DE19846969A1 - Regensensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Regensensor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer wenigstens einen Sender und wenigstens einen Empfänger für elektromagnetische Wellen (Lichtwellen) aufweisenden Meßstrecke, in der eine Windschutzscheibe angeordnet ist und die die Wellenausbreitung zwischen dem wenigstens einen Sender und dem wenigstens einen Empfänger derart beeinflußt, daß sich bei Ausbildung eines Belages auf der Windschutzscheibe, insbesondere bei einer Benetzung durch Niederschlag, ein vom Empfänger sensiertes Ausgangssignal ändert. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß alle optischen und elektronischen Komponenten des Regensensors (4) gemeinsam in einem Sensorgehäuse (6) mit einem integrierten Stecker (38) zur elektrischen Verbindung mit einer nachgeschalteten Auswerteeinheit montiert sind.
Description
Die Erfindung betrifft einen Regensensor mit den im
Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Es sind Scheibenwischvorrichtungen für Windschutz
scheiben von Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen eine
Steuerung der Scheibenwischer nicht nur über einen
herkömmlichen Lenkstockhebel, sondern zusätzlich über
einen optischen Regensensor erfolgt. Der optische Re
gensensor umfaßt üblicherweise eine Lichtquelle, de
ren elektromagnetische Strahlung von der Windschutz
scheibe, je nach Feuchtigkeitsbelag auf der Wind
schutzscheibe unterschiedlich reflektiert wird. Der
reflektierte Anteil wird mittels eines Photoelementes
erfaßt, so daß ein dem Feuchtigkeitsbelag entspre
chendes Ausgangssignal des Regensensors bereitge
stellt werden kann. Diese Ausgangssignale können der
art ausgewertet und zur Steuerung der Scheibenwischer
verwendet werden, daß sowohl die Einschaltung als
auch die Wischergeschwindigkeit in Abhängigkeit von
einer gemessenen Regenmenge variiert wird.
Bekannte Regensensoren werden üblicherweise innen an
der Windschutzscheibe angebracht, vorzugsweise hinter
einem Innenrückspiegel. Zur Befestigung werden bei
spielsweise geklebte Metallfüße verwendet. Bekannt
sind daneben auch Befestigungen über einen zusätzli
chen Rahmen, der zuvor mit der Scheibe verbunden wird
und in den später das Regensensorgehäuse eingedrückt
wird.
Der erfindungsgemäße Regensensor mit den im Anspruch
1 genannten Merkmalen weist insbesondere den Vorteil
auf, daß im wesentlichen nur drei Einzelteile zu sei
nem Aufbau erforderlich sind. Der Regensensor besteht
im wesentlichen aus einem Sensorgehäuse mit einem in
tegrierten Stecker, aus dem die elektrischen Leitun
gen zur Verbindung mit einer nachgeschalteten Auswer
teeinheit herausgeführt sind, einer Leiterplatte be
ziehungsweise Platine sowie einem Lichtleitkörper,
der bereits über alle notwendigen optischen Linsen
strukturen verfügt. Dadurch wird ein kostengünstiger,
sehr kompakter und einfach zu montierender Regensen
sor bereitgestellt. Ferner läßt sich der Regensensor
mit wenigen Montageschritten herstellen, so daß die
ser kostengünstig in Massenfertigung produzierbar
ist.
Durch eine Montage aller erforderlichen elektroni
schen und optoelektronischen Bauteile auf einer ge
meinsamen Platine, vorzugsweise in SMD-(Surface Moun
ted Device)-Technik bestückt, lassen sich sehr kom
pakte Sensoren realisieren, die sich zudem im Fahr
zeug problemlos montieren lassen. So kann ein derar
tiger Regensensor deutlich kompakter ausgeführt sein
als bekannte Regensensoren und wie diese beispiels
weise hinter einem Innenrückspiegel an der Innenseite
der Windschutzscheibe montiert sein. Durch den modu
laren und sehr kompakten Aufbau sind Autohersteller
als Abnehmer derartiger Regensensoren in die Lage
versetzt, eine einfache und schnelle und damit sehr
kostengünstige Montage vornehmen zu können, die sich
zudem problemlos automatisieren läßt.
Ein Ausgangssignal des erfindungsgemäßen Regensensors
läßt sich in vorteilhafter Weise zur Ansteuerung ei
ner Scheibenwischvorrichtung und/oder einer Fahrzeug
beleuchtung einsetzen. So kann es beispielsweise bei
stärkerem Regen oder bei Nebel sinnvoll sein, zusätz
liche Nebelscheinwerfer automatisch einzuschalten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann
neben dem Regensensor zusätzlich ein Helligkeitssen
sor für Umgebungslicht integriert sein, der ein weit
gehend vom Tageslicht beeinflußtes Signal liefert und
dementsprechend einen relativ weiten und nach oben
gerichteten Öffnungskegel für einfallendes Licht auf
weist. Vorteilhaft ist weiterhin, wenn der Hellig
keitssensor empfindlich ist auf ultraviolette Licht
anteile, wie sie im Sonnenlicht, nicht jedoch bei
künstlichem Licht, vorkommen. Auf diese Weise kann
eine Fehlauslösung durch starkes künstliches Licht,
beispielsweise bei einer Tunneldurchfahrt, vermieden
werden.
Die Fokussierung des einfallenden Lichts kann in vor
teilhafter Weise durch einen Lichtleitkörper erfol
gen, der gleichzeitig als Grundplatte für das Sensor
gehäuse fungieren kann. Ein solcher Lichtleitkörper
kann beispielsweise aus einem Kunststoff wie PMMA
(Polymethylmetachrylat) im Spritzgußverfahren herge
stellt sein, wobei sich in einfacher Weise optische
Strukturen wie Sammellinsen im Formprozeß einbringen
lassen. Bei Verwendung von infrarotem Licht für die
Regensensorfunktion ist es vorteilhaft, den Licht
leitkörper aus schwarzem PMMA herzustellen und ledig
lich den Lichtdurchtritt für den Umgebungslichtsensor
aus klarem Kunststoff vorzusehen. Dies läßt sich bei
spielsweise durch Verarbeitung im sogenannten Zwei
farbspritzverfahren oder auch durch Kombination, bei
spielsweise durch Verklebung oder Verschweißung,
zweier einfarbiger Kunststoffteile realisieren.
Die Verbindung zur Windschutzscheibe kann entweder
durch einen Rahmen auf der Scheibe und darin einge
klipstem Sensorgehäuse oder auch in sehr einfacher
Weise mittels einer doppelseitig selbstklebenden
transparenten Folie realisiert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen
genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispie
len anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1a eine schematische Seitenansicht eines er
findungsgemäßen Regensensors,
Fig. 1b eine schematische Draufsicht auf den Re
gensensor entsprechend Fig. 1,
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht des er
findungsgemäßen Regensensors in einer Ex
plosionsdarstellung,
Fig. 3a eine alternative Ausführungsform des er
findungsgemäßen Regensensors in einer
schematischen Schnittansicht,
Fig. 3b den Regensensor gemäß Fig. 3a in einer
Draufsicht und
Fig. 4 den Lichtleitkörper in einer perspektivi
schen Darstellung.
Fig. 1a zeigt in einer schematischen Seitenansicht
einen erfindungsgemäßen Regensensor 4, der innen an
einer Windschutzscheibe 2 eines Kraftfahrzeuges befe
stigbar ist. Die Montage des Regensensors 4 hinter
der Windschutzscheibe 2 kann beispielsweise durch
Klebung in Höhe eines hier nicht dargestellten Innen
rückspiegels erfolgen. Bei einer Positionierung hin
ter dem Rückspiegel entsteht keine zusätzliche Sicht
behinderung für einen Fahrer. Die elektronischen und
optoelektronischen Bauteile des Regensensors 4 sind
umschlossen von einem Gehäuse 6, das nach innen hin,
das heißt zum Fahrgastraum, lichtundurchlässig ist.
Die Gehäuseunterseite, die eine flächige Verbindung
zur Windschutzscheibe 2 bildet, stellt ein Lichtleit
körper 10 dar, in den alle zur Funktion erforderli
chen optischen Strukturen eingebracht sind. Dies kann
beispielsweise durch ein Spritzgußverfahren eines ge
eigneten optisch durchlässigen Kunststoffes erfolgen.
Zur optischen Koppelung des Regensensors 4 mit der
Windschutzscheibe ist der Lichtleitkörper 10 über ei
ne beidseitig selbstklebende transparente Klebefolie
36 mit der Windschutzscheibe 2 verbunden.
Fig. 1b zeigt eine schematische Draufsicht auf den
Regensensor 4 entsprechend Fig. 1a. Erkennbar ist
hierbei ein Stecker 38 zur elektrischen Verbindung zu
einer nachgeschalteten, hier jedoch nicht dargestell
ten, Auswerteeinheit. Diese kann anhand der vom Re
gensensor 4 gelieferten Signale eine Scheibenwisch
vorrichtung und/oder eine Fahrzeugbeleuchtung varia
bel ansteuern. Der Stecker 18 ist mit dem Gehäuse 6
integriert, das heißt als eine Baueinheit ausgeführt.
Gehäuse 6 und Stecker 18 können beispielsweise von
einem Kunststoffspritzteil als separates Steckerge
häuse gebildet sein. Der Stecker 38 kann, je nach
Ausführungsform, vier oder beispielsweise acht
Steckerstifte aufweisen, die, in eine montierte Platine im
Gehäuse 6 hineinragen und dort zur Herstellung einer
elektrischen Verbindung verlötet oder verpreßt sind.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht auf den
erfindungsgemäßen Regensensor 4 in einer
Explosionsdarstellung. Im topfförmigen Gehäuse 6, das in
dieser Darstellung nach unten offen ist, ist eine Platine 8
gegen einen Absatz 14 innen im Gehäuse 6 einlegbar, auf der
elektronische und optoelektronische Bauelemente,
beispielsweise in SMD (surface mounted device)-Technik,
montiert sind. Um die Platine 8 im Gehäuse 6 eindeutig zu
fixieren, liegt sie gegen den Absatz 14 im Gehäuse an,
nachdem sie beim Einlegen über die umlaufende Nut 12
gedrückt wurde. Diese hält die Platine 8 fest und hindert
sie so am Herausfallen nach unten. Weiterhin sind die nach
innen in das Gehäuse 6 ragenden Steckerstifte 16 erkennbar,
die mit ihrem einen Ende 16a beispielsweise mit einer
partiellen Lötung oder dergleichen mit den passenden
Leiterbahnen der Platine 8 verbunden werden. Ebenso möglich
ist auch eine leitende Preßverbindung. Mit ihrem anderen
Ende 16b sind die Steckerstifte mit einer Steckkupplung für
den Leitungsanschluß einer nachgeschalteten Auswerteeinheit
kontaktierbar. Als Bauteil ist beispielsweise eine auf der
Oberseite der Platine 8 montierte Leuchtdiode
beziehungsweise LED 15 erforderlich, die sichtbares oder
infrarotes Licht in Form eines gerichteten Lichtstrahles
emittiert. Der Lichtstrahl trifft in einem spitzen Winkel
auf die Windschutzscheibe 2 auf und wird aufgrund deren
Brechungsindex an ihrer äußeren Grenzfläche zur Luft
normalerweise vollständig reflektiert und trifft
auf die Windschutzscheibe 2 auf und wird aufgrund de
ren Brechungsindex an ihrer äußeren Grenzfläche zur
Luft normalerweise vollständig reflektiert und trifft
nahezu vollständig als reflektierter Anteil auf eine
Photodiode, die ebenfalls an geeigneter Stelle auf
der Oberseite der Platine 8 montiert ist. Befindet
sich nun am Ort der Reflexion des Lichtstrahls ein
Wassertropfen außen auf der Windschutzscheibe 2, re
sultiert an der äußeren Grenzfläche der Scheibe zur
Luft ein verändertes Brechungsverhalten, wodurch der
Lichtstrahl an der Grenzfläche nicht vollständig re
flektiert wird, sondern ein nach außen austretender
gestreuter Anteil entsteht. Das dadurch abgeschwächte
Signal des reflektierten Anteiles kann von der Photo
diode detektiert und quantitativ ausgewertet werden
und somit als Feuchtigkeitsschleier beziehungsweise
Regen außen auf der Windschutzscheibe 2 des Kraft
fahrzeuges erfaßt werden.
Die gewünschte Fokussierung des Lichtstrahls bezie
hungsweise des reflektierten Anteils kann zweckmäßi
gerweise durch einen geeignet geformten Lichtleitkör
per 10, bestehend aus einem hochtransparenten und gut
spritzgießfähigem Kunststoff wie beispielsweise PMMA
(Polymethylmetachrylat), erreicht werden, der gleich
zeitig die Grundseite des Gehäuses 6 bildet und flä
chig über eine transparente Klebefolie 36 mit der
Windschutzscheibe 2 verbunden ist. Durch geeignete
Formung, vorzugsweise im Spritzgußverfahren, kann der
Lichtleitkörper 10 eingeformte linsenförmige Struktu
ren erhalten, die für die gewünschte Fokussierung und
Bündelung des von der LED 15 emittierten Lichtes so
wie der von der Photodiode detektierten Lichtanteile
sorgen.
Auf der Platine 8 ist weiterhin ein Umgebungslicht
sensor 22 angeordnet, der von außen durch die Wind
schutzscheibe 2 des Kraftfahrzeugs fallendes Umge
bungslicht in seiner Helligkeit erfassen und ein da
von abhängiges Steuersignal für eine automatische
Lichtsteuerung beziehungsweise für eine Tag/Nacht-Um
schaltung der Scheibenwischersteuerung im Kraftfahr
zeug generieren kann. Zweckmäßigerweise reagiert der
Umgebungslichtsensor 22 vorzugsweise auf bestimmte
UV-Lichtanteile, die nur im natürlichen Sonnenlicht
vorkommen, um auf diese Weise ein unbeabsichtigtes
Abschalten der Fahrzeugscheinwerfer in hell beleuch
teten Tunnels oder Unterführungen mit starken künst
lichen Lichtquellen auszuschließen.
Bei Verwendung von infrarotem Licht für den Regensen
sor 4 kann der Lichtleitkörper 10 beispielsweise aus
schwarzem PMMA bestehen und nur eine kleine Stelle
für den Umgebungslichtsensor 22 aus klarem Material
enthalten.
Erkennbar ist weiterhin die transparente Klebefolie
36, die eine flächige Verbindung zur Windschutz
scheibe 2 herstellt, wobei in der Fig. 2 eine zu
sätzliche abziehbare Schutzfolie 3 auf der transpa
renten Klebefolie 36 erkennbar ist. Nach Entfernen
dieser Schutzfolie 3 kann der Regensensor 4 einfach
an die gewünschte Stelle auf die Windschutzscheibe 2
geklebt werden.
Fig. 3a zeigt eine alternative Ausführungsform des
Regensensors 4 mit einem kleineren Gehäuse 7, das
aber eine Klemmfeder 24 mit einem vorher auf die
Windschutzscheibe 2 aufgebrachten Befestigungsrahmen
28 verbindbar ist. Dieser Befestigungsrahmen kann
beispielsweise bereits beim Herstellungsprozeß auf
die Windschutzscheibe 2 geklebt werden, was eine Mon
tage des Regensensors 4 beim Zusammenbau des Kraft
fahrzeugs durch einfaches Eindrücken ermöglicht. Die
Klemmfeder 24 drückt das Gehäuse mit dem Regensensor
4 flächig gegen die Windschutzscheibe 2. Um ein Her
ausfallen oder Verschieben zu verhindern, ist ein
weiterer Deckel 26 erkennbar, der von außen über den
Befestigungsrahmen 28 schiebbar ist und den Regensen
sor 4 mit der umschließenden Klemmfeder 24 umhüllt.
Lediglich der Stecker 38 ist nach außen herausge
führt.
Fig. 3b zeigt den Regensensor 4 entsprechend Fig.
3a in einer schematischen Draufsicht, wobei gleiche
Teile wie in den vorangegangenen Figuren mit gleichen
Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert
sind. Erkennbar ist der Deckel 26 mit seitlich her
ausgeführtem Stecker 38 zur elektrischen Verbindung
mit einer hier nicht dargestellten Auswerteelektro
nik.
Fig. 4 zeigt zur Verdeutlichung nochmals den Licht
leitkörper 10 mit den darin im Spritzgießprozeß ein
gebrachten fokussierenden Strukturen 40 (Sammellin
sen) in einer perspektivischen Darstellung. Erkennbar
sind am äußeren Rand jeweils eine längliche Nut 19,
in die jeweils ein passender Steg 18 des Gehäuses 6
geklipst werden kann (Fig. 2) und so eine festge
fügte Verbindung zwischen dem unten offenen Gehäuse 6
und dem den unteren Gehäusedeckel bildenden Licht
leitkörper 10 ermöglicht.
Claims (21)
1. Regensensor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit
einer wenigstens einen Sender und wenigstens einen
Empfänger für elektromagnetische Wellen (Lichtwellen)
aufweisenden Meßstrecke, in der eine Windschutz
scheibe angeordnet ist und die die Wellenausbreitung
zwischen dem wenigstens einen Sender und dem wenig
stens einen Empfänger derart beeinflußt, daß sich bei
Ausbildung eines Belages auf der Windschutzscheibe,
insbesondere bei einer Benetzung durch Niederschlag,
ein vom Empfänger sensiertes Ausgangssignal ändert,
dadurch gekennzeichnet, daß alle optischen und elek
tronischen Komponenten des Regensensors (4) gemeinsam
in einem Sensorgehäuse (6) mit einem integrierten
Stecker (38) zur elektrischen Verbindung mit einer
nachgeschalteten Auswerteeinheit montiert sind.
2. Regensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Sensorgehäuse (6) von einem zur Wind
schutzscheibe weisenden Gehäuseteil (10) verschließ
bar ist.
3. Regensensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein flacher Lichtleitkörper (10)
ein im wesentlichen parallel zur Windschutzscheibe
ausgerichtetes Gehäuseteil des Sensorgehäuses (6)
bildet und mit eingebrachten Linsenstrukturen zur
Lichtbündelung versehen ist.
4. Regensensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß alle optischen und elektronischen
Komponenten des Regensensors (4) in SMD-Technik auf
einer gemeinsamen Platine (8) montiert sind.
5. Regensensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß der Regensensor (4) in einem quaderförmigen
Sensorgehäuse (6) angeordnet ist.
6. Regensensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Platine (8) über Kontaktstifte mit dem
Stecker (38) am Sensorgehäuse (6) verbunden ist.
7. Regensensor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper (10)
mit der Windschutzscheibe (2) flächig verbunden ist.
8. Regensensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß der Regensensor (4) von innen mit der Wind
schutzscheibe (2) verklebt ist.
9. Regensensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß eine transparente beidseitig selbstklebende
Folie (36) als Verbindung zwischen Windschutzscheibe
(2) und Lichtleitkörper (10) des Regensensors (4)
vorgesehen ist.
10. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangssignal
des Regensensors (4) an eine nachgeordnete Auswerte
schaltung Informationen über einen momentanen Benet
zungsgrad der Windschutzscheibe (2) enthält.
11. Regensensor nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Scheibenwischvorrichtung und/oder
eine Fahrzeugbeleuchtung in Abhängigkeit von den Aus
gangssignalen des Regensensors (4) ansteuerbar sind.
12. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine
Sender eine LED (15) ist.
13. Regensensor nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der erste Empfänger, der das von der
wenigstens einen LED (15) emittierte optische Signal
detektiert, eine Photodiode ist.
14. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Empfän
ger wenigstens ein Umgebungslichtsensor (22) vorgese
hen ist.
15. Regensensor nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Umgebungslichtsensor (22) einen
Öffnungswinkel von zirka 40° mit einer Öffnungsrich
tung in Fahrtrichtung nach schräg oben aufweist.
16. Regensensor nach einem der Ansprüche 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Umge
bungslichtsensor (22) auf ultraviolettes Licht, ins
besondere auf Sonnenlicht, empfindlich ist.
17. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz von
IR(Infrarot)-Licht der Lichtleitkörper für die Regen
sensorfunktion aus schwarzem Kunststoff besteht.
18. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß für den wenigstens
einen Empfänger (20) optische Bereiche im Lichtleit
körper aus transparentem (klarem) Kunststoff vorgese
hen sind.
19. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper
aus einem Kunststoffteil im Zweifarb-Spritzverfahren
besteht.
20. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper
durch Kombination zweier einfarbiger Kunststoffe her
stellbar ist.
21. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Regensensor (4)
über einen Befestigungsrahmen mit der Windschutz
scheibe (2) verbunden, insbesondere geklipst, ist.
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
DE19846969A DE19846969A1 (de) | 1998-04-08 | 1998-10-12 | Regensensor |
ITMI990616 IT1312152B1 (it) | 1998-04-08 | 1999-03-25 | Sensore di pioggia |
FR9904241A FR2777353B1 (fr) | 1998-04-08 | 1999-04-06 | Capteur de pluie pour un dispositif d'essuie-glace de pare-brise de vehicule |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19815745 | 1998-04-08 | ||
DE19846969A DE19846969A1 (de) | 1998-04-08 | 1998-10-12 | Regensensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19846969A1 true DE19846969A1 (de) | 1999-10-14 |
Family
ID=7863990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19846969A Withdrawn DE19846969A1 (de) | 1998-04-08 | 1998-10-12 | Regensensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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