WO2014094751A1 - Sensor arrangement and method for producing a sensor arrangement - Google Patents

Sensor arrangement and method for producing a sensor arrangement Download PDF

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WO2014094751A1
WO2014094751A1 PCT/DE2013/200270 DE2013200270W WO2014094751A1 WO 2014094751 A1 WO2014094751 A1 WO 2014094751A1 DE 2013200270 W DE2013200270 W DE 2013200270W WO 2014094751 A1 WO2014094751 A1 WO 2014094751A1
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WO
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sensor
cover element
additional component
receiving unit
arrangement
Prior art date
Application number
PCT/DE2013/200270
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen Henniger
Andreas VÖGERL
Matthias Wieczorek
Alexander Wenk
Marion Gebhardt
Herbert Handl
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic Gmbh
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245—Housings for sensors

Definitions

  • the invention relates to a sensor arrangement with a sensor housing and a sensor arranged therein, wherein the sensor housing has a receiving unit for receiving the sensor and a cover element for closing the
  • Recording unit in the region of the arrangement of the sensor comprises.
  • the invention further relates to a method for producing a
  • Sensor arrangement comprising a sensor housing and a sensor arranged therein, wherein the sensor housing comprises a receiving unit for receiving the sensor and a cover element for closing the receiving unit in the region of the arrangement of the sensor.
  • Sensor arrangements are generally known from the prior art, which comprise a sensor arranged in a sensor housing.
  • the sensor housing comprises a receiving unit for the sensor.
  • the receiving unit is provided in the region of the arrangement of the sensor with a cover element.
  • the invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved sensor arrangement and a method for producing a sensor arrangement.
  • the object is achieved by the features specified in claim 1 and in terms of the method by the features specified in claim 9.
  • the sensor arrangement comprises a sensor housing and a sensor arranged therein, wherein the sensor housing comprises a receiving unit for receiving the sensor and a cover element for closing the receiving unit in the region of the arrangement of the sensor.
  • the cover element completely surrounds at least one end portion of a lateral surface of the receiving unit, wherein an additional component surrounding the lateral surface, in particular a wedge ring, is arranged between the cover element and the lateral surface in the partial region at least in sections, the outer side of which tapers in the direction of the cover element the lid member the outside of the
  • Additional component at least partially covered.
  • the surface pressures generated make it possible to carry out a laser welding process. Due to the wedge-shaped additional component and the laser welding process, a fluid-tight and cohesive connection between the additional component and the cover element can be produced with particularly low material and expense. Thus, electromagnetic compatibility and protection of the sensor from electrostatic discharges and mechanical influences and from contamination can be realized in a simple manner. Furthermore, due to the arrangement of the additional component in the joining of the lid member and the
  • the outer side of the additional component tapers step-like.
  • the limitation of the joining force with simultaneous production of the surface pressure in the region of the additional component is realized in a simple and reliable manner.
  • Additional component the realization of the limitation of the joining force while generating the surface pressure in the field of additional component in a simple and secure manner.
  • an inner side of the cover element corresponds in the region of
  • a cross section of an inner side of the additional component corresponds to a cross section of an outer side of the receiving unit in the region of the arrangement of the additional component.
  • the cover element is made of a material used in a laser welding process
  • Lid member at least partially melted, so that between the lid member and the additional component creates a tight weld.
  • An outer shape of the lid member is not changed.
  • Sensor housing and a sensor arranged therein, wherein the sensor housing comprises a receiving unit for receiving the sensor and a lid member for closing the receiving unit in the region of the arrangement of the sensor, the lid member according to the invention at least one end
  • Subarea of a lateral surface of the receiving unit disposed completely unbending.
  • an additional component which surrounds the lateral surface in an annular manner is arranged in the partial region, the outer side of which tapers in the direction of the cover element.
  • the cover element is arranged such that it at least partially covers the outside of the additional component and a surface pressure is generated between the cover element and the additional component.
  • a contact surface is produced by the arrangement of the additional component in the gap formed between the cover member and the receiving unit in a particularly advantageous manner, at which between a particular wedge-shaped auxiliary component and the cover element defined surface pressures occur.
  • a particular wedge-ring-shaped additional component allows the compensation of tolerances between the cover element and the receiving unit.
  • the surface pressures generated allow the implementation of a laser welding process. Due to a particular keilring-shaped additional component and the laser welding process, a fluid-tight and cohesive connection between the additional component and the cover element is produced with particularly low material and cost, so that an electromagnetic compatibility and protection of the sensor against electrostatic discharges and mechanical influences as well as pollution in a simple Way are feasible.
  • Laser welding process used laser beams permeable material is used. By means of the laser welding process, it is possible in a simple and accurate manner, the weld between the lid member and the
  • Figure 1 shows schematically a side view of an inventive
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the sensor arrangement according to FIG.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 3 schematically shows a section of the sectional view according to FIG. 2 in a joining region of a cover element and a receiving unit of the sensor arrangement
  • FIG. 4 schematically shows a perspective view of the sensor arrangement according to FIG.
  • FIG. 1 A first figure.
  • the sensor arrangement 1 is designed as a so-called sensor dome and formed of plastic.
  • the sensor arrangement 1 comprises a sensor housing 2 and a sensor housing 2 therein
  • the sensor housing 2 comprises a receiving unit 4 designed as an elongated cylindrical sensor dome body for receiving the sensor 3.
