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Die Erfindung betrifft eine optische Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche zumindest einen mit einer Sensoraufnahme ausgestatteten optischen Sensor aufweist, wobei die Sensorvorrichtung mit einer zumindest eine Reinigungsdüse aufweisenden Reinigungsvorrichtung ausgestattet ist, welcher mittels einer Fluidleitung ein Fluid aus einem Reservoir zur Entfernung von Verunreinigungen oder sonstigen Niederschlägen von der Sensoraufnahme zuführbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein mit einer solchen Sensorvorrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug mit einer einem Bau- oder Funktionselement einer außenliegenden Fläche des Kraftfahrzeuges zugeordneten Waschdüse.
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In der automobilen Praxis werden Kraftfahrzeuge zunehmend mit optischen Sensoren, wie zum Beispiel einer Kamera, einem Laser oder Ähnlichem, zur Fahrzeugumfelderfassung ausgestattet. Derartige Kameras werden beispielsweise als Einpark- und/oder Rangierhilfeeinrichtung für Kraftfahrzeuge verwendet, um insbesondere die mit dem konventionellen Rückspiegel nicht einsehbaren Bereiche zu erfassen.
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In der Praxis hat sich herausgestellt, dass ein optisches Element der Kameraeinheit der Beanspruchung durch Feuchtigkeit und Schmutz ausgesetzt ist. Diese Verunreinigungen führen dazu, dass die Qualität der Bilderfassung aufgrund der Verunreinigungen auf den optischen Elementen der Kameraeinheit eingeschränkt wird.
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Zur Vermeidung solcher unerwünschten Umwelteinflüsse wird in der
EP 1 529 688 A1 eine Kameraanordnung für Kraftfahrzeuge mit einer Kameraeinheit zur Bilderfassung offenbart, wobei die Kameraeinheit in einer nicht aktiven Position von außen im Wesentlichen unzugänglich hinter einem schwenkbaren Schutzelement angeordnet ist.
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Es ist auch bereits bekannt, eine optische Sensorvorrichtung mit einer Reinigungsvorrichtung auszustatten. Mittels der Reinigungsvorrichtung werden Verschmutzungen des optischen Elementes zum Beispiel mechanisch entfernt, wobei die Reinigungsvorrichtung eine Düse oder eine Reinigungsfläche aufweist. Zusätzlich wirkt ein austretendes flüssiges Säuberungsmittel auf das optische Element ein, wobei das Säuberungsmittel beispielsweise ein mit Reinigungsmitteln angereichertes Liquid auf Wasserbasis ist, welches das Lösen von Verschmutzungen des optischen Elementes unterstützt. Die Reinigungsfläche zur mechanischen Reinigung kann beispielsweise als Gummilippe, Schwamm oder Filz ausgeführt sein.
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In der
JP 2010-155484 A wird eine solche mechanische Reinigung näher beschrieben, wobei eine drehbar gelagerte Kamera über einen Antrieb an einem Reinigungselement schwenkbeweglich ist. Während des Reinigungsvorganges ist die Kamera zeitweise partiell verdeckt. Zudem erfordert eine solche mechanische Reinigungsvorrichtung eine vergleichsweise aufwendige Kinematik.
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Die
DE 10 2009 031 790 A1 betrifft ein Modulbauteil für Kraftfahrzeuge, bei dem mehrere funktionelle Einzelkomponenten zu einer Baueinheit zusammengefasst sind. Beispielsweise weist das Funktionselement eine Sprühdüse zur Säuberung der Heckscheibe oder der Bremsrückleuchte auf und besitzt mehrere Öffnungen, sodass eine gleichzeitige Säuberung der Heckscheibe und der Linse einer Heckkamera ermöglicht wird.
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Die
WO 2012/138455 A1 beschreibt den Einsatz einer Fluidicsdüse in Verbindung mit einem Objektivreinigungssystem für eine Schutzabdeckung einer Objektivlinse zum Entfernen angesammelter Fremdkörper. Dabei wird durch einen angepassten Volumenstrom ein geringer Waschflüssigkeitsverbrauch erreicht. Die Betätigung des Objektivreinigungssystems kann in Abhängigkeit einer Anforderung des Fahrzeugführers oder periodisch erfolgen. Das Objektivreinigungssystem ist hierzu durch eine Leitungsverbindung mit dem Waschwasserreservoir verbunden, die auch die Scheibenreinigungsanlage versorgt.
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Als nachteilig erweist es sich beim Stand der Technik, dass zur Reinigung des optischen Sensors entweder eine aufwendige Kinematik erforderlich ist, um eine mechanische Reinigung zu erreichen, oder aber diese mit einer weiteren Reinigungseinrichtung zur gleichzeitigen Betätigung verbunden ist, sodass ein vergleichsweise hoher Waschwasserverbrauch durch die gleichzeitige Zuführung zu der Reinigungs- und Waschdüse unvermeidlich ist.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sensorvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass der damit verbundene konstruktive Aufwand gering ist und der Flüssigkeitsverbrauch reduziert wird. Weiterhin soll ein Kraftfahrzeug mit einer besonders sparsamen und einfach zu realisierenden optischen Sensorvorrichtung realisiert werden.
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Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einer optischen Sensorvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also eine optische Sensorvorrichtung vorgesehen, bei welcher der Reinigungsdüse ein von der dem Bau- oder Funktionselement des Kraftfahrzeuges zugeordneten Waschdüse abweichender und/oder unabhängiger Fluidstrom zuführbar ist. Hierdurch wird eine bedarfsgerechte Fluidzuführung und dadurch zugleich auch eine Reduzierung des Fluidverbrauches erreicht. Dabei kann zudem auf eine konstruktiv aufwendige und im Betrieb durch die zeitweise Überdeckung des zumindest einen optischen Sensors nachteilige mechanische Reinigung der Sensoraufnahme verzichtet werden. Demgegenüber wird erfindungsgemäß nicht nur der Verbrauch des Reinigungsfluids reduziert, sondern darüber hinaus auch der Volumenstrom des Fluids an die Verschmutzung bzw. die mittels des Sensors erfassbare Reinigungswirkung entsprechend angepasst. So kann zum Beispiel auch der Fluiddruck variiert werden. Der optische Sensor kann dabei beispielsweise als Kamera ausgeführt sein.
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Dabei erweist sich eine Ausgestaltung der Erfindung als besonders vorteilhaft, bei welcher die Sensorvorrichtung ein in der Fluidleitung angeordnetes Stellglied zur Einstellung oder Unterbrechung des Volumenstromes und/oder des Fluiddruckes aufweist. Hierdurch wird eine an die Art und den Umfang der Verschmutzung angepasste Steuerung des Fluids erreicht. Somit kann also beispielsweise bedarfsweise der Druck erhöht werden, wenn die Abtragsleistung, die mittels des optischen Sensors überprüft wird, unzureichend ist und durch ein geeignetes Steuerprogramm entsprechend angepasst werden. Selbstverständlich kann auch ein Reinigungsprogramm mit unterschiedlichen Zyklen verschiedener Fluidströmungen vorgesehen werden, um so beispielsweise eine Vor-, Haupt- und/oder Endreinigung zu realisieren.
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Dabei könnte das Stellglied von dem Fahrzeugführer manuell oder mittels einer Betätigungseinrichtung entsprechend den jeweiligen Anforderungen eingestellt und beispielsweise an unterschiedliche Verschmutzungsgrade angepasst werden. Besonders vorteilhaft ist hingegen eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung, bei welcher das Stellglied mittels eines Steuerprogrammes elektrisch betätigbar ausgeführt ist. Hierdurch wird die jeweils sinnvolle Fluidzufuhr durch das Steuerprogramm ausgewählt und gegebenenfalls werden mehrere Zyklen durchgeführt. Insbesondere wird dadurch ein Regelkreis realisiert, sodass die Fluidzuführung in Abhängigkeit der erfassten Reinigungswirkung der Sensoraufnahme erfolgt, die mittels des optischen Sensors durch eine geeignete Auswertelogik erfolgen kann.
