DE69510270T2

DE69510270T2 - Regentropfensensor, Scheibenwischeranlage mit einem derartigen Sensor und damit ausgerüstetes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE69510270T2
Application number: DE69510270T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fukui; Yasunobu Sakai; Junichi Takagi
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1994-04-26
Filing date: 1995-04-25
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2015-04-26
Also published as: JPH0815449A; KR950029085A; EP0680860A3; EP0680860B1; CN1115728A; EP0680860A2; DE69510270D1; US5847826A; CN1065185C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Regentropfensensor zur Erfassung eines Regentropfens, eine Regentropfenmeßeinrichtung zum Messen der Menge an Regentropfen, wobei der Regentropfensensor verwendet wird, eine Scheibenwischeranlage zum Antreiben eines Scheibenwischers gemäß der Menge an Regentropfen und ein damit ausgerüstetes Fahrzeug.
Herkömmlicherweise gibt es in einem Fahrzeug, wie in einem Kraftfahrzeug und Ähnlichem, solche Einrichtungen, wie sie in Fig. 28 bzw. 29 gezeigt sind, als einen Regentropfensensor, der die Menge an Regentropfen erfaßt, um einen Scheibenwischer automatisch anzutreiben.
Fig. 28 zeigt einen herkömmlichen Regentropfensensor mit Totalreflexion.
In Fig. 28 sind ein lichtaussendendes Element 71 und ein Lichtempfangselement 72 jeweils auf der Innenseite einer Windschutzscheibe 70 vorgesehen. Auf der Innenseite der Windschutzscheibe 70 sind jeweils Prismen 73, 74 in Gegenüberlage zu dem lichtaussendenden und dem Lichtempfangselement 71, 72 angeordnet.
Wenn von dem lichtaussendenden Element 71 Licht auf die Windschutzscheibe 70 durch das Prisma 73 ausgestrahlt wird, und wenn ein Regentropfen 75 nicht an der Windschutzscheibe 70 anhaftet, wird das Licht total reflektiert, und somit kann das gesamte Licht in der Windschutzscheibe 70 fortschreiten, geht durch das Prisma 74 hindurch und tritt schließlich in das Lichtempfangselement 72 ein.
Wenn andererseits der Regentropfen 75 an der Windschutzscheibe 70 anhaftet, wird das Licht veranlaßt, aufgrund des Regentropfens 75 nach außen zu lecken. Deshalb wird die von dem Lichtempfangselement 72 empfangene Lichtmenge verringert. Wenn die von dem Lichtempfangselement 72 empfangene Lichtmenge unter Verwendung dieses Prinzips gemessen wird, kann der Regentropfen 75 erfaßt werden.
Fig. 29 zeigt einen Regentropfensensor vom Typ mit einer elektrostatischen Kapazität.
Dieser Regentropfensensor erfaßt den Regentropfen 75 mittels einer Änderung der elektrostatischen Kapazität zwischen einem Paar transparenter Elektroden 76a und 76b. Die transparenten Elektroden 76a und 76b sind auf der Oberfläche eines Fahrzeugs, wie einer Windschutzscheibe oder Ähnlichem, angebracht.
Fig. 30 zeigt einen Regentropfensensor vom Typ mit piezoelektrischer Schwingung.
Dieser Regentropfensensor weist ein piezoelektrisches Schwingungselement auf, das auf der Oberfläche einer Fahrzeugkarosserie angebracht ist. Die durch das Fallen der Regentropfen 75 hervorgerufene Vibration wird mittels des piezoelektrischen Schwingungselements 77 umgewandelt, um den Regentropfen zu erfassen.
Unter den oben erwähnten herkömmlichen drei Arten von Regentropfensensoren muß der Regentropfensensor vom Typ mit Totalreflexion, der in Fig. 28 gezeigt ist, in Gegenüberlage der Wischoberfläche des Scheibenwischers angebracht werden. Deshalb stört der Sensor das Sichtfeld eines Fahrers. Auch wird, wenn die Entfernung zwischen dem lichtaussendenden und dem Empfangselement 71 bzw. 72 vergrößert wird, um den Erfassungsbereich der Regentropfen zu erweitern, dann die Erfassungsgenauigkeit des Sensors verringert.
Bei dem Regentropfensensor vom Typ mit elektrostatischer Kapazität, der in Fig. 29 gezeigt ist, erreicht, wenn der Zwischenraum zwischen den zwei Elektroden 76a und 76b mit Regentropfen 75 gefüllt ist, erreicht die elektrostatische Kapazität ihre Sättigung. Aus diesem Grund ist es notwendig, einen Mechanismus vorzusehen, die Regentropfen 75 zu entfernen.
Des weiteren kann bei dem Regentropfensensor vom Typ mit piezoelektrischer Schwingung, der in Fig. 30 gezeigt ist, wenn die Regentropfen kleine Regentropfen, wie Nebel oder Ähnliches sind, keine Schwingung erhalten werden, und deshalb können keine Regentropfen erfaßt werden. Andererseits kann eine Luftschwingung, wie Schall oder Ähnliches, fehlerhaft erfaßt werden.
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, ist ein Regentropfensensor von einer Art bekannt, bei der das lichtaussendende und das Lichtempfangselement in richtigen Positionen eines Fahrzeugs in einer gegenseitig gegenüberstehenden Weise angeordnet sind, und der Regentropfen kann mittels einer Änderung der Lichtmenge erfaßt werden, die von dem Lichtempfangselement erhalten wird (ungeprüfte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. Sho.61-123963).
Fig. 31 zeigt nun eine Ausgestaltung eines Regentropfensensors, der die oben erwähnten Probleme bei einem Regentropfensensor löst. Bei dem Sensor sind Vorsprünge 83 und 84 an den zwei Endabschnitten eines Gehäusekörpers 82 vorgesehen, und ein lichtaussendendes und ein Lichtempfangselement 80 bzw. 81 sind in den Vorsprüngen 83 und 84 untergebracht.
Bei der obigen Konstruktion wird, wenn der Regentropfen zwischen dem lichtaussendenden und dem Lichtempfangselement 80 und 81 hindurchgeht, das von dem lichtaussendenden Element 80 ausgesandte Licht durch den Regentropfen blockiert. Demgemäß kann, da die von dem Lichtempfangselement 81 empfangene Lichtmenge verringert wird, der Lichtdurchgang erfaßt werden.
Bei der obigen Konstruktion wird jedoch nicht nur das von dem lichtaussendenden Element 80 abgestrahlte Licht vorwärts sowie aufwärts und abwärts gestreut, sondern das reflektierte und zerstreute Licht des gestreuten Lichts tritt in das Lichtempfangselement 81 ein. Deshalb ist die vorliegende Konstruktion gegenüber Rauschen gefährdet und ist somit nicht fähig, ein Erfassungsergebnis mit hoher Genauigkeit zu liefern.
Des weiteren offenbart beispielsweise die ungeprüfte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. Sho.62-156859 einen Regentropfensensor zur optischen Erfassung eines Regentropfens, wobei ein optisches System und eine Erfassungsschaltung in einem Gehäuse untergebracht sind. Der Sensor ist an einem Ort angebracht, wo Regen niederfällt, so daß ein Kraftfahrzeug die Funktion zur Erfassung eines Regentropfens aufweist.
Bei dem herkömmlichen Sensor sind das optische System und die Erfassungsschaltung in einem Gehäuse untergebracht. Infolge dessen wird der Sensor selbst groß, und des weiteren ist, wenn ein solcher großer Sensor an dem Fahrzeug angebracht wird, der hervorstehende Abschnitt von der Fahrzuegkarrosserie ebenfalls groß. Des weiteren muß, wenn der Sensor an dem Fahrzeug angebracht wird, das optische System an einem Ort positioniert werden, wo reflektiertes Licht von der Fahrzeugkarrosserie nicht empfangen wird, das heißt, man braucht einen geeigneten Abstand von der Fahrzeugkarrosserie. Demgemäß erhöht ein derart großer Sensor den Luftwiderstand des Fahrzeugs und störrt das Aussehen. Das Design des Fahrzeugs ist für einen Fahrzeugkäu fer sehr wichtig. Demgemäß ist die Änderung des Fahrzeugdesigns aufgrund der Befestigung des Sensors ein schwerwiegendes Problem für einen Käufer oder Benutzer des Fahrzeugs.
Ferner zeigen Fig. 32A und 32B einen weiteren herkömmlichen Regentropfensensor. Der Sensorkörper ist ein lichtaussendender Abschnitt 102 und ein Lichtempfangsabschnitt 103, die auf einer Leiterplatte 101 befestigt sind. Der Körper ist an einer Metallplatte 104 befestigt, die als eine hohle rechteckförmige Säule gebildet ist, die mit einem Kunstharz 109 gefüllt ist. Des weiteren ist der gesamte derart konstruierte Sensorkörper in eine wasserdichte Abdeckung 105 eingesetzt und mit einer Bodenplatte 106 abgedeckt. Dann wird ein Kunstharz 111 auf den Zwischenraum zwischen der wasserdichten Abdeckung 105 und der Bodenplatte 106 angewendet, damit die Wasserdichtigkeit des Sensors ausgeführt wird. Des weiteren ist ein ein Bündel durchlassendes Fenster 107 an einer Endseite der wasserdichten Abdeckung 105 vorgesehen, so daß von dem lichtaussendenden Abschnitt 102 ausgesandtes Licht hindurchgeht. Ein ein Bündel durchlassendes Fenster 108 ist an der anderen Endseite davon vorgesehen, damit das in den Lichtempfangsabschnitt 103 eingetretene Licht hindurchgehen kann. Ein Kabel 110 dient der Verbindung des Sensors mit verschiedenen Schaltungen in dem Fahrzeug (nicht gezeigt).
Eine solche Konstruktion beabsichtigt, daß sie eine wasserdichte Funktion besitzt und eine Verschiebung der optischen Achse aufgrund einer Temperaturänderung oder von Vibrationen verhindert. Der mit dem Kunstharz 111 zur Befestigung des Kabels 110 geführte Abschnitt ist so kurz, daß Wasser in den Sensor eintreten kann. Des weiteren weist, da der gesamte Sensor in die wasserdichte Abdeckung eingesetzt wird, der Sensor ein Problem dahingehend auf, daß die Sensorgröße groß wird. US 4476419 offenbart einen generischen Regentropfensensor, der eine lichtaussendende Einrichtung und eine Lichtempfangseinrichtung zum Empfangen des von der lichtaussendenden Einrichtung ausgesandten Lichts und eine Verarbeitungseinrichtung umfaßt, um ein Signal zu verarbeiten, daß dem von der Lichtempfangseinrichtung empfangenen Licht entspricht.
JP-A-58-112855 beschreibt eine Antriebsmodussteuereinrichtung für Scheibenwischer, die eine lichtaussendende Einrichtung und eine Lichtempfangseinrichtung umfaßt. Ein Scheibenwischer wird auf verschiedene Arten gemäß einem Signal betrieben, das von einer elektrischen Schaltung geliefert wird.
JP-A-61-126451 beschreibt eine Regentropfenerfassungseinrichtung, die die Änderung des relativen Brechungsindex an der Grenze einer Dünnfilmschicht aufgrund des anhaftenden Regentropfens auf ihr erfaßt.
Die Steuerung der Weite eines Laserbündels, das als Hinderniserfassungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs in Reaktion auf ein Regenmeßgerät verwendet wird, ist in JP-A-05- 196735 beschrieben.
Es ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, eine miniaturisierte Regentropfenerfassungsvorrichtung zu schaffen, die die Regentropfen mittels der Änderung der Lichtmenge erfaßt, wenn der Regentropfen das streifenförmige Licht kreuzt, so daß die Regentropfen einfach und genau erfaßt werden.
Diese Zielsetzung wird mit einem Regentropfensensor erreicht, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Gemäß dem Regentropfensensor der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Regentropfen durch das streifenförmige Licht hindurchgeht, das von der lichtaussendenden Einrichtung abgestrahlt wird, dann das streifenförmige Licht durch den Regentropfen gesperrt, wodurch die Lichtmenge verringert wird, die von der Lichtempfangseinrichtung erhalten werden soll. Die Erfassungseinrichtung erfaßt den Regentropfen, der durch das streifenförmige Licht hindurchgeht, mittels einer Änderung der erhaltenen Lichtmenge. Des weiteren kann der Regentropfensensor der vorliegenden Erfindung miniaturisiert werden.
Deshalb wird bevorzugt, daß er in eine Scheibenwischeranlage eines Fahrzeugs eingebaut wird, und daß, selbst wenn der Regentropfensensor an dem Fahrzeug montiert wird, er keinen schlechten Einfluß auf das Aussehen des Fahrzeugs ausübt.
In den beigefügten Zeichnungen:
Fig. 1 zeigt eine Scheibenwischeranlage gemäß der Erfindung, die in einem Fahrzeug montiert ist;
Fig. 2 zeigt einen Aufbau eines lichtaussendenden und eines Lichtempfangselements gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 zeigt einen inneren Aufbau des lichtaussendenden und des Lichtempfangselements;
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Scheibenwischeranlage gemäß der Erfindung, die in einem Fahrzeug montiert ist;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die das Ausehen eines lichtaussendenden und eines Lichtempfangselements zeigt, die bei der Scheibenwischeranlage verwendet werden, die in Fig. 4 gezeigt ist;
Fig. 6 zeigt eine andere Ausgestaltung des lichtaussendenden und des Lichtempfangselements;
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung des lichtaussendenden und des Lichtempfangselements;
Fig. 8 zeigt die Grundsätze der Regentropfenerfassung gemäß der Erfindung;
Fig. 9 zeigt eine Beziehung zwischen der Änderung der erhaltenen Lichtmenge und der Größe der Regentropfen.
Fig. 10 zeigt eine Beziehung zwischen der Größe der Regentropfen und ihrer Fallgeschwindigkeit;
Fig. 11A und 11 B zeigen ein Verfahren, um die Fallgeschwindigkeit eines Regentropfens aufzufinden;
Fig. 12 zeigt eine Beziehung zwischen einem Erfassungsbereich und der Regenmenge;
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau der Scheibenwischeranlage zeigt, die in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 14A und 14B zeigen ein Synchronisiersignal bzw. ein erhaltenes Lichtimpulssignal, die verwendet werden, den lichtaussendenden Teil anzusteuern;
Fig. 15A und 15B zeigen ein Beispiel von Schwellenwerten, die verwendet werden, Regentropfen in Gruppen zu klassifizieren;
Fig. 16A und 16B zeigen ein weiteres Beispiel der Schwellenwerte, die verwendet werden, die Regentropfen in Gruppen zu klassifizieren;
Fig. 17 ist ein Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau der Scheibenwischeranlage zeigt, die in Fig. 4 gezeigt ist;
Fig. 18 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitungsprozedur, um den minimalen Wert der empfangenen Lichtmenge aufzufinden;
Fig. 19 ist eine grafische Darstellung einer Verarbeitungsprozedur, um den minimalen Wert der erhaltenen Lichtmenge aufzufinden;
Fig. 20 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitungsprozedur, um die Fallgeschwindigkeit von Regentropfen auf der Grundlage der Änderungszeit der erhaltenen Lichtmenge aufzufinden;
Fig. 21 ist eine grafische Darstellung einer Verarbeitungsprozedur, um die Änderungszeit der erhaltenen Lichtmenge aufzufinden;
Fig. 22 ist ein Ablaufdiagramm einer Prozedur, um den Antrieb der Scheibenwischer auf der Grundlage der Regenmenge zu steuern;
Fig. 23 ist eine grafische Darstellung, die die Änderung der erhaltenen Lichtmenge aufgrund von Wasserspritzern erläutert;
Fig. 24 ist ein Ablaufdiagramm einer Prozedur, um den Antrieb des Scheibenwischers auf der Grundlage der Regenmenge zu steuern;
Fig. 25 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel zum Einstellen von Schwellenwerten erläutert, die verwendet werden, den Scheibenwischer anzutreiben;
Fig. 26 ist ein Ablaufdiagramm einer Prozedur, um den Antrieb des Scheibenwischers auf der Grundlage der Regenmenge zu steuern;
Fig. 27 ist ein Ablaufdiagramm einer Prozedur, um den Antrieb des Scheibenwischers auf der Grundlage der Regentropfenmenge zu steuern;
Fig. 28 zeigt einen herkömmlichen Regentropfensensor;
Fig. 29 zeigt einen anderen herkömmlichen Regentropfensensor;
Fig. 30 zeigt einen weiteren herkömmlichen Regentropfensensor;
Fig. 31 zeigt einen weiteren herkömmlichen Regentropfensensor;
Fig. 32A und 32B zeigen einen weiteren herkömmlichen Regentropfensensor;
Fig. 33A und 33B zeigen eine weitere Ausführungsform eines Regentropfensensors gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 34 zeigt ein Beispiel, ein Kabel aus dem Regentropfensensor herauszuführen;
Fig. 35A und 35B zeigen das Zusammenbauen eines lichtaussendenden Teils bzw. Lichtempfangsteils;
Fig. 36 zeigt ein Beispiel, wie der Regentropfensensor gemäß der vorliegenden Erfindung zusammengebaut wird;
Fig. 37 zeigt ein Beispiel, bei dem der Sensor auf einem Fahrzeugkühler montiert ist;
Fig. 38 zeigt ein Aussehen des Sensors
Fig. 39 ist eine Schnittansicht, die den auf der Kühlerhaube des Fahrzeugs angebrachten Sensor zeigt;
Fig. 40 zeigt ein Beispiel, bei dem der Sensor an einer Stoßstange eines Fahrzeugs angebracht ist;
Fig. 41 ist eine Schnittansicht, die den an der Stoßstange des Fahrzeugs angebrachten Sensor zeigt;
Fig. 42 zeigt ein Beispiel, bei dem der Sensor an einem vorderen Fahrzeuggrill angebracht ist;
Fig. 43 zeigt das Aussehen des Regentropfensensors, der an dem Vordergrill des Fahrzeugs angebracht wird;
Fig. 44 ist eine Schnittansicht, die den an dem Vordergrill des Fahrzeugs angebrachten Sensor zeigt;
Fig. 45 zeigt ein Beispiel, bei dem der Sensor auf einem Fahrzeugdach angebracht ist;
Fig. 46 ist eine Schnittansicht, die den an dem Fahrzeugdach angebrachten Sensor zeigt; und
Fig. 47 zeigt ein Beispiel eines parallelen Bündels mit Ausnahme von streifenförmigem Licht.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wie folgt.
Fig. 1 zeigt einen Fall, bei dem eine Scheibenwischeranlage gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Fahrzeug montiert ist.
In dem Grenzbereich zwischen einer Kühlerhaube 1 und einer Windschutzscheibe 2 ist ein Paar aus einem lichtaussendenden und einem Lichtempfangsteil 5 und 6 so angeordnet, daß sie einander in einem gegebenen Abstand voneinander gegenüber stehen.
Eine Verstärkereinheit 3 und eine Steuereinrichtung 4 sind im Inneren des Fahrzeugs untergebracht, und der lichtaussendende und der Lichtempfangsteil 5 und 6 sind beide mit der Verstärkereinheit 3 verbunden. Die Verstärkereinheit 3 wird verwendet, ein Synchronisiersignal (wird später beschrieben) auf den lichtaussendenden Teil 5 so anzuwenden, daß der lichtaussendende Teil 5 intermittierend streifenförmiges Licht aussenden kann (das mit dem Bezugszeichen 8 in Fig. 1 gezeigt ist). Die Verstärkereinheit 3 führt einen Verstärkungsvorgang und einen Digitalisierungsvorgang an der von dem Lichtempfangsteil 6 erhaltenen Lichtgröße durch, und gibt danach die Größe des bearbeiteten Lichts an die Steuereinrichtung 4 aus.
Die Steuereinrichtung 4 wird verwendet, einen Regentropfen aus der Lichtmenge zu bestimmen, die von dem Verstärker 3 erhalten wurde, um einen Scheibenwischer 7 eines Fahrzeugs bei der gegebenen Bedingung anzutreiben. Das heißt, die Steuereinrichtung 4 prüft die Änderung der Menge des empfangenen Lichts bei den Daten der digitalisierten Größe des empfangenen Lichts, und wenn sich herausstellt, daß sich die empfangene Lichtmenge geändert hat, bestimmt sie oder beurteilt sie, daß der Regentropfen zwischen dem lichtaussendenden Teil 5 und dem Lichtempfangsteil 6 hindurchgegangen ist. Des weiteren findet die Steuereinrichtung 4 die Regentropfenmenge aus dem derart erfaßten Ergebnis, und, wenn die Regentropfenmenge einen vorhergehend eingestellten Schwellenwert erreicht, gibt die Steuereinrichtung 4 ein Ansteuersignal an eine Scheibenwischerantriebsschaltung (nicht gezeigt) aus. In Fig. 1 zeigt die Punkt- Strich-Linie die Wischfläche des Wischers 7.
Der lichtaussendende und der Lichtempfangsteil 5 und 6, die in Fig. 2 gezeigt sind, sind derart angeordnet, daß sie einander gegenüber stehen und voneinander mit einem gegebenen Abstand beabstandet sind.
Der lichtaussendende und der Lichtempfangsteil 5 bzw. 6 sind jeweils gebildet, indem eine lichtaussendende Einrichtung 9 und eine Lichtempfangseinrichtung 10 (beide sind in Fig. 3 gezeigt) in den entsprechenden Innenräumen der Gehäusekörper 11 und 12 angeordnet sind, während die zwei Gehäusekörper 11 und 12 in ihren gegenüberliegenden Flächen Schlitze 30 und 31 (beide sind in Fig. 3 gezeigt) umfassen, die jeweils verwendet werden, streifenförmiges Licht 8 auszusenden und zu empfangen.
Fig. 3 zeigt eine Beziehung zwischen der inneren Ausgestaltung des lichtaussendenden und des Lichtempfangsteils 5 und 6 und des streifenförmigen Lichts 8.
Im Inneren des Gehäusekörpers 11 ist eine lichtaussendende Einrichtung 9 untergebracht, die ein lichtaussendendes Element 32, wie eine Leuchtdiode LED oder Ähnliches, und eine Kollimierungslinse 33 zum Erzeugen von parallelem Licht aus dem von dem lichtaussendenden Element 32 ausgesandten Licht umfaßt. Das parallele Licht von der Kollimierungslinse 33 geht durch den Schlitz 30 hindurch, um das streifenförmige Licht 8 zu projizieren.
Der Schlitz 31 auf der Seite des Lichtempfangsteils 6 ist so angeordnet, daß er dem Durchgang des streifenförmigen Lichts 8 entspricht. In dem Inneren des Gehäusekörpers 12 ist eine Lichtempfangseinrichtung 10 angeordnet, die eine Kondensorlinse 35 zum Sammeln des hindurchgegangenen streifenförmigen Lichts 8 und ein Lichtempfangselement 34 umfaßt, um das Licht von der Kondensorlinse 35 zu empfangen.
Ferner sind die zwei Gehäusekörper 11 und 12 jeweils aus einem Wasser stark absorbierenden Material (wie ein Schwamm oder Ähnliches) gebildet, um zu verhindern, daß Regentropfen auf ihrer lichtaussendenden und lichtempfangenden Oberfläche anhaften. Die lichtaussendende und die Lichtempfangseinrichtung 9 bzw. 10 ist an Positionen angeordnet, die mit einem ausreichenden Abstand von den entsprechenden Schlitzen 30 und 31 beabstandet sind.
In dem lichtaussendenden und in dem Lichtempfangsteil 5 und 6 sind die entsprechenden Längsrichtungen der zwei Schlitze 30 und 31 unter einem Winkel von 45 Grad in Bezug auf die horizontale Fläche angeordnet, so daß, während das Fahrzeug mit normaler Geschwindigkeit fährt, ein Regentropfen 13 unter einem Winkel eintreten kann, der im wesentlichen senkrecht zu dem streifenförmigen Licht 8 ist. Infolgedessen kann der Durchgangsbereich 14 des streifenförmigen Lichts 8 als der Erfassungsbereich des Regentropfens arbeiten.
Hier sind die Befestigungspositionen des lichtaussendenden und des Lichtempfangsteils 5 und 6 nicht auf die in Fig. 1 gezeigten Positionen beschränkt, sondern sie können an irgendeiner Position der Fahrzeugkarrosserie angeordnet werden, wo der Regentropfen zwischen ihnen hindurchgehen kann.
Fig. 4 zeigt nun eine andere Ausführungsform einer Scheibenwischeransteuervorrichtung gemäß der Erfindung.
Gemäß dieser Ausführungsform sind das lichtaussendende und das Lichtempfangsteil 5 und 6 einstückig miteinander in einem vereinigten Körper gebildet. Sie sind fest zwischen einem Kühler 1 und einer Windschutzscheibe 2 angeordnet, und es ist eine Steuereinrichtung 4' im Inneren der Fahrzeugkarrosserie vorgesehen.
Die Steuereinrichtung 4' umfaßt eine Stromversorgung, die dem lichtaussendenden und dem Lichtempfangsteil 5 und 6 Gleichstrom zuführt. Die Steuereinrichtung 4' prüft auf eine Änderung der Lichtmenge, die von dem Lichtempfangsteil 6 erhalten wird, um dadurch die Regentropfen zu erfassen, die durch das streifenförmige Licht 8 hindurchgegangen sind, und danach berechnet die Steuereinrichtung 4' die Regentropfenmenge aus den derart bestimmten Ergebnissen. Des weiteren gibt die Steuereinrichtung 4' ein Ansteuersignal an die Scheibenwischerantriebsschaltung aus, wenn die Regentropfenmenge einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht.
Fig. 5 zeigt nun das besondere Beispiel des lichtaussendenden und des Lichtempfangsteils 5 und 6. In diesem Fall umfassen der lichtaussendende und der Lichtempfangsteil 5 bzw. 6 Gehäusekörper 36 und 37, in denen eine lichtaussendende Einrichtung 9 und eine Lichtempfangseinrichtung 10, ähnlich jenen der in Fig. 3 gezeigten, untergebracht sind, und eine Halteplatte 40 verbindet den lichtaussendenden und den Lichtempfangsteil 5 und 6.
Die zwei Gehäusekörper 36 und 37 umfassen jeweils Seitenplatten 38 und 38, die nach unten hervorstehen, und die Seitenplatten 38 und 38 sind fortlaufend und einheitlich mit den zwei Seitenabschnitten des Halteteils 40 verbunden.
Ferner sind abgeschnittene Bereiche 39 und 39 an den zwei Seitenplatten 38 und 38 gebildet. Die Seitenplatten stehen mit dem Endrandbereich der Kühlerhaube 1 in Eingriff, und die Halteplatte 40 ist in einen Zwischenraum zwischen der Kühlerhaube 1 und der Windschutzscheibe 2 eingeführt. Demgemäß werden die Gehäusekörper 36 und 37 auf der Kühlerhaube 1 unter der Bedingung montiert, daß sie nahe der Vorderseite der Windschutzscheibe 2 angeordnet sind.
Auf der Innenfläche eines Gehäusekörpers 36, der den lichtaussendenden Teil 5 bildet, ist ein rechteckiger Schlitz 30 gebildet, damit das streifenförmige Licht 8 projiziert wird.
Andererseits ist auf der Innenfläche des anderen Gehäusekörpers 37, der den Lichtempfangsteil 6 bildet, ein Schlitz (nicht gezeigt), der die gleiche rechteckige Form wie der Schlitz 30 aufweist, gebildet, um das streifenförmige Licht 8 zu empfangen. Die zwei Schlitze stehen einander gegenseitig gegenüber. Die zwei Schlitze sind jeweils derart angeordnet, daß ihre entsprechenden Längsrichtungen einen Winkel von 45 Grad in Bezug auf die horizontale Fläche bilden, wenn die zwei Gehäusekörper 36 und 37 auf der Kühlerhaube 1 montiert sind.
Hier sind im Inneren der entsprechenden Gehäusekörper 36 und 37 zusätzlich zu der oben genannten lichtaussendenden und Lichtempfangseinrichtung 9 und 10 Ansteuerschaltungen angeordnet, um die lichtaussendende und Lichtempfangseinrichtung 9 und 10 und andere Bauteile anzusteuern.
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen sind die lichtaussendende und die Lichtempfangseinrichtung 9 und 10 einander gegenüberstehend angeordnet, und das streifenförmige Licht 8 wird von den lichtaussendenden Einrichtung 9 zu der Lichtempfangseinrichtung 10 projiziert. Jedoch ist dies nicht einschränkend, sondern gemäß der Erfindung kann andererseits ein Reflektor, wie ein Spiegel, ebenfalls verwendet werden, das streifenförmige Licht 8 zu der Lichtempfangseinrichtung zu lenken.
In Fig. 6 sind die lichtaussendende und die Lichtempfangseinrichtung 9 und 10 parallel zueinander in der horizontalen Richtung angeordnet, und zwei Spiegel 45 und 46 sind bei dem Durchgang des streifenförmigen Lichts 8 vorgesehen, um das streifenförmige Licht 8 zu der Lichtempfangseinrichtung 10 zu lenken.
In Fig. 7 sind auch die lichtaussendende und die Lichtempfangseinrichtung 9 und 10 parallel zueinander in der vertikalen Richtung angeordnet, und in diesem Fall kann ebenso das streifenförmige Licht 8 von der lichtaussendenen Einrichtung 9 zu der Lichtempfangseinrichtung 10 unter Verwendung von zwei Spiegeln 45 und 46 geführt werden.
In den Fig. 7 und 8 ist der Aufbau der lichtaussendenden und der Lichtempfangseinrichtung 9 und 10 ähnlich demjenigen, der in Fig. 3 gezeigt sind.
Die in Fig. 6 und 7 gezeigten Konstruktionen können auf die in den Fig. 1 und 4 gezeigte Scheibenwischeranlage angewendet werden, die in den Fig. 1 und 4 gezeigt ist.
Auch können der lichtaussendende und der Lichtempfangsteil, die in Fig. 6 und 7 ebenfalls gezeigt sind, wenn sie einheitlich mit den entsprechenden Spiegels 45 und 46 gebildet sind, ohne weiteres an der Fahrzeugkarrosserie montiert werden.
Fig. 8 zeigt das Prinzip der Regentropfenerfassung gemäß der Erfindung. Insbesondere sind in Fig. 8 Änderungen der empfangenen Lichtmenge als Funktion des Zeitablaufes gezeigt, und die empfangene Lichtmenge, die erhalten wird, wenn kein Regentropfen innerhalb des vorgenannten Erfassungsbereiches 14 vorhanden ist, wird auf 1 gesetzt. Wenn ein Regentropfen den Erfassungsbereich 14 zu einer Zeit t1 erreicht, wird das streifenförmige Licht teilweise durch den Regentropfen blockiert, wodurch die empfangene Lichtmenge verringert wird. Wenn der Regentropfen niederfällt, wird die empfangene Lichtmenge allmählich verringert, und zu einer Zeit t2, wenn der gesamte Regentropfen in den Erfassungsbreich eintritt, nimmt die empfangene Lichtmenge den minimalen Wert Tmin an. Danach wird, wenn der Regentropfen den Erfassungsbereich 14 verläßt, die empfangene Lichtmenge erhöht, und zu einer Zeit t3, wenn der Regentropfen vollständig den Erfassungsbereich 14 verläßt, kehrt die empfangene Lichtmenge zu 1 zurück.
Hier wird angenommen, daß, während das Fahrzeug nicht in Bewegung ist, ein Regentropfen senkrecht auf den Erfassungsbereich 14 fällt, wobei der obengenannte minimale Wert Mmin der empfangenen Lichtmenge und die Zeit T (die Zeit, die von der Zeit t&sub1; - der Zeit t&sub3; in Fig. 8 verstreicht), während der sich die empfangene Lichtmenge ändert, beide proportional zu den Durchmessern der Regentropfen erhöht werden.
Fig. 9 zeigt nun eine Beziehung zwischen den Änderungen der empfangenen Lichtmengen und der Größe der Regentropfen. In Fig. 9 bezeichnen die Kurven A, B, C, D bzw. E die Änderungen der empfangenen Lichtmenge, die erhalten wird, wenn Regentropfen mit einem Durchmesser von jeweils 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm und 5 mm durch den Erfassungsbereich hindurchgehen. Die minimalen Werte m&sub1;, m&sub2;, m&sub3;, m&sub4;, und m&sub5; der entsprechenden empfangenen Lichtmengen sowie die Änderungszeiten T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;, T&sub4;, und T&sub5;, nehmen zu, wenn die Durchmesser der Regentropfen zunehmen.
Wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, ist die Beziehung zwischen den Änderungen der empfangenen Lichtmengen und den Größen der Regentropfen ähnlich dem vorhergehend beschriebenen Fall bei stehendem Fahrzeug, wobei jedoch in der proportionalen Beziehung zwischen den sich ändernden Zeiten der empfangenen Lichtmengen und den Größen der Regentropfen ein Fehler erzeugt wird, der durch die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs hervorgerufen wird.
Andererseits ist bestätigt worden, daß zwischen den Fallgeschwindigkeiten und den Größen der Regentropfen in der Nähe der Erdoberfläche eine solche Beziehung vorliegt, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist.
In Fig. 11A und 11 B ist ein Verfahren gezeigt, um die Fallgeschwindigkeiten der Regentropfen herauszufinden.
In Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen cv die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, wobei v für die Fallgeschwindigkeit des Regentropfens 3 steht. Auch drückt pv die Geschwindigkeit des Regentropfens 13 aus, wenn der Regentropfen 13 durch das streifenförmige Licht 8 hindurchgeht, und die Geschwindigkeit pv kann aus den oben erwähnten Änderungszeiten der empfangenen Lichtmengen und der Dicke des streifenförmigen Lichts 8 berechnet werden.
Man kann ohne weiteres aus den Zeichnungen ersehen, daß die Fallgeschwindigkeit v des Regentropfens gemäß dem folgenden Ausdruck (1) gefunden werden kann.
v = (pv² - cv)...(1)
Auch kann die Fallgeschwindigkeit cv des Fahrzeugs ohne weiteres unter Verwendung eines Fahrzeugtachometers gemessen werden, das in dem Fahrzeug eingebaut ist. Bei der Scheibenwischeransteuervorrichtung gemäß der Erfindung wird die Größe des Erfassungsbereiches derart eingestellt, daß sicher ist, daß die Regentropfen einzeln eintreten. Auch wird, indem das in Fig. 9 und 10 gezeigte Prinzip angewendet wird, die Größe der Änderung der empfangenen Lichtmenge erfaßt, oder die Änderungszeit der empfangenen Lichtmenge wird erfaßt, und danach wird die Fallgeschwindigkeit des Regentropfens aus der sich ändernden Zeit und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet, wodurch die Gegenwart oder das Fehlen eines Regentropfens innerhalb des Erfassungsbereiches und die Größe des Regentropfens, wenn er vorhanden ist, erfaßt werden.
Fig. 12 zeigt eine Beziehung zwischen dem Erfassungsbereich und der Regenmenge.
In Fig. 12 bezeichnet S die Fläche (mm²) des Erfassungsbereiches, und V steht für die Regenmenge (mm/s). Auch drückt pv die Geschwindigkeit (mm/s) eines Regentropfens aus, der durch den Erfassungsbereich hindurchgeht, und r bezeichnet den Radius des Regentropfens.
Hier ist die Regenmenge V eine festgelegte Date, die vorhergehend gemäß den in der Vergangenheit erhaltenen Daten eingestellt wird.
Wenn hier angenommen wird, daß der Erfassungsbereich eine Fläche ist, dann kann die Anzahl n der durch den Erfassungsbereich während 1 Sekunde hindurchgehenden Regentropfen durch den folgenden numerischen Ausdruck (2) ausgedrückt werden.
n = SV/(4/3πr³) = 3SV/4πr³...(2)
Auch kann, wenn der Durchschnittsabstand zwischen den Regentropfen 13 und 13, die durch den Erfassungsbereich fallen, als x ausgedrückt wird, kann x durch den folgenden Ausdruck (3) gefunden werden.
x = pv/n....(3)
Damit die Regentropfen in den Erfassungsbereich einzeln eintreten können, muß die Bedingung des folgenden numerischen Ausdrucks (4) erfüllt sein.
x > 2r...(4)
Wenn der numerische Ausdruck (4) unter Verwendung der numerischen Ausdrücke (2) und (3) umgeschrieben wird, dann kann der folgende numerische Ausdruck (5) erhalten werden.
s < (2πr²pv)/3 V...(5)
Als die größte momentane Regenmenge in der Vergangenheit wurden 49 mm während zehn Minuten aufgezeichnet. Der minimale Radius des auf die Erde fallenden Regentropfens ist in der Größenordnung von 0,25 mm, und die Durchschnittsfallgeschwindigkeit dieses Regentropfens ist 2 mls. Wenn diese numerischen Werte in den obigen numerischen Ausdruck (5) eingesetzt werden, dann wird S < 3206 (mm²) erhalten. Wenn demgemäß beispielsweise die Querabmessung des offenen Bereiches des lichtaussen denden Teils 5 auf 20 mm eingestellt wird und der Abstand zwischen dem lichtaussendenden und dem Lichtempfangsteil 5 und 6 auf 125 mm eingestellt wird, dann ist die Fläche S des Erfassungsbreiches 14 gleich 2500 mm², so daß der Erfassungsbereich, um die Bedingung des numerischen Ausdrucks (5) zu erfüllen, festgelegt werden kann.
Fig. 13 zeigt einen elektrischen Aufbau einer Scheibenwischeranlage gemäß der Erfindung. Wie es in Fig. 13 gezeigt ist, umfaßt die obenerwähnte Verstärkereinheit 3 eine Ansteuerschaltung 15, eine Verstärkerschaltung 16, einen Erzeugungsteil 17 für ein Synchronisiersignal, einen Analog/Digitalwandlerteil 18 und Ähnliches. Die Verstärkereinheit 3 erlaubt dem lichtaussendenden Element 32 das Licht intermittierend auszusenden, indem ein Synchronisiersignalausgang von dem Synchronisiersignalerzeugungsteil angewendet wird, um die Schaltung 15 umzusteuern.
Die Lichtmenge, die bei dem Lichtempfangselement 33 eingetroffen ist, wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und dann durch die Verstärkerschaltung 16 verstärkt und wird weiter durch den Analog/Digitalwandlerteil 18 digitalisiert.
Das Synchronisiersignal des Erzeugungsteil 17 für ein Synchronisiersignal wird auch auf den Analog/Digitalwandlerteil 18 angewendet. Demgemäß wandelt der Analog/Digitalwandlerteil 18 die Menge des empfangenen Lichts in ein Impulssignal entsprechend der Lichtaussendezeit des lichtaussendenden Elements 32 um und gibt dann das Impulssignal aus.
Fig. 14A zeigt die Synchronisiersignale, die an die Ansteuerschaltung 15 gelegt werden, bzw. zeigt Fig. 14B die umgewandelten Impulse, (die als empfangene Lichtimpulssignale nachfolgend bezeichnet werden), die von dem Analog/Digitalwandlerteil 18 ausgegeben werden. Der Erzeugungsteil 17 für das Synchronisiersignal gibt Impulssignale jeweils mit einem konstanten Pegel zu jedem gegebenen Zeitintervall to aus.
Der Analog/Digitalwandlerteil 18 gibt die empfangenen Lichtimpulssignale jeweils mit einem gegebenen Pegel zu einer Zeit synchron zu dem oben erwähnten Synchronisiersignal aus.
In diesem Fall werden, wenn kein Regentropfen in dem Erfassungsbereich 14 vorhanden ist, die empfangenen Lichtimpulssignale mit einem gegebenen Pegel P&sub0; ausgegeben. Wenn jedoch ein Regentropfen in den Erfassungsbereich 14 eintritt (d. h., zu der Zeit t&sub1;), dann wird der Pegel des empfangenen Lichtimpulssignals verringert, und, wenn der Regentropfen vollständig in den Erfassungsbereich 14 eingetreten ist (d. h., zu Zeit t&sub2;), liefert dann der Pegel des empfangenen Lichtsignals den minimalen Wert Tmin. Daraufhin kehrt, wenn der Regentropfen vollständig den Erfassungsbereich verläßt (d. h., zu der Zeit t&sub3;), das empfangene Lichtimpulssignal zu seinem ursprünglichen Pegel P&sub0; zurück.
Es wird erneut auf Fig. 13 Bezug genommen; die Steuereinrichtung 4 umfaßt einen Regentropfenertassungsteil 19, einen Regentropfenmeßteil 20, einen Schwellenwertspeicherteil 21, einen Koeffizientenwertspeicherteil 22, einen Scheibenwischerantriebssteuerteil 23, einen Betriebsartsteuerteil 24 und Ähnliches.
Der Regentropfenerfassungsteil 19 erhält die empfangene Lichtmenge von dem Analog/Digitalwandlerteil 18 der Verstärkereinheit 13, um den Pegel (der obenerwähnte Pegel P&sub0;) des Impulssignals bei der Bedingung fehlender Regentropfen zu erfahren, und erfaßt danach, wenn sich die Pegel der entsprechenden Impulse ändern, deren Änderungswerte, um dadurch den minimalen Wert der empfangenen Lichtmenge oder die Änderungszeit des Regentropfens zu berechnen.
Wenn er die Änderungszeit des Regentropfens berechnet, nimmt der Regentropfenerfassungsteil 19 ferner das Erfassungssignal eines Kraftfahrzeuggeschwindigkeitsensors 47 auf, der in dem Fahrzeug vorgesehen ist, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu messen, so daß die Fallgeschwindigkeit des Regentropfens unter Verwendung des obigen numerischen Ausdrucks (1) berechnet wird.
Der minimale Wert der empfangenen Lichtmenge oder die Fallgeschwindigkeit des Regentropfens, die durch den Regentropfenerfassungsteil 19 berechnet wird, wird dann an den Regentropfenmeßteil 20 als die Erfassungsdate des Regentropfens ausgegeben.
Der Regentropfenmeßteil 20 nimmt die Erfassungsdate, die von dem Regentropfenerfassungsteil 19 ausgegeben wird, und führt eine gegebene Verarbeitung (wird später beschrieben) an der Erfassungsdate durch, berechnet die Regenmenge oder die Anzahl der Regentropfen als Regentropfenmenge und gibt den derart berechneten Wert an den Scheibenwischerantriebssteuerteil 23 aus. Der Betriebsartspeicherteil 24 speichert einen gegebenen Schwellenwert, der als eine Bedingung dient, die notwendig ist, den Scheibenwischer anzutreiben, und der Scheibenwischerantriebssteuerteil 23 gibt ein Ansteuersignal an die Scheibenwischerantriebssteuerschaltung 25 aus, wenn der berechnete oder gemessene Wert, der von dem Regentropfenmeßteil 20 ausgegeben wird, den gegebenen Schwellenwert erreicht.
Der Schwellenspeicherteil 21 wird verwendet, Schwellenwerte zu speichern, die jeweils notwendig sind, die Regentropfen, die durch das streifenförmige Licht 8 hindurchgegangen sind, nach ihrer Größe unter Verwendung der Regentropfenerfassungsdaten des Regentropfenerfassungsteils 19 zu klassifizieren. Der Koeffizientenwertspeicherteil 22 wird verwendet, Koeffizientenwerte zu speichern, die jeweils notwendig sind, die Regenmenge gemäß der entsprechend klassifizierten Gruppen und Regentropfen zu berechnen.
Fig. 15A, 15B, 16A bzw. 16B zeigen die Beispiele der Schwellenwerte, die in dem Schwellenwertspeicherteil 21 gespeichert werden sollen.
Insbesondere sind in Fig. 15A und 15B für die empfangene Lichtmenge fünf Schwellenwerte e&sub1; - e&sub5; (e&sub1; > e&sub2; > e&sub3; > e&sub4; > e&sub5;) gesetzt, und die zu erfassenden Regentropfen werden in fünf Gruppen g&sub1;-g&sub5; klassifiziert. Die Regentropfen können in irgendeine von fünf Gruppen klassifiziert werden, indem die minimalen Werte Emin der empfangenen Lichtmengen verglichen werden, die durch den Regentropfenerfassungsteil 19 mit den entsprechenden Schwellenwerten berechnet werden.
In dem dargestellten Fall ist der minimale Wert Emin der empfangenen Lichtmenge zwischen den Schwellenwerten e&sub3; und e&sub4; vorhanden, und deshalb wird der Regentropfen für die Gruppe g&sub4; klassifiziert.
In den Fig. 16A und 16B sind die Schwellenwerte unter Verwendung der Beziehung zwischen den Fallgeschwindigkeiten und den Größen der Regentropfen gesetzt, die in Fig. 10 gezeigt sind. Insbesondere sind fünf Schwellenwerte v&sub1; - v&sub5; (v&sub1; < v&sub2; < v&sub3; < v&sub4; < v&sub5;) auf der Achse der Fallgeschwindigkeit festgelegt, und die zu erfassenden Regentropfen werden gemäß den fünf Gruppen g'&sub1; - g'&sub5; klassifiziert.
Das Verfahren zum Einstellen der Schwellenwerte ist nicht auf das oben erwähnte Verfahren begrenzt, sondern es können alternativ sechs oder mehr Schwellenwerte verwendet werden, und somit können die Regentropfen gemäß sechs oder mehr Gruppen klassifiziert werden. Des weiteren können zwei oder mehrere Gruppen kombinierte Schwellenwerte gemäß der Umgebungshelligkeit hergestellt werden, so daß irgendeine Gruppe der kombinierten Schwellenwerte gemäß des ein- oder ausgeschalteten Fahrzeuglichts oder durch eine Handbetätigung des Fahrers ausgewählt werden kann.
Fig. 17 zeigt einen anderen elektrischen Aufbau, der bei einer Scheibenwischeransteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
In dem oben erwähnten lichtaussendenden Teil 5 sind ein lichtaussendendes Element 32 und eine Ansteuerschaltung 48 vorgesehen, die verwendet wird, das lichtaussendende Element 32 anzusteuern. Auch sind in dem Lichtempfangsteil 6 ein Lichtempfangselement 33, eine Ansteuerschaltung 49, die verwendet wird, das Lichtempfangselement 33 anzusteuern und ein Verstärker 50 vorgesehen, der verwendet wird, die von dem Lichtempfangselement 33 erhaltene Lichtmenge zu verstärken.
Die oben erwähnte Steuereinrichtung 4' umfaßt nicht nur den Regentropfenerfassungsteil 19, den Regentropfenmeßteil 20, den Schwellenwertspeicherteil 21, den Koeffizientenwertspeicherteil 22, den Scheibenwischerantriebssteuerteil 23 und den Betriebsartspeicherteil 24, sondern umfaßt auch eine Stromversorgungsschaltung 52, ein Bandpaßfilter 53, einen Analog/Digitalwandlerteil 54, einen Erzeugungsteil 55 für ein Synchronisiersignal und Ähnliches.
Die Stromversorgungsschaltung 52 liefert, während das Fahrzeug in Bewegung ist, fortwährend Gleichströme zu dem Bandpaßfilter 53 sowie zu den Ansteuerschaltungen 48 und 49 des lichtaussendenden und des Lichtempfangsteils 5 und 6.
Das Bandpaßfilter 53 erlaubt nur den Durchgang von Signalen mit einem gegebenen Frequenzbereich aus den Signalen der empfangenen Lichtmenge, die durch die Verstärkerschaltung 50 hindurchgegangen sind, und die Signale, die durch das Bandpaßfilter 53 hindurchgegangen sind, werden zu dem Analog/Digitalwandlerteil 54 ausgegeben.
Der Erzeugungsteil 55 für ein Synchronisiersignal erzeugt Impulssignale in gegebenen Zeitintervallen und gibt die derart erzeugten Impulssignale an den Analog/Digitalwandlerteil 54 aus. Gemäß den eingegebenen Impulssignalen wandelt der Analog/Digitalwandlerteil 54 die Signale analoger Größe, die von dem Bandpaßfilter 53 erhalten werden, in Impulssignale um und gibt dann die derart umgewandelten Impulssignale aus. Als Ergebnis hiervon werden die empfangenen Lichtimpulssignale an den Regentropfenerfassungsteil 19 zu jeder Zeit t&sub0; ausgegeben.
Der Aufbau der übrigen Bauteile ist ähnlich der Ausführungsform, wie sie in Fig. 13 gezeigt ist, und somit wird ihre Beschreibung hier unterlassen.
Als nächstes wird unten eine Beschreibung eines Steuerungsverfahrens gegeben, das gemeinsam auf die Steuereinrichtungen 4 und 4' angewendet wird.
Die Fig. 18 bzw. 19 zeigt ein Verarbeitungsverfahren, das verwendet wird, die Größe der Änderung bei den empfangenen Lichtmengen mittels des Regentropfenerfassungsteils 19 zu bestimmen. Das Verfahren wird unten zusammen mit den entsprechenden Schritten (jeder Schritt ist in Fig. 18 mit ST dargestellt) unter Bezugnahme auf Fig. 19 beschrieben.
In der folgenden Beschreibung bezeichnet ein Bezugszeichen Pa die empfangene Lichtmenge, (die hier als empfangene Lichtdate bezeichnet wird), die durch jeden erhaltenen Lichtimpuls dargestellt wird, und tmax bedeutet den maximalen Wert in Bezug auf die erhaltene Lichtdate. Ps bezeichnet einen Bezugswert, der verwendet wird, die Änderung der empfangenen Lichtmenge zu bestimmen, E bezeichnet die empfangene Lichtmenge und Emin bezeichnet den minimalen Wert der empfangenen Lichtmenge.
In der ersten Stufe der Verarbeitung liest der Regentropfenerfassungsteil 19 sequentiell die von dem Analog/Digitalwandlerteil 18 oder 54 erhaltenen Lichtimpulse und prüft, ob es irgendeine Änderung bei den Pegeln der entsprechenden Impulse gibt oder nicht (Schritte 1 und 2). Wenn die Änderung bei einer gegebenen Zahl (n Teile) der darin ausgelesenen empfangenen Lichtdate kleiner als eine gegebene Abweichung ist, dann wird beim Schritt 2 "NEIN" angegeben, und somit werden der maximale Wert Pmax und der Bezugswert Ps von der empfangenen Lichtdate gesetzt (Schritte 3 und 4).
Der Bezugswert Ps kann hier gefunden werden, wenn ein gegebener Fehler Δp auf der Grundlage der Änderung der Date von dem maximalen Wert Pmax subtrahiert wird.
Beim nächsten Schritt S liest der Regentropfenerfassungsteil 19, nachdem "1" anfangs als der minimale Wert Emin der erhaltenen Lichtmenge gesetzt worden ist, die letzte erhaltene Lichtdate Pa und vergleicht die Date Pa mit dem maximalen Wert Pmax (Schritte 6 und 7).
Wenn die erhaltene Lichtdate Pa den maximalen Wert Pmax überschreitet, dann wird im Schritt 7 "NEIN" angegeben, und somit geht die Verarbeitung zurück zum Schritt 1, und der maximale Wert Pmax und der Schwellenwert Ps werden erneut gesetzt.
Wenn die erhaltene Lichtdate Pa kleiner als der maximale Wert Pmax ist, dann wird im Schritt 7 "JA" angegeben. Somit berechnet der Regentropfenerfassungsteil 19 die erhaltene Lichtmenge E, indem die erhaltene Lichtdate Pa durch den Schwellenwert Ps dividiert wird, und prüft dann, ob die erhaltene Lichtmenge E kleiner als "1" ist oder nicht (Schritte 8 und 9).
Bei dem in Fig. 19 gezeigten Beispiel werden n Teile der erhaltenen Lichtimpulse Q&sub1; - Qa abgetastet, um den maximalen Wert Pmax und den Bezugswert Ps einzustellen. Der nächste erhaltene Lichtimpuls a hat einen größeren Pegel als der Schwellenwert Ps, und in diesem Fall wird "NEIN" im Schritt 9 angegeben, und somit geht die Verarbeitung zurück zu dem Schritt 6, bei dem die nächste erhaltene Lichtdate eingegeben wird. Ähnliche Verarbeitungen werden wiederholt, bis die Date erhalten wird, die einen kleineren Pegel als der Schwellenwert Ps aufweist. (Das heißt, ein erhaltener Lichtimpuls b in Fig. 19) Wenn der empfangene Lichtimpuls b erhalten wird, dann wird im Schritt 9 "JA" angegeben, und somit geht die Verarbeitung zu dem Schritt 10, in dem der Regentropfenerfassungsteil 19 bestätigt, daß die dann erhaltene Lichtmenge E kleiner als der minimale Wert Emin ist. Danach aktualisiert der Regentropfenerfassungsteil 19 den Wert des minimalen Werts Emin (Schritt 11), und die Verarbeitung geht erneut zu dem Schritt 6 zurück, bei dem die nächste Date eingegeben wird.
Bei dem in Fig. 19 gezeigten Beispiel sind zwei Impulse c und d, die dem empfangenen Lichtimpuls b folgen, sequentiell im Pegel verringert, und zwischen diesen Impulsen wird die Verarbeitung in den Schritten 6-11 wiederholt durchgeführt, und der minimale Wert Emin der empfangenen Lichtmenge wird dann aktualisiert.
Wenn die empfangene Lichtmenge E, die aus der neuen empfangenen Lichtdate Pa berechnet wurde, den minimalen Wert Emin überschreitet (das heißt, in dem Fall eines empfangenen Lichtimpulses i in Fig. 19), dann wird im Schritt 10 "NEIN" angegeben, und somit gibt der Regentropfenerfassungsteil 19 den minimalen Wert Emin der empfangenen Lichtmenge aus, nämlich bei dem dargestellten Beispiel wird die empfangene Lichtmenge ausgegeben, die mit dem empfangenen Lichtimpuls d erhalten wird.
Die Fig. 20 und 21 zeigen ein Verfahren, bei dem die sich ändernde Zeit der empfangenen Lichtmenge erfaßt wird, um die Fallgeschwindigkeit des Regentropfens aus dem derart bestimmten Ergebnis zu berechnen.
In diesem Fall tastet der Regentropfenerfassungsteil 19 ebenfalls zuerst eine gegebene Anzahl (nämlich n Teile) der empfangenen Lichtdate ab und stellt den maximalen Wert Pmax und den Bezugswert Ps ein, und setzt danach dann anfangs das Zeitintervall to (das in Fig. 14 gezeigt ist) zwischen den oben erwähnten Impulsen für die sich verändernde Zeit T der empfangenen Lichtmenge (Schritte 1-5).
Als nächstes wird die latente empfangene Lichtmenge Pa gelesen, und, wenn die empfangene Lichtmenge E auf der Grundlage der Date Pa kleiner als 1 wird, dann aktualisiert der Regentropfenerfassungsteil 19 die sich ändernde Zeit T, wobei das Zeitintervall to zwischen den Impulsen verwendet wird (Schritte 6-10).
Bei dem in Fig. 21 gezeigten Beispiel wird die Verarbeitung in den Schritten 6-10 bei den empfangenen Lichtimpulsen b-f durchgeführt, und die sich ändernden Zeiten T werden sequentiell aktualisiert. Bei dem nächsten empfangenen Lichtimpuls g überschreitet die erhaltene Lichtdate den Bezugswert Ps, und in diesem Fall ist die empfangene Lichtmenge größer als 1 mit dem Ergebnis, daß "NEIN" im Schritt 9 angegeben wird. Gemäß der "NEIN" Beurteilung bestätigt der Regentropfenerfassungsteil 19, daß dann die sich verändernde Zeit T größer als to ist, und danach verwendet der Regentropfenertassungsteil 19 diese sich ändernde Zeit T, die Geschwindigkeit pv des Regentropfens zu berechnen, mit der der Regentropfen durch das streifenförmige Licht 8 hindurchgegangen ist (Schritte 11 und 12).
Als nächstes bezieht der Regentropfenerfassungsteil 19 das Ergebnis des Fahrzeuggeschwindigkeitsensors 47 mit ein, um dadurch die Fahrzeuggeschwindigkeit cv im Schritt 13 zu messen, und danach wendet der Regentropfenerfassungsteil 19 die Fahrgeschwindigkeit cv und die obige Durchgangsgeschwindigkeit pv auf den numerischen Ausdruck (1) an, um dadurch die Fallgeschwindigkeit v des Regentropfens zu berechnen, und gibt den Wert der Regentropfenfallgeschwindigkeit v als das Erfassungsergebnis aus (Schritt 14).
Wenn hier die Verarbeitungsschleife der Schritte 6-11 überhaupt nicht ausgeführt wird und "NEIN" im Schritt 9 angegeben wird, wird die Beurteilung im Schritt 11 auch als "NEIN" angegeben, und die sich ändernde Zeit T wird nicht ausgegeben und die Verarbeitung geht zu dem Schritt 6 zurück, um die nächste erhaltene Lichtdate zu lesen.
Fig. 22 zeigt ein Verfahren, die Regenmenge unter Verwendung des minimalen Werts Emin der empfangenen Lichtmenge zu berechnen, die gemäß dem in Fig. 18 gezeigten Verfahren erfaßt worden ist, wodurch der Betrieb des Scheibenwischers gesteuert wird. Das in Fig. 22 gezeigte Verfahren wird durch den Meßteil 20 für die Regentropfenmenge und den Scheibenwischerantriebssteuerteil 23 ausgeführt. In der folgenden Beschreibung bezeichnet R die zu berechnende Regenmenge, und R&sub0; steht für einen Schwellenwert, der in dem Betriebsartspeicherteil 24 gespeichert ist und verwendet wird, den Scheibenwischer anzusteuern. Auch geben m&sub1; - m&sub5; jeweils Koeffizientenwerte an (die in dem vorgenannten Koeffizientenwertspeicherteil 22 gespeichert werden), die notwendig sind, das Volumen der Regentropfen zu berechnen, die jeweils gemäß den oben erwähnten Gruppen g&sub1; - g&sub5; klassifiziert werden (in Fig. 15 gezeigt).
Der Meßteil 20 für die Regentropfenmenge setzt zuerst die Regenmenge R anfangs auf "0" im Schritt 1, und liest danach im Schritt 2 den minimalen Wert E&sub0; der empfangenen Lichtmenge ein, die von dem Regentropfenerfassungsteil 19 bestimmt wurde.
Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, ist der Änderungswert der empfangenen Lichtmenge proportional dem Durchmesser des Regentropfens. Demgemäß kann die Größe des Regentropfens aus dem minimalen Wert Emin der empfangenen Lichtmenge gewonnen werden.
Der Regentropfengrößenmeßteil 20 vergleicht zuerst den minimalen Wert Emin der empfangenen Lichtmenge, die ihm gegeben wird, mit den fünf Schwellenwerten e&sub1; - e&sub5;, um dadurch zu beurteilen, zu welcher Gruppe der gegenwerte Regentropfen gehört (Schritte 3-7).
Wenn der erfaßte Regentropfen zu der ersten Gruppe g&sub1; gehört, dann wird im Schrift 3 "JA" angegeben, und somit multipliziert der Regentropfengrößenmeßteil 20 den Koeffizientenwert m&sub1;, der für die Gruppe g&sub1; gesetzt ist, mit dem Schwellenwert e&sub1;, um dadurch den ungefähren Wert r des Regentropfenvolumens zu berechnen (Schritt 8).
Bei den in anderen Gruppen g&sub2; - g&sub5; klassifizierten Regentropfen werden ähnlich die Koefflzientenwerte der entsprechenden Gruppe mit ihren entsprechenden Schwellen werten multipliziert, um dadurch die ungefähren Werte r des Volumens der entsprechenden Regentropfen zu berechnen (Schritte 9-12).
Als nächstes aktualisiert der Regentropfengrößenmeßteil 20 die Regenmenge R mittels der ungefähren Werte r des Volumens der Regentropfen, die gemäß dem oben angegebenen Verfahren berechnet wurden, so daß der aktualisierte Wert R ausgegeben wird (Schritt 13). Der Scheibenwischerantriebssteuerteil 23 prüft, ob die Regenmenge R einen Schwellenwert R&sub0; erreicht oder nicht, und wenn sich "JA" herausgestellt hat, dann gibt der Scheibenwischerantriebssteuerteil 23 ein Ansteuersignal an die Scheibenwischeransteuerschaltung 25 aus (Schritte 14 und 15).
Wie es in Fig. 23 gezeigt ist, wird, wenn ein Regentropfen (beispielsweise ein Spritzer eines entgegenkommenden Fahrzeugs) mit einer größeren Größe als der größte Regentropfen in den Erfassungsbereiche eintritt, dann der minimale Wert Emin der empfangenen Lichtmenge niedriger als der Schwellenwert e&sub5; der Gruppe g&sub5;, zu der der größte Regentropfen gehört, und somit wird "NEIN" in allen Schritten 3 bis 7 angegeben. In diesem Fall geht die Verarbeitung unmittelbar zu dem Schritt 15, und ein Scheibenwischeransteuersignal wird ausgegeben.
Fig. 24 zeigt ein Verfahren, die Anzahl Regentropfen aus dem minimalen Wert E&sub0; der empfangenen Lichtmenge zu berechnen, um die Regentropfenmenge zu messen und dadurch den Scheibenwischer anzusteuern. In diesem Fall werden, wie es in Fig. 25 gezeigt ist, die gegebenen Anzahlen an Regentropfen TH1 - TH5 jeweils als die Schwellenwerte der Gruppen g&sub1; - g&sub5; eingestellt, und die derart eingestellten Schwellenwerte TH1-TH5 werden in dem Betriebsartspeicherteil 22 gespeichert. Der Regentropfengrößenmeßteil 20 berechnet sequentiell die aufaddierte Anzahl Regentropfen, die zu den entsprechenden Gruppen gemäß der Größe der erfaßten Regentropfen gehören. Wenn die aufaddierte Anzahl der Regentropfen irgendeiner der Gruppen ihren Schwellenwert überschreitet, dann wird ein Scheibenwischeransteuersignal von dem Scheibenwischerantriebssteuerteil 23 ausgegeben.
In der folgenden Beschreibung stehen N&sub1; - N&sub5; entsprechend für die jeweils aufaddierte Zahl der Regentropfen, die zu der entsprechenden Gruppe gehört.
Nachdem die entsprechenden aufaddierten Anzahlen N&sub1; - N&sub5; der Regentropfen im Schritt 1 auf 0 gesetzt worden sind, ähnlich dem in Fig. 22 gezeigten Verfahren, wird der minimale Wert Emin der empfangenen Lichtmenge eingegeben und mit den entspre chenden Schwellenwerten e&sub1; - e&sub5; verglichen, um dadurch zu beurteilen, zu welcher Gruppe die Regentropfen gehören (Schritt 3-7).
Wenn der erfaßte Regentropfen zu der Gruppe gK (K = 1-5) gehört, dann wird die aufaddierte Anzahl NK der Regentropfen für die Gruppe gK durch den Regentropfenmeßteil 20 erhöht (Schritte 8, 10, 12, 14, 16). Der Scheibenwischerantriebssteuerteil 23 vergleicht die aufaddierte Anzahl NK der Regentropfen mit ihrem entsprechenden Schwellenwert THK (Schritte 9, 11, 13, 15, 17). Wenn die aufaddierte Anzahl NK den Schwellenwert THK überschreitet, gibt der Scheibenwischerantriebssteuerteil 23 ein Scheibenwischeransteuersignal aus (Schritt 18).
Im Bezug auf die Fallgeschwindigkeit v des Regentropfens werden die Regentropfen ebenfalls in Gruppen g'&sub1; - g'&sub5; klassifiziert, wobei die in Fig. 14 gezeigten Schwellenwerte v&sub1; - v&sub5; verwendet werden, und die Regenmenge und die Anzahl der Regentropfen werden für die entsprechenden Gruppen berechnet, und die derart berechneten Regenmengen und die Regentropfenanzahlen werden dann aufaddiert, wodurch es möglich ist, den Antrieb des Scheibenwischers zu steuern.
Fig. 26 zeigt ein Verfahren, mit dem, nachdem die Regentropfen gemäß der Fallgeschwindigkeit v der Regentropfen klassifiziert worden sind, die Regenmenge gewonnen wird, um dadurch den Antrieb des Scheibenwischers zu steuern. In Fig. 26 bezeichnet q&sub1; - q&sub5; jeweils Koeffizientenwerte, die in dem Koeffizientenwertspeicherteil 22 gespeichert werden, um die Regenmengen für die entsprechenden Gruppen g'&sub1; - g'&sub5; zu berechnen.
Dieses Verfahren ist dem in Fig. 22 gezeigten Verfahren ziemlich ähnlich, und somit wird die ausführliche Beschreibung dieses Verfahrens hier unterlassen.
Fig. 27 zeigt ein Verfahren, die Anzahl Regentropfen auf der Grundlage der Fallgeschwindigkeit v der Regentropfen zu gewinnen, um dadurch den Antrieb des Scheibenwischers zu steuern. Dieses Verfahren ist dem in Fig. 24 gezeigten Verfahren sehr ähnlich, und somit wird dessen ausführliche Beschreibung hier unterlassen.
In den Beispielen in Fig. 22 und 26 wird ein Verfahren zur Berechnung der Regenmenge verwendet, bei dem die Schwellenwerte zur Klassifizierung der Regentropfen mit den gegebenen Koeffizientenwerten multipliziert werden, um dadurch die angenäherten Werte des Volumens der entsprechenden Regentropfen aufzufinden, und die Regen menge wird auf der Grundlage der derart erhaltenen angenäherten Volumenwerte berechnet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern alternativ können der minimale Wert Emin der erfaßten empfangenen Lichtmenge oder die Fallgeschwindigkeit v des Regentropfens in einem gegebenen Umwandlungsausdruck angewendet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind, wie es vorhergehend beschrieben worden ist, unter der Annahme, daß sich der Regentropfen senkrecht zu dem Erfassungsbereich 14 bewegt, wenn das Fahrzeug bei normaler Geschwindigkeit fährt, der lichtaussendende Teil und der Lichtempfangsteil 5 und 6 derart angeordnet, daß die Lichtoberfläche des streifenförmigen Lichts 8 unter einem Winkel von 45 Grad im Bezug auf die horizontale Richtung angeordnet ist. Wenn jedoch der lichtaussendende und der Lichtempfangsteil 5 und 6 derart konstruiert sind, daß ihr Neigungswinkel gemäß der Geschwindigkeit des Fahrzeugs geändert werden kann, um dadurch zu ermöglichen, daß sich der Regentropfen senkrecht zu dem Erfassungsbereich 14 die ganze Zeit unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit bewegt, dann kann der Regentropfen genauer erfaßt werden.
Des weiteren kann die Erfindung auch in der folgenden Weise ausgestaltet werden. Das heißt, als Gegenmaßnahme zu dem Fall, bei dem der Regentropfen aus dem einen oder anderen Grund nicht erfaßt werden kann, wird der obere Grenzwert der antriebsfreien Zeit des Scheibenwischers im voraus in dem Betriebsartspeicherteil 24 gesetzt, und wenn die antriebsfreie Zeit des Scheibenwischers den oberen Grenzwert überschreitet, kann ein Scheibenwischeransteuersignal ausgegeben werden.
Des weiteren kann, um zu ermöglichen, die Bedingung zum Antrieb des Scheibenwischers gemäß dem Fahrer oder Änderungen der Umgebungsbedingungen zu ändern, ein gegebener Änderungswert im voraus eingestellt werden, und wenn die Notwendigkeit auftritt, kann der Änderungswert zu den Schwellenwerten TH1-TH5, die in Fig. 25 gezeigt sind, hinzuaddiert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Scheibenwischeranlage dargestellt, die die Regentropfengröße mißt, indem die Regentropfen einzeln erfaßt werden, und den Scheibenwischer des Fahrzeugs auf der Grundlage der derart gemessenen Regentropfengröße ansteuert. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die vorliegende Ausführungsform begrenzt.
Das heißt, gemäß der Erfindung sind andere verschiedene Anwendungen möglich. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung zum Aufbau eines Informationssystems angewendet werden, in dem Fahrzeuge mit einer gegebenen Station durch Funk verbunden sind, die Regenmengen für die jeweiligen Fahrzeuge gemäß dem obengenannten Verfahren gemessen werden und die derart gemessenen Regenmengenwerte jeweils zu der Station übertragen werden, so daß auf der Seite der Station die Regenbedingungen an den entsprechenden Orten oder bei den entsprechenden Fahrzeugen erhalten werden können, wodurch die Stationsseite fähig ist, die Fahrer der entsprechenden Fahrzeuge über die Regenbedingungen auf der Grundlage der derart erhaltenen Informationen zu informieren.
Wie es bisher beschrieben worden ist, kann gemäß der Erfindung, da der Regentropfen mittels der Änderung der empfangenen Lichtmenge im Bezug auf das streifenförmige Licht erfaßt wird, der Regentropfen einfach und genau erfaßt werden, ohne daß er durch äußeres Störlicht und reflektiertes Licht beeinflußt wird.
Fig. 33A und 33B zeigen eine weitere Ausführungsform eines Regentropfensensors gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung weist eine Metallplatte 201 hervorspringende Teile 202 und 202 an beiden Endteilen auf. Die Metallplatte 201 ist an einem lichtaussendenden Teil 203 und einem Lichtempfangsteil 204 befestigt, wobei die Metallplatte als ein Gehäuse verwendet wird. In diesem Fall ist die Metallplatte 201 eine optische Bezugsfläche. Demgemäß weist die Metallplatte 201, wie es in der Zeichnung gezeigt ist einen L-förmigen Querschnitt auf, so daß sie gegenüber Schwingungen und Verbiegung steif ist.
Wie es in Fig. 33B gezeigt ist, sind der lichtaussendende und der Lichtempfangsteil, die an der Metallplatte 201 befestigt sind, und die hervorstehenden Abschnitte 202 mit einer wasserdichten Abdeckung 205 überdeckt, und die Teile und Abschnitte sind an der Abdeckung 205 durch ein Klebemittel befestigt. Eine gedruckte Leiterplatte ist unter der Metallplatte 201 vorgesehen, wo sie mit einem Kunstharz 206 gefüllt ist. Kabel 203' und 204' sind von dem lichtaussendenden bzw. dem Lichtempfangsteil herausgeführt und mit einer gedruckten Leiterplatte 208 verbunden. Ein Kabel 207 ist zwischen der Metallplatte und dem Kunstharz 206 angeordnet und nach außen herausgeführt.
Bei dieser Ausgestaltung sind der lichtaussendende Teil (Lichtempfangsteil) und die Metallplatte gleichzeitig mit der wasserdichten Abdeckung überdeckt, so daß der Eintritt von Wasser verhindert wird. Des weiteren umfaßt das Aussehen des Sensors nur den lichtaussendenden Teil, den Lichtempfangsteil und die Metallplatte, die kleiner als die Sensoröffnung sein kann, die mit dem wasserdichten Sensor überdeckt ist. Ferner stehen bei dieser Ausgestaltung nur der lichtaussendende und der Lichtempfangsteil von der Fahrzeugkarrosserie hervor, wenn der Sensor an dem Fahrzeug montiert ist.
Fig. 34 zeigt eine beispielhafte Herausführung eines Kabels aus dem Regentropfensensor. Das Kabel 207 ist bis zur Hälfte des gesamten Sensors eingeführt, und der Sensor ist mit dem Kunstharz 206 sowie der gedruckten Leiterplatte 208 gefüllt, die gleichzeitig eine Wasserabdichtungsfunktion haben. Bei dieser Ausgestaltung wird die Haftfläche zwischen dem Kabel 207 und dem Kunstharz 206 lang ausgestaltet, so daß vollständig verhindert wird, daß Wasser über den Außenumfang des Kabels 207 eintritt.
Des weiteren werden bei einem solchen Aufbau das Befestigen der Schaltungsteile, das Befestigen der Metallplatte und das Erreichen der wasserdichten Funktion gleichzeitig durch das Kunstharz ausgeführt. Deshalb können Kunstharzfüllungen, die viel Zeit beanspruchen, auf einmal beendet werden, wodurch die Herstellungskosten wegen der Abnahme der Anzahl von Verfahrensschritten verringert wird.
Fig. 35A und 35B zeigen den Zusammenbau eines lichtaussendenden Teils bzw. eines Lichtempfangsteils. Der lichtaussendende Teil 203 weist ein lichtaussendendes Element 210 auf, was aus einer Leuchtdiode, einer Linse 211 und einem Gehäuse 212 für den lichtaussendenden Teil hergestellt ist, in dem das lichtaussendende Element 210 und die Linse 211 untergebracht sind. Der Lichtempfangsteil 204 weist ein Lichtempfangselement 213 auf, das aus einer Photodiode, einer Linse 214 und einem Gehäuse 215 für den Lichtempfangsteil hergestellt ist, das das Lichtempfangselement 213 und die Linse 214 darin aufnimmt. Hier wird das von dem lichtaussendenden Element 210 ausgesandte Licht in Richtung zu der Außenseite des lichtaussendenden Teils 203 über die Linse 211 ausgesandt, und das Lichtempfangselement 213 erhält das Licht über die Linse 214.
Fig. 36 zeigt ein Beispiel, wie der Regentropfensensor gemäß der vorliegenden Erfindung zusammenzubauen ist, wobei die minimal verlangte Schaltung in dem lichtaussendenden und Empfangsabschnitt vorgesehen ist.
Der lichtaussendende Teil 203 weist das lichtaussendende Element 210, eine Abdeckung 217 mit einer Öffnung 218, das Gehäuse 12 für den lichtaussendenden Teil, eine gedruckte Leiterplatte 219, die auf der Seite des Gehäuses 212 des lichtaussendenden Teils angebracht ist, auf der die verlangten Schaltungen montiert sind, die Linse 211 und einen Schlitz 216 auf. Diese Elemente werden der Reihe nach zusammengebaut, damit der lichtaussendende Teile 203 gebildet wird. Das von dem lichtaussendenden Element 210 ausgesandte Licht läuft der Reihe nach durch die Öffnung 218, das Innere des Gehäuses 212 für den lichtaussendenden Teil und die Linse 211 hindurch, so daß es auf den Lichtempfangsteil 204 gerichtet wird. Ein solcher Aufbau ist ungefähr gleich dem des Lichtempfangsteils 204. Der derart zusammengebaute lichtaussendende Teil und der Lichtempfangsteil werden an den entsprechenden vorstehenden Abschnitten 203 der Metallplatte 201 angebracht und mit der wasserdichten Abdeckung 205 überdeckt, wie es oben beschrieben ist. Die wasserdichte Abdeckung 205 weist ein Bündeldurchlaßfenster 108 zum Durchgang des Lichts an dem entsprechenden lichtaussendenden Teil 203 und an dem Lichtempfangsteil 204 auf.
Selbst wenn ein schwaches Signal verwendet wird, weist der derart gebildete Sensor eine Unempfindlichkeit gegenüber Rauschen auf, weil das lichtaussendende Element nahe einem ersten Verstärker angeordnet werden kann.
Wie der Regentropfensensor gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Fahrzeug zu montieren ist, wird im folgenden beschrieben. Des weiteren ist das optische System des Sensors, der bei dieser Beschreibung verwendet wird, gleich dem der Fig. 3.
Fig. 37 zeigt ein Beispiel, bei dem der Sensor an einer Kühlerhaube eines Fahrzeugs montiert ist. Ein Regentropfensensor 241 ist an dem Endabschnitt der Kühlerhaube 272 auf der Seite der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs 271 angebracht. Demgemäß kann der Sensor die Regentropfenmenge nahe der Windschutzscheibe erfassen. Des weiteren kann der Sensor daran gehindert werden, das Sichtfeld eines Fahrers zu beeinträchtigen und einen Luftwiderstand aufzuweisen. Ferner sind nur ein lichtaussendender Teil 251 und ein Lichtempfangsteil 261 an der Kühlerhaube 272 angebracht.
Fig. 38 zeigt das Aussehen des Sensors. Der lichtaussendende Teil 251 und der Lichtempfangsteil 261 sind an beiden Enden eines Basisteils 261 vorgesehen, damit sie von dem Basisteil 261 hervorstehen. Es ist ohne Bedeutung, welche die Position des lichtaussendenden Teils und die des Lichtempfangsteils ist. Die Verarbeitungsschaltungen zur Verarbeitung der Lichtaussendung und des Lichtempfangs sind in dem Basisteil 262 untergebracht. Demgemäß kann die Größe des lichtaussendenden und des Lichtempfangsteils verringert werden. Der lichtaussendende Teil und der Lichtempfangsteil haben jeweils einen schlanken Bereich in einem Abschnitt nahe dem Basisteil 262, um ei nen Halteabschnitt 263 zu bilden. Der Sensor 241 steht durch den Halteabschnitt 263 mit der Kühlerhaube 272 in Eingriff, damit er an der Kühlerhaube 271 befestigt werden kann. Der Halteabschnitt 263 hält das Ende der Kühlerhaube 272. Die Verarbeitungsschaltungen können in dem entsprechenden lichtaussendenden und Lichtempfangsteil untergebracht werden. In diesem Fall weist der Sensor in dem Lichtempfangsteil, da das lichtaussendende Element nahe der Lichtaussendeverarbeitungsschaltung vorgesehen ist, einen großen Widerstand gegenüber Rauschen auf.
Fig. 39 ist eine Schnittansicht, die den auf der Kühlerhaube des Fahrzeugs montierten Sensor zeigt. Der Sensor 241 steht mit der Kühlerhaube über dem Halteabschnitt 263 in Eingriff. Jedoch hat der Sensor 241 ein elastisches Teil 273 an einem Berührungsabschnitt mit der Kühlerhaube 272, um eine Beschädigung der Kühlerhaube 272 zu verhindern. Zusätzlich bezeichnet das Bezugszeichen 274 eine Wischerdüse und 275 bezeichnet ein Kabel.
Als nächstes zeigt Fig. 40 ein Beispiel, bei dem der Sensor an einer Stoßstange eines Fahrzeugs befestigt ist. Der Sensor 241 mit dem in Fig. 38 gezeigten Aussehen ist an einer Stoßstange 276 befestigt, die vor dem Fahrzeug 271 angebracht ist, wobei nur der lichtaussendende Teil 251 und der Lichtempfangsteil 261 von der Oberfläche der Stoßstange 276 hervorstehen.
Fig. 41 ist eine Schnittansicht, die den an der Stoßstange des Fahrzeugs 271 befestigten Sensor zeigt. Obgleich der Sensor 241 mit der Stoßstange 276 über den Halteabschnitt 263 in Eingriff steht, weist der Sensor 241 das elastische Teil 273 in einem Berührungsabschnitt mit der Stoßstange 276 auf, um eine Beschädigung der Stoßstange zu verhindern.
Des weiteren zeigt Fig. 42 ein Beispiel, bei dem der Sensor an dem Vordergrill eines Fahrzeugs befestigt ist. Der Sensor ist an dem Vordergrill 277 des Fahrzeugs 271 zwischen den Scheinwerfern 278 montiert, wo kühle Luft in den Kühler des Fahrzeugs 271 eingezogen wird. Der Sensor ist nämlich in das Fahrzeug 271 mit Ausnahme des lichtaussendenden Teils 251 und des Lichtempfangsteils 261 eingesetzt. Demgemäß erkennt man nur den lichtaussendenden Teil 251 und den Lichtempfangsteil 261 von außen. Fig. 43 zeigt das Aussehen des Regentropfensensors, der an dem Vordergrill des Fahrzeugs zu befestigen ist. Der lichtaussendende Teil 251 und der Lichtempfangsteil 261 sind an beiden Enden eines U-förmigen Basisteils 282 jeweils befestigt. Das Basisteil 282 wird verwendet, den Sensor 241 an dem Fahrzeug 271 einzubauen. In diesem Fall kann das Ganze oder nur ein Teil des Basisteils zur Montage verwendet werden. Wenn ein Teil des Basisteils verwendet wird, wird bevorzugt, Abbiegeabschnitte 283 zur Montage an dem Fahrzeug 271 zu verwenden.
Fig. 44 ist eine Schnittansicht, die den an dem Vorderteil des Fahrzeugs angebrachten Sensor zeigt. Der Sensor 281 ist an dem Vordergrills 277 über das Basisteil 282 befestigt. In diesem Fall ist der Sensor 281 so vorgesehen, daß er vor dem Vordergrill 277 ist.
Ferner zeigt Fig. 45 ein Beispiel, bei dem der Sensor auf dem Dach eines Fahrzeugs befestigt ist. Der Sensor 241 ist auf dem Dach 291 des Fahrzeugs 271 angebracht, so daß nur der lichtaussendende und der Lichtempfangsteil von dem Dach 291 hervorstehen. Fig. 46 ist eine Schnittansicht, die den an dem Dach des Fahrzeugs angebrachten Sensor zeigt. Der Sensor 241 greift an dem Dach 291 über den Halteabschnitt ein. Jedoch weist der Sensor 241 ein elastisches Teil 273 auf, um eine Beschädigung des Daches 291 zu verhindern.
Des weiteren zeigt Fig. 47 ein Beispiel eines parallelen Bündels, das von streifenförmigem Licht abweicht. Ein solches Bündel ist ein rohrförmiges paralleles Bündel, das erhalten wird, indem die Schlitze 30 und 31, die in Fig. 3 gezeigt sind, nicht vorgesehen werden. Das rohrförmige parallele Bündel hat die gleiche Wirkung wie das streifenförmige Bündel, die Anzahl der Regentropfen zu erfassen.

Claims

1. Regentropfensensor, der umfaßt:

eine lichtaussendende Einrichtung (5, 9, 203, 251),

eine Lichtempfangseinrichtung (6, 10, 204, 261) zum Empfang des genannten von der genannten lichtaussendenden Einrichtung (5, 9, 204, 251) ausgesandten Lichts

eine Verarbeitungseinrichtung (4, 4'), um ein Signal zu verarbeiten, das dem von der genannten Lichtempfangseinrichtung (6, 10, 204, 261) empfangenen Licht entspricht,

dadurch gekennzeichnet, daß die genannte lichtaussendende Einrichtung (5, 9, 203, 251) streifenförmiges Licht (8) aussendet,

die genannte Lichtempfangseinrichtung (6, 10, 204, 261) und die genannte lichtaussendende Einrichtung (5, 9, 203, 251) derart angeordnet sind, daß der genannte Regentropfensensor den Regen erfaßt, der durch das genannte streifenförmige Licht (8) hindurchgeht, und

der genannten Erfassung eine Änderung der genannten empfangenen Lichtmenge der genannten Lichtempfangseinrichtung (6, 10, 204, 261) zugrunde liegt.

2. Regentropfensensor, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Regentropfensensor die Größe eines Regentropfens (13) erfaßt.

3. Regentropfensensor, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Regentropfensensor die Anzahl der Regentropfen (13) erfaßt.

4. Regentropfensensor, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Regentropfensensor die Regenmenge erfaßt.

5. Regentropfensensor, wie in Anspruch 1 beansprucht, gekennzeichnet durch eine Einstelleinrichtung (30, 31, 36, 37) zum Einstellen des Neigungswinkels des genannten streifenförmigen Lichts (8).

6. Regentropfensensor, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte lichtaussendende Einrichtung (5, 203, 251) und die Lichtempfangseinrichtung (6, 204, 261) einander gegenüberstehend angeordnet sind.

7. Regentropfensensor, wie in Anspruch 1 beansprucht, gekennzeichnet durch eine Reflexionseinrichtung (45, 46), um das genannte streifenförmige Licht, das von der genannten lichtaussendenden Einrichtung (9) ausgesandt wird, zu der Lichtempfangseinrichtung (10) zu reflektieren.

8. Regentropfensensor, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte lichtaussendende Einrichtung (5, 9, 251, 203) gepulstes Licht aussendet.

9. Regentropfensensor, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtaussendende Einrichtung (5, 9, 251, 203) das genannte streifenförmige Licht fortwährend aussendet.

10. Regentropfensensor, wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, gekennzeichnet durch ein Gehäuseteil zur Aufnahme der genannten lichtaussendenden Einrichtung, der Lichtempfangseinrichtung und der genannten Verarbeitungseinrichtung, wobei das genannte Gehäuseteil einen Halteabschnitt (263) zum Halten eines Teils einer Fahrzeugkarosserie aufweist.

11. Regentropfensensor, wie in Anspruch 10 beansprucht, gekennzeichnet durch ein Befestigungsteil (201, 202) zum Befestigen der genannten lichtaussendenden Einrichtung (203) und der genannten Lichtempfangseinrichtung (204) daran.

12. Regentropfensensor, wie in Anspruch 10 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte lichtaussendende Einrichtung und die genannte Lichtempfangseinrichtung in dem genannten Gehäuseteil auf einer Seite des genannten Halteabschnitts vorgesehen sind, und die genannte Verarbeitungseinrichtung in dem genannten Gehäuseteil auf der anderen Seite des Halteabschnitts vorgesehen ist.

13. Regentropfensensor, wie in Anspruch 11 beansprucht, gekennzeichnet durch ein Abdeckteil (205), um die genannte lichtaussendende Einrichtung (203) und die genannte Lichtempfangseinrichtung (204) zu überdecken, wobei das genannte Abdeckteil (205) und das genannte Befestigungsteil (201, 202) den genannten Halteabschnitt bilden.

14. Regentropfensensor, wie in Anspruch 1 beansprucht, gekennzeichnet durch ein Basisteil (262) zur Befestigung des genannten Sensors (241) an einer Fahrzeugkarosserie, wobei die genannte lichtaussendende Einrichtung (251) und die genannte Lichtempfangseinrichtung (261) jeweils an beiden Enden des genannten Basisteils angebracht sind, das genannte Basisteil einen Einführungsabschnitt aufweist, der in das genannte Fahrzeug eingeführt wird, und der genannte Verarbeitungsabschnitt zumindest einer ist, der an dem genannten Basisteil befestigt und in es eingeführt ist.

15. Regentropfensensor, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß nur die genannte lichtaussendende Einrichtung (203, 251) und die genannte Lichtempfangseinrichtung (204, 261) dem Regen ausgesetzt sind.

16. Verwendung eines Regentropfensensors gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche bei einer Scheibenwischeranlage, die umfaßt:

eine Scheibenwischervorrichtung (7) zum Wischen einer Windschutzscheibe (2) eines Fahrzeugs und eine Steuereinrichtung (4), um der genannten Scheibenwischervorrichtung (7) eine gegebene Wischeroperation gemäß dem von dem Regentropfensensor gegebenen Ausgangssignal mitzuteilen, wobei die genannte Scheibenwischervorrichtung (7) gemäß dem genannten Befehl von der genannten Steuereinrichtung (4) betätigt wird.

17. Die Verwendung eines Regentropfensensors, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15 beansprucht, wobei das genannte streifenförmige Licht (8) in den vorderen Abschnitt des Fahrzeugs in Bezug auf die Bewegungsrichtung des genannten Fahrzeugs nach unten geneigt ist.

18. Die Verwendung eines Regentropfensensors, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15 beansprucht, in einem Fahrzeug, wobei der genannte Regentropfensensor auf der Kühlerhaube (272) des Fahrzeugs nahe der Windschutzscheibe des Fahrzeugs (271) angebracht ist.

19. Verwendung eines Regentropfensensors, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15 beansprucht, in einem Fahrzeug, wobei der genannte Regentropfensensor an einer Stoßstange (276) des Fahrzeugs (271) angeordnet ist.

20. Verwendung eines Regentropfensensors, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15 beansprucht, in einem Fahrzeug, wobei der genannte Regentropfensensor an einem Vordergrill (277) des genannten Fahrzeugs (271) angeordnet ist.

21. Verwendung eines Regentropfensensors, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15 beansprucht, in einem Fahrzeug, wobei der genannte Regentropfensensor an einem Dach (291) des genannten Fahrzeugs (271) angeordnet ist.