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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Reinigungseinrichtung für eine Umfelderkennungseinrichtung eines Fahrzeugs, wie sie insbesondere bei einem autonom fahrenden Fahrzeug vorgesehen ist, um das Sichtfeld beispielsweise einer Kamera beim Auftreten von Verschmutzungen, Regen o.ä. freizuhalten, damit eine fehlerfreie Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs ermöglicht werden kann.
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Stand der Technik
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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2019 121 910 A1 der Anmelderin ist eine Reinigungseinrichtung für eine Umfelderkennungseinrichtung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Die bekannte Reinigungseinrichtung zeichnet sich durch ein Wischblatt aus, das über einen Wischarm mit einem Elektromotor gekoppelt ist. Hierbei verläuft die Antriebswelle des Elektromotors, die mit dem Wischarm gekoppelt ist, in einem konstanten Abstand zu einer kreisabschnittsförmig gebogenen Sichtscheibe, auf der das Wischblatt entlang bewegt wird. Dadurch, dass der Elektromotor und der Antriebsmechanismus in etwa im Zentrum des Gehäuses der Reinigungseinrichtung angeordnet sind, ist dieser Bereich für andere Bauteile nicht verwendbar bzw. schränkt den entsprechenden Bauraum entsprechend ein.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Reinigungseinrichtung für eine Umfelderkennungseinrichtung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass der Wischarm in besonders einfacher bzw. vorteilhafter Art und Weise entlang der Sichtscheibe des Gehäuses der Umfelderkennungseinrichtung geführt werden kann, wobei unterschiedlich ausgebildete Formen von Gehäusen bzw. Sichtscheiben realisiert werden können.
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Diese Vorteile werden bei einer Reinigungseinrichtung für eine Umfelderkennungseinrichtung eines Fahrzeugs gemäß der Lehre des Anspruchs 1 dadurch erzielt, dass das Gehäuse eine Führung aufweist, die mit einem mit dem Wischarm verbundenen Trägerelement zusammenwirkt, und dass der Antriebsmechanismus, der eine Kopplung zwischen dem Wischarm und dem Elektromotor ausbildet, eine mit dem Trägerelement verbundene Koppeleinrichtung aufweist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung für eine Umfelderkennungseinrichtung eines Fahrzeugs sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Um insbesondere Gehäuseformen bzw. Gehäusequerschnitte mit daran ausgebildeten Sichtfeldern zu ermöglichen, die nicht in einem konstanten Radius um den Elektromotor bzw. dessen Abtriebswelle angeordnet sind, wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinrichtung längenverstellbar ausgebildet ist, insbesondere, um einen bei der Bewegung des Trägerelements entlang der Führung veränderlichen Abstand zwischen dem Trägerelement und einer Drehachse des Antriebsmechanismus auszugleichen.
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In einer konstruktiven Ausgestaltung einer derartigen Koppeleinrichtung ist es vorgesehen, dass diese aus zwei insbesondere geradlinig ausgebildeten Koppelelementen besteht, die sich entlang einer Längsachse erstrecken, und dass die beiden Koppelelemente eine gegenseitige (Längs-) Führung ausbilden.
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Alternativ hierzu kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Koppeleinrichtung aus zwei insbesondere geradlinig ausgebildeten Koppelelementen besteht, die um eine parallel zur Drehachse angeordnete Schwenkachse gelenkig miteinander verbunden sind.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung des Trägerelements ist es vorgesehen, dass das Trägerelement mittels wenigstens eines mit der Führung zusammenwirkenden Führungselements zusammenwirkt, um das Trägerelement mit dem Wischarm und dem Wischblatt bei der Bewegung in einer definierten Stellung zum Sichtfeld zu führen.
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Hierzu kann es insbesondere vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Führungselement formschlüssig in einem Führungsabschnitt der Führung angeordnet ist.
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Auch die Verbindung zwischen dem Wischarm und dem Trägerelement kann in unterschiedlicher Art und Weise erfolgen. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Wischarm über eine Koppelstange mit dem Trägerelement verbunden ist, dass der Wischarm an der dem Trägerelement abgewandten Seite der Koppelstange um eine Achse schwenkbar an der Koppelstange angeordnet ist, und dass die Koppelstange längsverstellbar ausgebildet und mittels eines Federelements in Richtung der Sichtscheibe und des Trägerelements kraftbeaufschlagt ist.
