CN102395463A - 具有集成的雨水传感器的复合车窗玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其用于汽车的复合车窗玻璃结构(1)，其带有包括至少两块通过中间层(13)相互连接的车窗玻璃(11、12)的复合车窗玻璃(2)，以及带有至少一个用于光学探测复合车窗玻璃(2)背离中间层(13)的外表面(10)上的湿度的光学传感器装置(7)，其中，光学传感器装置(7)布置在两块车窗玻璃(11、12)之间并且借助透明的平面导体电路(14)导电地接触。

Description

具有集成的雨水传感器的复合车窗玻璃
技术领域
本发明涉及一种尤其用于汽车的复合车窗玻璃结构，其具有复合车窗玻璃和至少一个用于检测复合车窗玻璃外表面上的湿度的光学传感器装置。
背景技术
现代汽车通常装备有用于检测前窗玻璃外表面上湿度的光学传感器装置，其与用于控制前窗玻璃雨刷设备的控制装置这样耦连，使得可以根据前窗玻璃的湿润程度自动地控制刮雨过程。这种大多称为雨水传感器的光学传感器装置在实际中以大量变型方案使用，并且已经多次在专利文献中进行描述。它们基于这种基本原理，即，前窗玻璃用作光波导体，其中，由光学发送器产生的光在面向客舱的玻璃内侧入射，并且在背离客舱的玻璃外侧进行全反射后在玻璃内侧射出并且由光学接收器检测。根据前窗玻璃外表面的湿润程度(这与玻璃外侧的玻璃/空气过渡部分的折射率的变化有关)，反射光部分发生变化，从而可以间接地推断出前窗玻璃外表面上的液体量或湿润程度。
雨水传感器一方面需要安装在前窗玻璃的刮雨范围内，但另一方面至少不能明显地影响驾驶员的自由视野。为此目的，雨水传感器按通常方式在车内后视镜区域内安装在前窗玻璃内侧。此外，在这种情况下，用于为雨水传感器供电并且将信号传输给雨刷设备控制装置的电导线位于前窗玻璃区域内的部分可以保持相对较短。
在带有通常由外层和内层车窗玻璃以及例如聚合体材料制成的中间层组成的复合车窗玻璃的汽车中，光在复合车窗玻璃面向客舱的内侧入射，经过中间层，并且在外层车窗玻璃外侧进行全反射后又在复合车窗玻璃内侧射出。
发明内容
与此相对地，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种改善的复合车窗玻璃结构。
该技术问题按本发明的建议通过一种尤其用于汽车的、具有独立权利要求所述特征的复合车窗玻璃结构解决。本发明有利的设计方案由从属权利要求的特征给出。
按本发明示出了尤其用于汽车的复合车窗玻璃结构。该复合车窗玻璃结构包括复合车窗玻璃，它有至少两块例如玻璃状的、通过例如由聚合体材料制成的中间层相互连接的车窗组成。在汽车中，它们是布置在客舱侧的内层车窗玻璃和将复合车窗玻璃与周围环境分隔开的外层车窗玻璃，内层和外层车窗玻璃通过中间层连接为复合车窗玻璃。此外，复合车窗玻璃结构包括至少一个用于光学探测复合车窗玻璃背离中间层的外表面上的湿度的光学传感器装置。在此重要的是，光学传感器装置布置在两块车窗玻璃之间并且借助透明的平面导体电路(例如平面印制电路)导电地接触。光学传感器装置为此目的包括用于产生光的光学发送器，以及在必要时包括配属于发送器的光输入元件，所产生的光可以通过该光输入元件以适当方式直接入射到湿润程度应得到检测的车窗玻璃中。此外，光学传感器装置包括用于检测复合车窗玻璃外表面上反射的光线的光学接收器，以及在必要时包括配属于接收器的光输出元件，所产生的光可以通过该光输出元件以适当方式从湿润程度应得到检测的车窗玻璃射出。此外，光学传感器装置通常包括用于评估光学探测器的电子信号的评估单元，其输出信号例如可以在汽车中输送给用于控制前窗玻璃雨刷设备的控制装置。评估单元尤其可以集成在这种控制装置中。
