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WO2014094753A1 - Sensoranordnung und verfahren zur herstellung einer sensoranordnung - Google Patents

Sensoranordnung und verfahren zur herstellung einer sensoranordnung Download PDF

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Publication number
WO2014094753A1
WO2014094753A1 PCT/DE2013/200287 DE2013200287W WO2014094753A1 WO 2014094753 A1 WO2014094753 A1 WO 2014094753A1 DE 2013200287 W DE2013200287 W DE 2013200287W WO 2014094753 A1 WO2014094753 A1 WO 2014094753A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
receiving unit
sensor
cover element
sensor arrangement
arrangement
Prior art date
Application number
PCT/DE2013/200287
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Henniger
Andreas REIF
Gerhard Bauer
Matthias Wieczorek
Matthias Keuten
Helmut Karrer
Konrad Hofmann
Ingrid Farnbacher
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conti Temic Microelectronic Gmbh filed Critical Conti Temic Microelectronic Gmbh
Priority to DE112013004666.0T priority Critical patent/DE112013004666A5/de
Publication of WO2014094753A1 publication Critical patent/WO2014094753A1/de

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Classifications

    • 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 7.
  • 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 a cross section of the cover element and a cross section of the receiving unit are formed at least in the joining region of the cover element such that the cover element in a starting position with a clearance fit on the
  • Receiving unit is arranged and at least partially abuts in an end position rotated by relative to the receiving unit end position with an inner side on a lateral surface of the receiving unit in the joining region.
  • the cover element is arranged in the starting position with the clearance on the receiving unit due to the formation of the lid member and the receiving unit in the joining region, so that the
  • the lid member comprises a corresponding to the at least one fixing element molding.
  • At least one fixing element projects inward on the inside of the cover element, wherein the
  • Outer surface of the receiving element comprises a corresponding to the at least one fixing element molding. This, too, represents a particularly simple and targeted design of the cover element and the receiving unit in the joining area in order to realize the clearance fit in the starting position and the contact areas in the end position.
  • the cover element is welded in the end position with the receiving unit, wherein the welding is formed in particular in the region of the at least one fixing element and the at least one formation with the receiving unit.
  • the cover element is made of a material used in a laser welding process
  • 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 arranged an end portion of a lateral surface of the receiving unit completely surrounding.
  • the lid member is a cross section of the lid member and a cross section of
  • Receiving unit formed at least in the joining region of the lid member such that the lid member in a starting position with a
  • the lid member is rotated relative to the receiving unit in an end position, that the lid member at least partially abuts with an inner side on a lateral surface of the receiving unit in the joining region and in the
  • the rotation allows the production of the contact areas, so that defined surface pressures are generated between the cover element and the receiving unit.
  • the surface pressures generated allow the implementation of a laser welding process and thus a secure connection of the
  • the cover element Due to the clearance fit of the cover element and the receiving unit in the starting position, the surface pressures do not occur in the starting position and during the joining of the cover element. As a result, the joining forces are decoupled from the forces required to produce the surface pressures, so that no joining force damaging the sensor is applied to the latter and a mechanical loading of the sensor is minimized.
  • the cover element is welded in the end position with the receiving unit, wherein the welding is generated in particular in the investment areas.
  • FIG. 1 shows schematically a perspective view of a first
  • FIG. 2 schematically shows a perspective view of the sensor arrangement according to FIG.
  • FIG. 1 with mounted cover element
  • FIG. 3 schematically shows a side view of a second exemplary embodiment of a sensor arrangement according to the invention with mounted cover element
  • FIG. 4 schematically shows a longitudinal section of the sensor arrangement according to FIG. 3,
  • FIG. 5 schematically shows a cross section of the sensor arrangement according to FIG. 3
  • FIG. 2 schematically a side view of a third exemplary embodiment of a sensor arrangement according to the invention with mounted cover element, FIG.
