Die vorliegende Erfindung betrifft einen Enteiser für eine Glasscheibe, insbesondere eine Windschutzscheibe, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einem derartigen Enteiser ausgestattete Glasscheibe, insbesondere eine Wind sch utzschei be .

Um dem Führer eines Fahrzeugs die Sicht in Fahrtrichtung zu ermöglichen und ihn insbesondere im Fahrbetrieb vor Wind, Wetter und im Luftstrom schwebenden Partikeln zu schützen, sind Fahrzeuge nach dem Stand der Technik mit einer als Windschutzscheibe oder Frontscheibe bekannten Glasscheibe ausgestattet. Eine solche Windschutzscheibe kann etwa in einem mit der Karosserie des Fahrzeugs verbundenen Windschutzscheibenrahmen schwimmend befestigt, ein- oder aufgeklebt oder seltener auch eingeschraubt sein und trägt bei geeigneter Anbringung und Ausgestaltung zur Torsionssteifigkeit der Karosserie bei.

Problematisch ist dabei die Reinigung gattungsgemäßer Windschutzscheiben, die zur Sicherstellung einer freien Sicht des Fahrzeugführers und somit letztlich zur Fahrzeugsicherheit beiträgt. Während ein Verschleiern der Innenseite der Windschutzscheibe dabei in aller Regel durch ein gelegentliches Abwischen mit einem Tuch, nötigenfalls unter Zuhilfenahme von Glasreinigungsmitteln, abgewendet werden kann, stellen Sichtbehinderungen des Fahrers durch Verschmutzungen der Windschutzscheibe an deren Außenseite eine ungleich größere Herausforderung dar. Dies gilt einerseits für Rückstände in Form von Schmutz, Staub, toten Insekten und Vogelexkrementen, die sich im Fahrbetrieb auf der Windschutzscheibe anreichern können, andererseits aber auch für Eisablagerungen, die sich witterungsabhängig durch das Gefrieren von Niederschlägen bilden mögen. Während sich erstere Art von Verschmutzungen typischerweise mittels Waschwasser, Schwämmen, Gummiwischern oder einer im Fahrzeug selbst verbauten Scheibenwasch- anläge beseitigen lässt, bedingt die Entfernung von Eis dabei den Einsatz eines Eiskratzers im Ruhezustand des Fahrzeugs.

Zur Entfernung von Eisablagerungen an der Windschutzscheibe im Fahrbetrieb sind im Stand der Technik verschiedene Heizvorrichtungen bekannt, die - meist durch die direkte oder indirekte Zuführung thermischer Energie - ein Abschmelzen der Ablagerungen bewirken sollen, was den Fahrer in die Lage versetzt, die Windschutzscheibe mittels konventioneller Scheibenwischer vom nunmehr flüssigen Wasser zu befreien. Neben einem Anströmen der Windschutzscheibe mit Warmluft kommen dabei beispielsweise elektrische Heizelemente in Form von in eine Verbundfolie verlegten feinen Drähten oder elektrisch leitende Beschichtungen der Windschutzscheibe zum Einsatz. Abhängig von ihrer konkreten Ausführung können diese Heizelemente jedoch selbst eine Sichtbehinderung für den Fahrzeugführer darstellen oder die Wirkung der Windschutzscheibe als Designelement des Fahrzeugs in negativer Weise beeinflussen. Ferner beheizen herkömmliche Scheibenheizungen im Wesentlichen die gesamte Windschutzscheibe gleichmäßig und tragen auf diese Weise unter Umständen zu einem erhöhten Energieverbrauch des Fahrzeugs bei.

DE 10 2011 011 957 A1 schlägt aus den genannten Gründen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschmelzen von auf der Außenseite von Fahrzeugscheiben aus Mineral-, Kunststoff- oder Verbundglas anhaftenden Eisschichten oder anderen Formen gefrorenen Wassers unter Verwendung von Wärmestrahlen emittierenden technischen Mitteln im Fahrzeuginnenraum vor. Dabei wird mindestens ein Wärmestrahler im Fahrzeuginnenraum so angebracht, dass die Wärmestrahlen mit möglichst stumpfem Winkel auf die Innenseite der Fahrzeugscheibe auftreffen, wobei die Transmission durch das Mineral-, Kunststoff- oder Verbundglas durch eine mindestens die Einkopplung der Wärmestrahlen auf der Innenseite verbessernde Antireflexion-Beschichtung der Fahrzeugscheibe und durch daran angepasste Wahl der Wellenlänge der Wärmestrahlen erhöht wird. Zu diesem Zweck umfasst die vorgeschlagene Vorrichtung eine Steuereinheit, die dem Fahrzeugführer die Aktivierung einer zeitbegrenzten Puls- oder Dauerstrahlung hoher Strahlungsleistung durch Betätigung einer Betätigungseinheit ermöglicht.