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Hierzu ist die Sensorvorrichtung vorzugsweise derart ausgestattet, dass das Stellglied aufgrund erfasster Messwerte einer Auswerteeinheit betätigbar ist, durch die der Verschmutzungsgrad der Sensoraufnahme erfassbar ist. Die Auswerteeinheit erhält hierzu insbesondere die Signale des optischen Sensors, um daraus auf die Verschmutzung der Sensoraufnahme zu schließen. Selbstverständlich ist nicht ausgeschlossen, dass zusätzlich die Signale weiterer Sensoren, beispielsweise auch eines Regensensors, der auch einer Frontscheibe zugeordnet sein kann, erfasst werden. Hierdurch wird eine unvermeidliche Beeinträchtigung durch einen Flüssigkeitsfilm bei Regen von solchen Ablagerungen unterschieden, die mittels des Fluidstrahles entfernbar sind.
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Die Sensorvorrichtung könnte mit einer gemeinsamen Fördereinheit, durch die auch die Waschdüsen einer Scheibenreinigungsvorrichtung oder einer Scheinwerferreinigungsanlage versorgt werden, verbunden sein. Besonders praxisgerecht ist es hingegen, wenn die Sensorvorrichtung zumindest eine separate Fördereinheit aufweist. Hierbei erfolgt die Beaufschlagung der Reinigungsdüse bedarfsweise durch die Ansteuerung der Fördereinheit, die hierzu ausschließlich einem oder mehreren optischen Sensoren der Sensorvorrichtung zugeordnet ist.
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Weiterhin hat es sich als besonders praxisgerecht erwiesen, wenn die Sensorvorrichtung mit einer Steuereinheit zur Erfassung der Fahrtrichtung ausgestattet ist und das Fluid in Abhängigkeit der erfassten Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges zuführbar ist. Hierdurch erfolgt bei einer als Rückfahrkamera ausgestatteten Sensorvorrichtung die Aktivierung des optischen Sensors beispielsweise aufgrund der Schaltstellung des Getriebewählhebels. Indem also das Einlegen des Rückwärtsganges erfasst und daraufhin der Reinigungsvorgang ausgelöst wird, wird eine zuverlässige Betriebsbereitschaft des Sensors sichergestellt, weil bei jeder Inbetriebnahme des optischen Sensors zunächst ein Reinigungsvorgang durchgeführt wird. Somit ist sichergestellt, dass das übertragene Bild stets von Verunreinigungen unbeeinträchtigt ist. Selbstverständlich kann die Reinigungsvorrichtung auch mit der Aktivierung einer Einparkhilfe oder Einparkautomatik gekoppelt sein, der beispielsweise auch ein im Frontbereich angeordneter optischer Sensor zugeordnet sein kann.
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Die optische Sensorvorrichtung kann beispielsweise zur Erfassung der in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges vorausliegenden Fahrbahnbeschaffenheit ausgeführt sein, um so beispielsweise entsprechend der so erfassten Parameter das Fahrwerk des Kraftfahrzeuges mit einer Voreinstellung zu versehen. Besonders vorteilhaft ist es hingegen, wenn die Sensorvorrichtung zur Erfassung eines rückwärtigen Verkehrsraumes im Heckbereich des Kraftfahrzeuges positionierbar ist, um so insbesondere den für den Fahrzeugführer nicht unmittelbar einsehbaren Bereich auf einem Display darstellen zu können.
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Der optische Sensor kann beispielsweise eine CCD-Kamera sein. Die Bilderfassung erfolgt mittels des optischen Elementes, insbesondere eines Objektivs, wobei das aufgenommene Bild auf ein Raster von lichtempfindlichen Sensoren der Kamera projiziert wird. Ebenfalls ist es denkbar, dass die Kameraeinheit als Laserscanner ausgeführt ist, der insbesondere zur Hinderniserkennung geeignet ist. Der Laserscanner gibt vorzugsweise einen Laserstrahl aus und erkennt die Koordinaten, an denen der Strahl auftrifft.
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Bei einer anderen, ebenfalls besonders zweckmäßigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Sensorvorrichtung zur Erfassung eines Schaltzustandes einer Scheiben- und/oder Scheinwerferreinigungseinrichtung ausgeführt, sodass die Reinigungsprozedur für den optischen Sensor zugleich mit der Betätigung der Scheiben- oder Scheinwerferreinigungseinrichtung, insbesondere der Heckscheibe, ausgelöst wird. Das Reinigungsprogramm ist dabei vorzugsweise unabhängig von der Art und Dauer der Scheiben- oder Scheinwerferreinigung.
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Eine andere, ebenfalls besonders einfache Abwandlung der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass die Fluidleitung durch ein Verzweigungselement mit einer Zuführleitung eines Waschwasserbehälters einer Scheiben- und/oder Scheinwerferreinigungseinrichtung des Kraftfahrzeuges verbunden ist, um so auf einen separaten Waschwasserbehälter sowie auf eine zusätzliche Fördereinheit verzichten zu können. Der unterschiedliche Fluidstrom wird somit durch unterschiedliche Schaltstellungen des Stellmittels, bspw. eines Ventils oder einer Drossel erzeugt.
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Die zweitgenannte Aufgabe, ein Kraftfahrzeug mit einer besonders sparsamen und einfach zu realisierenden optischen Sensorvorrichtung zu schaffen, wird erfindungsgemäß durch ein mit einer solchen Sensorvorrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug mit einer einem Bau- oder Funktionselement des Kraftfahrzeuges zugeordneten Reinigungsdüse und mit einer optischen Sensorvorrichtung gelöst, bei dem der Reinigungsdüse ein von der dem Bau- oder Funktionselement des Kraftfahrzeuges zugeordneten Waschdüse abweichender oder unabhängiger Fluidstrom zuführbar ist. Indem also der Fluidstrom, welcher dem optischen Sensor zugeführt wird, bedarfsweise an die Verschmutzung angepasst wird, kann die Reinigung mit einem vergleichsweise geringen Verbrauch an Waschflüssigkeit wesentlich effizienter erfolgen. Insbesondere kann also ein unnötiger Betrieb der Reinigungsvorrichtung vermieden werden.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer Prinzipdarstellung eine erfindungsgemäße optische Sensorvorrichtung mit einer Reinigungsvorrichtung, wobei in
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1 ein Kraftfahrzeug mit einem optischen Sensor in einer Seitenansicht gezeigt ist;
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2 die Fluidleitungen durch Verzweigungselemente mit Stellgliedern mit einer jeweiligen Versorgungsleitung für Reinigungsflüssigkeit eines Kraftfahrzeuges verbunden sind;
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3 die Fluidleitungen der Reinigungsvorrichtung jeweils einer separaten Fördereinheit zugeordnet sind.
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Eine erfindungsgemäße optische Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche einen mit einer Sensoraufnahme ausgestatteten optischen Sensor 1, 2 aufweist, wird nachstehend anhand der 1 bis 3 näher erläutert. Die Sensorvorrichtung hat eine Reinigungsvorrichtung mit zwei Reinigungsdüsen 3, 4, durch die ein Fluid aus einem Reservoir 5 mittels Fluidleitungen 6 zur Entfernung von Verunreinigungen oder sonstigen Niederschlägen wie beispielsweise Schnee, Nebel oder Eis auf eine nicht näher dargestellte Sensoraufnahme des optischen Sensors 1, 2 gelenkt wird. Hierzu sind die Fluidleitungen 6 durch Verzweigungselemente 7 mit einer oder mehreren Versorgungsleitungen 8 für eine Reinigungsflüssigkeit verbunden, die in dem Kraftfahrzeug einen