DE102009011614A1

DE102009011614A1 - Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009011614A1
Application number: DE102009011614A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hillesheim; Thomas Weber; Michael Röhr; Frank Hagen
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-03-05
Also published as: DE102009011614B4

Abstract

Beschrieben wird eine Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem an einer Fahrzeugscheibe befestigbaren Halterahmen, mit einem an den Halterahmen anfügbaren Sensorgehäuse, und mit einer federnden Spannvorrichtung, die im montierten Zustand mit dem Halterahmen verbunden ist und das Sensorgehäuse federnd an die Fahrzeugscheibe anpresst, wobei die Spannvorrichtung als eine aus Draht geformte doppelte Schenkelfeder ausgebildet ist, die an einer bügelartigen Federaufnahme verschwenkbar angeordnet ist, und wobei die doppelte Schenkelfeder einstückig durch zwei parallel zueinander angeordnete Schenkelfedern ausgebildet ist, die jeweils einen kurzen Federschenkel aufweisen, welche beide am Sensorgehäuse gelagert sind, und die jeweils einen langen Federschenkel aufweisen, welche beide über einen Verbindungsabschnitt einstückig miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem an einer Fahrzeugscheibe befestigbaren Halterahmen, mit einem an den Halterahmen anfügbaren Sensorgehäuse, und mit einer federnden Spannvorrichtung, die im montierten Zustand mit dem Halterahmen verbunden ist und das Sensorgehäuse federnd an die Fahrzeugscheibe anpresst.
Eine derartige Sensoranordnung ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 56 241 A1 beschrieben. Die Sensoranordnung weist als federelastische Spannvorrichtung eine u-förmige Blattfeder auf, deren Endabschnitte nach der Montage mit einem an einer Fahrzeugscheibe festgelegten Befestigungsring verbunden sind, und der ein dosenförmiges Sensorgehäuse übergreift und an die Fahrzeugscheibe anpresst. Das Sensorgehäuse besteht aus zwei Gehäusehälften, die über angeformte Rastnasen und Rastbügel miteinander verbunden sind. Die Blattfeder ist an der Rückseite eines Sensorgehäuseteils fixiert.
Da die Blattfeder die Kraft zum Anpressen des Sensorgehäuses an die Fahrzeugscheibe erzeugt, ist auch die erforderliche Montagekraft zum Verbinden der Blattfeder mit dem Befestigungsring relativ hoch. Hierdurch ist die Montage des Sensorgehäuses an die Fahrzeugscheibe unkomfortabel und relativ aufwendig.
Es stellte sich die Aufgabe, eine Sensoranordnung zu schaffen, mit einer einfach herstellbaren und montierbaren Spannvorrichtung, bei der die Befestigung des Sensorgehäuses an der Fahrzeugscheibe eine nur geringe Montagekraft erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spannvorrichtung als eine aus Draht geformte doppelte Schenkelfeder ausgebildet ist, die an einer bügelartigen Federaufnahme verschwenkbar angeordnet ist, und dass die doppelte Schenkelfeder einstückig durch zwei parallel zueinander angeordnete Schenkelfedern ausgebildet ist, die jeweils einen kurzen Federschenkel aufweisen, welche beide am Sensorgehäuse gelagert sind, und die jeweils einen langen Federschenkel aufweisen, welche beide über einen Verbindungsabschnitt einstückig miteinander verbunden sind.
Die Befestigung des Spannbügels erfolgt in zwei Montageschritten und zwar ersten durch das Einhaken der Federaufnahme am Halterahmen und zweitens durch das Spannen der doppelten Schenkelfeder. Die Montageschritte sind sehr einfach und komfortabel ausführbar. Eine geringe Montagekraft wird dadurch erreicht, dass die doppelte Schenkelfeder eine hohe Anpresskraft über eine große Hebelübersetzung erreicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung hervor. Es zeigen
1 eine erfindungsgemäße Sensoranordnung in einer Explosionsdarstellung,
2 die zusammengefügte Sensoranordnung nach dem Anbringen der Federaufnahme am Halterahmen,
3 die fertig montierte Sensoranordnung.
Die 1 zeigt die Einzelteile einer Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug in einer Explosionsdarstellung. Die Sensoranordnung besteht aus einem Sensorgehäuse 3, welches mittels einer federnden Spannvorrichtung an einem Halterahmen 6 befestigbar ist. Innerhalb des Sensorgehäuses 3 sind nicht dargestellte optische und elektronische Bauelemente angeordnet, die zusammen hier nicht näher beschriebene Sensoren ausbilden. Diese Sensoren können beispielsweise zur Erfassung optischer Strahlung oder zur Erkennung von Benetzungsereignissen auf einer nicht dargestellten Fahrzeugscheibe vorgesehen sein.
Um eine einfache Montage der optischen und elektronischen Bauelemente zu ermöglichen, ist das Sensorgehäuse 3 zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem Sensorgehäusekörper 5 und einem Sensorgehäusedeckel 4, wobei die beiden Sensorgehäuseteile (4, 5) durch eine Rastverbindung zusammengehalten werden. Die Rastverbindung ist durch am Sensorgehäusedeckel 4 angeformte Rastlaschen 16 und am Sensorgehäusekörper 5 angeformte Rastnasen 15 gebildet.
Das Sensorgehäuse 3 ist im endmontierten Zustand durch den Halterahmen 6 an der Fahrzeugscheibe befestigt, wobei der Halterahmen 6, beispielsweise durch eine Verklebung, mit der nicht dargestellten Fahrzeugscheibe fest verbunden ist. Der Halterahmen 6 bildet einen umlaufenden Rand aus, der das Sensorgehäuse 3 umgibt. Die Ankopplung der innerhalb des Sensorgehäuses 3 angeordneten Sensoren an die Fahrzeugscheibe erfolgt über eine flexible Ankoppelfläche 7, die beispielsweise als Silikonpad ausgeführt ist. Die flexible Ankoppelfläche 7 bildet eine äußere Fläche des Sensorgehäuses 3 und wird durch die Federkraft der federnden Spannvorrichtung an die Fahrzeugscheibe angepresst.
Die Spannvorrichtung ist durch eine doppelte Schenkelfeder 1 gebildet, die mittels einer Federaufnahme 2 am Halterahmen 6 befestigt ist. Die einstückig geformte doppelte Schenkelfeder 1 besitzt die Form von zwei parallel zueinander angeordneten Schenkelfedern 21, die über einen Verbindungsabschnitt 20 miteinander verbunden sind. Die die doppelte Schenkelfeder 1 bildenden Schenkelfedern 21 sind dabei entweder identisch oder, wie in der 1 dargestellt, zueinander spiegelsymmetrisch ausgebildet. Jede Schenkelfeder 21 weist einen kurzen Federschenkel 8 und einen langen Federschenkel 9 auf, zwischen denen eine aus mehreren Windungen bestehenden Federwicklung 18 angeordnet ist. Die Enden der langen Federschenkel 9 gehen in den die Schenkelfedern 21 verbindenden Verbindungsabschnitt 20 über. Der Verbindungsabschnitt 20 weist, mehrere mäanderförmige Abwinklungen 10 auf.
Die Federaufnahme 2 ist als ein im wesentlichen u-förmiger Drahtbügel ausgeführt. Die freien Endabschnitte dieses Drahtbügel sind zusätzlich um jeweils 90° abgewinkelt und bilden dadurch Haken 17 aus, die an Aussparungen 22 am Halterahmen 6 angefügt werden können.
Die doppelte Schenkelfeder 1 und die Federaufnahme 2 sind aus kaltverfestigtem Federdraht gefertigt. Die Federaufnahme 2 muss bereits im Herstellungsprozess der doppelten Schenkelfeder 1 in die Windungen der Federwicklung 18 eingebracht und später an den Enden umgebogen werden; eine nachträgliche Montage ist nicht möglich.
Die Befestigung der doppelten Schenkelfeder 1 am Sensorgehäuse 3 erfolgt durch am Sensorgehäusedeckel 4 angeformte Rastelemente 19, in die die doppelte Schenkelfeder 1 am Sensorgehäusedeckel 4 eingerastet wird.
Abgebogene Endabschnitte 23 der doppelten Schenkelfeder 1, dargestellt in der 2, verhindern dabei ein seitliches Herausrutschen aus den Rastelementen 19 und fixieren die axiale Lage der doppelten Schenkelfeder 1. Das Sensorgehäuse 3 mit der soweit vormontierten doppelte Schenkelfeder 1 und Federaufnahme 2 wird als Einheit an den Halterahmen 6 montiert.
Die 2 und 3 verdeutlichen die Montageschritte beim Verbinden des Sensorgehäuses 3 mit dem an der Fahrzeugscheibe befestigten Halterahmen 6.
Bei der Montage wird das Sensorgehäuse 3 zunächst in den Halterahmen 6 eingesetzt, bis der Ankoppelfläche 7 auf der Fahrzeugscheibe aufliegt. Anschließend werden die Haken 17 der Federaufnahme 2 in dafür vorgesehene Aussparungen 22 am Halterahmen 6 eingeschwenkt. Dabei senkt sich ein Abschnitt 11 der Federaufnahme 2 in eine passende Nut 12, erkennbar in der 1, am Sensorgehäusedeckel 4 und reduziert den benötigen Bauraum. Damit ist der in der 2 dargestellte Montagezustand hergestellt.
Die doppelte Schenkelfeder 1 wird am Verbindungsabschnitt 20 nach unten gedrückt, bis ausgeformte Taschen 13 an Hinterschnitten 14 des Halterahmens 6 einrasten. Das Herunterdrücken der doppelten Schenkelfeder 1 kann durch zwei Finger im Bereich der mäanderförmigen Abwinklungen 10 erfolgen. Die mäanderförmigen Abwinklungen 10 bewirken dabei eine Vergrößerung der Auflagefläche für die Finger bei der Montage.
Als Ergebnis erreicht die doppelte Schenkelfeder 1 die in der 3 dargestellte endgültige Montagestellung, in der die doppelte Schenkelfeder 1 gespannt ist und das Sensorgehäuse 3 gegen die nicht dargestellte Fahrzeugscheibe presst.
In dieser Montagestellung wirken Federkräfte auf die kurzen und langen Federschenkel (8, 9) der doppelten Schenkelfeder 1 und drücken diese auseinander. Diese Kräfte wirken zwischen dem Halterahmen 6 und dem Sensorgehäusedeckel 4 und drücken das Sensorgehäuse 3 mit der erforderlichen Anpresskraft in Richtung der Fahrzeugscheibe. Um eine möglichst gleichmäßige Flächenpressung an der Ankoppelfläche 7 zu erhalten, liegen die Rastelemente 19, die gleichzeitig den Kraftangriffspunkt darstellen, symmetrisch zum Flächenschwerpunkt der Ankoppelfläche 7.
Die doppelte Schenkelfeder 1 allein hätte beim Verschwenken das Bestreben, sich nicht zu spannen, sondern sich in den Rastelementen 19 zu drehen. Dies wird dadurch verhindert, dass sich die Innenseiten der Federwicklung 18 an der Federaufnahme 2 abstützen und auf diese somit eine Zugspannung aufbringen. Durch diese Zugspannung wird die Federaufnahme 2 in der Aussparung 22 am Halterahmen 6 nach oben gezogen. Hierdurch kann die Federaufnahme 2 nicht selbsttätig zurückschwenken und sich lösen.
Beim Spannen der doppelten Schenkelfeder 1 besteht an beiden Federschenkeln (8, 9) ein Momentengleichgewicht, das heißt, dass sich die auftretenden Kräfte reziprok zu den Hebellängen eines zweiarmigen Hebels verhalten. Die Hebellängen der doppelten Schenkelfeder 1 entsprechen dabei der Länge der kurzen Federschenkel 8 und der langen Federschenkel 9, gemessen jeweils bis zur Lagerstelle der doppelten Schenkelfeder 1 an der Federaufnahme 2. Die hier skizzierte doppelte Schenkelfeder 1 hat ein Hebel- und damit auch Kräfteverhältnis von 1:5. Da bei dieser Lösung nur geringe Reibungsverluste auftreten, ist dieses Hebelverhältnis in typischen Anwendungsfällen ausreichend. Andernfalls kann der lange Federschenkel 9 auch verlängert werden, wodurch sich das Hebelverhältnis vergrößert. Die doppelte Schenkelfeder 1 ist so ausgelegt, dass sie bei der Montage an dem am Sensorgehäusedeckel 4 angeformten Steckergehäuse 24 vorbei bewegt wird.
Eine am Halterahmen 6 angebrachte schiefe Ebene 25 dient als Demontagehilfe. Für eine Demontage wird die doppelte Schenkelfeder 1 zunächst überspannt, so dass sich die langen Federschenkel 9 beim Abgleiten auf der schiefen Ebene 25 auseinander biegen. Anschließend kann die doppelte Schenkelfeder 1 bei der Entlastung mit einem Werkzeug am erneuten Einrasten an den Hinterschnitten 14 gehindert werden. Nach dem Entspannen der doppelten Schenkelfeder 1 kann die Federaufnahme 2 aus dem Halterahmen 6 geschwenkt und das Sensorgehäuse 3 entnommen werden.
Um den Platzbedarf bei Anlieferung zu verringern, können im nicht montierten Zustand die doppelte Schenkelfeder 1 und die Federaufnahme 2 um die Rastelemente 19 gedreht werden. Somit verringern sich die Gesamthöhe und damit der Platzbedarf beim Transport der Sensoranordnung.

