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Die Erfindung betrifft ein Druckausgleichselement, ein Gehäuse, eine Sensoranordnung sowie ein Kraftfahrzeug.
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Druckausgleichselemente sind in einer Vielzahl aus dem Stand der Technik bekannt. Druckausgleichselemente ermöglichen insbesondere Gase aus einem Inneren eines Gehäuses nach außen zu gelangen und verhindern gleichzeitig das Eindringen von Flüssigkeiten in das Gehäuse hinein.
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Aus der
DE 20 2011 003 247 U1 ist ein Entgasungseinsatz bekannt, der ein Kunststoffteil und eine Membran aufweist, wobei das Kunststoffteil eine Oberseite und eine Unterseite und eine Verbindungsöffnung aufweist, die sich von der Ober- zur Unterseite erstreckt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Druckausgleichselement bereitzustellen, bei dem die Funktionalität einer angeordneten Membran gewährleistet werden kann.
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Die Aufgabe wird durch ein Druckausgleichselement mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Gehäuse, eine Sensoranordnung sowie ein Kraftfahrzeug sind Gegenstände der nebengeordneten Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Druckausgleichselement aufweisend ein Kunststoffteil und eine Membran, wobei das Kunststoffteil eine Ober- und eine Unterseite und zumindest ein Loch, das sich von der Ober- zur Unterseite erstreckt, aufweist, wobei das zumindest eine Loch versetzt ausgebildet ist und/oder zumindest ein stegförmiges Element auf der Ober- oder der Unterseite des Kunststoffteils angeordnet ist und sich über das zumindest eine Loch hinweg erstreckt.
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Das erfindungsgemäße Druckausgleichselement sorgt insbesondere dafür, dass eine an dem Kunststoffteil angeordnete Membran vor äußeren Einflüssen zuverlässig geschützt wird. Sowohl das versetzte Loch wie auch das stegförmige Element sorgen dafür, dass die Membran nicht unmittelbar den äußeren Einflüssen ausgesetzt ist.
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Im Sinne der Erfindung ist versetzt insbesondere dahingehend zu verstehen, dass ein Eingang des Lochs und ein Ausgang des Lochs nicht plan übereinander, sondern verschoben zueinander angeordnet sind. Die Materie, die durch das Loch hindurchtreten möchte, kann also nicht einfach gerade durch das Loch hindurch, sondern muss insbesondere um eine Ecke oder Kurve strömen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das zumindest eine Loch abgestuft bzw. gewinkelt ausgebildet.
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Das stegförmige Element ist bevorzugt derart ausgebildet, dass bei Betrachtung des Kunststoffteils senkrecht auf die Oberseite bzw. senkrecht auf die Unterseite das zumindest eine Loch nicht zu sehen ist. Das stegförmige Element bedeckt bzw. überspannt also das zumindest eine Loch.
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Das stegförmige Element kann im Wesentlichen an einem seiner Enden mit der Ober- oder Unterseite des Kunststoffteils verbunden sein. Es ist aber auch möglich, dass das stegförmige Element im Wesentlichen an beiden seiner Enden mit der Ober- oder der Unterseite des Kunststoffteils verbunden ist. Das stegförmige Element weist hierbei im Wesentlichen eine bügelförmige bzw. brückenförmige Ausgestaltung auf. Bevorzugt ist das stegförmige Element und das Kunststoffteil einstückig ausgebildet.
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Das Kunststoffteil kann aus einem Thermoplast ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Kunststoffteil aus Polybutylenterephthalat (PBT) ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Kunststoffteil glasfaserverstärkt oder aus einem glasfaserverstärkten Polybutylenterephthalat ausgebildet.
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Die Membran kann sowohl auf der Oberseite wie auch auf der Unterseite des Kunststoffteils angeordnet sein. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das Druckausgleichselement sowohl auf einer Außenseite eines Gehäuses bzw. von außen auf ein Gehäuse bzw. Gehäuseteil wie auch auf einer Innenseite eines Gehäuses bzw. von innen auf ein Gehäuse bzw. Gehäuseteil angebracht werden kann. Der Einsatzbereich des Druckausgleichselements ist daher sehr breit.
