DE102019211898A1 - Device and assembly with cleaning function for receiving a sensor for a means of locomotion - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Baugruppe mit einer Reinigungsfunktion zur Aufnahme eines Sensors für ein Fortbewegungsmittel. Die Vorrichtung umfasst: ein Gehäuse (30) mit einem Fenster (35), und einen Strömungserzeuger (40) mit einer Lufteintrittsöffnung (42) und einer Luftaustrittsöffnung (44), wobei das Gehäuse (30) eingerichtet ist, den Sensor im Inneren des Gehäuses (30) an einer vordefinierten Position aufzunehmen, das Fenster (35) eingerichtet ist, für ein durch den Sensor ausgesendetes und/oder empfangenes Messsignal durchlässig bzw. teildurchlässig zu sein, der Strömungserzeuger (40) eingerichtet ist, derart an einer Außenseite des Gehäuses (30) im Umfeld des Fensters (35) angeordnet zu werden, dass ein durch den Strömungserzeuger (40) erzeugter Luftstrom (46) eingerichtet ist, eine dem Umfeld zugewandte Außenfläche des Fensters (35) zu reinigen.The present invention relates to a device and an assembly with a cleaning function for receiving a sensor for a means of locomotion. The device comprises: a housing (30) with a window (35), and a flow generator (40) with an air inlet opening (42) and an air outlet opening (44), the housing (30) being set up to have the sensor inside the housing (30) at a predefined position, the window (35) is set up to be permeable or partially permeable for a measurement signal transmitted and / or received by the sensor, the flow generator (40) is set up on an outside of the housing ( 30) to be arranged in the vicinity of the window (35) so that an air flow (46) generated by the flow generator (40) is set up to clean an outer surface of the window (35) facing the environment.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Baugruppe mit einer Reinigungsfunktion zur Aufnahme eines Sensors für ein Fortbewegungsmittel. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und eine Baugruppe zur Aufnahme eines Automotive-Lidar-Sensors.The present invention relates to a device and an assembly with a cleaning function for receiving a sensor for a means of locomotion. In particular, the present invention relates to a device and an assembly for receiving an automotive lidar sensor.
Moderne Fortbewegungsmittel sind häufig mit einer Vielzahl von Sensoren zur Erfassung eines jeweiligen Umfeldes der Fortbewegungsmittel ausgestattet. Neben Radar- und Ultraschallsensoren werden insbesondere auch optische Sensoren, beispielsweise in Form von Lidar-Sensoren eingesetzt. Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Vorrichtungen bekannt, welche eingerichtet sind, Sensorflächen von Umfeldsensoren bzw. Fensterflächen von Gehäusen von Umfeldsensoren zu reinigen, so dass eine Beeinträchtigung von Messungen der jeweiligen Sensoren aufgrund von Verschmutzungen und/oder Nässe usw. in Bereichen der Sensorflächen bzw. der Fensterflächen der Gehäuse reduziert bzw. vermieden werden kann.Modern means of locomotion are often equipped with a large number of sensors for detecting the respective surroundings of the means of transport. In addition to radar and ultrasonic sensors, optical sensors, for example in the form of lidar sensors, are also used. Furthermore, devices are known from the prior art which are set up to clean sensor surfaces of environment sensors or window surfaces of housings of environment sensors, so that measurements of the respective sensors are impaired due to dirt and / or moisture etc. in areas of the sensor surfaces or the window areas of the housing can be reduced or avoided.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung mit einer Reinigungsfunktion zur Aufnahme eines Sensors für ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z. B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug oder ein Luftfahrzeug/Flugzeug und/oder ein Wasserfahrzeug sein. Der Sensor kann beispielsweise ein Ultraschallsensor, ein Radarsensor, ein optischer Sensor wie eine Kamera und insbesondere ein Lidar-Sensor sein, welcher beispielsweise in einer Frontschürze oder im Bereich eines Daches oder an weiteren Positionen des Fortbewegungsmittels angeordnet sein kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Gehäuse mit einem Fenster und einen Strömungserzeuger mit einer Lufteintrittsöffnung und einer Luftaustrittsöffnung. Das Gehäuse ist eingerichtet, den Sensor im Inneren des Gehäuses an einer vordefinierten Position aufzunehmen. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse über eine entsprechende Befestigungseinheit für den Sensor verfügen. Das Gehäuse kann außerdem aus beliebigen Materialien, wie zum Beispiel Metall, Kunststoff, einem Verbundstoff oder aus davon abweichenden Materialien bestehen. Der Strömungserzeuger kann beispielsweise ein Axiallüfter, insbesondere ein Radiallüfter und bevorzugt ein piezoelektrischer Lüfter sein. Das Fenster ist ferner eingerichtet, für ein durch den Sensor ausgesendetes und/oder empfangenes Messsignal durchlässig bzw. teildurchlässig zu sein. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass ein durch den Sensor im Inneren des Gehäuses erzeugtes Messsignal (z. B. ein Laserstrahl) durch das Fenster des Gehäuses in ein Umfeld des Fortbewegungsmittels ausgesendet werden kann und ein durch das Umfeld reflektierter Anteil des ausgesendeten Messsignals in umgekehrter Richtung durch das Fenster zu einer Detektoreinheit des Sensors zurückgeworfen werden kann. Der Strömungserzeuger des Weiteren ist eingerichtet, derart an einer Außenseite des Gehäuses im Umfeld des Fensters angeordnet zu werden, dass ein durch den Strömungserzeuger erzeugter Luftstrom eingerichtet ist, eine dem Umfeld zugewandte Außenfläche des Fensters zu reinigen. Zu diesem Zweck kann der Strömungserzeuger bevorzugt derart am Gehäuse angeordnet sein, dass eine Austrittsfläche der Luftaustrittsöffnung des Strömungserzeugers im Wesentlichen rechtwinklig zur Fläche des Fensters angeordnet ist, so dass der Strömungserzeuger weiter eingerichtet ist, den erzeugten Luftstrom im Wesentlichen parallel an der Außenfläche des Fensters entlang zu führen. Dies bietet den Vorteil, dass sich auf der Außenseite des Fensters befindende Schmutzpartikel und/oder Regentropfen und/oder weitere das Messsignal beeinträchtigende Stoffe mit einer durch den Luftstrom einwirkenden maximalen Kraft entlang des Fensters wegtransportiert werden können. Es sei explizit darauf hingewiesen, dass der Strömungserzeuger der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch in einem vom rechten Winkel abweichenden Winkel bezüglich der Fläche des Fensters angeordnet werden kann. Des Weiteren kann der Strömungserzeuger über eine Abdeckung verfügen, welche ein separates Bauteil oder ein Bestandteil des Gehäuses sein kann, so dass der Strömungserzeuger vor Umwelteinflüssen wie Regen usw. geschützt ist.According to a first aspect of the present invention, a device with a cleaning function for receiving a sensor for a means of locomotion is proposed. The means of locomotion can be, for example, a road vehicle (e.g. motorcycle, car, van, truck) or a rail vehicle or an aircraft / airplane and / or a watercraft. The sensor can be, for example, an ultrasonic sensor, a radar sensor, an optical sensor such as a camera and in particular a lidar sensor, which can be arranged, for example, in a front apron or in the area of a roof or at other positions of the means of transport. The device according to the invention comprises a housing with a window and a flow generator with an air inlet opening and an air outlet opening. The housing is set up to accommodate the sensor in the interior of the housing at a predefined position. For this purpose, the housing can have a corresponding fastening unit for the sensor. The housing can also consist of any material, such as, for example, metal, plastic, a composite material, or other materials. The flow generator can be, for example, an axial fan, in particular a radial fan and preferably a piezoelectric fan. The window is also set up to be transparent or partially transparent to a measurement signal transmitted and / or received by the sensor. In this way, it can be ensured that a measurement signal generated by the sensor inside the housing (e.g. a laser beam) can be emitted through the window of the housing into an environment of the means of transport and a portion of the emitted measurement signal reflected by the environment in reverse direction can be reflected back through the window to a detector unit of the sensor. The flow generator is further configured to be arranged on an outside of the housing in the vicinity of the window in such a way that an air flow generated by the flow generator is configured to clean an outer surface of the window facing the environment. For this purpose, the flow generator can preferably so on Housing be arranged so that an exit surface of the air outlet opening of the flow generator is arranged substantially at right angles to the surface of the window, so that the flow generator is further set up to guide the generated air flow substantially parallel along the outer surface of the window. This offers the advantage that dirt particles and / or raindrops and / or other substances which impair the measurement signal can be transported away along the window with a maximum force acting by the air flow. It should be explicitly pointed out that the flow generator of the device according to the invention can also be arranged at an angle deviating from the right angle with respect to the surface of the window. Furthermore, the flow generator can have a cover, which can be a separate component or part of the housing, so that the flow generator is protected from environmental influences such as rain, etc.
