DE102020214015A1

DE102020214015A1 - Lidarvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Lidarvorrichtung

Info

Publication number: DE102020214015A1
Application number: DE102020214015.4A
Authority: DE
Inventors: Akos Hegyi; Bence Balint; Zoltan Varga; Peter Deak; Peter Kosaras; Janos Simonovics; Mate Hornyak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2022-05-12
Also published as: FR3116033A1; CN114460559A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Lidarvorrichtung (10a-c) mit einer Lidareinheit (12a-c) und mit zumindest einem Fensterelement (16a-c), welches die Lidareinheit (12a-c) abdeckt, und mit einer Reinigungseinheit (14a-c), welche zu einer Reinigung des Fensterelements (16a-c) ausgebildet ist.Es wird vorgeschlagen, dass die Reinigungseinheit (14a-c) zumindest eine Wischeinheit (18a-c) zur Reinigung des Fensterelements (16a-c) und eine Antriebseinheit (20a-c) aufweist, welche zumindest einen Seilzug (22a-c) zum Antrieb der Wischeinheit (18a-c) aufweist.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Lidarvorrichtung vorgeschlagen worden, welche an einem Straßenfahrzeug angebracht ist, und welche zu einer Erfassung eines Umgebungsbereichs des Fahrzeugs vorgesehen ist. Die Lidarvorrichtung weist eine Lidareinheit, zumindest ein Fensterelement, welches die Lidareinheit abdeckt, und eine Reinigungseinheit, welche zu einer Reinigung des Fensterelements ausgebildet ist, auf.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Lidarvorrichtung mit einer Lidareinheit und mit zumindest einem Fensterelement, welches die Lidareinheit abdeckt, und mit einer Reinigungseinheit, welche zu einer Reinigung des Fensterelements ausgebildet ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Reinigungseinheit zumindest eine Wischeinheit zur Reinigung des Fensterelements und eine Antriebseinheit aufweist, welche zumindest einen Seilzug zum Antrieb der Wischeinheit aufweist.
Die Lidarvorrichtung ist insbesondere zumindest ein Teil, bevorzugt zumindest eine Unterbaugruppe, zumindest eines Lidarsystems, insbesondere einer Lidarsensor-Baugruppe. Die Lidarvorrichtung kann insbesondere auch das gesamte Lidarsystem, insbesondere die gesamte Lidarsensor-Baugruppe, umfassen. Die Lidarvorrichtung weist zumindest eine Lidareinheit auf, welche insbesondere zumindest ein Lidarsensorelement umfasst. Das Lidarsensorelement ist beispielsweise an einem Fahrzeug zur Umgebungserfassung, insbesondere für autonomes Fahren, auf Baustellen zur Vermessung von Gebäuden, zu einem Abscannen von 3D-Konturen und/oder im Labor für Forschungszwecke vorgesehen. Insbesondere ist die Lidarvorrichtung, und zwar insbesondere mittels des zumindest einen Lidarsensorelements, zu einem Erfassen und/oder Vermessen von Objekten vorgesehen. Vorzugsweise ist die Lidarvorrichtung zu einem Einsatz an einem Fahrzeug vorgesehen, insbesondere kann die Lidarvorrichtung Teil des Fahrzeugs sein. Denkbar wäre zudem, dass die Lidarvorrichtung an dem Fahrzeug nachrüstbar ist. Beispielsweise könnte die Lidarvorrichtung zusätzlich zu einem bereits bestehenden Lidarsystem des Fahrzeugs an dem Fahrzeug nachrüstbar sein. Vorzugsweise ist die Lidarvorrichtung, insbesondere als Teil des Lidarsystems, zu einem Erfassen von Objekten, insbesondere in einer Umgebung des Fahrzeugs, vorgesehen. Vorzugsweise ist die Lidarvorrichtung zu einem Erfassen von Objekten mit dem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Dachbereich, einem Frontbereich und/oder einem Heckbereich des Fahrzeugs, gekoppelt. Insbesondere könnte das Fahrzeug mehrere Lidarvorrichtungen aufweisen.
Das Fahrzeug kann als ein Straßenfahrzeug, beispielsweise ein PKW oder ein LKW oder dergleichen, als ein Schienenfahrzeug wie ein Zug, ein Triebwagen, eine Straßenbahn oder dergleichen und/oder als ein Wasserfahrzeug wie beispielsweise ein Schiff, ein Boot oder dergleichen ausgebildet sein. Zudem wäre denkbar, dass das Fahrzeug als ein Reinigungsfahrzeug, insbesondere ein Reinigungsroboter, beispielsweise ein Wischroboter und/oder ein Staubsaugroboter, ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Lidarvorrichtung mit dem Fahrzeug verbunden. Vorzugsweise ist die Lidarvorrichtung zumindest teilweise an einer Außenseite des Fahrzeugs angeordnet.
