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Stand der Technik
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Es sind bereits Sensorreinigungsvorrichtungen zu einer Reinigung eines LiDAR-Sensors eines Fahrzeugs mit zumindest einem Wischerantriebsgehäuse, mit zumindest einem zumindest teilweise außerhalb des Wischerantriebsgehäuses angeordneten Wischer, welcher dazu eingerichtet ist, das Sensorfeld durch eine Wischbewegung zu reinigen, und mit zumindest einem Wischeraufnahmeelement zu einer Übertragung einer Antriebsbewegung von der Wischerantriebseinheit zu dem Wischer, vorgeschlagen worden. Häufig sind die bekannten LiDAR-Sensoren hinter Windschutzscheiben von Fahrzeugen angeordnet, welche bereits einen Scheibenwischer zur Reinigung der Windschutzscheibe im Bereich eines Sichtfelds eines Fahrers besitzen. Bei LiDAR-Sensoren, die außerhalb der Windschutzscheibe des Fahrzeugs angeordnet sind, sind eigene speziell für den LiDAR-Sensor vorgesehene Sensorreinigungsvorrichtungen erforderlich. Der LiDAR-Sensor benötigt für eine Sicherstellung einer Funktionsfähigkeit ein ständig sauberes Sichtfeld, welches frei ist von Verschmutzungen durch Teilchen und durch Flüssigkeitstropfen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Sensorreinigungsvorrichtung zu einer Reinigung eines Sensorfelds eines Sensors, insbesondere eines LiDAR-Sensors, eines Fahrzeugs, mit zumindest einem Wischerantriebsgehäuse, welches zumindest eine Wischerantriebseinheit zumindest zu einem Großteil umhaust, mit zumindest einem zumindest teilweise außerhalb des Wischerantriebsgehäuses angeordneten Wischer, welcher dazu eingerichtet ist, das Sensorfeld durch eine, insbesondere ausschließlich translatorische, Wischbewegung, zu reinigen, und mit zumindest einem Wischeraufnahmeelement zu einer Übertragung einer Antriebsbewegung von der Wischerantriebseinheit zu dem Wischer.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Sensorreinigungsvorrichtung eine zumindest zu einer zumindest wasserdichten, insbesondere flüssigkeitsdichten, vorzugsweise fluiddichten, Abdichtung des Wischerantriebsgehäuses eingerichtete Dichteinheit umfasst, welche zumindest eine bewegbare Durchtrittsöffnung für das Wischeraufnahmeelement und/oder für den Wischer aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft eine hohe Robustheit und/oder eine hohe Zuverlässigkeit von Wischer-Sensorreinigungssystemen, insbesondere von Wischer-Sensorreinigungssystemen mit Waschwassersprüheinheiten, gewährleistet werden. Vorteilhaft kann eine Verwendung eines, insbesondere gegenüber einem rotierten Wischersystem vorteilhaft kompakten, translatorisch bewegten Wischers zur Reinigung von Sensorfeldern ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine, insbesondere vorteilhaft kompakte, Sensorreinigungsvorrichtung mit einem translatorisch bewegten Wischer, welche eine hohe Dichtigkeit gegenüber einem Flüssigkeitseintritt aufweist, erhalten werden.
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Der Sensor, insbesondere der LiDAR (Light Detection and Ranging)-Sensor, ist dazu eingerichtet, zumindest einen Teil einer Umgebung des Fahrzeugs, dem er zugeordnet ist, zu erfassen und/oder abzutasten. Vorzugsweise ist der Sensor als ein Fahrassistenzsensor für Fahrzeuge, deren Fahrbetrieb zumindest teilweise durch Fahrassistenzsysteme unterstützt ist, oder für vollständig autonom fahrende Fahrzeuge, ausgebildet. Insbesondere erfasst der Sensor die Umgebung des Fahrzeugs innerhalb eines von dem Sensor ausgehenden Sensorblickfelds. Das Sensorfeld des Sensors ist insbesondere durch einen Querschnitt durch das Sensorblickfeld des Sensors, insbesondere im Bereich einer Sensorabdeckung oder eines Sensorgehäuses des Sensors, ausgebildet. Das Sensorgehäuse kann getrennt oder einstückig mit dem Wischerantriebsgehäuse ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Sensorfeld zumindest teilweise durch das Sensorgehäuse des Sensors ausgebildet. Das Sensorfeld, insbesondere die Oberfläche des Sensorgehäuses des Sensors im Bereich des Sensorfelds, kann dabei eben oder gekrümmt ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Sensorfeld jedoch eben ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich das Sensorfeld über weniger als 50% eines horizontalen Gesamtumfangs des Sensorgehäuses. Unter „vorgesehen“ und/oder unter „eingerichtet“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Das Fahrzeug kann als ein Landfahrzeug, beispielsweise ein Straßenfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug, als ein Wasserfahrzeug, beispielsweise ein Schiff oder ein Amphibienfahrzeug, oder als ein Luftfahrzeug, beispielsweise ein Flugzeug, ein Luftschiff oder eine Drohne ausgebildet sein. Die Wischerantriebseinheit umfasst zumindest einen elektrischen Motor, welcher als ein Spindelantrieb, als ein Rotationsantrieb oder als ein Linearantrieb ausgebildet sein kann. Vorzugsweise ist der elektrische Motor als ein, vorteilhaft besonders kompakt ausbildbarer und/oder besonders verschleißarmer, elektrisch kommutierter Gleichstrommotor ausgebildet. Zudem ist denkbar, dass die Wischerantriebseinheit ein zwischen einem Abtrieb des elektrischen Motors und dem Wischer zwischengeschaltetes Getriebe umfasst. Unter einem „Großteil“ soll insbesondere 51%, vorzugsweise 66%, bevorzugt 75%, vorteilhaft 85% und besonders bevorzugt 95% verstanden werden. Insbesondere ist denkbar, dass das Wischerantriebsgehäuse die Wischerantriebseinheit vollständig umhaust. Insbesondere ist denkbar, dass das Sensorgehäuse den Sensor vollständig umhaust. Alternativ ist ebenfalls denkbar, dass das Sensorgehäuse lediglich die Sensorabdeckung ausbildet, welche das Sensorblickfeld des Sensors nach außen hin abdeckt. Insbesondere ist das Sensorgehäuse und/oder das Wischerantriebsgehäuse zumindest im Wesentlichen wasserdicht, insbesondere flüssigkeitsdicht, vorzugsweise flüssigkeitsdicht, ausgebildet. Vorzugsweise ist das Sensorgehäuse zudem staubdicht.
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Insbesondere ist der Wischer analog zu einem aus dem Stand der Technik bekannten Scheibenwischer für Fahrzeugscheiben ausgebildet. Insbesondere umfasst der Wischer einen Wischgummi, welcher zur Reinigung des Sensorfelds über das Sensorfeld gewischt wird. Insbesondere ist der Wischer zu einer physikalischen, insbesondere das Sensorfeld / das Sensorgehäuse kontaktierenden Reinigung des Sensorfelds eingerichtet. Vorzugsweise umfasst der Wischer zumindest ein Wischblatt, durch welches insbesondere der Wischgummi gehaltert ist. Vorzugsweise umfasst der Wischer zumindest einen Wischarm, welcher dazu eingerichtet ist, eine Verbindung zwischen dem Wischblatt und der Wischerantriebseinheit herzustellen. Insbesondere bildet das Wischeraufnahmeelement den Wischarm aus. Insbesondere ist das Wischeraufnahmeelement als ein Wischblattaufnahmeelement ausgebildet. Insbesondere ist das Wischeraufnahmeelement für eine Anmontage eines Wischblatts eingerichtet. Alternativ kann das Wischeraufnahmeelement jedoch auch verschieden von dem Wischarm ausgebildet sein und/oder der Wischer frei von einem separaten als Wischarm bezeichenbaren Bauteil ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Wischblatt einstückig oder monolithisch mit dem Wischeraufnahmeelement ausgebildet sein. Unter „einstückig“ soll insbesondere stoffschlüssig verbunden, wie beispielsweise durch einen Schweißprozess und/oder Klebeprozess usw., und besonders vorteilhaft angeformt verstanden werden, wie durch die Herstellung aus einem Guss und/oder durch die Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren. Insbesondere ist das Wischarmaufnahmeelement dazu eingerichtet, der, insbesondere translatorische, Wischerbewegung zu folgen und/oder die, insbesondere translatorischen, Wischerbewegung von innerhalb des Wischerantriebsgehäuses zu dem Wischblatt außerhalb des Wischerantriebsgehäuses zu übertragen. Insbesondere entspricht die Antriebsbewegung etwa der Wischbewegung.
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Insbesondere steht das Wischblatt unter einer Vorspannung, mittels welcher der Wischgummi auf das Sensorfeld / das Sensorgehäuse gepresst wird. Vorzugsweise ist der Wischer dazu vorgesehen, das Sensorfeld zumindest zu einem Großteil, vorzugsweise nahezu vollständig zu reinigen. Vorzugsweise überstreicht der Wischer bei einem Ausführen einer Wischbewegung eine Oberfläche des Sensorgehäuses, welche das Sensorfeld des Sensors ausbildet, nahezu vollständig oder vollständig. Unter „nahezu vollständig“ soll insbesondere zumindest zu 90%, vorzugsweise zumindest zu 95% und bevorzugt zumindest zu 98% verstanden werden. Wenn das Sensorfeld / das Sensorgehäuse eine gekrümmte Oberfläche aufweist, folgt der Wischer der Krümmung bei der Wischbewegung. Vorzugsweise ist die translatorische Wischbewegung zumindest im Wesentlichen durch eine horizontale oder eine vertikale Hin- und Herbewegung des Wischers (relativ zu einer vorgesehenen Aufstellrichtung des zugehörigen Fahrzeugs gesehen) realisiert. Allerdings sind translatorische Bewegungen in von einer Horizontalebene und von einer Vertikalebene verschiedene Ebenen ebenfalls denkbar. Vorzugsweise ist die Wischbewegung ausschließlich translatorisch in zueinander entgegengesetzte Richtungen. Alternativ ist auch denkbar, dass der Wischer, insbesondere zusätzlich zu der translatorischen Bewegung, eine Schwenkbewegung ausführt. Zudem ist denkbar, dass die Sensorreinigungsvorrichtung eine Waschwasser-Sprüheinheit aufweist, welche dazu eingerichtet ist, das Sensorfeld zu einer Reinigung mit Waschwasser zu benetzen. Dabei kann die Waschwasser-Sprüheinheit in den Wischer integriert sein oder getrennt von dem Wischer ausgebildet sein.
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Insbesondere ist die Dichteinheit zumindest zu einer wasserdichten, vorzugsweise zumindest flüssigkeitsdichten Abdichtung des Wischerantriebsgehäuses nach außen hin eingerichtet. Darunter, dass die Dichteinheit zu einer „wasserdichten Abdichtung des Wischerantriebsgehäuses“ eingerichtet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Wischerantriebsgehäuse zumindest im Bereich der Dichteinheit einer Wassersäule (in mH2O) von mindestens 500 mm, vorzugsweise mindestens 800 mm, vorteilhaft mindestens 1.500 mm, bevorzugt mindestens 3.000 mm und besonders bevorzugt mindestens 10.000 mm standhält. Insbesondere umgibt die Durchtrittsöffnung der Dichteinheit das Wischeraufnahmeelement zumindest zu zwei gegenüberliegenden Seiten. Insbesondere ist das Wischeraufnahmeelement durch die Durchtrittsöffnung von einem Inneren des Wischerantriebsgehäuses zu einem Äußeren des Wischerantriebsgehäuses geführt. Insbesondere ist die Durchtrittsöffnung zumindest relativ zu dem Wischerantriebsgehäuse und/oder relativ zu dem Sensor bewegbar, insbesondere betriebsmäßig bewegbar, ausgebildet. Die Durchtrittsöffnung durchtritt die Sichteinheit vollständig. Die Durchtrittsöffnung bildet in Abwesenheit des Wischeraufnahmeelements einen Durchgang von außen zu dem Inneren des Wischerantriebsgehäuses. Insbesondere ist die Dichteinheit zudem zu einer staubdichten Abdichtung des Wischerantriebsgehäuses nach außen hin eingerichtet.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Dichteinheit zumindest ein beweglich gelagertes Dichtelement umfasst. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Dichtigkeit auch im Betrieb der Sensorreinigungsvorrichtung, insbesondere im Wischbetrieb des Wischers, erreicht werden. Vorteilhaft kann, insbesondere im Vergleich zu einem schwenkenden Wischer, eine hohe Kompaktheit der Sensorreinigungsvorrichtung und damit auch des Sensors erreicht werden. Vorzugsweise ist zumindest ein Teil des Dichtelements translatorisch beweglich gelagert.
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Wenn die bewegbare Durchtrittsöffnung und/oder das beweglich gelagerte Dichtelement dazu eingerichtet sind/ist, bei einem Wischbetrieb des Wischers der Wischbewegung, insbesondere einer Bewegung des Wischblatts des Wischers, zu folgen, kann vorteilhaft eine hohe Dichtigkeit auch im Betrieb der Sensorreinigungsvorrichtung, insbesondere im Wischbetrieb des Wischers, erreicht werden. Vorteilhaft kann, insbesondere im Vergleich zu einem schwenkenden Wischer, eine hohe Kompaktheit der Sensorreinigungsvorrichtung und damit auch des Sensors erreicht werden. Dabei ist denkbar, dass der Wischer, insbesondere das Wischeraufnahmeelement die Bewegung der Durchtrittsöffnung und/oder des Dichtelements erzeugt, beispielsweise durch ein Anschieben und/oder Mitziehen der Durchtrittsöffnung und/oder des Dichtelements bei der Bewegung des Wischeraufnahmeelements / des Wischers. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Durchtrittsöffnung und/oder das Dichtelement zumindest teilweise selbst angetrieben bewegt sind, z.B. durch die Wischerantriebseinheit oder durch eine weitere separate Antriebseinheit.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass das Wischeraufnahmeelement und/oder der Wischer, insbesondere zumindest im Bereich der Durchtrittsöffnung, zumindest wasserdicht, vorzugsweise zumindest fluiddicht, mit der Dichteinheit, insbesondere mit dem Dichtelement, verbunden ist. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Dichtigkeit auch im Betrieb der Sensorreinigungsvorrichtung, insbesondere im Wischbetrieb des Wischers, erreicht werden. Beispielsweise kann das Dichtelement fest und wasserdicht an das Wischeraufnahmeelement angedrückt sein. Beispielsweise kann das Dichtelement mit dem Wischeraufnahmeelement verbunden sein, z.B. angefügt, angeklebt oder dergleichen. Insbesondere ist das Wischeraufnahmeelement zumindest staubdicht mit der Dichteinheit, insbesondere mit dem Dichtelement, verbunden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Dichteinheit, insbesondere das Dichtelement, als flexibles Band ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Dichtigkeit erreicht werden. Vorteilhaft kann eine besonders einfache und/oder kostengünstige Konstruktion erreicht werden. Insbesondere ist das flexible Band als ein Flachband ausgebildet. Insbesondere ist das flexible Band als ein, insbesondere mit Ausnahme der Durchtrittsöffnung, ringförmig geschlossenes Band ausgebildet. Dabei kann die Durchtrittsöffnung rundum von dem flexiblen Band begrenzt sein oder das flexible Band komplett durchschneiden. Im Fall, dass das flexible Band komplett von der Durchtrittsöffnung durchschnitten ist, kann eine stoffliche Verbindung des Wischeraufnahmeelements mit dem flexiblen Band erforderlich sein. Vorzugsweise bildet die Durchtrittsöffnung jedoch ein rundum in Umfangsrichtung der Durchtrittsöffnung durch das flexible Band begrenztes Loch in dem flexiblen Band aus. Dadurch kann vorteilhaft eine gute Abdichtung des Wischeraufnahmeelements in alle Richtungen gewährleistet werden. Insbesondere durchtritt die Durchtrittsöffnung das als Flachband ausgebildete flexible Band zwischen zwei flachen Seiten. Insbesondere ist das flexible Band ähnlich einem bekannten Haushalts-Gummiband ausgebildet. Insbesondere ist eine flache Seite des als Flachband ausgebildeten flexiblen Bands zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Wischebene des Wischers und/oder zu dem Sensorfeld ausgerichtet. Der Ausdruck „im Wesentlichen senkrecht“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Projektionsebene betrachtet, einen Winkel von 90° einschließen und der Winkel eine maximale Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Insbesondere ist das flexible Band monolithisch, vorzugsweise aus einem einzigen