DE10005248A1 - Sensoranordnung für Scheiben insbesondere von Fahrzeugen - Google Patents

Abstract

Bei der Sensoranordnung erfolgt die Signalleitung zwischen einem Regensensor (8) und einem am oberen Scheibenrand (9) angebrachten Signalübermittlungselement (10) mittels optischer Kopplung, wobei die Scheibe (1) selbst als Lichtleiter für Lichtimpulse (16) dient. Die Spannungsversorgung des Regensensors (8) erfolgt über eine in den Regensensor (8) integrierte bzw, nahe bei ihm angeordnete Solarzelle (17). Ein mit der Solarzelle (17) ebenfalls verbundener Akkumulator (18) kann von der Solarzelle (17) im Falle von einstrahlendem Licht aufgeladen werden und stellt sicher, dass die Betriebsspannung des Regensensors (8) auch bei Fehlen von Licht zur Verfügung steht. Der Regensensor (8) und die Solarzelle (17) sind in einen (gestrichelt angedeuteten) Fuß (19) eines Fahrzeug-Innenspiegels (20) integriert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für einen an einer Scheibe insbesondere eines Fahrzeugs angebrachten Sensor wie zum Beispiel einen Lichtsensor, einen Regensensor oder dergleichen, mit wenigstens einer Signalübertragungsstrecke zur Übertragung eines Signals zwischen einem in einem Abstand zum Scheibenrand angeordneten Sensorelement und einem Signalübermittlungselement zur Übermittlung des Signals zu einer ausserhalb der Scheibe vorgesehenen Signalverarbeitungseinrichtung oder vice versa.

Die Erfindung betrifft ferner eine Energieversorgungs­ einrichtung für eine Sensoranordnung.

An Scheiben von Kraftfahrzeugen eingesetzte Licht- und Regensensoren werden bislang über herkömmliche elektrische Kabel mit der übrigen Fahrzeugelektrik verbunden. Diese Kabel dienen zum einen der Spannungszufuhr und zum anderen der Übertragung von Steuersignalen oder etwa sensierten Signalen. Je nach Position der Sensoren an der Scheibe (z. B. Windschutzscheibe oder Heckscheibe) wird hierfür ein eigener Kabelkanal benötigt, der vom Sensor bis zum Scheibenrand reicht.

Der Kabelkanal zum Licht- oder Regensensor wirkt sich nun störend auf das Design beispielsweise der Windschutzscheibe aus und behindert insbesondere das für den Fahrer frei zur Verfügung stehende Sichtfeld.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, welche die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und dabei zugleich einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weiterführende und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.

Die Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass die Scheibe als Träger für die Signalübertragung ausgebildet ist. Die Herstellung der Signalübertragungsstrecke kann daher vorteilhaft in einem oder wenigen Arbeitsschritten, gleichzeitig mit der Herstellung der Scheibe, erfolgen. Die Signalkopplung und gegebenenfalls die Spannungsversorgung wirken sich zudem nicht mehr störend auf das Design und das Sichtfeld der Scheibe aus. Dies hat insbesondere bei Windschutzscheiben und Heckscheiben von Fahrzeugen erhebliche Vorteile in punkto Fahrsicherheit.

Die Erfindung ist dann besonders vorteilhaft, wenn das jeweilige Sensorelement nicht direkt am Scheibenrand, sondern mit einem gewissen Abstand zum Scheibenrand positioniert werden muss, beispielsweise bei in der Fahrzeugmittelachse angeordneten Regensensoren zur Benutzung bei einer Gegenlauf- Wischeranlage.

Zudem wird eine Integration eines Licht- und/oder Regensensors in einen Spiegelfuß auch dann möglich, wenn dieser an beliebiger Stelle auf der Scheibe, jedoch mit Abstand zum Scheibenrand, angeordnet ist. Das mit dem Sensorelement korrespondierende Signalübermittlungselement ist vorzugsweise nahe dem Scheibenrand angeordnet.

Vorteilhaft sind das Sensorelement als Signalsender und das Signalübertragungselement als Signalempfänger ausgebildet. Dies ermöglicht die Ausbildung einer 'aktiven' Signalübertragungsstrecke und damit eine Vielzahl räumlicher Ausgestaltungen des Signalträgers Fahrzeugscheibe.

In einer ersten erfindungsgemäßen Variante erfolgt die Übertragung mittels optischer Lichtleitung durch die Scheibe hindurch. Die Scheibe dient dabei gewissermaßen als Lichtleiter ähnlich einer optischen Glasfaser.

Gemäß einer zweiten Variante erfolgt die Übertragung mittels elektrischer Leitung über optisch unsichtbare elektrische Leiter, insbesondere über auf die Scheibe wenigstens einseitig aufgedampfte Metallisierungschichten. Die Metallisierungsschichten können im Falle einer Verbundscheibe entweder zwischen den Verbundgläsern oder auf der Aussenseite einer der beiden Verbundgläser angebracht sein. Auch können beide Aussenseiten, gegebenenfalls zusammen mit der Verbundglasinnenseite, für die Metallisierung verwendet werden, um beispielsweise die Spannungsversorgungsleitungen galvanisch von den Signalleitungen zu trennen, um etwa im Falle einer regennassen Scheibe Kurzschlüsse zwischen diesen Leitungen wirksam zu vermeiden.

Die bei Kraftfahrzeugen vorhandenen Innenspiegel werden zunehmend mittels Tragelementen an der jeweiligen Windschutzscheibe befestigt. Vorteilhaft können dabei das bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung vorgesehene Sensorelement und das mit der Scheibe verbundene Tragelement als Baueinheit ausgebildet sein.

Im Falle einer rein optischen Signalübertragung schlägt die Erfindung ferner eine Energieversorgungseinrichtung vor, die wenigstens ein analem Sensorelement vorgesehenes fotovoltaisches Element vorsieht. Dadurch kann vorteilhaft auf elektrische Leitungsverbindungen gänzlich verzichtet werden, womit die Sensoranordnung nahezu keinerlei Auswirkungen mehr auf das Design der Scheibe sowie das freie Sichtfeld hat.

Das fotovoltaische Element kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform mit einem Lichtstrahl einer an dem Fahrzeug angeordneten im sichtbaren oder unsichtbaren Wellenlängenbereich strahlenden Lichtquelle mit Energie versorgt werden. Auf diese Weise ist die Energieversorgung unabhängig vom Umgebungslicht des Fahrzeugs und insbesondere auch bei Dunkelheit gewährleistet. Die Lichtquelle wird dabei vorzugsweise außerhalb des Sichtbereichs des Fahrers so angeordnet, dass die Lichtquelle in optimaler Weise auf das fotovoltaische Element einstrahlen kann.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das fotovoltaische Element durch das Umgebungslicht mit Licht beaufschlagbar ist.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die von dem fotovoltaischen Element erzeugte Energie in einem Energiespeicher, vorzugsweise einem Akkumulator, speicherbar ist. Hierbei können beispielsweise Zustände überbrückt werden, in denen die obenerwähnte Lichtquelle ausfällt oder in denen kein oder nur ein geringes Umgebungslicht vorliegt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht dabei vor, dass die Lichtquelle abhängig von der gespeicherten Energie im Energiespeicher, vorzugsweise abhängig vom Spannungswert am Akkumulator zugeschaltet wird. Vorteilhaft wird dabei die Lichtquelle dann zugeschaltet, wenn die gespeicherte Energie im Akkumulator bzw. die an dem Akkumulator anliegende Spannung unter einen vorgegebenen Wert sinkt. Hierdurch wird ein erneutes Aufladen des Akkumulators - auch unabhängig vom Umgebungslicht - bewirkt.

Statt eines diskreten Kabelkanals kann bei einer erfindungsgemäß ebenfalls vorgeschlagenen Scheibe die Signalübertragungsstrecke in einem oder nur wenigen Arbeitsschritten, gleichzeitig mit der Herstellung der Scheibe, erfolgen. Zudem wirken sich die Signalkopplung und gegebenenfalls die Spannungsversorgung nicht mehr störend auf das Design und das Sichtfeld der Scheibe aus.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei sich gleiche Referenzzeichen auf funktional gleiche oder ähnliche Merkmale beziehen. In Zusammenschau mit den Ansprüchen ergeben sich daraus weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung.

Im Einzelnen zeigen

Fig. 1 eine in Frontansicht schematisiert dargestellte Windschutzscheibe mit einer Regensensoranordnung nach dem Stand der Technik; und

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Windschutzscheibe mit einer erfindungsgemäßen Regensensoranordnung.

Die in Fig. 1 dargestellte Windschutzscheibe 1 weist Scheibenwischer 2, 3 auf, die sich um jeweilige Drehachsen 4, 5 gegenläufig bewegen (angedeutet durch Wischstreifen 6, 7) und deren Wischwirkung sich demnach auf Scheibenbereiche I-III beschränkt. Demzufolge ist ein Bereich IV von der Wischung ausgenommen. Ein Regensensor 8 ist somit noch in dem von der Wischwirkung betroffenen Bereich I-III, in einem Abstand D vom oberen Scheibenrand 9 entfernt, angeordnet. Die dem oberen Scheibenrand 9 nächstgelegene elektronische Komponente 10, zum Beispiel die Dachbedieneinheit im Dachhimmel, empfängt das vom Regensensor 8 sensierte Signal über eine Signalleitung 11 und leitet es über den Kabelbaum 14 vorverarbeitet oder unverändert an die (hier nicht gezeigte) Fahrzeugelektronik zur weiteren Verarbeitung weiter. Die elektronische Komponente 10 versorgt den Regensensor 8 außerdem über Versorgungsleitungen 12, 13 mit einer elektrischen Betriebsspannung.

Bei der in Fig. 2 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt die Signalleitung zwischen dem Regensensor 8 und dem am oberen Scheibenrand 9 angeordneten Signalübermittlungselement 10 mittels optischer Kopplung, wobei die Scheibe 1 selbst, und zwar innerhalb eines zwischen dem Regensensor 8 und dem Signalübermittlungselement 10 ausgebildeten Bereichs 15, als Lichtleiter für Lichtimpulse 16 dient.

Die Spannungsversorgung des Regensensors 8 erfolgt über eine in den Regensensor 8 integrierte bzw. nahe bei ihm angeordnete Solarzelle 17. Ein mit der Solarzelle 17 ebenfalls verbundener Akkumulator 18 wird von der Solarzelle 17 im Falle von einstrahlendem Aussenlicht automatisch aufgeladen und stellt sicher, dass auch bei Fehlen von Aussenlicht, insbesondere bei Fahrten im Dunkeln, die für den Regensensor 8 benötigte Betriebsspannung zur Verfügung steht.

Die Solarzelle 17 kann auch mittels einer am Fahrzeug vorgesehenen Lichtquelle 21, die nicht im Sichtfeld des Fahrers, jedoch im Empfangsfeld des Sensors angeordnet ist und vorzugsweise stark gebündeltes Licht 22 im sichtbaren oder unsichtbaren Wellenlängenbereich auf die Solarzelle 17 abstrahlt, mit Energie versorgt werden, womit eine konstante, von der Umgebungshelligkeit unabhängige Spannungsversorgung des Regensensors 8 gewährleistet wird.

Der Regensensor 8 und die Solarzelle 17 sind in dem Ausführungsbeispiel in einen (gestrichelt angedeuteten) Fuß 19 eines Fahrzeug-Innenspiegels 20 integriert und daher zumindest für den Fahrer nicht sichtbar angeordnet. Insbesondere wird auch das freie Sichtfeld des Fahrers in keiner Weise eingeschränkt. Da auch die optische Signalübertragungsstrecke 15 nach aussen hin nicht sichtbar in Erscheinung tritt, ist demnach auch die gesamte Sensoranordnung völlig unsichtbar.

Alternativ (hier nicht gezeigt) können die Leitungen für die Signalübertragung und für die Spannungsversorgung auch durch nicht sichtbare, auf der Innenseite der Verbundscheibe aufgebrachte, insbesondere aufgedampfte Leiterbahnen - ähnlich den Leitungen bei beheizbaren Heckscheiben - realisiert sein. Dabei ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei der ersten Variante.

Claims (13)

1. Sensoranordnung für einen an einer Scheibe (1) insbesondere eines Fahrzeugs angebrachten Sensor, wie zum Beispiel ein Lichtsensor, ein Regensensor oder dergleichen, mit wenigstens einer Signalübertragungsstrecke (11-13) zur Übertragung eines Signals zwischen einem in einem Abstand (D) zum Scheibenrand (9) angeordneten Sensorelement (8) und einem Signalübermittlungselement (10) zur Übermittlung des Signals zu einer ausserhalb der Scheibe (1) vorgesehenen Signalverarbeitungseinrichtung oder vice versa, da­ durch gekennzeichnet, dass die Scheibe (1) als Träger für die Signalübertragung ausgebildet ist.

2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (8) als Signalsender und das Signalübertragungselement (10) als Signalempfänger ausgebildet sind.

3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung mittels optischer Lichtleitung (15, 16) durch die Scheibe (1) hindurch erfolgt.

4. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung mittels elektrischer Leitung über optisch unsichtbare elektrische Leiter, insbesondere über (eine) auf die Scheibe (1) wenigstens einseitig aufgedampfte Metallisierungschicht(en), erfolgt.

5. Sensoranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (8) in ein mit der Scheibe (1) verbundenes Tragelement (19) eines Innenspiegels (20) des Fahrzeugs baulich integriert ist.

6. Energieversorgungseinrichtung für eine Sensoranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass wenigstens ein fotovoltaisches Element (17) an dem Sensorelement (8) vorgesehen ist.

7. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das fotovoltaische Element (17) mit einem Lichtstrahl (22) einer an dem Fahrzeug angeordneten im sichtbaren oder unsichtbaren Wellenlängenbereich strahlenden Lichtquelle (21) mit Energie versorgt wird.

8. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das fotovoltaische Element (17) mit Umgebungslicht beaufschlagbar ist.

9. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das fotovoltaische Element (17) erzeugte Energie in einem Energiespeicher, vorzugsweise einem Akkumulator, speicherbar ist.

10. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (21) abhängig von der gespeicherten Energie im Energiespeicher, vorzugsweise abhängig vom Spannungswert am Akkumulator, zugeschaltet wird.

11. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (21) zugeschaltet wird, wenn die in dem Akkumulator gespeicherte Energie, vorzugsweise die an dem Akkumulator anliegende Spannung, unter einen vorgegebenen Wert sinkt.

12. Fahrzeugscheibe, insbesondere Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch eine Sensoranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.

13. Windschutzscheibe nach Anspruch 12 mit integriertem Innenspiegel, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (8) in Baueinheit mit einem mit der Scheibe (1) verbundenen Tragelement (19) des Innenspiegels (20) gebildet ist.