DE102004011091A1

DE102004011091A1 - Einrichtung zur Reinhaltung der Oberfläche eines Sensors oder einer Sensorbaueinheit an einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102004011091A1
Application number: DE102004011091A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Wenzel; Wolfgang Powollik; Arno Blau
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-03-06
Filing date: 2004-03-06
Publication date: 2005-09-22

Abstract

Einrichtung zur Reinhaltung der Oberfläche eines Sensors oder einer Sensorbaueinheit an einem Fahrzeug. Entweder ist in Fahrtrichtung vor der Oberfläche ein separates Schutzteil angeordnet, das im Fahrtwind enthaltenen Schmutz oder witterungsbedingten Niederschlag von der Oberfläche weitgehend fernhalten kann und/oder eine Reinigungseinrichtung (12, 14) ist vorgesehen, die Schmutz oder witterungsbedingten Niederschlag von der Oberfläche (3) entfernen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reinhaltung der Oberfläche eines Sensors oder einer Sensorbaueinheit an einem Fahrzeug, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Eine derartige Einrichtung weist in der DE 101 49 337 A1 im vorderen unteren Bereich eines Kraftfahrzeugs ein Frontabdeckteil auf, das vor einem Radarsensor angeordnet ist, der Radarstrahlen durch einen für Radarstrahlen durchlässigen Bereich in Frontabdeckteil aussendet und reflektiert empfängt. Das Frontabdeckteil ist ein Karosseriebauteil, das Schmutz und witterungsbedingten Niederschlag auffängt. Damit die Radarstrahlen das Frontabdeckteil ungehindert durchdringen können, sind verschiedene Maßnahmen vorgesehen. Bei einer Ausführung ist in das Frontabdeckteil ein elektrischer Heizdraht eingelassen, der durch seine Erwärmung Niederschlagsablagerungen auf dem Frontabdeckteil beseitigen oder verhindern kann. Eine andere Ausführung sieht einen Ventilator vor, der Motorabwärme auf das Frontabdeckteil leitet. Das Frontabdeckteil kann mit einer wasserabweisenden Oberfläche versehen sein. Über eine Spritzdüse kann auf das Frontabdeckteil Wasser oder eine Reinigungsflüssigkeit gesprüht werden. Diese Maßnahmen sind mit aufwändigen Änderungen an der Fahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs verbunden. Nachdem das Frontabdeckteil durch wenigstens einen Teil der Fahrzeugkarosserie gebildet ist, kann das Frontabdeckteil sowie der Sensor bzw. die Sensorbaueinheit nicht oder nicht ohne weiteres nachgerüstet oder repariert werden. Über das Frontabdeckteil läuft Niederschlag wie Regen oder geschmolzener Schnee ab, der an anderer Stelle auf der Fahrzeugkarosserie abgelagerten Schmutz über das Frontabdeckteil spült und eventuell darauf abgelagert. Es ist deshalb mit einem grö ßeren Aufwand verbunden, das Frontabdeckteil derart sauber zu halten, dass die Radarstrahlen das Frontabdeckteil weitgehend ungehindert durchdringen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung zur Reinhaltung der Oberfläche eines Sensors oder einer Sensorbaueinheit an einem Fahrzeug mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, die in einfacher Weise diese Oberfläche vor einer Verschmutzung oder witterungsbedingtem Niederschlag schützen oder reinigen kann.
Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die Erfindung sieht nach einer ersten Maßnahmen vor, dass in Fahrtrichtung vor der Oberfläche des Sensors bzw. des Sensorbaueinheit ein separates Schutzteil angeordnet ist. Das separate Schutzteil und der Sensor bzw. die Sensorbaueinheit können so unter einem Teil der Fahrzeugkarosserie angeordnet werden, dass von der Fahrzeugkarosserie ablaufender flüssiger Niederschlag, der eventuell verschmutzt ist, nicht an das Schutzteil oder an den Sensor bzw. die Sensorbaueinheit gelangen kann. Die separate Ausbildung des Schutzteiles erleichtert die Montage und die Demontage des Schutzteiles sowie des Sensors bzw. der Sensorbaueinheit. Auf ein derart geschützt angeordnetes Schutzteil lagert sich weniger Schmutz oder witterungsbedingter Niederschlag ab, wodurch das Schutzteil entsprechend einfacher sauber zuhalten ist. Nach einer zweiten, eventuell zusätzlichen Maßnahmen ist eine Reinigungseinrichtung vorgesehen, die einen Schmutz oder witterungsbedingten Niederschlag von der Oberfläche des Sensors bzw. des Sensorbaueinheit entfernen kann. Auch bei Verwendung einer Reinigungseinrichtung kann der Sensor bzw. die Sensorbaueinheit so geschützt unter einem Teil der Fahrzeugkarosserie angeordnet sein, dass von der Fahrzeugkarosserie ablaufender flüssiger Niederschlag, der Schmutzteilchen mit sich führt, den Sensor bzw. die Sensorbaueinheit nicht oder nicht wesentlich verschmutzen kann. In diesen Fällen kann im wesentlichen lediglich im Fahrtwind gelöster Schmutz auf das Schutzteil oder die Oberfläche des Sensors bzw. der Sensorbaueinheit gelangen, wodurch diese mit entsprechend einfacheren Maßnahmen zu reinigen ist.
