DE4318114A1 - Sensoreinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten, zur Erfassung des Benetzungsgrades einer transparenten Scheibe mit vorzugsweise tropfenförmig vorliegendem 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 32 43 372 A1, die DE 33 14 770 C2, die DE 40 06 174 C1, die DE 40 06 420 A1, die DE 40 17 063 A1 und die DE 40 19 066 A1 sind Einrichtungen zum Steuern einer motorisch betriebenen Scheibwischeinrichtung bekanntgeworden, wobei 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.

Um die abzutastende Meßfläche im Hinblick auf die Erzielung eines repräsentativen Ergebnisses zu vergrößern, können mehrere Meßstrecken in nebeneinander angeordneten Abschnitten des vorzugsweise zu einer Blockeinheit zusammengefaßten, auf unterschiedliche Art und Weise z. B. mittels Klebemittel an der transparenten Scheibe befestigten Strahlenleitkörpers realisiert sein.

Bei einigen der heutzutage in Kraftfahrzeugen eingesetzten, mehrschichtig ausgeführten Scheiben ist eine sehr dünne und damit die Durchsicht kaum beeinträchtigende metallische Zwischenschicht integriert, die einerseits für eine durch Anlegen einer Spannung mögliche Beheizung der Scheibe und andererseits als Wärmedämmung gegen von außen auf das Kraftfahrzeug einwirkende Infrarot-Strahlen vorgesehen ist. Ein solcher Aufbau einer Scheibe bringt das Problem mit sich, daß die von dem Strahlensender emittierten Strahlen ebenfalls an dieser Zwischenschicht in einem nicht unbeträchtlichen Umfang reflektiert werden und damit nicht für die Messung zur Verfügung stehen. Darüber hinaus vagabundieren diese Strahlen als Störstrahlung im Strahlenleitkörper und können damit das vom Strahlenempfänger gelieferte Signal negativ beeinflussen. Im übrigen ist festzustellen, daß die Störstrahlung sich in Abhängigkeit von den bei unterschiedlichen Temperaturen verschiedenen Wellenlängen der vom Strahlensender emittierten Strahlen verändert.

Aus diesem Grunde liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, daß die durch eine in der Scheibe befindliche sehr dünne Zwischenschicht hervorgerufene Störstrahlung zumindest keinen nennenswerten Einfluß auf das zur Steuerung des Scheibenwischsystems herangezogene Signal nehmen kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhaft bei einer derartigen Ausbildung ist, daß durch eine Messung des reinen Störstrahlenanteils und eine Messung des Stör-/Nutzstrahlenanteils eine Beziehung zwischen diesen Größen herstellbar ist, die - falls erforderlich - zum Abgleich von Fertigungsstreuungen der Scheibe - wie z. B. der Scheibendichte oder der Schichteigenschaften - herangezogen werden kann.

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

Fig. 1 den Strahlenleitkörper von einer an einer Scheibe befestigten Sensoreinrichtung in Ansicht,

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

Fig. 3 einen anderen Strahlenleitkörper von einer an eine Scheibe befestigten Sensoreinrichtung in Ansicht,

Fig. 4 den Strahlenleitkörper nach Fig. 3 in Seitenansicht.

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

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht eine zur Erfassung des Benetzungsgrades einer vorzugsweise im wesentlichen aus Glas bestehenden Scheibe 1 mit insbesondere tropfenförmigem Niederschlag vorgesehene Sensoreinrichtung insbesondere aus einem einerseits zwei der Einfachheit halber nur angedeutete Strahlensender 3′, 3′′ und andererseits zwei ebenfalls der Einfachheit halber nur angedeutete Strahlenempfänger 4′, 4′′ zugeordneten, aus zwei parallel liegenden Abschnitten 2a, 2b gebildeten Strahlenleitkörper 2, der mittels optischem Kleber auf der nicht dem Niederschlag ausgesetzten inneren Oberfläche 1′ der Scheibe 1 befestigt ist. Bei der Scheibe 1 handelt es sich insbesondere um die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges, an der die in einem der Einfachheit halber nicht dargestellten Gehäuse angeordnete Sensoreinrichtung an exponierter, d. h. die Sicht nicht beeinträchtigender, jedoch für die Erfassung des auf der äußeren Oberfläche 1′′ vorhandenen Niederschlags prädestinierter Stelle der inneren Oberfläche 1′ angeordnet ist. Die Scheibe 1 ist - wie heutzutage aus Sicherheitsgründen üblich - als eine aus den Schichten 1a und 1b, sowie einer dazwischen befindlichen Folie 1c bestehende Verbundscheibe ausgeführt. Um bei einer solchen Scheibe einerseits eine Dämpfung gegen von außen auf die Scheibe auftreffende Infrarot-Strahlen zu realisieren und um andererseits eine Heizung der Scheibe zu ermöglichen, wird in die Scheibe 1 eine sehr dünne metallische Zwischenschicht 1d im Bereich der Folie 1c eingebracht.

Der aus den Abschnitten 2a, b bestehende Strahlenleitkörper 2 weist zwei mechanisch miteinander verbundene, optisch voneinander getrennte Basisteile 2a′, 2a′′ auf, an deren jeweils sich gegenüberliegenden Strahlenfenstern 2b′, 2b′′ und 2c′, 2c′′ jeweils eine Strahlenlinse 2b*, 2b** und 2c*, 2c** mit ihrer eben ausgebildeten Basisfläche angeordnet ist. Die gleich groß ausgeführten Strahlenfenster 2b′, 2b′′ und 2c′, 2c′′ sind hierbei so an den Basisteilen 2a′, 2a′′ angeordnet, daß die Mittellinien der Strahlenlinsen 2b*, 2b&* und 2c*, 2c** um einen Winkel von etwa 90 Grad gegeneinander versetzt sind. Die Strahlenlinsen können dabei mit ihren Basisflächen entweder an den Strahlenfenstern z. B. unter Zuhilfenahme von jeweils einem Zentrierstift und optischem Kleber befestigt oder direkt an den Basisteilen einstückig angeformt sein.

Im jeweils mittleren Bereich der beiden Basisteile 2a′, 2a′′ d. h. zwischen den eigentlichen Strahlenfenstern 2b′ und 2c bzw. 2b′′ und 2c′′ ist nunmehr jeweils ein zusätzliches Strahlenaustrittsfenster 2d′, 2d′′ vorhanden, denen zumindest ein zusätzlicher Strahlendetektor 5′ (5′′), 6 zugeordnet ist. Die Strahlenaustrittsfenster 2d′, 2d′′ sind parallel zu und direkt neben den eigentlichen Strahlenaustrittsfenstern 2c′, 2c′′ angeordnet, wobei diese Fenster sich jedoch aus Platzgründen in unterschiedlichen Ebenen befinden.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weisen die beiden zusätzlichen Strahlenaustrittsfenster 2d′, 2d′′ eine der Breitenausdehnung der Strahlen in der jeweiligen Meßstrecke entsprechende Breite und eine vom Abstand der metallischen Zwischenschicht 1d zu inneren Oberfläche 1′ der Scheibe 1 abhängige Höhe auf und sind jeweils mit einer als entsprechend ausgebildeter Abschnitt einer asphärischen Linsenkonfiguration ausgeführten zusätzlichen Strahlenlinse 2d*, 2d** versehen. Den zusätzlichen Strahlenaustrittsfenstern 2d′, 2d′′ bzw. den zusätzlichen Strahlenlinsen 2d*, 2d** ist dann noch jeweils ein zusätzlicher Strahlendetektor 5′, 5′′ zugeordnet.

Wie aus dem in Fig. 2 eingetragenen schematischen Strahlenverlauf hervorgeht, werden von den beiden zusätzlichen Strahlendetektoren 5′, 5′′ ausschließlich die an der metallischen Zwischenschicht 1d reflektierten Störstrahlen empfangen, während die beiden eigentlichen Strahlenempfänger 4′, 4′′ von Mischstrahlen beauftragt sind, welche sich aus von der äußeren Oberfläche 1′′ der Scheibe 1 reflektierten Nutzstrahlen und an der metallischen Zwischenschicht 1d reflektierten Störstrahlen zusammensetzen.

Aufgrund der Anordnung der zusätzlichen Strahlenfenster 2d′, 2d′′ bzw. der zusätzlichen Strahlendetektoren 5′, 5′′ und der Zuordnung zu den eigentlichen Strahlenaustrittsfenstern 2c′, 2c′′ bzw. den eigentlichen Strahlenempfängern 4′, 4′′ besteht eine quasi eindeutige geometrische Beziehung zwischen dem an den zusätzlichen Strahlenaustrittsfenstern 2d′, 2d′′ jeweils austretenden Störstrahlenquantum. Dadurch ist es möglich, mit Hilfe einer den eigentlichen Strahlenempfängern 4′, 4′′ und den zusätzlichen Strahlendetektoren 5′, 5′′ nachgeordneten, der Einfachheit halber nicht dargestellten analogen oder digitalen Kompensationsstufe, das von den eigentlichen Strahlenempfängern 4′, 4′′ jeweils abgegebene, in Abhängigkeit von den Transmissionseigenschaften und den Fertigungsstreuungen der Scheibe 1 stehende, sich über die Temperatur in seiner Wellenlänge verändernde Signal entsprechend zu korrigieren.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ist bei einer zwei Meßstrecken aufweisenden Sensoreinrichtung ein vereinfachter Aufbau dadurch zu realisieren, daß den beiden zusätzlichen Strahlenfenstern 2d′, 2d′′ eine gemeinsame, fresnell-linsenartig ausgeführte Strahlenlinse 2e* zugeordnet ist, die mit einem zusätzlichen Strahlendetektor 6 kooperiert. Bei einer solchen Konfiguration werden die beiden Meßstrecken sukzessive abgefragt und in Abhängigkeit davon die Beeinflussung der Ausgangssignale der beiden eigentlichen Strahlenempfänger 4′, 4′′ vorgenommen.

Claims (6)

1. Sensoreinrichtung zur Erfassung des Benetzungsgrades einer vorzugsweise aus Glas bestehenden, mehrschichtig ausgeführten 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 Strahlenleitkörper angekoppelt ist, der zumindest eine Meßstrecke mit einem Strahleneintrittsfenster und einem unter einem Winkel von etwa 90 Grad dazu ausgerichteten, räumlich davon getrennten Strahlenaustrittsfenster aufweist, wobei dem Strahleneintrittsfenster ein Strahlensender und dem Strahlenaustrittsfenster ein Strahlenempfänger derart zugeordnet ist, 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 der Strahlenleitkörper (2) in dem zwischen den beiden miteinander kooperierenden Strahlenfenstern (2b′, 2c′ bzw. 2b′′, 2c′′) befindlichen mittleren Bereich seiner von der Scheibe (1) abgewandten hinteren Oberfläche (2′′) ein der Meßstrecke zugeordnetes, mit einem zusätzlichen Strahlendetektor (5′ bzw. 5′′) kooperierendes weiteres Strahlenaustrittsfenster (2d′ bzw. 2d′′) derart aufweist, daß aus diesem nur die an einer in der Scheibe (1) befindlichen, sehr dünnen metallischen Zwischenschicht (1d) reflektierten Störstrahlen austreten und daß das aus dem austretenden Störstrahlenquantum resultierende Signal des zusätzlichen Strahlendetektors (5′, 5′′) zur Korrektur des von dem eigentlichen Strahlendetektor (4′, 4′′) gelieferten Signals herangezogen ist, das aus einem aus dem eigentlichen Strahlenaustrittsfenster (2c′ bzw. 2c′′) austretenden, aus einem Nutzstrahlenanteil und einem Störstrahlenanteil sich zusammensetzenden Mischstrahlenquantum resultiert, welches in einer quasi eindeutigen geometrischen Beziehung zu dem aus dem zusätzlichen Strahlenaustrittsfenster (2d′ bzw. 2d′′) austretenden Störstrahlenquantum steht.

2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Strahlenaustrittsfenster (2d′ bzw. 2d′′) in einer Ebene angeordnet ist, die parallel zu der Ebene des eigentlichen Strahlenaustrittsfensters (2c′ bzw. 2c′′) liegt.

3. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Strahlenaustrittsfenster (2d′ bzw. 2d′′) flächenmäßig gesehen direkt an das eigentliche Strahlenaustrittsfenster (2c′ bzw. 2c′′) angrenzt.

4. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtlichen Strahlenfenstern jeweils eine Strahlenlinse (2b*, 2b**, 2c*, 2c**, 2d*, 2d**) zugeordnet ist.

5. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Strahlenaustrittsfenster (2d′ bzw. 2d′′) eine der Breitenausdehnung der Strahlen in der Meßstrecke entsprechende Breite und eine von dem Abstand der metallischen Zwischenschicht (1d) zur inneren Oberfläche (1′) der Scheibe (1) abhängige Höhe aufweist und daß die derselben zugeordnete Strahlenlinse (2d* bzw. 2d**) als entsprechend ausgebildeter Abschnitt einer asphärischen Linsenkonfiguration ausgeführt ist.

6. Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zwei parallel nebeneinander laufende Meßstrecken aufweisenden Sensoreinrichtung für beide Meßstrecken zusammen ein entsprechend ausgebildeter Abschnitt einer gemeinsamen, fresnellinsenartig ausgeführten Linsenkonfiguration (2e*) vorgesehen ist.