DE102013221260A1

DE102013221260A1 - Sensor device for detecting at least one property of a fluid medium

Info

Publication number: DE102013221260A1
Application number: DE201310221260
Authority: DE
Inventors: Simon Rentschler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2015-04-23

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung (110) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines fluiden Mediums (112), insbesondere eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine. Die Sensorvorrichtung (110) umfasst mindestens ein Schutzgehäuse (114) zur Aufnahme mindestens eines Sensorelements, wobei ein Innengehäuse (116) das Sensorelement umgibt. Hierbei ist das Innengehäuse (116) zumindest teilweise von einem Außengehäuse (118) umgeben, wobei sich zwischen dem Innengehäuse (116) und dem Außengehäuse (118) ein Zwischenraum (120) ausbildet. Erfindungsgemäß ist in den Zwischenraum (120) mindestens ein keramisches Bauteil (122) derart zwischen das Innengehäuse (116) und das Außengehäuse (118) eingebracht, dass es dadurch eine Halterung erfährt.The present invention relates to a sensor device (110) for detecting at least one property of a fluid medium (112), in particular an exhaust gas of an internal combustion engine. The sensor device (110) comprises at least one protective housing (114) for receiving at least one sensor element, wherein an inner housing (116) surrounds the sensor element. Here, the inner housing (116) is at least partially surrounded by an outer housing (118), wherein between the inner housing (116) and the outer housing (118) an intermediate space (120) is formed. According to the invention, at least one ceramic component (122) is introduced into the intermediate space (120) between the inner housing (116) and the outer housing (118) in such a way that it thereby experiences a support.

Description

Stand der Technik State of the art

Aus dem Stand der Technik sind Sensorvorrichtungen zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines fluiden Mediums, vorzugsweise eines Gases bekannt. Hierzu gehören Sensorvorrichtungen mit mindestens einem Sensorelement zur Erfassung mindestens eines Parameters eines Gases, insbesondere mindestens eine Eigenschaft eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, wie beispielsweise der Anteil an einem Bestandteil des Abgases, insbesondere der Sauerstoffanteil, der Stickoxidanteil und/oder der Anteil an gasförmigen Kohlenwasserstoffen. Weitere Eigenschaften, die mit einer derartigen Sensorvorrichtung erfasst werden können, sind beispielsweise die Partikelbeladung, die Temperatur und/oder der Druck des fluiden Mediums. Bei einer derartigen Sensorvorrichtung kann es sich insbesondere um eine Lambdasonde handeln. Lambdasonden werden vorzugsweise im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt, vor allem um den Sauerstoffpartialdruck im Abgas zu erfassen. Lambdasonden werden beispielsweise in Konrad Reif, Hrsg., Sensoren im Kraftfahrzeug, 2. Auflage, Springer Vieweg, 2012, Seite 160 bis 165 , beschrieben. Sensor devices are known from the prior art for detecting at least one property of a fluid medium, preferably a gas. These include sensor devices having at least one sensor element for detecting at least one parameter of a gas, in particular at least one property of an exhaust gas of an internal combustion engine, such as the proportion of a component of the exhaust gas, in particular the oxygen content, the nitrogen oxide content and / or the proportion of gaseous hydrocarbons. Further properties that can be detected with such a sensor device are, for example, the particle loading, the temperature and / or the pressure of the fluid medium. Such a sensor device may in particular be a lambda probe. Lambda probes are preferably used in the exhaust system of an internal combustion engine, especially to detect the oxygen partial pressure in the exhaust gas. Lambda sensors are used for example in Konrad Reif, ed., Sensors in Motor Vehicles, 2nd edition, Springer Vieweg, 2012, pages 160 to 165 , described.

Derartige Sensorvorrichtungen verfügen insbesondere an ihrer abgasseitigen Spitze über Schutzgehäuse, die in den Abgasstrom hineinragen. Die Schutzgehäuse dienen zum Schutz vor mechanischen Beanspruchungen sowohl beim Einbau als auch durch in der Abgasanlage auftretende Partikel, für eine gezielte Strömungsführung des fluidem Mediums innerhalb der Sensorvorrichtung zu dem sich darin befindlichen Sensorelement sowie zum Schutz des Sensorelements gegenüber einem Kondensat aus dem Abgas und einem damit verbundenen Thermoschock des Sensorelements. Ein sogenannter Thermoschock tritt insbesondere dann auf, wenn sich ein aus dem Abgasstrom ein Kondensattropfen ausbildet und auf das heiße keramische Sensorelement abscheidet, wodurch lokale Temperaturunterschiede auf der Oberfläche des Sensorelements erzeugt werden, die zu hohen thermisch induzierten Spannungen in dem Sensorelement führen können, die schließlich eine Beschädigung oder sogar eine Zerstörung des Sensorelements hervorrufen können. Das Schutzgehäuse ist in der Regel so ausgestaltet, um eine in der Abgasanlage auftretende Flüssigkeitsbelastung der Sensorvorrichtung möglichst auf eine Menge zu reduzieren, die bis zu einem Taupunktende für das Sensorelement unschädlich ist. Um das Sensorelement noch darüber hinaus vor Thermoschock zu schützen, ist es vorzugsweise zusätzlich mit einer Beschichtung zur Wärmedämmung und/oder zur Flüssigkeitsbindung versehen. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Beschichtung eine Keramik, insbesondere ein Aluminiumoxid, aufweist. Such sensor devices have protective housings, in particular at their exhaust-side tip, which protrude into the exhaust-gas flow. The protective housings serve to protect against mechanical stresses both during installation and by particles occurring in the exhaust gas system, for targeted flow guidance of the fluid medium within the sensor device to the sensor element located therein and for protection of the sensor element against a condensate from the exhaust gas and a thus connected thermal shock of the sensor element. A so-called thermal shock occurs, in particular, when a condensate droplet forms from the exhaust gas flow and deposits on the hot ceramic sensor element, as a result of which local temperature differences are produced on the surface of the sensor element which can lead to high thermally induced stresses in the sensor element may cause damage or even destruction of the sensor element. The protective housing is usually designed so as to reduce as much as possible a quantity of fluid in the exhaust system of the sensor device to an amount which is harmless up to a dew point end for the sensor element. To further protect the sensor element against thermal shock, it is preferably additionally provided with a coating for thermal insulation and / or for liquid bonding. It is particularly advantageous here if the coating has a ceramic, in particular an aluminum oxide.

Allerdings sind die Anforderungen an das Schutzgehäuse in vielen Fällen gegenläufig. In der Praxis besteht insbesondere ein Zielkonflikt zwischen den Anforderungen hinsichtlich eines hohen Schutzes vor dem Thermoschock und hinsichtlich einer hohen Dynamik der Sensorvorrichtung. Dies bedeutet insbesondere, dass Maßnahmen am Schutzgehäuse, die dazu führen, dass sich eine Belastung des Sensorelements mit Flüssigkeit verringern lässt, oftmals gleichzeitig eine Reduzierung der Dynamik der Sensorvorrichtung zur Folge haben. Dies ist dadurch bedingt, dass ein möglichst schneller Gasaustausch in der Nähe des Sensorelements in der Regel die Dynamik der Sensorvorrichtung fördert, während sich hierdurch gleichzeitig die Flüssigkeitsbelastung des Sensorelements erhöht, wodurch in der Regel der Schutz vor Thermoschock herabgesetzt wird. In der Praxis bedeutet dies, dass bei einem ausgewählten Schutzgehäuse regelmäßig nur eine der beiden Anforderungen hohe Dynamik oder hoher Schutz vor Thermoschock auf weitgehend zufriedenstellende Weise erfüllt werden kann. However, the requirements for the protective housing in many cases in opposite directions. In practice, there is a particular conflict of objectives between the requirements for high protection against thermal shock and for high dynamics of the sensor device. This means, in particular, that measures on the protective housing, which lead to a reduction in the load on the sensor element with liquid, often simultaneously result in a reduction in the dynamics of the sensor device. This is due to the fact that the fastest possible gas exchange in the vicinity of the sensor element usually promotes the dynamics of the sensor device, while at the same time increases the fluid load of the sensor element, which is usually reduced protection against thermal shock. In practice, this means that in a selected protective housing regularly only one of the two requirements high dynamics or high protection against thermal shock can be met in a largely satisfactory manner.