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Von Vorteil ist es, wenn das Kunststoffteil eine Mehrzahl an Löchern aufweist. Die mehreren Löcher sind insbesondere auf einem Kreisbogen, bevorzugt auf einer Kreisbahn angeordnet. Weist das Kunststoffteil mehrere Löcher auf, dann ist zumindest eines der Löcher versetzt ausgebildet. Vorteilhafterweise sind alle Löcher versetzt ausgebildet. Die Löcher sind bevorzugt gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet und/oder sind gleich ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Kunststoffteil zumindest eine Vertiefung auf. Die Vertiefung dient insbesondere zur Aufnahme der Membran bzw. in der Vertiefung ist die Membran angeordnet. Bevorzugt weist die Vertiefung eine Tiefe und/oder eine Ausdehnung auf, die im Wesentlichen der Dicke bzw. der Ausdehnung der Membran entspricht. Die Vertiefung kann auf der Oberseite oder auf der Unterseite des Kunststoffteils angeordnet sein. Von Vorteil ist es, wenn auf beiden Seiten jeweils eine Vertiefung angeordnet ist.
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Das Kunststoffteil kann einen kragenförmigen Bereich aufweisen. Der kragenförmige Bereich dient insbesondere als ein Verbindungsbereich. Über den Verbindungsbereich kann eine Verbindung des Kunststoffteils mit einem weiteren Element, insbesondere mit einem Gehäuse bzw. einem Gehäuseteil, hergestellt werden. Das Verbinden erfolgt insbesondere mittels einer Klebeverbindung. Denkbar ist aber auch das eine Verbindung mittels thermisches Direktfügen oder Schweißen erfolgt. Vorteilhafterweise weist das Kunststoffteil einen umlaufenden kragenförmigen Bereich auf. Idealerweise ist das Kunststoffteil im Wesentlichen flanschförmig ausgebildet.
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Von Vorteil ist es, wenn das Kunststoffteil zumindest ein Abstandselement aufweist. Das Abstandselement dient insbesondere dazu die maximale oder minimale Dicke einer Verbindungsschicht, bevorzugt einer Klebeschicht zu definieren. Insbesondere ist das zumindest eine Abstandselement im kragenförmig ausgebildeten Bereich angeordnet. Das Abstandselement ist grundsätzlich auf keine feste Form festgelegt. Von Vorteil ist es, wenn das Abstandselement im Wesentlichen rund ausgebildet ist. Vorteilhafterweise weist das Kunststoffteil eine Mehrzahl an Abstandselementen auf. Die Abstandselemente sind insbesondere gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet; dies ist insbesondere dahingehend zu verstehen, dass zwischen den einzelnen Abstandselemente ein gleicher Abstand vorliegt.
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In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Kunststoffteil zumindest eine Rille und/oder eine Lamelle, bevorzugt eine gekrümmte Rille und/oder eine gekrümmte Lamelle, besonders bevorzugt eine umlaufende Rille und/oder eine umlaufende Lamelle, auf. Die Rille bzw. Lamelle weist insbesondere einen Dichtungseffekt auf. Von Vorteil ist es, wenn eine Mehrzahl an Rillen bzw. Lamellen, insbesondere eine Mehrzahl an umlaufenden Rillen bzw. umlaufenden Lamellen vorliegen und diese insbesondere benachbart zueinander angeordnet sind. Die Rille bzw. die Lamelle ist bevorzugt im kragenförmigen Bereich des Kunststoffteils angeordnet. Vorteilhafterweise ist auf beiden Seiten des kragenförmigen Bereichs zumindest eine Rille bzw. Lamelle angeordnet.
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Das Kunststoffteil ist grundsätzlich auf keine spezifische Form bzw. Kontur beschränkt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Kunststoffteil im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet.
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Die Membran weist insbesondere einen Betriebstemperaturbereich zwischen -40°C und +125°C auf. Von Vorteil ist es, wenn die Membran derart ausgebildet ist, dass sie einem Mindestwasserdruck von 60kPA für zumindest 30 Sekunden standhalten kann. Die Membran ist bevorzugt aus einem wasser- und/oder ölabweisenden expandierten Polytetrafluorethylen (PTFE) ausgebildet. Insbesondere weist die Membran einen Träger aus einem Polyestervlies auf.