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Um insbesondere ein einfaches Ablaufen von Reinigungsflüssigkeit bzw. Regen von dem Gehäuse der Umfelderkennungseinrichtung zu ermöglichen, kann es vorgesehen sein, dass die Führung in einer Einbauposition des Gehäuses in dem Fahrzeug an einem oberhalb des Sichtfeldes und/oder der Sichtscheibe angeordneten Bereich des Gehäuses und der Antriebsmechanismus vorzugsweise an der einem Innenraum des Gehäuses zugewandten Seite angeordnet ist.
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Um mittels der Umfelderkennungseinrichtung eine 360°-Rundumsicht zu ermöglichen, ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Führung als eine im Gehäuse umlaufende, endlose Führung ausgebildet ist, und dass das Trägerelement vorzugsweise ausschließlich in einer Richtung entlang der Führung bewegbar ist.
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Hierbei kann es insbesondere auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse mehrere, vorzugsweise vier ebene erste Sichtscheibenabschnitte aufweist, die über gekrümmt ausgebildete zweite Sichtscheibenabschnitte miteinander verbunden sind.
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Alternativ hierzu kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse wenigstens einen ebenen Sichtscheibenabschnitt zur Ausbildung des Sichtfelds aufweist, und dass das Trägerelement entlang des Sichtscheibenabschnitts hin- und herbeweglich ist. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere dann vorgesehen, wenn mittels der Umfelderkennungseinrichtung die in Fahrtrichtung des Fahrzeugs sich erstreckende Umgebung überwacht werden soll.
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Um entweder eine höhere Frequenz beim Wischen bzw. Reinigen der Sichtfelder zu ermöglichen, oder aber eine umlaufende Bewegung des Wischblatts an dem Sichtfeld bei einer 360°-Rundumerkennung zu vermeiden, kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass die Koppeleinrichtung mehrere, vorzugsweise in gleich großen Winkelabständen um die Drehachse des Antriebsmechanismus angeordnete Trägerelemente aufweist. Hierbei ist die Koppeleinrichtung vorzugsweise als ein mit der Drehachse drehfest verbundenes, mehrarmiges Koppelkreuz ausgebildet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Reinigungseinrichtung für eine Umfelderkennungseinrichtung eines Fahrzeugs in montiertem Zustand,
- 2 die Reinigungseinrichtung gemäß 1 ebenfalls in perspektivischer Darstellung mit teilweise voneinander getrennten Bauteilen,
- 3 einen Schnitt durch die Reinigungsvorrichtung gemäß der 1 und 2 zur Verdeutlichung der Anordnung des Wischarms und des Wischblatts an dem Gehäuse der Umfelderkennungseinrichtung,
- 4 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Reinigungseinrichtung unter Verwendung eines einzigen Wischarms,
- 5 eine perspektivische Unteransicht auf die Reinigungseinrichtung gemäß 4,
- 6 die wesentlichen Bestandteile der Reinigungseinrichtung gemäß der 4 und 5 in einer Explosionsdarstellung,
- 7 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Reinigungseinrichtung und
- 8 Bestandteile einer Ausführung eines weiteren modifizierten Antriebsmechanismus einer Reinigungseinrichtung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In den 1 bis 3 ist eine erste Reinigungseinrichtung 10 für eine Umfelderkennungseinrichtung 100 eines in den Figuren nicht dargestellten Fahrzeugs gezeigt. Die Umfelderkennungseinrichtung 100 dient dazu, mittels eines oder mehrerer, in einem Gehäuse 102 der Umfelderkennungseinrichtung 100 angeordneter Sensoren 1 die äußere Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen, um insbesondere einen autonomen, d.h. fahrerlosen Betrieb des Fahrzeugs zu ermöglichen. Insbesondere dient die Umfelderkennungseinrichtung 100 dazu, eine 360°-Rundumsicht zu ermöglichen. Hierzu sind im Bereich der Umfelderkennungseinrichtung 100 bzw. deren Gehäuse 102 beispielhaft vier, um jeweils 90° zueinander versetzt angeordnete Sensoren 1 vorgesehen, die insbesondere in Form von sichtbares Licht erfassenden Kameras ausgebildet sein können.
