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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsbehälter, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Behälterwand, welche einen zur Speicherung von Flüssigkeit ausgebildeten Speicherraum des Behälters umgibt, und mit einer die Behälterwand durchsetzenden Aufnahmeöffnung, in welcher eine die Behälterwand durchsetzende, sich längs einer Sensorlängsachse erstreckende längliche Sensoranordnung aufgenommen ist, wobei die Sensoranordnung durch elastische Halteformationen am Behälter gehaltert ist.
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Ein solcher Flüssigkeitsbehälter ist aus der
EP 2 442 079 A1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt ausführlich einen Kontaktstift aus Metall als die Sensoranordnung, welcher durch einstückig an dem metallischen Kontakt ausgebildete Widerhaken am Kunststoffmaterial des Flüssigkeitsbehälters verankert ist. Eine durch elastische Halteformationen an der Behälterwand gehalterte Sensoranordnung ist in der Druckschrift allgemein erwähnt, aber nicht näher beschrieben.
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Derartige Sensoranordnungen können zur Messung des Füllstands, des Erreichens einer ausreichenden Füllhöhe oder auch der Qualität einer in den Flüssigkeitsbehälter eingefüllten Flüssigkeit dienen. Häufig sind die Sensoranordnungen paarweise im Flüssigkeitsbehälter angeordnet, sodass die Sensoranordnungen eines Paars unterschiedliche Pole eines elektrischen Messkreises bilden können. Abhängig davon, ob die beiden Sensoranordnungen des Sensoranordnungspaars in eine im Flüssigkeitsbehälter gespeicherte Flüssigkeit eintauchen oder nicht, ändert sich die Leitfähigkeit des Messkreises, sodass anhand der Leitfähigkeit im Messkreis ermittelt werden kann, ob eine so große Menge an Flüssigkeit im Speicherraum des Behälters gespeichert ist, dass beide Sensoranordnungen des Sensoranordnungspaars benetzt sind. Durch entsprechende räumliche Anordnung des Sensoranordnungspaars am Flüssigkeitsbehälter kann eine so zu erfassende Schwellenfüllhöhe, etwa eine Mindest-Füllhöhe oder eine Maximal-Füllhöhe, festgelegt werden.
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Abhängig von der Anordnung des Sensoranordnungspaars und von der Füllhöhe der im Speicherraum gespeicherten Flüssigkeit kann sich die Eintauchtiefe des Sensoranordnungspaars und damit ein elektrischer Widerstand oder eine durch das Sensoranordnungspaar gebildete Kapazität im Messkreis ändern, sodass mit der Erfassung des elektrischen Widerstands oder/und der Kapazität im Messkreis ein zur Füllhöhe im Flüssigkeitsbehälter proportionales Erfassungssignal erhalten werden kann.
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Sind die Sensoranordnungen des Paars derart am Flüssigkeitsbehälter angeordnet, dass sie ab einer Mindestfüllhöhe dauerhaft mit unabhängig von der Füllhöhe konstantem Benetzungszustand von der gespeicherten Flüssigkeit benetzt sind, hängt ein elektrischer Widerstand oder eine durch das Sensoranordnungspaar gebildete Kapazität im Messkreis nur von den elektrischen bzw. dielektrischen Eigenschaften der gespeicherten Flüssigkeit ab, sodass abhängig von einer Erfassung des elektrischen Widerstands oder der Kapazität im Messkreis ein zur Flüssigkeitsqualität, etwa zu ihrer chemischen Zusammensetzung oder zum Anteil einer vorbestimmten Komponente in der Flüssigkeit, proportionales Erfassungssignal erhalten werden kann.
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Somit können beispielsweise an Kraftfahrzeugen gespeicherte Betriebsflüssigkeiten, wie Kühlflüssigkeit, Spritzwasser zur Scheiben- und Scheinwerferreinigung, wässrige Harnstofflösung und dergleichen, mengen- oder/und qualitätsmäßig erfasst werden.
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Die wenigstens eine Sensoranordnung muss dabei sowohl dicht als auch dauerhaft fest am Flüssigkeitsbehälter angeordnet sein.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den bekannten Flüssigkeitsbehälter derart weiterzubilden, dass er bei hoher Funktionssicherheit mit möglichst geringem Aufwand hergestellt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe an einem eingangs beschriebenen Flüssigkeitsbehälter dadurch, dass wenigstens zwei gesondert von der Sensoranordnung ausgebildete elastische Halteformationen mit axialem Abstand voneinander angeordnet sind, welche sich radial zwischen der Sensoranordnung und einer behälterfesten Struktur erstrecken, wobei die Halteformationen an einer Struktur aus Sensoranordnung und behälterfester Struktur festgelegt ist und sich an der jeweils anderen Struktur abstützen.
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Vorliegend wird die Sensorlängsachse als Basis eines Koordinatensystems für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendet, sodass die Sensorlängsachse eine längs der Sensorlängsachse verlaufende axiale Richtung, orthogonal zur Sensorlängsachse verlaufende radiale Richtungen und eine um die Sensorlängsachse umlaufende Umfangsrichtung definiert. Sofern nichts Abweichendes in der vorliegenden Anmeldung ausgeführt ist, beziehen sich die Begriffe „axiale Richtung“, „radiale Richtung“ und „Umfangsrichtung“ auf die Sensorlängsachse.
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Durch die Ausbildung von zwei gleichzeitig wirkenden elastischen Halteformationen kann die Sensoranordnung allein kraftschlüssig durch die zwischen den Halteformationen und der Sensoranordnung wirkenden Reibungskräfte ausreichend sicher axial festgelegt werden. Die zwischen den Halteformationen und der sie abstützenden Struktur wirkenden Reibungskräfte können durch Wahl des Materials für die Halteformationen und durch Wahl der Abmessungen und des Materials der abstützenden Struktur ebenfalls betragsmäßig eingestellt werden. Denn bei bekannter Gestalt und Ausführung sowohl der abstützenden Struktur als auch der behälterfesten Struktur kann durch Wahl des Materials für die elastischen Halteformationen der zwischen ihnen und der abstützenden Struktur wirkende Reibkoeffizient beeinflusst bzw. eingestellt werden. Außerdem beeinflusst die Wahl des Materials den Elastizitätsmodul und damit die durch elastische Verformung der Halteformationen erzielbare Kraft. Auch die Wahl der Abmessungen bzw. Gestalt der Halteformationen beeinflusst die durch elastische Verformung der Halteformation erzielbare Kraft.
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Durch Ausbildung von zwei elastischen Halteformationen mit axialem Abstand voneinander kann außerdem die korrekte Ausrichtung der Sensoranordnung an der Behälterwand festgelegt werden. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass die Sensorlängsachse koaxial zu einer Öffnungslängsachse verläuft, längs welcher sich die die Behälterwand durchsetzende Aufnahmeöffnung bevorzugt erstreckt. Durch die korrekte Ausrichtung der Sensoranordnung an der Behälterwand wird außerdem erreicht, dass im Speicherraum ein Erfassungsabschnitt der Sensoranordnung dort angeordnet ist, wo er planmäßig angeordnet sein soll, sodass er die im Speicherraum gespeicherte Flüssigkeit am gewünschten Ort erfasst.
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Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Halteformation mehrere in Umfangsrichtung verteilt und mit Abstand voneinander angeordnete Teil-Halteformationen aufweist, welche zusammen eine zentrierende Wirkung auf die Sensoranordnung ausüben. So kann eine Halteformation beispielsweise drei in einem Winkelabstand von 120°, oder allgemein n in einem Winkelabstand von 360°/n, angeordnete radiale Haltestreben aufweisen. Insofern ist bevorzugt wenigstens eine Halteformation in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet. Zur Erzielung einer möglichst präzisen Ausrichtung bei gleichzeitiger Verhinderung eines Verkippens der Sensoranordnung um eine zur Sensorlängsachse orthogonale Kippachse sind bevorzugt alle Halteformationen umlaufend ausgebildet. Für eine möglichst gute Abdichtung der Sensoranordnung gegen Flüssigkeitsaustritt ist es jedoch bevorzugt, dass wenigstens eine Halteformation der wenigstens zwei Halteformationen in Umfangsrichtung geschlossen umlaufend ausgebildet ist. Zur weiteren Erhöhung der Dichtungswirkung der Befestigung der Sensoranordnung an der Behälterwand sind bevorzugt alle Halteformationen geschlossen umlaufend ausgebildet. Beispielsweise kann jede Halteformation als in Umfangsrichtung geschlossen umlaufende, radial vorspringende Halte- und Dichtlippe ausgebildet sein. Abhängig davon, ob eine Halteformation an der Sensoranordnung oder an der behälterfesten Struktur festgelegt ist, verläuft die Halteformation von ihrer Festlegung nach radial außen bzw. nach radial innen.
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Zur Erzielung einer mit fortschreitender Verformung an der Abstützstelle progressiv anwachsenden elastischen Haltekraft kann wenigstens eine geschlossen umlaufend ausgebildete Halteformation sich in radialer Richtung verjüngend ausgebildet sein. Dabei verjüngt sich die Halteformation bevorzugt in Richtung von ihrer sie festlegenden Struktur weg hin zu der sie abstützenden Struktur. Da die Halteformation im abgestützten Zustand in der Regel verformt ist, bezieht sich die verjüngte Ausbildung auf den unverformten Zustand der Halteformation, also auf einen Zustand, in welchem die Halteformation nicht an der sie im betriebsbereiten Zustand abstützenden Struktur abgestützt ist. Bevorzugt ist mehr als eine Halteformation, besonders bevorzugt sind alle Halteformationen, sich in radialer Richtung verjüngend ausgebildet.