Eine Befestigung des Strömungserzeugers am Gehäuse kann beispielsweise mittels einer Schraub- und/oder Klebe- und/oder Klemm- und/oder Rastverbindung erfolgen. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse über eine mit dem Strömungserzeuger korrespondierende Befestigungseinheit verfügen, welche eingerichtet ist, den Strömungserzeuger aufzunehmen. Es sei darauf hingewiesen, dass jeweilige Anordnungspositionen und/oder Ausrichtungen des Strömungserzeugers grundsätzlich frei gewählt werden können und nicht auf eine bestimmte Anordnungsposition und/oder Ausrichtung beschränkt sind. So kann der Strömungserzeuger beispielsweise oberhalb des Fensters angeordnet sein, während die Luftaustrittsöffnung des Strömungserzeugers nach unten in Richtung des Fensters ausgerichtet ist. Alternativ kann der Strömungserzeuger auch unterhalb oder seitlich des Fensters oder auch unter beliebigen Winkeln diagonal zum Fenster angeordnet sein, solange die Luftaustrittsöffnung des Strömungserzeugers jeweils in Richtung des Fensters ausgerichtet ist.The flow generator can be fastened to the housing, for example, by means of a screw and / or adhesive and / or clamp and / or latch connection. For this purpose, the housing can have a fastening unit that corresponds to the flow generator and is set up to accommodate the flow generator. It should be pointed out that the respective arrangement positions and / or orientations of the flow generator can in principle be freely selected and are not limited to a specific arrangement position and / or orientation. For example, the flow generator can be arranged above the window, while the air outlet opening of the flow generator is oriented downwards in the direction of the window. Alternatively, the flow generator can also be arranged below or to the side of the window or also at any desired angles diagonally to the window, as long as the air outlet opening of the flow generator is aligned in the direction of the window.
Eine elektrische Energieversorgung für den Strömungserzeuger und/oder den Sensor kann beispielsweise über eine an Gehäuse vorgesehene elektrische Steckverbindung erfolgen, welche eingerichtet ist, Energie von einer externen Energiequelle an den Sensor innerhalb des Gehäuses bzw. an den Strömungserzeuger am bzw. außerhalb des Gehäuses zu übertragen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Energieversorgung auch auf Basis einer an der Außenseite des Gehäuses angeordneten Solarzelle und/oder einer im bzw. am Gehäuse angeordneten Batterie erfolgen. Des Weiteren kann der Strömungserzeuger eingerichtet sein, mittels einer im bzw. am Gehäuse angeordneten und informationstechnisch mit dem Strömungserzeuger verbundenen Auswerteeinheit gesteuert zu werden, wobei die Auswerteeinheit ebenfalls über die oben beschriebenen Energieversorgungsvarianten mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o.ä., ausgestaltet sein.An electrical energy supply for the flow generator and / or the sensor can for example take place via an electrical plug connection provided on the housing, which is set up to transmit energy from an external energy source to the sensor inside the housing or to the flow generator on or outside the housing . Alternatively or in addition, an energy supply can also take place on the basis of a solar cell arranged on the outside of the housing and / or a battery arranged in or on the housing. Furthermore, the flow generator can be set up to be controlled by means of an evaluation unit arranged in or on the housing and connected to the flow generator in terms of information technology, wherein the evaluation unit can also be supplied with electrical energy via the energy supply variants described above. The evaluation unit can be designed, for example, as an ASIC, FPGA, processor, digital signal processor, microcontroller, or the like.