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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Bilderfassungsgerät in oder an einem Fahrzeug, mit einer Streulichtblende und einer an der Streulichtblende befestigten Heizvorrichtung.
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Moderne Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit Assistenz- und Sicherheitssystemen ausgestattet, die Daten von Bilderfassungseinheiten, wie beispielsweise Kameras, auswerten. Ein Problem ergibt sich, wenn, beispielsweise durch Beschlagen, Reifbildung oder Einfrieren eines Sichtfensters der Bilderfassungseinheit oder auch einer Linse, eine Bilderfassung durch die Bilderfassungseinheit erschwert wird.
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Aus der
EP 2 644 005 B1 ist daher bekannt, die Streulichtblende mit einer Heizfolie zu versehen, die auf die Streulichtblende aufgeklebt ist. Nachteilig ist dabei jedoch der hohe Fertigungsaufwand und die unbefriedigend lange Aufheizzeit.
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Aufgabe ist es daher, eine einfacher zu fertigende Art zur Beheizung der Streulichtblende zu entwickeln, die darüber hinaus eine kurze Aufheizzeit hat.
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Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann hinter einer Fahrzeugscheibe angeordnet sein, so dass sie vor Umgebungseinflüssen weitgehend geschützt ist. Allerdings kann die Vorrichtung auch innen dennoch Feuchtigkeit ausgesetzt sein, die sich bei tiefen Temperaturen niederschlagen oder sogar zu einer Frost- oder Eisschicht führen kann. Bevorzugt ist die Vorrichtung hinter der Windschutzscheibe oder der Heckscheibe angeordnet. Die Fahrzeugscheibe kann aber beispielsweise auch die transparente Abdeckung eines Fahrzeugscheinwerfers oder einer anderen Fahrzeugkomponente sein oder ausschließlich dem Schutz eines Bilderfassungsgeräts dienen. Wünschenswert wäre darüber hinaus, dass eine Heizvorrichtung auch noch die Reifneubildung an der Scheibenaußenseite im Erfassungsbereich verhindern könnte.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Streulichtblende und eine an der Streulichtblende befestigte Heizvorrichtung auf. Die Heizvorrichtung hat ein der Streulichtblende zugewandtes Kontaktblech, das eine Unterseite eines darauf angeordneten keramischen PTC-Widerstands elektrisch kontaktiert, ein von der Streulichtblende abgewandtes Kontaktblech, das eine Oberseite des PTC-Widerstands elektrisch kontaktiert, und ein Kunststoffgehäuse. Wichtig für eine effiziente Beheizung der Streulichtblende ist eine gute thermische Ankopplung der Heizvorrichtung an die Streulichtblende. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Heizvorrichtung federnd gegen die Streulichtblende gedrückt wird. Dazu sind ein oder mehrere Federelemente vorgesehen, die auf einen seitlich von dem PTC-Widerstand angeordneten Teil des Kunststoffgehäuses Druck ausüben und dadurch die Heizvorrichtung gegen die Streulichtblende drücken. „Seitlich“ bedeutet in diesem Zusammenhang von der Streulichtblende aus gesehen „nicht oberhalb“ des PTC-Widerstandes. Bevorzugt ist eine Schmalseite des plattenförmigen PTC-Widerstands dem Teil des Kunststoffgehäuses zugewandt, auf den von einem Federelement Druck ausgeübt wird. Eine Schmalseite eines plattenförmigen PTC-Widerstandes ist dabei jede Seite, über die Oberseite und Unterseite des PTC-Widerstands miteinander verbunden sind.
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Für eine gute Wärmeankopplung könnte man in Erwägung ziehen, auf den PTC-Widerstand einer Heizvorrichtung oder auf einen über dem PTC-Widerstand angeordneten Teil des Kunststoffgehäuses zu drücken. Die vorliegende Erfindung geht aber einen anderen Weg, indem mit einem oder mehreren Federelementen Druck auf einen Teil des Kunststoffgehäuses ausgeübt wird, der seitlich von dem PTC-Widerstand angeordnet ist, beispielsweise auf einen Ansatz des Kunststoffgehäuses, der neben dem PTC-Widerstand angeordnet ist, also dem bevorzugt eine Schmalseite eines plattenförmigen PTC-Widerstands zugewandt ist.
