DE10036290A1

DE10036290A1 - Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines strömenden Mediums

Info

Publication number: DE10036290A1
Application number: DE10036290A
Authority: DE
Inventors: Herbert Roeckel; Erhard Renninger; Hans Hecht; Gerhard Hueftle; Manfred Strohrmann; Rainer Schard; Roland Wanja
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2002-02-07
Also published as: JP5231704B2; JP2004505235A; CZ20021024A3; CN100432632C; US20030037610A1; US6820479B2; AU7956701A; EP1204847A1; KR100866267B1; WO2002008701A1; BR0107032A; KR20020042842A; AU774511B2; CN1386190A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Sensorträger, an dem ein in das strömende Medium eingebrachtes Sensorelement angeordnet ist. Nach dem Stand der Technik ist der Sensorträger aus Metall an einem Bauelement der Vorrichtung angebracht. Für das Einbauen des Messelements muss das Bauelement mit dem Sensorträger vorhanden sein. DOLLAR A Der erfindungsgemäße Sensorträger (20) wird separat hergestellt und das zumindest eine Sensorelement (33) kann sofort in den Sensorträger (20) eingesetzt werden. Der Sensorträger (20) wird bspw. durch Klebung an ein Bauelement der Vorrichtung (1) eingebracht.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines in einer Leitung strömenden Mediums mit einem Sensorträger zur Aufnahme eines Sensorelements nach der Gattung des Anspruchs 1.

Aus der DE 44 26 102 C2 bzw. US-PS 5,693,879 ist ein Sensorträger für ein Sensorelement in einer Luftmassenmessvorrichtung bekannt, wobei der Sensorträger mit dem Sensorelement in einen Messkanal hineinragt, in dem ein Medium strömt. Das Sensorelement liefert ein Messsignal, das zur Berechnung der Masse des strömenden Mediums dient. Der Sensorträger besitzt eine Ausnehmung, in welche das Sensorelement bündig eingebracht und mittels einer an einer Bodenfläche der Ausnehmung aufgebrachten Klebeschicht gehalten wird. Hierbei wird der Sensorträger dadurch hergestellt, dass aus einem Metallstreifen zunächst eine Öffnung ausgenommen wird, die in etwa der äusseren Form des Sensorelements entspricht, danach der Metallstreifen um eine Biegeachse ausserhalb der Ausnehmung gebogen und dann so zusammengepresst wird, dass ein gebogener Teil des Metallstreifens ein Halteelement und ein nicht gebogener Teil des Metallstreifens mit der Öffnung ein Rahmenelement des Sensorträgers bildet. Das Halteelement bedeckt dabei die Öffnung des Rahmenelements und bildet mit diesem eine Ausnehmung. Danach werden durch weitere Umformungen des Halteelementes plateauförmige Erhebungen geschaffen, die als Abstandshalter oder Auflagefläche dienen. Das Sensorelement wird dann in die Ausnehmung eingeklebt.

Es ist ausserordentlich wichtig, dass das Sensorelement mit seiner Oberfläche möglichst bündig zur Oberfläche des Sensorträgers in die Ausnehmung eingeklebt wird, da schon der kleinste Versatz, beispielsweise aufgrund einer ungleichmässig aufgetragenen Klebeschicht, Wirbel und Ablösegebiete zur Folge hat, die insbesondere an der Oberfläche des Sensorelements die Wärmeabfuhr des Messwiderstands nachteilig beeinflussen und das Messergebnis verfälschen. Daher sind sehr geringe Masstoleranzen der Ausnehmung vorzusehen, und beim Einkleben des Sensorelements in die Ausnehmung des Sensorträgers ist äusserste Sorgfalt erforderlich, so dass insbesondere bei einer Massenherstellung der Vorrichtung ein hoher fertigungstechnischer Aufwand nötig ist, der erhebliche Produktionskosten verursacht.

Nachteilig sind die verschiedenen Arbeitsschritte zur Herstellung des Rahmen- und Halteelementes. Durch den Falzspalt zwischen Rahmen- und Halteelement kann zusätzlich das strömende Medium fliessen. Dies ist jedoch nicht von Nachteil, da dieser Effekt durch Nullpunktmessung und Kalibrierung unterdrückt werden kann. Allerdings wird das Messergebnis während der Lebensdauer des Sensorelements verfälscht, wenn sich dieser Falzspalt mit Schmutz- und/oder Flüssigkeitspartikeln zusetzt und die Kalibrierung nicht mehr stimmt.

Nachteilig ist es, dass die Abstandshalter erst durch einen weiteren Formgebungsprozess gebildet werden. Die Toleranz des Tiefenmasses der Ausnehmung ist gegeben durch die Toleranz der Dicke des Metallstreifens und der Toleranz der Falzspaltdicke.

Nachteilig ist auch, dass aufgrund des strömenden, korrosiven Mediums eine Korrsosionsschutzschicht auf den Sensorträger, wie z. B. NiNiP, durch einen zusätzlichen, teuren Galvanikprozess oder eine Beschichtungsmethode aufgebracht werden muss, die die Masstoleranzen und die Produktionszeiten und -kosten weiter erhöht.

Bei einer derartigen freitragenden Befestigungsweise des Sensorelements entsteht aufgrund von Toleranzen bei der Fertigung ein Spalt zwischen Sensorelement und der Ausnehmung des Sensorträgers. Der Spalt kann so gross sein, dass es bei dem Sensorelement zu einer unerwünschten Unterströmung des Hohlraumes unter seiner Membran in der Ausnehmung kommen kann, welche sich nachteilig auf das Messergebnis der Vorrichtung auswirkt.

Es werden deshalb in der Literatur Vorrichtungen beschrieben, bei denen der störende Einfluss der Unterströmung reduziert werden kann.

Eine Umleitung der Strömung an einem speziell ausgeformten Rand des Sensorelements, wie in der DE 195 24 634 A1 bzw. US-PS 5,723,784 beschrieben, verhindert, dass das über den Spalt einströmende Medium in einen Hohlraum unterhalb der Membran des Sensorelements gelangen kann.

Ein Aufbringen von Klebenähten, wie in der DE 197 43 409 A1 beschrieben, kann das Eindringen des Mediums in den Spalt um das Sensorelement verhindern, um ungewollte Unterströmungen zu vermeiden.

Nachteilig bei beiden Methoden ist, dass erst durch die spezielle Anordnung der Klebenähte oder durch zusätzliche Massnahmen die Strömung um den Hohlraum umgelenkt wird, um die Auswirkungen der Fertigungstoleranzen auszugleichen.

Aus der DE 197 44 997 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die den Schutz der Bauteile einer Auswerteschaltung sowie der Verbindungsleitungen zu dem Kontaktierungsbereich des Sensorelements gegenüber Feuchtigkeit mittels eines Gels ermöglicht und ein Verschmutzen des Sensorbereichs, also den Teil des Sensorelements, wo sich eine Membran befindet, mit dem Gel verhindert wird. Dabei sind Erweiterungen eines Spalts, der zwischen Sensorelement und den Wandungen der Ausnehmung verläuft, vorgesehen, um mittels der Erweiterungen ein Weiterfliessen einer zumindest teilweise auf die Auswerteschaltung aufgebrachten Schutzschicht im Spalt zuverlässig zu stoppen, so dass der Fliessweg der Schutzschicht stets eindeutig definiert bleibt.

Hierbei ergeben sich die produktionstechnischen Nachteile, dass zusätzlich Spalte geschaffen werden müssen, wobei der Fluss des Gels nicht gestoppt, sondern nur definiert umgelenkt wird.

Aus der DE 198 28 629 A1 ist ein thermischer Luftmengenmesser bekannt, bei dem ein Trägergehäuse und ein Messgehäuse getrennt voneinander ausgebildet sind und das Messgehäuse und das Trägergehäuse auf einem Grundplattenelement geklebt sind.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemässe Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise das Messergebnis auch während längerer Betriebszeit nicht verschlechtert wird, weil die Beeinflussung des Messergebnisses infolge einer Unterströmung des Meßelementes durch einen Luftstrom über einen offenen oder sich zusetzenden Falzspalt nicht besteht, und die Toleranz des Tiefenmasses der Ausnehmung erfindungsgemäss nur durch die Toleranz der Sensorkaverne bestimmt wird und nicht mehr zusätzlich durch die Toleranz des Falzspaltes.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Es ist vorteilhaft, den Sensortäger in einem Bypasskanal oder in einem Trägerteil zu befestigen, da dies die Montage vereinfacht.

Wenn der Sensorträger an einem Grundkörper befestigt ist, kann ein Sensorelement auf vorteilhafte Weise vor dem Einbau in die Vorrichtung mit einer Elektronik verbunden werden.

Für das Anströmverhalten ist eine aerodynamisch geformte Anströmkante von Vorteil.

Für ein optimiertes Umströmverhalten des Sensorelements ist es von Vorteil, wenn das Sensorelement bündig zu einer Oberfläche des Sensorträgers eingebaut und/oder ein kleiner Spalt zwischen Sensorelement und Sensorkaverne vorhanden ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn Kunststoff aus der Kunststoffklasse der Flüssigkristall-Polymere, oder telikristalliner aromatischer Thermoplast verwendet wird.

Bei der Montage ist es vorteilhaft, dass in die Aussparungen der Längskanten der Sensorkaverne eine Klebstoffraupe quer über den Sensorkavernenboden gelegt wird, die den Sensorbereich des Sensorelements in der Sensorkaverne vollständig abdichtet, und dass Vertiefungen im Randbereich des Sensorkavernenbodens angebracht sind, so dass das Sensorelement genauer eingesetzt werden kann. Eine Verschmutzung des Sensorelements durch einen zuverlässigen Stopp des Gels, das eine Auswerteschaltung vor Feuchtigkeit schützt, wird durch diese Klebstoffraupe verhindert.

Es ist vorteilhaft Kunststoff für den Sensorträger zu verwenden, da sich durch die beliebigen Formgebungsmöglichkeiten des Kunststoffs filigranere Formen und aerodynamische Forderungen wie z. B. die der Anströmkante berücksichtigen lassen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, Kunststoff oder Keramik zu verwenden, da Kunststoff im Vergleich zu Metall nicht so stark korrodiert und deshalb kein weiterer Korrosionsschutz notwendig ist.

Da vorteilhafterweise durch die Einengung der Toleranzen aufgrund der Verwendung von Kunststoff ein sehr präzises Setzen des Sensorelements in die Sensorkaverne möglich ist, findet keine Unterströmung des Sensorelements mehr statt.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Parameters eines Mediums im eingebauten Zustand,

Fig. 2 einen erfindungsgemäss ausgebildeten Sensorträger mit eingebautem Sensorelement,

Fig. 3a den erfindungsgemäss ausgebildeten Sensorträger ohne Sensorelement und Fig. 3b einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3a,

Fig. 4a eine Vorrichtung mit einem Bypasskanal, in den der Sensortäger eingesetzt ist und Fig. 4b einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 4a,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3 und

Fig. 6a, b verschiedene Anordnungen von Sensorträger und Sensorelement.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist schematisch gezeigt, wie eine Vorrichtung 1 in einer Leitung 3, in dem ein zu messendes Medium strömt, eingebaut ist.

Die Vorrichtung 1 dient zur Bestimmung zumindest eines Parameters des strämenden Mediums und besteht aus einem Meßgehäuse 6, gekennzeichnet durch ein unteres strichpunktiert gezeichnetes Rechteck, und einem Trägerteil 7, gekennzeichnet durch ein oberes strichpunktiert gezeichnetes Rechteck, in dem z. B. eine Auswerteelektronik 18 bspw. auf einem Grundträger 26 (Fig. 2) in einem Elektronikraum 19 untergebracht ist.

Parameter eines strömenden Mediums sind beispielsweise der Luftvolumenstrom zur Ermittlung einer Luftmasse, eine Temperatur, ein Druck, eine Konzentration eines Mediumbestandteils oder eine Strömungsgeschwindigkeit, die mittels geeigneter Sensoren bestimmt werden. Die Anwendung der Vorrichtung 1 für Bestimmungen weiterer Parameter ist möglich. Die Bestimmung der Parameter kann dadurch erfolgen, dass ein oder mehrere Sensoren verwendet werden, wobei ein Sensor auch zwei oder mehrere Parameter ermitteln kann. Das Messgehäuse 6 und das Trägerteil 7 haben eine gemeinsame Längsachse 9, die z. B. auch die Mittelachse sein kann. Die Vorrichtung 1 ist in eine Wandung 12 der Leitung 3 beispielsweise steckbar eingeführt. Die Wandung 12 begrenzt einen Strömungsquerschnitt in dessen Mitte sich in Richtung des strömenden Mediums, parallel zur Wandung 12 eine Mittelachse 14 erstreckt.

Die Richtung des strömenden Mediums, im folgenden als Hauptströmungsrichtung bezeichnet, ist durch entsprechende Pfeile 16 gekennzeichnet und verläuft dort von links nach rechts.

