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Dokumentenidentifikation DE102005002363B3 31.08.2006
Titel Kombinierter Temperatur- und Sonnensensor
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Heimberger, Hans-Dieter, 61440 Oberursel, DE;
Santarossa, Bruno, 63694 Limeshain, DE;
Strobel, Henry, 65843 Sulzbach, DE;
Werner, Josef, 61389 Schmitten, DE
DE-Anmeldedatum 18.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005002363
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.08.2006
IPC-Hauptklasse G01K 1/20(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01J 5/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G01J 1/42(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B60H 1/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Es wird ein Sensor zur Bestimmung eines einer Innenraumtemperatur eines Kraftfahrzeuges proportionalen Signals unter Berücksichtigung einer Sonneneinwirkung mit einem ersten Temperatursensorelement (7) und einem zweiten Temperatursensorelement (8) vorgeschlagen. Gemäß einer ersten Ausführungsform sind das erste Temperatursensorelement (7) und das zweite Temperatursensorelement (8) in einer Ebene in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet und der Sonneneinwirkung ausgesetzt. Das erste Temperatursensorelement (7) liefert ein erstes Temperatursignal einer Fläche, die einen ersten Absorptionsgrad aufweist, während das zweite Temperatursensorelement (8) ein zweites Temperatursignal einer zweiten Fläche Fläche liefert, die einen zweiten Absorptionsgrad aufweist, der niedriger ist als der erste Absorptionsgrad. In einer anderen Ausführungsform sind das erste Temperatursensorelement (7) und das zweite Temperatursensorelement (8) in parallel oder senkrecht zueinander angeordneten Ebenen in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet. Die Differenz der beiden Ausgangssignale der Temperatursensorelemente (7, 8) ist ein Maß für die Sonneneinwirkung, während das Signal des zweiten Temperatursensorelementes (8) ein Maß für die Inneraumtemperatur liefert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Bestimmung eines einer Innenraumtemperatur eines Kraftfahrzeuges proportionalen Signals unter Berücksichtigung einer Sonneneinwirkung.

Kraftfahrzeugklimaanlagen benötigen mehrere Sensoren zur Bestimmung von Ist-Zuständen. Dazu gehören insbesondere ein Sensor zur Bestimmung der Innenraumtemperatur und ein Sonnensensor zur Ermittlung der Sonneneinstrahlung in den Innenraum. Bei derzeitigen Klimaanlagen wird die Innenraumtemperatur häufig mittels eines belüfteten Temperatursensors bestimmt. Hierbei saugt ein Belüftungsmotor, der üblicherweise im Klimasteuergerät angeordnet ist, Luft aus dem Innenraum des Kraftfahrzeuges an und führt diese über einen Ansaugkanal einem Temperatursensor zu. Die Sonneneinwirkung wird zusätzlich über einen separaten, zumeist auf dem Armaturenbrett oder in der Mittelkonsole angeordneten Strahlungssensor ermittelt. Von Nachteil ist hierbei zunächst die Verwendung von zwei unterschiedlichen Sensorsystemen für die Innenraumtemperaturmessung und die Bestimmung der Sonneneinstrahlung. Weiterhin wird auch häufig die Verwendung eines Belüftungsmotors als nachteilig angesehen, da dieser eine gewisse Geräuschentwicklung aufweisen kann, und bei Ausfall des Belüftungsmotors der Innenraumtemperatursensor fehlerhaft arbeitet.

Es sind des Weiteren bereits Sensorsysteme vorgeschlagen worden, die einerseits ohne einen Belüftungsmotor auskommen und andererseits den Innenraumtemperatursensor und den Sonnensensor in einem einzigen Sensorgehäuse integrieren. Ein derartiger integrierter Temperatursensor ist beispielsweise aus der DE 103 16 010 A1 bekannt. Dieser Temperatursensor weist ein Gehäuse aus wärmeleitfähigem und als Tageslichtsperrfilter wirkendem Material sowie einen Temperaturfühler und einen Infrarotsensor auf, welche auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet sind. Das Gehäuse ist als Vollkörper ausgeführt, und der Temperaturfühler, der Infrarotsensor und das Trägerelement sind in das Gehäuse eingebettet.

Aus der DE 41 30 063 C2 ist eine Einrichtung zur Messung der Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen bekannt, wobei ein erster Temperatursensor auf der Oberfläche eines Isolierstoffkörpers angeordnet ist und die Oberflächentemperatur misst und ein zweiter Temperatursensor an einem Gitter angeordnet ist, das den Messraum der Temperatursensoren gegen den Innenraum des Kraftfahrzeuges abschließt. Die von beiden Temperatursensoren gemessenen Temperaturwerte sollen bestmöglichst der Lufttemperatur entsprechen.

Aus der EP 1505406 A1 ist ein Solarsensor zur Ermittlung der Sonneinstrahlung bekannt, der mindestens einen auf einer schwarzen Fläche angeordneten Temperatursensor umfasst. Der Solarsensor hat insbesondere eine pyramidenstumpfförmige oder tetraederstumpfförmige Gestalt.

Aus der DE 43 05 446 A1 ist eine Schaltungsanordnung mit einem Lichtsensor bekannt, der ein oder mehrere lichtempfindliche Sensorelemente aufweist. Mit der Anordnung kann insbesondere die Sonnenstellung ermittelt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen weiteren Sensor zur Verfügung zu stellen, der Ausgangssignale zur Verfügung stellt, mit deren Hilfe sowohl die Innenraumtemperatur in einem Kraftfahrzeug als auch die Sonneneinwirkung bestimmt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sensor mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 oder 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Sensor werden ausschließlich Temperatursensorelemente eingesetzt, und zwar sowohl für die Messung der Innentemperatur als auch zur Bestimmung der Sonneneinwirkung. Auf Strahlungssensoren, wie beispielsweise Infrarotsensoren, kann völlig verzichtet werden. Die Messung einer Sonnenstrahlung gibt die Einwirkung dieser auf die im Fahrzeug befindlichen Personen nur unvollständig wieder. So wird eine im Winter bei tief stehender Sonne auftretende Sonneneinwirkung von den Insassen in der Regel nicht als störend empfunden, während die Sonneneinwirkung im Hochsommer als unangenehm empfunden wird. Folglich wird mit den erfindungsgemäßen Sensoren auch nicht die Sonneneinstrahlung, sondern die Temperaturwirkung der Sonneneinstrahlung bestimmt. Ein zweiter Temperatursensor ist nicht der Sonneneinwirkung ausgesetzt und misst die Innenraumtemperatur im Kraftfahrzeug. Mit der Erfindung werden vorteilhafte Ausgestaltungen derartiger Sensoren zur Verfügung gestellt.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung weist ein Sensor zur Bestimmung eines einer Innenraumtemperatur eines Kraftfahrzeuges proportionalen Signals unter Berücksichtigung einer Sonneneinwirkung ein erstes Temperatursensorelement und ein zweites Temperatursensorelement auf, die wie nachfolgend beschrieben ausgebildet sind. Das erste Temperatursensorelement liefert ein erstes Temperatursignal einer der Sonneneinwirkung ausgesetzten ersten Fläche, die einen ersten Absorptionsgrad aufweist, und das zweite Temperatursensorelement liefert ein zweites Temperatursignal einer der Sonneneinwirkung ausgesetzten zweiten Fläche, die einen zweiten Absorptionsgrad aufweist, der niedriger ist als der erste Absorptionsgrad. Hierbei sind das erste und das zweite Temperatursensorelement in einer Ebene in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und die erste und die zweite Fläche weitgehend thermisch entkoppelt.

Bei dieser Ausgestaltung können somit beide Temperatursensorelemente der Sonneneinwirkung ausgesetzt sein. Auf Grund der unterschiedlichen Absorptionsgrade ist die Einwirkung der Sonnenstrahlung auf das gemessene Temperatursignal bei den beiden Temperatursensorelementen jedoch unterschiedlich. Aus der Differenz der Messsignale der beiden Temperatursensorelemente kann somit nach vorheriger entsprechender Kalibrierung in einem Klimasteuergerät die Sonneneinwirkung bestimmt werden. Durch die weitgehende thermische Entkopplung der ersten und der zweiten Fläche wird die Beeinflussung des einen Temperatursensorelementes durch die dem anderen Temperatursensorelement zugeordneten Fläche minimiert.

