-
Stand der Technik
-
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung von Strömungseigenschaften fluider Medien, also von Flüssigkeiten und/oder Gasen, bekannt. Bei den Strömungseigenschaften kann es sich dabei grundsätzlich um beliebige physikalisch und/oder chemisch messbare Eigenschaften handeln, welche eine Strömung des fluiden Medium qualifizieren oder quantifizieren. Insbesondere kann es sich dabei um eine Strömungsgeschwindigkeit und/oder einen Massenstrom und/oder einen Volumenstrom handeln.
-
Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf so genannte Heißfilmluftmassenmesser beschrieben, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.), Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Aufl. 2010, Seiten 146–148, beschrieben sind. Derartige Heißfilmluftmassenmesser basieren in der Regel auf einem Sensorchip, insbesondere einem Silizium-Sensorchip, mit einer Messoberfläche, welche von dem strömenden fluiden Medium überströmbar ist. Der Sensorchip umfasst in der Regel mindestens ein Heizelement sowie mindestens zwei Temperaturfühler, welche beispielsweise auf der Messoberfläche des Sensorchips angeordnet sind. Aus einer Asymmetrie des von den Temperaturfühlern erfassten Temperaturprofils, welches durch die Strömung des fluiden Mediums beeinflusst wird, kann auf einen Massenstrom und/oder Volumenstrom des fluiden Mediums geschlossen werden. Heißfilmluftmassenmesser sind üblicherweise als Steckfühler ausgestaltet, welcher fest oder austauschbar in ein Strömungsrohr einbringbar ist.
-
Beispielsweise kann es sich bei diesem Strömungsrohr um einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine handeln.
-
Um aus den Sensorsignalen des Heißfilmluftmassenmessers präzise auf bestimmte Strömungseigenschaften des fluiden Mediums schließen zu können, ist es in vielen Fällen wünschenswert, weitere Informationen über das fluide Medium bereitstellen zu können. So sind auch Sensorvorrichtungen zur Erfassung einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums bekannt, welche einen Luftmassenmesser mit einem Sensorelement zur Erfassung eines Luftmassenstroms und einen Feuchtesensor zum Erfassen von Feuchtigkeit des fluiden Mediums aufweisen.
-
Trotz der durch diese Sensorvorrichtungen bewirkten Vorteile beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. So ist der Feuchtesensor auf einer separaten Leiterplatte durch einen Kunststoffrahmen mit integrierter Membran, die als Druckausgleichselement wirkt, vor Medien und mechanischer Einwirkung geschützt. Um dem Feuchtesensor den Zugang zum Messmedium zu gewährleisten, ist der darüber liegende Elektronikraumdeckel mit einer Einlassöffnung versehen. Der Feuchtesensor weist einen Feuchterahmen und eine für Feuchtigkeit semipermeable Membran auf gleicher Höhe mit dem Elektronikraumdeckel auf. Fluide Medien können durch einen Spalt zwischen dem Elektronikraumdeckel und dem Feuchtesensor oder über eine Ablaufbohrung in dem Elektronikraumdeckel in den Elektronikraum gelangen und auch ausdringen. Insbesondere Wassereintrag kann die elektronischen Bauteile in dem Elektronikraum beschädigen, beispielsweise durch Vereisung.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es wird daher eine Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines strömenden fluiden Mediums vorgeschlagen, welche die oben beschriebenen Nachteile bekannter Sensorvorrichtungen zumindest weitgehend vermeidet und die insbesondere ausgebildet ist, einen Medienfluss von beispielsweise Wasser über einen Elektronikraumdeckel bzw. das Sensorgehäuse zu kontrollieren bzw. gezielt zu beeinflussen, so dass der Elektronikraum und die darin vorgesehenen Elektronikbauteile vor eindringenden Medien, insbesondere Wassereintrag, geschützt werden können.
-
Bezüglich der mindestens einen zu erfassenden Strömungseigenschaft, 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 dieser Strömungseigenschaft um eine Strömungsgeschwindigkeit und/oder einen Massenstrom und/oder einen Volumenstrom des fluiden Mediums handeln. Bei dem fluiden Medium kann es sich insbesondere um ein Gas, vorzugsweise um Luft, handeln. Die Sensorvorrichtung ist insbesondere einsetzbar in der Kraftfahrzeugtechnik, beispielsweise im Ansaugtrakt einer Verbrennungsmaschine. Auch andere Einsatzgebiete sind jedoch grundsätzlich möglich.
-
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums umfasst mindestens ein Sensorgehäuse. Unter einem Sensorgehäuse ist dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine einteilige oder auch mehrteilige Vorrichtung zu verstehen, welche die Sensorvorrichtung nach außen zumindest weitgehend abschließt und zumindest weitgehend schützt gegenüber mechanischen Einwirkungen und vorzugsweise auch anderen Arten von Einwirkungen, beispielsweise chemischen Einwirkungen und/oder Feuchteeinwirkungen. Insbesondere kann das Sensorgehäuse mindestens einen Steckfühler umfassen oder als Steckfühler ausgestaltet sein, wobei der Steckfühler in das strömende fluide Medium einbringbar ist, wobei eine austauschbare oder auch permanente Einbringung denkbar ist. Der Steckfühler kann beispielsweise in ein Strömungsrohr des strömenden fluiden Mediums hineinragen, wobei das Strömungsrohr selbst Bestandteil der Sensorvorrichtung sein kann oder auch als separates Bauteil vorgesehen sein kann, beispielsweise mit einer Öffnung, in welche der Steckfühler einbringbar ist. Der Steckfühler und das Sensorgehäuse können insbesondere zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein, beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens.
-
In dem Sensorgehäuse ist mindestens ein Elektronikmodul mit mindestens einem Strömungssensor zur Erfassung der Strömungseigenschaft aufgenommen. Unter einer Aufnahme in dem Sensorgehäuse ist dabei zu verstehen, dass das Elektronikmodul zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, von dem Sensorgehäuse umschlossen sein soll. Das Elektronikmodul ist zumindest teilweise in mindestens einem Elektronikraum des Sensorgehäuses angeordnet. Unter einem Elektronikraum ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein teilweise oder vollständig abgeschlossener Raum innerhalb des Sensorgehäuses zu verstehen, welcher in zumindest einer Richtung durch das Sensorgehäuse abgeschlossen ist. Vorzugsweise umfasst der Elektronikraum mindestens eine von einer Oberfläche des Sensorgehäuses aus zugängliche Vertiefung in dem Sensorgehäuse, beispielsweise eine quaderförmige Vertiefung. Der Elektronikraum kann, wie unten noch näher ausgeführt wird, beispielsweise für eine Bestückung zugänglich sein, beispielsweise von der Oberfläche her, und kann durch mindestens ein Verschlusselement, beispielsweise mindestens einen Elektronikraumdeckel, permanent oder reversibel verschließbar sein.
-
Unter einem Strömungssensor ist dabei grundsätzlich ein beliebiges Sensorelement zu verstehen, welches zur Erfassung der mindestens einen Strömungseigenschaft ausgestaltet ist. Insbesondere kann es sich bei dem Strömungssensor um mindestens einen Heißfilmluftmassenmesserchip handeln, beispielsweise der oben beschriebenen Art. Insbesondere kann dieser Heißfilmluftmassenmesserchip mindestens einen Siliziumchip umfassen, mit einer Messoberfläche, welche von dem strömenden fluiden Medium überströmbar ist. Auf dieser Sensoroberfläche können sich beispielsweise mindestens ein Heizelement und mindestens zwei Temperaturfühler befinden, wobei, wie oben beschrieben, aus einer Asymmetrie des mittels der Temperaturfühler gemessenen Temperaturprofils auf die mindestens eine Strömungseigenschaft schließbar sein kann. Der mindestens eine Strömungssensor kann beispielsweise auf einem Sensorträger des Elektronikmoduls angeordnet sein, welcher in das strömende fluide Medium hineinragt.
-
Das Elektronikmodul kann insbesondere einteilig ausgestaltet sein und kann insbesondere eine Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung tragen, welche eingerichtet ist, um den Strömungssensor anzusteuern und/oder Signale des Strömungssensors aufzunehmen. Dementsprechend kann das Elektronikmodul beispielsweise mindestens einen Schaltungsträger aufweisen. Weiterhin kann das Elektronikmodul insbesondere den mindestens einen Sensorträger aufweisen, welcher mit dem Schaltungsträger vorzugsweise mechanisch verbunden ist. Beispielsweise kann der Schaltungsträger in dem Elektronikraum des Sensorgehäuses angeordnet sein, und der Sensorträger kann aus diesem Elektronikraum raus in das fluide Medium hineinragen.
-
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Sensorgehäuse mindestens einen von dem fluiden Medium durchströmbaren Kanal aufweist, wobei der Sensorträger des Elektronikmoduls, welcher den Strömungssensor trägt, aus dem Elektronikraum in den mindestens einen von dem fluiden Medium durchströmbaren Kanal in dem Sensorgehäuse ragt. 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 grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Schaltungsträger des Elektronikmoduls kann insbesondere eine Leiterplatte umfassen, welche in Alleinstellung verwendet wird oder welche beispielsweise auch auf einem mechanischen Träger montiert ist, beispielsweise einem Bodenblech in Form eines Stanz-Biege-Teils, das aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sein kann. Der Sensorträger kann mit dem Schaltungsträger unmittelbar verbunden sein oder auch mit dem Trägerteil, beispielsweise mit dem Bodenblech, beispielsweise indem der Sensorträger an das Bodenblech angespritzt ist. Auch andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich möglich. So ist beispielsweise denkbar, das Elektronikmodul aus dem Leiterplattenmaterial herzustellen, wobei sowohl der Schaltungsträger als auch der Sensorträger aus dem Leiterplattenmaterial hergestellt sind, vorzugsweise aus einem Stück des Leiterplattenmaterials. Wiederum alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, aus dem Stand der Technik bekannte spritzgegossene Leiterplatten als Elektronikmodul zu verwenden, beispielsweise spritzgegossene Leiterplatten in einer oder mehreren so genannten MID-Techniken (MID = molded interconnect device). Verschiedene Ausgestaltungen sind daher denkbar.
-
Die Sensorvorrichtung weist weiterhin mindestens einen Feuchtesensor auf. Der Feuchtesensor ist innerhalb des Sensorgehäuses aufgenommen. Unter einer Anordnung innerhalb des Sensorgehäuses ist wiederum eine Anordnung zu verstehen, bei welcher der Feuchtesensor zumindest teilweise von dem Sensorgehäuse umschlossen ist, vorzugsweise vollständig. Unter einem Feuchtesensor ist grundsätzlich ein beliebiges Sensorelement zu verstehen, welches eingerichtet ist, um eine Feuchtigkeit des fluiden Mediums zu erfassen.
-
Beispielsweise kommen hierbei resistive und/oder kapazitive Sensorelemente in Betracht, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Beispiele derartiger Feuchtesensoren sind aus Konrad Reif (Hrsg.), 1. Aufl. 2010, Seiten 98–100 beschrieben. Auch andere Arten von Feuchtesensoren kommen jedoch grundsätzlich alternativ oder zusätzlich für den Einsatz im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Betracht.
-
Das Sensorgehäuse weist mindestens eine Einlassöffnung zur Beaufschlagung des Feuchtesensors mit einer Feuchtigkeit des fluiden Mediums auf. Dadurch kann das fluide Medium zu dem Feuchtesensor gelangen. Bevorzugt weist, wie oben erwähnt, das Sensorgehäuse mindestens einen Elektronikraumdeckel auf, wobei der Elektronikraumdeckel zum Verschließen des Elektronikraums ausgebildet ist, wobei die Öffnung in dem Elektronikraumdeckel ausgebildet ist. Die Einlassöffnung kann grundsätzlich einen beliebigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen rechteckigen und/oder runden und/oder polygonalen Querschnitt. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich.
-
Der Feuchtesensor kann mindestens eine Messkammer aufweisen, wobei die Messkammer durch mindestens eine für Feuchtigkeit zumindest teilweise permeable Membran und einen Rahmen begrenzt ist.
-
Das Sensorgehäuse weist auf einer Außenseite eine Abweiskontur zum Abweisen von festen und/oder flüssigen Partikeln von dem Feuchtesensor auf. Unter der Außenseite ist dabei eine dem Elektronikraum abgewandte Seite des Sensorgehäuses zu verstehen. Die festen Partikel können beispielsweise Schmutzteilchen, Eispartikel oder dergleichen sein. Die flüssigen Partikel können Wassertropfen oder Tropfen anderer Flüssigkeiten sein.
-
Die Abweiskontur ist nicht als rein mechanische Barriere ausgebildet. Stattdessen ist die Abweiskontur zum Führen von festen und/oder flüssigen Partikeln um den Feuchtesensor herum ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Abweiskontur so gestaltet, dass bei einer anliegenden Strömung des fluiden Mediums, Partikel oder Wassertropfen entlang der Abweiskontur am Feuchtesensor vorbeigeführt werden. Bevorzugt ist die Abweiskontur als Nut um den Feuchtesensor herum ausgebildet. Die Konturradien, -tiefe und die -breite sind dabei so ausgebildet, dass bei diversen Randbedingungen, wie beispielsweise Luftmasse, Anströmrichtung, Einbaulage, Wassermenge, etc., eine Führung des Fluids gewährleistet ist.
-
Das Sensorgehäuse weist eine Anströmseite und eine Abströmseite auf. Unter der Anströmseite ist dabei diejenige Seite des Sensorgehäuses zu verstehen, die einer Hauptströmungsrichtung des fluiden Mediums in einem installierten Zustand der Sensorvorrichtung entgegenweist. Unter der Hauptströmungsrichtung ist dabei diejenige Strömungsrichtung zu verstehen, in der das fluide Medium im zeitlichen Mittel überwiegend strömt. Unter der Abströmseite ist diejenige Seite des Sensorgehäuses zu verstehen, die einer Hauptströmungsrichtung abgewandt ist. Die Nut kann einen abgewinkelten Abschnitt aufweisen, wobei der abgewinkelte Abschnitt an einer Position zwischen dem Feuchtesensor und der Anströmseite angeordnet ist. Der abgewinkelte Abschnitt kann einen Innenwinkel von 90 ° bis 170 ° einschließen. Unter einem Innenwinkel ist derjenige Winkel auf einer Innenseite der Nut bzw. der Abweiskontur zu verstehen. Die Innenseite ist diejenige Seite der Abweiskontur bzw. der Nut, die dem Feuchtesensor zuweist.
-
Der Elektronikraumdeckel weist einen Außenrand auf. Die Abweiskontur muss nicht ausschließlich um den Feuchtesensor herum ausgebildet sein, sondern kann auch mit mindestens 85% ihrer Länge parallel zu dem Außenrand ausgebildet sein. Unter der Länge der Abweiskontur ist dabei eine Abmessung der Abweiskontur in ihrer Erstreckungsrichtung zu verstehen. Bevorzugt ist die Abweiskontur an den Außenrand angrenzend ausgebildet. Dadurch können die Partikel von dem Feuchtesensor möglichst weit weg geleitet bzw. geführt werden.
-
Als zusätzliche Schutzmaßnahme weist die Sensorvorrichtung weiterhin ein Abflusselement auf. Das Abflusselement ist angrenzend an die Membran des Feuchtesensors angeordnet. Das Abflusselement ist weiter weg von der Außenseite des Sensorgehäuses als die Membran angeordnet. Mit anderen Worten befindet sich das Abflusselement näher an dem Elektronikraum als die Membran. Dies kann dadurch realisiert sein, dass das Abflusselement als Vertiefung in der Außenseite bzw. dem Elektronikraumdeckel ausgebildet ist. Von einer Oberfläche bzw. der Außenseite aus gesehen ist die Vertiefung somit tiefer ausgebildet als die Membran bzw. die Membran liegt höher als die Vertiefung. Die Vertiefung ist mit der Außenseite des Sensorgehäuses über mindestens einen abgeschrägten Abschnitt verbunden. Dadurch kann beispielsweise Wasser, das sich auf der Membran niedergeschlagen hat, zu der Vertiefung und somit weg von der Membran befördert werden. Dadurch werden Wasseransammlungen oder Ansammlungen anderer Partikel auf der Membran vermieden, die eine Verfälschung des Sensorsignals des Feuchtesensors bewirken würden.
-
Weiterhin ist der Elektronikraum gegenüber der Einlassöffnung abgedichtet. Dadurch kann das fluide Medium zu dem Feuchtesensor, nicht jedoch in den Elektronikraum gelangen. Entsprechend wird eine erhöhte Sicherheit gegen eindringende fluide Medien, insbesondere erhöhter Wassereintrag, der zu Vereisungsgefahr führen kann, gewährleistet.
-
In dem Elektronikraum kann ein Gel vorgesehen sein, wobei das Gel das Elektronikmodul zumindest teilweise bedeckt. Bevorzugt ist das Gel ausgehärtet, so dass dieses nicht mehr fließfähig ist und das Elektronikmodul schützt. Der Elektronikraumdeckel kann einen in Richtung zu dem Elektronikraum vorstehenden Vorsprung aufweisen, wobei der Vorsprung die Öffnung begrenzt, wobei der Vorsprung in das Gel hineinragt. Dadurch wird der Elektronikraum zusätzlich abgedichtet. Alternativ kann zwischen der Öffnung und dem Feuchtesensor ein Dichtelement angeordnet sein. Bevorzugt ist das Dichtelement zwischen dem Elektronikraumdeckel und dem Raum derart angeordnet, dass das Dichtelement die Öffnung umgibt. Das Elektronikmodul kann einen Feuchtesensor aufweisen. Das Elektronikmodul kann wie oben erwähnt einen Schaltungsträger aufweisen, wobei der Feuchtesensor auf dem Schaltungsträger angeordnet ist. Das Elektronikmodul kann wie oben erwähnt einen Sensorträger umfassen, wobei der Sensorträger den Strömungssensor trägt und aus dem Elektronikraum in mindestens einen von dem fluiden Medium durchströmbaren Kanal im Sensorgehäuse ragt, wobei der Strömungssensor und der Feuchtesensor auf derselben Seite des Elektronikmoduls angeordnet sind.
-
Die Sensorvorrichtung kann darüber hinaus auch ein oder mehrere weitere Sensorelemente umfassen, zur Erfassung mindestens einer weiteren physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft des fluiden Mediums. Insbesondere kann die Sensorvorrichtung weiterhin mindestens einen Temperaturfühler aufweisen, insbesondere mindestens einen auf einer Außenseite des Sensorgehäuses angeordneten Temperaturfühler. Beispielsweise kann ein Temperaturfühler derart auf einer Außenseite des Sensorgehäuses angeordnet sein, dass dieser auf einer dem Feuchtensensor gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich. Insbesondere kann der Temperaturfühler in mindestens einer Vertiefung auf einer Seitenwand des Sensorgehäuses angeordnet sein. Der Temperaturfühler kann insbesondere mindestens einen temperaturabhängigen Widerstand umfassen. Alternativ oder zusätzlich sind auch andere Arten von Temperaturfühlern einsetzbar. Der Temperaturfühler kann insbesondere frei von dem strömenden fluiden Medium überströmbar sein, also nicht von dem Sensorgehäuse des Sensorelements umschlossen sein. Der Temperaturfühler kann insbesondere durch einen Kraftschluss und/oder Formschluss mit dem Sensorgehäuse verbunden sein, beispielsweise indem Zuleitungen des Temperaturfühlers mit einer Außenwand des Sensorgehäuses verstemmt oder auf andere Weise verbunden sind. Zuleitungen des Temperaturfühlers können insbesondere ins Innere des Sensorgehäuses hineingeführt sein und dort beispielsweise mit dem Elektronikmodul verbunden sein und/oder mit einem Steckverbinder der Sensorvorrichtung verbunden sein. Verschiedene andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich denkbar.
-
Die Sensorvorrichtung kann weiterhin beispielsweise einen Drucksensor aufweisen. Unter einem Drucksensor ist dabei grundsätzlich ein beliebiges Sensorelement zu verstehen, welches eingerichtet ist, um einen Druck des fluiden Mediums zu erfassen. Insbesondere kann es sich hierbei um Drucksensoren handeln, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.), Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Aufl. 2010, Seiten 80–82 und 134–136 beschrieben sind. Auch andere Arten von Drucksensoren sind jedoch alternativ oder zusätzlich einsetzbar, beispielsweise Drucksensoren, welche unmittelbar auf der Verwendung eines oder mehrerer Dehnungsmessstreifen oder ähnlicher Drucksensorelemente basieren.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
-
Es zeigen:
-
1 eine Explosionsdarstellung einer Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
-
2 eine Querschnittsansicht einer Sensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
-
3 eine perspektivische Ansicht der Sensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform,
-
4 eine perspektivische Ansicht der Sensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform bei Betrieb, und
-
5 eine perspektivische Ansicht eines Elektronikraumdeckels einer Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 10 zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums. Die Sensorvorrichtung 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Heißfilmluftmassenmesser ausgestaltet und umfasst einen Steckfühler 12. Der Steckfühler 12 ist in eine Strömung des fluiden Mediums, beispielsweise eines Ansaugluftmassenstroms, einbringbar, beispielsweise reversibel einsteckbar in ein Ansaugrohr oder permanent installiert. Der Steckfühler 12 umfasst ein Sensorgehäuse 14. In dem Sensorgehäuse 14 ist ein Kanalbereich 16 und ein Elektronikbereich 18 mit einem in das Sensorgehäuse 14 eingelassenen Elektronikraum 20 aufgenommen. Der Kanalbereich 16 ist von einem Bypasskanaldeckel 22 verschließbar. In dem Bypasskanaldeckel 22 ist ein von dem fluiden Medium durchströmbarer Kanal 24 ausgebildet. Der Kanal 24 weist einen Hauptkanal 26 und einen davon abzweigenden Bypasskanal 28 auf.
-
In dem Elektronikraum 20 ist ein Elektronikmodul 30 aufgenommen. Das Elektronikmodul 30 weist einen Schaltungsträger 32 mit einer Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 34 auf, der beispielsweise auf einem Bodenblech 36 aufgenommen sein kann. Das Elektronikmodul 30 weist weiterhin einen Sensorträger 38 in Form eines an das Bodenblech 36 angespritzten Flügel auf. Der Sensorträger 38 ragt in den Bypasskanal 28 hinein. In den Sensorträger 38 ist ein Strömungssensor 40 in Form eines Heißfilmluftmassenmesserchips eingelassen.
-
Die Sensorvorrichtung 10 weist weiterhin einen Feuchtesensor 42 auf. Der Feuchtesensor 42 ist innerhalb des Sensorgehäuses 14 aufgenommen. So ist der Feuchtesensor 42 auf dem Schaltungsträger 32 des Elektronikmoduls 30 angeordnet. Der Sensorträger 38, das Bodenblech 36 und der Schaltungsträger 32 bilden das Elektronikmodul 30, welches zusätzlich die Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 34 umfassen kann. Zusätzlich zu dem Sensorträger 38 wird noch die Elektronik des Schaltungsträgers 32 und der Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 34 auf das Bodenblech 36 aufgeklebt. Der Strömungssensor 40, der Feuchtesensor 42 und die Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 34 werden in der Regel durch Bondverbindung miteinander verbunden. Das so entstandene Elektronikmodul 30 wird beispielsweise in den Elektronikraum 20 eingeklebt.
-
Die Sensorvorrichtung 10 weist weiterhin einen Elektronikraumdeckel 44 auf. Der Elektronikraumdeckel 44 ist zum Verschließen des Elektronikraums 20 ausgebildet. Das Verschließen kann dabei permanent oder reversibel erfolgen. Die Sensorvorrichtung 10 weist weiterhin mindestens eine Einlassöffnung 46 zur Beaufschlagung des Feuchtesensors 42 mit einer Feuchtigkeit des fluiden Mediums auf. Die Einlassöffnung 46 ist in dem Elektronikraumdeckel 44 ausgebildet. Wie in 1 gezeigt, sind der Strömungssensor 40 und der Feuchtesensor 42 auf derselben Seite des Elektronikmoduls 30 bzw. des Schaltungsträgers 32 angeordnet. Mit anderen Worten sind der Strömungssensor 40 und der Feuchtesensor 42 gemeinsam auf ein und derselben Seite des Elektronikmoduls 30 bzw. des Schaltungsträgers 32 angeordnet.
-
2 zeigt eine Querschnittsansicht der Sensorvorrichtung 10 gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform. Wie in 2 gezeigt, weist der Feuchtesensor 42 mindestens eine Messkammer 48 auf. Die Messkammer 48 ist durch mindestens eine für Feuchtigkeit zumindest teilweise permeable Membran 50 und einen Rahmen 52 begrenzt. Der Feuchtesensor 42 kann als Feuchtemodul 54 ausgestaltet sein oder in einem Feuchtemodul 54 enthalten sein. In dem Elektronikraum 20 ist ein Gel 56 vorgesehen. Das Gel 56 bedeckt das Elektronikmodul 30 und insbesondere den Schaltungsträger 32 zumindest teilweise. Das Gel 56 ist dabei ausgehärtet, beispielsweise mittels einer thermischen Behandlung oder mittels UV-Lichts, und somit nicht mehr fließfähig. Der Elektronikraumdeckel 44 weist einen in Richtung zu dem Elektronikraum 20 vorstehenden Vorsprung 58 auf. Der Vorsprung 58 ist beispielsweise als Dichtschwert ausgebildet. Der Vorsprung 58 begrenzt die Einlassöffnung 46. Der Vorsprung 58 ragt dabei in das Gel 56 hinein. Mit anderen Worten dringt der Vorsprung 58 in das Gel 56 ein. Das Gel 56 schützt dabei die Elektronik der Sensorvorrichtung 10. Für den mechanischen Schutz ist der Elektronikraumdeckel 44 vorgesehen. Der Vorsprung 58, der in das Gel 56 eindringt, dichtet die direkte Messumgebung des Feuchtesensors 42 zum Elektronikraum 20 hin ab. Dadurch wird der Medienschutz der verbauten Elektronikkomponenten erhöht und durch die klare Abgrenzung der Feuchtemessumgebung die Ansprechzeit des Feuchtesensors 42 erhöht.
-
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Sensorvorrichtung 10. Das Sensorgehäuse 14 weist auf einer Außenseite 60 eine Abweiskontur 62 auf. Die Abweiskontur 62 ist in dem Elektronikraumdeckel 44 ausgebildet. Der Abweiskontur 62 ist um die Einlassöffnung 46 herum ausgebildet, so dass bei einer Draufsicht auf den Elektronikraumdeckel 44 die Abweiskontur 62 den Feuchtesensor 42 umgibt. Die Abweiskontur 62 ist insbesondere als Nut 64 ausgebildet. Der Elektronikraumdeckel 44 weist einen Außenrand 66 auf. Die Abweiskontur 62 ist zusätzlich mit mindestens 85% ihrer Länge parallel zu dem Außenrand 66 ausgebildet ist, beispielsweise 90 %. Genauer ist die Abweiskontur 62 an den Außenrand 66 angrenzend ausgebildet ist.
-
Das Sensorgehäuse 14 weist weiterhin eine Anströmseite 68 und eine Abströmseite 70 auf. Die Anströmseite 68 weist einer Hauptströmungsrichtung 72 (4) des fluiden Mediums entgegen. Die Abweiskontur 62 weist einen abgewinkelten Abschnitt 74 auf. Der abgewinkelte Abschnitt 74 ist an einer Position 76 zwischen dem Feuchtesensor 42 und der Anströmseite 68 angeordnet. Der abgewinkelte Abschnitt 74 schließt einen Innenwinkel α von 90 ° bis 170 ° ein, beispielsweise 140 °. Folglich ist der abgewinkelte Abschnitt 74 V-förmig ausgebildet, wobei die Spitze der V-Form der Hauptströmungsrichtung 72 entgegenweist. Die Spitze kann abgerundet ausgebildet sein. In diesem Fall lässt sich der Innenwinkel α durch Tangenten an die Abweiskontur 62 bestimmen.
-
Die Sensorvorrichtung 10 weist weiterhin ein Abflusselement 78 auf. Das Abflusselement 78 ist angrenzend an die Membran 50 des Feuchtesensors 42 angeordnet. Das Abflusselement 78 ist weiter weg von der Außenseite 60 des Sensorgehäuses 14 als die Membran 50 angeordnet. Das Abflusselement 78 ist beispielsweise als Vertiefung 80 ausgebildet. Die Vertiefung 80 ist mit der Außenseite 60 des Sensorgehäuses 14 über mindestens einen abgeschrägten Abschnitt 82 verbunden. Mit anderen Worten liegt die Membran höher als die Vertiefung 80, so dass zwischen der Membran 50 und der Vertiefung 80 Gefälle besteht.
-
4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Sensorvorrichtung 10 bei Betrieb. Die Abweiskontur 62 ist zum Abweisen von festen und/oder flüssigen Partikeln 84 von dem Feuchtesensor 42 ausgebildet. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, ist die Abweiskontur 62 zum Führen oder Leiten von festen und/oder flüssigen Partikeln 84 um den Feuchtesensor 42 herum ausgebildet. Solche Partikel 84, die mit dem strömenden fluiden Medium zu der Sensorvorrichtung 10 in der Hauptströmungsrichtung 72 transportiert werden, gelangen unmittelbar an der Anströmseite 68 angrenzend in den abgewinkelten Abschnitt 74 und fließen von dort in durch Pfeile 86, 88 angegebene Richtungen in der Nut 64 um den Feuchtesensor 42 herum. Schließlich fließen die Partikel 84 in der Abweiskontur 62 in Richtung zu der Abströmseite 70. Sollten Partikel 84 aus der Abweiskontur 62 auf die Membran 50 gelangt sein, werden diese schwerkraftgetrieben von der Membran 50 in die Vertiefung 80 befördert. Dadurch können sich keine Partikel 84 auf der Membran 50 ansammeln, die aufgrund der Blockade ein Sensorsignal des Feuchtesensors 42 verfälschen würden.
-
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Elektronikraumdeckels 44 einer Sensorvorrichtung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der zweiten Ausführungsform weist die Abweiskontur 62 einen geraden Abschnitt 90 an die Anströmseite 68 angrenzend auf. Der gerade Abschnitt 90 ist über einen schräg verlaufenden Abschnitt 92 und einen kurzen geraden Abschnitt 94 mit einem senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 72 bzw. parallel zu der Anströmseite 68 verlaufenden Abschnitt 96 verbunden. Der gerade Abschnitt 90 ist weiterhin über einen parallel zur Hauptströmungsrichtung 72 bzw. senkrecht zu der Anströmseite 68 verlaufenden Abschnitt 98 mit dem parallel zu der Anströmseite 68 verlaufenden Abschnitt 96 verbunden. Auch mit diesem Design der Abweiskontur 62 können die oben beschriebenen Effekte erzielt werden.
-
Grundsätzlich gilt für alle beschriebenen Ausführungsformen, dass die Sensorvorrichtung 10 zum Erfassen weiterer Strömungseigenschaften des fluiden Mediums ausgebildet ist. Wie in 1 gezeigt, kann die Sensorvorrichtung 10 beispielsweise weiterhin mindestens einen Temperaturfühler 100 aufweisen, der zum Erfassen einer Temperatur des fluiden Mediums ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Temperaturfühler 100 derart auf einer dem Feuchtensensor 42 gegenüberliegenden Seite des Sensorgehäuses 14 angeordnet sein. Insbesondere kann der Temperaturfühler 100 in mindestens einer Vertiefung auf einer Seitenwand bzw. der Rückseite des Sensorgehäuses 14 angeordnet sein. Wie in 1 weiterhin gezeigt, kann die Sensorvorrichtung 10 weiterhin eine Gehäusedichtung 102 aufweisen, die zum Abdichten des Sensorgehäuses 14 gegen ein Strömungsrohr ausgebildet ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Konrad Reif (Hrsg.), Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Aufl. 2010, Seiten 146–148 [0002]
- Konrad Reif (Hrsg.), 1. Aufl. 2010, Seiten 98–100 [0014]
- Konrad Reif (Hrsg.), Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Aufl. 2010, Seiten 80–82 und 134–136 [0025]