Das Schutzgehäuse selbst kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein, wobei Schutzgehäuse, welche zwei Schutzrohre aufweisen und daher auch als Doppelschutzrohr bezeichnet werden, besonders häufig eingesetzt werden. Das Schutzgehäuse in der zweiteiligen Ausführung verfügt in der Regel über ein Innengehäuse, welches das Sensorelement umgibt, wobei das Innengehäuse zumindest teilweise von einem Außengehäuse umgeben ist. Durch diese Art der Anordnung bildet sich zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse ein Zwischenraum aus, in welchem sich ggf. weitere Schutzrohre, zusätzliche Wandaufbauten oder eingebrachte Bauteile befinden. The protective housing itself can be made in one or more parts, wherein protective housing, which have two protective tubes and are therefore also referred to as a double protection tube, are used particularly frequently. The protective housing in the two-part design usually has an inner housing which surrounds the sensor element, wherein the inner housing is at least partially surrounded by an outer housing. As a result of this type of arrangement, a gap is formed between the inner housing and the outer housing, in which possibly further protective tubes, additional wall structures or introduced components are located.

Aus der DE 10 2007 030 795 A1 ist es bekannt, in dem Zwischenraum und dort insbesondere an dem inneren Schutzrohr ein Gewebe, ein Vlies oder ein Gestrick zur Flüssigkeitsbindung anzuordnen. Das Gewebe oder das Vlies aus Metall, etwa aus Stahl, aus Halbmetall oder aus Metalloxid, sind hierbei schlauchförmig ausgeführt, als Schlauch auf das Innengehäuse aufgeschoben und auf diese Weise am Innengehäuse fixiert. Das Gewebe oder das Vlies ist hierbei insbesondere aus dem gleichen Stahl hergestellt wie das Innengehäuse. Alternativ kann das Gewebe oder das Vlies aber auch in Mattenform ringförmig um den Umfang des Innengehäuses herum angeordnet sein. Das Gewebe oder das Vlies weist eine raue Oberfläche auf, auf der auftreffende Wassertropfen abgeschieden werden, sich verteilen und wieder verdampfen. Das Gewebe oder das Vlies ist derart in dem Zwischenraum angeordnet, dass es zumindest Zutrittsöffnungen, die aus dem Zwischenraum zu einem Innenraum des Innengehäuses führen, überdeckt. From the DE 10 2007 030 795 A1 It is known to arrange in the intermediate space and there in particular on the inner protective tube, a tissue, a non-woven or a knitted fabric for fluid bonding. The fabric or fleece made of metal, such as steel, metal or metal oxide, in this case are tubular, pushed as a hose on the inner housing and fixed in this way on the inner housing. The fabric or the fleece here is in particular made of the same steel as the inner housing. Alternatively, however, the fabric or the nonwoven fabric can also be arranged in the form of a mat ring around the circumference of the inner housing. The fabric or web has a rough surface on which impinging water droplets are deposited, spread and re-vaporize. The fabric or the nonwoven fabric is arranged in the intermediate space such that it has at least access openings that extend from the Lead space to an interior of the inner housing, covered.

Die DE 200 04 514 U1 offenbart ein zweiteiliges Schutzrohr, wobei in dem Zwischenraum zwischen den beiden Wänden des zweiteiligen Schutzrohres ein keramisches Fasermaterial derart angeordnet ist, dass das fluide Medium den Innenraum des Innengehäuses, in dem sich das Sensorelement befindet, nur nach Durchfluss durch das keramische Fasermaterial erreicht. Das keramische Fasermaterial kann in Form von Watte, Wolle oder Vlies eingesetzt werden. Das keramische Fasermaterial kann in den Zwischenraum außerdem durch Einlegen von gestanzten Keramikfaserscheiben oder durch eine Wicklung von Keramikfaserband eingebracht werden. Hierbei weist das keramische Fasermaterial insbesondere Fasern aus Al₂O₃ und/oder ZrO₂ auf, wobei die keramischen Fasern über eine Dicke von 2 bis 5 µm und über eine Länge von mindestens 1 mm verfügen. The DE 200 04 514 U1 discloses a two-part protective tube, wherein in the space between the two walls of the two-part protective tube, a ceramic fiber material is arranged such that the fluid medium reaches the interior of the inner housing in which the sensor element is located only after flow through the ceramic fiber material. The ceramic fiber material can be used in the form of cotton wool, wool or fleece. The ceramic fiber material may also be introduced into the space by inserting punched ceramic fiber disks or by winding ceramic fiber tape. Here, the ceramic fiber material in particular fibers of Al ₂ O ₃ and / or ZrO ₂ , wherein the ceramic fibers have a thickness of 2 to 5 microns and over a length of at least 1 mm.

Die EP 2 554 984 A1 beschreibt einen Schlauch aus Keramikfasern in Form eines geflochtenen Gewebes, der unter anderen in den Innenraum zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse eingebracht sein kann. Der Schlauch weist insbesondere eine Dicke von etwa 1 mm auf und besteht aus geflochtenen Keramikfasersträngen, die ein hitzebeständiges Material wie Aluminiumborsilikat, Aluminiumsilikat oder Aluminiumoxid umfassen. The EP 2 554 984 A1 describes a tube made of ceramic fibers in the form of a braided fabric, which may be incorporated, inter alia, in the interior space between the inner housing and the outer housing. In particular, the tube has a thickness of about 1 mm and consists of braided ceramic fiber strands comprising a refractory material such as aluminum borosilicate, aluminum silicate or aluminum oxide.

Offenbarung der Erfindung Es wird eine Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines fluiden Mediums, insbesondere eines Abgases einer Verbrennungsmaschine, vorgeschlagen, welche die bekannten Einschränkungen und Nachteile zumindest weitgehend überwindet. Eine derartige Sensorvorrichtung dient insbesondere zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines fluiden Mediums, vorzugsweise einer Eigenschaft des Abgases einer Verbrennungsmaschine, beispielsweise des Sauerstoffanteils, des Stickoxidanteils und/oder des Anteils an gasförmigen Kohlenwasserstoffen im Abgas. Die Erfassung von weiteren Eigenschaften des fluiden Mediums ist jedoch denkbar. Die vorliegende Sensorvorrichtung eignet sich aufgrund ihrer Ausgestaltung insbesondere zum Einsatz bei hohen Temperaturen, vorzugsweise im Bereich von 600 °C bis 1000 °C, ist jedoch nicht darauf beschränkt. DISCLOSURE OF THE INVENTION A sensor device is proposed for detecting at least one property of a fluid medium, in particular an exhaust gas of an internal combustion engine, which at least largely overcomes the known limitations and disadvantages. Such a sensor device is used in particular for detecting at least one property of a fluid medium, preferably a property of the exhaust gas of an internal combustion engine, for example the oxygen content, the nitrogen oxide content and / or the proportion of gaseous hydrocarbons in the exhaust gas. However, the detection of further properties of the fluid medium is conceivable. Due to its configuration, the present sensor device is particularly suitable for use at high temperatures, preferably in the range from 600 ° C. to 1000 ° C., but is not limited thereto.

Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung umfasst mindestens ein Schutzgehäuse, welches zur Aufnahme mindestens eines Sensorelements vorgesehen ist und zu diesem Zweck das Sensorelement zumindest teilweise umgibt. Unter einem Schutzgehäuse ist hierbei eine Vorrichtung zu verstehen, welche eingerichtet ist, um das Sensorelement zumindest gegenüber üblichen, beim Einbau der Sensorvorrichtung und/oder im Betrieb der Sensorvorrichtung auftretenden mechanischen und/oder chemischen Belastungen zu schützen. Das Schutzgehäuse kann hierzu zumindest teilweise aus einem steifen Material, insbesondere aus einem Metall und/oder eine Legierung und/oder eine Keramik, hergestellt werden, welches insbesondere bei einem Fixieren des Schutzgehäuses bei üblichen Kräften, etwa bei üblichen Verschraubungskräften, keine Verformung durchläuft. Insbesondere kann das Schutzgehäuse eingerichtet sein, um die Sensorvorrichtung nach Außen hin zumindest teilweise zu umschließen und somit zumindest einem Teil der Sensorvorrichtung eine äußere Gestalt zu geben. Das Schutzgehäuse kann insbesondere dazu eingerichtet sein, um vollständig oder teilweise in das fluide Medium eingebracht zu werden, beispielsweise in das Abgas in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine. The sensor device according to the invention comprises at least one protective housing, which is provided for receiving at least one sensor element and for this purpose at least partially surrounds the sensor element. In this case, a protective housing means a device which is set up to protect the sensor element at least from the usual mechanical and / or chemical stresses occurring during installation of the sensor device and / or during operation of the sensor device. For this purpose, the protective housing can be produced at least partially from a rigid material, in particular from a metal and / or an alloy and / or a ceramic, which undergoes no deformation, in particular when the protective housing is fixed under normal forces, for example under normal screwing forces. In particular, the protective housing can be designed to at least partially surround the sensor device toward the outside and thus to give at least a part of the sensor device an outer shape. The protective housing may in particular be adapted to be introduced completely or partially into the fluid medium, for example into the exhaust gas in an exhaust gas line of an internal combustion engine.

Das Schutzgehäuse kann zweiteilig oder mehrteilig ausgeführt sein, wobei das Schutzgehäuse insbesondere zweiteilig ausgeführt ist und dementsprechend ein gesondertes Innengehäuse aufweist, welches das Sensorelement zumindest teilweise umgibt, wobei das Innengehäuse selbst zumindest teilweise von einem Außengehäuse umgeben ist. Das Innengehäuse und das Außengehäuse sind hierbei derart zueinander angeordnet, dass sich zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse ein mit dem Abgas beaufschlagbarer Zwischenraum ausbildet, der vorzugsweise die Form eines Ringspaltes annehmen kann. Andere Ausgestaltungen des Zwischenraums sind denkbar. In einer weiteren Ausgestaltung kann das Schutzgehäuse über mindestens ein weiteres Schutzrohr verfügen, das vorzugsweise in den Zwischenraum zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse eingebracht sein kann. The protective housing may be designed in two parts or in several parts, wherein the protective housing is designed in particular in two parts and accordingly has a separate inner housing which surrounds the sensor element at least partially, wherein the inner housing itself is at least partially surrounded by an outer housing. The inner housing and the outer housing are in this case arranged to each other such that forms between the inner housing and the outer housing acted upon by the exhaust gas gap, which may preferably take the form of an annular gap. Other embodiments of the gap are conceivable. In a further embodiment, the protective housing can have at least one further protective tube, which can preferably be introduced into the intermediate space between the inner housing and the outer housing.

In den Zwischenraum zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse ist hierbei ein keramisches Bauteil eingebracht. Unter einer „Keramik“ wird hierbei ein Material verstanden, das üblicherweise in einem zweiteiligen Herstellungsverfahren aus überwiegend anorganischen, feinkörnigen Rohstoffen hergestellt wird. Hierzu wird in einem ersten Teil des Herstellungsverfahrens in aller Regel bei Raumtemperatur ein sogenannter „Grünkörper“ aus den überwiegend anorganischen, feinkörnigen Rohstoffen geformt und anschließend getrocknet. Die Keramik wird im zweiten Teil des Herstellungsverfahrens dadurch erhalten, dass der Grünkörper einem Brennverfahren, in der Regel oberhalb von mindestens 700 °C, unterzogen wird, wodurch ein harter, dauerhafter Gegenstand erhalten wird. Im Unterschied hierzu erfordert eine sogenannte „Sinterung“, bei der eine signifikante Verringerung bis hin zur Aufhebung der Porosität der Keramik erzielt wird, die Temperatur während des Brennverfahrens auf mindestens 1200 °C zu erhöhen. In the intermediate space between the inner housing and the outer housing in this case a ceramic component is introduced. A "ceramic" is here understood to mean a material which is usually produced in a two-part production process from predominantly inorganic, fine-grained raw materials. For this purpose, in a first part of the production process, usually at room temperature, a so-called "green body" is formed from the predominantly inorganic, fine-grained raw materials and then dried. The ceramic is obtained in the second part of the manufacturing process by subjecting the green body to a firing process, usually above at least 700 ° C, thereby obtaining a hard, durable article. In contrast, a so-called "sintering", in which a significant reduction is achieved up to the cancellation of the porosity of the ceramic, the temperature during the firing process to at least 1200 ° C to increase.

Erfindungsgemäß ist das keramische Bauteil derart in den Zwischenraum zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse eingefügt, dass es durch die Art und Weise der Einfügung eine Halterung erfährt. Eine derartige Einfügung des keramischen Bauteils zwischen das Innengehäuse und das Außengehäuse kann vorzugsweise durch Ausübung einer axialen Kraft zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse erfolgen, wodurch eine Fixierung des keramischen Bauteils zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse, insbesondere zwischen der Innenseite des Außengehäuses und de Außenseite des Innengehäuses, bewirkt ist. Insbesondere kann die Halterung des keramischen Bauteils zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse formschlüssig erfolgen. Durch diese Art der Fixierung des keramischen Bauteils zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse, ohne dass für das keramische Bauteil ein Spiel verbleibt, wird verhindert, dass das keramische Bauteil durch eine in der Regel ständige Beanspruchung durch Vibrationen im Fahrzeug oftmals innerhalb kurzer Zeit verschleißen kann. Die erfindungsgemäße Art der Fixierung des keramischen Bauteils in dem es zwischen das Innengehäuse und das Außengehäuse eingefügt, insbesondere eingeklemmt ist, erhöht somit die Lebensdauer des keramischen Bauteils in der Sensorvorrichtung. According to the invention, the ceramic component is inserted into the intermediate space between the inner housing and the outer housing in such a way that it undergoes a holder by the way in which it is inserted. Such an insertion of the ceramic component between the inner housing and the outer housing may preferably be effected by exerting an axial force between the inner housing and the outer housing, whereby a fixation of the ceramic component between the inner housing and the outer housing, in particular between the inside of the outer housing and the outer side of the Inner housing, causes. In particular, the holder of the ceramic component between the inner housing and the outer housing can be made in a form-fitting manner. By this type of fixation of the ceramic component between the inner housing and the outer housing, without leaving a clearance for the ceramic component, it is prevented that the ceramic component can often wear out due to a generally constant stress due to vibrations in the vehicle within a short time. The inventive type of fixation of the ceramic component in which it is inserted between the inner housing and the outer housing, in particular clamped, thus increasing the life of the ceramic component in the sensor device.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Sensorvorrichtung kann das Außengehäuse derart ausgestaltet sein, dass es mindestens eine erste Schulter aufweist, während das Innengehäuse derart ausgestaltet sein kann, dass es mindestens eine zweite Schulter aufweisen kann. Unter einer „Schulter“ eines vorzugsweise in Form eines Rohres vorliegenden zylindrischen Gehäuses wird ein Bereich auf dem Umfang des Gehäuses verstanden, über den sich der Querschnitt des Gehäuses in radialer Richtung um einen wesentlichen Betrag, der im Bereich von 5 % über 10 % und 15 % bis zu 20 % und 25 %, teilweise sogar über 30 % des Durchmessers des zylindrischen Gehäuses ausmachen kann. Die Schulter kann dabei in erster Linie dazu eingesetzt werden, um, vergleichbar mit einer anatomischen Schulter, einen Gegenstand zu tragen und/oder eine Last aufzunehmen. Im Falle eines Gehäuses, das einen Hohlraum aufweist, kann der im Inneren des Hohlraums gelegene Bereich der Schulter insbesondere dazu eingesetzt werden, um durch Ausübung eines Druckes und/oder einer Kraft auf einen Gegenstand zu dessen Fixierung beizutragen. In a particularly preferred embodiment of the present sensor device, the outer housing may be configured such that it has at least one first shoulder, while the inner housing may be configured such that it may have at least one second shoulder. A "shoulder" of a cylindrical housing, preferably in the form of a tube, is understood to mean an area on the circumference of the housing over which the cross section of the housing in the radial direction extends by a substantial amount, which is in the range of 5% over 10% and 15 % up to 20% and 25%, sometimes even over 30% of the diameter of the cylindrical housing can make. The shoulder can be used primarily to wear, comparable to an anatomical shoulder, an object and / or to take a load. In the case of a housing having a cavity, the region of the shoulder located in the interior of the cavity may in particular be used to contribute to its fixation by exerting a pressure and / or a force on an object.

In dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das keramische Bauteil daher derart zwischen der ersten Schulter auf der Innenseite des Außengehäuses und der zweiten Schulter auf der Außenseite des Innengehäuses angeordnet sein, dass es dadurch eine Halterung erfährt, in dem es zwischen der ersten Schulter und der zweiten Schulter fixiert ist. Auf diese Weise kann das keramische Bauteil fest zwischen der ersten Schulter des Außengehäuses und der zweiten Schulter des Innengehäuses eingeklemmt sein, wodurch das keramische Bauteil trotz der im Fahrzeug durch Vibrationen auftretenden Kräfte immer in der selben Position verbleiben kann, so dass eine Änderung dessen Position in Bezug auf Öffnungen, Klappen, Vorsprüngen, Einbauten usw. in dem Zwischenraum nicht erfolgen kann. Auf diese Weise kann das keramische Bauteil in der vorliegenden Sensorvorrichtung derart positioniert und fixiert werden, dass mindestens eine Zutrittsöffnung, über die das Innengehäuse für das fluide Medium aus dem Zwischenraum verfügt, frei durchströmt werden kann. Auf diese Weise lässt sich eine höhere Dynamik des Schutzrohrs erzielen, die darüberhinaus weitgehend unabhängig ist von möglicherweise auftretenden Alterungserscheinungen. In this particularly preferred embodiment of the present invention, the ceramic component can therefore be arranged between the first shoulder on the inside of the outer housing and the second shoulder on the outside of the inner housing, thereby experiencing a support in which it between the first shoulder and the second shoulder is fixed. In this way, the ceramic component can be firmly clamped between the first shoulder of the outer housing and the second shoulder of the inner housing, whereby the ceramic component can always remain in the same position despite the forces occurring in the vehicle by vibrations, so that a change in its position in Regarding openings, flaps, protrusions, fixtures, etc. can not be done in the space. In this way, the ceramic component can be positioned and fixed in the present sensor device such that at least one access opening, through which the inner housing for the fluid medium has the intermediate space, can be flowed through freely. In this way, a higher dynamics of the thermowell can be achieved, which is also largely independent of any signs of aging.

In dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung kann sich das Schutzgehäuse von einem abgasseitigen Ende zu einem diesem entgegenliegenden Ende erstrecken, wobei sich die erste Schulter des Außengehäuses vorzugsweise an dem abgasseitigen Ende des Schutzgehäuses und sich die zweite Schulter des Innengehäuses vorzugsweise an dem entgegenliegenden Ende des Schutzgehäuses befinden können. Während die Position der ersten Schulter des Außengehäuses in der Regel durch Erwägungen festgelegt werden kann, die die äußere Gestalt der gesamten Sensorvorrichtung bestimmen, lässt sich die Position der im Innengehäuse eingebrachten zweiten Schulter in aller Regel erheblich variabler festlegen. Dieser Freiheitsgrad bei der Ausgestaltung der zweiten Schulter des Innengehäuses kann insbesondere dazu eingesetzt werden, um eine Größe des keramischen Bauteils, das zwischen der ersten Schulter des Außengehäuses und der zweiten Schulter des Innengehäuses eingefügt ist, nach den jeweiligen Anforderungen der Sensorvorrichtung auszugestalten. Beispielsweise lassen sich auf diese Weise die in der Sensorvorrichtung vorliegenden Größenverhältnisse derart einstellen, dass eine möglichst hohe Robustheit der Sensorvorrichtung gegenüber einem Thermoschock gewährleistet werden kann. In this particularly preferred embodiment, the protective housing may extend from an exhaust side end to an opposite end, wherein the first shoulder of the outer housing preferably at the exhaust side end of the protective housing and the second shoulder of the inner housing may preferably be located at the opposite end of the protective housing , While the position of the first shoulder of the outer housing can usually be determined by considerations that determine the outer shape of the entire sensor device, the position of the introduced in the inner housing second shoulder can set much more variable as a rule. This degree of freedom in the design of the second shoulder of the inner housing can be used in particular to design a size of the ceramic component which is inserted between the first shoulder of the outer housing and the second shoulder of the inner housing, according to the respective requirements of the sensor device. For example, the size ratios present in the sensor device can be set in this manner in such a way that the highest possible robustness of the sensor device with respect to a thermal shock can be ensured.

In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Sensorvorrichtung können das Innengehäuse und das keramische Bauteil derart ausgestaltet sein, dass das keramische Bauteil zumindest teilweise an dem Innengehäuse anliegt. In einer speziellen Ausführung kann hierbei das keramische Bauteil direkt am inneren Schutzrohr befestigt sein, wodurch auf eine weitere Halterung für das keramische Bauteil, die beispielsweise in Form eines dritten Schutzgehäuses oder in Form mindestens eines Vorsprungs an dem Innengehäuse ausgestaltet sein kann, verzichtet werden. In a further preferred embodiment of the present sensor device, the inner housing and the ceramic component may be configured such that the ceramic component rests at least partially against the inner housing. In a special embodiment, in this case, the ceramic component may be fastened directly to the inner protective tube, thereby dispensing with a further holder for the ceramic component, which may be configured, for example, in the form of a third protective housing or in the form of at least one projection on the inner housing.

In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung verfügt das Außengehäuse über mindestens eine Eintrittsöffnung für das fluide Medium zu dem Zwischenraum zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse. Hierbei kann sich ein von dem fluiden Medium durchströmbarer Strömungspfad ausbilden, der von der Eintrittsöffnung in den Außengehäuse über den Zwischenraum zu der mindestens einen Zutrittsöffnung in dem Innengehäuse verläuft. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn zwischen dem keramischen Bauteil und dem Außengehäuse zumindest teilweise ein Spalt verbleibt, wodurch der von dem fluidem Medium durchströmbare Strömungspfad derart durch den Spalt verlaufen kann, dass das fluide Medium das keramische Bauteil zumindest teilweise überströmen kann und nicht gezwungen ist, ausschließlich durch das das keramische Bauteil geführt zu werden. Auf diese Weise bleibt der Strömungspfad von der Eintrittsöffnung in dem Außengehäuse für das fluide Medium bis zu der Zutrittsöffnung in dem Innengehäuse weitgehend von dem Vorhandensein des keramischen Bauteils unberührt. In a further preferred embodiment, the outer housing has at least one inlet opening for the fluid medium to the intermediate space between the outer housing and the inner housing. In this case, a flow path through which the fluid medium can flow can form, which runs from the inlet opening into the outer housing via the intermediate space to the at least one access opening in the inner housing. It may be particularly advantageous if at least partially a gap remains between the ceramic component and the outer housing, whereby the flow path through which the fluid medium can flow through the gap such that the fluid medium can at least partially overflow the ceramic component and is not forced to be guided exclusively by the ceramic component. In this way, the flow path from the inlet opening in the outer housing for the fluid medium to the access opening in the inner housing remains largely unaffected by the presence of the ceramic component.

In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Sensorvorrichtung kann es sich bei dem keramischen Bauteil, das zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse eingefügt ist, um eine poröse Keramik handeln. Unter einer „Porosität“ eines Körpers wird eine dimensionslose Messgröße verstanden, die das Verhältnis eines Hohlraumvolumens innerhalb des Körpers zu einem Gesamtvolumen des Körpers angibt. In a further preferred embodiment of the present sensor device, the ceramic component which is inserted between the inner housing and the outer housing can be a porous ceramic. A "porosity" of a body is understood to mean a dimensionless measurand which indicates the ratio of a void volume within the body to a total volume of the body.

Die Porosität stellt damit ein Maß für tatsächlich vorhandene Hohlräume in dem betreffenden Körper dar, wobei sich die Gesamtporosität eines Körpers insbesondere aus der Summe von ersten Hohlräumen, die untereinander und/oder mit der Umgebung des Körpers in Verbindung stehen und deren Anteil an der Gesamtporosität daher als sogenannte „offene Porosität“ bezeichnet wird, und von zweiten Hohlräumen, die voneinander isoliert und daher nicht miteinander verbunden sind und deren in der Regel geringer Anteil an der Gesamtporosität als sogenannte „geschlossene Porosität“ bezeichnet wird, ergibt. Im vorliegenden Falle lässt sich durch den Einsatz einer Keramik somit der Grad an Porosität innerhalb des betreffenden Körpers durch eine Wahl der Brenntemperatur einstellen. Soll, wie im Fall der vorliegenden Erfindung, das einzusetzende keramische Bauteil eine möglichst hohe Porosität aufweisen, so ist bei der Herstellung der Keramik darauf zu achten, dass die Temperatur in dem dafür angewandten Brennverfahren in jedem Falle unterhalb, vorzugsweise weit unterhalb, der Temperatur verbleibt, bei der die Sinterung einsetzt. The porosity thus represents a measure of actually existing cavities in the body in question, wherein the total porosity of a body in particular from the sum of first cavities, which are related to each other and / or with the environment of the body and their share of the total porosity therefore is referred to as so-called "open porosity", and of second cavities which are isolated from each other and therefore not connected to each other and whose generally small proportion of the total porosity is referred to as so-called "closed porosity" results. In the present case, the degree of porosity within the body concerned can thus be adjusted by selecting a firing temperature through the use of a ceramic. If, as in the case of the present invention, the ceramic component to be used has the highest possible porosity, it must be ensured in the production of the ceramic that the temperature in the combustion method used for it remains below, preferably far below, the temperature in each case in which sintering sets in.

In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung umfasst das keramische Bauteil einen keramischen Formkörper. Unter einem „keramischen Formkörper“ wird ein Formkörper verstanden, der aus einem keramischen Material hergestellt ist und welcher derart ausgestaltet ist, dass die Halterung des keramischen Formkörpers zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse vorzugsweise formschlüssig erfolgt und/oder der keramische Formkörper eine derartige Form aufweist, dass er an dem Innengehäuse anliegen kann. In a further preferred embodiment, the ceramic component comprises a ceramic molded body. A "ceramic shaped body" is understood to be a shaped body which is produced from a ceramic material and which is designed such that the holder of the ceramic shaped body preferably takes place in a form-fitting manner between the inner housing and the outer housing and / or the ceramic shaped body has such a shape, that it can rest against the inner housing.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann ein keramisches Textil als das keramische Bauteil in der vorliegenden Sensorvorrichtung eingesetzt werden. Insbesondere für den Fall, dass die Fixierung des keramischen Bauteils zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse durch die Ausübung einer axialen Kraft zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse erfolgt, sollte das Textil jedoch eine geringe Flexibilität oder Elastizität aufweisen, d.h. das Textil sollte in diesem Falle nicht in der Lage sein, unter Krafteinwirkung seine Form wesentlich zu verändern und bei Wegfall der einwirkenden Kraft in seine Ursprungsform zurückkehren zu können. In a particularly preferred embodiment, a ceramic textile can be used as the ceramic component in the present sensor device. However, in particular, in the case where the fixation of the ceramic member between the inner case and the outer case is performed by the application of an axial force between the inner case and the outer case, the fabric should have a low flexibility or elasticity, that is. In this case, the textile should not be able to significantly change its shape under the action of force and be able to return to its original form when the acting force ceases to exist.

Als „Textil“ wird ein eindimensionales, zweidimensionales und/oder dreidimensionales Gebilde bezeichnet, das in einer großen Vielfalt an möglichen Ausführungen vorliegen kann, dessen elementarere Bestandteile letztlich Fasern und daraus hergestellte linienförmige eindimensionale textile Gebilde umfassen. Unter einer „Faser“ wird hierbei ein bis zu einem gewissen Grad flexibles Gebilde verstanden, das ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von mindestens 3:1, insbesondere von mindestens 10:1 aufweist, wobei in Einzelfällen durchaus Verhältnisse von mindestens 100:1, sogar von mindestens 1000:1 auftreten können. Während für herkömmliche Textilien zumeist Fasern aus organischem Material, insbesondere aus speziell dafür bereitgestelltem Pflanzenmaterial eingesetzt werden, umfassen sogenannte „keramische Fasern“ Fasern aus anorganischem, nicht-metallischem Material, das eine polykristalline oder amorphe Struktur aufweisen kann und das insbesondere eine oxidische Materialklasse, wie zum Beispiel Aluminiumoxid Al₂O₃ oder Siliziumdioxid SiO₂, oder eine nicht-oxidische Materialklasse, wie zum Beispiel Kohlenstoff C oder Siliziumcarbid SiC, umfassen kann. Aus Fasern hergestellte linienförmige eindimensionale textile Gebilde umfassen insbesondere „Garne“, d.h. Gebilde aus einer oder mehreren Fasern, „Fäden“, womit der Abschnitt eines Garns bezeichnet wird, oder „Zwirnen“, die mehrere zusammengedrehte Garne aufweisen und daher über eine wesentlich erhöhte Reißfestigkeit verfügen. As a "textile" a one-dimensional, two-dimensional and / or three-dimensional structure is referred to, which can be present in a wide variety of possible embodiments, whose elementary constituents ultimately include fibers and line-shaped one-dimensional textile fabric therefrom. A "fiber" is understood to mean a flexible structure to a certain extent, which has a ratio of length to diameter of at least 3: 1, in particular of at least 10: 1, and in individual cases certainly ratios of at least 100: 1, even of at least 1000: 1. While for conventional textiles mostly fibers of organic material, especially from specially provided plant material are used, so-called "ceramic fibers" fibers of inorganic, non-metallic material, which may have a polycrystalline or amorphous structure and in particular an oxidic class of materials such For example, alumina Al ₂ O ₃ or silica SiO ₂ , or a non-oxide class of materials, such as carbon C or silicon carbide SiC may include. Line-shaped one-dimensional textile fabrics made of fibers comprise in particular "yarns", ie structures of one or more fibers, "threads", which designate the section of a yarn, or "twisting", which have several twisted yarns and therefore a substantially increased tensile strength feature.

Ein zweidimensionales Textil umfasst ein flächenförmiges textiles Gebilde, wozu insbesondere Gewebe, Gewirke, Gestricke, Geflechte, Vliese oder Filze gehören. Weist das flächenförmige textile Gebilde lediglich eine begrenzte Breite auf, so wird es üblicherweise als „Band“ bezeichnet. Während unter einem „Gewebe“ üblicherweise ein textiles Flächengebilde aus mindestens zwei, nahezu rechtwinklig zueinander verkreuzten eindimensionalen textilen Gebilde verstanden wird, werden textile Flächengebilde aus mindestens zwei nicht-rechtwinklig verkreuzten eindimensionalen textilen Gebilden als „Geflecht“ bezeichnet. Unter einem „Gewirke“ wird ebenfalls ein Gewebe verstanden, das zusätzlich zur rechtwinkligen Verkreuzung der eindimensionalen textilen Gebilde eine Maschenbildung aufweist, die insbesondere zu einer höheren Dehnbarkeit und Elastizität des Gebildes führen kann. Als Masche wird hierbei eine Fadenschlinge bezeichnet, die in andere Fadenschlingen eingehängt wird. Ein Gewirke ist somit ein textiles Flächengebilde, bei welchem eine mittels Faden gebildete Schleife in eine andere Schleife hineingeschlungen ist. Erfolgt die Maschenbildung mit Nadeln, so wird das resultierende flächenförmige Gebilde üblicherweise als „Gestricke“ bezeichnet. Unter einem „Vlies“ oder einem „Filz“ werden schließlich textile Flächengebilde verstanden, die mehrheitlich aus eindimensionalen textilen Gebilden zusammengefügt sind und die auf eine andere Weise als Gewebe, Geflechte, Gewirke und Gestricke miteinander verbunden werden, insbesondere durch eine mechanische Bearbeitung, durch eine Anwendung von Wärme oder durch eine Wasserbehandlung. Im Falle der Vliese oder Filze ist der Zusammenhalt im flächenförmigen textilen Gebilde im Wesentlichen durch eine eigene Haftung der eindimensionalen textilen Gebilde gegeben, welche durch die aufgeführten Bearbeitungsweisen in der Regel deutlich verstärkt wird. A two-dimensional textile comprises a sheet-like textile structure, which includes in particular woven, knitted, knitted, braided, nonwoven or felts. Indicates the sheet-like textile Forms only a limited width, it is commonly referred to as a "band". While a "fabric" usually refers to a fabric of at least two one-dimensional textile structures crossed at right angles to each other, textile fabrics of at least two non-rectangularly crossed one-dimensional textile structures are referred to as "braids". A "knitted fabric" is also understood to mean a fabric which, in addition to the rectangular crossing of the one-dimensional textile structures, has a stitch formation which can in particular lead to a higher extensibility and elasticity of the structure. As mesh here is a thread loop referred to, which is hooked into other thread loops. A knitted fabric is thus a textile fabric in which a loop formed by means of a thread is looped into another loop. If the stitch formation takes place with needles, the resulting sheet-like structure is usually referred to as "knitted fabric". Under a "fleece" or a "felt" are finally understood textile fabrics, which are mostly composed of one-dimensional textile structures and which are connected to one another in a different way than woven fabrics, braids, knitted fabrics and knits, in particular by a mechanical processing, by a Application of heat or by a water treatment. In the case of nonwovens or felts, the cohesion in the sheet-like textile structure is essentially given by its own adhesion to the one-dimensional textile structures, which is generally significantly enhanced by the listed processing methods.

Aus den genannten und/oder aus weiteren eindimensionalen und/oder zweidimensionalen textilen Gebilden lassen sich eine Vielzahl von dreidimensionalen räumlichen textilen Gebilden (Körpergebilde) herstellen. Hierzu gehören insbesondere textile Schläuche, Strümpfe, Matten oder textile Halbzeuge, die sich erfindungsgemäß in den Zwischenraum zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse einbringen lassen. Besonders bevorzugt sind im Falle der vorliegenden Erfindung geeignet dimensionierte ringförmige Matten, die eine hohe Stabilität aufweisen können, wodurch sie sich derartig in einen ringförmig ausgestalteten Zwischenraum zwischen der ersten Schulter auf der Innenseite des Außengehäuses und der zweiten Schulter auf der Außenseite des Innengehäuses einfügen lassen, dass sie dadurch eine Halterung erfahren. Aber auch weitere Ausgestaltungen unter Einsatz der aufgeführten und von weiteren textilen Gebilden sind möglich. From the above and / or from further one-dimensional and / or two-dimensional textile structures, a large number of three-dimensional spatial textile structures (body structures) can be produced. These include in particular textile tubes, stockings, mats or textile semi-finished products, which can be inventively bring into the space between the outer housing and the inner housing. Particularly preferred in the case of the present invention are suitably dimensioned annular mats, which may have a high stability, whereby they can be inserted in such a manner in an annularly shaped space between the first shoulder on the inside of the outer housing and the second shoulder on the outside of the inner housing, that they thereby learn a holder. But other embodiments using the listed and other textile structures are possible.

Insbesondere zur Verringerung der Gefahr eines Thermoschocks ist das Sensorelement mit einer keramischen Beschichtung, insbesondere mit einer Thermoschockbeschichtung, versehen. Dadurch jedoch, dass sich ein Teil der Flüssigkeit, welcher in den Zwischenraum zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse gelangt, in dem keramischen Textil abscheiden und dadurch festhalten lässt, kann somit eine Verringerung der Flüssigkeitsbelastung am Sensorelement erfolgen, wodurch eine Verringerung der thermischen Masse der Thermoschockbeschichtung ermöglicht wird, was ein schnelleres Ansprechen des Sensorelements auf Änderungen in dem flüssigen Medium erlaubt. In particular, to reduce the risk of thermal shock, the sensor element is provided with a ceramic coating, in particular with a thermal shock coating. However, the fact that a portion of the liquid which enters the intermediate space between the outer housing and the inner housing, can be deposited in the ceramic textile and thereby hold, thus reducing the liquid load on the sensor element can be effected, thereby reducing the thermal mass of the thermal shock coating allowing faster response of the sensor element to changes in the liquid medium.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Fixierung des keramischen Bauteils zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse verhindert ein Verrutschen des keramischen Bauteils trotz der im Fahrzeug in der Regel stets auftretenden Vibrationen. Dadurch lässt sich das keramische Bauteil derart positionieren und fixieren, dass die Zutrittsöffnungen im Innengehäuse frei durchströmt würden können. Die dadurch mögliche höhere Dynamik des Schutzgehäuses bleibt somit im Wesentlichen unabhängig von eventuell auftretenden Alterungserscheinungen in Folge einer möglichen Verstopfung der Poren der Keramik, beispielsweise durch Verrußung und/oder Veraschung. Die Fixierung des keramischen Bauteils ohne nennenswertes Spiel kann damit die Lebensdauer der Sensorvorrichtung erhöhen. The inventive fixation of the ceramic component between the inner housing and the outer housing prevents slipping of the ceramic component in spite of the vehicle usually always occurring vibrations. As a result, the ceramic component can be positioned and fixed in such a way that the access openings in the inner housing could be flowed through freely. The thus possible higher dynamics of the protective housing thus remains substantially independent of any aging phenomena that may occur due to a possible clogging of the pores of the ceramic, for example by sooting and / or ashing. The fixation of the ceramic component without significant play can thus increase the life of the sensor device.

Durch entsprechende Wahl des Ortes der zweiten Schulter am Innengehäuse wird es möglich, die Größe bzw. Ausdehnung des keramischen Bauteils entsprechend den an die Sensorvorrichtung gerichteten Anforderungen auszugestalten. Die darüberhinaus mögliche Befestigung des keramischen Bauteils direkt am Innengehäuse ermöglicht eine einfache Montage des keramischen Bauteils und/oder den Verzicht auf eventuelle zusätzliche Halterungen für das keramische Bauteil. By appropriate choice of the location of the second shoulder on the inner housing, it is possible to design the size or extent of the ceramic component according to the requirements directed at the sensor device requirements. The possible further attachment of the ceramic component directly to the inner housing allows easy mounting of the ceramic component and / or the waiver of any additional brackets for the ceramic component.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail in the following description. Show it:

1: schematische Darstellung in Form einer Schnittzeichnung einer Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines fluiden Mediums, in welcher ein keramisches Bauteil ohne Fixierung und mit frei durchströmbaren Zutrittsöffnungen im Innengehäuse (Stand der Technik); 1 : schematic representation in the form of a sectional drawing of a sensor device for detecting at least one property of a fluid medium in which a ceramic component without fixation and with freely permeable access openings in the inner housing (prior art);

2: schematische Darstellung in Schnittzeichnung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung mit einem keramischen Bauteil, das zwischen einer ersten Schulter des Außengehäuses und einer zweiten Schulter des Innengehäuses in den Zwischenraum zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse so eingefügt ist, dass es eine Halterung erfährt, bei welcher es die Zutrittsöffnungen im Innengehäuse überdeckt; 2 : Schematic representation in cross-sectional view of a sensor device according to the invention with a ceramic component which is inserted between a first shoulder of the outer housing and a second shoulder of the inner housing in the space between the inner housing and the outer housing so that there is a Holder undergoes, in which it covers the access openings in the inner housing;

3: schematische Darstellung eines Innengehäuses einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung in Draufsicht, welches über eine zusätzliche zweite Schulter verfügt, die oberhalb der Zutrittsöffnungen angeordnet ist; 3 : schematic representation of an inner housing of a sensor device according to the invention in plan view, which has an additional second shoulder, which is arranged above the access openings;

4: schematische Darstellung in Form einer Schnittzeichnung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, bei welcher das keramische Bauteil zwischen der stirnlochnahen ersten Schulter des äußeren Schutzgehäuses und der zusätzlichen im Innengehäuse eingebrachten zweiten Schulter eingefügt ist. 4 : schematic representation in the form of a sectional drawing of a sensor device according to the invention, in which the ceramic component is inserted between the front-proximal first shoulder of the outer protective housing and the additional introduced in the inner housing second shoulder.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

In 1 ist eine Sensorvorrichtung 110 zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines fluiden Mediums 112, das insbesondere ein Abgas einer Verbrennungskraftmaschine sein kann, dargestellt. Die Sensorvorrichtung 110 umfasst mindestens ein Schutzgehäuse 114 zur Aufnahme mindestens eines Sensorelements (nicht dargestellt). In der in 1 dargestellten Ausführung ist das Schutzgehäuse 114 zweiteilig ausgestaltet, wobei ein Innengehäuse 116 das Sensorelement umgibt und das Innengehäuse zumindest teilweise von einem Außengehäuse 118 derart umgeben ist, dass sich zwischen dem Innengehäuse 116 und dem Außengehäuse 118 ein Zwischenraum 120 ausbildet. In 1 is a sensor device 110 for detecting at least one property of a fluid medium 112 , which may be in particular an exhaust gas of an internal combustion engine, shown. The sensor device 110 includes at least one protective housing 114 for receiving at least one sensor element (not shown). In the in 1 illustrated embodiment is the protective housing 114 designed in two parts, with an inner housing 116 the sensor element surrounds and the inner housing at least partially by an outer housing 118 surrounded so that between the inner housing 116 and the outer casing 118 a gap 120 formed.

In den Zwischenraum 120 der Sensorvorrichtung 110 ist ein keramisches Bauteil 122 eingebracht, das zwar an der ersten Schulter 124 an der Innenseite des Außengehäuses 118, jedoch nicht an der zweiten Schulter 126 an der Außenseite des Innengehäuses 116 anliegt. Diese aus dem Stand der Technik bekannte Art der Einbringung des keramischen Bauteils 122 in den Zwischenraum 120 zwischen dem Innengehäuse 116 und den Außengehäuse 118 hat jedoch zur Folge, dass eine Fixierung des keramischen Bauteils 122 unterbleibt, wodurch das keramische Bauteil 112 einer axialen Verschiebung 128 ausgesetzt sein kann. Die derartige axiale Verschiebung 128 kann in einem Fahrzeug sehr leicht aufgrund von auftretenden Vibrationen erfolgen, wodurch sich die Position des keramischen Bauteils 122 relativ zu dem im Schutzgehäuse 114 vorhandenen Einbauten ändern, wie beispielsweise gegenüber Zutrittsöffnungen 130 für den fluiden Gasstrom 112 aus dem Zwischenraum 120, wodurch die gewünschte Strömungsführung, insbesondere durch bzw. über das keramische Bauteil 122, beeinflusst wird. Eine derartig veränderte Strömungsführung kann negative Auswirkungen sowohl auf die Thermoschockrobustheit der Sensorvorrichtung 110 als auch auf die Dynamikeigenschaften des Sensorelements aufweisen. Durch die fehlende Fixierung kann eine mechanische Belastung des Keramikbauteils, insbesondere durch Reibung mit dem Innengehäuse 114 oder einem eventuell weiteren, in dem Zwischenraum vorhandenen Schutzrohr bzw. Stöße mit dem Schutzgehäuse 114, auftreten, was in vielen Fällen zu einer nachteiligen vorzeitigen Materialermüdung des keramischen Bauteils 122, beispielsweise in Form von Brüchen, Rissen, Abplatzungen und/oder weiteren Verschleißerscheinungen insbesondere am Innengehäuse 116 führen kann. In the gap 120 the sensor device 110 is a ceramic component 122 introduced, although on the first shoulder 124 on the inside of the outer housing 118 but not on the second shoulder 126 on the outside of the inner housing 116 is applied. This known from the prior art way of introducing the ceramic component 122 in the gap 120 between the inner housing 116 and the outer case 118 However, it has the consequence that a fixation of the ceramic component 122 is omitted, causing the ceramic component 112 an axial displacement 128 can be exposed. Such axial displacement 128 can be done in a vehicle very easily due to vibrations that occur, which increases the position of the ceramic component 122 relative to that in the protective housing 114 change existing installations, such as with respect to access openings 130 for the fluid gas stream 112 from the gap 120 , whereby the desired flow guidance, in particular by or over the ceramic component 122 , being affected. Such a changed flow guidance can have negative effects both on the thermal shock robustness of the sensor device 110 as well as on the dynamic characteristics of the sensor element. Due to the lack of fixation can mechanical stress of the ceramic component, in particular by friction with the inner housing 114 or any further, existing in the intermediate space protective tube or shocks with the protective housing 114 , which in many cases lead to disadvantageous premature fatigue of the ceramic component 122 , For example in the form of fractures, cracks, flaking and / or other signs of wear, especially on the inner housing 116 can lead.

In 2 ist demgegenüber eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung 110 zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines fluiden Mediums 112 dargestellt, die ebenfalls ein Schutzgehäuse 114 zur Aufnahme mindestens eines Sensorelements (nicht dargestellt) aufweist. Auch hier umgibt ein Innengehäuse 116 das Sensorelement, wobei das Innengehäuse 116 von einem Außengehäuse 118 derart umgeben ist, dass sich zwischen dem Innengehäuse 116 und dem Außengehäuse 118 ein Zwischenraum 120 ausbildet. Auch hier befindet sich in dem Zwischenraum 120 zwischen dem Innengehäuse 116 und dem Außengehäuse 118 ein keramisches Bauteil 122, wobei das keramische Bauteil 122 im Unterschied zur 1 derart zwischen der ersten Schulter 124 an der Innenseite des Außengehäuses und der zweiten Schulter 126 an der Außenseite des Innengehäuses 116 eingefügt ist, dass es dadurch eine Halterung in Form eine Fixierung in axialer Richtung erfährt. Wird demgemäß das keramische Bauteil 122 zwischen der stirnlochnahen ersten Schulter 124 auf der Innenseite des Außengehäuses 118 und der gehäusenahen zweiten Schulter 126 auf der Außenseite des Innengehäuses 116 eingeklemmt, so erfolgt eine ausreichende Fixierung des keramischen Bauteils 122. In 2 In contrast, an inventive embodiment of a sensor device 110 for detecting at least one property of a fluid medium 112 shown, which is also a protective housing 114 for receiving at least one sensor element (not shown). Here, too, surrounds an inner housing 116 the sensor element, wherein the inner housing 116 from an outer casing 118 surrounded so that between the inner housing 116 and the outer casing 118 a gap 120 formed. Also here is in the space 120 between the inner housing 116 and the outer casing 118 a ceramic component 122 , wherein the ceramic component 122 unlike 1 so between the first shoulder 124 on the inside of the outer casing and the second shoulder 126 on the outside of the inner housing 116 is inserted, that it experiences a support in the form of a fixation in the axial direction. Accordingly, the ceramic component 122 between the frontal first shoulder 124 on the inside of the outer housing 118 and the second shoulder close to the housing 126 on the outside of the inner casing 116 clamped, so there is a sufficient fixation of the ceramic component 122 ,

Allerdings werden durch die in der 2 dargestellte Ausführung die Zutrittsöffnungen 130 im Innengehäuse 116 überdeckt, was sich unter gewissen Umständen negativ auf die Dynamik des Schutzrohrs 114 auswirken kann. Zudem besteht im Fall von überdeckten Zutrittsöffnungen 138 im Innengehäuse 116 ein gewisses Restrisiko, dass Poren in dem keramischen Bauteil 122 durch Partikel, beispielsweise durch Ruß- und/oder Aschepartikel, verstopft werden können, wodurch die Dynamik des Schutzgehäuses 114 über die Lebensdauer negativ beeinflusst werden kann. Aus diesem Grunde ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft, ein Innengehäuse 116 einzusetzen, welches, wie in der 3 beispielhaft dargestellt, über eine zusätzliche zweite Schulter 132 verfügt, die derart in das Innengehäuse 116 eingebracht ist, dass sich dadurch eine Überdeckung der Zutrittsöffnungen 130 durch das keramische Bauteil 122 vermeiden lässt. Die zusätzliche zweite Schulter 132 an dem Innengehäuse 116 befindet sich daher oberhalb der Zutrittsöffnungen 130 zwischen der gehäusenahen zweiten Schulter 126 des Innengehäuses 116 und den Stirnlöchern 134 des Innengehäuses 116. Um hierbei möglichst viel Platz für das keramische Bauteil 122 zu schaffen, kann die zusätzliche zweite Schulter 132 an dem Innengehäuse 116 unmittelbar oberhalb der Zutrittsöffnungen 132 angebracht sein. However, by the in the 2 illustrated embodiment, the access openings 130 in the inner housing 116 which, under certain circumstances, negatively affects the dynamics of the protective tube 114 can affect. In addition, in the case of covered access openings 138 in the inner housing 116 a certain residual risk that pores in the ceramic component 122 can be blocked by particles, for example by soot and / or ash particles, whereby the dynamics of the protective housing 114 can be adversely affected over the life. For this reason, it is particularly advantageous in the context of the present invention, an inner housing 116 which, as in the 3 exemplified by an additional second shoulder 132 has, so in the inner housing 116 is introduced, that thereby an overlap of the access openings 130 through the ceramic component 122 avoid it. The additional second shoulder 132 on the inner housing 116 is therefore located above the access openings 130 between the second shoulder close to the housing 126 of the inner casing 116 and the forehead holes 134 of the inner casing 116 , In this case as much space for the ceramic component 122 can create the extra second shoulder 132 on the inner housing 116 immediately above the access openings 132 to be appropriate.

Die besonders vorteilhaften Auswirkungen eines, wie in 3 beispielhaft dargestellten, erfindungsgemäß ausgestalteten Innengehäuses 116 lassen sich in der in 4 in Schnittzeichnung schematisch gezeichneten Sensorvorrichtung 110 erkennen. Das keramische Bauteil 112 ist hierbei zwischen der ersten stirnlochnahen Schulter 124 an der Innenseite des Außengehäuses 118 und der zusätzlichen zweiten Schulter 132 an der Außenseite des Innengehäuses 116 fest in axialer Richtung eingebracht. Durch die Anordnung zwischen der ersten Schulter 124 des Außengehäuses 118 und der zusätzlichen zweiten Schulter 132 des Innengehäuses 116 werden die Zutrittsöffnungen 130 von dem Zwischenraum 120 zwischen dem Außengehäuse 118 und dem Innengehäuse 116 nicht durch das keramische Bauteil 122 überdeckt. Durch die in der 4 dargestellte Anordnung der Eintrittsöffnungen 136 für das fluide Medium 112 zu dem Zwischenraum 120 und der Tatsache, dass das keramische Bauteil 122 derart an dem Innengehäuse 116 anliegt, dass zwischen dem keramischen Bauteil 122 und dem Außengehäuse 118 ein Spalt 138 verbleibt, wird es ermöglicht, dass ein von dem fluiden Medium 112 durchströmbarer Strömungspfad 140 durch den Spalt 138 und somit zumindest teilweise über das keramische Bauteil 122 verlaufen kann. Diese Art der Anordnung des keramischen Bauteils 122 in der Sensorvorrichtung 110 verringert das Risiko, dass Poren in dem keramischen Bauteil insbesondere durch Partikel, wie beispielsweise Ruß und/oder Aschepartikel verstopft werden können. Auf diese Weise wird die Lebensdauer des keramischen Bauteils 122 und damit auch die Lebensdauer des Schutzgehäuses 114 und somit der gesamten Sensorvorrichtung 110 in vorteilhafter Weise erhöht. The most beneficial effects of a, as in 3 exemplified, inventively designed inner housing 116 can be in the in 4 in sectional drawing schematically drawn sensor device 110 detect. The ceramic component 112 is here between the first frontal shoulder 124 on the inside of the outer housing 118 and the additional second shoulder 132 on the outside of the inner housing 116 firmly inserted in the axial direction. By the arrangement between the first shoulder 124 of the outer casing 118 and the additional second shoulder 132 of the inner casing 116 become the access openings 130 from the gap 120 between the outer casing 118 and the inner housing 116 not through the ceramic component 122 covered. By in the 4 illustrated arrangement of the inlet openings 136 for the fluid medium 112 to the gap 120 and the fact that the ceramic component 122 such on the inner housing 116 rests that between the ceramic component 122 and the outer casing 118 A gap 138 it will allow one of the fluid medium 112 flow-through flow path 140 through the gap 138 and thus at least partially over the ceramic component 122 can run. This type of arrangement of the ceramic component 122 in the sensor device 110 reduces the risk that pores in the ceramic component in particular by particles such as soot and / or ash particles can be clogged. In this way, the life of the ceramic component 122 and thus the life of the protective housing 114 and thus the entire sensor device 110 increased in an advantageous manner.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007030795 A1 [0005]
DE 20004514 U1 [0006]
EP 2554984 A1 [0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Konrad Reif, ed., Sensors in motor vehicles, 2nd edition, Springer Vieweg, 2012, pages 160 to 165 [0001]

Claims

Sensor device ( 110 ) for detecting at least one property of a fluid medium ( 112 ), in particular an exhaust gas of an internal combustion engine, comprising at least one protective housing ( 114 ) for receiving at least one sensor element, wherein an inner housing ( 116 ) surrounds the sensor element, wherein the inner housing ( 116 ) at least partially from an outer housing ( 118 ) is surrounded, wherein between the inner housing ( 116 ) and the outer housing ( 118 ) a gap ( 120 ), whereby in the intermediate space ( 120 ) at least one ceramic component ( 122 ), characterized in that the ceramic component ( 122 ) between the inner housing ( 116 ) and the outer housing ( 118 ) is inserted, that it thereby experiences a support.

Sensor device ( 110 ) according to the preceding claim, characterized in that the holder of the ceramic component ( 122 ) in the axial direction between the inner housing ( 116 ) and the outer housing ( 118 ) he follows.

Sensor device ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the holder of the ceramic component ( 122 ) between the inner housing ( 116 ) and the outer housing ( 118 ) takes place positively.

Sensor device ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer housing ( 118 ) at least one first shoulder ( 124 ) and that the inner housing at least a second shoulder ( 126 . 132 ), wherein the ceramic component ( 122 ) so between the first shoulder ( 124 ) and the second shoulder ( 126 . 132 ) is inserted, that it thereby experiences a support.

Sensor device ( 110 ) according to the preceding claim, characterized in that the protective housing ( 114 ) extends from an exhaust side end to an opposite end, with the first shoulder ( 124 ) at the exhaust side end of the protective housing ( 114 ) and the second shoulder ( 126 . 132 ) at the opposite end of the protective housing ( 114 ) are located.

Sensor device ( 110 ) according to one of the two preceding claims, characterized in that the outer housing ( 118 ) via at least one inlet opening ( 136 ) for the fluid medium ( 112 ) to the gap ( 120 ), wherein the inner housing ( 116 ) at least one access opening ( 130 ) for the fluid medium ( 112 ) from the gap ( 120 ), wherein the second shoulder ( 132 ) on the inner housing ( 116 ) is arranged, that the ceramic component ( 122 ) the access opening ( 130 ) not covered.

Sensor device ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ceramic component ( 122 ) at least partially on the inner housing ( 116 ) is present.

Sensor device ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between the ceramic component ( 122 ) and the outer housing ( 118 ) at least partially a gap ( 138 ), one of the fluid ( 112 ) flow-through flow path ( 140 ) through the gap ( 138 ) at least partially over the ceramic component ( 122 ) runs.

Sensor device ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ceramic component ( 122 ) comprises a ceramic molding and / or a ceramic textile.

Sensor device ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ceramic component ( 122 ) is designed as a porous ceramic.

Sensor device ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element is provided with a ceramic coating, in particular with a thermal shock coating.