DE102018210057A1

DE102018210057A1 - Vorrichtung, ausgebildet zur Umfelderfassung

Info

Publication number: DE102018210057A1
Application number: DE102018210057.8A
Authority: DE
Inventors: Annemarie Holleczek; Joao Oliveira; Miguel Ferreira
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2038-06-22
Also published as: DE102018210057B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10a), die dazu ausgebildet ist ein Umfeld eines Fahrzeugs zu erfassen. Hierbei weist die erfindungsgemäße Vorrichtung (10a) nach Anspruch 1 einen Sensor (2) mit einem Sendefenster und/oder einem Empfangsfenster (30), sowie eine Abdeckung (20) für das Sendefenster und/oder für das Empfangsfenster (30) auf. Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Vorrichtung (10a) wenigstens eine Luftdüse (50) mit einem Lufteingang (40) und einem Luftausgang (60), sowie einem Luftkanal (70) zwischen Lufteingang (40) und Luftausgang (60) auf. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verringerung einer Verschmutzung einer äußeren Oberfläche der Abdeckung (20) des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters (30) des Sensors (2). Das erfindungsgemäße Verfahren wird mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung (10a) ausgeführt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist ein Umfeld eines Fahrzeugs zu erfassen. Hierbei weist die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 1 einen Sensor mit einem Sendefenster und/oder einem Empfangsfenster und eine Abdeckung für das Sendefenster und/oder für das Empfangsfenster auf. Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens eine Luftdüse mit einem Lufteingang und einem Luftausgang, sowie einem Luftkanal zwischen Lufteingang und Luftausgang auf. Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verringerung einer Verschmutzung einer äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors. Das erfindungsgemäße Verfahren wird mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt.
Aus dem Dokument DE 100 12 004 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Luftdüse Druckluft auf die äußere Oberfläche einer Sensorabdeckung bläst, um somit eine Luftbarriere gegenüber der Umgebungsatmosphäre des Sensors zu bilden.
Das Dokument US 2013/0094086 A1 beschreibt eine Vorrichtung, bei der ein Luftkanal am Heck des Fahrzeugs angeordnet ist, um den Luftstrom, der beim Vorwärtsfahren des Fahrzeugs über das Fahrzeug hinweg entsteht einzuziehen. Der eingezogene Luftstrom wird dazu verwendet, eine Kameralinse gegenüber Verschmutzung zu schützen.
Ein Problem, welches jedoch bei beiden Vorrichtung auftritt, ist, dass eine Umsetzung der jeweiligen Vorrichtung sehr komplex ist. Zum einen wird bei der Luftdüse aus dem Dokument DE 100 12 004 A1 zur Erzeugung der Druckluft ein in dem Fahrzeug angeordneter Kompressor benötigt. Hierfür wird im Fahrzeug zusätzlicher Platz benötigt und die Erzeugung von Druckluft ist zudem sehr energieaufwändig. Im Gegensatz zu der hier beanspruchten Erfindung liegt hierbei ein aktives System vor. Zum anderen wird in dem Dokument US 2013/0094086 A1 aufwendig ein Luftstrom verwendet, welcher über das Fahrzeug hinweg strömt und schließlich von einem schräg angeordneten Luftkanal eingezogen wird. Hierbei sind für die Erzeugung des Luftkanals Änderungen an dem Autochassis nötig und die Vorrichtung funktioniert zudem nur bei einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs.
Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Vorrichtung zu entwickeln.
Offenbarung der Erfindung
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung, ausgebildet zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, welche einen Sensor mit einem Sendefenster und/oder einem Empfangsfenster aufweist. Mit dem Sendefenster ist in diesem Zusammenhang ein Bereich des Sensors gemeint, welcher dazu ausgebildet ist, Sensorsignale in eine Senderichtung zu versenden. Demgegenüber ist in diesem Zusammenhang mit dem Empfangsfenster der Bereich des Sensors gemeint, welcher dazu ausgebildet ist, reflektierte und / oder gestreute Signale des Sensors oder weitere Signale aus einer Empfangsrichtung zu empfangen. Senderichtung und Empfangsrichtung zeigen entsprechend in entgegengesetzte Richtungen. Sende- und Empfangsfenster können auch oft gemeinsam ausgebildet sein, indem beispielsweise abwechselnd gesendet und empfangen wird. Zusätzlich weist die Vorrichtung eine Abdeckung für das Sendefenster und/oder Empfangsfenster auf. Solch ein Sendefenster und/oder Empfangsfenster ist oft sehr sensibel gegenüber Umgebungseinflüssen, wie z.B. Feuchtigkeit, Staub und/oder Verschmutzung. Entsprechend dient die Abdeckung dazu, das Sendefenster und/oder Empfangsfenster gegenüber einer Umgebungsatmosphäre des Sensors abzudecken. Jedoch kann sich auch auf solch einer Abdeckung beispielsweise Feuchtigkeit oder Verschmutzung absetzen, was zu einer Beeinträchtigung der Sensorverfügbarkeit führen kann. Entsprechend weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich wenigstens eine Luftdüse mit einem Lufteingang und einem Luftausgang auf. Die wenigstens eine Luftdüse ist hierbei dazu ausgebildet, Luft mittels des Lufteingangs einströmen zu lassen und die einströmende Luft wieder mittels des Luftausgangs auszustoßen. Der Lufteingang ist anders ausgedrückt dazu ausgebildet, Luft aus der Umgebungsatmosphäre einzuziehen und der Luftkanal ist dazu ausgebildet, die eingezogene Luft wieder auszustoßen. Zwischen Lufteingang und Luftausgang weist die Luftdüse einen Luftkanal auf, welcher dazu ausgebildet ist, die einströmende oder eingezogene Luft zum Luftausgang hin zu leiten. Die wenigstens eine Luftdüse ist hierbei derart relativ zu der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors angeordnet, dass die im Luftkanal zum Luftausgang hin geleitete Luft entlang einer äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors gerichtet ist. Optional ist die Luftdüse derart relativ zu der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors angeordnet, dass die aus dem Luftausgang ausgestoßene Luft entlang der äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors gerichtet ist. Auf beide Arten wird eine Art Luftbarriere gegenüber äußeren Umgebungseinflüssen aufgebaut. Ankommende Luftströme werden mittels der ausgestoßenen Luft von der Oberfläche abgelenkt, sodass Feuchtigkeit oder Verschmutzungen nur schwer die Oberfläche erreichen können. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Lufteingang der wenigstens einen Luftdüse in eine horizontale Bewegungsrichtung des Fahrzeugs gerichtet ist. Bei der horizontalen Bewegungsrichtung kann es sich um eine horizontale Vorwärtsrichtung oder eine horizontale Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs handeln. Zusätzlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die wenigstens eine Luftdüse hierbei derart angeordnet ist, dass die einströmende Luft aus der Umgebungsatmosphäre des Fahrzeugs kommt, wenn sich das Fahrzeug bewegt. Es wird hierbei also ein aus der Bewegung des Fahrzeugs entstehender äußerer Luftstrom genutzt, um eine Luftbarriere vor der äußeren Oberfläche der Abdeckung mittels der wenigstens einen Luftdüse zu erzeugen. Dies hat den Vorteil, dass es sich hierbei um ein passives System handelt, welches keine externe Energie benötigt, um die wenigstens eine Luftdüse beispielsweise mit Druckluft zu durchströmen. Durch die Ausrichtung des Lufteingangs in eine horizontale Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, wird die Luft direkt und ohne vorherige Umströmung des Fahrzeugs vom Lufteingang eingezogen. Das Sendefenster des Sensors ist bei der Vorrichtung in eine Senderichtung entgegengesetzt zu der Richtung des Lufteingangs der Luftdüse gerichtet. Andersherum ist das Empfangsfenster des Sensors in eine Empfangsrichtung in Richtung des Lufteingangs der Luftdüse gerichtet. Daraus ergibt sich, dass mittels der Vorrichtung ein Umfeld des Fahrzeugs entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs erfasst werden kann. Bewegt sich also das Fahrzeug entsprechend vorwärts, kann die Vorrichtung einen rückwärtigen Teil des Fahrzeugumfelds erfassen. Durch die beschriebene Anordnung der Luftdüse ergibt sich eine möglichst geradlinige Strömung der Luft entlang der äußeren Oberfläche der Abdeckung.
Bevorzugt ist das Sendefenster des Sensors in eine Senderichtung entgegengesetzt zu der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs gerichtet. Anders herum ist das zusätzliche oder optionale Empfangsfenster des Sensors in eine Empfangsrichtung in Richtung der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs gerichtet. Bei Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs werden in der Praxis wesentlich höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten erzielt, als bei rückwärtiger Bewegung. Durch diese Anordnung wird entsprechend eine deutlich höhere Strömungsgeschwindigkeit der mittels des Lufteingangs eingezogenen Luft erreicht, wodurch sich auch der Schutzeffekt durch die vor der Abdeckung erzeugten Luftbarriere erhöht.
Vorzugsweise ist die wenigstes eine Luftdüse als Venturi-Düse ausgebildet. Der Querschnitt des Luftkanals verjüngt sich hierbei zwischen Lufteingang und Luftausgang und weist eine Krümmung in vertikaler Richtung auf. Diese Ausformung ist unabhängig von der Gestaltung des Querschnitts des Luftkanals. Beispiele für eine solche Gestaltung sind ein rechteckiger, ovaler oder runder Querschnitt des Luftkanals. Bevorzugt weist der Luftausgang einen rechteckigen Querschnitt auf, dessen Längsseite derart geformt ist, dass die äußere Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors vollständig von der vom Luftausgang ausgestoßenen Luft erfasst wird. Somit wird sichergestellt, dass tatsächlich die vollständige äußere Oberfläche der Abdeckung durch die ausgestoßene Luft vor Umgebungseinflüssen, wie z.B. Feuchtigkeit geschützt wird. Optional ist der Luftkanal der Venturi-Düse derart geformt ist, dass die äußere Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors vollständig von der mittels des Luftkanals geleiteten Luft erfasst wird. Es hat sich herausgestellt, dass eine solche Gestaltung der Vorrichtung besonders vorteilhaft hinsichtlich einem möglichst geradlinigen Strömungsverlauf entlang der äußeren Oberfläche ist. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass eine innere Wand der Luftdüse zumindest teilweise aus der äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder Empfangsfensters gebildet wird.
Vorzugsweise ist der Sensor als optoelektronischer Sensor ausgebildet. Speziell ist hierbei der Lidar-Sensor als optoelektronischer Sensor zu nennen, dessen Abdeckung des Sende- und/oder Empfangsfensters häufig planar ausgebildet und somit besonders gut durch die ausgestoßene Luft zu erreichen ist. Für einen solchen optoelektronischen Sensor ist eine lichtdurchlässige Abdeckung für das Sendefenster und/oder Empfangsfenster des Sensors vorgesehen.
Bevorzugt ist die wenigstens eine Luftdüse oberhalb und/oder unterhalb von der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors angeordnet. Eine mögliche Anordnung der Vorrichtung ergibt sich auf dem Dach des Fahrzeugs. Ein solches Fahrzeugdach ist sehr flach ausgebildet, wodurch die anströmende Luft aus der Umgebungsatmosphäre in diesem Bereich möglichst störungsfrei entlang strömen kann. In dieser Position der Vorrichtung ist die Luftdüse der Vorrichtung beispielsweise oberhalb der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors angeordnet. Die Vorrichtung kann aber auch beispielsweise an einem unteren Ende eines hinteren oder vorderen Stoßfängers des Fahrzeugs angeordnet sein. Hierbei zieht der Lufteingang die unterhalb des Fahrzeugs entlangströmende Luft ein. In dieser Position der Vorrichtung ist der Lufteingang somit entsprechend unterhalb der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors angeordnet.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung zusätzlich ein Gehäuse auf, wobei das Gehäuse dazu ausgebildet ist, den Sensor mit dem Sendefenster und/oder dem Empfangsfenster des Sensors gegenüber einem äußeren Umfeld des Sensors abzudecken. Ein Sensor, wie beispielsweise ein Lidar-Sensor, ist in seiner Funktionsweise sehr empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Staub oder Feuchtigkeit. Ein Gehäuse schützt den Sensor vor solchen äußeren Einflüssen, indem es zum Beispiel verhindert, dass Staub oder Feuchtigkeit von der Umgebung hin zum Sensor durchdringt. Ein Teil dieses Gehäuses wird durch die Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors, sowie wenigstens einen Teil der Luftdüse ausgebildet. Somit ergibt sich ein einfaches Gehäuse mit möglichst wenig Teilen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein horizontaler Abschnitt der Luftdüse abhängig von der Anordnung des Lufteingangs an der Vorrichtung als Dach oder als Boden des Gehäuses ausgebildet ist. Ist der Lufteingang unterhalb der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors angeordnet, ist die Luftdüse beispielsweise als Boden des Gehäuses ausgebildet. Ist der Lufteingang jedoch oberhalb der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors angeordnet, ist die Luftdüse beispielsweise als Dach des Gehäuses ausgebildet. Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang wenigstens ein Teil der Luftdüse stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens auch ein Teil der Luftdüse kraftschlüssig mit dem Gehäuse verbunden sein. Beispiele hierfür sind z.B. Schraub- oder Klemmverbindungen der Luftdüse mit dem Gehäuse. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Luftdüse und das Gehäuse des Sensors unabhängig voneinander vorgesehen sind. In diesem Fall wird die Dachfläche oder alternativ der Boden des Gehäuses durch ein separates Gehäuseteil und nicht teilweise durch die Luftdüse gebildet. Die Luftdüse wird hierbei mit dem Gehäuse stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden.
Vorzugsweise ist die Luftdüse einteilig aus einem Kunststoff gefertigt. Hierbei ist es vorteilhaft für die Funktion der Luftdüse, wenn der hierzu verwendete Kunststoff eine vergleichsweise hohe Steifigkeit aufweist, da die Luftdüse bei Ihrer Anwendung hohen Strömungskräften ausgesetzt ist. Hierbei kann beispielsweise ein Kunststoff wie Polyvinylchlorid oder auch PMMA verwendet werden. Polyvinylchlorid oder auch PMMA sind vergleichsweise billig in der Herstellung.In einer alternativen Ausgestaltung ist die Luftdüse einteilig aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium ausgebildet. Aluminium weist eine relativ hohe Steifigkeit und gleichzeitig eine geringe Dichte auf.
Vorzugsweise ist ein Netz vor dem Lufteingang der Luftdüse derart angeordnet, dass nur Teilchen mit einem Durchmesser kleiner als eine definierte Schwellgröße in den Luftkanal eindringen können. Das Netz filtert somit Teilchen, welche nicht in die Luftdüse eindringen sollen, vor Eintritt heraus. Teilchen, welche nicht in die Luftdüse eindringen sollten, sind beispielsweise Baumblätter oder Insekten, da diese die Luftdüse verstopfen können. Aber auch kleinere Teilchen, wie beispielsweise Staubkörner sollten nicht in den Luftkanal eindringen, da diese zu einer Verschmutzung der Abdeckung des Sendefensters und/oder Empfangsfensters führen könnten. Die Schwellgröße der Teilchen wird hierbei durch die Lochgröße des Netzes definiert.
Bevorzugt weist die Vorrichtung zusätzlich wenigstens eine Erfassungseinheit und wenigstens ein Reinigungsmittel auf. Die wenigstens eine Erfassungseinheit dient hierbei dazu, eine Verschmutzung der äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors zu detektieren. Das Reinigungsmittel ist hierbei dazu ausgebildet, eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser derart in den Lufteingang der Luftdüse zu spritzen, dass die im Luftkanal zum Luftausgang hin geleitete Flüssigkeit oder alternativ die aus dem Luftausgang ausgestoßene Flüssigkeit entlang der äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors gerichtet ist. Somit wird die Sensorverfügbarkeit noch sicherer gestellt. Bei der Erfassungseinheit kann es sich beispielsweise um eine Kamera handeln. Bei dem Reinigungsmittel handelt es sich vorzugsweise um eine Spritzdüse, welche Wasser in die Luftdüse spritzt. Die ausgestoßene Luft der Luftdüse erfüllt in diesem Zusammenhang zusätzlich eine Trocknungsfunktion, da es das auf die Oberfläche geleitete Wasser trocknet.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung einer Verschmutzung einer äußeren Oberfläche einer Abdeckung eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines Sensors. Das Verfahren wird hierbei mittels einer zuvor beschriebenen Vorrichtung ausgeführt. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Fahrzeug mittels einer Antriebseinheit bewegt. Darauf folgend strömt Luft aus der Umgebungsatmosphäre des Fahrzeugs in einen Lufteingang der Luftdüse ein. Entsprechend wird in diesem Verfahrensschritt Luft aus der Umgebungsatmosphäre des Fahrzeugs mittels des Lufteingangs eingezogen. Der Lufteingang der Luftdüse ist hierbei in eine Vorwärtsrichtung oder Rückwärtsrichtung des sich bewegenden Fahrzeugs gerichtet. In einem nächsten Verfahrensschritt wird die in den Lufteingang einströmende Luft mittels eines Luftausgangs der Luftdüse derart ausgestoßen, dass die ausgestoßene Luft entlang einer äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors gerichtet ist. Alternativ wird die einströmende Luft zu einem Luftausgang der Luftdüse mittels eines zwischen Lufteingang und Luftausgang angeordneten Luftkanals derart geleitet, dass die im Luftkanal zum Luftausgang hin geleitete Luft entlang einer äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors gerichtet ist.
Vorzugsweise wird weiterhin eine Verschmutzung der äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors mittels wenigstens einer Erfassungseinheit detektiert. In Abhängigkeit der detektierten Verschmutzung wird daraufhin eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, derart in den Lufteingang der Luftdüse gespritzt, dass die im Luftkanal zum Luftausgang hin geleitete Flüssigkeit oder die aus dem Luftausgang ausgestoßene Flüssigkeit entlang der äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors gerichtet ist.
Figurenliste

1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ansicht.
2 zeigt die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Ansicht.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
4 zeigt eine Ausführungsform eines Gehäuses der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
5 zeigt eine Luftströmung entlang einer äußeren Oberfläche einer Abdeckung eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters der ersten Ausführungsform der Vorrichtung.
6 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
7 zeigt eine Luftströmung entlang einer äußeren Oberfläche einer Abdeckung eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters der dritten Ausführungsform der Vorrichtung.
8 zeigt unterschiedlich mögliche Positionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Fahrzeug.
9a zeigt eine erste Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
9b zeigt eine zweite Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführungsbeispiele der Erfindung
1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10a zur Umfelderfassung eines hier nicht dargestellten Fahrzeugs. Die Vorrichtung 10a weist einen Sensor 2 mit einem Sendefenster und/oder Empfangsfenster 30 auf. Aus dem Bereich des Sendefensters und/oder Empfangsfensters 30 kann der Sensor 2 Sendesignale in eine Senderichtung 3 versenden und/oder Empfangssignale aus einer Empfangsrichtung 4 empfangen. Zusätzlich weist die Vorrichtung 10a eine Abdeckung 20 für das Sendefenster und/oder Empfangsfenster 30 auf. Die Abdeckung 20 ist in dieser ersten Ausführungsform als lichtdurchlässige Abdeckung ausgebildet, da der Sensor 2 hierbei als Lidar-Sensor ausgebildet ist.
