雨水传感器的透镜构件以及用于制造其的模块系统、方法和模具技术方案

本发明专利技术涉及一种光学雨水传感器(10)的透镜构件，具有构成为菲涅尔透镜的发射器透镜(16)和构成为菲涅尔透镜的接收器透镜(18)，所述透镜分别在俯视图中具有矩形轮廓，所述矩形轮廓具有第一棱边和与所述第一棱边成直角地伸展的第二棱边，其中，所述发射器透镜(16)的中心点(MS)和/或所述接收器透镜(18)的中心点(ME)关于所述棱边中的至少一个棱边的边长偏心地设置，并且发射器透镜(16)和接收器透镜(18)并排设置。所述透镜构件(12)以模制工艺制造，其中，所述第一模具嵌件和所述第二模具嵌件并排设置，所述模具嵌件分别具有一个菲涅尔透镜模具，其中，所述第一和第二模具嵌件选择性地分别转动过0°或180°地设置，并且这样设置的所述模具嵌件在模制时形成用于所述透镜构件(12)的发射器透镜(16)和接收器透镜(18)的阴模。因此产生用于制造光学雨水传感器(10)的模块系统，具有多个不同配置的透镜构件(12)，所述不同配置关于所述发射器透镜(16)和所述接收器透镜(18)的中心点(MS、ME)的间距彼此不同。为了制造透镜构件(12)，所述模具嵌件选择性地分别转动过0°或180°地并排设置，并且利用适宜的塑料模制。这在用于制造透镜构件(12)的模具中进行，所述模具具有容纳部，所述模具嵌件可沿着第二棱边并排安置到所述容纳部中，其中，所述第一和/或第二模具嵌件能够分别转动过0°或180°地插入所述容纳部(44)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】雨水传感器的透镜构件以及用于制造其的模块系统、方法和模具
本专利技术涉及一种本专利技术涉及一种雨水传感器的透镜构件以及用于制造雨水传感器的模块系统、方法和模具。
技术介绍
光学雨水传感器的已知的设计基于：经由第一透镜将光耦入到挡风玻璃中，在所述挡风玻璃中全反射并且经由第二透镜再次耦出。根据挡风玻璃的湿润程度，全反射的光的份额进而从接收器透镜向光敏接收器反射的光的份额改变。在该设计中不利的是，光路与相应使用的挡风玻璃的厚度相关，进而在发射器透镜和接收器透镜之间的优化间距与所述挡风玻璃厚度相关。因为发射器透镜和接收器透镜通常组合在唯一的、一件式构件上，所以需要分别匹配于各不同的透镜构件的不同的镜片厚度，这与高的模具成本相关联。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，降低用于制造雨水传感器的制造成本并且使制造更灵活。根据本专利技术的第一方面，所述任务通过光学雨水传感器的透镜构件来解决，所述透镜构件具有构成为菲涅尔透镜的发射器透镜和构成为菲涅尔透镜的接收器透镜，所述发射器透镜和接收器透镜分别在俯视图中具有矩形轮廓，所述矩形轮廓具有第一棱边和与所述第一棱边成直角地伸展的第二棱边。发射器透镜和/或接收器透镜的中心点关于所述棱边中的至少一个棱边的边长偏心地设置，并且发射器透镜和接收器透镜并排设置。透镜构件以模制工艺制造，其中，第一模具嵌件和第二模具嵌件并排设置，这些模具嵌件分别具有一个菲涅尔透镜模具。第一和第二模具嵌件选择性地分别转动过0°或180°地设置，并且这样设置的模具嵌件在模制时形成用于透镜构件的发射器透镜和接收器透镜的阴模。由于发射器透镜和/或接收器透镜的中心点的偏心布置，通过可行的不同的组合得到用于透镜构件的一定数量的不同配置，所述组合通过转动各个模具嵌件而产生，在所述不同配置中在制成的透镜构件中发射器透镜和接收器透镜的中心点具有不同的间距。通过这种方式，尤其能够借助仅一个模具和最少两个不同的模具嵌件制造多个、尤其是四个透镜构件，这些透镜构件具有发射器透镜和接收器透镜的不同间距，所述间距已经覆盖大范围的不同的挡风玻璃厚度。借助术语“偏心”在此表示：沿着棱边方向观察，相应的菲涅尔透镜的中心点与相应的透镜的矩形轮廓的与所述棱边方向垂直的棱边具有不同的间距。模制例如能够以浇注方式进行，其中，将适宜的、在所使用的光波长度范围内透明的塑料用于所述透镜构件。透镜构件能够完全地由所述塑料产生，然而也能够例如设有由另一塑料构成的不透明区域。所述模具嵌件的菲涅尔透镜模具中的每个菲涅尔透镜模具构成为，使得其本身构成功能有效的菲涅尔透镜的阴模。基于菲涅尔透镜的特性，对此不需要的是，形成菲涅尔透镜的各个圆中的全部的圆在圆周方面完全构成在模具嵌件上或者构成在透镜上。例如能够在相应的透镜或相应的模具嵌件的矩形轮廓终止的部位处切掉外部的圆。因为菲涅尔透镜基本上在每个部位处具有相同的射束转向，所以也在透镜中心点偏心地设置在菲涅尔透镜中的情况下以及在切掉实际的圆形透镜的部分的矩形轮廓的情况下，获得入射或出射的光束的足够好的转向。优选的是，发射器透镜和接收器透镜并且与此相应地第一和第二模具嵌件并排安置，使得要么其第一棱边，要么其第二棱边平行伸展。尤其是模具嵌件进而还有发射器棱镜和接收器棱镜直接并排设置并且彼此接触。发射器透镜和接收器透镜因此在透镜构件中优选直接彼此相邻。优选地，发射器透镜和接收器透镜的中心点位于一个平行于棱边方向伸展的直线上。在该情况下，在配属的电路板上光发射器和光接收器分别仅在一个维度中偏移，以便使电路板匹配于透镜构件的相应的配置。在一个优选的实施形式中，在透镜构件中，发射器透镜和接收器透镜沿第二棱边的方向并排设置，并且第一棱边的边长在发射器透镜和接收器透镜中是相同的，而发射器透镜和接收器透镜的第二棱边的边长是不同的。由此在发射器透镜和接收器透镜并排排列的情况下得到用于透镜构件构成发射器透镜和接收器透镜的区域的紧凑的矩形形状，所述矩形形状对于透镜构件的全部可行的配置而言与发射器透镜和/或接收器透镜是转动过0°还是180°无关地是相同的。为了获得发射器透镜和接收器透镜的中心点的线性间距梯度，例如能够如下选择第二棱边的边长：a2＝a1+doffb2＝b1+2doffa1+b1＝dmina2+b1＝dmin+doffa1+b2＝dmin+2doffa2+b2＝dmin+3doff，其中，a1、a2是第一模具嵌件的菲涅尔透镜模具的中心点沿着第二棱边相对于各第一棱边的间距，且a1<a2，并且b1、b2是第二模具嵌件的菲涅尔透镜模具的中心点沿着第二棱边相对于各第一棱边的间距，且b1<b2。在此对于模具嵌件给出的间距与在制成的发射器和接收器透镜中的间距是相同的。为了改进菲涅尔透镜的效果，发射器透镜和接收器透镜优选在矩形形状不再允许菲涅尔透镜的完整的圆的部位处填充圆弧部段，直至矩形轮廓的所述棱边上，所述圆弧部段对应于菲涅尔透镜的相应的部段。换言之，矩形轮廓是较大的菲涅尔透镜的部分，其中切去突出于矩形轮廓的部段。这当然相应地适用于模具嵌件的菲涅尔透镜模具，从其模制中产生发射器透镜和接收器透镜。在透镜构件的一侧上在包含发射器透镜和接收器透镜的区域中，存在分别具有矩形轮廓的两个并排设置的菲涅尔透镜，而优选在透镜构件的相对置的第二侧上设置有连续的、周期性的棱镜结构。所述棱镜结构与在特定的透镜构件中所使用的接收器透镜和发射器透镜的组合的配置无关，并且例如由平行的屋顶形的棱镜构成，所述棱镜平行于发射器透镜和接收器透镜的第一棱边并且与此相应地平行于模具嵌件的第一棱边伸展。透镜构件尤其能够整体构成为矩形板，但是也能够具有其它几何结构，然而所述其它几何结构对于本专利技术是不重要的进而在此不再进行描述。这种透镜构件能够装入光学雨水传感器中，使得本专利技术也涉及具有相应的透镜构件的雨水传感器。上述任务根据本专利技术的第二方面也借助用于制造光学雨水传感器的模块系统来解决。如上文已经描述的，透镜构件能够以多种不同的配置实现，其中，透镜构件始终具有构成为菲涅尔透镜的发射器透镜和构成为菲涅尔透镜的接收器透镜，所述发射器透镜和所述接收器透镜分别在俯视图中具有矩形轮廓，所述矩形轮廓具有第一棱边和与所述第一棱边成直角伸展的第二棱边。在不同的配置中，发射器透镜和接收器透镜分别沿其棱边之一的方向转动过0°或180°地并排安置。通过这种方式，不同的配置关于发射器透镜和接收器透镜的中心点的间距彼此不同。对于预设的挡风玻璃厚度，于是分别选择具有适合配置的透镜构件。根据发射器透镜和接收器透镜的构造，因此能够借助两个不同的矩形轮廓实现具有不同的中心点间距的多个不同配置。尤其是当中心点关于第一棱边居中设置时，能够借助矩形轮廓实现高达四个不同的中心点间距，所述矩形轮廓对于发射器和接收器透镜具有相同边长的第一棱边和不同边长的第二棱边。透镜构件优选在每个配置中一件式地构造。如上文已经描述的，为此尤其能够设有第一和第二模具嵌件，其中，各所述模具嵌件分别在俯视图中具有矩形轮廓并且分别具有一个菲涅尔透镜模具，所述矩形轮廓具有第一棱边和与所述第一棱边成直角伸展的第二棱边。模具嵌件为了制造透镜构件的不同配置分别沿其棱边之一的方向转动过0°或180°地并排安置并且随后模制。上文给出的任务此外根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
光学雨水传感器(10、10’)的透镜构件，所述透镜构件具有构成为菲涅尔透镜的发射器透镜(16)和构成为菲涅尔透镜的接收器透镜(18)，所述发射器透镜和接收器透镜分别在俯视图中具有矩形轮廓，所述矩形轮廓具有第一棱边(34)和与该第一棱边成直角地伸展的第二棱边(36)，所述发射器透镜(16)的中心点(MS)和/或所述接收器透镜(18)的中心点(ME)关于所述棱边(34、36)中的至少一个棱边的边长偏心地设置，并且发射器透镜(16)和接收器透镜(18)并排设置，所述透镜构件(12)以模制工艺制造，在该模制工艺中，分别具有一个菲涅尔透镜模具(42)的第一模具嵌件(38)和第二模具嵌件(40)并排设置，其中，所述第一模具嵌件和第二模具嵌件(38、40)选择性地分别转动过0°或180°地设置，并且这样设置的所述模具嵌件(38、40)在模制时构成用于所述透镜构件(12)的发射器透镜(16)和接收器透镜(18)的阴模。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.09 DE 102015117266.61.光学雨水传感器(10、10’)的透镜构件，所述透镜构件具有构成为菲涅尔透镜的发射器透镜(16)和构成为菲涅尔透镜的接收器透镜(18)，所述发射器透镜和接收器透镜分别在俯视图中具有矩形轮廓，所述矩形轮廓具有第一棱边(34)和与该第一棱边成直角地伸展的第二棱边(36)，所述发射器透镜(16)的中心点(MS)和/或所述接收器透镜(18)的中心点(ME)关于所述棱边(34、36)中的至少一个棱边的边长偏心地设置，并且发射器透镜(16)和接收器透镜(18)并排设置，所述透镜构件(12)以模制工艺制造，在该模制工艺中，分别具有一个菲涅尔透镜模具(42)的第一模具嵌件(38)和第二模具嵌件(40)并排设置，其中，所述第一模具嵌件和第二模具嵌件(38、40)选择性地分别转动过0°或180°地设置，并且这样设置的所述模具嵌件(38、40)在模制时构成用于所述透镜构件(12)的发射器透镜(16)和接收器透镜(18)的阴模。2.根据权利要求1所述的透镜构件，其特征在于，所述发射器透镜(16)和所述接收器透镜(18)直接彼此相邻。3.根据上述权利要求之一所述的透镜构件，其特征在于，所述发射器透镜(16)和所述接收器透镜(18)的中心点(MS、ME)位于平行于所述棱边(34、36)之一伸展的直线上。4.根据上述权利要求之一所述的透镜构件，其特征在于，所述发射器透镜(16)和所述接收器透镜(18)沿所述第二棱边(36)的方向并排设置，并且所述第一棱边(36)的边长(h)在发射器透镜(16)和所述接收器透镜(18)中是相同的，而所述发射器透镜(16)和接收器透镜(18)的第二棱边(36)的边长是不同的。5.根据权利要求4所述的透镜构件，其特征在于，对于所述第一模具嵌件(38)和所述第二模具嵌件(40)的菲涅尔透镜模具(42)的中心点(MS、ME)沿着第二棱边(36)与所述模具嵌件(38、40)的各第一棱边(34)的间距适用：a2＝a1+doffb2＝b1+2doffa1+b1＝dmina2+b1＝dmin+doffa1+b2＝dmin+2doffa2+b2＝dmin+3doff其中，a1、a2是所述第一模具嵌件(38)的菲涅尔透镜模具(42)的中心点(MS)沿着第二棱边(36)相对于各第一棱边(34)的间距，且a1<a2，并且b1、b2是所述第二模具嵌件(40)的菲涅尔透镜模具(42)的中心点(ME)沿着第二棱边(36)相对于各第一棱边(34)的间距，且b1<b2。6.根据上述权利要求之一所述的透镜构件，其特征在于，所述发射器透镜(16)和所述接收器透镜(18)在所述矩形形状不再允许所述菲涅尔透镜的完整的圆的部位处填充圆弧部段，直至所述矩形轮廓的所述棱边(34、36)。7.根据上述权利要求之一所述的透镜构件，其特征在于，在第一侧(14)上设置有所述发射器透镜(16)和所述接收器透镜(18)，并且在相对置的第二侧(20)上设置有连续的、周期性的棱镜结构(32)。8.雨水传感器，具有根据上述权利要求之一所述的透镜构件(12)。9.用于制造光学雨水传感器(10、10’)的模块系统，所述模块系统具有多个不同配置的透镜构件(12)，其中，所述透镜构件(12)具有构成为菲涅尔透镜的发射器透镜(16)和构成为菲涅尔透镜的接收器透镜(18)，所述发射器透镜和接收器透镜分别在俯视图中具有矩形轮廓，该矩形轮廓具有第一棱边(34)和与所述第一棱边成直角伸展的第二棱边(36)，并且在不同配置中所述发射器透镜(16)和所述接收器透镜(18)分别转动过0°或180°地沿着它们的棱边(34、36)之一的方向并排安置，使得不同配置在发射器透镜(16)和接收器透镜(18)的中心点(MS、ME)的间距方面彼此不同。10.根据权利要求9所述的模块系统，其特征在于，所述透镜构件(12)分别一件式地构成，尤其是其方式为：设有第一模具嵌件和第二模具嵌件(38、40)，这些模具嵌件分别在俯视图中具有矩形轮廓并且分别具有一个菲涅尔透镜模具，所述矩形轮廓具有第一棱边(34)和与所述第一棱边成直角伸展的第二棱边(36)，其中，所述模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·贝克斯，
申请(专利权)人：TRW车辆电气与零件有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE