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Die
Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung, die wenigstens aufweist – einen
Grundkörper mit wenigstens einem Sensorelement.
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Eine
Sensoreinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der
DE 100 39 588 A1 bekannt, bei
der ein Hohlkörper mit einem Kunststoffgrundkörper
verbunden ist, der ein Anschlußelement aufweist. Vor dem
Kunststoffrundkörper ist am Hohlkörper ein Befestigungskörper
angeordnet. Vom Hohlkörper, der mit umlaufenden Ringen
versehen ist, wird ein Sensorelement gehalten. Ein Stanzgitter verbindet das
Sensorelement mit dem Anschlußelement. Über den
Hohlkörper wird abschließend eine Schutzkörpereinheit
angebracht.
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Weiterhin
ist aus der
DE
20 2004 002 348 U1 eine Sensoreinrichtung bekannt, die
aus einem länglichen Sensorträger besteht, an
dessen stirnseitigen Ende ein Sensorelement angeordnet ist. Über
das Sensorelement wird auf den Sensorträger eine Kappe
geschoben.
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Nachteilig
ist bei beiden bekannten Lösungen, dass die aufgeschobene
Kappe das Sensorelement nicht vor Feuchtigkeit und Dampfdiffusion schützt.
Hierdurch kommt es zu einem Kleinklima und Korrosion. Es bildet
sich eine Metallmigration, die zu Kurzschlüssen führen
kann. Die Feuchtigkeitsbelastung führt dazu, dass das Sensorelement
Fehlmessungen vornimmt, die zu Falschhandlungen führen
kann.
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Es
stellt sich die Aufgabe, eine Sensoreinrichtung der eingangs genannten
Art so weiter zu entwickeln, dass Feuchtigkeit vom Sensor ferngehalten wird.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 oder 3 oder
4 gelöst.
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Mit
anderen Worten wird
- a) das Sensorelement und
der Grundkörper direkt von Duroplast mit extrem geringer
Wasseraufnahme umgeben oder
- b) das Sensorelement und der Grundkörper direkt von
Duroplast mit extrem geringer Wasseraufnahme umgben und dabei zugleich
ein Befestigungskörper aus dem gleichen Duroplast geformt
oder
- c) über dem Sensorelement und dem Grundkörper
wird nur eine Kappe aus Duroplast angeordnet oder
- d) über dem Sensorelement und dem Grundkörper
werden eine Kappe und ein Befestigungskörper aus Duroplast
angeordnet.
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Die
hiermit erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die
direkte Umformung des Sensorelements bzw. die Umformung des Grundkörper bzw.
die Gesamtumformung mit Duroplast dafür sorgen, dass sich
die Duroplastaußenschicht bzw. der Duroplastkörper
nach dem Erkalten sehr eng anschmiegt eine physikalische adhäsive
Verbindung eingeht. Hierdurch wird der Grundkörper bzw.
das Gesamtgehäuse wirksam gegen alle äußeren
Einfüsse, insbesondere Feuchtigkeit abgedichtet. Ein Kleinklima
wird somit ausgeschlossen. Duroplast mit extrem geringer Wasseraufnahme
läßt keine Dampfdiffusion zu. Der Sensor kann
ungestört genaueste Werte aufnehmen. Vom Sensor ausgehende
Fehlhandlungen bedingt durch Feuchtigkeitseinflüsse werden
wirksam vermieden.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
1 oder 2 oder 3 oder 4 angegebenen Sensoreinrichtung möglich.
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Die
einzelnen Teile der Sensoreinrichtung können aus Thermoplasten
geformt werden. Sie können aber auch aus Duroplast bestehen.
Duroplaste sind flüssigkeitsdichter. Sie haben darüber
hinaus eine äußerst geringe Wasseraufnahme. Thermoplaste
lassen sich besonders gut und preiswert formen und sind nicht so
stoßempfindlich wie Duroplaste.
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Eine
Kombination für den entsprechenden Anwendungsfall kann
beliebig sein. Vorrang hat hierbei die Abwehr von Flüssigkeit
bzw. Feuchtigkeit vom Sensorelement.
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Der
Grundkörper kann aus einem Zylinder bestehen, an dem ein
Sensorhaltestabkörper angeordnet werden kann.
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Um
den Grundkörper kann zugleich ein Befestigungskörper
aus gleichem Material gelegt sein.
