JP2006199284A - センサ配置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ガラス板の結露を検出するセンサとガラス板の熱的な接合を改善する。
【解決手段】少なくとも１つの湿気を感知するセンサ素子２４が、支持基板２２上に配置されている。弾性構造を有する接触要素２１．１が、センサ素子をガラス板１０に対して熱的に接合するために使用される。この接触要素は、支持基板に差し込み可能に固定され、センサ素子とガラス板との間の距離の違いなどの取り付け許容誤差が調整され、熱的に接合される。このセンサ素子は、車両のフロントガラスの結露を検出するのに適する。
【選択図】 図２ａ

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載のガラス板面の結露を検出するセンサ配置に関する。特に本発明の装置は、車両のフロントガラス面の結露を検出するために適する。

車両のフロントガラス面の結露を検出する適切なセンサ配置は、例えば国際特許出願公開第01/58731号明細書又はヨーロッパ特許出願公開第 1 306 242号明細書から公知である。この場合、支持基板上に配置された湿気を感知するセンサ素子を有するそれぞれの配置が提唱されている。特に容量性の薄膜センサが、適切なセンサ素子として提供されている。このセンサ素子は、熱的にガラス板面に、同時にガラス板温度(Scheibentemperatur)に接合されている。この熱的な接合は、薄い粘着膜によって実施される。センサ配置は、粘着膜を介してさらにガラス板に固定されている。

センサ配置のガラス板に対する熱的な接合が、このセンサ配置の機能に対して重要である。良好な熱的な接合に対して、センサ配置とガラス板との間の可能な限り広い接触領域が理想的である。しかしながらこのことは、多くの場合に任意に使用可能な構造空間の理由で実現不可能である。多くの場合、センサ配置とガラス板との間の狭い接触空間しか自由に使用できない。このことは、良好な熱的な接合に関して問題である。
国際特許出願公開第01/58731号明細書 ヨーロッパ特許出願公開第 1 306 242号明細書

本発明の課題は、ガラス板面の結露を検出するセンサ配置を提供することにある。このセンサ配置は、不都合な取付け条件下でもガラス板とセンサ素子との間の良好な熱的な接合を保証する。

この課題は、請求項１の特徴を有するセンサ配置によって解決される。

本発明のセンサ配置の好適な実施形は、従属請求項中の手段に記載されている。

接触要素が、センサ素子の熱的な接合に対して本発明にしたがって提供することが提唱されている。この接触要素は、支持基板に差し込み可能に固定されていて、この支持基板をガラス板に対する接触領域内で広範囲に包囲する。この場合、特にそれぞれの接触要素が、機械的なストレス下で支持基板に向かって摺動して、熱的な接合を改善する。

支持基板をガラス板に広い面で接触していて、さらにガラス板に対して配置されていることがもはや必要ない。ガラス板に対する支持基板の配置が、設けられている接触素子に基づいて可能である。この配置の場合、支持基板は、例えばガラス板に対して垂直に又は任意の角度で指向して配置されている。このことは、センサ配置全体のスペースを節約する構成を可能にする。この場合、センサ素子の熱的な接合が同時に保証されている。

可能な実施形では、接触要素が、センサ素子の領域内にセンサ素子の寸法に一致する凹部を有する。さらに使用される接触要素は、高い熱伝導度を有する材料から有利に成る；さらにこの接触要素は、特に特定の弾性を有する。

例えばＵ形の金属ばね又はＴ形の合成樹脂ケースが、接触要素として考慮される。双方の場合、接触要素は、支持基板に差し込み可能である。

したがって両実施形では、センサ配置とガラス板との間の狭い接触面だけにもかかわらず、センサ要素とガラス板との間の良好な熱的な接合を保証することができる。その結果、センサ配置とガラス板との間の熱抵抗が僅かである一方で、十分な測定精度が得られる。

接触要素の特に弾性構造に起因して、センサ配置に対する特定の取り付け許容誤差、例えばセンサ素子とガラス板との間の距離の違い又はセンサ素子とガラス板との間の必要な角度が、調整され得る。