透明的平面导体电路由导电材料构成，例如是汽化渗镀到中间层上的金属材料薄层或者通过加入金属材料而变得可导电的聚合体材料。在此尤其可以是指基于具有较低电阻率的氧化半导体的透明导电氧化物，例如铟锡氧化物(In2O3:SnO2)、铝锡氧化物(ZnO:Al)和氟锡氧化物(SnO2:F)。
在本发明中，术语“光”包括也可能处于可见光波长范围以外的电磁射线。
通过按本发明的复合车窗玻璃结构能够以有利的方式实现使光直接入射到应对外表面进行湿润程度检测的车窗玻璃上。在汽车中这是复合车窗玻璃外层玻璃的外表面。由此能够以有利的方式避免光经过复合车窗玻璃的另一块玻璃(在汽车中是内层车窗玻璃)和中间层，从而使得基于不可避免的光学不均匀性以及散射误差的测量精度得以改善。以特别有利的方式，用于导电接触光学传感器装置的透明平面导体电路没有影响驾驶员的自由视线，其中，可以将透明的导体电路以任意的方式导引至复合车窗玻璃的一个或多个边缘处。
在按本发明的复合车窗玻璃结构的一种有利的设计方案中，光学传感器装置布置在中间层朝向复合车窗玻璃外表面敞开的凹槽或凹陷区中。通过这种措施能够以特别简单的方式制造复合车窗玻璃结构，而不会对复合车窗玻璃的结构产生显著影响。
在按本发明的复合车窗玻璃结构的另一种有利的设计方案中，用于接触光学传感器装置的透明平面导体电路设置在中间层的表面上，这使得能够特别简单地制造导体电路。因此例如可以通过例如借助汽化渗镀用导电材料平面地涂覆中间层并且接下来通过有选择地移除导电材料使导体电路成型来制造导体电路。透明的导体电路尤其可以成型在中间层的这种表面上，该表面朝向复合车窗玻璃应被探测湿润程度的外表面。这简化了光学传感器装置的导电接触，因为透明的导体电路能够以简单的方式导引至光学传感器装置。然而同样也可以使透明的导体电路成型在中间层的这种表面上，该表面背离复合车窗玻璃应被探测湿润程度的外表面。在这种情况下，光学传感器装置可以通过电桥，例如触针在中间层内部与透明的导体电路导电地连接。也可以考虑例如为中间层配设通孔，这些通孔用透明的导电材料填充。
在按本发明的复合车窗玻璃结构的另一种有利的设计方案中，上述用于评估光学接收器的电子信号的评估单元布置在复合车窗玻璃外部。通过这种措施，光学传感器装置布置于复合车窗玻璃区域内的、基本上由光学发送器和光学接收器构成的部分的尺寸可以构造地较小。尤其在这种情况下也可以将光学传感器装置设置在汽车驾驶员的视野中，而不会对视野造成显著影响。
按照按本发明的复合车窗玻璃结构在汽车中的另一种有利的设计方案，光学传感器装置设置在汽车的车内后视镜附近会是有利的。尤其在这种情况下还可能有利的是，透明的导体电路导引到复合车窗玻璃的侧边缘和/或上边缘和/或下边缘，由此可以将光学传感器装置与用于为传感器装置供电的电源(例如汽车蓄电池)和/或用于评估光学接收器的电信号的评估单元之间的导电连接保持得较短，以便在工业批量生产中以有利的方式节约材料和成本。
按照按本发明的复合车窗玻璃结构的另一种有利的设计方案，形式为所谓“全景挡风玻璃”的复合车窗玻璃延伸至将车身的两个相互对置的B柱相连的车顶横梁处。在这种情况下，光学传感器装置通过透明的平面导体电路进行的不可见的导电接触是特别有利的。
本发明还涉及一种汽车，该汽车装备有至少一个如上所述的复合车窗玻璃结构。
附图说明
现在参照附图借助实施例进一步阐述本发明。在附图中：
图1是按本发明的汽车复合车窗玻璃结构沿车辆纵向的示意剖视图；
图2是图1中复合车窗玻璃结构的细节视图；
图3A至3D是图1中复合车窗玻璃结构的复合车窗玻璃的示意立体图，以便示出用于接触光学传感器装置的透明导体电路的各种示例性变型方案。
具体实施方式
图1以示意性的总揽视图示出了整体用附图标记1表示的汽车复合车窗玻璃结构。相应地，按本发明的复合车窗玻璃结构1包括用作挡风玻璃的前部复合车窗玻璃2，它从前部车身区段9延伸至将车身的两个B柱5相互连接的车顶横梁6处。两个B柱5如通常一样在客舱中部区域内承载地连接车辆底部和车辆顶部。就此而言，复合车窗玻璃2可以划分为倾斜于水平线或车道延伸的前部区段3和至少近似平行于水平线或车道延伸的顶部区段4。复合车窗玻璃结构1在汽车的车内后视镜8的区域内包括用于检测复合车窗玻璃2的外表面10的湿润程度的光学传感器，在以下称为雨水传感器7。
在图2中进一步示出了复合车窗玻璃2的结构。相应地，复合车窗玻璃2包括两块玻璃，即外层车窗玻璃11和内层车窗玻璃12，通过它们使汽车客舱18与外部环境分隔开。外层和内层车窗玻璃11、12通过由胶粘的聚合体材料制成的中间层13相互连接。在复合车窗玻璃2的外层和内层车窗玻璃11、12之间的区域内设置有雨水传感器，其中，雨水传感器7容纳在中间层13朝向外层车窗玻璃11敞开的凹槽19中。凹槽19成型为中间层13朝向外层车窗玻璃11的第一表面20的凹陷区。在中间层13朝向内层车窗玻璃12的第二表面21上成型有大量光学透明的、由导电材料制成的平面导体电路14或平面印制电路14。雨水传感器7与透明导体电路14之间的导电连接通过电触针15实现。可选地，透明的平面导体电路14可以成型在中间层13的第一表面20上，由此可以放弃使用触针15。
雨水传感器7用于检测复合车窗玻璃2的外层车窗玻璃11的外表面10被液体打湿的程度。为此目的，雨水传感器7包括用于产生光的光学发送器22，所述光经由未进一步示出的光输入元件作为入射光线16直接入射到外层车窗玻璃11中。在此这样选择入射光线16的入射角，使得光线16在外层车窗玻璃11的外表面10上发生全反射。反射光线17的强度在此与外层车窗玻璃11的外表面10的湿润程度有关。反射光线17经由未进一步示出的光输出元件被雨水传感器7的光学接收器23探测到，该光学接收器23产生基于所接收的光强度的电信号。这种雨水传感器7的各部件(包括光输入和输出元件)的结构和工作方式对于本领域技术人员来说是已知的，因此不必在此对其进一步阐述。
雨水传感器7通过透明的平面导体电路14与示意性示出的用于评估光学接收器的电信号的评估单元25连接，其中，评估单元25集成在示意性示出的控制装置24中，该控制装置24用于自动地控制未进一步示出雨刷设备以便刷去复合车窗玻璃2上的水。控制装置24以及评估单元25位于复合车窗玻璃2外部。
透明的平面导体电路14由基于具有较低电阻率的氧化半导体的透明导电氧化物，例如铟锡氧化物(In2O3:SnO2)构成。透明的平面导体电路14通过在中间层13的第二表面21上汽化渗镀氧化层并且接下来选择性地移除氧化层区段来制造。通过平面导体电路14的宽度可以有针对性地调节其电阻。也可以考虑，作为备选方案为中间层13的第二表面21制造掩模，其中，相应于期望的导体电路14对掩模开槽，接着在制造了掩模的第二表面21上汽化渗镀氧化层。