Das Fensterelement deckt die Lidareinheit insbesondere nach außen hin ab. Insbesondere ist das Fensterelement zumindest im Wesentlichen transparent ausgebildet. Vorzugsweise ist das Fensterelement zumindest zu einem Großteil und insbesondere vollständig aus Glas gebildet. Insbesondere ist das Fensterelement dazu vorgesehen, die Lidareinheit insbesondere vor Umwelteinflüssen zu schützen. Insbesondere schützt das Fensterelement die Lidareinheit zumindest vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Niederschlag, insbesondere Regen und/oder Schnee und/oder Eis. Insbesondere ist die Reinigungseinheit dazu vorgesehen, das Fensterelement mechanisch, und zwar insbesondere mittels eines mechanischen Bauteils, insbesondere mittels der Wischeinheit, zu reinigen. Die Reinigungseinheit könnte zu einer zusätzlichen Reinigung des Fensterelements mittels eines Reinigungsfluids vorgesehen sein. Denkbar wäre, dass die Reinigungseinheit zumindest eine und vorzugsweise eine Mehrzahl von Fluiddüsen aufweist, welche dazu vorgesehen sind, in dem Betriebszustand das Reinigungsfluid auf das Fensterelement zu sprühen. Beispielsweise könnten die Fluiddüsen an eine bereits in dem Fahrzeug bestehende Fluidversorgungseinheit angeschlossen sein. Denkbar wäre zudem, dass die Reinigungseinheit eine separate Fluidversorgungseinheit aufweist, welche beispielsweise zumindest eine Fluidversorgungsleitung, zumindest einen Fluidtank und zumindest eine Fluidpumpe umfasst. Beispielsweise könnten die Fluiddüsen lediglich bei Bedarf das Reinigungsfluid auf das Fensterelement sprühen. Hierzu könnte beispielsweise eine Kopplung zu zumindest einem an dem Fahrzeug vorhandenen Regensensor vorgesehen sein. Insbesondere könnte zumindest ein Element der Lidarvorrichtung hinsichtlich seiner Formgebung derart ausgestaltet sein, dass in dem Betriebszustand eine Verunreinigung des Fensterelements reduziert ist, beispielsweise wenn das zumindest eine Element hinsichtlich seiner Formgebung als ein Spoilerelement ausgebildet ist. Insbesondere könnte die Lidarvorrichtung zumindest eine Abdeckplatte aufweisen, welche insbesondere nicht transparent ausgebildet ist. Insbesondere könnten zumindest einige Elemente der Lidarvorrichtung zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig hinter der Abdeckplatte angeordnet sein.
Unter dem Ausdruck „zumindest zu einem Großteil“ soll dabei zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 65 %, vorzugsweise zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 % verstanden werden. Unter „zumindest im Wesentlichen“ soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert insbesondere weniger als 25 %, vorzugsweise weniger als 10 % und besonders bevorzugt weniger als 5 % des vorgegebenen Werts abweicht.
Insbesondere weist die Wischeinheit zumindest eine Wischleiste auf. Insbesondere ist die Wischleiste dazu vorgesehen, das Fensterelement zu wischen, und zwar insbesondere in dem Betriebszustand. Insbesondere ist die Wischleiste der Wischeinheit auswechselbar ausgebildet. Vorteilhaft kann die Wischleiste der Wischeinheit werkzeugfrei gewechselt werden, beispielsweise wenn die Wischleiste verschlissen ist.
Insbesondere ist der Seilzug dazu vorgesehen, in dem Betriebszustand zum Antrieb der Wischeinheit zumindest eine Zugkraft an die Wischeinheit zu übertragen. Denkbar wäre, dass der Seilzug dazu vorgesehen ist, in dem Betriebszustand zum Antrieb der Wischeinheit Zugkräfte an mehrere Seiten der Wischeinheit zu übertragen. Beispielsweise könnte der Seilzug als ein Bowden-Zug ausgebildet sein. Insbesondere wenn der Seilzug als ein Bowden-Zug ausgebildet ist, könnte der Seilzug insbesondere dazu vorgesehen sein, in dem Betriebszustand zum Antrieb der Wischeinheit zumindest eine Zugkraft und zumindest eine Druckkraft an die Wischeinheit zu übertragen. Alternativ oder zusätzlich wäre denkbar, dass der Seilzug als ein Drahtseil ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich könnte der Seilzug als ein textiles Seil ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich könnte der Seilzug als ein Kunststoffseil ausgebildet sein. Insbesondere ist der Seilzug ein biegeschlaffes Bauteil. Insbesondere ist der Seilzug zumindest im Wesentlichen und vorzugsweise vollständig rotationssymmetrisch, insbesondere in Bezug auf zumindest eine Rotationsachse, ausgebildet. Vorteilhaft läuft die Rotationsachse parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Seilzugs und insbesondere durch einen querschnittlichen Mittelpunkt des Seilzugs. Insbesondere ist der Seilzug querschnittlich betrachtet zumindest im Wesentlichen rund ausgebildet. Unter einer „Haupterstreckungsebene“ einer Baueinheit soll eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher die Baueinheit gerade noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft. Unter „zumindest im Wesentlichen“ soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert insbesondere weniger als 25%, vorzugsweise weniger als 10% und besonders bevorzugt weniger als 5% des vorgegebenen Werts abweicht. Insbesondere ist der Seilzug frei von Zähnen und/oder Nocken oder dergleichen. Insbesondere könnte der Seilzug in einem Endabschnitt des Seilzugs eine Hülse, insbesondere eine Anpresshülse, aufweisen, mittels welcher der Seilzug an der Wischeinheit befestigt werden kann.
