具有贯穿容器壁的传感器装置的改进的保持装置的液体容器

技术领域

本发明涉及一种液体容器，尤其是用于机动车的液体容器，所述液体容器具有：容器壁，所述容器壁包围容器的构成为用于储存液体的储存空间；和贯穿容器壁的容纳开口，在所述容纳开口中容纳有贯穿容器壁的、沿着传感器纵轴线延伸的长形的传感器装置，其中传感器装置通过弹性的保持结构保持在容器上。

背景技术

这种液体容器从EP 2 442 079 A1中已知。该文献详细描述了作为传感器装置的由金属构成的接触销，所述接触销通过一件式地构成在金属接触部上的倒钩而锚固在液体容器的塑料材料上。通过弹性的保持结构保持在容器壁上的传感器装置在该文献中一般性地提及，但是未详细描述。

这种传感器装置能够用于测量液位、达到足够的填充高度或填充到液体容器中的液体的质量。通常，传感器装置成对地设置在液体容器中，使得一对传感器装置能够形成电测量电路的不同的极。根据该对传感器装置的两个传感器装置是否浸入储存在液体容器中的液体中，测量电路的电导率发生变化，使得能够根据测量电路中的电导率来确定：是否存在大量的液体储存在容器的储存空间中，使得该对传感器装置的两个传感器装置都被润湿。通过该对传感器装置在液体容器上的相应的空间布置，能够确定这样检测到的阈值填充高度，例如最小填充高度或最大填充高度。

根据该对传感器装置的布置和储存在储存空间中的液体的填充高度，该对传感器装置的浸入深度进而在测量电路中的电阻或通过该对传感器装置形成的电容能够发生改变，使得借助检测在测量电路中的电阻或/和电容，能够获得与液体容器中的填充高度成比例的检测信号。

如果成对的传感器装置在液体容器上设置成，使得它们从最小填充高度起持续地借助所储存的液体的与填充高度无关地恒定的润湿状态被润湿，则在测量电路中的电阻或通过该对传感器装置形成的电容仅与所储存的液体的电特性或介电特性相关，使得根据检测在测量电路中的电阻或电容，能够获得与液体质量，例如与其化学成分或与在液体中的预定的组分份额成比例的检测信号。

因此，例如能够在量方面和/或质量方面检测储存在机动车上的工作液体，如冷却液、用于车窗和前照灯清洁的喷水、含水的尿素溶液等。

至少一个传感器装置在此必须密封地且持久牢固地设置在液体容器上。

发明内容

本发明的目的是，能够改进已知的液体容器，使得所述液体容器能够在较高功能安全性的情况下以尽可能低的耗费制造。

本发明实现了在开始描述的液体容器中的目的，其方式在于：至少两个与传感器装置分开构成的弹性的保持结构彼此间轴向间隔开地设置，所述弹性的保持结构在传感器装置和固定至容器的结构之间径向延伸，其中保持结构固定在由传感器装置和固定至容器的结构构成的结构上并且分别支撑在另一结构上。

当前，传感器纵轴线用作用于描述本发明的坐标系的基础，使得传感器纵轴线限定沿着传感器纵轴线伸展的轴向方向、与传感器纵轴线正交地伸展的径向方向以及环绕传感器纵轴线的环周方向。除非在本申请中另有说明，否则术语“轴向方向”、“径向方向”和“环周方向”均涉及传感器纵轴线。

通过构成两个同时起作用的弹性的保持结构，传感器装置能够仅力配合地通过在保持结构和传感器装置之间作用的摩擦力充分可靠地轴向固定。在保持结构和支撑所述保持结构的结构之间作用的摩擦力同样能够通过选择用于保持结构的材料和通过选择进行支撑的结构的尺寸和材料在量值方面进行设定。因为在进行支撑的结构以及固定至容器的结构的已知的构型和实施方案的情况下，能够通过选择用于弹性的保持结构的材料来影响和设定在它们与进行支撑的结构之间起作用的摩擦系数。此外，材料的选择因此影响弹性模量，进而影响能够通过保持结构的弹性变形而获得的力。保持结构的尺寸或构型的选择也影响能够通过保持结构的弹性变形获得的力。

此外，通过以彼此轴向间隔开地构成两个弹性的保持结构，能够确定传感器装置在容器壁上的正确定向。因此尤其能够实现：传感器纵轴线与开口纵轴线同轴地伸展，贯穿容器壁的容纳开口优选沿着所述开口纵轴线延伸。通过传感器装置在容器壁上的正确定向此外实现：在储存空间中，传感器装置的检测部段设置在其按照计划应设置的位置处，使得其在期望的位置处检测储存在储存空间中的液体。

原则上能够提出，保持结构具有多个沿环周方向分布并且彼此间隔开地设置的部分保持结构，所述部分保持结构一起对传感器装置施加定心作用。因此，保持结构例如能够具有以120°的角间距设置的三个或通常以360°/n的角间距设置的n个径向的保持支柱。就此而言，至少一个保持结构优选沿在环周方向环绕地构成。为了在防止传感器装置围绕与传感器纵轴线正交的倾侧轴线倾侧的同时实现尽可能精确的定向，所有保持结构优选环绕地构成。然而，为了使传感器装置尽可能良好地密封以防止液体流出，优选的是，至少两个保持结构中的至少一个保持结构沿环周方向封闭环绕地构成。为了进一步提高传感器装置在容器壁上固定的密封作用，所有保持结构优选封闭环绕地构成。例如，每个保持结构能够构成为沿环周方向封闭环绕的、径向突出的保持和密封唇。根据保持结构是固定在传感器装置上还是固定在固定至容器的结构上，保持结构从其固定处径向向外或径向向内伸展。

为了实现随着在支撑部位处的逐渐变形而逐渐增加的弹性保持力，至少一个封闭环绕地构成的保持结构能够沿径向方向渐缩地构成。在此，保持结构优选在远离它的将其固定的结构朝向对其进行支撑的结构的方向上渐缩。因为保持结构在支撑状态下通常变形，因此渐缩的构成方案涉及保持结构的未变形的状态，即涉及以下状态，在所述状态中保持结构不支撑在工作状态下对其进行支撑的结构上。优选地，多于一个保持结构，特别优选地，所有保持结构沿径向方向渐缩地构成。

通常，至少一个保持结构，或优选所有保持结构在其径向端部区域上接触对其进行固定的结构，并且在其相反的径向端部区域上接触对其进行支撑的结构。

因此，原则上，在其径向端部区域上固定的并且在其另一径向端部区域上通过支撑而变形的保持结构能够桥接并且密封地封闭在传感器装置和固定至容器的结构之间的径向间隙。为了改进传感器装置在容器上保持的密封性，优选轴向地在至少两个保持结构中的一个保持结构和固定至容器的结构的径向凸起之间容纳有密封件，所述密封件在径向内侧贴靠在传感器装置上并且在径向外侧贴靠在容器的部段上。通过例如能够由O形环形成的附加的密封件还能够防止：如果例如所储存的液体强烈地作用到一个或多个保持装置的材料上，储存在储存空间中的液体到达一个或多个保持结构。

原则上，至少两个保持结构中的多个或所有保持结构能够构成有相同的材料和/或相同的构型。这简化了制造过程。而为了将不同的功能或功能重点分配到各个保持结构上，能够提出，至少两个保持结构中的一个保持结构关于其材料和/或其构型方面与至少两个保持结构的另一保持结构不同。因此，至少两个保持结构中的两个都能够有助于将传感器装置保持在容器上，其中一个保持结构与另一保持结构相比更强地有助于密封在传感器装置和容器或固定至容器的结构之间的径向间隙，而更弱地有助于将传感器装置在位置方面固定在容器上，并且其中另一保持结构更强地有助于在位置方面固定传感器装置，但是更弱地有助于密封径向间隙。总而言之，这种功能方面的重点分配能够引起整体上更好的密封性和整体上更好的位置固定。

如果两个保持结构由纤维和/或颗粒填充的塑料，尤其热塑性塑料形成，并且两个保持结构虽然具有相同的基体塑料和相同的填充材料，然而具有不同的填充度，则在两个保持结构之间的材料方面已经存在差异。

优选地，传感器装置和固定至容器的结构沿径向方向限定用于容纳上文提及的可选的密封件的容纳空间。在此，传感器装置通常径向向内对容纳空间限界，并且径向向外对固定至容器的结构限界。

保持结构能够沿轴向方向对容纳空间限界。通常容器壁或特别是固定至容器的结构的径向凸起能够沿轴向方向与保持结构相对置，进而同样沿轴向方向，然而在远离保持结构的方向上对容纳空间限界。

在至少两个保持结构中使用不同的材料和/或构型的一个优点能够在于，和与更刚性的保持结构在轴向上间隔开地设置的软弹性的保持结构相比，保持结构作为更刚性的保持结构由于其在朝向对其进行固定的、由传感器装置和固定至容器的结构构成的结构的方向上的径向和/或轴向变形的材料和/或构型和/或轴向变形而抵抗更大的变形阻力。优选地，这种更刚性的保持结构对可选的密封件的容纳空间进行限界，使得优选地，密封件设置在径向凸起和更刚性的保持结构之间。

原则上，固定至容器的结构能够相对于容器壁不可运动地设置在所述容器壁上，这例如通过粘合或通过使用单独的连接结构进行，尽管这不是优选的。优选地，固定至容器的结构与容器壁一件式地构成。容器壁的注塑方面的制造，例如制造为连接以形成液体容器的至少两个容器壳之一，在固定至容器的结构与容器壁的一件式构成方案中允许很大的设计自由度。

例如，固定至容器的结构能够至少部段地形成在径向外侧包围传感器装置的套筒。因此，传感器装置的被固定至容器的结构包围的部段能够被固定至容器的结构遮蔽进而受到保护。此外，套筒状地构成的固定至容器的结构能够用作插座，以用于容纳要与传感器装置连接的插接件。借助这种插接件，能够从传感器装置截取传感器信号并且将其传输至数据处理装置。在这种情况下，套筒状的固定至容器的结构构成在容器壁的背离储存空间的外侧上，尤其从容器壁向外突出。

固定至容器的结构，又再优选作为套筒，能够附加地或替选地设置在容器壁的指向储存空间的内侧上。

将固定至容器的结构构成为从容器壁突出的套筒对于以下情况也是有利的：在固定至容器的结构和传感器装置之间设置有密封件。因为密封件能够在径向外侧封闭环绕地贴靠在固定至容器的结构上，进而能够沿环周方向恒定地径向向内被预紧。

与优选的套筒形状不同，固定至容器的结构还能够具有多个腹板，所述腹板沿环周方向间隔开地彼此相继并且在一侧上从容器壁向内和/或向外突出。这种轴向突出的腹板能够在轴向部段中通过环周腹板相互连接。因此，固定至容器的结构也能够至少部段地具有笼状构型。

优选地，如果传感器装置是支撑保持结构的结构，则所述传感器装置在支撑区域中是无阶梯的并且具有沿轴向方向和沿环周方向优选无阶跃和无阶梯的连续的外表面。

然而，如果除了力配合或摩擦配合的连接之外，在保持结构和传感器装置之间还应实现形状配合的连接，以便能够实现传感器装置在容器壁上的尽可能高的位置可靠性，传感器装置能够具有至少一个，优选至少两个彼此间轴向间隔开地设置的径向槽，其中保持结构接合到径向槽中，进而固定在传感器装置上或支撑在其上。如果在传感器装置上构成至少两个径向槽，则对于至少两个径向槽适用的是，在每个径向槽中固定或支撑有另一保持结构。

优选地，当至少两个保持结构支撑在传感器装置上时，至少一个保持结构支撑在径向槽的槽底上。出于上文已经提到的原因，于是优选槽底具有沿轴向方向和沿环周方向无阶跃和无阶梯的连续的外表面。

因为为了将传感器装置安装在容器壁上变得容易，优选地，所有保持结构固定在相同的结构上并且分别支撑在相同的其它结构上，因此传感器装置优选在数量方面具有不多于设置用于保持所述传感器装置的保持结构的径向槽。例如，能够在传感器装置上构成与容器上设置的保持结构相同数量的径向槽。

为了避免在至少一个保持结构上的可能的破坏性缺口效果和应力峰值，优选提出，两个保持结构中的至少一个，优选所有保持结构，在其支撑的径向端部区域上--在考虑保持结构在包含传感器纵轴线的剖面中的纵剖面视图中处于未变形的状态下--具有凸出的外表面。优选地，出于相同的原因，在其上支撑至少一个保持结构的进行支撑的结构上的接触面构造为不具有阶梯或阶跃，尤其是柱形或锥形地构造。

根据第一可行的设计方案，至少两个保持结构能够固定在固定至容器的结构上并且从其径向向内突出。在未变形的状态下，保持结构的净宽度优选小于传感器装置的直径，尤其小于传感器装置在传感器装置的设置用于以进行支撑的方式贴靠保持结构的轴向部段中的直径。因此能够确保：保持结构能够通过以进行支撑的方式贴靠在传感器装置上而被径向变形，进而能够以预应力贴靠在传感器装置上。

原则上，至少两个保持结构首先能够制造为与固定至容器的结构分开构成的构件，并且与固定至容器的结构粘合或者以其它方式连接。保持结构与固定至容器的结构的特别快速和易于制造的并且同时特别可靠的连接能够通过如下方式获得：至少两个保持结构中的至少一个，优选所有保持结构与固定至容器的结构材料配合地连接，尤其通过注塑连接，进而固定在固定至容器的结构上。同样对此，以注塑的方式制造容器结构，优选连同具有其的容器壳和至少一个保持结构一起制造，是有利的。如果对于至少一个保持结构期望与固定至容器的结构的材料不同的材料，例如对固定至容器的结构和保持结构在构型和/或量方面不同地填充热塑性塑料，这能够通过双组分或多组分注塑方法来实现。

对于至少一个保持结构应由与对其进行固定的固定至容器的结构相同的材料形成的情况，该至少一个保持结构能够与固定至容器的结构一件式地构成，例如通过注塑构成。

替选地，至少两个弹性的保持结构能够固定在传感器装置上。然后优选地，通过用必要时填充的、热塑性塑料包覆注塑传感器装置来形成两个弹性的保持结构。为了将至少一个保持结构更好地锚固在传感器装置上，能够将所述保持结构固定在传感器装置上的上文提及的径向槽的区域中。为此，对传感器装置包覆注塑的保持结构优选完全填满径向槽，并且特别优选地在至少一侧，优选在两侧上，轴向延伸超出径向槽。

优选地，传感器装置在容器的储存空间中进行感测并且允许在储存空间之外截取传感器信号。为了能够确保：传感器装置能够将在储存空间中产生的传感器信号通过容器壁向外传输，所述传感器装置构成为沿着其传感器纵轴线导电。为了该目的，传感器装置能够包括金属杆或者是金属杆。优选地，传感器装置构成为在至少90％的，特别优选地在其整个轴向延伸长度上导电。

尤其呈金属杆形式的传感器装置的金属优选为不锈钢，以用于实现在低成本与高的机械和化学耐抗性之间的尽可能好的折衷。优选地，传感器装置仅是金属杆。金属杆能够部段地用不同的金属电镀覆层，例如用贵金属电镀覆层。

附图说明

下面根据附图详细阐述本发明。附图示出：

图1示出穿过根据本发明的第一实施形式的液体容器的保持传感器装置的部段的粗略示意性纵剖视图；

图2示出穿过根据本发明的第二实施形式的液体容器的保持传感器装置的部段的粗略示意性纵剖视图；和

图3示出穿过根据本发明的第三实施形式的液体容器的保持传感器装置的部段的粗略示意性纵剖视图。

具体实施方式

因为在所示出的示例中，传感器装置绝大部分以及固定至容器的结构关于传感器纵轴线完全旋转对称地构成，为了简化地示出，在图1至图3中分别仅示出液体容器的部段的分别位于作为旋转对称轴线的传感器纵轴线的一侧上的部分和传感器装置的固定至容器的结构。

图1至图3是未按比例的。

在图1中，根据本发明的液体容器通常用10表示。容器10包括容器壁12，所述容器壁包围储存空间14，进而与外部环境U隔开。液体容器10例如能够用于：储存机动车的工作液体，如冷却液、水、含水溶液、悬浮液和乳液。

容器壁12具有容纳开口16，示例性地构成为金属杆18的传感器装置20穿过所述容纳开口从外部环境U伸入储存空间14中。传感器装置20的伸入储存空间14中的纵向端部20a构成为钝的、朝向纵向端部渐缩的尖端。传感器装置20的位于储存空间14之外的纵向端部20b扁平地构成为接触凸片。能够将数据传输线的未示出的接触靴推到所述接触凸片上，以建立导电接触。除了构成为接触凸片的纵向端部20b之外，传感器装置20关于在中心穿透所述传感器装置的设想的虚拟传感器纵轴线S旋转对称地构成。

传感器装置20的位于接触凸片和渐缩的尖端之间的最大部分20c示例性地柱形地构成。

容器壁12是以注塑技术生产的容器壳22的一部分。套筒状的固定至容器的结构24与容器壁12一件式地构成，在示出的示例中，所述固定至容器的结构从容器壁12，以包围传感器装置20的轴向部段的方式，朝向外部环境U突出。

更远离容器壁12设置的第一弹性的保持结构26以沿环周方向封闭地环绕传感器纵轴线S的保持唇的构型固定在固定至容器的结构24上。

此外，靠近容器壁12设置的第二弹性的保持结构28固定在固定至容器的结构24上。第二保持结构28也封闭地环绕传感器纵轴线S。然而，虽然第一保持结构26在未变形的状态下--在考虑在包含传感器纵轴线S的剖面中的纵剖面视图时--，示例性地具有三角形横截面，但第二保持结构28在未变形的状态下在相同的剖面中示例性地具有梯形横截面构型。在上文考虑的未变形的状态下，两个保持结构都具有特定用于支撑在传感器装置20上的凸形轮廓。在图1中示出在变形状态下的两个保持结构26和28，在变形状态中所述保持结构以其远离固定至容器的结构24的端部区域贴靠在传感器装置20的柱形外表面20d上。在完成组装的容器10上存在已变形状态，因为分别由保持结构26和28形成的开口的净宽度小于传感器装置20的柱形外表面20d的直径。

第一保持结构26和第二保持结构28注塑到固定至容器的结构24上，并且与其材料配合地连接。尽管存在这种材料配合的连接，但是在图1中以彼此上下并且以与固定至容器的结构24不同的阴影线示出保持结构26和28。这应示出：保持结构26和28由不同的材料形成，并且用于制造保持结构26和28的每种材料也与固定至容器的结构24的材料不同。当前，固定至容器的结构24、第一保持结构26和第二保持结构28的材料虽然优选具有相同的热塑性塑料，这便于材料配合的连接，然而玻璃纤维的填充度不同。

例如，容器壁12和固定至容器的结构24能够具有最高的玻璃纤维填充度，以用于实现尽可能稳定的容器。优选地，作为软弹性的保持结构的第一保持结构26与形成更刚性的保持结构的第二保持结构28相比具有更低的玻璃纤维填充度。然而，第二保持结构28的玻璃纤维填充度也能够低于固定至容器的结构24的玻璃纤维填充度。因此，刚性的固定至容器的结构24能够形成有材料配合地固定在其上的可弹性变形的保持结构26和28。

由于用玻璃纤维更强地填充的材料以及此外由于其在未变形的状态下的梯形构型，更刚性的第二保持结构28的变形与软弹性的第一保持结构26的变形相比引起保持结构28施加到传感器装置20上的更大的法向力。因此，第一保持结构26更强地有助于密封在固定至容器的结构24和传感器装置20之间的径向间隙30，而第二保持结构28更有助于将传感器装置20轴向固定在容器10上。

为了更可靠地密封径向间隙30，可选地，在环形容纳空间32中在固定至容器的结构24的套筒部段36和径向凸起34、第二保持结构28和传感器装置20之间设置有密封件38，例如O形环。密封件38在径向外侧贴靠在固定至容器的结构24的套筒部段36上，并且在径向内侧贴靠在传感器装置20的部段20c上。

为了在容器10上完成安装传感器装置20，传感器装置20仅需从外部环境U引导穿过容纳开口16。在图1的实施例中，传感器装置20仅摩擦配合地保持在固定至容器的结构24上。由于传感器装置20的通过两个保持结构26和28的定向，传感器纵轴线S与在中央穿透容纳开口16的设想的虚拟的开口轴线A同轴。

由于保持结构26和28的弹性以及分别在所述保持结构与传感器装置20之间作用的摩擦力，传感器装置20在容器10的运行使用寿命期间不会因振动等相对于容器壁12移位。

在图2中示出根据本发明的液体容器的第二实施形式并且用110表示。在图2的第二实施形式中，与在图1的第一实施形式中相同的且功能相同的构件和构件部段设有相同的附图标记，然而增加了数字100。

下面仅就此描述在图2中示出的第二实施形式与第一实施形式的不同之处，否则第一实施形式的描述也用于阐述第二实施形式。

第二实施形式基本上对应于第一实施形式，其区别在于：在传感器装置120上构成有靠近纵向端部120b的第一径向槽140和靠近纵向端部120a的第二径向槽142。

第一保持结构126以其远离固定第一保持结构126的固定至容器的结构124的纵向端部支撑在第一径向槽140的槽底上并且贴靠在所述槽底上。第二保持结构128类似地以其远离固定第二保持结构128的固定至容器的结构124的纵向端部支撑在第二径向槽142的槽底上并且贴靠在所述第二径向槽的槽底上。

因为第一径向槽140支撑第一弹性的保持结构126，并且因为第二径向槽142支撑第二弹性的保持结构128，第一和第二径向槽140和142与相关联的保持结构126和128一样封闭地环绕传感器纵轴线S。在所示出的实施例中示出具有矩形的槽横截面的径向槽。然而，这并非必须如此。代替矩形的槽横截面，槽横截面能够具有任意其它构型，例如梯形、部分圆形、部分椭圆形、通常为多边形或弯曲的。为了保护保持结构，优选地，支撑所述保持结构的槽底沿轴向方向和环周方向不具有阶跃和阶梯。

通过将保持结构126和128接合到径向槽140和142中，除了第一实施形式的仅摩擦配合的保持之外，能够实现一定的形状配合部分，除了摩擦配合之外，所述形状配合部分有助于将传感器装置120固定在容器壁112上。

在图3中示出根据本发明的液体容器的第三实施形式并且用210表示。在图3的第三实施形式中，与在图1的第一实施形式中相同且功能相同的构件和构件部段设有相同的附图标记，然而增加了数字200。在图3的第三实施形式中，与在图2的第二实施形式中相同且功能相同的构件和构件部段设有相同的附图标记，然而增加了数字100。

下面仅就此描述在图3中示出的第三实施形式与前两个实施形式的不同之处，否则前两个实施形式的描述也用于阐述第三实施形式。

在第三实施形式中，传感器装置220的金属杆218与第二实施形式的传感器装置120的金属杆118相同地构成。在第三实施形式与前两个实施形式之间的不同之处在于，第三实施形式的保持结构226和228固定在传感器装置220的金属杆218上，并且支撑在套筒状的固定至容器的结构224的内表面上。

为了固定保持结构226和228，金属杆218由相应的保持结构的塑料材料包覆注塑，使得保持结构126和128的构成以及将所述保持结构固定在传感器装置220的金属杆218上同时进行。原则上，金属杆218也能够构成为不具有径向槽240或242并且由相应的保持结构的塑料材料包覆注塑。当前，在第三实施例中，径向槽240或242用于借助包覆注塑不仅实现相应的塑料材料与金属杆218的力配合，而且附加地实现形状配合。为此，每个保持结构226和228的塑料材料完全填满与其相关联的径向槽240和242。此外，每个保持结构226和228优选轴向地延伸超出固定相应的保持结构226或228的径向槽240或242一段，使得通过保持结构的其它塑料材料覆盖位于径向槽240或242的径向支腿与固定在相应的径向槽240或242上的保持结构226或228的位于其之间的塑料材料之间的径向接缝。

如在图3中示出的，例如，在考虑在包含传感器纵轴线S的剖面中的剖视图时，第一保持结构226在未变形的状态下也具有带有凸形贴靠轮廓的梯形横截面。因此，原则上应表达：在图1至3中示出的保持结构的横截面构型能够与分别示出的构型不同。