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Üblicherweise berührt wenigstens eine Halteformation, bzw. berühren vorzugsweise alle Halteformationen, an ihrem einen radialen Endbereich die sie festlegende Struktur und an ihrem entgegengesetzten radialen Endbereich die sie abstützende Struktur.
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Somit kann grundsätzlich eine an ihrem einen radialen Endbereich festgelegte und an ihrem anderen radialen Endbereich durch Abstützung verformte Halteformation einen Radialspalt zwischen Sensoranordnung und behälterfester Struktur überbrücken und dicht verschließen. Zur Verbesserung der Dichtigkeit der Halterung der Sensoranordnung am Behälter kann, bevorzugt axial zwischen einer Halteformation der wenigstens zwei Halteformationen und einem Radialvorsprung der behälterfesten Struktur, eine Dichtung aufgenommen sein, welche radial innen an der Sensoranordnung und radial außen an einem Abschnitt des Behälters anliegt. Durch die zusätzliche Dichtung, welche beispielsweise durch einen O-Ring gebildet sein kann, kann außerdem verhindert werden, dass im Speicherraum gespeicherte Flüssigkeit die Halteformation bzw. die Halteformationen erreicht, falls beispielsweise die gespeicherte Flüssigkeit aggressiv auf das Material der Halteformation bzw. der Halteformationen wirkt.
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Grundsätzlich können mehrere oder alle Halteformationen der wenigstens zwei Halteformationen mit dem gleichen Material oder/und mit der gleichen Gestalt ausgebildet sein. Dies vereinfacht den Herstellungsprozess. Zur Aufteilung unterschiedlicher Funktionen oder Funktionsschwerpunkte auf einzelne Halteformationen kann dagegen vorgesehen sein, dass eine Halteformation der wenigstens zwei Halteformationen sich hinsichtlich ihres Materials oder/und ihrer Gestalt von einer weiteren Halteformation der wenigstens zwei Halteformationen unterscheidet. So können von wenigstens zwei Halteformationen beide zur Halterung der Sensoranordnung am Behälter beitragen, wobei eine einen stärkeren Beitrag zur Abdichtung eines Radialspalts zwischen Sensoranordnung und Behälter bzw. behälterfeste Struktur und einen schwächeren Beitrag zur lagemäßigen Fixierung der Sensoranordnung am Behälter leistet als eine andere Halteformation und wobei die andere Halteformation einen stärkeren Beitrag zur lagemäßigen Fixierung der der Sensoranordnung, aber einen schwächeren Beitrag zur Abdichtung des Radialspalts leistet. In der Summe kann diese funktionsmäßige Schwerpunktverteilung zu einer insgesamt besseren Dichtigkeit und zu einer insgesamt besseren Lagefixierung führen.
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Ein Unterschied im Material zwischen zwei Halteformationen ist bereits dann gegeben, wenn die beiden Halteformationen aus faser- oder/und partikelgefülltem Kunststoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff gebildet sind und beide Halteformationen zwar den gleichen Matrixkunststoff und das gleiche Füllmaterial aufweisen, jedoch einen unterschiedlichen Füllgrad.
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Bevorzugt definieren die Sensoranordnung und die behälterfeste Struktur einen Aufnahmeraum zur Aufnahme der oben genannten optionalen Dichtung in radialer Richtung. Dabei begrenzt die Sensoranordnung in der Regel den Aufnahmeraum nach radial innen und die behälterfeste Struktur nach radial außen.
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Eine Halteformation kann den Aufnahmeraum in axialer Richtung begrenzen. Die Behälterwand im Allgemeinen oder der Radialvorsprung der behälterfesten Struktur im Besonderen kann der Halteformation in axialer Richtung gegenüberliegen und so den Aufnahmeraum ebenfalls in axialer Richtung begrenzen, jedoch in Richtung von der Halteformation weg.
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Ein Vorteil einer Verwendung von unterschiedlichen Materialien oder/und Gestalten in wenigstens zwei Halteformationen kann darin liegen, dass eine Halteformation als eine starrere Halteformation aufgrund ihres Materials oder/und ihrer Gestalt einer radialen oder/und axialen Verformung in Richtung zu der sie festlegenden Struktur aus Sensoranordnung und behälterfester Struktur oder/und einer axialen Verformung einen größeren Verformungswiderstand entgegensetzt als eine von der starreren Halteformation axial mit Abstand angeordnete weicher-elastische Halteformation. Bevorzugt begrenzt diese starrere Halteformation den Aufnahmeraum der optionalen Dichtung, so dass bevorzugt die Dichtung zwischen dem Radialvorsprung und einer starreren Halteformation angeordnet ist.
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Grundsätzlich kann die behälterfeste Struktur relativ zur Behälterwand unbeweglich an dieser angeordnet sein, beispielsweise durch Verkleben oder durch den Einsatz gesonderte Verbindungsmittel, wenngleich dies nicht bevorzugt ist. Bevorzugt ist die behälterfeste Struktur einstückig mit der Behälterwand ausgebildet. Eine spritzgusstechnische Herstellung der Behälterwand, beispielsweise als eine von wenigstens zwei Behälterschalen, welche zu dem Flüssigkeitsbehälter verbunden werden, gestattet eine große konstruktive Freiheit in der einstückigen Ausbildung der behälterfesten Struktur mit der Behälterwand.
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Beispielsweise kann die behälterfeste Struktur wenigstens abschnittsweise eine die Sensoranordnung radial außen umgebende Hülse bilden. Dadurch kann der von der behälterfesten Struktur umgebene Abschnitt der Sensoranordnung durch die behälterfeste Struktur abgeschirmt und somit geschützt werden. Außerdem kann eine hülsenförmig ausgebildete behälterfeste Struktur als eine Buchse zur Aufnahme eines mit der Sensoranordnung zu verbindenden Steckers dienen. Mit einem solchen Stecker kann ein Sensorsignal von der Sensoranordnung abgegriffen und zu einer Datenverarbeitungseinrichtung übertragen werden. In diesem Falle ist die hülsenförmige behälterfeste Struktur auf der vom Speicherraum weg weisenden Außenseite der Behälterwand ausgebildet, insbesondere von der Behälterwand nach außen auskragend.
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Die behälterfeste Struktur kann, wiederum bevorzugt als Hülse, zusätzlich oder alternativ auf der zum Speicherraum hinweisenden Innenseite der Behälterwand angeordnet sein.
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Die Ausbildung der behälterfesten Struktur als von der Behälterwand auskragende Hülse ist auch für den Fall vorteilhaft, dass zwischen der behälterfesten Struktur und der Sensoranordnung eine Dichtung angeordnet ist. Dann kann nämlich die Dichtung radial außen geschlossen umlaufend an der behälterfesten Struktur anliegen und so in Umfangsrichtung konstant nach radial innen vorgespannt sein.
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Abweichend von der bevorzugten Hülsenform kann die behälterfeste Struktur auch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung mit Abstand aufeinander folgenden Stegen aufweisen, welche einseitig von der Behälterwand nach innen oder/und nach außen auskragen. Derartige axial auskragende Stege können in Axialabschnitten durch Umfangsstege miteinander verbunden sein. Daher kann die behälterfeste Struktur wenigstens abschnittsweise auch eine käfigartige Gestalt aufweisen.
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Bevorzugt ist die Sensoranordnung dann, wenn sie die die Halteformationen abstützende Struktur ist, im Bereich der Abstützung stufenfrei und weist eine in axialer Richtung und in Umfangsrichtung bevorzugt sprung- und stufenfrei stetige Außenfläche auf.
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Dann jedoch, wenn zwischen den Halteformationen und der Sensoranordnung zusätzlich zur kraft- bzw. reibschlüssigen Verbindung auch eine formschlüssige Verbindung realisiert sein soll, um eine möglichst hohe Positionssicherheit der Sensoranordnung an der Behälterwand zu erzielen, kann die Sensoranordnung wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete Radialnuten aufweisen, wobei eine Halteformation in die Radialnut eingreift und dadurch entweder an der Sensoranordnung festgelegt oder an ihr abgestützt ist. Dann, wenn wenigstens zwei Radialnuten an der Sensoranordnung ausgebildet sind, gilt für wenigstens zwei Radialnuten, dass in jeder Radialnut eine andere Halteformation festgelegt oder abgestützt ist.
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Bevorzugt ist dann, wenn sich die wenigstens zwei Halteformationen an der Sensoranordnung abstützen, wenigstens eine Halterformation am Nutgrund einer Radialnut abgestützt. Aus den oben bereits genannten Gründen weist dann bevorzugt der Nutgrund eine in axialer Richtung und in Umfangsrichtung sprung- und stufenfrei stetige Außenfläche auf.
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Da zur Erleichterung der Montage der Sensoranordnung an der Behälterwand bevorzugt alle Halteformationen an derselben Struktur festgelegt und an derselben jeweils anderen Struktur abgestützt sind, weist die Sensoranordnung bevorzugt zahlenmäßig nicht mehr Radialnuten auf wie Halteformationen zur Halterung der Sensoranordnung vorgesehen sind. Beispielsweise können an der Sensoranordnung genauso viele Radialnuten ausgebildet sein, wie am Behälter Halteformationen vorgesehen sind.
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Zur Vermeidung von möglicherweise schädlichen Kerbwirkungen und Spannungsspitzen an wenigstens einer Halteformation ist bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens eine, vorzugsweise alle, der zwei Halteformationen an ihrem abgestützten radialen Endbereich - bei Betrachtung der Halteformationen im unverformten Zustand in einer Längsschnittansicht in einer die Sensorlängsachse enthaltenden Schnittebene - eine konvexe Außenfläche aufweist. Bevorzugt ist die Anlagefläche an der abstützenden Struktur, an welcher sich die wenigstens eine Halteformation abstützt, aus demselben Grunde frei von Stufen und Sprüngen, insbesondere zylindrisch oder konisch ausgestaltet.
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Gemäß einer ersten möglichen konstruktiven Ausgestaltung können die wenigstens zwei Halteformationen an der behälterfesten Struktur festgelegt sein und von dieser nach radial innen vorstehen. Im unverformten Zustand ist dann bevorzugt die lichte Weite einer Halteformation kleiner als der Durchmesser der Sensoranordnung, insbesondere als der Durchmesser der Sensoranordnung in dem zur abstützenden Anlage der Halteformation vorgesehenen Axialabschnitt der Sensoranordnung. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Halteformation durch die abstützende Anlage an der Sensoranordnung radial verformt werden und somit mit Vorspannung an der Sensoranordnung anliegen kann.
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Grundsätzlich können die wenigstens zwei Halteformationen zunächst als von der behälterfesten Struktur gesondert ausgebildete Bauteile hergestellt und mit der behälterfesten Struktur verklebt oder sonst wie verbunden werden. Eine besonders schnell und einfach herzustellende und gleichzeitig besonders sichere Verbindung einer Halteformation mit der behälterfesten Struktur kann dadurch erhalten werden, dass wenigstens eine, vorzugsweise alle, der wenigstens zwei Halteformationen stoffschlüssig mit der behälterfesten Struktur, insbesondere durch Anspritzen, verbunden und somit an der behälterfesten Struktur festgelegt ist. Wiederum ist hierfür die spritzgusstechnische Herstellung der Behälterstruktur vorzugsweise gemeinsam mit einer sie aufweisenden Behälterschale und der wenigstens einen Halteformation vorteilhaft. Sofern für die wenigstens eine Halteformation ein vom Material der behälterfesten Struktur abweichendes Material gewünscht ist, etwa mit einer in Gestalt oder/und Menge abweichenden Füllung des thermoplastischen Kunststoffs von behälterfeste Struktur und Halteformation, kann dies durch ein Zwei- oder MehrKomponenten-Spritzgussverfahren erreicht werden.
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Für den Fall, dass wenigstens eine Halteformation aus demselben Material wie die sie festlegende behälterfeste Struktur gebildet sein soll, kann diese wenigstens eine Halteformation einstückig mit der behälterfeste Struktur ausgebildet sein, etwa durch Spritzgießen.
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Alternativ können die wenigstens zwei elastischen Halteformationen an der Sensoranordnung festgelegt sein. Bevorzugt sind dann die zwei elastischen Halteformationen durch Umspritzen der Sensoranordnung mit einem, gegebenenfalls gefüllten, thermoplastischen Kunststoff gebildet. Zur besseren Verankerung wenigstens einer Halteformation an der Sensoranordnung kann diese im Bereich einer oben genannten Radialnut an der Sensoranordnung festgelegt sein. Hierzu füllt die um die Sensoranordnung umspritzte Halteformation bevorzugt die Radialnuten vollständig aus und erstreckt sich besonders bevorzugt axial zu wenigstens einer, vorzugsweise zu beiden Seiten, über die Radialnuten hinaus.
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Bevorzugt sensiert die Sensoranordnung im Speicherraum des Behälters und gestattet ein Abgreifen eines Sensorsignals außerhalb des Speicherraums. Um sicherzugehen, dass die Sensoranordnung ein im Speicherraum erzeugtes Sensorsignal durch die Behälterwand nach außen übertragen kann, ist die Sensoranordnung längs ihrer Sensorlängsachse elektrisch leitfähig ausgebildet. Zu diesem Zweck kann die Sensoranordnung einen Metallstab umfassen oder ein Metallstab sein. Bevorzugt ist die Sensoranordnung über wenigstens 90 %, besonders bevorzugt über ihre gesamte axiale Erstreckungslänge elektrisch leitfähig ausgebildet.
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Das Metall der Sensoranordnung, insbesondere in Gestalt eines Metallstabs, ist zur Erzielung eines möglichst guten Kompromisses zwischen niedrigen Kosten und hoher mechanischer und chemischer Beständigkeit bevorzugt ein nicht-rostender Stahl. Bevorzugt ist die Sensoranordnung nur ein Metallstab. Der Metallstab kann abschnittsweise galvanisch mit einem anderen Metall beschichtet sein, beispielsweise mit einem Edelmetall.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
- 1 eine grobschematische Längsschnittansicht durch einen eine Sensoranordnung halternden Abschnitt eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine grobschematische Längsschnittansicht durch einen eine Sensoranordnung halternden Abschnitt eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters einer zweiten Ausführungsform, und
- 3 eine grobschematische Längsschnittansicht durch einen eine Sensoranordnung halternden Abschnitt eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters einer dritten Ausführungsform.