In einer speziellen Ausgestaltung sind das erste und das zweite Sensorelement in eine Vergussmasse eingebettet. Durch die vollständige Kapselung der Sensorelemente werden diese gegen äußere Einflüsse gut geschützt.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Temperatursensorelement mit einer ersten Beschichtung versehen ist, die die erste Fläche bildet und das zweite Temperatursensorelement mit einer zweiten Beschichtung versehen ist, die die zweite Fläche bildet. Die Flächen, auf die die Sonnenstrahlung einwirkt, sind bei dieser Ausgestaltung die Sensorelemente selbst. Durch die unterschiedlichen Beschichtungen der Temperatursensorelemente werden die unterschiedlichen Absorptionsgrade erreicht. Besonders vorteilhaft sind das erste und das zweite Temperatursensorelement hierbei als NTC ausgebildet.

Um eine ausreichende Differenz in den Ausgangssignalen der Temperatursensoren auf Grund der Sonneneinwirkung zu erzielen ist vorgesehen, dass der Absorptionsgrad der ersten Fläche mindestens doppelt so hoch ist wie der Absorptionsgrad der zweiten Fläche. Deutlich größere Differenzen in den Ausgangssignalen der beiden Temperatursensorelemente auf Grund der Sonneneinwirkung erhält man jedoch bei größeren Unterschieden in den Absorptionsgraden der beiden Flächen. So ist vorgesehen, dass der Absorptionsgrad der ersten Fläche vorzugsweise mehr als 5-mal so hoch ist wie der Absorptionsgrad der zweiten Fläche. Dies lässt sich beispielsweise durch die Verwendung einer schwarzen Beschichtung für die erste Fläche und einer weißen Beschichtung für die zweite Fläche realisieren. Wirkt die gesamte Sonnenstrahlung auf die Temperatursensorelemente ein, so bezieht sich der angegebene Absorptionsgrad auf das gesamte Sonnenspektrum oder zumindest einen wesentlichen Bereich davon.

In einer besonderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Gehäuse in einer dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges zuzuwendenden Frontfläche ein Tageslichtsperrfilter enthält. Durch das Tageslichtfilter wird verhindert, dass die Temperatursensorelemente und der innere Aufbau des Sensors für die Fahrzeuginsassen sichtbar sind. Die dem Innenraum des Kraftfahrzeuges zugewandte Frontfläche wirkt in diesem Falle weitgehend schwarz. Durch das Tageslichtsperrfilter wird auch der sichtbare Teil des Sonnenspektrums von den Temperatursensoren ferngehalten, so dass im Wesentlichen nur der infrarote Anteil des Sonnenspektrums zu den Temperatursensorelementen gelangt. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn die oben angegebenen Unterschiede der Absorptionsgrade zwischen der ersten und der zweiten Fläche für den infraroten Anteil des Sonnenspektrums gelten.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist ein Sensor zur Bestimmung eines einer Innenraumtemperatur eines Kraftfahrzeuges proportionalen Signals unter Berücksichtigung einer Sonneneinwirkung ein erstes Temperatursensorelement, das ein erstes Temperatursignal einer der Sonneneinwirkung ausgesetzten ersten Fläche liefert und ein zweites Temperatursensorelement, das ein zweites Temperatursignal einer der Sonneneinwirkung nicht ausgesetzten zweiten Fläche liefert, auf, wobei das erste und das zweite Temperatursensorelement in parallel oder senkrecht zueinander angeordneten Ebenen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und die erste und die zweite Fläche weitgehend thermisch entkoppelt sind. Bei dieser Ausgestaltung werden wiederum sowohl für die Messung der Innenraumtemperatur als auch für die Bestimmung der Sonneneinwirkung Temperatursensorelemente eingesetzt, wobei nun jedoch eines der Temperatursensorelemente der Sonneneinwirkung ausgesetzt ist, während das zweite Temperatursensorelement der Sonneneinwirkung nicht ausgesetzt ist. Durch die Anordnung der beiden Temperatursensorelemente in parallel oder senkrecht zueinander angeordneten Ebenen in einem gemeinsamen Gehäuse wird eine fertigungstechnisch sehr vorteilhafte Ausgestaltung erzielt.

Auch bei dieser Ausgestaltung können das erste und das zweite Temperatursensorelement vollständig in eine Vergussmasse eingebettet sein, um einen entsprechenden Schutz der Temperatursensorelemente zu gewährleisten. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich jedoch auch dadurch, dass lediglich das zweite Temperatursensorelement in eine Vergussmasse eingebettet ist, während das erste Temperatursensorelement unvergossen in dem Gehäuse angeordnet ist. Hierdurch wird eine mögliche Reduzierung der auf das erste Temperatursensorelement einwirkenden Sonnenstrahlung durch die Vergussmasse vermieden, und zum Vergießen des zweiten, der Sonnenstrahlung ohnehin nicht ausgesetzten Temperatursensorelementes, kann eine lichtundurchlässige Vergussmasse verwendet werden.

