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Die Erfindung betrifft eine Reinigungseinrichtung zur Reinigung eines Durchsichtsbereiches eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Dachmodul mit mindestens einer solchen Reinigungseinrichtung.
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Gattungsgemäße Reinigungseinrichtungen finden im Kraftfahrzeugbereich umfassend Verwendung und werden beispielsweise genutzt, um einen Durchsichtsbereich eines Kraftfahrzeuges von Schmutz und/oder sonstigen Verunreinigungen zu befreien. Dabei wird zumindest über mindestens eine Reinigungsdüse ein Reinigungsfluid auf den Durchsichtsbereich appliziert, durch das dieser unmittelbar oder unter Zuhilfenahme weiterer Reinigungselemente, wie Wischer oder ähnliches, gereinigt werden kann. Als Reinigungsfluide können Flüssigkeiten und/oder Gase und/oder Flüssig-Feststoff-Gemische eingesetzt werden. Beispielsweise ist die Reinigung mittels Druckluft oder einer unter Druck stehenden Seifenlaugen-Lösung bekannt.
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Dachmodule finden im Fahrzeugbau umfassend Verwendung, da diese Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt und bei der Montage des Fahrzeugs an das Montageband geliefert werden können. Das Dachmodul bildet zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs, 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 Fahrzeugdachs oder um ein Teil einer öffenbaren Dachbaugruppe handeln.
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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 beispielsweise eine Vielzahl von elektrischen und/oder elektronischen und/oder elektromagnetischen Bauteilen, insbesondere Umfeldsensoren (z. B. Lidar-Sensoren, Radar-Sensoren, (Multi-) Kameras, etc. mitsamt weiterer (elektrischer) Komponenten) eingesetzt, die bspw. in das Dachmodul integriert sind, die Umgebung rund um das Kraftfahrzeug erfassen und aus den erfassten Umgebungsdaten bspw. eine jeweilige Verkehrssituation ermitteln. Dachmodule, welche mit einer Vielzahl von Umfeldsensoren ausgestattet sind, sind auch als Roof Sensor Module (RSM) bekannt. Die bekannten Umfeldsensoren senden bzw. empfangen dazu entsprechende elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen oder Radarstrahlen, wobei durch eine entsprechende Signalauswertung ein Datenmodell der Fahrzeugumgebung generiert und für die Fahrzeugsteuerung genutzt werden kann.
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Die Umfeldsensoren und sonstige elektrische und/oder elektronische und/oder elektromagnetische Bauteile zur Überwachung und/oder Erfassung der Fahrzeugumgebung sind zumeist am Fahrzeugdach befestigt, da das Fahrzeugdach in der Regel die höchste Erhebung eines Fahrzeugs ist, von der aus die Fahrzeugumgebung gut einsehbar ist. Die Bauteile und/oder Umfeldsensoren sind zumeist als Aufsatz auf das die Dachhaut bildende Flächenbauteil des Dachmoduls aufgesetzt, können alternativ aber auch in einer Öffnung des Dachmoduls zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verstellbar angeordnet sein. Die Bauteile und/oder Umfeldsensoren blicken durch einen jeweiligen Durchsichtsbereich hindurch, um die Fahrzeugumgebung zu erfassen.
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Ähnlich wie andere Durchsichtsbereiche am Kraftfahrzeug, z. B. eine Windschutzscheibe, eine Heckscheibe oder Scheinwerferfenster, müssen auch die Durchsichtsbereiche der Bauteile und/oder Umfeldsensoren möglichst von Schmutz und/oder Verunreinigungen und/oder Vereisungen freigehalten werden. Anders ausgedrückt sind derartige Störungen auf dem jeweiligen Durchsichtsbereich möglichst umgehend zu entfernen, um eine möglichst unterbrechungsfreie Funktionsweise des jeweiligen Umfeldsensors und/oder des jeweiligen Bauteils zu gewährleisten.
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Hierzu werden oftmals die eingangs erwähnten Reinigungseinrichtungen eingesetzt, um mittels Applikation eines Reinigungsfluides eine Reinigung und/oder Enteisung des jeweiligen Durchsichtsbereiches zu ermöglichen.
