DE202018103489U1

DE202018103489U1 - Baugruppe zum Reinigen einer Sensorabdeckung

Info

Publication number: DE202018103489U1
Application number: DE202018103489.8U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2018-07-17
Anticipated expiration: 2028-06-21
Also published as: US10549726B2; CN208498446U; US20180370500A1

Abstract

Baugruppe zum Reinigen einer Sensorabdeckung, umfassend:einen Sensor, der innerhalb der Sensorabdeckung vorgesehen ist;einen Wischer, der zum Abwischen der Sensorabdeckung konfiguriert ist; undeinen Vibrationsmotor, der zum Vibrierenlassen des Wischers und/oder der Sensorabdeckung konfiguriert ist.

Description

HINTERGRUND
Diese Offenbarung betrifft eine Baugruppe zum Reinigen einer Sensorabdeckung und ein Verfahren zur Verwendung derselben.
Autonome Fahrzeuge können ganz oder teilweise ohne menschlichen Eingriff betrieben werden und umfassen einen oder mehrere Sensoren, die Informationen an einen zentralen Computer im Fahrzeug übermitteln. Daten von den Sensoren können beispielsweise Informationen in Bezug auf Umgebungsbedingungen, Straßenränder oder Fahrspuren auf einer Straße bereitstellen und zum Einstellen einer geeigneten Geschwindigkeit für das Fahrzeug, eines geeigneten Weges für das Fahrzeug u. a. verwendet werden. Die Sensoren sind häufig an einer Außenkarosserie des Fahrzeugs montiert. Einige Sensoren umfassen Abdeckungen, um die Sensoren gegen die Einwirkung von Umgebungsbedingungen zu schützen.
KURZDARSTELLUNG
Eine Baugruppe zum Reinigen einer Sensorabdeckung gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst u. a. einen Sensor, der innerhalb der Sensorabdeckung vorgesehen ist, einen Wischer, der zum Abwischen der Sensorabdeckung konfiguriert ist, und einen Vibrationsmotor, der zum Vibrierenlassen des Wischers und/oder der Sensorabdeckung konfiguriert ist.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform der vorhergehenden Baugruppe umfasst der Wischer einen Arm, einen Wischerkopf, der mit dem Arm verbunden ist, und ein Blatt, das mit dem Wischerkopf verbunden ist. Ferner ist der Vibrationsmotor mit dem Wischerkopf verbunden und zum Vibrierenlassen des Wischers konfiguriert.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorhergehenden Baugruppen spannt der Arm das Blatt in Richtung der Sensorabdeckung vor.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorhergehenden Baugruppen umfasst der Wischerkopf mindestens eine Düse, die strömungstechnisch mit einer Quelle von Reinigungsflüssigkeit gekoppelt ist.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorhergehenden Baugruppen umfasst der Wischerkopf eine Mehrzahl von Düsen, die entlang einer Länge des Wischerkopfs voneinander beabstandet sind.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorhergehenden Baugruppen umfasst der Wischerkopf ein Heizelement, das zum Beheizen des Blattes konfiguriert ist.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorhergehenden Baugruppen umfasst die Baugruppe einen Drehmotor, der zum Drehen der Sensorabdeckung in Bezug auf den Wischer konfiguriert ist. Der Vibrationsmotor ist mit dem Drehmotor verbunden und zum Vibrierenlassen der Sensorabdeckung konfiguriert.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorhergehenden Baugruppen ist der Wischer in Bezug auf eine Karosserie des autonomen Fahrzeugs fest angebracht.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorhergehenden Baugruppen ist der Vibrationsmotor ein erster Vibrationsmotor, und die Baugruppe umfasst ferner einen zweiten Vibrationsmotor. Der erste Vibrationsmotor ist zum Vibrierenlassen des Wischers konfiguriert, und der zweite Vibrationsmotor ist zum Vibrierenlassen der Sensorabdeckung konfiguriert.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorhergehenden Baugruppen umfasst der Vibrationsmotor eine exzentrische Masse.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorhergehenden Baugruppen wird der Vibrationsmotor durch eine Steuerung in Reaktion auf einen detektierten Niedertemperaturzustand aktiviert.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorhergehenden Baugruppen ist der Sensor ein Sensor für optische Abstandsmessung (LIDAR - Light Detection And Ranging) eines autonomen Fahrzeugs.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorhergehenden Baugruppen ist die Sensorabdeckung transparent.
Ein Verfahren gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst u. a. ein Drehen einer Sensorabdeckung in Bezug auf einen Wischer, wobei die Sensorabdeckung einen Sensor abdeckt, und Vibrierenlassen der Sensorabdeckung und/oder des Wischers.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform des vorhergehenden Verfahrens umfasst der Wischer einen Arm, einen Wischerkopf, der mit dem Arm verbunden ist, und ein Blatt, das mit dem Wischerkopf verbunden ist. Ferner wird der Schritt des Vibrierenlassens durch einen Vibrationsmotor ausgeführt, der mit dem Wischerkopf verbunden ist.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren umfasst das Verfahren ein Sprühen von Reinigungsflüssigkeit aus mindestens einer Düse im Wischerkopf.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren umfasst das Verfahren ein Beheizen des Wischers unter Verwendung eines Heizelements im Wischerkopf.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren wird der Schritt des Vibrierenlassens durch einen Vibrationsmotor ausgeführt, der mit einem Drehmotor verbunden ist, wobei der Drehmotor zum Drehen der Sensorabdeckung konfiguriert ist.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren umfasst der Schritt des Vibrierenlassens ein Vibrierenlassen des Wischers mit einem ersten Vibrationsmotor und Vibrierenlassen der Sensorabdeckung mit einem zweiten Vibrationsmotor.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren ist der Sensor ein Sensor für optische Abstandsmessung (LIDAR - Light Detection And Ranging) eines autonomen Fahrzeugs.
Figurenliste