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Da in den dargestellten Beispielen die Sensoranordnung größtenteils und die behälterfeste Struktur vollständig rotationssymmetrisch bezüglich der Sensorlängsachse ausgebildet sind, ist zur Vereinfachung der Darstellung in den 1 bis 3 nur der jeweils auf einer Seite der Sensorlängsachse als der Rotationssymmetrieachse liegende Teil des Ausschnitts des Flüssigkeitsbehälters mit der behälterfesten Struktur der Sensoranordnung dargestellt.
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Die 1 bis 3 sind nicht maßstabsgetreu.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Flüssigkeitsbehälter allgemein mit 10 bezeichnet. Der Behälter 10 umfasst eine Behälterwand 12, welche einen Speicherraum 14 umgibt und so von der Außenumgebung U abgrenzt. Der Flüssigkeitsbehälter 10 kann beispielsweise dazu dienen, eine Betriebsflüssigkeit, wie Kühlflüssigkeit, Wasser, wässrige Lösungen, Suspensionen und Emulsionen, eines Kraftfahrzeugs zu speichern.
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Die Behälterwand 12 weist eine Aufnahmeöffnung 16 auf, durch welche hindurch eine beispielhaft als Metallstab 18 ausgebildete Sensoranordnung 20 von der Außenumgebung U in den Speicherraum 14 hineinragt. Das in den Speicherraum 14 hineinragende Längsende 20a der Sensoranordnung 20 ist als stumpfe, sich zum Längsende hin verjüngende Spitze ausgebildet. Das außerhalb des Speicherraums 14 gelegene Längsende 20b der Sensoranordnung 20 ist abgeflacht als Kontaktfahne ausgebildet. Auf diese kann ein nicht dargestellter Kontaktschuh einer Datenübertragungsleitung unter Herstellung eines elektrisch leitenden Kontaktes aufgeschoben werden. Mit Ausnahme des als Kontaktfahne ausgebildeten Längsendes 20b ist die Sensoranordnung 20 bezüglich der sie mittig durchsetzend gedachten virtuellen Sensorlängsachse S rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Der zwischen der Kontaktfahne und der verjüngenden Spitze gelegene größte Teil 20c der Sensoranordnung 20 ist beispielhaft zylindrisch ausgebildet.
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Die Behälterwand 12 ist Teil einer spritzgusstechnisch erzeugten Behälterschale 22. Einstückig mit der Behälterwand 12 ist eine hülsenartige behälterfeste Struktur 24 ausgebildet, welche im dargestellten Beispiel von der Behälterwand 12, einen Axialabschnitt der Sensoranordnung 20 umgebend, zur Außenumgebung U hin vorsteht.
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An der behälterfesten Struktur 24 ist eine erste, von der Behälterwand 12 weiter entfernt angeordnete elastische Halteformation 26 in Gestalt einer in Umfangsrichtung geschlossen um die Sensorlängsachse S umlaufende Haltelippe festgelegt.
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An der behälterfesten Struktur 24 ist darüber hinaus eine zweite, näher bei der Behälterwand 12 angeordnete elastische Halteformation 28 festgelegt. Auch die zweite Halteformation 28 läuft geschlossen um die Sensorlängsachse S um. Während jedoch die erste Halteformation 26 im unverformten Zustand - bei Betrachtung eines Längsschnitts in einer die Sensorlängsachse S enthaltenden Schnittebene - beispielhaft einen dreieckigen Querschnitt aufweist, weist die zweite Halteformation 28 im unverformten Zustand im gleichen Schnitt beispielhaft eine trapezförmige Querschnittsgestalt auf. Beide Halteformationen weisen im oben betrachteten unverformten Zustand eine zur Abstützung an der Sensoranordnung 20 bestimmte konvexe Kontur auf. In 1 sind beide Halteformation 26 und 28 in einem verformten Zustand gezeigt, in welchem sie mit ihrem von der behälterfesten Struktur 24 fernen Endbereich an der zylindrischen Außenfläche 20d der Sensoranordnung 20 anliegen. Der verformte Zustand besteht am fertig montierten Behälter 10, da die lichten Weiten der von den Halteformation 26 und 28 jeweils gebildeten Öffnungen kleiner sind als der Durchmesser der zylindrischen Außenfläche 20d der Sensoranordnung 20.
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Die erste Halteformation 26 und die zweite Halteformation 28 sind an die behälterfeste Struktur 24 angespritzt und stoffschlüssig mit dieser verbunden. Trotz dieser stoffschlüssigen Verbindung sind die Halteformation 26 und 28 in 1 mit untereinander und mit zur behälterfesten Struktur 24 unterschiedlichen Schraffuren dargestellt. Dies soll anzeigen, dass die Halteformation 26 und 28 aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind und dass sich jedes zur Herstellung einer Halteformation 26 und 28 verwendete Material auch vom Material der behälterfesten Struktur 24 unterscheidet. Vorliegend weisen bevorzugt die Materialien der behälterfesten Struktur 24, der ersten Halteformation 26 und der zweiten Halteformation 28 zwar denselben thermoplastischen Kunststoff auf, was die stoffschlüssige Verbindung erleichtert, jedoch einen unterschiedlichen Grad an Füllung mit Glasfasern.
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Beispielsweise kann die Behälterwand 12 und die behälterfeste Struktur 24 zu Erzielung eines möglichst stabilen Behälters den höchsten Grad an Füllung mit Glasfasern aufweisen. Bevorzugt weist die erste Halteformation 26 als weicher-elastische Halteformation einen niedrigeren Grad an Füllung mit Glasfasern als die zweite Halteformation 28 auf, welche eine starrere Halteformation bildet. Auch der Füllgrad der zweiten Halteformation 28 an Glasfasern kann jedoch niedriger sein als jener der behälterfesten Struktur 24. Somit kann eine steife behälterfeste Struktur 24 mit stoffschlüssig daran festgelegten elastisch verformbaren Halteformationen 26 und 28 gebildet sein.
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Aufgrund des stärker mit Glasfasern gefüllten Materials und weiter aufgrund ihrer im unverformten Zustand trapezförmigen Gestalt bewirkt die Verformung der zweiten, starreren Halteformation 28 eine größere Normalkraft der Halteformation 28 auf die Sensoranordnung 20 als die Verformung der ersten, weicher-elastischen Halteformation 26. Die erste Halteformation 26 trägt damit stärker zur Abdichtung eines Radialspalts 30 zwischen der behälterfesten Struktur 24 und der Sensoranordnung 20 bei, während die zweite Halteformation 28 stärker zur axialen Festlegung der Sensoranordnung 20 am Behälter 10 beiträgt.
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Zur noch sichereren Abdichtung des Radialspalts 30 kann optional in dem ringförmigen Aufnahmeraum 32 zwischen einem Radialvorsprung 34 und einem Hülsenabschnitt 36 der behälterfesten Struktur 24, der zweiten Halteformation 28 und der Sensoranordnung 20 eine Dichtung 38, beispielsweise ein O-Ring, angeordnet sein. Die Dichtung 38 liegt radial außen am Hülsenabschnitt 36 der behälterfesten Struktur 24 und radial innen am Abschnitt 20c der Sensoranordnung 20 an.
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Zur betriebsbereiten Montage der Sensoranordnung 20 am Behälter 10 muss die Sensoranordnung 20 lediglich von der Außenumgebung U aus durch die Aufnahmeöffnung 16 hindurch geführt werden. Die Sensoranordnung 20 wird im Ausführungsbeispiel von 1 ausschließlich reibschlüssig an der behälterfesten Struktur 24 gehalten. Die Sensorlängsachse S ist aufgrund der Ausrichtung der Sensoranordnung 20 durch die beiden Halteanordnungen 26 und 28 koaxial mit der die Aufnahmeöffnung 16 zentral durchsetzend gedachten virtuellen Öffnungsachse A.
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Aufgrund der Elastizität der Halteanordnungen 26 und 28 und der zwischen ihnen und der Sensoranordnung 20 jeweils wirkenden Reibkraft wird die Sensoranordnung 20 nicht durch Vibrationen und dergleichen im Verlauf der Betriebslebensdauer des Behälters 10 relativ zur Behälterwand 12 verlagert.
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In 2 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters dargestellt und mit 110 bezeichnet. Gleiche und funktionsgleiche Bauteile und Bauteilabschnitte wie in der ersten Ausführungsform der 1 sind in der zweiten Ausführungsform von 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.
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Die in 2 dargestellte zweite Ausführungsform wird nachfolgend nur insofern beschrieben werden als sie sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet, deren Beschreibung ansonsten auch zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform dient.
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Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform mit dem Unterschied, dass an der Sensoranordnung 120 eine erste, näher beim Längsende 120b gelegene Radialnut 140 und eine zweite, näher beim Längsende 120a gelegene Radialnut 142 aufweist.
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Die erste Halteformation 126 stützt sich mit ihrem Längsende, welches von der die erste Halteformation 126 festlegenden behälterfesten Struktur 124 entfernt gelegen ist, am Nutgrund der ersten Radialnut 140 ab und liegt an diesem an. Die zweite Halteformation 128 stützt sich analog mit ihrem Längsende, welches von der die zweite Halteformation 128 festlegenden behälterfesten Struktur 124 entfernt gelegen ist, am Nutgrund der zweiten Radialnut 142 ab und liegt an diesem an.
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Da also die erste Radialnut 140 die erste elastische Halteformation 126 abstützt und da die zweite Radialnut 142 die zweite elastische Halteformation 128 abstützt, laufen die erste und die zweite Radialnut 140 bzw. 142 wie die zugeordneten Halteformationen 126 bzw. 128 geschlossen um die Sensorlängsachse S um. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Radialnuten mit rechteckigem Nutquerschnitt dargestellt. Dies muss jedoch nicht so sein. Anstelle eines rechteckigen Nutquerschnitts kann der Nutquerschnitt eine beliebige andere Gestalt aufweisen, beispielsweise trapezförmig, teilkreisförmig, teilellipsenförmig, allgemein polygonal oder gekrümmt. Zur Schonung der Halteformationen ist bevorzugt der die Halteformationen abstützende Nutgrund in axialer Richtung und in Umfangsrichtung sprung- und stufenfrei
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Durch den Eingriff der Halteformation 126 und 128 in die Radialnuten 140 bzw. 142 kann zusätzlich zur ausschließlichen reibschlüssigen Halterung der ersten Ausführungsform ein gewisser Formschlussanteil erzielt werden, welcher zusätzlich zum Reibschluss zur Festlegung der Sensoranordnung 120 an der Behälterwand 112 beiträgt.
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In 3 ist eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters dargestellt und mit 210 bezeichnet. Gleiche und funktionsgleiche Bauteile und Bauteilabschnitte wie in der ersten Ausführungsform der 1 sind in der dritten Ausführungsform von 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 200. Gleiche und funktionsgleiche Bauteile und Bauteilabschnitte wie in der zweiten Ausführungsform der 2 sind in der dritten Ausführungsform von 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.
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Die in 3 dargestellte dritte Ausführungsform wird nachfolgend nur insofern beschrieben werden als sie sich von den ersten beiden Ausführungsformen unterscheidet, deren Beschreibungen ansonsten auch zur Erläuterung der dritten Ausführungsform dienen.
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In der dritten Ausführungsform ist der Metallstab 218 der Sensoranordnung 220 identisch ausgebildet wie der Metallstab 118 der Sensoranordnung 120 der ersten Ausführungsform. Der Unterschied zwischen der dritten Ausführungsform und den vorhergehenden beiden Ausführungsformen liegt darin, dass die Halteformationen 226 und 228 der dritten Ausführungsform am Metallstab 218 der Sensoranordnung 220 festgelegt sind und sich an der Innenfläche der hülsenartigen behälterfesten Struktur 224 abstützen.
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Der Metallstab 218 ist zur Festlegung der Halteformationen 226 und 228 vom Kunststoffmaterial der jeweiligen Halteformation umspritzt, sodass die Ausbildung der Halteformationen 126 und 128 sowie deren Festlegung am Metallstab 218 der Sensoranordnung 220 gleichzeitig erfolgt. Grundsätzlich könnte der Metallstab 218 auch ohne Radialnuten 240 bzw. 242 ausgebildet und von Kunststoffmaterial der jeweiligen Halteformation umspritzt sein. Vorliegend sind im dritten Ausführungsbeispiel die Radialnuten 240 bzw. 242 ausgenutzt, um mit dem Umspritzen nicht nur einen Kraftfluss des jeweiligen Kunststoffmaterials mit dem Metallstab 218, sondern zusätzlich einen Formschluss zu erzielen. Hierzu füllt das Kunststoffmaterial einer jeden Halteformation 226 und 228 die ihr zugeordnete Radialnut 240 bzw. 242 vollständig aus. Darüber hinaus erstreckt sich jede Halteformation 226 und 228 bevorzugt axial ein Stück weit über die die jeweilige Halteformation 226 bzw. 228 festlegende Radialnut 240 bzw. 242 hinaus, sodass die Radialfuge zwischen den radialen Schenkeln der Radialnuten 240 bzw. 242 und dem dazwischenliegenden Kunststoffmaterial der an der jeweiligen Radialnut 240 bzw. 242 festgelegten Halteformation 226 bzw. 228 durch weiteres Kunststoffmaterial der Halteformation bedeckt ist.
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Wie in 3 gezeigt ist, kann beispielsweise auch die erste Halteformation 226 im unverformten Zustand, bei Betrachtung einer Schnittansicht in einer die Sensorlängsachse S enthaltenden Schnittebene, einen trapezförmigen Querschnitt mit konvexer Anlagekontur aufweisen. Damit soll grundsätzlich zum Ausdruck gebracht sein, dass die in den 1 bis 3 gezeigten Querschnittsgestalten der Halteformationen von der jeweils dargestellten Gestalt abweichen können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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