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Die Membran und das Kunststoffteil sind besonders bevorzugt mittels einer Schweißverbindung miteinander verbunden. Eine Schweißverbindung zwischen dem Kunststoffteil und der Membran weist den Vorteil auf, dass hierdurch eine äußerst hohe Wasserdichtheit sichergestellt werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Gehäuse aufweisend zumindest ein Gehäuseteil und ein erfindungsgemäßes Druckausgleichselement, wobei das Gehäuseteil ein Loch aufweist und das Druckausgleichselement in dem Loch angeordnet ist.
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Das erfindungsgemäße Gehäuse sorgt insbesondere für einen sicheren und zuverlässigen Druckausgleich zwischen Gehäuseinnenraum und Umgebung.
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Das Druckausgleichselement kann sowohl auf einer Innenseite des Gehäuseteils bzw. des Gehäuses als auch auf einer Außenseite des Gehäuseteils bzw. des Gehäuses angeordnet sein.
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Das Gehäuseteil und das Druckausgleichselement sind bevorzugt über eine Klebeverbindung miteinander verbunden. Insbesondere befindet sich die Klebeverbindung zwischen dem kragenförmigen Bereich des Kunststoffteils bzw. dem umlaufenden Kragen des Kunststoffteils und dem Gehäuseteil.
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Das Gehäuseteil ist bevorzugt aus einem Metall ausgebildet.
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Gemäß einem dritten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Sensoranordnung mit einem Sensorelement und einem erfindungsgemäßen Gehäuse, wobei das Gehäuse das Sensorelement umschließt. Von Vorteil ist es, wenn das Gehäuse das Sensorelement von der Umgebung abkapselt. Bei dem Sensorelement kann es sich um einen Radarsensor, einen Lidarsensor, einen Ultraschallsensor oder eine Kameraanordnung handeln.
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Gemäß einem vierten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zweckmäßigen Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Hierbei zeigen:
- 1: schematische Darstellung eines Kunststoffteils eines erfindungsgemäßen Druckausgleichselement gemäß einer ersten Ausgestaltung;
- 2: Schnittdarstellung des Kunststoffteils aus 1;
- 3a: Ansicht auf eine Unterseite des Kunststoffteils aus 1;
- 3b: Ansicht auf eine Oberseite des Kunststoffteils aus 1;
- 4: schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Druckausgleichselement in einer Ausgestaltung;
- 5: schematische Darstellung eines Kunststoffteils in einer weiteren Ausgestaltung;
- 6: Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Gehäuses in einer Ausgestaltung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kunststoffteils 14 eines erfindungsgemäßen Druckausgleichselement gemäß einer ersten Ausgestaltung. Das Kunststoffteil 14 weist eine Oberseite 16 und eine Unterseite 18 sowie einen umlaufenden Kragen 20 auf. Der umlaufende Kragen 20 dient insbesondere dafür, das Kunststoffteil 14 mit anderen Elementen, wie beispielsweise einem Gehäuseteil zu verbinden. Bevorzugt ist das Kunststoffteil 14 aus einem Polybutylenterephthalat ausgebildet.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung des Kunststoffteils 14 aus 1. Das Kunststoffteil 14 weist sowohl auf der Oberseite 16 wie auch auf einer Unterseite 18 jeweils eine Vertiefung 28 auf. Die Vertiefung 28 dient insbesondere zur Aufnahme der Membran. Ferner weist das Kunststoffteil 14 zumindest ein Loch 22 auf. Das Loch 22 erstreckt sich von der Oberseite 16 des Kunststoffteils 14 bis zur Unterseite 18 des Kunststoffteils 14, wobei das Loch 22 versetzt bzw. gestuft ausgebildet ist, wodurch ein Eingang 24 des Lochs 22 und ein Ausgang 26 des Lochs 22 nicht plan übereinander liegen, sondern verschoben zueinander angeordnet sind.