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Herausfordernd ist, dass die verwendeten Reinigungsdüsen, je nach Witterungsbedingungen, ebenfalls einfrieren und dadurch zumindest teilweise verstopfen können und derart eine Applikation des Reinigungsfluides nicht ohne weiteres möglich ist. Zur Vermeidung ist es bekannt, die Reinigungsdüsen zumindest temporär zu beheizen und/oder das Reinigungsfluid vorzuwärmen, um derart eine Enteisung zu bewirken. Derartige, beheizbare Reinigungsdüsen werden zumeist mittels elektrischer Energie beheizt, um so unter anderem den Einsatz in kalten bzw. eisigen Klimazonen zu ermöglichen.
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Derzeitige Lösungen erfordern somit eine externe, elektrische Energiebereitstellung, um das Beheizen der Reinigungsdüsen zu ermöglichen. Dadurch wird ein Stromverbrauch des Gesamtfahrzeuges (zwar nur geringfügig) erhöht, was insbesondere bei Elektrofahrzeugen aufgrund der Reichweitenproblematik nachteilig ist. Zudem wird stets ein Stromanschluss zum Beheizen der Reinigungsdüse benötigt, der aufgrund seiner Nähe und/oder Einbaulage in einem Nassbereich besondere Dichtigkeits- und/oder Isolationsvorgaben erfüllen muss. Außerdem ist ein Steuerungssystem oder eine manuelle Aktivierung der Düsenheizung erforderlich. Oftmals werden die Reinigungsdüsen auch dann beheizt, wenn eigentlich keine Düsenheizung benötigt ist, da ggf. ein situationsbedingter Regelungsaufwand höher wäre.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Reinigungseinrichtung zur Reinigung eines Durchsichtsbereiches eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen.
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Die Aufgabe ist gelöst durch eine Reinigungseinrichtung nach der Lehre des Anspruchs 1. Ferner ist die Aufgabe gelöst durch ein Dachmodul mit mindestens einer solchen Reinigungseinrichtung und/oder durch ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Reinigungseinrichtung und/oder mit mindestens einem Dachmodul.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In den Rahmen der Erfindung fallen zudem sämtliche Kombinationen aus mindestens zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Es versteht sich, dass die zu dem Dachmodul gemachten Ausführungen sich in äquivalenter Weise auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug beziehen, ohne für dieses separat genannt zu werden. Es versteht 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, mit von dem vorliegenden Offenbarungsgehalt umfasst sind, ohne in ihrer jeweiligen Ausformulierung explizit erwähnt zu werden.
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Vorgeschlagen ist eine Reinigungseinrichtung zur Reinigung und/oder zum Enteisen eines Durchsichtsbereiches eines Kraftfahrzeuges. Die Reinigungseinrichtung aufweisend, mindestens eine Zufuhrleitung und mindestens eine Reinigungsdüse, die dazu eingerichtet ist, über die mindestens eine Zufuhrleitung mit einem Reinigungsfluid gespeist zu werden. Die Reinigungseinrichtung weist einen Strömungsenergiewandler auf, der zum Erzeugen von Elektrizität und/oder Wärme von dem Reinigungsfluid umströmbar und/oder durchströmbar ist.