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich ein strömungsführendes Bauteil, wobei das strömungsführende Bauteil eingerichtet ist, an der Außenseite des Gehäuses in einem Bereich zwischen dem Strömungserzeuger und dem Fenster angeordnet zu werden und den durch den Strömungserzeuger erzeugten Luftstrom zur Außenfläche des Fensters zu führen. Die Verwendung eines solchen strömungsführenden Bauteils kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn der durch den Strömungserzeuger erzeugte Luftstrom stark diffus ist und/oder starke Verwirbelungen aufweist, so dass die Außenfläche des Fensters nicht in erforderlichem Maße gereinigt werden kann. Das strömungsführende Bauteil, welches beispielsweise eine Wabenstruktur oder eine Lamellenstruktur oder eine davon abweichende Struktur aufweisen kann, kann den durch den Strömungserzeuger erzeugten Luftstrom bevorzugt in Richtung des Fensters ausrichten. Das strömungsführende Bauteil kann insbesondere auch dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn eine Anordnung des Strömungserzeugers u. a. aufgrund konstruktionsbedingter Einschränkungen nicht in unmittelbarer Nähe des Fensters erfolgen kann. Eine Befestigung des strömungsführenden Bauteils am Gehäuse kann ebenfalls mittels einer Schraub- und/oder Klebe- und/oder Klemm- und/oder Rastverbindung erfolgen.In an advantageous embodiment of the present invention, the device according to the invention additionally comprises a flow-guiding component, wherein the flow-guiding component is designed to be arranged on the outside of the housing in an area between the flow generator and the window and the air flow generated by the flow generator to the outer surface of the Lead window. The use of such a flow-guiding component can be of particular advantage when the air flow generated by the flow generator is highly diffuse and / or has strong turbulence so that the outer surface of the window cannot be cleaned to the required extent. The flow-guiding component, which can have, for example, a honeycomb structure or a lamellar structure or a structure deviating therefrom, can preferably align the air flow generated by the flow generator in the direction of the window. The flow-guiding component can in particular also be used advantageously when an arrangement of the flow generator, among other things. cannot take place in the immediate vicinity of the window due to construction-related restrictions. The flow-guiding component can also be fastened to the housing by means of a screw and / or adhesive and / or clamping and / or latching connection.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich eine Heizvorrichtung, wobei die Heizvorrichtung eingerichtet ist, den durch den Strömungserzeuger erzeugten Luftstrom auf einer Seite der Lufteintrittsöffnung und/oder auf einer Seite der Luftaustrittsöffnung des Strömungserzeugers zu erwärmen. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn neben einer reinen Verschmutzung der Außenfläche des Fensters auch mit einer Vereisung an der Außenfläche des Fensters zu rechnen ist. Mittels der zusätzlichen Erwärmung des Luftstroms kann einer solchen Vereisung vorteilhaft entgegengewirkt werden. Darüber hinaus kann sich ein erwärmter Luftstrom auch positiv im Zusammenhang mit einer Entfernung stark anhaftender Schmutzpartikel usw. an der Außenfläche des Fensters auswirken.In a further advantageous embodiment of the present invention, the device according to the invention additionally comprises a heating device, the heating device being set up to heat the air flow generated by the flow generator on one side of the air inlet opening and / or on one side of the air outlet opening of the flow generator. This can be used particularly advantageously when, in addition to pure soiling of the outer surface of the window, icing on the outer surface of the window is to be expected. Such icing can advantageously be counteracted by means of the additional heating of the air flow. In addition, a heated air flow can also have a positive effect in connection with the removal of strongly adhering dirt particles etc. on the outer surface of the window.