Unter einem „Betriebszustand“ soll ein Zustand verstanden werden, in dem die Lidarvorrichtung betriebsbereit, insbesondere für einen Erfassungsvorgang, ist. In dem Betriebszustand reinigt die Reinigungseinheit das Fensterelement insbesondere mechanisch, mittels der Wischeinheit. Denkbar wäre zudem, dass die Reinigungseinheit das Fensterelement in dem Betriebszustand lediglich bei Bedarf, insbesondere bei einer vorliegenden Verschmutzung des Fensterelements, reinigt. Unter „vorgesehen“ soll speziell eingerichtet, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lidarvorrichtung können insbesondere vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Zuverlässigkeit erzielt werden. Insbesondere kann eine vorteilhafte Reinigung bereitgestellt werden. Insbesondere können durch die derartige Ausgestaltung vorteilhafte Eigenschaften zumindest in Bezug auf eine Robustheit bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine Zuverlässigkeit eines Lidarsensors durch die mechanische Reinigung weiter erhöht werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lidarvorrichtung kann das Fensterelement insbesondere frei von Schmutz und/oder anderen Verunreinigungen, wie beispielsweise Regenwasser und/oder Eis und/oder Schnee, gehalten werden. Insbesondere kann die mechanische Reinigung zuverlässig, insbesondere unabhängig von Umwelteinflüssen, durchgeführt werden. Dadurch kann insbesondere ferner eine Sicherheit verbessert werden. Insbesondere kann eine Sicherheit in Bezug auf zumindest einen Fahrassistenten, wie beispielsweise unterstütztes Fahren, insbesondere autonomes Fahren, vorteilhaft verbessert werden. Insbesondere kann durch eine derartige Ausgestaltung zumindest ein, insbesondere bereits im Fahrzeug vorhandenes, System vorteilhaft integriert werden. Insbesondere kann beispielsweise ein bereits vorhandenes Versorgungssystem für ein Reinigungsfluid in die vorgeschlagene Lösung integriert werden. Insbesondere dadurch, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lidarvorrichtung zumindest eine erhöhte Zuverlässigkeit und/oder eine erhöhte Effizienz einer Reinigung des Fensterelements gewährleistet werden kann, kann ein Einsatz von sensibleren Sensoren ermöglicht werden. Dadurch kann ferner eine Genauigkeit erhöht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Seilzug dazu ausgelegt ist, die Wischeinheit durch eine Übertragung zumindest einer Zugkraft bidirektional über das Fensterelement anzutreiben. Insbesondere in einer möglichen Einbaulage der Lidarvorrichtung, in welcher die Lidarvorrichtung an einem Frontbereich eines Fahrzeugs an dem Fahrzeug angebracht ist, ist der Seilzug dazu vorgesehen, die Wischeinheit zur Reinigung des Fensterelements horizontal bidirektional über das Fensterelement anzutreiben. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Seilzug dazu vorgesehen ist, die Wischeinheit zur Reinigung des Fensterelements vertikal bidirektional über das Fensterelement anzutreiben, insbesondere in Bezug auf die Einbaulage. Denkbar wäre, dass ein Richtungswechsel der bidirektional antreibbaren Wischeinheit in dem Betriebszustand durch einen Richtungswechsel eines Elektromotors der Antriebseinheit erfolgt. Insbesondere könnte die Lidarvorrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinheit aufweisen, welche den Richtungswechsel des Elektromotors auslöst. Denkbar wäre zudem, dass die Lidarvorrichtung mit einer im Fahrzeug vorhandenen Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden ist, welche in dem Betriebszustand den Richtungswechsel auslöst. Des Weiteren wäre denkbar, dass die Lidarvorrichtung zumindest ein Sensorelement aufweist, welches dazu vorgesehen ist, den Richtungswechsel auszulösen, wenn die Wischeinheit in einer Richtung vollständig über das Fensterelement gefahren ist. Ebenfalls wäre denkbar, dass ein Drehmoment den Richtungswechsel auslöst, welches beispielsweise über das Sensorelement erfasst werden kann und welches dann vorliegt, wenn die Wischeinheit nach einem vollständigen Wischen über das Fensterelement seitlich gegen ein Anschlagselement der Lidarvorrichtung stößt. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere erreicht werden, dass die Wischeinheit das Fensterelement in dem Betriebszustand bidirektional wischt. Insbesondere kann eine besonders vorteilhafte Reinigungsleistung erzielt werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Seilzug als eine Endlosschleife ausgebildet ist und zumindest zwei Teilabschnitte aufweist, welche gegenläufig um das Fensterelement laufen. Insbesondere ist der als Endlosschleife ausgebildete Seilzug über zumindest ein Rollenelement und vorteilhaft mehrere Rollenelemente der Antriebseinheit, insbesondere in Eckbereichen des Fensterelements, um das Fensterelement umgelenkt. Insbesondere sind die zwei Teilabschnitte in zumindest einem geraden Bereich, insbesondere nahe eines Rands des Fensterelements, angeordnet. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere erreicht werden, dass in dem Betriebszustand eine gleichmäßige Kraftübertragung an die Wischeinheit stattfindet.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Teilabschnitte gegenläufig zu einer Wischrichtung der Wischeinheit an der Wischeinheit vorbeiläuft. Insbesondere läuft zumindest einer der Teilabschnitte an zumindest einem Ende der Wischeinheit an der Wischeinheit vorbei und ist insbesondere an diesem Ende der Wischeinheit nicht mit der Wischeinheit verbunden. Insbesondere läuft zumindest einer der Teilabschnitte an zumindest einem anderen Ende der Wischeinheit an der Wischeinheit vorbei und ist insbesondere an diesem anderen Ende nicht mit der Wischeinheit verbunden. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere erreicht werden, dass in dem Betriebszustand eine gleichmäßige Kraftübertragung an die Wischeinheit stattfindet. Insbesondere kann eine Montage der Lidarvorrichtung, insbesondere der Antriebseinheit, erleichtert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit zumindest ein angetriebenes Rollenelement, mit zumindest einer Seilzugaufnahme zur insbesondere reibschlüssigen Aufnahme des Seilzugs, aufweist. Denkbar wäre auch, dass die Seilzugaufnahme zu einer Klemmung des Seilzugs ausgelegt ist. Insbesondere könnte das angetriebene Rollenelement zwei Seilzugaufnahmen aufweisen. Insbesondere könnte der Seilzug auf der Seilzugaufnahme aufgewickelt sein. Insbesondere könnten zwei Teilabschnitte eines Seilzugs oder zwei Teilabschnitte zweier Seilzüge gegenläufig auf der Seilzugaufnahme aufgewickelt sein. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere ein vorteilhafter Antrieb des Seilzugs bereitgestellt werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit zumindest ein freilaufendes Rollenelement zu einer Umlenkung des Seilzugs aufweist. Denkbar wäre auch, dass die Seilzugaufnahme des freilaufenden Rollenelements zu einer Klemmung des Seilzugs ausgelegt ist. Insbesondere könnte der Seilzug auf der Seilzugaufnahme des freilaufenden Rollenelements aufgewickelt sein. Insbesondere könnten zwei Teilabschnitte eines Seilzugs oder zwei Teilabschnitte zweier Seilzüge gegenläufig auf der Seilzugaufnahme des freilaufenden Rollenelements aufgewickelt sein. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere eine vorteilhafte Führung des Seilzugs bereitgestellt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit zumindest einen weiteren Seilzug, welcher mit der Wischeinheit zumindest zur Übertragung einer weiteren Zugkraft verbunden ist, aufweist. Insbesondere könnte der Seilzug identisch zu dem weiteren Seilzug ausgebildet sein. Beispielsweise könnte der Seilzug in dem Betriebszustand entgegen dem weiteren Seilzug laufen. Beispielsweise könnte der Seilzug und der weitere Seilzug in dem Betriebszustand parallel zueinander an jeweils gegenüberliegenden Seiten des Fensterelements laufen. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere ein vorteilhafter Antrieb des Seilzugs bereitgestellt werden. Insbesondere kann ein gleichmäßiger Antrieb des Seilzugs bereitgestellt werden. Vorzugsweise kann eine gleichmäßige Antriebskraftübertragung an die Wischeinheit erzielt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das angetriebene Rollenelement den Seilzug und den weiteren Seilzug insbesondere reibschlüssig aufnimmt. Beispielsweise könnte das angetriebene Rollenelement den Seilzug und den weiteren Seilzug in der gleichen Seilzugaufnahme insbesondere reibschlüssig aufnehmen. Insbesondere nimmt das angetriebene Rollenelement den Seilzug und den weiteren Seilzug in separaten Seilzugaufnahmen insbesondere reibschlüssig auf. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere ein effizienter Antrieb des Seilzugs und des weiteren Seilzugs gewährleistet werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das angetriebene Rollenelement den Seilzug und den weiteren Seilzug gegenläufig antreibt. Beispielsweise könnte das angetriebene Rollenelement den Seilzug und den weiteren Seilzug entgegengesetzt ausgerichtet, insbesondere reibschlüssig, aufnehmen. Insbesondere treibt das angetriebene Rollenelement den Seilzug und den weiteren Seilzug durch Rotation in lediglich eine Rotationsrichtung gegenläufig an. Durch eine derartige Ausgestaltung können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich des Antriebs des Seilzugs und des weiteren Seilzugs gewährleistet werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit zumindest ein Federelement aufweist, welche eine insbesondere zu einer durch den Seilzug bereitgestellten Zugkraft gegenläufige Rückstellkraft an die Wischeinheit überträgt. Insbesondere könnte das Federelement als eine Spiralfeder, insbesondere eine metallische Spiralfeder, ausgebildet sein. Insbesondere könnte das Federelement als ein elastisches Element, insbesondere ein elastisches Gummielement, ausgebildet sein. Insbesondere treiben die durch den Seilzug bereitgestellten Zugkraft und die gegenläufige Rückstellkraft die Wischeinheit bidirektional über das Fensterelement. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere ein besonders einfacher bidirektionaler Antrieb der Wischeinheit bereitgestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit zumindest ein elastisches Vorspannelement zu einer Vorspannung des Seilzugs aufweist. Insbesondere könnte eines der Rollenelemente, insbesondere das freilaufende Rollenelement und/oder das angetriebene Rollenelement, insbesondere unter nach außen gerichteter Federkraft, insbesondere Federelastisch gelagert sein. Insbesondere ist dadurch der Seilzug in dem Betriebszustand auf Spannung gehalten. Alternativ oder zusätzlich könnte das elastische Vorspannelement in dem Seilzug integriert sein. Insbesondere könnte das elastische Vorspannelement Teil des Seilzugs sein. Beispielsweise könnte das elastische Vorspannelement ein Federelement, insbesondere ein metallisches oder gummiartiges Federelement umfassen, welches insbesondere in Laufrichtung des Seilzugs mit dem Seilzug verbunden ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere der Seilzug vorteilhaft vorgespannt werden. Insbesondere kann eine Zuverlässigkeit erhöht werden.
Besonders vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Zuverlässigkeit, und insbesondere einer Sicherheit, können erreicht werden, mit einem Fahrzeug mit zumindest einer Lidarvorrichtung.
Die Erfindung geht zudem aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Lidarvorrichtung mit einer Lidareinheit und mit zumindest einem Fensterelement, welches die Lidareinheit abdeckt, und mit einer Reinigungseinheit, welche zu einer Reinigung des Fensterelements ausgebildet ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Reinigungseinheit zumindest eine Wischeinheit, mit welcher das Fensterelement gereinigt wird, und eine Antriebseinheit, welche zumindest einen Seilzug aufweist, mit welchem die Wischeinheit angetrieben wird, aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere eine besonders zuverlässige Reinigung und dadurch insbesondere ein besonders zuverlässiger Betrieb der Lidareinheit gewährleistet werden. Durch den insbesondere besonders zuverlässigen Betrieb der Lidareinheit kann ferner eine besonders vorteilhafte Sicherheit des die Lidarvorrichtung aufweisenden Fahrzeugs gewährleistet werden. Ferner kann insbesondere eine Kosteneffizienz gesteigert werden. Insbesondere kann ein Montageaufwand reduziert werden.
Die erfindungsgemäße Lidarvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Lidarvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 Ein Fahrzeug mit einer Lidarvorrichtung,
2 die Lidarvorrichtung mit einer Reinigungseinheit und mit einer Antriebseinheit in einer schematisch vereinfachten Darstellung,
3 ein freilaufendes Rollenelement der Antriebseinheit, welches eine Seilzugaufnahme aufweist,
4 ein angetriebenes Rollenelement der Antriebseinheit, welches eine Seilzugaufnahme aufweist,
5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der Lidarvorrichtung,
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lidarvorrichtung mit einer Antriebseinheit, welche einen Seilzug aufweist, in einer schematisch vereinfachten Darstellung,
7 ein angetriebenes Rollenelement der Antriebseinheit, welches zwei Seilzugaufnahmen aufweist,
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lidarvorrichtung mit einer Antriebseinheit, welche einen Seilzug aufweist, in einer schematisch vereinfachten Darstellung und
9 ein angetriebenes Rollenelement der Antriebseinheit, welches zwei Seilzugaufnahmen aufweist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein Fahrzeug 40a. Das Fahrzeug 40a umfasst eine Lidarvorrichtung 10a. Das Fahrzeug 40a ist als ein Straßenfahrzeug, insbesondere als ein PKW, ausgebildet. Die Lidarvorrichtung 10a ist in einem Frontbereich des Fahrzeugs 40a angeordnet. Die Lidarvorrichtung 10a ist insbesondere in dem Frontbereich mit dem Fahrzeug 40a verbunden.
Die Lidarvorrichtung 10a weist eine Lidareinheit 12a auf (vgl. 2). Die Lidareinheit 12a umfasst mindestens einen Lidarsensor (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Lidarvorrichtung 10a in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Fensterelement 16a. Das Fensterelement 16a ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als eine transparente Glasscheibe ausgebildet.
Das Fensterelement 16a deckt die Lidareinheit 12a ab. Das Fensterelement 16a ist dazu vorgesehen, die Lidareinheit 12a vor Umwelteinflüssen zu schützen und insbesondere vor Schmutz und/oder Feuchtigkeit abzuschirmen. Die Lidarvorrichtung 10a weist eine Reinigungseinheit 14a auf. Die Reinigungseinheit 14a ist zu einer Reinigung des Fensterelements 16a ausgebildet.
Die Reinigungseinheit 14a ist dazu vorgesehen, das Fensterelement 16a zumindest mechanisch zu reinigen. Zu der mechanischen Reinigung des Fensterelements 16a weist die Reinigungseinheit 14a eine Wischeinheit 18a auf. Die Wischeinheit 18a weist zu der mechanischen Reinigung des Fensterelements 16a eine Wischlippe 38a auf.
Zudem weist die Lidarvorrichtung 10a eine Antriebseinheit 20a auf. Die Antriebseinheit 20a ist zu einem Antrieb der Wischeinheit 18a vorgesehen. Die Antriebseinheit 20a weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Seilzug 22a auf. Der Seilzug 22a der Antriebseinheit 20a ist zum Antrieb der Wischeinheit 18a vorgesehen. Der Seilzug 22a ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Bowden-Zug ausgebildet, welcher in der vorliegenden schematischen Darstellung der Übersichtlichkeit halber nicht detailliert abgebildet ist.
Der Seilzug 22a ist dazu ausgelegt, die Wischeinheit 18a durch eine Übertragung zumindest einer Zugkraft bidirektional über das Fensterelement 16a anzutreiben. Wenn der Seilzug 22a, wie beispielsweise in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, als ein Bowden-Zug ausgebildet ist, kann der Seilzug 22a zudem dazu ausgelegt sein, die Wischeinheit 18a durch eine Übertragung einer Druckkraft bidirektional über das Fensterelement 16a anzutreiben.
Der Seilzug 22a ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Endlosschleife ausgebildet. Der Seilzug 22a weist zumindest zwei Teilabschnitte auf, welche gegenläufig um das Fensterelement 16a laufen, und zwar in dem Betriebszustand. Zumindest einer der Teilabschnitte läuft gegenläufig zu einer Wischrichtung der Wischeinheit 18a an der Wischeinheit 18a vorbei.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Antriebseinheit 20a ein freilaufendes Rollenelement 28a auf. Das freilaufende Rollenelement 28a ist zu einer Umlenkung des Seilzugs 22a vorgesehen. Das freilaufende Rollenelement 28a ist in 3 detaillierter dargestellt. Das freilaufende Rollenelement 28a weist eine Seilzugaufnahme 26a auf. Die Seilzugaufnahme 26a ist zur Aufnahme des Seilzugs 22a vorgesehen.
Die Antriebseinheit 20a weist zudem ein elastisches Vorspannelement 34a auf (vgl. 2). Das elastische Vorspannelement 34a ist zu einer elastischen Vorspannung des Seilzugs 22a vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das elastische Vorspannelement 34a mit dem freilaufenden Rollenelement 28a verbunden. Und zwar ist das elastische Vorspannelement 34a als eine elastische Lagerung des freilaufenden Rollenelements 28a vorgesehen. Das elastische Vorspannelement 34a lagert das freilaufende Rollenelement 28a derart elastisch, dass es den Seilzug 22a durch eine nach außen gerichtete elastische Vorspannkraft gespannt hält.
Die Antriebseinheit 20a weist zudem ein angetriebenes Rollenelement 24a auf. Das angetriebene Rollenelement 24a weist eine Seilzugaufnahme 26a auf. Die Seilzugaufnahme 26a ist zur reibschlüssigen Aufnahme des Seilzugs 22a vorgesehen. Die Antriebseinheit 20a weist zudem einen Elektromotor (nicht dargestellt) zum Antrieb des angetriebenen Rollenelements 24a auf. Der Elektromotor ist dazu vorgesehen, in dem Betriebszustand das angetriebene Rollenelement 24a bidirektional rotierend anzutreiben. Ein Richtungswechsel der Wischeinheit 18a findet in dem Betriebszustand durch einen Richtungswechsel des angetriebenen Rollenelements 24a statt.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100a zum Betrieb der Lidarvorrichtung 10a. Beispielhaft zeigt das Flussdiagramm einen Verfahrensschritt 102a sowie einen weiteren Verfahrensschritt 104a. In dem Verfahrensschritt 102a wird die Lidarvorrichtung 10a mit einer Lidareinheit 12a und mit zumindest einem Fensterelement 16a, welches die Lidareinheit 12a abdeckt, und mit einer Reinigungseinheit 14a, welche zu einer Reinigung des Fensterelements 16a ausgebildet ist, wobei die Reinigungseinheit 14a zumindest eine Wischeinheit 18a aufweist und zudem eine Antriebseinheit 20a aufweist, welche zumindest einen Seilzug 22a aufweist, bereitgestellt. In dem Verfahrensschritt 104a wird das Fensterelement 16a durch die Wischeinheit 18a gereinigt und die Wischeinheit 18a mittels des Seilzugs 22a angetrieben.