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3a zeigt eine Ansicht auf eine Unterseite 18 des Kunststoffteils 14 aus 1. Zu erkennen ist eine Mehrzahl an Löchern 22, die auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Bei den Löchern 22 handelt es sich insbesondere um versetzt ausgebildete Löcher. Ferner ist der umlaufende Kragen 20 zu erkennen, wobei auf dem Kragen 20 umlaufende Lamellen 30 angeordnet sind.
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3b zeigt eine Ansicht auf eine Oberseite 16 des Kunststoffteils 14 aus 1. Zu erkennen ist eine Mehrzahl an Löchern 22, die auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Bei den Löchern 22 handelt es sich insbesondere um versetzt ausgebildete Löcher. Ferner ist auch hier der umlaufende Kragen 20 zu erkennen, wobei auf dem Kragen 20 wiederum umlaufende Lamellen 30 angeordnet sind.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Druckausgleichselement 10 in einer Ausgestaltung. Das Druckausgleichselement 10 umfasst ein Kunststoffteil 14, insbesondere ein Kunststoffteil 14 wie es in den vorangehenden Figuren beschrieben worden ist, und eine Membran 12. Die Membran 12 ist dabei in einer Ausnehmung 28 des Kunststoffteils 14 angeordnet, welche sich auf der Oberseite des Kunststoffteils 14 befindet. Denkbar ist aber auch, dass die Membran nicht auf der Oberseite, sondern auf der Unterseite des Kunststoffteils 14 angeordnet ist. Die Anordnung der Membran am Kunststoffteil hängt insbesondere von dem Einsatzzweck des Druckausgleichselements ab.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Kunststoffteils 14 in einer weiteren Ausgestaltung. Das Kunststoffteil 14 weist eine Mehrzahl an Löchern 34 auf, wobei die Löcher 34 insbesondere gerade ausgebildet sind. Dies ist insbesondere dahingehend zu verstehen, dass der Eingang und der Ausgang eines Lochs 34 in einer Flucht zueinander verlaufen. Das Kunststoffteil 14 weist ferner auf seiner Oberseite 16 ein stegförmiges Element 32 auf. Das stegförmige Element 32 ist derart ausgebildet, dass bei Betrachtung des Kunststoffteils 14 senkrecht auf seine Oberseite 16 das zumindest eine Loch 34 für den Betrachter nicht zu sehen ist. Das stegförmige Element 32 bedeckt bzw. überspannt also das Loch 34. Das stegförmige Element 32 ist an seinen beiden Enden mit der Oberseite 16 des Kunststoffteils 14 verbunden, wodurch das stegförmige Element 32 im Wesentlichen eine brückenförmige Ausgestaltung aufweist. Bevorzugt sind das stegförmige Element 32 und das Kunststoffteil 14 einstückig ausgebildet. Des Weiteren weist das Kunststoffteil 14 noch Abstandselemente 36 auf. Die Abstandselemente 36 sind zumindest auf einer Seite des umlaufenden Kragens 20 angeordnet. Bevorzugt weisen die Abstandselemente 36 einen gleichmäßigen Abstand zueinander auf. Die Abstandselemente 36 sind insbesondere pinförmig ausgebildet.
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6 zeigt eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Gehäuses 38 in einer Ausgestaltung. Das Gehäuse 38 umfasst zumindest ein Gehäuseteil 40, welches insbesondere aus einem Metall ausgebildet ist, und ein erfindungsgemäßes Druckausgleichselement 10. Das Gehäuseteil 40 umfasst ein Loch 42, welches derart ausgebildet ist, dass es sich zur Aufnahme des Druckausgleichselements 10 bzw. zur Aufnahme des Kunststoffteils 14 eignet. Das Gehäuseteil 40 und das Druckausgleichselement 10 bzw. das Kunststoffteil 14 sind bevorzugt stoffschlüssig, vorteilhafterweise über eine Klebeverbindung, miteinander verbunden. Insbesondere befindet sich die Klebeverbindung zwischen dem umlaufenden Kragen des Kunststoffteils 14 und dem Gehäuseteil 38.