Bestandteil einer Frontscheibenreinigungseinrichtung 9 bzw. Heckscheibenreinigungseinrichtung 11 oder Scheinwerferreinigungseinrichtung 10 bilden. Wie in 2 gezeigt, wird bei einer ersten Variante der mittels der Fördereinheiten 12 des Kraftfahrzeuges erzeugte Fluidstrom durch die Verzweigungselemente 7 aufgeteilt. Indem die Verzweigungselemente 7 jeweils mit Stellgliedern 13 ausgestattet sind, ist die Reinigung des optischen Sensors 1, 2 entkoppelt von der Frontscheibenreinigungseinrichtung 9 bzw. der Heckscheibenreinigungseinrichtung 11 und der Scheinwerferreinigungseinrichtung 10. Die für die jeweilige Betriebssituation bzw. die Verschmutzung des optischen Sensors 1, 2 erforderliche Schaltstellung der Stellglieder 13 wird mittels einer Steuereinheit 14 festgelegt, durch welche die jeweilige Durchflussmenge variabel aufgeteilt bzw. auch unterbrochen werden kann. Dabei können bestehende Fördereinheiten 12 für Frontscheiben- bzw. Frontscheinwerferreinigungsanlagen unverändert weiter verwendet werden. Zudem ist es möglich, dass der optische Sensor 1, 2 einer Frontkamera synchron mit der Beaufschlagung der Waschdüse der Frontscheibe oder aber mit der Beaufschlagung der Frontscheinwerferwaschdüse einer Scheinwerferreinigungseinrichtung 10 gereinigt wird. Durch die Ansteuerung der Stellglieder 13 ist es nicht notwendig, zwei Reinigungen parallel durchzuführen, wodurch vorteilhaft die verfügbare Reinigungsflüssigkeit eingespart wird. Die hierzu beispielsweise einsetzbaren Umschaltventile werden elektromechanisch angetrieben.
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Demgegenüber ist bei der in 3 gezeigten Variante die optische Sensorvorrichtung ohne ein Stellglied realisiert, wobei der Reinigungsvorrichtung jeweils eine separate Fördereinheit 12 für jede Reinigungsdüse 3, 4 zugeordnet ist. Diese ist entweder mit einem separaten Reservoir für ein Reinigungsfluid oder mit dem in dem Kraftfahrzeug vorhandenen Reservoir 5 für das Waschwasser verbunden. Mittels der Steuereinheit 14 wird die jeweilige Fördereinheit 12 aktiviert. Durch die dadurch erreichbare unabhängige Betätigung wird eine optimale Anpassung der Fluidströmung hinsichtlich des Volumenstromes sowie des Fluiddruckes an die jeweilige Verunreinigung ermöglicht. Zudem kann beispielsweise für die Reinigungsdüsen 3, 4 des optischen Sensors 1, 2 eine Reinigungsflüssigkeit mit spezieller Zusammensetzung in einem separaten Reservoir bereitgestellt werden. Zur Sicherstellung der Einsatzbereitschaft der Kameraeinheit kann so in sinnvoller Weise der optische Sensor 1, 2 unabhängig von der Frontscheibenreinigungseinrichtung 9 bzw. der Heckscheibenreinigungseinrichtung 11 einem Reinigungsvorgang unterzogen werden. Eine autarke Reinigung aufgrund einer integrierten Verschmutzungserkennung des optischen Sensors 1, 2 kann zudem ohne eine Initiative des Fahrzeugführers erfolgen. Dadurch wird die Verfügbarkeit des beispielsweise als Umfeldkamera ausgeführten optischen Sensors 1, 2 und damit die Fahrsicherheit wesentlich erhöht und es werden somit Beschädigungen an dem Kraftfahrzeug vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- optischer Sensor
- 2
- optischer Sensor
- 3
- Reinigungsdüse
- 4
- Reinigungsdüse
- 5
- Reservoir
- 6
- Fluidleitung
- 7
- Verzweigungselement
- 8
- Versorgungsleitung
- 9
- Frontscheibenreinigungseinrichtung
- 10
- Scheinwerferreinigungseinrichtung
- 11
- Heckscheibenreinigungseinrichtung
- 12
- Fördereinheit
- 13
- Stellglied
- 14
- Steuereinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1529688 A1 [0004]
- JP 2010-155484 A [0006]
- DE 102009031790 A1 [0007]
- WO 2012/138455 A1 [0008]
