DE19846969A1

DE19846969A1 - Regensensor

Info

Publication number: DE19846969A1
Application number: DE19846969A
Authority: DE
Inventors: Gebhard Michenfelder; Guenther Riehl; Manfred Burkart; Klaus Roth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 1999-10-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Regensensor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer wenigstens einen Sender und wenigstens einen Empfänger für elektromagnetische Wellen (Lichtwellen) aufweisenden Meßstrecke, in der eine Windschutzscheibe angeordnet ist und die die Wellenausbreitung zwischen dem wenigstens einen Sender und dem wenigstens einen Empfänger derart beeinflußt, daß sich bei Ausbildung eines Belages auf der Windschutzscheibe, insbesondere bei einer Benetzung durch Niederschlag, ein vom Empfänger sensiertes Ausgangssignal ändert. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß alle optischen und elektronischen Komponenten des Regensensors (4) gemeinsam in einem Sensorgehäuse (6) mit einem integrierten Stecker (38) zur elektrischen Verbindung mit einer nachgeschalteten Auswerteeinheit montiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Regensensor mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Stand der Technik

Es sind Scheibenwischvorrichtungen für Windschutz scheiben von Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen eine Steuerung der Scheibenwischer nicht nur über einen herkömmlichen Lenkstockhebel, sondern zusätzlich über einen optischen Regensensor erfolgt. Der optische Re gensensor umfaßt üblicherweise eine Lichtquelle, de ren elektromagnetische Strahlung von der Windschutz scheibe, je nach Feuchtigkeitsbelag auf der Wind schutzscheibe unterschiedlich reflektiert wird. Der reflektierte Anteil wird mittels eines Photoelementes erfaßt, so daß ein dem Feuchtigkeitsbelag entspre chendes Ausgangssignal des Regensensors bereitge stellt werden kann. Diese Ausgangssignale können der art ausgewertet und zur Steuerung der Scheibenwischer verwendet werden, daß sowohl die Einschaltung als auch die Wischergeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer gemessenen Regenmenge variiert wird.

Bekannte Regensensoren werden üblicherweise innen an der Windschutzscheibe angebracht, vorzugsweise hinter einem Innenrückspiegel. Zur Befestigung werden bei spielsweise geklebte Metallfüße verwendet. Bekannt sind daneben auch Befestigungen über einen zusätzli chen Rahmen, der zuvor mit der Scheibe verbunden wird und in den später das Regensensorgehäuse eingedrückt wird.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Regensensor mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen weist insbesondere den Vorteil auf, daß im wesentlichen nur drei Einzelteile zu sei nem Aufbau erforderlich sind. Der Regensensor besteht im wesentlichen aus einem Sensorgehäuse mit einem in tegrierten Stecker, aus dem die elektrischen Leitun gen zur Verbindung mit einer nachgeschalteten Auswer teeinheit herausgeführt sind, einer Leiterplatte be ziehungsweise Platine sowie einem Lichtleitkörper, der bereits über alle notwendigen optischen Linsen strukturen verfügt. Dadurch wird ein kostengünstiger, sehr kompakter und einfach zu montierender Regensen sor bereitgestellt. Ferner läßt sich der Regensensor mit wenigen Montageschritten herstellen, so daß die ser kostengünstig in Massenfertigung produzierbar ist.

Durch eine Montage aller erforderlichen elektroni schen und optoelektronischen Bauteile auf einer ge meinsamen Platine, vorzugsweise in SMD-(Surface Moun ted Device)-Technik bestückt, lassen sich sehr kom pakte Sensoren realisieren, die sich zudem im Fahr zeug problemlos montieren lassen. So kann ein derar tiger Regensensor deutlich kompakter ausgeführt sein als bekannte Regensensoren und wie diese beispiels weise hinter einem Innenrückspiegel an der Innenseite der Windschutzscheibe montiert sein. Durch den modu laren und sehr kompakten Aufbau sind Autohersteller als Abnehmer derartiger Regensensoren in die Lage versetzt, eine einfache und schnelle und damit sehr kostengünstige Montage vornehmen zu können, die sich zudem problemlos automatisieren läßt.

Ein Ausgangssignal des erfindungsgemäßen Regensensors läßt sich in vorteilhafter Weise zur Ansteuerung ei ner Scheibenwischvorrichtung und/oder einer Fahrzeug beleuchtung einsetzen. So kann es beispielsweise bei stärkerem Regen oder bei Nebel sinnvoll sein, zusätz liche Nebelscheinwerfer automatisch einzuschalten.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann neben dem Regensensor zusätzlich ein Helligkeitssen sor für Umgebungslicht integriert sein, der ein weit gehend vom Tageslicht beeinflußtes Signal liefert und dementsprechend einen relativ weiten und nach oben gerichteten Öffnungskegel für einfallendes Licht auf weist. Vorteilhaft ist weiterhin, wenn der Hellig keitssensor empfindlich ist auf ultraviolette Licht anteile, wie sie im Sonnenlicht, nicht jedoch bei künstlichem Licht, vorkommen. Auf diese Weise kann eine Fehlauslösung durch starkes künstliches Licht, beispielsweise bei einer Tunneldurchfahrt, vermieden werden.

Die Fokussierung des einfallenden Lichts kann in vor teilhafter Weise durch einen Lichtleitkörper erfol gen, der gleichzeitig als Grundplatte für das Sensor gehäuse fungieren kann. Ein solcher Lichtleitkörper kann beispielsweise aus einem Kunststoff wie PMMA (Polymethylmetachrylat) im Spritzgußverfahren herge stellt sein, wobei sich in einfacher Weise optische Strukturen wie Sammellinsen im Formprozeß einbringen lassen. Bei Verwendung von infrarotem Licht für die Regensensorfunktion ist es vorteilhaft, den Licht leitkörper aus schwarzem PMMA herzustellen und ledig lich den Lichtdurchtritt für den Umgebungslichtsensor aus klarem Kunststoff vorzusehen. Dies läßt sich bei spielsweise durch Verarbeitung im sogenannten Zwei farbspritzverfahren oder auch durch Kombination, bei spielsweise durch Verklebung oder Verschweißung, zweier einfarbiger Kunststoffteile realisieren.

Die Verbindung zur Windschutzscheibe kann entweder durch einen Rahmen auf der Scheibe und darin einge klipstem Sensorgehäuse oder auch in sehr einfacher Weise mittels einer doppelseitig selbstklebenden transparenten Folie realisiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispie len anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1a eine schematische Seitenansicht eines er findungsgemäßen Regensensors,

Fig. 1b eine schematische Draufsicht auf den Re gensensor entsprechend Fig. 1,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht des er findungsgemäßen Regensensors in einer Ex plosionsdarstellung,

Fig. 3a eine alternative Ausführungsform des er findungsgemäßen Regensensors in einer schematischen Schnittansicht,

Fig. 3b den Regensensor gemäß Fig. 3a in einer Draufsicht und

Fig. 4 den Lichtleitkörper in einer perspektivi schen Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1a zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Regensensor 4, der innen an einer Windschutzscheibe 2 eines Kraftfahrzeuges befe stigbar ist. Die Montage des Regensensors 4 hinter der Windschutzscheibe 2 kann beispielsweise durch Klebung in Höhe eines hier nicht dargestellten Innen rückspiegels erfolgen. Bei einer Positionierung hin ter dem Rückspiegel entsteht keine zusätzliche Sicht behinderung für einen Fahrer. Die elektronischen und optoelektronischen Bauteile des Regensensors 4 sind umschlossen von einem Gehäuse 6, das nach innen hin, das heißt zum Fahrgastraum, lichtundurchlässig ist. Die Gehäuseunterseite, die eine flächige Verbindung zur Windschutzscheibe 2 bildet, stellt ein Lichtleit körper 10 dar, in den alle zur Funktion erforderli chen optischen Strukturen eingebracht sind. Dies kann beispielsweise durch ein Spritzgußverfahren eines ge eigneten optisch durchlässigen Kunststoffes erfolgen. Zur optischen Koppelung des Regensensors 4 mit der Windschutzscheibe ist der Lichtleitkörper 10 über ei ne beidseitig selbstklebende transparente Klebefolie 36 mit der Windschutzscheibe 2 verbunden.

Fig. 1b zeigt eine schematische Draufsicht auf den Regensensor 4 entsprechend Fig. 1a. Erkennbar ist hierbei ein Stecker 38 zur elektrischen Verbindung zu einer nachgeschalteten, hier jedoch nicht dargestell ten, Auswerteeinheit. Diese kann anhand der vom Re gensensor 4 gelieferten Signale eine Scheibenwisch vorrichtung und/oder eine Fahrzeugbeleuchtung varia bel ansteuern. Der Stecker 18 ist mit dem Gehäuse 6 integriert, das heißt als eine Baueinheit ausgeführt. Gehäuse 6 und Stecker 18 können beispielsweise von einem Kunststoffspritzteil als separates Steckerge häuse gebildet sein. Der Stecker 38 kann, je nach Ausführungsform, vier oder beispielsweise acht Steckerstifte aufweisen, die, in eine montierte Platine im Gehäuse 6 hineinragen und dort zur Herstellung einer elektrischen Verbindung verlötet oder verpreßt sind.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht auf den erfindungsgemäßen Regensensor 4 in einer Explosionsdarstellung. Im topfförmigen Gehäuse 6, das in dieser Darstellung nach unten offen ist, ist eine Platine 8 gegen einen Absatz 14 innen im Gehäuse 6 einlegbar, auf der elektronische und optoelektronische Bauelemente, beispielsweise in SMD (surface mounted device)-Technik, montiert sind. Um die Platine 8 im Gehäuse 6 eindeutig zu fixieren, liegt sie gegen den Absatz 14 im Gehäuse an, nachdem sie beim Einlegen über die umlaufende Nut 12 gedrückt wurde. Diese hält die Platine 8 fest und hindert sie so am Herausfallen nach unten. Weiterhin sind die nach innen in das Gehäuse 6 ragenden Steckerstifte 16 erkennbar, die mit ihrem einen Ende 16a beispielsweise mit einer partiellen Lötung oder dergleichen mit den passenden Leiterbahnen der Platine 8 verbunden werden. Ebenso möglich ist auch eine leitende Preßverbindung. Mit ihrem anderen Ende 16b sind die Steckerstifte mit einer Steckkupplung für den Leitungsanschluß einer nachgeschalteten Auswerteeinheit kontaktierbar. Als Bauteil ist beispielsweise eine auf der Oberseite der Platine 8 montierte Leuchtdiode beziehungsweise LED 15 erforderlich, die sichtbares oder infrarotes Licht in Form eines gerichteten Lichtstrahles emittiert. Der Lichtstrahl trifft in einem spitzen Winkel auf die Windschutzscheibe 2 auf und wird aufgrund deren Brechungsindex an ihrer äußeren Grenzfläche zur Luft normalerweise vollständig reflektiert und trifft auf die Windschutzscheibe 2 auf und wird aufgrund de ren Brechungsindex an ihrer äußeren Grenzfläche zur Luft normalerweise vollständig reflektiert und trifft nahezu vollständig als reflektierter Anteil auf eine Photodiode, die ebenfalls an geeigneter Stelle auf der Oberseite der Platine 8 montiert ist. Befindet sich nun am Ort der Reflexion des Lichtstrahls ein Wassertropfen außen auf der Windschutzscheibe 2, re sultiert an der äußeren Grenzfläche der Scheibe zur Luft ein verändertes Brechungsverhalten, wodurch der Lichtstrahl an der Grenzfläche nicht vollständig re flektiert wird, sondern ein nach außen austretender gestreuter Anteil entsteht. Das dadurch abgeschwächte Signal des reflektierten Anteiles kann von der Photo diode detektiert und quantitativ ausgewertet werden und somit als Feuchtigkeitsschleier beziehungsweise Regen außen auf der Windschutzscheibe 2 des Kraft fahrzeuges erfaßt werden.

Die gewünschte Fokussierung des Lichtstrahls bezie hungsweise des reflektierten Anteils kann zweckmäßi gerweise durch einen geeignet geformten Lichtleitkör per 10, bestehend aus einem hochtransparenten und gut spritzgießfähigem Kunststoff wie beispielsweise PMMA (Polymethylmetachrylat), erreicht werden, der gleich zeitig die Grundseite des Gehäuses 6 bildet und flä chig über eine transparente Klebefolie 36 mit der Windschutzscheibe 2 verbunden ist. Durch geeignete Formung, vorzugsweise im Spritzgußverfahren, kann der Lichtleitkörper 10 eingeformte linsenförmige Struktu ren erhalten, die für die gewünschte Fokussierung und Bündelung des von der LED 15 emittierten Lichtes so wie der von der Photodiode detektierten Lichtanteile sorgen.

Auf der Platine 8 ist weiterhin ein Umgebungslicht sensor 22 angeordnet, der von außen durch die Wind schutzscheibe 2 des Kraftfahrzeugs fallendes Umge bungslicht in seiner Helligkeit erfassen und ein da von abhängiges Steuersignal für eine automatische Lichtsteuerung beziehungsweise für eine Tag/Nacht-Um schaltung der Scheibenwischersteuerung im Kraftfahr zeug generieren kann. Zweckmäßigerweise reagiert der Umgebungslichtsensor 22 vorzugsweise auf bestimmte UV-Lichtanteile, die nur im natürlichen Sonnenlicht vorkommen, um auf diese Weise ein unbeabsichtigtes Abschalten der Fahrzeugscheinwerfer in hell beleuch teten Tunnels oder Unterführungen mit starken künst lichen Lichtquellen auszuschließen.

Bei Verwendung von infrarotem Licht für den Regensen sor 4 kann der Lichtleitkörper 10 beispielsweise aus schwarzem PMMA bestehen und nur eine kleine Stelle für den Umgebungslichtsensor 22 aus klarem Material enthalten.

Erkennbar ist weiterhin die transparente Klebefolie 36, die eine flächige Verbindung zur Windschutz scheibe 2 herstellt, wobei in der Fig. 2 eine zu sätzliche abziehbare Schutzfolie 3 auf der transpa renten Klebefolie 36 erkennbar ist. Nach Entfernen dieser Schutzfolie 3 kann der Regensensor 4 einfach an die gewünschte Stelle auf die Windschutzscheibe 2 geklebt werden.

Fig. 3a zeigt eine alternative Ausführungsform des Regensensors 4 mit einem kleineren Gehäuse 7, das aber eine Klemmfeder 24 mit einem vorher auf die Windschutzscheibe 2 aufgebrachten Befestigungsrahmen 28 verbindbar ist. Dieser Befestigungsrahmen kann beispielsweise bereits beim Herstellungsprozeß auf die Windschutzscheibe 2 geklebt werden, was eine Mon tage des Regensensors 4 beim Zusammenbau des Kraft fahrzeugs durch einfaches Eindrücken ermöglicht. Die Klemmfeder 24 drückt das Gehäuse mit dem Regensensor 4 flächig gegen die Windschutzscheibe 2. Um ein Her ausfallen oder Verschieben zu verhindern, ist ein weiterer Deckel 26 erkennbar, der von außen über den Befestigungsrahmen 28 schiebbar ist und den Regensen sor 4 mit der umschließenden Klemmfeder 24 umhüllt. Lediglich der Stecker 38 ist nach außen herausge führt.

Fig. 3b zeigt den Regensensor 4 entsprechend Fig. 3a in einer schematischen Draufsicht, wobei gleiche Teile wie in den vorangegangenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert sind. Erkennbar ist der Deckel 26 mit seitlich her ausgeführtem Stecker 38 zur elektrischen Verbindung mit einer hier nicht dargestellten Auswerteelektro nik.

Fig. 4 zeigt zur Verdeutlichung nochmals den Licht leitkörper 10 mit den darin im Spritzgießprozeß ein gebrachten fokussierenden Strukturen 40 (Sammellin sen) in einer perspektivischen Darstellung. Erkennbar sind am äußeren Rand jeweils eine längliche Nut 19, in die jeweils ein passender Steg 18 des Gehäuses 6 geklipst werden kann (Fig. 2) und so eine festge fügte Verbindung zwischen dem unten offenen Gehäuse 6 und dem den unteren Gehäusedeckel bildenden Licht leitkörper 10 ermöglicht.

Claims

1. Regensensor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer wenigstens einen Sender und wenigstens einen Empfänger für elektromagnetische Wellen (Lichtwellen) aufweisenden Meßstrecke, in der eine Windschutz scheibe angeordnet ist und die die Wellenausbreitung zwischen dem wenigstens einen Sender und dem wenig stens einen Empfänger derart beeinflußt, daß sich bei Ausbildung eines Belages auf der Windschutzscheibe, insbesondere bei einer Benetzung durch Niederschlag, ein vom Empfänger sensiertes Ausgangssignal ändert, dadurch gekennzeichnet, daß alle optischen und elek tronischen Komponenten des Regensensors (4) gemeinsam in einem Sensorgehäuse (6) mit einem integrierten Stecker (38) zur elektrischen Verbindung mit einer nachgeschalteten Auswerteeinheit montiert sind.

2. Regensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Sensorgehäuse (6) von einem zur Wind schutzscheibe weisenden Gehäuseteil (10) verschließ bar ist.

3. Regensensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß ein flacher Lichtleitkörper (10) ein im wesentlichen parallel zur Windschutzscheibe ausgerichtetes Gehäuseteil des Sensorgehäuses (6) bildet und mit eingebrachten Linsenstrukturen zur Lichtbündelung versehen ist.

4. Regensensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß alle optischen und elektronischen Komponenten des Regensensors (4) in SMD-Technik auf einer gemeinsamen Platine (8) montiert sind.

5. Regensensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der Regensensor (4) in einem quaderförmigen Sensorgehäuse (6) angeordnet ist.

6. Regensensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Platine (8) über Kontaktstifte mit dem Stecker (38) am Sensorgehäuse (6) verbunden ist.

7. Regensensor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper (10) mit der Windschutzscheibe (2) flächig verbunden ist.

8. Regensensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß der Regensensor (4) von innen mit der Wind schutzscheibe (2) verklebt ist.

9. Regensensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß eine transparente beidseitig selbstklebende Folie (36) als Verbindung zwischen Windschutzscheibe (2) und Lichtleitkörper (10) des Regensensors (4) vorgesehen ist.

10. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangssignal des Regensensors (4) an eine nachgeordnete Auswerte schaltung Informationen über einen momentanen Benet zungsgrad der Windschutzscheibe (2) enthält.

11. Regensensor nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Scheibenwischvorrichtung und/oder eine Fahrzeugbeleuchtung in Abhängigkeit von den Aus gangssignalen des Regensensors (4) ansteuerbar sind.

12. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Sender eine LED (15) ist.

13. Regensensor nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste Empfänger, der das von der wenigstens einen LED (15) emittierte optische Signal detektiert, eine Photodiode ist.

14. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Empfän ger wenigstens ein Umgebungslichtsensor (22) vorgese hen ist.

15. Regensensor nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet, daß der Umgebungslichtsensor (22) einen Öffnungswinkel von zirka 40° mit einer Öffnungsrich tung in Fahrtrichtung nach schräg oben aufweist.

16. Regensensor nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Umge bungslichtsensor (22) auf ultraviolettes Licht, ins besondere auf Sonnenlicht, empfindlich ist.

17. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz von IR(Infrarot)-Licht der Lichtleitkörper für die Regen sensorfunktion aus schwarzem Kunststoff besteht.

18. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß für den wenigstens einen Empfänger (20) optische Bereiche im Lichtleit körper aus transparentem (klarem) Kunststoff vorgese hen sind.

19. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper aus einem Kunststoffteil im Zweifarb-Spritzverfahren besteht.

20. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper durch Kombination zweier einfarbiger Kunststoffe her stellbar ist.

21. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Regensensor (4) über einen Befestigungsrahmen mit der Windschutz scheibe (2) verbunden, insbesondere geklipst, ist.