DE102006059554A1 - Optoelektronische Sensoreinrichtung - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine optoelektronische Sensoreinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, die mittels eines gelartigen Koppelmediums optisch an eine Scheibe angekoppelt ist, wobei das Koppelmedium von einem umlaufenden Rand umgeben ist und wobei der Rand aus einem dehnbaren Material besteht.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Sensoreinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, die mittels eines gelartigen Koppelmediums optisch an eine Scheibe angekoppelt ist, wobei das Koppelmedium von einem umlaufenden Rand umgeben ist.
• Derartige Sensoreinrichtungen können, wie in der nachfolgenden Beschreibung ausgeführt, bevorzugt in Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommen. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch stationäre Anwendungen möglich, beispielsweise für Überwachungszwecke in Gebäuden.
• Bei solchen Sensoreinrichtungen besteht das Problem, dass es beim Anfügen des Sensorgehäuses an die Scheibe zu Luftblaseneinschlüssen zwischen der Scheibe und dem Koppelmedium kommen kann.
• Aus der deutschen Patentanmeldung DE 101 19 219 A1 ist eine Sensoreinrichtung bekannt, die zwischen einem Sensorgehäuse und einer Fahrzeugscheibe ein gummi- oder gelartiges Koppelmedium aufweist. Zur Vermeidung von Luftblaseneinschlüssen wird vorgeschlagen, an geeigneter Stelle einen Abluftkanal vorzusehen. Diese Lösung ist nicht unproblematisch, da der Abluftkanal nicht an beliebigen, sondern nur an besonders geeigneten Stellen auf der Gehäuseoberfläche angeordnet sein darf und diese Stelle vom Koppelmedium freigehalten werden muss. Dies ist für manche Anwendungen unerwünscht, da hierbei die optisch wirksame Oberfläche des Sensorgehäuses unterbrochen ist.
• Es stellte sich die Aufgabe, eine optoelektronische Sensoreinrichtung zu schaffen, die auf einfache Weise eine luftblasenfreie Ankopplung an eine Scheibe ermöglicht und dabei die vorgenannten Nachteile vermeidet.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Rand aus einem dehnbaren Material besteht.
• Vorgeschlagen wird somit, an einem Sensorgehäuse eine Umrandung aus einem nichtstarren Material vorzusehen, die als Montagehilfe zum Anfügen des Koppelmediums an die Außenfläche des Sensors einerseits und an die Scheibe anderseits dient.
• Das Koppelmedium besteht vorzugsweise aus einem gelartigen, optisch hochtransparenten Material, wie etwa einem Silikongel. Die Umrandung ist vorzugsweise aus einem elastisch dehnbaren Material gebildet und hat bevorzugt die Form eines umlaufenden Dichtungsrings.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine Seitenansicht der optoelektronischen Sensoreinrichtung,
• 2 eine Vorderansicht der optoelektronischen Sensoreinrichtung,
• 3 einige Komponenten der Sensoreinrichtung,
• 4 eine Schnittdarstellung der Sensoreinrichtung,
• 5 eine Detailansicht der 4.
• Die 1 zeigt einen an eine Fahrzeugscheibe (1) angekoppelten optoelektronischen Sensor. Das Sensorgehäuse (4) beinhaltet eine Kamera zur Erfassung der Fahrzeugumgebung. Die mechanische Verbindung des Sensorgehäuses (4) an die Fahrzeugscheibe (1) erfolgt über einen mit der Fahrzeugscheibe (1) verbundenen Haltering (3). Das Sensorgehäuse (4) ist mittels einer bügelförmigen Feder (10) am Haltering (3) befestigt, wobei die Feder (10) zudem eine mit einem Koppelmedium (5) versehene Fläche an die Fahrzeugscheibe (1) anpreßt.
• Zur Verdeutlichung ist der Sensor in der 2 mit Blick auf die mit dem Koppelmedium (5) versehene Fläche unter Weglassung der Fahrzeugscheibe dargestellt. Erkennbar ist der Haltering (3), der mehrere Abstandshalter (7) und einen umlaufenden Kragen (9) aufweist. Der breite Randabschnitt (12) neben dem Kragen (9) ist zur Aufbringung einer Kleberaupe vorgesehen, mittels der der Haltering (3) an der Fahrzeugscheibe befestigbar ist. Die Abstandshalter (7) definieren die genaue Lage des Halterings (3) relativ zur Fahrzeugscheibe und garantieren eine parallele Ausrichtung des Halterings (3).
• Innerhalb des Kragens (9) ist das Koppelmedium (5) als eine trapezförmige Fläche erkennbar, die von einem umlaufenden Rand (2) eingefaßt ist. Das Koppelmedium (5) besteht aus einem hochtransparenten Silikongel. Der umlaufende Rand (2) besteht aus einem nicht starren, also entweder plastisch oder vorzugsweise elastisch dehnbaren Material, wie beispielsweise einem elastomeren Kunststoff, und bildet einen Dichtungsring aus, dessen Form in der 3 deutlich erkennbar ist.
• 3 zeigt einen Optikkörper, der die optische Verbindung zu einer nicht dargestellten Kamera herstellt und der hier als ein Prisma (6) ausgebildet ist. Bedarfsweise kann der Optikkörper auch als eine Linse ausgeführt sein. Auf der Oberseite des Prismas (6) ist das Koppelmedium (5) aufgebracht, welches das Prisma (6) und damit auch die Kamera optisch an die Fahrzeugscheibe ankoppelt.
• Sowohl das Prisma (6) als auch das Koppelmedium (5) sind von einem umlaufenden Dichtungsring (2) umrandet, wobei „Dichtungsring" hier als zusammenfassender Begriff für eine in sich geschlossene und eine Berandung ausbildende Struktur steht, deren Geometrie aber, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, nicht unbedingt als kreisförmig vorausgesetzt wird.
• Der Dichtungsring (2) bildet zwei stufenförmige Abschnitte aus, wobei ein breiterer unterer Abschnitt (2b) um eine Außenkante des Prismas (6) herumläuft und ein schmalerer oberer Abschnitt (2a) einen bis auf eine Seite geschlossenen Aufnahmebereich für das Koppelmedium (5) bildet. Beide Abschnitte (2a, 2b) sind über einen schmalen Steg (2c) einstückig miteinander verbunden.
• Eine obere Kante (2d) des Dichtungsrings (2) liegt in einer Ebene parallel zum Prisma (6) und ist scharfkantig ausgeführt, so dass das Koppelmedium (5) bei ausreichender Füllung mit Hilfe der Oberflächenspannung eine Wölbung oberhalb dieser Kante (2d) ausbilden kann.
• Beim Anpressen des Prismas (6) an die Fahrzeugscheibe gerät das über den Dichtungsring (2) überstehende Koppelmedium (5) als erstes mit der Fahrzeugscheibe in Kontakt und gewährleistet somit eine blasenfreie Ankopplung. Beim weiteren Anpressvorgang bis zur definierten Anlage von Abstandhaltern zwischen Prisma und Scheibe wird das gelartige Koppelmedium radial nach außen verdrängt und verformt dabei den oberen Abschnitt (2a) des Dichtungsrings (2) nach außen in einen um den Dichtungsring (2) herum angeordneten Freiraum. In diesen Freiraum (8), dargestellt in der 5, kann bei einem hohen Druckeintrag beim Anpressvorgang ein überschüssiger Teil des Koppelmediums (5) auch über den oberen Abschnitt (2a) des Dichtungsrings (2) hinaus ausweichen. Die an die Fahrzeugscheibe (1) angekoppelte Sensoreinrichtung ist in der 4 in einer Schnittansicht dargestellt. Erkennbar ist die Lage des Prismas (6) innerhalb des Sensorgehäuses (4) und ein im Inneren des Sensorgehäuses (4) angeordnetes Kameraobjektiv (11).
• In einem Detail A der 4, das in der 5 vergrößert abgebildet ist, ist die Ankopplung des Prismas (6) an die Fahrzeugscheibe (1) besonders deutlich erkennbar. Das Koppelmedium (5) ist zwischen der Oberfläche des Prismas (6) und der Innenseite der Fahrzeugscheibe (1) eingefaßt und wird zusätzlich seitlich durch den oberen Abschnitt (2a) des Dichtungsrings (2) abgestützt. Neben dem oberen Abschnitt (2a) des Dichtungsrings (2) ist in Richtung auf den Haltering (3) der Freiraum (8) ausgespart. Der untere Abschnitt (2b) des Dichtungsrings (2) ist zwischen dem Prisma (6) und dem Sensorgehäuse (4) eingefaßt und dichtet damit zugleich das Sensorgehäuse (4) gegen äußere Einflüsse ab.
• Der obere Abschnitt (2a) des Dichtungsrings (2) ist so flexibel, dass er einem erhöhten Druck im Aufnahmebereich des Koppelmediums (5) in Richtung auf den Freiraum (8) ausweichen kann. Dadurch kann beim Anpressvorgang zwischen der Fahrzugscheibe (1) und dem Koppelmedium (5) befindliche Luft über den hierbei wie ein Ventil wirkenden oberen Abschnitt (2a) des Dichtungsrings (2) in den Freiraum (8) entweichen.
• Auch beim Anpressen des Koppelmediums (5) gegen die Fahrzeugscheibe (1) wölbt sich der obere Abschnitt (2a) des Dichtungsrings (2), anders als in der 5 dargestellt, unter dem Druck des Koppelmediums (5) ein Stück weit in Richtung auf den Freiraum (8) und ermöglicht so ein Fließen des Koppelmediums (5), bis es plan an der Fahrzeugscheibe (1) und der Oberfläche des Prismas (6) anliegt.

