專(zhuān)利名稱(chēng)：用于汽車(chē)的光學(xué)雨水傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1的前序部分所述的、用于汽車(chē)的光學(xué)雨水傳感裝置。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)已知用于汽車(chē)的光學(xué)的雨水傳感器或雨水傳感裝置，它在汽車(chē)駕駛室 內(nèi)部通過(guò)耦合介質(zhì)(例如硅樹(shù)脂)連接在擋風(fēng)玻璃上。此光學(xué)雨水傳感器在此將發(fā)射器或 輻射源的射束通過(guò)透鏡系統(tǒng)(即發(fā)射器光學(xué)系統(tǒng))射入擋風(fēng)玻璃中。此光線在玻璃表面上 被全反射，并通過(guò)另一透鏡或接收器光學(xué)系統(tǒng)射入光探測(cè)器或接收器中。在擋風(fēng)玻璃的玻 璃表面上的水越多，則反射就越弱，因此由光探測(cè)器測(cè)得的信號(hào)就越弱。光學(xué)雨水傳感器可 根據(jù)探測(cè)到的雨水量來(lái)控制汽車(chē)的雨刷裝置，并自動(dòng)地選擇雨刷速度的最有效等級(jí)。例如從DE 102 61 244 Al中已知上面描述的光學(xué)雨水傳感器。光探測(cè)器應(yīng)該盡可能地避開(kāi)外來(lái)光(例如太陽(yáng)光)，以避免干擾。除了由大陽(yáng)照射 從外面形成的外來(lái)光外，汽車(chē)駕駛室內(nèi)部的濕度和污染也是在確定雨量時(shí)的干擾因素。在 一定的環(huán)境條件下，在擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)上并在雨水傳感器中，尤其在位于雨水傳感器中的 光學(xué)的、光電的或電子元器件(即透鏡系統(tǒng))中，輻射源和光線接收器會(huì)出結(jié)霧，這在雨水 傳感器中會(huì)影響輻射源和光線接收器之間的光學(xué)路徑的光學(xué)性能。結(jié)霧說(shuō)明表面上有許多 不同大小的水滴，它們會(huì)影響元器件(尤其是透鏡系統(tǒng))的幾何性能和反射反性能。在棱 鏡系統(tǒng)中出現(xiàn)的結(jié)霧通常會(huì)使雨水傳感器中的光學(xué)路徑的傳輸變差，因?yàn)樯涫ㄟ^(guò)許多小 水滴不能再以正確的角度輸入到擋風(fēng)玻璃中，所述小水滴在光學(xué)上同樣也像小鏡子一樣起 作用。因此，只有一部分光線以對(duì)全反射必需的45°角抵達(dá)擋風(fēng)玻璃的表面。這意味著，在 擋風(fēng)玻璃的傳輸性能方面，必須為雨水傳感器的玻璃遮蓋考慮明顯更高的提前量。此外，透 鏡表面由于許多水滴還獲得了其它的自反性能。在結(jié)霧存在的情況下，由雨水傳感器發(fā)射 的光線不再只須穿過(guò)兩個(gè)光學(xué)介質(zhì)(空氣_透鏡系統(tǒng)-空氣)，而是必須穿過(guò)三個(gè)光學(xué)介 質(zhì)(空氣-水-透鏡系統(tǒng)-水-空氣)，在不同光學(xué)介質(zhì)之間的界面的數(shù)量從兩個(gè)升至四 個(gè)，確定的一部分光線在此界面上反射。這也會(huì)降低光學(xué)系統(tǒng)的效率。此外，根據(jù)水滴的大 小，并結(jié)合尤其通過(guò)汽車(chē)的傳動(dòng)電機(jī)或行駛活動(dòng)引發(fā)的振動(dòng)，既使擋風(fēng)玻璃是干的，也會(huì)發(fā) 動(dòng)錯(cuò)誤的雨刷循環(huán)。與輻射源比起來(lái)，光學(xué)雨水傳感器的光線接收器中幾乎不會(huì)產(chǎn)生功率 損耗或熱量，因此在該處優(yōu)選也會(huì)出現(xiàn)結(jié)霧?；谒鲈颍Ｍ诠鈱W(xué)的或光電的元器件 上，尤其在光學(xué)雨水傳感器的透鏡系統(tǒng)上減少結(jié)霧。從實(shí)踐中已知雨水傳感系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中通過(guò)加熱模塊電子地減少結(jié)霧。在存在 著結(jié)霧危險(xiǎn)時(shí)(尤其在溫度低于25°C)時(shí)，透鏡系統(tǒng)要稍微加熱，以便從露點(diǎn)方面改變雨水 傳感器中的小氣候，因而阻止或減少結(jié)霧的產(chǎn)生。污染也會(huì)對(duì)光學(xué)元器件的光學(xué)性能產(chǎn)生不利的影響。污染經(jīng)常引起過(guò)濾效果或吸 收光線。因此在已知的系統(tǒng)中，為雨水傳感器使用封閉的外殼，以便把來(lái)自車(chē)內(nèi)空氣中的微 粒的影響保持得盡可能小。

發(fā)明內(nèi)容
按本發(fā)明的用于汽車(chē)的光學(xué)雨水傳感裝置具有多個(gè)元器件，即至少一個(gè)電磁輻射 源、至少一個(gè)接收裝置、至少一個(gè)發(fā)射器光學(xué)系統(tǒng)和至少一個(gè)接收器光學(xué)系統(tǒng)，其中借助所 述至少一個(gè)接收裝置可接收由所述至少一個(gè)輻射源發(fā)射出的電磁射束，其中電磁射束從所 述至少一個(gè)輻射源借助所述至少一個(gè)發(fā)射器光學(xué)系統(tǒng)傳導(dǎo)到汽車(chē)擋風(fēng)玻璃與汽車(chē)外界的 界面上，并在所述界面上進(jìn)行反射，并借助所述至少一個(gè)接收器光學(xué)系統(tǒng)繼續(xù)傳導(dǎo)到所述 至少一個(gè)接收裝置上，其中所述元器件中的至少一個(gè)的表面至少局部設(shè)有納米涂層，此納 米涂層引起表面的光催化的自清潔，其優(yōu)點(diǎn)是，可在最大程度上避免或減少光學(xué)的、光電的 或電子元器件的表面上的結(jié)霧和污染。在此建議，光學(xué)雨水傳感器的光學(xué)元器件的尤其起光學(xué)作用的表面，尤其發(fā)射器 光學(xué)系統(tǒng)、接收器光學(xué)系統(tǒng)、電磁輻射源和/或接收裝置都設(shè)置特殊的涂層，它們可以引起 表面的光催化的自清潔。把表面的這個(gè)特性稱(chēng)為“光催化的自清潔”，此表面已經(jīng)涂上了納 米涂層(其具有優(yōu)選由二氧化鈦(TiO2)構(gòu)成的納米微粒)，并因此在用太陽(yáng)光(尤其是UV 光線)進(jìn)行照射時(shí)可使表面上的有機(jī)材料分解。因此使表面保持清潔。此外，這種涂層還 是抗微生物的。此外，這種涂層還使水不再會(huì)在表面上形成水滴，而只成一個(gè)薄層，因此可 在最大程度上避免表面的結(jié)霧。這種表面也被稱(chēng)為超親水的?，F(xiàn)在通過(guò)元器件的光催化的自清潔，也可為光學(xué)雨水傳感器應(yīng)用敞開(kāi)的外殼，這 尤其可有利地把更多功能集成在雨水傳感器中，例如露點(diǎn)傳感裝置(也具有濕度測(cè)量)、空 氣品質(zhì)傳感器或類(lèi)似物。對(duì)這兩個(gè)功能，需要與外界進(jìn)行空氣交換。通過(guò)納米涂層的防結(jié)霧功能，可完全取消雨水傳感器中的加熱模塊。在出現(xiàn)結(jié)霧 趨勢(shì)時(shí)，光學(xué)性能只輕微地受薄水薄(幾乎看不見(jiàn))的影響。具有納米微粒(由二氧化鈦 構(gòu)成)的涂層可節(jié)省成本，并減少電路板上的空間需求，因?yàn)椴辉傩枰訜崮K。從而，可 減少雨水傳感器的空間需求，或在空間需求保持不變的情況下擴(kuò)展雨水感器的功能性。


下面借助附圖按原理描述了本發(fā)明的實(shí)施例。唯一的附圖示出了按本發(fā)明的光學(xué)雨水傳感器的簡(jiǎn)化視圖。