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Das Gehäuse 102 der Umfelderkennungseinrichtung 100 ist im Querschnitt quadratisch ausgebildet und weist vier ebene Sichtscheiben 12 zur Ausbildung jeweils eines Sichtfelds 14 auf, die sich jeweils über einen Teilbereich der Breite der entsprechenden Seitenwand 104 des Gehäuses 102 erstrecken. Die Sichtscheiben 12 bzw. die Sichtfelder 14 bestehen aus einem für die auswertbaren Wellenlängen des Sensors 1 durchlässigen Material, insbesondere aus Glas. Weiterhin weist die Reinigungseinrichtung 10 für jedes Sichtfeld 14 einen beweglich angeordneten Wischarm 16 mit einem an dem Wischarm 16 austauschbar befestigten Wischblatt 18 zur Anlage an die Sichtscheibe 12 auf. Ergänzend wird erwähnt, dass das Gehäuse 102 mittels eines in der Figuren nicht dargestellten Deckelelements verschlossen ist, um den Eintritt von Feuchtigkeit bzw. Schmutz in den Innenraum 106 des Gehäuses 102 zu verhindern.
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Im Innenraum 106 des Gehäuses 102 ist ein Elektromotor 20 angeordnet, der über einen Antriebsmechanismus 22 mit den vier Wischarmen 16 gekoppelt ist. Wie insbesondere anhand der 2 erkennbar ist, ist hierzu der Elektromotor 20 mit einem Getriebe 21 gekoppelt, aus dem eine Abtriebswelle 24 herausragt. Die Drehachse der Abtriebswelle 24 bildet eine Drehachse des Antriebsmechanismus 22 aus und fluchtet mit der Längsachse 26 des Gehäuses 102.
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Der Elektromotor 20 ist auf nicht gezeigte Art und Weise ortsfest am bzw. im Gehäuse 102 angeordnet und mit diesem verbunden. Der Antriebsmechanismus 22 umfasst eine Koppeleinrichtung 28, die den Elektromotor 20 mit dem jeweiligen Wischarm 16 verbindet. Hierzu hat die Koppeleinrichtung 28 ein Koppelkreuz 30 mit vier, um jeweils 90° in Bezug zur Längsachse 26 zueinander versetzt angeordneten Koppelarmen 32 als Koppelelemente, wobei das Koppelkreuz 30 drehfest mit der Abtriebswelle 24 verbunden ist.
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An dem der Abtriebswelle 24 abgewandten Endbereich des jeweiligen Koppelarms 32 ist ein Trägerelement 34 als Koppelelement 35 vorgesehen, das in einer parallel zur Abtriebswelle 24 angeordneten Schwenkachse 36 mittels eines Führungszapfens 45 an dem Koppelarm 32 beweglich angeordnet und mit dem Koppelarm 32 verbunden ist. Das Trägerelement 34 weist wiederum auf der dem Koppelarm 32 abgewandten Seite ein Führungselement 38 auf, das mit einem nutförmigen Führungsabschnitt 40 zusammenwirkt. Der Führungsabschnitt 40 ist in einer rahmenförmigen Führung 42 ausgebildet, die an der Oberseite des Gehäuses 102 fluchtend zu den Seitenwänden 104 bzw. den Sichtscheiben 12 angeordnet ist.
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Weiterhin weist das Koppelelement 35 eine Längsnut 44 auf, die von dem Führungszapfen 45 durchsetzt ist. Dadurch lassen sich gemäß der Darstellung der 1 unterschiedliche Abstände a zwischen dem Führungselement 38 an dem Trägerelement 34 und der Längsachse 26 bei einer Bewegung der Wischarme 16 entlang der Sichtscheiben 12 entsprechend der Position des Führungszapfens 45 in der Längsnut 44 und der Winkelstellung zwischen dem Koppelarm 32 und dem Koppelelement 35 ausgleichen.
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Das Führungselement 38 ist als geradliniges Führungsprofil ausgebildet, um eine definierte Position des Wischarms 16 an dem Trägerelement 34 und somit auch zur Führung 42 zu ermöglichen. Weiterhin ist der Wischarm 16 in einer Achse 46 an dem Trägerelement 34 schwenkbar befestigt und mittels einer Zugfeder 47 in Richtung der jeweiligen Sichtscheibe 12 kraftbeaufschlagt, um eine Anlage des Wischblatts 18 an der Sichtscheibe 12 zu ermöglichen.
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Die aus vier geradlinig ausgebildeten Führungsprofilen 48 bestehende Führung 42 ist beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil hergestellt.
