DE4033975C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Regentropfensensor zur Erfassung der Menge an auf einer Platte auftreffender Regentropfen.

Die JP-OS 59-61 752, hat einen Regentropfensensor zum Inhalt. Gemäß Fig. 12 hat ein an einer Frontwindschutzscheibe 51 eines Kraftfahrzeuges befestigter Sensor einen Lichtsender 52 und einen Lichtempfänger 53. Das vom Sender 52 ausgesendete Licht 57 wird in der Windschutzscheibe 51 durch totale Reflexion weitergeleitet und gelangt zum Empfänger 53. Wenn auf der Windschutzscheibe 51 Regentropfen 56 haften, wird das Licht 57 nicht totalreflektiert. Daraus folgt, daß je höher die Menge an Regentropfen 56 ist, desto geringer wird die den Empfänger 53 erreichende Lichtmenge 57. Jedoch ist dieser Sensor leicht durch Fremdlicht, wie zum Beispiel Sonnenlicht, Beleuchtungslicht oder dgl. zu beeinflussen. Daraus ergibt sich das Problem, daß bei starkem Fremdlicht die Regen­ tropfen 56 nicht erfaßbar sind.

Die JP-OS 59-1 92 651 beinhaltet einen anderen Regentropfen­ sensor. Gemäß Fig. 13 hat der Sensor einen Ultraschallsender 54 und einen Ultraschallempfänger 55, welche an der Frontwindschutzscheibe 51 eines Kraftfahrzeuges befestigt sind. Vom Sender 54 ausgesendete Ultraschallwellen 50 werden an der Oberfläche der Windschutzscheibe 51 reflektiert und gelangen nach einer bestimmten Laufzeit in den Empfänger 55. Wenn sich Regentropfen 56 auf der Windschutzscheibe 51 befinden, werden die Ultraschallwellen 50 an der Grenzoberfläche zwischen den Regentropfen 56 und der Luft reflektiert. Hierbei wird die Laufzeit der Ultraschallwellen 50 zwischen dem Aussenden durch den Sender 54 bis zum Erfassen durch den Empfänger 55 länger.

Jedoch kann der vorstehend beschriebene Sensor nur unter dem Sender 54 und Empfänger 55 befindliche Regentropfen 56 erfassen. Infolgedessen entsteht das Problem, daß viele Paare aus Sendern (54) und Empfängern (55) notwendig sind, wenn der Sensor Regen­ tropfen über einen großen Bereich, wie der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, erfassen soll.

Außerdem ist die Laufzeitdifferenz der Ultraschallwellen 50 vom Aussenden durch den Sender 54 bis zum Empfangen durch den Empfänger 53 sehr kurz. Dadurch entsteht das weitere Problem, daß eine elektrische Schaltung zur Messung der Zeitdifferenz sehr kompliziert und großdimensioniert ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Regentropfensensor mit einer einfachen elektrischen Schaltung zu schaffen, welcher frei von Fremdlichteinflüssen ist und in der Lage ist, Regentropfen über ein großes Gebiet zu erfassen.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein auf einer Platte angeordneter Sensor geschaffen. Eine Wellensendevorrichtung ist mit der Platte zum Einstrahlen elastischer Wellen verbunden. Eine Halterungsvorrichtung hält die Wellensendevorrichtung in einem bestimmten Winkel relativ zur Platte. Dadurch werden die elastischen Wellen übertragen, indem sie wiederholt in der Platte reflektiert werden. Eine Wellenempfangseinrichtung ist mit der Platte verbunden, damit sie die Amplitude der in der Platte übertragenen elastischen Welle erfaßt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Regen­ tropfensensors.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Wellensenders.

Fig. 3a, 3b und 3c zeigen jeweils Signalkurvenformen in den Punkten A, B und C der Schaltung in Fig. 1.

Fig. 4 ist eine Draufsicht eines Regentropfenerfassungsbereiches auf einer Windschutzscheibe.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines Regentropfensensors gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels.

Fig. 6 ist eine Draufsicht, die die Anordnung einer Sensor­ einheit gemäß einem Beispiel auf einer Windschutzscheibe zeigt.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 7-7 in Fig. 6.

Fig. 8 ist eine Draufsicht, die eine andere Anordnung für eine Sensoreinheit auf einer Windschutzscheibe zeigt.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 9-9 in Fig. 8.

Fig. 10, 11 zeigen ein Blockdiagramm und Signalkurven gemäß des dritten Ausführungsbeispiels.

Fig. 12 ist eine vergrößerte Teilansicht eines herkömmlichen Regentropfensensors.

Fig. 13 ist eine vergrößerte Teilansicht eines anderen herkömmlichen Regentropfensensors.

Bezüglich der Zeichnungen in der gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Teile bezeichnen, wird nachfolgend ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Regentropfensensors beschrieben. Wenn auch der erfindungsgemäße Sensor in beliebigen Anwendungsfällen zum Erfassen von Regentropfen auf einer Platte verwendet werden könnte, wird er in diesem speziellen Ausführungsbeispiel zur Erfassung von Regentropfen an einer Front­ windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs beschrieben.

Gemäß Fig. 1 ist ein Wellensender 12 an einer Frontscheibe oder Windschutzscheibe 11 eines Kraftfahrzeugs befestigt. Der Wellensender 12 ist vorzugsweise aus einem Koppler 12a und einem Ultraschallgenerator wie zum Beispiel einem piezoelektrischem Element 12b, welches an den Koppler 12a geklebt ist, zusammen­ gesetzt.

Ein Oszillator 13 ist elektrisch mit dem piezoelektrischen Element 12b verbunden. Der Oszillator 13 liefert Wechselstrom mit einer Frequenz von ungefähr 1 bis 10 MHz oder 100 MHz, um am Element 12b das Erzeugen von Schwingungen für Ultraschallwellen 50 hervorzurufen. Das Element 12b wird meistens in seiner Dickenrichtung mit dem Wechselstrom aus dem Oszillator 13 zum Schwingen gebracht. Das Element 12b ist zum Schwingen und zum Aussenden der Ultraschallwellen 50 als elastische Wellen in den Koppler 12a ausgebildet.

Gemäß Fig. 2 dient der Koppler 12a dazu, das Element 12b in einer Schrägstellung unter einem bestimmten Winkel R1 in bezug auf die Ebene der Windschutzscheibe 11 zu halten. Als Ergebnis gelangen die Ultraschallwellen 50 mit dem bestimmten Neigungswinkel R1 in bezug auf die Normalen N zur Windschutzscheibe 11 in die Windschutzscheibe 11.

Die ausgesendeten Ultraschallwellen 50 haben eine andere Schallgeschwindigkeit in der Windschutzscheibe 11 als die in dem Koppler 12a und werden an der Grenzfläche zwischen dem Koppler 12a und der Windschutzscheibe 11 reflektiert und abgelenkt. Die einfallenden Wellen 50 werden bei der Ablenkung in ihre Komponenten von Longitudinalwellen 50a und Transversalwellen 50b getrennt. In dem Ausführungsbeispiel ist der Neigungswinkel R1 so festgelegt, daß die abgetrennten Longitudialwellen 50a entlang der Grenzoberfläche zwischen dem Koppler 12a und der Windschutzscheibe 11 ausgestrahlt werden.

Falls der Neigungswinkel R1 richtig gewählt ist, werden aus­ schließlich die Transversalwellen 50b in die Windschutzscheibe 11 ausgesendet. Wenn die Transversalwellen 50b mit einem bestimmten Ablenkungswinkel R2 relativ zur Normalen N zur Windschutzscheibe 11 in die Windschutzscheibe 11 eindringen, werden die ausgestrahlten Transversalwellen 50b unter mehrmaliger Reflexion an der Grenzfläche zwischen der Windschutzscheibe 11 und der Luft übertragen.

Der erwünschte Ablenkungswinkel R2 ist nicht kleiner als etwa 40°. Der Grund hierfür ist der, daß die Longitudinalwellen 50a an der Grenzfläche zwischen der Windschutzscheibe 11 und der Luft bei einem Ablenkungswinkel von 40° oder mehr kaum reflektiert werden.

Das heißt, die Windschutzscheibe 11 wirkt als ein Filter, der die unnötigen Longitudinalwellen bei einem Winkel R2 in dem genannten Bereich dämpft.

