DE102019110688A1 - Heatable cover lens for optical sensor - Google Patents

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DE102019110688A1
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cover
heatable
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Wolfgang Nicke
Dietmar Philipp
Thomas Schmitz
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Hella GmbH and Co KGaA
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Hella GmbH and Co KGaA
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    • H05B3/84—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields
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    • H05B2203/014—Heaters using resistive wires or cables not provided for in H05B3/54

Abstract

Die Erfindung betrifft eine beheizbare Abschlussscheibe für einen optischen Sensor aus einem infrarot-transparent eingefärbten Kunststoff mit einem Grundelement und einem Abdeckelement, wobei zwischen dem Grundelement und dem Abdeckelement ein linienförmiges Heizelement vorgesehen ist, welches über ein Kontaktelement elektrisch kontaktiert wird, wobei das Kontaktelement über eine Aussparung in der dem Sensor zugewandten Seite der Abschlussscheibe mit dem Heizelement verbunden ist und die dem Sensor abgewandte Seite der Abschlussscheibe ohne Aussparung ist.The invention relates to a heatable cover lens for an optical sensor made of an infrared-transparent colored plastic with a base element and a cover element, wherein a linear heating element is provided between the base element and the cover element, which is electrically contacted via a contact element, the contact element via a Recess in the side of the cover plate facing the sensor is connected to the heating element and the side of the cover plate facing away from the sensor is without a cutout.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine beheizbare Abschlussscheibe für einen optischen Sensor aus einem infrarot-transparent eingefärbten Kunststoff mit einem Grundelement und einem Abdeckelement, wobei zwischen dem Grundelement und dem Abdeckelement ein linienförmiges Heizelement vorgesehen ist, welches über ein Kontaktelement elektrisch kontaktiert wird, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer beheizbaren Abschlussscheibe.The present application relates to a heatable cover lens for an optical sensor made of an infrared-transparent colored plastic with a base element and a cover element, a linear heating element being provided between the base element and the cover element, which is electrically contacted via a contact element, and a method for Manufacture of a heated cover lens.

Im Zuge der Entwicklung des autonomen Fahrens besteht ein wachsender Bedarf an optischen Sensoren, insbesondere infrarot-laserbasierte Sensoren (LiDAR-Sensoren), die das Umfeld eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs überwachen.In the course of the development of autonomous driving, there is a growing need for optical sensors, in particular infrared laser-based sensors (LiDAR sensors), which monitor the surroundings of a vehicle, in particular a motor vehicle.

An diese Sensoren werden hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit gestellt, auch unter schwierigen Witterungsbedingungen.High demands are placed on these sensors in terms of reliability and availability, even under difficult weather conditions.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei kalten Außentemperaturen die Oberfläche der Abschlussscheibe vereisen oder beschneien kann, was eine beeinflussende Wirkung auf den dahinterliegenden optischen Sensor haben kann.However, it has been shown that at cold outside temperatures the surface of the cover lens can ice or snow, which can have an influencing effect on the optical sensor located behind it.

Daher sind beheizbare Abschlussscheiben geschaffen worden, die die Oberfläche der Abschlussscheibe von Schnee und Eis freihalten. Weiterhin kann durch eine Beheizung der Abschlussscheibe eine Bildung von Kondensat auf der Innenseite vermieden werden.Heatable cover lenses have therefore been created that keep the surface of the cover lens free from snow and ice. Furthermore, the formation of condensate on the inside can be avoided by heating the cover plate.

Im Stand der Technik ( DE 10 2013 207482 A1 ) ist eine beheizbare Abschlussscheibe bekannt. Ein Nachteil dieser bekannten Abschlussscheibe besteht in der elektrischen Kontaktierung. Für die elektrische Kontaktierung, die durch ein Widerstandschweißverfahren erfolgt, ist es erforderlich eine Aussparung sowohl auf der dem Sensor zugewandte Seite der Abschlussschiebe als auch in der dem Sensor abgewandten Seite der Abschlussscheibe vorzusehen.
Die dem Sensor abgewandte Seite der Abschlussscheibe muss nachträglich wieder wasser- und staubdicht verschlossen werden, um die Aussparung gegen Umwelteinflüsse zu schützen.In the state of the art ( DE 10 2013 207482 A1 ) a heated cover lens is known. A disadvantage of this known cover lens is the electrical contact. For the electrical contact, which takes place by means of a resistance welding process, it is necessary to provide a cutout both on the side of the closing slide facing the sensor and in the side of the closing lens facing away from the sensor.
The side of the cover lens facing away from the sensor must subsequently be closed again in a watertight and dustproof manner in order to protect the recess against environmental influences.

