DE4031641A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen von wassertropfen von einem spiegel mit ultraschall - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Wassertropfen von einer Spiegelanordnung, wo­ bei die Wassertropfen durch Vibration des Spiegels entfernt werden und insbesondere die Konstruktion, die für das Hal­ ten einer derartigen Spiegelplatte einer solchen Spiegelan­ ordnung erforderlich ist.

Bisher wurde eine Außenspiegelanordnung zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, bei der eine Funktion zum Abweisen von Wassertropfen, die sich an der Spiegel­ oberfläche gebildet oder niedergeschlagen haben und den Sichtbereich des Spiegels verringern, vorgesehen ist.

Bei dieser Art Spiegelanordnung ist normalerweise ein Ul­ traschallvibrator an der Rückseite der Spiegelplatte befe­ stigt. Wenn dieser Vibrator direkt und starr an der Spie­ gelplatte befestigt ist, wird dieser Teil der Spiegelplatte nachteiligerweise nicht erschüttert. Daher werden,wie aus dem Schnitt durch den Aufbau einer solchen Spiegelanordnung in Fig. 7 zu ersehen ist, die Spiegelplatte 3 und die da­ hinterliegende vibrierende Platte 4, an der ein Ultra­ schallkörper 6 befestigt ist, an einem Umfangsteil mittels eines Verbindungsgliedes 5 so verbunden, daß die Anordnung als eine vibrierende Baueinheit 1 mit doppelwandigem Aufbau ausgebildet ist. Bei dieser doppelwandigen vibrierenden Baueinheit 1 sind die Spiegelplatte 3 und die vibrierende Platte 4 aus Materialien hergestellt, die eine gleiche Schallübertragungsgeschwindigkeit haben, so daß die Schwin­ gungen, die vom Vibrator 6 erzeugt werden, wirksam übertra­ gen werden, wobei die einzelnen Schwingungen stehende Wel­ len sind, die annähernd gleiche Wellenform aufweisen. Spe­ zielle Beispiele für solche Materialien können Glas für die Spiegelplatte 3 und rostfreier Stahl oder dgl. für die vi­ brierende Platte 4 sein.

Bei Spiegelanordnungen zur Verwendung an Kraftfahrzeugen ist es üblich, die Spiegelplatte 3 von hinten mittels eines Spiegelhalters zu halten, der sich so erstreckt, daß der vordere Umfang der Spiegelplatte 3 umlappt ist, und dieser Spiegelhalter wird in einem Spiegelgehäuse über eine Uni­ versalverbindung befestigt. Bei einer Spiegelanordnung mit Ultraschallvorrichtung zum Entfernen von Wassertropfen mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist jedoch die starre Fixierung des gesamten Umfangs der doppelwandigen vibrie­ renden Baueinheit 1 im Spiegelhalter nicht vorteilhaft, da dies eine merkliche Dämpfung der Schwingung bedeutet. Bei einer solchen Spiegelanordnung ist es daher notwendig, dar­ auf zu achten, daß der Umfang der doppelwandigen vibrieren­ den Baueinheit 1 so locker als möglich gehalten wird, bei­ spielsweise durch Halten an mehreren Punkten. Bei einer derartigen Halterung ist es jedoch möglich, die Spiegel­ platte 3 infolge der Vibrationen des Wagens bei schlechten Straßenbedingungen oder Windbeeinflussung während der Fahrt oder dgl. bewegt wird, was möglicherweise zu einer Verschiebung der Spiegelplatte 3 und Verringerung des Seh­ winkels führt. Selbst wenn die doppelwandige vibrierende Baueinheit 1 durch Punktkontakt gehalten wird, ist es mög­ lich, daß die durch Vibration erzeugte Schwingung in Abhän­ gigkeit von der Halteposition gedämpft wird, was möglicher­ weise ebenfalls zu einer Verminderung der Wassertropfenent­ fernung führt. Wenn die Schwingung eine stehende Welle ist, hat sie Schwingungsknoten, wo kaum eine Vibration stattfin­ det und daher ist es möglich, daß die Wassertropfen an be­ stimmten Teilen der Spiegeloberfläche nicht entfernt wer­ den.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine unnötige Dämpfung der Spiegelschwingungen, die von der Ultraschall­ vibration erzeugt werden, zu verhindern, eine Sicherung ge­ gen unbeabsichtigte Verschiebung der Spiegelanordnung be­ dingt durch Wind während der Fahrt, zu schaffen und das Entfernen von Wassertropfen auf der gesamten Oberfläche des Spiegels einschließlich da wo Schwingungsknoten sind, zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Wassertropfen mittels Ultraschall, gekennzeichnet durch eine doppelwan­ dige vibrierende Baueinheit, die am Umfang durch einen Spiegelhalter von vorne und hinten an vorbestimmten Punkten an den Schwingungsknoten einer erzeugten stehenden Welle, umfaßt ist.

Bei dieser Konstruktion befinden sich die Punkte, an denen die doppelwandige vibrierende Baueinheit zwischen den Spie­ gelhaltern eingeschlossen ist, auf den Schwingungsknoten der stehenden Welle, wo im wesentlichen keine Vibration stattfinden kann und somit kein Risiko besteht, die Schwin­ gung an diesem Teil, der allein mit den Spiegelhaltern in Kontakt steht, zu dämpfen. Somit wird die Schwingung äußerst effizient auf die Spiegelfläche der doppelwandigen vibrierenden Baueinheit übertragen und die auf der Spiegel­ fläche gebildeten Wassertropfen können wirksam entfernt werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion wird vorzugs­ weise ein Vorsprung vorgesehen, der mit der Rückseite der doppelwandigen vibrierenden Baueinheit ungefähr am Mittel­ punkt der Baueinheit, d. h. näher am Mittelpunkt als am Um­ fang und an einer vorbestimmten Position des Spiegelhalters entsprechend dem Schwingungsknoten der vorstehend erwähnten stehenden Welle in Punktkontakt gelangt.

Bei dieser Konstruktion kann die doppelwandige vibrierende Baueinheit mit dem Spiegelhalter nicht nur am Umfangsteil sondern auch im mittleren Bereich in Kontakt gelangen. Wenn der Umfangsteil allein vom Spiegelhalter gehalten wird, kann die doppelwandige, vibrierende Baueinheit möglicher­ weise unerwartete Bewegungen infolge von Vibrationen des Wagens oder von Wind, wie vorstehend beschrieben, aus­ führen, aber bei der vorliegenden Konstruktion kann eine derartige unerwartete Bewegung dank der Wirkung des Vor­ sprunges ausgeschlossen werden.

Weiterhin kann der vorstehend genannte Vorsprung vorzugs­ weise aus einem elastischen Material bestehen, welches die Schwingung leicht absorbiert und in diesem Fall ist es vor­ zuziehen, die Schwingungsfrequenz des Ultraschallvibrators vom ersten Niveau auf das zweite Niveau umzuschalten, so daß beim Erzeugen der zweiten Frequenz die gebildeten Was­ sertropfen an der Position der Schwingungsknoten entfernt werden, die sich dann bilden, wenn die Frequenz auf dem er­ sten Niveau ist.

Da unter den Bedingungen der Schwingung mit einer stehenden Welle die Schwingungsknoten an der Spiegeloberfläche nur wenig erschüttert werden, ist es manchmal der Fall, daß die Wassertropfen an diesen Teilen haften bleiben. Wenn die Frequenz somit von dem ersten auf das zweite Niveau geän­ dert wird, variieren somit die Positionen der Schwingungs­ knoten und damit werden die Wassertropfen, die an einem Teil, der nicht dauernd einer Vibration unterzogen wird, entfernt und somit können die Wassertropfen von der ge­ samten Spiegeloberfläche entfernt werden. Zu dem Zeitpunkt, da die Frequenz auf dem zweiten Niveau ist, schwingt die doppelwandige, vibrierende Baueinheit auf eine solche Art und Weise bezogen auf den Vorsprung an ihrer Rückseite, daß dieser mit den Vorsprüngen, die am Spiegelhalter ausgebil­ det sind, in Berührung gelangt und von diesem Abstand nimmt, um sie in einen Schwingbetrieb zu drücken. Bei dieser Konstruktion wird, selbst wenn die Berührung so stattfindet, daß die doppelwandige vibrierende Baueinheit die Vorsprünge drückt, die Schwingung der doppelwandigen vibrierenden Baueinheit nicht gedämpft, sondern im Gegen­ teil, da der Vorsprung so ausgebildet ist, daß er Schwin­ gungen absorbiert, ist es möglich, Wassertropfen wirksam von der gesamten Spiegeloberfläche zu entfernen, wobei die Dämpfung der Schwingung soweit als möglich unterdrückt wird.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die Spiegelanordnung zusammen mit einer doppelwan­ digen vibrierenden Baueinheit, in einer Ansicht von vorne gemäß einer Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt zur Erläuterung des Halterungsauf­ baus einer doppelwandigen vibrierenden Baueinheit an deren Umfangsteil;

Fig. 3 einen weiteren Schnitt zur Erläuterung einer Modi­ fikation des Aufbaus;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des spitzen Hal­ ters des zweiten Halters, der den Spiegelhalter bildet;

Fig. 5 einen weiteren Schnitt zur Erläuterung eines Hal­ terungsaufbaus der doppelwandigen vibrierenden Baueinheit an ihren mittleren Teil;

Fig. 6 einen weiteren Schnitt zur Erläuterung einer Modi­ fikation dieser Halterung; und

Fig. 7 einen Schnitt durch eine doppelwandige vibrierende Baueinheit, die bei einer herkömmlichen Vorrich­ tung zum Entfernen von Wassertropfen von einem Spiegel wie eingangs beschrieben, verwendet wird.

Anzumerken ist, daß in den Figuren gleiche Teile mit glei­ chen Bezugsziffern bezeichnet sind.

Die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt nun im folgenden anhand der Fig. 1 bis 6.

Fig. 1 zeigt in einer Vorderansicht einen Spiegelhalter mit einer darin montierten doppelwandigen, vibrierenden Bauein­ heit. In dieser Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine doppelwandige, vibrierende Baueinheit, die aus einer Spie­ gelplatte 3, einer vibrierenden Platte 4 und einem Verbin­ dungselement 5 besteht, und die Bezugsziffer 2 bezeichnet einen Spiegelhalter. Der durch eine gestrichelte Linie dar­ gestellte kreisförmige Gegenstand ist ein Ultraschallvibra­ tor 6, der an der vibrierenden Platte 4 befestigt ist. Nor­ malerweise ist um den Mittelpunkt des Spiegelhalters 2 ein Spiegelschwenkmechanismus (nicht dargestellt) vorgesehen und daher ist der Vibrator 6 außerhalb des Mittelpunktes wie in der Figur zu sehen ist, angeordnet.

Durch Festlegen der Position des Vibrators 6 können die Po­ sitionen für die Maxima, Minima und Knoten einer stehenden Welle bei einer vorgegebenen Frequenz, bestimmt werden. Was hier an der Spiegeloberfläche anhaftet und eine Verringe­ rung des Sichtbereiches verursacht, sind Wassertropfen mit relativ großer Größe. Und um solche relativ großen Was­ sertropfen zu entfernen, ist vorzugsweise eine stehende Welle zu erzeugen, die in einem Niederfrequenzbereich liegt. In der Figur sind nur die Positionen der Schwin­ gungsknoten der stehenden Welle dargestellt, die mit einer Frequenz erzeugt wird, welche auf einem niedrigen Niveau eingestellt ist, und sind durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Halte­ rung der doppelwandigen vibrierenden Baueinheit 1 durch den Spiegelhalter 2 wie in der Figur dargestellt an den Punkten A bis E auf den Schwingungsknoten der stehenden Welle am Umfang des Spiegels. Diese erfolgt deshalb, weil an den Punkten der Schwingungsknoten kaum eine Vibration auftritt, und damit eine Fixierung an diesen Punkten keine dämpfende Wirkung auf die stehende Welle ausübt, was zu einer effi­ zienten Entfernung der Wassertropfen führt. Um die Posi­ tionen der Schwingungsknoten der stehenden Welle wirksam zu gestalten, ist die Anordnung so getroffen, daß der Ultra­ schallvibrator 6 im Mittelpunkt des einbeschriebenen Krei­ ses bezogen auf den äußeren Empfang der Spiegelplatte 3 an­ geordnet ist. Wenn der Umfang der doppelwandigen vibrieren­ den Baueinheit 1 nur an den Punkten A bis E gehalten wird, besteht kein Risiko, daß der Spiegel unbeabsichtigt infolge von Vibrationen des Wagens oder durch Beeinflussung durch Wind während der Fahrt, wie vorstehend beim Stand der Tech­ nik beschrieben, verschoben wird. Bei dieser Konstruktion sind die Punkte F und G auf dem Schwingungsknoten der ste­ henden Welle ein wenig zum Spiegelmittelpunkt am Spiegel­ halter 2 zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Punkten A bis E befestigt. Somit ist es durch die Positionierung der vibrierenden Baueinheit nicht nur an ihrem Umfang sondern auch in ihrem mittleren Teil möglich, eine Sicherung gegen unbeabsichtigte Bewegung der Spiegeloberfläche zu schaffen.

Im folgenden wird die spezielle Halterung der doppelwandi­ gen, vibrierenden Baueinheit 1 anhand der Fig. 2 bis 6 beschrieben.

Fig. 2 zeigt in einem Schnitt ein Beispiel einer Halterung des Umfangsteils, insbesondere an den Punkten A bis E. Wie in dieser Figur dargestellt, ist die doppelwandige, vibrie­ rende Baueinheit 1 zwischen einem ersten Halter 7 (am Um­ fang der doppelwandigen vibrierenden Baueinheit 1 positio­ niert) und einem zweiten Halter 8 (an der Rückseite der doppelwandigen, vibrierenden Baueinheit 1 positioniert) an­ geordnet, die zusammen eine Spiegelhalterung 2 von vorne und hinten bilden. Wie aus der Fig. 4, die eine perspekti­ vische Darstellung des zweiten Halters 8 zeigt, zu ersehen, ist der Halter 8 hakenförmig und sein spitzer Halteab­ schnitt 10 ist bogenförmig, so daß er an der Rückseite der vibrierenden Platte 4 an den Positionen der Schwingungskno­ ten der stehenden Welle in Punktkontakt gelangt. Die Hal­ terspitze 9 des ersten Halters 7 ist ebenfalls (nicht dar­ gestellt) bogenförmig ausgebildet, und gelangt daher an der Position der Schwingungsknoten der stehenden Welle mit der Oberfläche der Spiegelplatte 1 in Punktkontakt. Wenn der Umfangsteil der doppelwandigen vibrierenden Baueinheit 1 durch eine solche Konstruktion gehalten wird, besteht kein Risiko, daß eine Schwingungsdämpfung verursacht wird und damit wird die Schwingung äußerst effizient auf die Spie­ gelplatte 3 übertragen.

Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel, bei dem der erste Halter 7 der Haltekonstruktion gemäß 7′ modifiziert ist. Wie aus dieser Figur zu ersehen ist, ist der erste Halter 7′ haken­ förmig wie der erste Halter 7 und hat einen halbkreisförmi­ gen Vorsprung 9′ als Haltespitze. Selbst wenn der Spiegel­ halter 2′ so ausgebildet ist, befindet sich der Spiegelhal­ ter 2′ mit der doppelwandigen, vibrierenden Baueinheit 1 am Knotenpunkt der stehenden Welle in Punktkontakt, und daher werden die Schwingungen vom Vibrator weitgehend ungedämpft auf die gesamte Oberfläche der doppelwandigen, vibrierenden Baueinheit übertragen.

Fig. 5 zeigt im Schnitt ein Beispiel für den Halterungsauf­ bau im mittleren Bereich der doppelwandigen, vibrierenden Baueinheit 1, insbesondere an den Punkten F und G. Wie in der Figur dargestellt, ist der zweite Halter 8 aus Kunst­ stoff hergestellt und hat einen elastischen hakenförmigen Teil, dessen Spitze als Klaue 11 ausgebildet ist, die sich so weit erstreckt, daß sie sich etwas gegen die Rückseite der doppelwandigen vibrierenden Baueinheit 1 drückt und die Spitze dieser Klaue 11 ist bogenförmig wie der zweite Hal­ ter, der in der Fig. 4 dargestellt ist, ausgebildet.

Bei dieser Konstruktion befindet sich die Klaue 11 mit der Rückseite der doppelwandigen vibrierenden Baueinheit 1 in Punktkontakt, und daher wie der vorstehend erwähnte Um­ fangsteil, und diese Halterung bewirkt keine Dämpfung der Schwingung. Da die doppelwandige vibrierende Baueinheit 1 auch nicht nur am Umfangsteil sondern auch in der Mitte ge­ lagert ist, wird sie weniger dem Einfluß der Wagenvibratio­ nen oder dem Wind bei der Fahrt unterworfen und somit wird eine unbeabsichtigte Verschiebung der Spiegelplatte ausge­ schlossen.

