WO2004060730A1 - Regensensor insbesondere für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Regensensor insbesondere für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2004060730A1
WO2004060730A1 PCT/DE2003/001926 DE0301926W WO2004060730A1 WO 2004060730 A1 WO2004060730 A1 WO 2004060730A1 DE 0301926 W DE0301926 W DE 0301926W WO 2004060730 A1 WO2004060730 A1 WO 2004060730A1
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rain sensor
receiver
transmitter
sensor according
module unit
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PCT/DE2003/001926
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Stefan Stampfer
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B60S1/0833—Optical rain sensor
    • B60S1/0837—Optical rain sensor with a particular arrangement of the optical elements

Definitions

  • the invention relates to a rain sensor, in particular for a motor vehicle according to the type of the independent claim.
  • Rain sensors in numerous different embodiments are known. Such a sensor usually consists of an optical transmission / reception path. A light coupled into the vehicle window at an angle of approximately 45 degrees is reflected under total reflection at the dry outer interface and strikes an optical receiver that is oriented at a suitable angle. If there are drops of water or if there is a film of water on the outer surface of the pane, total reflection no longer occurs, but a considerable part of the light is emitted to the outside. This significantly weakens the reception signal. The degree of this weakening can be used as a measure of the wetting of the pane with water. The signal obtained can serve, for example, as an input signal for a switch-on control of a windshield wiper device. Generic rain sensors with optical transmission / reception sections are, for example, from the DE 100 41 776 AI and known from DE 100 60 964 AI.
  • the known rain sensors differ in terms of their attachment to the windshield and in terms of their structure.
  • One-piece and two-piece designs are known.
  • a one-piece rain sensor is usually pressed onto the pane via a fastening element to be additionally attached to the pane, which is also referred to as a pressure coupling.
  • a two-part rain sensor is usually used for the so-called adhesive coupling. Part of it is glued directly to the window. This part is usually referred to as a carrier plate in which a lens system is integrated.
  • the adhesive connection can be made using a so-called coupling pad, which is typically an approximately 1.5 to 2 mm thick and optically transparent pressure-sensitive adhesive film made of polyacrylate or the like. is. After the optical part has been glued, the electronic unit with the transmitter and the receiver is connected to the latter, for example by means of snap hooks or by means of a sliding mechanism.
  • a glass pane which influences the wave propagation between the transmitter and the receiver is arranged in the measuring section.
  • the influencing takes place in such a way that when a coating is formed on the disk, an output signal detected by the receiver nal changes.
  • the rain sensor also has structures for coupling and decoupling the electromagnetic waves, which have radiation-concentrating properties.
  • the rain sensor is constructed from at least two module units that can be connected to one another.
  • the electromagnetic waves are light waves. These can essentially have wavelength components in the visible range and in the non-visible range. Infrared light in particular is well suited for the present application.
  • the glass pane is preferably a windshield of a motor vehicle, in which the rain sensor is preferably used.
  • the coating on the windshield can in particular be wet precipitation, for example rain or fog.
  • a first module unit can be connected to a second module unit by means of a detachable latching or plug connection.
  • the second module unit preferably has a joining surface that can be connected to the windshield. This joint surface can be attached to the windshield using a transparent adhesive layer.
  • the carrier plate is at least partially transparent and can be glued to the windshield by means of a transparent adhesive film or the like.
  • a transparent reaction or hot melt adhesive can optionally also be used for the adhesive connection.
  • the first module unit essentially comprises an upper part with a housing cover and electronic components located therein. A circuit board as well as the optical transmitter and receiver are attached in the housing cover. The first module unit thus contains the actual sensor part and is to be mounted on the carrier part separately from it.
  • the carrier part or the carrier plate contains no lenses or other optical components that deflect the radiation path.
  • the carrier part thus has no complex lens geometry.
  • the beam path until it enters the carrier part or after it emerges from the carrier part can be configured by light-influencing components such as lenses, light guides and mirrors, which are connected to the sensor unit and thus closely to the light-emitting and light-detecting components on the circuit board of the sensor unit are. In this way, an increased luminous efficacy can be achieved due to low scattering losses within the sensor and a better separation of the emitted beam from the received beam within the sensor.
  • the carrier plate can have latching webs on a side facing away from the joining surface for releasable latching connection to the first module unit. Alternatively, the carrier plate can also be connected to the upper part by means of a sliding catch or the like.
  • the rain sensor according to the invention preferably also has an external light barrier, which can be applied as a dimensionally stable or non-dimensionally stable component to the structures for coupling and decoupling the electromagnetic waves and ensures an improvement in the signal quality by shielding external light components.