Dieser Verschluss kann im Langzeiteinsatz unter schwierigen Witterungsbedingungen zu Problemen führen, die sich auf die elektrische Kontaktierung auswirken.In long-term use under difficult weather conditions, this closure can lead to problems that affect the electrical contact.

Stand der Technik bei beheizten Abschlussscheiben sind innen aufgebrachte Leiterbahnstrukturen, die nur einen geringen Sichtbereich für den optischen Sensor frei halten. Hierbei ergeben sich Einschränkungen, beispielsweise sind Verluste bei dem Nutzsignal des Sensors durch Abschattung möglich.State-of-the-art in heated cover plates are conductor track structures applied on the inside that only keep a small field of vision free for the optical sensor. This results in restrictions, for example losses in the useful signal of the sensor due to shadowing are possible.

An diesen Punkten setzt die Erfindung an.This is where the invention starts.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine beheizbare Abschlussscheibe vorzuschlagen, die die Nachteile des Standes der Technik behebt und für eine verbesserte Ausfallsicherheit der Anordnung sorgt.It is the object of the present invention to propose a heatable cover plate that eliminates the disadvantages of the prior art and ensures improved reliability of the arrangement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine beheizbare Abschlussscheibe für einen optischen Sensor aus einem infrarot-transparent eingefärbten Kunststoff mit einem Grundelement und einem Abdeckelement, wobei zwischen dem Grundelement und dem Abdeckelement ein linienförmiges Heizelement vorgesehen ist, welches über ein Kontaktelement elektrisch kontaktiert wird, wobei das Kontaktelement über eine Aussparung in der dem Sensor zugewandten Seite der Abschlussscheibe mit dem Heizelement verbunden ist und die dem Sensor abgewandte Seite der Abschlussscheibe ohne Aussparung ist.This object is achieved according to the invention in that a heatable cover plate for an optical sensor made of an infrared-transparent colored plastic with a base element and a cover element, with a linear heating element being provided between the base element and the cover element, which is electrically contacted via a contact element, wherein the contact element is connected to the heating element via a recess in the side of the cover lens facing the sensor and the side of the cover lens facing away from the sensor is without a recess.

Hierbei besteht die Möglichkeit, dass die Aussparung in der dem Sensor zugewandten Seite der Abschlussscheibe durch eine Verwendung von Werkzeugeinsätzen während des Fertigungsprozesses freigehalten wird und/oder durch Ausschneiden, Auslasern oder Ausstanzen erzeugt wird.Here there is the possibility that the recess in the side of the cover lens facing the sensor is kept free by using tool inserts during the manufacturing process and / or is produced by cutting out, laser cutting or punching out.

Durch die vorgeschlagene elektrische Kontaktierung ausschließlich auf der dem Sensor zugewandten Seite der Abschlussscheibe ergeben sich Vorteile.The proposed electrical contact exclusively on the side of the cover plate facing the sensor results in advantages.

Wenn die Abschlussscheibe auf den Sensor montiert ist, befindet sich die Aussparung im Inneren der Anordnung. Es entfällt der Arbeitsschritt des nachträglichen Verschließens gegenüber Umwelteinflüssen auf der dem Sensor abgewandten Seite der Abschlussscheibe.When the cover lens is mounted on the sensor, the recess is located inside the assembly. The work step of subsequent closing against environmental influences on the side of the cover lens facing away from the sensor is eliminated.

Zusätzliche Komponenten wie Klebestreifen und/oder eine Abdeckung zum Verschließen und Abdichten einer auf der dem Sensor abgewandten Seite der Abschlussscheibe befindlichen Aussparung entfallen genauso, wie der zusätzliche Arbeitsaufwand zum Verschließen und/oder Abdichten.Additional components such as adhesive strips and / or a cover for closing and sealing a recess located on the side of the cover plate facing away from the sensor are dispensed with, as is the additional work required for closing and / or sealing.

Es kann vorgesehen sein, dass das Grundelement und/oder das Abdeckelement eine Ausdehnung aufweist, bei der die Dicke in z-Richtung sehr viel geringer ist als die Ausdehnung in x- und y- Richtung. Hierbei wird die Oberfläche der Abschlussscheibe durch die x- und y-Richtung beschrieben. Die Dicke der Abschlussscheibe wird durch die z-Richtung definiert. Die Abschlussscheibe erhält eine flächige Ausdehnung.It can be provided that the base element and / or the cover element have an extension in which the thickness in the z direction is very much smaller than the extension in the x and y directions. Here, the surface of the cover lens is described by the x and y directions. The thickness of the cover lens is defined by the z-direction. The cover lens is given a flat expansion.

