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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Sensor und einer dem Sensor zugeordneten Reinigungsvorrichtung.
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Aus der Offenlegung
DE 10 2015 118 670 A1 ist eine Kameravorrichtung mit einer Reinigungsvorrichtung bekannt, die derart ausgestaltet ist, dass eine mechanische Reinigung der Linse durchführbar ist. Die Kamera weist ein Schutzelement auf, das in einer Schließposition die Kameralinse abdeckt, wobei an dem Schutzelement die Reinigungsvorrichtung angeordnet ist. Die Reinigungsvorrichtung ist als eine Lippe, ein Vlies, eine Bürste, Borsten, ein Lappen und/oder Polierelement ausgebildet, welche bei einem Übergang von einer Offen- in eine Schließposition die Kameralinse überstreichen.
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Die
DE 20 2004 017 308 U1 beschreibt eine Vorrichtung zur Reinigung von Rückspiegeln. Ein oder mehrere Textilstreifen sind an dem Rückspiegel angeordnet und werden zur Reinigung durch Fahrtwind gegen dessen Oberfläche geweht.
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Aus der
DE 10 2017 221 486 A1 ist eine Reinigungsvorrichtung zur effizienten Reinigung von Deckgläsern von Sensoren bekannt, wobei ein Reinigungsmittel als eine textile Oberfläche ausgebildet ist.
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Die
DE 10 2017 107 858 A1 offenbart Systeme und Verfahren zur Kamerareinigung für ein Fahrzeug. Ein Reinigungsmaterial wird während einer Bewegung der Kamera von einer ersten Position in eine zweite Position über ein Linsenabdeckung bewegt.
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Die
DE 602 14 047 T2 bezieht sich auf eine Nachtsichtanordnung eines Fahrzeugs. Ein Wischerblatt ist derart angeordnet, dass eine Linse der Nachtsichtanordnung gereinigt wird, sobald diese in eine Ruheposition bewegt wird.
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Die
DE 10 2008 008 656 A1 offenbart ein Kamerasystem mit einem Schutzelement, wobei eine Reinigungslippe beim Verschieben des Schutzelements die Kamera mechanisch reinigt.
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Die
US 2022 / 0 063 516 A1 offenbart eine Rückfahrkamera, deren Linse bei jedem Ein- und Ausklappvorgang ein Wischelement überstreicht.
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Aus der
US 2020 / 0 099 865 A1 ist ein als Kamera ausgeführter Rückspiegel bekannt, wobei die Kameralinse des Rückspiegels bei jedem Ein- und Ausklappen mittels einer Wischlippe gereinigt wird.
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Die
JP 2019 - 131 097 A offenbart ein Fahrzeug mit einer Kamera zur Überwachung eines rückwärtigen Verkehrs umfassend Mittel zum Waschen der Linsenoberfläche der Kamera. Beim Schwenken der Kamera in eine Arbeitsposition wird die Linsenoberfläche von einer Wischlippe überstrichen.
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Aus der
JP 2015 - 189 291 A ist bekannt, einen Sensor um einen Lagerpunkt zu schwenken, wobei während der Schwenkbewegung die Sensorlinse eine Reinigungslippe überstreicht.
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Aus der
EP 3 437 930 A1 geht eine Anordnung hervor, bei der ein optisches Element mit Wasser aus einer Düse besprüht und nachfolgend durch Relativbewegung zu einer Wischlippe gereinigt wird.
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Gemäß der
US 2023 / 0 001 890 A1 wird eine Sensorlinse bei einer Positionierung von einer Ruhe- in eine Arbeitsstellung von einer Wischlippe überstrichen und gereinigt.
