DE102004050437A1

DE102004050437A1 - Gehäuse zur Aufnahme eines optischen Sensor

Info

Publication number: DE102004050437A1
Application number: DE200410050437
Authority: DE
Inventors: Jens Ehrhardt; Alexander Schneider
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-10-16
Filing date: 2004-10-16
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-10-17
Also published as: DE102004050437B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Aufnahme eines optischen Sensors in einem Nutzraum, wobei das Gehäuse zum Betrieb des optischen Sensors in einem heißen oder in einem kalten Medium ausgebildet ist. Dazu sind an dem Gehäuse Anschlüsse für ein Kühlmittel oder ein Heizmittel ausgebildet. DOLLAR A Der Nutzraum des Gehäuses ist innerhalb eines separaten Bauteils ausgebildet. Das Kühlmittel oder das Heizmittel durchströmt einen Mantel, der zwischen dem Gehäuse und dem separaten Bauteil ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Aufnahme eines optischen Sensor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Beispielsweise bei der Entwicklung von Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug ist es vorteilhaft die Vorgänge im Inneren der Brennkraftmaschine beobachten zu können. Dazu ist bedarf es eines speziellen Gehäuses, innerhalb dem ein optischer Sensor betrieben werden kann, und das beispielsweise in von Schmieröl oder heißen Gasen durchströmten Hohlräumen der Brennkraftmaschine bestehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Gehäuse zur Aufnahme eines optischen Sensor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, das in extremen Umgebungen betrieben werden kann, und dass die Erfassung qualitativ hochwertiger Sensorsignale durch den optischen Sensor gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach das Gehäuse zum Betrieb in einem heißen oder kalten Medium ausgebildet ist. Dabei sind an dem Gehäuse Anschlüsse ausgebildet, über welche dem Gehäuse ein Kühlmittel oder ein Heizmittel zugeführt werden kann. Der Nutzraum zur Aufnahme des optischen Sensors ist innerhalb eines separaten Bauteils ausgebildet, wobei das Kühlmittel oder das Heizmittel einen Mantel durchströmt, der zwischen dem Gehäuse und dem separaten Bauteil ausgebildet ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das separate Bauteil als Buchse ausgebildet ist, wobei die Buchse mittels Dichtungen gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist. Die Buchse ist vorteilhaft zylindrisch ausgebildet, so dass als Dichtungen O-Ringe verwendet werden können.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Gehäuse eine Durchtrittsscheibe für die von dem optischen Sensor zu erfassenden elektromagnetische Wellen angeordnet ist. An dem Gehäuse ist eine Spülvorrichtung für die Durchtrittsscheibe ausgebildet, damit der optische Sensor möglichst unverzerrte Informationen erhält.

Die Spulvorrichtung der Durchtrittsscheibe weist ein gegen die Durchtrittsscheibe gerichtetes Spülrohr auf, wobei über das Spülrohr ein Spülmittel gegen die Durchtrittsscheibe gefördert wird. Das Spülmittel kann beispielsweise Luft, ein Lösungsmittel das Medium selbst oder ein anders geeignetes Mittel sein.

In einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der optische Sensor als CCD-Chip (ccd: charge coupled device) oder als CMOS-Chip (complementary metal oxide semiconductor) ausgebildet ist, so dass das Gehäuse ein Kameragehäuse bildet.

Das Gehäuse kann für Untersuchungen innerhalb einer befeuerten Brennkraftmaschine in einem Hohlraum der Brennkraftmaschine fest montiert werden, wobei die Versorgungsleitungen des Gehäuses und des optischen Sensors aus der Brennkraftmaschine herausgeführt sind. Das Medium, innerhalb dem das Gehäuse betrieben wird, ist dabei das Schmieröl der Brennkraftmaschine.

In einer letzten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse aus einem gegenüber dem Medium resistenten Material gefertigt ist. Zudem ist das Material des Gehäuses gegenüber den Temperaturen des Mediums beständig ausgebildet, beispielsweise aus Edelstahl, Aluminium oder Keramik.

Das erfindungsgemäße Gehäuse zur Aufnahme eines optischen Sensor kann durch die Anschlussmöglichkeit eines Heiz- bzw. Kühlmittels in extremen Umgebungen betrieben werden. Insbesondere durch die Spülvorrichtung der Durchtrittsscheibe ist die Erfassung qualitativ hochwertiger Sensorsignale durch den optischen Sensor gewährleistet.

Im folgenden ist das erfindungsgemäße Gehäuse zur Aufnahme eines optischen Sensor anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit zwei Figuren dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
1 eine Gesamtansicht des Gehäuses zur Aufnahme eines optischen Sensors,
2 eine Schnittdarstellung durch das Gehäuse zur Aufnahme eines optischen Sensor.
Zur Untersuchung des Schmierölkreislaufes einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug wird in Hohlräume der Brennkraftmaschine ein Gehäuse eingesetzt. In dem Nutzraum des Gehäuses ist als optischer Sensor ein CCD-Chip angeordnet, wodurch das Gehäuse ein Kameragehäuse bildet. In dem Hohlraum der Brennkraftmaschine oder direkt an dem Gehäuse ist eine auf den CCD-Chip abgestimmte Beleuchtungsquelle vorgesehen.
Für die Untersuchungen des Schmierölkreislaufes wird das Gehäuse fest in dem zu untersuchenden Hohlraum verschraubt, wobei die benötigten Versorgungsleitungen aus der Brennkraftmaschine herausgeführt werden. Untersucht wird, wie sich ein Hohlraum beim befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine mit Schmieröl füllt und leert. Bei der Untersuchung durchläuft die Brennkraftmaschine ihren gesamten Drehzahlbereich. Zudem kann die Brennkraftmaschine um verschiedene Achsen gekippt werden, wodurch Beschleunigungen und Kurvenfahrten des Kraftfahrzeugs simuliert werden können.
1 zeigt eine Gesamtdarstellung des Gehäuses zur Aufnahme des CCD-Chips. Von außen besteht das Gehäuse aus den Buchsengehäuse 1, innerhalb dem eine den Nutzraum aufweisende Buchse 3 angeordnet ist, und dem demontierbaren Gehäusedeckel 5, der eine Aussparung aufweist, die durch eine Durchtrittsscheibe 4 verschlossen ist.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine taucht das Buchsengehäuse 1 und der Gehäusedeckel 5 unweigerlich in das Schmieröl der Brennkraftmaschine ein. Um gegen das Schmieröl und die darin enthalten teilweise aggressiven Verbindungen resistent zu sein, sind das Buchsengehäuse 1 und der Gehäusedeckel 5 aus Edelstahl gefertigt. Die Durchtrittsscheibe 4, hinter welcher der CCD-Chip angeordnet ist, besteht aus Glas.
Damit sich auf der gläsernen Durchtrittsscheibe 4 absetzende Schmieröltropfen nicht die Erfassung auswertbarer Bilder des CCD-Chips behindern, ist an dem Gehäuse eine Spülvorrichtung ausgebildet, durch welche die Durchtrittsscheibe 4 freigemacht werden kann. Die Spülvorrichtung besteht aus einem gebogenen Spülrohr 9, dass aus Messing gefertigt ist, und dass durch das Gehäuse geführt und von diesem gehalten wird. Auf einer Seite des Spülrohres 9 wird als Spülmittelzuführung ein Schlauch aufgesteckt. Die andere Seite des Spülrohres 9 ist gegen die Durchtrittsscheibe 4 gerichtet.
Als Spülmittel kann vorteilhaft Pressluft durch das Spülrohr 9 gegen die Durchtrittsscheibe 4 gefördert werden, wobei der Fluss der Pressluft so eingestellt wird, dass sich auf der Durchtrittsscheibe 4 ein gleichmäßiger, wellenfreier Schmierölfilm bildet, der die von dem CCD-Chip zu erfassenden Bilder nicht verzerrt. Alternativ kann die Durchtrittsscheibe 4 auch mit frischen Schmieröl oder mit Petroleum gespült werden.
Zur Kühlung des CCD-Chips, der lediglich Temperaturen von bis 75 Grad Celsius verträgt, sind an dem Buchsengehäuse 1 ein Kühlmitteleintritt 6 und ein Kühlmittelaustritt 9 als Anschlüsse für ein Kühlmittel ausgebildet. Dieses Kühlmittel durchströmt einen Kühlmittelmantel 11, der zwischen dem Buchsengehäuse 1 und der darin angeordneten Buchse 3 ausgebildet ist. Als Kühlmittel kann beispielsweise Wasser oder Schmieröl verwendet werden.
2 zeigt eine Schnittdarstellung durch das Gehäuse. Die Außenschale wird von dem Buchsengehäuse 1 und dem Gehäusedeckel 5 gebildet, die vorzugsweise durch Schrauben miteinander verbunden sind.
An der Innenseite des Gehäusedeckels 5 ist die gläserne Durchtrittsscheibe 4 angeordnet, die vorteilhaft als Doppelverglasung ausgebildet sein kann. In dem Buchsengehäuse 1 ist die Buchse 3 angeordnet, deren Innenraum den Nutzraum 2 für den nicht dargestellte CCD-Chip bildet.
Die Buchse 3 ist als Hohlzylinder ausgebildet und ebenfalls aus Edelstahl gefertigt. Die Außenseite der Buchse 3 weist eine breite Ausnehmung und zwei schmale Ausnehmungen auf, die beispielsweise durch Drehen in die kreisrunde Buchse eingebracht sind.
Die breite Ausnehmung bildet den Kühlmittelmantel 11 für das Kühlmittel zur Kühlung des Gehäuses, insbesondere des Nutzraumes 2 der Buchse 3. Der Kühlmittelmantel 11 ist über Bohrungen mit dem Kühlmitteleintritt 6 und dem Kühlmittelaustritt 7 verbunden. Kühlmitteleintritt 6 und dem Kühlmittelaustritt 7 sind ebenfalls als Bohrungen in dem Buchsengehäuse 1 ausgebildet. Der Anschluss der Kühlmittelleitungen an den Kühlmitteleintritt 6 und den Kühlmittelaustritt 7 erfolgt über Messingbuchsen, die an dem Ende von nicht dargestellten Kühlmittelschläuchen ausgebildet sind.
Die schmalen Ausnehmung dienen der Aufnahme von O-Ringen 8 zur Abdichtung des Nutzraums 2 vor dem in dem Kühlwassermantel 11 strömenden Kühlmittel.
Ebenso sind an der der Durchtrittscheibe 4 zugewandten Seit der Buchse 3 in der Innenseite 2 des Gehäusedeckels 1 Aufnahmen für O-Ringe 8 ausgedreht, durch welche das Gehäuse vor dem Eintritt von Schmieröl geschützt ist.
Die Versorgungsleitungen des CCD-Chips werden über eine an dem Buchsengehäuse 1 ausgebildeten Durchführung 10 aus dem Buchsengehäuse 1 herausgeführt. Die Abdichtung der Durchführung 10 kann vorteilhaft mittels eines Silikonpfropfens verfolgen. Zudem werden die Versorgungsleitungen vorteilhaft in einem als flexibler Metallschlauch oder als schmierölresistentes Kunststoffschlauch geführt, der auf die Durchführung 10 des Buchsengehäuses 1 aufgeschoben wird, und der mittels einer Rohrschelle mit dem Buchsengehäuse 1 verbunden wird.
Das beschriebene Gehäuse zur Aufnahme eines CCD-Chips bietet die Möglichkeit auch in von heißem Schmieröl durchfluteten Hohlräumen der Brennkraftmaschine Bilder oder Filme zu erstellen. Insbesondere durch die Spülvorrichtung der gläsernen Durchtrittsscheibe ist die Erfassung qualitativ hochwertiger Bilder gewährleistet.

Claims

Gehäuse zur Aufnahme eines optischen Sensor in einem Nutzraum (2), dadurch gekennzeichnet, dass • das Gehäuse zum Betrieb des optischen Sensors in einem heißen oder in einem kalten Medium ausgebildet ist, • an dem Gehäuse Anschlüsse für ein Kühlmittel oder ein Heizmittel ausgebildet sind, • der Nutzraum des Gehäuses innerhalb eines separaten Bauteils ausgebildet ist, • das Kühlmittel oder das Heizmittel einen Mantel durchströmt, der zwischen dem Gehäuse und dem separaten Bauteil ausgebildet ist.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das separate Bauteil als Buchse (3) ausgebildet ist, und dass die Buchse (3) mittels Dichtungen gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist.
Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (3) zylindrisch ausgebildet ist, und dass als Dichtungen O-Ringe (8) vorgesehen sind.
Gehäuse nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse eine Durchtrittsscheibe (4) für die von dem optischen Sensor zu erfassenden elektromagnetische Wellen angeordnet ist, und dass an dem Gehäuse eine Spülvorrichtung für die Durchtrittsscheibe (4) ausgebildet ist.
Gehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulvorrichtung der Durchtrittsscheibe (4) ein gegen die Durchtrittsscheibe (4) gerichtetes Spülrohr (9) aufweist, und dass über das Spülrohr (9) ein Spülmittel gegen die Durchtrittsscheibe (4) gefördert wird.
Gehäuse nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor als CCD-Chip ausgebildet ist.
Gehäuse nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium das Schmieröl einer Brennkraftmaschine oder ein Lösungsmittel ist.
Gehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zum Betrieb in einem Hohlraum der Brennkraftmaschine fest montiert ist, und dass Versorgungsleitungen des Gehäuses und des optischen Sensors aus der Brennkraftmaschine herausgeführt sind.
Gehäuse nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus einem gegenüber dem Medium resistenten Material gefertigt ist, und dass das Material das Gehäuse gegenüber den Temperaturen des Mediums beständig ausgebildet ist.