Es ist dann möglich in die Abschlussscheibe beispielsweise das Emblem des Fahrzeugherstellers einzufügen und als Wiedererkennungsmerkmal am Auto anzubringen. Durch die vorgeschlagene Art der elektrischen Kontaktierung wird das Emblem nicht durch eine Aussparung oder Überklebung der Aussparung optisch negativ beeinflusst.It is then possible, for example, to insert the vehicle manufacturer's emblem into the cover lens and attach it to the car as a recognition feature. As a result of the proposed type of electrical contact, the emblem is not optically negatively influenced by a cut-out or pasting the cut-out.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das linienförmige Heizelement eine Draht- oder Leiteranordnung aufweist.It can advantageously be provided that the linear heating element has a wire or conductor arrangement.

Die Draht- oder Leiteranordnung kann auf der vorgegebenen Fläche des Grundelementes verteilt angeordnet werden. Denkbar ist ein bogenförmiges, mäanderförmiges und/oder anderweitiges Muster, um eine homogene Beheizung der Abschlussscheibe zu erreichen.The wire or conductor arrangement can be arranged distributed over the predetermined area of the base element. An arcuate, meander-shaped and / or other pattern is conceivable in order to achieve homogeneous heating of the cover lens.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Draht- oder Leiteranordnung so angeordnet ist, dass die Abstände zwischen benachbarten Drahtabschnitten im Bereich der Aussparung enger zusammen liegen als im übrigen Bereich des Heizelementes, um eine Kontaktzone zu erhalten. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass die Drahtabschnitte abschnittsweise parallel verlaufen.Furthermore, it is advantageous if the wire or conductor arrangement is arranged in such a way that the distances between adjacent wire sections are closer together in the region of the recess than in the remaining region of the heating element in order to obtain a contact zone. It can be provided here that the wire sections run parallel in sections.

Es kann auch sinnvoll sein, die Kontaktzone durch dünne Metallfolien zu realisieren, die auf das Grundelement aufgeklebt werden und an die das Heizelement stoffschlüssig elektrisch leitend angebunden wird. Hierdurch kann durch eine geeignete Anordnung von Folien und Heizelement eine flächige Kontaktzone geschaffen werden.It can also be useful to implement the contact zone using thin metal foils that are glued to the base element and to which the heating element is connected in an electrically conductive manner. In this way, a flat contact zone can be created through a suitable arrangement of foils and heating element.

Vorteilhafterweise kann das Heizelement und das Kontaktelement stoffschlüssig verbunden werden. Dadurch kann eine sichere elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Heizelement erreicht werden.The heating element and the contact element can advantageously be materially connected. A secure electrical connection between the contact element and the heating element can thereby be achieved.

Hierbei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass das Heizelement und das Kontaktelement elektrisch leitend verbunden werden.Here it can be provided in particular that the heating element and the contact element are connected in an electrically conductive manner.

Insbesondere kann es vorteilhaft sein, dass das Heizelement und das Kontaktelement mittels einer Klebung verbunden werden.In particular, it can be advantageous for the heating element and the contact element to be connected by means of an adhesive bond.

Durch die Verwendung eines Klebers, beispielsweise eines Leitklebers, d.h. eines elektrisch leitfähigen Klebers kann eine stoffschlüssige Verbindung des Heizelementes und des Kontaktelementes hergestellt werden, bei der es ausreichend ist, eine Aussparung auf der dem Sensor zugewandten Seite der Abschlussscheibe vorzusehen. Eine Aussparung auf der dem Sensor abgewandten Seite der Abschlussscheibe wie etwa bei einer Schweißverbindung ist nicht erforderlich.By using an adhesive such as a conductive adhesive, i. An electrically conductive adhesive can be used to establish a material connection of the heating element and the contact element, in which it is sufficient to provide a recess on the side of the cover plate facing the sensor. A recess on the side of the cover plate facing away from the sensor, such as in the case of a welded connection, is not necessary.