具體實(shí)施例方式在附圖中描述了按本發(fā)明的光學(xué)雨水傳感器，它是按下述的原理進(jìn)行工作的。電磁輻射源6 (例如紅外線LED或類(lèi)似物品)以確定的角度從玻璃或擋風(fēng)玻璃1 的內(nèi)側(cè)開(kāi)始(即通常從未示出的汽車(chē)的乘客車(chē)廂開(kāi)始)，朝著擋風(fēng)玻璃1的方向發(fā)射出電磁 射束4(所謂的有用光線)。此射束4經(jīng)過(guò)內(nèi)部空間和擋風(fēng)玻璃1之間的界面，并在由擋風(fēng) 玻璃1和汽車(chē)外界構(gòu)成的界面10上偏轉(zhuǎn)，此界面10在此區(qū)域內(nèi)被稱(chēng)為敏感面。光束在擋 風(fēng)玻璃1中通常是平行的。電磁射束4相對(duì)于界面10的入射角在此這樣進(jìn)行選擇，即在擋 風(fēng)玻璃1例如沒(méi)有被雨水水滴11弄濕的情況下，電磁射束4在界面10上按光學(xué)規(guī)律在擋 風(fēng)玻璃1的內(nèi)側(cè)方向作為反射射束5全部反射回來(lái)，并被設(shè)置在玻璃內(nèi)側(cè)附近的、例如構(gòu)成 為紅外線LRD的接收器7或接收裝置探測(cè)到。在玻璃1被雨水水滴11弄濕的情況下，所述
4全反射由于界面10上的折射率的變化而被干擾或失效(如附圖所示)，因此電磁射束4的 一部分4a朝外射出，與全反射情況相比更少的射束5到達(dá)接收器7上。由于光射入的下降 (或信號(hào)差)，從屬于輻射源6和接收器7的、例如設(shè)置在電路板上的分析單元8對(duì)現(xiàn)有的 潤(rùn)濕程度進(jìn)行分析，并相應(yīng)地控制雨刷器的雨刷過(guò)程。為了實(shí)現(xiàn)這一基本原理，輻射源6、接 收器7和分析單元8與未示出的控制器一起安放在一個(gè)外殼9中，為了有效地進(jìn)行光傳輸， 此外殼9配備了從屬于輻射源6的發(fā)射器光學(xué)系統(tǒng)或耦入光學(xué)裝置3a，并配備了從屬于接 收器7的接收器光學(xué)系統(tǒng)或耦出光學(xué)裝置3b ；并為了無(wú)干擾地傳導(dǎo)光并使射束4或5射入 擋風(fēng)玻璃1中或從中射出，借助光學(xué)的耦合介質(zhì)作為例如由硅樹(shù)脂構(gòu)成的中間層2無(wú)氣泡 耦連在擋風(fēng)玻璃1上。所述的耦入或耦出透鏡3a、3b在此通常由透鏡或透鏡系統(tǒng)構(gòu)成，它 們?cè)谝幻嫔鲜峭蛊鸬模硪幻媸瞧降?。發(fā)射器光學(xué)系統(tǒng)3a、接收器光學(xué)系統(tǒng)3b、電磁輻射源 6和接收器7都屬于光學(xué)雨水傳感裝置的光學(xué)元器件3a、3b、6、7，其中電磁輻射源6和接收 器7基于它們的功能當(dāng)然也可稱(chēng)為光電的或電子的元器件?，F(xiàn)在按本發(fā)明在此實(shí)施例中，電磁輻射源6、接收器7、接收器光學(xué)系統(tǒng)3b、發(fā)射器 光學(xué)系統(tǒng)3a或透鏡系統(tǒng)的表面都設(shè)有納米涂層12，它引起表面的光催化的自清潔。因此， 以有利的方式在最大程度上避免或減少了所述表面的結(jié)霧和污染。納米涂層12為此具有 由二氧化鈦(TiO2)構(gòu)成的納米微粒。在其它未示出的實(shí)施例中，當(dāng)然也可以只有選出的光學(xué)元器件3a、3b、6、7的表 面，尤其只是部分地(例如只是表面的起光學(xué)作用的部分)設(shè)有納米涂層12，它引起表面的 光催化的自清潔。自清潔的基礎(chǔ)是所謂的光催化。二氧化鈦是半導(dǎo)體，如果光子的能量大于帶隙的 能量(內(nèi)部光電效應(yīng))，則射入的光線在此半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子_空穴對(duì)。電子或空穴可在二 氧化鈦中擴(kuò)散到表面上，并在該處產(chǎn)生基團(tuán)，它會(huì)引發(fā)有機(jī)物質(zhì)的分解。空穴尤其具有較高 的氧化作用。OH基團(tuán)由水形成。有機(jī)物質(zhì)由此被分解。最終產(chǎn)物通常是CO2和水。表面的 超親水性能通過(guò)二氧化鈦表面的氧缺位而產(chǎn)生。在此位置上可化合OH基團(tuán)，它們借助水實(shí) 現(xiàn)良好的潤(rùn)濕?？墒褂眠@樣的產(chǎn)品，即借助這種產(chǎn)品由二氧化鈦形成納米涂層。為此的實(shí)施例是， 按AER0SIL方法制成的VP TiO2 P90(親水的熱解的二氧化鈦)。如果光學(xué)系統(tǒng)3a、3b是由多個(gè)零件組裝而成，則優(yōu)選應(yīng)該在安裝傳感器時(shí)，將具 有由二氧化鈦構(gòu)成的納米微粒的涂層設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)3a、3b或光導(dǎo)體上。如果光學(xué)系統(tǒng) 3a、3b如同本實(shí)施例一樣是構(gòu)造成整體的，則涂敷步驟也可提前進(jìn)行。
權(quán)利要求
一種用于汽車(chē)的光學(xué)雨水傳感裝置，其包含多個(gè)元器件(3a、3b、6、7)，即至少一個(gè)電磁輻射源(6)、至少一個(gè)接收裝置(7)、至少一個(gè)發(fā)射器光學(xué)系統(tǒng)(3a)和至少一個(gè)接收器光學(xué)系統(tǒng)(3b)，其中借助所述至少一個(gè)接收裝置(7)能接收由所述至少一個(gè)輻射源(6)發(fā)射出的電磁射束(4、5)，其中電磁射束(4、5)從所述至少一個(gè)輻射源(6)借助所述至少一個(gè)發(fā)射器光學(xué)系統(tǒng)(3a)傳導(dǎo)到汽車(chē)擋風(fēng)玻璃(1)與汽車(chē)外界的界面(10)上，并在所述界面上進(jìn)行反射，并借助所述至少一個(gè)接收器光學(xué)系統(tǒng)(3b)繼續(xù)傳導(dǎo)到所述至少一個(gè)接收裝置(7)上，其特征在于，其中所述至少一個(gè)元器件(3a、3b、6、7)的表面至少局部設(shè)有納米涂層(12)，此納米涂層(12)引起所述表面的光催化的自清潔。
2.按權(quán)利要求1所述的光學(xué)雨水傳感裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)發(fā)射器光學(xué)系 統(tǒng)(3a)的表面和/或所述至少一個(gè)接收器光學(xué)系統(tǒng)(3b)的表面至少局部地設(shè)有納米涂層 (12)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)雨水傳感裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)輻射源(6) 的表面和/或所述至少一個(gè)接收裝置(7)的表面至少局部地設(shè)有納米涂層(12)。
4.按權(quán)利要求1、2或3所述的光學(xué)雨水傳感裝置，其特征在于，所述納米涂層(12)具 有由二氧化鈦(TiO2)構(gòu)成的納米微粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于汽車(chē)的光學(xué)雨水傳感裝置，其包含多個(gè)元器件(3a、3b、6、7)，即至少一個(gè)電磁輻射源(6)、至少一個(gè)接收裝置(7)、至少一個(gè)發(fā)射器光學(xué)系統(tǒng)(3a)和至少一個(gè)接收器光學(xué)系統(tǒng)(3b)，其中借助所述至少一個(gè)接收裝置(7)能接收由所述至少一個(gè)輻射源(6)發(fā)射出的電磁射束(4、5)，其中電磁射束(4、5)從所述至少一個(gè)輻射源(6)借助所述至少一個(gè)發(fā)射器光學(xué)系統(tǒng)(3a)傳導(dǎo)到汽車(chē)擋風(fēng)玻璃(1)與汽車(chē)外界的界面(10)上，并在所述界面上進(jìn)行反射，并借助所述至少一個(gè)接收器光學(xué)系統(tǒng)(3b)繼續(xù)傳導(dǎo)到所述至少一個(gè)接收裝置(7)上，其特征在于，其中所述至少一個(gè)元器件(3a、3b、6、7)的表面至少局部設(shè)有納米涂層(12)，此納米涂層(12)引起所述表面的光催化的自清潔。
文檔編號(hào)B60S1/08GK101896378SQ200880120920
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2008年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
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