Die Vorrichtung 10a weist zudem eine Luftdüse 50 mit einem Lufteingang 40 und einem Luftausgang 60 auf. Der Lufteingang 50 zieht bei Bewegung eines hier nicht dargestellten, sich in eine horizontale Bewegungsrichtung 6 bewegenden Fahrzeugs Luft 80 aus der Umgebungsatmosphäre des Fahrzeugs an. Zwischen Lufteingang 40 und Luftausgang 60 ist ein Luftkanal 70 angeordnet, der dazu ausgebildet ist, die in den Lufteingang einströmende Luft 80 zum Luftausgang 60 zu leiten. Die Senderichtung 3 des Sensors 2 zeigt bei der Vorrichtung 10a in eine Richtung, welche entgegengesetzt zu der Richtung angeordnet ist, in welche der Lufteingang 40 der Luftdüse 10a zeigt. Anders herum zeigt die Empfangsrichtung 4 des Sensors 2 in eine Richtung, welche in Richtung des Lufteingangs 40 zeigt. Auf 2, welche die erste Ausführungsform der Vorrichtung 10a in einer zweiten Ansicht zeigt, ist zu sehen, dass die Luftdüse 50 derart oberhalb der Abdeckung 20 angeordnet ist, dass mittels des Luftausgangs 60 ausgestoßene Luft 110 entlang einer äußeren Oberfläche der Abdeckung 20 gerichtet ist.
Die Luftdüse 50 der ersten Ausführungsform der Vorrichtung 10a, wie in 1 und 2 gezeigt, ist als Venturi-Düse ausgebildet, bei der sich der Luftkanal 70 zwischen Lufteingang 40 und Luftausgang 60 verjüngt. Die einströmende Luft 80 wird somit innerhalb der Luftdüse 50 verdichtet und somit die Geschwindigkeit, mit der die Luft am Luftausgang 60 ausgestoßen wird, erhöht. Damit die ausgestoßene Luft entlang der äußeren Oberfläche der Abdeckung 20 gerichtet ist, weist die Luftdüse 50 eine Krümmung 55 in vertikaler Richtung auf. Der Luftausgang 60 weist einen rechteckigen Querschnitt auf, dessen Längsseite 18 wenigstens der Länge des Sende- und/oder Empfangsfensters 30 des Sensors entspricht. Somit wird die äußere Oberfläche der Abdeckung 20 im Bereich des Sendefensters und/oder Empfangsfensters 30 vollständig von der ausgestoßenen Luft 110 erfasst.
Um den Sensor 2 vollständig von äußeren Umgebungseinflüssen zu schützen, weist die erste Ausführungsform der Vorrichtung 10a ein Gehäuse 90 auf. In dieser ersten Ausführungsform wird das Gehäuse 90 aus einem Boden 91, einer rückwärtigen Wand 92, der Abdeckung 20 des Sende- und Empfangsfensters 30, sowie zumindest teilweise der Luftdüse 50 gebildet. Die Luftdüse 50, welche in dieser ersten Ausführungsform einteilig aus einem Kunststoff gefertigt ist, weist hierzu einen unteren, ebenen Teilbereich 105 auf, welcher als Dach des Gehäuses 90 mit der rückwärtigen Wand 92, sowie der Abdeckung 20 verbunden ist. Wie auf 4 in einer weiteren Ausführung des Gehäuses 90 zu erkennen ist, kann der untere, ebene Teilbereich 105 der Luftdüse 50 auch separat zu den anderen Teilen der Luftdüse 50 vorgesehen sein. In diesem Fall ergibt sich eine zweiteilige Fertigung der Luftdüse 50. Ebenfalls kann die Luftdüse auch vollständig unabhängig zu dem Gehäuse 90 vorgesehen sein. In diesem Fall ist der ebene Teilbereich 105 unabhängig von der Luftdüse als Gehäusedach vorgesehen. Die Luftdüse wird in diesem Fall als einzelnes, zusammenhängendes Teil mit einem zusätzlichen unteren, ebenen Teilbereich mit dem Gehäusedach 105 stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden. In der auf 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform der Vorrichtung 10a wird die Luftdüse 50 mittels Schrauben 100 kraftschlüssig mit den anderen Gehäuseteilen 92 und 20 verbunden. Alternativ oder zusätzlich wäre hierbei vorstellbar, die Luftdüse 50 beispielsweise mittels eines Klebstoffes stoffschlüssig mit den anderen Gehäuseteilen 92 und 20 zu verbinden.
In dieser ersten Ausführungsform der Vorrichtung 10a ist vor der vollständigen Fläche des Lufteingangs 40 ein Netz 35 aufgespannt. Hierbei bestimmt die Lochgröße 36 des Netzes 35 eine Schwellgröße für Teilchen, die das Netz 35 passieren können und somit in die Luftdüse 50 gelangen können. Nur Teilchen, die einen Durchmesser aufweisen, der kleiner, als die Schwellgröße sind, können vom Lufteingang eingezogen werden.