  • FIG. 7 schematically shows a longitudinal section of the sensor arrangement according to FIG. 6,
  • FIG. 8 schematically shows a cross section of the sensor arrangement according to FIG. 6,
  • FIG. 9 schematically shows a cross section of a fourth exemplary embodiment of a sensor arrangement according to the invention with mounted cover element, wherein the cover element is arranged in a starting position
  • FIG. 10 shows schematically a cross section of the sensor arrangement according to FIG. 9, wherein the cover element is arranged in an end position
  • FIG. 11 schematically shows a perspective view of a circular wedge in a first position
  • FIG. 12 schematically shows the circular wedge according to FIG. 11 in a second position
  • FIG. 13 shows schematically a plan view of the circular wedge according to FIG. 12
  • FIG. 12 schematically shows the circular wedge according to FIG. 11 in a second position
  • FIG. 13 shows schematically a plan view of the circular wedge according to FIG. 12
  • FIG. 12 schematically shows the circular wedge according to FIG. 11 in a second position
  • FIG. 13 shows schematically a plan view of the circular wedge according to FIG. 12
  • FIG. 12 schematically shows the circular wedge according to FIG. 11 in a second position
  • FIG. 13 shows schematically a plan view of the circular wedge according to FIG. 12
  • FIG. 12 schematically shows the circular wedge according to FIG. 11 in a second position
  • FIG. 14 schematically shows a plan view of the circular wedge according to FIG. 11 in a third position.
  • 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 and frusto-conical sensor dome body for receiving the sensor 3.
  • a receiving unit 4 designed as an elongated and frusto-conical sensor dome body for receiving the sensor 3.
  • Sensor arrangement 1 further comprises an electrical supply line for connecting the sensor.
  • 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 for covering the sensor 3.
  • the cover element 5 completely surrounds an end portion of a lateral surface of the receiving unit 4, the cover element 5 and the Receiving unit 4 have a mutually corresponding geometry.
  • the end-side subregion forms a joining region F, in which a diameter of the receiving unit 4 for the arrangement of the cover element 5 with respect to the other regions is reduced.
  • 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.
  • 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 member 5 and the receiving unit 4 in the illustrated embodiment of the sensor assembly 1 according to the invention are formed such that a radial clearance fit between the cover member 5 and the receiving unit 4 is formed. That is, the lid member 5 is first placed on the receiving unit 4 such that between the receiving unit 4 and the lid member 5, at least in the radial direction a game occurs.
  • the receiving unit 4 comprises two fixing elements 4.1, 4.2 arranged on an outer side of its lateral surface, which project from the lateral surface.
  • Fixing 4.1, 4.2 are formed in the illustrated first embodiment as cuboidal formations.
  • the cover element 5 comprises with the fixing elements 4.1, 4.2 corresponding formations 5.1, 5.2.
  • the cover element 5 is rotated after placement in the starting position so relative to the receiving unit 4 in an end position that in the direction of rotation of the lid member 5 in generated contact areas of the formations 5.1, 5.2 to the
  • the lid member 5 is formed of a material permeable to laser beams used in the laser welding process.
  • the receiving unit 4 is at least partially melted on its outer side, with a resulting melt optionally existing free spaces between the cover element 5 and the
  • Capture unit 4 closes and after a curing of the melt, a cohesive and fluid-tight connection between the cover member 5 and the receiving unit 4 is formed.
  • Lid element 5 are on the one hand only low joining forces required and on the other hand, the joining forces are decoupled from the forces required to produce the surface pressures, so that no sensor 3 damaging joining force is applied to this and a mechanical load on the sensor 3 is minimized.
  • FIGS. 3 to 5 show a second embodiment of the invention
  • inventive sensor arrangement 1 in different views.
  • the receiving unit 4 comprises three arranged on the outside of its lateral surface fixing elements 4.1, 4.2, 4.3, which from the Protruding outside surface.
  • the fixing 4.1, 4.2, 4.3 form a sawtooth-like shape.
  • the lid member 5 includes with the
  • the cover element 5 is rotated after placement in the starting position so relative to the receiving unit 4 in an end position that in the direction of rotation of the cover member 5 in generated contact areas of the formations 5.1, 5.2, 5.3 to the
  • Fixing elements 4.1, 4.2, 4.3 defined surface pressures are generated.
  • Recording unit 4 performed in the investment areas.
  • FIGS. 6 to 8 show a third exemplary embodiment of the sensor arrangement 1 according to the invention in various views.
  • the receiving unit 4 is formed as an elongated cylindrical sensor dome body.
  • the cover element 5 comprises two
  • Fixing elements 5.4, 5.5 which project on the inside of the lid member 5 inward. In the lateral surface of the receiving element 4 two with the fixing elements 5.4, 5.5 corresponding formations 4.4, 4.5 are introduced.
  • a size of the formations 4.4, 4.5 is designed such that a defined radial movement of the fixing elements 5.4, 5.5 within the
  • the cover element 5 is again rotated after placement in the starting position in such a way relative to the receiving unit 4 in an end position that in the direction of rotation of the cover member 5 in the generated contact areas of the fixing elements 5.4, 5.5 at the formations 4.4, 4.5 defined surface pressures are generated.
  • Recording unit 4 performed in the investment areas.
  • Figures 9 and 10 show a fourth embodiment of the
  • FIG. 9 shows the cover element 5 in the starting position and FIG. 10 in the end position.
  • the receiving unit 4 comprises three arranged on the outside of its lateral surface fixing elements 4.1, 4.2, 4.3, which from the
  • the lid member 5 includes with the
  • the fixing elements 4.1, 4.2, 4.3 and formations 5.1, 5.2, 5.3 are designed such that a so-called circular wedge is formed.
  • the cover element 5 is rotated after placement in the starting position relative to the receiving unit 4 in an end position that in the direction of rotation of the lid member 5 in generated investment areas AI to A3 of the formations 5.1, 5.2, 5.3 on the fixing elements 4.1, 4.2, 4.3 defined surface pressures P are generated. Subsequently, in the manner described in the first embodiment, the welding of the lid member 5 to the
  • Recording unit 4 performed in the investment areas AI to A3.
  • FIGS. 11 to 14 show a circular wedge 6 in different positions.
  • the circular wedge 6 is made of an annular body 6.1 and a
  • Cylinder body 6.2 formed.
  • the ring body 6.1 schematically reflects the cover element 5 according to the fourth in FIGS. 9 and 10 Embodiment of the sensor assembly 1 and the cylinder body 6.2 the receiving unit 4 against.
  • Cylinder body 6.2 each other reflects an unfastened state of the
  • a second position of the ring body 6.1 and of the cylinder body 6.2 relative to one another, illustrated in FIGS. 12 and 13, reflects a joined state of the cover element 5 and the receiving unit 4, in which these are arranged in the starting position relative to one another while forming the clearance fit.
  • Cylinder body 6.2 each other reflects a joined state of the
  • Cover element 5 is rotated relative to the receiving unit 4 in the end position, so that at contact areas between the cover member 5 and the
  • Embodiments of the sensor assembly 1 before that the receiving unit 4 and the cover element 5 in the joining region F have a non-circular, such as elliptical or polygonal cross-section, in which also by rotation of the cover member 5 relative to the receiving unit 4 investment areas with defined surface pressures between the cover member 5 and the receiving unit 4 are generated, in which the welding of the

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (1) mit einem 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. Erfindungsgemäß umgibt das Deckelelement (5) zumindest einen endseitigen Teilbereich einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit (4) vollständig, wobei ein Querschnitt des Deckelelements (5) und ein Querschnitt der Aufnahmeeinheit (4) zumindest im Fügebereich (F) des Deckelelements (5) derart ausgebildet sind, dass das Deckelelement (5) in einer Ausgangsposition mit einer Spielpassung an der Aufnahmeeinheit (4) angeordnet ist und in einer durch relativ zur Aufnahmeeinheit (4) verdrehten Endposition zumindest abschnittsweise mit einer Innenseite an einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit (4) im Fügebereich (F) anliegt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung (1).

Description

Sensoranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung
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
Aufnahmeeinheit im Bereich der Anordnung des Sensors umfasst.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer
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.
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
elektromagnetischen Verträglichkeit und zum Schutz des Sensors vor
elektrostatischen Entladungen ist die Aufnahmeeinheit im Bereich der Anordnung des Sensors mit einem Deckelelement versehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Sensoranordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung anzugeben.
Hinsichtlich der Sensoranordnung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.
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.
Erfindungsgemäß umgibt das Deckelelement zumindest einen endseitigen Teilbereich einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit vollständig, wobei ein Querschnitt des Deckelelements und ein Querschnitt der Aufnahmeeinheit zumindest im Fügebereich des Deckelelements derart ausgebildet sind, dass das Deckelelement in einer Ausgangsposition mit einer Spielpassung an der
Aufnahmeeinheit angeordnet ist und in einer durch relativ zur Aufnahmeeinheit verdrehten Endposition zumindest abschnittsweise mit einer Innenseite an einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit im Fügebereich anliegt.
Die durch das Verdrehen erzeugten Anlagebereiche ermöglichen es, dass zwischen dem Deckelelement und der Aufnahmeeinheit definierte
Flächenpressungen auftreten. Die erzeugten Flächenpressungen ermöglichen die Durchführung eines Laserschweißverfahrens und somit eine sichere Verbindung des Deckelelements mit der Aufnahmeeinheit, welche mit geringem Material- und Kostenaufwand erzeugbar ist. Somit sind eine elektromagnetische Verträglichkeit und ein Schutz des Sensors vor elektrostatischen Entladungen, mechanischen Einflüssen sowie vor Verschmutzung in einfacher Weise realisierbar. In besonders vorteilhafter Weise ist aufgrund der Ausbildung des Deckelelements und der Aufnahmeeinheit im Fügebereich das Deckelelement in der Ausgangsposition mit der Spielpassung an der Aufnahmeeinheit angeordnet, so dass die
Flächenpressungen in der Ausgangsposition und beim Fügen des Deckelelements nicht auftreten. Dadurch sind die Fügekräfte von den zur Erzeugung der
Flächenpressungen erforderlichen Kräften entkoppelt, so dass keine den Sensor schädigende Fügekraft auf diesen aufgebracht wird und eine mechanische
Belastung des Sensors minimiert ist. Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ragt an einer Außenseite der Mantelfläche der Aufnahmeeinheit zumindest ein
Fixierelement aus der Mantelfläche hinaus, wobei das Deckelelement eine mit dem zumindest einen Fixierelement korrespondierende Ausformung umfasst. Dies stellt eine besonders einfache und zielführende Ausbildung des Deckelelements und der Aufnahmeeinheit im Fügebereich dar, um in der Ausgangsposition die Spielpassung und in der Endposition die Anlagebereiche zu realisieren.
Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Weiterbildung ragt an der Innenseite des Deckelelements zumindest ein Fixierelement nach innen, wobei die
Mantelfläche des Aufnahmeelements eine mit dem zumindest einen Fixierelement korrespondierende Ausformung umfasst. Auch dies stellt eine besonders einfache und zielführende Ausbildung des Deckelelments und der Aufnahmeeinheit im Fügebereich dar, um in der Ausgangsposition die Spielpassung und in der Endposition die Anlagebereiche zu realisieren.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Deckelelement in der Endposition mit der Aufnahmeeinheit verschweißt, wobei die Verschweißung insbesondere im Bereich des zumindest einen Fixierelements und der zumindest einen Ausformung mit der Aufnahmeeinheit ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine sichere Befestigung des Deckelelements an der Aufnahmeeinheit, so dass der Schutz des Sensors in jeder Situation der Verwendung der Sensoranordnung sichergestellt ist.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist das Deckelelement aus einem für in einem Laserschweißprozess verwendete
Laserstrahlen durchlässigen Material gebildet. Somit ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, das Deckelelement mit der Aufnahmeeinheit in einem Laserschweißprozess zu verschweißen. Dabei wird aufgrund der
Durchlässigkeit des Deckelelements das Aufnahmeelement der Anlagefläche des Deckelelements zumindest partiell aufgeschmolzen, so dass zwischen dem Deckelelement und der Aufnahmeeinheit eine dichte Schweißnaht entsteht. Eine äußere Form des Deckelelements wird dagegen nicht verändert. In dem Verfahren zur Herstellung einer 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, wird erfindungsgemäß das Deckelelement zumindest einen endseitigen Teilbereich einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit vollständig umgebend angeordnet. Dabei sind ein Querschnitt des Deckelelements und ein Querschnitt der
Aufnahmeeinheit zumindest im Fügebereich des Deckelelements derart ausgebildet, dass das Deckelelement in einer Ausgangsposition mit einer
Spielpassung an der Aufnahmeeinheit angeordnet wird. Anschließend wird das Deckelelement derart relativ zur Aufnahmeeinheit in eine Endposition verdreht, dass das Deckelelement zumindest abschnittsweise mit einer Innenseite an einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit im Fügebereich anliegt und in den
Anlagebereichen eine Flächenpressung erzeugt wird.
Das Verdrehen ermöglicht die Erzeugung der Anlagebereiche, so dass zwischen dem Deckelelement und der Aufnahmeeinheit definierte Flächenpressungen erzeugt werden. Die erzeugten Flächenpressungen ermöglichen die Durchführung eines Laserschweißverfahrens und somit eine sichere Verbindung des
Deckelelements mit der Aufnahmeeinheit, welche mit geringem Material- und Kostenaufwand erzeugbar ist. Somit werden eine elektromagnetische
Verträglichkeit und ein Schutz des Sensors vor elektrostatischen Entladungen und mechanischen Einflüssen sowie vor Verschmutzung in einfacher Weise realisiert. Aufgrund der Spielpassung des Deckelelements und der Aufnahmeeinheit in der Ausgangsposition treten die Flächenpressungen in der Ausgangsposition und beim Fügen des Deckelelements nicht auf. Dadurch sind die Fügekräfte von den zur Erzeugung der Flächenpressungen erforderlichen Kräften entkoppelt, so dass keine den Sensor schädigende Fügekraft auf diesen aufgebracht wird und eine mechanische Belastung des Sensors minimiert ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Deckelelement in der Endposition mit der Aufnahmeeinheit verschweißt, wobei die Verschweißung insbesondere in den Anlagebereichen erzeugt wird. Damit wird eine sichere Befestigung des Deckelelements an der Aufnahmeeinheit realisiert, so dass der Schutz des Sensors in jeder Situation der Verwendung der Sensoranordnung sichergestellt ist.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die
Verschweißung in einem Laserschweißverfahren erzeugt. Mittels des
Laserschweißprozesses ist es in einfacher und exakter Art und Weise möglich, die Schweißnaht zwischen dem Deckelelement und dem Keilring zu erzeugen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von
Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen:
Figur 1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines ersten
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit nicht montiertem Deckelelement,
Figur 2 schematisch eine perspektivische Ansicht der Sensoranordnung gemäß
Figur 1 mit montiertem Deckelelement,
Figur 3 schematisch eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit montiertem Deckelelement,
Figur 4 schematisch einen Längsschnitt der Sensoranordnung gemäß Figur 3,
Figur 5 schematisch einen Querschnitt der Sensoranordnung gemäß Figur 3, schematisch eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit montiertem Deckelelement,
Figur 7 schematisch einen Längsschnitt der Sensoranordnung gemäß Figur 6,
Figur 8 schematisch einen Querschnitt der Sensoranordnung gemäß Figur 6,
Figur 9 schematisch einen Querschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit montiertem Deckelelement, wobei das Deckelelement in einer Ausgangsposition angeordnet ist,
Figur 10 schematisch einen Querschnitt der Sensoranordnung gemäß Figur 9, wobei das Deckelelement in einer Endposition angeordnet ist,
Figur 11 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Kreiskeils in einer ersten Position,
Figur 12 schematisch den Kreiskeil gemäß Figur 11 in einer zweiten Position, Figur 13 schematisch eine Draufsicht des Kreiskeils gemäß Figur 12, und
Figur 14 schematisch eine Draufsicht des Kreiskeils gemäß Figur 11 in einer dritten Position.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
In den Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Sensoranordnung 1 ist dabei als so genannter Sensordom ausgebildet und aus Kunststoff gebildet.
Die Sensoranordnung 1 umfasst ein Sensorgehäuse 2 und einen darin
angeordneten Sensor 3. Das Sensorgehäuse 2 umfasst eine als länglicher und kegelstumpfförmiger 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.
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. Der endseitige Teilbereich bildet dabei einen Fügebereich F, in welchem ein Durchmesser der Aufnahmeeinheit 4 zur Anordnung des Deckelelements 5 gegenüber den übrigen Bereichen verringert ausgebildet ist. Um den Schutz in jeder Situation der Verwendung der
Sensoranordnung 1 sicherzustellen, ist eine sichere Befestigung des
Deckelelements 5 erforderlich.
Diese sichere Befestigung wird mittels einer in einem Laserschweißprozess erzeugten Verschweißung des Deckelelements 5 mit der Aufnahmeeinheit 4 erzeugt. 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.
Um eine Richtung der Kraft für das Fügen von Deckelelement 5 und
Aufnahmeeinheit 4 von einer Richtung der Kraft zur Erzeugung der
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. Das heißt, dass das Deckelelement 5 zunächst auf die Aufnahmeeinheit 4 derart aufgesetzt wird, dass zwischen der Aufnahmeeinheit 4 und dem Deckelelement 5 zumindest in radialer Richtung ein Spiel auftritt.
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, umfasst die Aufnahmeeinheit 4 zwei an einer Außenseite ihrer Mantelfläche angeordnete Fixierelemente 4.1, 4.2, welche aus der Mantelfläche hinausragen. Die
Fixierelemente 4.1, 4.2 sind im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel als quaderförmige Ausformungen ausgebildet. Das Deckelelement 5 umfasst mit den Fixierelementen 4.1, 4.2 korrespondierende Ausformungen 5.1, 5.2. Zur Erzeugung der erforderlichen Flächenpressungen wird das Deckelelement 5 nach der Anordnung in der Ausgangsposition derart relativ zur Aufnahmeeinheit 4 in eine Endposition verdreht, dass in Drehrichtung des Deckelelements 5 in erzeugten Anlagebereichen der Ausformungen 5.1, 5.2 an den
Fixierelementen 4.1, 4.2 definierte Flächenpressungen erzeugt werden.
Im Bereich dieser Flächenpressungen wird dann in einem Laserschweißprozess eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Deckelelement 5 und der
Aufnahmeeinheit 4 erzeugt. Zu diesem Zweck ist das Deckelelement 5 aus einem für in dem Laserschweißprozess verwendete Laserstrahlen durchlässigen Material gebildet. Dadurch wird die Aufnahmeeinheit 4 zumindest teilweise an seiner Außenseite aufgeschmolzen, wobei eine entstehende Schmelze gegebenenfalls vorhandene Freiräume zwischen dem Deckelelement 5 und der
Aufnahmeeinheit 4 verschließt und nach einer Aushärtung der Schmelze eine stoffschlüssige und fluiddichte Verbindung zwischen dem Deckelelement 5 und der Aufnahmeeinheit 4 entsteht.
Aufgrund des Fügens des Deckelelements 5 und der Aufnahmeeinheit 4 mit der Spielpassung und der Erzeugung der Flächenpressungen erst nach dem Fügen des Deckelelements 5 und der Aufnahmeeinheit 4 durch Verdrehen des
Deckelelements 5 sind zum einen lediglich geringe Fügekräfte erforderlich und zum anderen sind die Fügekräfte von den zur Erzeugung der Flächenpressungen erforderlichen Kräften entkoppelt, so dass keine den Sensor 3 schädigende Fügekraft auf diesen aufgebracht wird und eine mechanische Belastung des Sensors 3 minimiert ist.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 in verschiedenen Ansichten.
Im Unterschied zu dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel umfasst die Aufnahmeeinheit 4 drei an der Außenseite ihrer Mantelfläche angeordnete Fixierelemente 4.1, 4.2, 4.3, welche aus der Mantelfläche hinausragen. Die Fixierelemente 4.1, 4.2, 4.3 bilden dabei eine sägezahnartige Form aus. Das Deckelelement 5 umfasst mit den
Fixierelementen 4.1, 4.2, 4.3 korrespondierende Ausformungen 5.1, 5.2, 5.3.
Zur Erzeugung der erforderlichen Flächenpressungen wird das Deckelelement 5 nach der Anordnung in der Ausgangsposition derart relativ zur Aufnahmeeinheit 4 in eine Endposition verdreht, dass in Drehrichtung des Deckelelements 5 in erzeugten Anlagebereichen der Ausformungen 5.1, 5.2, 5.3 an den
Fixierelementen 4.1, 4.2, 4.3 definierte Flächenpressungen erzeugt werden.
Anschließend wird in der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Art und Weise die Verschweißung des Deckelelements 5 an der
Aufnahmeeinheit 4 in den Anlagebereichen durchgeführt.
In den Figuren 6 bis 8 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 in verschiedenen Ansichten dargestellt.
Im Unterschied zu dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel ist die Aufnahmeeinheit 4 als länglicher zylindrischer Sensordomkörper ausgebildet. Dabei umfasst das Deckelelement 5 zwei
Fixierelemente 5.4, 5.5, welche an der Innenseite des Deckelelements 5 nach innen ragen. In die Mantelfläche des Aufnahmeelements 4 sind zwei mit den Fixierelementen 5.4, 5.5 korrespondierende Ausformungen 4.4, 4.5 eingebracht.
Eine Größe der Ausformungen 4.4, 4.5 ist dabei derart ausgebildet, dass eine definierte radiale Bewegung der Fixierelemente 5.4, 5.5 innerhalb der
Ausformungen 4.4, 4.5 und somit die Verdrehung des Deckelelements 5 relativ zur Aufnahmeeinheit 4 realisierbar sind.
Zur Erzeugung der erforderlichen Flächenpressungen wird das Deckelelement 5 nach der Anordnung in der Ausgangsposition wiederum derart relativ zur Aufnahmeeinheit 4 in eine Endposition verdreht, dass in Drehrichtung des Deckelelements 5 in erzeugten Anlagebereichen der Fixierelemente 5.4, 5.5 an den Ausformungen 4.4, 4.5 definierte Flächenpressungen erzeugt werden.
Anschließend wird in der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Art und Weise die Verschweißung des Deckelelements 5 an der
Aufnahmeeinheit 4 in den Anlagebereichen durchgeführt.
Die Figuren 9 und 10 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 in verschiedenen Ansichten, wobei Figur 9 das Deckelelement 5 in der Ausgangsposition und Figur 10 in der Endposition zeigt.
Im Unterschied zu dem in den Figuren 6 bis 8 dargestellten dritten
Ausführungsbeispiel umfasst die Aufnahmeeinheit 4 drei an der Außenseite ihrer Mantelfläche angeordnete Fixierelemente 4.1, 4.2, 4.3, welche aus der
Mantelfläche hinausragen. Das Deckelelement 5 umfasst mit den
Fixierelementen 4.1, 4.2, 4.3 korrespondierende Ausformungen 5.1, 5.2, 5.3.
Die Fixierelemente 4.1, 4.2, 4.3 und Ausformungen 5.1, 5.2, 5.3 sind dabei derart ausgebildet, dass sich ein so genannter Kreiskeil ausbildet.
Zur Erzeugung der erforderlichen Flächenpressungen P wird das Deckelelement 5 nach der Anordnung in der Ausgangsposition derart relativ zur Aufnahmeeinheit 4 in eine Endposition verdreht, dass in Drehrichtung des Deckelelements 5 in erzeugten Anlagebereichen AI bis A3 der Ausformungen 5.1, 5.2, 5.3 an den Fixierelementen 4.1, 4.2, 4.3 definierte Flächenpressungen P erzeugt werden. Anschließend wird in der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Art und Weise die Verschweißung des Deckelelements 5 an der
Aufnahmeeinheit 4 in den Anlagebereichen AI bis A3 durchgeführt.
In den Figuren 11 bis 14 ist ein Kreiskeil 6 in verschiedenen Positionen dargestellt. Der Kreiskeil 6 ist aus einem Ringkörper 6.1 und einem
Zylinderkörper 6.2 gebildet. Dabei spiegelt der Ringkörper 6.1 schematisch das Deckelelement 5 gemäß dem in den Figuren 9 und 10 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 1 und der Zylinderkörper 6.2 die Aufnahmeeinheit 4 wider.
Eine in Figur 11 dargestellte erste Position des Ringkörpers 6.1 und des
Zylinderkörpers 6.2 zueinander spiegelt einen ungefügten Zustand des
Deckelelements 5 und der Aufnahmeeinheit 4 wider.
Eine in den Figuren 12 und 13 dargestellte zweite Position des Ringkörpers 6.1 und des Zylinderkörpers 6.2 zueinander spiegelt einen gefügten Zustand des Deckelelements 5 und der Aufnahmeeinheit 4 wider, in welchem diese unter Ausbildung der Spielpassung in der Ausgangsposition zueinander angeordnet sind.
Eine in Figur 14 dargestellte dritte Position des Ringkörpers 6.1 und des
Zylinderkörpers 6.2 zueinander spiegelt einen gefügten Zustand des
Deckelelements 5 und der Aufnahmeeinheit 4 wider, in welchem das
Deckelelement 5 relativ zu der Aufnahmeeinheit 4 in die Endposition gedreht ist, so dass an Anlagebereichen zwischen dem Deckelelement 5 und der
Aufnahmeeinheit 4 die definierten Flächenpressungen erzeugt werden.
Alternativ oder zusätzlich zu der Ausbildung von
Fixierelementen 4.1, 4.2, 4.3, 5.4., 5.5 und dazu korrespondierenden
Ausformungen 5.1, 5.2, 5.3, 4.4., 4.5 gemäß der vier in den Figuren 1 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiele sehen nicht näher dargestellte
Ausführungsbeispiele der Sensoranordnung 1 vor, dass die Aufnahmeeinheit 4 und das Deckelelement 5 im Fügebereich F einen unrunden, beispielsweise elliptischen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen, bei welchen ebenfalls durch Verdrehung des Deckelelements 5 relativ zur Aufnahmeeinheit 4 Anlagebereiche mit definierten Flächenpressungen zwischen dem Deckelelement 5 und der Aufnahmeeinheit 4 erzeugt werden, in welchen die Verschweißung des
Deckelelements 5 und der Aufnahmeeinheit 4 erfolgt. BEZUGSZEICHENLISTE
1 Sensoranordnung
Sensorgehäuse
3 Sensor
Aufnahmeeinheit
4.1 Fixierelement
4.2 Fixierelement
4.3 Fixierelement
4.4 Ausformung
4.5 Ausformung
5 Deckelelement
5.1 Ausformung
5.2 Ausformung
5.3 Ausformung
5.4 Fixierelement
5.5 Fixierelement
6 Kreiskeil
6.1 Ringkörper
6.2 Zylinderkörper
AI Anlagebereich
A2 Anlagebereich
A3 Anlagebereich
F Fügebereich
P Flächenpressung

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Sensoranordnung (1) mit einem 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,
dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (5) zumindest einen endseitigen Teilbereich einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit (4) vollständig umgibt, wobei ein Querschnitt des Deckelelements (5) und ein Querschnitt der Aufnahmeeinheit (4) zumindest im Fügebereich (F) des Deckelelements (5) derart ausgebildet sind, dass das Deckelelement (5) in einer Ausgangsposition mit einer Spielpassung an der Aufnahmeeinheit (4) angeordnet ist und in einer durch relativ zur Aufnahmeeinheit (4) verdrehten Endposition zumindest abschnittsweise mit einer Innenseite an einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit (4) im Fügebereich (F) anliegt.
2. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenseite der Mantelfläche der Aufnahmeeinheit (4) zumindest ein Fixierelement (4.1, 4.2, 4.3) aus der Mantelfläche hinausragt, wobei das Deckelelement (5) eine mit dem zumindest einen Fixierelement (4.1, 4.2, 4.3) korrespondierende
Ausformung (5.1, 5.2, 5.3) umfasst.
3. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite des Deckelelements (5) zumindest ein Fixierelement (5.4, 5.5) nach innen ragt, wobei die
Mantelfläche des Aufnahmeelements (4) eine mit dem zumindest einen Fixierelement (5.4, 5.5) korrespondierende Ausformung (4.4, 4.5) umfasst.
4. Sensoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (5) in der Endposition mit der Aufnahmeeinheit (4) verbunden, insbesondere verschweißt ist.
5. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (5) im Bereich des zumindest einen Fixierelements (4.1, 4.2, 4.3, 5.4, 5.5) und der zumindest einen Ausformung (5.1, 5.2, 5.3, 4.4, 4.5) mit der Aufnahmeeinheit (4) verbunden, insbesondere verschweißt ist.
6. Sensoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (5) aus einem für in einem Laserschweißprozess verwendete Laserstrahlen durchlässigen Material gebildet ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung (1) mit einem
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,
dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (5) zumindest einen endseitigen Teilbereich einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit (4) vollständig umgebend angeordnet wird, wobei ein Querschnitt des
Deckelelements (5) und ein Querschnitt der Aufnahmeeinheit (4) zumindest im Fügebereich (F) des Deckelelements (5) derart ausgebildet sind, dass das Deckelelement (5) in einer Ausgangsposition mit einer Spielpassung an der Aufnahmeeinheit (4) angeordnet wird und anschließend derart relativ zur Aufnahmeeinheit (4) in eine Endposition verdreht wird, dass das
Deckelelement (5) zumindest abschnittsweise mit einer Innenseite an einer Mantelfläche der Aufnahmeeinheit (4) im Fügebereich (F) anliegt und in den Anlagebereichen (AI bis A3) eine Flächenpressung erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (5) in der Endposition mit der Aufnahmeeinheit (4) verbunden, insbesondere verschweißt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung, insbesondere Verschweißung in den Anlagebereichen (AI bis A3) erzeugt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung, insbesondere Verschweißung in einem Laserschweißverfahren erzeugt wird.
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