유체의 유동 특성을 검출하기 위한 센서 장치

유체의 유동 특성을 검출하기 위한 센서 장치{SENSOR DEVICE FOR DETECTING A FLOW PROPERTY OF A FLUID MEDIUM}

본 발명은 유체의 유동 특성을 검출하기 위한 센서 장치에 관한 것이다.

선행 기술에는 유체, 즉 액체 및/또는 기체의 유동 특성을 측정하기 위한 많은 방법 및 장치가 공지되어 있다. 유동 특성은 유체의 유동을 정성적 분석 또는 정량적 분석하는 기본적으로 임의의 물리적 및/또는 화학적으로 측정 가능한 특성일 수 있다. 상기 유동 특성은 특히 유동 속도 및/또는 질량 유량 및/또는 체적 유량이다. 본 발명은 이하에서 예컨대 로베르트 보쉬 게엠베하: 자동차 내 센서, 2007 발행, 페이지 140 -142에 개시된 바와 같은, 소위 열막식 공기 유량계와 관련해서 설명된다. 이러한 열막식 공기 유량계는 일반적으로 유동하는 유체가 주위로 흐르는 측정 표면을 가진 센서 칩, 특히 실리콘 센서 칩에 기초한다. 센서 칩은 일반적으로 적어도 하나의 가열 소자 및 적어도 2개의 온도 센서를 포함하고, 상기 온도 센서들은 예컨대 센서 칩의 측정 표면 상에 배치된다. 유체의 유동에 의해 영향을 받는, 온도 센서에 의해 검출된 온도 프로파일의 비대칭으로부터, 유체의 질량 유량 및/또는 체적 유량이 추정될 수 있다. 열막식 공기 유량계는 통상 플러그 센서로서 형성되고, 상기 플러그 센서는 고정적으로 또는 교체 가능하게 유동 관 내로 삽입될 수 있다. 예컨대, 상기 유동 관은 내연기관의 흡입 매니폴드일 수 있다.

열막식 공기 유량계의 센서 신호로부터 유체의 특정 유동 특성을 정확하게 추정하기 위해, 많은 경우에 유체에 대한 더 많은 정보가 제공될 수 있는 것이 바람직하다. 예컨대 EP 1 017 931 B1에는 내연기관용 센서가 제시되고, 상기 센서는 흡입된 공기량의 검출하기 위한 센서 소자를 구비한 공기 유량계를 포함한다. 공기 유량계 및 그 센서 소자에 인접하게, 습기 센서 및 압력 센서 그리고 공기 유량계 또는 그 센서 소자, 습기 센서 및 압력 센서로부터 출력된 데이터를 처리하기 위한 평가 회로가 제공되며 단일 하우징 내에 배치된다.

EP 1 017 931 B1에 개시된 장치에 의해 얻어질 수 있는 기술적 개선, 특히 개선된 신호 정확도 및 유동하는 유체의 다른 특성을 측정할 수 있는 가능성에도 불구하고, 이러한 조합된 센서에는 여러 가지 기술적 요구가 주어진다. 이러한 요구들은 특히 구조적 및 생산 기술적 특성이다. 열막식 공기 유량계는 이미 수년 전부터 통상적으로 이용 가능하고, 많은 자동차에 사용된다. 그러나, EP 1 017 931 B1에 제시된 바와 같이, 열막식 공기 유량계-플러그 센서 내에 압력 및 습기 센서의 통합은 많은 경우 플러그 센서의 구조 및 디자인의 조정을 필요로 한다. 따라서, 이미 사용 중인 플러그 센서는 압력 및 습기 센서를 가진 새로운 플러그 센서로 교체될 수 없거나 또는 교체되기 어려운데, 그 이유는 기본적으로 전체 모듈이 교체되어야 하기 때문이다. 또한, 추가의 압력 및 습기 측정을 하는 플러그 센서가 제조되어야 하면, 생산 시스템들은 많은 경우에 완전히 재배치되어야 하고 새로 조직되어야 한다. 특히 EP 1 017 931 B1에 제시된 바와 같은 압력 및 습기 센서를 구비한 조합된 전자 모듈은 생산 및 조립 과정의 많은 조정을 필요로 한다. 이로 인해, 상이한 기능들의 높은 호환성을 가진 플러그 센서, 즉 압력 및 습기를 측정하는 플러그 센서 및 이러한 압력 및 습기를 측정하지 않은 플러그 센서의 제공은 비용상의 이유로 구현될 수 없다.

본 발명의 과제는 압력 및 온도 신호를 발생시키고, 간단하고 경제적인 방식으로 제조될 수 있으며, 압력 및 습기 측정을 하지 않는 플러그 센서의 공지된 제조 방법의 가능한 적게 변경하면서 제조될 수 있도록 설계된, 유체의 유동 특성을 검출하기 위한 센서 장치를 제공하는 것이다.

따라서, 상기 요구를 적어도 거의 충족시키고 상기 방식의 공지된 센서 장치의 단점을 적어도 거의 갖지 않는, 유동하는 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한 센서 장치가 제공된다. 정성적 분석으로 및/또는 정량적 분석으로 검출될 수 있는 적어도 하나의 유동 특성과 관련해서, 예컨대 선행 기술의 상기 설명이 참고될 수 있다. 특히, 상기 유동 특성은 유체의 유동 속도 및/또는 질량 유량 및/또는 체적 유량일 수 있다. 유체는 특히 가스, 바람직하게는 공기일 수 있다. 센서 장치는 특히 자동차 기술, 예컨대 내연기관의 흡입 매니폴드에 사용될 수 있다. 물론, 다른 사용 분야도 가능하다.

센서 장치는 적어도 하나의 센서 하우징을 포함한다. 센서 하우징은 본 발명의 범주에서, 센서 장치를 외부에 대해 적어도 거의 폐쇄하며 기계적 영향 및 바람직하게는 다른 방식의 영향, 예컨대 화학적 영향 및/또는 습기 영향으로부터 적어도 거의 보호하는, 일체형 또는 다체형 장치를 의미한다. 특히, 센서 하우징은 적어도 하나의 플러그 센서를 포함할 수 있거나 또는 플러그 센서로서 형성될 수 있고, 플러그 센서는 유동하는 유체 내로 삽입될 수 있고, 교체 가능한 또는 영구 삽입이 가능하다. 플러그 센서는 예컨대 유동하는 유체의 유동 관 내로 삽입될 수 있고, 유동 관 자체는 센서 장치의 구성 요소일 수 있거나 또는 별도의 부분으로서 제공될 수 있으며, 예컨대 플러그 센서가 삽입될 수 있는 개구를 포함한다. 플러그 센서 및 유동 하우징은 특히 적어도 부분적으로 플라스틱 재료로, 예컨대 사출 성형 방법에 의해 제조될 수 있다.

유동 특성을 검출하기 위한 적어도 하나의 유동 센서를 포함하는 적어도 하나의 전자 모듈이 센서 하우징 내에 수용된다. 센서 하우징 내에 수용이라는 표현은 전자 모듈이 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 센서 하우징에 의해 둘러싸이는 것을 의미한다. 특히, 전자 모듈은 후술되는 바와 같이, 센서 하우징의 전자 챔버 내에 배치되고, 전자 챔버는 예컨대 센서 하우징 내에 공동부로서 형성될 수 있으며 바람직하게는 적어도 하나의 전자 챔버 커버 또는 다른 폐쇄 장치에 의해 폐쇄 가능하게 형성될 수 있다.

유동 센서는 기본적으로 적어도 하나의 유동 특성을 검출하도록 형성된 임의의 센서 부재이다. 특히, 유동 센서는 예컨대 전술한 방식의 적어도 하나의 열막식 공기 유량계 칩일 수 있다. 특히, 상기 열막식 공기 유량계 칩은 측정 표면을 갖는 적어도 하나의 실리콘 칩을 포함할 수 있고, 상기 측정 표면 위로 유동하는 유체가 흐를 수 있다. 상기 센서 표면 상에 예컨대 적어도 하나의 가열 소자 및 적어도 2개의 온도 센서가 배치될 수 있고, 전술한 바와 같이 온도 센서에 의해 측정된 온도 프로파일의 비대칭으로부터 적어도 하나의 유동 특성이 추정될 수 있다. 적어도 하나의 유동 센서는 예컨대 전자 모듈의 센서 캐리어 상에 배치될 수 있고, 상기 센서 캐리어는 유동하는 유체 내로 삽입된다. 전자 모듈은 특히 일체형으로 형성될 수 있고, 특히 제어 및/또는 평가 회로를 지지할 수 있으며, 상기 제어 및 평가 회로는 유동 센서를 제어하고 및/또는 유동 센서의 신호를 픽업하도록 설계된다. 따라서, 전자 모듈은 예컨대 적어도 하나의 회로 캐리어를 포함할 수 있다. 또한, 전자 모듈은 특히 적어도 하나의 센서 캐리어를 포함할 수 있고, 상기 센서 캐리어는 회로 캐리어와 바람직하게는 기계적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 회로 캐리어는 센서 하우징의 전자 챔버 내에 배치될 수 있고, 센서 캐리어는 전자 챔버로부터 유체 내로 삽입될 수 있다. 센서 하우징이 유체에 의해 관류 가능한 적어도 하나의 채널을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 유동 센서를 지지하는 전자 모듈의 센서 캐리어는 전자 챔버로부터 센서 하우징 내에서 유체에 의해 관류 가능한 적어도 하나의 채널 내로 돌출한다. 적어도 하나의 채널은 특히 일체형으로 형성될 수 있지만, 적어도 하나의 메인 채널과 상기 메인 채널로부터 분기된 적어도 하나의 바이패스 채널을 포함할 수도 있다. 센서 캐리어는 기본적으로 선행 기술에 공지된 바와 같이, 특히 바이패스 채널 내로 돌출한다. 전자 모듈의 회로 캐리어는 특히 인쇄 회로 기판을 포함하고, 상기 인쇄 회로 기판은 고유의 위치에 사용되거나 또는 예컨대 기계적 캐리어, 예컨대 금속 재료로 이루어진 스탬핑-벤딩 부품 상에 조립된다. 센서 캐리어는 회로 캐리어와 직접 결합될 수 있거나 또는 캐리어 부품, 예컨대 스탬핑-벤딩-부품과, 예컨대 센서 캐리어가 상기 스탬핑-벤딩 부품에 사출되는 방식으로 결합될 수 있다. 다른 실시예도 가능하다. 예컨대, 전자 모듈이 인쇄 회로 기판 재료로 제조되는 것이 가능하다. 회로 캐리어 및 센서 캐리어는 인쇄 회로 기판 재료로, 바람직하게는 인쇄 회로 기판 재료의 일부로 제조된다. 대안으로서 또는 추가로 선행 기술에 공지된 사출 성형된 인쇄 회로 기판을, 예컨대 하나 또는 다수의 소위 MID-기술(MID: molded interconnect device)의 사출 성형된 인쇄 회로 기판을 전자 모듈로서 사용하는 것도 가능하다. 상이한 실시예도 가능하다.

센서 장치는 또한 적어도 하나의 압력 센서 및 적어도 하나의 습기 센서를 포함한다. 압력 센서 및 습기 센서는 센서 하우징 내부에 수용된다. 센서 하우징 내부에 배치는 압력 센서 및 습기 센서가 센서 하우징에 의해 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 둘러싸이는 배치를 의미한다. 예컨대, 압력 센서 및 특히 습기 센서는 각각 또는 함께 센서 하우징의 적어도 하나의 내부 챔버, 예컨대 전자 챔버 내에 수용될 수 있다. 상기 내부 챔버는 바람직하게 조립을 위해 개방될 수 있으며 바람직하게는 후속해서 예컨대 전자 챔버 커버 및/또는 다른 폐쇄 부재에 의해 폐쇄될 수 있다.

압력 센서는 기본적으로 유체의 압력을 검출하도록 설계된 임의의 센서 소자를 의미한다. 상기 센서 소자는 특히 로베르트 보쉬 게엠베하: 자동차 내 센서, 페이지 128-130에 개시된 바와 같은 마이크로메커니컬 압력 센서일 수 있다. 다른 방식의 압력 센서, 예컨대 하나 또는 다수의 스트레인 게이지 또는 유사한 압력 센서 소자의 사용에 직접 기초하는 압력 센서도 대안으로서 또는 추가로 사용될 수 있다.

습기 센서는 기본적으로 유체의 습기를 검출하도록 설계된 임의의 센서 소자를 의미한다. 예컨대, 선행 기술에 공지된 바와 같은 저항성 및/또는 용량성 센서 소자가 고려된다. 이러한 습기 센서의 예는 로베르트 보쉬 게엠베하: 자동차 내 센서, 2007 발행, 페이지 92 - 95에 개시되어 있다. 물론, 다른 방식의 습기 센서도 본 발명의 범주에서 대안으로서 또는 추가로 사용될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따라, 적어도 압력 센서 및 바람직하게는 습기 센서도 전자 모듈과 관계없이 센서 하우징 내에 배치된다. 압력 센서 및 바람직하게는 습기 센서의, 전자 모듈과 관계없는 배치는 압력 센서 및 바람직하게는 습기 센서가 전자 모듈과 관계없이 센서 하우징 내로 삽입될 수 있는 배치를 의미한다. 예컨대, 전자 모듈 및 압력 센서 그리고 바람직하게는 습기 센서도 서로 독립적인 어셈블리를 형성할 수 있다. 압력 센서 및 습기 센서는 서로 분리되어 형성될 수 있지만, 이들이 공통 어셈블리를 형성할 수도 있다. 특히, 압력 센서 및 바람직하게는 습기 센서 및 전자 모듈이 상이한 결합 지점에서 하우징과 결합될 수 있다. 예컨대, 센서 하우징의 조립은 먼저 압력 센서 및 바람직하게는 습기 센서도 센서 하우징 내로, 예컨대 전자 챔버 및/또는 센서 하우징의 다른 챔버 내로 삽입된 다음, 전자 모듈이 삽입되거나 또는 그 반대로 이루어질 수 있다.

