DE102021210666A1

DE102021210666A1 - Reinigungsvorrichtung und Sensorsystem

Info

Publication number: DE102021210666A1
Application number: DE102021210666.8A
Authority: DE
Inventors: Bertram Seydell; Rik Hustede; Veith Strohbücker
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung (1) zum Reinigen einer Sensorschutzabdeckung (2) einer Sensorvorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend mehrere erste Flüssigkeitsreinigungsdüsen (4) zum Ausströmen jeweils eines ersten Flüssigkeitsstroms (5) einer Reinigungsflüssigkeit zum Reinigen der Sensorschutzabdeckung (2) sowie mehrere Gasreinigungsdüsen (6) zum Ausströmen jeweils eines Gasstroms (7) eines Reinigungsgases zum Reinigen der Sensorschutzabdeckung (2), wobei die Reinigungsvorrichtung (1) zum Leiten der Reinigungsflüssigkeit zu den ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen (4) einen Flüssigkeitskanal (8) und zum Leiten des Reinigungsgases zu den Gasreinigungsdüsen (6) einen Gaskanal (9) aufweist. Die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen (4) und die Gasreinigungsdüsen (6) sind derart zueinander angeordnet, dass der aus einer Gasreinigungsdüse (6) ausströmende Gasstrom (7) mit dem aus einer benachbarten ersten Flüssigkeitsreinigungsdüse (4) ausströmenden ersten Flüssigkeitsstrom (5) einen gemeinsamen Mischstrom (10) bildet. Ferner betrifft die Erfindung ein Sensorsystem (16) für ein Kraftfahrzeug.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Sensorschutzabdeckung eines Sensors für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer gattungsgemäßen Reinigungsvorrichtung.
Moderne Kraftfahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge mit einem oder mehreren Fahrerassistenzsystemen, wie beispielsweise Spurhalteassistenten, Lichtassistenten, Einparkassistenten, Bremsassistenten, Abstandsassistenten, Fahrwerkassistenten oder dergleichen, weisen eine Vielzahl von Sensorsystemen zum Erfassen einer Umgebung des Kraftfahrzeugs auf. Die Sensorsysteme weisen hierfür einen Sensor aus mehreren elektronischen und mitunter optischen Bauteilen auf. Der Sensor ist beispielsweise als Radarsensor, Lidarsensor, Kamerasensor, Ultraschallsensor oder dergleichen ausgebildet.
Zum Schutz der Sensoreinheit vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Regen, Schnee, Hagel, Insekten, Staub, Matsch oder dergleichen, weisen Sensorvorrichtungen ein Sensorgehäuse mit einer Sensorschutzabdeckung, wie beispielsweise einem Sichtfenster, zum Gewährleisten einer bestimmungsgemäßen Erfassung der Umgebung durch die Sensoreinheit auf. Die Sensorschutzabdeckung kann beispielsweise als lichtdurchlässige Wandung, optische Linse oder dergleichen ausgebildet sein. Üblicherweise weist die Sensorschutzabdeckung einen Kunststoff auf oder ist aus einem Kunststoff gebildet.
Im Betrieb des Kraftfahrzeugs ist die Sensorschutzabdeckung naturgemäß diversen Umwelteinflüssen ausgesetzt, sodass sich Schmutzpartikel an der Sensorschutzabdeckung ablagern können. Die Schmutzpartikel sowie Wasserablagerungen, Regentropfen oder dergleichen, können die Sensorschutzabdeckung derart bedecken, dass ein bestimmungsgemäßer Gebrauch der Sensorvorrichtung nicht mehr gewährleistet ist. Bei einem als Kamerasensor ausgebildeten Sensor kann das erfasste Bild bei einer mit Wasser benetzten, als Kameralinse ausgebildeten Sensorschutzabdeckung beispielsweise verschwommen dargestellt werden. Schmutz auf einer Sensorschutzabdeckung einer Radarsensorvorrichtung kann beispielsweise das Senden und Empfangen der Radarwellen stören, sodass die Abtastergebnisse der Radarsensorvorrichtung hierdurch verfälschbar sind.
