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Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zur Ankopplung an eine Scheibe, insbesondere an eine Windschutzscheibe eines Fahrzeuges, mit mindestens einer Kopplungsschicht zur optischen Ankopplung der Sensorvorrichtung an die Scheibe.
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Sensorvorrichtungen zur Ankopplung an eine Scheibe sind bekannt und kommen beispielsweise im Automobilbereich zum Einsatz. Hier können Sensorvorrichtungen beispielsweise eingesetzt werden, um Feuchtigkeit, beispielsweise Regen auf einer Scheibe, insbesondere auf der Windschutzscheibe, zu erfassen. Hierzu weist die Sensorvorrichtung einen Strahlungssender, beispielsweise eine Leuchtdiode, zur Aussendung von Strahlung auf. Die Strahlung wird in die Windschutzscheibe eingekoppelt und innerhalb der Scheibe zumindest anteilig total reflektiert, wobei die Größe des Anteils der totalreflektierten Strahlung vom Benetzungszustand der Scheibe abhängt und wobei anhand des Anteils der ausgekoppelten Strahlung auf den Benetzungsgrad der Scheibe mit Feuchtigkeit geschlossen werden kann. Um eine Einkopplung der Strahlung in die Windschutzscheibe zu ermöglichen, können Kopplungsmaterialien eingesetzt werden, die die optische Ankopplung zwischen der Sensorvorrichtung und der Windschutzscheibe unterstützen. Auch andere Sensorvorrichtungen wie beispielsweise Kamerasysteme, Lichtsensoren und andere können mittels Kopplungsmaterialien optisch an eine Scheibe angekoppelt werden.
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Problematisch bei dem Einsatz von Kopplungsmaterialien ist, dass diese zu stark an der Windschutzscheibe anhaften können, sodass eine sichere, zerstörungsfreie Entfernung der Sensorvorrichtung verhindert sein kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Sensorvorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit der eine zerstörungsfreie Demontage der Sensorvorrichtung von einer Scheibe ermöglicht ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei einer Sensorvorrichtung zur Ankopplung an eine Scheibe, insbesondere an die Windschutzscheibe eines Fahrzeuges, mit mindestens einer Kopplungsschicht zur optischen Ankopplung der Sensorvorrichtung an die Scheibe, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass die Kopplungsschicht mehrschichtig ausgebildet ist, dass mindestens zwei Schichten der Kopplungsschicht aus voneinander unterschiedlichen Kopplungsmaterialien bestehen und dass die Schicht zur Anlage an der Scheibe vorgesehene Schicht eine geringere Anhaftungseigenschaft zur Scheibe als mindestens eine weitere Schicht der Kopplungsschicht aufweist. Zur optischen Ankopplung der Sensorvorrichtung an die Windschutzscheibe, beispielsweise zur möglichst effizienten Einkopplung der von einem Regensensor ausgesendeten Strahlung oder zur Ankopplung eines Kamerasystems an eine Windschutzscheibe, weist die Sensorvorrichtung eine Kopplungsschicht aus einem Kopplungsmaterial auf. Die Kopplungsschicht wird direkt mit der Scheibe, insbesondere mit der Innenseite der Windschutzscheibe eines Fahrzeuges, in Kontakt gebracht. Die Kopplungsschicht ist mehrschichtig, insbesondere zweischichtig, ausgebildet, wobei die Schichten aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Insbesondere können die Schichten durch gelartige Materialien ausgebildet sein. Hierbei weist die Schicht, die direkt in Anlage, also in direktem Kontakt zur Scheibe gebracht wird, geringere Anhaftungseigenschaften zu der Scheibe auf als die weitere Schicht der Kopplungsschicht. Durch die geringere Anhaftung der Schicht an der Scheibe, insbesondere an der Windschutzscheibe, ist ein leichtes, zerstörungsfreies Entfernen der Sensorvorrichtung von der Scheibe ermöglicht. Weiterhin weist die der Sensorvorrichtung zugeordnete Schicht eine sehr gute Anhaftung an die Sensorvorrichtung auf, sodass hier eine sichere Verbindung gegeben ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die unterschiedlichen Kopplungsmaterialien untereinander gute Bindungseigenschaften auf. Die Kopplungsmaterialien der unterschiedlichen Schichten der Kopplungsschicht weisen untereinander gute Bindungseigenschaften auf, sodass zwischen den Schichten der Kopplungsschicht eine sichere Verbindung besteht. Beispielsweise können die Materialien der verschiedenen Schichten chemisch ähnlich sein, sodass sich hierdurch gute Bindungseigenschaften untereinander ergeben. Insbesondere kann die der Sensorvorrichtung zugewandte Schicht der Kopplungsschicht gute Bindungseigenschaften zu der Sensorvorrichtung und die der Scheibe zugewandte Schicht nur geringe Haftungseigenschaften an der Scheibe aufweisen. Somit ist eine sichere Verbindung der Sensorvorrichtung mit der Kopplungsschicht gegeben, während eine leichte und somit zerstörungsfreie Entfernbarkeit der Sensorvorrichtung von der Windschutzscheibe gewährleistet ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung besteht die der Scheibe zugewandte aus silikonölhaltigem Material bestehende Schicht und die der Sensorvorrichtung zugewandte Schicht besteht aus silikonölfreiem Material. Die Schicht, die zur Anlage an die Scheibe vorgesehen ist, besteht aus einem Kopplungsmaterial, das ein Silikonöl, insbesondere ein freies Silikonöl, enthält. Hierdurch ist eine verminderte Anhaftung zur Scheibe, also eine gute Antihaftwirkung der Schicht zur Scheibe gegeben. Somit kann eine über die silikonölhaltige Schicht mit der Scheibe in Verbindung gebrachte Sensorvorrichtung zerstörungsfrei von der Scheibe entfernt werden. Die der Sensorvorrichtung zugewandte Schicht enthält kein Silikonöl, besondere kein freies Silikonöl, und weist somit eine gute Haftwirkung zu der Sensorvorrichtung auf. Da die beiden Schichten der Kopplungsschicht chemisch ähnlich sind, bauen sie untereinander eine sehr gute Verbindung zueinander auf, sodass die Sensorvorrichtung über die silikonölfreie mit der silikonölhaltigen Schicht verbunden ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung bildet die der Scheibe zugewandte Schicht aus silikonölhaltigem Material einen Silikonölfilm an der der Scheibe zugewandten Oberfläche aus. Die der Scheibe zugewandte Schicht besteht aus einem silikonölhaltigen Material. Das Silikonöl kann an der Schichtoberfläche, die zur Anlage an die zu überwachende Scheibe vorgesehen ist, einen Silikonölfilm ausbilden. Durch den Silikonölfilm wird eine Antihaftwirkung zwischen der Kopplungsschicht und der zu überwachenden Scheibe erreicht. Somit kann die Sensorvorrichtung nach der Montage an der Scheibe zerstörungsfrei wieder demontiert werden. Die silikonölfreie Schicht, die auf dem Kopplungsbereich der Sensorvorrichtung angeordnet ist, bildet eine starke Verbindung zu der Sensorvorrichtung aus. Da die beiden Schichten der Kopplungsschicht aufgrund ihrer chemisch sehr ähnlichen Eigenschaften eine starke Bindung untereinander ausbilden, ist eine definierte Demontage der Sensorvorrichtung ermöglicht. Würden beide Schichten einen Silikonölfilm ausbilden, so wäre es auch möglich, dass bei einer Demontage die Kopplungsschicht an der Scheibe haften bleibt, was nicht gewollt ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Sensorvorrichtung ein Gehäuse auf, das Gehäuse weist einen zumindest abschnittsweise flächig ausgebildeten Kopplungsbereich zur Anordnung an der Scheibe auf, der Kopplungsbereich weist einen Rand zur Ausbildung einer Mulde auf und mindestens eine Schicht ist in die Mulde aufgenommen. Die Sensorvorrichtung weist ein Gehäuse auf, in dem die elektronischen Bauteile der Sensorvorrichtung, wie beispielsweise die Strahlungssender und die Strahlungsempfänger eines Regensensors oder auch die Optiken eines Kamerasystems, angeordnet sind. Das Gehäuse weist einen Kopplungsbereich auf, der zur Anlage an die zu überwachende Scheibe vorgesehen ist. Insbesondere weist der Kopplungsbereich einen für die Strahlung transparenten Bereich auf, durch die die Strahlung aus dem Gehäuse bzw. in das Gehäuse gelangen kann. Zur besseren optischen Ankopplung ist zwischen dem Kopplungsbereich und der Scheibe eine Kopplungsschicht angeordnet. Der Kopplungsbereich kann beispielsweise kreisrund ausgebildet sein. Der Kopplungsbereich kann einen überstehenden Rand aufweisen, sodass zwischen dem Rand und dem Kopplungsbereich eine Mulde ausgebildet ist. In die Mulde ist eine Schicht, insbesondere die silikonölfreie Schicht der Kopplungsschicht, aufgenommen, so dass hier eine gute Anhaftung der Kopplungsschicht an den Kopplungsbereich des Gehäuses gewährleistet ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist die silikonölfreie Schicht bündig bis zur Oberkante des Randes des Auskopplungsbereiches in die ausgebildete Mulde aufgenommen. Die zwischen dem Kopplungsbereich des Gehäuses und der überstehenden Umrandung des Kupplungsbereiches ausgebildete Mulde ist bündig bis zur Oberkante der Umrandung mit dem silikonölfreien Material gefüllt. Die silikonölfreie Schicht der Kopplungsschicht ist somit in die Mulde eingebettet. Durch die Einbettung der Schicht der Kopplungsschicht ist eine sichere Verbindung der silikonölfreien Schicht mit dem Sensorgehäuse gegeben.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist die silikonölhaltige Schicht einen größeren Durchmesser als die silikonölfreie Schicht auf. Die silikonölhaltige Schicht, die zur Anlage an die zu überwachende Scheibe vorgesehen ist, weist einen größeren Durchmesser auf, als die der Kopplungsfläche des Sensorgehäuses zugeordnete silikonölfreie Schicht. Die silikonölhaltige Schicht überragt somit seitlich die silikonölfreie freie Schicht und ragt auch über den die Mulde ausbildenden Bereich des Gehäuses hinaus. Somit ist eine gute optische Ankopplung der Sensorvorrichtung an die Scheibe gewährleistet. Zudem ist sichergestellt, dass die stark anhaftende silikonölfreie Schicht nicht mit der Scheibe in Berührung kommt und somit ein leichtes Entfernen der Sensorvorrichtung von der Scheibe durch die silikonölfreie Schicht nicht beeinträchtigt wird.
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In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Mulde und der Rand mit der silikonölhaltigen Schicht bedeckt. Die Mulde und der die Mulde ausbildende Rand, insbesondere der einer zu überwachenden Scheibe zugewandte Abschnitt des Randes, sind von der silikonölhaltigen Schicht bedeckt. Somit ist verhindert, dass bei Anlage der Sensorvorrichtung an eine Scheibe die in der Mulde aufgenommene silikonölfreie Schicht mit der Scheibe in Berührung kommt und somit ein zerstörungsfreies Entfernen der Sensorvorrichtung von der Scheibe beeinträchtigen kann.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Kopplungsschicht zweischichtig aufgebaut und die Trennungsebene zwischen den beiden Schichten ist parallel zur Einkopplungsebene der Strahlung in die Scheibe angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kopplungsschicht zweischichtig ausgebildet, wobei die Trennungsebene zwischen den beiden Schichten, also die Kontaktebene der beiden Schichten, parallel zu der von dem Kopplungsbereich aufgespannten Kopplungsebene des Gehäuses angeordnet ist. Im Wesentlichen ist die Trennungsebene zwischen den beiden Schichten im an eine Windschutzscheibe montierten Zustand der Sensorvorrichtung somit auch parallel zur Windschutzscheibe in diesem Bereich angeordnet.