在图3A至3D中示出了透明的平面导体电路14走向的各种示例性变型方案。在图3A中，透明的导体电路14沿车辆横向延伸至复合车窗玻璃2的两个侧边缘26。在图3B中，透明的导体电路14沿车辆纵向延伸至复合车窗玻璃2设置在车顶横梁6上的上边缘28。在图3C中，透明的导体电路14既沿车辆横向延伸至两个侧边缘26，还沿车辆纵向延伸至复合车窗玻璃2设置在前部车身区段9上的下边缘27。在图3D中，透明的导体电路14既沿车辆横向延伸至两个侧边缘26，还倾斜于车辆纵向延伸至复合车窗玻璃2的上边缘28。
如已结合图2阐述过的那样，透明的导体电路14用于将雨水传感器7与控制装置24导电地连接以便传递电信号来根据复合车窗玻璃2的外表面10的湿润程度自动地控制雨刷设备。此外，透明的导体电路14用于导电地连接(未示出的)为雨水传感器7供电的车辆蓄电池。如结合图3A至3D示出的那样，透明的导体电路14的各种走向可以有针对性地与控制装置24或者车辆蓄电池的位置匹配，以便将导电连接保持得尽可能短。
在按本发明的复合车窗玻璃结构1中，用于检测外层车窗玻璃11的外表面10的湿润程度的入射光线16直接入射到外层车窗玻璃11中，因此内层车窗玻璃10或中间层13的光学不均匀性不会产生影响。雨水传感器7可以设计得相对较小，因为评估单元25布置在复合车窗玻璃2之外。由于透明的导体电路14可随机构造的、不影响驾驶员自由视线的走向，可以在雨水传感器7与评估单元25或车辆蓄电池之间实现较短的导电连接。
附图标记清单
1复合车窗玻璃结构
2复合车窗玻璃
3前部区段
4车顶区段
5B柱
6车顶横梁
7雨水传感器
8车内后视镜
9前部车身区段
10外表面
11外层车窗玻璃
12内层车窗玻璃
13中间层
14导体电路
15触针
16入射光线
17反射光线
18客舱
19凹槽
20第一表面
21第二表面
22发送器
23接收器
24控制装置
25评估单元
26侧边缘
27下边缘
28上边缘

Claims (8)

1.一种尤其用于汽车的复合车窗玻璃结构(1)，带有包括至少两块通过中间层(13)相互连接的车窗玻璃(11、12)的复合车窗玻璃(2)，以及带有至少一个用于光学探测所述复合车窗玻璃(2)背离所述中间层(13)的外表面(10)上的湿度的光学传感器装置(7)，其中，所述光学传感器装置(7)布置在所述两块车窗玻璃(11、12)之间并且借助透明的平面导体电路(14)被导电接触。
2.按权利要求1所述的复合车窗玻璃结构(1)，其特征在于，所述光学传感器装置(7)布置在所述中间层(13)朝向所述复合车窗玻璃(2)的外表面(10)敞开的凹槽(19)中。
3.按权利要求1或2所述的复合车窗玻璃结构(1)，其特征在于，所述透明的平面导体电路(14)设置在所述中间层(13)的表面(20、21)上。
4.按权利要求1至3之一所述的复合车窗玻璃结构(1)，其特征在于，在所述复合车窗玻璃(2)外部设置有用于评估所述光学传感器装置(7)的电子信号的评估单元(25)。
5.按权利要求1至4之一所述的复合车窗玻璃结构(1)，其特征在于，所述透明的平面导体电路(14)被导引到所述复合车窗玻璃(2)的至少一个侧边缘(26)和/或下边缘(27)和/或上边缘(28)处。
6.按权利要求1至5之一所述的用于汽车的复合车窗玻璃结构(1)，其特征在于，所述光学传感器装置(7)设置在汽车的车内后视镜(8)附近。
7.按权利要求1至6之一所述的用于汽车的复合车窗玻璃结构(1)，其特征在于，所述复合车窗玻璃(2)延伸至将车身的相互对置的B柱(5)相连的车顶横梁(6)处。
8.一种具有至少一个按权利要求1至7之一所述的复合车窗玻璃结构(1)的汽车。
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