DE19804165A1 - Mit einem Silicon-Gel an eine Scheibe angekoppelter Sensor - Google Patents

Description

Aus der WO 96/21568 ist es bekannt, mit Hilfe eines durch­ sichtigen Klebebandes einen Sensor an eine Scheibe anzukop­ peln. Dabei kann beispielsweise als Koppelelement ein so­ genannter Acryl-Schaum (Acryl-Foam) verwendet werden. Dieses Material klebt fest an der Scheibe und ist nur schwer ab­ zulösen. Der Montageprozeß eines Sensors an die Scheibe er­ fordert für ein luftblasenfreies Ankoppeln ein Vakuum und unter Umständen muß vorher die Windschutzscheibe erwärmt werden. Gibt der Sensor eine Infrarotstrahlung ab oder emp­ fängt diese, so ist es vielfach erwünscht, ein infrarot­ durchlässiges Taglichtfilter (schwarzes Erscheinungsbild) zu haben. Ein entsprechendes schwarzes Einfärben des Acryl- Schaums ist aber nicht möglich. Langzeittemperaturuntersu­ chungen bei 100 Grad haben ein Vergilben und Aushärten des Acryl-Schaums zur Folge. Diese Alterungserscheinungen wirken sich negativ auf die Funktion und den mechanischen Halt des Sensors aus. Die Erfindung geht daher aus von einem Ankop­ pelmittel der sich aus dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ergebenden Gattung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein nicht aushärtendes, durch­ sichtiges und für Infrarot-Strahlung durchlässig einfärb­ bares Koppelmittel zu beschreiben, welches dauerhaft eine gute Ankopplung eines Sensors an den Körper gewährleistet. Die Erfindung wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip darin, ein weichbleibendes Gel zu verwenden. Ein derartiges Gel ist beispielsweise un­ ter der Bezeichnung SilGel 612 von der Firma Wacker im Han­ del erhältlich. Dabei wird vorzugsweise ein farbloses Silicon-Gel gewählt, welches eine Viskosität bei 23 Grad von ungefähr 800-1200 mm2/s besitzt und eine Dichte von etwa 0,96 g/cm3. Der Brechungsindex n₀25 kann bei 25 Grad C etwa die Größe 1.4026 aufweisen. Das genannte Silicon-Gel wird vielfach auch als RTV-2 Silicon-Kautschuk bezeichnet und ist unter dem Handelsnamen Semicosil 912 von der Fa. Wacker Che­ mie GmbH erhältlich.

Der wesentliche Vorteil des Gels besteht darin, daß dieses nicht aushärten kann und auch nach langer Zeit und auch nach längerer Erhitzung und Sonnenbestrahlung ein weiches gal­ lertartiges Vulkanisat bleibt. Weiterhin ist für das Gel wichtig, daß dieses Luftpartikel nicht dauerhaft ein­ schließt, sondern diese aufgrund ihrer Eigenbewegung das Gel nach geraumer Zeit verlassen. Auch werden mit dem Gel Span­ nungen zwischen dem Gehäuse des Sensors und der Scheibe ver­ mieden, an die der Sensor angekoppelt ist.

Ein besonderer Vorteil des verwendeten Gels besteht auch darin, daß es mit einem für infrarote Meßstrahlung durch­ lässigen Farbstoff einfärbbar ist, der für andere (Licht-)­ Strahlung weitgehend als Filter wirkt, wodurch sich die Meßgenauigkeit bei einem mit Infrarotstrahlung arbeitenden Meßgerät (z. B. Regensensor) erhöhen läßt.

