DE102022117608A1 - Durchsichtsanordnung für einen Umfeldsensor eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Durchsichtsanordnung (11) für einen Umfeldsensor (16) eines Kraftfahrzeuges (1000), umfassend mindestens einen Durchsichtsbereich (18), eine Steuereinrichtung (26) und eine Reinigungseinrichtung (22) zum Reinigen des Durchsichtsbereiches (18). Die Reinigungseinrichtung (22) weist eine Membran (23) auf, die mittels einer Schicht (34) von einer äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches (18) beabstandet angeordnet ist, oder der Durchsichtsbereich (18) umfasst zumindest an seiner äußeren Oberfläche eine formveränderliche und/oder volumenveränderliche und/oder dickenveränderliche Anregungsschicht, wobei die Steuereinrichtung (26) dazu ausgebildet ist, die Membran (23) relativ zu der äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches (18) oder die formveränderliche und/oder volumenveränderliche und/oder dickenveränderliche Anregungsschicht in eine vorbestimmte Bewegung zu versetzen, so dass Fremdpartikel (28), die sich auf einer Außenoberfläche (30) der Membran (23) befinden, angelöst und/oder abgelöst und/oder entfernt werden können.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Durchsichtsanordnung für einen Umfeldsensor eines Kraftfahrzeuges. Ferner betrifft die Erfindung ein Dachmodul mit mindestens einer derartigen Durchsichtsanordnung. Ebenfalls betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer solchen Durchsichtsanordnung. Eine gattungsgemäße Durchsichtsanordnung umfasst einen Durchsichtsbereich, eine Steuereinrichtung und eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen des Durchsichtsbereiches.
  • Gattungsgemäße Reinigungseinrichtungen finden beispielsweise in Kraftfahrzeugen und auch in Dachmodulen für derartige Kraftfahrzeuge Verwendung, um Durchsichtsbereiche, wie beispielsweise eine Front- und/oder eine Heckscheibe und/oder einen Durchsichtsbereich eines Umfeldsensors und/oder Scheinwerferleuchten zu reinigen.
  • Dabei finden Dachmodule im Fahrzeugbau umfassend Verwendung, da diese Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt und bei der Montage des Fahrzeuges an das Montageband geliefert werden können. Das Dachmodul bildet an seiner Außenfläche zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdaches, die ein Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Luftströmung in den Fahrzeuginnenraum verhindert. Die Dachhaut wird von einem oder mehreren Flächenbauteilen gebildet, die aus einem stabilen Material, beispielsweise lackiertem Blech oder lackiertem bzw. durchgefärbtem Kunststoff, gefertigt sein können. Bei dem Dachmodul kann es sich um ein Teil eines starren Fahrzeugdaches oder um ein Teil einer öffenbaren Dachbaugruppe handeln.
  • Ferner richtet sich die Entwicklung im Fahrzeugbau immer stärker auf autonom bzw. teilautonom fahrende Kraftfahrzeuge. Um der Fahrzeugsteuerung ein autonomes bzw. teilautonomes Steuern des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, wird eine Vielzahl von Umfeldsensoren (z. B. Lidar-Sensoren, Radar-Sensoren, (Multi-)Kameras etc. mitsamt weiteren (elektrischen) Komponenten) eingesetzt, die in das Dachmodul integriert sind, die Umgebung rund um das Kraftfahrzeug erfassen und aus den erfassten Umgebungsdaten beispielsweise eine jeweilige Verkehrssituation ermitteln. Dachmodule, welche mit einer Vielzahl von Umfeldsensoren ausgestattet sind, sind auch als Roof Sensor Modules (RSM) bekannt. Die bekannten Umfeldsensoren senden und/oder empfangen elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen oder Radarstrahlen, wobei durch eine Signalauswertung ein Datenmodell der Fahrzeugumgebung generiert und für die Fahrzeugsteuerung genutzt werden kann.
  • Die Umfeldsensoren zur Überwachung und Erfassung der Fahrzeugumgebung sind zumeist am Fahrzeugdach angeordnet, da das Fahrzeugdach in der Regel die höchste Erhebung eines Fahrzeuges ist, von der aus die Fahrzeugumgebung gut einsehbar ist. Die Sensormodule sind als Aufsatz auf das die Dachhaut bildende Flächenbauteil des Dachmoduls aufgesetzt. Während der Benutzung des Umfeldsensors besteht aufgrund von Umwelteinflüssen (z. B. einer Witterung) das Risiko, dass ein für den Umfeldsensor teiltransparenter oder transparenter Durchsichtsbereich verschmutzt und derart eine Signalerfassung des Umfeldsensors gestört wird oder im schlimmsten Fall der Durchsichtsbereich für den Umfeldsensor undurchsichtig wird. Dies widerspricht jedoch dem Grundsatz, dass für eine bestmögliche Betriebsweise, Sicherheit und Verfügbarkeit des autonomen oder teil-autonomen Fahrmodus eine hohe und möglichst stetige Verfügbarkeit der Umfeldsensoren sowie der durch diese erzeugten Signale gefordert ist.
  • Zur teilweisen Behebung dieses Problems ist zur Reinigung des Durchsichtsbereiches wie oben beschrieben der Einsatz von gattungsgemäßen Reinigungseinrichtungen bekannt. Diese Reinigungseinrichtungen sind, ähnlich zu Sprühdüsen einer Scheiben- oder Scheinwerferwischanlage, in einem Bereich des Dachmodules vor dem betreffenden Durchsichtsbereich positioniert. Als Reinigungsfluid kann beispielsweise eine wässrige Seifenlaugenlösung oder ein komprimiertes Gas, wie zum Beispiel Druckluft, versprüht werden, wobei eine Reinigung mittels Druckluft gegenüber einer Reinigung mittels einer wässrigen Seifenlaugenlösung den Vorteil hat, dass nach einer Reinigung kein Reinigungsbrauchwasser von der gereinigten Oberfläche und/oder von dem Dachmodul abgeführt werden muss. Auch sind Reinigungseinrichtungen bekannt, bei denen die Reinigung, oftmals unterstützt durch eine fluidbasierte Vorreinigung, durch Wischerelemente erfolgt.
  • Im Stand der Technik wird ein Reinigungsvorgang zur Reinigung eines Durchsichtsbereiches oftmals aktiv durch einen Fahrzeuginsassen gesteuert, wie dies auch von der Reinigung der Front- und/oder der Heckscheibe und/oder von Scheinwerfern bekannt ist. Dabei aktiviert der Fahrzeuginsasse beispielsweise manuell über einen Hebel und/oder ein Bedienelement die Reinigungseinrichtung, wodurch ein Reinigungsvorgang gestartet wird. Zumeist erfolgt der Reinigungsvorgang so lange, bis der Insasse das Bedienelement löst und/oder eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist. Ebenfalls ist es bekannt, dem Insassen anzuzeigen, dass eine Reinigung eines bestimmten Durchsichtsbereiches aufgrund eines ermittelten Verschmutzungsgrades notwendig ist, so dass der Insasse in Reaktion darauf den Reinigungsvorgang aktivieren kann. Auch ist es bekannt, eine Reinigung in Abhängigkeit von einem ermittelten Verschmutzungsgrad des Durchsichtsbereiches automatisch zu aktivieren, ähnlich wie dies bereits bei der Aktivierung von Scheibenwischern im Regelfall bekannt ist.
  • Sowohl die automatische als auch die manuelle Aktivierung bekannter Reinigungseinrichtungen hat den Nachteil, dass die Reinigung nicht unter allen Umgebungsbedingungen optimal erfolgt, so dass je nach Umgebungsbedingungen und/oder Fahrsituation kein optimales Reinigungsergebnis erzielt werden kann. So ist es im Stand der Technik insbesondere bei variierenden Umgebungsbedingungen möglich, dass nach einem erfolgten Reinigungsvorgang Schmutzreste auf dem betreffenden Durchsichtsbereich zurückbleiben, da diese beispielsweise aufgrund einer hohen Sonneneinstrahlung stark an dem Durchsichtsbereich haften. Dies macht eine erneute bzw. wiederholte Durchführung des Reinigungsvorgangs notwendig, wodurch sich eine Menge an benötigtem Reinigungsfluid ggf. übermäßig erhöht. Dies erhöht wiederum die für die Reinigung entstehenden Kosten. Zudem wirkt sich eine unzureichende Reinigung negativ auf die Verfügbarkeit eines betreffenden Umfeldsensors aus, so dass auch die Fahrzeugsicherheit negativ beeinflusst wird. Auch ist eine Reinigungseffektivität bekannter Reinigungssysteme beim Entfernen größerer Verunreinigungen und/oder festgebackener Verunreinigungen, beispielsweise nach einem Insektenschlag, oftmals unzureichend.
  • Aufgrund der vorgenannten Nachteile besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Durchsichtsanordnung mit einer Reinigungseinrichtung und/oder ein Dachmodul mit einer solchen Durchsichtsanordnung und/oder ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Durchsichtsanordnung vorzuschlagen, durch die bzw. das die oben genannten Nachteile aus dem Stand der Technik vermindert werden und insbesondere eine optimierte Reinigung eines Durchsichtsbereiches erfolgen kann.
  • Die Aufgabe wird durch eine Durchsichtsanordnung gemäß der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein Dachmodul gemäß Anspruch 12 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gemäß mindestens einem der Ansprüche 13 und 14 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In den Rahmen der Erfindung fallen zudem sämtliche Kombinationen aus mindestens zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Es versteht sich, dass die zu der Durchsichtsanordnung gemachten Ausführungen sich in äquivalenter Weise auf das erfindungsgemäße Dachmodul und/oder Kraftfahrzeug beziehen, ohne für dieses separat genannt zu werden. Ebenfalls beziehen sich sämtliche zu der Durchsichtsanordnung offenbarten Merkmale und Ausführungsformen in äquivalenter, wenn auch nicht wortgleicher Art und Weise auf ein aufgrund der Funktionsweise der Reinigungseinrichtung beanspruchbares erfindungsgemäßes Reinigungsverfahren. Hierbei versteht es sich insbesondere, dass sprachübliche Umformungen und/oder ein sinngemäßes Ersetzen von jeweiligen Begrifflichkeiten im Rahmen der üblichen sprachlichen Praxis, insbesondere das Verwenden von durch die allgemein anerkannte Sprachliteratur gestützten Synonymen, von dem vorliegenden Offenbarungsgehalt umfasst sind, ohne in ihrer jeweiligen Ausformulierung explizit erwähnt zu werden.
  • Die erfindungsgemäße Durchsichtsanordnung für einen Umfeldsensor eines Kraftfahrzeuges umfasst mindestens einen Durchsichtsbereich, eine Steuereinrichtung und eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen des Durchsichtsbereiches. Die Reinigungseinrichtung weist eine Membran auf, die mittels einer Schicht von einer äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches beabstandet angeordnet ist. Alternativ umfasst der Durchsichtsbereich zumindest an seiner äußeren Oberfläche eine formveränderliche und/oder volumenveränderliche und/oder dickenveränderliche Anregungsschicht, insbesondere eine Anregungsschicht, die ein Formgedächtnismaterial aufweist. Der Durchsichtsbereich kann vorzugsweise durch die Anregungsschicht ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, die Membran relativ zu der äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches oder die formveränderliche und/oder volumenveränderliche und/oder dickenveränderliche Anregungsschicht in eine vorbestimmte Bewegung zu versetzen, so dass Fremdpartikel, die sich auf einer Außenoberfläche der Membran befinden, angelöst und/oder angebrochen und/oder abgelöst und/oder entfernt, insbesondere „abgeschüttelt“ werden können.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdaches an einem Kraftfahrzeug mit einem Flächenbauteil, das zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdaches bildet, die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls fungiert, mindestens einer Durchsichtsanordnung nach einem beliebigen Ausführungsbeispiel der Erfindung und mindestens einem Umfeldsensor, der dazu eingerichtet ist, zumindest durch den Durchsichtsbereich elektromagnetische Signale zu senden und/oder zu empfangen, um derart ein Fahrzeugumfeld zu erfassen, wobei der Durchsichtsbereich an dem Flächenbauteil angeordnet oder in dem Flächenbauteil integriert ist oder wobei der Durchsichtsbereich an einem Gehäuse des mindestens einen Umfeldsensors angeordnet oder in dem Gehäuse des mindestens einen Umfeldsensors integriert ist. Der Umfeldsensor kann selbstredend auch durch mehrere hintereinander angeordnete Durchsichtsbereiche hindurchblicken. Beispielsweise kann der Umfeldsensor in einem Gehäuse angeordnet sein, an dem ein Durchsichtsbereich vorgesehen ist. Das Gehäuse kann von der Dachhaut überdeckt sein, so dass in dem die Dachhaut bildenden Flächenbauteil vorzugsweise ein weiterer Durchsichtsbereich vorgesehen ist. Der Umfeldsensor blickt in diesem Fall durch beide Durchsichtsbereiche hindurch, um das Fahrzeugumfeld zu erfassen. Das Gehäuse kann auch ein- und ausfahrbar an dem Dachmodul angeordnet sein. In diesem Fall blickt der Umfeldsensor vorzugsweise nur durch den an dem Gehäuse vorgesehenen Durchsichtsbereich, wenn sich dieses in einer ausgefahrenen Stellung befindet. Die erfindungsgemäße Reinigungseinrichtung bzw. die darin umfasste Membran ist vorzugsweise jeweils an dem Durchsichtsbereich angeordnet, der mit einem Außenumfeld des Dachmoduls und/oder des Kraftfahrzeuges abschließt. Dasselbe gilt für andere Anordnungspositionen eines Umfeldsensors in anderen Bereichen des Kraftfahrzeuges und ist grundsätzlich unabhängig von einer Anordnung im Dachbereich.
  • Auch betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie und mindestens einem erfindungsgemäßen Dachmodul, das als Baueinheit an der Fahrzeugkarosserie angeordnet, insbesondere mit dieser verklebt ist.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens eine Durchsichtsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und mindestens einen Umfeldsensor, der dazu eingerichtet ist, zumindest durch den Durchsichtsbereich elektromagnetische Signale zu senden und/oder zu empfangen, um derart ein Fahrzeugumfeld zu erfassen.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen mindestens eines Durchsichtsbereiches eines Kraftfahrzeuges durch eine Reinigungseinrichtung, die eine bewegliche Membran aufweist, die mittels einer Schicht von einer äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches beabstandet angeordnet ist. Alternativ umfasst der Durchsichtsbereich zumindest an seiner äußeren Oberfläche eine formveränderliche und/oder volumenveränderliche und/oder dickenveränderliche Anregungsschicht, insbesondere eine Anregungsschicht, die ein Formgedächtnismaterial aufweist. Das Verfahren umfasst mindestens den folgenden Schritt: Veranlassen einer Bewegung der mindestens einen Membran, derart dass sich diese relativ zu der äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches mit einem vorbestimmten Bewegungsprofil bewegt, oder Veranlassen einer Bewegung der mindestens einen formveränderlichen und/oder volumenveränderlichen und/oder dickenveränderlichen Anregungsschicht, derart dass sich diese relativ zu der äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches mit einem vorbestimmten Bewegungsprofil bewegt, um derart Fremdpartikel, die sich auf einer Außenoberfläche der Membran befinden, anzulösen und/oder abzulösen und/oder zu entfernen. Bevorzugt umfasst der Schritt des Veranlassens einer Bewegung ein Ansteuern einer Pumpe und/oder eines Regelventils und/oder eines Kompressors, um derart ein die Fluidschicht bildendes Fluid innerhalb des Zwischenraumes vorzugsweise hin und her zu bewegen. Alternativ bevorzugt umfasst der Schritt des Veranlassens einer Bewegung ein Ansteuern einer piezoelektrischen und/oder magnethubbasierten und/oder vibrationsgebenden Anregungseinrichtung, die mit der Membran bewegungsübertragend gekoppelt ist, um derart eine vorbestimmte Bewegung anzuregen, die auf die Membran übertragen wird.
  • Die Erfindung sieht also vor, insbesondere eine Verbleibzeit von Fremdpartikeln auf der Außenoberfläche der Membran oder der Anregungsschicht wesentlich zu verkürzen. Besonders bevorzugt werden die Fremdpartikel unmittelbar nach dem Auftreffen auf der Außenoberfläche der Membran oder auf der Außenoberfläche der Anregungsschicht durch ein Inbewegungsetzen der Membran oder der Anregungsschicht von dieser entfernt oder zumindest derart angelöst, dass ein nachfolgendes Entfernen der Fremdpartikel mittels einer konventionellen Reinigungstechnik deutlich vereinfacht ist. Mit anderen Worten ist eine Zeit zur Befreiung des Durchsichtsbereiches, insbesondere der Außenoberfläche der Membran oder der Außenoberfläche der Anregungsschicht, von Fremdpartikeln erfindungsgemäß verkürzt. Ebenso kann die Wirksamkeit der Befreiung des Durchsichtsbereiches von Fremdpartikeln erhöht werden. Hierzu ist erfindungsgemäß direkt an dem Durchsichtsbereich, insbesondere an einem Sensordurchsichtsbereich, beispielsweise einer Sensorverscheibung, oder an einem zusätzlichen Durchsichtsbereich eine bewegliche Membran angeordnet. Alternativ umfasst der Durchsichtsbereich die Anregungsschicht oder ist aus der Anregungsschicht ausgebildet. Die Membran ist nicht starr mit dem Durchsichtsbereich, insbesondere mit einem Grundwerkstoff, beispielsweise Glas und/oder einem festen Kunststoff, verbunden, sondern bevorzugt durch eine durch ein Fluid gebildete Fluidschicht von diesem getrennt. Die Fluidschicht bildet vorzugsweise eine Grenzschicht zwischen der Membran und dem Durchsichtsbereich, auf der die Membran „schwimmt“. Alternativ kann auch ein elastisches und/oder schaumartiges und/oder schwammartiges Feststoffmaterial als Schicht zum Einsatz kommen. Bei dem Fluid kann es sich beispielsweise um Wasser, Luft, eine spezielle Flüssigkeit und/oder um ein spezielles Gas handeln. Dadurch wird eine von dem Grundmaterial des Durchsichtsbereiches weitestgehend entkoppelte Bewegung der Membran ermöglicht. Die Membran bildet dabei eine einer Fahrzeugumgebung ausgesetzte Außenoberfläche der Durchsichtsanordnung, die aufgrund von Umwelteinflüssen verschmutzt und/oder beschlagen und/oder vereist und/oder beschneit sein kann. Durch die Bewegung der Membran können Fremdpartikel bevorzugt gelockert und/oder entfernt und/oder abgestoßen, insbesondere „abgerüttelt“ werden, wodurch eine Verschmutzung bzw. eine Fremdpartikelbelastung auf dem Durchsichtsbereich abnimmt und derart eine störungsfreiere Signaldurchdringung durch den Durchsichtsbereich ermöglicht ist. Die bewegliche Membran bzw. deren Außenoberfläche oder die Anregungsschicht kann vorzugsweise dadurch in Bewegung versetzt werden, dass ein Bewegungsgeber und/oder ein Aktuator und/oder ein Vibrationselement an der Membran oder der Anregungsschicht derart angebracht ist, dass eine Bewegung der Membran oder der Anregungsschicht erzeugt wird. Alternativ kann die bewegliche Membran vorzugsweise dadurch in Bewegung versetzt werden, dass ein in dem Zwischenraum zwischen der Membran und dem Durchsichtsbereich befindliches Fluid in Bewegung versetzt wird. In Antwort darauf wird eine Bewegung der Membran, die auf dem Fluid „schwimmt“, erzeugt; so vollführt die Membran beispielsweise eine vorbestimmte Bewegung, wird also beispielsweise zumindest partiell ein- und/oder ausgewölbt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Durchsichtsbereiches, d. h. das Vorsehen der beweglichen Membran oder der Anregungsschicht, hat den Vorteil, dass eine erheblich schnellere und/oder effektivere Befreiung der Außenoberfläche der Durchsichtsanordnung von Verschmutzung und/oder Staub und/oder Schlamm und/oder Insekten und/oder Eis und/oder Schnee und/oder Matsch und/oder Regentropfen und/oder Blätter und/oder Pflanzenreste und/oder Krümel und/oder Staub und/oder Nässe und/oder andere Verschmutzungs- oder Witterungsbestandteile möglich ist. Mit anderen Worten kann eine höhere Reinigungseffektivität bzw. -wirksamkeit hinsichtlich einer Befreiung von Eis und/oder Schnee und/oder Matsch usw. durch ein Abstoßen, insbesondere ein „Wegvibrieren“, ggf. unterstützt durch eine konventionelle Reinigungsdüse und/oder einen konventionellen Wischer, erzielt werden. Beispielsweise ist es möglich, durch die Bewegung der Membran angelöste Fremdpartikel durch den Einsatz einer Reinigungsdüse und/oder eines Wischerelements zu entfernen.
  • Die Membran kann aus einem Kunststoffmaterial und/oder aus einem Kunststoffgemisch hergestellt sein. Die Membran ist vorzugsweise transparent. Wird ein Lidar-Sensor als Umfeldsensor verwendet, kann die Membran und/oder die Anregungsschicht und/oder der Durchsichtsbereich grundsätzlich opak, insbesondere schwarz ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt ist die Membran je nach Verwendungszweck des Durchsichtsbereiches für vom menschlichen Auge erfassbare Wellenlängen transparent und/oder für von einem Umfeldsensor verwendete Wellenlängen transparent und/oder für von einer Lichtquelle ausgesandte Wellenlängen transparent. Die Membran ist vorzugsweise aus einem elastischen und mechanisch reißfesten Werkstoff hergestellt. Beispielsweise bieten sich Polymermembranen für die erfindungsgemäße Anwendung an. Die Membran bildet nach außen hin, insbesondere in Richtung einer Fahrzeugumgebung, eine Außenoberfläche einer Abdeckung und/oder eines Gehäuses des Umfeldsensors. Der Durchsichtsbereich ist vorzugsweise nicht unmittelbar den Umfeldeinflüssen der Fahrzeugumgebung ausgesetzt, sondern durch die Membran nach außen hin geschützt. Die Membran ist, in Blickrichtung eines Umfeldsensors betrachtet, vorzugsweise vor dem Durchsichtsbereich angeordnet und durch die Schicht, insbesondere die Fluidschicht oder eine schaumartige oder elastische Schicht von dem Durchsichtsbereich getrennt und folglich von diesem beabstandet. Die Schicht kann aus einem beliebigen Fluid oder Fluidgemisch oder aus einem weichen, hoch-elastischen Material sein. Grundsätzlich kann die Membran alternativ oder ergänzend durch mindestens ein Abstandsprofil, beispielsweise mindestens einen Abstandswinkel von einer äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches beabstandet sein. Der Abstand zwischen der Membran, insbesondere einer Innenseite der Membran, und dem Durchsichtsbereich, insbesondere einer Außenseite des Durchsichtsbereich, kann minimal, insbesondere nur wenige Mikrometer bis Millimeter sein. Der Abstand ist vorzugsweise nur so groß, dass eine Bewegung der Membran gegenüber dem Durchsichtsbereich noch möglich ist. Der Durchsichtsbereich ist vorzugsweise in seiner Position starr, wird also nicht zur Bewegung angeregt. Die Beweglichkeit der Membran ist vorzugsweise durch eine Flexibilität ihres Werkstoffes begründet. Die Membran ist vorzugsweise in ihrem Randbereich und/oder entlang ihres Randbereiches relativ zu dem Durchsichtsbereich fixiert. Die restliche Oberfläche der Membran ist hingegen vorzugsweise relativ zu dem Durchsichtsbereich beweglich. Die Membran kann beispielsweise durch einen Rahmen und/oder einen Abstandshalter und/oder über eine sonstige Verbindung in ihrem Randbereich gegenüber dem Rahmen fixiert sein. Diese Fixierung ist vorzugsweise fluiddicht gegenüber einer Umgebung, so dass kein Fluid aus dem Zwischenraum zwischen dem Durchsichtsbereich und der Membran entweichen kann. Besonders bevorzugt umfasst die Fixierung eine oder mehrere Dichtungselemente. Die Anregungsschicht umfasst vorzugsweise ein Formgedächtnismaterial, das durch ein Steuersignal zur Formveränderung angeregt und vorzugsweise durch ein Gegensteuersignal wieder in seien vorbestimmte Ursprungsform verbracht werden kann. Das Formgedächtnismaterial kann beispielsweise mittels eines elektrischen oder elektromagnetischen oder mechanischen Signal zur Formveränderung angeregt werden. Derartige Materialen sind unter dem Begriff „smart materials“, also intelligente Materialen, bekannt.
  • Die Reinigungseinrichtung gemäß der Erfindung kann in ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch besonders bevorzugt zum Reinigen einer Frontscheibe und/oder einer Heckscheibe und/oder eines Scheinwerfers und/oder eines Durchsichtsbereiches eines Umfeldsensors und/oder eines sonstigen elektrischen und/oder elektronischen und/oder elektromagnetischen Bauteils, das an einem Kraftfahrzeug angeordnet oder in diesem integriert ist, eingesetzt sein. Bevorzugt umfasst ein Kraftfahrzeug mehrere erfindungsgemäße Durchsichtsanordnungen.
  • Grundsätzlich kann es sich bei dem Durchsichtsbereich um ein Fenster und/oder eine Linse und/oder eine Scheinwerferverkleidung und/oder eine Scheibe (z. B. um eine Frontscheibe und/oder eine Heckscheibe) handeln, die an einem Kraftfahrzeug angeordnet ist und beispielsweise für eine vorbestimmte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise transparent oder vollständig transparent ist. Der Durchsichtsbereich kann vorzugsweise aus einem Kunststoff oder Glas oder einem sonstigen zumindest teilweise transparenten Werkstoff gefertigt sein. Grundsätzlich ist es möglich, dass der Durchsichtsbereich beispielsweise als Fenster oder Linse in eine Öffnung des Flächenbauteils des erfindungsgemäßen Dachmoduls eingesetzt ist, durch das/die der mindestens eine Umfeldsensor hindurchblickt, um das Fahrzeugumfeld zu erfassen. Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, dass der Durchschnittsbereich integral in einem derartigen Flächenbauteil ausgebildet ist.
  • Die Steuereinrichtung kann grundsätzlich beabstandet von den restlichen Komponenten der Durchsichtsanordnung an irgendeiner Stelle eines Kraftfahrzeuges und/oder eines Dachmoduls vorgesehen sein. Die Steuereinrichtung kann grundsätzlich die Reinigungseinrichtung auch aus der Ferne, insbesondere kabellos steuern. Die Steuereinrichtung kann grundsätzlich auch in einer Kamerakontrolleinheit und/oder einer Sensorkontrolleinheit umfasst sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schicht ein Gas und/oder eine Flüssigkeit und/oder ein Flüssigkeits-Feststoffgemisch und/oder ein Gas-Feststoffgemisch und/oder einen flexiblen und/oder elastischen und/oder schaumförmigen und/oder schwammartigen Feststoff und/oder einen Formgedächtnisfeststoff, das/die in einen Zwischenraum zwischen dem Durchsichtsbereich und der Membran eingebracht ist. Der Zwischenraum ist vorzugsweise nach außen hin fluiddicht abgedichtet, so dass das Fluid aus dem Zwischenraum nicht entweichen kann. Es versteht sich, dass ein Fluideingang und/oder ein Fluidausgang vorgesehen sein kann, durch den der Zwischenraum in einen vorzugsweise in sich geschlossenen Fluidkreislauf eingebunden sein kann. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, ein Fluid und/oder ein Fluidgemisch durch den Zwischenraum zu leiten bzw. durchzuführen, um derart ein vorbestimmtes Bewegungsprofil des Fluides in dem Zwischenraum zu erwirken. In anderen Ausführungen kann der Zwischenraum gegenüber einer Außenumgebung auch hermetisch abgedichtet sein, so dass kein Fluid aus dem Zwischenraum entweichen oder in diesen gelangen kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Membran in eine alternierende und/oder gepulste und/oder getaktete und/oder frequente und/oder schwingende und/oder vibrierende Bewegung zu versetzen, durch die die Membran vorzugsweise dazu veranlasst ist, sich relativ zu dem Durchsichtsbereich, der vorzugsweise unbewegt bleibt, zumindest bereichsweise konvex und/oder konkav zu wölben, oder die Anregungsschicht in eine alternierende und/oder gepulste und/oder getaktete und/oder frequente und/oder schwingende und/oder vibrierende Bewegung zu versetzen, um die Anregungsschicht zumindest bereichsweise konvex und/oder konkav zu wölben. Auch andere Bewegungsarten und/oder Bewegungsprofile sind mit umfasst, so dass die Auflistung lediglich exemplarisch zu verstehen ist. Die Membran oder die Anregungsschicht kann vielmehr zur Ausführung eines jedweden vorbestimmten und/oder situationsoptimierten Bewegungsprofils veranlasst werden. Die Veranlassung der Membran oder der Anregungsschicht, eine vorbestimmte Bewegung und/oder einen vorbestimmten Bewegungsablauf auszuführen, kann vorzugsweise dadurch erfolgen, dass die Membran oder die Anregungsschicht unmittelbar oder mittelbar durch einen Bewegungsapplikator zu Bewegung veranlasst wird oder dass die Membran indirekt durch Beaufschlagung des Fluids mit einer Bewegung zum Mitbewegen veranlasst wird. Mit anderen Worten kann die Bewegung der Membran oder die Anregungsschicht alternierend und/oder schwingend und/oder vibrierend etc. erfolgen bzw. angesteuert werden. Vorzugsweise kann die Bewegung der Membran oder die Anregungsschicht auch zwischen konkav und konvex wechseln und/oder in eine vorbestimmte Richtung quer zur Oberfläche, d. h. konkav und/oder konvex, oder auch über die Membranfläche verteilt unterschiedlich erfolgen. Je nach Ausführung bzw. Fremdpartikelbelastung kann die Steuereinrichtung die Membran oder die Anregungsschicht dazu veranlassen, eine schnelle oder langsame Bewegung und/oder einen Bewegungsablauf, ggf. mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, d. h. einem vorbestimmten Geschwindigkeitsprofil folgend, auszuführen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Bewegung der Membran oder der Anregungsschicht in Abhängigkeit von einer Fremdpartikelmenge und/oder einer Fremdpartikelverteilung, insbesondere partiell-selektiv, zu steuern. Besonders bevorzugt kann die Steuereinrichtung beispielsweise nur einen Teilbereich der Membran oder der Anregungsschicht, insbesondere ein oder mehrere Membransegmente oder Anregungsschichtsegmente, in Bewegung versetzen, wohingegen die restliche Membran oder Anregungsschicht unbewegt bleibt. Hierdurch ist es möglich, partielle Verunreinigungen und/oder Fremdpartikelaufkommen auf der Außenoberfläche an Ort und Stelle zu entfernen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Reinigungseinrichtung mindestens eine Reinigungsdüse und/oder ein Wischerelement, die/das dazu eingerichtet ist/sind, auf der Außenoberfläche der Membran oder auf der Außenoberfläche der Anregungsschicht befindliche Fremdpartikel, die durch die Membranbewegung oder die Anregungsschichtbewegung angelöst sind, zu entfernen. Die Ansteuerung der Reinigungsdüse und/oder des Wischerelements erfolgt vorzugsweise durch die Steuereinrichtung. Besonders bevorzugt kann der Durchsichtsbereich darauf überprüft werden, ob Fremdpartikel auf der Außenoberfläche vorhanden sind, die im Falle eines Umfeldsensors beispielsweise einen Signalfluss stören und dadurch zu Fehlsignalen bzw. Störsignalen führen. Durch entsprechende Signalauswertung kann bei einem Umfeldsensor erkannt werden, wo sich Fremdpartikel auf dem Durchsichtsbereich befinden. In Antwort darauf veranlasst die Steuereinrichtung vorzugsweise eine Bewegung der Membran oder der Anregungsschicht. Danach erfolgt vorzugsweise nochmals ein Überprüfen, ob die Verunreinigung entfernt werden konnte. Konnte die Verunreinigung durch die Bewegung der Membran oder der Anregungsschicht alleine noch nicht entfernt werden, ist es bevorzugt, wenn die Steuereinrichtung veranlasst, dass zusätzlich noch die mindestens eine Reinigungsdüse und/oder das Wischerelement zugeschaltet wird, um die Verunreinigung bzw. die Fremdpartikel vorzugsweise restlos zu entfernen. Zumindest ein Ansteuern der Reinigungsdüse kann vorzugsweise ortsaufgelöst erfolgen, so dass die Reinigungsdüse beispielsweise in eine vorbestimmte Position bewegt wird, um eine vorbestimmte Stelle auf dem Durchsichtsbereich bzw. auf der Außenoberfläche der Membran oder der Anregungsschicht zu reinigen. Besonders bevorzugt ist also die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die mindestens eine Reinigungsdüse und/oder das Wischerelement in Abhängigkeit von einer Fremdpartikelmenge und/oder einer Fremdpartikelverteilung auf der Außenoberfläche der Membran zu aktivieren. Mit anderen Worten ist es möglich, dass eine Kombination aus einer Bewegung der Membran oder der Anregungsschicht und einer Applizierung eines Reinigungsfluides durch mindestens eine Reinigungsdüse und/oder einem Abwischen der Membranoberfläche oder der Anregungsschichtoberfläche durch ein Wischerelement erfolgt. Die Reinigungsdüse und/oder das Wischerelement wird/werden dann koordiniert zum Einsatz gebracht, um die Reinigungseffektivität weiter zu erhöhen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Fremdpartikel organische und/oder anorganische Partikel, insbesondere Schmutzpartikel und/oder Insekten und/oder Wassertropfen und/oder Schnee und/oder Eiskristalle.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Durchsichtsanordnung eine Heizeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Durchsichtsbereich zu heizen, wobei die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung in Abhängigkeit von einer Fremdpartikelmenge und/oder einer Fremdpartikelverteilung und/oder einer Membranbewegung und/oder einer Anregungsschichtbewegung zu steuern und/oder die Membranbewegung oder die Anregungsschichtbewegung in Abhängigkeit und/oder in einem Zusammenspiel mit und/oder von einer Heizleistung und/oder einer Heizzeit der Heizeinrichtung zu steuern. Anstatt wie üblich Eis, Schnee und/oder Matsch durch ein Beheizen der Oberfläche vollständig schmelzen und/oder abfließen zu lassen, was stets eine hohe Heizleistung und relativ viel Zeit benötigt, kann ein derartiger Belag (Eis und/oder Schnee und/oder Matsch) nur an der Oberfläche der Membran oder an der Oberfläche der Anregungsschicht gelockert und/oder aufgebrochen und/oder (an-)gelöst werden, was viel weniger Heizleistung benötigt und verhältnismäßig schnell, d. h. in wenigen Sekunden, wirkt. In einem direkten Anschluss, also nach einem kurzen Heizen bzw. Anschmelzen, kann die Verunreinigung dann beispielsweise durch einen Luftstoß und/oder einen Luftjet und/oder durch einen anderen Fluidstoß und/oder Fluidjet (bspw. Wasser oder eine Reinigungslösung) entfernt werden. Im Ergebnis wird eine erheblich verringerte Heizleistung zur Befreiung von Eis, Schnee oder Matsch benötigt, als wenn dies nur durch Heizen und ein damit verbundenes vollständiges Aufschmelzen und Abfließen erzielt werden würde. Aufgrund der geringeren nötigen Heizleistung sind gegenüber dem Stand der Technik deutlich weniger bis gar keine Heizdrähte am Durchsichtsbereich anzuordnen. Alternativ oder ergänzend können die einzelnen Heizdrähte und/oder eine betreffende Heizbeschichtung gegenüber dem Stand der Technik dünner dimensioniert werden, da weniger Heizleistung (die abhängig vom Querschnitt ist) benötigt wird. Die kleiner ausgeführten Heizdrähte führen zu einer verringerten optischen Störgröße für den Umfeldsensor und/oder eine Beleuchtungseinrichtung. Hierdurch wird insbesondere eine Umfeldsensortransmission durch den Durchsichtsbereich verbessert, was sich wiederum positiv auf die Sensorperformance auswirkt. Je nach Größe des Durchsichtbereichs ist unter Umständen eine Anordnung der Heizelemente um den Durchsichtbereich herum, d. h. außerhalb des eigentlichen Sensordurchsichtsbereiches, ausreichend. Insgesamt wird ein durch die Heizeinrichtung grundsätzlich hervorgerufener optischer Störeffekt verringert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Reinigungseinrichtung mindestens eine Pumpe und/oder mindestens ein Regelventil und/oder mindestens einen Kompressor und/oder eine Stromquelle und/oder Spannungsquelle und/oder Energiequelle, beispielsweise für eine Anregung des Formgedächtnismaterials. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die mindestens eine Pumpe und/oder das mindestens ein Regelventil und/oder den mindestens einen Kompressor anzusteuern, um ein die Fluidschicht bildendes Fluid innerhalb des Zwischenraumes zu bewegen. Besonders bevorzugt umfasst der fluidgefüllte Zwischenraum, der sich zwischen dem Durchsichtsbereich und der Membran befindet, mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, das Fluid durch den Zwischenraum zu bewegen, um derart die Bewegung der Membran zu veranlassen. Die Steuereinrichtung kann bevorzugt dazu ausgebildet sein, das Fluid in eine alternierende und/oder gepulste und/oder getaktete und/oder frequente und/oder schwingende und/oder vibrierende Bewegung zu versetzen. Dies kann im Falle eines flüssigen Fluides beispielsweise durch ein Öffnen und Schließen des Regelventils und/oder durch ein wechselndes Einschalten und Ausschalten der Pumpe erfolgen. Im Falle eines gasförmigen Fluides kann dies beispielsweise durch ein Öffnen und Schließen des Regelventils und/oder durch ein wechselndes Einschalten und Ausschalten des Kompressors erfolgen. Die Bewegung des Fluides wird über die Grenzschicht zwischen dem Fluid und der Innenseite der Membran auf diese übertragen, so dass die Membran über diese indirekte Anregung vorzugsweise in eine alternierende und/oder gepulste und/oder getaktete und/oder frequente und/oder schwingende und/oder vibrierende Bewegung versetzt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Reinigungseinrichtung mindestens eine piezoelektrische und/oder magnethubbasierte und/oder vibrationsgebende Anregungseinrichtung bzw. einen Bewegungsapplikator, die bzw. der mit der Membran und/oder der Schicht oder der Anregungsschicht bewegungsübertragend gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die mindestens eine piezoelektrische und/oder magnethubbasierte und/oder vibrationsgebende Anregungseinrichtung zur Ausführung einer vorbestimmten Bewegung zu veranlassen. Die Bewegung der Anregungseinrichtung wird vorzugsweise durch die Kopplung zuerst auf ein Fluid der Schicht und über dieses dann auf die Membran übertragen oder durch die Kopplung mit der Membran oder der Anregungsschicht direkt auf die Membran oder die Anregungsschicht übertragen. Durch die Anregungseinrichtung wird somit die vorbestimmte Bewegung der Membran oder der Anregungsschicht veranlasst bzw. initiiert. Die Anregungseinrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, zu vibrieren und/oder eine sonstige Bewegung auszuführen, die in Form von Schallwellen auf das Fluid und/oder auf die Membran oder die Anregungsschicht übertragen wird. Ist die Anregungseinrichtung direkt mit der Membran oder der Anregungsschicht gekoppelt, wird ihre Bewegung vorzugsweise unmittelbar auf die Membran oder die Anregungsschicht übertragen, so dass kein Verlust durch eine zwischengeschaltete Medienübertragung auftritt. Die Anregungseinrichtung kann beispielsweise ein elektromagnetisches Vibrationselement und/oder mindestens einen Piezoaktuator umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Anregungseinrichtung mindestens einen Transistor und/oder einen Kondensator und/oder sonstige elektromagnetische Schaltelemente umfassen.
  • Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ebenfalls versteht es sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele sich in äquivalenter oder zumindest ähnlicher Art und Weise auf sämtliche Ausführungen der Erfindung beziehen, ohne für dieses separat genannt zu werden.
  • Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeuges mit einer Fahrzeugkarosserie und einem Dachmodul mit einer erfindungsgemäßen Durchsichtsanordnung;
    • 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung;
    • 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung;
    • 4 eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung;
    • 5 eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung; und
    • 6 eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung;
    • 7 eine Darstellung gemäß dem Stand der Technik.
  • In 1 ist ein Fahrzeugdach 100 eines Kraftfahrzeuges 1000 dargestellt, das ein Dachmodul 10 umfasst. Das Dachmodul 10 umfasst ein Flächenbauteil 12 zur Bildung einer Dachhaut 14 des Fahrzeugdaches 100. In einem in einer Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet frontseitigen Bereich des Fahrzeugdaches 100 bzw. des Dachmoduls 10 ist symmetrisch zu der Fahrzeuglängsrichtung x ein Umfeldsensor 16 angeordnet. Der Umfeldsensor 16 ist unmittelbar hinter einem vorderen Querholm 102 angeordnet, der einen dachseitigen Windlauf des Fahrzeuges definiert. Das Dachmodul 10 ist vorzugsweise als Baueinheit in einem Dachrahmen 104 des Fahrzeuges 1000 angeordnet bzw. auf zwei Querholme 102 sowie zwei Längsholme 106, durch die der Dachrahmen 104 gebildet ist, aufgesetzt. Das Dachmodul 10 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein Panoramadach 108 auf. Die Fahrzeuglängsrichtung x ist orthogonal zu einer Fahrzeugbreitenrichtung y ausgerichtet, wie aus 1 hervorgeht.
  • Erfindungsgemäß weist das Dachmodul 10 bzw. das Kraftfahrzeug 1000 eine Durchsichtsanordnung 11 auf. Der Umfeldsensor 16 blickt durch einen Durchsichtsbereich 18 der Durchsichtsanordnung 11. Der Durchsichtsbereich 18 ist an einem Gehäuse 17 des Umfeldsensors 16 vorgesehen. Alternativ oder ergänzend kann ein derartiger Durchsichtsbereich 18 an dem Flächenbauteil 12 angeordnet oder durch dieses ausgebildet sein (siehe 2 bis 6). Der Durchsichtsbereich 18 kann beispielsweise aus einem vorzugsweise bruchsicheren Kunststoff oder Glas oder einem sonstigen (teiltransparenten Material hergestellt sein. Gemäß 1 ist der Umfeldsensor 16 mitsamt seinem Gehäuse 17 ein- und ausfahrbar in einer Öffnung der Dachhaut 14 angeordnet, wobei auf die verwendete Antriebsmechanik nicht näher eingegangen wird. Der Umfeldsensor 16 ist vorliegend ein Lidar-Sensor, der zur Erfassung der Fahrzeugumgebung durch den Durchsichtsbereich 18 elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann. Es können auch andere Sensortypen, z. B. (Multidirektional-)Kameras, Ultraschallsensoren, Lasersensoren, Radarsensoren etc. zum Einsatz kommen. Die erfindungsgemäße Durchsichtsanordnung 11 kann alternativ oder ergänzend zu dem Umfeldsensor 16 auch bei anderen elektrischen und/oder elektromagnetischen und/oder elektromechanischen Bauteilen, beispielsweise für eine Lichtquelle und/oder eine Antenne und/oder ein Antennenmodul, zum Einsatz kommen. Der Umfeldsensor 16 ist entlang einer optischen Achse 20 ausgerichtet, die im Falle von 1 parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet ist. Der Umfeldsensor 16 umfasst ein sich im Wesentlichen kegelförmig um die optische Achse 20 erstreckendes Blickfeld 21 (siehe 2 und 3), in dem der Umfeldsensor 16 die Umgebung des Fahrzeuges 1000 erfassen kann. Der Umfeldsensor 16 ist vorliegend an einer Rahmenstruktur 110 angeordnet.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Durchsichtsanordnung 11 eine Reinigungseinrichtung 22. Die Reinigungseinrichtung 22 umfasst erfindungsgemäß eine Membran 23 sowie vorteilhafterweise mindestens eine Reinigungsdüse 24 sowie eine Auswerte- und Steuereinrichtung 26.
  • Ferner umfasst die Durchsichtsanordnung 11 eine Steuereinrichtung 26, die vorliegend über ein oder mehrere Kabel oder kabellos mit der mindestens einen Reinigungsdüse 24 sowie mit dem Umfeldsensor 16 kommunikativ verbunden ist. Derart können beispielsweise Sensorsignale und/oder Steuerbefehle zwischen den jeweiligen Komponenten kommuniziert werden. Die Steuereinrichtung 26 ist dazu ausgebildet, die Membran 23 relativ zu dem Durchsichtsbereich 18 in eine vorbestimmte Bewegung zu versetzen, so dass Fremdpartikel 28, die sich auf einer Außenoberfläche 30 der Membran 23 befinden, angelöst und/oder abgelöst und/oder entfernt werden können. Bei den Fremdpartikeln 28 kann es sich beispielsweise um organische und/oder anorganische Partikel, insbesondere Schmutzpartikel und/oder Insekten und/oder Wassertropfen und/oder Schnee und/oder Eiskristalle handeln. In 2 bilden die Fremdpartikel 28 eine Eisschicht auf dem Durchsichtsbereich 18 bzw. der Außenoberfläche 30 der Membran 23 aus. Durch diese Eisschicht ist die Durchsicht durch den Durchsichtsbereich 18 für den Umfeldsensor 16 gestört und ggf. nicht mehr möglich, so dass eine Reinigung und/oder Enteisung des Durchsichtsbereiches 18 notwendig ist.
  • Im Stand der Technik kommt hierzu beispielsweise eine Heizeinrichtung 32 zum Einsatz (siehe 7). Diese Heizeinrichtung 32 umfasst im Stand der Technik eine Vielzahl von Heizdrähten, die innerhalb des Durchsichtsbereiches 18 verlaufen und grundsätzlich als Störgröße für den Umfeldsensor 16 fungieren. Dies ist jedoch ein notwendiges Übel, das hinzunehmen war, da ansonsten eine Enteisung des Durchsichtsbereiches 18 nicht gewährleistet werden konnte.
  • Erfindungsgemäß kann die Heizeinrichtung 32 im Vergleich zum Stand der Technik deutlich weniger Heizdrähte 33 umfassen, da nämlich neben der Heizeinrichtung 32 noch die bewegliche Membran 23 der Reinigungseinrichtung 22 zur Reinigung und/oder Enteisung zur Verfügung steht. In Falle der 2 und 3 sind Heizdrähte 33 nur noch in einem Randbereich des Durchsichtsbereich 18 vorgesehen und stören dabei das Blickfeld 21 des Umfeldsensors 16 nicht mehr. Die Heizleistung reicht dennoch aus, da das Eis nur angetaut werden muss. Danach kann das Eis durch die Anregung der Membranbewegung abgeschüttelt und vorzugsweise entfernt werden. Das Entfernen des Eises kann beispielsweise noch durch die optionale Reinigungsdüse 24 unterstützt werden, die besonders bevorzugt eine angewärmtes Reinigungsfluid auf die Eisschicht spritzt und diese somit weiter taut und/oder sogar die sich lösenden Eisstücke entfernt. Die Steuereinrichtung 26 ist vorzugsweise auch mit der Heizeinrichtung 32 verbunden. In 3 ist ein Reinigungsstadium angezeigt, bei dem sich die Eischicht bereits aufgelöst hat und somit nur noch die Fremdpartikel 28 von dem Durchsichtsbereich 18 bzw. der Außenoberfläche 30 der Membran 23 entfernt werden müssen. Dieses Entfernen kann auch durch ein positionsspezifisches Ansteuern der Reinigungsdüse 24 erfolgen. Hierzu kann die Reinigungsdüse 24 beispielsweise um eine oder mehrere Achsen rotiert oder entlang einer oder mehrerer Achsen bewegt werden, um eine vorbestimmte Position auf dem Durchsichtsbereich 18 oder sogar außerhalb des Durchsichtsbereiches 18 mit Reinigungsfluid zu besprühen (siehe beispielhaft 3). Diese ortsaufgelöste Steuerung der Reinigungsdüse 24 kann vorzugsweise rückgekoppelt mit der Auswertung des von dem Umfeldsensor 16 erzeugten Sensorsignals erfolgen, in dem die Fremdpartikel 28 vorzugsweise als Störsignale ortsaufgelöst erfasst sind. Dadurch, dass aus dem Sensorsignal auswertbar ist, wo genau sich eine Verunreinigung auf dem Durchsichtsbereich 18 befindet, ist es möglich, das durch die mindestens eine Reinigungsdüse 24 versprühte Reinigungsfluid ortsaufgelöst auf diese Stelle zu richten, um den betreffenden Fremdpartikel 28 zu entfernen. Eine derartige ortsaufgelöste Steuerung erfolgt vorzugsweise auch bezüglich der Steuerung der Membranbewegung, auf die im Folgenden noch näher eingegangen wird.
  • In den 4 bis 6 sind jeweils Detailansichten der erfindungsgemäßen Durchsichtsanordnung 11 mit der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung 22 dargestellt. Die bevorzugt vorgesehene Heizeinrichtung ist in den Figuren nicht dargestellt, kann jedoch in anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein. Die Reinigungseinrichtung 22 weist die Membran 23 auf, die mittels einer Schicht 34, vorliegend einer Fluidschicht von einer Oberfläche des Durchsichtsbereiches 18 beabstandet angeordnet ist. Alternativ kann der Durchsichtsbereich auch zumindest an seiner äußeren Oberfläche eine Anregungsschicht umfassen, die dazu ausgebildet ist, durch ein Steuersignal eine Form- und/oder Volumen- und/oder Dickenveränderung auszuführen. Alternativ kann der Durchsichtsbereich auch durch die Anregungsschicht ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung 26 ist dazu ausgebildet, die Membran 23 relativ zu dem Durchsichtsbereich 18 in eine vorbestimmte Bewegung zu versetzen, so dass die Fremdpartikel 28, die sich auf der Außenoberfläche 30 der Membran 23 befinden, angelöst und/oder abgelöst und/oder entfernt werden können. Die Beweglichkeit der Membran 23 ist exemplarisch mittels eines Doppelpfeils angedeutet. Die Fluidschicht 34 umfasst ein Gas und/oder eine Flüssigkeit und/oder ein Flüssigkeits-Feststoffgemisch, das/die in einen Zwischenraum 35 zwischen dem Durchsichtsbereich 18 und der Membran 23 eingebracht ist und dort die Fluidschicht 34 bildet. Alternativ oder ergänzend kann die Schicht 34 auch ein elastisches und/oder sehr weiches, bewegliches Material umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Schicht 34 ein Feststoff-Fluid-Gemisch umfassen, und insbesondere schaumförmig und/oder schwammförmig und/oder poröse ausgebildet sein.
  • Die Steuereinrichtung 26 ist dazu ausgebildet, die Membran 23 in eine alternierende und/oder gepulste und/oder getaktete und/oder frequente und/oder schwingende und/oder vibrierende und/oder schlagartige und/oder sprungartige und/oder explosionsartige Bewegung zu versetzen, durch die die Membran 23 vorzugsweise dazu veranlasst ist, sich relativ zu dem Durchsichtsbereich 18 zumindest bereichsweise und/oder mehrfach konvex und/oder mehrfach konkav zu wölben. Die Steuereinrichtung 26 ist dazu ausgebildet, die Bewegung der Membran 23 in Abhängigkeit von einer Fremdpartikelmenge und/oder einer Fremdpartikelverteilung, insbesondere partiell-selektiv, zu steuern.
  • Die erfindungsgemäße Bewegung der Membran 23 relativ zu dem unbewegten Durchsichtsbereich 18 kann auf verschiedene Arten ermöglicht werden. Beispielsweise kann die Reinigungseinrichtung 22 mindestens eine piezoelektrische und/oder magnethubbasierte und/oder vibrationsgebende Anregungseinrichtung 36 umfassen, die mit der Membran 23 und/oder dem Fluid bzw. der Fluidschicht 34 bewegungsübertragend gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung 26 ist dazu ausgebildet, die mindestens eine piezoelektronische und/oder magnethubbasierte und/oder vibrationsgebende Anregungseinrichtung 36 zur Ausführung einer vorbestimmten Bewegung und/oder eines vorbestimmten Bewegungsprofils zu veranlassen, durch die wiederum die vorbestimmte Bewegung der Membran 23 indirekt über das in Bewegung versetzte Fluid oder direkt über die Bewegungskopplung mit der Anregungseinrichtung 36 veranlasst wird. Die Membran 23 ist vorliegend über ein Rahmenelement 37 randseitig mit dem Durchsichtsbereich 18 verbunden, kann sich jedoch in der sonstigen Freifläche gegenüber dem Durchsichtsbereich 18 in mindestens einem Freiheitsgrad bewegen.
  • In 4 ist beispielhaft eine piezoelektronische Anregungseinrichtung 36 gezeigt, durch die unmittelbar die Membran 23 zu einer Bewegung anregt werden kann. Die Anregungseinrichtung 36 ist dabei vergrößert dargestellt. In 5 ist eine magnethubbasierte Anregungseinrichtung 36 angezeigt, durch die das Fluid bzw. die Fluidschicht 34 in Bewegung versetzt und dadurch wiederum die Membran 23 zu einer Bewegung anregt werden kann.
  • In der in 6 gezeigten Ausführungsform umfasst die Reinigungseinrichtung 22 mindestens eine Pumpe 38. Die Steuereinrichtung 26 ist dazu ausgebildet, die mindestens eine Pumpe 38 anzusteuern, um ein die Fluidschicht 34 bildendes Fluid innerhalb des Zwischenraumes 35 zu bewegen. Alternativ oder ergänzend zu der Pumpe 38 kann auch mindestens ein Regelventil und/oder mindestens ein Kompressor zum Einsatz kommen. Der fluidgefüllte Zwischenraum 35 kann mindestens einen Einlass 39 und mindestens einen Auslass 40 umfassen. Die Steuereinrichtung 26 ist dazu ausgebildet, das Fluid durch den Zwischenraum 35 zu bewegen, um derart die Bewegung der Membran 23 zu veranlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Dachmodul
    11
    Durchsichtsanordnung
    12
    Flächenbauteil
    14
    Dachhaut
    16
    Umfeldsensor
    17
    Gehäuse
    18
    Durchsichtsbereich
    20
    optische Achse
    21
    Blickfeld
    22
    Reinigungseinrichtung
    23
    Membran
    24
    Reinigungsdüse
    26
    Steuereinrichtung
    28
    Fremdpartikel
    30
    Außenoberfläche der Membran
    32
    Heizeinrichtung
    33
    Heizdraht
    34
    Schicht, insbesondere Fluidschicht
    35
    Zwischenraum
    36
    Anregungseinrichtung
    37
    Rahmenelement
    38
    Pumpe
    39
    Einlass
    40
    Auslass
    100
    Fahrzeugdach
    102
    Querholm
    104
    Dachrahmen
    106
    Längsholm
    108
    Panoramadach
    110
    Rahmenstruktur
    1000
    Kraftfahrzeug
    x
    Fahrzeuglängsrichtung
    y
    Fahrzeugbreitenrichtung

Claims (15)

  1. Durchsichtsanordnung (11) für einen Umfeldsensor (16) eines Kraftfahrzeuges (1000), umfassend mindestens einen Durchsichtsbereich (18), eine Steuereinrichtung (26) und eine Reinigungseinrichtung (22) zum Reinigen des Durchsichtsbereiches (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (22) eine Membran (23) aufweist, die mittels einer Schicht (34) von einer äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches (18) beabstandet angeordnet ist, oder dass der Durchsichtsbereich (18) zumindest an seiner äußeren Oberfläche eine formveränderliche und/oder volumenveränderliche und/oder dickenveränderliche Anregungsschicht, insbesondere eine Anregungsschicht, die ein Formgedächtnismaterial aufweist, umfasst, wobei die Steuereinrichtung (26) dazu ausgebildet ist, die Membran (23) relativ zu der äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches (18) oder die formveränderliche und/oder volumenveränderliche und/oder dickenveränderliche Anregungsschicht in eine vorbestimmte Bewegung zu versetzen, so dass Fremdpartikel (28), die sich auf einer Außenoberfläche (30) der Membran (23) befinden, angelöst und/oder abgelöst und/oder entfernt werden können.
  2. Durchsichtsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (34) ein Gas und/oder eine Flüssigkeit und/oder ein Flüssigkeits-Feststoffgemisch und/oder ein Gas-Feststoffgemisch und/oder einen flexiblen und/oder elastischen und/oder schaumförmigen und/oder schwammartigen Feststoff und/oder einen Formgedächtnisfeststoff umfasst, das/die in einen Zwischenraum (35) zwischen dem Durchsichtsbereich (18) und der Membran (23) eingebracht ist.
  3. Durchsichtsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) dazu ausgebildet ist, die Membran (23) in eine alternierende und/oder gepulste und/oder getaktete und/oder frequente und/oder schwingende und/oder vibrierende Bewegung zu versetzen, durch die die Membran (23) vorzugsweise dazu veranlasst ist, sich relativ zu dem Durchsichtsbereich (18) zumindest bereichsweise konvex und/oder konkav zu wölben, oder die Anregungsschicht in eine alternierende und/oder gepulste und/oder getaktete und/oder frequente und/oder schwingende und/oder vibrierende Bewegung zu versetzen, um die Anregungsschicht zumindest bereichsweise konvex und/oder konkav zu wölben.
  4. Durchsichtsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) dazu ausgebildet ist, die Bewegung der Membran (23) oder der Anregungsschicht in Abhängigkeit von einer Fremdpartikelmenge und/oder einer Fremdpartikelverteilung, insbesondere partiell-selektiv, zu steuern.
  5. Durchsichtsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (22) mindestens eine Reinigungsdüse (24) und/oder ein Wischerelement umfasst, die/das dazu eingerichtet ist/sind, auf der Außenoberfläche der Membran (23) oder auf der Außenoberfläche der Anregungsschicht befindliche Fremdpartikel (28), die durch die Membranbewegung oder die Anregungsschichtbewegung angelöst sind, zu entfernen.
  6. Durchsichtsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Reinigungsdüse (24) und/oder das Wischerelement in Abhängigkeit von einer Fremdpartikelmenge und/oder einer Fremdpartikelverteilung auf der Außenoberfläche der Membran (23) oder auf der Außenoberfläche der Anregungsschicht zu aktivieren.
  7. Durchsichtsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdpartikel (28) organische und/oder anorganische Partikel, insbesondere Schmutzpartikel und/oder Insekten und/oder Wassertropfen und/oder Schnee und/oder Eiskristalle, umfassen.
  8. Durchsichtsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Heizeinrichtung (32) umfasst, die dazu ausgebildet ist, den Durchsichtsbereich (18) zu heizen, wobei die Steuereinrichtung (26) vorzugsweise dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung (32) in Abhängigkeit von einer Fremdpartikelmenge und/oder einer Fremdpartikelverteilung und/oder einer Membranbewegung und/oder einer Anregungsschichtbewegung zu steuern und/oder die Membranbewegung oder die Anregungsschichtbewegung in Abhängigkeit von einer Heizleistung und/oder einer Heizzeit der Heizeinrichtung (32) zu steuern.
  9. Durchsichtsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (22) mindestens eine Pumpe (38) und/oder mindestens ein Regelventil und/oder mindestens einen Kompressor umfasst und die Steuereinrichtung (26) dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Pumpe (38) und/oder das mindestens eine Regelventil und/oder den mindestens einen Kompressor anzusteuern, um ein die Fluidschicht (34) bildendes Fluid innerhalb des Zwischenraumes (35) zu bewegen.
  10. Durchsichtsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der fluidgefüllte Zwischenraum (35) mindestens einen Einlass (39) und mindestens einen Auslass (40) umfasst und die Steuereinrichtung (26) dazu ausgebildet ist, das Fluid durch den Zwischenraum (35) zu bewegen, um derart die Bewegung der Membran (23) zu veranlassen.
  11. Durchsichtsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (22) mindestens eine piezoelektrische und/oder magnethubbasierte und/oder vibrationsgebende Anregungseinrichtung (36) umfasst, die mit der Membran (23) und/oder der Schicht (34) oder der Anregungsschicht bewegungsübertragend gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung (26) dazu ausgebildet ist, die mindestens eine piezoelektrische und/oder magnethubbasierte und/oder vibrationsgebende Anregungseinrichtung (36) zur Ausführung einer vorbestimmten Bewegung zu veranlassen, durch die die vorbestimmte Bewegung der Membran (23) und/oder der Schicht (34) oder der Anregungsschicht veranlasst wird.
  12. Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdaches (100) an einem Kraftfahrzeug (1000) mit einem Flächenbauteil (12), das zumindest bereichsweise eine Dachhaut (14) des Fahrzeugdaches (100) bildet, die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls (10) fungiert, mindestens einer Durchsichtsanordnung (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche und mindestens einem Umfeldsensor (16), der dazu eingerichtet ist, zumindest durch den Durchsichtsbereich (18) elektromagnetische Signale zu senden und/oder zu empfangen, um derart ein Fahrzeugumfeld zu erfassen, wobei der Durchsichtsbereich (18) an dem Flächenbauteil (12) angeordnet oder in dem Flächenbauteil (12) integriert ist oder wobei der Durchsichtsbereich (18) an einem Gehäuse des mindestens einen Umfeldsensors (16) angeordnet oder in dem Gehäuse integriert ist.
  13. Kraftfahrzeug (1000) mit einer Fahrzeugkarosserie (102, 104, 106) und einem Dachmodul (10) nach Anspruch 12, das als Baueinheit an der Fahrzeugkarosserie (102, 104, 106) angeordnet ist.
  14. Kraftfahrzeug (1000), umfassend mindestens eine Durchsichtsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und mindestens einen Umfeldsensor (16), der dazu eingerichtet ist, zumindest durch den Durchsichtsbereich (18) elektromagnetische Signale zu senden und/oder zu empfangen, um derart ein Fahrzeugumfeld zu erfassen.
  15. Verfahren zum Reinigen mindestens eines Durchsichtsbereiches (18) eines Kraftfahrzeugs (1000) durch eine Reinigungseinrichtung (22), die eine bewegliche Membran (23) aufweist, die mittels einer Schicht (34) von einer äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches (18) beabstandet angeordnet ist, oder dass der Durchsichtsbereich (18) zumindest an seiner äußeren Oberfläche eine formveränderliche und/oder volumenveränderliche und/oder dickenveränderliche Anregungsschicht, insbesondere eine Anregungsschicht, die ein Formgedächtnismaterial aufweist, umfasst, wobei das Verfahren mindestens den folgenden Schritt umfasst: Veranlassen einer Bewegung der mindestens einen Membran (23), derart dass sich diese relativ zu der äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches (18) mit einem vorbestimmten Bewegungsprofil bewegt, oder Veranlassen einer Bewegung der mindestens einen formveränderlichen und/oder volumenveränderlichen und/oder dickenveränderlichen Anregungsschicht, derart dass sich diese relativ zu der äußeren Oberfläche des Durchsichtsbereiches (18) mit einem vorbestimmten Bewegungsprofil bewegt, um derart Fremdpartikel (28), die sich auf einer Außenoberfläche (30) der Membran (23) befinden, anzulösen und/oder abzulösen und/oder zu entfernen.
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