ähnliche Schnittansicht wie in 1, bei der sich die erfindungsgemäße Sensoranordnung in der Entlüftungsstellung befindet; und
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3 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung ähnlich 1 in der Dichtstellung.
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Die 1 bis 3 zeigen die erfindungsgemäße Sensoranordnung beispielhaft schematisch, wobei in allen Figuren gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 1 dargestellt und zwar in einer Position, in der sie in ein teilweise dargestelltes Thermostatgehäuse 20 eingeschraubt ist. Die Sensoranordnung 1 weist an ihrem oberen Ende einen Anschlussstecker 10, vorzugsweise einen elektrischen Anschlussstecker 10 für ein Sensorkabel 11 auf. Daran schließt sich ein Betätigungsabschnitt 7 an, an dessen Seiten Schlüsselflächen 12 zum Eingriff mit einem Werkzeug angebracht sind. Benachbart zum Betätigungsabschnitt 7 (in der 1 unterhalb des Betätigungsabschnitts 7) befindet sich der Befestigungsabschnitt, welcher als Gewindeabschnitt 3 ausgebildet ist. Axial seitlich entlang des Außenmantels 8 der Sensoranordnung 1 befinden sich die erfindungsgemäßen Entlüftungsmittel 2. Diese sind hier in einer vereinfachten schematischen Form als Entlüftungskanäle dargestellt. Am einführseitigen Ende 6 der Sensoranordnung 1 befindet sich ein Messabschnitt 4 der Sensoranordnung 1. Zwischen dem Gewindeabschnitt 3 und dem Messabschnitt 4 ist ein Dichtelement 5 in einer am Außenmantel 8 umlaufenden Nut 9 eingebracht.
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Das Dichtelement 5 kann als O-Ring wie in 2 oder als Elastomerprofil mit rechteckigem Querschnitt wie in 1 ausgebildet sein. In der in 1 gezeigte Betriebsstellung und Dichtstellung der Sensoranordnung 1 dichtet bzw. liegt das Dichtelement 5 an den korrespondierenden Dichtflächen 23 am Thermostatgehäuse 20 an.
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Mittels Betätigen des Betätigungsabschnitts 7, das heißt durch Herausschrauben der Sensoranordnung 1 in die in der 2 dargestellten Entlüftungsstellung wird das Dichtelement 5 zusammen mit der Sensoranordnung 1 aus ihrer dichtenden Stellung in eine Öffnungsstellung bewegt. Dabei wird das Dichtelement 5 axial entlang der Dichtflächen 23 so weit bewegt bis sich zwischen dem Dichtelement 5 und den Dichtflächen 23 ein wie in 2 gezeigter Spalt 24 zwischen den Dichtpartnern ausbildet. In dieser Entlüftungsstellung kann das unerwünschte Medium über den Spalt 24 und weiter zu und über die Entlüftungsmittel 2 nach außen entweichen.
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In 3 ist eine alternative Ausführungsform ähnlich der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung gezeigt, bei der eine Leitung 11 unmittelbar fest mit der Sensoranordnung 1 verbunden ist. An der Leitung 11 sind vorzugsweise ein erster Anschlussstecker 10 und über eine weitere Leitung 11 ein zweiter Anschlussstecker 10 mit der Sensoranordnung 1 verbunden.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer beschriebenen Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten oder Kombinationen denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch macht. So ist es beispielsweise möglich, mehrere Dichtungsebenen zwischen der Sensoranordnung und dem Thermostatgehäuse bereitzustellen. Alternativ ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Sensoranordnung für andere Kühlsysteme anzupassen. So sind neben linear d. h. axialsymmetrischen Bauformen auch gewinkelte Bauformen denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensoranordnung
- 2
- Entlüftungsmittel
- 3
- Gewindeabschnitt (Verschraubungsabschnitt)
- 4
- Messabschnitt
- 5
- Dichtelement
- 6
- einführseitiges Ende
- 7
- Betätigungsabschnitt
- 8
- Außenmantel
- 9
- Nut
- 10
- Anschlussstecker
- 11
- Leitung
- 12
- Schlüsselflächen
- 20
- Thermostatgehäuse
- 21
- Sensoröffnung
- 22
- Innengewinde
- 23
- Dichtflächen
- 24
- Spalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3716555 C2 [0002]
- DE 10200901257 A1 [0002]