1 ist eine Vorderansicht eines beispielhaften Kraftfahrzeugs mit einer Sensorbaugruppe.
2 veranschaulicht eine Baugruppe zum Reinigen der Sensorbaugruppe von 1.
3 veranschaulicht einen beispielhaften Vibrationsmotor.
4 veranschaulicht einen Wischer mit einer beispielhaften Düsenanordnung im Detail.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft eine Baugruppe zum Reinigen einer Sensorabdeckung und ein Verfahren zur Verwendung derselben. In einem Beispiel ist ein Sensor mit einer Sensorabdeckung versehen, und ein Wischer ist zum Abwischen der Sensorabdeckung konfiguriert. Ferner ist ein Vibrationsmotor zum Vibrierenlassen des Wischers und/oder der Sensorabdeckung konfiguriert. Solch eine Vibration erleichtert beispielsweise die Entfernung von Regenwasser, Schnee, Eis und Ablagerungen von der Sensorabdeckung. Die Vibration wiederum ermöglicht der Baugruppe ein leichtes Reinigen der Sensorabdeckung, was die Sensorgenauigkeit erhöht.
1 ist eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugs 10, das als eine Limousine dargestellt ist. Das Fahrzeug 10 könnte auch ein beliebiger anderer Fahrzeugtyp, einschließlich eines Geländewagens, Minivans oder Lastkraftwagens, sein, um nur einige Beispiele zu nennen. Das Fahrzeug 10 in diesem Beispiel ist ein autonomes Fahrzeug und umfasst mindestens eine Sensorbaugruppe 12. Das Fahrzeug 10 wird ganz oder teilweise ohne menschlichen Eingriff betrieben und verwendet Informationen von der Sensorbaugruppe 12, um Entscheidungen hinsichtlich Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugweg usw. zu treffen.
Die Sensorbaugruppe 12 in diesem Beispiel umfasst einen Sensor 14 und eine Sensorabdeckung 16. Der Sensor 14 ist ein Sensor für optische Abstandsmessung (LIDAR), obwohl sich diese Offenbarung auch auf andere Sensortypen erstreckt. Der Sensor 14 ist innerhalb der Sensorabdeckung 16 vorgesehen. Die Sensorabdeckung 16 ist durch ein transparentes Material, wie beispielsweise Kunststoff, Glas oder ein Verbundmaterial, vorgesehen und schützt den Sensor 14 gegen die Einwirkung von Umgebungsbedingungen.
Die Sensorbaugruppe 12 ist an einer Außenkarosserie des Fahrzeugs 10 vorgesehen. In diesem Beispiel ist die Sensorbaugruppe 12 auf einem Dach 18 des Fahrzeugs 10 vorgesehen. Die Sensorbaugruppe 12 könnte auch an einer anderen Stelle an dem Fahrzeug 10 vorgesehen sein. Ferner kann das Fahrzeug 10 zusätzliche Sensorbaugruppen an der Außenkarosserie des Fahrzeugs umfassen. Diese Sensorbaugruppen können von der Reinigungsbaugruppe und dem Verfahren profitieren, die in dieser Offenbarung beschrieben werden.
2 veranschaulicht eine Baugruppe 20 zum Reinigen der Sensorbaugruppe 12 und insbesondere zum Reinigen der Sensorabdeckung 16. Es versteht sich, dass einige Aspekte der Baugruppe 20 einigermaßen schematisch dargestellt sind, während andere Aspekte der Baugruppe 20 lediglich zu Veranschaulichungszwecken vergrößert sind.
In diesem Beispiel ist die Sensorabdeckung 16 im Wesentlichen zylindrisch und um eine Achse A angeordnet. Die Sensorabdeckung 16 ist mit einem Abdeckungshalter 22 gekoppelt und umfasst eine Außenfläche 24, die in einem konstanten Radius R von der Achse A definiert ist. Die Sensorabdeckung 16 umfasst ferner eine Deckfläche 26 an einem oberen Abschnitt davon. Obwohl die Deckfläche 26 in 2 als eine flache Fläche dargestellt ist, könnte die Deckfläche 26 auch abgerundet sein.
Die Gesamtheit der Sensorabdeckung 16 kann durch ein transparentes Material vorgesehen sein. Alternativ kann die Außenfläche 24 durch ein transparentes Material vorgesehen sein, und die Deckfläche 26 kann lichtundurchlässig sein. Der Sensor 14 ist innerhalb der Sensorabdeckung 16 angeordnet und sendet Lichtimpulse durch die Sensorabdeckung 16 aus und misst reflektierte Impulse. Die Baugruppe 20 hält die Außenfläche 24 der Sensorabdeckung 16 rein, was die Genauigkeit des Sensors 14 erhöht.
In diesem Beispiel ist der Abdeckungshalter 22 durch eine Welle 30 mit einem Drehmotor 28 gekoppelt. Die Sensorabdeckung 16, der Abdeckungshalter 22 und die Welle 30 können durch den Drehmotor 28 in Richtungen D₁, D₂ um die Achse A gedreht werden. Der Drehmotor 28 kann in Reaktion auf Anweisungen von einer Steuerung 32 betrieben werden. Der Drehmotor 28 kann so konfiguriert sein, dass er die Sensorabdeckung 16 über einen Bewegungsbereich von 360° vollständig um die Achse A dreht. Alternativ kann der Motor 28 die Sensorabdeckung über einen kleineren Bewegungsbereich in den Richtungen D₁, D₂ vor und zurück drehen.
Die Steuerung 32 ist in 1 schematisch dargestellt. Es versteht sich, dass die Steuerung 32 Teil eines allgemeinen Fahrzeugsteuerungsmoduls, wie beispielsweise einer Fahrzeugsystemsteuerung (VSC - Vehicle System Controller), oder alternativ eine eigenständige Steuerung getrennt von der VSC sein könnte. Ferner kann die Steuerung 32 mit ausführbaren Anweisungen zum Herstellen einer Schnittstellenverbindung mit den der verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 10 und Betreiben derselben programmiert sein. Die Steuerung 32 umfasst außerdem eine Verarbeitungseinheit und einen nichttransitorischen Speicher zum Ausführen der verschiedenen Steuerungsstrategien und -modi des Fahrzeugsystems.
Der Drehmotor 28 dreht die Sensorabdeckung 16 in Bezug auf einen Wischer 34, der zum Abwischen der Sensorabdeckung 16 konfiguriert ist. Der Wischer 34 ist an einer Außenseite des Fahrzeugs 10 fest montiert, und in diesem Beispiel ist er auf dem Dach 18 fest montiert. Der Wischer 34 umfasst einen Arm 36, der mit dem Dach 18 verbunden ist, einen Wischerkopf 38, der mit dem Arm 36 verbunden ist, und ein Blatt 40, das mit dem Wischerkopf 38 verbunden ist. In diesem Beispiel ist der Arm 36 aus Metall hergestellt und zum Vorspannen des Blattes 40, das aus Gummi hergestellt ist, in einer Richtung zur Außenfläche 24 der Sensorabdeckung 16 ausgelegt. Demnach berührt das Blatt 40 die Außenfläche 24 direkt, wenn sich die Sensorabdeckung 16 um die Achse A dreht. Das Blatt 40 wischt die Außenfläche 24 ab und entfernt dadurch beispielsweise Regenwasser, Schnee, Eis und Ablagerungen von der Sensorabdeckung 16.
Zum Fördern der Leichtigkeit des Reinigens der Sensorabdeckung 16 umfasst die Reinigungsbaugruppe 20 eine Anzahl von Zubehörteilen. In einem Beispiel umfasst die Reinigungsbaugruppe 20 einen Vibrationsmotor, der zum Vibrierenlassen der Sensorabdeckung 16 und/oder des Wischers 34 konfiguriert ist. Im Beispiel von 2 sind zwei Vibrationsmotoren 42, 44 vorhanden, die am Drehmotor 28 und am Wischerkopf 38 montiert sind. Es versteht sich, dass sich diese Offenbarung auch auf Ausführungsformen erstreckt, die nur den Vibrationsmotor 42, nur den Vibrationsmotor 44 oder beide der Vibrationsmotoren 42, 44 umfassen.
Die Vibrationsmotoren 42, 44 sprechen auf Anweisungen von der Steuerung 32 an. Die Vibrationsmotoren 42, 44 bewirken, dass die Sensorabdeckung 16 bzw. der Wischer 34 vibrieren, was die Leichtigkeit der Entfernung bestimmter Arten von Ansammlungen, wie beispielsweise Schnee, Eis und Schmutz, auf der Sensorabdeckung 16 fördert.
In einem Beispiel weist die Steuerung 32 die Vibrationsmotoren 42, 44 an, zu vibrieren, wenn das Fahrzeug in einem Niedertemperaturzustand ist. Zum Beispiel kann die Steuerung 32 unter einer Bedingung, unter welcher Eis oder Schnee vorhanden sein kann, beispielsweise wenn die Außentemperatur unter 0 °C (32 °F) liegt, die Vibrationsmotoren 42, 44 anweisen, zu vibrieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 32 die Vibrationsmotoren 42, 44 anweisen, zu vibrieren, wenn die Steuerung 32 einen erhöhten Widerstand vom Drehmotor 28 detektiert, der durch eine Ansammlung von Eis oder Schnee benachbart zur Sensorabdeckung 16 verursacht sein kann.
3 veranschaulicht den Vibrationsmotor 42 im Detail. Es versteht sich, dass der Vibrationsmotor 44 ähnlich ausgelegt ist. Der Vibrationsmotor 42 umfasst einen Motor 46, der eine Welle 48 dreht. Der Vibrationsmotor 42 umfasst ferner ein Gegengewicht in Form einer exzentrischen Masse 50, das an der Welle 48 montiert ist. Wenn sich die Welle 48 dreht, erzeugt das Gegengewicht in Form einer exzentrischen Masse 50 Vibration. Es versteht sich, dass, obwohl in 3 ein Typ von Vibrationsmotor dargestellt ist, auch andere Typen von Vibrationsmotoren in den Schutzbereich dieser Offenbarung fallen.
Zurück zu 2 kann die Baugruppe 20 zusätzliche Zubehörteile umfassen, die zum Fördern der Leichtigkeit des Reinigens der Sensorabdeckung 16 konfiguriert sind. Im Beispiel von 2 umfasst der Wischerkopf 38 ein Heizelement 52, das Elektrizität in Wärme umwandelt. Das Heizelement 52 wird in Reaktion auf Anweisungen von der Steuerung 32 aktiviert. Das Heizelement 52 kann ein Heizelement auf Keramikbasis oder Polymerbasis sein. Das Heizelement 52 erhöht die Temperatur des Wischers 34 und insbesondere des Blattes 40, was die Leichtigkeit des Entfernens von Eis und Schnee von der Sensorabdeckung 16 fördert.
In der Ausführungsform von 2 ist der Wischer 34 außerdem zum Sprühen von Reinigungsflüssigkeit auf die Sensorabdeckung 16 konfiguriert. Konkret umfasst der Wischerkopf 38 mindestens eine Düse, die strömungstechnisch mit einer Quelle von Reinigungsflüssigkeit 54 gekoppelt ist. Die Reinigungsflüssigkeit 54 kann Scheibenwaschanlagenflüssigkeit sein. Das Sprühen von Reinigungsflüssigkeit 54 auf die Sensorabdeckung 16 fördert die Leichtigkeit des Reinigens der Sensorabdeckung 16. Die Reinigungsflüssigkeit 54 kann auch die Leichtigkeit des Auflösens und Entfernens von Schnee und Eis von der Sensorabdeckung 16 fördern.
4 veranschaulicht ein konkretes Beispiel, wobei der Wischerkopf 38 eine Mehrzahl von Düsen 56 umfasst, die entlang einer Länge L des Wischerkopfs voneinander beabstandet sind. Die Düsen 56 sind in diesem Beispiel in einem Abstand X voneinander entfernt angeordnet. Der Abstand X kann etwa 10 mm (etwa 0,4 Zoll) betragen, und der Wischerkopf 38 kann in einem Beispiel zwischen acht (8) und neun (9) Düsen 56 aufweisen. Das Bereitstellen einer Mehrzahl von beabstandeten Düsen 56 stellt die Reinigungsflüssigkeit 54 genau dort bereit, wo sie benötigt wird, und spart bis zu 60 % der Reinigungsflüssigkeit gegenüber einigen früheren Sprühtechniken ein.
Es versteht sich, dass, obwohl die Baugruppe 20 verschiedene unabhängige Zubehörteile umfasst, diese Offenbarung sich auch auf Baugruppen erstreckt, die diese Zubehörteile unabhängig und zusammen verwenden. In einem konkreten Beispiel gibt es kumulative Vorteile, wenn die Vibrationsmotoren 42, 44, das Heizelements 52 und die Düsen 56 zusammen verwendet werden, um beispielsweise Eis und Schnee von der Sensorabdeckung 16 zu entfernen. Es versteht sich jedoch, dass die Vibrationsmotoren, das Heizelement und die Düsen jeweils auch unabhängig voneinander die Leichtigkeit des Reinigens der Sensorabdeckung 16 fördern.
Es versteht sich, dass solche Begriffe wie „etwa“, „im Wesentlichen“ und „im Allgemeinen“ keine grenzenlose Begriffe sein sollen, sondern im Einklang damit ausgelegt werden sollten, wie ein Fachmann diese Begriffe auslegen würde.
Obwohl die verschiedenen Beispiele die spezifischen Komponenten aufweisen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht diese konkreten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale von einem der Beispiele in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten von einem anderen der Beispiele zu verwenden.
Ein Durchschnittsfachmann auf diesem Fachgebiet weiß, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft und nicht einschränkend sind. Das heißt, dass Modifikationen dieser Offenbarung in den Schutzbereich der Ansprüche fallen würden. Demgemäß sollten die folgenden Ansprüche geprüft werden, um ihren wahren Schutzbereich und Inhalt zu bestimmen.

Claims

Baugruppe zum Reinigen einer Sensorabdeckung, umfassend: einen Sensor, der innerhalb der Sensorabdeckung vorgesehen ist; einen Wischer, der zum Abwischen der Sensorabdeckung konfiguriert ist; und einen Vibrationsmotor, der zum Vibrierenlassen des Wischers und/oder der Sensorabdeckung konfiguriert ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Wischer einen Arm, einen Wischerkopf, der mit dem Arm verbunden ist, und ein Blatt umfasst, das mit dem Wischerkopf verbunden ist, und wobei der Vibrationsmotor mit dem Wischerkopf verbunden und zum Vibrierenlassen des Wischers konfiguriert ist.
Baugruppe nach Anspruch 2, wobei der Arm das Blatt in Richtung der Sensorabdeckung vorspannt.
Baugruppe nach Anspruch 2, wobei der Wischerkopf mindestens eine Düse umfasst, die strömungstechnisch mit einer Quelle von Reinigungsflüssigkeit gekoppelt ist.
Baugruppe nach Anspruch 4, wobei der Wischerkopf eine Mehrzahl von Düsen umfasst, die entlang einer Länge des Wischerkopfs voneinander beabstandet sind.
Baugruppe nach Anspruch 2, wobei der Wischerkopf ein Heizelement umfasst, das zum Beheizen des Blattes konfiguriert ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Drehmotor, der zum Drehen der Sensorabdeckung in Bezug auf den Wischer konfiguriert ist, wobei der Vibrationsmotor mit dem Drehmotor verbunden und zum Vibrierenlassen der Sensorabdeckung konfiguriert ist.
Baugruppe nach Anspruch 7, wobei der Wischer in Bezug auf eine Karosserie eines autonomen Fahrzeugs fest angebracht ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Vibrationsmotor ein erster Vibrationsmotor ist, und wobei die Baugruppe ferner einen zweiten Vibrationsmotor umfasst, wobei der erste Vibrationsmotor zum Vibrierenlassen des Wischers konfiguriert ist, und der zweite Vibrationsmotor zum Vibrierenlassen der Sensorabdeckung konfiguriert ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Vibrationsmotor eine exzentrische Masse umfasst.