In einer speziellen Ausgestaltung sind das erste und das zweite Temperatursensorelement auf gegenüberliegenden Seiten eines thermisch isolierenden Trägers angeordnet. Ist das erste Temperatursensorelement nun der Sonnenstrahlung zugewandt, so ist sichergestellt, dass das zweite Temperatursensorelement der Sonnenstrahlung nicht ausgesetzt ist.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Temperatursensorelement auf Außenseiten der Schenkel eines U-förmigen Trägers angeordnet sind. Durch die U-förmige Ausgestaltung des Trägers wird eine gute Wärmeentkopplung der beiden Schenkel und somit der Temperatursensorelemente erreicht.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mindestens eines der Temperatursensorelemente über eine flexible Leiterplatte mit elektrischen Anschlusselementen des Sensors verbunden ist. Durch die flexible Leiterplatte wird die Positionierung des Temperatursensorelementes innerhalb eines Gehäuses erleichtert. Zudem weist eine solche flexible Leiterplatte nur eine vernachlässigbare Wärmeleitung auf, so dass Störeinflüsse minimiert werden.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Sensorelement mit einer ersten Beschichtung versehen ist, die die erste Fläche bildet. Das erste Temperatursensorelement bildet hierbei wiederum direkt die die Sonnenstrahlung absorbierende Fläche. Vorteilhafterweise weist die erste Beschichtung einen hohen Absorptionsgrad auf.

Wie bereits bei den zuvor beschriebenen Sensorausgestaltungen können das erste und das zweite Sensorelement in vorteilhafter Weise als NTC ausgebildet sein und das Gehäuse kann in einem dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges zuzuwendenden Bereich ein Tageslichtsperrfilter enthalten.

Unabhängig von der speziellen konstruktiven Ausgestaltung des Sensors kann der Sensor ein drittes Temperatursensorelement aufweisen, das von einer einem Fahrzeuginnenraum zuzuwendenden Frontfläche des Sensors weiter entfernt ist, als das erste und das zweite Temperatursensorelement. Durch das dritte Temperatursensorelement kann der Einfluss von seitens einer Klimasteuerung oder dergleichen auf den Sensor einwirkenden Temperatureinflüssen bestimmt werden.

Ebenfalls unabhängig von der sonstigen konstruktiven Ausgestaltung des Sensors ist es besonders vorteilhaft, wenn der Sensor eine elektronische Schaltung enthält, die mit dem ersten und dem zweiten Temperatursensorelement verbunden ist und ein Differenzsignal aus dem ersten und dem zweiten Temperatursensorsignal bildet. Hierdurch kann ein kalibrierbares und austauschbares Sensorelement realisiert werden, das mit dem Differenzsignal direkt ein die Sonneneinwirkung angebendes Signal zur Verfügung stellt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert.

Die 1 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sensors.

1 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sensors.

Der in 1a dargestellte Sensor weist ein Sensorgehäuse 1 auf, in dem die Temperatursensorelemente angeordnet sind. Das Gehäuse 1 weist eine Frontfläche 2 auf, die dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges zugewandt ist und auf die die in den Innenraum einfallende Sonnenstrahlung einwirkt. Das Gehäuse weist Rastelemente 3 auf, mit denen der Sensor beispielsweise in einer Bedienblende befestigbar ist. Weiterhin weist der Sensor eine streifenförmige Leiterplatte 4 auf, durch die die Temperatursensorelemente elektrisch mit einer Hauptplatine eines Steuer- und Regelgerätes, beispielsweise über eine Steckverbindung, verbindbar sind.

1b zeigt einen Schnitt durch den Sensor gemäß 1a. Die Leiterplatte 4 weist im oberen Bereich ein elektrisches Verbindungselement 5 auf, auf dem ein Tragelement 6 angebracht ist, das seinerseits ein erstes Temperatursensorelement 7 und ein in der Darstellung gemäß 1b dahinter und somit nicht sichtbares zweites Temperatursensorelement aufweist.

1c zeigt die Leiterplatte 4 mit dem elektrischen Verbindungselement 5, dem Tragelement 6, dem ersten Temperatursensorelement 7 und dem zweiten Temperatursensorelement 8. Das Tragelement 6 weist eine Nut 9 auf, durch die eine thermische Entkopplung der Bereiche 6a und 6b des Tragelementes 6 erzielt wird. Das Tragelement 6 weist Teilflächen 9a, 9b auf, auf denen die Temperatursensorelemente 7, 8 angebracht sind. Die Teilfläche 9a und das erste Temperatursensorelement 7 sind mit einer ersten Beschichtung versehen und bilden daher eine erste Fläche, und die Teilfläche 9b und das zweite Temperatursensorelement 8 bilden eine zweite Fläche, wobei die erste Fläche und die zweite Fläche unterschiedliche Beschichtungen aufweisen. Die erste Fläche mit dem ersten Temperatursensorelement 7 weist eine schwarze Beschichtung mit einem hohen Absorptionsgrad von beispielsweise 95 % oder mehr auf, während die zweite Fläche mit dem zweiten Temperatursensorelement 8 eine weiße Beschichtung mit einem wesentlich niedrigeren Absorptionsgrad von beispielsweise 15 % aufweist.

Sowohl auf das erste Temperatursensorelement 7 als auch auf das zweite Temperatursensorelement 8 wirkt die Sonneneinstrahlung bei Einbau des Sensorelementes in eine Mittelkonsole oder ein Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges ein. Auf Grund der Beschichtung mit einem höheren Absorptionsgrad wird sich das erste Temperatursensorelement 7 wesentlich stärker aufheizen als das zweite Temperatursensorelement 8. Die Differenz der Signale der beiden Temperatursensorelemente 7, 8 ist somit ein Maß für die Sonneneinwirkung. Zur Bildung dieser Differenz ist direkt auf der Leiterplatte 4 ein Differenzverstärker 10 angeordnet, der mit den Temperatursensorelementen 7, 8 verbunden ist.

Auf das zweite Temperatursensorelement 8 wirkt auf Grund dessen Beschichtung mit geringem Absorptionsgrad die Sonnenstrahlung nur gering ein. Dieses Temperatursensorelement misst daher im Wesentlichen die Innenraumtemperatur des Fahrgastraumes. Eine dennoch auftretende geringfügige Erhöhung des Temperatursignals durch die noch absorbierte Sonnenstrahlung kann in einem Steuergerät auf Grund des von dem Differenzverstärker 10 zur Verfügung gestellten Differenzsignals korrigiert werden. Entsprechende Korrekturfaktoren werden für einen bestimmten Fahrzeugtyp nur einmalig bestimmt.

Weiterhin ist auf der Leiterplatte 4 noch ein drittes Temperatursensorelement 11 angeordnet. Das dritte Temperatursensorelement ermittelt störende Wärmeeinflüsse, die von einem Steuergerät auf das erste und das zweite Temperatursensorelement einwirken könnten. Das Signal des dritten Temperatursensorelementes wird in dem Klimasteuergerät als Korrektursignal berücksichtigt.

Die Temperatursensorelemente 7, 8 sind in dem Gehäuse 1 vollständig in eine Vergussmasse 12 eingebettet. Hierdurch sind die Temperatursensorelemente 7, 8 gegen äußere Einflüsse geschützt.

In einer alternativen Ausgestaltungsform, die in den Zeichnungen nicht näher dargestellt ist, kann auch nur der zweite Temperatursensor 8 mit einer Vergussmasse umgeben sein, so dass eine gute Wärmeleitung von der Frontfläche 2 zu dem zweiten Temperatursensorelement 8 erfolgt, während das erste Temperatursensorelement 7 nicht in eine solche Vergussmasse eingehüllt ist.

Die Frontfläche 2 des Gehäuses 1 ist als Tageslichtsperrfilter ausgebildet. Somit tritt nur der infrarote Anteil durch die Frontfläche 2 hindurch und gelangt zu den Temperatursensorelementen 7, 8. Diese Ausgestaltung hat im Wesentlichen den Vorteil, dass die Frontfläche 2 für die Fahrzeuginsassen im Wesentlichen schwarz erscheint und die Temperatursensorelemente 7, 8 nicht sichtbar sind.

In den 2 bis 6 sind weitere Ausgestaltungen eines Sensors dargestellt. Die im Zusammenhang mit dem in 1 dargestellten Sensor beschriebenen Teilkomponenten wie das Gehäuse 1, die Rastelemente 3, die als Tageslichtsperrfilter ausgebildete Frontfläche 2, der Differenzverstärker 10 und ein drittes Temperatursensorelemente 11 können bei den im weiteren beschriebenen Ausgestaltungen sinngemäß ebenfalls vorhanden sein, ohne dass im Einzelfall speziell darauf eingegangen werden muss.

2 zeigt einen Sensor, bei dem die Temperatursensorelemente 7, 8 in parallel zueinander angeordneten Ebenen in einem gemeinsamen Gehäuse 1 angeordnet sind. Das erste Temperatursensorelement 7 und das zweite Temperatursensorelement 8 sind hierbei auf gegenüberliegenden Seiten eines Trägers 13 angeordnet. Das erste Temperatursensorelement 7 ist der Frontfläche 2 des Gehäuses 1 zugewandt und somit der Sonnenstrahlung ausgesetzt, während das zweite Temperatursensorelement 8 durch den Träger 13 beschattet und somit vor der Sonneneinwirkung geschützt wird. Eine spezielle stark absorbierende Beschichtung des ersten Temperatursensorelementes 7 ist bei dieser Ausgestaltung nicht zwingend erforderlich, jedoch vorteilhaft. Das zweite Temperatursensorelement 8 benötigt keine spezielle Beschichtung und kann insbesondere den gleichen Absorptionsgrad aufweisen wie die Beschichtung des ersten Temperatursensorelementes 7.

3 zeigt eine weitere Variante, bei der die beiden Temperatursensorelemente 7, 8 ebenfalls in parallel zueinander verlaufenden Ebenen wie bei der Ausgestaltung gemäß 2 angeordnet sind. Im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß 2 ist hier der Träger 13 jedoch U-förmig ausgebildet, wobei das erste Temperatursensorelement 7 und das zweite Temperatursensorelement 8 auf Außenseiten der Schenkel 14a, 14b des U-förmigen Trägers 13 angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung wird eine thermische Entkopplung erzielt.

4 zeigt eine weitere Variante des Sensors, wobei in 4a eine Schnittdarstellung und in 4b die Anordnung ohne Gehäuse und Verguss gezeigt ist. Auch bei dieser Anordnung sind das erste Temperatursensorelement 7 und das zweite Temperatursensorelement 8 in verschiedenen Ebenen zueinander angeordnet. Das erste Temperatursensorelement 7 ist auf einem ersten Träger 15 angeordnet, der an der Leiterplatte 4 befestigt ist. Das zweite Temperatursensorelement 8 ist dagegen auf einem zweiten Träger 16 angeordnet, der über eine flexible Leiterplatte 17 mit der Leiterplatte 4 verbunden ist. Durch den Einsatz einer flexiblen Leiterplatte 17 wird eine weitere thermische Entkopplung erzielt. Zudem wird hierdurch eine größere Freiheit bei der Platzierung des zweiten Temperatursensorelementes 8 erreicht.

5 zeigt eine Abwandlung des in 4 dargestellten Sensors, wobei 5a einen Schnitt durch den Sensor und 5b den Sensor ohne Gehäuse und Verguss zeigt. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 4 ist hier nun zusätzlich zwischen dem ersten Träger 15 und dem zweiten Träger 16 ein Isolierstoffelement 18 zur weiteren thermischen Entkopplung zwischen dem ersten Temperatursensorelement 7 und dem zweiten Temperatursensorelement 8 vorhanden.

6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Sensors gemäß der Erfindung. Bei dieser Ausgestaltungsform wird auf eine Leiterplatte verzichtet, und die elektrische Verbindung wird mittels eines Lead-Frames 19 hergestellt, der aus den Leitern 19a, 19b und 19c gebildet wird. Das erste Temperatursensorelement 7 ist dabei direkt auf dem Leiter 19c angeordnet und elektrisch mit dem Leiter 19a verbunden. Das zweite Temperatursensorelement 8 ist mit den Leitern 19a und 19b elektrisch verbunden.

6a zeigt diese Anordnung im Detail. Bei dieser Ausgestaltung wird lediglich das zweite Temperatursensorelement 8 vergossen, während das erste Temperatursensorelement 7 frei. von Vergussmasse 12 innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet ist, wie dies insbesondere aus 6c ersichtlich ist.

6b zeigt den Sensor ohne das Gehäuse 1, wobei insbesondere die Lead-Framestruktur 19 mit den Leitern 19a bis c, der das zweite Temperatursensorelement 8 umschließende Verguss 12 sowie das erste Temperatursensorelement 7 dargestellt sind. Das zweite Temperatursensorelement 8 ist dabei nicht vollständig von Vergussmasse umgeben. Vielmehr bleibt eine Fläche des Temperatursensorelementes 8 frei von Vergussmasse. Mit dieser Ausgestaltung wird ein guter Wärmeübergang von dem Gehäuse 1 über die Vergussmasse 12 zu dem zweiten Temperatursensorelement 8 gewährleistet, während andererseits die über die Frontfläche 2 einfallende Sonnenstrahlung ungehindert zu dem ersten Temperatursensorelement 7 gelangt.

Als Temperatursensorelemente werden an sich bekannte NTC eingesetzt.


Anspruch[de]
  1. Sensor zur Bestimmung eines einer Innenraumtemperatur eines Kraftfahrzeuges proportionalen Signals unter Berücksichtigung einer Sonneneinwirkung mit

    – einem ersten Temperatursensorelement (7), das ein erstes Temperatursignal einer der Sonneneinwirkung ausgesetzten ersten Fläche liefert, die einen ersten Absorptionsgrad aufweist

    – einem zweiten Temperatursensorelement (8), das ein zweites Temperatursignal einer der Sonneneinwirkung ausgesetzten zweiten Fläche liefert, die einen zweiten Absorptionsgrad aufweist, der niedriger ist als der erste Absorptionsgrad, wobei

    – das erste und das zweite Temperatursensorelement (7, 8) in einer Ebene in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet sind,

    – die erste und die zweite Fläche weitgehend thermisch entkoppelt sind.
  2. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Temperatursensorelement (7) mit einer ersten Beschichtung versehen ist, die die erste Fläche bildet und das zweite Sensorelement (8) mit einer zweiten Beschichtung versehen ist, die die zweite Fläche bildet.
  3. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionsgrad der ersten Fläche mindestens doppelt so hoch ist wie der Absorptionsgrad der zweiten Fläche.
  4. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionsgrad der ersten Fläche mehr als 5-mal so hoch ist wie der Absorptionsgrad der zweiten Fläche.
  5. Kombinierter Sensor zur Bestimmung eines einer Innenraumtemperatur eines Kraftfahrzeuges proportionalen Signals und einer Sonneneinwirkung mit

    – einem ersten Temperatursensorelement (7), das ein erstes Temperatursignal einer der Sonneneinwirkung ausgesetzten ersten Fläche liefert,

    – einem zweiten Temperatursensorelement (8), das ein zweites Temperatursignal einer der Sonneneinwirkung nicht ausgesetzten zweiten Fläche liefert, wobei

    – das erste und das zweite Temperatursensorelement (7, 8) in parallel oder senkrecht zueinander angeordneten Ebenen in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet sind,

    – die erste und die zweite Fläche weitgehend thermisch entkoppelt sind.
  6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Temperatursensorelement (7, 8) auf gegenüberliegenden Seiten eines thermisch isolierenden Trägers (13) angeordnet sind.
  7. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Temperatursensorelement (7, 8) auf Außenseiten der Schenkel (14) eines U-förmigen Trägers (13) angeordnet sind.
  8. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Temperatursensorelemente (7, 8) über eine flexible Leiterplatte (17) mit elektrischen Anschlusselementen des Sensors verbunden ist.
  9. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorelement (7) mit einer Licht absorbierenden ersten Beschichtung versehen ist, die die erste Fläche bildet.
  10. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein drittes Temperatursensorelement (11) aufweist, das von einer einem Fahrzeuginnenraum zuzuwendenden Frontfläche (2) des Sensors weiter entfernt ist als das erste und das zweite Sensorelement (7, 8).
  11. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine elektronische Schaltung (10) zur Bildung eines Differenzsignals aus dem ersten Temperatursignal des ersten Temperatursensorelements (7) und dem zweiten Temperatursignal des zweiten Temperatursensorelements (8) enthält.
  12. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Temperatursensorelement (7) unvergossen in dem Gehäuse angeordnet ist und das zweite Temperatursensorelement (8) in eine Vergussmasse (12) eingebettet ist
  13. Sensor nach Anspruch nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Temperatursensorelement (7, 8) in eine Vergussmasse (12) eingebettet sind.
  14. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensorelemente (7, 8, 11) als NTC ausgebildet sind.
  15. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) in einem dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges zuzuwendenden Bereich ein Tageslichtsperrfilter enthält.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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