Um dieser Problematik entgegenzuwirken weisen einige Kraftfahrzeuge mit derartigen Sensorsystemen eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen der Oberfläche der Sensorschutzabdeckung auf. Bekannte Reinigungsvorrichtungen weisen beispielsweise eine Reinigungsdüse zum gezielten Ausströmen eines Fluidstrahls eines Reinigungsfluids in Richtung der Sensorschutzabdeckung zum Reinigen der Sensorschutzabdeckung auf. Zum Erzeugen des hierfür erforderlichen Fluiddrucks des Reinigungsfluids kommen beispielsweise Fluidfördervorrichtungen zum Fördern des Reinigungsfluids zum Einsatz.
Aus den Dokumenten EP 3 069 942 A1 und EP 3 792 535 A1 sind verschiedene Reinigungssysteme zum Reinigen von Sensorschutzabdeckungen von Sensorvorrichtungen von Kraftfahrzeugen bekannt. Die Reinigungssysteme weisen zwei separate Reinigungsdüsen für zwei unterschiedliche Reinigungsfluide, wie beispielsweise Wasser und Luft, auf. Die Reinigungsdüsen sind ausgebildet, jeweils einen Reinigungsfluidstrahl gegen die Sensorschutzabdeckung zu richten. Über eine Steuerungsvorrichtung sind die Reinigungsdüsen separat ansteuerbar.
Bekannte Vorrichtungen und Systeme zum Reinigen von Sensorschutzabdeckungen eines Kraftfahrzeugs haben den Nachteil, dass ein Ressourcenaufwand, wie beispielsweise eine für die Reinigung der Sensorschutzabdeckung aufgebrachte Energiemenge und/oder Reinigungsfluidmenge, verhältnismäßig hoch ist. Zudem kann es mitunter vorkommen, dass Reinigungsfluid, wie beispielsweise Wasser, an der Sensorschutzabdeckung haften bleibt, beispielsweise in Tropfenform, und somit die Zuverlässigkeit der Sensorvorrichtung negativ beeinflusst.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Sensorschutzabdeckung eines Sensors für ein Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Reinigungsvorrichtung zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise für die Reinigung der Sensorschutzabdeckung einen reduzierten Ressourcenaufwand aufweist und/oder eine gründlichere Reinigung der Sensorschutzabdeckung gewährleistet.
Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Sensorschutzabdeckung eines Sensors für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sensorsystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Sensorschutzabdeckung einer Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gelöst .Die Reinigungsvorrichtung weist mehrere erste Flüssigkeitsreinigungsdüsen zum Ausströmen jeweils eines ersten Flüssigkeitsstroms einer Reinigungsflüssigkeit zum Reinigen der Sensorschutzabdeckung sowie mehrere Gasreinigungsdüsen zum Ausströmen jeweils eines Gasstroms eines Reinigungsgases zum Reinigen der Sensorschutzabdeckung auf. Zum Leiten der Reinigungsflüssigkeit zu den ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen weist die Reinigungsvorrichtung einen Flüssigkeitskanal. Zum Leiten des Reinigungsgases zu den Gasreinigungsdüsen weist die Reinigungsvorrichtung einen Gaskanal auf. Erfindungsgemäß sind die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen und die Gasreinigungsdüsen derart zueinander angeordnet, dass der aus einer Gasreinigungsdüse ausströmende Gasstrom mit dem aus einer benachbarten ersten Flüssigkeitsreinigungsdüse ausströmenden ersten Flüssigkeitsstrom einen gemeinsamen Mischstrom bildet.
Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung ist zum Reinigen der Sensorschutzabdeckung der Sensorvorrichtung ausgebildet. Hierfür weist die Reinigungsvorrichtung die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen und die Gasreinigungsdüsen auf. Die Reinigungsvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen zueinander einen vordefinierten, vorzugsweise konstanten, Abstand aufweisen. Weiter bevorzugt weisen die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen zu den Gasreinigungsdüsen einen vordefinierten, vorzugsweise konstanten, Abstand auf. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen einen verstellbaren Ausströmwinkel aufweisen. Die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Ausströmwinkel bestimmungsgemäß nur im Rahmen eines Wartungsvorgangs verstellbar ist. Durch Verändern des Ausströmwinkels ist die Ausströmrichtung des ersten Flüssigkeitsstroms veränderbar.
Die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen sind zum Ausströmen jeweils eines ersten Flüssigkeitsstroms der Reinigungsflüssigkeit zum Reinigen der Sensorschutzabdeckung ausgebildet. Demnach sind mittels der ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen mehrere erste Flüssigkeitsströme bereitstellbar. Die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen sind vorzugsweise derart ausgebildet und eingerichtet, dass die ersten Flüssigkeitsströme in Richtung einer gemeinsamen vertikale Anströmhöhe ausströmbar sind. Mit anderen Worten weisen die ersten Flüssigkeitsströme vorzugsweise eine gemeinsame parallel zu einer Längsachse der Reinigungsvorrichtung ausgerichtete Hauptstromrichtung sowie unterschiedliche, jeweils zur Längsachse weisende Nebenstromrichtungen auf.
Die Gasreinigungsdüsen sind zum Ausströmen jeweils eines Gasstroms des Reinigungsgases zum Reinigen der Sensorschutzabdeckung ausgebildet. Demnach sind mittels der Gasreinigungsdüsen mehrere Gasströme bereitstellbar. Die Gasreinigungsdüsen sind vorzugsweise derart ausgebildet und eingerichtet, dass die Gasströme parallel zur Längsachse der Reinigungsvorrichtung ausströmbar sind. Mittels des Gasstroms ist erfindungsgemäß vorzugsweise eine Kühlung des Sensors bewirkbar.
Die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen und die Gasreinigungsdüsen sind derart zueinander angeordnet, dass der aus einer Gasreinigungsdüse ausströmende Gasstrom mit dem aus einer benachbarten ersten Flüssigkeitsreinigungsdüse ausströmenden ersten Flüssigkeitsstrom den gemeinsamen Mischstrom bildet. Ein derartiges Zusammenwirken zwischen dem Gasstrom und dem ersten Flüssigkeitsstrom wird im Rahmen der Erfindung auch als Wechselwirkung zwischen dem Gasstrom und dem ersten Flüssigkeitsstrom bezeichnet. Eine derartige Wechselwirkung kann beispielsweise ein Abbremsen des Gasstroms und ein gleichzeitiges Beschleunigen des ersten Flüssigkeitsstroms oder umgekehrt, ein Ablenken des ersten Flüssigkeitsstroms und/oder des Gasstroms, ein Vermischen des ersten Flüssigkeitsstroms mit dem Gasstrom, ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten Flüssigkeitsstrom und dem Gasstrom oder eine Kombination hiervon umfassen. Unter einem Wärmeaustausch kann beispielsweise ein Erwärmen des ersten Flüssigkeitsstroms unter Abkühlung des Gasstroms oder ein Abkühlen des ersten Flüssigkeitsstroms unter Erwärmung des Gasstroms verstanden werden.
Der erste Flüssigkeitsstrom ist vorzugsweise in Richtung des Gasstroms gerichtet. Die Reinigungsvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass durch den Gasstrom eine Struktur eines flüssigen ersten Flüssigkeitsstroms veränderbar ist. Hierunter wird beispielsweise die Bildung oder die Verkleinerung von Tropfen verstanden. Durch eine derartige Strukturveränderung ist eine durch den ersten Flüssigkeitsstrom erzielte Reinigungswirkung weiter verbesserbar. Weiter bevorzugt ist die Reinigungsvorrichtung derart ausgebildet, dass die Wechselwirkung zwischen dem ersten Flüssigkeitsstrom und dem Gasstrom im Bereich der jeweiligen Gasreinigungsdüse erfolgt, vorzugsweise unmittelbar nach der Gasreinigungsdüse. Die Reinigungsvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese Wechselwirkung näher an der Gasreinigungsdüse als an der zu reinigenden Sensorschutzabdeckung erfolgt. Weiter bevorzugt ist die Reinigungsvorrichtung derart ausgebildet, dass die Wechselwirkung mindestens 50 %, besonders bevorzugt mindestens 75 %, des ersten Flüssigkeitsstroms und/oder mindestens 50 %, besonders bevorzugt mindestens 75 %, des Gasstroms betrifft. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der erste Flüssigkeitsstrom und der Gasstrom jeweils vollständig an der Wechselwirkung beteiligt sind. Der durch die Wechselwirkung des Gasstroms mit dem Flüssigkeitsstrom entstehende gemischte Fluidstrom wird im Rahmen der Erfindung als Mischstrom bezeichnet.
Eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung hat gegenüber herkömmlichen Reinigungsvorrichtung den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine verbesserte Reinigungswirkung erzielbar ist. Durch die Wechselwirkung zwischen dem ersten Flüssigkeitsstrom und dem Gasstrom ist ein gemeinsamer Mischstrom bereitstellbar, der Reinigungsfluiden mit verschiedenen Aggregatzuständen aufweist. Zudem ist die Einsatzmenge der Reinigungsflüssigkeit reduzierbar. Ferner sind mittels der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung durch die Reinigungsflüssigkeit bewirkte Verunreinigen auf der zu reinigenden Sensorschutzabdeckung, beispielsweise in Form von Tropfenbildung, durch Beaufschlagen mit dem Gasstrom leicht beseitigbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Reinigungsvorrichtung vorgesehen sein, dass die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen und die Gasreinigungsdüsen um eine gemeinsame Längsachse herum angeordnet sind. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Reinigungsvorrichtung einen ringförmigen Querschnitt aufweist, wobei die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen und die Gasreinigungsdüsen vorzugsweise ringförmig verteilt sind. Die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen und die Gasreinigungsdüsen sind vorzugsweise gleichmäßig verteilt. Weiter bevorzugt sind die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen auf einem ersten Ring und die Gasreinigungsdüsen auf einem zweiten Ring angeordnet, wobei der erste Ring und der zweite Ring unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Vorzugsweise sind die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen und die Gasreinigungsdüsen in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass die Reinigungsvorrichtung in radialer Richtung von der Längsachse ausgehend entweder eine erste Flüssigkeitsreinigungsdüse oder eine Gasreinigungsdüse aufweist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Wechselwirkung zwischen den ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen und den Gasreinigungsdüsen verbessert ist. Überdies weist die Reinigungsvorrichtung somit einen besonders kompakten Aufbau auf.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen einen größeren Abstand zur Längsachse aufweisen als die Gasreinigungsdüsen. Demnach ist es bevorzugt, dass der erste Ring einen größeren Durchmesser aufweist als der zweite Ring. Die Gasreinigungsdüsen sind vorzugsweise näher an der Sensorschutzabdeckung angeordnet als die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Wechselwirkung zwischen den ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen und den Gasreinigungsdüsen und somit die Reinigung der Sensorschutzabdeckung verbessert ist.
Weiter bevorzugt sind die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen ausgebildet und eingerichtet, den ersten Flüssigkeitsstrom derart in Richtung des benachbarten Gasstroms auszuströmen, dass zwischen dem Flüssigkeitsstrom und dem Gasstrom ein spitzer Winkel ausgebildet ist. Der spitze Winkel beträgt vorzugsweise zwischen 10° und 45°, besonders bevorzugt etwa 30°. Durch einen Spitzen Winkel ist sichergestellt, dass der erste Flüssigkeitsstrom und der benachbarte Gasstrom eine gemeinsame Hauptstromrichtung aufweisen, sodass eine definierte Wechselwirkung zwischen dem ersten Flüssigkeitsstrom und dem benachbarten Gasstrom bewirkbar ist. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Gasstrom parallel zur Längsachse der Reinigungsvorrichtung gerichtet ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Wechselwirkung zwischen den ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen und den Gasreinigungsdüsen und somit die Reinigung der Sensorschutzabdeckung verbessert ist. Durch den spitzen Winkel ist ein geringerer Ablenkungsgrad erzielbar, sodass beispielsweise eine Beschleunigung, Temperierung sowie Zerstäubung des Flüssigkeitsstroms durch den Gasstrom verbessert ist.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Reinigungsvorrichtung ein Gehäuse mit einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil auf, wobei die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen und die Gasreinigungsdüsen in dem Gehäuseoberteil ausgebildet sind. Das Gehäuseoberteil und/oder das Gehäuseunterteil sind vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt. Vorzugsweise sind das Gehäuseoberteil und/oder das Gehäuseunterteil in einem Spritzgussverfahren hergestellt. Besonders bevorzugt sind das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil durch Kleben, Schweißen, Lasern oder dergleichen miteinander verbunden. Eine Verbindungsnaht zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Gehäuseunterteil ist vorzugsweise durchgehend und fluiddicht ausgebildet. Die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen sind vorzugsweise ausgebildet und eingerichtet, den ersten Flüssigkeitsstrom in eine vom Gehäuseunterteil wegweisende Richtung auszuströmen. Die Gasreinigungsdüsen sind vorzugsweise ausgebildet und eingerichtet, den Gasstrom in eine vom Gehäuseunterteil wegweisende Richtung auszuströmen. Das Gehäuse weist an einer Gehäuseaußenseite vorzugsweise einen Kanal zum Leiten von Wasser auf. Der Kanal ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass bei einem Einbau, vorzugsweise einem schrägen Einbau, der Reinigungsvorrichtung an einem Kraftfahrzeug über den Kanal Wasser von der zu reinigenden Sensorschutzabdeckung durch Schwerkraft weggeleitet werden kann. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Reinigungsvorrichtung mit einer besonders kompakten Bauweise mit einer reduzierten Komplexität bereitgestellt ist.
Vorzugsweise ist der Flüssigkeitskanal vollständig oder überwiegend im Gehäuseoberteil ausgebildet. Hierbei ist es bevorzugt, dass ein Flüssigkeitsanschluss zum fluidkommunizierenden Koppeln des Flüssigkeitskanals mit einer Flüssigkeitsfördervorrichtung zum Fördern der Reinigungsflüssigkeit im Gehäuseoberteil ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Reinigungsvorrichtung mit einer besonders kompakten Bauweise mit einer reduzierten Komplexität bereitgestellt ist. Zudem ist eine derartige Bauform gegenüber Leckagen besonders robust.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Gaskanal überwiegend im Gehäuseunterteil ausgebildet. Hierbei ist es bevorzugt, dass eine untere Begrenzung des Gaskanals durch das Gehäuseunterteil gebildet ist. Vorzugsweise ist eine obere Begrenzung des Gaskanals durch das Gehäuseoberteil gebildet. Ferner ist es bevorzugt, dass ein Gasanschluss zum fluidkommunizierenden Koppeln des Gaskanals mit einer Gasfördervorrichtung zum Fördern des Reinigungsgases im Gehäuseunterteil ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Reinigungsvorrichtung mit einer besonders kompakten Bauweise mit einer reduzierten Komplexität bereitgestellt ist. Zudem ist eine derartige Bauform gegenüber Leckagen besonders robust.
Besonders bevorzugt weist das Gehäuse einen Aufnahmebereich zur Aufnahme eines Abschnitts der Sensorschutzabdeckung auf. Der Aufnahmebereich ist vorzugsweise umfänglich von dem Gehäuseoberteil umgeben. Eine Eintauchtiefe der Sensorschutzabdeckung in das Gehäuse ist vorzugsweise durch das Gehäuseunterteil formschlüssig begrenzt. Hierbei ist es bevorzugt, dass eine obere Begrenzung des Gaskanals durch eine in dem Aufnahmebereich angeordnete Sensorschutzabdeckung bildbar ist bzw. gebildet ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Sensorschutzabdeckung mit dem Gehäuse fluiddicht gekoppelt ist, sodass ein Austreten des Reinigungsgases aus dem Gaskanal vermieden ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Reinigungsvorrichtung mit einer besonders kompakten Bauweise mit einer reduzierten Komplexität bereitgestellt ist. Zudem ist eine derartige Bauform gegenüber Leckagen besonders robust.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Reinigungsvorrichtung eine zweite Flüssigkeitsreinigungsdüse aufweist, wobei die zweite Flüssigkeitsreinigungsdüse ausgebildet ist, einen zweiten Flüssigkeitsstrom in eine im Wesentlichen entgegengesetzte Richtung eines ersten Flüssigkeitsstroms auszuströmen. Weiter bevorzugt weist das Gehäuse, insbesondere das Gehäuseunterteil, einen Befestigungsabschnitt zum Befestigen eines Sensors der Sensorvorrichtung, wie beispielsweise eines Kamerasensors oder dergleichen, auf. Der Befestigungsabschnitt ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der am Befestigungsabschnitt befestigte Sensor in Strömungsrichtung des zweiten Flüssigkeitsstroms angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Sensor direkt reinigbar ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Sensorsystem weist eine Sensorvorrichtung mit einem Sensor zum Erfassen eines vom Kraftfahrzeug entfernten Objekts und einer Sensorschutzabdeckung zum Schützen des Sensors vor äußeren Einflüssen auf. Erfindungsgemäß weist das Sensorsystem eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung auf. Die Sensorschutzabdeckung ist vorzugsweise an der Reinigungsvorrichtung befestigt. Vorzugsweise zwischen der Sensorschutzabdeckung und der Reinigungsvorrichtung eine umlaufende Dichtungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Gummidichtung, Verklebung, Verschweißung oder dergleichen angeordnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Sensorsystem ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Reinigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Sensorsystem gegenüber herkömmlichen Sensorsystemen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Zuverlässigkeit der Sensorvorrichtung verbessert ist, da mittels der Reinigungsvorrichtung eine verbesserte Reinigungswirkung erzielbar ist. Durch die Wechselwirkung zwischen dem ersten Flüssigkeitsstrom und dem Gasstrom ist ein gemeinsamer Mischstrom bereitstellbar, der Reinigungsfluiden mit verschiedenen Aggregatzuständen aufweist. Zudem ist die Einsatzmenge der Reinigungsflüssigkeit reduzierbar. Ferner sind mittels der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung durch die Reinigungsflüssigkeit bewirkte Verunreinigen auf der zu reinigenden Sensorschutzabdeckung, beispielsweise in Form von Tropfenbildung, durch Beaufschlagen mit dem Gasstrom leicht beseitigbar.
