DE102011089480A1

DE102011089480A1 - Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums

Info

Publication number: DE102011089480A1
Application number: DE102011089480A
Authority: DE
Inventors: Uwe Konzelmann; Andreas Kaufmann; Ulrich Wagner; Frank Steuber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-06-27
Also published as: WO2013091940A1; US20150177037A1; EP2795263A1; CN104126105B; CN104126105A; US9541433B2

Abstract

Es wird eine Sensorvorrichtung (110) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums (112) vorgeschlagen. Die Sensorvorrichtung (110) umfasst mindestens einen Feuchtesensor (114). Die Sensorvorrichtung (110) umfasst mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung (116) zur Beaufschlagung des Feuchtesensors (114) mit dem strömenden fluiden Medium (112). Die Beaufschlagungsvorrichtung (116) umfasst mindestens eine Membran (118). Die Beaufschlagungsvorrichtung (116) umfasst weiterhin mindestens eine Schutzvorrichtung (120). Die Schutzvorrichtung (120) weist mindestens eine Leitrippenstruktur (122) auf.

Description

Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Sensorvorrichtungen zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums bekannt. Bei der Eigenschaft kann es sich grundsätzlich um eine beliebige physikalisch und/oder chemisch messbare Eigenschaft handeln, welche ein strömendes fluides Medium qualifizieren und/oder quantifizieren kann. Insbesondere kann es sich bei der Eigenschaft um eine Feuchtigkeit, insbesondere eine Luftfeuchtigkeit, und/oder einen Massenstrom und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit und/oder einen Volumenstrom und/oder einen Druck, beispielsweise einen Luftdruck, handeln. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere beschrieben unter Bezugnahme auf Gassensoren und Konzentrationssonden, wie beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 98–101, beschrieben, und/oder auf Temperatursensoren, wie beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 102–111, beschrieben, und/oder auf Heißfilmluftmassenmesser, wie beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 146–148, beschrieben. Bei dem strömenden fluiden Medium kann es sich beispielsweise um ein Gas oder eine Flüssigkeit handeln. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf Verbrennungsluft und/oder auf Abgase von Verbrennungskraftmaschinen, beispielsweise Kraftfahrzeugen, beschrieben. Auch andere Anwendungen sind jedoch grundsätzlich möglich.
Beispielsweise kann zu einer genaueren Vorsteuerung einer Einspritzmenge und/oder einer präziseren Steuerung einer Abgasrückführung (AGR) eine Erfassung der Feuchtigkeit, beispielsweise einer spezifischen Feuchte, einer angesaugten Verbrennungsluft nötig sein. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Feuchtesensoren bekannt, welche in einem Luftmassenmesser integriert sein können, oder als separater Sensor eigenständig in einem Ansaugtrakt eingebaut sein können.
Weitere Anwendungen einer Sensorvorrichtung, insbesondere eines Feuchtesensors, sind prinzipiell möglich, beispielsweise kann in der Niederdruckabgasrückführung (LP-EGR) Wasserdampf in einem EGR-Kühler und/oder in einem Ladeluftkühler kondensieren. Insbesondere kann eine Gefahr einer Korrosion, beispielsweise durch Säurebildung, und/oder eines Wasserschlags und/oder eines Einfrierens bestehen. Im Allgemeinen ist in einem solchen System jeweils ein Bypass für einen betroffenen Kühler, insbesondere für einen Ladeluftkühler, vorgesehen, wobei dessen Ansteuerung unter anderem abhängig von einem Feuchtegehalt, beispielsweise von der Luftfeuchtigkeit, der Ansaugluft vorgenommen werden kann, beispielsweise um gezielt eine Kondensation zu vermeiden.
Aus dem Stand der Technik sind insbesondere kapazitive Feuchtesensoren bekannt, bei welchen der Messeffekt typischerweise durch eine Änderung der elektrischen Kapazität eines hygroskopischen Polymers eintreten kann. Hierbei diffundieren typischerweise Wassermoleküle abhängig von der relativen Luftfeuchtigkeit, insbesondere von einer relativen Umgebungsfeuchte, in ein Dielektrikum und ändern aufgrund einer hohen Permittivität von Wasser (ε_w = 80) eine Kapazität, insbesondere die elektrische Kapazität, der Polymerschicht.
In der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2010 043 083.3 wird beispielsweise eine Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums vorgeschlagen, wobei die Sensorvorrichtung mindestens ein Sensorgehäuse umfasst, wobei innerhalb des Sensorgehäuses mindestens ein Drucksensor und mindestens ein Feuchtesensor aufgenommen sind. Die Sensorvorrichtung kann mindestens eine Membran, insbesondere mindestens eine für Feuchtigkeit zumindest teilweise durchlässige Membran, umfassen.
Feuchtesensoren können als eigenständiger Sensor oder integriert in einen Luftmassensensor ausgestaltet sein. Der Sensor kann beispielsweise mindestens ein Elektronikmodul und mindestens ein Sensorelement, welche auf mindestens einen Kunststoffrahmen aufgesetzt sind, mit mindestens einer wasserdampfdurchlässigen Membran umfassen. Weiterhin kann der Sensor mindestens einen aufgesetzten Elektronikraumdeckel mit mindestens einer Ausnehmung, welche beispielsweise einen Medienaustausch, insbesondere einen Austausch des strömenden fluiden Mediums, mit der Luft in dem Ansaugtrakt ermöglichen kann, umfassen.
Aus EP 1 017 931 B1 ist ein Sensor für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Luftmassenmesser mit einem Sensorelement zur Erfassung der angesaugten Luftmasse, bekannt. Benachbart zu dem Luftmassenmesser bzw. dessen Sensorelement sind ein Feuchtesensor und ein Drucksensor sowie eine Auswerteschaltung zur Verarbeitung der von dem Luftmassenmesser bzw. dessen Sensorelement, dem Feuchtesensor und dem Drucksensor ausgegebenen Daten vorgesehen und in einem einzigen Gehäuse angeordnet.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Sensorvorrichtungen weisen einige Nachteile auf. Beispielsweise wäre eine Verbesserung einer Robustheit der Sensorvorrichtung, insbesondere einen Feuchtesensor umfassend, gegenüber Partikelabladung des zu messenden strömenden fluiden Mediums, insbesondere eines gasförmigen Mediums, wünschenswert. Eine Verfälschung eines Messsignals und/oder eine Zerstörung der Sensorvorrichtung, beispielsweise des Sensors, insbesondere durch Staub- und/oder Luftpartikel und/oder Öl- und/oder Wassertröpfchen sollten vermieden werden. Wünschenswert wäre beispielsweise ein Schutz des Feuchtesensors, insbesondere eines den Feuchtesensor umfassenden hygroskopischen Films, vor einem Einfluss von Fremdgasen und/oder einer Betauung mit schmutzigem Kondensat. Hierbei könnte es zu einer reversiblen oder irreversiblen Veränderung einer Charakteristik und/oder zu einem Ohmschen Nebenschluss und/oder zu einer Bildung eines Mikroklimas und/oder zu einer Korrosion von Anschlusskontakten kommen. Ein wirkungsvoller Schutz der Sensorvorrichtung, insbesondere des Sensorelements, kann beispielsweise durch die für Wasserdampf durchlässige Membran gewährleistet sein. Hierdurch können beispielsweise Wassertropfen und/oder schmutziges Kondensat und/oder grobe Schmutzpartikel von der Sensorvorrichtung, insbesondere von dem Sensorelement, abgeschirmt werden. Die Membran selbst kann jedoch durch in dem strömenden fluiden Medium, insbesondere in der Strömung, mitgeführte Feststoffpartikel mechanisch geschädigt und/oder durch schmutziges Kondensat derart belegt werden, dass beispielsweise ein Durchtritt von Wasserdampf behindert oder unterbunden werden kann. Schlimmstenfalls kann ein Messeffekt vollständig verlorengehen, beispielsweise durch eine komplette Bedeckung der Oberfläche der Membran mit einer Ölschicht. Wünschenswert wäre daher eine Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums, welche die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Sensorvorrichtungen zumindest teilweise unterdrückt oder mildert.