특히 전술한 바와 같이, 센서 하우징이 적어도 하나의 전자 챔버를 포함할 수 있고, 전자 모듈은 전자 챔버 내에 적어도 부분적으로 수용된다. 전자 모듈의 일부는 전자 챔버, 예컨대 센서 캐리어로부터 돌출할 수 있고, 상기 센서 캐리어는 예컨대 센서 하우징 내의 채널 내로 돌출할 수 있다. 센서 하우징이 적어도 하나의 전자 챔버를 포함하면, 압력 센서 및 바람직하게는 습기 센서도 전자 모듈과는 관계없이 상기 전자 챔버 내에 배치될 수 있다.

전자 모듈 및 압력 센서 및 바람직하게는 습기 센서도 특히 센서 하우징 내의, 바람직하게는 전자 챔버 내의 상이한 조립 평면에 수용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 예컨대 압력 센서 및 바람직하게는 습기 센서도 전자 챔버 내의 제 1 조립 평면 내에 배치될 수 있고, 전자 모듈은 전자 챔버의 그 위에 또는 그 아래 놓인 평면 내에 배치될 수 있다. 이로 인해, 예컨대 전자 챔버 내에 압력 센서 및 바람직하게는 습기 센서도 그리고 후속해서 또는 이전에 전자 모듈의 연속 조립이 이루어질 수 있다.

센서 하우징은 특히 적어도 하나의 압력 개구, 특히 압력 포트를 포함할 수 있고, 압력 센서는 상기 압력 개구를 통해 유체의 압력을 제공받을 수 있도록 센서 하우징 내에 수용된다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 압력 센서는 센서 하우징의 전자 챔버 내에 배치될 수 있고, 상기 전자 챔버 내에 바람직하게는 전자 모듈이 수용된다. 전자 챔버는 예컨대 전자 챔버 커버의 분리 후에 또는 전자 챔버 커버의 장착 전에, 예컨대 센서 하우징의 제 1 면으로부터 조립될 수 있다. 압력 개구는 특히 전자 챔버로부터 연장될 수 있고, 예컨대 센서 하우징의 제 1 면에 마주 놓인 제 2 면 상에 배치될 수 있다.

센서 하우징은 습기용 적어도 하나의 유입 개구, 특히 습기용 적어도 하나의 유입 포트를 포함할 수 있다. 습기 센서는 유입 개구를 통해 습기를 제공받을 수 있도록 센서 하우징 내에 수용될 수 있다. 유입 개구는 특히 적어도 하나의 리테이닝 부재, 특히 적어도 하나의 막을 포함할 수 있다. 상기 리테이닝 부재는 습기에 대해 적어도 부분적으로 투과성이다. 예컨대, 상기 리테이닝 부재는 적어도 하나의 유입 개구를 완전히 또는 부분적으로 커버할 수 있으며, 바람직하게는 이것이 적어도 거친 오염물, 예컨대 먼지 입자, 오염물, 액체 방울 또는 유사한 큰 오염물, 예컨대 0.2 ㎜보다 큰, 바람직하게는 0.5 ㎜보다 큰 크기를 가진 오염물을 걸러내는 반면, 유체의 습기, 예컨대 공기의 습기를 투과시킬 수 있도록 설계된다. 리테이닝 부재는 특히 적어도 하나의 습기 투과 막, 예컨대 플라스틱 막, 및/또는 적어도 하나의 직물, 예컨대 적어도 하나의 망을 포함할 수 있다.

습기 센서는 특히 센서 하우징의 전자 챔버 내에 배치될 수 있다. 습기 센서는 전자 챔버 커버의 분리 후에 및/또는 장착 전에, 센서 하우징의 제 1 면으로부터 조립될 수 있다. 유입 개구는 압력 개구와 유사하게, 특히 센서 하우징의 제 1 면에 마주 놓인 제 2 면에 배치될 수 있다. 예컨대, 압력 개구 및/또는 유입 개구는 하우징의, 전자 챔버 커버에 마주 놓인 면 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 플러그 센서는 유체 내로 가장 깊이 삽입된 단부에 헤드 면을, 유체에 대향하는 면에 전방 면을, 그리고 상기 전방 면에 마주 놓인 면에 후방 면을 포함할 수 있다. 제 1 면과 제 2 면은 바람직하게는 측벽을 형성하고, 상기 측벽은 유체의 유동에 대해 실질적으로 평행하게 배치될 수 있으며, 상기 측벽 위로 유동하는 유체가 흐를 수 있다. 압력 개구 및/또는 유입 개구는 상기 측벽들 중 하나 상에 배치될 수 있다.

센서 장치는 또한 유체의 적어도 하나의 다른 물리적 및/또는 화학적 특성을 검출하기 위한 하나 또는 다수의 다른 센서 소자들을 포함할 수 있다. 특히, 센서 장치는 또한 적어도 하나의 온도 센서, 특히 센서 하우징의 외부면 상에 배치된 적어도 하나의 온도 센서를 포함할 수 있다. 예컨대, 온도 센서는 습기용 유입 개구 및/또는 압력 개구와 동일한 면에 배치되도록 센서 하우징의 외부면 상에 배치될 수 있다. 물론, 다른 실시예도 가능하다. 특히, 온도 센서는 플러그 센서의 측벽 상의 적어도 하나의 홈 내에 배치될 수 있다. 온도 센서는 특히 적어도 하나의 온도 의존 저항을 포함할 수 있다. 대안으로서 또는 추가로 다른 방식의 온도 센서들도 사용될 수 있다. 온도 센서 위로 특히 유동하는 유체가 자유로이 흐를 수 있다. 즉, 온도 센서가 센서 소자의 하우징에 의해 둘러싸이지 않을 수 있다. 온도 센서는 특히 압력 결합 및/또는 형상 결합에 의해 하우징과 결합될 수 있고, 예컨대 온도 센서의 인입선이 센서 하우징의 외벽과 코킹되거나 또는 다른 방식으로 결합될 수 있다. 온도 센서의 인입선은 특히 센서 하우징의 내부로 삽입될 수 있고 거기서 예컨대 전자 모듈과 결합될 수 있으며 및/또는 센서 장치의 플러그 커넥터와 결합될 수 있다. 상이한 다른 실시예도 가능하다.

센서 장치는 또한 습기 센서의 적어도 하나의 인입선 및 압력 센서의 적어도 하나의 인입선 및 선택적으로 온도 센서의 적어도 하나의 인입선이 전기적으로 통합되도록 형성될 수 있다. 상기 통합은 예컨대 센서 하우징 내부에서 및/또는 센서 장치의 플러그 내부에서 이루어질 수 있다. 예컨대, 압력 센서 및 습기 센서용 측정 라인 및/또는 공급 라인이 통합될 수 있다.

본 발명의 다른 관점에서, 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한 센서 장치의 제조 방법이 제시된다. 이 센서 장치는 특히 상기 실시예들 중 하나 또는 다수에 따른 센서 장치이다. 따라서, 센서 장치의 가능한 실시예에 대해 바람직한 실시예의 상기 설명 또는 하기 설명이 참고될 수 있다. 센서 장치는 적어도 하나의 센서 하우징을 포함한다. 이 방법에서는 유동 특성을 검출하기 위한 적어도 하나의 유동 센서를 포함하는 적어도 하나의 전자 모듈이 센서 하우징 내로 삽입된다. 또한, 이 방법에서는 적어도 하나의 압력 센서 및 적어도 하나의 습기 센서가 센서 하우징 내로 삽입된다. 적어도 압력 센서 및 바람직하게는 습기 센서도 전자 모듈과 관계없이 센서 하우징 내로 삽입된다. 특히, 상이한 조립 단계에서 전자 모듈의 삽입 및 압력 센서의 삽입 및 바람직하게는 습기 센서의 삽입이 이루어지며, 예컨대 먼저 압력 센서 및 바람직하게는 습기 센서도 센서 하우징 내로 삽입된 다음, 전자 모듈이 삽입되거나 또는 그 반대로 삽입됨으로써 이루어진다.

전술한 센서 장치 및 전술한 방법은 공지된 센서 장치 및 방법에 비해 많은 장점을 갖는다. 특히, 상기 센서 장치 및 상기 방법은 공지된 장치 및 방법의 단점을 거의 없애는데 적합하다. 센서 장치는 특히 그 외부 치수로부터 압력 센서 및 습기 센서 없는 종래의 센서 장치와 실질적으로 호환되게 형성될 수 있다. 특히, 플러그 센서가 압력 센서 및 습기 센서를 포함하는지 또는 포함하지 않는지와 관계없이, 외부 치수가 동일하게 유지되는 플러그 센서가 제조될 수 있다. 또한, 압력 센서 또는 습기 센서를 포함하거나 포함하지 않은 상기 방식의 센서 장치가 압력 센서 및/또는 습기 센서를 포함하지 않은 센서 장치와 동일한 제조 라인에서 제조될 수 있다. 이로 인해, 상기 센서 장치의 생산, 로지스틱 및 저장이 매우 간단해진다. 특히, 센서 하우징의 전자 챔버는 압력 센서 및 습기 센서 없이 그리고 이러한 센서들과 함께 사용되도록 형성될 수 있다. 대안으로서, 예컨대 압력 센서 및 습기 센서를 포함하는 센서 장치에 대해 전자 챔버 내에 이러한 센서들 위한 추가의 수용부가 제공되고, 다른 센서 하우징 내에는 이러한 수용부가 제공되지 않음으로써, 전자 챔버의 디자인에서만 상이한 여러 센서 하우징이 주어질 수 있다. 이로 인해, 전체적으로 구성, 제조, 로지스틱 및 저장이 훨씬 간단해지고 개선될 수 있고, 센서 장치들은 매우 경제적으로 형성될 수 있다. 또한, 압력 센서 및 습기 센서 없는 기존의 종래 센서 장치가 본 발명에 따른 센서 장치로 교체될 수 있다.

본 발명에 의해, 압력 및 온도 신호를 발생시키고, 간단하고 경제적인 방식으로 제조될 수 있으며, 압력 및 습기 측정을 하지 않는 플러그 센서의 공지된 제조 방법의 가능한 적게 변경하면서 제조될 수 있도록 설계된, 유체의 유동 특성을 검출하기 위한 센서 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 선택적 세부 사항들 및 특징들은 도면에 개략적으로 도시된 바람직한 실시예의 하기 설명에 제시된다.
도 1은 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한 종래의 센서 장치.
도 2a 및 도 2b는 센서 장치의 본 발명에 따른 실시예의 상이한 도면.

도 1에는 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한, 선행 기술에 따른 센서 장치(110) 실시예가 개방된 사시도로 도시된다. 센서 장치(110)는 이 실시예에서 열막식 공기 유량계(112; hot film-air mass flow meter)로서 형성되고, 플러그 센서(114)를 포함한다. 상기 플러그 센서는 유체의 유동 내로, 예컨대 흡입 공기량 내로 삽입될 수 있고, 예컨대 흡입관 내로 가역적으로 삽입될 수 있거나 또는 영구 설치된다. 열막식 공기 유량계(112)는 통상적으로 구매 가능한 독일, 로베르트 보쉬 게엠베하의 타입 HFM7의 공기량 센서에 상응한다. 플러그 센서(114)는 센서 하우징(116)을 포함하고, 상기 센서 하우징(116)은 유체 내로 가장 깊이 삽입된 헤드 측(118), 유체에 대향하는 전방면(120), 유체로부터 떨어진 후면(122) 및 제 1 면(124) 및 제 2 면(126) 형태의 2개의 측면을 포함하고, 도 1에는 제 1 면(124)이 나타난다.

센서 하우징(116) 내부에, 유체가 흐를 수 있는 적어도 하나의 채널(130)을 가진 채널(128) 및 센서 하우징(116) 내에 삽입된 전자 챔버(134)를 가진 전자 장치 영역(132)이 수용된다. 채널(130)은 메인 채널(136) 및 바이패스 채널(138)을 포함한다. 채널 영역(128)은 제 1 면(124) 상의 채널 공간 커버(140)에 의해 폐쇄될 수 있다. 전자 챔버(134) 내에 전자 모듈(142)이 수용되고, 상기 전자 모듈은 예컨대 바닥 플레이트(148) 상에 수용될 수 있는 제어 및/또는 평가 회로(146)를 구비한 회로 캐리어(144)를 포함한다. 또한, 전자 모듈(142)은 바닥 플레이트(148)에 사출된 윙 형태의 센서 캐리어(150)를 포함하고, 상기 센서 캐리어는 바이패스 채널(138) 내로 삽입된다. 센서 캐리어(150) 내로 열막식 공기 유량계 칩 형태의 유량 센서(152)가 삽입된다. 전자 챔버(134)는 제 1 면(124) 상에서 전자 챔버 커버(154)에 의해 폐쇄될 수 있다. 또한, 센서 하우징(116)은 제 2 면(126) 상에 냉각 개구(156)를 포함할 수 있고, 상기 냉각 개구(156)는 전자 챔버(134) 내로 연장될 수 있다.

도 1에 따른 센서 장치(110)의 통상적으로 이용 가능한 실시예에서, 센서 캐리어(150) 및 바닥 플레이트(148)는 전자 모듈(142)의 유닛을 형성한다. 유동 센서(152)에 추가해서, 회로 캐리어(144) 및 제어 및/또는 평가 회로(146)의 전자 장치가 바닥 플레이트(148) 상에 접착된다. 유동 센서(152) 및 제어 및/또는 평가 회로(146)는 일반적으로 본딩 결합에 의해 서로 결합된다. 이렇게 형성된 전자 모듈(142)은 예컨대 전자 챔버(134) 내에 접착되고, 전체 플러그 센서(114)는 커버(140, 154)에 의해 폐쇄된다.

도 2a 및 도 2b에는 센서 장치(110)의 본 발명에 따른 실시예가 도시된다. 여기서도 도 1에 따른 센서 장치(110)와 기본적으로 유사하게 형성된 열막식 공기 유량계(112)가 다루어진다. 따라서, 다른 부분에 대해 도 1의 설명이 참고된다. 도 2a는 제 1 면(124)의 개방된 사시도를 도시하는 한편, 도 2b는 제 2 면(126)의 사시도를 도시한다.

열막식 공기 유량계(112)는 센서 하우징(116)을 구비한 플러그 센서(114)를 포함한다. 센서 하우징(116) 내에, 도 1에 따른 플러그 센서(114)와 유사하게, 채널(130)을 가진 채널 영역(128)이 제공되고, 유체가 플러그 센서(114)의 전방면(120) 상에 제공된 채널 유입구(158)를 통해 상기 채널(130) 내로 유입될 수 있다. 또한 전자 챔버(134)가 전자 장치 영역(132) 내에 제공되고, 상기 전자 장치 영역 내에 유량 센서(152)를 가진 전자 모듈(142)이 제공된다. 이와 관련해서도 상기 설명이 참고될 수 있다. 채널 영역(128)이 채널 챔버 커버(140)에 의해 폐쇄될 수 있고, 전자 챔버(134)는 전자 챔버 커버(154)에 의해 폐쇄될 수 있다. 기본적으로 다른 실시예도 가능하다.

도 2a 및 도 2b에 따른 센서 장치(110)에서, 추가로 습기 센서(160) 및 압력 센서(162)가 기존 설치 공간 내에 통합된다. 습기 센서(160) 및/또는 압력 센서(162)가 각각 개별 센서이거나 또는 센서 모듈일 수 있다. 예컨대, 습기 센서(160)는 습기 모듈(164)로서 형성될 수 있다. 습기 센서(160) 및 압력 센서(162)는 서로 별도로 형성될 수 있지만, 기본적으로 통합되어 형성될 수 있다.

도 2a 및 도 2b에 따른 실시예에서 센서 장치(110)의 구성은 이 실시예에서 2개의 조립 평면에서 이루어진다. 습기 센서 (160) 및 압력 센서(162)는 제 1 조립 평면에서 전자 챔버(134)의 바닥 영역에 배치되며, 전자 모듈(142)이 배치된 제 2 조립 평면 하부에 배치된다. 상기 2 층 구성은 특히 냉각 개구(156)의 바람직한 생략에 의해 가능해진다. 플러그 센서(114) 내에 압력 센서(162)와 습기 센서(160)의 조립은 바람직하게는 별도의 제조 라인에서 이루어진다. 이렇게 예비 조립된 플러그 센서 모듈은 기존의 대량 생산 장치에서, 예컨대 도 1에 따른 플러그 센서(114)의 조립을 위한 대량 생산 장치에서 후속 처리될 수 있다.

전술한 바와 같이, 습기 센서(160)가 습기 모듈(164) 상에서 통합될 수 있다. 상기 습기 모듈(164)은 예컨대 회로 캐리어로서 인쇄 회로 기판을 포함하고, 상기 인쇄 회로 기판 상에 고유의 습기 센서(16)) 및 경우에 따라 하나 또는 다수의 전자 컴포넌트, 특히 평가 회로가 배치될 수 있다.

또한, 도 2a에 따른 실시예의 센서 하우징(116)은 제 2 면(126)에 특히 습기 포트(168) 형태의 습기용 유입 개구(166)를 포함한다. 상기 유입 개구(166)는 적어도 하나의 리테이닝 부재(170), 특히 반투막에 의해 폐쇄될 수 있다. 습기 포트(168)를 통해 습기 센서(160)가 주변과 연결된다. 리테이닝 부재(170)는 침투하는 물 또는 오염물로부터 보호를 위해 사용되지만, 습기에 대해 투과성이다. 습기 모듈(164)은 예컨대 플러그 센서(114)의 센서 하우징(116) 내에 접착될 수 있거나 또는 다른 방식으로 센서 하우징(116)과 연결될 수 있다. 습기 모듈(164)과 플러그 센서(114)의 플러그(172)의 결합은 바람직하게 본딩 결합에 의해 이루어진다.

압력 센서(162)로는 예컨대 마이크로메커니컬 압력 센서가 사용될 수 있고, 상기 압력 센서는 예컨대 압력 센서 모듈(174) 내에 통합될 수 있다. 예컨대, 압력 센서(162)로서 통상 구매 가능한, 독일, 로베르트 보쉬 게엠베하의 타입 DS-S3의 압력 센서의 프리몰드가 사용될 수 있다. 압력 센서(162)는 특히 습기 모듈(164) 옆에 조립될 수 있고, 예컨대 센서 하우징(116)과 예컨대 접착 결합에 의해 결합된다. 물론, 다른 실시예도 가능하다. 압력 센서(162)의 콘택팅 및 플러그(172)와의 전기 접속은 예컨대 용접 결합에 의해 이루어질 수 있다. 물론, 다른 실시예도 가능하다. 압력 센서(162)는 예컨대, 제 2 면(126) 상의 압력 포트(178) 형태의 압력 개구(176)을 통해 압력을 제공받을 수 있다. 전자 모듈(142)의 조립은 통상의 조립 기술에 따라 이루어질 수 있다. 예컨대, 조립은 제 2 조립 평면에서 예컨대 도 1에 따른 센서 장치(110)의 최근 대량 생산과 유사하게 이루어질 수 있다.

또한, 도 2b에는 센서 장치(110)가 다른 센서 소자를 포함할 수 있는 것이 나타난다. 선택적 실시예로서, 도 2b에 따른 센서 장치(110)는 제 2 면(126)에 온도 센서(180)를 포함한다. 이 온도 센서는 예컨대 측정 헤드(182)를 포함하고, 예컨대 센서 하우징(116)과 핫 코킹(hot caulking)될 수 있는 인입선(184)을 포함한다. 인입선(184)은 도 2b에 도시된 바와 같이, 센서 하우징(116)의 내부로 안내될 수 있다. 온도 센서(180)는 바람직하게 유체에 완전히 노출된다.

기존 플러그 센서(114) 및 거기에 존재하는 설치 공간의 내부에 압력 및 습기 측정을 통합함으로써, 도 2a 및 도 2b에 따른 플러그 센서(114)가 예컨대 도 1에 따른 통상 구매 가능한 플러그 센서(114)와 특히 상호 장착 가능하다. 이러한 본 발명에 따른 센서 장치(110)의 사용시 사용자는 일반적으로 흡입 매니폴드를 변경할 필요가 없다. 또한, 대응 플러그의 생략 및 라인 통합 가능성에 의한 케이블의 감소에 의해, 케이블 하니스용 비용이 줄어든다. 예컨대, 본 발명에 따른 센서 장치(110)의 도시된 실시예에서 또는 다른 실시예에서 습기 센서(160) 및 압력 센서(162)의 하나 또는 다수의 라인, 예컨대 압력 센서(162) 및 습기 센서(164)용 접지 및 공급 라인이 전기적으로 통합될 수 있다. 다수의 조립 평면에서의 구성에 의해, 압력 센서(162) 및 습기 센서(160)의 조립이 별도의 제조 라인에서 이루어질 수 있다. 다른 구성이 기존 대량 생산 장치에서 이루어질 수 있다.

110 센서 장치
116 센서 하우징
130 채널
134 전자 챔버
142 전자 모듈
150 센서 캐리어
152 유동 센서
160 습기 센서
162 압력 센서
166 유입 개구
176 압력 개구