In den 6 bis 9 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 5, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 5 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 6 bis 9 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b und c ersetzt.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lidarvorrichtung 10b in einer schematisch vereinfachten Darstellung. Die Lidarvorrichtung 10b weist eine Lidareinheit 12b auf. Die Lidareinheit 12b umfasst mindestens einen Lidarsensor (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Lidarvorrichtung 10b in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Fensterelement 16b. Das Fensterelement 16b deckt die Lidareinheit 12b ab.
Die Lidarvorrichtung 10b weist eine Reinigungseinheit 14b auf, welche dazu vorgesehen ist, das Fensterelement 16b zumindest mechanisch zu reinigen. Zu der mechanischen Reinigung des Fensterelements 16b weist die Reinigungseinheit 14b eine Wischeinheit 18b auf. Die Wischeinheit 18b weist zu der mechanischen Reinigung des Fensterelements 16b eine Wischlippe 38b auf.
Zudem weist die Lidarvorrichtung 10b eine Antriebseinheit 20b auf. Die Antriebseinheit 20b ist zu einem Antrieb der Wischeinheit 18b vorgesehen. Die Antriebseinheit 20b weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Seilzug 22b auf, welcher zum Antrieb der Wischeinheit 18b vorgesehen ist.
Zudem weist die Antriebseinheit 20b zumindest einen weiteren Seilzug 30b auf. Der weitere Seilzug 30b ist mit der Wischeinheit 18b zumindest zur Übertragung einer weiteren Zugkraft verbunden. Der Seilzug 22b und der weitere Seilzug 30b sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils als Bowden-Züge ausgebildet. Wenn der Seilzug 22b und der weitere Seilzug 30b, wie beispielsweise in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, jeweils als Bowden-Züge ausgebildet sind, können der Seilzug 22b und der weitere Seilzug 30b zudem dazu ausgelegt sein, die Wischeinheit 18b durch eine Übertragung einer Druckkraft bidirektional über das Fensterelement 16b anzutreiben.
Das angetriebene Rollenelement 24b nimmt sowohl den Seilzug 22b als auch den weiteren Seilzug 30b reibschlüssig auf. Das angetriebene Rollenelement 24b treibt sowohl den Seilzug 22b als auch den weiteren Seilzug 30b an. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel treibt das angetriebene Rollenelement 24b den Seilzug 22b und den weiteren Seilzug 30b gegenläufig an. Der Seilzug 22b und der weitere Seilzug 30b sind entgegengerichtet um das angetriebene Rollenelement 24b gewickelt. Das angetriebene Rollenelement 24b ist durch einen Elektromotor (nicht dargestellt) der Antriebseinheit angetrieben.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lidarvorrichtung 10c in einer schematisch vereinfachten Darstellung. Die Lidarvorrichtung 10c weist eine Lidareinheit 12c auf. Die Lidareinheit 12c umfasst mindestens einen Lidarsensor (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Lidarvorrichtung 10c in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Fensterelement 16c. Das Fensterelement 16c deckt die Lidareinheit 12c ab.
Die Lidarvorrichtung 12c weist eine Reinigungseinheit 14c auf, welche dazu vorgesehen ist, das Fensterelement 16c zumindest mechanisch zu reinigen. Zu der mechanischen Reinigung des Fensterelements 16c weist die Reinigungseinheit 14c eine Wischeinheit 18c auf. Die Wischeinheit 18c weist zu der mechanischen Reinigung des Fensterelements 16c eine Wischlippe 38c auf.
Die Reinigungseinheit 14c ist zudem dazu vorgesehen, das Fensterelement 16c mittels eines Reinigungsfluids zu reinigen. Zu einer Aufbringung des Reinigungsfluids auf das Fensterelement 16c weist die Reinigungseinheit 14c Fluiddüsen 36c auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Reinigungseinheit 14c drei Fluiddüsen 36c auf. Die drei Fluiddüsen 36c, welche in 8 lediglich schematisch dargestellt sind, sind an der Wischeinheit 18c angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die drei Fluiddüsen 36c in die Wischlippe 38c der Wischeinheit 18c integriert. Insbesondere sind die Fluiddüsen 36c dazu ausgelegt, beidseitig zu sprühen. Insbesondere sprühen die Fluiddüsen 36c das Reinigungsfluid jeweils in Wischrichtung auf das Fensterelement 16c.
Zudem weist die Lidarvorrichtung 10c eine Antriebseinheit 20c auf. Die Antriebseinheit 20c ist zu einem Antrieb der Wischeinheit 18c vorgesehen. Die Antriebseinheit 20c weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Seilzug 22c auf, welcher zum Antrieb der Wischeinheit 18c vorgesehen ist. Die Antriebseinheit 20c weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zudem einen weiteren Seilzug 30c auf, welcher ebenfalls zum Antrieb der Wischeinheit 18c vorgesehen ist.
