DE102022209213A1 - 7Device for applying air flow to a sensor surface - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung (1) zum Beaufschlagen einer Oberfläche (2) einer Sensorvorrichtung (3) eines Fahrzeugs mit Luftströmung, umfassend ein Luftführungselement (4) zur Führung der Luftströmung von einer Luftströmungsquelle (5) zur Oberfläche (2). Um eine besonders gleichmäßige Beaufschlagung von größeren optischen Oberflächen (2) zu ermöglichen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Luftführungselement (4) eine Eintrittsöffnung (9), eine Austrittsöffnung (6) und zwischen der Eintrittsöffnung (9) und der Austrittsöffnung (6) einen geschlossenen Querschnitt mit einem Innenkanal (8) aufweist, wobei ein definierter Abschnitt des Innenkanals (8) entlang der Strömungsrichtung zwischen der Eintrittsöffnung (9) und der Austrittsöffnung (6) zu einer Volumenkammer (18) mit einer sowohl gegenüber der Eintrittsöffnung (9) als auch der Austrittsöffnung (6) vergrößerten Querschnittsfläche ausgebildet ist.

Figure DE102022209213A1_0000
Device (1) for applying air flow to a surface (2) of a sensor device (3) of a vehicle, comprising an air guide element (4) for guiding the air flow from an air flow source (5) to the surface (2). In order to enable particularly uniform loading of larger optical surfaces (2), the invention proposes that the air guide element (4) has an inlet opening (9), an outlet opening (6) and a closed one between the inlet opening (9) and the outlet opening (6). Cross section with an inner channel (8), a defined section of the inner channel (8) along the flow direction between the inlet opening (9) and the outlet opening (6) forming a volume chamber (18) with a volume chamber (18) opposite both the inlet opening (9) and the outlet opening (6) is formed with an enlarged cross-sectional area.
Figure DE102022209213A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beaufschlagen einer insbesondere optischen Sensoroberfläche mit einer insbesondere laminaren Luftströmung. Derartige Vorrichtungen sind erforderlich, um beispielsweise außen angeordnete optisch wirksamen Oberflächen fahrzeugintegrierter Sensoren mit einer Luftströmung zu trocknen oder vor diesen einen schützenden Luftfilm aufzubauen, um beispielsweise einen Kontakt mit Wassertropfen bei Regenfahrten zu verhindern.The invention relates to a device for applying a particularly optical sensor surface to a particularly laminar air flow. Such devices are required, for example, to dry externally arranged optically effective surfaces of vehicle-integrated sensors with an air flow or to build up a protective air film in front of them, for example to prevent contact with water droplets when driving in the rain.

Bei modernen Fahrzeugen werden zunehmend verschiedene Assistenzsysteme eingesetzt, welche mit optischen oder optoelektronischen Sensoren arbeiten. Für eine zuverlässige Funktion müssen optisch wirksamen Oberflächen solcher Sensoren stets und frei von Kontaminierungen gehalten werden, welche Lichtstrahlen streuen oder verzerren könnten.Various assistance systems that work with optical or optoelectronic sensors are increasingly being used in modern vehicles. In order to function reliably, the optically effective surfaces of such sensors must always be kept free of contamination, which could scatter or distort light rays.

Zur Reinigung von solchen exponierten Oberflächen werden häufig flüssigkeitsbasierten Reinigungssysteme eingesetzt. Solche Systeme können jedoch selbst unerwünschte Kontaminierungen hinterlassen wie beispielsweise anhaftende Flüssigkeitstropfen oder Flecken, welche Reinigungsflüssigkeit nach dem Eintrocknen auf der Oberfläche hinterlassen kann. Ebenso können flüssigkeitsbasierten Reinigungssysteme keine effektive Abhilfe bei Fahrten im Regen oder bei Nebel leisten, wenn die Feuchtigkeit aus der Umgebung sich ständig auf den optischen Oberflächen absetzt oder kondensiert. Insbesondere laserbasierten Abstands- und Geschwindigkeitssensoren, sogenannte LiDARe stellen eine besonders große Herausforderung dar, denn beispielsweise im Vergleich zu Kameras weisen sie eine deutlich größere Oberfläche, welche sauber gehalten werden muss.Liquid-based cleaning systems are often used to clean such exposed surfaces. However, such systems can themselves leave undesirable contamination behind, such as adhering drops of liquid or stains that cleaning liquid can leave on the surface after it has dried. Likewise, liquid-based cleaning systems cannot provide an effective remedy when driving in rain or fog, when ambient moisture constantly settles or condenses on the optical surfaces. In particular, laser-based distance and speed sensors, so-called LiDARe, represent a particularly big challenge because, for example, compared to cameras, they have a significantly larger surface area that must be kept clean.

Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt besondere Vorrichtungen einzusetzen, welche Flüssigkeiten und gegebenenfalls auch losen Staub von den vorgenannten Sensoroberflächen mithilfe einer Luftströmung aktiv entfernen können.To solve this problem, it is known to use special devices which can actively remove liquids and possibly also loose dust from the aforementioned sensor surfaces using an air flow.

Aus DE 102019211898 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der mehrere entlang der Oberfläche in Rehe angeordnete piezoelektrische Lüfter eingesetzt sind, weiche eine Luftströmung parallel zur Oberfläche ausstoßen. Hierbei sind zwischen den Lüftern und der Oberfläche mehrere nebeneinander angeordnete Lamellen positioniert. Eine derartige Konstruktion ist jedoch komplex, benötigt viel Bauraum gerade in dem sehr knapp oder gar nicht verfügbaren, dem Sensor in vorgelagerten Raumbereich, verursacht zudem durch die seitlich offene Lamellenkonstruktion Wirkungsgradverluste. Zudem besteht die Gefahr, dass bei Regen feuchte Luft durch die Lüfter zur Oberfläche gefördert wird.Out of DE 102019211898 A1 a device is known in which several piezoelectric fans arranged in deer along the surface are used, which emit an air flow parallel to the surface. Several slats arranged next to each other are positioned between the fans and the surface. However, such a construction is complex, requires a lot of installation space, especially in the area in front of the sensor that is very limited or not available at all, and also causes losses in efficiency due to the laterally open slat construction. There is also a risk that when it rains, moist air will be transported to the surface by the fans.

Aus WO 2006033828 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, welche ein rohrförmiges Gehäuse mit zwei separaten parallelgeführten und an einer Seite verschlossenen Innenkanälen mit jeweils konstanten Querschnitten aufweist. Die beiden Innenkanäle können separat voneinander mit Druckluft versorgt werden. Das Gehäuse ist unterhalb der optischen Oberfläche, der unteren Oberflächenkante folgend eingerichtet. In der Wandung eines der beiden Kanäle sind entlang des Kanalverlaufs hintereinander mehrere Behrungen beziehungsweise Punktdüsen angeordnet, welche ortfokussierte Luftstrahlen erzeugen. In der Wandung des anderen Kanals ist entlang der gesamten Oberflächenkante sowie parallel zur Strömungsrichtung in dem Kanal ein Schlitz ausgebildet, welches eine laminare Luftströmung entlang der Oberfläche erzeugen soll.Out of WO 2006033828 A1 a device is known which has a tubular housing with two separate parallel inner channels which are closed on one side and each have constant cross sections. The two inner channels can be supplied with compressed air separately from each other. The housing is set up below the optical surface, following the lower surface edge. In the wall of one of the two channels, several baffles or point nozzles are arranged one behind the other along the course of the channel, which generate locally focused air jets. A slot is formed in the wall of the other channel along the entire surface edge and parallel to the flow direction in the channel, which is intended to generate a laminar air flow along the surface.

Bei einem derartig gestalteten System müssten Wassertropfen von der optischen Oberfläche nach oben und somit entgegen der Schwerkraftwirkung entfernt werden, zudem nimmt der Strömungsdruck entlang des Kanalverlaufs ab, wodurch die Oberfläche stark ungleichmäßig mit Luftströmung beaufschlagt wird. Um solche konstruktionsbedingten Nachteile auszugleichen wären übermäßig leistungsfähige und somit große und teure Drucklufterzeuger erforderlich, wodurch der Wirkungsgrad erheblich reduziert wird.In a system designed in this way, water drops would have to be removed upwards from the optical surface and thus against the force of gravity. In addition, the flow pressure decreases along the course of the channel, as a result of which the surface is exposed to a very uneven air flow. In order to compensate for such design-related disadvantages, excessively powerful and therefore large and expensive compressed air generators would be required, which would significantly reduce the efficiency.

Zudem kann Regenwasser oder jede andere von der Oberfläche abfließende Flüssigkeit durch die nach oben offenen Schlitz und Düsen in die Innenkanäle gelangen und darin bspw. einfrieren oder beim nächsten Betrieb die Oberfläche kontaminieren statt zur reinigen und zu schützen.In addition, rainwater or any other liquid draining from the surface can enter the inner channels through the slots and nozzles that are open at the top and, for example, freeze there or contaminate the surface during the next operation instead of cleaning and protecting it.

Es stellt sich somit die Aufgabe, eine unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile eine verbesserte gattungsgemäße Vorrichtung für eine gleichmäßige Beaufschlagung optischer Oberflächen vorzuschlagen.The task is therefore to propose an improved generic device for uniform exposure of optical surfaces while avoiding the aforementioned disadvantages.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit Merkmalen nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen und weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung und Figuren.The task is solved by a device with features according to independent claim 1. Further developments and further exemplary embodiments of the invention result from the subclaims and the following description and figures.

Die Erfindung sieht vor, dass zwischen der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung des Luftführungselements der Innenkanal lokal, innerhalb eines definierten, begrenzten Abschnitts, zu einer Volumenkammer mit einer sowohl gegenüber der Eintrittsöffnung als auch der Austrittsöffnung vergrößerten Querschnittsfläche vergrößert wird ist. Dadurch wird die von der Luftströmungsquelle geförderte Luftströmung normalisiert, so dass Strömungsgeschwindigkeiten entlang des gesamten Verlaufes der spaltförmigen Austrittsöffnung angeglichen werden. Auch größere Oberflächen können dadurch mit einem hohen Wirkungsgrad mit einer laminaren Strömung beaufschlagt und gleichmäßig von anhaftenden Flüssigkeitsresten befreit werden. Ebenso kann die Vorrichtung vergleichsweise energiesparend im Dauerbetrieb eingesetzt werden, um vor eine schützende Schichtströmung aufzubauen, welche anfliegende Staubpartikel und Wassertropfen von der Oberfläche fernhält.The invention provides that between the inlet opening and the outlet opening of the air guide element, the inner channel is locally enlarged, within a defined, limited section, to form a volume chamber with a cross-sectional area that is enlarged compared to both the inlet opening and the outlet opening. Through this the air flow conveyed by the air flow source is normalized so that flow velocities are equalized along the entire course of the gap-shaped outlet opening. Even larger surfaces can be subjected to a laminar flow with high efficiency and evenly removed from adhering liquid residues. The device can also be used in continuous operation in a comparatively energy-saving manner in order to build up a protective layer flow that keeps incoming dust particles and water droplets away from the surface.

Die vorliegende Erfindung und ihre weiteren Einzelheiten und Vorteile werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:

  • 1 beispielhafte Einbauposition der Sensorvorrichtung in einem Fahrzeug.
  • 2 vereinfachten Frontansicht (a), Seitenansicht (b) und isometrische Ansicht (c) der Vorrichtung zusammen mit der zugeordneten Sensorvorrichtung.
  • 3 das Luftführungselement in Längsschnitt (a) und Draufsicht (b).
  • 4 eine vergrößerte Schnittansicht durch die Kanalachse im Bereich der Austrittsöffnung.
  • 5 das Luftführungselement in räumlicher Ansicht.
The present invention and its further details and advantages are explained in more detail below using an exemplary embodiment. Here show:
  • 1 exemplary installation position of the sensor device in a vehicle.
  • 2 simplified front view (a), side view (b) and isometric view (c) of the device together with the associated sensor device.
  • 3 the air guide element in longitudinal section (a) and top view (b).
  • 4 an enlarged sectional view through the channel axis in the area of the outlet opening.
  • 5 the air duct element in a spatial view.

Fig.1Fig.1

1 verdeutlicht beispielhaft und stark vereinfacht die Einbaulage in einem Pkw eines Sensormoduls1 100, welcher eine erfindungsgemäße pneumatische Vorrichtung 1 zusammen mit einer als ein LiDAR ausgebildeten Sensorvorrichtung 3 umfasst. 1 illustrates by way of example and greatly simplified the installation position in a car of a sensor module 1 100, which includes a pneumatic device 1 according to the invention together with a sensor device 3 designed as a LiDAR.

Die Sensorvorrichtung 3 muss möglichst weit vorne am Fahrzeug angebracht sein, um ungehindert das vor dem Fahrzeug liegende Bereich überwachen zu können. Die Oberfläche 2 Sensorvorrichtung ist hierbei im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet, wodurch unter anderem Reflexionen und der Einfluss der Sonneneinstrahlung reduziert werden.The sensor device 3 must be mounted as far forward as possible on the vehicle in order to be able to monitor the area in front of the vehicle without hindrance. The surface 2 sensor device is essentially aligned vertically, which, among other things, reduces reflections and the influence of solar radiation.

Bedingt durch die Einbauposition ist in Fahrtrichtung vor der Sensorvorrichtung 3 kein Bauraum vorhanden die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist daher im Wesentlichen oberhalb der Sensorvorrichtung 3 angeordnet.Due to the installation position, there is no installation space in front of the sensor device 3 in the direction of travel. The device 1 according to the invention is therefore arranged essentially above the sensor device 3.

Fig.2Fig.2

2 zeigt eine Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Sensormoduls 100, welches eine erfindungsgemäße pneumatische Vorrichtung 1 und eine als ein LiDAR ausgeführte Sensorvorrichtung 3 beinhaltet. 2 shows an embodiment of the sensor module 100 described above, which includes a pneumatic device 1 according to the invention and a sensor device 3 designed as a LiDAR.

Die Vorrichtung 1 weist eine Luftströmungsquelle 5 auf, welche die darin erzeugte Luftströmung durch eine Eintrittsöffnung 9 in ein Luftführungselement 4 einleitet, welches diese zur Oberfläche 2 der Sensorvorrichtung 3 führt und aus einer Austrittsöffnung 6 gleichmäßig über die Oberfläche 2 verteilt austreten lässt.The device 1 has an air flow source 5, which introduces the air flow generated therein through an inlet opening 9 into an air guide element 4, which leads it to the surface 2 of the sensor device 3 and allows it to emerge from an outlet opening 6 evenly distributed over the surface 2.

Die lediglich symbolhaft dargestellte Luftströmungsquelle 5 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Bereich der Rückseite 15 sowie oberhalb der Sensorvorrichtung 3 angeordnet, wodurch Bauraum seitlich und hinter der Sensorvorrichtung 3 eingespart wird.In the present exemplary embodiment, the air flow source 5, which is shown only symbolically, is arranged in the area of the back 15 and above the sensor device 3, whereby installation space on the side and behind the sensor device 3 is saved.

Die Luftströmungsquelle 5 ist bevorzugt als ein elektrischer oder piezoelektrischer Lüfter realisiert. Ein derartiger Lüfter kann besonders kompakt aufgebaut sein und hierdurch bedingt, unmittelbar an der Sensorvorrichtung 3 befestigt werden könnten. Dadurch muss die Luftströmung zwischen der Quelle und dem Ziel lediglich sehr kurze Wege mit geringen Druckverlusten passieren. Zudem kann die Sensorvorrichtung 3 zusammen mit der Vorrichtung 1 als ein montageeffizientes Sensormodul vorkonfektioniert werden.The air flow source 5 is preferably implemented as an electric or piezoelectric fan. Such a fan can have a particularly compact design and can therefore be attached directly to the sensor device 3. This means that the air flow between the source and the destination only has to pass through very short paths with low pressure losses. In addition, the sensor device 3 can be pre-assembled together with the device 1 as an assembly-efficient sensor module.

Innerhalb der Erfindung können jedoch je nach Anwendungsfall auch andere, auch entfernt angeordnete und über Leitungen verbundenen Quellen eingesetzt werden, beispielsweise ein Kompressor, ein Druckluftspeicher oder andere pneumatische Quellen dienen.Within the invention, however, depending on the application, other sources, including remotely located ones and connected via lines, can also be used, for example a compressor, a compressed air reservoir or other pneumatic sources.

Das Luftführungselement 4 erstreckt sich über die gesamte Oberseite 14 der Sensorvorrichtung 13 von deren Rückseite 15 bis zu Vorderseite 13. Das Luftführungselement 4 ist als ein dünnwandiges, kastenartiges abgeflachtes Rohr aus Kunststoff gestaltet und weist in seinem Inneren einen Innenkanal 8 auf, durch welchen die Luftströmung entlang der Kanalachse Z zu Oberfläche 2 geführt wird. Das Luftführungselement 4 kann beispielsweise als ein Schalenkörper aus zwei miteinander verschweißten, verrasteten oder andersartig verbundenen Halbschalen gebaut, als ein Blasformteil erzeugt oder mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.The air guide element 4 extends over the entire top 14 of the sensor device 13 from the back 15 to the front side 13. The air guide element 4 is designed as a thin-walled, box-like flattened tube made of plastic and has an inner channel 8 in its interior, through which the air flow is guided along the channel axis Z to surface 2. The air guide element 4 can, for example, be built as a shell body made of two half-shells welded together, locked or connected in some other way, produced as a blow-molded part or manufactured using other suitable processes.

Die Oberfläche 2 der Sensorvorrichtung 3 weist im vorliegenden Beispiel einen optisch wirksamen Bereich 7, welcher die dahinter liegenden, nebeneinander angeordneten Sendereinheit 16 und Empfängereinheit 17 abdeckt.In the present example, the surface 2 of the sensor device 3 has an optically effective area 7, which covers the transmitter unit 16 and receiver unit 17 arranged next to one another behind it.

Je nach Konstruktion der Sensorvorrichtung 3 kann der optisch wirksame Bereich 7 gemäß dem tatsächlich benötigten Bedarf variieren. So können beispielsweise die Sendereinheit 16 und die Empfängereinheit 17 bei einem LiDAR auch anders aufgebaut sein, beispielsweise koaxial oder über ein Spiegelsystem optisch gekoppelt, was eine entsprechende Anpassung des optisch wirksamen Bereiches 7 oder die gesamten Oberfläche 2 nach sich zieht.Depending on the design of the sensor device 3, the optically effective area 7 can be according to the actual requirements vary. For example, the transmitter unit 16 and the receiver unit 17 in a LiDAR can also be constructed differently, for example optically coupled coaxially or via a mirror system, which entails a corresponding adjustment of the optically effective area 7 or the entire surface 2.

Die Austrittsöffnung 6 des Luftführungselements 4 ist spaltförmig sowie quer zur Kanalachse Z im Austrittsbereich ausgebildet, wobei die Länge der Austrittsöffnung 6 derart ausgelegt ist, dass sie den gesamten optisch wirksamen Bereich überspannt. Für Erzeugung einer gleichmäßig intensiven laminaren Strömung über der Oberfläche 2 ist es zudem hilfreich, wenn die Länge der Kanalachse Z größer als die Länge der Austrittsöffnung 6 ist.The outlet opening 6 of the air guide element 4 is gap-shaped and formed transversely to the channel axis Z in the outlet area, the length of the outlet opening 6 being designed such that it spans the entire optically effective area. To generate a uniformly intense laminar flow over the surface 2, it is also helpful if the length of the channel axis Z is greater than the length of the outlet opening 6.

Fig.3Fig.3

3 verdeutlicht die Gestaltung des Luftführungselements 4. 3 clarifies the design of the air duct element 4.

Zum Anschluss an die Luftströmungsquelle 5 verfügt das Luftführungselement 4 eine Eintrittsöffnung 9. Die Eintrittsöffnung 9 ist im gezeigten Beispiel bauraumoptimiert annähernd rechteckig gestaltet, kann jedoch innerhalb der Erfindung je nach Anwendungsfall auch kreisrund oder mit anderen Querschnitten ausgebildet sein.For connection to the air flow source 5, the air guide element 4 has an inlet opening 9. In the example shown, the inlet opening 9 is designed to be approximately rectangular in order to optimize installation space, but within the invention, depending on the application, it can also be designed to be circular or with other cross sections.

Zwischen der Eintrittsöffnung 9 und der Austrittsöffnung 6 erstreckt sich ein Innenkanal 8 mit einem geschlossenen Querschnitt. Entlang des Kanalverlaufs etwa mittig zwischen der Eintrittsöffnung 9 und der Austrittsöffnung 6 ist die Querschnittsfläche des Innenkanals 8 um etwa das Zweifache der Querschnittfläche der Eintrittsöffnung 9 vergrößert, so dass dadurch eine Volumenkammer 18 gebildet ist.An inner channel 8 with a closed cross section extends between the inlet opening 9 and the outlet opening 6. Along the course of the channel approximately in the middle between the inlet opening 9 and the outlet opening 6, the cross-sectional area of the inner channel 8 is increased by approximately twice the cross-sectional area of the inlet opening 9, so that a volume chamber 18 is thereby formed.

Für nicht runde durchströmte Rohrquerschnitte kann gemäß Strömungslehre ein zugehöriger hydraulische Durchmesser DH definiert werden. Im Allgemeinen wird der hydraulische Durchmesser DH nach der Formel DH = 4Q1U berechnet, wobei Q die Querschnittsfläche und U der benetzte Umfang des nicht kreisförmigen Querschnitts sind.For non-round pipe cross-sections with flow, an associated hydraulic diameter DH can be defined according to fluid mechanics. In general, the hydraulic diameter DH is calculated according to the formula DH = 4Q1U, where Q is the cross-sectional area and U is the wetted perimeter of the non-circular cross-section.

Der größte hydraulische Durchmesser DHv der Volumenkammer, welchen sie entlang ihres Verlaufs aufweist, sollte in jedem Fall größer als der hydraulische Durchmesser DHe der Eintrittsöffnung 9 sein.The largest hydraulic diameter DHv of the volume chamber, which it has along its course, should in any case be larger than the hydraulic diameter DHe of the inlet opening 9.

Die aus der Luftströmungsquelle 5 durch die Eintrittsöffnung 9 in das Luftführungselements 4 eindringende Luftströmung normalisiert sich in der Volumenkammer derart, dass die vorhandenen Differenzen der Strömungsgeschwindigkeit in verschiedenen Bereichen der Querschnittsfläche signifikant reduziert und im Idealfall gänzlich verschwinden. Damit wird eine besonders gleichmäßige Verteilung der Luftströmung über die spaltförmige Austrittsöffnung 6 erreicht.The air flow penetrating from the air flow source 5 through the inlet opening 9 into the air guide element 4 normalizes in the volume chamber in such a way that the existing differences in flow speed in different areas of the cross-sectional area are significantly reduced and, ideally, disappear completely. This achieves a particularly uniform distribution of the air flow over the gap-shaped outlet opening 6.

Um Turbulenzen und Druckverluste in der Luftströmung zu vermeiden, ist der der Übergang zwischen dem vergleichsweise großen Querschnittsfläche zu wesentlich kleineren Querschnittsfläche der der Austrittsöffnung (6) fließend gestaltet und verjüngt sich entlang einer definierten Strecke kontinuierlich.In order to avoid turbulence and pressure losses in the air flow, the transition between the comparatively large cross-sectional area to the much smaller cross-sectional area of the outlet opening (6) is designed to be fluid and tapers continuously along a defined distance.

Um eine gleichmäßige und zugleich schnelle laminare Strömung über der Oberfläche 2 weiter zu begünstigen, sollte die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung 6 derart gestaltet sein, dass sie gleich oder kleiner der Querschnittsfläche der Eintrittsöffnung 9 ist.In order to further promote a uniform and at the same time rapid laminar flow over the surface 2, the cross-sectional area of the outlet opening 6 should be designed such that it is equal to or smaller than the cross-sectional area of the inlet opening 9.

Fig.4Fig.4

4 zeigt vergrößert einen Schnitt durch die Kanalachse Z im Bereich der Austrittsöffnung 6 des Luftführungselements 4. die Kanalachse Z verläuft im oberflächenseitigen Bereich des Luftführungselements 4 parallel zur Oberseite 14 der Sensorvorrichtung 3 und ist daher nahezu senkrecht zur Oberfläche 2 ausgerichtet. Um die Luftströmung in Richtung Oberfläche 2 umzulenken, weist das Luftführungselement 4 eine in einem definierten Umlenkwinkel W quer zur Strömungsrichtung geneigte Lippe 12 auf, welche als eine Art Pralllippe in die Strömung hineinragt und diese zur sowie entlang der Oberfläche 2 ausrichtet. Die Lippe 12 bildet hierbei auch einen von der Oberfläche 2 entfernten Rand 11 der Austrittsöffnung 6, wobei der oberflächennahe Rand 10 der Austrittsöffnung 6 unmittelbar an deren Oberkante kompakt anliegt. 4 shows an enlarged section through the channel axis Z in the area of the outlet opening 6 of the air guide element 4. The channel axis Z runs in the surface area of the air guide element 4 parallel to the top 14 of the sensor device 3 and is therefore aligned almost perpendicular to the surface 2. In order to redirect the air flow towards surface 2, the air guide element 4 has a lip 12 which is inclined at a defined deflection angle W transversely to the direction of flow, which protrudes into the flow as a kind of baffle lip and aligns it towards and along the surface 2. The lip 12 also forms an edge 11 of the outlet opening 6 that is remote from the surface 2, with the edge 10 of the outlet opening 6 close to the surface resting compactly directly on its upper edge.

Fig.5Fig.5

5 dient zur Verdeutlichung der räumlichen Gestaltung des kastenförmigen Luftführungselements 4. 5 serves to illustrate the spatial design of the box-shaped air duct element 4.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Vorrichtungcontraption
22
Oberflächesurface
33
SensorvorrichtungSensor device
44
LuftführungselementAir guide element
55
LuftströmungsquelleAirflow source
66
AustrittsöffnungExit opening
77
Optisch wirksamer BereichVisually effective area
88th
InnenkanalInner channel
99
EintrittsöffnungEntry opening
1010
Oberflächennahe Rand der AustrittsöffnungEdge of the outlet opening close to the surface
1111
Oberflächenferne Rand der AustrittsöffnungEdge of the outlet opening away from the surface
1212
Lippelip
1313
Vorderseitefront
1414
OberseiteTop
1515
Rückseiteback
1616
SendereinheitTransmitter unit
1717
EmpfängereinheitReceiver unit
1818
Volumenkammervolume chamber
100100
SensormodulSensor module
DHeDhe
Hydraulischer Durchmesser der EintrittsöffnungHydraulic diameter of the inlet opening
DHvDHv
Größte hydraulische Durchmesser der VolumenkammerLargest hydraulic diameter of the volume chamber
ZZ
KanalachseCanal axis
WW
Umlenkwinkeldeflection angle

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102019211898 A1 [0005]DE 102019211898 A1 [0005]
  • WO 2006033828 A1 [0006]WO 2006033828 A1 [0006]

Claims (12)

Vorrichtung (1) zum Beaufschlagen einer Oberfläche (2) einer Sensorvorrichtung (3) eines Fahrzeugs mit Luftströmung, umfassend ein Luftführungselement (4) zur Führung der Luftströmung von einer Luftströmungsquelle (5) zur Oberfläche (2) dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungselement (4) eine Eintrittsöffnung (9), eine Austrittsöffnung (6) und zwischen der Eintrittsöffnung (9) und der Austrittsöffnung (6) einen geschlossenen Querschnitt mit einem Innenkanal (8) aufweist, wobei ein definierter Abschnitt des Innenkanals (8) entlang der Strömungsrichtung zwischen der Eintrittsöffnung (9) und der Austrittsöffnung (6) zu einer Volumenkammer (18) mit einer sowohl gegenüber der Eintrittsöffnung (9) als auch der Austrittsöffnung (6) vergrößerten Querschnittsfläche ausgebildet ist.Device (1) for applying air flow to a surface (2) of a sensor device (3) of a vehicle, comprising an air guiding element (4) for guiding the air flow from an air flow source (5) to the surface (2), characterized in that the air guiding element (4 ) has an inlet opening (9), an outlet opening (6) and a closed cross section with an inner channel (8) between the inlet opening (9) and the outlet opening (6), wherein a defined section of the inner channel (8) along the flow direction between the Inlet opening (9) and the outlet opening (6) are formed into a volume chamber (18) with a cross-sectional area that is enlarged compared to both the inlet opening (9) and the outlet opening (6). Vorrichtung (1)nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen den Querschnitten der Volumenkammer (18) und der Austrittsöffnung (6) fließend gestaltet ist.Device (1) after Claim 1 characterized in that the transition between the cross sections of the volume chamber (18) and the outlet opening (6) is designed to be fluid. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenkammer (18) einen maximalen hydraulischen Durchmesser (DHv) aufweist, welcher größer als ein hydraulischer Durchmesser (DHe) der Eintrittsöffnung (9) ist.Device (1) according to Claim 1 or 2 characterized in that the volume chamber (18) has a maximum hydraulic diameter (DHv), which is larger than a hydraulic diameter (DHe) of the inlet opening (9). Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsfläche der Volumenkammer (18) im Bereich ihres maximalen hydraulischen Durchmessers (DHv) mindestens doppelt so groß wie die Querschnittsfläche der Eintrittsöffnung (9) ist.Device (1) according to Claim 3 characterized in that a cross-sectional area of the volume chamber (18) in the area of its maximum hydraulic diameter (DHv) is at least twice as large as the cross-sectional area of the inlet opening (9). Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (2) wenigstens einen optisch wirksamen Bereich (7) aufweist und die Austrittsöffnung (6) spaltförmig sowie derart gestreckt ist, dass sie den gesamten optisch wirksamen Bereich (7) überspannt.Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the surface (2) has at least one optically effective area (7) and the outlet opening (6) is gap-shaped and stretched in such a way that it covers the entire optically effective area (7). overstretched. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (6) einen der Oberfläche (2) benachbart und einen der Oberfläche (2) entfernt angeordneten Ränder (10,11) aufweist, wobei der oberflächenferne Rand (11) durch eine Lippe (12) gebildet ist, welche die Strömung beim Verlassen des Luftführungselements (4) in Richtung Oberfläche (2) umlenkt.Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the outlet opening (6) has an edge (10, 11) arranged adjacent to the surface (2) and one away from the surface (2), the edge (11) remote from the surface is formed by a lip (12) which deflects the flow towards the surface (2) when it leaves the air guide element (4). Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkwinkel (W) größer oder gleich 90° ist.Device (1) according to Claim 6 characterized in that the deflection angle (W) is greater than or equal to 90°. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Lippe (12) als eine Quer in die Luftströmung hineinragende Pralllippe ausgebildet ist.Device (1) according to Claim 6 or 7 characterized in that the lip (12) is designed as a baffle lip projecting transversely into the air flow. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (2) sich an einer Vorderseite (13) der Sensorvorrichtung (3) befindet und das Luftführungselement (4) zur Anordnung an einer Oberseite (14) der Sensorvorrichtung (3) vorgesehen ist.Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the surface (2) is located on a front side (13) of the sensor device (3) and the air guide element (4) is for arrangement on a top side (14) of the sensor device (3 ) is provided. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmungsquelle (5) in einem einer Rückseite (15) der Sensorvorrichtung (3) benachbarten Bereich angeordnet ist, so dass das Luftführungselement (4) in Richtung von der Rückseite (15) zur Vorderseite (13) sich im Wesentlichen über die gesamte Oberseite (14) der Sensorvorrichtung (3) erstreckt.Device (1) according to Claim 9 characterized in that the air flow source (5) is arranged in an area adjacent to a back side (15) of the sensor device (3), so that the air guide element (4) essentially extends in the direction from the back side (15) to the front side (13). the entire top (14) of the sensor device (3) extends. Sensormodul (100) für ein Fahrzeug umfassend wenigstens eine Sensorvorrichtung (3) und wenigstens eine Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche.Sensor module (100) for a vehicle comprising at least one sensor device (3) and at least one device (1) according to at least one of the preceding claims. Sensormodul (100) nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (3) wenigstens einen Sensor zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung umfasst.Sensor module (100). Claim 11 characterized in that the sensor device (3) comprises at least one sensor for optical distance and speed measurement.
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