Material, ausgebildet. Insbesondere ist das flexible Band aus einem Material mit einer geringen oder verschwindenden Flüssigkeitsabsorption ausgebildet. Insbesondere ist das flexible Band aus einem Material mit einer hohen chemischen Widerstandsfähigkeit, insbesondere gegenüber Tensiden oder Alkoholen, ausgebildet. Insbesondere ist das flexible Band aus einem Material mit einer niedrigen Oberflächenreibung ausgebildet. Insbesondere ist das flexible Band aus einem Material mit einer hohen Hitzebeständigkeit ausgebildet. Insbesondere ist das flexible Band aus einem Material mit einer niedrigen Entflammbarkeit ausgebildet. Insbesondere ist das flexible Band aus einem Material mit besonders guten Alterungs- und/oder Verschleißeigenschaften ausgebildet. Vorteilhaft ist das flexible Band aus einem Ethylen-Propylen-Dien-(Monomer)-Kautschuk ausgebildet. Alternativ kann das flexible Band aus einem Polymer des Ethylens, aus einem Silikon oder aus einem Polyethylen ausgebildet sein. Zu den vorbeschriebenen Ausgestaltungen des flexiblen Bands verschiedene Ausgestaltungen des flexiblen Bands, die insbesondere von der Flachbandform abweichen, sind selbstverständlich ebenfalls denkbar. Insbesondere grenzt das flexible Band an eine Seite des Sensorfelds an. Insbesondere beträgt eine Länge des flexiblen Bands mindestens ein Zweifaches einer Horizontalerstreckung des Sensorfelds und/oder einer Vertikalerstreckung des Sensorfelds. Insbesondere beträgt eine Länge des flexiblen Bands mindestens einem Zweifachen eines maximalen Fahrwegs des Wischeraufnahmeelements und/oder der Durchgangsöffnung in eine gleichbleibende Richtung. Insbesondere verläuft das flexible Band auf einer zumindest im Wesentlichen ovalen Bahn. Insbesondere ist das flexible Band in einem gespannten Zustand / einem unter Zugspannung stehenden Zustand montiert.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Dichteinheit eine Frontblende umfasst, welche das Dichtelement zu einer Vorderseite, insbesondere der Sensorreinigungsvorrichtung, vorzugsweise des Sensorgehäuses, hin abdichtet. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Dichtigkeit, insbesondere auch im Fahrbetrieb des Fahrzeugs, gewährleistet werden. Zudem kann vorteilhaft eine hohe Dichtigkeit der Ausgestaltung mit dem flexiblen Band gewährleistet werden. Die Vorderseite ist insbesondere die Seite, zu der das Sensorblickfeld aus dem Sensorgehäuse austritt. Vorzugsweise ist die Frontblende zumindest im Wesentlichen parallel zu dem Sensorfeld ausgerichtet. Vorzugsweise ist die Frontblende, insbesondere in der Aufstellrichtung des Fahrzeugs, oberhalb oder seitlich von dem Sensorfeld angeordnet. Insbesondere kontaktiert die Frontblende das als Flachband ausgebildete flexible Band auf einer senkrecht zu der flachen Seite des Flachbands angeordneten Seitenfläche.
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Insbesondere zu dem flexiblen Band alternativ wird vorgeschlagen, dass die Dichteinheit ein kettenartig ausgebildetes Dichtungsträgerelement umfasst, welches zumindest ein sich über eine Mehrzahl an Kettengliedern des Dichtungsträgerelements erstreckendes flexibles Dichtelement trägt. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders zuverlässige Ausgestaltung der Dichteinheit erreicht werden, welche vorzugsweise besonders unempfindlich gegenüber Alterungseffekten von flexiblen Materialien ist. Insbesondere ist das Dichtelement an die Kettenglieder der Mehrzahl an Kettengliedern befestigt, beispielsweise stoffschlüssig und/oder formschlüssig befestigt. Unter einem „stoffschlüssigen Befestigen“ soll insbesondere verstanden werden, dass die Masseteile durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden, wie beispielsweise beim Löten, Schweißen, Kleben und/oder Vulkanisieren. Unter „formschlüssig“ soll insbesondere verstanden werden, dass aneinanderliegende Flächen von miteinander formschlüssig verbundenen Bauteilen eine in Normalenrichtung der Flächen wirkende Haltekraft aufeinander ausüben. Insbesondere befinden sich die Bauteile in einem geometrischen Eingriff miteinander. Insbesondere trägt das Dichtungsträgerelement auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein flexibles Dichtelement. Insbesondere umfasst das Dichtungsträgerelement eine kurze Seite und eine flache Seite. Insbesondere trägt das Dichtungsträgerelement das flexible Dichtelement auf einer kurzen Seite. Insbesondere ist eine flache Seite des Dichtungsträgerelements frei von Dichtelementen.
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Wenn außerdem das Dichtungsträgerelement aus zumindest wasserdicht, vorzugsweise zumindest fluiddicht, und insbesondere zumindest staubdicht, miteinander verbundenen, insbesondere aneinander geklipsten, zueinander zumindest rotierbaren Kettengliedern ausgebildet ist, kann vorteilhaft eine hohe Formstabilität bei gleichzeitig hoher Dichtwirkung und Verformbarkeit erreicht werden. Vorteilhaft kann eine einfache Längenanpassung an verschiedene Typen von Sensorreinigungsvorrichtungen ermöglicht werden. Insbesondere sind die Kettenglieder zumindest um eine Achse rotierbar, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer flachen Seite des Dichtungsträgerelements verläuft. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Darunter, dass die „Dichtungsträgerelemente wasserdicht miteinander verbunden sind“ soll insbesondere verstanden werden, dass zumindest die Verbindung der Dichtungsträgerelemente einer Wassersäule (in mH2O) von mindestens 500 mm, vorzugsweise mindestens 800 mm, vorteilhaft mindestens 1.500 mm, bevorzugt mindestens 3.000 mm und besonders bevorzugt mindestens 10.000 mm standhält. Vorteilhaft sind die Kettenglieder werkzeuglos miteinander verbindbar. Insbesondere sind die Kettenglieder des Dichtungsträgerelements in Art einer Rolltür („Tambour Door“) ausgebildet und/oder miteinander verbunden.
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Wenn außerdem das Dichtungsträgerelement als Endloskette ausgebildet ist, kann vorteilhaft eine besonders hohe Dichtigkeit erreicht werden. Wenn stattdessen das Dichtungsträgerelement als offene Kette ausgebildet ist, kann vorteilhaft ein Materialeinsatz und/oder Kosten gering gehalten werden. Insbesondere ist das an dem Dichtungsträgerelement angeordnete Dichtelement ebenso wie das zugehörige Dichtungsträgerelement endlos oder offen. Insbesondere können im Fall der offenen Kette an den Umkehrpunkten des Wischers zusätzliche Dichtungen nötig werden.
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Insbesondere kann das Wischeraufnahmeelement, welches insbesondere durch das kettenartig ausgebildete Dichtungsträgerelement hindurchgeführt ist, auf dieselbe Weise wie die miteinander verbundenen Kettenglieder mit den benachbarten Kettengliedern verbunden sein. Dazu umfasst das Wischeraufnahmeelement auf jeweils gegenüberliegenden Seiten Klipselemente (Formschlusselemente), mittels denen das Wischeraufnahmeelement in die benachbarten Kettenglieder eingeklipst werden kann. Insbesondere ist das Dichtelement im Bereich der Durchtrittsöffnung durch das kettenartig ausgebildete Dichtungsträgerelement nicht unterbrochen ausgebildet. Insbesondere dichtet das Dichtelement im Bereich der Durchtrittsöffnung durch das kettenartig ausgebildete Dichtungsträgerelement das durch die Durchtrittsöffnung geführte Wischeraufnahmeelement ab. Das mit den Dichtungsträgerelementen verbundene Dichtelement kann aus demselben Material oder aus einem Material mit denselben vorbeschriebenen Eigenschaften ausgebildet sein wie das zuvor beschriebene als flexibles Band ausgebildete Dichtelement. Alternativ kann das mit den Dichtungsträgerelementen verbundene Dichtelement als kleine Bürsten / Borsten oder als Schaum(stoff)dichtung ausgebildet sein. Zudem könnte das Dichtelement auch aus einem, z.B. in einer dichten Schiene geführten, Aluminium oder aus verschiedenen gummierten Materialien ausgebildet sein. Die Kettenglieder des Dichtungsträgerelements können aus einem Kunststoff oder aus einem Metall, z.B. Aluminium, ausgebildet sein.
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Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass das Dichtelement zumindest ein Führungselement zur Führung der Bewegung des Dichtelements aufweist, welches zu einem Eingriff mit einem korrespondierenden Führungselement des Wischerantriebsgehäuses eingerichtet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders hohe Dichtigkeit, insbesondere auch in einem Betrieb des Wischers, erreicht werden. Vorteilhaft kann durch eine Führung, insbesondere der Kettenglieder umfassenden Dichteinheit, eine Fehlfunktion, beispielsweise ein Herausspringen der Dichteinheit aus einem vorgesehenen Bauraum, vermieden werden. Beispielsweise kann das korrespondierende Führungselement des Wischerantriebsgehäuses als eine Nut ausgebildet sein, in die das Dichtelement, insbesondere das Führungselement des Dichtelements, formschlüssig eingreift. Die umgekehrte Ausführung ist selbstverständlich ebenfalls denkbar.
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Ferner wird der Sensor, insbesondere der LiDAR-Sensor, mit dem Sensorfeld und mit der Sensorreinigungsvorrichtung, sowie das Fahrzeug, insbesondere ein Luft-, Wasser- und/oder Landfahrzeug, mit dem Sensor vorgeschlagen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft eine hohe Robustheit und/oder eine hohe Zuverlässigkeit von Sensorsystemen von Fahrzeugen gewährleistet werden. Das Fahrzeug kann dabei insbesondere als ein selbstfahrendes Fahrzeug oder als ein fahrergeführtes Fahrzeug mit Fahrassistenzsystemen ausgebildet sein.
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Die erfindungsgemäße Sensorreinigungsvorrichtung, der erfindungsgemäße Sensor und das erfindungsgemäße Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Sensorreinigungsvorrichtung, der erfindungsgemäße Sensor und das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Sensor und einer Sensorreinigungsvorrichtung,
- 2 eine schematische perspektivische Darstellung des Sensors mit der Sensorreinigungsvorrichtung,
- 3 eine schematische Seitenansicht des Sensors mit der Sensorreinigungsvorrichtung,
- 4 eine weitere schematische perspektivische Darstellung des Sensors mit der Sensorreinigungsvorrichtung,
- 5 eine zweite weitere schematische perspektivische Darstellung des Sensors mit der Sensorreinigungsvorrichtung,
- 6 eine schematische perspektivische Darstellung eines Teils einer alternativen Sensorreinigungsvorrichtung mit einer alternativen Dichteinheit und
- 7 eine schematische perspektivische Darstellung eines Teils der alternativen Dichteinheit.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 14a. Das Fahrzeug 14a ist beispielhaft als PKW ausgebildet. Das Fahrzeug 14a weist einen Sensor 12a auf. Der Sensor 12a ist als ein Fahrassistenzsensor ausgebildet. Der Sensor 12a ist als ein LiDAR-Sensor ausgebildet. Der Sensor 12a weist ein Sensorblickfeld 50a auf. Der Sensor 12a ist zumindest dazu eingerichtet, Objekte innerhalb des Sensorblickfelds 50a zu erkennen. Der Sensor 12a bildet ein Sensorfeld 10a aus. Das Sensorfeld 10a ist durch einen Oberflächenbereich des Sensors 12a gebildet, aus dem das Sensorblickfeld 50a austritt. Der Sensor 12a weist eine Sensorreinigungsvorrichtung 48a auf (vgl. u.a. 2). Die Sensorreinigungsvorrichtung 48a ist zu einer Reinigung des Sensorfelds 10a des Sensors 12a vorgesehen.
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Die 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Sensors 12a mit der Sensorreinigungsvorrichtung 48a. Der Sensor 12a umfasst ein Sensorgehäuse 52a. Das Sensorgehäuse 52a bildet das Sensorfeld 10a aus. Das Sensorfeld 10a ist auf einer Vorderseite 34a des Sensors 12a, insbesondere des Sensorgehäuses 52a angeordnet. Das Sensorfeld 10a bedeckt einen Großteil der Vorderseite 34a des Sensors 12a. Das Sensorfeld 10a ist als ebene Fläche dargestellt. Alternativ könnte das Sensorfeld 10a auch eine Krümmung, z.B. in der Horizontalrichtung 54a, aufweisen.
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Die Sensorreinigungsvorrichtung 48a umfasst einen Wischer 20a. Der Wischer 20a ist dazu eingerichtet, das Sensorfeld 10a durch eine Wischbewegung zu reinigen. Der Wischer 20a erstreckt sich senkrecht zu der Horizontalrichtung 54a. Die Wischbewegung des Wischers 20a verläuft dabei ausschließlich translatorisch. Die Wischbewegung des Wischers 20a verläuft dabei ausschließlich entlang der ebenen Oberfläche des Sensorfelds 10a. Die Wischbewegung des Wischers 20a verläuft dabei abwechselnd hin und her. Die Wischbewegung des Wischers 20a verläuft dabei entlang der Horizontalrichtung 54a. Alternativ könnte die Wischbewegung des Wischers 20a auch senkrecht zu der Horizontalrichtung 54a verlaufen und/oder der Wischer 20a sich parallel zu der Horizontalrichtung 54a erstrecken. Die Horizontalrichtung 54a verläuft senkrecht zu einer Gravitationsrichtung, wenn das Fahrzeug 14a in einem normalen Aufstellzustand auf einer ebenen Fläche aufgestellt ist. Der Wischer 20a umfasst eine Wischerantriebseinheit 18a. Die Wischerantriebseinheit 18a umfasst einen elektrischen Motor. Die Wischerantriebseinheit 18a ist dazu vorgesehen, die Antriebskraft für die Wischbewegung, insbesondere eine Antriebsbewegung, zu erzeugen.
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Die Sensorreinigungsvorrichtung 48a umfasst ein Wischerantriebsgehäuse 16a. Das Wischerantriebsgehäuse 16a umhaust die Wischerantriebseinheit 18a. Das Wischerantriebsgehäuse 16a ist an dem Sensorgehäuse 52a befestigt. Das Wischerantriebsgehäuse 16a könnte auch teilweise einstückig mit dem Sensorgehäuse 52a ausgebildet sein. Das Wischerantriebsgehäuse 16a ist, insbesondere in Aufstellrichtung gesehen, oben auf das Sensorgehäuse 52a aufgesetzt. Alternativ könnte das Wischerantriebsgehäuse 16a auch unterhalb oder seitlich an dem Sensorgehäuse 52a befestigt sein. Der Wischer 20a ist zumindest teilweise außerhalb des Wischerantriebsgehäuses 16a angeordnet. Der Wischer 20a umfasst ein Wischblatt 56a. Das Wischblatt 56a ist zu einem Großteil außerhalb des Wischerantriebsgehäuses 16a angeordnet. Der Wischer 20a umfasst einen Wischgummi 58a. Der Wischgummi 58a ist außerhalb des Wischerantriebsgehäuses 16a angeordnet. Der Wischgummi 58a kontaktiert das Sensorfeld 10a. Der Wischgummi 58a wischt zur Reinigung des Sensorfelds 10a über das Sensorfeld 10a. Das Wischblatt 56a ist vorgespannt mittels einer Anpresskraft 60a auf das Sensorfeld 10a aufgepresst (vgl. 3).
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Die 4 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht auf einen Teil der Sensorreinigungsvorrichtung 48a. Die Sensorreinigungsvorrichtung 48a weist ein Wischeraufnahmeelement 22a auf. Das Wischeraufnahmeelement 22a ist zu einer Übertragung der Antriebsbewegung von der Wischerantriebseinheit 18a zu dem Wischer 20a eingerichtet. Das Wischeraufnahmeelement 22a ist zu einer Übertragung der Antriebsbewegung von der Wischerantriebseinheit 18a zu dem Wischblatt 56a eingerichtet. Das Wischeraufnahmeelement 22a ist aus dem Wischerantriebsgehäuse 16a herausgeführt. Das Wischeraufnahmeelement 22a ist teilweise innerhalb des Wischerantriebsgehäuses 16a angeordnet. Das Wischeraufnahmeelement 22a ist teilweise außerhalb des Wischerantriebsgehäuses 16a angeordnet.
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Die Sensorreinigungsvorrichtung 48a weist eine Dichteinheit 24a auf. Die Dichteinheit 24a ist zu einer wasserdichten Abdichtung des Wischerantriebsgehäuses 16a eingerichtet. Die Dichteinheit 24a ist zu einer staubdichten Abdichtung des Wischerantriebsgehäuses 16a eingerichtet. Die Dichteinheit 24a weist ein Dichtelement 28a auf. Das Dichtelement 28a ist als ein flexibles Band ausgebildet. Die Dichteinheit 24a weist eine Durchtrittsöffnung 26a auf. Das Dichtelement 28a weist die Durchtrittsöffnung 26a auf. Die Durchtrittsöffnung 26a durchdringt das Dichtelement 28a vollständig. Die Durchtrittsöffnung 26a ist rundum in Umfangsrichtung von dem Dichtelement 28a umrandet / berandet. Die Durchtrittsöffnung 26a bildet eine Verbindung von einem Inneren des Wischerantriebsgehäuses 16a nach außen aus. Die Durchtrittsöffnung 26a ist dazu vorgesehen, einen Teil des Wischers 20a aufzunehmen. Die Durchtrittsöffnung 26a ist dazu vorgesehen, einen Teil des Wischblatts 56a aufzunehmen (in der 4 nur angedeutet dargestellt). Die Durchtrittsöffnung 26a kann auch dazu vorgesehen sein, das Wischeraufnahmeelement 22a aufzunehmen.
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Der in der Durchtrittsöffnung 26a aufgenommene Teil des Wischers 20a füllt die Durchtrittsöffnung 26a vollständig aus. Der Wischer 20a (oder das Wischeraufnahmeelement 22a, je nachdem welches Bauteil durch die Durchtrittsöffnung 26a tritt) ist wasserdicht mit der Dichteinheit 24a verbunden. Der Wischer 20a (oder das Wischeraufnahmeelement 22a, je nachdem welches Bauteil durch die Durchtrittsöffnung 26a tritt) ist staubdicht mit der Dichteinheit 24a verbunden. Die Durchtrittsöffnung 26a ist bewegbar. Die Dichteinheit 24a ist bewegbar. Das Dichtelement 28a ist bewegbar. Das Dichtelement 28a der Dichteinheit 24a ist beweglich gelagert. Die bewegbare Durchtrittsöffnung 26a ist dazu eingerichtet, bei einem Wischbetrieb des Wischers 20a der Wischbewegung zu folgen. Das Dichtelement 28a ist dazu eingerichtet, bei dem Wischbetrieb des Wischers 20a der Wischbewegung zu folgen.
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Das als flexibles Band ausgebildete Dichtelement 28a der 4 ist als flaches Band ausgebildet. Das als flexibles Band ausgebildete Dichtelement 28a ist gespannt montiert. Die Sensorreinigungsvorrichtung 48a weist Umlenkrollen 46a, 62a auf. Die Umlenkrollen 46a, 62a sind an gegenüberliegenden Enden des Wischerantriebsgehäuses 16a montiert. Die Umlenkrollen 46a, 62a sind auf gegenüberliegenden Seiten des Sensorfelds 10a angeordnet. Die Umlenkrollen 46a, 62a sind im Bereich der Umkehrpunkte der Wischerbewegung des Wischers 20a angeordnet. Das als flexibles Band ausgebildete Dichtelement 28a ist um die Umlenkrollen 46a, 62a geführt. Das als flexibles Band ausgebildete Dichtelement 28a ist zwischen den Umlenkrollen 46a, 62a eingespannt. Das als flexibles Band ausgebildete Dichtelement 28a verläuft bei der Bewegung der Durchtrittsöffnung 26a und/oder des Wischers 20a um die Umlenkrollen 46a, 62a herum. Die Wischerantriebseinheit 18a schiebt durch die Bewegung des Wischers 20a das als flexibles Band ausgebildete Dichtelement 28a um die Umlenkrollen 46a, 62a herum. Anstatt von Umlenkrollen sind auch alternative Umlenkelemente denkbar, wie z.B. Umlenkblöcke.
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Die 5 zeigt dieselbe schematische perspektivische Ansicht auf den Teil der Sensorreinigungsvorrichtung 48a wie die 4. Die Dichteinheit 24a umfasst eine Frontblende 32a. Die Frontblende 32a dichtet das Dichtelement 28a zu der Vorderseite 34a hin ab. Die Frontblende 32a ist mittels eines in Richtung des Wischerantriebsgehäuses 16a wirkenden Drucks an das Wischerantriebsgehäuse 16a befestigt.
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In den 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 5, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 5 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 6 und 7 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
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Die 6 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht auf einen Teil einer alternativen Sensorreinigungsvorrichtung 48b. Die alternative Sensorreinigungsvorrichtung 48b umfasst ein Wischerantriebsgehäuse 16b, das eine Wischerantriebseinheit 18b umhaust. Die alternative Sensorreinigungsvorrichtung 48b weist ein Wischeraufnahmeelement 22b auf. Das Wischeraufnahmeelement 22b ist dazu eingerichtet, einen Wischer 20b der alternativen Sensorreinigungsvorrichtung 48b zu haltern. Das Wischeraufnahmeelement 22b ist aus dem Wischerantriebsgehäuse 16b herausgeführt. Das Wischeraufnahmeelement 22b ist teilweise innerhalb des Wischerantriebsgehäuses 16b angeordnet. Das Wischeraufnahmeelement 22b ist teilweise außerhalb des Wischerantriebsgehäuses 16b angeordnet. Die alternative Sensorreinigungsvorrichtung 48b weist eine alternative Dichteinheit 24b auf. Die alternative Dichteinheit 24b ist zu einer wasserdichten Abdichtung des Wischerantriebsgehäuses 16b eingerichtet. Die alternative Dichteinheit 24b ist zu einer staubdichten Abdichtung des Wischerantriebsgehäuses 16b eingerichtet. Die alternative Dichteinheit 24b weist eine Durchtrittsöffnung 26b auf.