  • the sensor arrangement 1 furthermore comprises an electrical supply line for connecting the sensor 3. To ensure proper operation of the sensor 3, it must be protected against electrostatic discharges, mechanical influences and contamination. Also, an electromagnetic compatibility must be ensured.
  • the sensor housing 2 comprises a cover element 5 for closing the receiving unit 4 in the region of the arrangement of the sensor 3 and the cover of the sensor 3.
  • the cover member 5 surrounds an end portion of a lateral surface of the receiving unit 4 completely, wherein the cover member 5 and Receiving unit 4 have a mutually corresponding geometry.
  • a secure attachment of the cover element 5 is required.
  • This secure fastening is produced by means of a welding of the cover element 5 with the receiving unit 4, which is generated in a laser welding process.
  • the cover element 5 and the receiving unit 4 are formed according to the prior art such that a radial interference fit or press fit between the cover member 5 and the receiving unit 4 is formed.
  • this interference fit requires a certain joining force, which acts on the sensor 3 when the cover element 5 rests on it and thus mechanically loads the sensor 3.
  • the cover element 5 and the receiving unit 4 in the illustrated embodiment of the sensor arrangement 1 according to the invention are designed such that a radial clearance fit between the cover member 5 and the receiving unit 4 is formed.
  • an additional component 6 which surrounds the lateral surface in an annular manner between the cover element 5 and the lateral surface of the receiving unit 4 is arranged Outer side is tapered in the direction of the lid member 5.
  • the additional component 6 is designed as a wedge ring.
  • the additional component 6 is referred to below as a wedge ring 6 and the outside of the additional component 6 hereinafter as a wedge ring outer side.
  • the wedge ring 6 is also formed of plastic.
  • the wedge ring 6 is integrally formed with the receiving unit 4 or is alternatively arranged prior to assembly of the lid member 5 on the receiving unit 4 and non-positively, material and / or positively connected thereto.
  • the connection is generated by means of a welding process, for example laser welding, or by means of a bond.
  • a cross section corresponds to an inner side of the wedge ring 6 with a cross section of a
  • cover element 5 For joining the cover element 5, this is first slipped over the end region of the receiving unit 4 and arranged and aligned such that the cover element partially covers the outer edge of the wedge ring. To produce the surface pressure of the cover element 5 on the wedge ring 6 in the radial direction and to produce a contact surface of the cover element 5 on the wedge ring 6 is an inside of the cover element 5 in the region of
  • the lid member 5 is made of one used for in the laser welding process
  • the wedge ring 6 is at least partially melted on its outer side, with a resulting melt optionally closes existing spaces between the cover member 5 and the wedge ring 6 and after curing of the melt a cohesive and fluid-tight connection between the
  • Cover element 5 and the wedge ring 6 is formed.

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Abstract

The invention relates to a sensor arrangement (1) having a sensor housing (2) and a sensor (3) disposed therein, wherein the sensor housing (2) comprises a receiving unit (4) for receiving the sensor (3) and a cover element (5) for closing the receiving unit (4) in the region of the arrangement of the sensor (3). According to the invention the cover element (5) completely surrounds at least one end part-region of an outer surface of the receiving unit (4), wherein between the cover element (5) and the outer surface in the part-region at least in some sections an additional component (6), in particular a wedge ring, is disposed surrounding the outer surface, the outer face of said component being tapered in the direction of the cover element (5), wherein the cover element (5) at least partially covers the outer face of the additional component (6). The invention further relates to a method for producing a sensor arrangement (1).

Description

Sensoranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung  Sensor arrangement and method for producing a sensor arrangement
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit einem Sensorgehäuse und einem darin angeordneten Sensor, wobei das Sensorgehäuse eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme des Sensors und ein Deckelelement zum Verschluss der The invention relates to a sensor arrangement with a sensor housing and a sensor arranged therein, wherein the sensor housing has a receiving unit for receiving the sensor and a cover element for closing the
Aufnahmeeinheit im Bereich der Anordnung des Sensors umfasst. Recording unit in the region of the arrangement of the sensor comprises.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer The invention further relates to a method for producing a
Sensoranordnung mit einem Sensorgehäuse und einem darin angeordneten Sensor, wobei das Sensorgehäuse eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme des Sensors und ein Deckelelement zum Verschluss der Aufnahmeeinheit im Bereich der Anordnung des Sensors umfasst. Sensor arrangement comprising a sensor housing and a sensor arranged therein, wherein the sensor housing comprises a receiving unit for receiving the sensor and a cover element for closing the receiving unit in the region of the arrangement of the sensor.
Aus dem Stand der Technik sind allgemein Sensoranordnungen bekannt, welche ein in einem Sensorgehäuse angeordneten Sensor umfassen. Das Sensorgehäuse umfasst eine Aufnahmeeinheit für den Sensor. Zur Realisierung einer Sensor arrangements are generally known from the prior art, which comprise a sensor arranged in a sensor housing. The sensor housing comprises a receiving unit for the sensor. To realize a
elektromagnetischen Verträglichkeit und zum Schutz des Sensors vor electromagnetic compatibility and to protect the sensor
elektrostatischen Entladungen, mechanischen Einflüssen und Verschmutzungen ist die Aufnahmeeinheit im Bereich der Anordnung des Sensors mit einem Deckelelement versehen. electrostatic discharges, mechanical influences and contamination, the receiving unit is provided in the region of the arrangement of the sensor with a cover element.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Sensoranordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung anzugeben. The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved sensor arrangement and a method for producing a sensor arrangement.
Hinsichtlich der Sensoranordnung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst. With regard to the sensor arrangement, the object is achieved by the features specified in claim 1 and in terms of the method by the features specified in claim 9.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Sensoranordnung umfasst ein Sensorgehäuse und einen darin angeordneten Sensor, wobei das Sensorgehäuse eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme des Sensors und ein Deckelelement zum Verschluss der Aufnahmeeinheit im Bereich der Anordnung des Sensors umfasst. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. The sensor arrangement comprises a sensor housing and a sensor arranged therein, wherein the sensor housing comprises a receiving unit for receiving the sensor and a cover element for closing the receiving unit in the region of the arrangement of the sensor.
Erfindungsgemäß umgibt das Deckelelement zumindest einen endseitigen Teilbereich einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit vollständig, wobei zwischen dem Deckelelement und der Mantelfläche in dem Teilbereich zumindest abschnittsweise ein die Mantelfläche ringförmig umgebendes Zusatzbauteil, insbesondere ein Keilring, angeordnet ist, dessen Außenseite sich in Richtung des Deckelelements verjüngt, wobei das Deckelelement die Außenseite des According to the invention, the cover element completely surrounds at least one end portion of a lateral surface of the receiving unit, wherein an additional component surrounding the lateral surface, in particular a wedge ring, is arranged between the cover element and the lateral surface in the partial region at least in sections, the outer side of which tapers in the direction of the cover element the lid member the outside of the
Zusatzbauteils zumindest teilweise überdeckt. Additional component at least partially covered.
Die Anordnung des insbesondere als ein Keilring ausgebildeten Zusatzbauteils in einem zwischen dem Deckelelement und der Aufnahmeeinheit ausgebildeten Spalt erzeugt in besonders vorteilhafter Weise eine Anlagefläche, an welcher zwischen dem Zusatzbauteil und dem Deckelelement definierte The arrangement of the additional component formed in particular as a wedge ring in a gap formed between the cover element and the receiving unit generates in a particularly advantageous manner a contact surface on which defined between the additional component and the cover element
Flächenpressungen auftreten. Weiterhin ermöglicht das Zusatzbauteil, insbesondere ein Keilring, den Ausgleich von Toleranzen zwischen dem Surface pressures occur. Furthermore, the additional component, in particular a wedge ring, allows the compensation of tolerances between the
Deckelelement und der Aufnahmeeinheit. Die erzeugten Flächenpressungen ermöglichen die Durchführung eines Laserschweiß Verfahrens. Aufgrund des keilringförmigen Zusatzbauteils und des Laserschweißprozesses ist eine fluiddichte und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Zusatzbauteil und dem Deckelelement mit besonders geringem Material- und Kostenaufwand erzeugbar. Somit sind eine elektromagnetische Verträglichkeit und ein Schutz des Sensors vor elektrostatischen Entladungen und mechanischen Einflüssen sowie vor Verschmutzung in einfacher Weise realisierbar. Weiterhin sind aufgrund der Anordnung des Zusatzbauteils beim Fügen des Deckelelements und der Cover element and the receiving unit. The surface pressures generated make it possible to carry out a laser welding process. Due to the wedge-shaped additional component and the laser welding process, a fluid-tight and cohesive connection between the additional component and the cover element can be produced with particularly low material and expense. Thus, electromagnetic compatibility and protection of the sensor from electrostatic discharges and mechanical influences and from contamination can be realized in a simple manner. Furthermore, due to the arrangement of the additional component in the joining of the lid member and the
Aufnahmeeinheit keine großen Fügekräfte erforderlich. Auch führt das Recording unit no large joining forces required. Also, that leads
Zusatzbauteil dazu, dass die Fügekräfte von den zur Erzeugung der Additional component to the joining forces of the generation of the
Flächenpressungen erforderlichen Kräften entkoppelt sind, so dass keine den Sensor schädigende Fügekraft auf diesen aufgebracht wird und eine mechanische Belastung des Sensors minimiert ist. Surface pressures required forces are decoupled, so that no the Sensor damaging joining force is applied to this and a mechanical load on the sensor is minimized.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung verjüngt sich die Außenseite des Zusatzbauteils stufenförmig. Insbesondere bei einer dazu korrespondierenden Ausbildung einer Innenseite des Deckelelements im Bereich der Überdeckung mit dem Zusatzbauteil wird in einfacher und sicherer Weise die Begrenzung der Fügekraft bei gleichzeitiger Erzeugung der Flächenpressung im Bereich des Zusatzbauteils realisiert. In a development of the sensor arrangement according to the invention, the outer side of the additional component tapers step-like. In particular, in the case of a corresponding configuration of an inner side of the cover element in the region of the overlap with the additional component, the limitation of the joining force with simultaneous production of the surface pressure in the region of the additional component is realized in a simple and reliable manner.
In einer alternativen Weiterbildung verjüngt sich die Außenseite des In an alternative development, the outside of the tapered
Zusatzbauteils kontinuierlich, insbesondere linear. Auch diese Ausbildung ermöglicht, insbesondere bei einer dazu korrespondierenden Ausbildung der Innenseite des Deckelelements im Bereich der Überdeckung mit dem Additional components continuously, in particular linear. This design also makes it possible, in particular for a corresponding configuration of the inside of the cover element in the region of the overlap with the
Zusatzbauteil, die Realisierung der Begrenzung der Fügekraft bei gleichzeitiger Erzeugung der Flächenpressung im Bereich des Zusatzbauteils in einfacher und sicherer Weise. Additional component, the realization of the limitation of the joining force while generating the surface pressure in the field of additional component in a simple and secure manner.
Zur Erzeugung einer großen Anlagefläche zwischen dem Deckelelement und dem Zusatzbauteil korrespondiert gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung eine Innenseite des Deckelelements im Bereich der In order to produce a large contact surface between the cover element and the additional component, according to an embodiment of the sensor arrangement according to the invention, an inner side of the cover element corresponds in the region of
Überdeckung mit dem Zusatzbauteil mit der Außenseite des Zusatzbauteils. Aus der Erzeugung der großen Anlagefläche resultiert einerseits die Möglichkeit einer sicheren und reproduzierbaren Ausrichtung des Deckelelements zur Cover with the additional component with the outside of the additional component. From the generation of the large contact surface results on the one hand the possibility of a safe and reproducible alignment of the lid member to
Aufnahmeeinheit und andererseits eine große Fläche zur Erzeugung einer Schweißnaht zwischen dem Deckelelement und dem Zusatzbauteil. Receiving unit and on the other hand, a large area for generating a weld between the lid member and the additional component.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung korrespondiert ein Querschnitt einer Innenseite des Zusatzbauteils mit einem Querschnitt einer Außenseite der Aufnahmeeinheit im Bereich der Anordnung des Zusatzbauteils. Somit ist einerseits eine sichere und reproduzierbaren Ausrichtung des Zusatzbauteils, insbesondere eines Keilrings, an der Aufnahmeeinheit möglich und andererseits entsteht zwischen dem Zusatzbauteil und der Aufnahmeeinheit eine Anlagefläche zur Erzeugung einer Schweißnaht zwischen dem Zusatzbauteil und der Aufnahmeeinheit. In a further embodiment of the sensor arrangement according to the invention, a cross section of an inner side of the additional component corresponds to a cross section of an outer side of the receiving unit in the region of the arrangement of the additional component. Thus, on the one hand, a secure and reproducible alignment of the additional component, in particular a wedge ring, on the receiving unit is possible and on the other hand arises between the additional component and the receiving unit a contact surface for generating a weld between the additional component and the receiving unit.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist das Deckelelement aus einem für in einem Laserschweißprozess verwendete According to a development of the sensor arrangement according to the invention, the cover element is made of a material used in a laser welding process
Laserstrahlen durchlässigen Material gebildet. Somit ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, das Deckelelement mit dem Zusatzbauteil in einem Laserschweißprozess zu verschweißen. Dabei wird aufgrund der Durchlässigkeit des Deckelelements das Zusatzbauteil an der Anlagefläche mit dem Laser-permeable material formed. Thus, it is possible in a particularly advantageous manner to weld the cover element with the additional component in a laser welding process. In this case, due to the permeability of the cover element, the additional component on the contact surface with the
Deckelelement zumindest partiell aufgeschmolzen, so dass zwischen dem Deckelelement und dem Zusatzbauteil eine dichte Schweißnaht entsteht. Eine äußere Form des Deckelelements wird dagegen nicht verändert. Lid member at least partially melted, so that between the lid member and the additional component creates a tight weld. An outer shape of the lid member, however, is not changed.
In dem Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung mit einem In the method for producing a sensor arrangement with a
Sensorgehäuse und einem darin angeordneten Sensor, wobei das Sensorgehäuse eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme des Sensors und ein Deckelelement zum Verschluss der Aufnahmeeinheit im Bereich der Anordnung des Sensors umfasst, wird erfindungsgemäß das Deckelelement zumindest einen endseitigen Sensor housing and a sensor arranged therein, wherein the sensor housing comprises a receiving unit for receiving the sensor and a lid member for closing the receiving unit in the region of the arrangement of the sensor, the lid member according to the invention at least one end
Teilbereich einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit vollständig ungebend angeordnet. Zwischen dem Deckelelement und der Mantelfläche wird in dem Teilbereich zumindest abschnittsweise ein die Mantelfläche ringförmig umgebendes Zusatzbauteil angeordnet, dessen Außenseite sich in Richtung des Deckelelements verjüngt. Dabei wird das Deckelelement derart angeordnet, dass dieses die Außenseite des Zusatzbauteils zumindest teilweise überdeckt und zwischen dem Deckelelement und dem Zusatzbauteil eine Flächenpressung erzeugt wird. Subarea of a lateral surface of the receiving unit disposed completely unbending. Between the cover element and the lateral surface, at least in sections, an additional component which surrounds the lateral surface in an annular manner is arranged in the partial region, the outer side of which tapers in the direction of the cover element. In this case, the cover element is arranged such that it at least partially covers the outside of the additional component and a surface pressure is generated between the cover element and the additional component.
Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von Sensoranordnungen, bei welchen die erforderlichen Flächenpressungen mittels einer radialen Übermaßpassung des Deckelelements mit der Aufnahmeeinheit erzeugt werden, so dass eine hohe Fügekraft zur Anordnung des Deckelelements an der Aufnahmeeinheit erforderlich ist, welche bei einem Aufliegen des Deckelelements auf dem in der Aufnahmeeinheit angeordneten Sensor auf diesen wirkt, sind bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung eine Kraft beim Fügen und eine Kraft zur Erzeugung der Flächenpressung voneinander entkoppelt. Somit wird in vorteilhafter Weise keine den Sensor schädigende Fügekraft auf diesen aufgebracht und eine mechanische Belastung des Sensors wird minimiert. Weiterhin wird durch die Anordnung des Zusatzbauteils in dem zwischen dem Deckelelement und der Aufnahmeeinheit ausgebildeten Spalt in besonders vorteilhafter Weise eine Anlagefläche erzeugt, an welcher zwischen einem insbesondere keilringförmigen Zusatzbauteil und dem Deckelelement definierte Flächenpressungen auftreten. Dabei ermöglicht ein insbesondere keilringförmiges Zusatzbauteil den Ausgleich von Toleranzen zwischen dem Deckelelement und der Aufnahmeeinheit. Die erzeugten Flächenpressungen ermöglichen die Durchführung eines Laserschweißverfahrens. Aufgrund eines insbesondere keilringförmigen Zusatzbauteils und des Laserschweißprozesses wird eine fluiddichte und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Zusatzbauteil und dem Deckelelement mit besonders geringem Material- und Kostenaufwand erzeugt, so dass eine elektromagnetische Verträglichkeit und ein Schutz des Sensors vor elektrostatischen Entladungen und mechanischen Einflüssen sowie vor Verschmutzung in einfacher Weise realisierbar sind. Compared to known from the prior art method for the production of sensor assemblies, in which the required surface pressures are generated by means of a radial interference fit of the lid member with the receiving unit, so that a high joining force for the arrangement of the lid member is required on the receiving unit, which acts on the sensor arranged in the receiving unit when the lid element rests on it, during the production of the sensor arrangement according to the invention a force during joining and a force for generating the surface pressure are decoupled from one another. Thus, advantageously no sensor damaging joining force is applied to this and mechanical stress on the sensor is minimized. Furthermore, a contact surface is produced by the arrangement of the additional component in the gap formed between the cover member and the receiving unit in a particularly advantageous manner, at which between a particular wedge-shaped auxiliary component and the cover element defined surface pressures occur. In this case, a particular wedge-ring-shaped additional component allows the compensation of tolerances between the cover element and the receiving unit. The surface pressures generated allow the implementation of a laser welding process. Due to a particular keilring-shaped additional component and the laser welding process, a fluid-tight and cohesive connection between the additional component and the cover element is produced with particularly low material and cost, so that an electromagnetic compatibility and protection of the sensor against electrostatic discharges and mechanical influences as well as pollution in a simple Way are feasible.
Insbesondere werden das Deckelelement mit dem Zusatzbauteil und das In particular, the cover element with the additional component and the
Zusatzbauteil mit dem Aufnahmeelement in jeweils einem Laserschweißprozess verschweißt, wobei als Material des Deckelelements ein für in dem Additional component welded to the receiving element in each case a laser welding process, as a material of the lid member for a in the
Laserschweißprozess verwendete Laserstrahlen durchlässiges Material verwendet wird. Mittels des Laserschweißprozesses ist es in einfacher und exakter Art und Weise möglich, die Schweißnaht zwischen dem Deckelelement und dem Laser welding process used laser beams permeable material is used. By means of the laser welding process, it is possible in a simple and accurate manner, the weld between the lid member and the
Zusatzbauteil zu erzeugen. Aufgrund der Durchlässigkeit des Deckelelements wird dabei das Zusatzbauteil an der Anlagefläche mit dem Deckelelement zumindest partiell aufgeschmolzen, so dass zwischen dem Deckelelement und dem Zusatzbauteil eine dichte Schweißnaht entsteht. Eine äußere Form des Deckelelements wird hingegen nicht verändert. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von To create additional component. Due to the permeability of the cover element while the additional component is at least partially melted at the contact surface with the cover member, so that between the cover member and the additional component creates a tight weld. An outer shape of the lid member, however, is not changed. Embodiments of the invention are described below with reference to
Zeichnungen näher erläutert. Drawings explained in more detail.
Darin zeigen: Show:
Figur 1 schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Figure 1 shows schematically a side view of an inventive
Sensoranordnung,  Sensor array,
Figur 2 schematisch eine Schnittdarstellung der Sensoranordnung gemäß FIG. 2 is a schematic sectional view of the sensor arrangement according to FIG
Figur 1,  FIG. 1,
Figur 3 schematisch einen Ausschnitt der Schnittdarstellung gemäß Figur 2 in einem Fügebereich eines Deckelelements und einer Aufnahmeeinheit der Sensoranordnung, und FIG. 3 schematically shows a section of the sectional view according to FIG. 2 in a joining region of a cover element and a receiving unit of the sensor arrangement, and FIG
Figur 4 schematisch eine perspektivische Ansicht der Sensoranordnung gemäß FIG. 4 schematically shows a perspective view of the sensor arrangement according to FIG
Figur 1.  FIG. 1
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Corresponding parts are the same in all figures
Bezugszeichen versehen. Provided with reference numerals.
In den Figuren 1 bis 4 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel einer In the figures 1 to 4 is a possible embodiment of a
erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Sensoranordnung 1 ist dabei als so genannter Sensordom ausgebildet und aus Kunststoff gebildet. inventive sensor assembly 1 shown in different views. The sensor arrangement 1 is designed as a so-called sensor dome and formed of plastic.
Die Sensoranordnung 1 umfasst ein Sensorgehäuse 2 und einen darin The sensor arrangement 1 comprises a sensor housing 2 and a sensor housing 2 therein
angeordneten Sensor 3. Das Sensorgehäuse 2 umfasst eine als länglicher zylindrischer Sensordomkörper ausgebildete Aufnahmeeinheit 4 zur Aufnahme des Sensors 3. In nicht näher dargestellter Weise umfasst die Sensoranordnung 1 weiterhin eine elektrische Zuleitung zur Verbindung des Sensors 3. Um eine einwandfreie Funktion des Sensors 3 sicherzustellen, muss dieser vor elektrostatischen Entladungen, mechanischen Einflüssen und Verschmutzung geschützt sein. Auch muss eine elektromagnetische Verträglichkeit sichergestellt sein. The sensor housing 2 comprises a receiving unit 4 designed as an elongated cylindrical sensor dome body for receiving the sensor 3. In a manner not shown, the sensor arrangement 1 furthermore comprises an electrical supply line for connecting the sensor 3. To ensure proper operation of the sensor 3, it must be protected against electrostatic discharges, mechanical influences and contamination. Also, an electromagnetic compatibility must be ensured.
Zu diesem Zweck umfasst das Sensorgehäuse 2 ein Deckelelement 5 zum Verschluss der Aufnahmeeinheit 4 im Bereich der Anordnung des Sensors 3 und zur Abdeckung des Sensors 3. Dabei umgibt das Deckelelement 5 einen endseitigen Teilbereich einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit 4 vollständig, wobei das Deckelelement 5 und die Aufnahmeeinheit 4 eine zueinander korrespondierende Geometrie aufweisen. Um den Schutz in jeder Situation der Verwendung der Sensoranordnung 1 sicherzustellen, ist eine sichere Befestigung des Deckelelements 5 erforderlich. For this purpose, the sensor housing 2 comprises a cover element 5 for closing the receiving unit 4 in the region of the arrangement of the sensor 3 and the cover of the sensor 3. In this case, the cover member 5 surrounds an end portion of a lateral surface of the receiving unit 4 completely, wherein the cover member 5 and Receiving unit 4 have a mutually corresponding geometry. In order to ensure protection in every situation of use of the sensor arrangement 1, a secure attachment of the cover element 5 is required.
Diese sichere Befestigung wird mittels einer in einem Laserschweißprozess erzeugten Verschweißung des Deckelelements 5 mit der Aufnahmeeinheit 4 erzeugt. This secure fastening is produced by means of a welding of the cover element 5 with the receiving unit 4, which is generated in a laser welding process.
Für eine übliche Kunststofflaserschweißung ist es jedoch erforderlich, dass im Bereich der zu erzeugenden Schweißnaht eine Flächenpressung zwischen den zu verschweißenden Bauteilen vorliegt. Um die erforderliche Flächenpressung zu erzeugen, Spalte sind hierbei zu vermeiden, werden das Deckelelement 5 und die Aufnahmeeinheit 4 nach dem Stand der Technik derart ausgebildet, dass eine radiale Übermaßpassung bzw. Presspassung zwischen dem Deckelelement 5 und der Aufnahmeeinheit 4 entsteht. Diese Übermaßpassung erfordert jedoch eine gewisse Fügekraft, welche beim Aufliegen des Deckelelements 5 auf dem Sensor 3 auf diesen wirkt und den Sensor 3 somit mechanisch belastet. For a conventional plastic laser welding, however, it is necessary that there is a surface pressure between the components to be welded in the region of the weld to be produced. To produce the required surface pressure, gaps are to be avoided in this case, the cover element 5 and the receiving unit 4 are formed according to the prior art such that a radial interference fit or press fit between the cover member 5 and the receiving unit 4 is formed. However, this interference fit requires a certain joining force, which acts on the sensor 3 when the cover element 5 rests on it and thus mechanically loads the sensor 3.
Um eine Richtung der Kraft für das Fügen von Deckelelement 5 und To a direction of the force for the joining of lid member 5 and
Aufnahmeeinheit 4 von einer Richtung der Kraft zur Erzeugung der Recording unit 4 from a direction of the force for generating the
Flächenpressung im Bereich der Erzeugung der Schweißnaht zu begrenzen, d. h. die Fügekräfte von den zur Erzeugung der Flächenpressungen erforderlichen Kräften zu entkoppeln, sind das Deckelelement 5 und die Aufnahmeeinheit 4 im dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 derart ausgebildet, dass eine radiale Spielpassung zwischen dem Deckelelement 5 und der Aufnahmeeinheit 4 entsteht. To limit surface pressure in the production of the weld, ie To decouple the joining forces of the forces required to produce the surface pressures, the cover element 5 and the receiving unit 4 in the illustrated embodiment of the sensor arrangement 1 according to the invention are designed such that a radial clearance fit between the cover member 5 and the receiving unit 4 is formed.
Da zur Durchführung des Laserschweißprozesses und zur Erzeugung einer Schweißnaht bzw. Schweißverbindung zwischen dem Deckelelement 5 und der Aufnahmeeinheit 4 jedoch eine Flächenpressung erforderlich ist, ist in einem zwischen dem Deckelelement 5 und der Mantelfläche der Aufnahmeeinheit 4 ein die Mantelfläche ringförmig umgebendes Zusatzbauteil 6 angeordnet, dessen Außenseite in Richtung des Deckelelements 5 verjüngt ausgebildet ist. However, since a surface pressure is required to carry out the laser welding process and to produce a weld or welded connection between the cover element 5 and the receiving unit 4, an additional component 6 which surrounds the lateral surface in an annular manner between the cover element 5 and the lateral surface of the receiving unit 4 is arranged Outer side is tapered in the direction of the lid member 5.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Zusatzbauteil 6 als ein Keilring ausgeführt. Der besseren Übersichtlichkeit wird daher das Zusatzbauteil 6 im Weiteren als Keilring 6 und die Außenseite des Zusatzbauteils 6 im Weiteren als Keilring- Außenseite bezeichnet. In the illustrated embodiment, the additional component 6 is designed as a wedge ring. For better clarity, therefore, the additional component 6 is referred to below as a wedge ring 6 and the outside of the additional component 6 hereinafter as a wedge ring outer side.
Der Keilring 6 ist ebenfalls aus Kunststoff gebildet. Der Keilring 6 ist einteilig mit der Aufnahmeeinheit 4 ausgebildet oder wird alternativ vor der Montage des Deckelelements 5 an der Aufnahmeeinheit 4 angeordnet und kraft-, stoff- und/oder formschlüssig mit dieser verbunden. Die Verbindung wird dabei mittels eines Schweißverfahrens, beispielsweise Laserschweißen, oder mittels einer Verklebung erzeugt. In der alternativen Ausführung, in welcher der Keilring 6 nachträglich an der Aufnahmeeinheit 4 angeordnet wird, korrespondiert ein Querschnitt einer Innenseite des Keilrings 6 mit einem Querschnitt einer The wedge ring 6 is also formed of plastic. The wedge ring 6 is integrally formed with the receiving unit 4 or is alternatively arranged prior to assembly of the lid member 5 on the receiving unit 4 and non-positively, material and / or positively connected thereto. The connection is generated by means of a welding process, for example laser welding, or by means of a bond. In the alternative embodiment, in which the wedge ring 6 is subsequently arranged on the receiving unit 4, a cross section corresponds to an inner side of the wedge ring 6 with a cross section of a
Außenseite, d. h. der Mantelfläche, der Aufnahmeeinheit 4. Outside, d. H. the lateral surface, the receiving unit. 4
Zum Fügen des Deckelelements 5 wird dieses zunächst über den Endbereich der Aufnahmeeinheit 4 gestülpt und derart angeordnet und ausgerichtet, dass das Deckelelement die Keilring- Außenseite teilweise überdeckt. Zur Erzeugung der Flächenpressung des Deckelelements 5 am Keilring 6 in radialer Richtung und zur Erzeugung einer Anlagefläche des Deckelelements 5 am Keilring 6 ist eine Innenseite des Deckelelements 5 im Bereich der For joining the cover element 5, this is first slipped over the end region of the receiving unit 4 and arranged and aligned such that the cover element partially covers the outer edge of the wedge ring. To produce the surface pressure of the cover element 5 on the wedge ring 6 in the radial direction and to produce a contact surface of the cover element 5 on the wedge ring 6 is an inside of the cover element 5 in the region of
Überdeckung korrespondierend zu der Keilring- Außenseite ausgebildet, wobei die Keilring- Außenseite sich im dargestellten Ausführungsbeispiel stufenförmig verjüngt. Alternativ ist auch eine kontinuierliche Verjüngung möglich. Covering formed corresponding to the wedge ring outer side, wherein the wedge ring outer side tapers step-shaped in the illustrated embodiment. Alternatively, a continuous rejuvenation is possible.
Nach der Anordnung und Ausrichtung des Deckelelements 5 wird dieses in einem Laserschweißprozess mit dem Keilring 6 verbunden. Zu diesem Zweck ist das Deckelelement 5 aus einem für in dem Laserschweißprozess verwendete After the arrangement and orientation of the cover element 5, this is connected to the wedge ring 6 in a laser welding process. For this purpose, the lid member 5 is made of one used for in the laser welding process
Laserstrahlen durchlässigen Material gebildet. Dadurch wird der Keilring 6 zumindest teilweise an seiner Außenseite aufgeschmolzen, wobei eine entstehende Schmelze gegebenenfalls vorhandene Freiräume zwischen dem Deckelelement 5 und dem Keilring 6 verschließt und nach einer Aushärtung der Schmelze eine stoffschlüssige und fluiddichte Verbindung zwischen dem Laser-permeable material formed. As a result, the wedge ring 6 is at least partially melted on its outer side, with a resulting melt optionally closes existing spaces between the cover member 5 and the wedge ring 6 and after curing of the melt a cohesive and fluid-tight connection between the
Deckelelement 5 und dem Keilring 6 entsteht. Cover element 5 and the wedge ring 6 is formed.
Durch das Fügen des Keilrings 6 von unten und das Fügen des Deckelelements 5 von oben neutralisieren sich die Kräfte zum Fügen des Deckelelements 5 und die Kraft zur Erzeugung der Flächenpressungen zumindest teilweise, so dass der mit dem Deckelelement 5 abgedeckte Sensor 3 definiert mechanisch belastet wird. By joining the wedge ring 6 from below and the joining of the cover element 5 from above, the forces for joining the cover element 5 and neutralize the force for generating the surface pressures at least partially, so that the covered with the cover member 5 sensor 3 is defined mechanically loaded.
BEZUGSZEICHENLISTE Sensoranordnung REFERENCE LIST Sensor Arrangement
Sensorgehäuse sensor housing
Sensor sensor
Aufnahmeeinheit recording unit
Deckelelement cover element
Zusatzbauteil additional component

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT APPLICATIONS
1. Sensoranordnung (1) mit einem Sensorgehäuse (2) und einem darin 1. Sensor arrangement (1) with a sensor housing (2) and a therein
angeordneten Sensor (3), wobei das Sensorgehäuse (2) eine  arranged sensor (3), wherein the sensor housing (2) has a
Aufnahmeeinheit (4) zur Aufnahme des Sensors (3) und ein  Recording unit (4) for receiving the sensor (3) and a
Deckelelement (5) zum Verschluss der Aufnahmeeinheit (4) im Bereich der Anordnung des Sensors (3) umfasst,  Cover element (5) for closing the receiving unit (4) in the region of the arrangement of the sensor (3),
dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (5) zumindest einen endseitigen Teilbereich einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit (4) vollständig umgibt, wobei zwischen dem Deckelelement (5) und der Mantelfläche in dem Teilbereich zumindest abschnittsweise ein die  characterized in that the cover element (5) completely surrounds at least one end portion of a lateral surface of the receiving unit (4), wherein at least in sections between the cover element (5) and the lateral surface in the partial region
Mantelfläche ringförmig umgebendes Zusatzbauteil (6) angeordnet ist, dessen Außenseite sich in Richtung des Deckelelements (5) verjüngt, wobei das Deckelelement (5) die Außenseite des Zusatzbauteils (6) zumindest teilweise überdeckt.  Enclosed surface annularly surrounding additional component (6) is arranged, the outside of which tapers in the direction of the cover element (5), wherein the cover element (5) at least partially covers the outside of the additional component (6).
2. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1, 2. Sensor arrangement (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass sich die Außenseite Zusatzbauteils (6) stufenförmig verjüngt.  characterized in that the outside additional component (6) tapers step-like.
3. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1, 3. Sensor arrangement (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass sich die Außenseite des Zusatzbauteils (6) kontinuierlich, insbesondere linear, verjüngt.  characterized in that the outside of the additional component (6) continuously, in particular linearly, tapers.
4. Sensoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenseite des Deckelelements (5) im Bereich der Überdeckung mit dem Zusatzbauteil (6) mit der Außenseite des Zusatzbauteils (6) korrespondiert. characterized in that an inner side of the cover element (5) in the region of the overlap with the additional component (6) corresponds to the outside of the additional component (6).
5. Sensoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt einer Innenseite des 5. Sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a cross section of an inside of the
Zusatzbauteils (6) mit einem Querschnitt einer Außenseite der  Additional component (6) with a cross section of an outside of the
Aufnahmeeinheit (4) im Bereich der Anordnung des Zusatzbauteils (6) korrespondiert.  Receiving unit (4) in the region of the arrangement of the additional component (6) corresponds.
6. Sensoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzbauteil (6) mit der  characterized in that the additional component (6) with the
Aufnahmeeinheit (4) verschweißt ist.  Recording unit (4) is welded.
7. Sensoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzbauteil (6) mit dem  characterized in that the additional component (6) with the
Deckelelement (5) verschweißt ist.  Cover element (5) is welded.
8. Sensoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (5) aus einem für in einem Laserschweißprozess verwendete Laserstrahlen durchlässigen Material gebildet ist.  characterized in that the lid member (5) is formed of a material permeable to laser beams used in a laser welding process.
9. Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung (1) mit einem 9. A method for producing a sensor arrangement (1) with a
Sensorgehäuse (2) und einem darin angeordneten Sensor (3), wobei das Sensorgehäuse (2) eine Aufnahmeeinheit (4) zur Aufnahme des Sensors (3) und ein Deckelelement (5) zum Verschluss der Aufnahmeeinheit (4) im Bereich der Anordnung des Sensors (3) umfasst,  Sensor housing (2) and a sensor arranged therein (3), wherein the sensor housing (2) has a receiving unit (4) for receiving the sensor (3) and a cover element (5) for closing the receiving unit (4) in the region of the arrangement of the sensor (3)
dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (5) zumindest einen endseitigen Teilbereich einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit (4) vollständig ungebend angeordnet wird, wobei zwischen dem  characterized in that the cover element (5) at least one end portion of a lateral surface of the receiving unit (4) is arranged completely unbending, wherein between the
Deckelelement (5) und der Mantelfläche in dem Teilbereich zumindest abschnittsweise ein die Mantelfläche ringförmig umgebendes  Cover element (5) and the lateral surface in the partial region at least partially surrounding the lateral surface annularly
Zusatzbauteil (6) angeordnet wird, dessen Außenseite sich in Richtung des Deckelelements (5) verjüngt, wobei das Deckelelement (5) derart angeordnet wird, dass dieses die Außenseite des Zusatzbauteils (6) zumindest teilweise überdeckt und zwischen dem Deckelelement (5) und dem Zusatzbauteil (6) eine Flächenpressung erzeugt wird. Additional component (6) is arranged, the outer side of which tapers in the direction of the cover element (5), wherein the cover element (5) arranged in such a way is that this at least partially covers the outside of the additional component (6) and a surface pressure is generated between the cover element (5) and the additional component (6).
10. Verfahren nach Anspruch 9, 10. The method according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (5) mit dem  characterized in that the cover element (5) with the
Zusatzbauteil (6) und das Zusatzbauteil (6) mit dem Aufnahmeelement (4) in jeweils einem Laserschweißprozess verschweißt werden, wobei als Material des Deckelelements (5) ein für in dem Laserschweißprozess verwendete Laserstrahlen durchlässiges Material verwendet wird.  Additional component (6) and the additional component (6) are welded to the receiving element (4) in each case a laser welding process, as a material of the lid member (5) is used for a laser beam used in the laser welding process permeable material.
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