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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem für ein Filtermodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
EP 2 614 869 B1 beschreibt ein Flüssigkeitsfilter mit einem Filtergehäuse, das einen Aufnahmeraum für ein darin eingesetztes Ringfilterelement enthält und einen Wasserstandssensor aufweist, dessen elektrische Leitung durch eine Einbettung in den Kunststoff des Filtergehäusesdeckels geschützt angeordnet ist. Nachteilig bei dieser Ausführung ist, dass die elektrische Leitung steif in das Kunststoffgehäuse integriert ist, womit beim Herstellprozess der elektrische Leiter gehalten und umspritzt werden muss, was den Herstellprozess sehr aufwendig macht. Zudem ist ein Austausch des Sensors bei einem Defekt nicht mehr möglich.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem für ein Sensorsystem für ein Filtermodul der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine einfachere Herstellung und eine einfache Austauschbarkeit bei einer individuellen Positionierung des Sensorsystems am Filtermodul ermöglicht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken ein Sensorsystem für ein Filtermodul bereitzustellen, welches einfach hergestellt werden kann, einfach an einem Filtermodul angeordnet werden kann und im Bedarfsfall auf einfache Weise getauscht werden kann. Das Sensorsystem weist mindestens einen Messpin, mindestens einen Kontakpin und mindestens ein flexibles Kabel auf. Das Sensorsytem kann unter anderem sowohl für ein Flüssigfiltermodul, insbesondere für die Kraftstofffiltration, die Ölfiltration oder Wasserfiltration als auch für die Luftfiltration verwendet werden. Das Sensorsystem ist dabei nicht auf die Verwendungen beschränkt sondern kann immer dann zum Einsatz kommen, wenn bauraumtechnisch ein flexibles System verwendet werden muss, um die Elektronikeinheit örtlich von der Messeinheit zu trennen.
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Als Messpin wird ein elektrisch leitender Stift verstanden, welcher insbesondere aus Metall oder einem Kohlenstoff besteht oder damit beschichtet ist. Der Pin kann einen oder mehrere leitende Bereiche aufweisen. Der mindestens eine Messpin greift in einen zu messenden Bereich eines Moduls, insbesondere eines Filtermoduls ein. In einer bevorzugten Ausführung greift der Messpin in einen Wassersammelraum eines Kraftstofffiltermodul ein, womit eine Füllstandsanzeige für den Wassersammelraum realisiert werden kann. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Messpin ein Temperaturfühler und kann für Filtermodule, insbesondere die Ölfiltration, die Kraftstofffiltration, die Wasserfiltration oder die Luftfiltration verwendet werden. Der Messpin kann als eine Sonde verstanden werden, die die Informationen oder Signale in dem zu messenden Bereich aufnimmt. Beispielsweise kann mit dem Messpin über Spannungswerte auf Wasser oder Kraftstoff geschlossen werden.
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Unter einem Kontaktpin wird der Pin des Sensorsystems verstanden, welcher leitend mit einer Elektronikeinheit, insbesondere mit einer Steuereinheit in Verbindung steht. Die Elektronikeinheit dient zum Weiterleiten und/oder Auslesen und/oder Verarbeiten der gemessenen Informationen bzw. Signale. Der Kontaktpin nimmt die Informationen bzw. Signale vom Messpin auf.
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Das flexible Kabel verbindet den Messpin und den Kontaktpin derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird. Durch die Verbindung des Messpins mit dem Kontaktpin über ein flexibles Kabel ist es erstmalig möglich, das Sensorsystem flexibel an jedem Ort eines Filtermodul derart zu positionieren, dass die Elektronikeinheit unabhängig vom Messort des Messpins am Filtermodul positioniert sein kann und für einen Servicefall austauschbar ist. Das Kabel kann durch die Flexibilität auf einfache Weise an jede Kontur am Filtermodul angepasst werden, insbesondere an winkligen Strukturen unter anderem auch an spitzwinkligen Strukturen und/oder um mehrere Richtungsänderungen, insbesondere zwei Richtungsänderungen, am Modul angeordnet sein.
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Das flexible Kabel besteht aus einem Metall, insbesondere aus Kupfer, und kann mit einer Isolierschicht, welche Ihrerseits ebenfalls flexibel ist, ummantelt sein. Für eine verbesserte Aufnahme des Messpins in das Filtermodul kann ein Adapterelement vorgesehen sein. Das Adapterelement weist eine Aufnahme für den mindestens einen Messpin auf. Das Adapterelement ist bezogen auf ein Fluid dicht mit dem Filtermodul verbunden, womit ein Austausch des Messpins möglich ist.
Ebenso kann die Elektronikeinheit ein Adapterelement für den Kontaktpin vorsehen. Das Adapterelement weist eine Aufnahme für den Kontaktpin auf, um den Kontaktpin austauschbar am Adapterelement zu koppeln. In einer bevorzugten Ausführung ist das Adapterelement integral mit dem Gehäuse der Elektronikeinheit hergestellt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung weist das Sensorsystem zwei Messpins, zwei Kontaktpins und zwei flexible Kabel auf, welche jeweils den jeweiligen Messpin mit dem jeweiligen Kontaktpin verbindet.
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Vorzugsweise weist das Sensorsystem um das flexible Kabel eine Ummantelung auf. Diese Ummantelung kann aus einem Kunststoff, insbesondere Polyamid bestehen und dient dazu, das Kabel vor Schmutz, Wasser und/oder Beschädigung zu schützen. Hierfür weist die Ummantelung einen Abstand zu dem mindestens einem flexiblen Kabel auf, um zum Beispiel Deformationskräfte eines Steins oder dergleichen aufnehmen zu können. Bevorzugt ist die Ummantelung einstückig ausgebildet, kann aber auch aus mehreren Bauteilen, insbesondere zwei Bauteilen bestehen, welche mit Hilfe von Befestigungsmitteln, insbesondere einem Scharnier, verbunden werden können. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die Ummantelung mit den Adapterelemente derart verbunden, dass das darin befindliche Kabel, insbesondere auch wenn mit einer Isolierschicht ummantelt, geschützt sind.
Die Elektronikeinheit und das Sensorsystem sind für eine Spannung bis 48 Volt in einer bevorzugten Auslegung von 0 - 36 Volt oder von 0 - 24 oder von 0 - 12 und in einer besonders bevorzugten Ausführung von 0 - 5 Volt ausgelegt.
Die Messung über das Sensorsystem erfolgt mittels Pulsweitenmodulation oder Wechselspannung und kann sowohl digital als auch analog erfolgen. Die Vermeidung von Gleichstrom verhindert den galvanischen Effekt auf die Sondenbeschichtung der Messpins und verlängert so die Lebensdauer des Sensors.
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In einer bevorzugten Ausführung ist das Sensorsystem als Wasserstandssensor ausgeführt. Hierfür kann das Sensorsystem in einem Spannungsbereich von 0 - 5 Volt betrieben werden, und die Messung kann sowohl digital als auch eine analog erfolgen, wofür eine Spannung von 1- 10 Volt an das System über die Elektronikeinheit an den Kontaktpins angelegt wird. Bei Anwendung der digitalen Messung werden für Kraftstoff, welcher an den Messpins anliegt, Spannungen von 3,9 - 4,5 Volt an den Kontaktpins abgelesen. Um Wasser an den Messpins zu detektieren, wird eine Spannung von 0,5 - 2,7 Volt an den Kontaktpins abgelesen. Vorteilhaft bei einer digitalen Messung ist die Auslesung des Signals über ein On Board Diagnose System, welches im Bereich von 4,5 - 5,0 Volt oder 0,0 - 0,5 Volt liegt, womit geprüft werden kann, ob das Sensorsystems ordnungsgemäß arbeitet.
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Bei Verwendung einer analogen Messung werden an den Kontaktpins, wenn Kraftstoff an den Messpins anliegt, Spannungen von 3,9 - 5,0 Volt abgelesen. Für Wasser liegt die Spannung bei 0,5 - 2,7 Volt.
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Die Elektronikeinheit kann in einer bevorzugten Ausgestaltung bei der Verwendung von einer digitalen Messung einen Mikrocontroller aufweisen womit eine einfache Kommunikation und Auswertung realisiert werden kann und die Reaktionszeit des Sensorsystem frei programmiert werden kann.
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Bei der Verwendung von Gleichspannung mit bis zu 10 Volt kann die Elektronikeinheit einen Operationsverstärker aufweisen. Mit Hilfe des Operationsverstärkers kann der gemessene Widerstand zwischen den Messpins als high oder low level Signal an die Elektronikeinheit zur Verfügung gestellt werden, womit ein einfaches Sensorsystem ohne einen zusätzlichen Mikrocontroller bereitgestellt werden kann.
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Der Sensor ist über einen Stecker im Fahrzeug angeschlossen, der über zumindest drei Pins verfügt. Einer davon ist für die Batteriespannung, einer für Masse und einer für das Sensorsignal vorgesehen. Die Batteriespannung kann zwischen 12 und 48 Volt liegen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigt, jeweils schematisch
- 1 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Sensorsystems
- 2 zeigt eine exemplarische Anordnung des Sensorsystems an einem Filtermodul
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Entsprechend der 1, weist das erfindungsgemäße Sensorsystem 1 in einer bevorzugten Ausführung zwei Messpins 2 und zwei dazu beabstandete Kontaktpins 3 auf, welche mit jeweils einem flexiblen Kabel 4 leitend verbunden sind. Die flexiblen Kabel 4 sind von einer Isolierschicht 5 ummantelt, um mögliche Kurzschlüsse durch Kontakt der beiden Kabel 4 zu verhindern.