  • the structures for coupling and decoupling the electromagnetic waves preferably consist essentially of transparent plastic, in particular of injection molded plastic.
  • the structures can be produced particularly advantageously as an integrated structural component.
  • the extraneous light barrier can be applied to this in a simple manner, for example as a plastic layer which is permeable or transparent to the electromagnetic waves only in the regions of the measuring section. In the areas of the measuring section, this plastic layer can preferably be provided with openings, which can be produced in particular by punching out the intended locations.
  • an optically transparent coupling pad can be arranged between the optical components of the carrier plate and the transmitter or the receiver.
  • This coupling cushion is made of an elastomeric and transparent plastic and can Fill air-filled spaces inside the sensor.
  • This coupling cushion can consist, for example, of SEBS or silicone, which can either already be applied to the carrier part, for example by means of injection molding, is inserted during assembly or can already be applied to the lenses, for example by means of injection molding.
  • the elastomer cushion is preferably slightly compressed in the assembled state in order to ensure a flat mutual coupling in all occurring tolerance cases of the carrier part, the sensor unit and their connection.
  • the optical light-influencing components such as lenses and light guides are arranged in the immediate vicinity of light-emitting and light-detecting components and, if appropriate, can also enclose them laterally. This results in an increased luminous efficiency due to less scattering losses and a better separation of the emitted beam from the received beam within the sensor.
  • the rain sensor according to the invention has an optimized lens or light guide geometry so that these reach as close as possible to the carrier part.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an upper part of a rain sensor according to the invention
  • FIG. 2 shows a carrier plate of the rain sensor in a schematic illustration
  • FIG. 3 shows the rain sensor in the assembled state and a schematic illustration
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an upper part of an alternative variant of the rain sensor according to the invention
  • Figure 5 shows a carrier plate of the alternative variant of the rain sensor in a schematic
  • Figure 6 shows the alternative variant of the rain sensor in the assembled state.
  • the rain sensor 2 comprises a first module unit 7, which essentially comprises the electronic and optical components (cf. FIG. 1).
  • the first module unit 7 consists of an upper part 4 with a housing cover 6.
  • the first module unit 7 thus contains the actual components of the rain sensor.
  • a second module unit 19 can be connected to the first module unit 7 (cf. FIG. 2).
  • the second module unit 19 essentially comprises a carrier plate 20 which can be attached to a windshield 34 by means of an adhesive connection and onto which the first module unit 7 can be attached by means of a releasable latching connection.
  • the assembled rain sensor 2 is illustrated in FIG. 3.
  • a printed circuit board 10 is fastened in the housing cover 6 of the upper part 4, on which a transmitter 12 and a receiver 14 are arranged.
  • the transmitter 12 can in particular be an LED.
  • the receiver 14 can in particular be a photodiode or the like. his.
  • the wavelength ranges of transmitter 12 and receiver 14 are expediently coordinated with one another in such a way that the transmitter 12 emits a relatively narrow wavelength range and the receiver 14 is essentially only sensitive to this wavelength range.
  • Transmitter 12 and receiver 14 are located at opposite ends of the printed circuit board 10, so that a beam path 36 with obliquely incident and obliquely incident light can be formed.
  • the angle of incidence and angle of emergence are the same and can be in a reasonable range of 42 to 65 degrees.
  • a lens 16 of this type is arranged in each beam path 36 of the transmitter 12 as well as of the receiver 14 and ensures beam bundling.
  • the circuit board 10 preferably has a circuit with the required transmission and evaluation electronics and is connected to the vehicle electrical system via a plug (not shown).
  • the housing cover 6 has a cylindrical or cuboid contour with the side parts 18 pulled down. These are used for connection to lateral latching webs 22 of the carrier plate 20, which forms the lower part or the second module unit 19 of the rain sensor 2.
  • the carrier plate 20 preferably has a round or rectangular shape that is adapted to the contour of the housing cover 6 and is applied to a windshield 34 with an underside.
  • connection to the windshield 34 is expediently made via an adhesive layer 32, with which a joining surface 31 on the underside of the carrier plate 20 can be connected to the windshield.
  • the rain sensor 2 is thus applied flush and firmly to the surface of the glass pane 34.
  • a transparent adhesive film, a reaction or hot melt adhesive or the like is used in particular as the adhesive layer 32. in question.
  • the connection to the housing cover 6 is made via latches 24 protruding laterally from the vertically upward latching webs 22, which snap into corresponding recesses (not shown) on the inner sides of the side parts 18 and in this way for a firm but detachable connection of the upper part if necessary 4 can provide with the lower part of the support plate.
  • the carrier plate 20 is also provided with a transparent structural component 26 for coupling the light beams in and out of the rain sensor 2 and into the glass pane 34.
  • a drop of water 40 is indicated, which ensures a change in the refraction conditions at the interface with the air. This changed light refraction results in a variable signal weakening of the light component detected by the receiver and is a measure of the wetting of the windshield 34 with wet precipitation.
  • the structural component 26 of the carrier plate 20 has a first external light barrier 28 which covers an inner region lying between a coupling-out point for light emitted by the transmitter 12 and a coupling-in point for light detected by the receiver 14 and which is impermeable to the light processed by the transmitter 12 and receiver 14 is.
  • the first extraneous light barrier 28 can ensure that as far as possible all ambient light components are filtered out in the light hitting the receiver 14 remain, whereby the reliability of the signals supplied by the rain sensor 2 can be increased.
  • a second external light barrier 30 is located on the underside of the carrier plate 20 in an area outside the coupling and decoupling point and thus in an area around the first external light barrier 28.
  • the second external light barrier 30 can be made of the same material as the first external light barrier 28 second extraneous light barrier, however, an aluminum sheet or the like is also particularly suitable. , which is provided with the necessary breakthroughs.
  • the first external light barrier 28 can be implemented, for example, with a lacquer layer or with a plastic layer, which are preferably applied to the structural component 26 by means of an IMD method (in-mold decoration method).
  • the lacquer or plastic layer is already introduced into the injection mold before it is filled with plastic under pressure.
  • the finished lacquer or plastic layer is then located on the finished plastic component.
  • the plastic layer can in particular have a two-layer structure with a first layer made of a plastic mask and a second layer made of an optically active plastic film.
  • the aluminum sheet of the second external light barrier 30 can optionally be glued to the carrier plate 20 or connected to it by means of the injection molding process.
  • the plastic mask can preferably have punched-out openings at the coupling and decoupling points of the beam path 36, as a result of which the light exit and light entry regions of the mask film are defined.
  • the color film can in particular have a filter effect for extraneous light with a different wavelength range. In this way, the signal quality of the rain sensor 2 can be further improved.
  • the first extraneous light barrier 28 can optionally be applied to the inside of the carrier plate 20 facing the transmitter 12 and receiver 14. However, it can also be attached to the underside facing the glass pane 34.
  • the second external light barrier 30 can also be optionally applied outside or inside.
  • FIGS. 4 to 6 show a variant of the rain sensor 2 according to the invention, in which coupling cushions 38 are provided in the beam path 36 on the structural component 26.
  • These transparent and flexible coupling cushions 38 can ensure that the beam path 36 inside the rain sensor 2 runs exclusively in transparent solid bodies and no longer in air.
  • the coupling cushions 38 which are preferably made of transparent and elastomeric plastic, can optionally also be introduced using an injection molding process and firmly connected to the structural component 26 of the carrier plate 20.
  • the lenses 16 mounted in the light guide carrier 8 are extended correspondingly far in the direction of the structural component 26 (cf. FIG. 4) and have in this variant ante a cylindrical extension that follows the beam path 36.
  • the coupling cushions 38 each fill the entire space between the lenses 16 and the structural component 26 (cf. FIG. 6). Only in this way can the entire beam path 36 be filled with the coupling cushion 38. As a result, interfaces to air are avoided in the transition from the sensor unit to the carrier part, and thus scattering and reflection losses are avoided or reduced.
  • a further alternative variant can provide that the interspaces between transmitter 12 and associated lens 16 and / or between receiver 14 and associated lens are each provided with coupling cushions (not shown). This variant excludes any possible further boundary layer transition of the beam path between air and transparent structures.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Regensensor (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer wenigstens einen Sender (12) und wenigstens einen Empfänger (14) für elektromagnetische Wellen (Lichtwellen) aufweisenden Messstrecke, in der eine die Wellenausbreitung zwischen dem wenigstens einen Sender (12) und dem wenigstens einen Empfänger (14) derart beeinflussende Windschutzscheibe angeordnet ist, dass sich bei Ausbildung eines Belages auf der Windschutzscheibe, insbesondere bei einer Benetzung durch feuchten Niederschlag, ein vom Empfänger (14) detektiertes Ausgangssignal ändert. Der Regensensor (2) weist weiterhin Strukturen auf zur Ein- und Auskoppelung der elektromagnetischen Wellen die strahlungsbündelnde Eigenschaften aufweisen. Es ist vorgesehen, dass der Regensensor (2) aus wenigstens zwei miteinander verbindbaren Moduleinheiten (7) und (19) aufgebaut ist, wobei einer der Modul einheiten (7, 19) optische und elektronische Komponenten aufweist.

Description

Regensensor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Regensensor, insbeson- dere für ein Kraftfahrzeug nach Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Stand der Technik
Es sind Regensensoren in zahlreichen unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Üblicherweise besteht ein solcher Sensor aus einer optischen Sende- E pfangsstrecke . Ein unter einem Winkel von ca. 45 Grad in die Fahrzeugscheibe eingekoppeltes Licht wird unter Totalreflexion an der trockenen äußeren Grenzfläche reflektiert und trifft in einen in passendem Winkel ausgerichteten optischen Eimpfänger. Stehen Wassertropfen oder steht ein Wasserfilm auf der Außenfläche der Scheibe, so tritt keine Total- reflexion mehr auf, sondern es wird ein erheblicher Teil des Lichts nach außen abgestrahlt. Das Empfangssignal wird dadurch deutlich geschwächt. Der Grad dieser Abschwächung kann als Maß für die Be- netzung der Scheibe mit Wasser verwendet werden. Das gewonnene Signal kann bspw. als Eingangssignal einer Einschaltsteuerung einer Scheibenwischvor- richtung dienen. Gattungsgemäße Regensensoren mit optischen Sende-E pfangsstrecken sind bspw. aus der DE 100 41 776 AI und aus der DE 100 60 964 AI bekannt .
Die bekannten Regensensoren unterscheiden sich hin- sichtlich ihrer Befestigung an der Windschutzscheibe und hinsichtlich ihres Aufbaus . So sind einteilige und zweiteilige Ausführungen bekannt. Ein einteiliger Regensensor wird üblicherweise über ein zusätzlich an der Scheibe anzubringendes Befesti- gungselement an die Scheibe gepresst, was auch als Anpresskoppelung bezeichnet wird. Bei der sog. Klebekoppelung wird meist ein zweiteiliger Regensensor verwendet. Ein Teil davon wird dabei direkt an die Scheibe geklebt. Dieses Teil wird meist als Träger- platte bezeichnet, in die ein Linsensystem integriert ist. Die Klebeverbindung kann hierbei über ein sog. Koppelkissen hergestellt werden, das typischerweise eine ca. 1,5 bis 2 mm dicke und optisch transparente Haftklebefolie aus Polyacrylat o. dgl . ist. Die elektronische Einheit mit dem Sender und dem Empfänger wird nach der Klebung des optischen Teils mit diesem verbunden, bspw. mittels Schnapphaken oder mittels eines Schiebemechanismus.
Vorteile der Erfindung
Bei einem Regensensor, der eine Messstrecke mit wenigstens einem Sender und wenigstens einem Empfänger für elektromagnetische Wellen aufweist, ist in der Messstrecke eine die Wellenausbreitung zwischen dem Sender und dem Empfänger beeinflussende Glasscheibe angeordnet. Die Beeinflussung erfolgt derart, dass sich bei Ausbildung eines Belages auf der Scheibe ein vom Empfänger detektiertes Ausgangssig- nal ändert. Der Regensensor weist weiterhin Strukturen zur Ein- und Auskoppelung der elektromagnetischen Wellen auf, die strahlungsbundelnde Eigenschaften aufweisen. Gemäß der Erfindung ist der Re- gensensor aus wenigstens zwei miteinander verbindbaren Moduleinheiten aufgebaut.
Die elektromagnetischen Wellen sind bei einer bevorzugten Ausgestaltung bzw. Anwendung des Regen- sensors Lichtwellen. Diese können im Wesentlichen Wellenlängenanteile im sichtbaren Bereich als auch im nicht sichtbaren Bereich aufweisen. Insbesondere Infrarotlicht eignet sich gut für die vorliegende Anwendung. Bei der Glasscheibe handelt es sich vor- zugsweise um eine Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges, bei dem der Regensensor vorzugsweise zum Einsatz kommt. Der Belag auf der Windschutzscheibe kann insbesondere ein feuchter Niederschlag, bspw. Regen oder Nebel sein.
Eine erste Moduleinheit kann mittels einer lösbaren Rast- oder Steckverbindung mit einer zweiten Moduleinheit verbunden werden. Die zweite Moduleinheit weist vorzugsweise eine mit der Windschutzscheibe verbindbare Fügefläche auf. Diese Fügefläche kann mittels einer transparenten Klebstoffschicht auf der Windschutzscheibe befestigt werden. Mit einer solchen Anordnung kann in vorteilhafter Weise ein zweiteiliger Regensensor-Aufbau realisiert werden, der ein an die Scheibe klebbares Trägerteil um- fasst, dass sehr robust und einfach aufgebaut und damit auch sehr kostengünstig realisierbar ist. Zusätzlich kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung eine sehr geringe Baugröße des Sensors, sowohl hin- sichtlich der Sensorhöhe als auch der lateralen Ausdehnung erreicht werden.
Die Trägerplatte ist zumindest partiell transparent und kann mittels einer transparenten Haftfolie o. dgl. an die Windschutzscheibe geklebt werden. Für die haftende Verbindung kann wahlweise auch ein transparenter Reaktions- bzw. Schmelzklebstoff eingesetzt werden. Die erste Moduleinheit umfasst im Wesentlichen ein Oberteil mit einem Gehäusedeckel sowie darin befindlichen elektronischen Komponenten. Im Gehäusedeckel ist eine Leiterplatte sowie der optische Sender und Empfänger befestigt. Die erste Moduleinheit beinhaltet somit das eigentliche Sensorteil und ist getrennt vom Trägerteil auf diesem zu montieren.
Das Trägerteil bzw. die Trägerplatte enthält keine Linsen oder andere, den Strahlungsgang ablenkende optische Komponenten. Das Trägerteil weist somit keine komplexe Linsengeometrie auf. Der Strahlengang bis zum Eintreten in das Trägerteil bzw. nach dem Austreten aus dem Trägerteil kann durch lichtbeeinflussende Komponenten wie Linsen, Lichtleiter und Spiegel gestaltet werden, die mit der Sensoreinheit und damit eng mit den Licht emittierenden und Licht detektierenden Bauelementen auf der Leiterplatte der Sensoreinheit verbunden sind. Hierdurch lässt sich eine erhöhte Lichtausbeute auf- grund von geringen Streuverlusten innerhalb des Sensors sowie eine bessere Trennung des emittierten Strahls vom empfangenen Strahl innerhalb des Sensors erreichen. Die Trägerplatte kann an einer der Fügefläche abgewandten Seite Raststege zur lösbaren Rastverbindung mit der ersten Moduleinheit aufweisen. Alternativ kann die Trägerplatte mit dem Oberteil auch durch eine Schiebeverrastung o. dgl. verbunden werden.
Der erfindungsgemäße Regensensor weist weiterhin vorzugsweise eine Fremdlichtsperre auf, die als formstabile oder nicht formstabile Komponente auf die Strukturen zur Ein- und Auskoppelung der elektromagnetischen Wellen aufgebracht sein kann und für eine Verbesserung der Signalgüte durch Abschirmung von Fremdlichtanteilen sorgt. Die Strukturen zur Ein- und Auskoppelung der elektromagnetischen Wel- len bestehen vorzugsweise im Wesentlichen aus transparentem Kunststoff, insbesondere aus spritzgegossenem Kunststoff. Die Strukturen lassen sich besonders vorteilhaft als integriertes Strukturbauteil herstellen. Hierauf lässt sich die Fremdlicht- sperre in einfacher Weise aufbringen, bspw. als Kunststoffschicht, die nur in den Bereichen der Messstrecke für die elektromagnetischen Wellen durchlässig bzw. transparent ist. In Bereichen der Messstrecke kann diese Kunststoffschicht vorzugs- weise mit Öffnungen versehen sein, die sich insbesondere durch Ausstanzen an den vorgesehenen Stellen herstellen lassen.
Weiterhin kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zwischen den optischen Komponenten der Trägerplatte und dem Sender bzw. dem Empfänger ein optisch transparentes Koppelkissen angeordnet sein. Dieses Koppelkissen besteht aus einem elasto- meren und transparenten Kunststoff und kann die luftgefüllten Räume innerhalb des Sensors ausfüllen. Mittels diesem zusätzlichen Elastomerkissen auf den Lichteintritts- bzw. -austrittsflächen auf der Oberseite des Trägerteils kann eine direkte Koppelung zu den Lichtleiterstrukturen der Sensoreinheit ermöglicht werden. Hierdurch werden im Ü- bergang von der Sensoreinheit zum Trägerteil Grenzflächen zu Luft vermieden und damit Streu- und Reflexionsverluste vermieden bzw. reduziert. Dieses Koppelkissen kann bspw. aus SEBS oder Silikon bestehen, das entweder bereits auf das Trägerteil aufgebracht sein kann, bspw. mittels Spritzguss, bei der Montage eingelegt wird oder bereits auf die Linsen aufgebracht sein kann, bspw. mittels Spritz- guss. Das Elastomerkissen ist im montierten Zustand vorzugsweise leicht komprimiert, um bei allen auftretenden Toleranzfällen des Trägerteils, der Sensoreinheit und deren Verbindung eine flächige gegenseitige Ankoppelung zu gewährleisten.
Die optischen lichtbeeinflussenden Komponenten wie Linsen und Lichtleiter sind bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform in unmittelbarer Nähe zu lichtemittierenden und lichtdetektierenden Bauelementen angeordnet und können diese ggf. auch seitlich umschließen. Hierdurch wird eine erhöhte Lichtausbeute durch weniger Streuverluste und eine bessere Trennung des emittierten Strahls vom empfangenen Strahl innerhalb des Sensors erreicht.
Der erfindungsgemäße Regensensor weist eine optimierte Linsen- bzw. Lichtleitergeometrie auf, so dass diese möglichst nahe an das Trägerteil heran reichen. Je näher sich die Linsen bzw. Lichtleiter am Trägerteil befinden, desto kleiner kann die Sensoreinheit und der gesamte Regensensor gebaut werden. D.h. aufgrund des verkleinerten bzw. verkürzten Strahlengangs kann die Sensorhöhe, -länge und Sensorbreite verringert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend in bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 ein Oberteil eines erfindungsgemäßen Regensensors in schematischer Darstellung,
Figur 2 eine Trägerplatte des Regensensors in schematischer Darstellung,
Figur 3 den Regensensor in zusammen gebautem Zustand und schematischer Darstellung,
Figur 4 ein Oberteil einer alternativen Variante des erfindungsgemäßen Regensensors in schematischer Darstellung,
Figur 5 eine Trägerplatte der alternativen Vari- ante des Regensensors in schematischer
Darstellung und
Figur 6 die alternative Variante des Regensensors in zusammen gebautem Zustand.
In den Figuren 1 bis 6 ist ein Regensensor 2 in schematischen Darstellungen und in zwei alternativen Varianten gezeigt. Gleiche Teile in den Figuren sind grundsätzlich mit gleichen Bezugszeichen ver- sehen und werden teilweise nicht mehrfach erläutert. Der Regensensor 2 umfasst eine erste Moduleinheit 7, die im Wesentlichen die elektronischen und optischen Komponenten umfasst (vgl. Figur 1) . Die erste Moduleinheit 7 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Oberteil 4 mit einem Gehäusedeckel 6. Die erste Moduleinheit 7 beinhaltet somit die eigentlichen Komponenten des Regensensors. Mit der ersten Moduleinheit 7 ist eine zweite Moduleinheit 19 verbindbar (vgl. Figur 2). Die zweite Moduleinheit 19 umfasst im Wesentlichen eine Trägerplatte 20, die über eine Klebeverbindung auf einer Windschutzscheibe 34 befestigbar ist und auf die die erste Moduleinheit 7 über eine lösbare Rastverbindung aufsteckbar ist. Der zusammen gebaute Regensensor 2 ist anhand der Figur 3 verdeutlicht.
Im Gehäusedeckel 6 des Oberteils 4 ist eine Leiter- platte 10 befestigt, auf der ein Sender 12 sowie ein Empfänger 14 angeordnet ist. Der Sender 12 kann insbesondere eine LED sein. Der Empfänger 14 kann insbesondere eine Photodiode o. dgl . sein. Die Wellenlängenbereiche von Sender 12 und Empfänger 14 sind zweckmäßigerweise so aufeinander abgestimmt, dass der Sender 12 einen relativ schmalen Wellenlängenbereich abstrahlt und der Empfänger 14 im Wesentlichen nur für diesen Wellenlängenbereich empfindlich ist. Sender 12 und Empfänger 14 befinden sich an gegenüber liegenden Enden der Leiterplatte 10, so dass ein Strahlengang 36 mit schräg ausfallendem und schräg einfallendem Licht gebildet werden kann. Der Ein- und Ausfallswinkel ist gleich und kann in einem sinnvollen Bereich von 42 bis 65 Grad liegen.
Unterhalb der Leiterplatte 10 ist ein Lichtleiter- träger 8 angeordnet, der mit Linsen 16 versehen ist. In jedem Strahlengang 36 des Senders 12 wie auch des Empfängers 14 ist eine derartige Linse 16 angeordnet, die für eine Strahlbündelung sorgt.
Die Leiterplatte 10 weist vorzugsweise eine Schaltung mit der erforderlichen Sende- und Auswerteelektronik auf und ist über einen Stecker (nicht dargestellt) mit dem Fahrzeugbordnetz verbunden.
Der Gehäusedeckel 6 weist eine zylindrische oder quaderförmige Kontur mit herunter gezogenen Seitenteilen 18 auf. Diese dienen zur Verbindung mit seitlichen Raststegen 22 der Trägerplatte 20, die das Unterteil bzw. die zweite Moduleinheit 19 des Regensensors 2 bildet. Die Trägerplatte 20 weist vorzugsweise eine runde oder rechteckför ige Kontur auf, die der Kontur des Gehäusedeckels 6 angepasst ist und ist mit einer Unterseite auf einer Windschutzscheibe 34 aufgebracht.
Die Verbindung zur Windschutzscheibe 34 erfolgt zweckmäßigerweise über eine Klebstoffschicht 32, mit der eine Fügefläche 31 an der Unterseite der Trägerplatte 20 mit der Windschutzscheibe verbunden werden kann. Damit ist der Regensensor 2 bündig und fest auf der Oberfläche der Glasscheibe 34 aufgebracht. Als Klebstoffschicht 32 kommt insbesondere eine transparente Haftfolie, ein Reaktions- oder Schmelzklebstoff o. dgl . in Frage. Die Verbindung zum Gehäusedeckel 6 erfolgt über seitlich aus den senkrecht nach oben gezogenen Raststegen 22 ragende Rastnasen 24, die in entsprechende Vertiefungen (nicht dargestellt) an den Innenseiten der Seitenteile 18 einrasten und auf diese Weise für eine feste, jedoch im Bedarfsfall lösbare Verbindung des Oberteils 4 mit dem Unterteil der Trägerplatte sorgen können.
Die Trägerplatte 20 ist weiterhin mit einem transparenten Strukturbauteil 26 zur Ein- und Auskoppe- lung der Lichtstrahlen aus dem Regensensor 2 und in die Glasscheibe 34 versehen. An der Außenseite der Windschutzscheibe 34 ist ein Wassertropfen 40 angedeutet, der für eine Veränderung der Brechungsverhältnisse an der Grenzfläche zur Luft sorgt. Diese veränderte Lichtbrechung resultiert in einer variablen Signalabschwächung des vom Empfänger detek- tierten Lichtanteils und ist ein Maß für die Benetzung der Windschutzscheibe 34 mit feuchtem Niederschlag.
Das Strukturbauteil 26 der Trägerplatte 20 weist eine erste Fremdlichtsperre 28 auf, die einen zwischen einer Auskoppelstelle für vom Sender 12 ausgestrahltes Licht und einer Einkoppelstelle für vom Empfänger 14 detektiertes Licht liegenden inneren Bereich abdeckt und die für das vom Sender 12 und Empfänger 14 verarbeitete Licht undurchlässig ist. Die erste Fremdlichtsperre 28 kann dafür sorgen, dass im auf den Empfänger 14 treffenden Licht weitest gehend alle Umgebungslichtanteile ausgefiltert bleiben, wodurch die Zuverlässigkeit der vom Regensensor 2 gelieferten Signale erhöht werden kann.
Eine zweite Fremdlichtsperre 30 befindet sich an der Unterseite der Trägerplatte 20 in einem Bereich außerhalb der Ein- und Auskoppelstelle und damit in einem Bereich um die erste Fremdlichtsperre 28. Die zweite Fremdlichtsperre 30 kann aus dem gleichen Material bestehen wie die erste Fremdlichtsperre 28. Für die zweite Fremdlichtsperre eignet sich jedoch insbesondere auch ein Aluminiumblech o. dgl . , das mit den erforderlichen Durchbrüchen versehen ist.
Die erste Fremdlichtsperre 28 kann bspw. mit einer Lackschicht oder mit einer Kunststoffschicht realisiert werden, die vorzugsweise mittels eines sog. IMD-Verfahrens (In-Mold-Decoration-Verfahren) auf das Strukturbauteil 26 aufgebracht sind. Hierbei wird die Lack- oder Kunststoffschicht bereits in die Spritzgussform eingebracht, bevor diese unter Druck mit Kunststoff befüllt wird. Auf dem fertigen Kunststoffbauteil befindet sich dann die damit fest verbundene Lack- oder Kunststoffschicht . Die Kunst- stoffschicht kann insbesondere einen zweischichtigen Aufbau mit einer ersten Schicht aus einer Kunststoffmaske und einer zweiten Schicht aus einer optisch aktiven Kunststofffolie aufweisen. Das Aluminiumblech der zweiten Fremdlichtsperre 30 kann wahlweise auf die Trägerplatte 20 aufgeklebt oder mittels des Spritzgießprozesses mit dieser verbunden werden. Die Kunststoffmaske kann vorzugsweise ausgestanzte Durchbrüche an den Ein- und Auskoppelstellen des Strahlengangs 36 aufweisen, wodurch die Lichtaustritts- und die Lichteintrittsbereiche der Maskenfolie definiert sind. Die Farbfolie kann insbesondere eine Filterwirkung für Fremdlicht mit anderem Wellenlängenbereich aufweisen. Auf diese Weise kann die Signalgüte des Regensensors 2 weiter verbessert werden.
Die erste Fremdlichtsperre 28 kann wahlweise an der dem Sender 12 und Empfänger 14 zugewandten Innenseite der Trägerplatte 20 aufgebracht sein. Sie kann jedoch ebenso an der der Glasscheibe 34 zuge- wandten Unterseite angebracht sein. Auch die zweite Fremdlichtsperre 30 kann wahlweise außen oder innen aufgebracht sein.
In den Figuren 4 bis 6 ist eine Variante des erfin- dungsgemäßen Regensensors 2 dargestellt, bei der im Strahlengang 36 auf das Strukturbauteil 26 aufgebrachte Koppelkissen 38 vorgesehen ist. Diese transparenten und flexiblen Koppelkissen 38 können dafür sorgen, dass der Strahlengang 36 im Inneren des Regensensors 2 ausschließlich in transparenten Festkörpern verläuft und nicht mehr in Luft. Die vorzugsweise aus transparentem und elastomerem Kunststoff bestehenden Koppelkissen 38 können wahlweise ebenfalls mit einem Hinterspritzverfahren eingebracht und mit dem Strukturbauteil 26 der Trägerplatte 20 fest verbunden werden. Die im Lichtleiterträger 8 montierten Linsen 16 sind entsprechend weit in Richtung zum Strukturbauteil 26 verlängert (vgl. Figur 4) und weisen bei dieser Vari- ante einen zylindrischen Fortsatz auf, der dem Strahlengang 36 folgt.
Die Koppelkissen 38 füllen jeweils den gesamten Zwischenraum zwischen Linsen 16 und Strukturbauteil 26 aus (vgl. Figur 6) . Nur auf diese Weise kann der gesamte Strahlengang 36 mit dem Koppelkissen 38 ausgefüllt werden. Hierdurch werden im Übergang von der Sensoreinheit zum Trägerteil Grenzflächen zu Luft vermieden und somit Streu- und Reflexionsverluste vermieden bzw. gemindert.
Eine weitere alternative Variante kann vorsehen, dass auch die Zwischenräume zwischen Sender 12 und zugehöriger Linse 16 und/oder zwischen Empfänger 14 und zugehöriger Linse jeweils mit Koppelkissen (nicht dargestellt) versehen sind. Diese Variante schließt jeden möglichen weiteren Grenzschichtübergang des Strahlengangs zwischen Luft und transpa- renten Strukturen aus.

Claims

Patentansprüche
1. Regensensor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer wenigstens einen Sender und wenigstens einen Empfänger für elektromagnetische Wellen
(Lichtwellen) aufweisenden Messstrecke, in der eine die Wellenausbreitung zwischen dem wenigstens einen Sender und dem wenigstens einen Empfänger derart beeinflussende Windschutzscheibe angeordnet ist, dass sich bei Ausbildung eines Belages auf der Windschutzscheibe, insbesondere bei einer Benetzung durch feuchten Niederschlag, ein vom Empfänger detektiertes Ausgangssignal ändert, und mit Strukturen zur Ein- und Auskoppelung der elektromagnetischen Wellen, die strahlungsbundelnde Eigenschaften aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Regen- sensor (2) aus wenigstens zwei miteinander verbindbaren Moduleinheiten (7, 19) aufgebaut ist, wobei eine der Moduleinheiten (7, 19) optische und elektrische Komponenten aufweist.
2. Regensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Moduleinheit (7) mittels einer lösbaren Rast- oder Steckverbindung mit einer zweiten Moduleinheit (19) verbindbar ist.
3. Regensensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Moduleinheit (19) eine mit der Windschutzscheibe (34) verbindbare Fügefläche (31) aufweist.
4. Regensensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die flache Fügefläche (31) mittels einer transparenten Klebstoffschicht (32) auf der Windschutzscheibe (34) befestigbar ist.
5. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trägerplatte (20) der zweiten Moduleinheit (19) an einer der Fügefläche (31) abgewandten Seite Raststege (22) zur lösbaren Rastverbindung mit der ersten Moduleinheit (7) aufweist.
6. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mo- duleinheit (7) im Wesentlichen ein Oberteil (4) mit einem Gehäusedeckel (6) sowie darin befindlichen optischen und elektronischen Komponenten umfasst.
7. Regensensor nach Anspruch 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass im Gehäusedeckel (6) eine Leiterplatte (8) sowie der optische Sender (12) und der optische Empfänger (14) befestigt ist.
8. Regensensor nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (20) wenigstens eine Fremdlichtsperre (28, 30) zur Abschirmung von nicht aus dem Sender (12) emittierten Lichtanteilen aufweist.
9. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den optischen Komponenten in der Trägerplatte (20) und Sender (12) bzw. Empfänger (14) ein optisch transparentes Koppelkissen (38) angeordnet ist.
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