Ferner wird gemäß einen weiteren Aspekt der Erfindung die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst, welches ein Sensorsystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweist. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Reinigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bzw. dem Sensorsystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung sowie ein erfindungsgemäßes Sensorsystem werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1 in einer ersten perspektivischen Ansicht ein Sensorsystem gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform,
2 in einer zweiten perspektivischen Ansicht das Sensorsystem aus 1,
3 in einer Draufsicht das Sensorsystem aus 1,
4 in einer ersten Schnittdarstellung das Sensorsystem aus 3, und
5 in einer zweiten Schnittdarstellung das Sensorsystem aus 3.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 5 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Sensorsystem 16 gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform schematisch in einer ersten perspektivischen Ansicht abgebildet. 2 zeigt das Sensorsystem 16 aus 1 in einer zweiten perspektivischen Ansicht. Das Sensorsystem 16 weist eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung 1 und einen Sensor 17 mit einer Sensorschutzabdeckung 2 auf. Der Sensor 17 ist vorzugsweise als Kamerasensor ausgebildet.
Ein Abschnitt der Sensorschutzabdeckung 2 ist in einem Aufnahmebereich 13 eines Gehäuses 12 der Reinigungsvorrichtung 1 angeordnet und am Gehäuse 12 befestigt, vorzugsweise durch Kleben, Schweißen oder dergleichen. Der Sensor 17 ist an einer Außenseite eines Gehäuseunterteils 12b des Gehäuses 12 gehalten.
Das Gehäuse 12 erstreckt sich um eine Längsachse 11 und weist neben dem Gehäuseunterteil 12b ein Gehäuseoberteil 12a auf. Das Gehäuseoberteil 12a ist mit dem Gehäuseunterteil 12b fluiddicht verbunden, vorzugsweise durch Kleben, Schweißen oder dergleichen. Im Gehäuseoberteil 12a sind mehrere erste Flüssigkeitsreinigungsdüsen 4 um die Längsachse 11 verteilt sowie von der Sensorschutzabdeckung mit einem ersten Abstand beabstandet angeordnet und derart ausgerichtet, dass die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen 4 verlassende erste Flüssigkeitsströme 5 unter Ausbildung jeweils eines spitzen Winkels auf die Sensorschutzabdeckung 2 strömen. Ferner sind im Gehäuseoberteil 12a mehrere Gasreinigungsdüsen 6 um die Längsachse 11 verteilt sowie von der Sensorschutzabdeckung mit einem zweiten Abstand beabstandet angeordnet und derart ausgerichtet, dass die Gasreinigungsdüsen 6 verlassende Gasströme 7 im Wesentlichen parallel zur Sensorschutzabdeckung 2 strömen. Der zweite Abstand ist kleiner als der erste Abstand. Die Gasreinigungsdüsen 6 sind in Umfangsrichtung versetzt zu den ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen 4 angeordnet. Benachbarte Gasreinigungsdüsen 6 und erste Flüssigkeitsreinigungsdüsen 4 sind derart zueinander angeordnet und ausgerichtet, dass der erste Flüssigkeitsstrom 5 mit den benachbarten Gasströmen 7 unter Ausbildung eines gemeinsamen Mischstroms 10 zusammenwirkt. Die Reinigungsvorrichtung 1 ist derart betreibbar, dass der erste Flüssigkeitsstrom 5 durch die benachbarten Gasströme 7 beschleunigt wird. Die Reinigungsvorrichtung 1 ist ferner derart betreibbar, dass der erste Flüssigkeitsstrom 5 durch die benachbarten Gasströme 7 zerstäubt wird. Zudem ist die Reinigungsvorrichtung 1 derart betreibbar, dass der erste Flüssigkeitsstrom 5 durch die benachbarten Gasströme 7 gekühlt oder erwärmt wird. Mittels des Gasstroms 7 und des Mischstroms 10 ist die Sensorschutzabdeckung 2 reinigbar und temperierbar, insbesondere kühlbar.
Im Gehäuseunterteil 12b ist eine zweite Flüssigkeitsreinigungsdüse 14 angeordnet, die mit der ersten Flüssigkeitsreinigungsdüse 4 über dasselbe Flüssigkeitssystem mit der Reinigungsflüssigkeit beaufschlagbar ist. Die zweite Flüssigkeitsreinigungsdüse 14 ist ausgebildet und eingerichtet, einen dem ersten Flüssigkeitsstrom 5 im Wesentlichen entgegengesetzt ausgerichteten zweiten Flüssigkeitsstrom 15 auszuströmen. Der zweite Flüssigkeitsstrom 15 ist auf den Sensor 17 gerichtet, sodass der Sensor 17 mittels des zweiten Flüssigkeitsstroms 15 reinigbar ist. Zum fluidkommunizierenden Koppeln der Reinigungsvorrichtung 1 mit einer nicht dargestellten Flüssigkeitsfördervorrichtung zum Fördern der Reinigungsflüssigkeit ist im Gehäuseoberteil 12a ein Flüssigkeitsanschluss 18 ausgebildet. Zum fluidkommunizierenden Koppeln der Reinigungsvorrichtung 1 mit einer nicht dargestellten Gasfördervorrichtung zum Fördern des Reinigungsgases ist im Gehäuseunterteil 12b ein Gasanschluss 19 ausgebildet.
In 3 ist das Sensorsystem 16 aus 1 schematisch in einer Draufsicht dargestellt. In dieser Darstellung ist erkennbar, dass die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen 4 bis auf einen in dieser Darstellung rechten Bereich entlang einer Kreisbahn gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Gasreinigungsdüsen 6 sind bis auf den rechten Bereich entlang einer zweiten Kreisbahn mit kleinerem Radius als die erste Kreisbahn gleichmäßig verteilt sowie in Umfangsrichtung versetzt zu den ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen 4 angeordnet.
4 zeigt das Sensorsystem 16 aus 3 schematisch in einer ersten Schnittdarstellung. In der ersten Schnittdarstellung verläuft die Schnittebene durch eine erste Flüssigkeitsreinigungsdüse 4 sowie die zweite Flüssigkeitsreinigungsdüse 14. Die Gasreinigungsdüse 6 ist nicht erkennbar. Ein sich ringförmig erstreckender Flüssigkeitskanal 8 ist im Gehäuseoberteil 12a ausgebildet und durch das Gehäuseunterteil 12b nach unten begrenzt. Über den Flüssigkeitsanschluss 18 (vgl. 3) ist die Reinigungsflüssigkeit in Flüssigkeitskanal 8 einleitbar und über den Flüssigkeitskanal 8 zu den ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen 4 sowie der zweiten Flüssigkeitsreinigungsdüse 14 leitbar. In dieser Ansicht sind der gegen die Sensorschutzabdeckung 2 gerichtete erste Flüssigkeitsstrom 5 sowie der gegen den Sensor 17 gerichtete zweite Flüssigkeitsstrom 15 dargestellt.
Im Gehäuseunterteil 12b ist ein Gaskanal 9 ausgebildet und nach oben durch die Sensorschutzabdeckung 2 begrenzt. Die Sensorschutzabdeckung 2 ist in einem Aufnahmebereich 13 der Reinigungsvorrichtung 1 angeordnet und kontaktiert mit einer Nebenseite das Gehäuseoberteil 12a sowie mit einer Stirnseite das Gehäuseunterteil 12b. Über den Gasanschluss 19 ist das Reinigungsgas in den Gaskanal 9 einleitbar und über den Gaskanal 9 zu den Gasreinigungsdüsen 6 leitbar. Hierdurch ist auf vorteilhafte Weise der Bereich der Sensorschutzabdeckung 2, welcher den Gaskanal 9 nach oben begrenzt, mittels des Reinigungsgases direkt kühlbar. Somit ist eine Kühlung eines innerhalb der Sensorschutzabdeckung 2 angeordneten, in dieser Ansicht nicht dargestellten Detektors oder dergleichen erheblich verbesserbar.
In 5 ist das Sensorsystem aus 3 schematisch in einer zweiten Schnittdarstellung abgebildet. In der zweiten Schnittdarstellung verläuft die Schnittebene durch eine Gasreinigungsdüse 6. Die erste Flüssigkeitsreinigungsdüse 4 ist nicht erkennbar. In dieser Ansicht der parallel zur Sensorschutzabdeckung 2 gerichtete Gasstrom 7 dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Reinigungsvorrichtung
2: Sensorschutzabdeckung
3: Sensorvorrichtung
4: erste Flüssigkeitsreinigungsdüse
5: erster Flüssigkeitsstrom
6: Gasreinigungsdüse
7: Gasstrom
8: Flüssigkeitskanal
9: Gaskanal
10: Mischstrom
11: Längsachse
12: Gehäuse
12a: Gehäuseoberteil
12b: Gehäuseunterteil
13: Aufnahmebereich
14: zweite Flüssigkeitsreinigungsdüse
15: zweiter Flüssigkeitsstrom
16: Sensorsystem
17: Sensor
18: Flüssigkeitsanschluss
19: Gasanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3069942 A1 [0006]
EP 3792535 A1 [0006]

Claims

Reinigungsvorrichtung (1) zum Reinigen einer Sensorschutzabdeckung (2) einer Sensorvorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend mehrere erste Flüssigkeitsreinigungsdüsen (4) zum Ausströmen jeweils eines ersten Flüssigkeitsstroms (5) einer Reinigungsflüssigkeit zum Reinigen der Sensorschutzabdeckung (2) sowie mehrere Gasreinigungsdüsen (6) zum Ausströmen jeweils eines Gasstroms (7) eines Reinigungsgases zum Reinigen der Sensorschutzabdeckung (2), wobei die Reinigungsvorrichtung (1) zum Leiten der Reinigungsflüssigkeit zu den ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen (4) einen Flüssigkeitskanal (8) und zum Leiten des Reinigungsgases zu den Gasreinigungsdüsen (6) einen Gaskanal (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen (4) und die Gasreinigungsdüsen (6) derart zueinander angeordnet sind, dass der aus einer Gasreinigungsdüse (6) ausströmende Gasstrom (7) mit dem aus einer benachbarten ersten Flüssigkeitsreinigungsdüse (4) ausströmenden ersten Flüssigkeitsstrom (5) einen gemeinsamen Mischstrom (10) bildet.
Reinigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen (4) und die Gasreinigungsdüsen (6) um eine gemeinsame Längsachse (11) herum angeordnet sind.
Reinigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen (4) einen größeren Abstand zur Längsachse (11) aufweisen als die Gasreinigungsdüsen (6).
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen (4) ausgebildet und eingerichtet sind, den ersten Flüssigkeitsstrom (5) derart in Richtung des benachbarten Gasstroms (7) auszuströmen, dass zwischen dem Flüssigkeitsstrom (5) und dem Gasstrom (7) ein spitzer Winkel ausgebildet ist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) ein Gehäuse (12) mit einem Gehäuseoberteil (12a) und einem Gehäuseunterteil (12b) aufweist, wobei die ersten Flüssigkeitsreinigungsdüsen (4) und die Gasreinigungsdüsen (6) in dem Gehäuseoberteil (12a) ausgebildet sind.
Reinigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitskanal (8) vollständig oder überwiegend im Gehäuseoberteil (12a) ausgebildet ist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal (9) überwiegend im Gehäuseunterteil (12b) ausgebildet ist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen Aufnahmebereich (13) zur Aufnahme eines Abschnitts der Sensorschutzabdeckung (2) aufweist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) eine zweite Flüssigkeitsreinigungsdüse (14) aufweist, wobei die zweite Flüssigkeitsreinigungsdüse (14) ausgebildet ist, einen zweiten Flüssigkeitsstrom (15) in eine im Wesentlichen entgegengesetzte Richtung eines ersten Flüssigkeitsstroms (5) auszuströmen.
Sensorsystem (16) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Sensorvorrichtung (3) mit einem Sensor (17) zum Erfassen eines vom Kraftfahrzeug entfernten Objekts und einer Sensorschutzabdeckung (2) zum Schützen des Sensors (17) vor äußeren Einflüssen, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (16) eine Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist.