DE102011111220A1

DE102011111220A1 - Lüfter mit Sensor

Info

Publication number: DE102011111220A1
Application number: DE201110111220
Authority: DE
Inventors: Dr. Steinke Stefan; Jens Bergmann; Patrick Schäfer; Dr. Richwin Matthias
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2011-08-20
Filing date: 2011-08-20
Publication date: 2013-02-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lüfter mit einem Sensor zur Messung der Temperatur der Luft, die den Lüfter durchströmt, umfassend ein Lüftergehäuse, einen in dem Lüftergehäuse angeordneten Elektromotor, der ein Lüfterrad antreibt, eine Luftdurchtrittsöffnung, durch die die von dem Lüfterrad geförderte Luft strömt, sowie einen Schaltungsträger, der sich zumindest mit einem Abschnitt im Bereich der Luftdurchtrittsöffnung erstreckt, auf welchem Abschnitt der Sensor angeordnet ist, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schaltungsträger zumindest in dem Abschnitt, auf dem der Sensor angeordnet ist, als flexibler Folienleiter ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lüfter mit einem Sensor zur Messung der Temperatur der Luft, die den Lüfter durchströmt, umfassend ein Lüftergehäuse, einen in dem Lüftergehäuse angeordneten Elektromotor, der ein Lüfterrad antreibt, eine Luftdurchtrittsöffnung, durch die die von dem Lüfterrad geförderte Luft strömt, sowie einen Schaltungsträger, der sich zumindest mit einem Abschnitt im Bereich der Luftdurchtrittsöffnung erstreckt, auf welchem Abschnitt der Sensor angeordnet ist.
Lüfter in Kombination mit Sensoren zur Messung der Lufttemperatur kommen in Kraftfahrzeugen beispielsweise in Dachmodulen zum Einsatz. Ein durch einen Elektromotor angetriebenes Lüfterrad erzeugt dabei einen konstanten Luftstrom, der an dem z. B. als NTC ausgebildeten Temperatursensor vorbeigeführt wird. Um eine möglichst unverfälschte Messung der Lufttemperatur zu erreichen, werden dabei sowohl eine kurze Ansprechzeit des Sensors als auch eine möglichst geringe Beeinflussung durch die Temperatur des Modulgehäuses angestrebt.
Die europäische Patentanmeldung EP 1 531 272 A2 offenbart einen Lüfter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. In einem im wesentlichen zylindrischen Lüftergehäuse, ist hier ein Elektromotor angeordnet, der ein Lüfterrad antreibt, das durch eine Luftdurchtrittsöffnung an der Oberseite des Gehäuses Luft ansaugt, die anschließend durch eine oder mehrere Öffnungen wieder ausgeblasen wird. Über der Luftdurchtrittsöffnung befindet sich eine Leiterplatte, die dieselbe ringförmig umgibt und einen schmalen, dem Durchmesser des Ringes folgenden Steg ausbildet. In der Mitte dieses Steges ist der Temperatursensor angeordnet.
Gegenüber diesem vorbekannten Lüfter hat der erfindungsgemäße Lüfter den Vorteil, eine deutlich kürzere Ansprechzeit des Sensors zu ermöglichen und gleichzeitig den Einfluss des Gehäuses auf die Temperaturmessung wesentlich zu verringern.
Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass der Schaltungsträger zumindest in dem Abschnitt, auf dem der Sensor angeordnet ist, als flexibler Folienleiter ausgeführt ist.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, das vergleichsweise massive Leiterplattenmaterial, das typischerweise eine Dicke von mehr als einem Millimeter aufweist, durch ein Folienmaterial, beispielsweise aus Polyimid, mit einer Dicke unterhalb eines Zehntel-Millimeters zu ersetzen. Die maßgebliche Wärmekapazität, die auf die gleiche Temperatur wie die vorbeiströmende Luft gebracht werden muss, um einen stationären Zustand zu erreichen, der eine zuverlässige Messung erlaubt, wird damit im wesentlichen nur durch die Wärmekapazität des Sensors selbst gebildet. Die mechanische Stabilität der Anordnung ist trotz der geringen Dicke des Folienmaterials durch dessen Festigkeit ohne weiteres gewährleistet.
Der Sensor selbst kann dabei z. B. als SMD-Bauelement auf dem Folienleiter aufgelötet sein. Möglich ist es jedoch auch, einen als Halbleiterelement ausgebildeten Sensor als Chip direkt auf den Leiterbahnen des Folienleiters zu bonden. Selbst mit einem zusätzlichen Schutz, etwa in Form eines Vergusses lässt sich so gegenüber dem SMD-Bauelement eine noch weiter verkleinerte Bauform und damit eine geringere Wärmekapazität erreichen. Die verwendete Sensortechnologie kann unter Berücksichtigung weiterer applikationsspezifischer Anforderungen aus vielen verfügbaren Möglichkeiten wie z. B. NTC, PTC, Platin-Widerstand, Halbleiterfühler u. s. w. ausgewählt werden.
Da wegen der geringen Dicke des Folienmaterials auch die thermische Ankopplung des Temperatursensors an das Gehäuse deutlich verringert ist, wird durch die erfindungsgemäße Ausführung auch eine geringere Querempfindlichkeit der Sensortemperatur zur Gehäusetemperatur erreicht. Um diese Querempfindlichkeit noch weiter zu verringern, ist zum Einen der Abschnitt des Schaltungsträgers, auf dem der Sensor angeordnet ist, als sich quer über die Luftdurchtrittsöffnung erstreckender, schmaler Steg ausgeführt, zum anderen werden aber auch die Kupferzuleitungen zum elektrischen Anschluss des Sensors möglichst dünn gehalten.
Zusätzliche Kupferflächen auf dem Folienleiter in der Nähe des Sensors, aber thermisch nicht in Kontakt mit dem Gehäuse, können zur weiteren Verringerung dieser Querempfindlichkeit eingesetzt werden. Durch die damit verbundene Erhöhung der mit dem Sensor verbundenen Wärmekapazität muss in diesem Falle jedoch wieder eine gewisse Vergrößerung der Ansprechzeit des Sensors in Kauf genommen werden. Ausdehnung, Form, Dicke und Ort solcher zusätzlicher Kupferflächen können daher als Optimierungs-Parameter zur Anpassung der konkurrierenden Größen Ansprechzeit und Querempfindlichkeit an die jeweiligen Erfordernisse einer konkreten Anwendung genutzt werden.
Die durch die Erfindung erzielten Verbesserungen hinsichtlich Ansprechzeit und Querempfindlichkeit des Sensors können je nach Anforderungen an diese Größen in einer spezifischen Applikation auch Reserven erschließen, die es beispielsweise erlauben, in einem gewissen Umfang die Drehzahl des Lüftermotors zu reduzieren. Insbesondere bei den Eingangs angesprochenen Anwendungen in Dachmodulen für Kraftfahrzeuge kann dies wegen der damit verbundenen geringeren Geräuschentwicklung vorteilhaft genutzt werden.
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 Patentliteratur

EP 1531272 A2 [0003]

Claims

Lüfter mit einem Sensor zur Messung der Temperatur der Luft, die den Lüfter durchströmt, umfassend ein Lüftergehäuse, einen in dem Lüftergehäuse angeordneten Elektromotor, der ein Lüfterrad antreibt, eine Luftdurchtrittsöffnung, durch die die von dem Lüfterrad geförderte Luft strömt, sowie einen Schaltungsträger, der sich zumindest mit einem Abschnitt im Bereich der Luftdurchtrittsöffnung erstreckt, auf welchem Abschnitt der Sensor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger zumindest in dem Abschnitt, auf dem der Sensor angeordnet ist, als flexibler Folienleiter ausgeführt ist.
Lüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als SMD-Bauelement ausgeführt und auf dem Folienleiter aufgelötet ist.
Lüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Halbleiter-Chip ausgeführt und auf dem Folienleiter gebondet ist.
Lüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des Schaltungsträgers, auf dem der Sensor angeordnet ist, als sich quer über die Luftdurchtrittsöffnung erstreckender, schmaler Steg ausgeführt ist.