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Die Reinigungseinrichtung ist in ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch dazu ausgebildet, mindestens einen Durchsichtsbereich des Kraftfahrzeuges zu reinigen und/oder diesen Durchsichtsbereich zu enteisen. Dabei ist die Reinigungseinrichtung dazu ausgebildet, sich selbst enteisen zu können, um somit eine möglichst unterbrechungsfreie Reinigung auch bei kalten und/oder eisigen Bedingungen zu gewährleisten. Die Reinigungseinrichtung ist durch das Vorsehen des Strömungsenergiewandlers dazu ausgebildet, selbst die Wärmeenergie bereitzustellen, die zum Enteisen der mindestens einen Reinigungsdüse im Vereisungsfall benötigt wird. Alternativ oder ergänzend kann die durch den Strömungsenergiewandler indirekt oder direkt erzeugbare Wärme dazu genutzt werden, das Reinigungsfluid vorzuwärmen, wodurch die Reinigungswirkung verstärkt werden kann. Als Reinigungsfluid kann ein Gas und/oder eine Flüssigkeit und/oder eine Seifenlauge und/oder ein Gas-Feststoff-Gemisch und/oder ein Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch eingesetzt werden. Die Reinigungseinrichtung nutzt den Druck und den Volumenstrom und/oder die Strömungsenergie des Reinigungsfluides bzw. des Reinigungsmediums zur unmittelbaren oder mittelbaren Erzeugung von Wärme, um beispielsweise Schnee und/oder Eis in und um eine Öffnung der Reinigungsdüse zu schmelzen und/oder um einen Düsenkörper und/oder Düsenkern der Reinigungsdüse zu erhitzen. Eine Aktivierung der Heizfunktion erfolgt vorliegend vorzugsweise automatisch und nur für diejenige Reinigungsdüse, für die ein Beheizen aufgrund von Vereisung und/oder Verstopfung benötigt wird. Sobald die jeweilige, beheizte Reinigungsdüse aufgeheizt und wieder frei ist, wird die Heizfunktion vorzugsweise automatisch ausgeschaltet und/oder abgeschaltet, beispielsweise indem der Strömungsenergiewandler nicht mehr von dem Reinigungsfluid umströmt und/oder durchströmt wird.
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Vorteilhaft ist, dass durch die vorliegende Reinigungseinrichtung der Bedarf an externer, elektrischer Energie sowie die Notwendigkeit des Vorsehens eines Stromanschlusses entfallen kann. Zudem ist vorliegend keine Steuerung (z. B. ECU) mehr notwendig, was zur Komponenteneinsparung und Komplexitätsreduktion führt. Ebenfalls überzeugt die Reinigungseinrichtung durch den Wegfall der Notwendigkeit einer manuellen Aktivierung einer Düsenheizung. Die Reinigungseinrichtung hat einen geringeren Stromverbrauch, ein geringeres Gewicht und kann insgesamt kostengünstig hergestellt und/oder bereitgestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Strömungsenergiewandler einen Impeller auf. Ein Impeller ist vorzugsweise ein rotierbares Bauteil, das in einer Flüssigkeit oder einem Gas, vorliegend in dem Reinigungsfluid, arbeitet und vorzugsweise dazu verwendet wird, Bewegung und/oder Druck auf das umgebende Fluid auszuüben oder diesem Strömungsenergie zu entziehen. Der Impeller weist vorzugsweise einen oder mehrere Flügel auf, die sich vorzugsweise um eine zentrale Achse drehen und so ein Strömungsmuster erzeugen. Der Impeller ist vorzugsweise durch das Reinigungsfluid bewegbar. Durch diese Bewegung kann der Impeller dem Reinigungsfluid vorzugsweise zumindest einen Teil der Strömungsenergie entziehen. Ein Impeller ist vorzugsweise ein von einem ring- oder röhrenförmigen Gehäuse umschlossener Propeller.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Strömungsenergiewandler in der mindestens einen Zufuhrleitung angeordnet. Die mindestens eine Zufuhrleitung bildet dabei vorzugsweis das ring- oder röhrenförmige Gehäuse des bevorzugt verwendeten Impellers aus. In dieser Anordnung wird der Strömungsenergiewandler vorzugsweise fortlaufend von dem Reinigungsfluid um- und/oder durchströmt, so dass vorzugsweise stetig Strömungsenergie in Wärme und/oder elektrische Energie gewandelt wird. In dieser Ausbildung wird das Reinigungsfluid vorzugsweise stets durch die durch den Strömungsenergiewandler bereitgestellte Wärme und/oder elektrische Energie geheizt und/oder erwärmt, um derart beispielsweise eine Reinigungswirkung zu verstärken und/oder eine Vereisung der mindestens einen Reinigungsdüse insbesondere präventiv zu verhindern.