1: doppelte Schenkelfeder
2: Federaufnahme
3: Sensorgehäuse
4: Sensorgehäusedeckel
5: Sensorgehäusekörper
4, 5: Sensorgehäuseteile
6: Halterahmen
7: Ankoppelfläche
8: (kurze) Federschenkel
9: (lange) Federschenkel
10: mäanderförmige Abwinklungen
11: Abschnitt
12: Nut
13: Taschen
14: Hinterschnitte
15: Rastnasen
16: Rastlaschen
17: Haken
18: Federwicklung
19: Rastelemente
20: Verbindungsabschnitt
21: Schenkelfeder(n)
22: Aussparung
23: abgebogene Endabschnitte
24: Steckergehäuse
25: schiefe Ebene

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

- DE 10156241 A1 [0002]

Claims

Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem an einer Fahrzeugscheibe befestigbaren Halterahmen, mit einem an den Halterahmen anfügbaren Sensorgehäuse, und mit einer federnden Spannvorrichtung, die im montierten Zustand mit dem Halterahmen verbunden ist und das Sensorgehäuse federnd an die Fahrzeugscheibe anpresst, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung als eine aus Draht geformte doppelte Schenkelfeder (1) ausgebildet ist, die an einer bügelartigen Federaufnahme (2) verschwenkbar angeordnet ist, und dass die doppelte Schenkelfeder (1) einstückig durch zwei parallel zueinander angeordnete Schenkelfedern (21) ausgebildet ist, die jeweils einen kurzen Federschenkel (8) aufweisen, welche beide am Sensorgehäuse (3) gelagert sind, und die jeweils einen langen Federschenkel (9) aufweisen, welche beide über einen Verbindungsabschnitt (20) einstückig miteinander verbunden sind.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federaufnahme (2) u-förmig ausgebildet ist, und die freien Endabschnitte der U-Schenkel Haken (17) ausbilden, die am Halterahmen (6) einhakbar sind.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelte Schenkelfeder (1) und die Federaufnahme (2) aus kaltverfestigtem Federdraht geformt sind.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelfedern (21) zwischen ihren kurzen und langen Federschenkeln (8, 9) jeweils eine Federwicklung (18) ausbilden und dass die Federaufnahme (2) durch beide Federwicklungen (18) hindurchgeführt ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federaufnahme (2) an der doppelten Schenkelfeder (1) vor dem Anfügen an das Sensorgehäuse (3) und den Halterahmen (6) miteinander vormontiert sind.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Federschenkel (9) verbindende Verbindungsabschnitt (20) der doppelten Schenkelfeder (1) mäanderförmige Abwinklungen (10) aufweist.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (11) der Federaufnahme (2) in einer am Sensorgehäusedeckel (4) angeformten Nut (12) anliegt.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die langen Federschenkel (9) durch Abwinklungen Taschen (13) ausbilden, die mit Hinterschnitten (14) am Halterahmen (6) verrasten.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (3) aus mindestens zwei mechanisch miteinander verbundenen Sensorgehäuseteilen (4, 5) besteht.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Halterahmen (6) mindestens eine schiefe Ebene (25) als Demontagehilfe angeformt ist, welche die langen Federschenkel (9) beim Abgleiten auf der schiefen Ebene (25) auseinander biegt