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Zur Reinigung der Sichtscheiben 12 bzw. der Sichtfelder 14 wird der Elektromotor 20 entsprechend des Doppelpfeils 50 reversierbar betrieben, sodass durch eine entsprechende Hin- und Herbewegung der Wischarme 16 bzw. der Wischblätter 18 die Reinigung ermöglicht wird.
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Die Reinigungseinrichtung 10a gemäß der 4 bis 6 weist lediglich ein einziges Wischblatt 18 bzw. einen einzigen Wischarm 16 auf, der zur Reinigung von zumindest vier, im Bereich des Gehäuses 102a der Umfelderkennungseinrichtung 100 angeordneter, ebener Sichtscheiben 12 dient. Die Sichtscheiben 12 bilden somit ebene Sichtscheibenabschnitte 108 aus, die über gekrümmt, insbesondere viertelkreisförmig ausgebildete Sichtscheibenabschnitte 110 miteinander verbunden sind. Der Antriebsmechanismus 22a der Reinigungseinrichtung 10a umfasst eine Koppeleinrichtung 28a, die aus zwei, geradlinig ausgebildeten Koppelelementen 52, 54 besteht. Das erste Koppelelement 52 ist auf der der Abtriebswelle 24 zugewandten Seite drehfest mit der Abtriebswelle 24 verbunden. Weiterhin ist das erste Koppelelement 52 im Bereich einer Führung 55, die als Längsnut bzw. Längsschlitz ausgebildet ist, innerhalb des zweiten Koppelelements 54 geführt, sodass ein variabler Abstand a zwischen der Längsachse 26 bzw. der Abtriebswelle 24 und dem Trägerelement 34a ermöglicht wird. Die beiden Koppelelemente 52, 54 erstrecken sich entlang einer gemeinsamen Längsachse 57.
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Das Trägerelement 34a ist über einen Stift 56 schwenkbar an dem zweiten Koppelelement 54 angeordnet. An seiner Unterseite weist das Trägerelement 34a beispielhaft zwei Führungselemente 58, 59 auf, die jeweils zapfenförmig ausgebildet sind und mit einer entsprechenden Gegenkontur in der endlos ausgebildeten Führung 42 zusammenwirken. Am Trägerelement 34a ist darüber hinaus eine weitere Längsführung 60 ausgebildet, in der eine Koppelstange 61, die mit dem Wischarm 16 verbunden ist, längsbeweglich geführt ist. Mittels einer Zugfeder 62 ist die Koppelstange 61 in Richtung des Trägerelements 34a kraftbeaufschlagt. Das Wischblatt 18 ist weiterhin in einer Achse 63 schwenkbar an der Koppelstange 61 angeordnet.
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Wie bereits erläutert, ist bei der Ausführung der Reinigungseinrichtung 10a nicht zwingend erforderlich, dass zur Reinigung der Sichtscheiben 12 bzw. der Sichtfeld 14 der Elektromotor 20 als reversierbarer Elektromotor 20 ausgebildet ist. Vielmehr kann bei einer lediglich in einer Drehrichtung stattfindenden Bewegung der Abtriebswelle 24 der Wischarm 16 mit dem daran angeordneten Wischblatt 18 eine vollständige Reinigung der Außenseite des Gehäuses 102a im Bereich des Sichtfeldes 14 ermöglichen.
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Weiterhin ist insbesondere anhand der 5 erkennbar, dass es bei der Reinigungseinrichtung 10a vorgesehen ist, dass an der Unterseite der Führung 42 Sprühöffnungen 64 zur Abgabe von unter Druck stehendem Reinigungsmedium o.ä. vorgesehen ist, um eine verbesserte Reinigung der Sichtscheibe 12 zu ermöglichen. Eine derartige Reinigungsmöglichkeit kann selbstverständlich auch bei der Reinigungseinrichtung 10 gemäß der 1 bis 3 (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
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Die in der 7 dargestellte Reinigungseinrichtung 10b weist einen Antriebsmechanismus 22b auf, der ähnlich des Antriebsmechanismus 22 der Reinigungseinrichtung 10 ausgebildet ist. Insbesondere ist auch hier ein vier Koppelarme 65 aufweisendes, mit der nicht gezeigten Abtriebswelle 24 verbundenes Koppelkreuz 66 als Bestandteil der Koppeleinrichtung 28b vorgesehen. Das Koppelkreuz 66 bzw. die als Koppelelemente dienenden Koppelarme 65 wirken auf der der Abtriebswelle 24 abgewandten Seite mit Führungen 67 aufweisenden Koppelelementen 68 zusammen, sodass die Koppelelemente 68 längsbeweglich an den Koppelarmen 65 angeordnet sind.
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Hierzu sind in den Koppelelementen 68 darüber hinaus Längsnuten 69 ausgebildet, die mit an den Koppelarmen 65 ausgebildeten Zapfen 70 zusammenwirken. Die Koppelarme 65 und die Koppelelemente 68 sind als längliche Bauteile ausgebildet und erstrecken sich entlang einer gemeinsamen Symmetrie- bzw. Längsachse 71.
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Die Koppelelemente 68 weisen darüber hinaus auf der den Koppelarmen 65 abgewandten Seite jeweils eine Achse 72 auf, in der das Trägerelement 34b schwenkbar angeordnet ist. Zugfedern 74 dienen der Anlage der Wischarme 16 an den Sichtscheiben 12. Das Gehäuse 102b ist in Analogie zum Gehäuse 102a ausgebildet, d.h. dass es sowohl ebene Sichtscheibenabschnitte 108 aufweist, als auch gekrümmt ausgebildete Sichtscheibenabschnitte 110, die die Sichtscheibenabschnitte 108 miteinander verbinden. Dadurch ist es möglich, beim Betrieb der Reinigungseinrichtung 10b entweder einen Betrieb des Elektromotors 20 in lediglich einer einzigen Drehrichtung, oder aber einen reversierbaren Betrieb des Elektromotors 20 zu ermöglichen, um die Sichtfelder 14 am Gehäuse 102b zu reinigen.
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Zuletzt ist in der 8 ein nochmals modifizierter Antriebsmechanismus 22c mit einer Koppeleinrichtung 28c einer Reinigungseinrichtung 10c gezeigt, der sich von dem Antriebsmechanismus 22 und 22a im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Trägerelemente 34c über eben ausgebildete Koppelplatten 76 mit dem Koppelkreuz 77 verbunden sind, wobei die Koppelplatten 76 und das Koppelkreuz 77 als Koppelelemente wirken. Dadurch werden zwei parallel zueinander angeordnete Schwenkachsen 78, 80 realisiert, die parallel zur Längsachse 26 des Antriebsmechanismus 22c verlaufen, um einen unterschiedlichen Abstand a zwischen der Längsachse 26 und der Führung 42 zu realisieren.
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Die soweit beschriebenen Reinigungseinrichtungen 10, 10a, 10b und 10c können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensor
- 10,10a-10c
- Reinigungseinrichtung
- 12
- Sichtscheibe
- 14
- Sichtfeld
- 16
- Wischarm
- 18
- Wischblatt
- 20
- Elektromotor
- 22, 22a-22c
- Antriebsmechanismus
- 24
- Abtriebswelle
- 26
- Längsachse
- 28, 28a-28c
- Koppeleinrichtung
- 30, 30a
- Koppelkreuz
- 32
- Koppelarm
- 34, 34a-34c
- Trägerelement
- 35
- Koppelelement
- 36
- Schwenkachse
- 38
- Führungselement
- 40
- Führungsabschnitt
- 42
- Führungsrahmen
- 44
- Längsnut
- 45
- Führungszapfen
- 46
- Schwenkachse
- 47
- Zugfeder
- 48
- Führungsprofil
- 50
- Doppelpfeil
- 52
- Koppelelement
- 54
- Koppelelement
- 55
- Führung
- 56
- Drehzapfen
- 57
- Längsachse
- 58
- Führungselement
- 59
- Führungselement
- 60
- Längsführung
- 61
- Koppelstange
- 62
- Zugfeder
- 63
- Achse
- 64
- Sprühöffnung
- 65
- Koppelarm
- 66
- Koppelkreuz
- 67
- Führung
- 68
- Koppelelement
- 69
- Längsnut
- 70
- Zapfen
- 71
- Längsachse
- 72
- Achse
- 74
- Zugfeder
- 76
- Koppelplatte
- 77
- Koppelkreuz
- 78
- Schwenkachse
- 80
- Schwenkachse
- 100
- Umfelderkennungseinrichtung
- 102
- Gehäuse
- 102a, 102b
- Gehäuse
- 104
- Seitenwand
- 106
- Innenraum
- 108
- Sichtscheibenabschnitt
- 110
- Sichtscheibenabschnitt
- a
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019121910 A1 [0002]