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Reinigungseinrichtung mindestens einen Bypass auf, der mit der mindestens einen Zufuhrleitung fluidleitend und/oder fluidübertragend und/oder fluidisch kommunikativ verbunden und/oder gekoppelt ist. Der Strömungsenergiewandler ist in dem mindestens einen Bypass angeordnet. Der Bypass oder auch Bypass-Kanal ist vorzugsweise ein Kanal oder eine Leitung, die in der Reinigungseinrichtung von der mindestens einen Zufuhrleitung abzweigend angeordnet ist, um beispielsweise einen Teil des Reinigungsfluides von dem mindestens einen Zufuhrkanal umzuleiten und/oder abzuleiten. Der Zweck eines Bypass-Kanals besteht vorzugsweise darin, den Fluss des Reinigungsfluides durch die Reinigungseinrichtung derart zu regulieren, dass insbesondere situationsbedingt ein Umströmen und/oder Durchströmen des Strömungsenergiewandlers ermöglicht ist. Besonders bevorzugt ist der Bypass derart mit dem mindestens einen Zufuhrkanal verbunden, dass das den Strömungsenergiewandler umströmte und/oder durchströmte Reinigungsfluid nach der Abgabe eines Teils der Strömungsenergie an den Strömungsenergiewandler wieder zurück in die mindestens eine Zufuhrleitung geführt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Reinigungseinrichtung ein Schaltventil und/oder eine Stelleinrichtung auf, das/die zumindest zwischen einer Bypass-Stellung, in der das Reinigungsfluid zumindest teilweise durch den Bypass strömen kann, und einer Zufuhrleitungsstellung, in der das Reinigungsfluid durch die mindestens eine Zufuhrleitung strömen kann, schaltbar/stellbar ist. Der Strömungsenergiewandler ist in Abhängigkeit der jeweiligen Stellung des Schaltventils um- und/oder durchströmbar. Wie das Schaltventil ausgebildet ist, ist grundsätzlich beliebig. Die Stelleinrichtung kann mechanisch, insbesondere durch eine Federeinrichtung mit einer Klappe, die den Bypass zumindest temporär verdeckt, oder durch eine insbesondere statische Strömungsverengung an einem Einlass des Bypasses ausgebildet sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Strömungsenergiewandler in Abhängigkeit eines Vereisungszustandes der mindestens einen Reinigungsdüse um- und/oder durchströmbar. Wenn die mindestens eine Reinigungsdüse beispielsweise schnee- und/oder eisfrei ist, ist der normale Betrieb der Reinigungsdüse gewährleistet. Der in die Reinigungsdüse eintretende Druck- und/oder Volumenstrom des Reinigungsfluides wird vorzugsweise durch die Reinigungsdüse zu einer optionalen Mündung bzw. Öffnung der Reinigungsdüse und von dort aus auf den zu reinigenden Durchsichtsbereich geleitet und/oder gerichtet. Wenn die optionale Mündung bzw. Öffnung der mindestens einen Reinigungsdüse verstopft ist, kann der in die Reinigungsdüse eintretende Druck- und/oder Volumenstrom des Reinigungsfluides vorzugsweise nicht durch die optionale Mündung bzw. Öffnung austreten. Infolgedessen steigt der Druck in der mindestens einen Zufuhrleitung und/oder der mindestens einen Reinigungsdüse an. Dadurch wird vorzugsweise ein durch das Schaltventil oder die Stelleinrichtung, beispielsweise erzeugt durch eine Reibungskraft und/oder eine Federkraft und/oder eine Strömungsgeometrie, aufgebrachter Strömungswiderstand des Bypasses überwunden. Infolgedessen um- und/oder durchströmt das Reinigungsfluid den vorzugsweise im Bypass befindlichen Strömungsenergiewandler, so dass dieser zumindest einen Teil der Strömungsenergie des Reinigungsfluides in Wärme und/oder elektrische Energie wandeln kann, um die Vereisung der Reinigungsdüse zu lösen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Strömungsenergiewandler dazu eingerichtet, eine durch das Reinigungsfluid bereitgestellte Strömungsenergie über Reibung in Wärmeenergie umzuwandeln, durch die die mindestens eine Reinigungsdüse heizbar und/oder enteisbar ist. Alternativ oder ergänzend wird durch die Drehung des Strömungsenergiewandlers (mechanische) Reibung erzeugt, die wiederum als Wärme freigesetzt wird. Diese Reibungswärme kann vorzugsweise durch ein Wärmeübertragungsmedium und/oder ein Wärmeübertragungsmaterial an die mindestens eine Reinigungsdüse, insbesondere in die unmittelbare Nähe der Öffnung und/oder des Düsenkerns, übertragen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Strömungsenergiewandler dazu eingerichtet, eine durch das Reinigungsfluid bereitgestellte Strömungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, durch die Heizwärme zum Heizen und/oder Enteisen der mindestens einen Reinigungsdüse generierbar ist. Die bevorzugte, durch das um- und/oder durchströmende Reinigungsfluid bewirkte Drehung des Strömungsenergiewandlers wird vorzugsweise genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. Dabei wirkt der Strömungsenergiewandler vorzugsweise als Generator. Die Reinigungsdüse wird dabei vorzugsweise mittels eines elektrischen Widerstandes beheizt, der durch die elektrische Energie des Strömungsenergiewandlers durchflossen wird. Der Widerstand ist vorzugsweise in unmittelbarer Nähe der Öffnung der Reinigungsdüse vorgesehen.
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Ferner ist vorgeschlagen ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an dem Kraftfahrzeug mit einem Flächenbauteil, das zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet, die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls fungiert, mindestens einem elektrischen und/oder elektronischen und/oder elektromagnetischen Bauteil, das durch einen Durchsichtsbereich elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, und mindestens einer Reinigungseinrichtung in einer beliebigen Ausführungsform. Das Dachmodul kann eine Baueinheit bilden, in der Einrichtungen zum autonomen oder teilautonomen, durch Fahrassistenzsysteme unterstützten Fahren integriert sind und die auf Seiten eines Fahrzeugherstellers als Einheit auf einen Fahrzeugrohbau aufsetzbar ist. Ferner kann das Dachmodul nach der Erfindung als reines Festdach oder auch als Dach mitsamt Dachöffnungssystem ausgebildet sein. Zudem kann das Dachmodul zur Nutzung bei einem Personenkraftwagen oder bei einem Nutzfahrzeug ausgelegt sein. Das Dachmodul kann vorzugsweise als Baueinheit in Form eines Dachsensormoduls (Roof Sensor Modul (RSM)) bereitgestellt sein, in der die Umfeldsensoren vorgesehen sind, um als zulieferbare Baueinheit an einen Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie angeordnet zu werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das mindestens eine elektrische, elektronische und/oder elektromagnetische Bauteil eine Antenne und/oder einen Messsensor und/oder eine Kommunikationseinrichtung und/oder eine Beleuchtungseinrichtung und/oder einen Umfeldsensor, insbesondere einen Lidar-Sensor und/oder einen Radar-Sensor und/oder einen Kamera-Sensor und/oder einen Multikamera-Sensor und/oder einen Ultraschallsensor. Es versteht sich, dass das Bauteil auch jeweils mehrere der zuvor genannten Komponenten umfassen kann. Bei der Antenne kann es sich um eine elektrische oder magnetische Antenne handeln. Bei dem Messsensor kann es sich beispielhaft um einen Temperatursensor, einen Feuchtigkeitssensor, einen GPS-Sensor, einen Beschleunigungssensor und/oder um einen vergleichbaren Messsensor handeln. Bei der Kommunikationseinrichtung kann es sich um eine WLAN-Schnittstelle, um eine LTE-Schnittstelle oder um eine sonstige Nah-, Mittel- oder Langstrecken-Kommunikationsschnittstelle handeln. Durch die Kommunikationseinrichtung ist das Kraftfahrzeug dazu ausgebildet, mit einer Fahrzeugumgebung zu kommunizieren und insbesondere Daten zu senden und/oder zu empfangen. Die Beleuchtungseinrichtung kann ein oder mehrere Leuchtmittel umfassen. Die Leuchtmittel sind insbesondere dazu ausgebildet, einen (teil-)autonomen Fahrbetrieb und/oder verschiedene Fahrbetriebssituationen des Kraftfahrzeuges anzuzeigen. Grundsätzlich kann der Umfeldsensor nach der Erfindung in vielfältiger Weise ausgebildet sein und einen Lidar-Sensor, einen Radarsensor, einen optischen Sensor, wie eine Kamera oder eine Multikamera, einen Ultraschallsensor und/oder dergleichen umfassen. Lidar-Sensoren arbeiten beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 905 nm oder auch von etwa 1550 nm. Ein Werkstoff in einem Durchsichtsbereich des Umfeldsensors ist vorzugsweise für einen von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent und materialseitig in Abhängigkeit von der/den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlänge(n) ausgewählt. Es versteht sich, dass lediglich eine Signalerfassungseinheit, beispielsweise ein optischer Sensor und/oder ein Fotochip, an der Fahrzeugkarosserie angeordnet sein kann. Hiervon getrennt kann in einem anderen Bereich des Kraftfahrzeuges beispielsweise eine Auswerteelektronik, insbesondere bezeichnet als Kamerakontrolleinheit (Camera Control Unit (CCU)), angeordnet sein, die dazu eingerichtet ist, die durch den optischen Sensor erfassten Signale auszuwerten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dachmodul als eine Baueinheit an einer Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Diese Anordnung des Dachmoduls an der Fahrzeugkarosserie kann beispielsweise über eine Anordnung an dem mindestens einen Längsholm bzw. Längsträger eines fahrzeugkarosserieseitigen Fahrzeugdachrahmens vorzugsweise über eine Klebeverbindung, eine Schraubverbindung und/oder eine Schweißverbindung erfolgen.
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Ferner ist vorgeschlagen ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen Durchsichtsbereich und mindestens einer Reinigungseinrichtung in einer beliebigen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die dazu eingerichtet ist, den mindestens einen Durchsichtsbereich zu reinigen. Alternativ oder ergänzend, d. h. „und/oder“ weist das Kraftfahrzeug mindestens ein Dachmodul in einer beliebigen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf. Das Kraftfahrzeug kann ein Personenkraftwagen und/oder ein Lastkraftwagen und/oder ein Nutzlastwagen und/oder ein Amphibien-Fahrzeug und/oder ein Motorrad sein. Der Durchsichtsbereich kann eine Windschutzscheibe und/oder eine Seitenscheibe und/oder eine Heckscheibe und/oder eine Scheinwerfer-Scheibe und/oder ein Scheinwerferfenster und/oder ein Sensor-Durchsichtsbereich und/oder ein Dachfenster und/oder ein Panoramadach und/oder einen sonstigen Durchsichtsbereich eines Kraftfahrzeuges aufweisen.
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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. Zudem beziehen sich sämtliche Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele des Dachmoduls vollumfänglich und in äquivalenter Form auf ein Kraftfahrzeug, das ein solches Dachmodul aufweist.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeuges mit einem Dachmodul und einer Reinigungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer Reinigungseinrichtung;
- 3 ein Ausführungsbeispiel einer Reinigungseinrichtung; und
- 4 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Reinigungseinrichtung.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1000 (nicht komplett gezeigt) mit einem Fahrzeugdach 100 dargestellt. Das Fahrzeugdach 100 ist als ein Dachmodul 10, insbesondere als ein Dachsensormodul, ausgebildet. Das Dachmodul 10 ist als Baueinheit an einem Dachrahmen 104 des Kraftfahrzeugs 1000 angeordnet, vorliegend auf zumindest zwei Querholme 102 sowie zumindest zwei Längsholme 106, durch die der Dachrahmen 104 gebildet ist, aufgesetzt. Der Dachrahmen 104 ist Bestandteil einer Fahrzeugkarosserie 103. Die Längsholme 106 erstrecken sich entlang einer Fahrzeuglängsrichtung x. Die Querholme 102 erstrecken sich entlang einer Fahrzeugbreitenrichtung y, die orthogonal zu der Fahrzeuglängsrichtung x verläuft. Das Dachmodul 10 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein Panoramadach 108 auf.
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Das Dachmodul 10 umfasst ein Flächenbauteil 12 zur Bildung einer Dachhaut 14 des Fahrzeugdaches 100. In einem frontseitigen Bereich des Fahrzeugdaches 100 bzw. des Dachmoduls 10 (betrachtet in der Fahrzeuglängsrichtung x) ist symmetrisch zu der Fahrzeuglängsrichtung x ein elektrisches und/oder elektronisches und/oder elektromagnetisches Bauteil 16 angeordnet. Bei dem mindestens einen Bauteil 16 handelt es sich vorliegend um einen Umfeldsensor 18, der in einem Bauteilgehäuse 19 angeordnet ist. Bei dem Umfeldsensor 18 handelt es sich vorliegend beispielhaft um einen Lidar-Sensor. Es können andere Sensoren, z. B. (Multidirektional-) Kameras, die beim (teil-) autonomen Fahren Verwendung finden, zum Einsatz kommen. Das Bauteilgehäuse 19 bildet einen Trockenbereich aus, in dem der Umfeldsensor 18 feuchtigkeitsdicht angeordnet ist.
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Der Umfeldsensor 18 ist vorliegend unmittelbar hinter einem vorderen Querholm 102, der einen dachseitigen Windlauf des Kraftfahrzeuges 1000 definiert, angeordnet. Der Umfeldsensor 18 ist gemäß 1 zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verstellbar bzw. ein- und ausfahrbar. Der Umfeldsensor 18 ist gemäß 1 in einer nicht näher gezeigten Öffnung in der Dachhaut 14 des Dachmoduls 10 angeordnet.
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Je nach Anordnung bzw. Beweglichkeit des mindestens einen Bauteils 16 umfasst das Bauteilgehäuse 19 und/oder das Flächenbauteil 12 einen Durchsichtsbereich 20. Der Durchsichtsbereich 20 ist vorzugsweise aus einem insbesondere bruchsicheren Kunststoff oder Glas oder sonstigen (teil-) transparenten Material hergestellt.
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Das Dachmodul 10 umfasst mindestens eine Reinigungseinrichtung 24 mit mindestens einer Reinigungsdüse 25. Die Reinigungseinrichtung 24 kann beispielsweise an dem Flächenbauteil 12, insbesondere in einer Öffnung 13 des Flächenbauteils 12, angeordnet sein (siehe 2). Die Reinigungsdüse 25 ist dazu eingerichtet, ein Reinigungsfluid auszustoßen, um durch dieses den Durchsichtsbereich 20 zu reinigen. Das Reinigungsfluid kann eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser und/oder eine wässrige Seifenlauge oder ein insbesondere unter Druck stehendes Gas sein. Die Reinigungseinrichtung 24 weist mindestens eine Zufuhrleitung 26 auf. Die Reinigungsdüse 25 ist dazu eingerichtet, über die mindestens eine Zufuhrleitung 26 mit dem Reinigungsfluid gespeist zu werden.
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Die Reinigungseinrichtung 24 weist einen Strömungsenergiewandler 28 auf, der zum Erzeugen von elektrischer Energie und/oder Wärme von dem Reinigungsfluid um- und/oder durchströmbar ist. Der Strömungsenergiewandler 28 weist besonders bevorzugt einen Impeller 30 auf. Die Reinigungsdüse 25 umfasst einen Düsenkörper 32 mit einer Austrittsöffnung 34, aus der das Reinigungsfluid austritt, um den Durchsichtsbereich 20 zu reinigen. Die Reinigungseinrichtung 24 weist einen Bypass 36 auf, der mit der mindestens einen Zufuhrleitung 26 fluidleitend verbunden ist. Der Bypass 36 zweigt von der Zufuhrleitung 26 ab. Der Strömungsenergiewandler 28 ist gemäß 2 zumindest teilweise in dem Bypass 36 angeordnet.
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Die vorliegende Reinigungseinrichtung 24 ist dazu ausgebildet, dass der Strömungsenergiewandler 28 in Abhängigkeit eines Vereisungszustandes der mindestens einen Reinigungsdüse 25 um- und/oder durchströmt wird, um derart indirekt oder direkt Wärme zum Heizen der Reinigungsdüse 25 zu erzeugen. Ist die Austrittsöffnung 34 beispielsweise vereist, steigt ein Druck innerhalb der Zufuhrleitung 26 derart an, dass das Reinigungsfluid den Weg über den Bypass 36 nimmt, vorzugsweise eine Selbsthemmung des Strömungsenergiewandlers 28 überwindet und diesen zum Drehen um eine Drehachse 38 veranlasst.
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Gemäß 2 wird durch die Drehung des Strömungsenergiewandlers 28 die Strömungsenergie des Reinigungsfluides in elektrische Energie umgewandelt. Der Strömungsenergiewandler 28 wirkt in diesem Fall als Generator G (siehe 3). Der durch den Generator G erzeugte Strom wird zu einem in der Nähe der Austrittsöffnung 34 angeordneten elektrischen Widerstand W geleitet (beispielsweise über mindestens ein Kabel K) und dort in Wärme umgesetzt. Durch die Wärme wird die Reinigungsdüse 25 geheizt, so dass die Vereisung geschmolzen werden kann.
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Der Stromkreis zwischen dem Generator G und dem Widerstand W ist vorzugsweise geschlossen, wie dies aus 3 hervorgeht.
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Die Reinigungseinrichtung 24 kann vorzugsweise mit Hilfe von Haltemitteln 40 in der Öffnung 13 des Flächenbauteils 12 befestigt sein. Die Haltemittel 40 umfassen vorliegend Rasthaken.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Reinigungseinrichtung in einer Schnittansicht gezeigt. Dabei ist der Strömungsenergiewandler 28 dazu eingerichtet, eine durch das Reinigungsfluid bereitgestellte Strömungsenergie über Reibung in Wärmeenergie umzuwandeln, durch die die mindestens eine Reinigungsdüse 25 geheizt und derart enteist werden kann. Aus 4 ist eine Welle 42, auf der der Impeller 30 angeordnet ist, erkennbar. Der Impeller 30 wird durch den Druck- und/oder Volumenstrom des Reinigungsfluides zum Drehen um die Drehachse 38 veranlasst. Dabei dreht sich vorzugsweise eine mit dem Impeller 30 drehfest verbundene Reibungsplatte 44 ebenfalls um die Drehachse 38 und erzeugt dabei eine Reibung zwischen Reibungsplatte 44 und einem unbeweglichen, drehfesten Reibungskörper 46. Durch die Reibung wird wiederum Wärme erzeugt, die zum Heizen der Reinigungsdüse 25 genutzt wird, um diese zu enteisen. Der drehfeste Reibungskörper 46 kann vorzugsweise dazu genutzt werden, die erzeugte Wärme in einen Zielbereich, insbesondere in die Nähe der Austrittsöffnung 34 der Reinigungsdüse 25 zu übertragen. Der Reibungskörper 46 ist vorzugsweise aus einem wärmeleitfähigen Material hergestellt. Es können zur Wärmeübertragung auch noch weitere Wärmeleitelemente eingesetzt werden.
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In einer nicht näher gezeigten Alternative kann die Reinigungseinrichtung 24 insbesondere in einem Bereich einer Abzweigung zwischen der Zufuhrleitung 26 und dem Bypass 36 ein Schaltventil und/oder eine Stelleinrichtung aufweisen, das/die zumindest zwischen einer Bypass-Stellung, in der das Reinigungsfluid zumindest teilweise durch den Bypass 36 strömen kann, und einer Zufuhrleitungsstellung, in der das Reinigungsfluid durch die mindestens eine Zufuhrleitung 26 strömen kann, schaltbar/stellbar ist, wobei der Strömungsenergiewandler 28 in Abhängigkeit der jeweiligen Stellung des Schaltventils und/oder der Stelleinrichtung um- und/oder durchströmbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dachmodul
- 12
- Flächenbauteil
- 13
- Öffnung
- 14
- Dachhaut
- 16
- elektrisches und/oder elektronisches und/oder elektromagnetisches Bauteil
- 18
- Umfeldsensor
- 19
- Bauteilgehäuse
- 20
- Durchsichtsbereich
- 24
- Reinigungseinrichtung
- 25
- Reinigungsdüse
- 26
- Zufuhrleitung
- 28
- Strömungsenergiewandler
- 30
- Impeller
- 32
- Düsenkörper
- 34
- Austrittsöffnung
- 36
- Bypass
- 38
- Drehachse
- 40
- Haltemittel
- 42
- Welle
- 44
- Reibungsplatte
- 46
- Reibungskörper
- 100
- Fahrzeugdach
- 102
- Querholm
- 103
- Fahrzeugkarosserie
- 104
- Dachrahmen
- 106
- Längsholm
- 108
- Panoramadach
- 1000
- Kraftfahrzeug
- G
- Generator
- K
- Kabel
- W
- Widerstand
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugbreitenrichtung