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Bevorzugt weist die Heizvorrichtung nur einen einzigen keramischen PTC-Widerstand auf, sie kann aber auch mehrere PTC-Widerstände enthalten. Vorteilhaft haben keramische PTC-Bausteine im Arbeitsbereich eine steil ansteigende Temperatur-Widerstandskennlinie. So fließt nach dem Einschalten zunächst ein hoher Strom, der schnell zum Aufheizen der Streulichtblende führt. Nach Erreichen der Solltemperatur wird ein PTC-Widerstand hochohmig und regelt sich damit selbst ab. Eine zusätzliche Temperaturüberwachung ist daher vorteilhaft nicht erforderlich. Dagegen werden metallische Heizleiter, selbst wenn sie ebenfalls eine positive Temperaturcharakteristik haben, nur allmählich hochohmig, wodurch eine schnelle Aufheizung und eine Temperaturüberwachung nicht in gleichem Maße gegeben sind.
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Bei Heizfolien nach dem Stand der Technik ist es andererseits möglich, die Heizleiterbahnen gleichmäßig über die gesamte Unterseite der Streulichtblende zu verteilen, sodass alle Bereiche der Blende auch gleichmäßig erwärmt werden können. Überraschend hat sich aber gezeigt, dass die konzentrierte Wärme, die ein PTC-Widerstand erzeugt, nicht nachteilig für die Wärmeübertragung auf die Streulichtblende und damit für die erreichbare Temperatur oberhalb der Streulichtblende ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei Federelemente auf gegenüberliegenden Seiten neben dem PTC-Widerstand angeordnet sind und die Heizvorrichtung federnd gegen die Streulichtblende drücken. Auf diese Weise können Kippmomente vermieden werden. Das Kunststoffgehäuse kann deshalb gleichmäßig gegen die Streulichtblende gedrückt werden, so dass sich eine gute Kontaktfläche zur Wärmeübertragung ergibt.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kunststoffgehäuse eine Öffnung aufweist, durch die ein Befestigungselement hindurch ragt. Beispielsweise kann das Befestigungselement ein einstückig mit der Streulichtblende ausgebildeter Zapfen sein. Das Befestigungselement kann vorteilhaft als Widerlager für das Federelement verwendet werden. Das Federelement stützt sich dann an dem Befestigungselement ab und drückt so gegen das Kunststoffgehäuse. Einerseits stützt sich das Federelements also an dem Kunststoffgehäuse ab und andererseits an dem Befestigungselement.
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Das Federelement kann beispielsweise eine Einsteckmutter sein, die sich an dem Befestigungselement abstützt. Einsteckmuttern werden manchmal auch als „Speed-Nuts“ bezeichnet. Bevorzugt weist die Einsteckmutter wenigstens einen federnden Abschnitt auf, der sich unter Vorspannung am Kunststoffgehäuse abstützt und so das Kunststoffgehäuse gegen die Streulichtblende drückt.
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Vorteilhaft ist das Kunststoffgehäuse so ausgeführt, dass zu der Kontaktfläche zwischen Kontaktblech und Streulichtblende zumindest der unter dem PTC-Widerstand liegenden Teil des Kontaktblechs gehörtt. Die von dem PTC-Widerstand oder den PTC-Widerständen erzeugte Wärme kann so über das der Streulichtblende zugewandte Kontaktblech direkt in die Streulichtblende eingeleitet werden. Bevorzugt ist darüber hinaus die Kontaktfläche mindestens doppelt so groß wie die Grundfläche des PTC-Widerstandes. Dadurch ist die Wärmeübertragung weiter verbessert. Möglich ist sogar, dass die Kontaktfläche den überwiegenden Teil der Oberseite der Streulichtblende abdeckt.