Die Vorrichtung 10a weist zudem eine Erfassungseinheit 26 auf, welche zum Beispiel als Kamera ausgebildet sein kann. Zusätzlich weist die Vorrichtung 10a in diesem Zusammenhang ein Reinigungsmittel 25 auf, welches in diesem Fall als Spritzdüse ausgebildet ist. Die Erfassungseinheit 26 dient dazu, eine Verschmutzung der äußeren Oberfläche der Abdeckung 20 zu detektieren. Wird hierbei eine Verschmutzung detektiert, so dient das Reinigungsmittel 25 dazu, eine Flüssigkeit 27, wie beispielsweise Wasser, möglichst über die ganze Fläche des Lufteingangs 40 der Luftdüse 50 in diesen zu spritzen. Die Flüssigkeit gelangt somit in den Luftkanal 70 und wird zum Luftausgang 60 geleitet, wo sich die Flüssigkeit 27 über der äußeren Oberfläche der Abdeckung 20 verteilt.
3 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Luftdüse 50 einer Vorrichtung 10b mit den anderen Gehäuseteilen 92 und 20 verbunden 90. Hierbei ist zusätzlich zu der Schraubverbindung 100 in der ersten Ausführungsform der Vorrichtung 10a ein Schnapphaken 130 an der Luftdüse 50 angeordnet, welche mit einer Öffnung 140 in der rückwärtigen Wand 92 des Gehäuses 90 in Eingriff steht.
5 zeigt in der Vorderansicht die Strömung der vom Luftausgang 60 ausgestoßenen Luft 110 entlang der äußeren Oberfläche der Abdeckung 30 des Sendefensters und/oder Empfangsfensters 20 des Sensors der ersten Ausführungsform der Vorrichtung 10a. Hierbei verläuft die Luftströmung in einem zentralen Bereich 170 geradlinig und bildet somit in diesem Bereich 170 zuverlässig eine Luftbarriere vor der Abdeckung 30. In den äußeren Bereichen 180a und 180b kommt es zu Verwirbelungen, wodurch die Luftbarriere in diesen Bereichen weniger stabil ist. Diese Verwirbelungen werden auch als „wake regions“ oder „recirculation areas“ bezeichnet.
6 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10c zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs. Hierbei verläuft die Luftdüse 50 im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsformen vollständig entlang der äußeren Oberfläche der Abdeckung 30, wodurch die äußere Oberfläche der Abdeckung 30 des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters 20 vollständig von der vom Luftkanal geleiteten Luft 109 erfasst wird. Die innere Wand der Luftdüse 50 wird hierbei durch die äußere Oberfläche der Abdeckung 30 des Sendefensters und/oder Empfangsfensters gebildet wird.
Wie auf 7 zu erkennen ist, wird durch diesen Aufbau ein zentraler Bereich 190 geradlinig von der Luft durchströmt, der größer ist, als auf 5 gezeigt. Nur in vergleichsweise kleinen äußeren Bereiche 195a und 195b kann es hierbei zu Verwirbelungen kommen.
8 zeigt beispielhaft eine Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 11, 12 und 13 an einem Fahrzeug 1, welches sich in Vorwärtsrichtung 17 fortbewegt. Die Vorrichtungen 11, 12 und 13 sind in diesem Falle dazu eingerichtete, das rückwärtige Umfeld des Fahrzeugs 1 zu erfassen.
Eine Möglichkeit der Anordnung ergibt sich für die Vorrichtung 11 auf dem Dach 5 des Fahrzeugs 1 in zentraler Position. Eine andere Möglichkeit für eine Anordnung ergibt sich für die Vorrichtung 12 auf einer seitlichen Position auf dem Fahrzeugdach 5. Aufgrund der Ebenheit kommt es auf dem Dach 5 zu wenigen Verwirbelungen der Luft 85 und auf dem Dach ergibt sich ein möglichst großer Erfassungsbereich für die Vorrichtungen 11 und 12. Die Lufteingänge der Luftdüsen der beiden Vorrichtungen 11 und 12 ziehen hierbei Luft 85 aus der Umgebungsatmosphäre ein, welches über das Dach 5 strömt. In dieser Position der Vorrichtungen 11 und 12 ist die Luftdüse der jeweiligen Vorrichtung oberhalb der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors angeordnet.
Eine dritte Möglichkeit der Anordnung der Vorrichtung 13 ergibt sich an einem unteren Ende eines hinteren Stoßfängers 14 des Fahrzeugs 1. Hierbei zieht der Lufteingang der Vorrichtung 13 die unterhalb des Fahrzeugs 1 entlangströmende Luft ein. In dieser Position der Vorrichtung 13 ist der Lufteingang somit entsprechend unterhalb der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors angeordnet.
9a stellt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verringerung einer Verschmutzung einer äußeren Oberfläche einer Abdeckung eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines Sensors in Form eines Ablaufdiagramms dar. Das Verfahren wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt.
In einem ersten Verfahrensschritt 200 wird ein Fahrzeug mittels einer Antriebseinheit in eine horizontale Bewegungsrichtung bewegt. In einem darauf folgenden Verfahrensschritt 210 strömt Luft aus der Umgebungsatmosphäre des Fahrzeugs in einen Lufteingang einer Luftdüse ein. Der Lufteingang der Luftdüse ist hierbei in eine horizontale Bewegungsrichtung des sich bewegenden Fahrzeugs gerichtet. Darauf folgend wird in einem Verfahrensschritt 220 Luft mittels eines Luftausgangs der Luftdüse derart ausgestoßen, dass die ausgestoßene Luft entlang einer äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors gerichtet ist. Darauf folgend wird das Verfahren beendet.
Optional wird in einem auf den Verfahrensschritt 220 folgenden Verfahrensschritt 230 mittels einer ersten Erfassungseinheit die äußere Oberfläche der Abdeckung erfasst. In einem auf den Verfahrensschritt folgenden Verfahrensschritt 240 wird geprüft, ob auf der erfassten äußeren Oberfläche eine Verschmutzung detektiert werden kann. Wird eine Verschmutzung detektiert, so wird in einem auf den Verfahrensschritt 240 folgenden Verfahrensschritt 250 eine Flüssigkeit, wie z.B. Wasser, in den Lufteingang der Luftdüse derart gespritzt, dass die aus dem Luftausgang ausgestoßene Flüssigkeit entlang der äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors gerichtet ist. Bei dem Reinigungsmittel handelt es sich insbesondere um eine Spritzdüse. Falls keine Verschmutzung detektiert werden kann, wird das Verfahren wieder von vorne gestartet oder optional beendet.
9b zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verringerung einer Verschmutzung einer äußeren Oberfläche einer Abdeckung eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines Sensors in Form eines Ablaufdiagramms. Hierbei wird im Unterschied zu der ersten Ausführungsform in 9a in Verfahrensschritt 225 die in den Lufteingang einströmende Luft zu dem Luftausgang der Luftdüse mittels eines zwischen Lufteingang und Luftausgang angeordneten Luftkanals derart geleitet, dass die im Luftkanal zum Luftausgang hin geleitete Flüssigkeit entlang einer äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors gerichtet ist. Darauf folgend wird das Verfahren beendet.
Zudem wird hierbei im Unterschied zu dem Ablaufdiagramm in 9a in einem optionalen Verfahrensschritt 255 bei Erkennen einer Verschmutzung auf der äußeren Oberfläche der Abdeckung, die Flüssigkeit in den Lufteingang der Luftdüse mittels des Reinigungsmittels derart gespritzt, dass die im Luftkanal zum Luftausgang hin geleitete Flüssigkeit entlang der äußeren Oberfläche der Abdeckung des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters des Sensors gerichtet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10012004 A1 [0002, 0004]
US 2013/0094086 A1 [0003, 0004]

Claims

Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13), ausgebildet zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs (1), aufweisend - einen Sensor (2) mit einem Sendefenster und/oder ein Empfangsfenster (30) des Sensors (2), und - eine Abdeckung für das Sendefenster und/oder das Empfangsfenster (30) des Sensors (2), und - wenigstens eine Luftdüse (50) mit einem Lufteingang (40) und einem Luftausgang (60), wobei die Luftdüse (50) dazu ausgebildet ist, Luft (80, 85) mittels des Lufteingangs (40) einströmen zu lassen und die einströmende Luft (80, 85) mittels des Luftausgangs (60) auszustoßen, wobei die Luftdüse (50) zwischen Lufteingang (40) und Luftausgang (60) einen Luftkanal (70) aufweist, der dazu ausgebildet ist, die in den Lufteingang einströmende Luft (80, 85) zum Luftausgang (60) hin zu leiten, wobei die wenigstens eine Luftdüse (50) derart relativ zu der Abdeckung (20) des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters (30) des Sensors (2) angeordnet ist, dass die im Luftkanal (70) zum Luftausgang (60) hin geleitete Luft (109) oder die aus dem Luftausgang (60) ausgestoßene Luft (110) entlang einer äußeren Oberfläche der Abdeckung (30) des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters (20) des Sensors (2) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteingang (40) der Luftdüse (50) in eine horizontale Bewegungsrichtung (6, 14) des Fahrzeugs (1) gerichtet ist und derart angeordnet ist, dass die einströmende Luft (80, 85) aus der Umgebungsatmosphäre des Fahrzeugs (1) kommt, wenn sich das Fahrzeug (1) bewegt, und das Sendefenster (30) des Sensors (2) in eine Senderichtung (3) entgegengesetzt zu der Richtung des Lufteingangs (40) der Luftdüse (50) und/oder das Empfangsfenster (30) des Sensors (2) in eine Empfangsrichtung (4) in Richtung des Lufteingangs (40) der Luftdüse (50) gerichtet ist.
Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) danach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendefenster (30) des Sensors (2) in eine Senderichtung (3) entgegengesetzt zu der Vorwärtsrichtung (17) des Fahrzeugs (1) und/oder das Empfangsfenster (30) des Sensors (2) in eine Empfangsrichtung (4) in Richtung der Vorwärtsrichtung (17) des Fahrzeugs (1) gerichtet ist.
Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Luftdüse (50) als Venturi-Düse ausgebildet ist, wobei sich der Luftkanal (70) zwischen Lufteingang (40) und Luftausgang (60) verjüngt und eine Krümmung (55) in vertikaler Richtung aufweist.
Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) nach Anspruch 3, wobei der Luftausgang (60) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei eine Längsseite (18) des Luftausgangs (60) derart geformt ist, dass die äußere Oberfläche der Abdeckung (20) des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters (30) des Sensors (2) vollständig von der ausgestoßenen Luft (110) erfasst wird.
Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (70) derart geformt ist, dass die äußere Oberfläche der Abdeckung (20) des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters (30) des Sensors (2) vollständig von der vom Luftkanal geleiteten Luft (109) erfasst wird.
Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Wand der Luftdüse (50) zumindest teilweise aus der äußeren Oberfläche der Abdeckung (20) des Sendefensters und/oder Empfangsfensters (30) gebildet wird.
Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) als optoelektronischer Sensor, insbesondere Lidar-Sensor, ausgebildet ist.
Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteingang (40) der wenigstens einen Luftdüse (50) oberhalb und/oder unterhalb von der Abdeckung (20) des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters (30) des Sensors (2) angeordnet ist.
Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) zusätzlich ein Gehäuse (90) aufweist, wobei das Gehäuse (90) dazu ausgebildet ist, den Sensor (2) mit dem Sendefenster und/oder dem Empfangsfenster (30) des Sensors (2) gegenüber einem äußeren Umfeld des Sensors (2) abzudecken, wobei die Abdeckung (20) des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters (30) des Sensors (2) und wenigstens ein Teil der Luftdüse (50) zumindest einen Teil dieses Gehäuses (90) ausbilden.
Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Teil der Luftdüse (50) stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Gehäuse (90) verbunden ist.
Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftdüse (50) einteilig aus einem Kunststoff, insbesondere Polycarbonat gefertigt ist.
Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Netz (35) derart vor dem Lufteingang (40) der Luftdüse (50) angeordnet ist, dass nur Teilchen mit einem Durchmesser kleiner als eine definierte Schwellgröße (36), in den Luftkanal (70) eindringen können.
Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) zusätzlich wenigstens eine Erfassungseinheit (26) und wenigstens ein Reinigungsmittel (25), insbesondere eine Spritzdüse, aufweist, wobei die wenigstens eine Erfassungseinheit (26) dazu ausgebildet ist, eine Verschmutzung der äußeren Oberfläche der Abdeckung (20) des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters (30) des Sensors (2) zu detektieren, wobei das Reinigungsmittel (25), insbesondere die Spritzdüse, dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer detektierten Verschmutzung, eine Flüssigkeit (27), insbesondere Wasser, in den Lufteingang (40) der Luftdüse (50) derart zu spritzen, dass die im Luftkanal (70) zum Luftausgang (60) hin geleitete Flüssigkeit oder die aus dem Luftausgang (60) ausgestoßene Flüssigkeit entlang der äußeren Oberfläche der Abdeckung (20) des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters (30) des Sensors (2) gerichtet ist.
Verfahren zur Verringerung einer Verschmutzung einer äußeren Oberfläche einer Abdeckung (20) eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters (30) eines Sensors (2) mit einer Vorrichtung (10a, 10b, 10c, 11, 12, 13) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: - Bewegen (200) eines Fahrzeugs (1) mittels einer Antriebseinheit, und - Einströmen (210) von Luft (80, 85) aus der Umgebungsatmosphäre des Fahrzeugs (1) in einen Lufteingang (40) einer Luftdüse (50), wobei der Lufteingang (40) der Luftdüse (50) in eine horizontale Bewegungsrichtung (6, 11) des sich bewegenden Fahrzeugs (1) gerichtet ist, und - Leiten (225) der einströmenden Luft (80, 85) zu dem Luftausgang (60) der Luftdüse (50) hin mittels eines zwischen Lufteingang (40) und Luftausgang (60) angeordnet Luftkanals (70) oder - Ausstoßen (220) der einströmenden Luft (80, 85) mittels des Luftausgangs (60) der Luftdüse (50) derart, dass die ausgestoßene Luft (110) oder die im Luftkanal (70) zum Luftausgang (60) hin geleitete Luft (109) entlang der äußeren Oberfläche der Abdeckung (30) des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters (20) des Sensors (2) gerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden zusätzlichen Verfahrensschritte aufweist: - Detektieren (230) einer Verschmutzung der äußeren Oberfläche der Abdeckung (30) des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters (20) des Sensors (2) mittels wenigstens einer Erfassungseinheit (26), und - Spritzen (250, 255) einer Flüssigkeit (27), insbesondere Wasser, in den Lufteingang (40) der Luftdüse (50) mittels wenigstens eines Reinigungsmittels (25), insbesondere einer Spritzdüse in Abhängigkeit der detektierten Verschmutzung derart, dass die im Luftkanal (70) zum Luftausgang (60) hin geleitete Flüssigkeit oder die aus dem Luftausgang (60) ausgestoßene Flüssigkeit entlang der äußeren Oberfläche der Abdeckung (20) des Sendefensters und/oder des Empfangsfensters (30) des Sensors (2) gerichtet ist.