Offenbarung der Erfindung
Es wird dementsprechend eine Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums vorgeschlagen. Unter der Sensorvorrichtung kann dabei grundsätzlich eine Vorrichtung verstanden werden, welche zur Erfassung der mindestens einen Eigenschaft des strömenden fluiden Mediums ausgestaltet ist. Bezüglich der mindestens einen zu erfassenden Eigenschaft, welche qualitativ und/oder quantitativ erfasst werden kann, kann beispielsweise auf die obige Beschreibung des Standes der Technik verwiesen werden. Insbesondere kann es sich bei der Eigenschaft um mindestens einen Massenstrom und/oder mindestens eine Temperatur und/oder mindestens einen Anteil einer Komponente und/oder mindestens eine Luftfeuchtigkeit des strömenden fluiden Mediums handeln. Bei dem strömenden fluiden Medium kann es sich insbesondere um ein Gas, vorzugsweise um Luft handeln. Die Sensorvorrichtung ist insbesondere einsetzbar in der Kraftfahrzeugtechnik, beispielsweise im Ansaugtrakt und/oder im Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine. Auch andere Einsatzgebiete sind jedoch grundsätzlich möglich.
Die Sensorvorrichtung umfasst mindestens einen Feuchtesensor. Bei dem Feuchtesensor kann es sich prinzipiell um eine beliebige Vorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um eine Feuchtigkeit zu erfassen. Bei der Erfassung der Feuchtigkeit kann es sich um eine qualitative und/oder quantitative Erfassung handeln. Beispielsweise kann der Feuchtesensor eingerichtet sein um eine Anwesenheit von Wasser in dem strömenden fluiden Medium, beispielsweise einer Luftfeuchtigkeit, insbesondere eine relative Luftfeuchtigkeit zu erfassen. Bei der Luftfeuchtigkeit kann es sich um einen Anteil von Wasserdampf in einer Volumeneinheit des strömenden fluiden Mediums handeln, wobei die Luftfeuchtigkeit beispielsweise in g/m³ angegeben werden kann. Unter der relativen Luftfeuchtigkeit kann beispielsweise ein Quotient aus der bei einer bestimmten Temperatur in dem strömenden fluiden Medium vorhandenen Wasserdampfmenge und der bei der gleichen Temperatur möglichen Sättigungsmenge an Wasserdampf verstanden werden, beispielsweise ausgedrückt in Prozent relativer Luftfeuchte. Der Feuchtesensor kann beispielsweise mindestens ein resistives und/oder kapazitives Sensorelement umfassen, wie beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt.
Beispielsweise kann der Feuchtesensor mindestens eine hygroskopische Schicht aufweisen, wobei die hygroskopische Schicht in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit, insbesondere der relativen Feuchte, reversibel Wasser speichern kann. Hierdurch kann üblicherweise eine vorzugsweise drastische Änderung eines elektrischen Widerstandes und/oder einer planar ausgestalteten Kapazität hervorgerufen werden, welche zur Erfassung der Feuchtigkeit ausgewertet werden kann. Bei kapazitiven Feuchtesensoren, insbesondere Feuchtefühlern, kann üblicherweise eine hygroskopische, vorzugsweise isolierende, Schicht, beispielsweise Al₂0₃ und/oder ein polymerer Kunststoff, als Dielektrikum eines Kondensators dienen. Die hygroskopische Schicht kann auch gleichzeitig als ein Trägerplättchen dienen. Der Feuchtesensor, insbesondere dessen Kondensator, kann mindestens eine Elektrode umfassen, welche wasserdampfdurchlässig ist. Alternativ oder zusätzlich können die Elektroden des Kondensators eine kammförmige Struktur haben. Mit steigender Feuchtigkeit, insbesondere mit steigender relativer Feuchte, nimmt das Dielektrikum üblicherweise Feuchtigkeit, insbesondere Wasser, auf, wobei sich die Kapazität des Fühlers vorzugsweise deutlich erhöhen kann. Beispielsweise kann der Feuchtesensor auch als resistiver Fühler ausgestaltet sein. Ein resistiver Fühler kann beispielsweise zwischen mindestens einem Elektrodenpaar mindestens ein isolierendes Substrat aufweisen, insbesondere ein hygroskopisches Substrat, beispielsweise Salz (LiCl) in einem Binder, insbesondere als Paste. Eine Leitfähigkeit dieser Schicht kann sich mit der Feuchtigkeit, insbesondere mit der relativen Feuchtigkeit, deutlich ändern. Dies kann zur Erfassung der Feuchtigkeit ausgenutzt werden. Beispiele von aus dem Stand der Technik bekannten Feuchtesensoren sind insbesondere in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 98–101, beschrieben. Auch andere Arten von Feuchtesensoren können jedoch grundsätzlich alternativ oder zusätzlich für den Einsatz im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Betracht kommen.
Die Sensorvorrichtung umfasst mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung zur Beaufschlagung des Feuchtesensors mit dem strömenden fluiden Medium. Bei der Beaufschlagungsvorrichtung kann es sich prinzipiell um eine beliebige Vorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um den Feuchtesensor mit dem strömenden fluiden Medium zu beaufschlagen. Bei der Beaufschlagungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Verbindung zwischen einem Hauptstrom des strömenden fluiden Mediums und dem Feuchtesensor handeln. Beispielsweise kann es sich bei der Beaufschlagungsvorrichtung auch um eine Zuleitung zum Zuleiten mindestens eines Teils des strömenden fluiden Mediums zu dem Feuchtesensor handeln. Die Beaufschlagungsvorrichtung kann beispielsweise auch eine Ableitung zum Ableiten des strömenden fluiden Mediums von dem Feuchtesensor umfassen oder kann zumindest teilweise mit einer Ableitung verbunden sein. Die Beaufschlagungsvorrichtung kann beispielsweise mindestens ein Rohr und/oder mindestens eine Öffnung und/oder mindestens ein Ventil und/oder mindestens einen Filter und/oder mindestens ein Diffusionselement und/oder mindestens einen Hohlraum umfassen. Unter der Beaufschlagung kann prinzipiell ein Inkontaktbringen mindestens eines Teils des Feuchtesensors mit mindestens einem Teil des strömenden fluiden Mediums verstanden werden, insbesondere derart, dass der Feuchtesensor die Feuchtigkeit, insbesondere die relative Feuchtigkeit, des strömenden fluiden Mediums erfassen kann.
Die Beaufschlagungsvorrichtung umfasst mindestens eine Membran. Unter der Membran kann beispielsweise eine Trennschicht verstanden werden, welche eingerichtet ist, um zumindest einen Teil der Beaufschlagungsvorrichtung zumindest teilweise zu verschließen. Beispielsweise kann es sich bei der Membran um eine für Feuchtigkeit zumindest teilweise durchlässige Membran, insbesondere um eine semipermeable Membran, handeln. Bevorzugt kann die Membran eingerichtet sein, um mindestens einen Anteil des strömenden fluiden Mediums vor einem Kontakt mit dem Feuchtesensor und/oder mit mindestens einem anderen Sensorelement und/oder mit mindestens einem anderen Teil der Sensorvorrichtung, zu schützen. Bevorzugt kann die Membran eingerichtet sein, um Feuchtigkeit, insbesondere Luftfeuchtigkeit, derart durchzulassen, insbesondere zu dem Feuchtesensor durchzulassen, dass eine Feuchtigkeit, insbesondere eine Luftfeuchtigkeit, beispielsweise eine relative Luftfeuchtigkeit, möglichst genau und/oder zuverlässig, erfasst werden kann. Die Membran kann insbesondere eingerichtet sein, um Schmutzpartikel, beispielsweise Ölpartikel und/oder Staubpartikel, von dem Feuchtesensor fernzuhalten. Besonders bevorzugt kann es sich bei der Membran um eine für Feuchtigkeit zumindest teilweise permeable Membran handeln.