1

Scheibe

2

Rand (Dichtungsring)

2a

oberer Abschnitt (des Dichtungsrings)

2b

unterer Abschnitt (des Dichtungsrings)

2c

Steg

2d

obere Kante

3

Haltering

4

Sensorgehäuse

5

Koppelmedium

6

Optikkörper (Prisma)

7

Abstandshalter

8

Freiraum

9

Kragen

10

Feder

11

Kameraobjektiv

12

Randabschnitt

Claims (11)

1. Optoelektronische Sensoreinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, die mittels eines gelartigen Koppelmediums optisch an eine Scheibe angekoppelt ist, wobei das Koppelmedium von einem umlaufenden Rand umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (2) aus einem dehnbaren Material besteht.
2. Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rand (2) aus einem elastisch dehnbaren Material besteht.
3. Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (2) aus einem elastomeren Kunststoff besteht.
4. Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmedium (5) aus einem hochtransparenten Material besteht.
5. Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmedium (5) ein Silikongel ist.
6. Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand durch eine ringförmige Dichtung (2) ausgebildet ist.
7. Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Dichtung (2) mit einem starren Sensorgehäuse (4) oder einem Optikkörper (6) verbunden ist.
8. Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) zugleich den Übergangsbereich zwischen dem Optikkörper (6) und dem Sensorgehäuse (4) abdichtet.
9. Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Oberkante (2d) des Randes (2) eine scharfkantige Geometrie aufweist
10. Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine Kamera ist oder aufweist.
11. Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass um den Rand (2) herum zumindest abschnittsweise ein Freiraum (8) vorgesehen ist.