Der Seilzug 22c und der weitere Seilzug 30c stellen in dem Betriebszustand eine Zugkraft bereit, welche die Wischeinheit 18c über das Fensterelement 16c zieht. Die Zugkraft ist bereitgestellt, wenn ein angetriebenes Rollelement 24c der Antriebseinheit 20c den Seilzug 22c und den weiteren Seilzug 30c aufrollt.
Die Antriebseinheit 20c weist zwei Federelemente 32c auf. Die Federelemente 32c sind dazu vorgesehen, in dem Betriebszustand eine zu der durch den Seilzug 22c und den weiteren Seilzug 30c bereitgestellten Zugkraft gegenläufige Rückstellkraft bereitzustellen. Die Federelemente 32c sind zudem dazu vorgesehen, in dem Betriebszustand die zu der durch den Seilzug 22c und den weiteren Seilzug 30c bereitgestellten Zugkraft gegenläufige Rückstellkraft an die Wischeinheit 18c zu übertragen. Hierzu sind die Federelemente 32c mit der Wischeinheit 18c verbunden. Die Federelemente 32c, welcher in 8 lediglich schematisch dargestellt sind, sind als metallische Spiralfedern ausgebildet.

Claims

Lidarvorrichtung (10a-c) mit einer Lidareinheit (12a-c) und mit zumindest einem Fensterelement (16a-c), welches die Lidareinheit (12a-c) abdeckt, und mit einer Reinigungseinheit (14a-c), welche zu einer Reinigung des Fensterelements (16a-c) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (14a-c) zumindest eine Wischeinheit (18a-c) zur Reinigung des Fensterelements (16a-c) und eine Antriebseinheit (20a-c), welche zumindest einen Seilzug (22a-c) zum Antrieb der Wischeinheit (18a-c), aufweist.
Lidarvorrichtung (10a-c) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Seilzug (22a-c) dazu ausgelegt ist, die Wischeinheit (18a-c) durch eine Übertragung zumindest einer Zugkraft bidirektional über das Fensterelement (16a-c) anzutreiben.
Lidarvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Seilzug (22a; 22b) als eine Endlosschleife ausgebildet ist und zumindest zwei Teilabschnitte aufweist, welche gegenläufig um das Fensterelement (16a; 16b) laufen.
Lidarvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Teilabschnitte gegenläufig zu einer Wischrichtung der Wischeinheit (18a; 18b) an der Wischeinheit (18a; 18b) vorbeiläuft.
Lidarvorrichtung (10a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (20a-c) zumindest ein angetriebenes Rollenelement (24a-c), mit zumindest einer Seilzugaufnahme (26a-c), zur insbesondere reibschlüssigen Aufnahme des Seilzugs (22a-c), aufweist.
Lidarvorrichtung (10a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (20a) zumindest ein freilaufendes Rollenelement (28a), zu einer Umlenkung des Seilzugs (22a) aufweist.
Lidarvorrichtung (10b; 10c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (20b; 20c) zumindest einen weiteren Seilzug (30b; 30c), welcher mit der Wischeinheit (18b; 18c) zumindest zur Übertragung einer weiteren Zugkraft verbunden ist, aufweist.
Lidarvorrichtung (10b; 10c) zumindest nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Rollenelement (24b; 24c) den Seilzug (22b; 22c) und den weiteren Seilzug (30b; 30c) insbesondere reibschlüssig aufnimmt.
Lidarvorrichtung (10b; 10c) zumindest nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Rollenelement (24b; 24c) den Seilzug (22b; 22c) und den weiteren Seilzug (30b; 30c) gegenläufig antreibt.
Lidarvorrichtung (10c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (20c) zumindest ein Federelement (32c) aufweist, welche eine insbesondere zu einer durch den Seilzug (22c) bereitgestellten Zugkraft gegenläufige Rückstellkraft an die Wischeinheit (18c) überträgt.
Lidarvorrichtung (10a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (20a) zumindest ein elastisches Vorspannelement (34a) zu einer Vorspannung des Seilzugs (22a) aufweist.
Fahrzeug mit einer Lidarvorrichtung (10a-c) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Verfahren zum Betrieb einer Lidarvorrichtung (10a-c), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer Lidareinheit (12a-c) und mit zumindest einem Fensterelement (16a-c), welches die Lidareinheit (12a-c) abdeckt, und mit einer Reinigungseinheit (14a-c), welche zu einer Reinigung des Fensterelements (16a-c) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (14a-c) zumindest eine Wischeinheit (18a-c), mit welcher das Fensterelement (16a-c) gereinigt wird, und eine Antriebseinheit (20a-c), die zumindest einen Seilzug (22a-c) umfasst, mit welchem die Wischeinheit (18a-c) angetrieben wird, aufweist.