DE4142146C2

DE4142146C2 - Sensoreinrichtung

Info

Publication number: DE4142146C2
Application number: DE4142146A
Authority: DE
Inventors: Berthold Esders; Norbert Bendicks
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2011-12-21
Also published as: BR9201579A; DE4142146A1; US5323637A

Description

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

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

Durch die DE 32 43 372 A1, die DE 33 14 770 C2, die DE 40 06 174 C1, die DE 40 06 420 A1, die DE 40 17 063 A1 und die DE 40 19 066 A1 sind Einrichtungen zum Steuern einer motorisch betriebenen Scheibenwischeinrichtung bekannt geworden, wobei über einen an der inneren Oberfläche einer transparenten Scheibe angebrachten Strahlenleitkörper von einem zugeordneten Strahlensender emittierte Strahlen in die transparente Scheibe eingekoppelt und nach mindest einer Reflexion an der äußeren Oberfläche der Scheibe über den Strahlenleitkörper wieder ausgekoppelt und zu einem zugeordneten Strahlenempfänger geleitet werden. Die Strahlenleitkörper können - wie aus einigen der vorgenannten Druckschriften hervorgeht - mehrfach vorhanden sowie prinzipiell trapezförmig ausgebildet und auf unterschiedliche Art und Weise z. B. mittels ebenfalls aus einigen der erwähnten Druckschriften hervorgehendem Klebemittel an der transparenten Scheibe befestigt sein.

Bei einer über ein Klebemittel vorzunehmenden Befestigung besteht das Problem, daß eine einwandfreie Klebung gewährleistet sein muß und zwar, um neben einer sicheren Halterung optisch einwandfreie Strahlenwege zu garantieren, denn jede Abweichung in der Ausrichtung des Strahlenleitkörpers und Störstellen in den Strahlenwegen beeinträchtigen in einem erheblichen Umfang das Meßergebnis und damit die Funktion der Scheibenwischeinrichtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, daß sichergestellt ist, daß die der inneren Oberfläche der Scheibe zugewandte Oberfläche des jeweiligen Strahlenleitkörpers parallel zu derselben sich erstreckt und daß der optische Kleber in einer homogenen Verteilung zwischen die Scheibe und den jeweiligen Strahlenleitkörper einbringbar ist.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform sind zur Vergrößerung der Meßfläche zwei Strahlenleitkörper II*, II** zu einer Blockeinheit zusammengefaßt, wobei die beiden Basiskörper IIa*, IIa** einstückig miteinander verbunden sind. Um eine Beeinflussung der in dem einen Strahlenleitkörper II* sich einstellenden Strahlenwege durch die im anderen Strahlenleitkörper II** sich einstellenden Strahlenwege zu verhindern, ist eine der Einfachheit halber nicht dargestellte optische Trennung mit Hilfe von zugeordneten Trennwänden und in der Blockeinheit vorhandenen Freischnitten realisiert. Zwecks Ankopplung der Blockeinheit an die Scheibe I sind im Bereich von einem Seitenrand II_1a der aus den beiden vorderen Oberflächen II₁*, II₁** der Strahlenleitkörper bestehenden vorderen Gesamtoberfläche wiederum zwei symmetrisch zur Längsachse der vorderen Gesamtoberfläche liegende, jeweils die gleiche Höhe aufweisende kuppenförmige Erhebungen 1a, 1b vorhanden, während im Bereich des dem einen Seitenrand II_1a gegenüberliegenden anderen Seitenrandes II_1b eine kuppenförmige Erhebung 1c vorgesehen ist. Diese ist in symmetrischer Ausrichtung auf die beiden anderen Erhebungen 1a, 1b auf der Längsachse der vorderen Gesamtoberfläche II₁* und II₁** angeordnet und weist eine Höhe auf, die gleich derjenigen der beiden anderen Erhebungen 1a und 1b ist.

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

Damit die in der Praxis sich geometrisch nicht regelmäßig ausbildende Grenzlinie der Klebeschicht bzw. die Kontur des bzw. der Strahlenleitkörper(s) von außen nicht als prägnante Konfiguration zu sehen ist, wird die Scheibe 1 an ihrer inneren Oberfläche 12 in ihrer den Seitenrändern II_1a bis II_1d zugeordneten Zone mit einer rahmenförmig ausgebildeten, z. B. durch Bedruckung oder Ätzung hergestellten Struktur versehen, um in dieser Zone die Durchsicht zu verhindern. Um weiterhin einen Einblick in die Sensoreinrichtung von außen zu unterbinden, wird entweder der Kleber oder der Strahlenleitkörper in einer für die vom Strahlensender emittierten Strahlen - wie z. B. Infrarotstrahlen - durchlässigen, jedoch optisch undurchsichtigen Art und Weise dunkel eingefärbt.

Claims

1. Sensoreinrichtung zur Erfassung des Benetzungsgrades einer transparenten Scheibe, insbesondere einer Glasscheibe, mit insbesondere tropfenförmigem Niederschlag, die einen im wesentlichen trapezförmigen Strahlenleitkörper mit einer rechteckförmigen vorderen Oberfläche als Grundfläche, eine dazu parallele hintere Oberfläche und zwei unter einem optischen Winkel von etwa 90° gegeneinander geeignete, gleichgroß ausgebildete Seitenflächen aufweist, wobei die vordere Oberfläche mit einem optischen Kleber an die nicht dem Niederschlag ausgesetzte innere Oberfläche der Scheibe im Bereich des von einer motorisch betriebenen Scheibenwischeinrichtung erfaßten Wischfeldes angekoppelt ist und die mit einem der einen der zwei Seitenflächen zugeordneten Strahlensender sowie einem der anderen der zwei Seitenflächen zugeordneten Strahlenempfänger versehen ist, wobei der Strahlensender und der Strahlenempfänger in räumlicher Trennung derart einander zugeordnet sind, daß vom Strahlenempfänger aufgrund der vom Strahlensender emittierten und von dem auf der Scheibe befindlichen Niederschlag beeinflußten und auf ihn auftreffenden Strahlen ein vom Benetzungsgrad der Scheibe an Niederschlag abhängiges Signal abgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Scheibe (I) zugewandten, rechteckförmigen vorderen Oberfläche (II₁) des Strahlenleitkörpers (II) im Bereich von einem ersten Seitenrand (II_1a) desselben zwei kuppenförmige, jeweils die gleiche Höhe aufweisende, im Abstand voneinander sowie symmetrisch zur Mittellinie der vorderen Oberfläche (II₁) liegende Erhebungen (1a, 1b) angeordnet sind und im Bereich des dem ersten Seitenrand (II_1a) gegenüberliegenden zweiten Seitenrandes (II_1b) zumindest eine weitere kuppenförmige Erhebung (1c) in symmetrischer Ausrichtung auf die beiden erstgenannten Erhebungen (1a, 1b) angeordnet ist, die eine der Höhe der beiden erstgenannten Erhebungen (1a, 1b) gleiche Höhe aufweist,
daß im Bereich der beiden anderen die vordere Oberfläche begrenzenden Seitenränder (II_1c, II_1d) jeweils eine parallel zu diesen Seitenrändern (II_1c, II_1d) sich fast vollständig über die Länge derselben erstreckende stegartige Erhebung (2a, 2b) angeordnet ist, deren Höhe geringfügig kleiner als die der kuppenförmigen Erhebungen (1a, 1b, 1c) ist und
daß in dem Strahlenleitkörper (II) mindestens ein von der hinteren Oberfläche zur vorderen Oberfläche (II₁) verlaufender Durchbruch (3) außerhalb der Strahlenwege im mittleren Bereich des Strahlenleitkörpers (II) vorgesehen ist.

2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich ein oder mehrere Strahlenleitkörper vorhanden sind,
daß die Strahlenleitkörper (II*, II**) optisch voneinander getrennt, zu einer Blockeinheit zusammengefaßt sind,
daß die beiden kuppenförmigen Erhebungen (1a, 1b) im Bereich von einem ersten Seitenrand (II_1a) der durch die Zusammenfassung der vorderen Oberflächen (II₁*, II₁**) gebildeten, rechteckförmigen Gesamtfläche angeordnet sind,
daß eine oder mehrere weitere kuppenförmige Erhebungen (1c) im Bereich des dem einen Seitenrand (II_1a) gegenüberliegenden zweiten Seitenrandes (II_1b) der Gesamtfläche vorhanden sind,
daß jeweils eine der beiden stegartigen Erhebungen (2a, 2b) im Bereich einer der beiden den Mittelpunkt der Gesamtfläche am nächsten liegenden Seitenränder (II_1c, II_1d) angeordnet ist und daß der Durchbruch (3) im mittleren Bereich der Blockeinheit vorhanden ist.

3. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kuppenförmigen Erhebungen (1a, 1b, 1c) eine derartige Höhe aufweisen, daß eine gleichmäßige Verteilung des zwischen die jeweilige vordere Oberfläche (II₁; II₁*, II₁**) des jeweiligen Strahlenleitkörpers (II; II*, II**) und die zugewandte innere Oberfläche (I₂) der Scheibe (I) über den Durchbruch (3) zuzuführenden optischen Klebers gewährleistet ist.

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

5. Sensoreinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stegartigen Erhebungen (2a, 2b) eine Höhe aufweisen, die um etwa 0,1 mm geringer bemessen ist als die Höhe der kuppenförmigen Erhebungen (1a, 1b, 1c).

6. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) in ihrem den Seitenrändern (II_1a, II_1b, II_1c, II_1d) des jeweiligen Strahlenleitkörpers (II; II*, II**) zugeordneten Bereich mit einer rahmenartig ausgeführten, die kuppenförmigen Erhebungen (1a, 1b, 1c) und die stegartigen Erhebungen (2a, 2b) überdeckenden Struktur versehen ist und daß der Kleber in einer für die emittierten Strahlen durchlässigen Art und Weise dunkel eingefärbt ist.

7. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (I) in ihrem den Seitenrändern (II_1a, II_1b, II_1c, II_1d) des jeweiligen Strahlenleitkörpers (II; II*, II**) zugeordneten Bereich mit einer rahmenartig ausgeführten, die kuppenförmigen Erhebungen (1a, 1b, 1c) und stegartigen Erhebungen (2a, 2b) überdeckenden Struktur versehen ist und daß der jeweilige Strahlenleitkörper (II; II*, II**) in einer für die emittierten Strahlen durchlässigen Art und Weise dunkel eingefärbt ist.