Neun Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer drehbaren Lochscheibe,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem drehbaren Flügelrad,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem drehbaren Gitter,
4 ein viertes Ausführungsbeispiel mit einer Spritzdüse,
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel mit einer teleskopisch ausfahrbaren Spritzdüse und einem Wischblatt,
6 ein sechstes Ausführungsbeispiel mit einer zu Schwingungen anregbaren Kamerascheibe,
7 ein siebtes Ausführungsbeispiel mit einer heizbaren Kamerascheibe,
8 ein achtes Ausführungsbeispiel mit einem seitlich vor eine Kamerascheibe verstellbaren Schutzteil, das sich in einer Nichtgebrauchslage befindet,
9 das Schutzteil gemäß 8 in seiner Schutzlage,
10 ein neuntes Ausführungsbeispiel mit einer drehbaren Bürste und
11 die in 10 dargestellte Bürste in ihre Gebrauchslage geschwenkt und in ihrer Nichtgebrauchslage dargestellt.
Das in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel weist beispielsweise unterhalb eines vorderen Stoßfängerträgers eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs eine Infrarotkamera 1 auf, die durch eine äußere, für Infrarotstrahlen durchlässige Kamerascheibe 2 hindurch ein Bild von der vorderen Umgebung des Kraftfahrzeugs insbesondere in der Nacht erzeugen und zu dem Fahrer des Kraftfahrzeugs weiter lei ten kann. Damit sich auf der Oberfläche 3 der Kamerascheibe 2 kein Schmutz oder witterungsbedingter Niederschlag ablagern kann und eventuell von der Fahrbahn aufgewirbelte Teilchen die Kamera Scheibe 2 nicht beschädigen können, ist in einem eher geringen Abstand vor der Kamerascheibe 2 ein Schutzteil angeordnet, das durch eine Lochscheibe 4 gebildet ist. Die in der Figur in einem Querschnitt und in einer Stirnansicht dargestellte Lochscheibe 4 ist um eine Achse 5 drehbar und weist in einem Abstand von der Achse 5 ein Durchgangsloch 6 auf, das sich in der dargestellten Winkellage vor der Kamerascheibe 2 befindet und wenigstens eine dem Durchmesser der Kamerascheibe entsprechende Querschnittsfläche aufweist. Die Infrarotkamera 1 kann bei vorzugsweise mit konstanter Drehzahl drehender Lochscheibe 4 durch das Durchgangsloch 6 hindurch die Umgebung vor dem Kraftfahrzeug ausreichend wahrnehmen. Sollte ein von der Fahrbahn aufgewirbeltes Teilchen auf die Infrarotkamera 1 zu fliegen, prallt das Teilchen entweder auf der Lochscheibe 4 auf oder wird bereits bei einem anfänglichen Eintritt in das Durchgangsloch 6 von dem zugewandten Randbereich des Durchgangsloches 6 von der Kamerascheibe 2 weg befördert. Um diese Schutzwirkung zu verstärken, kann vorgesehen sein, dass der von der Kamerascheibe 2 entfernte Randbereich des Durchgangsloches 6 abgerundet oder nach außen abgeschrägt ist.
Die weiteren Beispiele gemäß den 2 bis 11 sind ähnlich wie das erste Ausführungsbeispiel gebildet. Zur Vermeidung einer wiederholten Beschreibung sind zwischen den Ausführungsbeispielen vergleichbare Bauteile mit einer gleichen Bezugszahl und teilweise zur besseren Unterscheidung mit einem hochgestellten Zeichen versehen.
Bei dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist das vor der Kamerascheibe 2 angeordnete Schutzteil ein um eine Achse 5 drehbares Flügelrad 7, das mehrere von einer zentralen Nabe radial abstehende Flügel 8 aufweist, die beispielsweise über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind. In radialer Richtung sind die Flügel 8 in einem beispielsweise radial abnehmenden Winkel gegenüber dem Fahrtwind angestellt. Die Infrarotkamera 1 kann bei um die Achse 5 drehendem Flügelrad 7 durch die Abstände zwischen den Flügeln 7 hindurch die Umgebung vor dem Kraftfahrzeug insbesondere in der Nacht ausreichend wahrnehmen. Auf die Kamerascheibe 2 zu fliegender Schmutz oder witterungsbedingter Nie derschlag oder von der Fahrbahn aufgewirbelte Teilchen prallen auf der Vorderseite der Flügel 8 auf und werden auf Grund der Anstellwinkel der Flügel 8 seitlich von der Kamerascheibe 2 weg befördert. Damit auch bei größeren Anströmgeschwindigkeiten kein Teilchen zu der Kamerascheibe 2 gelangt, ist die Drehzahl des Flügelrades 7 ausreichend hoch beispielsweise in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu wählen.
Das dritte, in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel sieht als Schutz für die Kamerascheibe 2 ein um die Achse 5 drehbares Gitter 9 vor, das vorzugsweise einen kreisförmigen oder zylindrischen Außenumfang aufweist. Die Abstände der das Gitter 9 bildenden Gitterstäben 10 sind vorzugsweise so zu wählen, dass keine größeren Teilchen durch die licht- und luftdurchlässigen Freiräume zwischen den Gitterstäben 10 hindurch zu der Kamerascheibe 2 gelangen können. Schmutz und witterungsbedingter Niederschlag werden ebenfalls weitgehend von den Gitterstäben 10 abgefangen, die beheizbar sein können. Die Gitterstäben 10 können einen beliebigen geraden oder gekrümmten Verlauf aufweisen und regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Gitterstäbe 10 in zwei Hauptrichtungen angeordnet, die sich unter einem beliebigen Winkel kreuzen. Die Infrarotkamera 1 ist in ihrem Brennpunkt auf weit gestellt, so dass die Gitterstäbe 10 in dem erzeugten Bild nicht oder kaum zu sehen sind.
Das in 4 abgebildete vierte Ausführungsbeispiel sieht eine Reinigungseinrichtung für die Oberfläche 3 der Kamerascheibe 2 vor, die eine am Kraftfahrzeug stationär angeordnete Spritzdüse 11 aufweist. Über die Spritzdüse 11 kann Wasser oder eine Reinigungsflüssigkeit unter einem vorgebbaren Druck auf die Oberfläche 3 aufgebracht und dabei Schmutz oder witterungsbedingter Niederschlag von der Oberfläche 3 abgespült werden.
Zur Reinigung der Kamerascheibe 2 kann gemäß dem in 5 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel eine teleskopisch ausfahrbare Spritzdüse 12 vorgesehen sein, über die Wasser oder eine Reinigungsflüssigkeit auf die Oberfläche 3 aufgebracht werden kann. Bei dieser Ausführung ist an einem die Spritzdüse 12 tragenden teleskopisch ausfahrbaren Teil 13 ein Wischergummi 14 befestigt, der beim Ausfahren der Spritzdüse 12 Schmutz und witterungsbedingten Niederschlag von der Oberfläche 3 der Infrarotkamera 1 abstreift, wobei vorzugsweise zuvor über die Spritzdüse 12 Wasser oder die Reinigungsflüssigkeit auf die Oberfläche 3 aufgebracht wird.
In 6 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel dargestellt, das an der Infrarotkamera 1 eine Kamerascheibe 2 aufweist, die über einen nicht dargestellten Schwingungserreger in Schwingungen versetzt werden kann und dadurch Schmutz und/oder witterungsbedingten Niederschlag von der Oberfläche 3 der Kamerascheibe 2 abschüttelt. Zusätzlich ist die Oberfläche 3 der Kamerascheibe 2 mit einer wasserabweisenden und zusätzlich schmutzabweisenden Beschichtung versehen, die ein Anhaften von Schmutz und/oder witterungsbedingtem Niederschlag auf der Oberfläche 3 der Kamerascheibe 2 erschwert oder verhindert.
Bei dem in 7 dargestellten siebten Ausführungsbeispiel sind an oder in der Kamerascheibe 2 durch einen Stromfluss erwärmbare Stromleiter eingebracht, die einen Teil einer elektrischen Heizeinrichtung bilden, die einen elektrischen Gleich- oder Wechselstrom in die Stromleiter einbringen kann. Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Stromleiter mit einer elektrischen Zuleitung 15 und einer elektrischen Rückleitung 16 verbunden, die an eine Gleichstromquelle 17 angeschlossen sind.
Das in 8 dargestellte achte Ausführungsbeispiel sieht ein flächiges Schutzteil 18 vor, das seitlich zwischen der in 8 dargestellten Nichtgebrauchslage und der in 9 abgebildeten Schutzlage verschiebbar ist. Beispielsweise kann das Schutzteil 18 bei Fahrten mit Tageslicht vor die Oberfläche 3 der Kamerascheibe 2 verstellt sein und dadurch eine Ablagerung von Schmutz und/oder witterungsbedingtem Niederschlag auf der Oberfläche 3 verhindern. Erfolgt dagegen eine Fahrt bei Dunkelheit kann durch eine manuelle Betätigung eines Schalters oder Hebels oder dergleichen oder in Abhängigkeit von wenigstens einem Fahrzeugparameter ein Verstellen des Schutzteiles 18 in die Nichtgebrauchslage bewirkt werden, in der Infrarotkamera 1 ein Bild vom vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs erzeugen und zu dem Fahrer des Kraftfahrzeugs leiten kann.
Ein neuntes, in den Figuren sind und 11 dargestelltes Ausführungsbeispiel sind zur Reinigung der Oberfläche 3 der Kamerascheibe 2 eine von einer Reinigungseinrich tung drehbare Bürste 19 vor, die in 10 in einer Seitenansicht und in 11 in Fahrtrichtung von vorne dargestellt ist. Die Bürste 19 ist an einem Ende eines Schwenkarmes 20 drehbar befestigt, der aus einer in 11 durch eine unterbrochene Umrisslinie dargestellten Nichtgebrauchslage vor die Oberfläche 3 der Infrarotkamera 1 in die durch eine ausgezogene Umrisslinie dargestellte Gebrauchslage schwenkbar ist. Zumindest in der Gebrauchslage kann die Bürste 19 um ihre Mittelachse gedreht werden und dadurch Schmutz und/oder witterungsbedingten Niederschlag von der Oberfläche 3 der Kamerascheibe 2 abstreifen.
Die Erfindung kann von den Ausführungsbeispielen abweichend realisiert werden. Grundsätzlich kann ein vor dem Sensor oder der Sensorbaueinheit angeordnetes Schutzteil ortsfest oder verstellbar angeordnet sein. Wesentlich ist, dass das Schutzteil kein Teil der nur schwer montier- und demontierbaren Fahrzeugkarosserie ist, sondern als separates Bauteil lösbar an der Fahrzeugkarosserie oder an dem Sensor oder an der Sensorbaueinheit befestigt ist. An Stelle eines Schutzteiles oder zusätzlich zu einem Schutzteil kann eine der beschriebenen oder anders gebildeten Reinigungseinrichtung vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch lediglich gegen eine Ablagerung von Schmutz oder einem witterungsbedingten Niederschlag auf der Oberfläche des Sensors oder der Sensorbaueinheit wirksam sein. Der Sensor kann ein beliebiger Sensor an einem Fahrzeug sein, der zu seiner Wirksamkeit eine weitgehend saubere Oberfläche erfordert. Einige Ausführungsbeispiele weisen mehrere erfindungsgemäße Merkmale auf. Grundsätzlich können bei der Einrichtung alle erfindungsgemäßen Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination miteinander realisiert sein. Der Sensor bzw. die Sensorbaueinheit kann ein beliebiger Sensor bzw. eine beliebige Sensorbaueinheit sein, der bzw. die elektromagnetische Wellen, beispielsweise sichtbare oder unsichtbare elektromagnetische Strahlen, empfangen und/oder aussenden kann. Bei den Ausführungsbeispielen ist der Sensor bzw. die Sensorbaueinheit eine Infrarotkamera. Der Sensor bzw. die Sensorbaueinheit kann aber auch beispielsweise eine Kamera sein, die bei Tages- und/oder Nachlicht ein Bild zumindest von einem Umgebungsbereich des Fahrzeugs erzeugen und weiter leiten kann. Bei einer weiteren Anwendung erfasst der Sensor oder die Sensorbaueinheit den Abstand zu einem anderen Verkehrsteilnehmer, beispielsweise zu einem voraus fahrenden Fahrzeug oder zu einem im Fahrweg befindlichen Fußgänger.
Einrichtung zur Reinhaltung der Oberfläche eines Sensors oder einer Sensorbaueinheit an einem Fahrzeug

Claims

Einrichtung zur Reinhaltung der Oberfläche eines Sensors oder einer Sensorbaueinheit an einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass entweder in Fahrtrichtung vor der Oberfläche (3) ein separates Schutzteil (4, 7, 9, 18) angeordnet ist, das im Fahrtwind enthaltenen Schmutz oder witterungsbedingten Niederschlag von der Oberfläche (3) weitgehend fernhalten kann und/oder eine Reinigungseinrichtung (11, 12, 14, 17, 19) vorgesehen ist, die einen Schmutz oder witterungsbedingten Niederschlag von der Oberfläche (3) entfernen kann.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzteil (4, 7, 9) scheibenförmig und ortsfest oder drehbar ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzteil von einem ruhenden oder sich drehenden Gitter (9) gebildet ist, das zwischen Gitterstäben (10) licht- und luftdurchlässige Freiräume aufweist
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzteil eine Lochscheibe (4) mit wenigstens einem Durchgangsloch (6) ist, das wenigstens eine dem Durchmesser der Kamerascheibe (2) des entsprechende Querschnittsfläche aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzteil ein Flügelrad (7) mit mehreren radial abstehenden Flügeln (8) ist oder zusätzlich die Flügel (8) in einem gleichmäßigen oder radial veränderlichen Winkel gegenüber dem Fahrtwind angestellt sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzteil und/oder die Oberfläche des Sensors bzw. der Sensorbaueinheit (1) über eine Heizeinrichtung (17) erwärmbar ist, die einen elektrischen Strom durch das Schutzteil oder durch Stromleiter (15, 16) in oder an dem Schutzteil und/oder in oder an der Oberfläche (3) des Sensors bzw. der Sensorbaueinheit (1) einleiten kann und/oder oder einen Wärmestrom über wenigstens einen Wärmeleiter zu dem Schutzteil bzw. zu dieser Oberfläche führen kann.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzteil oder die Oberfläche (3) des Sensors oder der Sensorbaueinheit (1) über einen Schwingungserreger in Schwingungen versetzt werden kann und/oder das Schutzteil und/oder die Oberfläche des Sensors bzw. der Sensorbaueinheit mit einer wasserabweisenden und/oder schmutzabweisenden Beschichtung versehen ist bzw. sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzteil seitlich von der Oberfläche (3) des Sensors bzw. der Sensorbaueinheit (1) weg in eine Nichtgebrauchslage und umgekehrt vor diese Oberfläche (3) in eine Schutzlage schwenkbar oder verschiebbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung eine stationäre oder teleskopisch ausfahrbare Spritzdüse (11, 12) aufweist, über die Wasser oder eine Reinigungsflüssigkeit auf die Oberfläche (3) des Sensors bzw. der Sensorbaueinheit (1) und/oder des Schutzteiles aufzubringen ist und/oder dabei Schmutz oder witterungsbedingter Niederschlag von dieser Oberfläche (3) abgespült wird.
Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an einem verstellbaren Teil (13, 20) bzw. an der teleskopisch ausfahrbaren Spritzdüse ein Wischergummi (14) oder eine Bürste (19) befestigt ist, die beim Verstellen des Teiles (13, 20) bzw. beim Ausfahren der Spritzdüse (12) über die Oberfläche (3) des Sensors bzw. der Sensorbaueinheit (1) gleitet und dabei Schmutz und/oder witterungsbedingten Niederschlag von dieser Oberfläche (3) abstreift.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung eine drehbare Bürste (19) aufweist, die an einem Ende eines Schwenkarmes (20) drehbar befestigt ist, der aus einer Nichtgebrauchslage vor die Oberfläche des Sensors bzw. der Sensorbaueinheit (1) schwenkbar ist und in Drehung versetzt Schmutz und/oder witterungsbedingten Niederschlag von dieser Oberfläche (3) abstreift.