Die Beaufschlagungsvorrichtung umfasst weiterhin mindestens eine Schutzvorrichtung. Bei der Schutzvorrichtung kann es sich prinzipiell um eine beliebige Vorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um die Sensorvorrichtung, insbesondere den Feuchtesensor oder mindestens einen zusätzlichen Sensor und/oder mindestens ein zusätzliches Sensorelement, zu schützen. Die Schutzvorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, um den Feuchtesensor oder mindestens ein zusätzliches Sensorelement, bevorzugt die Membran, vor Schmutzpartikeln oder anderen Umwelteinflüssen zu schützen. Bei den anderen Umwelteinflüssen kann es sich beispielsweise um eine hohe Geschwindigkeit des strömenden fluiden Mediums und/oder eine hohe Temperatur des strömenden fluiden Mediums und/oder einen hohen Druck des strömenden fluiden Mediums und/oder einen niedrigen Druck des strömenden fluiden Mediums handeln.
Die Schutzvorrichtung weist mindestens eine Leitrippenstruktur auf. Bei der Leitrippenstruktur kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Element handeln, welches eingerichtet ist, um mindestens eine Eigenschaft des strömenden fluiden Mediums, beispielsweise eine Geschwindigkeit des strömenden fluiden Mediums und/oder eine Strömung des strömenden fluiden Mediums und/oder eine Strömungsrichtung des strömenden fluiden Mediums und/oder eine Wirbelbildung des strömenden fluiden Mediums und/oder einen Druck des strömenden fluiden Mediums und/oder eine Temperatur des strömenden fluiden Mediums und/oder mindestens eine chemische Eigenschaft des strömenden fluiden Mediums, beispielsweise eine Zusammensetzung des strömenden fluiden Mediums, zu verändern.
Die Sensorvorrichtung kann weiterhin mindestens einen Strömungssensor umfassen. Unter dem Strömungssensor kann dabei grundsätzlich ein beliebiges Sensorelement verstanden werden, welches zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft ausgestaltet ist. Bevorzugt kann es sich bei der Strömungseigenschaft um mindestens einen Massenstrom des strömenden fluiden Mediums handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Strömungssensor um mindestens einen Heißfilmluftmassenmesser (HFM), beispielsweise einen Heißfilmluftmassenmesserchip, handeln. Bei dem Strömungssensor kann es sich beispielsweise um einen Heißfilmluftmassenmesser handeln, wie in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 146–148, beschrieben. Der Strömungssensor kann beispielsweise mindestens einen Kanal umfassen, insbesondere einen von mindestens einem Teil des strömenden fluiden Mediums durchströmbaren Kanal. Der Strömungssensor kann beispielsweise mindestens ein Sensorgehäuse aufweisen, insbesondere ein Sensorgehäuse, welches den Kanal umfasst. Der Strömungssensor kann beispielsweise als Steckfühler ausgestaltet sein. Der Strömungssensor kann mindestens ein Sensorelement umfassen. Das Sensorelement kann beispielsweise in dem Kanal aufgenommen sein. Das Sensorelement kann beispielsweise als Sensorchip ausgestaltet sein, beispielsweise auf einem Sensorträger. Der Sensorchip kann beispielsweise mindestens eine Messoberfläche aufweisen, insbesondere eine Messoberfläche, welche von mindestens einem Teil des strömenden fluiden Mediums überströmbar ist. Der Strömungssensor kann beispielsweise mindestens einen Heißfilmluftmassenmesser umfassen. Der Heißfilmluftmassenmesser kann insbesondere mindestens einen Siliciumchip umfassen, beispielsweise mit mindestens einer Messoberfläche, welche von dem strömenden fluiden Medium überströmbar ist. Der Strömungssensor kann mindestens ein Heizelement aufweisen. Der Strömungssensor kann mindestens einen stromaufwärts gelagerten Temperaturfühler und mindestens einen stromabwärts gelagerten Temperaturfühler aufweisen. Bevorzugt können sich auf der Messoberfläche, beispielsweise der Sensoroberfläche, mindestens ein Heizelement und mindestens zwei Temperaturfühler, insbesondere einen stromabwärts gelagerten Temperaturfühler und einen stromaufwärts gelagerten Temperaturfühler, befinden. Aus einer Asymmetrie eines mittels der Temperaturfühler gemessenen Temperaturprofils kann auf die mindestens eine Strömungseigenschaft geschlossen werden. Der mindestens eine Strömungssensor kann beispielsweise auf mindestens einem Sensorträger mindestens eines Elektronikmoduls angeordnet sein. Der Sensorträger kann beispielsweise zumindest teilweise in das strömende fluide Medium hineinragen. Das Elektronikmodul kann beispielsweise einteilig ausgestaltet sein. Das Elektronikmodul kann beispielsweise insbesondere mindestens eine Ansteuer- und/oder mindestens eine Auswerteschaltung umfassen, welche eingerichtet sein können, um den Strömungssensor anzusteuern und/oder Signale des Strömungssensors aufzunehmen. Das Elektronikmodul kann beispielsweise mindestens einen Schaltungsträger aufweisen. Weiterhin kann das Elektronikmodul insbesondere den mindestens einen Sensorträger aufweisen, welcher mit dem Schaltungsträger vorzugsweise mechanisch verbunden sein kann. Beispielsweise kann der Schaltungsträger in einem Elektronikraum eines Sensorgehäuses angeordnet sein. Beispielsweise kann der Elektronikraum zumindest teilweise von dem Gehäuse und/oder von der Membran umschlossen sein. Das Sensorgehäuse und/oder der Elektronikraum können mindestens einen Elektronikraumdeckel aufweisen, insbesondere um den Elektronikraum reversibel oder irreversibel zumindest teilweise zu verschließen. Der Sensorträger kann bevorzugt aus dem Elektronikraum heraus in das strömende fluide Medium hineinragen. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Sensorgehäuse mindestens einen von dem strömenden fluiden Medium durchströmbaren Kanal aufweist. Der Sensorträger des Elektronikmoduls, welcher beispielsweise den Strömungssensor trägt, kann aus dem Elektronikraum in den mindestens einen von dem strömenden fluiden Medium durchströmbaren Kanal in dem Sensorgehäuse ragen. Dieser mindestens eine Kanal kann insbesondere einteilig ausgestaltet sein, kann jedoch auch mindestens einen Hauptkanal und mindestens einen von diesem Hauptkanal abzweigenden Bypasskanal aufweisen, wobei der Sensorträger vorzugsweise in den Bypasskanal hineinragt, wie dies beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Schaltungsträger des Elektronikmoduls kann insbesondere mindestens eine Leiterplatte umfassen, welche beispielsweise in Alleinstellung verwendet werden kann oder welche beispielsweise auch auf einem mechanischen Träger montiert sein kann, beispielsweise mindestens einem Stanz-Biege-Teil, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff. Der Sensorträger kann mit dem Schaltungsträger unmittelbar verbunden sein oder kann auch mit dem Trägerteil, beispielsweise dem Stanz-Biege-Teil, verbunden sein. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich. So ist beispielsweise denkbar, dass das Elektronikmodul aus mindestens einem Leiterplattenmaterial hergestellt ist, wobei sowohl der Schaltungsträger als auch der Sensorträger aus dem Leiterplattenmaterial hergestellt sein können, vorzugsweise aus einem Stück des Leiterplattenmaterials. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, aus dem Stand der Technik bekannte spritzgegossene Leiterplatten als Elektronikmodul zu verwenden. Verschiedene Ausgestaltungen sind prinzipiell denkbar.
Die Sensorvorrichtung kann weiterhin mindestens einen Temperatursensor umfassen. Bei dem Temperatursensor kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Sensorelement handeln, welches eingerichtet ist, um mindestens eine Temperatur, bevorzugt mindestens eine Temperatur des strömenden fluiden Mediums, zu erfassen. Bei dem Temperatursensor kann es sich beispielsweise um einen aus dem Stand der Technik bekannten Temperatursensor handeln, wie beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 102–111, beschrieben. Der Temperartursensor kann beispielsweise als resistiver Sensor, umfassend mindestens einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand, und/oder als NTC-Widerstand (Negative Temperature Coefficient Thermistor) und/oder als Thermoelement und/oder als Thermometer ausgestaltet sein.
Die Sensorvorrichtung kann weiterhin mindestens ein weiteres Sensorelement umfassen, beispielsweise mindestens einen Drucksensor, beispielsweise zur Erfassung mindestens eines Drucks des strömenden fluiden Mediums. Beispielsweise kann es sich bei dem zusätzlichen Sensorelement auch um eine Lambdasonde handeln, wobei es sich bei der Lambdasonde beispielsweise um eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens eines Anteils an Sauerstoff in dem strömenden fluiden Medium handeln kann.
Der Feuchtesensor kann in mindestens einem Gehäuse der Sensorvorrichtung aufgenommen sein. Bei dem Gehäuse kann es sich beispielsweise um ein Element der Sensorvorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um zumindest den Feuchtesensor teilweise aufzunehmen. Bei dem Gehäuse kann es sich beispielsweise um das Sensorgehäuse handeln. Bei dem Gehäuse und/oder bei dem Sensorgehäuse kann es sich prinzipiell um eine einteilige oder mehrteilige Vorrichtung handeln, welche die Sensorvorrichtung und/oder den Feuchtesensor und/oder den Strömungssensor und/oder den Temperatursensor und/oder den Drucksensor und/oder die Lambdasonde nach außen zumindest weitgehend abschließt und/oder zumindest weitgehend schützt gegenüber mechanischen Einwirkungen und/oder anderen Arten von Einwirkungen, beispielsweise chemischen Einwirkungen und/oder Feuchteeinwirkungen. Insbesondere kann das Gehäuse und/oder das Sensorgehäuse mindestens einen Steckfühler umfassen, beispielsweise kann die Sensorvorrichtung ganz oder teilweise als Steckfühler ausgestaltet sein. Der Steckfühler kann bevorzugt in das strömende fluide Medium einbringbar sein, wobei eine austauschbare oder auch eine permanente Einbringung denkbar ist. Der Steckfühler kann beispielsweise in ein Strömungsrohr des strömenden fluiden Mediums hineinragen. Das Strömungsrohr kann selbst Bestandteil der Sensorvorrichtung sein, kann jedoch auch als separates Teil vorgesehen sein. Das Strömungsrohr kann beispielsweise mindestens eine Öffnung umfassen, in welche der Steckfühler einbringbar ist. Der Steckfühler und/oder das Strömungsrohr können insbesondere zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein, beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens. Unter einer Aufnahme, beispielsweise des Feuchtesensors in dem Gehäuse, kann dabei verstanden werden, dass beispielsweise der Feuchtesensor und/oder der Strömungssensor und/oder der Temperatursensor und/oder der Drucksensor zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, von dem Gehäuse und/oder dem Sensorgehäuse umschlossen sein kann. Die Beaufschlagungsvorrichtung kann zumindest teilweise von dem Gehäuse umschlossen sein.
Das Gehäuse kann mindestens eine Öffnung aufweisen. Die Beaufschlagungsvorrichtung kann die mindestens eine Öffnung in dem Gehäuse umfassen. Die Öffnung kann bevorzugt derart ausgestaltet sein, dass zumindest ein Teil des strömenden fluiden Mediums in das Gehäuse und/oder zu dem Feuchtesensor und/oder zu der Beaufschlagungsvorrichtung gelangen kann. Bei der Öffnung kann es sich prinzipiell um ein Element des Gehäuses handeln, welches eingerichtet ist, um einen Durchstrom zumindest eines Teils des strömenden fluiden Mediums durch die Öffnung zu ermöglichen. Bei der Öffnung kann es sich beispielsweise um eine runde und/oder eckige und/oder polygone und/oder elliptische Öffnung handeln. Die Öffnung kann zumindest teilweise verschlossen und/oder verschließbar ausgestaltet sein. Die Membran kann die Öffnung beispielsweise zumindest teilweise verschließen. Unter Verschließen kann hierbei verstanden werden, dass zumindest ein Teil des strömenden fluiden Mediums die Öffnung nicht passieren kann, beispielsweise Schmutzpartikel an einer Passierung der Öffnung gehindert werden können. Besonders bevorzugt kann die Membran zumindest teilweise den Feuchtesensor, insbesondere zumindest teilweise das Sensorelement, umschließen. Beispielsweise kann das Sensorelement und/oder der Feuchtesensor von mindestens einem Rahmen, bevorzugt einem Kunststoffrahmen, umgeben sein. Der Rahmen kann beispielsweise ein Teil des Gehäuses sein, kann jedoch auch ganz oder teilweise separat ausgestaltet sein. Der Rahmen kann mindestens eine Öffnung umfassen, wobei die Membran dicht unter der Öffnung angeordnet sein kann, beispielsweise in Richtung zu dem Feuchtesensor und/oder zu dem Sensorelement unter der Öffnung.
Beispielsweise kann die Leitrippenstruktur auf die Membran aufgesetzt sein. Unter dem Ausdruck "aufgesetzt" kann beispielsweise verstanden werden, dass die Leitrippenstruktur in direktem Kontakt zu der Membran steht. Beispielsweise kann zwischen der Membran und der Leitrippenstruktur auch mindestens ein Spalt ausgebildet sein. Prinzipiell kann sich zwischen der Leitrippenstruktur und der Membran aber auch ein zusätzliches Element der Sensorvorrichtung befinden. Beispielsweise kann die Leitrippenstruktur auch mit der Membran verbunden sein, beispielsweise durch mindestens eine Verklebung und/oder Verschraubung und/oder Verpressung.
Die Schutzvorrichtung kann beispielsweise derart zu der Membran angeordnet sein, dass das den Feuchtesensor beaufschlagende strömende fluide Medium bevorzugt zunächst die Leitrippenstruktur und beispielsweise anschließend die Membran passiert. Beispielsweise kann die Schutzvorrichtung in einer Strömungsrichtung des strömenden fluiden Mediums, bevorzugt zumindest eines Teils des strömenden fluiden Mediums, vor der Membran angeordnet sein. Bei dem den Feuchtesensor beaufschlagenden fluiden Medium kann es sich prinzipiell um das gesamte strömende fluide Medium und/oder um mindestens einen Teil des strömenden fluiden Mediums handeln.
Die Schutzvorrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, um das strömende fluide Medium zumindest einmal umzulenken. Unter einem Umlenken des strömenden fluiden Mediums kann beispielsweise mindestens eine Änderung der Strömungsrichtung mindestens eines Teils des strömenden fluiden Mediums verstanden werden. Bei der Umlenkung kann es sich beispielsweise um einen Strömungsprozess und/oder um einen Diffusionsprozess handeln. Die Umlenkung kann beispielsweise aufgrund geometrischer Eigenschaften der Schutzvorrichtung erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Umlenkung auch aus Druckunterschieden, welche beispielsweise von der Schutzvorrichtung erzeugt werden können, resultieren.
Die Leitrippenstruktur kann mindestens eine Leitrippe umfassen. Bevorzugt kann die Leitrippenstruktur eine Mehrzahl von Leitrippen umfassen. Bei einer Leitrippe kann es sich prinzipiell um ein Element der Leitrippenstruktur handeln, welches eingerichtet ist, um mindestens einen Teil des strömenden fluiden Mediums zu leiten. Eine Leitrippe kann bevorzugt eine längliche Geometrie aufweisen. Unter einer länglichen Geometrie kann beispielsweise eine Geometrie mit einem hohen Aspektverhältnis verstanden werden. Die Leitrippe kann eingerichtet sein um zumindest einen Teil des strömenden fluiden Mediums zu leiten. Unter "Leiten" kann hierbei ein Vorgeben einer Transporteigenschaft verstanden werden, beispielsweise hinsichtlich einer Geschwindigkeit und/oder einer Richtung des strömenden fluiden Mediums, bevorzugt mindestens eines Teils des strömenden fluiden Mediums. Die Leitrippe kann beispielsweise als Wand ausgestaltet sein. Eine Mehrzahl von Leitrippen kann beispielsweise Leitrippen umfassen, welche parallel und/oder fluchtend zueinander und/oder senkrecht zueinander und/oder in einem beliebigen Winkel zueinander angeordnet sein können. Die Leitrippen der Mehrzahl der Leitrippen können beispielsweise in einer Ebene und/oder in mehreren Ebenen angeordnet sein.
Beispielsweise können die Leitrippen angeordnet sein in einer Anordnung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:

– einer Längsanordnung, wobei die Leitrippen im Wesentlichen parallel zu einer Hauptströmungsrichtung des strömenden fluiden Mediums angeordnet sind;
– einer Queranordnung, wobei die Leitrippen im Wesentlichen senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung des strömenden fluiden Mediums angeordnet sind;
– einer Radialanordnung, wobei die Leitrippen radial zueinander angeordnet sind;
– einer Sekantialanordnung, wobei die Leitrippen sekantial zu einem virtuellen Kreis angeordnet sind;
– einer Labyrinthanordnung, wobei die Leitrippen eine Labyrinthstruktur bilden, wobei durch die Labyrinthstruktur das den Feuchtesensor beaufschlagende strömende fluide Medium mehrfach umgelenkt werden kann.

Unter dem Ausdruck "im Wesentlichen parallel" kann hierbei eine Ausrichtung verstanden werden, wobei beispielsweise die Leitrippen zu der Hauptströmungsrichtung einen Winkel von weniger als 90°, beispielsweise weniger als 45°, bevorzugt weniger als 10°, besonders bevorzugt von 0° aufweisen. Unter dem Ausdruck "im Wesentlichen senkrecht" kann beispielsweise eine Anordnung verstanden werden, wobei die Hauptströmungsrichtung zu den Leitrippen einen Winkel von größer als 0°, beispielsweise von 45° bis 135°, bevorzugt von 80° bis 100°, besonders bevorzugt von 90° bildet. Unter dem Ausdruck "Hauptströmungsrichtung" kann eine Strömungsrichtung des strömenden fluiden Mediums verstanden werden, besonders bevorzugt eine Strömungsrichtung eines größten Anteils des strömenden fluiden Mediums, beispielsweise eine Strömungsrichtung des strömenden fluiden Mediums über der Sensorvorrichtung und/oder über der Beaufschlagungsvorrichtung und/oder über dem Gehäuse und/oder über der Öffnung. Unter dem Ausdruck "radial" kann eine Anordnung der Leitrippen, insbesondere eine Radialanordnung, verstanden werden, wobei die Leitrippen zu mindestens einem gemeinsamen Ausrichtungspunkt hin ausgerichtet sein können, beispielsweise jeweils im Wesentlichen entlang eines Radius, beispielsweise eines virtuellen Kreises. Bei dem Ausrichtungspunkt kann es sich beispielsweise um einen Fluchtpunkt handeln. Beispielsweise kann eine Radialanordnung eine Anordnung der Leitrippen ähnlich der Anordnung von Rotorblättern eines Ventilators umfassen. Die Leitrippenstruktur, bevorzugt die Leitrippen, können feststehend ausgebildet sein, beispielsweise feststehend an dem Gehäuse, insbesondere auf einer Oberfläche des Gehäuses und/oder der Membran. Prinzipiell können die Leitrippen aber auch zumindest teilweise beweglich ausgestaltet sein, beispielsweise als Bestandteil mindestens eines Ventilators. Unter der Sekantialanordnung und/oder unter dem Ausdruck "sekantial" kann beispielsweise verstanden werden, dass die Leitrippen entlang von Sekanten eines virtuellen Kreises angeordnet sein können. Unter der "Labyrinthanordnung" und/oder der "Labyrinthstruktur" kann ein System von Zuleitungen und/oder Wegen des strömenden fluiden Mediums verstanden werden, welches durch die Leitrippen gebildet werden kann, wobei mindestens einem Teil des strömenden fluiden Mediums mindestens eine, bevorzugt mehrere, Änderungen der Strömungsrichtung vorgegeben wird, insbesondere von den Leitrippen.
Eine Leitrippe kann beispielsweise als Lamelle und/oder als Messer und/oder als Rotorblatt und/oder als Wand ausgestaltet sein. Die Leitrippe kann quaderförmig ausgestaltet sein, kann jedoch auch als Quader und/oder Stab und/oder Zylinder und/oder Rohr ausgestaltet sein. Die Leitrippe kann um mindestens eine Achse, beispielsweise eine Achse des Quaders, verdreht sein, beispielsweise im Sinne einer Torsion und/oder Biegung.
Die Schutzvorrichtung kann mindestens eine Abdeckung aufweisen. Unter einer Abdeckung kann beispielsweise ein Element verstanden werden, das eingerichtet ist, um zumindest einen Teil der Beaufschlagungsvorrichtung zumindest teilweise abzudecken. Beispielsweise kann es sich bei der Abdeckung um einen Deckel handeln. Bei der Abdeckung kann es sich insbesondere um eine auf die Leitrippenstruktur aufgesetzte scheibenförmige Abdeckung handeln. Beispielsweise kann die Leitrippenstruktur mit der Abdeckung reversibel oder irreversibel verbunden sein, beispielsweise verklebt und/oder verpresst. Die Abdeckung kann beispielsweise im Wesentlichen parallel, wie oben beschrieben, zu einer Oberfläche, insbesondere einer Wand und/oder einem Deckel, des Gehäuses angeordnet sein. Die Leitrippen können insbesondere als Abstandshalter zwischen dem Gehäuse und der Abdeckung ausgestaltet sein. Unter einer "scheibenförmigen Abdeckung" kann insbesondere eine Abdeckung verstanden werden, welche im Wesentlichen planar, beispielsweise flach, ausgestaltet ist. Prinzipiell sind aber auch andere Ausgestaltungen möglich.
Die Schutzvorrichtung kann eingerichtet sein, um die Strömung mindestens eines Teils des strömenden fluiden Mediums zu drosseln. Unter einem "Drosseln" der Strömung kann eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit verstanden werden. Hierzu kann die Schutzvorrichtung beispielsweise zusätzliche Strukturen aufweisen, beispielsweise eine Rauigkeit der Leitrippen und/oder im Wesentlichen senkrecht zu der Strömung angeordnete lamellenartige Strukturen auf mindestens einer Oberfläche der Leitrippe.
Die Schutzvorrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, um mindestens einen Teil des strömenden fluiden Mediums zu dem Feuchtesensor zu leiten, optional auch um es vorn dem Feuchtesensor wegzuleiten, beispielsweise nach einer erfolgten Erfassung der Feuchtigkeit durch den Feuchtesensor. Beispielsweise kann alternativ oder zusätzlich auch die Beaufschlagungsvorrichtung eingerichtet sein, um den mindestens einen Teil des strömenden fluiden Mediums zu dem Feuchtesensor zu leiten, und optional wieder von dem Feuchtesensor wegzuleiten. Beispielsweise kann die Beaufschlagungsvorrichtung und/oder die Schutzvorrichtung zumindest einen Teil eines, vorzugsweise nicht ganz geschlossenen, Kreislaufs des strömenden fluiden Mediums, bevorzugt über den Feuchtesensor, bilden.
Die Schutzvorrichtung, insbesondere die Leitrippenstruktur, kann zumindest teilweise in dem Gehäuse der Sensorvorrichtung, insbesondere in einem Gehäusedeckel des Gehäuses, integriert sein. Bei dem Gehäusedeckel kann es sich beispielsweise um ein Element des Gehäuses handeln, welches eingerichtet ist, um das Gehäuse zumindest teilweise, beispielsweise zu dem Hauptstrom des strömenden fluiden Mediums hin, abzudecken und/oder abzuschließen. Bei dem Gehäusedeckel kann es sich beispielsweise um den Elektronikraumdeckel handeln.
Die oben beschriebene Sensorvorrichtung kann gegenüber bekannten Sensorvorrichtungen zahlreiche Vorteile aufweisen. Beispielsweise können sowohl eine Rate von Partikeln, welche die Membran, beispielsweise eine feuchtedurchlässige Membran, der Sensorvorrichtung und/oder der Beaufschlagungsvorrichtung und/oder des Feuchtesensors erreichen können als auch deren Geschwindigkeit reduziert werden. Die Sensorvorrichtung, insbesondere die erfindungsgemäße Vorrichtung, kann beispielsweise die Membran von einem möglichst großen Teil der in der Ansaugluft befindlichen Feststoffpartikel und/oder Wassertröpfchen und/oder Öltröpfchen abschirmen. Die Abdeckung, insbesondere als Abdeckung der Öffnung ausgestaltet, kann, beispielsweise zusammen mit der Leitrippenstruktur, im Wesentlichen insbesondere zwei Funktionen erfüllen:

– Ein direktes Auftreffen von Partikeln und/oder Tröpfchen, beispielsweise flüssiger, Medien, insbesondere durch die Labyrinthstruktur, beispielsweise als labyrinthartige Gestaltung, kann verhindert werden. Ein Großteil der Partikel kann beispielsweise durch eine Strömungsumlenkung abgeschieden werden, bevorzugt bevor sie zu der Membran, welche bevorzugt über einem Sensorelement, insbesondere dem Feuchtigkeitssensor, angeordnet sein kann, gelangen können.
– Eine partikelfreie Luft, insbesondere ein partikelfreies strömendes fluides Medium, beispielsweise ein von Partikeln befreites strömendes fluides Medium, kann zu dem Sensorelement geleitet und optional zusätzlich wieder der Hauptströmung zugeführt werden. Hierdurch kann ein hinreichender Luftaustausch, insbesondere ein Austausch des strömenden fluiden Mediums, gewährleistet werden, beispielsweise um ein Ansprechverhalten der Sensorvorrichtung, beispielsweise des Sensors, zu verbessern. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, beispielsweise als Einrichtung ausgestaltet, kann eine Eignung darstellen, um im Stoppfall eines Motors, beispielsweise des Motors der Verbrennungskraftmaschine, aus einem Kurbelgehäuse austretenden Ölnebel wirksam von der Membran fernzuhalten und bevorzugt somit eine flächige Belegung der Membran mit einem Ölfilm beispielsweise zu verhindern oder zumindest zu mindern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere optionale Einzelheiten und/oder Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
1A ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums;
1B eine Explosionszeichnung der Schutzvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung;
1C eine schematische Darstellung der Schutzvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums; und
3 eine drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums.
Ausführungsformen der Erfindung
In den 1A, 2 und 3 sind insbesondere drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 110 zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums 112 dargestellt. Bei der Eigenschaft kann es sich bevorzugt um mindestens eine Feuchtigkeit, insbesondere mindestens eine Luftfeuchtigkeit, und/oder mindestens einen Massenstrom und/oder mindestens eine Temperatur des strömenden fluiden Mediums 112 handeln. Die Sensorvorrichtung 110 umfasst mindestens einen Feuchtesensor 114. Die Sensorvorrichtung 110 umfasst mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung 116 zur Beaufschlagung des Feuchtesensors 114 mit dem strömenden fluiden Medium 112. Die Beaufschlagungsvorrichtung 116 umfasst mindestens eine, insbesondere für Feuchtigkeit zumindest teilweise permeable, Membran 118. Die Beaufschlagungsvorrichtung 116 umfasst weiterhin mindestens eine Schutzvorrichtung 120. Die Schutzvorrichtung 120 weist mindestens eine Leitrippenstruktur 122 auf.
Die Sensorvorrichtung 110 kann weiterhin mindestens einen Strömungssensor, welcher in den Figuren nicht dargestellt ist, umfassen. Weiterhin kann die Sensorvorrichtung 110 mindestens einen Temperatursensor, welcher ebenfalls in den Figuren nicht dargestellt ist, umfassen. Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 110 kann beispielsweise als Zylindergehäusevariante ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 110 auch als Steckfühler ausgestaltet sein. Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 110 kann einen eigenständigen Feuchtesensor 114 darstellen, optional zusammen mit dem Temperatursensor.
Der Feuchtesensor 114 kann in mindestens einem Gehäuse 124 der Sensorvorrichtung 110 aufgenommen sein. Die Beaufschlagungsvorrichtung 116 kann mindestens eine Öffnung 126 in dem Gehäuse 124 umfassen. Die Membran 118 kann die Öffnung 126 zumindest teilweise verschließen. Besonders bevorzugt kann die Membran 118 zumindest teilweise den Feuchtesensor 114, insbesondere zumindest teilweise das Sensorelement, umschließen. Die Leitrippenstruktur 122 kann auf der Membran 118 aufgesetzt sein.
Die Schutzvorrichtung 120 kann derart zu der Membran 118 angeordnet sein, dass das den Feuchtesensor 114 beaufschlagende strömende fluide Medium 112 zunächst die Leitrippenstruktur 122 und optional anschließend die Membran 118 passieren kann. Bei dem Gehäuse 124 kann es sich beispielsweise um einen Elektronikraumdeckel 128 handeln. Besonders bevorzugt kann das Gehäuse 124 den Elektronikraumdeckel 128 umfassen, beispielsweise als Verschluss des Gehäuses 124. Beispielsweise kann, wie insbesondere in den 1B und 1C dargestellt, über der Membran 118 die Schutzvorrichtung 120 angebracht sein. Die Schutzvorrichtung 120 und/oder die Membran 118 können separat ausgestaltet sein, können jedoch auch Teil des Gehäuses 124, insbesondere des Elektronikraumdeckels 128, sein. Insbesondere kann der Elektronikraumdeckel 128 die mindestens eine Öffnung 126 aufweisen. Die Öffnung 126 kann zumindest teilweise von der Leitrippenstruktur 122 bedeckt sein.
Die Schutzvorrichtung 120 kann eingerichtet sein, um das strömende fluide Medium 112 zumindest einmal umzulenken. Dies ist beispielsweise in den 1A, 2, 3 durch dünne Pfeile 130 angedeutet. Die dünnen Pfeile 130, wie in den 1A, 2, 3 dargestellt, sind insbesondere nicht gerade, sondern weisen Abweichungen von einer geraden Linienführung auf, welche mindestens eine Umlenkung des strömenden fluiden Mediums 112, insbesondere durch die Schutzvorrichtung 120 und/oder durch die Leitrippenstruktur 122, aufzeigen können. Der in Vorrichtungen aus dem Stand der Technik ungeschützten Membran, ist in der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 110 beispielsweise bevorzugt die Schutzvorrichtung 120, insbesondere als Strömungsvorrichtung ausgestaltet, aufgesetzt. Die Schutzvorrichtung 120, insbesondere die Strömungsvorrichtung, kann insbesondere für eine ein- oder mehrfache Umlenkung und/oder Drosselung des Luftstroms, insbesondere des strömenden fluiden Mediums 112, sorgen.
Die Leitrippenstruktur 122 kann eine Leitrippe 132, bevorzugt eine Mehrzahl von Leitrippen 132, umfassen. Die Leitrippen 132 können angeordnet sein in einer Anordnung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:

– einer Längsanordnung 134, wie beispielsweise im ersten Ausführungsbeispiel, wie in den 1A, 1B und 1C dargestellt, ausgeführt, wobei die Leitrippen 132 im Wesentlichen parallel zu einer Hauptströmungsrichtung 136 des strömenden fluiden Mediums 112 angeordnet sein können;
– einer Queranordnung 138, wie beispielsweise im zweiten Ausführungsbeispiel, wie beispielsweise in 2 dargestellt, wobei die Leitrippen 132 im Wesentlichen senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung 136 des strömenden fluiden Mediums 112 angeordnet sein können;
– einer Radialanordnung 140, wie beispielsweise im dritten Ausführungsbeispiel, wie in 3 dargestellt, beschrieben, wobei die Leitrippen 132 radial zueinander angeordnet sein können;
– einer Sekantialanordnung 142, wie beispielsweise im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, wie in den 1A, 1B, 1C und 2 dargestellt, wobei die Leitrippen 132 sekantial zu einem virtuellen Kreis angeordnet sein können;
– einer Labyrinthanordnung 144, wie beispielsweise im zweiten Ausführungsbeispiel, wie in 2 dargestellt, wobei die Leitrippen 132 eine Labyrinthstruktur bilden können, wobei durch die Labyrinthstruktur das den Feuchtesensor 114 beaufschlagende strömende fluide Medium 112 mehrfach umgelenkt werden kann.

Der virtuelle Kreis kann beispielsweise auch real sein, beispielsweise als kreisförmige Öffnung 126 des Gehäuses 124. Die Öffnung 126 kann prinzipiell auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise kann die Öffnung 126 mindestens eine Ecke aufweisen, beispielsweise kann die Öffnung 126 rechteckförmig und/oder poligonförmig und/oder elliptisch ausgestaltet sein. Die Leitrippen 132 können von einem Rand der Öffnung 126 zu einem anderen Rand der Öffnung 126 reichen, können jedoch auch nur von einem Rand der Öffnung 126 in die Öffnung 126 hineinragen, beispielsweise ohne einen anderen Rand der Öffnung 126 zu erreichen. Beispielsweise können die Leitrippen 132 auch lediglich außerhalb der Öffnung 126 angeordnet sein. Die dargestellten Ausführungsbeispiele in den 1A, 2 und 3 unterscheiden sich insbesondere durch unterschiedliche Anordnungen der Leitrippen 132 und/oder durch unterschiedliche Leitrippenstrukturen 122. Die dünnen Pfeile 130 kennzeichnen schematisch eine Durchströmung der Leitrippen 132 und/oder der Leitrippenstruktur 122. In 1A werden die Leitrippen 132 im Wesentlichen in der Hauptströmungsrichtung 136, mit höchstens geringer Umlenkung, angeordnet. Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind die Leitrippen 132 im Wesentlichen quer zu der Hauptströmungsrichtung 136 angeordnet. Im dritten Ausführungsbeispiel, wie in 3 dargestellt, weist die Leitrippenstruktur 122 beispielsweise umlaufend schräg gestellte Lamellen auf.
Die Schutzvorrichtung 120 kann mindestens eine Abdeckung 146 aufweisen. In den 1A, 2 und 3 ist die Abdeckung 146 transparent dargestellt. Prinzipiell kann die Abdeckung 146 transparent oder intransparent oder optisch dicht ausgestaltet sein. Die Abdeckung 146 und/oder die Leitrippenstruktur 122 und/oder das Gehäuse 124 und/oder die Beaufschlagungsvorrichtung 116 können ganz oder teilweise aus einem Kunststoff hergestellt sein. Bei der Abdeckung 146 kann es sich insbesondere um eine auf die Leitrippenstruktur 122 und/oder auf die Leitrippen 132 aufgesetzte Abdeckung 146 handeln, beispielsweise um eine scheibenförmige Abdeckung 148, insbesondere eine kreisrunde Abdeckung 146. Prinzipiell kann die Abdeckung 146 auch anders ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Abdeckung 146 mindestens eine Ecke aufweisen. Beispielsweise kann die Abdeckung 146 zumindest teilweise rund ausgestaltet sein. Die Abdeckung 146 kann beispielsweise als Polygon und/oder als Ellipse ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Abdeckung 146 separat ausgestaltet sein oder kann mit der Leitrippenstruktur 122 ein Element bilden.
Die Schutzvorrichtung 120 kann eingerichtet sein, um eine Strömung mindestens eines Teils des strömenden fluiden Mediums 112 zu drosseln. Die Schutzvorrichtung 120 kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass zumindest eine Geschwindigkeit großer Feststoffpartikel, welche beispielsweise mechanische Schäden der Membran 118 verursachen könnten, abgesenkt werden kann, bevorzugt bevor die großen Feststoffpartikel auf die Membran 118 auftreffen können. Die Schutzvorrichtung 120 kann eingerichtet sein, um mindestens einen Teil des strömenden fluiden Mediums 112 zu dem Feuchtesensor 114 zu leiten und optional auch von dem Feuchtesensor 114 wegzuleiten. Beispielsweise kann das strömende fluide Medium 112, beispielsweise eine Luftströmung, über die Leitrippenstruktur 122 zu dem Feuchtesensor 114, insbesondere zu dem Sensorelement und/oder zu einem anderen Sensorelement, geleitet und optional wieder zurück zu der Hauptströmungsrichtung 136, beispielsweise zu der Hauptströmung, geführt werden. Das strömende fluide Medium 112, beispielsweise die Strömung, kann die Membran 118 in einer Weise erreichen, wobei ein möglichst ungehinderter Gasaustausch, beispielsweise von Wasserdampf und/oder von dem strömenden fluiden Medium 112, gewährleitet sein kann und/oder eine Ablagerung von Flüssigkeit und/oder Feststoffen auf der Membran 118 vermindert werden kann.
Die Schutzvorrichtung 120, insbesondere die Leitrippenstruktur 122, kann zumindest teilweise in dem Gehäuse 124 der Sensorvorrichtung 110, insbesondere in oder an einem Gehäusedeckel 150, des Gehäuses 124, beispielsweise in dem Elektronikraumdeckel 128, integriert sein. Beispielsweise ist in den 1B und 1C schematisch die Gestaltung des Gehäusedeckels 150, insbesondere des Elektronikraumdeckels 128, dargestellt, insbesondere mit einer teilweisen Abdeckung 146 der Öffnung 126, beispielsweise über dem Feuchtesensor 114, insbesondere über dem Sensorelement und/oder über einem zusätzlichen Sensorelement. Über der Öffnung 126 des Elektronikraumdeckels 128 kann insbesondere die Leitrippenstruktur 122, beispielsweise als Struktur aus Leitrippen 132, angeordnet sein, welche bevorzugt nach oben verschlossen sein kann, beispielsweise durch die Abdeckung 146. Zwischen den Leitrippen 132 kann strömendes fluides Medium 112, beispielsweise Luft, hindurchtreten um zu dem Feuchtesensor 114 und/oder zu einem Sensorelement, beispielsweise dem Feuchtesensor 114 und/oder dem Strömungssensor und/oder dem Temperatursensor und/oder einem Drucksensor und/oder einem anderen Sensor, zu gelangen. In dem Gehäuse 124 kann mindestens ein Elektronikmodul 152 aufgenommen sein. Das Elektronikmodul 152 kann beispielsweise den Strömungssensor und/oder den Temperatursensor und/oder den Drucksensor und/oder den Feuchtesensor 114 umfassen. Das Elektronikmodul 152 kann zumindest teilweise in mindestens einem Elektronikraum des Gehäuses 124 angeordnet sein. Unter dem Elektronikraum kann beispielsweise ein teilweise oder vollständig abgeschlossener Raum innerhalb des Gehäuses 124 verstanden werden, welcher in zumindest einer Richtung durch das Gehäuse 124 abgeschlossen sein kann. Vorzugsweise kann der Elektronikraum mindestens eine von einer Oberfläche des Gehäuses 124 aus zugängliche Vertiefung in dem Gehäuse 124 aufweisen, beispielsweise eine quaderförmige Vertiefung. Der Elektronikraum kann, beispielsweise für eine Bestückung zugänglich sein, beispielsweise von der Oberfläche her, beispielsweise durch den Elektronikraumdeckel 128 oder durch ein anderes Verschlusselement. Der Elektronikraum kann durch den Elektronikraumdeckel 128 permanent oder reversibel verschließbar sein. Das Elektronikmodul 152 kann insbesondere mindestens eine Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung umfassen, beispielsweise tragen, wobei die Ansteuer- und/oder die Auswerteschaltung eingerichtet sein können, um den Feuchtesensor 114 und/oder den Strömungssensor und/oder den Temperatursensor und/oder den Drucksensor oder einen anderen Sensor oder ein anderes Sensorelement anzusteuern und/oder Signale der genannten Sensoren, bevorzugt des Feuchtesensors 114, aufzunehmen. Dementsprechend kann das Elektronikmodul 152 beispielsweise mindestens einen Schaltungsträger aufweisen. Weiterhin kann das Elektronikmodul 152 insbesondere mindestens einen Sensorträger aufweisen, welcher mit dem Schaltungsträger vorzugsweise mechanisch verbunden sein kann. Beispielsweise kann der Schaltungsträger in dem Elektronikraum des Gehäuses 124 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Sensorträger aus dem Elektronikraum heraus in das strömende fluide Medium 112 ragen. Der Sensorträger kann beispielsweise den Feuchtesensor 114 und/oder einen Sensor für den Strömungssensor und/oder den Temperatursensor und/oder den Drucksensor und/oder einen anderen Sensor und/oder ein anderes Sensorelement umfassen. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Gehäuse 124 mindestens einen von dem strömenden fluiden Medium 112 durchströmbaren Kanal aufweist. Der durchströmbare Kanal kann beispielsweise Teil der Beaufschlagungsvorrichtung 116 sein, kann jedoch auch separat ausgestaltet sein. Der Sensorträger des Elektronikmoduls 152, welcher beispielsweise den Feuchtesensor 114 und/oder den Strömungssensor tragen kann, kann aus dem Elektronikraum in den mindestens einen von dem strömenden fluiden Medium 112 durchströmbaren Kanal in dem Gehäuse 124 ragen. Dieser mindestens eine Kanal kann insbesondere einteilig ausgestaltet sein, kann jedoch auch mindestens einen Hauptkanal und mindestens einen von diesem Hauptkanal abzweigenden Bypasskanal aufweisen, wobei der Sensorträger und/oder der Feuchtesensor 114 und/oder der Strömungssensor und/oder der Temperatursensor und/oder der Drucksensor vorzugsweise in den Bypasskanal hineinragen können. Der Schaltungsträger des Elektronikmoduls 152 kann insbesondere mindestens eine Leiterplatte umfassen, welche beispielsweise in Alleinstellung verwendet werden kann oder welche beispielsweise auch auf einem mechanischen Träger montiert sein kann, beispielsweise kann der Träger zumindest teilweise aus mindestens einem metallischen Werkstoff aufgebaut sein. Der Sensorträger kann mit dem Schaltungsträger unmittelbar verbunden sein oder auch mit dem Träger. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich. So ist beispielsweise denkbar, das Elektronikmodul 152 aus einem Leiterplattenmaterial herzustellen, wobei sowohl der Schaltungsträger als auch der Sensorträger aus dem Leitermaterial hergestellt sein können, vorzugsweise aus mindestens einem Stück des Leiterplattenmaterials. Alternativ oder zusätzlich kann es auch möglich sein, aus dem Stand der Technik bekannte spritzgegossene Leiterplatten als Elektronikmodul 152 zu verwenden, beispielsweise spritzgegossene Leiterplatten. Verschiedene Ausgestaltungen sind denkbar. Das Elektronikmodul 152 und/oder die Auswerte-und/oder Steuerungsvorrichtung können mindestens einen Controller und/oder mindestens einen Rechner und/oder mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010043083 [0005]
EP 1017931 B1 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 98–101 [0001]
Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 102–111 [0001]
Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 146–148 [0001]
Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 98–101 [0011]
Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 146–148 [0016]
Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 102–111 [0017]

Claims

Sensorvorrichtung (110) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums (112), wobei die Sensorvorrichtung (110) mindestens einen Feuchtesensor (114) umfasst, wobei die Sensorvorrichtung (110) mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung (116) zur Beaufschlagung des Feuchtesensors (114) mit dem strömenden fluiden Medium (112) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungsvorrichtung (116) mindestens eine Membran (118) umfasst, wobei die Beaufschlagungsvorrichtung (116) weiterhin mindestens eine Schutzvorrichtung (120) umfasst, wobei die Schutzvorrichtung (120) mindestens eine Leitrippenstruktur (122) aufweist.
Sensorvorrichtung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Sensorvorrichtung (110) weiterhin mindestens einen Strömungssensor umfasst.
Sensorvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorvorrichtung (110) weiterhin mindestens einen Temperatursensor umfasst.
Sensorvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Feuchtesensor (114) in mindestens einem Gehäuse (124) der Sensorvorrichtung (110) aufgenommen ist, wobei die Beaufschlagungsvorrichtung (116) mindestens eine Öffnung (126) in dem Gehäuse (124) umfasst, wobei die Membran (118) zumindest teilweise den Feuchtesensor umschließt.
Sensorvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzvorrichtung (120) derart zu der Membran (118) angeordnet ist, dass das den Feuchtesensor (114) beaufschlagende strömende fluide Medium (112) zunächst die Leitrippenstruktur (122) und anschließend die Membran (118) passiert.
Sensorvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitrippenstruktur (122) eine Mehrzahl von Leitrippen (132) umfasst, wobei die Leitrippen (132) angeordnet sind in einer Anordnung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: – einer Längsanordnung (134), wobei die Leitrippen (132) im Wesentlichen parallel zu einer Hauptströmungsrichtung (136) des strömenden fluiden Mediums (112) angeordnet sind; – einer Queranordnung (138), wobei die Leitrippen (132) im Wesentlichen senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung (136) des strömenden fluiden Mediums (112) angeordnet sind; – einer Radialanordnung (140), wobei die Leitrippen (132) radial zueinander angeordnet sind; – einer Sekantialanordnung (142), wobei die Leitrippen (132) sekantial zu einem virtuellen Kreis angeordnet sind; – einer Labyrinthanordnung (144), wobei die Leitrippen (132) eine Labyrinthstruktur bilden, wobei durch die Labyrinthstruktur das den Feuchtesensor (114) beaufschlagende strömende fluide Medium (112) mehrfach umgelenkt wird.
Sensorvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzvorrichtung (120) mindestens eine Abdeckung (146) aufweist, insbesondere eine auf die Leitrippenstruktur (122) aufgesetzte scheibenförmige Abdeckung (148).
Sensorvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzvorrichtung (120) eingerichtet ist, um eine Strömung mindestens eines Teils des strömenden fluiden Mediums (112) zu drosseln.
Sensorvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzvorrichtung (120) eingerichtet ist, um mindestens einen Teil des strömenden fluiden Mediums (112) zu dem Feuchtesensor (114) zu leiten und von dem Feuchtesensor (114) wegzuleiten.
Sensorvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzvorrichtung (120) zumindest teilweise in dem Gehäuse (124) der Sensorvorrichtung (110), insbesondere in einem Gehäusedeckel (150) des Gehäuses (124), integriert ist.