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Aus der
DE 10 2020 102 643 A1 ist ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdaches bekannt, an dem ein Umfeldsensor zwischen einer Ruhestellung und einer Nutzstellung verstellbar gelagert ist. Um Verschmutzungen entfernen zu können, kann im Sensorgehäuse ein Wischelement angeordnet werden, mit dem ein Abschnitt der Außenoberfläche des Umfeldsensors gewischt wird. Beim Ausfahren des Umfeldsensors in die Nutzstellung wird durch eine Bewegung relativ zum Wischelement eine Reinigung des Umfeldsensors realisiert.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber ein Kraftfahrzeug mit einer verbesserten Reinigungsvorrichtung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist dem Sensor ein Stellantrieb zugeordnet, wobei der Stellantrieb eingerichtet ist den Sensor in einer Arbeitsposition zu positionieren oder in einer Karosserie des Fahrzeugs in einer Ruheposition zu versenken, wobei bei einem Wechsel von einer in die andere Position der Sensor die Reinigungsvorrichtung überstreicht. Sofern der Sensor für eine Funktion nicht gebraucht wird, verbringt der Stellantrieb translatorisch oder rotatorisch den Sensor in die Ruhestellung. Unter einem Versenken des Sensors in der Karosserie ist im Kontext der vorliegenden Anmeldung zu verstehen, dass der Sensor beziehungsweise die Sensorlinse in Richtung des von einer Außenkontur des Kraftfahrzeugs umschlossenen Raums oder Volumens verbracht wird. In anderen Worten wird der in der Arbeitsposition zumindest teilweise die Kontur des Kraftfahrzeugs überstehende Sensor so bewegt, dass sich der Überstand verkleinert oder idealerweise vollständig verschwindet. In der Ruhestellung ist der Sensor damit vorzugsweise von der Kontur der Karosserie umschlossen, mit anderen Worten ragt der Sensor nicht über die Karosseriekontur hinaus. Der Sensor ist dann in der Ruheposition von Umgebungseinflüssen geschützt, gleichzeitig wird die Aerodynamik nicht gestört. Demgegenüber ragt der Sensor in der Arbeitsposition, d.h. beispielsweise in einem automatisierten Fahrbetrieb, über die Kontur der Karosserie hinaus. Diese Position erschließt dem Sensor ein weites Sichtfeld. Der Sensor ist beispielsweise eine Kamera, ein Lidar- oder Radarsensor. Das Kraftfahrzeug umfasst eine Reinigungsvorrichtung, die derart angeordnet ist, dass der Sensor, d.h. die Sensorlinse, bei einem Wechsel von einer Ruheposition in eine Arbeitsposition und umgekehrt die Reinigungsvorrichtung überstreicht. Die Reinigungsvorrichtung ist dabei gleichfalls innerhalb der Karosseriekontur angeordnet. In vorteilhafter Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Fahrzeug eine geschützte Anordnung des Sensors bei Nichtgebrauch, gleichermaßen wird zur Sicherstellung der Sensorfunktion der Sensor durch die Reinigungsvorrichtung regelmäßig gereinigt.
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Die Reinigungsvorrichtung umfasst eine Abstreifvorrichtung, beispielsweise in Form einer Gummilippe. Beim Überstreichen der Reinigungsvorrichtung werden Feuchtigkeitsrückstände oder Wasserperlen durch die Abstreifvorrichtung von der Linse des Sensors abgesondert und somit eine Beeinträchtigung der Sensorfunktion vermieden.
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Die Reinigungsvorrichtung umfasst weiter ein mit einer Reinigungsmittelzuführeinrichtung anfeuchtbares Textilelement. Das Textilelement ist beispielsweise als Baumwolle-, Mikrofaser- und/oder Fleecegewebe aufgebaut. Die Reinigungsmittelzuführeinrichtung umfasst beispielsweise eine oder mehrere Spritzdüsen, als Reinigungsmittel wird vorzugsweise ein Wasser-Reinigungsmittelgemisch verwendet.
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Ein Steuergerät nimmt eine Dosierung des dem Textilelement zugeführten Reinigungsmittels vor. Je nach Trockenheit, Schmutzzustand dosiert das Steuergerät durch Ansteuerung einer Pumpe und/oder eines mit der Pumpe verbundenen Magnetventils die dem Textilelement zugeführte Menge sowie den Zuführdruck. Der Schmutzzustand kann dabei beispielsweise durch eine Auswertung des Sensorsignals selbst oder einen Schmutzsensor erkannt werden. Bevorzugt ermittelt ein Modell des maschinellen Lernens in Abhängigkeit von Fahrstrecke, Wetter, Jahreszeit und/oder Straßenbeschaffenheit, wann und mit welcher Menge das Reinigungsmittel zugeführt wird, so dass die Funktion des Sensors möglichst ohne Einschränkung zur Verfügung steht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Reinigungsmittel ein Heizelement zur Beheizung der Textilfläche, so dass das Textilelement und vorzugsweise auch die Abstreifvorrichtung erwärmt und dadurch eine vereiste Sensoroberfläche beim Wischvorgang von dünneren Eisschichten oder Schnee befreit wird.
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In einer modifizierten Ausführungsform ist die Reinigungsvorrichtung derart aufgebaut, dass beim Übergang von einer Arbeitsposition in eine Ruheposition der Sensor zuerst die Abstreifvorrichtung, dann das die Textilfläche und nachfolgend eine weitere Abstreifvorrichtung überstreicht. Mit anderen Worten umfasst die Reinigungsvorrichtung zwei Abstreifvorrichtungen, wobei zwischen diesen das Textilelement angeordnet ist. Die Anordnung hat den Vorteil, dass ausgehend von einer Arbeitsposition die Linse des Sensors zuerst die erste Abstreifvorrichtung überstreicht, so dass grober Schmutz und Umgebungsfeuchtigkeit entfernt werden. Nachfolgend wird dann das mit Reinigungsmittel befeuchtete Textilelement überstrichen, wodurch anhaftender Schmutz angelöst wird. Beim Überstreichen der zweiten Abstreifvorrichtung wird das vorab durch das Textilelement aufgetragene Reinigungsmittel und der angelöste Schmutz entfernt. Die Sensoreinrichtung wird damit in vorteilhafter Weise in gereinigtem Zustand in die Ruheposition verfahren.
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In einer Ausgestaltungsform überführt der Stellantrieb durch ein Ein- oder Ausklappen des Sensors in oder aus dem von der Fahrzeugkontur umschlossenen Bereich in eine Ruhe- oder Arbeitsposition. Durch eine um eine Achse erfolgte Rotation des Sensors wird Ein- und Ausklappen bewirkt. Ein Zusammenwirken des Sensors mit der feststehenden Reinigungsvorrichtung ist dadurch kostengünstig realisierbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Dabei zeigen:
- 1 Kraftfahrzeug mit einer Sensorik zur Umwelterfassung und
- 2 vergrößert dargestellte Sensorik des Kraftfahrzeugs aus 1.
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Gemäß 1 ist ein Kraftfahrzeug 1, auch verkürzt Fahrzeug genannt, dargestellt mit einem Sensor 3 zur Umfeldüberwachung in und entgegen der Fahrtrichtung. Beispielsweise handelt es sich um einen Radar-, Lidar-Sensor oder eine Kamera für automatisierte Fahrfunktionen entsprechend SAE-Level 3, 4 oder 5.
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Der Sensor 3 befindet sich in der mit 3' bezeichneten Position in einer Arbeitsposition, d.h. für eine Funktion wie beispielsweise ein automatisiertes Fahren liefert der Sensor 3 in der Arbeitsposition 3' erforderliche Signale. In der Arbeitsposition 3' ragt der Sensor 3 über die Kontur der Karosserie des Fahrzeugs hinaus. In der mit 3" bezeichneten Position befindet sich der Sensor 3 in eine Ruheposition, d.h. der Sensor 3 liegt innerhalb der Fahrzeugkontur, d.h. in der Ruheposition sind eine Störung der Aerodynamik und damit verbundene Windgeräusche vermieden. Ein in 1 nicht dargestellter Stellantrieb dreht den Sensor in Pfeilrichtung 7 von der Arbeitsposition 3' in die Ruheposition 3", sobald die Sensorsignale nicht für eine Funktion des Fahrzeugs benötigt werden.
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Der in dem gestrichelten Kreis 9 dargestellte Bereich ist in der 2 vergrößert dargestellt.
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Der Sensor 3 wird durch den Stellantrieb 8 von einer Arbeitsposition 3' in die dargestellte Ruheposition 3" verdreht. Bei der durch die Pfeilrichtung 7 dargestellten Drehbewegung überstreicht der Sensor 3 mit der Sensorlinse 11 eine Reinigungsvorrichtung 13.
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Die Reinigungsvorrichtung 13 umfasst eine Abstreifvorrichtung 15, ein Textilelement 17 und eine weitere Abstreifvorrichtung 19.
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In einer bevorzugten Ausführungsform drückt eine Feder 21 die Reinigungsvorrichtung 13 gegen die Sensorlinse 11, so dass diese bei der Drehbewegung des Sensors 3 sicher anliegt.
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In einer weiteren Variante weist die Reinigungsvorrichtung 13 eine Reinigungsmittelzuführeinrichtung 23 auf, die eine oder mehrere Waschdüsen 25, eine Pumpe 27 mit Ventil 28 und einen Tank 29 umfasst. Die Pumpe 27 und/oder das Ventil werden von einem Steuergerät 31 angesteuert.
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Durch die Verdrehung des Sensors 3 von der Arbeitsposition 3' in die Ruheposition 3" überstreicht die Sensorlinse 11 die Abstreifvorrichtung 15 und wird damit von grobem, durch Umgebungsbedingungen eingebrachten Schmutz und Feuchtigkeit gereinigt.
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In einer weiteren Reinigungsstufe wird die Sensorlinse 11 bei der Drehbewegung des Sensors 3 durch das Textilelement 17 gereinigt. Das Textilelement 17 wird bedarfsmäßig, d.h. in Abhängigkeit von aktuellen Umgebungsbedingungen oder einem aktuellen Verschmutzungsgrad der Sensorlinse 11 über die Waschdüsen 25 der Befeuchtungseinrichtung bzw. Reinigungsmittelzuführeinrichtung 23 mit Reinigungsmittel aus dem Tank 29 besprüht. Je nach Umgebungsbedingungen kann über das Steuergerät 31 der Druck und die Menge des aufgesprühten Reinigungsmittels eingestellt werden. In einer alternativen oder zusätzlichen Abwandlung ist ein Teil der Waschdüsen direkt auf die Sensorlinse 11 gerichtet.
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Das Steuergerät 31 steuert des Weiteren ein dem Textilelement 17 zugeordnetes Heizelement 18 an. Mittels dem Heizelement 18 wird das Textilelement 17 und das aufgebrachte Reinigungsmittel erwärmt, so dass die Sensorlinse 11 des Sensors 3 beim Überstreichen des Textilelementes von Schnee und Eis befreit wird.
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Durch weitere Rotation des Sensors 3 überstreicht die Sensorlinse 11 eine weitere Abstreifvorrichtung 19, die zuvor über das Textilelement und die Waschdüsen 25 eingebrachte Feuchtigkeit und angelösten Schmutz entfernt.
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In der Ruheposition 3" ist der Sensor 3 geschützt vor Umwelteinflüssen innerhalb der Außenkontur 37 der Fahrzeugkarosserie. Somit wird die Sensorlinse 11 des Sensors 3 bei Nichtgebrauch nicht verschmutzt.
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Wird nun beispielsweise ein automatisierter Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 angefordert, dann schwenkt der Sensor 3 aus der Ruheposition 3" zurück in die Arbeitsposition 3'. Bei dieser Drehbewegung überstreicht der Sensor 3 mit der Sensorlinse 11 die Reinigungsvorrichtung 13 erneut und wird dementsprechend nochmals gereinigt.
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Für den Fall, dass in der Arbeitsposition 3' eine Verschmutzung der Sensorlinse 11 festgestellt wird, die eine Funktion wie beispielswies einen automatisierten Fahrbetrieb beeinträchtigt, kann der Sensor in einem geeigneten Zeitpunkt wie einem Wartevorgang an einer Ampel nur zu Reinigungszwecken in die Ruheposition 3" und unmittelbar danach wieder in die Arbeitsposition gefahren werden. Ein derartiger Reinigungslauf kann von der entsprechenden Funktion, d.h. beispielsweise von dem für das automatisierte Fahren zuständige Steuergerät angefordert werden.
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In einer alternativen Ausführungsform wird die Reinigungsvorrichtung 13 entweder während der Bewegung des Sensors 3 von der Ruheposition 3" in die Arbeitsposition 3' oder umgekehrt durch eine nicht gezeigte Stelleinrichtung in Pfeilrichtung 33 in eine von der Linse beabstandete Position gefahren, so dass die Sensorlinse 11 des Sensors 3 nur in einer Pfeilrichtung 7 die Reinigungsvorrichtung zur Reinigung überstreicht. Damit wird die Sensorlinse 11 in einer Drehrichtung gereinigt, durch die Beabstandung des Sensors 3 von der Reinigungsvorrichtung 13 bei einer Bewegung in der entgegengesetzten Drehrichtung wird ein Schmutzeintrag auf die Linse mit zuvor abgestreiftem Schmutz vermieden.
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In einem geeigneten Abflusskanal 35 läuft das mit Schmutz versetzte abgestreifte Reinigungsmittel in die Umgebung ab.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug, Fahrzeug
- 3
- Sensor
- 3'
- Arbeitsposition Sensor
- 3"
- Ruheposition Sensor
- 7
- Pfeilrichtung Drehung
- 8
- Stellantrieb
- 9
- Vergrößerungsbereich
- 11
- Sensorlinse
- 13
- Reinigungsvorrichtung
- 15, 19
- Abstreifvorrichtung
- 17
- Textilelement
- 18
- Heizelement
- 21
- Feder
- 23
- Reinigungsmittelzuführeinrichtung
- 25
- Waschdüse
- 27
- Pumpe
- 28
- Ventil
- 29
- Tank
- 31
- Steuergerät
- 33
- Pfeilrichtung
- 35
- Abflusskanal
- 37
- Außenkontur