Dichtungsring mit einem Sensor, Fluidverbindung, Kühlkreislauf und Verfahren zur Herstellung einer Dichtung

Zur fluiddichten Verbindung von zwei Komponenten werden

Dichtungen verwendet, die einen dichten Übergang zwischen zwei Leitungen, zwei Komponenten oder einer Komponente und einer Leitung ermöglichen. Durch den inneren Querschnitt („Innen- querschnitt" ) der Dichtung wird ein Fluid geführt.

Oftmals ist es zweckmäßig, Eigenschaften des Fluids zu erfassen, beispielsweise Drucktemperatur, Viskosität oder Ähnliches . Dies ist insbesondere bei Kühlfluiden (d.h. Temperierungsfluiden bzw . Wärmeübertragungsmedien) der Fall.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der auf einfache Weise eine Eigenschaft eines Fluids, das sich durch einen Kanal strömt, auf einfache Weise erfasst werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Eigenschaften, Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich mit der Beschreibung und den beigefügten Figuren.

Es wird vorgeschlagen, einen Dichtungsring mit einem Sensor auszustatten, der in den Querschnitt des Dichtungsrings hin ^¬ einragt. Dadurch kann eine Eigenschaft des Fluids auf einfache Weise erfasst werden, ohne dass der Sensor selbst zusätzlich abgedichtet werden muss. Die Dichtung ermöglicht somit eine fluiddichte Verbindung zum Führen de Fluids und bildet gleichzeitig die Abdichtung für einen Sensor, der in das Fluid bzw. in den inneren Querschnitt des Dichtungsrings hineinragt. Der Dichtungsring sorgt für eine fluiddichte Verbindung eines Kanals.

Zudem kann beim Herstellen des Dichtungsrings, etwa beim Spritzen oder Gießen des Dichtungsrings, bereits der Sensor oder zumindest eine Halterung hierfür montiert werden, sodass bei der Befestigung des Dichtungsrings bereits der Sensor mit montiert ist .

Es ergibt sich eine deutlich einfachere Fertigung einer flu- iddichten Verbindung mittels des Dichtungsrings und eine be ^¬ sonders einfache Struktur, die somit auch weniger anfällig für Fehler ist als komplexere Strukturen, etwa bei denen Sensoren mit eigenen Abdichtungsmaßnahmen eingebracht werden. Der hier beschriebene Dichtungsring ist mit einem Sensor ausgestattet. Der Dichtungsring weist einen umlaufenden Abschnitt auf. Dieser umlaufende Abschnitt entspricht einer abdichtenden Wand, die geeignet ist, eine fluiddichte Verbindung in einem Kanal herzustellen. Der umlaufende Abschnitt kann profiliert sein. Der (äußere), umlaufende Abschnitt verläuft entlang einer geschlossenen Kurve, die beispielsweise ein Vieleck, ein abgerundetes Vieleck, einem Kreis, einer Ellipse oder einer ovalen Form entsprechen kann. Insbesondere verläuft der umlaufende Abschnitt entlang zweier Halbkreise oder

Halbovale, die über zwei gerade Linienabschnitte miteinander verbunden sind, die vorzugsweise parallel zueinander sind.

Der umlaufende Abschnitt des Dichtungsrings umgibt einen Be ^¬ reich. Der Bereich entspricht insbesondere dem inneren Quer- schnitt des Dichtungsrings. Der Dichtungsring ist eingerichtet, in einem montierten Zustand durch den Bereich hindurch Fluid zu leiten. Der Dichtungsring umfasst einen Steg. Dieser erstreckt sich in den Bereich hinein, überspannt den Bereich oder ist allgemein in dem Bereich angeordnet. Vorzugsweise weist der Steg einen Punkt auf, der dem Mittelpunkt oder einer Mittellinie des Querschnitts entspricht. Der Steg kann vorzugsweise entlang eines Durchmessers des Dichtungsrings verlaufen, entlang einer Hauptdiagonalen oder Nebendiagonalen oder entlang einer Hauptoder Nebenachse des Bereichs (abhängig von der geometrischen Grundform Form des Bereichs) . Der Steg ist mit einem Sensor ausgestattet. Dadurch wird der Sensor in dem Bereich platziert. Als Steg kann jede Erhebung bezeichnet werden, die sich vom umlaufenden Abschnitt den Bereich hinein erstreckt. Der Bereich ist nicht notwendigerweise ein Ebenenabschnitt, in dem auch der Dichtungsring liegt, sondern kann zur Ebene des Dichtungsrings versetzt sein, um so beispielsweise axial von dem Dichtungsring hervorzustehen. Es ergibt sich jedoch eine mechanisch robuste Ausführung, wenn der Steg entlang einer Ebene verläuft, in der auch der Dichtungsring liegt.

Der Sensor ist vorzugsweise ein Temperatursensor, kann jedoch auch ein Drucksensor oder Viskositätssensor sein. Der Dichtungsring kann ferner über eine elektrische Leistung, etwa über ein Kabel, verfügen, die oder das elektrisch mit dem Sensor verbunden ist und an dem Steg befestigt ist. Die elektrische Verbindung ragt zumindest teilweise durch eine Außenseite des Dichtungsrings hindurch oder weist dort einen Anschlussbereich auf. Die elektrische Verbindung dient zur Übertragung des Sensorsignals und ggf. auch zur Übertragung einer Sensorver ^¬ sorgungsspannung, falls eine derartige Spannung notwendig ist. In einer weiteren Ausführungsform ist der Sensor ein magnetischer Sensor, beispielsweise ein Hall-Sensor, bei dem eine Versorgungsspannung notwendig wäre. Weiterhin kann der Sensor einen Verstärker aufweisen, der eine Spannungsversorgung erfordert. Die elektrische Verbindung ist an dem Steg befestigt oder in diesem (teilweise) eingebettet.

Der Steg und der umlaufende Abschnitt des Dichtungsrings können als ein Teil vorgesehen sein. Mit anderen Worten können der Steg und der umlaufende Abschnitt einteilig ausgebildet sein.

Insbesondere sind beide aus dem gleichen Material gefertigt, beispielsweise aus einem Dichtungsmaterial. Bei alternativen Ausführungsformen ist der Steg aus einem anderen Material als der umlaufende Abschnitt des Dichtungsrings, beispielsweise ein Kunststoff mit geringerer Elastizität wie das Material des Dichtungsrings, oder ein Metallmaterial. Bei der Herstellung wird der Steg an dem Dichtungsring befestigt. Der Steg kann an dem Dichtungsring befestigt sein mittels eines Befestigungs ^¬ elements; vorzugsweise ragt der Steg jedoch in den umlaufenden Abschnitt hinein, beispielsweise indem der Abschnitt einen Endabschnitt des Stegs umgreift. Beispielsweise kann dies erzeugt werden, indem der Steg von dem umlaufenden Abschnitt teilweise umspritzt wird oder in diesen teilweise eingebettet wird .

Es kann vorgesehen sein, dass der Sensor vollständig in dem Steg eingebettet ist. Vorzugsweise sind dann auch elektrische Verbindungen, die zum Sensor führen, in den Steg eingebettet. Alternativ ist der Sensor an oder in einer Halterung befestigt. Die Halterung ist wiederum mit dem umlaufenden Abschnitt mechanisch verbunden. Die Halterung kann den Steg bilden. Alternativ ist die Halterung ein Teil des Stegs, wobei der Steg einen Abschnitt aufweist, in dem die Halterung befestigt ist. Der Steg kann von einem ersten Punkt des umlaufenden Abschnitts bis zu einem zweiten Punkt des umlaufenden Abschnitts verlaufen. Insbesondere können die zwei Punkte diametral entgegengesetzt sein. In diesem Fall überspannt der Steg den Bereich vollständig. Es ergibt sich eine beidseitige mechanische Lagerung für den Sensor. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Steg nur in den Bereich hineinragt, jedoch ohne diesen vollständig zu überspannen. Der Steg ragt hierbei vorzugsweise zur Mitte des Bereichs hin. Es ergibt sich ein Kragarm, der von dem Steg gebildet wird, und der an dem umlaufenden Abschnitt des

Dichtungsrings fest gelagert ist. Dadurch wird vom Steg weniger der Querschnittsfläche eingenommen, als bei einem Steg, der den Bereich vollständig überspannt. Der Sensor ist vorzugsweise in der Mitte des Dichtungsrings befestigt, insbesondere in der Mitte des Bereichs, der von dem umlaufenden Abschnitt umgriffen wird.

Der Sensor ist vorzugsweise von dem Steg umspritzt. Dadurch kann der Sensor auf besonders einfache Weise montiert und gleichzeitig abgedichtet werden. Der Sensor ist vorzugsweise vollständig von dem Steg umspritzt; es kann ein wärmeleitendes Element vorgesehen sein, das mit dem Sensor verbunden ist und einen Teil einer Außenseite des Stegs bildet. Vorzugsweise ist auch die elektrische Verbindung, welche zum Sensor führt, von dem Steg umspritzt, insbesondere in einer in Umlaufrichtung gesehen vollständigen Art und Weise. Weiterhin wird eine Fluidverbindung mit zwei Abschnitten beschrieben, die mittels einer Dichtung miteinander verbunden sind, die wie vorangehend beschrieben mit einem Sensor ausgestattet ist. Eine erste Möglichkeit ist es, dass zwei Leitungen mittels der Dichtung miteinander verbunden werden. In diesem Fall ragt der Sensor in die Fluidverbindung, das heißt in den Kanal, der von der Fluidverbindung ausgebildet wird, (und somit in den Innenquerschnitt der Dichtung) hinein. Die zwei Abschnitte der Fluidverbindung können gebildet werden von zwei Leitungen. Die zwei Abschnitte der Fluidverbindung können auch gebildet werden von einer Komponente einerseits, etwa einem Einlass- oder Auslass einer Komponente, und einer Leitung andererseits. Auch hier ragt die Dichtung in den entstehenden Kanal hinein. Weiterhin können zwei Komponenten direkt über die Dichtung miteinander verbunden werden, beispielsweise ein Einlass der ersten Komponente mit einem Auslass der zweiten Komponente, wobei auch hier durch den Steg der Sensor in den Kanal hineinragt, der von der fluiddichten Verbindung ausgebildet wird, und der Fluid führen kann. Die Fluidverbindung ist insbesondere eine Flüssigkeitsverbindung, kann jedoch auch eine Gasverbindung sein. Insbesondere ist das Fluid ein Kühlmedium, beispielsweise eine Kühlflüssigkeit wie Wasser oder Öl. Ferner kann die Fluidverbindung allgemeiner betrachtet eine Wär- memediumverbindung sein.

Gemäß einer Ausführungsform wird ein Kühlkreislauf einer Fahrzeugkomponente dargestellt, wobei der Kühlkreislauf eine Fluidverbindung wie vorangehend beschrieben aufweist. Mit anderen Worten umfasst der Kühlkreislauf der Fahrzeugkomponente mindestens einen Dichtungsring, der wie hier beschrieben ausgestaltet ist. Der Kühlkreislauf ist ein Kühlkreislauf, der zur fluidischen Anbindung einer Fahrzeugkomponente ausgestaltet ist. Gemäß einer anderen Betrachtungsweise umfasst die Fahr- zeugkomponente selbst den Kühlkreislauf. Der Kühlkreislauf kann einen Kühlkreislauf einer Leistungselektronik sein. Die

Fahrzeugkomponente kann neben einer Leistungselektronik auch als eine andere Komponente ausgebildet sein, in der Wärme erzeugt wird, beispielsweise ein Verbrennungsmotor oder eine Klima ^¬ anlage. Anstatt eine Fluidverbindung eines Kühlkreislaufs einer Fahrzeugkomponente wie hier beschrieben auszugestalten kann auch eine Fluidverbindung eines Wärmemediumkreislaufs einer Fahr- zeugkomponente wie hier beschrieben ausgestaltet sein, in dem der betreffende Kreislauf mindestens einen Dichtungsring aufweist, der wie hier beschrieben ausgestaltet ist. Der Kühlkreislauf ist insbesondere ein Kühlkreislauf eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs .

Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung wie vorangehend erwähnt beschrieben. Zur Herstellung einer Dichtung, die einen Sensor aufweist, wird ein umlaufender Abschnitt gespritzt, insbesondere ein umlaufender Abschnitt, wie er vorangehend beschrieben ist. Dieser umlaufende Abschnitt umgibt einen freien Bereich, insbesondere im Sinne eines Querschnitts. Ferner wird ein Steg gespritzt, der in dem freien Bereich angeordnet ist. Mit anderen Worten wird ein Steg gespritzt, der in den freien Bereich hineinragt, oder der den freien Bereich überspannt. Der Steg ist vorzugsweise gerade. Es kann vorgesehen sein, dass ein Sensor durch das Spritzen des Stegs in den Steg eingebettet wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass einer Halterung durch das Spritzen des Stegs in den Steg eingebettet wird. In einem weiteren Schritt kann dann der Sensor an der Halterung befestigt werden. Zudem kann durch das Spritzen des Stegs der Sensor in den Steg eingebettet werden, wobei bei diesem Spritzen des Stegs auch eine elektrische Verbindung in den Steg einspritzt wird. Insbesondre wird durch das Spritzen des Stegs ein mit Kabel versehener Sensor in den Steg eingebettet, wobei auch ein Abschnitt des Kabels in dem Steg eingebettet wird.

Dadurch kann die Montage des Sensors bereits beim Herstellen der Dichtung teilweise oder vollständig durchgeführt werden.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Dichtung im Querschnitt.

Die Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Fluidverbindung. Die Fig. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit, eine Dichtung mit einem Sensor auszuführen.

Die Fig. 1 zeigt einen Bereich B, der von dem umlaufenden Abschnitt U umgeben ist. Ein Steg ST erstreckt sich durch die Mitte des Bereichs B hindurch. In dem Steg ST ist ein Sensor SE vorgesehen (gestrichelt dargestellt) . Der Sensor ist über ein Kabel KL anschließbar. Auch das Kabel KL, das heißt allgemein die dargestellte elektrische Verbindung, ist in dem Steg ST ein- gebettet. Dadurch weist die Dichtung D einen Bereich B auf, durch den hindurch Fluid geleitet werden kann, während der Steg eine Messung einer Eigenschaft des Fluids über den Sensor SE ermöglicht. Hierbei bildet der umlaufende Abschnitt U ein flu- iddicht verbindendes Element, um einen Kanal auszubilden, währen der Steg ST als Halterung für den Sensor SE dient.

Die beispielhaft dargestellte ovale Form ist eine von vielen Möglichkeiten, wobei letztendlich die Querschnittsform des Dichtungsrings von der Anwendung abhängt. Dargestellt ist, dass der beispielhafte ovale Dichtungsring mit einem Steg ST versehen ist, welcher entlang einer Nebenachse der Ellipse erstreckt, welche den Außenrand des Bereichs B bildet.

Die Fig. 2 zeigt eine Fluidverbindung mit zwei Abschnitten LI, L2 die hier beispielhaft als Leitung dargestellt sind. Dadurch werden zwei Komponenten Kl und K2 miteinander verbunden. Die Leitungen LI und L2 werden über eine Dichtung D miteinander verbunden, die wie hier beschrieben ausgebildet ist. Die Fig. 2 ist lediglich symbolhaft, wobei insbesondere nur für die Ausbildung der Fluidverbindung relevante Merkmale dargestellt sind; insbesondere sind keine weiteren Befestigungsmittel zur Befestigung der Leitungen LI und L2 dargestellt.

Es ist zu erkennen, dass die Dichtung D einen Steg ST aufweist, der bis ungefähr zur Mitte (bezogen auf den Querschnitt) des Bereichs B führt. In dem Steg ST ist ein Sensor SE vorgesehen, von dem ein Kabel, gestrichelt dargestellt, wegführt, insbe ^¬ sondere in einer radialen Richtung durch die Dichtung D hindurch. Die Komponenten Kl und K2 können beispielsweise eine Kälte ^¬ mittelpumpe und eine Leistungselektronik wie ein DC/DC-Wandler oder einen Inverter eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs sein. Anhand der Fig. 2 lässt sich erkennen, dass durch die Anordnung der Dichtung D zur Verbindung der Leitung LI und L2 automatisch auch der Sensor SE in dem Kühlkanal befestigt wird, sodass auf einfache Weise ein Temperatursensor SD fluiddicht in dem Kanal eingebracht werden kann. Da das Kühlfluid den Sensor SE umgibt, kann dieser auf einfache Weise die Temperatur erfassen.

Es sei nochmals erwähnt, dass die Querschnittsform der Dichtung D wie in Fig. 1 dargestellt lediglich beispielhaft ist; ein weiteres Beispiel sieht vor, dass der umlaufende Abschnitt die Form von zwei Halbkreisen hat, die zueinander gerichtet sind, und die mittels gerade (und paralleler) Linien miteinander verbunden sind. Anstatt von Kreishälften können auch Hälften einer ovalen oder ellipsoiden Form verwendet werden. Auch polygonale

Querschnittsformen sind für den Bereich denkbar.

Die Figur 3 zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung eines Dichtungsrings D'.

Der Dichtungsring D' ist mit einem Sensor SE ' ausgestattet. Der Dichtungsring D' umgibt einen Bereich B' . Der Bereich B' dient, wenn der Dichtungsring montiert ist, zum Führen eines Wärmefluids (wie vorangehend beschrieben) . Der Bereich B' entspricht dem inneren Querschnitt des Dichtungsrings. In dem Dichtungsring D' ist ein Sensor SE ' eingelassen, insbesondere ein Sensor, wie er vorangehend beschrieben ist, etwa ein Temperatursensor. Der Sensor kann wie dargestellt vollständig in dem Dichtungsring eingelassen sein, oder ist nur teilweise eingelassen. Im letztgenannten Fall weist der Sensor einen sensiblen Bereich auf die für die Größe empfindlich ist, welche der Sensor misst, etwa eine Fläche, die beispielsweise die Temperatur misst. Zudem kann der Sensor ein Temperatursensor sein, wobei ein Wärmeleitungselement vom Sensor (der insbe- sondere vollständig eingebettet ist) zu einer Innenseite des Dichtungsrings führt.

Dadurch kann über die Innenseite Wärme zwischen dem Fluid innerhalb des Querschnitts transportiert werden, so dass der Sensor die Temperatur des Fluids messen kann.

Allgemein, d.h. auch für die anderen Ausführungsformen innerhalb dieser Beschreibung, kann der Sensor wärmeübertragend mit einer Innenseite des Dichtungsrings verbunden sein, insbesondere mit dem Bereich, der von dem Dichtungsring umgeben ist. Es kann Verbindungselement vorgesehen sein, das für die Größe leitend bzw. verbindend wirkt, zu dessen Erfassung der Sensor ausgebildet ist. Das Verbindungselement erstreckt sich vorzugsweise vom Sensor zum Bereich bzw. zum Innenquerschnitt des Dichtungsrings und kann in den Bereich hineinreichen, während der Sensor vorzugsweise in dem Dichtungsring (siehe Figur 3) oder in dem Steg (siehe Figur 1) eingebettet ist. Das Verbindungselement kann von einem Abschnitt des Dich ^¬ tungsrings ausgebildet sein, sofern dessen Material für die zu erfassende Größe leitend wirkt. Alternativ kann ein Verbin ^¬ dungselement verwendet werden, das aus einem anderen Material als der restliche Dichtungsring ausgebildet ist, etwa ein Material, das für die zu erfassende Größe besser leitet als das Material des Dichtungsrings. Im Falle eines Temperatursensors wäre dies etwa ein Metallmaterial, während der Rest des Dichtungsrings aus (elastischem) Dichtmaterial wie Gummi ausgebildet ist.