Auch DE 10 2008 060 015 A1 befasst sich mit dem beschriebenen Problem und offenbart zu dessen Bewältigung insbesondere eine beheizbare Windschutzscheibe mit wenigstens einem in oder an der Scheibe angeordneten Infrarotstrahler zur Heizung der Scheibe, welcher derart in der Scheibe angeordnet oder an die Scheibe angekoppelt ist, dass der überwiegende Teil der von ihm emittierten Infrarotstrahlung an Grenzflächen der Scheibe totalreflektiert wird.

Die DE 197 01 258 A1 befasst sich mit einem Regensensor, bei dem an der Fahrzeugscheibe ein Lichtsender und ein Lichtempfänger positioniert sind, wobei das am Lichtempfänger gemessene Signal zur Detektion von Regen verwendet wird.

Schließlich zeigt auch DE 10 2011 079 191 A1 eine potenzielle Lösung in Form einer Heizeinrichtung auf, gemäß welcher die Windschutzscheibe einen TIR-Lichtleiter für Infrarot- licht darstellt und die Heizeinrichtung mindestens eine Infrarotlichtquelle aufweist, die dazu eingerichtet und angeordnet ist, von ihr emittiertes Infrarotlicht in die Scheibe einzu- koppeln.

Ein Nachteil dieser bekannten Ansätze liegt indes in ihrer geringen Energieeffizienz angesichts des Umstandes, dass eine selbsttätige Abschaltung der jeweils vorgesehenen Einrichtung im Regelfall nicht stattfindet. Auf diese Weise ist der Fahrzeugführer auf seine eigene Einschätzung hinsichtlich des Fortschritts des Enteisungsvorgangs oder eine geeignete Zeitsteuerung angewiesen, die gleichwohl ohne Kenntnis exakter Witterungsverhältnisse oder des Grades der Eisbildung nur von einem werksmäßig vorgegebenen Zeitintervall ausgehen kann.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Enteiser sowie für eine Windschutzscheibe verbesserte Ausführungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch eine hohe Energieeffizienz auszeichnen.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Enteiser nicht nur mit einer Strahlungsquelle und -kopplung zum Einkoppeln elektromagnetischer Strahlung in die Windschutzscheibe auszurüsten, sondern die gattungsgemäße Anordnung um einen geeigneten Strahlungsdetektor zu erweitern. Die von diesem Strahlungsdetektor ermittelte Strahlungsintensität in der Windschutzscheibe, welche als Übertragungs- oder Ausbreitungsmedium für die Strahlung dient, lässt nunmehr einen Rückschluss darauf zu, ob die Windschutzscheibe insbesondere an ihrer Außenoberfläche Eisablagerungen aufweist, die zu einer teilweisen Auskopplung von Strahlung aus der Windschutzscheibe selbst führen, oder ob sich die Strahlung in einem Zustand der Totalreflexion lediglich innerhalb der Windschutzscheibe ausbreitet, die somit als weitgehend frei von Eisablagerungen ange-sehen werden kann.

Die Kopplung kann zu diesem Zweck in einer relativen Ausrichtung zur Windschutzscheibe angeordnet sein, die eine weitgehende Totalreflexion der Strahlung an den Phasengrenzflächen, also der Innen- und Außenoberfläche der Windschutzscheibe, unter der Voraussetzung gewährleistet, dass die Windschutzscheibe nicht vereist ist, sondern unmittelbar von Außenluft umströmt wird. Durch diese Orientierung lässt sich sicherstellen, dass Strahlung nur dann aus der Windschutzscheibe austritt, wenn sich auf dieser ein Fremdstoff abgelagert hat, der einen dem Werkstoff der Windschutzscheibe vergleichbaren - und von jenem der Luft verschiedenen - Brechungsindex aufweist. Strahlungsenergie wird somit im Wesentlichen nur dann aus der Windschutzscheibe abgeleitet, wenn diese tatsächlich Eisablagerungen aufweist. Insgesamt verhilft die beschriebene Ausgestaltung dem erfindungsgemäßen Enteiser daher zu einer gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen maßgeblich verbesserten Energieeffizienz.

Ferner ist ein Steuergerät vorgesehen, das die Strahlungsquelle insbesondere ein- und abschalten kann. Dabei empfiehlt sich eine Konfiguration des Steuergeräts in der Weise, dass dieses die Strahlungsquelle deaktiviert und somit auch das Einkoppeln elektromagnetischer Wellen in die Windschutzscheibe beendet, sobald das zu diesem Zweck mit dem Strahlungsdetektor verbundene Steuergerät die Überschreitung eines spezifischen Grenzwerts feststellt. Auch diese Maßnahme trägt insofern zur Energieeffizienz der Gesamtanordnung bei, als die Erreichung des geeignet gewählten Grenzwerts einen Hinweis auf eine weitgehende Totalreflexion an den Phasengrenzflächen der Windschutzscheibe darstellt, die das Anhaften nennenswerter Eisablagerungen unwahrscheinlich erscheinen lässt. In diesem Fall vermag die zeitnahe Abschaltung der Strahlungsquelle unnötigen Energieverlusten vorzubeugen, die durch die Leistungsaufnahme der Strahlungsquelle in deren Betriebszustand andernfalls verursacht würden.

Setzt sich die Strahlungsquelle aus mehreren, einzeln ansteuerbaren Segmenten zusammen die in ihrer Wirkung separat von entsprechend positionierten Strahlungsdetektoren überwacht werden, kann die Strahlungsleistung einzelner Segmente bei Erreichen eines spezifizierten Transmissionswertes vom ansteuernden Steuergerät gedrosselt werden. Somit ist eine sowohl örtlich als auch zeitlich optimierte Beheizung der Windschutzscheibe möglich. Mehrere Strahlungsquellen können durch einen Strahlungsdetektor überwacht werden, wenn der Strahlungsdetektor ausreichend schnell arbeitet und die Strahlungsquellen mit unterschiedlich modulierter Frequenz betrieben werden. Mittels Fourier-Transformation oder Lock-In Verstärker kann dann auf die Transmission der jeweiligen Strahlungsquelle geschlossen werden.

Um dem Fahrzeugführer sowie etwaigen weiteren Fahrzeuginsassen ein Einschalten des Enteisers insbesondere aus dem Innenraum des Fahrzeugs zu ermöglichen, lässt sich das Steuergerät mit einem geeigneten Schalter versehen, welcher das Einschalten der Strahlungsquelle im Bedarfsfall erlaubt.

Die Funktionalität des Enteisers kann durch eine unkomplizierte konstruktive Abwandlung um jene eines Regenmelders erweitert werden, wenn der Strahlungsdetektor um einen - in der gesteuerten Ausführungsform des Enteisers optional über das Steuergerät geführten - Signalausgang zum Anzeigen von Niederschlägen erweitert wird. In diesem Szenario lässt eine geringe Intensität der gemessenen Strahlung auf eine vorliegende Benetzung der Windschutzscheibe durch Niederschläge schließen, welche durch ihren Brechungsindex ein Austreten von Strahlung durch die derart benetzte Außenoberfläche der Windschutzscheibe bedingen. Eine solche Funktionserweiterung lässt daher einen separaten Regensensor verzichtbar erscheinen und erlaubt somit konstruktive Vereinfachungen und verminderte Herstellungskosten eines erfindungsgemäß ausgestatteten Fahrzeugs.

Vorzugsweise ist die Wellenlänge oder Frequenz der Strahlung dabei so gewählt, dass deren Absorption durch Eis oder Wasser im Falle eines Austretens aus der Windschutzscheibe gewährleistet ist. Über die Temperatur und weitere Parameter des Absorptionsgrads sind bei dieser Bestimmung der Wellenlänge realistische Annahmen zu treffen. Die von der Windschutzscheibe in den jeweiligen Absorber übertretende Strahlung entfaltet in diesem eine thermische Wirkung in Form einer Erwärmung, die das Schmelzen von Eisablagerungen und das Verdunsten oder Verdampfen von Wassermolekülen begünstigen können.

Strahlungsquelle und Kopplung mögen gemäß einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung zwar getrennt ausgeführt und mittels eines geeigneten Wellenleiters, etwa eines Lichtleiters, verbunden sein. Zum Zwecke der konstruktiven Vereinfachung empfiehlt sich indes eine integrale Ausführung beider Bauelemente, sodass die Strahlungsquelle zum Einkop- peln der Strahlung in die Windschutzscheibe in deren unmittelbarer Nähe anzuordnen ist. Somit werden zugleich Energieverluste auf dem Leitungswege vermieden, was abermals der Energieeffizienz des Enteisers zugutekommt. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Figur 1 eine stark vereinfachte, prinzipielle Ansicht eines erfindungsgemäßen Enteisers bei dessen Verwendung zum Enteisen einer Windschutzscheibe und

Figur 2 eine erfindungsgemäße Windschutzscheibe.

Figur 1 illustriert die Anwendung eines erfindungsgemäßen Enteisers 10 zum Enteisen einer Glasscheibe 11. Unter diesem Begriff ist dabei in einem weit gefassten Wortsinn ungeachtet des angewendeten Herstellungsverfahrens jegliches Flachglasprodukt aus mindestens einem amorphen, im Wesentlichen lichtdurchlässigen Feststoff zu verstehen. Als Verbundglasscheiben bekannte Anordnungen mehrerer Glasschichten, die durch eine klebefähige Zwischenschicht etwa aus Kunststoff verbunden sind, seien dabei ausdrücklich mit erfasst. Das Merkmal der Lichtdurchlässigkeit schließt indes nicht die bereichsweise Aufbringung eingefärbter Sonnenschutzstreifen oder einer vollflächigen Tönungsfolie auf der Glasscheibe 1 aus.

Vorliegend besitzt die Glasscheibe 11 die Gestalt einer Windschutzscheibe zum Einbau in einen Personenkraftwagen und besteht aus einem in der Werkstofftechnik als Verbundsicherheitsglas (VSG) bezeichneten Laminat zweier Glasschichten, die mittels einer reißfesten und zähelastischen Folie beispielsweise auf der Basis von Polyvinylbutyral (PVB) oder Ethylenvinylacetat (EVA) aneinander geklebt sind. Die Glasscheibe 11 kann in ihrer Funktion als Windschutzscheibe mit zusätzlichen Ausstattungsmerkmalen versehen sein, so etwa einer Antenne, schmutz- oder wasserabweisenden Beschichtung sowie einer als Head-up-Display (HUD) bekannten Vorrichtung zur Projektion von Fahrinformationen wie Geschwindigkeit, Navigationsanweisungen oder Kontrollanzeigen auf die Glasscheibe 11. Der zur Herstellung der Glasscheibe verwendete Werkstoff besitzt dabei eine als Brechungsindex oder Brechindex bekannte optische Eigenschaft, die unter Annahme einer Wellenlänge von 589 nm näherungsweise in einem Bereich von 1 ,31 bis 1 ,33 und damit grob zwischen den Brechungsindizes von gefrorenem und flüssigem Wasser liegt.

Zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung ist die Glasscheibe 11 insbesondere mit einer Strahlungsquelle 12 ausgestattet, die eine Welle aus gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern aussendet, welche sich im Material der Glasscheibe 11 weitgehend ungehindert fortpflanzen kann. Vorliegend ist die Strahlungsquelle 12 zur Abgabe von Strahlung 13 einer Wellenlänge zwischen 780 nm und 1 mm konfiguriert, was einem Frequenzbereich von 300 GHz bis 400 THz entspricht. Elektromagnetische Strahlung im genannten Spektralbereich ist dem Fachmann als Infrarot-Strahlung (IR-Strahlung) geläufig und der Allgemeinheit weniger präzise als Wärmestrahlung, thermische Strahlung oder Temperaturstrahlung bekannt. Die Strahlungsquelle 12 besitzt somit in der gegebenen Ausführungsform die Gestalt eines Infrarotstrahlers, der zum Zweck der Energieversorgung mit einem Bordnetz des Personenkraftwagens verbunden ist. Vorzugsweise umfasst die von der Strahlungsquelle 12 abgegebene Strahlung 13 dabei einen hohen Anteil sogenannten fernen Infrarots (FIR) einer Wellenlänge von mindestens 50 μητι, welches von Eis in besonders hohem Maße absorbiert wird und sich in diesem Medium zugleich durch eine eher geringe Eindringtiefe auszeichnet.

Die Strahlungsquelle 12, die im vorliegenden Szenario zugleich die Funktion einer optischen Kopplung ausfüllt, ist dabei zur Glasscheibe 11 in einem Winkel α ausgerichtet, der für eine weitgehende Totalreflexion (TIR) der Strahlung 3 an der Außenoberfläche der Glasscheibe 1 1 in deren trockenem Zustand bürgt. Beim Auftreffen auf die Phasengrenzfläche 15 zwischen der Glasscheibe 1 1 und der sie umströmenden Außenluft sollte der Einfallswinkel der Strahlung 13 somit nicht einen Einfallswinkel unterschreiten, unterhalb dessen nur noch ein vergleichsweiser geringer Anteil der Strahlung 13 in Höhe von beispielsweise 5 % von der Phasengrenzfläche 15 in das Innere der Glasscheibe 1 1 zurückgeworfen werden kann. Der beschriebene Winkel wird in der Optik und Elektrodynamik als Grenzwinkel der Totalreflexion oder kritischer Winkel bezeichnet.

Ein wesentliches Element des Enteisers 10 liegt nunmehr in einem von diesem umfassten Strahlungsdetektor 14, der durch seine Bauweise zum Nachweis von IR-Strahlung geeig- net ist. Vorliegend handelt es sich dabei um einen dem Physiker als Bolometer oder bo- lometrischer Sensor geläufigen Strahlungssensor, dessen Wirkprinzip auf einer durch Absorption der Strahlung 13 herbeigeführten Erwärmung basiert, die wiederum beispielsweise unter Verwendung eines Thermistors nachgewiesen werden kann. In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Enteisers kann der Strahlungsdetektor 14 in Gestalt eines einfachen Thermoelements ausgeführt sein, welches mittels Thermoelektrizität, insbesondere des sogenannten Seebeck-Effekts, Wärme in elektrische Energie umwandelt.

Zur Ansteuerung der Strahlungsquelle 12 umfasst der Enteiser 10 ferner ein Steuergerät (ECU, ECM) 16, welches mit Ersterer etwa mittels eines aus der Fahrzeugelektronik bekannten Feldbusses, beispielsweise eines Controller Area Networks (CAN-Bus), verbunden sein kann. Ein seinerseits mit dem Steuergerät 16 verbundener geeigneter Schalter (nicht dargestellt) gestattet dem Fahrer ein Einschalten der Strahlungsquelle 12 im Bedarfsfall. Verbunden ist das Steuergerät 16 ferner mit dem Strahlungsdetektor 14, der in dieser Anordnung in erster Linie dazu dient, das Austreten von Strahlung 13 aus der Glasscheibe 11 in Gestalt einer verringerten Strahlungsintensität zu detektieren. Die vorliegend durch die Eisablagerung 17 verursachte Schwächung der Strahlung 13 wird seitens des Steuergeräts 16 als Hinweis auf eine zumindest teilweise Vereisung der Glasscheibe 11 gedeutet. Solange die Intensität der durch den Strahlungsdetektor 14 gemessenen Strahlung 13 einen solchen Schluss zulässt, belässt das Steuergerät 16 die Strahlungsquelle 12 in deren aktivem Betriebszustand. Sobald die besagte Intensität jedoch einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, welcher gemäß der Konfiguration des Steuergeräts 16 eine TIR der durch die Glasscheibe 11 übertragenen Strahlung 13 indiziert, schaltet das Steuergerät 16 die Strahlungsquelle 12 selbsttätig ab und beendet somit die Einkopplung weiterer Strahlungsenergie in die Glasscheibe 11.

Figur 2 zeigt nun eine andere in Form einer Windschutzscheibe ausgeführte Glasscheibe 21. Diese Gestaltungsvariante zeichnet sich durch eine Vielzahl erfindungsgemäßer Enteiser aus, wie sie in Zusammenhang mit der Figur 1 bereits beschrieben wurden. Wie nun Figur 2 erkennen lässt, sind hierbei die Strahlungsquellen 22, die wie im Falle des Enteisers 10 eine Kopplung bereits umfassen, und Strahlungsdetektoren 24 der Enteiser in alternierender Abfolge entlang zweier gegenüberliegender Seitenränder der Glasscheibe 21 angeordnet. Für jeden einzelnen Enteiser befindet sich der seiner Strahlungsquelle 22 und Kopplung zugeordnete Strahlungsdetektor 24 also auf der jeweils anderen Seite der Glasscheibe 21. Eine Eisablagerung 27 auf der Glasscheibe 21 lässt sich auf diese Weise effektiv abschmelzen, wobei die Parallelanordnung und Anzahl der Enteiser zudem eine präzise Lokalisierung der Störstelle erlaubt.