DE4142146A1

DE4142146A1 - Sensoreinrichtung

Info

Publication number: DE4142146A1
Application number: DE4142146A
Authority: DE
Inventors: Berthold Esders; Norbert Bendicks
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2011-12-21
Also published as: BR9201579A; DE4142146C2; US5323637A

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten, zur Erfassung des Benetzungsgrades einer transparenten Scheibe mit tropfenförmigem Niederschlag vorgesehenen Sensoreinrichtung aus.

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

Durch die DE 33 14 770 C2 ist eine Einrichtung zum Steuern einer motorisch betriebenen Scheibenwischeinrichtung bekanntgeworden, bei der über einen an der inneren Oberfläche einer transparenten Scheibe angebrachten Strahlenleitkörper von einem zugeordneten Strahlensender emittierte Strahlen in die transparente Scheibe eingekoppelt und nach zumindest einer Reflexion an der äußeren Oberfläche der Scheibe über den Strahlenleitkörper wieder ausgekoppelt und zu einem zugeordneten Strahlenempfänger geleitet werden.

Die Befestigung eines solchen Strahlenleitkörpers an der Scheibe wird üblicherweise mittels optischem Kleber realisiert. Dabei besteht das Problem, daß eine einwandfreie Klebung gewährleistet sein muß und zwar, um neben einer sicheren Halterung optisch einwandfreie Strahlenwege zu garantieren, denn jede Abweichung in der Ausrichtung des Strahlenleitkörpers und Störstellen in den Strahlenwegen beeinträchtigen in einem erheblichen Umfang das Meßergebnis und damit die Funktion der Scheibenwischeinrichtung.

Aus diesem Grunde liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Sensoreinrichtung der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, daß sichergestellt ist, daß die der inneren Oberfläche der Scheibe zugewandte(n) Oberfläche(n) des bzw. der Strahlenleitkörper(s) parallel zu derselben sich erstreck(t/en) und daß der optische Kleber in einer homogenen Verteilung zwischen die Scheibe und den bzw. der Strahlenleitkörper einbringbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil der beiden Hauptansprüche angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhaft bei derartigen Ausbildungen ist, daß bei einer serienmäßigen Anbringung der Sensoreinrichtungen an den transparenten Scheiben immer reproduzierbare Verhältnisse gewährleistet sind, d. h. es braucht keine individuelle Justage der Auswertelektronik an die jeweiligen Verhältnisse vorgenommen zu werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 einen einzelnen Strahlenleitkörper in seiner Zuordnung zu einer transparenten Scheibe,

Fig. 2 den Strahlenleitkörper nach Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 3 zwei zu einer Blockeinheit zusammengefaßte Strahlenleitkörper in ihrer Zuordnung zu einer transparenten Scheibe,

Fig. 4 die Blockeinheit nach Fig. 3 in Draufsicht.

In den Figuren sind sich entsprechende Bauteile mit gleichen Positionsangaben versehen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht eine zur Erfassung des Benetzungsgrades einer vorzugsweise aus Glas bestehenden Scheibe I mit insbesondere tropfenförmigem Niederschlag vorgesehene Sensoreinrichtung im wesentlichen aus einem einerseits einem der Einfachheit halber nicht dargestellten Strahlensender und andererseits einem ebenfalls der Einfachheit halber nicht dargestellten Strahlenempfänger zugeordneten Strahlenleitkörper II der mittels optischem Kleber auf der nicht dem Niederschlag ausgesetzten inneren Oberfläche I₁ der Scheibe I in einer weiter unten näher erläuterten Art und Weise befestigt wird. Bei der Scheibe I handelt es sich insbesondere um die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges, an der die in einem auch der Einfachheit halber nicht dargestellten Gehäuse angeordnete Sensoreinrichtung an exponierter, d. h. die Sicht nicht beeinträchtigender, jedoch für die Erfassung des Niederschlags prädestinierter Stelle der inneren Oberfläche I₂ vorhanden ist. Der Strahlenleitkörper besteht dabei aus einem prinzipiell trapezförmig ausgebildeten Basisteil IIa, an dessen beiden sich gegenüberliegenden Trapezflächen jeweils eine Strahlenlinse IIb, IIc vorhanden ist. Die beiden gleichgroß ausgeführten Trapezflächen sind hierbei so am Basisteil IIa angeordnet, daß die Mittellinien der beiden Strahlenlinsen IIb, IIc um einen Winkel von etwa 90° gegeneinander versetzt sind. Die Strahlenlinsen IIb, IIc können dabei entweder an den Trapezflächen z. B. unter Zuhilfenahme von jeweils einem Zentrierstift und optischem Kleber befestigt oder direkt am Basisteil IIa einstückig ausgeformt sein.

Um den Strahlenleitkörper II nunmehr an der Scheibe 1 derart zu befestigen, daß die der Scheibe I zugewandte Oberfläche II₁ parallel zur Scheibe I verläuft, sind im Bereich von einem Seitenrand II_1a derselben zwei kuppenförmige, jeweils die gleiche Höhe aufweisende Erhebungen 1a, 1b vorhanden, die symmetrisch zur Längsachse der Oberfläche IIa angeordnet sind. Im Bereich des gegenüberliegenden Seitenrandes II_1b ist eine weitere kuppenförmige Erhebung 1c vorgesehen, die in symmetrischer Ausrichtung auf die beiden anderen Erhebungen 1a, 1b angeordnet ist und die die gleiche Höhe wie dieselben aufweist.

Durch die drei kuppenförmigen, eine statisch bestimmte Anordnung des Strahlenleitkörpers ermöglichenden Erhebungen 1a, 1b, 1c ist gewährleistet, daß die Oberfläche II₁ des Strahlenleitkörpers II parallel zur Scheibe 1 ausgerichtet ist. Die vorzugsweise in der Größenordnung von 0,2 bis 0,3 mm liegende Höhe der Erhebungen 1a, 1b, 1c ist dabei so gewählt, daß eine einwandfreie, u. a. ggf. auftretende mechanische Spannungen auffangende Klebeschicht zwischen der Scheibe I und dem Strahlenleitkörper II realisiert werden kann.

Um sicherzustellen, daß der über einen als Bohrung ausgeführten, zwischen der unteren Oberfläche II₂ und der oberen Oberfläche II₁ im Zentrum des Strahlenleitkörpers II vorhandenen und damit die Strahlenwege der von dem Strahlensender emittierten Strahlen nicht tangierenden Durchbruch 3 mittels Injektionsvorrichtung dosiert zuzuführende optische Kleber sich nur über den dafür vorgesehenen Oberflächenbereich verteilt, ist im Bereich der beiden dem Durchbruch 3 am nächsten liegenden Seitenränder II_1c, II_1d jeweils eine stegartige Erhebung 2a, 2b vorhanden, die sich etwa über die vollständige Länge derselben erstrecken. Die Höhe dieser beiden Erhebungen ist geringfügig kleiner und zwar vorzugsweise um 0,1 mm geringer als die Höhe der kuppenförmigen Erhebungen 1a, 1b, 1c gewählt und zwar, um einerseits die statisch bestimmte Lage des Strahlenleitkörpers an der Scheibe nicht zu beeinträchtigen und um andererseits ein Vordringen des Klebers zur Außenseite derselben aufgrund einer insbesondere von der Viskosität des Klebers abhängigen Bremswirkung praktisch zu verhindern. Der Kleber wird also durch diese stegartigen Erhebungen 2a, 2b in Richtung auf die mit den kuppenförmigen Erhebungen versehenen Seitenränder II_1a, II_1b geleitet, wobei aufgrund der genauen Dosierung sichergestellt ist, daß der Kleber nicht wesentlich über diese Seitenränder hinauswandert. Natürlich können zur Begrenzung auch im Bereich von diesen Seitenrändern II_1a, II_1b noch stegartige Erhebungen vorgesehen werden, die dann auch an diesen Stellen ein Vordringen des Klebers verhindern.

Bei der in den Fig. 2a und 2b dargestellten Ausführungsform sind zur Vergrößerung der Meßfläche zwei Strahlenleitkörper II^*, II^** zu einer Blockeinheit zusammengefaßt, wobei die beiden Basiskörper IIa^*, IIa^** einstückig miteinander verbunden sind. Um eine Beeinflussung der in dem einen Strahlenleitkörper IIa^* sich einstellenden Strahlenwege durch die im anderen Strahlenleitkörper IIa^** sich einstellenden Strahlenwege zu verhindern, ist eine der Einfachheit halber nicht dargestellte optische Trennung mit Hilfe von zugeordneten Trennwänden und in der Blockeinheit vorhandenen Freischnitten realisiert. Zwecks Ankopplung der Blockeinheit an die Scheibe 1 sind im Bereich von einem Seitenrand II_1a des aus den beiden Oberflächen II₁ ^*, II₁ ^** der Strahlenleitkörper bestehenden Gesamtfeldes wiederum zwei symmetrisch zur Längsachse des Gesamtfeldes liegende, jeweils die gleiche Höhe aufweisende kuppenförmige Erhebungen 1a, 1b vorhanden, während im Bereich des dem einen Seitenrand II_1a gegenüberliegenden anderen Seitenrandes II_1b eine kuppenförmige Erhebung 1c vorgesehen ist. Diese ist in symmetrischer Ausrichtung auf die beiden anderen Erhebungen 1a, 1b auf der Längsachse der Gesamtoberfläche II₁ ^* und II₁ ^** angeordnet und weist eine Höhe auf, die gleich derjenigen der beiden anderen Erhebungen 1a und 1b ist.

Außerdem ist im Bereich der dem Zentrum der Gesamtoberfläche am nächsten liegenden Seitenrändern II_1c, II_1d wiederum jeweils eine stegartige, sich fast vollständig über die Länge derselben erstreckende Erhebung 2a, 2b vorhanden, die eine geringfügig kleiner als die Höhe der kuppenförmigen Erhebungen gewählte Höhe aufweisen. Darüber hinaus ist im Zentrum der Blockeinheit auch ein als Bohrung ausgeführter Durchbruch 3 vorhanden, der zur Zuführung des Klebers dient. Da der Durchbruch 3 zwischen den beiden Strahlenleitkörpern II^*, II^** liegt, wird der Strahlengang der von den Strahlensendern emittierten Strahlen nicht beeinträchtigt, so daß es hierbei möglich ist, eine Mehrfachreflexion der Strahlen zur Vergrößerung der jedem Strahlenleitkörper zugehörigen Meßfläche vorzunehmen. Dabei erfolgt die Reflexion an den Strahlenleitkörpern im Mittenbereich von deren Unterseiten II₂ ^*, II₂ ^**. Um eine einwandfreie Reflexion zu erreichen, sind die Unterseiten in diesem Bereich vorzugsweise jeweils mit einer in Dünnschichttechnologie aufgebrachten Reflexionsschicht versehen.

Damit die in der Praxis sich geometrisch nicht regelmäßig ausbildende Grenzlinie der Klebeschicht bzw. die Kontur des bzw. der Strahlenleitkörper(s) von außen nicht als prägnante Konfiguration zu sehen ist, wird die Scheibe I an ihrer inneren Oberfläche II₂ in ihrer den Seitenrändern II_1a bis II_1d zugeordneten Zone mit einer rahmenförmig ausgebildeten, z. B. durch Bedruckung oder Ätzung hergestellten Struktur versehen, um in dieser Zone die Durchsicht zu verhindern. Um weiterhin einen Einblick in die Sensoreinrichtung von außen zu unterbinden, wird entweder der Kleber oder der Strahlenleitkörper in einer für die vom Strahlensender emittierten Strahlen - wie z. B. Infrarotstrahlen - durchlässigen, jedoch optisch undurchsichtigen Art und Weise dunkel eingefärbt.

Claims

1. Sensoreinrichtung zur Erfassung des Benetzungsgrades einer vorzugsweise aus Glas bestehenden transparenten Scheibe mit insbesondere tropfenförmigem Niederschlag, wobei an die nicht dem Niederschlag ausgesetzte innere Oberfläche der Scheibe im Bereich des von einer motorisch betriebenen Scheibenwischeinrichtung erfaßten Wischfeldes die vordere Oberfläche von einem prinzipiell trapezförmig ausgebildeten Strahlenleitkörper mittels optischem Kleber angekoppelt ist, dessen jeweils unter einem Winkel von etwa 90° stehende, etwa gleich groß ausgeführte Trapezflächen in räumlicher Trennung voneinander jeweils ein Strahlensender bzw. ein Strahlenempfänger derart zugeordnet sind, daß von dem Strahlensender emittierte Strahlen in Abhängigkeit von dem auf der Scheibe befindlichen Niederschlag reflektiert, und zu dem Strahlenempfänger geleitet werden, der jeweils ein von der zugeordneten Niederschlagsmenge abhängiges Signal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Scheibe (I) zugewandten, rechteckförmig ausgeführten vorderen Oberfläche (II₁), des Strahlenleitkörpers (II) im Bereich von einem Seitenrand (II_1a) desselben zwei kuppenförmige, jeweils die gleiche Höhe aufweisende, im Abstand voneinander angeordnete sowie symmetrisch zur Mittellinie der vorderen Oberfläche (II₁) liegende Erhebungen (1a, 1b) vorhanden sind und im Bereich des dem einen Seitenrand (II_1a) gegenüberliegenden Seitenrandes (II_1b) zumindest eine kuppenförmige Erhebung (1c) in symmetrischer Ausrichtung auf die beiden anderen Erhebungen (1a, 1b) vorgesehen ist, die eine der Höhe der beiden Erhebungen (1a, 1b) entsprechende Höhe aufweist,
daß im Bereich von zumindest den beiden dem Mittelpunkt der vorderen Oberfläche (II₁) am nächsten liegenden Seitenrändern (II_1c, II_1d) jeweils eine parallel zu diesen Seitenrändern (II_1c, II_1d) angeordnete, sich fast vollständig über die Länge derselben erstreckende stegartige Erhebung (2a, 2b) vorhanden ist, deren Höhe geringfügig kleiner als die der kuppenförmigen Erhebungen (1a-1c) ist und
daß in dem Strahlenleitkörper (II) zumindest ein von der hinteren (II₂) zur vorderen Oberfläche (II₁) verlaufender Durchbruch (3) vorgesehen ist, der außerhalb der Strahlenwege im mittleren Bereich des Strahlenleitkörpers (II) angeordnet ist.

2. Sensoreinrichtung zur Erfassung des Benetzungsgrades einer vorzugsweise aus Glas bestehenden transparenten Scheibe mit insbesondere tropfenförmigem Niederschlag, wobei an die nicht dem Niederschlag ausgesetzte innere Oberfläche der Scheibe im Bereich des von einer motorisch betriebenen Scheibenwischeinrichtung erfaßten Wischfeldes die vorderen Oberflächen von mehreren, zu einer Blockeinheit zusammengefaßten, optisch voneinander getrennten, jeweils prinzipiell trapezförmig ausgebildeten Strahlenleitkörpern mittels optischem Kleber angekoppelt sind, deren jeweils unter einem Winkel von etwa 90° zueinander stehende, etwa gleich groß ausgeführte Trapezflächen in räumlicher Trennung voneinander Strahlensender bzw. Strahlenempfänger derart zugeordnet sind,
daß von den Strahlensendern emittierte Strahlen in Abhängigkeit von dem auf der Scheibe befindlichen Niederschlag reflektiert und zu den Strahlenempfängern geleitet werden, die jeweils ein von der zugeordneten Niederschlagsmenge abhängiges Signal liefern, dadurch gekennzeichnet, daß an den der inneren Oberfläche (I₂) der Scheibe (I) zugewandten, jeweils rechteckförmig ausgebildeten, zu einer Gesamtfläche zusammengefaßten vorderen Oberflächen (II₁ ^*, II₁ ^**) der Strahlenleitkörper (II^*, II^**) im Bereich von einem Seitenrand (II_1a) des Gesamtfeldes zwei kuppenförmige, jeweils die gleiche Höhe aufweisende, im Abstand voneinander angeordnete sowie etwa symmetrisch zur Mittellinie des Gesamtfeldes liegende Erhebungen (1a, 1b) vorhanden sind und im Bereich des dem einen Seitenrand (II_1a) des Gesamtfeldes gegenüberliegenden Seitenrandes (II_1b) zumindest eine kuppenförmige Erhebung (1c) in symmetrischer Ausrichtung auf die beiden anderen Erhebungen (1a, 1b) vorgesehen ist, die eine der Höhe der beiden Erhebungen entsprechende Höhe aufweist,
daß im Bereich von zumindest den beiden dem Mittelpunkt des Gesamtfeldes am nächsten liegenden Seitenrändern (II_1c, II_1d) des Gesamtfeldes jeweils eine parallel zu diesen Seitenrändern angeordnete, sich fast vollständig über die Länge derselben erstreckende stegartige Erhebung (2a, 2b) vorhanden ist, deren Höhe geringfügig kleiner als die der kuppenförmigen Erhebungen (1a-1c) ist und
daß in der Blockeinheit der Strahlenleitkörper (II^*, II^**) zumindest ein von der hinteren Gesamtfläche (II₂ ^*, II₂ ^**) zur vorderen Gesamtfläche (II₁ ^*, II₁ ^**) verlaufender Durchbruch (3) vorhanden ist, der außerhalb der Strahlenwege im mittleren Bereich der Blockeinheit angeordnet ist.

3. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kuppenförmigen Erhebungen (1a-1c) eine derartige Höhe aufweisen, daß eine gleichmäßige Verteilung des zwischen die vordere(n) Oberfläche(n) (II₁/II₁ ^*, II₁ ^**) des bzw. der Strahlenleitkörper(s) (II/II^*, II^**) und die zugewandte innere Oberfläche (I₁) der Scheibe (I) über den Durchbruch (3) zuzuführenden optischen Klebers gewährleistet ist.

4. Sensoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kuppenförmigen Erhebungen (1a-1c) eine in der Größenordnung von 0,2 bis 0,3 mm liegende Höhe aufweisen.

5. Sensoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stegartigen Erhebungen (2a, 2b) eine Höhe aufweisen, die um etwa 0,1 mm geringer bemessen ist als die Höhe der kuppenartigen Erhebungen (1a-1c).

6. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (I) in ihrem den Seitenrändern (II_1a-II_1d) des bzw. der Strahlenleitkörper(s) (II/II^*, II^**) zugeordneten Bereich mit einer rahmenartig ausgeführten, die kuppenförmigen (1a-1c) und die stegartigen Erhebungen (2a, 2b) überdeckenden Struktur versehen ist und daß der Kleber in einer für die emittierten Strahlen durchlässigen Art und Weise dunkel eingefärbt ist.

7. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (I) in ihrem den Seitenrändern (II_1a-II_1d) des bzw. der Strahlenleitkörper(s) (II/II^*, II^**) zugeordneten Bereich mit einer rahmenartig ausgeführten, die kuppenförmigen (1a-1c) und stegartigen Erhebungen (2a, 2b) überdeckenden Struktur versehen ist und daß der bzw. die Strahlenleitkörper (II/II^*, II^**) in einer für die emittierten Strahlen durchlässigen Art und Weise dunkel eingefärbt ist bzw. sind.