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Zwischen
dem Zylinder und dem Sensorhaltestabkörper kann ein Rastkörper
angeordnet sein.
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Vor
den Zylinder kann wenigstens teilweise ein Steckerhohlkörper
angeordnet werden.
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In
den Steckerhohlkörper kann wenigstens teilweise wenigstens
eine Kontaktlasche hineinragen. Die Anzahl der Kontaktlaschen wird
durch den eingesetzten Sensor bestimmt.
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Über
dem Steckerhohlkörper kann eine Steckkerkappe aus Duroplast
angeordnet sein.
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Vom
Sensorhaltestabkörper kann das Sensorelement gehalten werden.
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Vom
Sensorelement kann durch den Sensorhaltestabkörper den
Befestigungskörper und den Zylinder wenigstens teilweise
wenigstens ein Leitungsstrang geführt werden, durch den
das Sensorelement und die Kontaktlasche verbunden werden kann. Auch
die Anzahl der Leitungsstränge wird durch den verwendeten
Sensor bestimmt.
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Die
Kappe kann einen mit einem Kappenboden verschlossenen Kappenhohlzylinder
aufweisen. Sie kann wenigstens auf dem Befestigungskörper
bis an den Steckerhohlkörper des Zylinders geformt sein.
Hierbei kann die Kappe um den Befestigungskörper und den
Sensorhaltekörper angeordnet sein. Befestigungskörper
und Sensorhaltekörper können einen Außendurchmesser
haben.
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Der
Haltekörper kann einen Haltekörperaußendurchmesser
haben, der ≤ dem Hohlzylinderinnendurchmesser des Kappenhohlzylinders
sein kann. Beide Durchmesser sind so gewählt, dass die Kappe
leicht und gleichzeitig abdichtend über den Sensor geformt
werden kann.
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Weiterhin
kann der Haltekörperaußendurchmesser gleich dem
Innendurchmesser der Mantelschicht sein. Hierdurch wird gesichert,
dass die Mantelschicht insbesondere direkt auf dem Sensorelement
liegt.
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Die
Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Sensoreinrichtung in einer schematischen perpektivische Darstellung
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2 eine
schematisch dargestellte Vorderansicht einer Sensoreinrichtung gemäß 1,
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3 eine
erste Ausführungsform einer Sensoreinrichtung gemäß 1 in
einer schematischen, teilweise auseinander gezogenen Schnittdarstellung,
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4 eine
Sensoreinrichtung gemäß 3 in zusammengebautem
Zustand,
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5 eine
zweite Ausführungsform einer Sensoreinrichtung gemäß 1 in
einer schematischen Schnittdarstellung und
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6 eine
dritte Ausführungsform einer Sensoreinrichtung gemäß 1 in
einer schematischen Schnittdarstellung.
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Die
Funktionsbeeinträchtigung von Sensorelementen durch Feuchtigkeit
stellte über eine lange Zeit ein sehr großes Problem
dar. Aus einer Vielzahl von Lösungsansätzen zeigte
sich, dass der Einsatz von Duroplast die Lösung bietet.
Der Aufbau der Sensoreinrichtungen konnte beibehalten werden, so dass
das Teil rückwärtskompatibel ist. Ein Duroplast legt
sich überall eng an und dichtet durch seine hervorragende
Haftfähigkeit wie eine zweite Haut bzw. wie eine Gummimanschette
so ab, dass keine Feuchtigkeit zum Sensorelement vordringen kann. Spalte
werden wirksam geschlossen. Eine Diffusion von Feuchtigkeit durch
das Duroplast ist aufgrund der Materialeigenschaften dieses Kunststoffs
nicht gegeben. Der Einsatz von Duroplast als Feuchtigskeitsschutz
ist auf auf alle Sensoreinrichtungen übertragbar. Im Folgenden
werden die Einsatzmöglichkeiten anhand von Kurbelwellengebern
als Sensoreinrichtung beschrieben.
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Ein
Kurbelwellengeber gemäß 1 bis 6 besteht
aus folgenden Hauptbestandteilen:
- – einem
Grundköper 1 und
- – einem Schutzelement 2, 20.
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Wie
insbesondere 1 und 2 zeigen, weist
der Grundkörper 1 einen Steckerhohlkörper 11 auf,
in den drei Kontaktlaschen 16 hineinragen.
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Der
Steckerhohlkörper 11 ist vor einem Zylinder 12 angeordnet.
Dem Steckerhohlkörper 11 gegenüberliegend
ist am Zylinder 12, wie 3 bis 5 zeigen,
ein Sensorhaltestabkörper 14 und zwischen beiden
ein Rastkörper 13 angeordnet. Der Sensorhaltestabkörper 14 hat
einen Haltestabaußendurchmesser d14 und trägt
ein Sensorelement 4. Vom Sensorelement 4 zieht
sich durch den bzw. am Sensorhaltestabkörper 14,
den Rastkörper 13 und den Zylinder 12 ein
Leitungsstrang 15, der in die Kontaktlaschen 16 übergeht.
Die Zahl der Leitungsstränge 15 und der Kontaktla schen 16 wird
durch das Sensorelement 4 bestimmt. Sie kann zwischen 2 und 9 liegen.
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In
einer ersten Ausführungsform ist um den Zylinder 12 ein
Befestigungskörper 3 gelegt. Der Befestigungskörper 3 weist
eine Montagebuchse 31 mit einer Befestigungsausnehmung 32 auf.
Die Montagebuchse 31 ist aus Metall. Der Grundkörper 1 mit seinen
Teilen Steckerhohlkörper 11, Zylinder 12 und Sensorhaltestabkörper 14 sowie
der Befestigungskörper 3 sind einteilig aus einem
Thermoplast geformt. Diese Teile bilden gemäß 3 und 4 einen
Grund-Befestigungskörper 1/3, der eine
Baueinheit darstellt, wie sie bereits für die bisherigen
Kurbelwellengeber in großer Stückzahl herstellt
werden.
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Eine
Kappe 2 als Schutzelement weist (vgl. insbesondere 3)
einen Kappenhohlzylinder 21 auf, der mit einem Kappenbodenelement 22 verschlosssen
ist. Der Kappenhohlzylinder 21 hat einen Hohlzylinderinnendurchmesser
d21, der ≤ (kleiner/gleich) einem Haltestabaußendurchmesser
d14 des Sensorhaltestabkörpers 14 ist.
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Hervorzuheben
ist, dass die Kappe 2 aus Duroplast besteht und nicht wie
bisher nur aufgesteckt, sondern um den Rastkörper 13 und
den Sensorhaltestabkörper 14 geformt wird. Der
Sensor 4 wird so feuchtigkeitsdicht abgedeckt.
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Die
Herstellung und Montage des Kurbelwellengebers wie er sich aus der
dargestellten ersten Ausführungsform ergibt, sei im Folgenden
erläutert:
Aus einem Kunststoff, z. B. PPA oder PPS
werden der Grundkörper 1 mit seinen Teilen und
der Befestigungskörper 3 geformt. In den Sensorhaltestabkörper 14 werden
die Leitungsstränge 15 eingelegt und die Kontaktlaschen 16 bis
in den Steckerhohlkörper 11 hinein geführt.
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Ist
das Sensorelement 4 montiert, wird die Kappe 2 aus
Duroplast, insbesondere aus Epoxydharz über den Sensorhaltestabkörper 14 und
den Rastkörper 13 bis an den Befestigungskörper
heran geührt.
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Die
Duroplastkappe 2 legt sehr eng an den Grundkörper 1 und
an den Befestigungskörper 3 an. Der Spalt zwischen
beiden Teilen wird wirksam abgedichtet und der Sensor wird vor Feuchtigkeit
im Inneren der Kappe 2 geschützt.
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Eine
zweite Ausführungsform mit Varianten eines Kurbelwellengebers
ist in 5 gezeigt.
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Hier
bildet der Grundkörper 1, bestehend aus Steckerhohlkörper 11 mit
dem sich daran anschließenden Zylinder 12, dem
sich an diesen anschließenden Rasthörper 13 und
den sich an den Rastkörper 13 anschließenden
Sensorhaltekörper 14 mit dem Sensor 4 eine
Fertigungseinheit. Variationen der Teile sind möglich.
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Die
Kappe 2 mit Kappenhohlzylinder 21 und Kappenboden 22 und
der Befestigungskörper 3 sind eine Enheit und
bestehen aus Duroplast, insbesondere Epoxydharz.
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Der
Befestigungskörper 3 ist wenigstens teilweise über
den Zylinder 12 und den Rastkörper 13 und
zwar wie 5 zeigt, jeweils auf die die
Hälfte dieser Körper geformt.
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Als
erste Variante bestehen Kappe 2 und Befestigungskörper 3 aus
Duroplast. Der Befestigungskörper 3 und die Kappe 2 werden
einteilig aus Duroplast geformt und dichten das Sensorelement 4 gegenüber
Feuchtigkeit ab.
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Wie 5 weiterhin
zeigt, ist als zweite Variante an den Befestigungskörper 3 um
den den Zylinder 12 und den Steckerhohlkörper 11 eine
Steckerkappe 23 ebenfalls aus Duroplast geformt. Der gesamte
Grundkörper mit dem Sensorelement ist nun vollständig
durch die Kappe 2, den Befestigungskörper 3 und
die Steckerkappe 23 aus Duroplast umschlossen, so dass
das Sensorelement 4 vollständig gegen Feuchtugkeit
abgedichtet ist.
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Die
Herstellung und Montage des Kurbelwellengebers wie er sich aus der
dargestellten zweiten Ausführungsform ergibt, sei im Folgenden
erläutert: Aus einem Kunststoff, z. B Polyamid wird der
Grundkörper 1 mit seinen Teilen geformt. In den
Sensorhaltestabkörper 14 werden die Leitungsstränge 15 eingelegt
und die Kontaktlaschen 16 bis in den Steckerhohlkörper 11 hinein
geführt.
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Ist
das Sensorelement 4 montiert, wird die Kappe 2 und
der Befestigungskörper 3 aus Duroplast, insbesondere
aus Epoxydharz über den Sensorhaltestabkörper 14,
den Rastkörper 13 und wenigstens teilweise den
Zylinder geformt.
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An
den Befestigungskörper 3 schließt sich, wenn
es gewüscht wird, die Steckerkappe 23 aus Duroplast
an. In diesem Fall ist der Grundkörper 1 vollständig
von Duroplast umhüllt.
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Beim
Erkalten legt sich der Duroplastgesamtkörper bestehend
aus Kappe 2, Befestigungskörper 3 und
Steckerkappe 23 sehr eng an den Grundkörper 1 an.
Alle Teile werden wirksam abgedichtet und der Sensor wird vor Feuchtigkeit
im Inneren der Kappe 2 geschützt.
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Wird
in den Steckerhohlköper ein Anschlußstecker eingesteckt,
sind laut Vorschrift spezielle Dichtelemente vorgesehen, die die
Steckerverbindung und damit auch die Leitungsführung Kontaktlasche 16 – Leitungsstrang 15 bis
hin zum Sensorelement 4 vor Feuchtigkeit schützen.
So wird mit einfachen Mitteln sehr wirksam das Sensorlement 4 gegen
Feuchtigkeit geschützt.
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Bei
einer dritten Ausführungsform, wie sie in 6 dargestellt
ist, wird das Sensorelement 4 und der Grundkörper
mit einer Mantelschicht 20 aus Duroplast als Schutzelement
sofort vollständig umspritzt. Wie eine Lackschicht umhült
die Mantelschicht 20 Sensorelement 4 und Grundkörper 1.
Im Inneren des Grundkörpers 1 sind die vom Sensorelement 4 ausgehenden
Leitungsstränge 15 geführt. Die Sensoreinrichtung
kann in diesem Fall ein Lagesensor sein, so dass die Gestalt der
Einsatzform angepaßt ist. Da Duroplast schlagempfindlich
ist, kann der Grundkörper 1 aus Duroplast mit
einer Außenhaut aus einem Thermoplast eingefaßt
werden.
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Ist
die Sensoreinrichtung ein Kurbelwellensensor, schließt
sich an den Grundkörper 1 der Zylinderkörper 12 und
der Steckerhohlkörper 11 aus Thermoplast an, in
den die Kontaktlaschen 16 hineinragen. Der Befestigungskörper 3 kann
aus Thermoplast oder Doroplast sein. Mit der Mantelschicht 20 kann
der Befestigungskörper 3 gleich mit ausgebildet werden.
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Der
Vorteil der dritten Ausführungsform besteht darin, dass
das jeweilige Sensorelement, sei es ein induktiver Sensor, ein Hallsensor,
ein potentiometrischer oder dgl. Sensor, flüssigkeitsdicht
sofort mit der Mantelschicht 20 in jeglicher Gestalt umgeben werden
kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10039588
A1 [0002]
- - DE 202004002348 U1 [0003]