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In einer Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei den Kopplungsmaterialien um Silikongele. Die Materialien der verschiedenen Schichten der Kopplungsschicht bestehen aus Silikongelen. Zum einen besteht die zur Anlage an die wird von Scheibe vorgesehene Schicht aus einem Silikongel mit freiem Silikonöl, während die dem Gehäuse zugewandte Schicht aus einem Silikongel ohne freiem Silikonöl besteht. Die Verwendung von Silikongelen ist vorteilhaft, da diese einfach aufzubringen und zu verarbeiten sind. Insbesondere kann die ausgebildete Mulde leicht mit einem Silikongel gefüllt werden und in einem zweiten Schritt kann die erste Silikongelschicht sowie der Rand mit einer zweiten Silikongelschicht beschichtet werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Sensorvorrichtung um einen Regen-Licht-Sensor mit mindestens einem Strahlungssender zur Aussendung von Strahlung und mit mindestens einem Strahlungsempfänger zur Erfassung von Strahlung. Mit einem an der Innenseite der Windschutzscheibe eines Fahrzeuges angeordnetem Regen-Licht-Sensor kann die Benetzung der Scheibe mit Flüssigkeit über die Einkopplung von Strahlung in die Scheibe und das Erfassen der wieder ausgekoppelten Strahlung bestimmt werden. Hierzu ist eine gute optische Ankopplung der Sensorvorrichtung mittels einer Kopplungsschicht notwendig.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit mindestens einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe, und mit mindestens einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, wobei die Sensorvorrichtung an der Innenfläche einer Scheibe angeordnet ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
- 1: eine Sensorvorrichtung mit einem Kopplungsmaterial in einer Draufsicht und
- 2: eine auf einer Scheibe montierte Sensorvorrichtung mit einer Kopplungsschicht in einem seitlichen Querschnitt.
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In 1 ist die einer Windschutzscheibe zugeordnete Seite eine Sensorvorrichtung 1 in einer Draufsicht dargestellt. Die Sensorvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 mit einer Schnittstelle 3 auf, mit der die Sensorvorrichtung 1 elektrischleitend und datenleitend mit beispielsweise einer Auswerteeinrichtung verbunden werden kann. Das Gehäuse 2 weist einen Kopplungsbereich 4 auf, der dazu vorgesehen ist, der Innenseite einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe, zugewandt angeordnet zu werden. Der Kopplungsbereich 4 weist einen transparenten Bereich auf, durch den Strahlung in das Innere des Gehäuses 2 eintreten kann bzw. aus diesem heraus gelangen kann. Um eine möglichst gute optische Ankopplung des Gehäuses 2 an die zu überwachende Scheibe zu erreichen, ist auf dem Kopplungsbereich 4 eine Kopplungsschicht 5 angeordnet. Der Kopplungsbereich 4 weist eine Umrandung 6 auf, mit der der Kopplungsbereich 4 eine Mulde 7 ausbildet. Die Kopplungsschicht 5 ist zumindest abschnittsweise in die Mulde 7 aufgenommen.
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In 2 ist eine Sensorvorrichtung 1 gemäß 1 in einer geschnittenen Seitenansicht dargestellt. Zwischen dem Kopplungsbereich 4 des Gehäuses 2 und der zu überwachenden Scheibe 8 ist die Kopplungsschicht 5 angeordnet. Die Kopplungsschicht 5 ist hierbei zweischichtig ausgebildet. Eine erste Schicht 9 ist bündig zur Oberkante der Umrandung 6 in die Mulde 7 des Kupplungsbereiches 4 aufgenommen. Die in die Mulde 7 aufgenommene Schicht 9 besteht aus einem silikonölfreiem Material, insbesondere aus silikonölfreiem Silikongel. Die silikonölfreie Schicht 9 sowie die Umrandung 6 sind mit einer silikonölhaltigen Schicht 10 bedeckt. Insbesondere ist die Schicht 10 aus silikonölhaltigem Silikongel hergestellt. Da die Schichten 9 und 10 aus chemisch ähnlichem Material bestehen, bilden die Schichten 9 und 10 eine starke Verbindung zueinander aus. Die der Scheibe 8 zugewandte Oberfläche der Schicht 10 weist aufgrund des enthaltenen Silikonöls einen Silikonölfilm auf, sodass die Schicht 10 über nur geringe Hafteigenschaften an der Scheibe 8 verfügt. Eine zerstörungsfreie Demontage der Sensorvorrichtung 1 von der Scheibe 8 ist somit ermöglicht. Die Schicht 9, die in die Mulde 7 des Gehäuses 2 aufgenommen ist, ist silikonölfrei, sodass Schicht 9 eine starke Anhaftung an das Gehäuse 2 aufweist. Bei einem Entfernen der Sensorvorrichtung 1 von der Scheibe 8 ist somit sichergestellt, dass sich die Schicht 10 von der Scheibe 8 löst und es nicht zu einem Lösen der Verbindung zwischen der Schicht 9 und dem Gehäuse 2 oder der Schichten 9 und 10 untereinander kommt.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