Der Koppler 12a wird aus einem entsprechend gewähltem Material hergestellt, welches den Anforderungen bezüglich des Neigungs­ winkels R1 und des Ablenkungswinkels R2 genügt. Das Material könnte vorzugsweise zum Beispiel Blei, Kunstharz wie Polyactal- Kunstharz, Messing oder ähnliches sein. Wird Blei zur Herstellung des Kopplers 12a verwendet, beträgt der Neigungswinkel R1 etwa 25° und der Ablenkungswinkel R2 etwa 47°. Wird das Polyacetal-Kunstharz ausgewählt, beträgt der Neigungswinkel R1 etwa 25° und der Ablenkungswinkel R2 etwa 54°.

Gemäß Fig. 1 werden die Ultraschallwellen 50 durch einen Wellen­ empfänger 14 in elektrische Signale umgeformt. Der Wellenempfänger 14 ist vorzugsweise aus einem Koppler 14a und einem piezoelektrischen Element 14b gebildet, welches als ein elektro­ akustischer Wandler an dem Koppler 14a angebracht ist. Es ist zweckmäßig, wenn der Wellenempfänger 14 die gleiche Struktur wie der Wellensender 12 hat.

Die in den Wellenempfänger 14 gelangenden Ultraschallwellen 50 versetzen das piezoelektrische Element 14b in Schwingung. Als Folge erzeugt das Element 14b entsprechend der Amplitude der zu ihm übertragenen Ultraschallwellen 50 eine Spannung. Ein Verstärker 15 verstärkt die von dem piezoelektrischen Element 14b abgegebene Spannung. Eine Spitzenwerthalteschaltung 16 erfaßt ein Spitzenwert der verstärkten Spannung. Die Spitzenwerthalte­ schaltung 16 gibt die Spitzenspannung in einen Bewertungs­ schaltkreis 17 ab.

Die Reflexionseigenschaften der Transversalwellen 50b sind an Stellen der Windschutzscheibe 11, an denen gegebenenfalls Regentropfen 24 haften verändert. Jetzt treten an diesen Stellen die Transversalwellen 50b in die Luft aus. Als Folge davon wird die Amplitude der in den Wellenempfänger 14 gelangenden Trans­ versalwellen 50b niedrig, wenn die Menge der anhaftenden Regen­ tropfen 24 groß ist, bzw. hoch, wenn die Menge gering ist.

Fig. 3a zeigt Kurvenformen von Signalen im einem Punkt A der Schaltung, nämlich Signale, die vom Wellenempfänger 14 abgegeben werden. Der Wellenempfänger 14 gibt Signale mit um ein Masse­ potential wechselnder Spannung ab. Eine Frequenz der Wechsel­ spannungssignale ist die Gleiche wie eine Frequenz der Transversalwellen 50b, welche vom Wellensender 12 ausgesendet werden. Die Amplitude der Wechselspannungssignale ist invers proportional zu der Menge der an der Windschutzscheibe 11 haftenden Regentropfen 24. Fig. 3b zeigt Kurvenformen von Signalen im einem Punkt B der Schaltung, nämlich Signale, die vom Verstärker 15 abgegeben wurden. Der Verstärker verstärkt die vom Wellenempfänger 14 abgegebenen Wechselspannungssignale, um ihre Amplitude zu erhöhen. Der Verstärker 15 gibt außerdem eine vorgeschriebene Gleichvorspannung den Wechselspannungssignalen. Fig. 3c zeigt Kurvenformen von Signalen in einem Punkt C der Schaltung, nämlich die Ausgangsspannung der Spitzenwert­ halteschaltung 16. Die Spitzenwerthalteschaltung 16 erfaßt die Spitzenwerte der Ausgangsspannung des Verstärkers 15 und gibt eine Gleichspannung ab, die der Menge an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11 entspricht. Die Spitzenwerthalteschaltung 16 gibt die Gleichspannung an die Bewertungsschaltung 17 ab. Ein regelbarer Widerstand 18 ist an die Bewertungsschaltung 17 zum Einstellen der Empfindlichkeit angeschlossen. Der Widerstand 18 bestimmt eine erste Referenzspannung Th1 und eine zweite Referenzspannung Th2, zum Beurteilen der Menge an Regentropfen. Die Bewertungsschaltung 17 vergleicht die erste und die zweite Referenzspannung Th1 und Th2 mit der Gleichspannung, aus der Spitzenwerthalteschaltung 16, wodurch die Menge an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11 beurteilt wird. Die Bewertungs­ schaltung 17 entscheidet, daß, wenn die Ausgangsspannung der Spitzenwerthalteschaltung 16 höher ist als die erste Referenz­ spannung Th1, es keine Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11 gibt. Die Bewertungsschaltung 17 entscheidet darüber, daß wenn die Ausgangsspannung niedriger als die erste Referenzspannung Th1, jedoch höher als die zweite Referenzspannung Th2 ist, sie also im Bereich X in Fig. 3c liegt, eine kleine Menge an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11 haftet. Die Bewertungsschaltung 17 entscheidet darüber, daß wenn die Ausgangsspannung nicht höher als die zweite Referenzspannung Th2 ist, also im Bereich Y in Fig. 3c liegt, eine große Menge an Regentropfen 24 auf der Windschutz­ scheibe 11 haftet. Ist eine geringe Menge an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11, also die Ausgangsspannung in dem Bereich X, setzt die Bewertungsschaltung 17 eine Langsam-Antriebsschaltung 19 in Betrieb. Die Antriebsschaltung 19 betreibt einen Wischer­ motor 20 mit normaler Geschwindigkeit zum Wischen der Windschutz­ scheibe 11. Befindet sich eine große Menge an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11, also die Ausgangsspannung im Bereich Y, betreibt die Bewertungsschaltung 17 eine Schnell-Antriebsschaltung 21. Die Antriebsschaltung 21 setzt den Wischermotor 20 mit einer höheren Geschwindigkeit als die Normalgeschwindigkeit in Betrieb, so daß die Windschutzscheibe 11 rasch gewischt wird.