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Die alternative Dichteinheit 24b umfasst ein Dichtungsträgerelement 36b. Das Dichtungsträgerelement 36b ist kettenartig ausgebildet. Das Dichtungsträgerelement 36b umfasst mehrere Kettenglieder 38b, 40b. Das Dichtungsträgerelement 36b ist in Anlehnung an ein Rolltor („Tambour Door“) ausgebildet. Die Kettenglieder 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b sind zueinander rotierbar. Die Kettenglieder 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b sind zueinander um eine Rotationsachse 64b (vgl. 7) rotierbar, welche senkrecht zu einer Horizontalrichtung 54b und/oder parallel zu einer Längserstreckung des Wischers 20b erstreckt ist. Die Kettenglieder 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b sind miteinander verbunden. Die Kettenglieder 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b sind wasserdicht miteinander verbunden. Die Kettenglieder 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b sind staubdicht miteinander verbunden. Jedes Kettenglied 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b (mit Ausnahme der Randglieder in einer nicht endlosen Ausführung) ist mit jeweils zwei benachbarten Kettengliedern 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b verbunden. Die Kettenglieder 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b sind durch Aneinanderklipsen miteinander verbunden. Jedes der Kettenglieder 38b, 40b weist zwei zueinander korrespondierende Formschlusselemente 66b, 68b auf (vgl. 7), die mit den Formschlusselementen 66b, 68b der benachbarten, insbesondere identisch ausgebildeten, Kettenglieder 38b, 40b ineinandersteckbar sind. Die Kettenglieder 38b, 40b sind (mit Ausnahme der Randglieder in einer nicht endlosen Ausführung) zueinander identisch ausgebildet. Das Wischeraufnahmeelement 22b weist ebenfalls Formschlusselemente (nicht dargestellt) auf, die in die jeweils die Durchtrittsöffnung 26b berandenden Kettenglieder 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b einklipsbar sind.
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Das Dichtungsträgerelement 36b weist die Durchtrittsöffnung 26b auf. Die Durchtrittsöffnung 26b durchdringt das Dichtungsträgerelement 36b vollständig. Die Durchtrittsöffnung 26b unterbricht die Kette des Dichtungsträgerelements 36b. Die Durchtrittsöffnung 26b ist zweiseitig von dem Dichtungsträgerelement 36b umrandet / berandet. Die Dichteinheit 24b weist ein erstes flexibles Dichtelement 28b auf. Die Dichteinheit 24b weist ein zweites flexibles Dichtelement 30b auf (vgl. 7). Das erste Dichtelement 28b erstreckt sich über eine Mehrzahl an Kettengliedern 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b. Das zweite Dichtelement 30b erstreckt sich über eine Mehrzahl an Kettengliedern 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b. Das erste Dichtelement 28b erstreckt sich über alle Kettenglieder 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b. Das zweite Dichtelement 30b erstreckt sich über alle Kettenglieder 38b, 40b des Dichtungsträgerelements 36b. Das erste Dichtelement 28b erstreckt sich über das Wischeraufnahmeelement 22b. Das zweite Dichtelement 30b erstreckt sich über das Wischeraufnahmeelement 22b. Die Durchtrittsöffnung 26b ist auf einer Seite von dem ersten Dichtelement 28b berandet. Die Durchtrittsöffnung 26b ist auf einer Seite von dem zweiten Dichtelement 30b berandet.
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Die Dichtelemente 28b, 30b weisen jeweils ein Führungselement 42b zur Führung der Bewegung der Dichtelemente 28b, 30b auf. Die alternative Sensorreinigungsvorrichtung 48b weist ein korrespondierendes Führungselement 44b auf. Das korrespondierende Führungselement 44b ist in das Wischerantriebsgehäuse 16b integriert. Das korrespondierende Führungselement 44b ist als in das Wischerantriebsgehäuse 16b integrierte Führungsschiene ausgebildet. Das Führungselement 42b ist zu einem Eingriff mit das korrespondierende Führungselement 44b des Wischerantriebsgehäuses 16b eingerichtet. Das korrespondierende Führungselement 44b kann um das gesamte Wischerantriebsgehäuse 16b umlaufend ausgebildet sein oder sich nur über einen Teil eines Umfangs des Wischerantriebsgehäuses 16b erstrecken. Im in der 6 dargestellten Fall ist das Dichtungsträgerelement 36b als offene Kette ausgebildet. Eine Ausbildung des Dichtungsträgerelements 36b als Endloskette ist ebenso denkbar, auf eine bildliche Darstellung wird jedoch verzichtet. In dem Fall wären dann die Dichtelemente 28b, 30b als zusammenhängende einstückige Ringe ausgebildet. Die alternative Dichteinheit 24b weist Seitendichtelemente 70b, 72b auf. Die Seitendichtelemente 70b, 72b sind dazu eingerichtet, die seitlichen Enden der offenen Kette des Dichtungsträgerelements 36b derart abzudichten, dass kein Staub und/oder keine Flüssigkeit in das Innere des Wischerantriebsgehäuses 16b eindringen kann. Bei einer Ausbildung des Dichtungsträgerelements 36b als Endloskette könnte auf die Seitendichtelemente 70b, 72b auch verzichtet werden.
