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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Sensoren umfassen häufig einen Basisabschnitt, der fest mit einem Körper verbunden ist, der einen zu messenden Parameter aufweist. Der Basisabschnitt kann beispielsweise an einem Anschluss in einem Hydraulikkreislauf oder -gerät befestigt sein, wo die Basis eine fluiddichte Abdichtung mit dem Körper bildet. Der Sensor umfasst ferner ein Abdeckelement, das zusammen mit dem Basisabschnitt eine vollständige Einfassung oder ein Schutzgehäuse für Komponenten, wie die Sensorelektronik und Ähnliches, bildet, wodurch die Komponenten vor der äußeren Umgebung geschützt werden.
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Einige Abdeckelemente werden derartig an ihren jeweiligen Basisabschnitten befestigt, dass dem Abdeckelement ermöglicht wird, in Bezug auf den Basisabschnitt in einer einzigen bekannten Position angeschlossen zu werden. Ein Nachteil eines solchen Sensors besteht darin, dass, um eine gewünschte Ausrichtung des Abdeckelements zu erhalten, wenn es am Körper montiert ist, der Basisabschnitt in einer bestimmten Position montiert werden muss, so dass das Abdeckelement, wenn es an dem Basisabschnitt befestigt ist, die gewünschte Ausrichtung erlangt. Obwohl es andere Sensoren gibt, die dem Abdeckelement ermöglichen, in einer gewünschten Ausrichtung an dem Basisabschnitt befestigt zu werden, nachdem der Basisabschnitt montiert ist, oder unabhängig von der Einbauposition des Basisabschnitts, können die Komponenten, die zum Montieren des Abdeckelements an dem Basisabschnitt verwendet werden, die Komplexität des Anschlusses(engl. union), der zwischen dem Abdeckelement und dem Basisabschnitt ausgebildet ist, erhöhen, wodurch die Kosten steigen und/oder die Gesamtabmessung(en) (z. B. Höhe oder Breite) des Sensorgehäuses zunehmen.
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KURZDARSTELLUNG
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Diese Kurzdarstellung und die Zusammenfassung werden hier bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten, die nachstehend in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden, in einer vereinfachten Form vorzustellen. Diese Kurzdarstellung und die Zusammenfassung sollen weder Hauptmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes herausstellen, noch sollen sie als Unterstützung zur Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden. Der beanspruchte Gegenstand ist nicht auf Implementierungen beschränkt, die einen oder alle Nachteile, die im Allgemeinen Stand der Technik erwähnt sind, lösen.
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Ein Sensorgehäuse umfasst einen Basisabschnitt mit einer ringförmigen Aussparung, die durch einen umlaufenden Flansch begrenzt ist und in Bezug auf eine Längsachse konzentrisch ausgerichtet ist. Am Basisabschnitt ist ein Abdeckelement befestigt, um eine Einfassung zu bilden. Das Abdeckelement weist einen ringförmigen Rand auf, der in der ringförmigen Aussparung aufgenommen ist, während der ringförmige Rand eine nach oben gerichtete Fläche aufweist. Das Abdeckelement ist relativ zum Basisabschnitt mit dem ringförmigen Rand mindestens teilweise in der ringförmigen Aussparung drehbar. Ein Kopplungsmechanismus umfasst ein oder mehrere Befestigungselemente, die an dem umlaufenden Flansch befestigt sind. Das Befestigungselement steht direkt oder indirekt mit der nach oben gerichteten Fläche in Eingriff, um ein Entfernen des ringförmigen Randes von der ringförmigen Aussparung zu verhindern und die Drehposition des Abdeckelements relativ zum Basisabschnitt und um die Längsachse zu fixieren.
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Das Befestigungselement kann mindestens eine Feststellschraube in einem in Bezug auf die Längsachse schiefen Winkel, und vorzugsweise mehrere Feststellschrauben, die voneinander um die Längsachse beabstandet angeordnet sind, wobei jede Feststellschraube in Bezug auf die Längsachse in einem schiefen Winkel angeordnet ist, umfassen.
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Der Kopplungsmechanismus kann zudem ein oder mehrere Zwischenlagerelemente umfassen, die die nach oben gerichtete Fläche in Eingriff nehmen, wobei das Befestigungselement das (die) Zwischenlagerelement(e) an einer Seite in Eingriff nimmt, die von der nach oben gerichteten Fläche entfernt liegt. Das Zwischenlagerelement kann sphärische Kugel(n) oder einen Ring umfassen, die mindestens im Wesentlichen oder vollständig den ringförmigen Rand einschließen und an diesem angeordnet sind. Das Befestigungselement kann einen Befestigungsring, der an dem ringförmigen Rand angeordnet ist oder eine oder mehrere voneinander beabstandeten Feststellschrauben umfassen. Jede Feststellschraube kann parallel oder schief zur Längsachse liegen.
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Das Befestigungselement kann zudem einen federvorgespannten Stift umfassen, der den ringförmigen Rand in Eingriff nimmt, während der ringförmige Rand mehrere voneinander beabstandete Aussparungen um den ringförmigen Rand umfasst, wobei jede Aussparung eine untere Fläche aufweist, die die nach oben gerichtete Fläche umfasst. In einer weiteren Ausführungsform sind die Aussparungen in einer ringförmigen Nut angeordnet.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine seitliche Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform eines Kopplungsmechanismus für ein Sensorgehäuse und einen Basisabschnitt.
- 2 zeigt eine partielle Seitenansicht der ersten Ausführungsform mit einem herausgebrochenen Abschnitt.
- 3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts von 2.
- 4 zeigt eine partielle Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Kopplungsmechanismus für das Sensorgehäuse und den Basisabschnitt.
- 5 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts von 4.
- 6 zeigt eine partielle Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines Kopplungsmechanismus für das Sensorgehäuse und den Basisabschnitt.
- 7 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts von 6.
- 8 zeigt eine seitliche Explosionsansicht einer dritten Ausführungsform des Kopplungsmechanismus.
- 9 zeigt eine seitliche Explosionsansicht einer vierten Ausführungsform eines Kopplungsmechanismus für das Sensorgehäuse und den Basisabschnitt.
- 10 zeigt eine Schnittansicht entlang der 10-10-Linie in 9.
- 11 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts aus 10.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine erste Ausführungsform eines Sensors 10 ist in 1 dargestellt. Der Sensor 10 umfasst ein Sensorgehäuse 12, das durch einen Basisabschnitt 14 und ein Abdeckelement 16 ausgebildet wird. Ein Kopplungsmechanismus 18, der zwischen dem Basisabschnitt 14 und dem Abdeckelement 16 ausgebildet ist, verbindet das Abdeckelement 16 derartig mit dem Basisabschnitt 14, dass dem Abdeckelement 16 ermöglicht wird, in einer gewünschten Winkelposition um eine zentrale Referenzachse 20 in Bezug auf den Basisabschnitt 14 angeordnet zu werden, nachdem der Basisabschnitt 14 an einem Körper 22 montiert wurde oder unabhängig von der Montageposition des Basisabschnitts 14 an dem Körper 22. Der Kopplungsmechanismus 18 ermöglicht dem Abdeckelement 16 somit, auf die beste Position in seiner Umgebung ausgerichtet zu sein, zum Beispiel, um Signalleitungen oder einem Anschluss 24 für die Signalleitungen zu ermöglichen, richtig positioniert zu sein, wenn Platzanforderungen eine bestimmte Ausrichtung vorgeben. Der Kopplungsmechanismus 18 ermöglicht zudem, dass das Abdeckelement 16 vollständig von dem Basisabschnitt 14 entfernt werden kann, wodurch für eine Wartung oder Reparatur ein einfacher Zugriff auf Komponenten, die im Sensorgehäuse angeordnet sind, ermöglicht wird.
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Das drehbare Gehäuse kann für jede Einheit verwendet werden, die einen Basisabschnitt 14 aufweist, der in einer festen Position montiert ist. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Basisabschnitt 14 an einem Hydraulik- oder anderem Fluidkreislauf oder einer Komponente montiert, um unter Verwendung eines Gewindeabschnitts 23 eine fluiddichte Abdichtung mit dem Körper 22 zu bilden. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Basisabschnitt 14 einen Flansch 30 und ein längliches Element oder eine Stange 32, die einen länglichen Hohlraum bildet, der von dem Fluid durch eine entfernte Endfläche 36 und eine Umfangswand 35 isoliert ist. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Sensor ein magnetostriktiver Sensor sein, der einen länglichen Hohlleiter aufweist, der in dem Hohlraum angeordnet ist. Ein Positionsmagnet, nicht dargestellt, bewegt sich axial in Bezug auf den Hohlleiter und das längliche Element 32. Im Inneren des Sensors wird im Wellenleiter durch kurzzeitige Wechselwirkung zweier Magnetfelder ein Torsionsspannungsimpuls induziert. Der Spannungsimpuls wird durch die Elektronik im Gehäuse des Sensors erfasst. Ein Magnetfeld wird durch einen beweglichen Positionsmagneten erzeugt, welcher sich mit dem Hohlleiter entlang dem länglichen Element 32 nach innen bewegt. Das andere Magnetfeld wird durch einen an den Hohlleiter angelegten Stromimpuls erzeugt. Die Position des beweglichen Magneten wird durch Messen der Zeit, die zwischen dem Anlegen des Stromimpulses und der Ankunft des Spannungsimpulses am Sensorgehäuse verstreicht, genau erfasst. Das Ergebnis ist eine verlässliche Positionsmessung von hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit.
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Der Kopplungsmechanismus 18 zwischen dem Basisabschnitt 14 und dem Abdeckelement 16 umfasst mindestens ein und in einer weiteren Ausführungsform mehrere Befestigungselemente 40, die in einer oder mehreren entsprechenden Bohrungen 42 in einem umlaufenden Rand oder Flansch 44 in dem Basisabschnitt 14 angeordnet sind. In der Ausführungsform von 1 bis 3 umfasst jedes der Befestigungselemente 40 Stifte oder Feststellschrauben mit Außengewinden, die mit Innengewinden von jeder der Bohrungen 42 zusammenpassen. Die Bohrungen 42 sind zudem geneigt oder schief (in Bezug auf die Achse 20), sodass die Bohrungen 42 sich nach innen erstrecken und sich zu einer inneren ringförmigen Aussparung 46 unterhalb einer oberen Fläche 43 des umlaufenden Flansches 44 öffnen. Der Neigungswinkel 41 kann wie gewünscht gewählt werden. Das Ausrichten der Bohrungen 42 unter einem Neigungswinkel 41 ermöglicht die bequeme Verwendung eines Werkzeugs, wie beispielsweise eines Inbusschlüssels, eines Innensechskantschlüssels, eines Schraubenziehers oder Ähnlichem, um das Befestigungselement 40 zu betätigen.
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Die ringförmige Aussparung 46 ist konfiguriert, einen umlaufenden Rand 50 des Abdeckelements 16 aufzunehmen. Jedes der Befestigungselemente 40 ist von ausreichender Länge und zusammenpassende Gewinde der Befestigungselemente 40 und Bohrungen 42 sind so angeordnet, dass ein entferntes Ende von jedem der Befestigungselemente 40 direkt mit dem umlaufenden Rand 50 des Abdeckelements 16 in Eingriff steht, wenn der umlaufende Rand 50 in der ringförmigen Aussparung 46 angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der ringförmige Rand 50 eine nach oben gerichtete Lagerfläche 58, an welcher jedes (der) Befestigungselement(e) 40 anliegen kann. Die nach oben gerichtete ringförmige Lagerfläche 58 kann so konfiguriert sein, dass sie im Wesentlichen senkrecht zur Neigung der Bohrung (en) 42 verläuft. Eine Dichtung 60, die in einer ringförmigen Aussparung des Basisabschnitts 14 angeordnet ist, steht mit einer nach innen gerichteten Fläche 62 des ringförmigen Randes 50 in Eingriff, um die Innenkammer, die von dem Basisabschnitt 14 und dem Abdeckelement 16 ausgebildet ist, abzudichten. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der ringförmige Rand 50 den gleichen Querschnitt um den Umfang des Abdeckelements 16 auf, was dem Abdeckelement 16 ermöglicht, an jeder gewünschten DrehPosition auf dem Basisabschnitt 14 befestigt zu werden, wenn das (die) Befestigungselement(e) 40 fest in den Bohrungen 42 befestigt sind und an dem ringförmigen Rand 50 anliegen.
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Anders als bei der direkten Kopplung des oder der Befestigungselemente 40 mit dem Abdeckelement 16 in 1 bis 3, liegen die Befestigungselemente 40 des Kopplungsmechanismus 18' aus 4 und 5 an dem (den) Zwischenlagerelement (en) 70 an, das wiederum an dem ringförmigen Rand 50' des Abdeckelements 16 anliegt. In dieser Ausführungsform erstrecken sich die Gewindebohrungen 42', welche auch als Öffnungen betrachtet werden können, in dem umlaufenden Flansch 44' parallel zur zentralen Referenzachse 20 des Sensors 10 anstatt wie in 1 bis 3 nach innen gerichtet zu sein. (Dies sollte jedoch nicht als einschränkend angesehen werden, wenn gewünscht, können die Bohrungen 42' auch in einem schiefen Winkel nach innen geneigt sein.)
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In der dargestellten Ausführungsform ist (sind) das (die) Zwischenlagerelement(e) 70 sphärische Kugeln, obgleich auch andere Formen verwendet werden können. Jedes Zwischenlagerelement 70 ist in einer Aussparung 72 unterhalb dem umlaufenden Flansch 44' angeordnet, der das Zwischenlagerelement 70 so führt, dass nur eine lineare Bewegung des Zwischenlagerelements 70, hier eine radiale Bewegung in Richtung des ringförmigen Randes 50' und gegen die nach oben gerichtete ringförmige Lagerfläche 58 möglich ist, wenn das Befestigungselement 40' an dem Zwischenlagerelement 70 auf einer Fläche anliegt, die abseits einer Fläche des Zwischenelements 70 angeordnet ist, sodass sie einer Fläche des Zwischenelements 70, die mit dem ringförmigen Rand 50' in Eingriff steht, im Allgemeinen gegenüberliegt. Wie in der Ausführungsform von 1 bis 3, wird dem Abdeckelement 16 durch die Konfiguration von dem (den) Befestigungselement(en) 40', Zwischenlagerelement(en) 70 und ringförmigen Rand 50' ermöglicht, in jeder gewünschten Drehposition mit dem Basisabschnitt 14 fest verbunden zu sein.
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6, 7, und 8 stellen einen weiteren Kopplungsmechanismus 18" dar, der ein oder mehrere Befestigungselemente 40" aufweist, um das Abdeckelement 16 an dem Basisabschnitt 14 zu befestigen. In dieser Ausführungsform umfasst jedes des einen oder der mehreren Befestigungselemente 40" einen bewegbaren Stift 80, der von einer Stütze 82 (hier einem Behälter oder Einsatz), die eine Feder 84 (schematisch dargestellt aber innerhalb der Stütze 82 angeordnet) zusammengedrückt hält, nach außen vorgespannt ist. Die Stütze 82 des Befestigungselements 40" ist in Bohrungen 42" in dem umlaufenden Flansch 44" befestigt, sodass der Stift 80 nach innen gerichtet ist und den ringförmigen Rand 50" des Abdeckelements 16 in Eingriff nimmt. In dieser Ausführungsform umfasst der ringförmige Rand 50" beabstandete, nach außen gerichtete Aussparungen 88, die umfangsmäßig um den ringförmigen Rand 50" angeordnet sind. Wenn eine Aussparung 88 mit einem Stift 80 fluchtet, ragt der Stift 80 in die Aussparung 88 hinein und verhindert eine Drehbewegung des Abdeckelements 16 auf dem Basisabschnitt 14. Dennoch ist die Aussparung 88 derartig konfiguriert, dass die Fläche der Aussparung 88 bei einer ausreichenden Dreh- oder Torsionskraft, die auf das Abdeckelement 16 ausgeübt wird, den Stift 80 in die Stütze 82 gegen die Feder 84 drücken wird, sodass der Stift 80 aus der Aussparung 88 gedrängt wird, wodurch dem Abdeckelement 16 ermöglicht wird, sich relativ zum Basisabschnitt 14 zu drehen. Bei ausreichender Drehverschiebung, die bewirkt, dass eine weitere Aussparung 88 mit dem Stift 80 fluchtet, wird die Feder 84 den Stift 80 in die Aussparung 88 drängen, was wiederum eine weitere Drehbewegung des Abdeckelements 16 auf dem Basisabschnitt 14 verhindern wird. Auf diese Weise kann das Abdeckelement 16 in jede beliebige von mehreren ausgewählten Positionen gedreht werden, in denen ein oder mehrere Stifte 80 mit entsprechenden Aussparungen 88 fluchten.
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In einer weiteren Ausführungsform ist jede Aussparung 88 in einer ringförmigen Nut 92 angeordnet, die obere und untere ringförmige Wände 94 und 96 aufweist. Die Tiefe der Nut 92, die durch die Wände 94 und 96 ausgebildet ist, ist derartig konfiguriert, dass der Stift 80 die Nut 92 nicht verlassen wird, auch wenn der Stift 80 nicht mit einer Aussparung 88 fluchtet. Auf diese Weise verhindert die Nut 92 und insbesondere die untere ringförmige Wand 96 das Entfernen des Abdeckelements 16 von dem Basisabschnitt 14 während das Abdeckelement 16 relativ zum Basisabschnitt 14 gedreht wird und auch, wenn der Stift 80 eine Aussparung 88 in Eingriff genommen hat. Anders gesagt, umfasst jede der Aussparungen 88 und die Nut 92 eine untere, nach oben gerichtete ringförmige Lagerfläche 58 (untere Fläche der Aussparung 88 oder ringförmigen Wand 94), die den (die) Stift(e) 80 in Eingriff nimmt, um ein Entfernen des Abdeckelements 16 von dem Basisabschnitt 14 zu verhindern. In dieser Ausführungsform ist zwischen dem ringförmigen Rand 50" und einer Innenfläche des umlaufenden Flansches 44" eine Dichtung 98 angeordnet.
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9 bis 11 veranschaulichen eine weitere Form eines Kopplungsmechanismus 18”', das Abdeckelement 16 an einem Basisabschnitt 14 zu befestigen. In dieser Ausführungsform umfasst der Kopplungsmechanismus 18”' ein Befestigungselement 40”' in Form eines Befestigungsrings, und ein Zwischenelement 102. Das Befestigungselement 40”' ist in einer ringförmigen Aussparung 46 angeordnet, die einen ringförmigen Rand 50”' des Abdeckelements 16 konzentrisch um eine Außenfläche 104 des ringförmigen Randes 50”' definiert, wobei eine Innenfläche 101 des Befestigungselements 40”' reibungslos an einer Außenfläche 104 gleitet. Das Zwischenelement 102 ist in einer Aussparung 106 des ringförmigen Randes 50”' angeordnet, um eine Bewegung des Zwischenelements 102 aus der ringförmigen Aussparung 46 heraus durch die Schwerkraft zu verhindern, wenn der Rand 50”' über der ringförmigen Aussparung 46 des Basisabschnitts 14, der durch den umlaufenden Flansch 44”' ausgebildet ist, angeordnet ist. In einer Ausführungsform umfasst die Aussparung 106 eine ringförmige Nut, die eine nach oben gerichtete Lagerfläche 58 aufweist, während das Zwischenelement 102 einen Ring umfasst, der im Wesentlichen, wenn nicht vollständig, das Abdeckelement 16 umgibt, wenn es in der Aussparung 106 angeordnet ist.
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Auf die partielle Anordnung des ringförmigen Randes 50 in der ringförmigen Aussparung 46, greifen nach außen gerichtete Gewinde des Befestigungselements 40”' in der gewünschten Drehposition des Abdeckelements 16 auf dem Basisabschnitt 14 in nach innen gerichtete Gewinde, wie von Bezugszeichnen 99 dargestellt, auf dem Basisabschnitt 14 ein. Die Kanten 103, die auf dem Befestigungselement 40”’ ausgebildet sind, das durch Aussparungen 105 (oder Vorsprüngen 107), die darauf ausgebildet sind, bereitgestellt ist, ermöglichen dem Befestigungselement 40”' derartig gedreht zu werden, dass die Gewinde des Befestigungselements 40”' vollständiger in das Gewinde des Basisabschnitts 14 eingreifen, wodurch das Befestigungselement 40”' veranlasst wird, an dem Zwischenelement 102 anzuliegen, wobei das Abdeckelement 16 in Richtung und gegen die untere Fläche der ringförmigen Aussparung 46 getrieben wird, um die Position des Abdeckelements 16 auf dem Basisabschnitt 14 zu fixieren. Da die Innenfläche 101 von Befestigungselement 40”' auf der Außenfläche 104 des Abdeckelements 16 gleitet, kann die Drehposition des Abdeckelements 16 fixiert bleiben, während das Abdeckelement 16 in Richtung der unteren Fläche der ringförmigen Aussparung 46 getrieben wird. Ein oder mehrere O-Ringe 112 dichten den von dem Abdeckelement 16 und dem Basisabschnitt 14 umschlossenen Raum ab.
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Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute erkennen, dass Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