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Bevorzugt weist alternativ oder zusätzlich die Streulichtblende an der dem Kontaktblech zugewandten Oberseite noch eine Wärmeverteilplatte auf, welche die erzeugte Wärme großflächig über die Streulichtblende verteilt. Um Wärmeverluste zu reduzieren, können dabei Bereiche der Wärmeverteilplatte, die unter dem Kunststoffgehäuse vorstehen, also nicht von dem Kunststoffgehäuse bedeckt sind, mit einer Isolationsfolie bedeckt sein.
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Das Kunststoffgehäuse kann durch Spritzgießen hergestellt werden. Vorteilhaft kann dabei mittels Inserttechnik eine Verbindung zwischen dem Kunststoffgehäuse und einem der Kontaktbleche oder auch beiden Kontaktblechen erzielt werden. Beim Spritzgießen mit Inserttechnik wird ein Bauteil, etwa ein Kontaktblech, in eine Spritzgießform eingelegt. Das Bauteil wird dabei also von dem Kunststoff umspritzt oder der Kunststoff an das Bauteil angespritzt.
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Bevorzugt wird nur eines der beiden Kontaktbleche durch Inserttechnik mit dem Kunststoffgehäuse verbunden, bevorzugt das der Streulichtblende zugewandte Kontaktblech. Das andere Kontaktblech wird bevorzugt in das Kunststoffgehäuse eingeschoben, das dafür entsprechende Öffnungen, z.B. in Form von Schlitzen aufweisen kann. In diese Öffnung, bevorzugt aber in eine weitere Öffnung kann auch der PTC-Widerstand nach dem Spritzgießen in das Kunststoffgehäuse gesteckt werden. Diese Vorgehensweise ist besonders dann vorteilhaft, wenn das andere Kontaktblech als Federelement ausgebildet ist. Dann kann nach dem Einbringen des PTC-Widerstandes das andere Kontaktblech unter Vorspannung auf den PTC aufgeschoben werden. So ist eine handhabbare Einheit hergestellt, bei der der PTC gut wärmeleitend gegen das untere Kontaktblech gedrückt wird.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Kunststoffgehäuse ein Steckergehäuse bildet. Bevorzugt enthält das Steckergehäuse Kontaktstifte. Die Kontaktstifte können einstückig mit den Kontaktblechen ausgebildet sein.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Streulichtblende aus einem Verbundwerkstoff ist, der aus Kunststoff und anorganischen Partikeln gebildet ist, die in dem Kunststoff eingebettet sind. Der Verbundwerkstoff kann beispielsweise ein Matrixverbundwerkstoff sein, bei dem der Kunststoff eine Matrix bildet, in der die anorganischen Partikel eingebettet sind. Die anorganischen Partikel haben bevorzugt eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der sie umgebende Kunststoff, so dass die Wärmeleitfähigkeit vorteilhaft erhöht ist. Bei den anorganischen Partikeln kann es sich beispielsweise um Kohlenstoffpartikel, beispielsweise Ruß- oder Graphitpartikel, oder um Metallpartikel handeln. Bevorzugt haben die anorganischen Partikel eine Wärmeleitfähigkeit, die wenigstens das Zehnfache, besonders bevorzugt wenigstens das Hundertfache der Wärmeleitfähigkeit des sie umgebenden Kunststoffs beträgt.
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Durch Verwendung eines solchen Verbundwerkstoffs kann vorteilhaft eine Streulichtblende geschaffen werden, die einerseits ein elektrischer Isolator ist und somit einen Kurzschluss zwischen Komponenten des Heizelements verhindert und andererseits durch ihre gute Wärmeleitfähigkeit eine effiziente Ableitung der von dem Heizelement erzeugten Wärme ermöglicht.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Vorrichtung für ein Bilderfassungsgerät in oder an einem Fahrzeug, die eine Streulichtblende und eine Heizvorrichtung aufweist;
- 2 eine weitere Ansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung mit Blick auf die Rückseite der Streulichtblende;
- 3 eine weitere Ansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung;
- 4 eine Schnittansicht der Vorrichtung;
- 5a eine Einzelansicht der Heizvorrichtung mit Kunststoffgehäuse;
- 5b eine Einzelansicht der Heizvorrichtung ohne Kunststoffgehäuse; und
- 6 eine Einzelansicht des Federelementes.
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Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung ist für ein Bilderfassungsgerät in oder an einem Fahrzeug vorgesehen und weist eine Streulichtblende 1 sowie eine an der Streulichtblende 1 befestigte Heizvorrichtung 2 auf. Die Heizvorrichtung 2 hat ein Kunststoffgehäuse 21, das ein Steckergehäuse bildet, ein der Streulichtblende 1 zugewandtes Kontaktblech 22, das eine Unterseite eines darauf angeordneten keramischen PTC-Widerstands 23 elektrisch kontaktiert, und ein von der Streulichtblende 1 abgewandtes Kontaktblech 24, das eine Oberseite des PTC-Widerstands 23 elektrisch kontaktiert. In dem Steckergehäuse sind Kontaktstifte 22a, 24a angeordnet, die jeweils einstückig mit einem der beiden Kontaktbleche 22, 24 ausgebildet sind.
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Das Kunststoffgehäuse 21 weist auf gegenüberliegenden Seiten einen Ansatz 25, beispielsweise einen Flansch, auf, der jeweils neben dem PTC-Widerstand 23 angeordnet ist. Auf die Ansätze 25 wirkt jeweils ein Federelement 26, das beispielsweise als eine Einsteckmutter ausgebildet sein kann. Das Kunststoffgehäuse 21 weist in den Ansätzen 25 jeweils eine Öffnung 21a auf, durch die ein Befestigungselement 27 hindurchragt, z. B. ein einstückig mit der Streulichtblende 1 ausgebildeter Zapfen. Die Federelemente 26 stützen sich in der beispielhaften Ausgestaltung nach 6 unter Vorspannung mit ihren Federabschnitten 26a gegen das Kunststoffgehäuse ab, wobei die Vorspannung durch Krallen 26b, die sich mit dem Befestigungselement 27 verhaken, gehalten wird. Auf diese Art wird die Heizvorrichtung 2 gegen die Streulichtblende 1 gedrückt. Die Federelemente 26 üben dabei auf die seitlich von dem PTC-Widerstand 23 angeordneten Ansätze 25 Druck aus. Andere Arten, durch seitliche Federelemente 26 die Heizvorrichtung 2 gegen die Streulichtblende 1 zu drücken, sind aber ebenfalls denkbar. So könnte zum Beispiel die Einsteckmutter U-förmig ausgebildet sein, wobei der obere Schenkel Krallen aufweist und der untere Schenkel federnd gegen das Kunststoffgehäuse drückt. Ebenso könnte ein Federelemente ohne Krallen unter Vorspannung gehalten sein, während der Ansatz darüber heiß verstemmt wird und somit die Vorspannung aufrechterhalten bleibt.
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Um die Wärmeankopplung der Heizvorrichtung 2 an die Streulichtblende 1 zu verbessern, kann die Streulichtblende 1 an der dem Kontaktblech 22 zugewandten Oberseite eine Wärmeverteilplatte 28 aufweisen, die unter dem Kunststoffgehäuse 21 hervorragt und den größten Teil der Rückseite der Streulichtblende 1 bedeckt. Die Wärmeverteilplatte 28 kann beispielsweise ein gut wärmeleitendes Blech sein, etwa aus Aluminium. Die Wärmverteilplatte 28 ist durch Ansätze 11, beispielsweise Zapfen, der Streulichtblende 1 an dieser gehalten, bevorzugt heiß verstemmt. Unter dem Kunststoffgehäuse 21 vorstehende Bereiche der Wärmeverteilplatte 28 können von einer Isolationsfolie 29 bedeckt sein, um unnötige Wärmeverluste zu reduzieren.