Die Schwingungsknotenposition kann durch Verändern der Vi­ brationsfrequenz von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau verändert werden, so daß die Wassertropfen, die im Bereich der Knoten der stehenden Welle ausgebildet sind, ebenfalls bei Veränderung der Frequenz auf das zweite Ni­ veau, entfernt werden können. In diesem Fall wird, wenn die doppelwandige vibrierende Baueinheit 1 so modifiziert ist, daß sie die Klaue 11 bei Schwingungen nach unten drückt, indem die Klaue 11 wie vorstehend erwähnt mit einer gewis­ sen Elastizität versehen ist, kann die Dämpfung der Schwin­ gungen verhindert werden, indem die Klaue 11 so modifiziert wird, daß sie anstatt der Dämpfung der Schwingungen der doppelwandigen vibrierenden Baueinheit 1 nach rückwärts bewegt wird.

Fig. 6 zeigt ein modifiziertes Beispiel des Vorsprunges, der dafür vorgesehen ist, die doppelwandige vibrierende Baueinheit 1 von hinten zu drücken. Dieser Vorsprung 13 ist am einen Ende eines Knopfes 12 vorgesehen, der aus Hart­ gummi besteht und dieser Knopf 12 ist durch Einbauen im zweiten Halter 8 befestigt. Es ist auch möglich den Vor­ sprung durch die Verwendung von einem anderen elastischen Material, wie beispielsweise einer Feder zu erzeugen. Durch die Ausbildung als ein elastisches Element, welches in ge­ wissem Maß Schwingungen absorbieren kann, ist es möglich, eine unbeabsichtigte Bewegung der Spiegelplatte infolge von Wagenvibrationen oder dgl. zu verhindern, ohne die Schwingung der doppelwandigen, vibrierenden Baueinheit 1 durch den Ultraschallvibrator 6 zu dämpfen, wobei gleich­ zeitig verhindert wird, daß dieser Vorsprung eine Dämpfung der Schwingungen verursacht.

Obwohl die vorstehende Erfindung vollständig anhand der Fi­ guren und der Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, bleibt anzumerken, daß zahlreiche Veränderungen und Modifi­ kationen innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung denkbar sind.

Claims (4)

1. Spiegelanordnung mit Vorrichtung zum Entfernen von Wassertropfen, mit einer doppelwandigen, vibrierenden Bau­ einheit (1), mit einer Spiegelplatte (3), einer vibrieren­ den Platte (4), die im wesentlichen parallel und im Abstand hinter der Spiegelplatte (3) angeordnet ist, und einem Ver­ bindungselement (5) zum Verbinden von Spiegelplatte (3) und vibrierender Platte (4), und
einem Spiegelhalter (2), zum Halten der doppelwandigen, vi­ brierenden Baueinheit (1),
wobei die vibrierende Platte (4) mit einem Ultraschallvi­ brator (6) versehen ist, der die vibrierende Baueinheit (1) zum Schwingen bringt, um eine stehende Welle zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelwandige, vibrierende Baueinheit (1) am Umfang von vorne und hinten an den vorbestimmten Punkten (A, B, C, D, E) an den Knoten der erzeugten stehenden Welle, umschlossen ist.

2. Spiegelanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spiegelhalter (2) an den vorbestimmten Punkten (F, G) entsprechend den Knoten der stehenden Welle im zentralen Bereich der Baueinheit (1) Vor­ sprünge (10, 11, 13) an den Berührungspunkten mit der Rück­ seite der doppelwandigen, vibrierenden Baueinheit (1) hat.

3. Spiegelanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorsprünge (10, 11, 13) aus elastischem Material, welches Schwingungen absorbiert, gebildet sind.

4. Verfahren zum Entfernen von Wassertropfen mittels Ul­ traschall bei einer Spiegelanordnung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß
die Spiegelbaueinheit (1) mittels des Ultraschallvibrators (6) in eine Schwingung versetzt wird, deren Frequenz auf einem ersten Niveau festgelegt ist, um die Wassertropfen an der Vorderseite der Spiegelplatte (3) zu entfernen;
die Frequenz des Ultraschallvibrators (6) vom ersten Niveau auf ein zweites Niveau geändert wird, so daß die Positionen der Knoten der stehenden Welle, die durch den Ultraschall­ vibrator (6) erzeugt wird, verschoben werden, und
daß die Spiegelplatte (3) mit der Schwingungsfrequenz des Ultraschallvibrators (6), die auf dem zweiten Niveau einge­ stellt ist, beaufschlagt wird, um die Wassertropfen zu ent­ fernen, die an der Vorderseite der Spiegelplatte an den Po­ sitionen der Knoten der stehenden Welle verblieben sind, die mit der Einstellung der ersten Frequenz auf dem ersten Niveau erzeugt worden war.