B E S C H R E I B U N G

Modulare Sensoreinheit für ein Kraftfahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit für ein Kraftfahrzeug zur Detektion von Umgebungsbedingungen wie beispielsweise Regen oder Beschlag einer Scheibe sowie herrschender Lichtverhältnisse.

Aus der deutschen Patentanmeldung 10 2006 032 372.6 ist beispielsweise ein kapazitiver Regensensor bekannt, der optional zusätzlich einen Beschlagsensor aufweist. Aus der deutschen Patentanmeldung 10 2005 055 306.0 ist ein Sensor zur Erfassung von Umgebungsund Vorfeldlicht in einem Kraftfahrzeug bekannt.

Der Nachteil dieser Einzelsensoren besteht darin, dass sie einzeln montiert und mit der Bordelektronik des Kraftfahrzeugs verbunden werden müssen. Eine Anpassung an eine gewünschte Sensorausstattung des Kraftfahrzeugs ist sehr aufwändig.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensoreinheit bereit zu stellen, mit der flexibel, schnell und kostengünstig auf die Anforderungen bezüglich der Sensorausstattung des Kraftfahrzeugs eingegangen werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Eine erfindungsgemäße Sensoreinheit für ein Kraftfahrzeug zur Detektion von Umweltbedingungen besteht aus mindestens zwei Sensormodulen, wobei ein erstes Sensormodul einen Regen- und / oder Beschlagsensor und ein zweites Sensormodul mindestens einen Licht- und / oder Solarsensor aufweist. Dabei besteht bevorzugt eine elektrische und / oder elektronische Verbindung zwischen den Sensormodulen.

Der Regensensor dient der Detektion von Flüssigkeit wie beispielsweise Regen auf der Außenseite einer Scheibe des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Windschutzscheibe. Mittels des Beschlagsensors ist eine bereits eingetretene oder sich abzeichnende Beschlagsbildung

auf der Sensorseite der Scheibe detektierbar. Der Lichtsensor dient beispielsweise zur Feststellung der Umgebungshelligkeit, wodurch zum Beispiel eine automatische Steuerung des Fahrlichts möglich ist. Der Solarsensor dient beispielsweise der Ermittlung von Sonnenintensität und / oder Sonnenstand, insbesondere zur Ansteuerung einer Klimaanlage.

Durch den modularen Aufbau der Sensoreinheit wird eine hohe Flexibilität bei der Sensorausstattung eines Kraftfahrzeugs erreicht, da nur die Module installiert werden, die einen der geforderten Sensoren tragen. Dabei ist jedes Sensormodul selber modular ausgestaltbar. So trägt das erste Sensormodul einen Regensensor, einen Beschlagsensor oder einen Regen- und einen Beschlagsensor.

Durch die elektrische und / oder elektronische Verbindung zwischen den Sensormodulen, bei der es sich beispielsweise um eine Steckverbindung oder eine Lötverbindung handelt, wird erreicht, dass die Sensormodule untereinander kommunizieren können und nicht jedes Sensormodul einzeln mit der Fahrzeugelektronik verbunden werden muss. Daher weist die Sensoreinheit bevorzugt eine gemeinsame Kommunikationselektronik, insbesondere eine Buselektronik zur Anbindung der Sensoreinheit an einen Datenbus des Kraftfahrzeugs, in einem der Sensormodule auf. Dadurch ist für die gesamte Sensoreinheit, unabhängig von der Art und Anzahl der installierten Sensoren, bezüglich des Datennetzes des Kraftfahrzeugs nur eine Netzwerkadresse notwendig.

In einer Ausgestaltungsform der Erfindung weist jedes Sensormodul eine Auswerteelektronik zur Auswertung der Ausgangssignale der im jeweiligen Sensormodul angeordneten Sensoren auf. Damit werden die Ausgangssignale der Sensoren innerhalb der jeweiligen Sensormodule aufbereitet und im Wesentlichen nur zur Einspeisung in das Datennetz des Kraftfahrzeugs an das die Kommunikationselektronik aufweisende Sensormodul übertragen.

In einer bevorzugten alternativen Ausgestaltungsform weist eines der Seπsormodule eine gemeinsame Auswerteelektronik zur Auswertung der Ausgangssignale aller Sensoren auf. In diesem Fall werden die Ausgangssignale der Sensoren über die elektrische und / oder elektronische Verbindung im Wesentlichen direkt an das die Auswerteelektronik aufweisende Sensormodul übertragen. Optional ist zum Beispiel eine Vorverstärkung der Ausgangssignale innerhalb des den Sensor tragenden Sensormoduls möglich. Bevorzugt sind die gemeinsame Auswerteelektronik und die Kommunikationselektronik im selben Sensormodul untergebracht.

Bevorzugt handelt es sich bei dem zweiten Sensormodul um ein MID-Modul. Bei MID (Molded Interconnected Device) handelt es sich um eine Technik, bei der Leiterbahnen beliebig in einem Spritzgussteil angeordnet werden können. Durch die Ausbildung als MID- Modul ist auf einfache Weise eine elektrische und / oder elektronische sowie eine mechanische Verbindung zwischen den Sensormodulen erzielbar.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt:

Figur 1 eine dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit,

Figur 2 die Darstellung aus Figur 1 unter Weglassung eines Gehäuseteils,

Figur 3 eine Schnittdarstellung einer Sensoreinheit entlang der Schnittkante AA' aus

Figur 1 und

Figur 4 eine dreidimensionale Ansicht der Oberseite der Sensoreinheit.

Figur 1 zeigt die dreidimensionale Ansicht der Unterseite einer aus dem ersten Sensormodul 2 und dem zweiten Sensormodul 3 bestehenden Sensoreinheit 1. Das erste Sensormodul 2 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 4 und einer Leiterplatte 5. Auf die Leiterplatte 5 ist ein kapazitiver Regensensor 6 in Form von zwei Elektrodenflächen aufgebracht. In einer Aussparung der Leiterplatte 5 ist ein Beschlagsensor 7 angeordnet. Eine tiefergehende Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise des ersten Sensormoduls 2 ist der deutschen Patentanmeldung 10 2006 032 372.6 entnehmbar.

Die Grundstruktur des zweiten Sensormoduls 3 besteht aus einem Gehäuse 8 und einer Abdeckung 9. In einer Ausnehmung der Abdeckung 9 ist ein Lichtstein 10 eingelassen, der mit zwei in Figur 1 nicht dargestellten Lichtsensoren funktional zusammenwirkt. Im Sensormodul 3 sind zwei ebenfalls in Figur 1 nicht dargestellte Solarsensoren angeordnet.

Figur 2 zeigt die Sensoreinheit 1 aus Figur 1 , wobei zur Verdeutlichung des inneren Aufbaus des Sensormoduls 3 die Abdeckung 9 weggelassen wurde. Hinter dem Lichtstein 10 ist ein Lichtsensor 13 angeordnet, der das aus einem definierten Raumbereich, insbesondere einem Bereich vor dem Kraftfahrzeug, auf den Lichtstein 10 treffende Licht detektiert. Die Solarsensoren 11 und 12 sind derart angeordnet, dass aus ihren Ausgangssignalen außer

der Intensität der einfallenden Sonnenstrahlung auch die relative Position der Sonne zum Sensormodul 3 detektierbar ist. Das Gehäuse 8 des Sensormoduls 3 ist bevorzugt in MID- Technik ausgebildet.

Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung der Sensoreinheit 1 entlang der Schnittkante AA' aus Figur 1. In dieser Darstellung ist neben dem bereits in Figur 2 dargestellten Lichtsensor 13 ein weiterer Lichtsensor 14 dargestellt. Dieser Lichtsensor 14 detektiert wie der Lichtsensor 13 das aus einem definierten Raumbereich, beispielsweise einem Bereich oberhalb des Kraftfahrzeugs, auf den Lichtstein 10 fallende Licht. Der Aufbau des Lichtsteins 10 sowie die Anordnung der Lichtsensoren 13 und 14 sind der deutschen Patentanmeldung 10 2005 055 306.0 entnehmbar. Die Lichtsensoren 13 und 14 detektieren Licht im sichtbaren Frequenzbereich. Um zu gewährleisten, dass nur Licht aus definierten Raumbereichen auf die Lichtsensoren 13 und 14 trifft, ist die Abdeckung 9 bevorzugt undurchlässig für Licht im sichtbaren Frequenzspektrum, jedoch durchlässig für infrarotes Licht, anhand dessen die Solarsensoren 11 und 12 die Sonnenintensität und / oder den Sonnenstand ermitteln.

Auf der dem Innenraum des Sensormoduls 2 zugewandten Seite der Leiterplatte 5 ist bevorzugt die Auswerteelektronik zur Auswertung der Ausgangssignale sämtlicher Sensoren 6, 7, 11 , 12, 13 und 14 angeordnet. Alternativ ist die Elektronik zur Auswertung der Ausgangssignale der Sensoren 6 und 7 im ersten Sensormodul 2 und die Elektronik zur Auswertung der Ausgangssignale der Sensoren 11 , 12, 13 und 14 im zweiten Sensormodul 3 angeordnet. Ebenfalls im ersten Sensormodul 2 ist eine Buselektronik angeordnet, mittels der die Sensoreinheit 1 an einen Datenbus des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist.

Die elektrische und / oder elektronische sowie die mechanische Verbindung zwischen den Sensormodulen 2 und 3 erfolgt über einen Vorsprung 15 des Gehäuses 8, der in einen als Buchse ausgeformten Bereich 16 des Sensormoduls 2 eintaucht. Durch die MID-Bauweise des Gehäuses 8 sind die Kontakte der Sensoren 11 , 12, 13 und 14 beziehungsweise der im Sensormodul 3 angeordneten Elektronik mit Kontaktflächen im Bereich des Vorsprungs 15 verbunden. Der Bereich 16 des Sensormoduls 2 weist ebenfalls Kontaktflächen auf, die mit den auf dem Vorsprung 15 angeordneten Kontaktflächen zusammenwirken. Figur 4 zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Oberseite der Sensoreinheit 1. Das Gehäuse 4 des ersten Sensormoduls 2 weist Ausnehmungen 17 auf, durch die der in Figur 4 nicht dargestellte Beschlagsensor 7 in Kontakt mit der Innenraumluft des Kraftfahrzeugs

steht. Die gesamte Sensoreinheit 1 mit allen darin angeordneten Sensoren lässt sich in einem Arbeitsschritt im Kraftfahrzeug installieren. Die Notwendigkeit der mechanischen Befestigung sowie der elektrischen und / oder elektronischen Kontaktierung jedes Einzelsensors entfällt. Die Sensoreinheit 1 ist beispielsweise mit ihrer Unterseite auf der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs angebracht.

Bevorzugt weist eine erfindungsgemäße Sensoreinheit zusätzlich eine in den Figuren nicht dargestellte Anschlusseinrichtung zum Anschluss an die Elektronik des Kraftfahrzeugs auf. Diese Anschlusseinrichtung besteht beispielsweise aus einer Buchse zur Aufnahme eines Steckers, wobei die Buchse als Bestandteil eines der Gehäuse 4 beziehungsweise 8 ausgebildet sein kann. Alternativ ist aus einem der Sensormodule 2 beziehungsweise 3 ein Kabel mit einem Stecker herausgeführt.

Die voranstehenden Ausführungsbeispiele sind rein exemplarisch und insofern nicht beschränkend. Insbesondere können die Art, die Anzahl und die Konfiguration der Einzelsensoren von den dargestellten Ausführungsformen abweichen, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. So ist beispielsweise der Lichtstein 10 optional. Das erste Sensormodul 2 kann nur einen Regensensor oder nur einen Beschlagsensor enthalten. Das zweite Sensormodul 3 kann nur mindestens einen Lichtsensor oder nur mindestens einen Solarsensor aufweisen. Auch die Verteilung der Elektronik, beispielsweise Signalvorverstärker, Auswerteelektronik oder Kommunikationselektronik, auf die Sensormodule ist beliebig variierbar. Auch die dargestellten Gehäuseformen sind rein beispielhaft zu verstehen.