DE102017219759A1

DE102017219759A1 - LIDAR-Sensorvorrichtung mit auswechselbarer Schutzabdeckung sowie hiermit ausgestattetes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017219759A1
Application number: DE102017219759.5A
Authority: DE
Inventors: Denis Ziegel; Elke Hofmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-05-09

Abstract

Zum Zwecke einer erleichterten Reparatur einer in einem Kraftfahrzeug (1) vorgesehenen LIDAR-Sensorvorrichtung (5) mit einem einen optischen Sensor (15) aufnehmenden Gehäuse (10), in dem sich eine in optischer Kommunikation mit dem Sensor (15) stehende Optik (17) und ein die Optik (17) abdeckendes erstes Abdeckmittel (25) befinden, ist vorgesehen, dass das erste Abdeckmittel (25) das Gehäuse (10) dicht abschließt, und dass ein zweites Abdeckmittel (30), das in optischer Kommunikation mit dem ersten Abdeckmittel (25) sowie der Optik (17) steht, das erste Abdeckmittel (25) abdeckt und auswechselbar gegenüber dem Gehäuse (10) befestigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine LIDAR-Sensorvorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie ein hiermit ausgestattetes Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 6.
LIDAR-Sensorvorrichtungen (wobei LIDAR für Light Detection and Ranging steht) sind an sich nach bekannt. So geht ein grundsätzlicher Aufbau einer solchen Sensorvorrichtung aus der DE 10 2015 104 208 A1 hervor.
Auch die Verwendung von LIDAR-Sensorvorrichtungen bei Kraftfahrzeugen ist an sich bekannt, wie aus der DE 10 2014 213 704 A1 und der DE 10 2015 224 924 A1 hervorgeht. Wie dort zu erkennen ist befinden sich die Anbringungsorte der bekannten LIDAR-Sensorvorrichtungen in einem Bereich, der aufgrund von Umweltbedingungen, insbesondere bei Fahrten mit hoher Geschwindigkeit, nachteilig ist. So ist es in der Praxis nicht immer zu vermeiden, dass an einem Kraftfahrzeug angebrachte LIDAR-Sensorvorrichtungen aufgrund von Steinschlag teilweise oder sogar vollständig zerstört werden. Ein Austausch der zerstörten LIDAR-Sensorvorrichtungen ist teuer und benötigt Zeit, was offensichtliche Nachteile für einen betroffenen Nutzer sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung Mittel anzugeben, mit denen diese Nachteile überwunden werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine LIDAR-Sensorvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
In einem Gehäuse befindet sich ein an sich bekannter optischer Sensor, der in optischer Kommunikation mit einer ebenfalls an sich bekannten Optik steht. Die Optik ist von einem ersten Abdeckmittel derart abgeschlossen, dass die in dem Gehäuse befindlichen Elemente gegenüber Umwelteinflüssen hermetisch abgedichtet sind. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine Herstellung der erfindungsgemäßen LIDAR-Sensorvorrichtung unter Reinraumbedingungen möglich, was die Qualität, insbesondere die Lebensdauer der eingesetzten Bauteile, erhöht. Des Weiteren ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein zweites Abdeckmittel vorgesehen, das in optischer Kommunikation mit dem ersten Abdeckmittel sowie der Optik steht, wobei das zweite Abdeckmittel das erste Abdeckmittel abdeckt und auswechselbar gegenüber dem Gehäuse befestigt ist. Das erste Abdeckmittel und das zweite Abdeckmittel sind laseroptisch transparent ausgebildet. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise zunächst die optische Funktion der LIDAR-Sensorvorrichtung ermöglicht. Darüber hinaus deckt das zweite Abdeckmittel das erste Abdeckmittel in vorteilhafter Weise ab, so dass das Risiko einer Beschädigung der Optik bzw. des ersten Abdeckmittels, insbesondere bei Steinschlag, verringert ist. Schließlich weist die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil auf, dass das zweite Abdeckmittel auswechselbar gegenüber dem Gehäuse ausgebildet ist. Sollte es also zu einer steinschlagbedingten Beschädigung der LIDAR-Sensorvorrichtung kommen, so genügt ein Austausch des zweiten Abdeckmittels, während ein Austausch der übrigen Elemente, insbesondere der unter Reinraumbedingungen gefertigten Elemente, entbehrlich ist.
In besonders vorteilhafter Weise ist das zweite Abdeckmittel kratzfest und/oder steinschlagfest ausgebildet. In besondes vorteilhafter Weise ist das zweite Abdeckmittel mindestens teilweise aus einem amorphen Saphirglas ausgebildet.
Hierdurch wird das Risiko eines möglicherweise erforderlichen Austausches des zweiten Abdeckmittels weiter verringert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Membran zwischen dem zweiten Abdeckmittel und dem Gehäuse angeordnet. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine nicht erwünschte Ausbildung von insbesondere Kondenswasser im optischen Strahlengang zwischen dem ersten und zweiten Abdeckmittel verringert oder sogar gänzlich vermieden.
Dem Grundsatz nach kann die Befestigung des zweiten Abdeckmittels direkt an dem Gehäuse erfolgen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, dass das zweite Abdeckmittel an einem Halterungsmittel angebracht ist, das lösbar an dem Gehäuse befestigt ist. Das Halterungsmittel selbst kann in vorteilhafter Weise verschiedene, an den Anwendungsort und Anwendungszweck angepasste Gestaltungen, insbesondere Materialgestaltungen oder geometrische Gestaltungen, aufweisen, während die übrigen in dem Gehäuse befindlichen Elemente, insbesondere die unter Reinraumbedingungen verbauten Elemente, gleich ausgebildet sein können. Mit anderen Worten ist in vorteilhafter Weise ein modularer Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung geschaffen, der im Wesentlichen in kostengünstiger Weise Bauteile gleicher Art umfasst, während eine aufgabenerforderliche Anpassung der LIDAR-Sensorvorrichtung kostengünstig über eine Anpassung des Halterungsmittels allein erfolgt.
Das zuvor Gesagte gilt umso mehr, wenn das Halterungsmittel das Gehäuse in vorteilhafter Weise mindestens teilweise umschließt.
Die genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das eine optische Sensorvorrichtung der zuvor offenbarten Art aufweist. Die genannten Vorteile gelten adäquat.
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten, nicht maßstäblichen Figuren eine detaillierte, nicht präjudizierende, insbesondere einschränkende, Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Gleiche Elemente sind mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit nichts anderes angegeben wird.

1A zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen LIDAR-Sensorvorrichtung, die an einem Kraftfahrzeug angebracht ist;
1B zeigt einen Ausschnitt einer zu der ersten Ausführungsform alternativen zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen LIDAR-Sensorvorrichtung; und
2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen LIDAR-Sensorvorrichtung.

In 1A ist ein symbolisch dargestelltes Kraftfahrzeug 1 gezeigt, das eine LIDAR-Sensorvorrichtung 5 aufweist. Die LIDAR-Sensorvorrichtung 5 weist ein Gehäuse 10 auf, in dem ein an sich bekannter optischer Sensor 15 aufgenommen ist. Dieser ist mit einer an sich bekannten Optik 17 und einem an sich bekannten Elektronikmittel 20 wirkverbunden. Ein erstes Abdeckmittel 25 deckt den optischen Sensor 15 bzw. die Optik 17 ab. Die Abdeckung erfolgt hermetisch, d.h. die innerhalb des Gehäuses 10 befindlichen Elemente optischer Sensor 15, Optik 17 und Elektronikmittel 20 sind zuverlässig vor Feuchtigkeit, Staub, Schmutz u.dgl. (jeweils nicht gezeigt) geschützt. Das erste Abdeckmittel 25 ist durch ein zweites Abdeckmittel 30 abgedeckt. Dieses ist austauschbar an dem Gehäuse 10, beispielsweise vermittels hier nicht gezeigter Schrauben oder einer lösbaren Kleberaupe, befestigt. Zwischen dem ersten Abdeckmittel 25 und dem zweiten Abdeckmittel 30 ist ein Raum 35 ausgebildet. Eine den Raum 35 abschließende Membran 40 verhindert in an sich bekannter Weise das Eindringen von Feuchtigkeit bzw. eine Kondensation von in dem Raum 35 befindlicher Feuchtigkeit, so dass der durch den in der 1A symbolisch abgebildete und durch den Doppelpfeil repräsentierte Strahlengang auch unter widrigen Umständen erhalten bleibt.
Das in der 1A gezeigte zweite Abdeckmittel 30 ist eben ausgebildet. Eine demgegenüber weitere Ausführungsform ist in 1B dargestellt, wobei diese aus Gründen der Einfachheit lediglich einen dem rechten Teil der 1A entsprechenden Ausschnitt zeigt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Abdeckmittel 30 sphärisch ausgebildet und vermittels eines Halterungsmittels 45 austauschbar an dem Gehäuse 10 befestigt.
Es sei angemerkt, dass die äußere Form des zweiten Abdeckmittels 30 in vorteilhafter Weise dem Anwendungszweck entsprechend gestaltet sein kann. So ist in 2 eine weitere Ausführungsform einer LIDAR-Sensorvorrichtung 5 gezeigt, bei der das zweite Abdeckmittel 30 eine im Schnitt Trapezform aufweist und vermittels eines Halterungsmittels 45 an dem Gehäuse 10 austauschbar befestigt ist. Das Halterungsmittel 45 ist als ein Körper ausgebildet, der das Gehäuse teilweise umschließt. Das zweite Abdeckmittel 30 liegt mit seiner in der 2 rechten Seite gegen ein Bauteil 50 des Kraftfahrzeuges 1 bündig an. Das Bauteil 50 ist gemäß diesem Ausführungseispiel eine Frontscheibe des Kraftfahrzeuges 1, so dass die LIDAR-Sensorvorrichtung 5 insgesamt bündig gegen das Bauteil 50 anliegt. Es versteht sich natürlich, dass auch andere Komponenten eines Kraftfahrzeuges 1 als Frontscheiben, beispielsweise Kunststoffabdeckungen im Frontbereich des Kraftahrzeuges 1, als Bauteile 50 vorgesehen sein können.
Wie sich aus den 1A, 1B und 2 ergibt, ist das Gehäuse 10 mit seinen in ihm befindlichen Komponenten optischer Sensor 15, Optik 17, Elektronikmittel 20 und erstes Abdeckmittel 25 immer gleich ausgebildet. Mithin bilden sie jeweils Module, die durch einfache Anpassung des zweiten Abdeckmittels 30 und/oder des Halterungsmittels 45 an verschiedene Einbaustellen in dem Kraftfahrzeug 1 bzw. Einsatzzwecke angepasst werden können.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
5: LIDAR-Sensorvorrichtung
10: Gehäuse
15: Sensor
17: Optik
20: Elektronikmittel
25: erstes Abdeckmittel
30: zweites Abdeckmittel
35: Raum
40: Membran
45: Lüfterzarge
50: Bauteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015104208 A1 [0002]
DE 102014213704 A1 [0003]
DE 102015224924 A1 [0003]

Claims

LIDAR-Sensorvorrichtung (5) mit einem einen optischen Sensor (15) aufnehmenden Gehäuse (10), in dem sich eine in optischer Kommunikation mit dem Sensor (15) stehende Optik (17) und ein die Optik (17) abdeckendes erstes Abdeckmittel (25) befinden, wobei das erste Abdeckmittel (25) das Gehäuse (10) dicht abschließt, und mit einem zweiten Abdeckmittel (30), das in optischer Kommunikation mit dem ersten Abdeckmittel (25) sowie der Optik (17) steht, wobei das zweite Abdeckmittel (30) das erste Abdeckmittel (25) abdeckt und auswechselbar gegenüber dem Gehäuse (10) befestigt ist.
LIDAR-Sensorvorrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Abdeckmittel (30) kratzfest und/oder steinschlagfest ausgebildet ist.
LIDAR-Sensorvorrichtung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Abdeckmittel (30) und dem Gehäuse (10) eine Membran (40) angeordnet ist.
LIDAR-Sensorvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Abdeckmittel (30) an einem Halterungsmittel (45) angebracht ist, das lösbar an dem Gehäuse (10) befestigt ist.
LIDAR-Sensorvorrichtung (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungsmittel (45) das Gehäuse (10) mindestens teilweise umschließt.
Kraftfahrzeug (1), gekennzeichnet durch mindestens eine LIDAR-Sensorvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.