Es erscheint zwar möglich zu sein, den Sender und/oder Emp­ fänger (Sensor) durch Beimischungen in das Silicon-Gel di­ rekt mittels des Gels auf die Scheibe zu kleben. Die vorlie­ gende Erfindung gibt weiterhin eine erfinderische Befesti­ gung des Sensors an einem Körper insbesondere einer Kraft­ fahrzeugscheibe an, die von dem weiter oben geschilderten Ankoppelungsmittel Gebrauch macht. Ziel ist es, in einfacher Weise den Sensor mittels einer Vorspannung unter Verwendung des ankoppelnden Gels auf die Scheibe zu pressen. Hierzu ist vorgeschlagen worden, mittels eines sich an der Scheibe ab­ stützenden Federelements, das beispielsweise in dem Fuß ei­ nes Rückspiegels an der Scheibe angebracht sein kann, den Sensor elastisch über das Gel an der Scheibe anzukoppeln. Es wird daher von einer Befestigung ausgegangen, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 4 aufgeführt ist. Für diese Be­ festigung eignet sich erfindungsgemäß ein Sensor, wie er in dem kennzeichnenden Teil nach Anspruch 4 aufgeführt ist. Die Erfindung besteht also im wesentlichen darin, bei der Be­ festigung ein weiter oben näher erläutertes Gel als Ankop­ pelmittel zu verwenden, wobei Sender und/oder Empfänger in einem Sendeempfänger vereint sind, der als Regensensor ar­ beitet. Die von dem Regensensor ausgesandte und wieder emp­ fangene Strahlung soll vorzugsweise Infrarot-Licht sein, wobei auch das Ankoppelmittel mit einem Infrarot-Lichtdurch­ lassenden Stoff, insbesondere einem schwarzen Farbstoff, eingefärbt ist. Auf diese Weise erhält der in der Regel mit einem dunklen Gehäuse versehene Regensensor ein durchgehend schwarzes Aussehen, so daß sich das durch die Scheibe sicht­ bare Ankoppelmittel optisch nicht von dem Rest des Sensor­ gehäuses abhebt.

Um zu gewährleisten, daß die innerhalb des Senders bzw. Empfängers angeordneten Detektoren bzw. Strahlungskörper genau den vorgeschriebenen Abstand zur Scheibenoberfläche haben, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die in Anspruch 5 aufgeführte Merkmalskombination. Durch die Vor­ sprünge wird zum einen der genaue Abstand von Sender und/oder Empfänger zu der Scheibe eingehalten. Zum anderen sorgen die sich ergebenden Abflußkanäle dafür, daß über­ schüssiges Gel entweichen kann. Hierdurch wird das zwischen Sensorfläche und Scheibe befindliche Gel nicht nur in einer vorgegebenen Stärke erhalten, sondern es besitzt auch die angestrebte Dichte weitgehend unabhängig von der während der Montage eingefüllten Menge. Hierdurch kann man also vorsorg­ lich eine etwas größere Menge des Gels als benötigt auf die der Scheibe zugewandte Fläche des Sensors aufbringen. Wird danach der Sensor bzw. das Sensorgehäuse mit seiner vorderen umlaufenden Kante auf die Scheibe aufgedrückt, so kann das überschüssige Gel durch die Vorsprünge seitlich entweichen, so daß das Gel immer mit gleicher Spannung und gleicher Dichte zwischen dem Sensor und der Scheibe angeordnet ist. Um die Dichte und die Spannung in dem Ankoppelmaterial (Gel) aufrechtzuerhalten, empfiehlt sich in Weiterbildung der Er­ findung die Merkmalskombination nach Anspruch 6. Die Vor­ spannung wird dabei, wie weiter oben schon erläutert, nach bisherigen Vorschlägen durch zusätzliche Federn aufge­ bracht, die sich an der Scheibe abstützen. Um hier eine Ver­ einfachung zu erreichen, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 7. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß ein Halter an der Scheibe befestigt ist, der weitgehend starr auf den Sensor einwirkt. Die elastisch federnde Wirkung wird hier nicht durch eine zusätzliche Feder, sondern durch die Federwirkung des Ankop­ pelmittels (Gel) selbst erreicht. Hierdurch ergibt sich für den Halter eine weitgehend unkomplizierte Konstruktion, die besonders einfach durch die Verwendung der Merkmale nach Anspruch 6 wirkt. Hierbei wird bei der Montage die Wand des Halters als erstes mit der Scheibe verbunden, dann der Sen­ sor mit seinem Gehäuse und dem aufgebrachten Ankoppelmittel in die Halterwand eingefügt und anschließend der Deckel un­ ter Krafteinwirkung in Richtung Scheibe mit der Halterwand verrastet. Es sind aber auch andere Konstruktionen denkbar, indem beispielsweise das Sensorgehäuse direkt in der Halter­ wand verrastet wird oder indem der Halter mit eingesetztem Sensor (und Ankoppelmittel) unter Anpreßkraft an der Scheibe befestigt (angeklebt) wird.

Die Form der Halterwand wird man an die Außenkontur des Sen­ sors anpassen. Die Wand wird besonders einfach, wenn der Sensor im wesentlichen kreisförmig ist, so daß die Wand ein ringförmiges Aussehen bekommt.

Die Funktion des Halters muß nicht nur darin bestehen, eine Abstützung für den Sensor gegenüber der Scheibe zu bieten. Der Halter kann zusätzlich noch entsprechend der Merkmals­ kombination nach Anspruch 11 elektrische Anschlüsse, bei­ spielsweise in Form einer Kontaktleiste aufnehmen, durch die der Sensor während der Montage an die nachgeordneten elek­ trischen Baugruppen anschließbar ist. Gleichzeitig kann auch gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 11 die Strom­ versorgung über die elektrischen Anschlüsse des Halters er­ folgen.

An sich kann der Halter mittels Klebemitteln in einfacher Weise mit der Scheibe verklebt werden. Es ist aber auch denkbar, den Halter über in die Scheibe eingegossene Rast­ mittel mit der Scheibe zu verrasten. Eine besonders einfache Anordnung für den Halter ergibt sich aus der Merkmalskombi­ nation nach Anspruch 12. Danach ist der Halter aus dem Mate­ rial der Scheibe herausgeformt oder in diese eingegossen. So kann beispielsweise ein aus Metall oder Kunststoff bestehen­ der Halter während des Herstellvorgangs der Scheibe mit die­ ser vergossen werden. Es kann aber das Scheibenmaterial di­ rekt halterförmig aus der Scheibe herausgeformt werden.

Entsprechend können Anschlußleitungen, die zum Halter füh­ ren, nicht auf die Scheibe aufgeklebt, sondern direkt in die Scheibe eingegossen sein.

Bei einer genauen Dosierung der Menge des Ankoppelmittels, welches sich zwischen Sensor und Scheibe befindet, läßt sich bei engtolerierten Abmessungen von Halter und Sensor der Sensor selbst in einem vorgeschriebenen Abstand und mit der gewünschten Dichte zwischen Sensor und Scheibe anordnen. Um aber eine weitere Tolerierung zu erlauben, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 14. Dabei müssen die Vorsprünge nicht unbedingt zur genauen Einhaltung des Abstandes auf der Scheibe aufsitzen. Es genügt, wenn durch sie Kanäle gebildet werden, durch wel­ che das überschüssige Ankoppelmittel aufgrund einer vorgege­ benen Kraft seitlich weggedrückt werden kann, so daß das Gel eine vorgegebene Stärke einnimmt. Die Weite der Kanäle hat somit einen Einfluß auf die Spannung, unter der das Gel im angekoppelten Zustand steht.

Die erfindungsgemäße Rastverbindung zwischen Halter und Sen­ sor läßt sich weiterhin dazu nutzen, diese Verbindung bei einer eine zulässige Seitenkraft überschreitenden Kraft zu lösen. In diesem Falle ist dann der Sensor gegenüber der Scheibe weitgehend frei beweglich, so daß bei einem Unfall die Verletzungsgefahr durch den vorstehenden Sensor vermie­ den wird.

Die Erfindung beschreibt entsprechend der Merkmalskombina­ tion nach Anspruch 17 weiterhin noch ein Verfahren zum er­ finderischen Erzielen der gewünschten Sensorbefestigung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 in auseinandergezogener Darstellung den Halter mit Sensor

Fig. 2 den Sensor in Einbaulage auf der Scheibe (ohne Haltering)

Fig. 3 den Sensor nach Fig. 2 in Draufsicht

Fig. 4 den Sensor nach Fig. 2 in Vorderansicht

Fig. 5 einen Schnitt durch den Sensor mit Halterdeckel gemäß der Schnittlinie A-A in Fig. 2

Fig. 6 einen Schnitt durch den Sensor in Seitenansicht entsprechend Fig. 2

Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 6

Fig. 8 eine Draufsicht auf den Sensor mit Halterdeckel und Halterring entsprechend der Sicht nach Fig. 3 mit geänderter Deckelbefestigung

Fig. 9 schematisch ein Verrastungsprinzip zwischen dem Halterdeckel und dem Haltering gemäß Fig. 8

Fig. 10 die Verrastung nach Fig. 9 in der Seitenansicht

Fig. 11, 12 Ansichten eines Sensors mit gemäß Fig. 3 geänder­ tem Deckel.

Fig. 1 zeigt einen Sensor 3, der in ein Sensorgehäuse 2 ein­ fügbar ist. Das Sensorgehäuse 2 besitzt einen Stecker, wobei beim Einfügen des Sensors 3 in das Gehäuse 2 Stecköffnungen 5 mit einer Steckereihe 6 kontaktiert werden. Ein Halter, der aus einem Haltering 1 (weiter oben vielfach als Halter­ wand bezeichnet) und einem Deckel 4 besteht, nimmt das Sen­ sorgehäuse 2 mit eingefügtem Sensor 3 auf. Der Deckel 4 be­ sitzt Rastlappen 7, welche in zugehörige Rastausnehmungen 8 bei der Befestigung des Sensors 2, 3 im Halter 1, 4 einrasten. Der Halter ist durch eine Klebverbindung mit einer nicht dargestellten Scheibe verbunden.

Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung das Sensorgehäuse 2, auf dem der Halterdeckel 4 mit seinen Rastlappen 7 auf ge­ setzt ist. Die Halterwand 1 wurde weggelassen, um die Schicht des Ankoppelmittels 10 zeigen zu können, welche auf einer Scheibe 11 eines Kraftfahrzeugs befestigt ist.

Fig. 3 zeigt den Sensor 2 mit Halterdeckel 4 in der Drauf­ sicht, wobei von dem Sensorgehäuse 2 aber nur der Stecker 9 noch zu erkennen ist.

Fig. 4 zeigt den Sensor mit Deckel aus einer auf den Stecker 9 gerichteten Sicht.

Fig. 5 stellt einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 2 dar, wobei in geschnittener Form auch der innerhalb seines Gehäuses 2 befindliche Sensor 3 erkennbar ist. Außerhalb des Umfangs des Gehäuses 2 ist der Haltering in noch nicht ein­ gebauter Lage zu erkennen. Im eingebauten Zustand ist er schließlich durch eine nicht dargestellte Klebschicht mit der Scheibe verklebt. In Fig. 2 sind Vorsprünge 12 angedeu­ tet, welche für eine vorgeschriebene Stärke der Schicht des Ankoppelmittels 10 sorgen.

Der Haltering 1 ist in Fig. 5 und Fig. 10 gegenüber der Scheibenfläche mit geneigter Klebfläche 13 dargestellt. Zwi­ schen der Klebfläche 13 und der Scheibe 11 befindet sich eine im wesentlichen ringförmige Klebschicht 14, die nach radial innen keilförmig in ihrer Stärke abnimmt. Der Halte­ ring 1 besitzt radial innen eine Dichtleiste 15, die ein Übertreten des Klebers 14 zu dem Sensorgehäuse 2 verhindern soll, so daß das Gehäuse leicht aus dem Haltering 1 lösbar bleibt. Die Klebfläche 13 muß nicht zwingend gegenüber der Scheibe geneigt sein. Vielfach empfiehlt sich auch, diese im wesentlichen parallel zur Scheibe 11 zu halten, so daß dann die Klebschicht 14 die Form einer Ringscheibe hat und hier­ durch wird Klebmasse eingespart und ggf. die Klebkraft er­ höht.

Aus den Fig. 1 bis 4 ist eine erste Befestigungsart des Sen­ sors 3 in dem Halter 1, 4 ersichtlich, bei der radial nach außen vorspringende Rastvorsprünge 17 an den Rastlappen 7 in entsprechende Ausnehmungen 8 (siehe Fig. 1) in dem Haltering 1 des Halters eingreifen.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen eine zweite Befestigungsart, in dem als Rastmittel sich tangential erstreckende Rastvorsprünge 18 in entsprechende Ausnehmungen 19 in dem Rastring 1 des Halters eingreifen. Im vorliegenden Fall sind an die Lappen 7 jeweils zwei gegenläufig auslenkbare Rastvorsprünge 18 vorgesehen. Eine weiterhin abgeänderte Rastmöglichkeit, die etwas der Rastung nach den Fig. 1 bis 4 gleicht, ist in den Fig. 11 und 12 dargestellt. Auch hier sind wieder radial nach außen weisende Rastvorsprünge 17 vorgesehen. Neu ist hier, daß die deckelseitigen Enden 20 der Rastlappen 7 form­ schlüssig an der Außenkante des Sensors 3 angreifen. Dabei kann beispielsweise ein umlaufender Vorsprung 22 in eine umlaufende Ausnehmung 23 im Gehäuse 3 eingreifen, um den Deckel 4 zu zentrieren und in senkrecht zur Scheibe gerich­ teter Richtung festzulegen, wodurch die Rastkraft der Rast­ vorsprünge genauer definiert werden kann.

Aus den Fig. 3 und 8 ist erkennbar, daß die umlaufende Aus­ nehmung 23 bzw. der umlaufende Vorsprung 22 im wesentlichen kreisförmig umlaufen kann, während bei der Variante nach Fig. 12 der Deckel an dem Gehäuse sich nur an drei Stellen abstützt.

Claims (16)

1. Ankoppelmittel zum Ankoppeln eines Senders und/oder Emp­ fängers von Strahlung an einen Körper, der von dieser Strahlung durchdrungen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankoppelmittel ein Silicon-Gel ist.

2. Ankoppelmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gel ein dünnflüssiger lösungsmittelfreier, bei Raumtemperatur vulkanisierender additionsvernetzender Zweikomponenten-Silicon-Kautschuk ist.

3. Ankoppelmittel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine Scheibe, insbesondere Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs ist.

4. Mit einem Ankoppelmittel nach einem der vorangegangenen Ansprüche versehene Befestigung eines Senders und/oder Empfängers an einem Körper, insbesondere Kraftfahrzeug­ scheibe, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sendeempfänger vorgesehen ist, der als Regensensor arbeitet, wobei die Strahlung vorzugsweise Infrarotlicht ist und das Ankop­ pelmittel (10) vorzugsweise mit einem Infrarotlicht durchlassenden Stoff, insbesondere schwarzem Farbstoff, eingefärbt ist.

5. Befestigung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender und/oder Empfänger bzw. Sendeempfänger in einem Sensorgehäuse (2) fest eingebettet ist und daß der auf dem Körper (11) aufsitzende Gehäuserand mit örtli­ chen Vorsprüngen (12) versehen ist, die auf den Körper (11) derart aufsetzbar sind, daß die Zwischenräume zwi­ schen den Vorsprüngen der überschüssigen Gelmenge eine Abflußmöglichkeit bieten.

6. Befestigung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorgehäuse (2) unter Vorspannung auf den Körper (11) gepreßt wird.

7. Befestigung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halter (1, 4) an der Scheibe (11) befestigt ist, der direkt oder über ein im wesentlichen unelastisches Zwischenglied (4) an dem Sen­ sor (2, 3) angreift und den Sensor über das Ankoppelmit­ tel (10) und ggf. Vorsprünge (12) mittelbar gegen den Körper (11) preßt.

8. Befestigung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankoppelmittel (10) ein formstabiles vernetztes Gebilde, insbesondere Gel ist, welches zwischen Sensor (2, 3) und der angrenzenden Flä­ che der Scheibe (11) elastisch vorgespannt wird.

9. Befestigung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1, 4) eine von dem Körper (11) abstehende und mit ihrer Bodenfläche an dem Körper befestigte Wand (1) besitzt, die den Sensor (2, 3) zumindest teilweise aufnimmt,
daß der Halter (1, 4) einen Deckel (4) besitzt, welcher mit der Wand (1) vorzugsweise durch Verrastung verbind­ bar ist und
daß die Abmessungen des Halters (1, 4), des Sensors und des Ankoppelmittels (10) derart gewählt sind, daß im befestigten Zustand des Sensors (2, 3) dieser gegen das elastisch wirkende Ankoppelmittel (10) gepreßt wird.

10. Befestigung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterwand (1) elektri­ sche Anschlüsse besitzt, über die der Sensor (2, 3) hin­ sichtlich Signalführung und/oder Stromversorgung an­ schließbar ist.

11. Befestigung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1, 4) einstückig mit dem Körper (11) insbesondere durch Vergießen gebil­ det ist.

12. Befestigung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen zum Halter (1, 4) innerhalb des Körpers (11) geführt sind.

13. Befestigung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1, 4) und/oder das Sensorgehäuse (2) im Bereich des Ankoppelmittels (10) seitliche Durchbrüche aufweist, die ein Entweichen überschüssigen Ankoppelmittels (10) in die Durchbrüche bzw. zu dem Umgebungsraum gestatten.

14. Befestigung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche durch im wesentlichen senkrecht zur Körperfläche (11) weisende, sich an diese abstützende Vorsprünge (12) gebildet sind.

15. Befestigung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verrastung mit minde­ stens einer Sollbruchstelle versehen ist, die bei einer definierten Öffnungskraft die Verrastung löst.

16. Verfahren zum Erzielen einer Befestigung nach einer der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1, 4) auf den Körper (11) fest aufgebracht wird, daß unter dem Sensor (2, 3) und/oder dem Innenraum des Halters (1, 4) Ankoppelmittel (10) im Überschuß ein­ gefügt wird, daß der Sensor ggf. unter Verwendung eines Halter verrastbaren Halterdeckels gegenüber dem Hal­ ter und damit der Befestigungsfläche des Körpers (11) in eine vorgegebene Lage gebracht wird.