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Die Messpins 2 sind mit einem Adapterelement 6 gekoppelt, welches mit einem Filtermodul 10 gekoppelt ist. Das Adapterelement weist eine Aufnahme für die Messpins 2 auf. Durch die Nutzung eines Adapterelements 6 kann im Servicefall der mindestens eine Messpin 2 auf einfache Weise aus dem Filtermodul 10 entfernt und ersetzt werden. Hierfür ist das Adapterelement 6 dicht bezogen auf ein Fluid mit dem Filtermodul 10 verbunden. Ebenso ist der Messpin 2 dicht mit dem Adapterelement 6 gekoppelt.
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Die Kontaktpins 3 sind mit einem Adapterelement 7 einer Elektronikeinheit 9 lösbar gekoppelt. Das Adapterelement 7 weist eine Aufnahme für die Kontaktpins 3 auf. Das Adapterelement 7 ist mit einer Elektronikeinheit 9 verbunden oder fester Bestandteil dieser. Durch die Kopplung der Kontaktpins 3 mit dem Adapterelement 7 ist es möglich den oder die Kontaktpins 3 im Servicefall zu tauschen.
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Zum Schutz des erfindungsgemäßen Sensorsystems 1 kann das System mit Hilfe einer von den flexiblen Kabeln 4 beabstandeten Ummantelung 8 geschützt sein. Die Ummantelung 8 kann mit den Adapterstücken 6,7 gekoppelt sein, um die flexiblen Kabel 4 und die Kontaktstellen zwischen den flexiblen Kabeln 4 und den Pins 2,3 vor Schmutz, Staub und Feuchtigkeit zu schützen.
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2 zeigt eine beispielhafte Anordnung des erfindungsgemäßen Sensorsystems 1 an einem Filtermodul 10. Das Filtermodul 10 kann aus einem Kunststoff, vorzugsweise Polyamid oder aus einem Metall, insbesondere Aluminium bestehen. Das Filtermodul 10 weist einen Kopfbereich 11 und einen Sockelbereich 12 auf. Der Sockelbereich 12 befindet sich in eingebauter Lage geodätisch unterhalb des Kopfbereichs 11. Am Sockelbereich 12 des Filtermoduls 10 ist das Sensorsystem 1 derart angeordnet, dass der mindestens eine Messpin 2 über das Adapterelement 6 in den Sockelbereich 12 des Filtermoduls 10 in den zu messenden Bereich des Filtermoduls eingreift. Der mindestens eine Kontaktpin 3 ist mit einer Elektronikeinheit 9 verbunden, um die Messwerte für die Leistungselektronik abgreifen zu können. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau aus Messpin 2, Kontaktpin 3 und flexiblen Kabel, welches in 2 sich innerhalb der Ummantelung 8 befindet, ist es erstmalig möglich die Elektronikeinheit 9 frei von der zu messenden Stelle zu positionieren und dennoch für einen Servicefall die Bauteile austauschen zu können. Dadurch ist es möglich den mindestens einen Messpin 2 im Sockelbereich 12 des Filtermoduls 10 vorzusehen und die Elektronikeinheit 9 an einem für den Werker gut zugänglichen Ort, insbesondere in einem Winkel von 20 - 160 Grad, in einer besonders bevorzugten Ausführung in einem Winkel von ungefähr 90 Grad bezogen auf den Eintritt des mindestens einen Messpin 2 ins Filtermodul 10, anzuordnen. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der mindestens eine Messpin 2 im Sockelbereich 12 des Filtermoduls 10 vorgesehen und die Elektronikeinheit 9 mit dazugehörigen Kontaktpin 3 im Kopfbereich 11 des Filtermoduls 10.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Filtermodul 10 ein Kraftstofffiltermodul, welches im Sockelbereich 12 einen Wassersammelraum aufweist. Das Sensorsystem 1 ist für diesen Fall ein Wasserstandssensorsystem, um die Füllstandshöhe des Wassers im Sockelbereich 12 des Filtermoduls 10 zu ermitteln.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensorsystem
- 2
- Messpin
- 3
- Kontaktpin
- 4
- Flexibles Kabel
- 5
- Isolierschicht
- 6
- Adapterelement für Messpin
- 7
- Adapterelement für Kontaktpin
- 8
- Ummantelung
- 9
- Elektronikeinheit
- 10
- Filtermodul
- 11
- Kopfbereich des Filtermoduls
- 12
- Sockelbereich des Filtermoduls
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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