Fig. 4 zeigt einen Erfassungsbereich 23 für Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11. Der Wellensender 12 und der Wellen­ empfänger 14 sind an der Rückfläche der Windschutzscheibe 11 ange­ bracht, d. h. an der Fläche gegenüber einer Wischfläche 11W der Wischer 22L und 22R. Hierbei werden bei dem Wischvorgang der Wischer 22L und 22R die Regentropfen 24 in dem Bereich 23 abgewischt. Anschließend bleibt der Wischermotor 20 bis zur nächsten Erfassung von Regentropfen 24 stehen. Somit wird der Wischermotor 20 entsprechend der Menge an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11 betrieben. Damit arbeiten die Wischer in angemessener Weise für die Sicht des Fahrers.

Da gemäß der vorstehenden Beschreibung zur Erfassung von Regentropfen 24 die Ultraschallwellen 50 verwendet sind, ist der Sensor gemäß dieses Ausführungsbeispiels frei von jeglichen Einwirkungen durch externes Licht wie Sonnen- oder das Straßenbe­ leuchtungslicht. Gerät außerdem die Windschutzscheibe 11 zum Beispiel durch Klappern der Wischer 22L, 22R ins Vibrieren, ist die Frequenz der Vibration deutlich verschieden von der Ultraschallfrequenz, so daß der Einfluß durch das Klappern vernachlässigt werden kann.

Der Wellensender 12 und der Wellenempfänger 14 behindern niemals die Wischer 22L und 22R, da sie auf der Hinterseite der Wind­ schutzscheibe 11 angebracht sind. Daher können die Eigenschaften des Sensors gemäß dieses Ausführungsbeispiels über einen langen Zeitraum hinweg dauerhaft beibehalten werden.

Der Erfassungsbereich 23 zur Erfassung der Regentropfen 24 kann, da Ultraschallwellen 50 übertragen werden, zwischen einem Paar Wellensender 12 und Wellenempfänger 14 groß genug dimensioniert werden, wobei die Ultraschallwellen 50 mehrfach zwischen Wellen­ sender 12 und Wellenempfänger 14 in der Windschutzscheibe 11 reflektiert werden.

Die Ansprechgeschwindigkeit der Schaltungen 15, 16 und 17 kann niedrig sein, da die Erfassung der Regentropfen 24 unter Verwendung der Amplitude der Ultraschallwellen 50 erfolgt, welche von dem Wellenempfänger 14 erfaßt werden, durchgeführt wird. Dementsprechend können die Schaltungen 14, 15, 16 einen einfachen Aufbau und kleine Abmessungen haben.

Als nächstes wird im folgenden ein zweites Ausführungsbeispiel des Regentropfensensors beschrieben.

Gemäß der Fig. 6 und 7 sind der Wellensender 12 und der Wellenempfänger 14 zum Bilden eines Bauteils in einer Sensoreinheit 10 untergebracht. Die Sensoreinheit 10 ist zwischen einem Innenspiegel 33 und der Windschutzscheibe 11 befestigt. Der Innenspiegel 33 hat einen beweglichen Spiegelrahmen 33a und einen Halter 33b. Der Halter 33b ist mit einem Klebstoff oder ähnlichem an der Windschutzscheibe 11 angebracht. Der bewegliche Spiegelrahmen 33a ist über ein Kugelgelenk 33c an dem Halter 33b in bezug auf die Windschutzscheibe 11 justierbar angebracht. Dabei ist in dem Halter 33b ein Hohlraum 33d vorgesehen. Die Sensoreinheit 10 ist in den Hohlraum 33d eingelassen und erfaßt die Menge an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11. Die Sensoreinheit 10 ist an den Oszillator 13, an den Verstärker 15 usw. über einen Leiter 10a angeschlossen.

Bei dem Sensor gemäß dieses Ausführungsbeispiels erfaßt die Sensoreinheit 10 die Regentropfen 24, wobei sie innerhalb des Halters 33b untergebracht ist, so daß sie nicht die Sicht eines Kraftfahrzeuginsassen behindert. Außerdem wird durch die Sensoreinrichtung das Aussehen des Kraftfahrzeugs wenig geändert, so daß dementsprechend ein guter optischer Eindruck des Kraftfahrzeugs nicht beeinträchtigt wird.

Fig. 8 und 9 zeigen eine Abwandlung der Regentropfensensor­ anordnung an der Windschutzscheibe 11. In den Figuren ist die Sensoreinheit 10 auf einer schwarzen Keramikschicht 11a angeordnet, welche auf der Windschutzscheibe 11 ausgebildet ist. Die Keramikschicht 11a ist um den Umfang der Windschutzscheibe 11 ausgebildet und deckt den Bereich der Verbindung der Wind­ schutzscheibe 11 mit dem Kraftfahrzeugaufbau gegen außen ab. Es wird eine Kammer 34a zwischen einem Armaturenbrett 34 und der Windschutzscheibe 11 gebildet, wobei die Sensoreinheit 10 in der Kammer 34a untergebracht ist, die die Menge an Regentropfen 24 erfaßt. Die Sensoreinheit 10 ist über einen Leiter 10b an den Oszillator 13, den Verstärker 15 usw. angeschlossen. Bei diesem Aufbau kann die Sensoreinheit 10 an der Keramikschicht 11a die Erfassung ausführen, ohne die Sicht aus dem Innenraum des Kraftfahrzeuges zu beeinträchtigen. Außerdem wird wie gemäß Fig. 6 und 7, der gute optische Eindruck des Kraftfahrzeugs nicht beeinträchtigt.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinheit 10 auf der Rückfläche der Windschutzscheibe 11, nämlich der der Wischfläche 11W der Wischer 22L und 22R gegenüberliegenden Fläche, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, angebracht.

Diese Erfindung kann auf noch andere Weise verwirklicht oder ausgeführt werden, ohne von dem Grundgedanken und grundlegenden Eigenschaften abzuweichen. Obwohl zum Beispiel der Regentropfen­ sensor gemäß dem beschriebenen, bevorzugten Anwendungsbeispiel zur Erfassung der Menge an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11 eines Kraftfahrzeugs auf dieser angebracht ist, könnte der Regentropfensensor alternativ an der Heckscheibe eines Kraft­ fahrzeugs mit einem Heckscheibenwischer angeordnet sein. Ferner könnte der Regentropfensensor an Scheiben von anderen Fahrzeugen, wie Eisenbahnzüge, Flugzeuge, Schiffe, usw. eingesetzt werden. Das heißt, der erfindungsgemäße Regentropfensensor kann in ver­ schiedenartigen Ausführungsbeispielen derart gestaltet werden, daß er an Platten, an denen eine Regentropfenerfassung erforderlich ist, insbesondere alle Platten die eine Vorrichtung wie Wischer zum Entfernen von Regentropfen und Aufrechterhaltung der Sicht haben, eingesetzt werden kann.

Außerdem kann der Wellensender 12 eine andere Form haben. Zum Beispiel könnte der Ultraschallgenerator statt des piezoelek­ trischen Elements 12b ein magnetostriktives Element, ein elektro­ striktives Element oder ähnliches sein. Das heißt der Wellensender 12 kann beliebig gestaltet sein, sofern er Ultraschallwellen als elastische Wellen erzeugen kann und unter einem Neigungs- und Ablenkungswinkel in einem solchen gewünschten Bereich angebracht werden kann, daß ein Übertragen von Transversalwellen unter mehrmaliger Reflektion in der Platte möglich ist. Gleichermaßen könnte der Wellenempfänger 14 beliebig gestaltet sein, sofern er Ultraschallwellen empfangen und deren Amplitude in elektrische Signale umwandeln kann. Dementsprechend kann der Wellenempfänger 14 eine von dem Wellensender 12 verschiedene Gestalt sein.

Beschreibung des dritten Ausführungsbeispiels

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Regen­ tropfensensors wird gemäß der Fig. 10 und 11 beschrieben.

Der Wellenempfänger 14 ist mit dem Verstärker 15 verbunden, der das Wechselspannungssignal, das die gleiche Frequenz wie die Transversalwellen 50b hat, verstärkt und eine Gleichvorspannung an das sich ergebende Wechselspannungssignal anlegt. Der Verstärker 15 ist mit der Spitzenwerthalteschaltung 16 verbunden, die dazu bestimmt ist, eine Gleichspannung, in Fig. 11 mit b bezeichnet, in Abhängigkeit von der Menge an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11 anzugeben, wobei das Ausgangssignal des Verstärkers 15 bzw. das verstärkte Wechselspannungssignal fest­ gehalten wird. Da diese Haltezeit relativ kurz ist, kann die Spitzenwerthalteschaltung 16 durch ein Tießpaßfilter ersetzt werden. Die Spitzenwerthalteschaltung 16 ist mit einer Bewertungsschaltung 17 und einer weiteren Spitzenwert­ halteschaltung 34 verbunden. Die Spitzenwerthalteschaltung 34, welche zum Halten des Signals über einen relativ langen Zeitraum bestimmt ist, speichert bzw. behält das Ausgangssignal der Spitzenwerthalteschaltung 16 und gibt ein von der Menge an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11 abhängiges Gleichspannungssignal unter der Voraussetzung ab, daß das Minimum an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11, in Fig. 11 mit c bezeichnet, als ein Fehlen der Regentropfen 24 bewertet ist. Die Bewertungsschaltung 17 hat den regelbaren Widerstand 18 zum Einstellen der ersten und zweiten Referenzspannung Th1 und Th2, wobei beide zum Bewerten der Regentropfenmenge 24 benötigt werden. In der Bewertungsschaltung 17 wird die Regentropfenmenge durch Vergleichen der ersten Referenzspannung Th1 als erstes Kriterium bzw. der zweiten Referenzspannung Th2 als zweites Kriterium mit der Differenz zwischen den Ausgangswerten beider Schaltungen 16 und 17 bewertet. Ist die Differenz kleiner als die erste Referenzspannung Th1, wird angenommen, daß sich keine Regen­ tropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11 befinden. Ist die Differenz größer als die erste Referenzspannung Th1 und kleiner als die zweite Referenzspannung Th2, wird eine Anzahl an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11 angenommen. Ist die Differenz größer als die zweite Referenzspannung Th2, wird eine große Anzahl an Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11 angenommen.

Die Bewertungsschaltung 17 ist mit einer Langsam- Antriebsschaltung 19 und einer Schnell-Antriebsschaltung 21 ver­ bunden, die den Wischermotor 20 mit einer niedrigen bzw. einer hohen Geschwindigkeit in Betrieb setzen. Über einen Schalter 37 ist ferner eine monostabile Kippschaltung 36 mit der Bewertungsschaltung 17 und der Spitzenwerthalteschaltung 34 ver­ bunden. Die monostabile Kippschaltung 36 ist zum Liefern eines Impulssignals vorgesehen, das gemäß Fig. 11 bei geöffnetem Schalter 37 mit f und bei geschlossenem Schalter 37 mit e be­ zeichnet ist.

Bei Betrieb des vorstehenden Ausführungsbeispiels wird bei geöffnetem Schalter 37 ein einzelnes Impulssignal von der monostabilen Kippschaltung 36 abgegeben. Dieses Signal aktiviert die Langsam-Antriebsschaltung 19, die ihrerseits den Wischermotor 20 in Betrieb setzt und das in der Spitzenwerthalteschaltung 34 gespeicherte Ausgangssignal zurücksetzt, welches von der Spitzenwerthalteschaltung 16 übergeben wurde. Folglich wird die Wischarbeit durch die Wischer 22L und 22R sofort ausgeführt und die Regentropfen 24 werden von der Windschutzscheibe 11 entfernt. Gleichzeitig liefert die Spitzenwerthalteschaltung 16 ein Ausgangssignal, entsprechend der Spitzenspannung, an die Spitzen­ werthalteschaltung 36, in der es als aktualisierter Referenzpegel abgespeichert wird. Danach wird der Ausgangswert der Spitzenwerthalteschaltung 16 entsprechend der Zunahme der Regen­ tropfenmenge 24 auf der Windschutzscheibe 11 graduell verringert, wobei die Differenz zwischen der Referenzspannung und dem Ausgangswert zunimmt. Wird die Differenz größer als die erste Referenzspannung Th1 und kleiner als die zweite Referenzspannung Th2, beginnt die Bewertungsschaltung 17 die Langsam- Antriebsschaltung 19 zu betreiben und den Wischermotor 20 mit normaler Geschwindigkeit einzuschalten, was zu einem Wischbetrieb der Wischer 22L und 22R bei normaler Geschwindigkeit führt. Wird die Differenz größer als die zweite Referenzspannung Th2, nimmt die Bewertungsschaltung 17 die Schnell-Antriebsschaltung 21 in Betrieb, wobei der Wischermotor 20 mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird. Folglich werden die Regentropfen 24 auf der Windschutzscheibe 11 durch die von dem Wischermotor 20 angetriebenen Wischer 22L und 22R schnell entfernt. Der Ausgangswert wird, dem Entfernen der Regentropfen 24 von der Windschutzscheibe 11 entsprechend, erhöht, wobei sich die Differenz unter die erste Referenzspannung Th1 senkt. Nun wird der Wischermotor 20 abgeschaltet. Folglich werden die Wischer 22L und 22R gemäß den Sichtverhältnissen des Fahrers betrieben, da die Drehzahl des die Wischer antreibenden Wischermotors 20 gemäß der Regentropfenmenge auf der Windschutzscheibe 11 verändert wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel wird der in der Spitzenwerthalteschaltung 34 gespeicherte Ausgangswert immer beim Einschalten des Schalters 37 neu eingestellt, so daß die richtige Erfassung der Regentropfenmenge, ohne Beeinflussung durch Temperaturschwankungen, Spannungsschwankungen der Stromversorgung oder andere Faktoren ermöglicht wird. Gemäß der gestrichelten Linie in Fig. 10 erlauben zusätzliche Rückmeldeverbindungen von der Langsam-Antriebsschaltung 19 und der Schnell-Antriebsschaltung 21 zu der monostabilen Kippschaltung 36 das Aktualisieren des in der Spitzenwerthalteschaltung 34 gespeicherten Ausgangswertes zu jeder Zeit während des Bewegens der Wischer 22R (22L). Dies erbringt die richtige Erfassung der Regentropfen 24.

Claims (17)

1. Regentropfensensor mit
einem mit einer Platte verbundenen Sender zum Erzeugen von Signalen in die Platte und einem mit der Platte verbundenen Empfänger zum Erfassen der erzeugten Signale in der Platte, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sender (12) eine mit der Platte (11) verbundene Wellen­ sendevorrichtung (12b) zum Ausstrahlen elastischer Wellen (50) in die Platte (11) hat,
daß eine Haltevorrichtung (12a) die Wellensendevorrichtung (12b) in einem derartigen bestimmten Winkel bezüglich der Platte (11) hält, daß die elastischen Wellen (50) unter mehrmaliger Reflexion in der Platte (11) übertragen werden und
daß der Empfänger (14) eine mit der Platte (11) verbundene Wellen­ empfängervorrichtung (14b) zum Erfassen der Amplitude der in der Platte (11) übertragenen elastischen Wellen (50) hat.

2. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellensendevorrichtung (12b) ein Ultraschallgenerator ist.

3. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (12a) ein Koppler ist, der zwischen die Platte (11) und die Wellensendevorrichtung (12b) gesetzt ist und der bezogen auf die Platte (11) die Wellensendevorrichtung (12b) derart hält, daß die Wellen einen bestimmten Einfallwinkel (R1) in Bezug auf die Plattennormale (N) haben.

4. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (12a) aus einem derartigen Material gefertigt ist und der Einfallswinkel (R1) in einen derart bestimmten Bereich liegt, daß ein Ablenkungswinkel (R2) der elastischen Wellen (50) in der Platte im wesentlichen nicht kleiner als 40° beträgt.

5. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (12a) aus einem Material gefertigt ist, welches aus einer Gruppe von Materialien, bestehend aus Blei, Kunstharz, Zink und Messing gewählt ist.

6. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (12a) aus Blei gefertigt ist und der Einfallswinkel (R1) im wesentlichen 25° beträgt.

7. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (12a) aus Polyacetal-Kunstharz gefertigt ist und der Einfallswinkel (R1) im wesentlichen 25° beträgt.

8. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenempfängervorrichtung (14b) in einer bestimmten Entfernung von der Wellensendevorrichtung (12b) angeordnet ist.

9. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (11) eine Wischfläche (11W) und eine der Wisch­ fläche gegenüberliegende Rückfläche hat, an der die Wellen­ sendevorrichtung (12b) und die Wellenempfängervorrichtung (14b) angeordnet sind.

10. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenempfängervorrichtung (14b) ein elektroakustischer Wandler zum Umformen der Amplitude der elastischen Wellen (50) in elektrische Signale ist.

11. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Schaltung (15, 16, 17) zum Ermitteln der Menge an Regentropfen (24) auf der Platte (11) auf der Basis der elektrischen Signale aus der Wellenempfängervorrichtung (14b) hat.

12. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellensendevorrichtung (12b) ein erstes piezoelektrisches Element ist, die Haltevorrichtung (12a) ein erster Koppler ist, der zwischen das erste piezoelektrische Element und die Platte (11) eingesetzt ist, die Wellenempfängervorrichtung (14b) ein zweites piezoelektrisches Element ist und ferner ein zweiter Koppler (14a) zwischen dem zweiten piezoelektrischen Element und der Platte (11) derart angeordnet ist, daß das zweite piezoelektrische Element im wesentlichen im gleichen Winkel wie der bestimmte Winkel bezogen auf die Platte (11) gehalten ist.

13. Regentropfensensor gemäß Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte eine Windschutzscheibe (11) eines Kraftfahrzeugs ist, welche einen Innenspiegel (33) hat, wobei die Wellensende­ vorrichtung (12b) zwischen der Windschutzscheibe (11) und dem Innenspiegel (33) angebracht ist und die Wellenempfängervor­ richtung (14b) an der Windschutzscheibe angebracht ist.

14. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner einen Hohlraum (33d) zwischen dem Innenspiegel (33) und der Windschutzscheibe (11) zur Aufnahme des Regentropfen­ sensors hat.

15. Regentropfensensor gemäß Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte als Windschutzscheibe (11) eines Kraftfahrzeugs einen undurchsichtigen Überzug (11a) hat, an dem die Wellen­ sendevorrichtung (12b) angebracht ist, während die Wellen­ empfängervorrichtung (14b) an der Windschutzscheibe angeordnet ist.

16. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenempfängervorrichtung (14b) in einem vorbestimmten Abstand zu der an dem undurchsichtigen Überzug (11a) angeordneten Wellensendevorrichtung (12b) angebracht ist.

17. Regentropfensensor gemäß Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einstellvorrichtung (18) zum Einstellen eines Kriteriums, welches für das Bewerten der Menge an Regentropfen (24) auf der Platte (11) notwendig ist, eine Bewertungsschaltung (17), die durch Vergleichen des Ausgangswertes der Einstellvorrichtung mit dem Ausgangswert der Empfängervorrichtung die Menge an Regentropfen auf der Platte bewertet, und eine Aktualisierungs­ vorrichtung (34), welche das Kriterium durch Speichern des Ausgangswertes der Wellenempfängervorrichtung aktualisiert.