Das Kontaktelement kann je nach Bedarf flächig in den Kleber eintauchen und mit dem Heizelement in Kontakt kommen. Ebenso sind technische Anforderungen denkbar, bei denen es sinnvoll erscheint, dass das Heizelement in einem definierten Abstand zu dem Kontaktelement steht.
Neben der beschriebenen Klebung kommen auch andere Kontaktierungsverfahren zwischen Heizelement und Kontaktelement in Betracht, beispielsweise genannt seien löten und/oder laserschweißen.The contact element can, as required, dip flat into the adhesive and come into contact with the heating element. Technical requirements are also conceivable in which it appears sensible for the heating element to be at a defined distance from the contact element.
In addition to the adhesive bonding described, other contacting methods between heating element and contact element can also be considered, for example soldering and / or laser welding.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist eine beheizbare Abschlussscheibe für optische Sensoren aus einem infrarot-transparent eingefärbten Kunststoff mit einem Grundelement und einem Abdeckelement, insbesondere beheizbare Abschlussscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zwischen dem Grundelement und dem Abdeckelement ein linienförmiges Heizelement vorgesehen ist, wobei das linienförmige Heizelement eine Drahtanordnung aufweist, wobei die Drahtanordnung zumindest teilweise in das Grundelement eingebettet ist oder mit dem Grundelement verbunden ist.Another embodiment of the invention is a heatable cover plate for optical sensors made of an infrared-transparent colored plastic with a base element and a cover element, in particular a heatable cover plate according to one of claims 1 to 6, wherein a linear heating element is provided between the base element and the cover element, wherein the linear heating element has a wire arrangement, wherein the wire arrangement is at least partially embedded in the base element or is connected to the base element.

Eine besonders geeignete Möglichkeit ist eine Einbettung und/oder Verbindung der Drahtanordnung mittels Ultraschallschweißen mit dem Grundelement.A particularly suitable option is to embed and / or connect the wire arrangement to the base element by means of ultrasonic welding.

Vorteilhafterweise kann es vorgesehen sein, dass die Drahtanordnung durch mindestens einen elektrisch leitenden Draht gebildet wird.It can advantageously be provided that the wire arrangement is formed by at least one electrically conductive wire.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass der mindestens eine elektrisch leitende Draht mit einem Muster in das Grundelement eingebettet ist oder mit dem Grundelement verbunden ist, wobei das Muster auf die Gebrauchsanforderungen des optischen Sensors abgestimmt ist. Bei der Wahl des Musters ist es beispielsweise möglich das benötigte Sichtfeld des Sensors zu berücksichtigen, um eine Beeinträchtigung so gering wie möglich zu halten.Furthermore, it can be advantageous for the at least one electrically conductive wire to be embedded in the base element with a pattern or to be connected to the base element, the pattern being matched to the usage requirements of the optical sensor. When choosing the pattern, it is possible, for example, to take into account the required field of view of the sensor in order to keep any impairment as low as possible.

Es kann vorgesehen sein, dass ein Abstand zwischen benachbarten Drahtabschnitten in einem Bereich von 4 mm bis 10 mm, bevorzugt 5 mm liegt.It can be provided that a distance between adjacent wire sections is in a range from 4 mm to 10 mm, preferably 5 mm.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass der mindestens eine elektrisch leitende Draht einen Durchmesser von 30 µm bis 150 µm, vorzugsweise 50 µm bis 100 µm aufweist.There is also the possibility that the at least one electrically conductive wire has a diameter of 30 μm to 150 μm, preferably 50 μm to 100 μm.

Da es bei optischen Sensoren bei dem Durchtritt des Lichts durch die Abschlussscheibe unvermeidlich zu Verlusten kommt, beispielsweise durch Reflexion und/oder Absorption, ist es vorteilhaft, wenn die erforderliche Drahtanordnung des Heizelementes möglichst wenig bis nahezu keine zusätzlichen Verluste bei dem Sensorsignal erzeugen. Durch die Wahl des Drahtdurchmessers und des Musters, mit dem der Draht in das Grundelement eingebettet wird, kann der Einfluss auf den Sensor minimiert werden.Since optical sensors inevitably lead to losses when the light passes through the cover lens, for example through reflection and / or absorption, it is advantageous if the necessary wire arrangement of the heating element generates as little or almost no additional losses as possible in the sensor signal. By choosing the wire diameter and the Pattern with which the wire is embedded in the base element, the influence on the sensor can be minimized.

Durch das Einbringen der Drahtanordnung mit dem beschriebenen Drahtdurchmesser in dem beschriebenen Abstand wird eine gleichmäßige Erwärmung der Abschlussscheibe bei gleichzeitiger minimaler Beeinflussung des Sensorsignals erreicht.By introducing the wire arrangement with the wire diameter described at the distance described, uniform heating of the cover lens is achieved with a simultaneous minimal influence on the sensor signal.

Ein Verfahren zum Herstellen einer beheizbaren Abschlussscheibe nach einem der vorgenannten Ansprüche weist wenigstens die nachfolgenden Schritte aufweist:

  • - zumindest teilweises Einbetten des Heizelements in das Grundelement, wobei mindestens eine Kontaktzone gebildet wird,
  • - Hinterspritzen des Grundelements mit infrarot-transparentem Kunststoff, wobei die mindestens eine Kontaktzone von dem Kunststoff freigehalten wird,
  • - Einsetzen des Kontaktelements in die mindestens eine Kontaktzone und
  • - stoffschlüssiges, elektrisch leitendes Verbinden des Kontaktelements mit dem Heizelement.
A method for producing a heatable cover lens according to one of the preceding claims has at least the following steps:
  • - At least partial embedding of the heating element in the base element, with at least one contact zone being formed,
  • - Injection molding of the base element with infrared-transparent plastic, the at least one contact zone being kept free of the plastic,
  • - Insertion of the contact element into the at least one contact zone and
  • - Cohesive, electrically conductive connection of the contact element to the heating element.

Es besteht die Möglichkeit eine nach dem vorgenannten Verfahren gefertigte Abschlussscheibe auf unterschiedliche Weise aufzubauen.There is the possibility of building a cover lens manufactured according to the aforementioned method in different ways.

Es ist vorstellbar, dass ein Verfahren zum Herstellen einer beheizbaren Abschlussscheibe weitergehend die nachfolgenden Schritte aufweist:

  • - das Grundelement auf der dem Sensor abgewandten Seite der Abschlussscheibe liegt und
  • - durch das Freihalten der Kontaktzone bei dem Hinterspritzen eine Aussparung in dem Abdeckelement gebildet wird.
It is conceivable that a method for producing a heatable cover lens further comprises the following steps:
  • - The base element lies on the side of the cover lens facing away from the sensor and
  • - By keeping the contact zone free during the back molding, a recess is formed in the cover element.

Oder alternativ ein Verfahren zum Herstellen einer beheizbaren Abschlussscheibe die nachfolgenden Schritte aufweist:

  • - das Grundelement auf der dem Sensor zugewandten Seite der Abschlussscheibe liegt und
  • - vor dem zumindest teilweisen Einbetten des Heizelementes eine Aussparung in das Grundelement eingebracht wird,
  • - die Kontaktzone im Bereich der Aussparung liegt.
Or alternatively, a method for producing a heatable cover lens has the following steps:
  • - The base element is on the side of the cover lens facing the sensor and
  • - a recess is made in the base element before the at least partial embedding of the heating element,
  • - the contact zone lies in the area of the recess.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden die Erfindung und sich aus einem unterschiedlichen Aufbau ergebende Vorteile nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Abschlussscheibe
  • 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abschlussscheibe
The invention and the advantages resulting from a different structure are explained in more detail below with the aid of the accompanying drawings. It shows:
  • 1 a schematic representation of a section of a cover plate according to the invention
  • 2 a schematic representation of a further embodiment of a cover plate according to the invention

1 zeigt ein schematisches Schnittbild einer beheizbaren Abschlussscheibe 1. Um das Heizelement 4a zu fertigen, werden zumindest ein Heizdraht 9 oder mehrere Heizdrähte 9 mittels eines Ultraschallschweißverfahrens in die Oberfläche des Grundelementes 2 eingebettet. Das Grundelement 2 ist im vorliegenden Fall eine infrarottransparente Kunststofffolie, beispielsweise Polycarbonat. 1 shows a schematic sectional view of a heatable cover plate 1 . To the heating element 4a to manufacture at least one heating wire 9 or several heating wires 9 into the surface of the base element by means of an ultrasonic welding process 2 embedded. The basic element 2 is in the present case an infrared-transparent plastic film, for example polycarbonate.

Das Grundelement 2 bildet in 1 die dem Sensor abgewandte Seite der Abschlussscheibe 1.The basic element 2 forms in 1 the side of the cover lens facing away from the sensor 1 .

Durch die Verwendung von infrarot-transparent eingefärbtem Kunststoff erscheint die Abschlussscheibe 1 im sichtbaren Licht in der Farbe der Einfärbung, beispielsweise schwarz und das Heizelement 4a ist von außen nicht sichtbar. Der Sensor wird bei infrarot-transparentem Kunststoff jedoch nicht vom Material beeinflusst.The cover lens appears through the use of infrared-transparent colored plastic 1 in visible light in the color of the coloring, for example black and the heating element 4a is not visible from the outside. With infrared-transparent plastic, however, the sensor is not influenced by the material.

Um die Abschlussscheibe 1 gleichmäßig zu Erwärmen wird der Heizdraht 9 in gleichmäßigen Abständen in das Grundelement 2, hier beispielsweise in die Folie eingebettet.Around the lens 1 The heating wire will be heated evenly 9 in the base element at regular intervals 2 , here for example embedded in the foil.

Der Heizdraht 9 wird in dem Bereich der Aussparung 6, in dem später die elektrische Kontaktierung erfolgen soll, in engeren Anständen gelegt, um eine möglichst große Kontaktzone 10 zu schaffen. Darüber hinaus ist in 1 erkennbar, dass der Heizdraht 9 im Bereich der Kontaktzone 10 nur punktuell in die Folie 2 eingebettet wird, um die kontaktierbare Oberfläche zu vergrößern.The heating wire 9 will be in the area of the recess 6 , in which the electrical contact is to be made later, placed in closer spacing around the largest possible contact zone 10 to accomplish. In addition, in 1 recognizable that the heating wire 9 in the area of the contact zone 10 only selectively in the foil 2 is embedded in order to enlarge the contactable surface.

Das Abdeckelement 3 wird durch Hinterspritzen des Grundelementes 2 erzeugt. Dabei wird üblicherweise ein chemisch gleicher oder ähnlicher Kunststoff verwendet aus dem auch das Grundelement 2 gefertigt ist. Dies kann beispielsweise in einer Spritzgussform erfolgen. Der Bereich der Aussparung 6, der für die elektrische Kontaktierung vorgesehen ist, wird bei dem Hinterspritzen freigehalten. Hierzu können Werkzeugeinsätze verwendet werden, die dem freizuhaltenden Bereich 6 während des Hinterspritzens abdecken. Das Abdeckelement 3 bildet in 1 die dem Sensor zugewandte Seite der Abschlussscheibe 1.The cover element 3 is made by back-molding the basic element 2 generated. In this case, a chemically identical or similar plastic is usually used from which the basic element is also used 2 is made. This can be done in an injection mold, for example. The area of the recess 6 , which is provided for the electrical contact, is kept free during the back molding. To this end, tool inserts can be used that correspond to the area to be kept clear 6 cover during back injection. The cover element 3 forms in 1 the side of the cover lens facing the sensor 1 .

Durch das Hinterspritzen des Grundelementes 2 mit dem Abdeckelement 3 wird eine mechanisch belastbare Abschlussscheibe 1 erzeugt.By back-molding the basic element 2 with the cover element 3 becomes a mechanically resilient cover lens 1 generated.

In die entstandene Aussparung 6 wird im nächsten Schritt ein Kleber auf die freiliegenden Heizdrähte 9 gegeben und das Kontaktelement 5 in die Aussparung 6 eingesetzt.In the resulting recess 6 the next step is to put an adhesive on the exposed heating wires 9 given and the contact element 5 into the recess 6 used.

Dabei kann das Kontaktelement 5 flächig in den Kleber eintauchen und mit dem Heizelement 4a in Berührung kommen oder in einem definierten Abstand zu dem Heizelement 4a liegen.The contact element 5 Immerse flatly in the adhesive and with the heating element 4a come into contact or at a defined distance from the heating element 4a lie.

Das Grundelement 2 als Außenhaut der Abschlussscheibe 1 wird bei diesem Verfahren nicht unterbrochen. So können die aufgezeigten Vorteile hinsichtlich Alterungseinflüssen und optischer Gestaltung erreicht werden.The basic element 2 as the outer skin of the cover lens 1 is not interrupted in this process. In this way, the advantages shown in terms of aging effects and optical design can be achieved.

In 2 ist die Anordnung so gewählt, dass das Grundelement 2 auf der dem Sensor zugewandten Seite der Abschlussscheibe 1 liegt. Die Außenhaut der Abschlussscheibe 1 wird von dem Abdeckelement 3 erzeugt. Dies kann wegen der größeren Schichtdicke zu Vorteilen führen, wie beispielsweise ein größerer Schutz der elektrischen Kontaktierung.In 2 the arrangement is chosen so that the basic element 2 on the side of the cover lens facing the sensor 1 lies. The outer skin of the cover lens 1 is from the cover 3 generated. Because of the greater layer thickness, this can lead to advantages, such as greater protection for the electrical contact.

Um die eingebetteten Heizdrähte 4 in dieser Anordnung kontaktieren zu können, muss in das Grundelement 2 vor dem Einbetten in dem Bereich der Kontaktzone 10 ein entsprechendes Fenster als Aussparung 6 vorgesehen werden. Die Aussparung 6 kann beispielsweise durch Schneiden oder Stanzen o.ä. gefertigt werden.Around the embedded heating wires 4th To be able to contact in this arrangement must be in the basic element 2 before embedding in the area of the contact zone 10 a corresponding window as a recess 6 are provided. The recess 6 can, for example, by cutting or punching or the like. are manufactured.

Die weiteren Schritte des Herstellungsprozesses sind der Beschreibung zu 1 zu entnehmen.The further steps of the manufacturing process are related to the description 1 refer to.

Das Abdeckelement 3 bildet in der Variante von 2 die von dem Sensor abgewandte Seite der Abschlussscheibe 1. Das Abdeckelement 3 wird ohne Aussparung 6 gefertigt. Auf der dem Sensor abgewandten Seite der Abschlussscheibe 1 wird eine durchgehende Schicht mit den genannten Vorteilen auch in dieser Ausführungsform gewährleistet.The cover element 3 forms in the variant of 2 the side of the cover lens facing away from the sensor 1 . The cover element 3 becomes without recess 6 manufactured. On the side of the cover lens facing away from the sensor 1 a continuous layer with the advantages mentioned is also guaranteed in this embodiment.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
AbschlussscheibeCover lens
22
GrundelementBasic element
33
AbdeckelementCover element
4a4a
HeizelementHeating element
44th
Draht-/LeiteranordnungWire / conductor arrangement
55
KontaktelementContact element
66th
AussparungRecess
77th
Dicke in z-RichtungThickness in z-direction
88th
Ausdehnung in x-y-RichtungExpansion in the x-y direction
99
elektrisch leitender Drahtelectrically conductive wire
1010
KontaktzoneContact zone

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102013207482 A1 [0006]DE 102013207482 A1 [0006]

Claims (15)

Beheizbare Abschlussscheibe (1) für einen optischen Sensor aus einem infrarot-transparent eingefärbten Kunststoff mit einem Grundelement (2) und einem Abdeckelement (3), wobei zwischen dem Grundelement (2) und dem Abdeckelement (3) ein linienförmiges Heizelement (4a) vorgesehen ist, welches über ein Kontaktelement (5) elektrisch kontaktiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (5) über eine Aussparung (6) in der dem Sensor zugewandten Seite der Abschlussscheibe (1) mit dem Heizelement (4a) verbunden ist und die dem Sensor abgewandte Seite der Abschlussscheibe (1) ohne Aussparung (6) ist.Heatable cover lens (1) for an optical sensor made of an infrared-transparent colored plastic with a base element (2) and a cover element (3), a linear heating element (4a) being provided between the base element (2) and the cover element (3) , which is electrically contacted via a contact element (5), characterized in that the contact element (5) is connected to the heating element (4a) via a recess (6) in the side of the cover plate (1) facing the sensor and which is connected to the sensor remote side of the cover lens (1) is without recess (6). Beheizbare Abschlussscheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (2) und/oder das Abdeckelement (3) eine Ausdehnung aufweist, bei der die Dicke (7) in z-Richtung sehr viel geringer ist als die Ausdehnung (8) in x- und y- Richtung.Heatable cover lens (1) after Claim 1 , characterized in that the base element (2) and / or the cover element (3) has an extension in which the thickness (7) in the z-direction is very much smaller than the extension (8) in the x- and y-directions . Beheizbare Abschlussscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das linienförmige Heizelement (4a) eine Draht- oder Leiteranordnung (4) aufweist.Heatable cover lens (1) after one of the Claims 1 to 2 , characterized in that the linear heating element (4a) has a wire or conductor arrangement (4). Beheizbare Abschlussscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Draht- oder Leiteranordnung (4) so angeordnet ist, dass die Abstände zwischen benachbarten Drahtabschnitten im Bereich der Aussparung (6) enger zusammen liegen als im übrigen Bereich des Heizelementes (4a), um eine Kontaktzone (10) zu erhalten.Heatable cover lens (1) after one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the wire or conductor arrangement (4) is arranged such that the distances between adjacent wire sections in the area of the recess (6) are closer together than in the remaining area of the heating element (4a) to form a contact zone (10) receive. Beheizbare Abschlussscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (4a) und das Kontaktelement (5) stoffschlüssig verbunden werden.Heatable cover lens (1) after one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the heating element (4a) and the contact element (5) are cohesively connected. Beheizbare Abschlussscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (4a) und das Kontaktelement (5) elektrisch leitend verbunden werden.Heatable cover lens (1) after one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the heating element (4a) and the contact element (5) are connected in an electrically conductive manner. Beheizbare Abschlussscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (4a) und das Kontaktelement (5) mittels einer Klebung verbunden werden.Heatable cover lens (1) after one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the heating element (4a) and the contact element (5) are connected by means of an adhesive. Beheizbare Abschlussscheibe (1) für optische Sensoren aus einem infrarot-transparent eingefärbten Kunststoff mit einem Grundelement (2) und einem Abdeckelement (3), insbesondere beheizbare Abschlussscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zwischen dem Grundelement (2) und dem Abdeckelement (3) ein linienförmiges Heizelement (4a) vorgesehen ist, wobei das linienförmige Heizelement (4a) eine Drahtanordnung (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtanordnung (4) zumindest teilweise in das Grundelement (2) eingebettet ist oder mit dem Grundelement (2) verbunden ist.Heatable cover plate (1) for optical sensors made of an infrared-transparent colored plastic with a base element (2) and a cover element (3), in particular heatable cover plate (1) according to one of the Claims 1 to 7th , wherein a linear heating element (4a) is provided between the base element (2) and the cover element (3), the linear heating element (4a) having a wire arrangement (4), characterized in that the wire arrangement (4) is at least partially inserted into the Basic element (2) is embedded or is connected to the basic element (2). Beheizbare Abschlussscheibe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtanordnung (4) durch mindestens einen elektrisch leitenden Draht (9) gebildet wird.Heatable cover lens (1) after Claim 8 , characterized in that the wire arrangement (4) is formed by at least one electrically conductive wire (9). Beheizbare Abschlussscheibe (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrisch leitende Draht (9) mit einem Muster in das Grundelement (2) eingebettet ist oder mit dem Grundelement (2) verbunden ist, wobei das Muster auf die Gebrauchsanforderungen des optischen Sensors abgestimmt ist.Heatable cover lens (1) after one of the Claims 8 to 9 , characterized in that the at least one electrically conductive wire (9) is embedded with a pattern in the base element (2) or is connected to the base element (2), the pattern being matched to the usage requirements of the optical sensor. Beheizbare Abschlussscheibe (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen benachbarten Drahtabschnitten in einem Bereich von 4 mm bis 10 mm, bevorzugt 5 mm liegt.Heatable cover lens (1) after one of the Claims 8 to 10 , characterized in that a distance between adjacent wire sections is in a range from 4 mm to 10 mm, preferably 5 mm. Beheizbare Abschlussscheibe (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrisch leitende Draht (9) einen Durchmesser von 30 µm bis 150 µm, vorzugsweise 50 µm bis 100 µm aufweist.Heatable cover lens (1) after one of the Claims 7 to 10 , characterized in that the at least one electrically conductive wire (9) has a diameter of 30 µm to 150 µm, preferably 50 µm to 100 µm. Verfahren zum Herstellen einer beheizbaren Abschlussscheibe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Verfahren wenigstens die nachfolgenden Schritte aufweist: - zumindest teilweises Einbetten des Heizelements (4a) in das Grundelement (2), wobei mindestens eine Kontaktzone (10) gebildet wird, - Hinterspritzen des Grundelements (2) mit infrarot-transparentem Kunststoff, wobei die mindestens eine Kontaktzone (10) von dem Kunststoff freigehalten wird, - Einsetzen des Kontaktelements (5) in die mindestens eine Kontaktzone (10) und - stoffschlüssiges, elektrisch leitendes Verbinden des Kontaktelements (5) mit dem Heizelement (4a).Method for producing a heatable cover lens (1) according to one of the preceding claims, the method having at least the following steps: - at least partially embedding the heating element (4a) in the base element (2), with at least one contact zone (10) being formed, - Injection molding of the base element (2) with infrared-transparent plastic, the at least one contact zone (10) being kept free from the plastic, - Insertion of the contact element (5) in the at least one contact zone (10) and - Cohesive, electrically conductive connection of the contact element (5) to the heating element (4a). Verfahren zum Herstellen einer beheizbaren Abschlussscheibe (1) nach Anspruch 12, wobei: - das Grundelement (2) auf der dem Sensor abgewandten Seite der Abschlussscheibe (1) liegt und - durch das Freihalten der Kontaktzone (10) bei dem Hinterspritzen eine Aussparung (6) in dem Abdeckelement (3) gebildet wird, in die das Kontaktelement (5) eingesetzt wird.Method for producing a heatable cover lens (1) according to Claim 12 , wherein: - the base element (2) lies on the side of the cover plate (1) facing away from the sensor and - by keeping the contact zone (10) free during back-molding, a recess (6) is formed in the cover element (3) into which the contact element (5) is used. Verfahren zum Herstellen einer beheizbaren Abschlussscheibe (1) nach Anspruch 12, wobei: - das Grundelement (2) auf der dem Sensor zugewandten Seite der Abschlussscheibe (1) liegt und - vor dem zumindest teilweisen Einbetten des Heizelementes (4a) eine Aussparung (6) in das Grundelement (2) eingebracht wird, - die Kontaktzone (10) im Bereich der Aussparung (6) liegt.Method for producing a heatable cover lens (1) according to Claim 12 , whereby: - the base element (2) lies on the side of the cover lens (1) facing the sensor and - a recess (6) is made in the base element (2) before the at least partial embedding of the heating element (4a), - the contact zone (10) lies in the region of the recess (6).
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