DE3926228C2

DE3926228C2 -

Info

Publication number: DE3926228C2
Application number: DE3926228A
Authority: DE
Inventors: Hideki Akashi Hyogo Jp Kajioka; Yasuhiro Fujita; Keiji Kobe Hyogo Jp Fujimura
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1989-08-08
Publication date: 1992-04-23
Also published as: US4987296A; IT8921479A0; IT1230807B; JPH0524071Y2; JPH0227589U; DE3926228A1

Description

Der Erfindung betrifft einen Regenfühler mit einem Lichtsender und einem Lichtdetektor, die einander an den Enden eines einen unterseitig durch eine Basis begrenzten und nach oben offenen Überwachungsraum durchquerenden Licht weges mit koaxialer optischer Achse gegenübergestellt sind, wobei der Licht detektor vom Lichtsender abgestrahltes Licht mit einer Intensität empfängt, die Information über Anwesenheit, Menge und/oder Dicke von Regentropfen im Zuge des Lichtwegs enthält, und ein entsprechendes Ausgangssignal abgibt.

Aus DE 35 32 199 A1 ist ein Sensor zur Regelung der Klarsichtigkeit von Glasscheiben bekannt, der die Störung der Totalreflexion eines Lichtbündels durch Wassertropfen auf einer Scheibe ausnutzt, das in der Scheibe mehrfach reflektiert wird. Dazu wird in die durchsichtige Scheibe von einem Licht sender ein Lichtbündel unter einem mittleren Winkel eingestrahlt, der zwischen dem Grenzwinkel der Totalreflexion an der Grenzfläche Scheibe/Luft und dem Grenzwinkel der Totalreflexion an der Grenzfläche Scheibe/Wasser liegt. Das in der Scheibe an den Grenzflächen zur Luft mehrfach totalreflektierte Licht bündel wird mit Hilfe eines prismatischen Körpers aus der Scheibe herausgelenkt und einem lichtempfindlichen Element zugeführt, das ein elektrisches Signal abgibt, dessen Größe von dem Ausmaß der Totalreflexion abhängt und daher ein Maß für die auf der Scheibe befindliche Wassermenge liefert, da dieses Wasser zu einer mehr oder weniger starken Strömung der Totalreflexion führt.

Eine andere bekannte Methode zum Erfassen von Regen besteht in der Ausnut zung der durch die direkte Unterbrechung eines Lichtweges von einem Licht sender zu einem Lichtdetektor durch als Hindernis wirkende Wasserstropfen ausge löste Modulation der Amplitude des zum Lichtdetektor gelangenden Lichts, aus der sich ein Maß für die interessierende Regenmenge gewinnen läßt, das weiter unten noch im einzelnen erläutert wird. Die nach dieser zweiten bekannten Methode arbeitenden Regenfühler lassen jedoch bisher hinsichtlich der erreichten Erfassungsgenauigkeit zu wünschen übrig, wie unten noch im einzelnen erläutert werden wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Regenfühler, der auf dem zweiten Prinzip beruht, und es ist Aufgabe der Erfindung, einen Regenfühler der ein gangs erwähnten Art so auszubilden, daß Erfassungsfehler aufgrund von Fehl lichteinfall vermieden bleiben.

Eine erste erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist im Patentan spruch 1 angegeben, und eine zweite Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruchs 5. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich jeweils aus anschließenden Unteransprüchen.

Durch die Bauweise eines Regenfühlers gemäß der Erfindung lassen sich nicht nur Lichtreflexionen auf der Gehäuseoberfläche und durch bedingte Erfassungsfehler bei der Regenmengenbestimmung verringern, sondern auch die Empfindlichkeit gegen Abweichungen der optischen Achse und dadurch bedingte Fluktuationen verkleinern. Darüber hinaus verbessert sich das Aussehen, und es bestehen auch keine bauweisebedingten Einschränkungen für die Anbringung.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen; in dieser zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen Regen fühlers,

Fig. 2 ein Signal-Zeit-Diagramm,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines anderen herkömmlichen Regenfühlers,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gebauten Regen fühlers,

Fig. 5 eine Aufsicht auf den Regenfühler gemäß Fig. 4,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des Regenfühlers gemäß Fig. 4,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung der Lage eines auf einem Kraftfahrzeug befestigten Regenfühlers nach Fig. 4,

Fig. 8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Prinzipfunktionen der Erfindung,

Fig. 9 eine Schnittdarstellung eines gemäß einem weiteren vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel gebauten Regen fühlers 40, und

Fig. 10 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungs form gemäß der Erfindung.

Fig. 1 stellt ein Beispiel des Aufbaus eines üblichen Re genfühlers dar, der optisch einen Zwischenraum überwacht. Dieser Regenfühler ist beispielsweise auf einem Kraftfahr zeug montiert und wird zum automatischen Regeln der Wisch intervalle eines Scheibenwischers an einer Windschutz scheibe abhängig von der Regenabscheidung verwendet. Einander entgegengesetzt sind ein Sender 1 und ein Detek tor 2 angeordnet, so daß deren optische Achsen zusammen fallen. Sobald ein vom Sender 1 zum Detektor 2 gehender direkter Lichtstrahl L 1 von einem Hindernis 4, beispiels weise einem Regentropfen unterbrochen wird, wird dies vom Pegel der empfangenen Lichtmenge (Amplitudenmodulation) als Tropfen erfaßt, wie in Fig. 2(2) dargestellt ist. Fig. 2(1) zeigt den Pegel des Ausgangssignals des Lichtdetek tors, wenn der impulsmodulierte direkte Lichtstrahl L 1 ohne Hindernis empfangen wurde.

Da der Modulationshub Δ V1 in Fig. 2(2) der abdeckenden Fläche des Hindernisses 4 proportional ist, bedeutet ein großer Modulationshub einen großen Regentropfen, und ein kleiner Modulationshub einen kleinen Regentropfen.

Da jedoch der Lichtstrahl vom Sender 1 eine gewisse Ver breiterung hat, trifft auch Licht L 2 auf das Gehäuse 3. Deshalb wird der Modulationshub Δ V2, wenn das vom Gehäuse reflektierte Licht L 3 den Detektor 2 im Falle des gleichen Hindernisses 4 erreicht, kleiner als der Modulationshub Δ V1, wie in Fig. 2(3) gezeigt ist. Dadurch kann sich ein Erfassungsfehler ergeben. Dasselbe kann passieren, wenn die optische Achse des Senders 1 verdreht ist.

Bislang hat man, um diesen Fehler zu vermeiden, verhin dert, daß das reflektierte Licht L 3 den Detektor 1 er reicht. Dies wurde, gemäß Fig. 3 erreicht, indem man die Einbauhöhe H des Senders 1 und Detektors 2 erhöht hat, oder indem die Oberfläche des Gehäuses aufgerauht wurde (durch Wellen oder durch Narben der Oberfläche).

Durch die in Fig. 3 gezeigte Maßnahme vergrößert sich jedoch die Außenabmessung des Regenfühlers, wodurch die Befestigungsmöglichkeiten eingeschränkt waren und das Aussehen ungünstig beeinflußt wurde.

Durch das Aufrauhen der Oberfläche des Gehäuses 3 kann sich leicht Wachs oder Staub ablagern, so daß diese Oberfläche leichter einschmutzt, was ebenfalls das Aussehen beeinträchtigt.

Anhand der Fig. 4 bis 6 wird nun eine erste bevorzugte Ausführungsart der Erfindung beschrieben.

Ein Lichtsender 11 und ein Lichtdetektor 12, die zusammen ein Paar bilden sind einander gegenüberliegend an Halte rungssockeln 14 und 15 befestigt, die voneinander im Abstand ausgehend von einer Basis 13 aufgerichtet sind. Der Lichtsender 11 besteht aus einer Leuchtdiode oder dergleichen, deren ausgestrahltes Licht in einen Überwa chungsraum W 1 von einem im Gehäuse 16 ausgebildeten Hohl teil 17 ausgesendet wird. Das durch den Überwachungsraum W 1 gegangene Licht geht durch einen weiteren Hohlteil 18 im Gehäuse 16 und tritt in den Lichtdetektor 12 ein, der aus einer Photodiode oder dergleichen besteht. Wenn ein Regentropfen im Lichtweg L 11 diesen unterbricht, kann der Regentropfen erfaßt werden.

Der Lichtsender 11 und der Lichtdetektor 12 sind mit einer im Gehäuse 16 vorgesehenen Steuerschaltung 19 verbunden, die auch die Einstellung der ausgesendeten Lichtmenge und anderer Größen ermöglicht. Der Regenfühler 10 ist auf einer Haube 21 der Karosserie des Kraftfahrzeuges ange bracht, und das Ausgangssignal des Lichtdetektors 12 wird einer automatischen Scheibenwischersteuervorrichtung ein gegeben, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Die automatische Scheibenwischersteuervorrichtung berechnet die Abscheidung aufgrund des Ausgangssignals des Lichtde tektors 12 und setzt Wischerblätter 22 in mit der ermit telten Regenabscheidung korrespondierenden Intervallen in Gang, wodurch die auf der Windschutzscheibe 23 niederge schlagenen Regentropfen abgewischt werden.

Anhand der Fig. 8 werden die Funktionsprinzipien der Erfindung erläutert. Der vom Lichtsender 11 ausgehende Lichtstrahl weitet sich auf. Deshalb empfängt der Licht detektor 12 im wesentlichen das direkte, den Lichtweg L 11, der die optische Achse des Lichtsenders 11 und des Licht detektors 12 bildet, einhaltendes Licht. Licht, das den Lichtweg L 12 geht, wurde im Stand der Technik von der Gehäuseoberfläche reflektiert und traf ebenfalls in Form des reflektierten Lichts L 13 auf den Lichtdetektor 12. Dies wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen mit der Bezugsziffer 30 bezeichneten Vorsprung verhindert. Der Vorsprung 30 ist an dem Gehäuse an einer Stelle zwischen Lichtsender 11 und Lichtdetektor 12 in der Spur der opti schen Achse L 11 angebracht, und seine Höhe ist so, daß er den Lichtweg L 11 nicht unterbricht.

Demnach befindet sich der Vorsprung 30 an einer Stelle auf dem Gehäuse 16, die durch die Projektion des Lichtwegs L 11 (dessen Spur) auf die Oberfläche des Gehäuses 16 gegeben ist, und,wenn die Befestigungshöhe H 1 des Lichtsenders 11 mit der Befestigungshöhe H 2 des Lichtdetektors 12 überein stimmt, befindet sich der Vorsprung 30 in der Mitte dieser projizierten Linie.

Generell ist der Einfallswinkel R 1 des vom Lichtsender 11 auf die Oberfläche des Gehäuses 16 durch den Lichtweg L 12 einfallenden Lichts gleich dem Reflexionswinkel RΦ 2 des von der Oberfläche des Gehäuses 16 reflektierten Lichts, das den Lichtweg L 13 zum Detektor 12 geht.

Deshalb wird die Position des Vorsprungs 30 auf der proji zierten Linie bei unterschiedlichen Befestigungshöhen H 1 und H 2 entsprechend einem Verhältnis der Befestigungshöhen H 1 und H 2 ermittelt.

Der Vorsprung 30 kann integraler Bestandteil des Gehäuses 16 oder unabhängig davon ausgebildet sein. Bei dieser Aus führungsform ist der Vorsprung 30 keilförmig durch Extru dieren eines Teils des Gehäuses 16 ausgebildet, was es außerdem ermöglicht, die Reflexion an der Oberfläche dieses Vorsprungs 30 zu verringern.

