Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SENSOR UNIT HAVING A CLEANING FUNCTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/058127
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a sensor unit (1), comprising a housing (2) for receiving a sensor (5), wherein the housing (2) has a measuring surface (3), by way of which the sensor (5) can detect a surrounding. The housing (2) has a cooling surface (6), which is coolable by way of an air flow (100), and wherein at least one air guiding element (4) is fastened to the housing (2) in order to guide the air flow (100) from the cooling surface (6) onto the measuring surface (3).

Inventors:
REUTER AXEL (DE)
MAUCH FLORIAN (DE)
MAURER THOMAS (DE)
HATTASS MIRKO (DE)
SCHMIDT BENJAMIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/074520
Publication Date:
March 26, 2020
Filing Date:
September 13, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B05B1/00; G02B27/00; B05B1/24; B08B5/02; G01N21/15; G03B17/55
Foreign References:
EP3086086A12016-10-26
EP2816433A22014-12-24
JP2007053448A2007-03-01
US20140104426A12014-04-17
US20120019806A12012-01-26
CN207034909U2018-02-23
DE29807123U11998-11-19
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1. Sensoreinheit (1 ) umfassend ein Gehäuse (2) zum Aufnehmen eines

Sensors (5), wobei das Gehäuse (2) eine Messfläche (3) aufweist, durch die der Sensor (5) eine Umgebung erfassen kann, wobei das Gehäuse (2) eine Kühlfläche (6) aufweist, die durch einen Luftstrom (100) kühlbar ist, und wobei an dem Gehäuse (2) zumindest ein Luftleitelement (4) angebracht ist, um den Luftstrom (100) von der Kühlfläche (6) auf die Messfläche (3) zu leiten.

2. Sensoreinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch das Luftleitelement (4) ein Kanal (8) ausgebildet ist.

3. Sensoreinheit (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (8) an einer Oberseite (9) und/oder an einer Unterseite (10) der Sensoreinheit (1 ) befindet.

4. Sensoreinheit (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (8) an einer Seitenfläche (1 1 ), insbesondere an zwei

gegenüberliegenden Seitenflächen (1 1 ), der Sensoreinheit (1 ) befindet.

5. Sensoreinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass der Kanal (8) zwischen dem Luftleitelement (4) und einer Außenfläche (7) des Gehäuses (2) ausgebildet ist.

6. Sensoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (2) ein Gebläse (12) angebracht ist, um den Luftstrom (100) zu erzeugen.

7. Sensoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfläche (6) Kühlrippen (13) aufweist, durch die der Luftstrom (100) zu dem Luftleitelement (4) führbar ist.

8. Sensoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (100) durch das Luftleitelement (4) punktuell auf die Messfläche (3) geleitet ist.

9. Sensoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) ein optischer Sensor ist, wobei die Messfläche (3) ein Deckglas ist.

10. Fahrzeug (14) umfassend zumindest eine Sensoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description:
Beschreibung

Titel

Sensoreinheit mit Reiniqunqsfunktion

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit für ein Fahrzeug. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, umfassend eine derartige Sensoreinheit. Insbesondere ermöglicht die Sensoreinheit eine Selbstreinigungsfunktion.

Aus dem Stand der Technik sind optische Sensoren zur Umwelterfassung bekannt. Solche Sensoren können beispielsweise Kameras oder auch Lidar- Sensoren sein. Um den Sensor selbst vor Umwelteinflüssen zu schützen, ist ein Schutzglas oder ein Deckglas notwendig, das somit einen Teil eines den Sensor umgebenden Gehäuses darstellt. Wird das Deckglas beispielsweise bei Regen mit Wasser benetzt, so besteht die Gefahr, dass einzelne Tropfen im

Sichtbereich des Sensors verbleiben. Diese Tropfen führen aufgrund von Lichtbrechung zu einer unerwünschten Lichtablenkung des einfallenden und/oder ausgesandten Lichts. Deshalb sind Maßnahmen bekannt, um den Verbleib solcher Tropfen zu verhindern, beispielsweise Wischersysteme.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Sensoreinheit ermöglicht das Reinigen einer Messfläche eines Sensorgehäuses ohne dass zusätzliche Elemente an der Sensoreinheit angebracht werden müssen. Vielmehr erfolgt die Selbstreinigung allein durch einen ohnehin vorzusehenden Kühlungsluftstrom zum Kühlen der Sensoreinheit. Damit ist einerseits die Gefahr einer mechanischen Beschädigung der

Messfläche durch externe Elemente, wie beispielsweise Wischer, verringert, andererseits sind keine zusätzlichen Elemente zum Reinigen der Messfläche vorzusehen. Damit ist die Sensoreinheit einfach und aufwandsarm herstellbar. So ist insbesondere eine Sensoreinheit vorgesehen, die ein Gehäuse zum Aufnehmen eines Sensors aufweist. Das Gehäuse wiederum weist eine

Messfläche auf, durch die der Sensor eine Umgebung erfassen kann. Die Messfläche ist besonders vorteilhaft ein Teilbereich des Gehäuses. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Gehäuse eine Kühlfläche aufweist. An der Kühlfläche ist das Gehäuse durch einen Luftstrom kühlbar. Insbesondere findet an der

Kühlfläche ein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt, um eine während des Betriebs des Sensors generierte Wärme abzuführen. Es ist schließlich vorgesehen, dass an dem Gehäuse zumindest ein Luftleitelement angebracht ist. Durch das Luftleitelement ist der Luftstrom von der Kühlfläche auf die Messfläche leitbar. Insbesondere ist der Luftstrom zum Kühlen der Sensoreinheit auf die Kühlfläche gerichtet um nach Verlassen der Kühlfläche zu der Messfläche geleitet zu werden. Auf diese Weise wird ein ohnehin vorhandener Luftstrom nicht nur zum Kühlen des Gehäuses, sondern auch zum Reinigen des

Gehäuses, insbesondere der Messfläche, verwendet. Damit ist keine zusätzliche Einheit notwendig, um die Messfläche zu reinigen. Die Sensoreinheit ist damit einfach und kostengünstig herstellbar.

Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass durch das Luftleitelement ein Kanal ausgebildet ist. Durch diesen Kanal ist die Luft von der Kühlfläche zu der Messfläche leitbar, um die Messfläche zu leiten. Das Anbringen eines Kanals ist einfach und aufwandsarm ermöglicht. Somit ist für die Bereitstellung der Reinigungsfunktion der Messfläche nur eine minimale Änderung des Gehäuses der Sensoreinheit notwendig. Damit ist die Sensoreinheit einfach und aufwandsarm, insbesondere kostengünstig, herstellbar.

Besonders vorteilhaft befindet sich der Kanal an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite der Sensoreinheit. Die Sensoreinheit weist insbesondere im Betrieb eine vordefinierte Ausrichtung auf. Durch das Leiten des Luftstroms an der Oberseite und/oder an der Unterseite der Sensoreinheit lässt sich der Luftstrom optimal an vorhandene Umgebungsbedingungen anpassen.

Insbesondere kann die Führung des Luftstroms bei Verwendung der

Sensoreinheit an einem Fahrzeug an eine Fahrtrichtung angepasst werden. So eignet sich das Leiten der Luft durch den Kanal an der Oberseite und/oder an der Unterseite vorteilhafterweise dann, wenn die Sensoreinheit einen rückwärtigen Raum des Fahrzeugs erfasst.

In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Kanal an einer Seitenfläche, insbesondere an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen, der Sensoreinheit, angebracht ist. Wiederum ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sensoreinheit im Betrieb eine vordefinierte Ausrichtung aufweist, wodurch die Seitenflächen definiert sind. Wird die Sensoreinheit wiederum an einem

Fahrzeug verwendet, so eignet sich die seitliche Führung des Luftstroms durch den Kanal an der Seitenfläche oder durch die Schächte an den Seitenflächen insbesondere dann, wenn die Sensoreinheit einen Raum vor dem Fahrzeug erfasst. In diesem Fall ist der Luftstrom durch die seitliche Führung nicht direkt gegen die Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu führen, wodurch sichergestellt wird, dass der Luftstrom auf die Messfläche trifft und die Messfläche somit reinigen kann.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Kanal zwischen Luftleitelement und Außenfläche des Gehäuses ausgebildet. Das Herstellen des Kanals ist somit vereinfacht, da ein Gehäuse für Sensoreinheiten ohnehin bekannt ist. Somit ist lediglich ein zusätzliches Luftleitelement anzubringen, das einen Kanal für den Luftstrom definiert. Insbesondere kann somit ein Konstruktionsaufwand und/oder Herstellungsaufwand der

Sensoreinheit minimiert werden.

An dem Gehäuse ist vorteilhafterweise ein Gebläse angebracht. Das Gebläse erzeugt besagten Luftstrom. Insbesondere dient das Gebläse dazu, Luft auf die Kühlfläche zu leiten, um die Sensoreinheit zu kühlen. Zusätzlich wird dieser erzeugte Luftstrom über das Luftleitelement an die Messfläche des Gehäuses geleitet, um diese zu reinigen. Damit wird die für das Gebläse aufzuwendende Energie optimal genutzt, da der Luftstrom nach der Kühlung der Kühlfläche weiterverwendet wird.

Die Kühlfläche weist vorteilhafterweise Kühlrippen auf. Durch die Kühlrippen ist der Luftstrom, der besonders vorteilhaft durch das Gebläse generiert wurde, zu dem Luftleitelement führbar. Somit sind die Kühlrippen insbesondere parallel ausgerichtet und erlauben das Leiten des Luftstroms zu dem Luftleitelement, damit der Luftstrom von dem Luftleitelement zu der Messfläche geführt werden kann. Insbesondere sind die Kühlrippen unterschiedlich ausgebildet, je nachdem, ob der zuvor beschriebene Kanal an einer Oberseite und/oder Unterseite oder an einer oder mehreren Seitenflächen angebracht ist.

Der Luftstrom ist durch das Luftleitelement bevorzugt punktuell auf die

Messfläche geleitet. Somit ist insbesondere verhindert, dass eine Wirkung des Luftstroms durch großflächiges Auffächern verringert wird. Insbesondere kann der Luftstrom auf solche Stellen der Messfläche geleitet werden, für die eine Verschmutzung, insbesondere eine Benetzung mit Wasser, in besonders hohem Maße zu erwarten ist. Somit ist durch das Luftleitelement sichergestellt, dass die Messfläche stets frei von Wassertropfen ist.

Der Sensor ist vorteilhafterweise ein optischer Sensor. Die Messfläche ist in diesem Fall ein Deckglas, das für den optischen Sensor durchsichtig ist. Durch das Luftleitelement ist sichergestellt, dass das Deckglas von einem stetigen Luftstrom überströmt wird, sodass anhaftende Wassertropfen von dem Deckglas entfernt werden können. Gleiches gilt für Verschmutzungen, die ebenfalls durch den Luftstrom entfernbar sind. Damit ist eine hohe Erfassungsgüte des optischen Sensors gewährleistet.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst eine Sensoreinheit wie zuvor beschrieben. Besonders vorteilhaft umfasst das

Fahrzeug mehrere Sensoreinheiten wie zuvor beschrieben, wobei eine

Sensoreinheit einen Raum in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug und eine weitere Sensoreinrichtung einen Raum in Fahrtrichtung hinter dem Fahrzeug erfassen kann. Durch die Verwendung des Luftleitelements ist dabei stets sichergestellt, dass eine hohe Erfassungsgüte der Sensoreinheit vorhanden ist, da

insbesondere Verschmutzungen und/oder Benetzungen mit Wasser von der Messfläche der Sensoreinheit entfernbar sind.

Aufgrund der Verwendung desselben Luftstroms, der auch zur Kühlung der Sensoreinheit verwendet wird, ist der Luftstrom beim Auftreffen auf die

Messfläche vorgewärmt. Dies führt insbesondere dazu, dass vorhandene Wassertropfen aufgrund der erhöhten Temperatur des Luftstroms abgetrocknet werden können. Somit dient der Luftstrom einerseits zum mechanischen

Entfernen von Wassertropfen, andererseits zum Abtrocknen besagter

Wassertropfen. Kurze Beschreibung der Zeichnung

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 eine erste schematische Ansicht einer Sensoreinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 3 eine zweite schematische Ansicht der Sensoreinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 4 eine dritte schematische Ansicht der Sensoreinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 5 eine erste schematische Ansicht der Sensoreinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 6 eine zweite schematische Ansicht der Sensoreinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Figur 7 eine dritte schematische Ansicht der Sensoreinheit gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsform der Erfindung

Figur 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 14 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrzeug 14 umfasst zwei Sensoreinheiten 1 gemäß

Ausführungsbeispielen der Erfindung. Die Sensoreinheiten 1 sind besonders vorteilhaft Kamerasysteme und/oder Lidar-Sensoren, die zum Erfassen eines Raumes vor und hinter dem Fahrzeug 14 ausgebildet sind. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass an dem Fahrzeug 14 eine Sensoreinheit 1 angebracht ist, die den rückwärtigen Raum erfasst, während eine andere Sensoreinheit 1 einen vorderen Raum erfasst. Die den rückwärtigen Raum umfassende Sensoreinheit 1 ist an einem Fahrzeugheck angebracht und ist insbesondere eine Sensoreinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Figuren 2 bis 4 gezeigt ist. Die andere Sensoreinheit 1 zum Erfassen des vorderen Raums des Fahrzeugs 14 ist an einer Fahrzeugfront angebracht und ist insbesondere eine Sensoreinheit 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Figuren 5 bis 7 gezeigt ist.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen schematisch verschiedene Ansichten einer

Sensoreinheit 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Sensoreinheit 1 umfasst einen Sensor 5, wobei der Sensor 5 insbesondere eine Kamera und/oder ein Lidar-Sensor ist. Der Sensor 5 ist in einem Gehäuse 2 angebracht, wobei das Gehäuse 2 einerseits eine Messfläche, andererseits eine Kühlfläche 6 aufweist. Durch die Messfläche 3 kann der Sensor 5 die Umgebung der Sensoreinheit 1 erfassen. Die Messfläche 3 ist dafür für den Sensor 5 durchsichtig, besonders vorteilhaft ein Deckglas. Die Kühlfläche 6 dient zum Abführen von Wärme, die während des Betriebs der Sensoreinheit 1 , insbesondere des Sensors 5, entsteht.

Über ein Gebläse 12 ist ein Luftstrom 100 auf die Kühlfläche 6 leitbar. Dies führt zu einer Kühlung der Kühlfläche 6 und zu einer Erwärmung des Luftstroms 100. Insbesondere sind zusätzliche Kühlrippen 13 vorhanden, die eine Wärmeabfuhr von dem Sensor 5 verbessern, wodurch eine entsprechende Erwärmung des Luftstroms 100 erfolgt.

Des Weiteren weist die Sensoreinheit 1 ein Luftleitelement 4 auf. Das

Luftleitelement 4 definiert einen Kanal 8 zwischen einer Außenfläche 7 des Gehäuses und dem Luftleitelement 4. Der Kanal 8 erstreckt sich von den Kühlrippen 13 zu der Messfläche 3. So sind die Kühlrippen 13 insbesondere vertikal angeordnet, während das Luftleitelement 4 einen Kanal 8 auf der Oberseite 9 der Sensoreinheit definiert. In einer alternativen Ausgestaltung könnte der Kanal 8 auch an einer Unterseite 10 der Sensoreinheit 1 angebracht werden oder sowohl an Oberseite 9 als auch an Unterseite 10.

Durch die entsprechende Ausrichtung der Kühlrippen 13 wird der Luftstrom von dem Gebläse 12 zu dem Luftleitelement 4 geleitet. Das Luftleitelement dient zum Führen des Luftstroms 100 durch den Kanal 8 zu der Messfläche 3. Somit gelangt der Luftstrom 100 auf die Messfläche 3 und kann dort anhaftende Wasserpartikel einerseits entfernen, andererseits abtrocknen. Da der Luftstrom 1 aufgrund des vorangegangenen Kontakts mit den Kühlrippen 13 erwärmt wurde, kann dieser neben dem mechanischen Entfernen von Wasserpartikeln auch zum Trocknen der Wasserpartikel verwendet werden. Dies führt insbesondere dazu, dass ein sicheres und zuverlässiges Entfernen von anhaftendem Wasser von der Messfläche 3 entfernt werden kann. Dasselbe gilt auch für andere

Verschmutzungen, wie insbesondere anhaftender Staub oder Ähnliches.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei sich die Sensoreinheit 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel lediglich hinsichtlich der Anordnung des Luftleitelements 4 und der Ausrichtung der Kühlrippen 13 von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet. So ist das Luftleitelement 4 im zweiten Ausführungsbeispiel derart angebracht, dass jeweils ein Kanal 8 auf jeweils einer gegenüberliegenden Seitenfläche 11 der

Sensoreinheit 1 angebracht ist. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel wird der Luftstrom 1 damit nicht an einer Oberseite oder Unterseite geführt, sondern vielmehr seitlich des Gehäuses 2. Daher sind die Kühlrippen 13 nicht vertikal wie im ersten Ausführungsbeispiel sondern horizontal ausgerichtet. Dies führt wiederum dazu, dass der von dem Gebläse 12 erzeugte Luftstrom 100 von den Kühlrippen 13 zu den entsprechenden Bereichen des Luftleitelements 4 gelenkt wird, dort in den Kanal 8 treffen und anschließend auf die Messfläche 3 geleitet werden.

Besonders vorteilhaft eignet sich das zweite Ausführungsbeispiel aufgrund der seitlichen Luftführung zur Verwendung von Sensoreinheiten 1 , die einen vorderen Raum vor dem Fahrzeug 14 erfassen. So ist insbesondere eine Störung des Luftstroms 100 durch einen Fahrtwind minimiert. Dahingegen eignet sich die Sensoreinheit 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel optimal für die Verwendung zur Erfassung von rückwärtigen Räumen des Fahrzeugs 14. In beiden Fällen ist durch das Luftleitelement 4 erreicht, dass der Luftstrom 100 von der Kühlfläche 6 über den Kanal 8 zu der Messfläche 3 gelangt und dort anhaftende Verschmutzung und/oder anhaftende Wassertropfen beseitigt. Damit ist eine Erfassungsgüte der Sensoreinheiten 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel erhöht.