Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, bevorzugt ein Kraftfahrzeug, mit einem an der Außenseite angebrachten optischen Element. Insbesondere betrifft die Erfindung die Reinigung des optischen Elements.

Ein Fahrzeug umfasst an seiner Außenseite verschiedene optische Elemente, die beispielsweise einen Scheinwerfer, einen Regensensor oder einen Gegenlichtsensor umfassen können. Optische Eigenschaften eines solchen Elements können durch Umgebungseinflüsse beeinträchtigt werden. Beispielsweise kann eine Oberfläche des optischen Elements durch Staub oder Regenwasser verschmutzen. Auch im Stillstand des Fahrzeugs kann das optische Element verschmutzen, beispielsweise durch Blütenstaub oder Ausscheidungen von Vögeln.

An wichtigen optischen Elementen kann daher eine Waschanlage vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Waschanlage für einen Scheinwerfer kaltes oder erwärmtes Wasser gegen eine äußere Oberfläche des Elements sprühen. Ein Scheibenwischer kann für eine zusätzliche mechanische Reinigung sorgen. Allerdings ist ein Vorrat mitgeführten Wischwassers üblicherweise begrenzt, sodass eine Funktionssicherheit der Scheibenwaschanlage durch regelmäßiges Nachfüllen aufrechterhalten werden muss. Außerdem muss dem Waschwasser üblicherweise ein Reinigungsmittel oder ein Frostschutzmittel zugesetzt werden. Solche Zusätze können die Umwelt belasten, wenn das Waschwasser vom optischen Element an eine Umgebung abgegeben wird.

DE 2411 547 A1 schlägt vor, einen Seitenspiegel eines Kraftfahrzeugs mittels Druckluft zu reinigen. Allerdings verfügen die meisten aktuellen Kraftfahrzeuge nicht über einen Druckluftspeicher oder einen Kompressor, sodass für die Bereitstellung ausreichend komprimierter Luft ein substantieller Aufwand zu betreiben ist. Eine Komplexität des Fahrzeugs kann dadurch erhöht werden.

Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht daher in der Angabe einer verbesserten T echnik zur Reinigung eines optischen Elements an einem Fahrzeug. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Reinigungsvorrichtung für ein optisches Element an einer Außenseite eines Fahrzeugs ein steuerbares Luftleitelement, das zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung bewegt werden kann; in der ersten Stellung wird Fahrtwind an das optische Element geleitet und in der zweiten Stellung Fahrtwind vom optischen Element abgeleitet.

Erfindungsgemäß kann das optische Element mittels eines Luftstroms gereinigt werden, der aus dem Fahrtwind gewonnen wird. Die Reinigung des optischen Elements mittels Luft erfordert keine Betriebsmittel und kann beliebig oft durchgeführt werden, ohne einen Vorrat an Reinigungsfluid aufzufüllen. Die Reinigungsvorrichtung kann benutzt werden, ohne einen Betrieb des Sensors zu beeinträchtigen. Durch das Ableiten von Fahrtwind vom optischen Element in der zweiten Stellung kann ein Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeugs gering gehalten werden und Strömungsgeräusche von Luft können reduziert sein.

Die Reinigungsvorrichtung kann einen Luftkanal mit einem in Fahrtrichtung liegenden Einlass und einem im Bereich des optischen Elements liegenden Auslass umfassen. Der Luftkanal kann eine Vertiefung, etwa nach Art einer Nut, oder eine Durchführung nach Art eines Rohrs oder Tunnels umfassen. Der Fahrtwind kann so verbessert kanalisiert und zum optischen Element geleitet werden. Insbesondere kann mittels des Luftkanals eine Strömungsrichtung des Fahrtwindes im Bereich des optischen Elements verändert werden, sodass der Fahrtwind auf eine Oberfläche des optischen Elements verbessert auftritt oder in tangentialer Richtung daran vorbeiströmt. Der Luftkanal kann sich in gefälliger Weise in ein optisches Bild der Außenhaut des Fahrzeugs einfügen.

Es ist besonders bevorzugt, dass das Luftleitelement dazu eingerichtet ist, den Einlass des Luftkanals zu verschließen. In dieser Ausführungsform umfasst der Luftkanal bevorzugt eine Durchführung. Der Luftkanal kann dezent gestaltet sein, sodass er als konstruktives Element nicht negativ auffällt. In einer Variante können auch mehrere Luftleitelemente vorgesehen sein, die an unterschiedlichen Stellen des Luftkanals angeordnet sind. Der Luftkanal und das optische Element können in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen sein. Das gemeinsame Gehäuse kann an einer Außenhaut des Fahrzeugs befestigt sein und noch zusätzliche Elemente tragen. Diese können beispielsweise einen Fahrtrichtungsanzeiger, ein Mikrofon oder einen Ultraschallsensor umfassen. Optional können auch mehrere optische Elemente an dem Gehäuse mittels eines oder mehrerer Luftleitelemente durch umgeleiteten Fahrtwind gereinigt werden.

Das optische Element kann entgegen einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs weisen. Dabei liegt der Geräteträger bevorzugt neben dem Fahrzeug. Die Oberfläche des optischen Elements kann vorteilhaft verbessert durch den Luftstrom gereinigt werden.

Das optische Element kann eine Kamera umfassen. Die Kamera kann insbesondere in Seitenrichtung oder nach hinten ausgerichtet sein.

Beispielsweise kann es sich um eine Seitenkamera, eine Umfeldkamera, eine Rückspiegelkamera oder eine Rückfahrkamera handeln.

In einerweiteren Ausführungsform umfasst die Reinigungsvorrichtung außerdem eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Luftleitelements in Abhängigkeit einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Je größer die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist, desto stärker kann der Fahrtwind sein. Die Reinigung des optischen Elements kann erst ab einer vorbestimmten Stärke von Fahrtwind erfolgen, wobei die Steuervorrichtung die Reinigung mittels Luft insbesondere dann ermöglichen kann, wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Optional kann die Funktion der Reinigungsvorrichtung abgeschaltet werden, falls eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs einen weiteren vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. So kann beispielsweise verhindert werden, dass eine mechanische Belastung des Luftleitelements übermäßig groß wird, während des Reinigungsvorgangs Geräusche zu vernehmen sind oder das Reinigungsergebnis aus aerodynamischen Gründen nicht ausreichend gut ist.

Das Luftleitelement kann insbesondere einen Schieber oder eine Absperrklappe umfassen. Dadurch kann eine Betätigungskraft für das Luftleitelement wenig oder gar nicht von der Stärke des Fahrtwinds abhängig sein. Im Fall der Absperrklappe kann eine Drehachse außerhalb einer Mittellinie des Luftkanals liegen. Aerodynamische Kräfte, die die Klappe öffnen und solche, die sie schließen, können dann ungleich groß sein, sodass eine Restkraft wirken kann, welche die Klappe öffnet oder schließt. Betrag und Vorzeichen der Restkraft kann durch Wahl der Position der Drehachse bestimmt werden. Ein Schieber kann derart ausgeführt sein, dass die Betätigungskraft für das Luftleitelement praktisch unabhängig von der Stärke des Fahrtwinds ist.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, eine hierin beschriebene Reinigungsvorrichtung. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Kraftrad, einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder einen Bus umfassen.

Nach wieder einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Reinigen eines optischen Elements an einer Außenseite eines Fahrzeugs Schritte des Steuerns eines Luftleitelements in eine erste Stellung, in der Fahrtwind an das optische Element geleitet wird; und des Steuerns des Luftleitelements in eine zweite Stellung, in der Fahrtwind vom optischen Element abgeleitet wird.

Das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Bevorzugt kann das Verfahren teilweise oder vollständig mittels einer Verarbeitungseinrichtung einer hierin beschriebenen Reinigungsvorrichtung durchgeführt werden. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile der Reinigungsvorrichtung können auf das Verfahren übertragen werden oder umgekehrt.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen: Figur 1 ein Fahrzeug mit einer optischen Einrichtung und einer

Reinigungsvorrichtung;

Figur 2 Ansichten eines beispielhaften Geräteträgers mit Reinigungsvorrichtung;

Figur 3 ein Detail einer Reinigungsvorrichtung; und Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Reinigungsvorrichtung illustriert.

Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einem an seiner Außenseite angebrachten Geräteträger 105. In der Darstellung von Figur 1 liegt eine Front des Fahrzeugs 100 links und ein Heck rechts. Im linken unteren Bereich ist ein Radkasten 110 eines Vorderrads und in einem rechten Bereich eine linke vordere Seitentür 115 zu erkennen. Oberhalb der Seitentür 115 beginnt eine Fahrzeugsäule, die auch A-Säule 120 genannt wird. Der Geräteträger 105 ist zusammen mit einer optionalen Abdeckklappe 125 in einem Bereich zwischen dem Radkasten 110, der Tür 115 und der A-Säule 120 untergebracht. Die Abdeckklappe 125 kann eine elektrische Ladebuchse für einen elektrischen Energiespeicher abdecken. Der Geräteträger 105 liegt bevorzugt oberhalb der Abdeckklappe 125.

Am Geräteträger 105 ist mindestens ein optisches Element 130 angeordnet, das insbesondere eine Kamera umfassen kann. In der dargestellten Ausführungsform sind drei Kameras 130 vorgesehen, von denen eine nach vorne, eine zur Seite und eine nach hinten weist. Die seitlich ausgerichtete Kamera 130 kann Teil eines Umfelderfassungssystems sein. Die nach vorne gerichtete Kamera 130 kann für eine teilweise oder vollständig autonome Steuerung des Fahrzeugs 100 verwendet werden. Die nach hinten weisende Kamera 130 kann zusammen mit einem entsprechenden Bildschirm einen klassischen Seitenspiegel für eine Person an Bord des Fahrzeugs 100 ersetzen.

Außerdem können am Geräteträger 105 noch weitere Elemente wie ein optischer Fahrtrichtungsanzeiger (Blinker) 135 oder ein Mikrofon untergebracht sein.

Es wird vorgeschlagen, im Geräteträger 105 zusätzlich eine Reinigungsvorrichtung 140 vorzusehen, die dazu eingerichtet ist, wenigstens eines der optischen Elemente 130 mittels eines Luftstroms zu reinigen, der aktiv und steuerbar aus einem Fahrtwind des Fahrzeugs 100 gewonnen wird. Der Fahrtwind ist von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 abhängig. Eine Funktion der Reinigungsvorrichtung 140 kann in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 gesteuert werden.

Figur 2 zeigt Ansichten eines beispielhaften Geräteträgers 105 mit einer Reinigungsvorrichtung 140. In einer Figur 2A ist eine Seitenansicht und in einer Figur 2B eine Ansicht von oben dargestellt. Der Geräteträger 105 umfasst ein Gehäuse 205, in welchem ein optisches Element 130 in Form einer nach hinten gerichteten Kamera angeordnet ist. Bezüglich der Darstellungen von Figur 2 liegt eine Front des Fahrzeugs 100 links und ein Heck rechts der Darstellungen. Das Gehäuse 205 steht seitlich vom Fahrzeug 100 ab, sodass das optische Element 130 die dargestellte, schräg nach hinten gerichtete Perspektive einnehmen kann.

Ein Luftkanal 210 verläuft durch das Gehäuse 205 und weist einen in Fahrtrichtung liegenden Einlass sowie einen entgegen der Fahrtrichtung liegenden Auslass auf. Der dargestellte Luftkanal 205 ist von außen sichtbar dargestellt, obwohl er in einer praktischen Ausführungsform im Inneren des Gehäuses 205 liegt und von außen unsichtbar sein kann. Die Form des Luftkanals 205 ist rein beispielhaft. Der Einlass ist durch ein steuerbares Luftleitelement 215 verschließbar. Vorliegend liegt das Luftleitelement 215 in einem Luftkanal 210 mit rechteckigem Querschnitt und ist unten mit einem Scharnier angeschlagen. In anderen Ausführungsformen kann das Scharnier auch in einer anderen Richtung orientiert sein oder das Luftleitelement 215 ist als Schieber ausgeführt. In anderen Ausführungsformen kann das Luftleitelement 215 auch an einer anderen Stelle angebracht sein, beispielsweise im Luftkanal 210, im Bereich des Auslasses des Luftkanals 210 oder als variables Umlenkelement, um aus dem Luftkanal 210 austretende Luft abzulenken.

Das Luftleitelement 215 umfasst bevorzugt eine Klappe oder einen Schieber, der insbesondere motorisch betätigt werden kann. Bevorzugt kann das Luftleitelement 215 in eine erste und eine zweite Stellung bewegt werden. In der ersten Stellung wird Fahrtwind an das optische Element 130 geleitet, insbesondere indem ein Strömen des Fahrtwinds durch den Luftkanal 210 zum optischen Element 130 ermöglicht wird. In der zweiten Stellung wird Fahrtwind vom optischen Element 130 abgeleitet. Dazu kann beispielsweise der Luftkanal 210 mittels des Luftleitelements 215 verschlossen werden. Das Luftleitelement 215 kann beispielsweise von einem Servomotor oder einem Elektromagneten betätigt werden. Dabei ist das Luftleitelement 215 bevorzugt derart gelagert, dass Verstellkräfte für das Luftleitelement 215 nicht oder nur wenig von der Stärke bzw. Geschwindigkeit des Fahrtwinds abhängig sind. Dazu kann das Luftleitelement 215 unterschiedliche Flächen aufweisen, die betragsmäßig ähnliche, jedoch entgegengesetzte Kräfte auf den Verstellmechanismus ausüben, sodass sie sich weitgehend kompensieren. Die Asymmetrie kann derart bestimmt werden, dass eine vorbestimmte verbleibende Restkraft durch den Fahrtwind auf das Luftleitelement 215 ausgeübt wird, sodass eine vorbestimmte Öffnungs- oder Schließkraft wirkt. Die Betätigung des Luftleitelements 215 kann dann relativ klein dimensioniert werden. Außerdem ist bevorzugt, dass zwischen der Betätigung, beispielsweise einem elektrischen Getriebemotor, und dem Luftleitelement 215 ein Überlastelement vorgesehen ist, beispielsweise eine Rutschkupplung.

In der vorliegenden Ausführungsform ist im Bereich eines Auslasses des Luftkanals 210 ein Auslasselement 220 vorgesehen, durch das der durch den Luftkanal 210 tretende Fahrtwind derart an das optische Element 130 geführt werden kann, dass eine Reinigungswirkung erzielt wird. Das Auslasselement 220 kann ebenfalls beweglich sein, beispielsweise indem es teleskopisch aus dem Gehäuse 205 austreten kann. Eine Bewegung des Auslasselements 220 kann mittels einer dedizierten Betätigung oder gesteuert durch einen Staudruck im Luftkanal 210 erfolgen. In einer Ausführungsform ist das Auslasselement 220 zusätzlich Teil einerweiteren Reinigungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, das optische Element 130 mittels einer Flüssigkeit zu reinigen. Dazu kann das Auslasselement 220 eine Wasserdüse tragen. Eine Bewegung des Auslasselements 220 kann unabhängig von einem Austritt von Flüssigkeit aus der Wasserdüse steuerbar sein.

In einerweiteren Ausführungsform sind Bewegungen des Auslasselements 220 und des Luftleitelements 215 miteinander gekoppelt, sodass ein Aktuator ausreicht, um beide zu bewegen. In einer Neutralstellung kann das Luftleitelement 215 den Luftkanal 210 verschließen und das Auslasselement 220 kann eingefahren sein. In einer Arbeitsstellung kann das Luftleitelement 215 den Luftkanal 210 freigeben und das Auslasselement 215 kann ausgefahren sein, um Fluid auf das optische Element 130 zu lenken.

Eine Reinigung des optischen Elements 130 erfolgt bevorzugt unter vorbestimmten Bedingungen. Beispielsweise kann die Reinigung erst bei einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 mittels Luft erfolgen, oder die Reinigung mittels Luft kann sich an eine Reinigung mittels Wasser anschließen. Zur Steuerung der Reinigungsvorrichtung 140 ist eine Steuervorrichtung 225 vorgesehen, die bevorzugt dazu eingerichtet ist, mit einer weiteren Komponente an Bord des Fahrzeugs 100 zu kommunizieren, etwa um einen Hinweis auf eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 zu erhalten.

Figur 3 zeigt ein Detail einer Reinigungsvorrichtung 140 in einerweiteren Ausführungsform. Es ist zu sehen, dass ein aus dem Auslasselement 220 austretendes Fluid - auf der Basis von Wasser oder auf der Basis von Umgebungsluft - bevorzugt in einem vorbestimmten Winkel über eine im Wesentlichen ebene Oberfläche des optischen Elements 130 streicht. Dieser Winkel kann insbesondere spitz bezüglich der Oberfläche des optischen Elements 130 sein. Ein Winkel, den die Oberfläche des optischen Elements 130 mit einer Normalen zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 100 einschließt, kann ebenfalls spitz sein.

Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Steuern einer Reinigungsvorrichtung 140. Das Verfahren 400 kann insbesondere mittels der Steuervorrichtung 225 der Reinigungsvorrichtung 140 ausgeführt werden.

In einem Schritt 405 wird bestimmt, dass ein Bedarf zur Reinigung des optischen Elements 130 mittels Luft vorliegt. Beispielsweise kann eine Verschmutzung der Oberfläche des optischen Elements 130 bestimmt werden, die Reinigung kann zeitgesteuert ausgelöst werden oder eine Person an Bord des Fahrzeugs 100, insbesondere ein Fahrer, kann die Reinigung veranlassen.

In einem Schritt 410 kann geprüft werden, ob die Reinigung mittels Luft möglich ist. Beispielsweise kann die Reinigung nicht möglich sein, wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts oder oberhalb eines weiteren, größeren Schwellenwerts liegt. Ist keine Luftreinigung möglich, so kann eine Reinigung mittels Wasser oder einer anderen Flüssigkeit durchgeführt werden, falls eine entsprechende Reinigungsvorrichtung 140 am Fahrzeug 100 vorgesehen ist. In einerweiteren Ausführungsform kann auch eine Reinigung mittels Flüssigkeit gesteuert werden, bevor die Reinigung mittels Luft gesteuert wird.

Zur Steuerung der Reinigung des optischen Elements 130 mittels Luft kann in einem Schritt 415 das Luftleitelement 215 in die erste Stellung bewegt werden, sodass Fahrtwind an das optische Element 130 geführt wird, insbesondere durch den Luftkanal 210. Falls erforderlich, kann vorher das Auslasselement 220 in eine Arbeitsposition gebracht werden.

Nachdem Fahrtwind über eine vorbestimmte Zeit die äußere Oberfläche des optischen Elements 130 umspült hat, um dieses zu reinigen, kann in einem Schritt 420 das Luftleitelement 215 in die zweite Stellung gebracht werden. Dadurch kann insbesondere der Luftkanal 210 verschlossen werden. In der zweiten Stellung wird Fahrtwind bevorzugt von der Oberfläche des optischen Elements 130 abgeleitet.

In einem Schritt 425 kann geprüft werden, ob die Reinigung des optischen Elements 130 mittels Luft erfolgreich war. Dazu kann beispielsweise mittels des optischen Elements 130 ein Umfeld des Fahrzeugs 100 abgetastet werden und die Abtastung kann auf Störungen untersucht werden, die von einer Verunreinigung herrühren können. Ist die Reinigung ausreichend erfolgreich, so kann das Verfahren 400 beendet werden.

Wird im Schritt 425 hingegen bestimmt, dass das optische Element 130 noch nicht ausreichend gereinigt ist, so kann in einen Schritt 430 verzweigt werden, in welchem geprüft wird, ob die beschriebene Luftführung bereits mehr als eine vorbestimmte Anzahl N durchgeführt wurde. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Luftspülung maximal dreimal zu wiederholen. Wurde die vorbestimmte Anzahl N noch nicht erreicht, so kann das Verfahren 400 zum Schritt 410 zurück verzweigen und erneut durchlaufen.

Andernfalls, wenn im Schritt 430 bestimmt wurde, dass bereits ausreichend viele Luftspülungen erfolgt sind, ohne dass der gewünschte Erfolg eingetreten ist, so kann in einem Schritt 435 hilfsweise eine Reinigung des optischen Elements 130 mittels Flüssigkeit erfolgen. Die Schritte 415 und 420 können anschließend durchlaufen werden, um die Oberfläche des optischen Elements 130 zu trocknen. Das Trocknen kann auch bei einer geringeren Fahrgeschwindigkeit erfolgen als durch den oben beschriebenen Schwellenwert angegeben ist.

Bezugszeichen

100 Fahrzeug

105 Geräteträger

110 Radkasten

115 Seitentür

120 A-Säule

125 Abdeckklappe

130 optisches Element

135 Blinker

140 Reinigungsvorrichtung

205 Gehäuse

210 Luftkanal

215 Luftleitelement

220 Auslasselement

225 Steuervorrichtung

400 Verfahren

405 Reinigungsbedarf bestimmen

410 Luftreinigung möglich

415 Luftkanal öffnen

420 Luftkanal schließen

425 Erfolg?

430 N mal probiert?

435 Wasserreinigung durchführen