Fig. 2 zeigt einen Sensorträger 20 mit einem eingebauten Sensorelement 33. Das Sensorelement 33 ist in der Fig. 2 schematisch sowie durchsichtig zum Teil gezeichnet und hat auf einer nach außen gewandten Oberfläche eine Membran 35, die den Sensorbereich bildet. Auf der selben Oberfläche am anderen Ende des Sensorelements 33 befinden sich Kontakte 38, die die elektrische Verbindung zur elektronischen Auswerteschaltung 18 herstellen. Der Aufbau des Sensorelements 33 und die Beschreibung des Sensorbereichs ist in DE 197 43 409 A1 oder DE 43 38 891 A1 bzw. US-PS 5,452,610 näher erläutert, die Teil dieser Offenbarung sein sollen.

Das Sensorelement 33 ist in einer Sensorkaverne 29 so angeordnet, daß die Kontakte 38 dem Grundträger 26 am nächsten sind. Das Sensorelement 33 ist hier bspw. plättchenförmig ausgebildet und ist bündig mit der Sensorkaverne 29. Die Sensorkaverne 29 und das Sensorelement 33 bilden einen Spalt 44. Das Sensorelement 33 und die Oberfläche 22 des Sensorträgers 20 schließen hier bspw. bündig ab.

Fig. 3a zeigt den Sensorträger 20, der bspw. aus Kunststoff besteht.

Das Medium strömt in Richtung der Pfeile 16 an dem Sensorträger 20 vorbei. Dabei trifft es auf eine Anströmkante 47 des Sensorträgers 20, die aufgrund der Verwendung von Kunststoff besonders filigran und aerodynamisch bspw. gerundet ausgeformt ist.

Auf der Oberfläche 22 befindet sich die Sensorkaverne 29 mit einem Sensorkavernenboden 30. Der Sensorkavernenboden 30 bildet ein Halteelement, wobei Kanten der Sensorkaverne 29 ein Rahmenelement bilden. Der Sensorkavernenboden 30 ist bspw. durch einen Klebstoffverdrängungsraum 49 in eine Sensorgrundfläche 52 und eine Auflagefläche 54 geteilt. Die Sensorgrundfläche 52 ist am weitesten von dem Grundträger 26 entfernt und liegt unter dem Sensorbereich des Sensorelements 33. Die Auflagefläche 54 ist dem Grundträger 26 am nächsten.

Der Klebstoffverdrängungsraum 49 ist hier bspw. ein durchgehender Kanal von einer Längskante 57 zur gegenüberliegenden Längskante 57' der Sensorkaverne 29. Die Längskanten 57, 57' verlaufen parallel zur Längsachse 9. Der Klebstoffverdrängungsraum 49 kann jedoch auch nicht durchgehend, d. h. kürzer ausgebildet sein. Der Klebstoffverdrängungsraum 49 zwischen Sensorgrundfläche 52 und Auflagefläche 54 kann auch bspw. durch zumindest zwei Vertiefungen in dem Sensorkavernenboden 30 gebildet werden. In der Auflagefläche 54 befinden sich bspw. vier Abstandshalter 60 auf denen das Sensorelement 33 aufliegt. Die Abstandshalter 60 sind bspw. plateauförmig ausgebildet. In den Längskanten 57, 57' ist bspw. je eine Aussparung 63, 63' ausgebildet. Von der Aussparung 63' quer über die Auflagefläche 54 zu der anderen Aussparung 63 wird für den Klebeprozeß eine Kleberaupe 65, die gestrichelt gezeichnet ist, aufgebracht. Nach Einbringen des Sensorelements 33 in die Sensorkaverne 29 wird die Sensorgrundfläche 52 durch die Kleberaupe 65 vollständig vor einem Sensorgel, das auf einer elektronischen Auswerteschaltung aufgebracht ist und in ungewollter Weise in Richtung der Membran 35 kriecht, geschützt. Das Sensorelement 33 liegt nach der Montage bspw. zum Teil in der Sensorkaverne 29 und liegt bspw. auf den Abstandshaltern 60 auf. Dabei ist das Sensorelement 33 bspw. mit der Auflagefläche 54 mittels der Klebstoffraupe 65 verklebt und schließt entlang seines Umfanges auf Höhe der Oberfläche 22 bündig mit der Sensorkaverne 29 ab, so daß das Medium kaum oder gar nicht unter das Sensorelement 33 in die Sensorkaverne 29 einströmt. Ein Spalt 44 zwischen Sensorelement 33 und der Längskante 57 der Sensorkaverne 29 hat bspw. eine Größenordnung von wenigen Mikrometern.

Eine Tiefe der Sensorkaverne 29 und die Kanten der Sensorkaverne 29 sind bspw. so ausgeformt, daß ein bspw. plättchenförmiges Sensorelement 33 bündig zur Oberfläche 22 eingebracht werden kann. Die Tiefenmaße im Bereich der Auflagefläche 54 des Sensorelements 33 ausgehend von der Oberfläche 22 werden generell mit +/-10 Mikrometer toleriert.

Der Sensorträger 20 ist hier so geformt, daß die Oberfläche 22 und die dieser gegenüberliegende Fläche planparallel zueinander und so zur Hauptströmungsrichtung 16 ausgerichtet sind, daß ein Vektor der Hauptströmungsrichtung 16 in der Ebene des Sensorbereichs des Sensorelements 33 liegt.

Der Vektor der Hauptströmungsrichtung 16 kann die Ebene des Sensorbereichs unter einen kleinen positiven oder negativen Winkel schneiden. Eine Möglichkeit ist es, daß ein Querschnitt des Sensorträgers 20 senkrecht zur Oberfläche 22 keilförmig ausgebildet ist, wobei das dünnere Ende des Keils im Bereich der Anströmkante 47 liegt und der Vektor der Hauptströmungsrichtung 16 nicht in der Oberfläche 22 liegt.

Fig. 3b zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3a, wobei der Sensorträger 20 in diesem Beispiel keinen Klebstoffverdrängungsraum 49 und keine Abstandshalter 60 hat. Eine Kanalstirnseite 67 des Sensorträgers 20 fügt sich der Form einer Wandung eines Bypasskanals 70 (Fig. 4) an, so dass kein strömendes Medium zwischen Kanalstirnseite 67 und Wandung des Bypasskanals 70 gelangt. Entlang dieser Berührungsfläche kann noch durch eine Klebung oder Abdichtung zusätzlich abgedichtet sein.

Das der Kanalstirnseite 67 gegenüberliegende Ende 68 hat einen Einsatz 69, der in eine Aufnahme 73 (Fig. 4b) im Bereich des Elektronikraums 19 eingesetzt wird und dort bspw. durch Presspassung oder Klebung verbunden ist.

Fig. 4a zeigt das Meßgehäuse 6 mit dem Bypasskanal 70 und das Trägerteil 7 ohne einen den Bypasskanal 70 schließenden Deckel. Der Bypasskanal 70 wird durch ein Bodenteil 72 und den Deckel gebildet. Die Hauptströmungsrichtung 16 des Mediums ist durch Pfeile gekennzeichnet. Der Bypasskanal 70 besteht bspw. aus einem Einlaßkanal 74 oder Meßkanal 74, einem Umlenkkanal 76, der sich wiederum in einen ersten Teil 77 und zweiten Teil 78 auf teilt, und einem Auslaßkanal 80. Die Strömungsrichtung 82, 83 im Einlaß-74 und Auslaßkanal 80 ist ebenfalls durch Pfeile gekennzeichnet. Die Einlaßkanalmittellinie 86 ist hier bspw. gekrümmt, da die Randflächen 88 des Einlaßkanals 74 stromlinienförmig ausgebildet sind. Die Auslaßkanalmittellinie 91 ist bspw. hier eine Gerade.

Im vorderen Bereich 39 des Bypasskanals 70 vor einer Einlaßöffnung 97, durch die das Medium einströmt, ist bspw. ein Strömungshindernis 94 vorgesehen, das eine meßkanalwirksame, definierte Strömungsablösung bewirkt. Dies ist in der DE 44 41 874 A1 näher erläutert und soll Teil dieser Offenbarung sein.

Ein Bug 99 des Meßgehäuses 6 ist bspw. so geformt, dass darauf treffende feste oder flüssige Teilchen von der Einlaßöffnung 97 weg reflektiert werden. Hierfür ist der Bug 99 vom Trägerteil 7 weggerichtet geneigt.

Eine gestrichelt gezeichnete Fläche 102, die parallel zur Hauptströmungsrichtung 16 verläuft, bildet mit der dem Trägerteil 7 zugewandten Randfläche des Einlaßkanals 74 einen abgeschatteten Bereich, in den nur wenige oder keine Schmutzpartikel oder Flüssigkeiten gelangen.

Im ersten Teil 77 des Umlenkkanals 76 ist bspw. eine Randfläche 104 um einen Winkel 6 entgegen der Hauptströmungsrichtung 16 geneigt. Der Winkel 6 kann im Bereich von etwa 30 bis 60 Grad liegen, idealerweise bei etwa 45 Grad. Der Einfluß dieser Ausbildung ist in DE 196 23 334 A1 näher beschrieben und soll Teil dieser Offenbarung sein. Die Randfläche 104 hat eine Tiefe tr (nicht gezeigt) und eine senkrecht dazu verlaufende Breite br, die zumindest 2/3 der Breite b der Einlaßöffnung 97 des Einlaßkanals 74 entspricht. Die Tiefe tr entspricht vorzugsweise etwa der Tiefe t (nicht gezeigt) des Meßkanals 70 senkrecht zu seiner Breite b an der Einlaßöffnung 97. Es ist aber auch möglich, die Randfläche 104 mit einer Tiefe tr auszubilden, die etwas geringer ist als die Tiefe t der Einlaßöffnung 97 des Einlaßkanals 74. Anschließend an die Randfläche 104 verläuft die Wandung des ersten Teilstücks 77 etwa in Richtung der Längsachse 9.

Am Ende des Auslaßkanals 80 befindet sich eine Auslaßöffnung 107, deren Fläche einen Winkel χ mit der Hauptströmungsrichtung 16 bildet und durch die das Medium den Meßkanal wieder verläßt. Die Auslaßöffnung 107 hat bspw. einen größeren Querschnitt als der Auslaßkanal 80, wodurch das Pulsationsverhalten verbessert wird.

Der Sensorträger 20 ragt in den Bypasskanal 70, bspw. in den Einlasskanal 74, der den Messkanal bildet.

Das Sensorelement 33 ist in dem Sensorträger 20 untergebracht und liegt sinnvollerweise im abgeschatteten Bereich des Einlaßkanals 74. Der Aufbau eines derartigen Meßelements 10 ist dem Fachmann zum Beispiel aus der DE 195 24 634 A1 hinreichend bekannt, deren Offenbarung Bestandteil der hier vorliegenden Patentanmeldung sein soll.

Die Elektronik 18, die zur Auswertung und Steuerung des Sensorelements dient, ist in dem Elektronikraum 19, der Teil des Trägerteils 7 ist, angeordnet.

Fig. 4b zeigt einen Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 4a. Der Sensorträger 20 ist in eine Aufnahme 73 eingesetzt und dort durch Presspassung oder Klebung befestigt.

Wenn Kleber verwendet wird, dichtet er gleichzeitig einen Übergangsbereich 71 zwischen Bypasskanal 70 und dem Elektronikraum 19 ab.

Die Aufnahme 73 kann im Bypasskanal 70, im Trägerteil 7 oder dazwischen angeordnet sein. Eine Seitenwand 75 des Bypasskanals 70 ist dem Trägerteil 7 abgewandt und die Längsachse 9 bildet einen deutlich von null verschiedenen Schnittwinkel mit der Seitenwand 75. Die Kanalstirnseite 67 passt sich formgenau der Seitenwand 75 des Bypasskanals 70 an, so dass es dort zu keiner Unterströmung kommt. Dies kann dort durch Aufbringung von Kleber oder Abdichtmittel zusätzlich abgesichert sein.

Die Elektronik 18 ist bspw. auf einem Grundträger 26 angeordnet und ist mit einem Schutzgel überzogen. Der Sensorträger 20 kann auch an dem Grundträger 26 geklebt sein.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3 durch den Sensorträger 20 mit eingelegtem Sensorelement 33 und Kleberaupe 65 (gestrichelt angedeutet). Die Kleberaupe 65 wurde bspw. von der Aussparung 63 an der Längskante 57 über die Auflagefläche 54 zu der Aussparung 63' an der Längskante 57' gelegt. Nach dem Einsetzen des Sensorelements 33 in die Sensorkaverne 29 wird bspw. Klebstoff in den Klebstoffverdrängungsraum 49 und durch die Spalten 44, 44' nach aussen gedrängt und reicht bis zur Oberfläche 22. Der Klebstoff schliesst den Spalt 44 zwischen Sensorelement 33 und Sensorkaverne 29 an der einen Längskante 57 durchgehend unter dem Sensorelement 33 zu der anderen Längskante 57' und den Spalt 44' vollständig, so dass eine Verschmutzung des Sensorelements 33 mit seiner Membran 35 durch einen zuverlässigen Stopp des kriechenden Schutzgels der Auswerteschaltung 18 verhindert wird.

Fig. 6 zeigt verschiedene Anordnungen von Sensorträger 20 und Sensorelement 33 innerhalb des Meßgehäuses 6, das gestrichelt gezeichnet angedeutet ist.

In Fig. 4a) ist der Sensorträger 20 wie folgt angeordnet: Eine Längsachse 9 des Sensorträgers 20 steht senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 16 und eine Längsachse des Sensorelements 33 verläuft parallel zur Längsachse 9.

In der Fig. 6a) ist das Sensorelement 33 mit seiner Längsachse 110 in dem Sensorträger 20 jedoch um einen Winkel ϕ gegenüber der Längsachse 9 geneigt angeordnet.

In Fig. 6b) ist eine Längsachse 112 des Sensorträgers 20 um einen Winkel s gegenüber der Längsachse 9 geneigt angeordnet. Die Längsachse 110 des Sensorelements 33 verläuft parallel zur Längsachse 9. Mit diesen Anordnungen kann das Anström- und Umströmungsverhalten des Sensorelements 33 und des Sensorträgers 20 weiter verbessert werden. Weiterhin kann dadurch eine bevorzugte Orientierung des Sensorelements 33 zur Hauptströmungsrichtung 16 eingestellt werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines in einer Leitung strömenden Mediums, insbesondere der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen, mit einem Sensorträger, an dem zumindest ein in das strömende Medium eingebrachtes den Parameter bestimmendes Sensorelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (20) ein separates Bauteil ist, das in der Vorrichtung (1) befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung ein Messgehäuse (6) und ein Trägerteil (7) hat,
dass das Messgehäuse (6) in der Leitung (3) vorgesehen ist und mit dem Trägerteil (7) verbunden ist,
dass das Meßgehäuse (6) einen Bypasskanal (70) hat,
dass das Sensorelement (33) im Bypasskanal (70) angeordnet ist, und
dass der Sensorträger (20) in dem Bypasskanal (70) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung ein Messgehäuse (6) und ein Trägerteil (7) hat,
dass das Messgehäuse (6) in der Leitung (3) vorgesehen ist und mit dem Trägerteil (7) verbunden ist,
dass das Meßgehäuse (6) einen Bypasskanal (70) hat,
dass das Sensorelement (33) im Bypasskanal (70) angeordnet ist, und
dass der Sensorträger (20) im Trägerteil. (7) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung ein Messgehäuse (6) und ein Trägerteil (7) hat,
dass das Messgehäuse (6) in der Leitung (3) vorgesehen ist und mit dem Trägerteil (7) verbunden ist,
dass das Meßgehäuse (6) einen Bypasskanal (70) hat,
dass das Sensorelement (33) im Bypasskanal (70) angeordnet ist,
dass in dem Trägerteil (7) ein Grundträger (26) angeordnet ist, und
dass der Sensorträger (20) an dem Grundträger (26) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (20) eine aerodynamisch geformte, dem strömenden Medium entgegengerichtete Anströmkante (47) hat.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sensorträger (20) eine Sensorkaverne (29) vorgesehen ist, in der das Sensorelement (33) angeordnet ist, wobei die Sensorkaverne (29) ein Rahmen- und Halteelement für das Sensorelement (33) bildet und einen Sensorkavernenboden (30) hat.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
dass das Medium in einer Hauptströmungsrichtung (16) strömt, und
dass der Sensorträger (20) so geformt oder so zu der Hauptströmungsrichtung (16) des strömenden Mediums ausgerichtet ist, dass ein Vektor der Hauptströmungsrichtung (16) in der Ebene eines Sensorbereichs des Sensorelements (33) liegt oder unter einem kleinen positiven oder negativen Winkel die Ebene des Sensorbereichs schneidet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensorträgers (20) eine Oberfläche (22) hat, in der sich die Sensorkaverne (29) befindet, und
dass die Oberfläche (22) ungefähr auf gleicher Höhe wie der Boden (24) des Grundträgers (25) liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (20) eine Oberfläche (22) hat, in der sich die Sensorkaverne (29) befindet, und dass die Sensorkaverne (29) in ihren Abmessungen auf Höhe der Oberfläche (22) des Sensorträgers (20) ungefähr den Abmessungen des Sensorelements (33) entspricht, so dass das Sensorelement (33) bündig in die Sensorkaverne (29) einbringbar ist und das Medium kaum oder gar nicht unter das Sensorelement (33) in die Sensorkaverne (29) einströmt.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorkaverne (29) zwei gegenüberliegende Längskanten (57, 57') hat und zwischen dem Umfang des Sensorelements (33) und den Längskanten (57, 57') ein Spalt (44, 44') gebildet wird, der eine Grössenordnung von wenigen Mikrometern hat.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 oder 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensorträger (20) eine Oberfläche (22) hat, in der sich die Sensorkaverne (29) befindet, und
dass die Sensorkaverne (29) in ihren Abmessungen ungefähr den Abmessungen des Sensorelements (33) entspricht, so
dass das Sensorelement (33) bündig zu der Oberfläche (22) des Sensorträgers (20) liegt.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung ein Meßgehäuse (6) und ein Trägerteil (7) hat,
dass das Messgehäuse (6) in der Leitung (3) vorgesehen ist und mit dem Trägerteil (7) verbunden ist, wobei deren gemeinsame Längsachse (9) senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung (16) verläuft,
dass die Vorrichtung (1) einen Bypasskanal (70) im Meßgehäuse (6) hat, der sich von einer Einlaßöffnung (97) und einem Einlasskanal (74), an den sich ein Umlenkkanal (76) anschliesst, in welches das Medium vom Einlaßkanal (74) strömt über einen Auslasskanal (80) zu einer an einer Außenfläche des Messgehäuses (6) in die Leitung (3) ausmündenden Auslassöffnung (107) erstreckt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (33) an den Sensorkavernenboden (30) geklebt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sensorkavernenboden (30) zumindest ein Klebstoffverdrängungsraum (49) in Form eines Kanals ausgebildet ist, der in Richtung von einer zur Anströmkante (47) des Sensorträgers (20) parallel verlaufenden Längskante (57) des Sensorkavernenbodens (30) zu einer gegenüberliegenden Längskante (57') verläuft und in den beim Einsetzen des Sensorelements (33) in die Sensorkaverne (29) des Sensorträgers (20) in die Sensorkaverne (29) eingebrachter Klebstoff ausweichen kann, und der den Sensorkavernenboden (30) in eine Auflagefläche (54), auf die der Klebstoff aufgebracht wird, und in eine Sensorgrundfläche (52), die unter einer Membran (35) des Sensorelements (33) liegt, teilt.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in zwei gegenüberliegenden, zur Anströmkante (47) des Sensorträgers (20) parallel oder leicht geneigt verlaufenden Längskanten (57, 57') der Sensorkaverne (29) im Bereich der Auflagefläche (54) je eine Aussparung (63, 63') gefertigt ist, durch die eine darin aufgetragene Klebstoftraupe (65) beim Einsetzen des Sensorelements (33) in die Sensorkaverne (29) herausgedrückt wird, so dass ein Spalt (44) zwischen dem Sensorelement (33) und der Sensorkaverne (29) an der einen Längskante (57), ein sich daran anschliessender Spalt zwischen Sensorelement (33) und Auflagefläche (54) und ein sich daran anschliessenden Spalt (44') ander anderen Längskante (57') durch den Klebstoff der Klebstoffraupe (65) vollständig geschlossen wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Deckel hat, mit dem eine Trennwand verbunden ist, die sich mit einem freien Ende bis zur Oberfläche (22) des Sensorträgers (20) erstreckt und die Aussparungen (63, 63') in den Längskanten (57, 57') der Sensorkaverne (29) in Richtung der Trennwand () verlaufen und von dieser zumindest teilweise überdeckt werden.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sensorkavernenboden (30) der Sensorkaverne (29) ein oder mehrere Abstandshalter (60) in Form von Erhebungen vorgesehen sind.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (20) aus Kunststoff ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass für den Sensorträger (20) Kunststoff aus der Kunststoffklasse der Flüssigkristall-Polymere, oder teilkristalliner aromatischer Thermoplast verwendet wird.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (20) aus Keramik ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber zur Befestigung des Sensorträger (20) den Bypasskanal (70) und den Elektronikraum (19) abdichtet.

22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, eine Kanalstirnseite (67) des Sensorträgers (20) sich formschlüssig an den Bypasskanal (70) anschließt.

23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Anspürche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse (112) des Sensorträgers (20) um einen Winkel (ε) und/oder eine Längsachse (110) des Sensorelements (33) um einen Wink (ϕ) gegenüber der Längsachse (9) des Trägerteils (7) geneigt verläuft.

24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, 11, 14, 15, 16, oder 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (20) durch Klebung in der Vorrichtung (1) befestigt ist.

25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, 11, 14, 15, 16, oder 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, der Sensorträger (20) durch Presspassung in der Vorrichtung (1) befestigt ist.