基本的に本発明のセンサ配置は、センサ素子として湿気を感知するセンサ素子だけを有する。ガラス板の近くの相対湿度が、このセンサ素子によって結露の傾向に対する目安として検出される。若干経費のかかる実施の形態では、湿気を感知するセンサ素子に加えて、さらに露点測定を実施するため、さらに温度を感知するセンサ素子を設けてもよい。これによって、車両の内部空間の環境、特にそこで支配する相対湿度が、車両内で算出された温度によって推測され得る。双方の場合、本発明の手段は、ガラス板に対して使用されるセンサ素子の良好な熱的な接合を保証する。

センサ素子とガラス板との間の距離が可能な限り小さくされる場合、さらに全ての実施の形態に対して、最適な熱的な接合に対する好適な手段であることが実証されている。

以下に、本発明のセンサ配置のその他の利点及び詳細を図面に基づく実施の形態から説明する。

以下に、僅かに変更した変形を含む本発明のセンサ配置の第１の実施形を図１，２ａ及び２ｂに基づいて説明する。この場合、図１は、ガラス板１０の一部に接合しているセンサ配置２０の投影図である一方で、図１のセンサ配置２０の断面が図２ａ中に示されている。

このガラス板１０は、例えば車両のフロントガラスを示してもよい。結露を検出する本発明のセンサ配置２０が、フロントガラスの内面に配置されている。このガラス板１０面の最初の結露の傾向が、センサ配置２０によって検出される。そして対応する信号が、暖房装置及び／又は空調設備によって適切な対策を講じるために利用される。

ガラス板１０の結露の傾向が、本発明のセンサ配置２０によって最終的に検出される。この場合、実施形に応じて、ガラス板の近くの相対湿度だけが検出されるか、又は、さらに温度が測定されるか若しくは露点が計算される。湿気を感知するセンサ素子が、最初に説明した変形に対して十分である一方で、第２の場合では、温度を感知するセンサ素子がさらに必要である。双方の場合、センサ配置２０が、ガラス板１０と可能な限り同じ温度を検出することが好ましい。したがって、センサ配置２０及び例えば温度素子や湿度センサ素子のような付随するセンサ素子のガラス板１０に対する可能な限り良好な熱的な結合又は熱的な接合が要求されている。以下の例では、結露の傾向を検出するための湿気を感知するセンサ素子だけが設けられる。

この例では、センサ配置２０が、金属ばね２１の形態の接触要素を介してガラス板１０に熱的に接合される。この金属ばね２１は、ガラス板１０に対する接触領域内で支持基板２２に差し込まれる。金属ばね２１に対して適した金属としては、例えば銅，アルミニウムやばね鋼のような基本的に熱を良好に伝える金属が考慮される。湿気を感知するセンサ素子２４が、支持基板２２上に概略的にさらに示されている。この湿気を感知するセンサ素子２４は、公知の方法で容量性の薄膜センサとして構成されている；温度を感知するセンサ素子をさらに使用する場合、これに対して例えば白金抵抗素子のような公知の抵抗素子が使用できる。

センサ素子２４を電気接触させ、このセンサ素子２４を支持基板２２上の別の構造要素に接合させるためのランドパターンが、支持基板２２上に配置されている。図２中には、センサ素子２４用の接続導体２６が示されている；支持基板２２上のその他のランドパターン及び電気構成要素は、図中ではより見やすくする理由から図示していない。

接触要素又は金属ばね２１は、ガラス板１０に対する接触領域内で支持基板２２を広範範囲に包囲する。金属ばね２１は、センサ素子２４の領域内だけに凹部を有する。この凹部は、支持基板２２上のセンサ素子２４の寸法にほぼ一致する。センサ素子２４が周囲空気を感知することが、この凹部を通じて保証されている。

この示された実施の形態では、薄い熱伝導膜２５の形態の熱を伝える電気絶縁層が、支持基板２２に面している金属ばね２１の内側にさらに配置されている。特に熱伝導膜としては、例えば50μm 〜200 μm の厚さの自己粘着するポリミド膜が使用される。この代わりに、別の貼付されるか又は射出される絶縁層を電気絶縁層としてこの場所に配置してもよい。

熱伝導膜２５は、金属ばね２１の接触部２１．１に沿ってさらに配置されている。この接触部２１．１は、金属ばね２１とガラス板１０との間の接触領域を形成する。この場合、熱伝導膜２５は、接触部２１．１とガラス板１０との間に配置されている。接触部２１．１は、この例では金属ばね２１のＵ形端部の突起として形成されていて、ガラス板１０方向に指向している支持基板の縁部に沿って延在する。

ガラス板１０とセンサ素子２４との間の熱の流れは、この例ではガラス板１０から熱伝導膜２５を通じて接触部２１．１，金属ばね２１，熱伝導膜２５，センサ素子２４に対する接続導体２６に及ぶ。この場合、金属ばね２１が、熱的な接合に最も大きく影響する。

ガラス板１０及び支持基板２２は、この実施の形態では熱伝導膜２５だけによって接触する。これによって、ガラス板１０が金属ばね２１によって傷付かないことが、ガラス板１０の側面上で保証される。ランドパターン又はセンサ素子２４の接続導体２６間の電気ショートが、支持基板２２の側面上で阻止される。この場合、しかし、センサ素子の全ての接続導体２６の熱的な接合が同時に保証されている。

さらに、接触要素又は金属ばね２１の与えられている弾性によって、所定の取り付け許容誤差も調整され得る、例えばセンサ素子とガラス板との間の距離の違い又はセンサ素子とガラス板との間の角度が調整され得ることが、好ましいと実証されている。

図２ａ中の実施の形態に比べて僅かに変更された本発明のセンサ配置の第１の実施の形態の変形が、図２ｂ中に断面で示されている。

すなわち一方では、複数の孔１２７を支持基板１２２の一部の領域に配置することがさらに提唱されている。これらの孔１２７は、例えば国際特許出願公開第01/58731号明細書からも公知であるように熱を伝える層を有する。これらの孔は、この例では支持基板１２２の一部の領域内だけに配置される。これらの孔は、金属ばね１２１によって包囲される。この一部の領域内の熱伝導的に被覆したこれらの孔によって、生じる全熱抵抗をさらに低減することができる。

他方では、同様に国際特許出願公開第01/58731号明細書中で提唱されたように、センサ素子１２４を支持基板１２２の凹部１２８にわたって配置することがこの変形で提唱されている。センサ素子１２４の湿気を感知する又は能動的な側面が、支持基板１２２の方向に指向されている場合、センサ素子１２４に対するこの取り付けの変形が好ましいと実証されている。センサ素子２４の取り付けが、図２ａの例で提唱されている。このセンサ素子２４の場合、湿気を感知する側面が、支持基板２２から離れて指向されている。

金属ばねとして形成された接触要素を有する説明した第１の実施の形態は、本発明の範囲内で明らかにさらに変更することができる。例えば、金属ばねが、支持基板を横から挟み付けるようにこの金属ばねを構成してもよい。さらに、接触部２１．１を金属ばねのＵ形部分から突出して湾曲させて形成等してもよい。

以下に、本発明のセンサ配置の第２の実施の形態を僅かに変更された変形を含めて図３ａ，３ｂ及び４に基づいて説明する。図３ａは、ガラス板に接合している本発明のセンサ配置の第２の実施形の断面を示す一方で、この例の使用される接触要素が、図４中に投影で示されている。同様にこの示された実施の形態は、湿気を感知するセンサ配置４４だけを有し、温度を感知するセンサ素子は有さない；露点を測定等するため、明らかにこの変形は、温度を感知するセンサ素子をもう１つだけ追加してもよい。

図３ａから分かるように、本発明のセンサ配置４０は、この実施の形態では同様に支持基板４２を有する。湿気を感知するセンサ素子４４が、支持基板４２上に配置され、接続導体４６によって電気接触される。差し込み可能な合成樹脂ケース４１が、この例では接触要素として設けられている。この合成樹脂ケース４１は、ガラス板３０とセンサ配置４０との間の接触領域内でセンサ素子４４を有する支持基板４２に差し込まれる。合成樹脂ケース４１は、ほぼＴ形の断面を有する。この場合、ガラス板との接触領域４１．１は、Ｔ形の横ビームによって形成される。センサ素子４４を有する支持基板４２が、Ｔ形の長手部分内に配置されている。この場合、合成樹脂ケースは、センサ素子と向かい合わせの領域内に凹部を有する。湿気を感知する側面が、支持基板４２から離れて指向されているように、センサ素子４４が、第２の実施形のこの変形では支持基板４２上に配置されている。センサ素子４４用に設けられている凹部を有する合成樹脂ケース４１の形は、特に図４の投影図から分かる。

さらにハウジング４７が、Ｔ形の長手部に沿って合成樹脂ケース４１にわたって摺動する。その結果、機械的に安定な全体構造が形成される。さらにこれによって、合成樹脂ケース４１が、金属の接続導体４６に対してさらに強く押圧される。その結果、熱抵抗が、さらに低減する。

熱を良好に伝える合成樹脂材料が、合成樹脂ケース４１用の材料として使用される。このため、この合成樹脂材料は電気的に絶縁に形成されている。これに対して、例えば熱を伝えるセラミック材料で充填されたシリコン材が考慮される。

この実施の形態の場合、ガラス板３０とセンサ素子４４との間の熱的な接合を向上させるためには、接触部、すなわちＴ形の横ビームを面積的に可能な限り広くすることが好ましいと実証されている。

合成樹脂ケース４１は、特にガラス板３０に面した支持基板４２の一部に対する特定の機械的なストレス下で摺動する。これによって、合成樹脂ケース４１は、この領域内でセンサ素子４４の接続導体４６に対して押圧される。密接して接触するために、より小さい熱抵抗が、この場所で得られる。この効果を強化するためには、センサ素子４４の接続導体４６が、可能な限り広く形成され、ガラス板３０の方向に配置されていることが好ましい。さらに、支持基板の前面を金属被覆して、熱的な接合をさらに向上させてもよい。

最終的に、合成樹脂ケースが、ハウジング４７及びガラス板３０によって熱を良好に伝える接続導線４６に対して押圧される。これによって、熱抵抗が、この場所で非常に僅かになる。

合成樹脂ケース４２の弾性に起因して、本発明のセンサ配置に対する所定の取り付け許容誤差を調整することが同様に可能である。この場合、センサ配置の異なる取り付け深さが調整され得、ガラス板に対する熱的な接触が保証されているように、弾性材料の押圧深さが決められている。

第２の実施形を僅かだけ変更した変形が、図３ｂ中に断面で示されている。以下で、図３ａ中の例に対する相違だけを説明する。すなわち図２ａ中の例と同様に、複数の孔１５０が、支持基板１４２の部分領域内に配置されている。これらの孔１５０は、熱を伝える被膜を有する。さらにセンサ素子１４４が、支持基板１４２の凹部１４９にわたって配置されている。センサ素子１４４の湿気を感知する側面が、この変形では凹部１４９の方向に指向されている。センサ素子１４４の湿気を感知する側面が、この取り付け方式で周囲空気にも接触することを保証するため、ハウジング１４７は、凹部の領域内にスリット１４８をさらに有し、適切な空気が、これらのスリットを通じて循環できる。使用される合成樹脂ケース１４１は、この変形ではセンサ素子１４４用の凹部をさらに有するのではなくて、センサ素子１４４によって完全に摺動される。センサ素子１４４の能動的な又は湿気を感知する側面が、支持基板１４２の凹部１４９の方向に指向されているので、このことはこの場合に可能である。

合成樹脂ケースとして形成された接触要素を有する第２の実施の形態も、本発明の範囲内でさらに変更することができる。すなわち、合成樹脂ケースの長手部分にスリットを付けないで構成すること、この長手部分をハウジングによって支持基板の側面だけに対して押圧することが可能である。さらに、センサ配置に対するさらなる構成の可能性が、本発明の範囲内で明らかに存在する。

ガラス板に接合している本発明のセンサ配置の第１の実施形の投影図である。 図１のセンサ配置の断面図である。 図２ａに比べて僅かに変更した第１の実施形の変形の断面図である。 ガラス板に接合している本発明のセンサ配置の第２の実施形の断面図である。 図３ａに比べて僅かに変更した第２の実施形の変形の断面図である。 図３中の実施の形態の接触要素の投影図である。

符号の説明

１０ ガラス板
２０ センサ配置
２１ 金属ばね
２１．１ 接触部
２２ 支持基板
２４ センサ素子
２５ 熱伝導膜
２６ 接続導体
３０ ガラス板
４０ センサ配置
４１ 合成樹脂ケース
４１．１ 接触領域
４２ 支持基板
４４ センサ配置
４６ 接続導体
４７ ハウジング
１２１ 金属ばね
１２２ 支持基板
１２４ センサ素子
１２７ 孔
１２８ 凹部
１４１ 合成樹脂ケース
１４２ 支持基板
１４４ センサ素子
１４７ ハウジング
１４８ スリット
１４９ 凹部
１５０ 孔

Claims (16)

1. ガラス板の結露を検出する支持基板から構成されたセンサ配置にあって、少なくとも１つの湿気を感知するセンサ素子が、支持基板上に配置されていて、この場合、センサ素子は、ガラス板に対して熱的に接合されているセンサ配置において、
   接触要素（２１；４１；１２１；１４１）が、センサ素子（２４；４４；１２４；１４４）を熱的に接合するために使用され、この接触要素（２１；４１；１２１；１４１）は、支持基板（２２；４２；１２２；１４２）に差し込み可能に固定されていて、この支持基板（２２；４２；１２２；１４２）をガラス板（１０；３０；１１０；１３０）に対する接触領域内で広範囲に包囲することを特徴とするセンサ配置。
2. 接触要素（２１；４１；１２１；１４１）は、センサ素子（２４；４４；１２４；１４４）の領域内に凹部を有し、この凹部は、センサ素子（２４；４４；１２４；１４４）の寸法にほぼ一致することを特徴とする請求項１に記載のセンサ配置。
3. 接触要素（２１；４１；１２１；１４１）は、高い熱伝導度を呈する金属から成ることを特徴とする請求項１に記載のセンサ配置。
4. 接触要素（２１；４１；１２１；１４１）は、弾性に形成されていて、機械的なストレス下で支持基板（２２；４２；１２２；１４２）に差し込み可能であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ配置。
5. 接触要素（２１；１２１）は、金属ばねから構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ配置。
6. 熱を伝え電気を絶縁する層（２５；１２５）が、金属ばねと支持基板（２２；１２２）との間の接触領域内に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のセンサ配置。
7. 熱を伝え電気を絶縁する層（２５；１２５）が、金属ばねとガラス板（１０；１１０）との間の接触領域内に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のセンサ配置。
8. 熱を伝え電気を絶縁する層（２５；１２５）は、それ自体が粘着するポリミド膜から成ることを特徴とする請求項６又は７に記載のセンサ配置。
9. 金属ばねは、銅又はアルミニウム又はばね鋼から成ることを特徴とする請求項５に記載のセンサ配置。
10. 接触要素（４１；１４１）は、差し込み可能な合成樹脂ケースから構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ配置。
11. 合成樹脂ケースは、Ｔ形の横断面を有し、この場合、ガラス板（３０；１３０）に接触する横ビームが設けられていて、センサ素子（４４；１４４）を有する支持基板（４２；１４２）がＴ形の長手部分内に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のセンサ配置。
12. 合成樹脂ケースは、熱を伝えるセラミック材で充填されたシリコン物質から成ることを特徴とする請求項１０に記載のセンサ配置。
13. センサ素子（４４；１４４）の接続導線（４６；１４６）が、支持基板（４２；１４２）上に広く形成されていて、ガラス板（３０；１３０）の方向に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のセンサ配置。
14. 少なくとも１つの湿気を感知するセンサ素子（２６；４６；１２６；１４６）に加えて、さらに温度を感知するセンサ素子が、支持基板（２２；４２；１２２；１４２）上に配置されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のセンサ配置。
15. 支持基板（１２２；１４２）は、少なくとも接触要素（１２１；１４１）の領域内に孔（１２７；１５０）を有し、これらの孔（１２７；１５０）は、熱を伝える被膜を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のセンサ配置。
16. センサ素子（１２４；１４４）は、支持基板（１２２；１４４）の凹部（１２８；１４９）にわたって取り付けられていて、この場合、センサ素子（１２４；１４４）の湿気を感知する側面が、凹部（１２８；１４９）の方向に指向されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のセンサ配置。

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