DE3806881A1

DE3806881A1 - Sensoreinrichtung

Info

Publication number: DE3806881A1
Application number: DE19883806881
Authority: DE
Inventors: Gerhard Wiegleb; Peter Heuser; Norbert Bendicks; Franz-Josef Dr Schmitte
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1988-03-03
Filing date: 1988-03-03
Publication date: 1989-09-07
Also published as: DE3806881C2; BR8803972A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierte Sensoreinrichtung zur Erfassung des Benetzungsgrades einer Glasscheibe mit tropfenförmigem Niederschlag.

Derartige Einrichtungen sind insbesondere dafür vorgesehen, um die auf der Front- oder der Heckscheibe eines Kraftfahrzeuges sich pro Zeiteinheit niederschlagende Feuchtigkeit mengenmäßig in repräsentativer Form zu erfassen und in Abhängigkeit davon ein der Scheibe zugeordnetes Scheibenwischsystem automatisch zu beeinflussen.

Durch die DE-OS 33 14 770 ist eine Einrichtung zum Steuern eines Scheibenwischermotors bekanntgeworden, bei der ein Strahlenleitkörper mittels optischem Kitt an eine Scheibe angekoppelt wird und bei der dem Strahlenleitkörper über Strahlenlinsen ein Strahlensender und ein Strahlenempfänger zugeordnet sind. Der Strahlensender und der Strahlenempfänger sind dabei so angeordnet, daß das aus dem Strahlenaustrittselement des Strahlensenders austretende Strahlenbündel gegenüber dem in das Strahleneintrittselement des Strahlenempfängers eintretende Strahlenbündel um etwa 90° versetzt ist, und zwar in dem dem Strahlenleitkörper zugeordneten Bereich des Strahlenein- bzw. -austritts. Aufgrund dieser Ausbildung und Anordnung weist eine solche Sensoreinrichtung eine relativ große Bauhöhe auf, die gerade bei Kraftfahrzeugen sehr störend und ggf. auch mit einer Gefährdung der Insassen desselben verbunden ist. Darüber hinaus lassen sich bei einem solchen Aufbau der Strahlensender und -empfänger auch nicht auf einer gemeinsamen ebenen Leiterplatte anordnen, d. h. eine derartige Sensoreinrichtung ist mit einem relativ großen Aufwand verbunden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei einem relativ einfachen Aufbau eine sehr geringe Bauhöhe aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhaft bei einer solchen Ausgestaltung einer Sensoreinrichtung ist, daß trotz der geringen Bauhöhe eine relativ große Detektionsfläche realisierbar ist und daß durch die Anordnung bzw. Zuordnung der einzelnen Bauelemente keine aufwendigen Justagearbeiten erforderlich sind, so daß eine kostengünstige Fertigung gewährleistet ist.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles desselben näher erläutert.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist mit 1 eine z. B. die Frontscheibe eines Kraftfahrzeuges bildende Glasscheibe bezeichnet. Eine solche Glasscheibe ist mit ihrer äußeren Oberfläche 1 a des öfteren dem in der Umwelt häufig auftretenden, zumeist in tröpfchenförmiger Verteilung vorliegenden Niederschlag ausgesetzt. Um den Insassen eines Kraftfahrzeuges eine freie Sicht zu ermöglichen, wird demselben ein sogenanntes Scheibenwischersystem zugeordnet. Dieses wird bislang üblicherweise von dem Benutzer des Kraftfahrzeuges manuell ein- und ausgeschaltet, wobei er in der Regel die Wahl zwischen einer Intervallwischfunktion und Dauerwischfunktionen hat. Seit längerem besteht aber allgemein der Wunsch, ein solches Scheibenwischsystem automatisch zu betreiben, und zwar in Abhängigkeit von der auf der Scheibe vorhandenen Niederschlagsmenge. Um dies zu gewährleisten, ist an der inneren Oberfläche 1 b der aus Darstellungsgründen nur ausschnittsweise wiedergegebenen Glasscheibe 1 an exponierter, d. h. für die Niederschlagsmenge repräsentativer Stelle ein Strahlenleitkörper 2 mit einer seiner ebenen Oberflächen unter Verwendung von optischem Kitt 3 angebracht, dem über Strahlenlinsen 4, 5 ein Strahlensender 6 und ein Strahlenempfänger 7 zugeordnet sind. Der Strahlensender 6 und der Strahlenempfänger 7 sind vorzugsweise als sogenannte SMD- Bauelemente ausgebildet und im Abstand nebeneinander auf einer insbesondere als kaschierte Leiterplatte ausgeführten Platine 8 derart angeordnet, daß das aus dem Strahlenaustrittselement des Strahlensenders 6 austretende Strahlenbündel S _E und das in das Strahleneintrittselement des Strahlenempfängers 7 eintretende Strahlenbündel S _A im Bereich des Strahlenein- und -austritts in den Strahlenleitkörper 2 quasi parallel zueinander und zu der Glasscheibe 1 verlaufen.

Um eine solche Anordnung von Strahlensender und Strahlenempfänger zu ermöglichen, ist es erforderlich, den Strahlenleitkörper 2 so auszubilden, daß der Strahlenverlauf des ausgesandten Strahlenbündels und des an der Glasscheibe 1 in Abhängigkeit von dem vorhandenen Niederschlag reflektierten Strahlenbündels zumindest einmal umgelenkt wird, und zwar unter Heranziehung der dritten Dimension. Aus diesem Grunde ist der Strahlenleitkörper 2 als Prismenanordnung zu verstehen, bei der der vom Strahlensender 6 ausgehende, in das Zentrum Z _E der Strahleneintrittslinse 4 eintretende Mittenstrahl S _E* an einem auf einer z. B. mit Aluminium beschichteten Fläche der Prismenanordnung befindlichen Umlenkpunkt U _E* um etwa 90° umgelenkt und zur Glasscheibe 1 geleitet wird und der von dort bei nicht vorhandenem Niederschlag durch Totalreflektion an der äußeren Oberfläche 1 b der Glasscheibe 1 im Reflektionspunkt R* zurückgeworfene Mittenstrahl S _A* wiederum an einem Umlenkpunkt U _A* umgelenkt und über das Zentrum Z _A* der Strahlenaustrittslinse 5 dem Strahleneintrittselement des Strahlenempfängers 7 zugeführt wird.

Wird von dem entweder sichtbare Lichtstrahlen oder Infrarotstrahlen oder Laserstrahlen emittierenden Strahlensender 6 ein Strahlenbündel S _E über die vorzugsweise als eine eine möglichst gleichförmige Strahlenintensitätsverteilung hervorrufende Fresnel-Linse ausgebildete Strahlenlinse 4 dem Strahlenleitkörper 2 zugeführt, so werden die einzelnen Strahlen desselben an Umlenkpunkten U _E umgelenkt und der relativ großen, d. h. der zugeordneten Oberfläche des Strahlenleitkörpers 2 entsprechenden Detektionsfläche der Glasscheibe 1 zugeleitet. An dieser Detektionsfläche findet an den Stellen der äußeren Oberfläche 1 a der Glasscheibe 1 eine Totalreflektion der einzelnen Strahlen statt, die nicht von der zumeist tropfenförmig vorliegenden Feuchtigkeit beaufschlagt sind, und zwar, weil die an den mit Feuchtigkeit beaufschlagten Stellen der Glasscheibe 1 auftreffenden Strahlen in die Tropfen eintreten und damit nicht definiert reflektiert werden. Die reflektierten Strahlen S _A werden dann wieder an Umlenkpunkten U _A umgelenkt und dem Strahlenempfänger über die Strahlenlinse 5 zugeführt, d. h. er empfängt eine Strahlenintensität die umgekehrt proportional zu der auf der Glasscheibe 1 vorhandenen Niederschlagsmenge ist. Somit gibt der Strahlenempfänger 7 an das nachgeschaltete, nicht dargestellte Scheibenwischsystem ein Signal, das eine direkte Zuordnung zu dem Zustand der Glasscheibe aufweist und damit zur automatischen Beeinflussung desselben verwendbar ist.

Claims

1. Sensoreinrichtung zur Erfassung des Benetzungsgrades einer Glasscheibe mit tropfenförmigem Niederschlag, wobei an die Glasscheibe ein an exponierter Stelle auf ihrer nicht dem Niederschlag ausgesetzten Oberfläche vorhandener Strahlenleitkörper angekoppelt ist, dem in räumlicher Trennung voneinander ein Strahlensender und ein Strahlenempfänger über jeweils eine Strahlenlinse derart zugeordnet sind, daß vom Strahlensender emittierte Strahlen in Abhängigkeit von dem auf der Glasscheibe befindlichen Niederschlag reflektiert und zu dem Strahlenempfänger geleitet werden, der ein der Niederschlagsmenge umgekehrt proportionales Signal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenleitkörper (2) eine die emittierten und die reflektierten Strahlen (S _E, S _A) jeweils zumindest einmal durch Totalreflektion umlenkende Konfiguration derart aufweist, daß die emittierten Strahlen (S _E) im Bereich ihres Eintritts (Z _E) in den Strahlenleitkörper (2) und die reflektierten Strahlen im Bereich ihres Austritts (Z _A) aus dem Strahlenleitkörper (2) nahezu parallel verlaufen und daß der Strahlensender (6) und der Strahlenempfänger (7) jeweils mit ihrem Strahlenein- bzw. -austrittselement in einer Ebene auf einer gemeinsamen Platine (8) angeordnet und auf die beiden dem Strahlenleitkörper (2) entsprechend zugeordneten Strahlenlinsen (4, 5) ausgerichtet sind.

2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden am Strahlenleitkörper (2) vorhandenen Strahlenlinsen (4,5) jeweils als Fresnel-Linse ausgebildet sind.

3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strahlenlinsen (4, 5) direkt an dem Strahlenleitkörper (2) angeformt sind.

4. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strahlenlinsen (4, 5) mittels optischem Kitt am Strahlenleitkörper (2) angebracht sind.

5. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlensender (6) und der Strahlenempfänger (7) im Abstand voneinander auf der als kaschierte Leiterplatte ausgebildeten Platine (8) angeordnet sind.

6. Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlensender (6) und der Strahlenempfänger (7) als sogenannte SMD-Bauelemente ausgebildet und auf der Leiterplatte entsprechend angeordnet sind.

7. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlensender (6) und der Strahlenempfänger (7) im Brennpunkt der jeweiligen Strahlenlinsen (4, 5) liegen und die Strahlenlinsen (4, 5) im Abstand von dem Strahlenleitkörper (2) angeordnet sind.