Die Heizvorrichtung kann beispielsweise ein Wärmetauscher sein, welcher eingerichtet ist, an der Außenseite des Gehäuses in einem Bereich zwischen dem Strömungserzeuger und dem Fenster angeordnet zu werden, Wärme von einer Wärmequelle aufzunehmen und den durch den Strömungserzeuger erzeugten Luftstrom mittels der aufgenommenen Wärme zu erwärmen. Der Wärmetauscher kann ähnlich wie das strömungsführende Bauteil eine Wabenstruktur oder eine Lamellenstruktur oder auch eine davon abweichende Struktur aufweisen. Ferner kann der Wärmetauscher bevorzugt aus einem Material bestehen, welches eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist (z. B. Aluminium, Kupfer, usw.). In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können der Wärmetauscher und das strömungsführende Bauteil ein und dasselbe Element sein, sofern eine entsprechend hohe Wärmeleitfähigkeit des Elements sichergestellt werden kann. Die den Wärmetauscher speisende Wärmequelle kann beispielsweise der Sensor innerhalb des Gehäuses sein, welcher in einem aktiven Betrieb eine entsprechende Abwärme erzeugen kann. Die sich im Inneren des Gehäuses befindende Abwärme des Sensors kann beispielsweise mittels einer in die Gehäusewand integrierten Wärmeleitfläche von der Innenseite des Gehäuses zur Außenseite des Gehäuses transportiert werden. Dies kann Beispielsweise derart umgesetzt werden, dass das Gehäuse im Bereich des Wärmetauschers über eine vordefinierte Aussparung verfügt, welche kraft- und/oder formschlüssig mit der an die Aussparung angepassten Wärmeleitfläche verbunden werden kann. Eine Befestigung des Wärmetauschers am Gehäuse bzw. an der Wärmeleitfläche kann wiederum mittels einer Schraub- und/oder Klebe- und/oder Klemm- und/oder Rastverbindung erfolgen. Alternativ können die Wärmeleitfläche und der Wärmetauscher ein und dasselbe Element sein. Darüber hinaus kann es sinnvoll sein, sämtliche oder einen Teil der Flächen des Gehäuses, welche nicht dem Fenster und der Wärmeleitfläche entsprechen, aus einem besonders gut isolierenden Material herzustellen bzw. diese Flächen innerhalb oder außerhalb des Gehäuses zusätzlich mit einer wärmedämmenden Schicht zu versehen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die im Inneren des Gehäuses erzeugte Wärme überwiegend über die Wärmeleitfläche zur Außenseite des Gehäuses transportiert wird und somit in einem möglichst großen Umfang zur Erwärmung des Luftstroms verwendet werden kann. Um eine evtl. Überhitzung des Sensors in einer solchen Ausgestaltung zu verhindern, kann diese Ausgestaltung in Verbindung mit weiter unten beschrieben Maßnahmen zur effizienten Ableitung von Wärme aus dem Gehäuse kombiniert werden.The heating device can, for example, be a heat exchanger which is designed to be arranged on the outside of the housing in an area between the flow generator and the window, to absorb heat from a heat source and to heat the air flow generated by the flow generator by means of the absorbed heat. Similar to the flow-guiding component, the heat exchanger can have a honeycomb structure or a lamellar structure or a structure that deviates therefrom. Furthermore, the heat exchanger can preferably consist of a material which has a particularly high thermal conductivity (e.g. aluminum, copper, etc.). In an advantageous embodiment of the present invention, the heat exchanger and the flow-guiding component can be one and the same element, provided that a correspondingly high thermal conductivity of the element can be ensured. The heat source feeding the heat exchanger can, for example, be the sensor within the housing, which can generate corresponding waste heat in active operation. The waste heat of the sensor located inside the housing can, for example, be transported from the inside of the housing to the outside of the housing by means of a heat conducting surface integrated into the housing wall. This can be implemented, for example, in such a way that the housing has a predefined recess in the area of the heat exchanger, which can be connected to the heat-conducting surface adapted to the recess in a force-locking and / or form-fitting manner. The heat exchanger can in turn be fastened to the housing or to the heat-conducting surface by means of a screw and / or adhesive and / or clamping and / or latching connection. Alternatively, the heat conducting surface and the heat exchanger can be one and the same element. In addition, it can make sense to make all or some of the surfaces of the housing that do not correspond to the window and the heat-conducting surface from a particularly good insulating material or to provide these surfaces inside or outside the housing with an additional heat-insulating layer. This ensures that the heat generated inside the housing is mainly transported to the outside of the housing via the heat-conducting surface and can thus be used to the greatest possible extent for heating the air flow. In order to prevent possible overheating of the sensor in such a configuration, this configuration can be combined with measures described below for the efficient dissipation of heat from the housing.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Wärmequelle alternativ oder zusätzlich zum oben beschriebenen Sensor ein elektrisches Heizelement, wobei das elektrische Heizelement eingerichtet ist, im Inneren und/oder an der Außenseite des Gehäuses angeordnet zu werden. Zusätzlich kann das elektrische Heizelement und/oder der Sensor eingerichtet sein, eine erzeugte Wärme mittels eines wärmeführenden Elements von einem Ort der Wärmeerzeugung an den Wärmetauscher zu übertragen. Das wärmeführende Element kann beispielsweise ein Wärmerohr (Heat-Pipe) und/oder ein ungeführtes Luftvolumen und/oder ein geführtes Luftvolumen und/oder der oben beschriebene wärmeleitfähige Abschnitt des Gehäuses sein. In a further advantageous embodiment of the present invention, the heat source is, as an alternative or in addition to the sensor described above, an electrical heating element, the electrical heating element being designed to be arranged inside and / or on the outside of the housing. In addition, the electrical heating element and / or the sensor can be set up to transfer generated heat from a location of heat generation to the heat exchanger by means of a heat-conducting element. The heat-conducting element can be, for example, a heat pipe and / or an unguided volume of air and / or a guided volume of air and / or the above-described thermally conductive section of the housing.
Das Wärmerohr kann beispielsweise die Abwärme des Sensors und/oder die durch das Heizelement erzeugte Wärme direkt zum Wärmetauscher transportieren. Das ungeführte Luftvolumen kann eine durch den Sensor und/oder das Heizelement erwärmte Luft innerhalb des Gehäuses sein, welche sich durch Konvektion im Gehäuse verteilt und somit auch den Bereich des Gehäuses erreicht, in welchem die Wärmeleitfläche bzw. der Wärmetauscher angeordnet ist. Das geführte Luftvolumen kann ebenfalls eine durch den Sensor und/oder das Heizelement erwärmte Luft sein, welche hier zusätzlich mittels eines Rohrs oder Schlauchs oder eines Führungskanals usw. und/oder eines zusätzlich im Gehäuse vorgesehenen Ventilators zum Wärmetauscher geführt wird.The heat pipe can, for example, transport the waste heat from the sensor and / or the heat generated by the heating element directly to the heat exchanger. The unguided air volume can be an air heated by the sensor and / or the heating element inside the housing, which is distributed by convection in the housing and thus also reaches the area of the housing in which the heat conducting surface or the heat exchanger is arranged. The guided air volume can also be air heated by the sensor and / or the heating element, which is additionally guided to the heat exchanger by means of a pipe or hose or a guide channel etc. and / or an additional fan provided in the housing.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich ein Luftkanal, wobei der Luftkanal eingerichtet ist, Luft aus dem Umfeld der Vorrichtung in das Gehäuse zu führen, die Luft im Inneren des Gehäuses zu erwärmen und die erwärmte Luft in einen Bereich der Lufteintrittsöffnung und/oder der Luftaustrittsöffnung des Strömungserzeugers zu transportieren und diese dort ausströmen zu lassen. Zu diesem Zweck kann in einer beliebigen Fläche des Gehäuses eine erste Öffnung vorgesehen sein, welche bevorzugt luftdicht mit dem bevorzugt ebenfalls luftdicht ausgestalteten Luftkanal verbunden sein kann. Der Luftkanal kann weiter bevorzugt unmittelbarer an einer jeweiligen Wärmequelle (z. B. dem Sensor oder dem Heizelement) vorbeigeführt werden, so dass die durch die Wärmequelle erzeugte Wärme zumindest teilweise durch die den Luftkanal durchströmende Luft aufgenommen werden kann. Hierfür kann ein mit der Wärmequelle in Kontakt stehender Teilabschnitt des Luftkanals insbesondere aus einem hochwärmeleitfähigen Material bestehen. Der Luftkanal kann durch eine zweite Öffnung in einer beliebigen Fläche des Gehäuses zur Außenseite des Gehäuses in den Bereich des Strömungserzeugers geführt werden, so dass die erwärmte Luft zur Reinigung bzw. Enteisung des Fensters bzw. zum Entfernen von am Fenster haftendem Schnee usw. verwendet werden kann. Die zweite Öffnung kann ebenso wie die erste Öffnung bevorzugt luftdicht mit dem Luftkanal verbunden sein. Für den Fall, dass eine natürliche Strömung der Außenluft durch den Luftkanal nicht ausreichend sein sollte, um eine für eine Reinigung bzw. Enteisung des Fensters erforderliche Wärme in den Bereich des Strömungserzeuger transportieren zu können, kann zusätzlich im Bereich der ersten Öffnung und/oder der zweiten Öffnung und/oder im Bereich des Luftkanals innerhalb des Gehäuses ein Lüfter vorgesehen werden, welcher eingerichtet ist, eine für die erfindungsgemäße Vorrichtung erforderliche Strömungsgeschwindigkeit der Luft sicherzustellen.In a further advantageous embodiment of the present invention, the device according to the invention additionally comprises an air duct, the air duct being set up to guide air from the surroundings of the device into the housing, to heat the air inside the housing and to transfer the heated air into a region of the To transport the air inlet opening and / or the air outlet opening of the flow generator and let them flow out there. For this purpose, a first opening can be provided in any surface of the housing, which can be connected preferably airtight to the air duct, which is preferably also airtight. The air duct can more preferably be guided past a respective heat source (e.g. the sensor or the heating element) so that the heat generated by the heat source can be at least partially absorbed by the air flowing through the air duct. For this purpose, a subsection of the air duct that is in contact with the heat source can in particular consist of a highly thermally conductive material. The air duct can be led through a second opening in any surface of the housing to the outside of the housing in the area of the flow generator, so that the heated air can be used for cleaning or defrosting the window or for removing snow etc. adhering to the window can. The second opening, like the first opening, can preferably be connected to the air duct in an airtight manner. For the In the event that a natural flow of outside air through the air duct should not be sufficient to transport the heat required for cleaning or defrosting the window into the area of the flow generator, this can also be done in the area of the first opening and / or the second opening and / or a fan can be provided in the area of the air duct inside the housing, which fan is set up to ensure the air flow rate required for the device according to the invention.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Mehrzahl von Strömungserzeugern nebeneinander an der Außenseite des Gehäuses angeordnet und eingerichtet, eine Mehrzahl von Luftströmungen zu erzeugen, welche im Wesentlichen parallel zueinander am Fenster entlanggeführt werden, so dass die Mehrzahl von Luftströmung eingerichtet ist, in Kombination die gesamte Außenfläche des Fensters zu reinigen. Eine Energieversorgung und/oder eine Ansteuerung der Mehrzahl von Strömungserzeuger kann analog zur obigen Beschreibung des einzelnen Strömungserzeugers erfolgen. Mit anderen Worten kann jeder der Strömungserzeuger der Mehrzahl von Strömungserzeugern informationstechnisch an die oben beschriebene Auswerteeinheit angebunden sein. Die Anbindung der Mehrzahl von Strömungserzeugern an die Auswerteeinheit kann separat oder gemeinsam erfolgen. Auf diese Weise kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, den Strömungserzeuger oder die Mehrzahl von Strömungserzeuger individuell oder gemeinsam zu aktivieren bzw. zu deaktivieren und/oder einen Volumenstrom des Strömungserzeugers individuell oder gemeinsam mit der Mehrzahl von Strömungserzeugern anzupassen. Indem der Volumenstrom durch die Auswerteeinheit für jeden Strömungserzeuger individuell angepasst wird, kann beispielsweise bei einer starken Vereisung des Fensters zunächst derjenige Strömungserzeuger angesteuert werden, welcher eingerichtet ist, denjenigen Bereich des Fensters zu reinigen, der in einem Hauptsichtfeld des Sensors liegt (z. B. ein mittlerer Bereich des Fensters). Auf diese Weise kann eine vorhandene elektrische Energie zur Ansteuerung des Strömungserzeugers und/oder eine vorhandene Wärmemenge zur Enteisung des Fensters zunächst in vollem bzw. überwiegendem Umfang für diesen Strömungserzeuger verwendet werden. Dadurch kann eine Funktionalität des Sensors zu einem frühestmöglichen Zeitpunkt sichergestellt werden, auch wenn dies zunächst mit einem eingeschränkten Sichtfeld für den Sensor einhergehen kann.In a further advantageous embodiment of the present invention, a plurality of flow generators are arranged next to one another on the outside of the housing and set up to generate a plurality of air flows which are guided along the window essentially parallel to one another, so that the plurality of air flows are set up in Combination to clean the entire outside surface of the window. An energy supply and / or a control of the plurality of flow generators can take place analogously to the above description of the individual flow generator. In other words, each of the flow generators of the plurality of flow generators can be linked in terms of information technology to the evaluation unit described above. The connection of the plurality of flow generators to the evaluation unit can take place separately or together. In this way, the evaluation unit can be set up to activate or deactivate the flow generator or the plurality of flow generators individually or jointly and / or to adapt a volume flow of the flow generator individually or together with the plurality of flow generators. By adapting the volume flow through the evaluation unit individually for each flow generator, for example, if the window is heavily iced up, the flow generator that is set up to clean that area of the window that is in a main field of view of the sensor can be activated first (e.g. a middle area of the window). In this way, an existing electrical energy for controlling the flow generator and / or an existing amount of heat for defrosting the window can initially be used in full or predominantly for this flow generator. As a result, functionality of the sensor can be ensured at the earliest possible point in time, even if this may initially be accompanied by a restricted field of view for the sensor.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Gehäuse eingerichtet, einen den Sensor aufnehmenden Bereich im Inneren des Gehäuses bezüglich eines Umfeldes des Gehäuses luftdicht abzukapseln und/oder ein gekrümmtes Fenster zu umfassen. Durch das luftdichte Abkapseln des den Sensor aufnehmenden Bereichs kann insbesondere vermieden werden, dass Feuchtigkeit und/oder Staub und/oder Schmutzpartikel usw. in den Bereich des Sensors gelangen können, welche eine Einschränkung der Funktionalität des Sensors mit sich bringen können. Bevorzugt kann der gesamte Innenraum des Gehäuses luftdicht zur Außenseite abgekapselt sein, so dass auch eine Innenseite des Fensters und/oder ein Raum zwischen dem Fenster und dem Sensor frei von oben genannten Störeinflüssen gehalten werden kann.In a further advantageous embodiment of the present invention, the housing is set up to encapsulate an area receiving the sensor in the interior of the housing in an airtight manner with respect to the surroundings of the housing and / or to enclose a curved window. The airtight encapsulation of the area receiving the sensor can in particular prevent moisture and / or dust and / or dirt particles, etc. from getting into the area of the sensor, which can limit the functionality of the sensor. The entire interior of the housing can preferably be encapsulated in an airtight manner from the outside, so that an inside of the window and / or a space between the window and the sensor can also be kept free from the above-mentioned interfering influences.
Ein gekrümmtes Fenster kann besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit einem rotierenden Sensor und/oder zur Verbesserung eines Luftwiderstandes der Außenseite des Gehäuses eingesetzt werden. Insbesondere in dem Fall, in dem das Gehäuse eine mit der Krümmung des Fensters korrespondierende Krümmung im Bereich des Fensters aufweist, kann eine Verwendung einer Mehrzahl von Strömungserzeugern besonders vorteilhaft sein. Auf diese Weise können die jeweiligen Strömungserzeuger hinsichtlich ihrer Anordnungsposition und/oder Ausrichtung jeweils optimal an den durch die jeweiligen Strömungserzeuger zu reinigenden Fensterabschnitt angepasst werden. Mit anderen Worten kann die Mehrzahl von Strömungserzeugern entlang einer Krümmungslinie angeordnet werden, welche im Wesentlichen parallel zu Krümmungslinie des Fensters verläuft.A curved window can be used particularly advantageously in connection with a rotating sensor and / or to improve air resistance on the outside of the housing. In particular in the case in which the housing has a curvature corresponding to the curvature of the window in the area of the window, the use of a plurality of flow generators can be particularly advantageous. In this way, the respective flow generators can be optimally adapted in terms of their arrangement position and / or orientation to the window section to be cleaned by the respective flow generator. In other words, the plurality of flow generators can be arranged along a line of curvature which runs essentially parallel to the line of curvature of the window.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Baugruppe umfassend ein Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche und ein Sensor vorgeschlagen, wobei der Sensor ein Automotive-Sensor und insbesondere ein Automotive-Lidar-Sensor ist und das Fenster des Gehäuses eingerichtet ist, für einen durch den Automotive-Lidar-Sensor verwendeten Wellenlängenbereich durchlässig zu sein. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.According to a second aspect of the present invention, an assembly comprising a housing according to one of the preceding claims and a sensor is proposed, wherein the sensor is an automotive sensor and in particular an automotive lidar sensor and the window of the housing is set up for a through the wavelength range used by the automotive lidar sensor to be transparent. The features, feature combinations and the advantages resulting from these correspond to those set out in connection with the first-mentioned aspect of the invention in such a way that reference is made to the above statements to avoid repetition.
FigurenlisteFigure list
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
-
1 eine erste schematische Übersicht über Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
2 eine zweite schematische Übersicht über Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und -
3 eine schematische Übersicht über Komponenten einer erfindungsgemäßen Baugruppe.
-
1 a first schematic overview of components of a device according to the invention; -
2 a second schematic overview of components of a device according to the invention; and -
3 a schematic overview of components of an assembly according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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