Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen eines Teilbereichs einer

Gehäuseoberfläche

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen eines Teilbereichs einer Gehäuseoberfläche.

Das Dokument GB 2535862 Al offenbart einen Reinigungsfilm, der an einem Gehäuse eines optischen Sensors angeordnet ist und mittels eines Zahnrads bewegt werden kann.

Das Dokument DE 102016006039 Al offenbart ein Reinigungssystem mit zwei Wischelementen mit denen ein optischer Sensor gereinigt wird.

Nachteilig ist hierbei, dass diese Systeme für einen Sensor mit einem großen Sichtbereich > 180°, insbesondere 360° ungeeignet sind, da die Verfügbarkeit des Sensors von der Wischgeschwindigkeit der Reinigungseinrichtung abhängig ist. Des Weiteren ist es nachteilig, dass die Reinigungseinrichtung permanent auf der Sensorschutzeinreichtung angeordnet ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es die Verfügbarkeit eines optischen bzw.

optoelektronischen Sensors zu erhöhen.

Offenbarung der Erfindung

Die Vorrichtung zum Reinigen mindestens eines Teilbereichs einer

Gehäuseoberfläche umfasst ein erstes Mittel, das eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweist, wobei die Außenfläche des ersten Mittels der Innenfläche des ersten Mittels gegenüberliegt. Die Innenfläche des ersten Mittels ist auf dem Teilbereich der Gehäuseoberfläche anordenbar. Die Vorrichtung umfasst ein zweites Mittel, das eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweist, wobei die Außenfläche des zweiten Mittels der Innenfläche des zweiten Mittels

gegenüberliegt. Erfindungsgemäß ist die Innenfläche des zweiten Mittels auf der Außenfläche des ersten Mittels angeordnet, wobei das erste Mittel entlang einer ersten Achse mittels eines Fluids, das zwischen dem ersten Mittel und dem zweiten Mittel zuleitbar ist, verformbar ist. Das zweite Mittel ist entlang einer zweiten Achse bewegbar, wobei die zweite Achse senkrecht zur ersten Achse angeordnet ist. Mit anderen Worten es handelt sich um eine

Reinigungsvorrichtung bei der das zweite Mittel eine Haltevorrichtung darstellt, auf dessen Innenfläche ein verformbares Mittel angeordnet ist. Die Innenfläche der Haltevorrichtung ist dabei dem zu reinigenden Objekt zugewandt. Die Haltevorrichtung ist in Richtung einer Längsachse des zu reinigenden Objekts verfahrbar, verschiebbar bzw. beweglich. Durch die Tatsache, dass die

Innenfläche des zweiten Mittels auf der Außenfläche des ersten Mittels angeordnet ist, sind das erste Mittel und das zweite Mittel miteinander mechanisch verbunden. Da das zweite Mittel als Haltevorrichtung fungiert, ist das erste Mittel ebenfalls entlang der zweiten Achse bewegbar bzw. wird das erste Mittel mit dem zweiten Mittel mitbewegt.

Der Vorteil ist hierbei, dass die Reinigung durch unmittelbaren Kontakt des ersten Mittels mit dem Teilbereich der Gehäuseoberfläche erfolgt.

In einer Weiterbildung ist das erste Mittel als Teilring ausgestaltet, insbesondere als Halbring.

Vorteilhaft ist hierbei, dass ein großer Teil der Gehäuseoberfläche auf einmal gereinigt werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das erste Mittel mindestens eine Öffnung auf, die zum Ausströmen des Fluids eingerichtet ist.

Der Vorteil ist hierbei, dass das Fluid zur Unterstützung des mechanischen Reinigungsprozesses verwendet werden kann. In einer Weiterbildung ist die mindestens eine Öffnung azentrisch angeordnet.

Mit anderen Worten die Öffnung befindet sich parallel zur ersten Achse auf dem ersten Mittel, d. h. nicht im Zentrum der Wölbung des ersten Mittels.

Vorteilhaft ist hierbei, dass die Wölbung des ersten Mittels als Trocknungseinheit des Teilbereichs der Gehäuseoberfläche fungiert, d. h. die Wölbung fungiert als Abzieher des Fluids.

In einer Ausgestaltung weist die mindestens eine Öffnung eine Düse auf. Die Düse ist beispielsweise in der Membran oder direkt auf der Halterung

angebracht.

Der Vorteil ist hierbei, dass das Fluid mit einem höheren Druck auf die zu reinigende Oberfläche aufgebracht werden kann.

Der optoelektronische Sensor umfasst ein Gehäuse, das mindestens einen Teilbereich aufweist, der für das Licht des optoelektronischen Sensors durchlässig ist und eine Vorrichtung zum Reinigen einer Oberfläche des

Teilbereichs mit einem ersten Mittel, das eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweist, wobei die Außenfläche des ersten Mittels der Innenfläche des ersten Mittels gegenüberliegt. Die Innenfläche des ersten Mittels ist auf der Oberfläche des Teilbereichs anordenbar. Ein zweites Mittel weist eine Außenfläche und eine Innenfläche auf, wobei die Außenfläche des zweiten Mittels der Innenfläche des zweiten Mittels gegenüberliegt. Erfindungsgemäß ist die Innenfläche des zweiten Mittels auf der Außenfläche des ersten Mittels angeordnet, wobei das erste Mittel entlang einer ersten Achse mittels eines Fluids, das zwischen dem ersten Mittel und dem zweiten Mittel zuleitbar ist, verformbar ist. Das zweite Mittel ist entlang einer zweiten Achse bewegbar, wobei die zweite Achse senkrecht zur ersten Achse angeordnet ist.

Vorteilhaft ist hierbei, dass die Verfügbarkeit des Sensors erhöht wird, da der Schmutz auf der Schutzvorrichtung, z. B. dem Deckglas, nicht akkumuliert wird. In einer Weiterbildung ist das zweite Mittel mit einer Antriebseinrichtung verbunden, die dazu eingerichtet ist, das zweite Mittels entlang der zweiten Achse zu bewegen.

Das Fahrzeug umfasst eine Vorrichtung zum Reinigen mindestens eines

Teilbereichs einer Gehäuseoberfläche, mit einem ersten Mittel, das eine

Außenfläche und eine Innenfläche aufweist, wobei die Außenfläche des ersten Mittels der Innenfläche des ersten Mittels gegenüberliegt. Die Innenfläche des ersten Mittels ist auf dem Teilbereich der Gehäuseoberfläche anordenbar. Ein zweites Mittel weist eine Außenfläche und eine Innenfläche auf, wobei die Außenfläche des zweiten Mittels der Innenfläche des zweiten Mittels

gegenüberliegt. Erfindungsgemäß ist die Innenfläche des zweiten Mittels auf der Außenfläche des ersten Mittels angeordnet, wobei das erste Mittel entlang einer ersten Achse mittels eines Fluids, das zwischen dem ersten Mittel und dem zweiten Mittel zuleitbar ist, verformbar ist. Das zweite Mittel ist auf dem

Fahrzeugdach oder verdeckt im Fahrzeugdach angeordnet.

Der Vorteil ist hierbei, dass das zweite Mittel fest mit dem Fahrzeug verbunden ist und eine Reinigung des optoelektronischen Sensors bzw. dessen

Gehäuseoberfläche regelmäßig durchgeführt werden kann.

In einer Weiterbildung ist das zweite Mittel mit einer Antriebseinrichtung verbunden, die dazu eingerichtet ist, das zweite Mittels entlang einer zweiten Achse zu bewegen, wobei die zweite Achse senkrecht zur ersten Achse angeordnet ist.

Vorteilhaft ist hierbei, dass ein Teil der Gehäuseoberfläche des

optoelektronischen Sensors während des Fahrzeugbetriebs gereinigt werden kann, ohne dass der Sensor einfahren muss.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen mindestens eines Teilbereichs einer Gehäuseoberfläche umfasst das Zuleiten eines Fluids zwischen ein erstes Mittel und ein zweites Mittel, sodass sich das erste Mittel in Richtung des Teilbereichs der Gehäuseoberfläche wölbt, und das Bewegen des zweiten Mittels entlang einer zweiten Achse, wobei die zweite Achse senkrecht zur ersten Achse angeordnet ist.

In einer Weiterbildung wird das Fluid mittels Öffnungen im ersten Mittel auf den Teilbereich der Gehäuseoberfläche aufgebracht und mittels Wölbung des ersten Mittels wird der Teilbereich der Gehäuseoberfläche getrocknet.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von

Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter

Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Vorrichtung zum Reinigen mindestens eines Teilbereichs einer Gehäuseoberfläche,

Figur 2 eine Draufsicht einer Vorrichtung zum Reinigen des Teilbereichs der Gehäuseoberfläche, hier einer umlaufenden Außenfläche eines symmetrischen Körpers,

Figur 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Reinigen des

Teilbereichs der Gehäuseoberfläche,

Figur 4 eine Draufsicht eines optoelektronischen Sensors mit der

Vorrichtung zum Reinigen des Teilbereichs der Gehäuseoberfläche, hier der umlaufenden Außenfläche des symmetrischen Körpers,

Figur 5a eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Reinigen des

Teilbereichs der Gehäuseoberfläche,

Figur 5b eine Seitenansicht der gewölbten Vorrichtung zum Reinigen des

Teilbereichs der Gehäuseoberfläche, Figur 6a Fahrzeug mit eingebautem optoelektronischen Sensor und

Vorrichtung zum Reinigen des mindestens einen Teilbereichs der Gehäuseoberfläche auf einem Fahrzeugdach,

Figur 6b Fahrzeugdach mit Vorrichtung zum Reinigen des mindestens einen Teilbereichs der Gehäuseoberfläche, wobei das zu reinigende Objekt unterschiedliche Positionen aufweist,

Figur 6c Fahrzeug mit eingebautem optoelektronischen Sensor und

Vorrichtung zum Reinigen des mindestens einen Teilbereichs der Gehäuseoberfläche auf der Stoßstange,

Figur 6d Gehäuse des optoelektronischen Sensors mit Vorrichtung zum

Reinigen mindestens eines Teilbereichs der Gehäuseoberfläche und Antriebseinrichtung, und

Figur 7 Verfahren zum Reinigen mindestens eines Teilbereichs einer

Gehäuseoberfläche.

Figur 1 zeigt ein Gehäuse 125 eines optoelektronischen Sensors 103. Das Gehäuse 125 weist einen Teilbereich 120 auf, der für das vom

optoelektronischen Sensor 103 ausgesendeten Licht transparent bzw.

durchlässig ist, z. B. ein Deckglas. Auf dem Teilbereich 120 ist eine Vorrichtung 100 zum Reinigen des Teilbereichs angeordnet. Die Vorrichtung 100 ist in Längsrichtung des Gehäuses 125, d. h. in z- Richtung bewegbar bzw.

verschiebbar.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung 200 zum Reinigen mindestens eines Teilbereichs einer Gehäuseoberfläche. Im vorliegenden Fall ist der zu reinigende Teilbereich der Gehäuseoberfläche eine umlaufendene Außenfläche eines symmetrischen Körpers in dem ein Sensor verbaut ist. Die Vorrichtung 200 umfasst ein erstes Mittel 201 und ein zweites Mittel 202. Das erste Mittel 201 ist auf einer Innenfläche des zweiten Mittels 202 angeordnet, wobei die Innenfläche des zweiten Mittels 202 in Richtung der zu reinigenden Gehäuseoberfläche zeigt. Das erste Mittel 201 ist in Richtung einer ersten Achse x verformbar bzw. das erste Mittel 201 ist senkrecht zur Innenfläche des zweiten Mittels verformbar. Das erste Mittel 201 umfasst Elastomere, beispielsweise Gummi, Kautschuk, Silikon oder verformbare Kunststoffe. Das zweite Mittel 202 fungiert als Halterung für das erste Mittel 201 und umfasst beispielsweise Metall oder starren Kunststoff. In einem ersten Ausführungsbeispiel können mindestens zwei Vorrichtungen 200 entlang einer zweiten Achse z übereinander angeordnet sein, wobei die zweite Achse z senkrecht zur ersten Achse angeordnet ist. Somit kann die erste

Vorrichtung das Aufbringen der Reinigungsflüssigkeit und die zweite Vorrichtung das Trocknen der Reinigungsflüssigkeit übernehmen. In einem zweiten

Ausführungsbeispiel weisen das erste Mittel 201 und das zweite Mittel 202 die Form von Teilringen auf, wobei die Mittelpunkte der Teilringe übereinstimmen und auf der zweiten Achse angeordnet sind. In einem dritten Ausführungsbeispiel sind das erste Mittel 201 und das zweite Mittel 202 als Ringe ausgestaltet, wobei die Mittelpunkte der Ringe übereinstimmen und auf der zweiten Achse z angeordnet sind. Bei der ringförmigen Ausführung des ersten Mittels 201 und des zweiten Mittels 202 ist die zweite Achse z somit die Längsachse des ersten Mittels 201 und des zweiten Mittels 202 und die erste Achse x repräsentiert die radiale Achse. Mit anderen Worten es wird ein im Wesentlichen ringförmiges Reinigungssystem verwendet, das entlang der vertikalen Achse des Gehäuses das Deckglas reinigt. Das bedeutet es können Sensoren mit einem horizontalen Sichtfeld schnell gereinigt werden.

Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 300 zum Reinigen des

Teilbereichs der Gehäuseoberfläche, der für das Licht des Sensors durchlässig ist. Die Vorrichtung 300 zeigt das erste Mittel 301 und das zweite Mittel 302. Das zweite Mittel 302 fungiert als Halterung für das erste Mittel 301. Das erste Mittel 301 umfasst mindestens eine Öffnung 304, aus der Fluid austreten kann. Die Öffnungen können auf dem ersten Mittel 301 azentrisch angeordnet sein, d. h. nicht auf einer Mittellinie des ersten Mittels 301, sondern seitlich verschoben zur Mittellinie, d. h. sie können unterhalb oder oberhalb der Mittellinie des ersten Mittels 301 parallel zur zweiten Achse z angeordnet sein. Sind die Öffnungen unterhalb der Mittellinie angeordnet, so kann das Fluid aufgrund der

Gravitationskraft nach unten abfließen. Die Öffnungen können zusätzlich Düsen, insbesondere Spritzdüsen aufweisen, die in einem bestimmten Winkel zum zu reinigenden Objekt angeordnet sind. Dadurch wird das Fluid nicht in Richtung der Gravitation aufgebracht, sondern in einem bestimmten Winkel dazu. Das bedeutet, dass die Benetzung des Teilbereichs der Gehäuseoberfläche durch das Einwirken der Gravitationskraft größer ist und somit eine größere Fläche mit einer geringen Anzahl von Spritzdüsen gereinigt werden können. In Figur 3 ist jeweils seitlich eine Wölbung des ersten Mittels 301 sichtbar.

Figur 4 zeigt eine Draufsicht eines optoelektronischen Sensors mit der

Vorrichtung 400 zum Reinigen des Teilbereichs der Gehäuseoberfläche. Im vorliegenden Fall ist der zu reinigende Teilbereich der Gehäuseoberfläche eine umlaufendene Außenfläche eines symmetrischen Körpers 403 in dem ein Sensor verbaut ist. Der symmetrische Körper 403 ist lichtdurchlässig bzw.

durchsichtig bzw. transparent für Licht, das von dem optoelektronischen Sensor ausgestrahlt wird und ist beispielsweise aus Kunstoff, wie Polycarbonat oder PMMA, oder Glas hergestellt. Der symmetrische Körper 403 kann beispielsweise als Zylinder mit symmetrischer Grundfläche, z. B. kreisförmig oder ellipsenförmig, oder als Quader ausgestaltet sein. Das erste Mittel 401 und das zweite Mittel 402 sind an die Kontur der zu reinigenden Außenfläche angepasst. Ist der

symmetrische Körper 403 ein Zylinder mit kreisförmiger Grundfläche, so sind das erste Mittel 401 und das zweite Mittel 402 mindestens als Teilringe, insbesondere als Halbringe, ausgestaltet. Ist der symmetrische Körper 403 ein Quader, so sind das erste Mittel 401 und das zweite Mittel 402 rechteckförmig ausgestaltet, wobei die beiden Mittel nicht umlaufend sein müssen. Sind das erste Mittel 401 und das zweite Mittel 402 nicht umlaufend, so kann beispielsweise auch nur eine

Außenfläche des Quaders gereinigt werden. Das erste Mittel 401 kann einen seitlichen Abstand zum zu reinigenden Objekt aufweisen.

Figur 5a zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Reinigen des Teilbereichs der Gehäuseoberfläche in einer Ausgangsposition, mit dem ersten Mittel 501 und dem zweiten Mittel 502 und dem zu reinigenden Teilbereich der

Gehäuseoberfläche 503. Ausgangsposition bedeutet in dem Zusammenhang, dass kein Fluid zugeleitet wird. Mit anderen Worten es lastet kein Druck auf dem ersten Mittel 501, sodass die Vorrichtung 500 die zu reinigende Oberfläche nicht berührt. In diesem Zustand weist das erste Mittel 501 einen Abstand in Richtung der ersten Achse x zum zu reinigenden Objekt auf. In dieser Ausgangsposition kann die Vorrichtung entlang der zweiten Achse z berührungslos über der zu reinigenden Außenfläche bewegt bzw. verfahren werden.

Figur 5b zeigt eine Seitenansicht der gewölbten Vorrichtung zum Reinigen des Teilbereichs der Gehäuseoberfläche mit dem ersten Mittel 501 und dem zweiten Mittel 502 und der zu reinigenden Oberfläche 503. Das erste Mittel 501 weist dabei in Richtung der ersten Achse x eine Wölbung auf, die mittels eines Fluids erzeugt wird, das zwischen das erste Mittel 501 und das zweite Mittel 502 geleitet wird. Mit anderen Worten durch das Fluid wird Druck auf das erste Mittel 502 ausgeübt, sodass das erste Mittel 501 die zu reinigende Oberfläche berühren kann. Optional kann das erste Mittel 501 eine Öffnung aufweisen, sodass das Fluid auf die umlaufende Außenfläche geleitet werden kann. Das Fluid kann gasförmig, beispielsweise Luft, oder eine Flüssigkeit, z. B. Wasser mit oder ohne Reinigungszusätzen sein. Das Fluid kann vorgewärmt sein, sodass auch Vereisungen auf der umlaufenden Außenfläche entfernt werden können.

In einem Ausführungsbeispiel ist das zweite Mittel 502 mit einer

Antriebseinrichtung verbunden, die dazu eingerichtet ist, das zweite Mittel 502 entlang der zweiten Achse z zu bewegen. Der Antrieb des zweiten Mittels 502 kann mechanisch mittels einer Linearführung, eines Riemens oder Zahnriemens, eines Zahnrads, einer Rotation des Zahnrads mittels eines Motors, einer Gewindespindel oder eines hydraulischen Antriebs erfolgen. Beim hydraulischen Antrieb wird in einem Zylinder ein Fluid oder ein Gas mit Druck eingebracht. In diesem Zylinder befindet sich ein Kolben, der durch den angelegten Druck geradlinig translatorisch bewegt wird. An diesem Kolben ist das zweite Mittel 502 angeordnet. Die Linearführung umfasst beispielsweise einen magnetischen Linearantrieb, ähnlich dem Prinzip einer Magnetschwebebahn. Es ist eine Führungsschiene vorgesehen, die entweder einen ersten Permanentmagneten oder vorzugsweise elektrische Magnete umfasst. Das zweite Mittel 502 umfasst einen zum ersten Permanentmagneten oder den elektrischen Magneten gegensätzlich gepolten zweiten Magneten, insbesondere einen

Permanentmagneten. Durch die unterschiedliche Polung der Magneten schwebt das zweite Mittel 502 auf der Führungsschiene. Durch aktives Umpolen wird das zweite Mittel 502 bewegt.

Figur 6a zeigt ein Fahrzeug 610 mit eingebautem optoelektronischen Sensor 603 und einer Vorrichtung zum Reinigen des Teilbereichs einer Gehäuseoberfläche auf einem Fahrzeugdach 605. In einem Ausführungsbeispiel ist das zweite Mittel 602 auf dem Fahrzeugdach 605 angeordnet. In einem weiteren

Ausführungsbeispiel ist das zweite Mittel 602 verdeckt im Fahrzeugdach 605 angeordnet. Bei solch einer Anordnung wird das zu reinigende Objekt bewegt, hier das Gehäuse des optoelektronischen Sensors 603, wobei das zu reinigende Objekt einen Teilbereich darstellt. Das zweite Mittel 602 ist fest mit dem

Fahrzeugdach 605 verbunden. Mit anderen Worten das Gehäuse wird zur Reinigung ein- und/ oder ausgefahren. Dabei ist eine Anordnung der Öffnungen oberhalb der Mittellinie des ersten Mittels vorteilhaft.

Figur 6b zeigt ein Fahrzeugdach 605 mit Vorrichtung zum Reinigen des

Teilbereichs der Gehäuseoberfläche, wobei das zu reinigende Objekt unterschiedliche Positionen aufweist. Figur 6b zeigt auf der linken Seite das in das Fahrzeugdach eingefahrene Gehäuse des optoelektronischen Sensors und auf der rechten Seite das ausgefahrene Gehäuse des optoelektronischen Sensors mitsamt der Reinigungsvorrichtung.

Figur 6c zeigt ein Fahrzeug 610 mit einem Gehäuse eines optoelektronischen Sensors, das fest im Bereich der Stoßstange angeordnet ist. Die Vorrichtung zum Reinigen des Teilbereichs der Gehäuseoberfläche bewegt sich zur

Reinigung entlang der Längsachse des Gehäuses, d. h. zweite Achse z. In diesem Ausführungsbeispiel sind das erste Mittel und das zweite Mittel entweder als Teilringe oder als Halbringe ausgestaltet, wobei das erste Mittel und das zweite Mittel die gleiche Form aufweisen und im Wesentlichen gleich groß sind.

Figur 6d zeigt das Gehäuse eines optoelektronischen Sensors 603 mit der Vorrichtung 600 zum Reinigen des Teilbereichs der Gehäuseoberfläche und einer Antriebseinrichtung 606, die eingerichtet ist die Vorrichtung zum Reinigen in Richtung der Längsachse des Gehäuses zu bewegen.

Die Sensoren können Lidarsensoren oder Kameras sein. Figur 7 zeigt ein Verfahren 700 zum Reinigen eines Teilbereichs einer

Gehäuseoberfläche. Das Verfahren 700 startet mit dem Schritt 710, indem ein Fluid zwischen ein erstes Mittel und ein zweites Mittel geleitet wird, sodass sich das erste Mittel in Richtung des symmetrischen Körpers wölbt. In einem folgenden Schritt 730 wird das zweite Mittel entlang einer zweiten Achse bewegt, wobei die zweite Achse parallel zur ersten Achse angeordnet ist. In einem optionalen Schritt 720, der zwischen dem Schritt 710 und 730 durchgeführt wird, wird das Fluid mittels Öffnungen im ersten Mittel auf den Teilbereich der

Gehäuseoberfläche aufgebracht. In einem optionalen Schritt 740 wird der Teilbereich der Gehäuseoberfläche mittels Wölbung des ersten Mittels getrocknet. Das Verfahren 700 kann beim Einschalten des Fahrzeugs, beim Ausschalten des Fahrzeugs oder bei Anforderung des Fahrers oder einer Steuereinheit gestartet werden. Das Verfahren 700 kann mittels der

Steuereinheit gestartet werden, wenn Bedarf einer Reinigung vorliegt, d. h. wenn die Steuereinheit erkannt hat, dass das Deckglas des Sensors, das den

Teilbereich der Gehäuseoberfläche darstellt, verschmutzt ist.