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Die Heizvorrichtung 2 bildet eine vormontierte Einheit, die als Ganzes an der Streulichtblende 1 montiert werden kann, beispielsweise indem sie auf die dazu vorgesehenen Zapfen 27 der Streulichtblende 1 aufgesteckt und dort mit den Federelementen 26 fixiert wird. Das Kunststoffgehäuse 21 kann vorteilhaft in Inserttechnik als Spritzgussteil hergestellt und dabei mit einem der beiden Kontaktbleche 22, 24 oder auch mit beiden Kontaktblechen 22, 24 verbunden werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kunststoffgehäuse 21 nur mit einem der beiden Kontaktbleche 22, 24, nämlich dem der Streulichtblende 1 zugewandten Kontaktblech 22 verbunden. Das andere Kontaktblech 24 wird nach dem Spritzgießen ebenso wie der PTC-Widerstand 23 in das Kunststoffgehäuse 21 gesteckt, das dazu entsprechende Öffnungen 30, 31 aufweist.
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In der beispielhaften Ausgestaltung ist das Kunststoffgehäuse 21 so ausgeführt, dass die Kontaktfläche 22d zumindest den unter dem PTC-Widerstand liegenden Teil des Kontaktblechs 22 umfasst. Darüber hinaus ist die Kontaktfläche 22d mindestens doppelt so groß wie die Grundfläche des PTC-Widerstands 23. Um die Verbindung zwischen dem der Streulichtblende 1 zugewandten Kontaktblech 22 und dem Kunststoffgehäuse 21 zu verbessern, kann dieses Kontaktblech 22 Aussparungen 22c aufweisen, die mit Material des Kunststoffgehäuses 21 gefüllt sind. Weiterhin ist ein Verbindungsabschnitt 22b zwischen Kontaktfläche 22d und Kontaktstift 22a vollständig umspritzt.
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Das Kunststoffgehäuse 21 weist eine erste Öffnung 31 auf, in die der PTC-Widerstand 23 über das Kontaktblech 22 eingeschoben werden kann. Weiterhin weist das Kunststoffgehäuse 21 eine zweite Öffnung 30 auf, in die das Kontaktblech 24 eingeschoben werden kann. Die Einschubrichtungen sind dabei verschieden, im Ausführungsbeispiel senkrecht zueinander. Das Kontaktblech 24 ist bügelförmig ausgeführt, wobei ein Schenkel einen Federabschnitt aufweist, der unter Vorspannung am PTC-Widerstand 23 anliegt, der andere Schenkel ist als Kontaktstift 24a ausgeführt. Die Streulichtblende 1 kann Anschläge 12 ausbilden, die den PTC-Widerstand 23 in dem Kunststoffgehäuse 21 sichern. Die Kontaktstifte 22a, 24a sind in dem von dem Kunststoffgehäuse 21 gebildeten Steckergehäuse über dem PTC-Widerstand 23 angeordnet, d.h. auf der von der Streulichtblende 1 abgewandten Seite des PTC-Widerstands 23 angeordnet. Dies erleichtert eine vorteilhaft kompakte Ausgestaltung der Heizvorrichtung 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Streulichtblende
- 2
- Heizvorrichtung
- 11
- Ansätze
- 12
- Anschläge
- 21
- Kunststoffgehäuse
- 21a
- Öffnungen im Kunststoffgehäuse
- 22
- Kontaktblech
- 22a
- Kontaktstift
- 22b
- Verbindungsabschnitt
- 22c
- Aussparungen
- 22d
- Kontaktfläche
- 23
- PTC-Widerstand
- 24
- Kontaktblech
- 24a
- Kontaktstift
- 25
- Ansatz
- 26
- Federelement
- 26a
- Federabschnitt des Federelementes
- 26b
- Krallen
- 27
- Befestigungselement
- 28
- Wärmeverteilplatte
- 29
- Isolationsfolie
- 30
- Öffnung
- 31
- Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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