Nach der obigen Beschreibung verhindert der Vorsprung 30, daß von der Oberfläche des Gehäuses 16 reflektiertes Licht zum Lichtdetektor 12 gelangt, wodurch sich ein Fehler bei der Erfassung eines Regentropfens, wie er anhand der Fig. 2(3) erläutert wurde, vermeiden läßt.

Außerdem können die Befestigungshöhen H 1 und H 2 niedrig gehalten werden, und die Außenabmessung kann ohne Beein trächtigung des Aussehens verringert werden. Dadurch lassen sich auch die Beschränkungen hinsichtlich des Orts der Anbringung des Regenfühlers 10 vermeiden; die Ober fläche des Gehäuses 16 kann glatt sein, wodurch sich Ab lagerungen verhindern lassen.

Fig. 9 zeigt eine Schnittdarstellung eines Regenfühlers 40 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Soweit diese andere Ausführungsform mit der vorangehend beschriebenen Ausführungsform übereinstimmt sind diesel ben Bezugsziffern verwendet. Dieser Regenfühler 40 hat statt des Vorsprungs 30 an der dem letzteren entsprechen den Position eine Beule oder Vorwölbung im Gehäuse 16. Da durch kann genauso verhindert werden, daß das an der Gehäuseoberfläche reflektierte Licht vom Lichtsender 11 auf den Lichtdetektor 12 trifft.

Weiterhin kann der Vorsprung 30, wie Fig. 10 zeigt, direkt auf dem Wagengehäuse 51 ausgebildet sein, falls die Trägersockel 14 und 15 ebenfalls direkt auf dem Wagenge häuse 51, beispielsweise auf dem Frontgrill ausgebildet sind.

Claims

1. Regenfühler mit einem Lichtsender und einem Lichtdetektor, die einander an den Enden eines einen unterseitig durch eine Basis begrenzten und nach oben offenen Überwachungsraum durchquerenden Lichtweges mit koaxialer optischer Achse gegenübergestellt sind, wobei der Lichtdetektor vom Lichtsender abgestrahltes Licht mit einer Intensität empfängt, die Information über Anwesenheit, Menge und/oder Dicke von Regentropfen im Zuge des Lichtwegs enthält, und ein entsprechendes Ausgangssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (16; 51) einen Vorsprung (30) trägt, der bis nahe an die direkte Verbindungslinie (Lichtweg L 11) zwischen Lichtsender (11) und Lichtdetektor (12) heranreicht und an der Basis reflektiertes Licht des Lichtsenders nicht zum Lichtdetektor gelangen läßt.

2. Regenfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (30) mit gleichem Abstand entlang der optischen Achse von Lichtsender (11) und Lichtdetektor (12) angeordnet ist.

3. Regenfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungsraum (W 1) durch ein Gehäuse (13) gebildet ist, in das der Lichtsender (11), der Lichtdetektor (12) und die Basis (16) integriert sind.

4. Regenfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungsraum (W 1) unterseitig durch ein Karosserieteil (51) begrenzt ist, auf dem der Lichtsender (11) und der Lichtdetektor (12) angeordnet sind.

5. Regenfühler mit einem Lichtsender und einem Lichtdetektor, die einander an den Enden eines einen unterseitig durch eine Basis begrenzten und nach oben offenen Überwachungsraum durchquerenden Lichtweges mit koaxialer optischer Achse gegenübergestellt sind, wobei der Lichtdetektor vom Lichtsender abgestrahltes Licht mit einer Intensität empfängt, die Information über Anwesenheit, Menge und/oder Dicke von Regentropfen im Zuge des Lichtwegs enthält, und ein entsprechendes Ausgangssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (16) in einem Teilbereich eine Ausbauchung aufweist, die bis nahe an die direkte Verbindungslinie (Lichtweg L 11) zwischen Lichtsender (11) und Lichtdetektor (12) heranreicht und an der Basis reflektiertes Licht des Lichtsenders nicht zum Lichdetektor gelangen läßt.

6. Regenfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauchung in etwa gleichem Abstand entlang der optischen Achse von Lichtsender (11) und Lichtdetektor (12) angeordnet ist.