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WO2020126440A1 - Vorrichtung und verfahren zur kühlung mindestens einer oberfläche und/oder mindestens eines volumens eines sensors eines fahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur kühlung mindestens einer oberfläche und/oder mindestens eines volumens eines sensors eines fahrzeugs Download PDF

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Publication number
WO2020126440A1
WO2020126440A1 PCT/EP2019/083292 EP2019083292W WO2020126440A1 WO 2020126440 A1 WO2020126440 A1 WO 2020126440A1 EP 2019083292 W EP2019083292 W EP 2019083292W WO 2020126440 A1 WO2020126440 A1 WO 2020126440A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
feed
sensor
nozzle
cleaning agent
cleaning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/083292
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Bucholski
Stefan Ewald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to CN201980083246.0A priority Critical patent/CN113196135B/zh
Publication of WO2020126440A1 publication Critical patent/WO2020126440A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0006—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means to keep optical surfaces clean, e.g. by preventing or removing dirt, stains, contamination, condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/56—Cleaning windscreens, windows or optical devices specially adapted for cleaning other parts or devices than front windows or windscreens
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/55—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor with provision for heating or cooling, e.g. in aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/46—Cleaning windscreens, windows or optical devices using liquid; Windscreen washers
    • B60S1/48—Liquid supply therefor
    • B60S1/481—Liquid supply therefor the operation of at least part of the liquid supply being controlled by electric means

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for cooling at least one
  • Modern vehicles are increasingly equipped with technical aids, in particular with control units designed with sensors.
  • the sensors record a wide variety of measured values, which are processed and interpreted in order to transmit information and, if necessary, decision support for situations occurring in road traffic to the driver.
  • the simplest example would be temperature measuring devices that warn the driver of the vehicle of frost so that he can adapt his driving style.
  • the measured values also make it possible to use a suitable one in the vehicle
  • control signals are generated and transmitted to various vehicle systems, so that a reaction to environmental situations takes place without the driver having to do anything.
  • Emergency braking systems that initiate emergency braking when they detect a previously defined dangerous situation can be mentioned here as examples.
  • Vehicle can be recorded and evaluated.
  • blocking filters are known for camera systems which protect the sensor from incident radiation and are thus intended to avoid overheating.
  • cooling is known by the gas flowing around a sensor.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a device and a method for cooling a sensor which enables effective cooling with a small installation space and at the same time meets the requirements for the vehicle.
  • the senor has at least one functional surface and a cleaning system for cleaning the at least one
  • the at least one functional surface is used to record
  • the cleaning system is formed with at least one first nozzle, which is arranged and designed to dispense a cleaning agent onto the at least one functional surface, and a first supply for the cleaning agent to the at least one first nozzle.
  • At least one first valve is arranged in the first feed line in order to form at least one second feed line which is connected to at least one second nozzle and / or one nozzle system, the at least one second nozzle and / or the nozzle system being arranged and is designed to dispense the cleaning agent onto at least one surface different from the functional surface.
  • the at least one functional surface can record physical parameters such as temperature, pressure and the like.
  • the functional areas are preferred for recording signals for optical distance and speed measurement using lidar (abbreviation for light detection and ranging), for signals for detection and location methods based on electromagnetic waves in the radio frequency range, such as Radar (abbreviation for radio detection and ranging) and / or trained by ultrasonic waves.
  • the functional surface can be designed as an image sensor of a camera system.
  • the sensor can have more than one functional surface, wherein each of the functional surfaces can be designed to detect other signals.
  • Soiling inevitably occurs during the operation of a vehicle, which also affects the at least one functional surface. To ensure the safe functioning of the at least one
  • the device according to the invention is designed with a cleaning system.
  • the cleaning system has at least one first nozzle with which the cleaning agent can be applied, for example sprayed, to the at least one functional surface.
  • the at least one first nozzle is thus arranged such that its outlet openings are aligned with the at least one functional surface.
  • a first feed to the at least one first nozzle is provided.
  • the feed can be a hose, for example.
  • the feed can be guided inside or outside the sensor.
  • the detergent can be in
  • At least one first valve is arranged in the first feed.
  • a second feed is formed, ie a second feed is branched off from the first feed.
  • This second feed is with at least one second nozzle and / or one nozzle system connected.
  • a nozzle system is to be understood as a distribution of individual nozzles through which the cleaning agent can be dispensed at the same time, in particular which can be controlled at the same time.
  • the at least one first nozzle can also be used as
  • Nozzle system can be formed.
  • This at least one second nozzle and / or the nozzle system is arranged and
  • Functional surface different surface can be any other surface of the sensor that is not a functional surface. In the following, therefore, the same term is also used to mean only a surface if a surface that is different from the at least one functional surface is meant.
  • the device according to the invention thus has at least one first nozzle and at least one second nozzle or a nozzle system, which have a first feed and a second
  • Feed are connected by means of a valve.
  • This valve can, for example, as
  • Solenoid valve which is designed as a T-piece, can be realized. It is thus possible to selectively clean the detergent through the first feed to the at least one first nozzle or through the second feed to the at least one second nozzle
  • Control device are triggered.
  • valve can also be designed such that the simultaneous delivery of
  • Cleaning agents can be carried out through the at least one first nozzle and the at least one second nozzle or the nozzle system.
  • the device according to the invention can also have more than one first nozzle for cleaning the at least one functional surface. This can increase the cleaning effect.
  • Dispense cleaning agent onto at least one surface that is different from the at least one functional surface can be provided for each of the surfaces other than the at least one functional surface.
  • Evaporation of the cleaning agent requires heat that is removed from the wetted surface. This achieves cooling. At the same time, the heat exchange also cools down the volume surrounding the surface.
  • the sensor has cooling fins on a surface different from the at least one functional surface and the at least one second nozzle and / or the nozzle system are arranged and designed to deliver the cleaning agent onto the cooling fins.
  • Surfaces with cooling fins can also be called ribbed.
  • the formation of cooling fins on the surface of devices and machines serve to enlarge their surface in order to improve the heat transfer to the environment and thus the cooling.
  • the cooling fins can be designed as part of the sensor or as a separate component that is thermally conductively coupled to the sensor.
  • the cooling fins can be provided on one or more surfaces of the sensor that are / are different from the at least one functional surface. If the cleaning agent is now dispensed onto the cooling fins through the at least one second nozzle and / or the nozzle system, the large wetted surface can achieve a significantly higher cooling capacity than with non-ribbed surfaces.
  • the volume to be cooled is the inside of the sensor.
  • Electronics is usually provided in the interior of the sensor, which enables the reception and processing of data acquired by means of the functional surface and the transmission of data and / or control signals. Heat is generated during operation. In addition, heat generated by the vehicle and / or weather-related from the environment can act on the sensor, so that cooling the sensor inside protects the electronics particularly advantageously and maintains the functionality.
  • the first and / or the second feed is guided through the interior of the sensor. The cleaning agent in the first and / or second feed takes up heat.
  • Feed can be thermally conductively connected to at least one surface of the sensor that is different from the at least one functional surface. This means that the first and / or the second feed directly, that is to say in flat contact, on one
  • Surface of the sensor is arranged and in particular is formed with a material that improves the heat exchange between the surface and the first and / or second feed.
  • the first and / or the second feed can be arranged on a surface of the sensor inside the sensor or outside the sensor. With this configuration, the surface and at the same time the surrounding volume can be cooled.
  • the first and / or the second feed can be meandering. Under meandering is essentially one
  • winding winding course can be understood.
  • the first and / or the second feed are then not guided over the shortest possible distance on a surface and / or through a volume, but in arches or curves. This significantly increases the possible contact area of the feed (s) to a surface that is different from the at least one functional surface and / or to the volume through which the first and / or second feed is guided. This enables a higher heat exchange and, as a result, a higher cooling effect.
  • other shapes or courses can also be selected for the first and / or second feed that increase the contact area, for example a U-shape.
  • a further valve is arranged in each of the first and / or the second feed and is each connected to a return which is designed to return the cleaning agent to the cleaning system.
  • a circuit is thus formed in each case, which returns the cleaning agent located in the first or the second feed to the cleaning system. Since this cleaning agent is already warmed up by the heat exchange, its cleaning effect when the cleaning agent is applied to the at least one functional surface is higher than when the cleaning agent is not heated.
  • the cleaning system of the device according to the invention can be designed with a windscreen washer system of the vehicle
  • Device and the windscreen washer system of the vehicle, for example, access a same container for storing a cleaning agent and
  • a removal option for the cleaning system of the device according to the invention and a further removal option for the operation of the windshield washer system of the vehicle can be provided on the container. Additional installation space for a further container can thus be avoided and only one container always has to be monitored with regard to its fill level and possibly topped up.
  • the nozzle system is designed as a distribution of individual nozzles arranged on a straight line or as a star-shaped distribution of individual nozzles. Other arrangements of individual nozzles are also within the meaning of the invention.
  • the nozzle system can be optimally adapted to the geometry of the surface to which the cleaning agent is to be applied.
  • a distribution of individual nozzles arranged on a straight line is particularly suitable if the nozzle system is aligned with an arrangement of vertical cooling fins and the individual nozzles on one
  • a single nozzle is aligned with a cooling fin.
  • the cleaning agent applied to the cooling fins by this arrangement can flow down along the cooling fins and thus bring about a cooling effect over a larger area.
  • the largest possible surface can be moistened at the same time.
  • the device has a control device which is designed to detect overheating of the sensor and to control the at least one first valve and / or the respective further valve in the event of detected overheating of the sensor in such a way that the cleaning agent is controlled by the at least one second nozzle and / or the nozzle system is dispensed onto at least one surface that is different from the functional surface.
  • the control device thus detects the temperature in and / or on the sensor and determines whether there is overheating. If such overheating is detected, the control device controls the at least one first valve and / or the further valve arranged in each case in the second feed line, so that the valves are switched over in a manner which enables the delivery of the cleaning agent on at least one surface different from the at least one functional surface.
  • the control device can optionally also be designed to effect the changeover of the valves in order to guide the cleaning agent from the first and / or second feed into the respective return. If the cleaning agent is not dispensed through the at least one first nozzle and / or the at least one second nozzle or the nozzle system and the cleaning agent is nevertheless to be conveyed, the valve becomes the respective one
  • Detergent is returned to the cleaning system.
  • a cleaning system for cleaning a functional surface of the sensor is connected to a second supply by means of a further valve, which in turn is connected to a second nozzle and / or a nozzle system is connected.
  • the proposed configuration of the device according to the invention can achieve that the cleaning agent is conveyed into a second feed and further to at least one second nozzle and / or a nozzle system.
  • cleaning agent is dispensed, preferably sprayed, onto at least one surface other than the at least one functional surface.
  • a cooling effect is achieved by evaporation of the cleaning agent on this surface.
  • a cooling effect can be achieved by conveying cleaning agents through the first and / or second feed, as has already been stated above.
  • the cooling is triggered by the control device or the driver of the vehicle.
  • the moistening of the at least one surface different from the at least one functional surface or the conveyance of cleaning agents by the first and / or the second feed can thus be triggered automatically, for example by the control device.
  • the control device detects the temperature in the sensor and compares it with predetermined values that have been previously defined and stored in the control device. If the temperature recorded in the sensor is higher than a stored limit value, the sensor triggers
  • Control device moistening the at least one of the at least one Functional surface different surface and / or the promotion of cleaning agents through the first and / or the second feed, so that a cooling effect is achieved.
  • control device can transmit information and / or a warning signal to the driver after the temperature has been recorded and evaluated in the sensor, so that the driver manually humidifies the at least one surface that is different from the at least one functional surface by actuating a suitable control element / or trigger the delivery of cleaning agents through the first and / or the second feed.
  • control device can trigger the moistening of the at least one surface different from the at least one functional surface and / or the conveyance of cleaning agents through the first and / or the second feed, if others
  • sensors can be effectively cooled without a large number of additional components being required for implementation or without additional installation space being required. If sensors are cooled, their function can be maintained longer. So you do not have to stop their function or switch them off completely to protect the internal electronics from overheating.
  • the safety of the entire system and thus of the driver of the vehicle can thus be increased, since the functionality of the sensor and thus the interaction with driver assistance systems, safety systems or pilot functions can be guaranteed. This can be particularly the case in emergencies in ferry operations
  • FIG. 1 shows an exemplary perspective illustration of a sensor
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the device according to the invention
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment for moistening a surface 14 different from the at least one functional surface 12,
  • Figure 4 shows another exemplary embodiment for moistening one of the
  • Figure 5 shows an exemplary embodiment for cooling a volume 18 in a
  • Figure 6 shows another exemplary embodiment for cooling a volume 18 in a schematic diagram.
  • FIG. 1 shows an exemplary perspective basic illustration of a sensor 10.
  • the sensor 10 has a functional surface 12. All other surfaces of the sensor 10 are accordingly surfaces 14 different from the functional surface 12. It can be seen that the surface surrounding the functional surface 12 also
  • Surface forms a surface 14 different from the functional surface 12.
  • Vertical cooling fins 16 are arranged on the surface 14 shown on the right in the image.
  • reference numeral 18 indicates the volume to be cooled inside the sensor 10.
  • FIG. 2 shows a basic illustration of an exemplary embodiment of the device according to the invention.
  • a sensor 10 is shown, which has a functional surface 12 and a surface 14 different from the functional surface 12, a control device 30 and a
  • Cleaning system 20 formed with a container 22, a pump device 28, a first feed 26 and a first nozzle 24.
  • This embodiment with a container 22 and a pump device 28 is only to be understood as an exemplary embodiment.
  • a cleaning agent can be conveyed through a first feed 26 to a first nozzle 24.
  • a cleaning agent is stored in the container 22.
  • the first nozzle 24 is arranged and designed to dispense the cleaning agent onto the functional surface 12.
  • the pump device 28 is controlled by the control device 30, which is to be illustrated by the broken line between the pump device 28 and the control device 30.
  • a first valve 40 is arranged in the first feed 26, through which a second feed 46 is connected to the first feed 26.
  • the second feed 46 is also connected to a second nozzle 42 or alternatively a nozzle system 44 which is arranged and designed to deliver the cleaning agent onto the surface 14 which is different from the functional surface 12.
  • Whether the cleaning agent is dispensed through the first nozzle 24 or the second nozzle 42 or the nozzle system 44 is effected by changing over the valve 40, which is controlled by the control device 30, which is indicated by the broken line between the first valve 40 and control device 30
  • a further valve 50 is arranged in the first feed 26 and in the second feed 46, through which a return 52 in the container 22 is connected to the first and second feed 26, 46, respectively. So that can
  • the further valves 50 are also controlled by the control device 30, which is illustrated by the broken line between the further valves 50 and control device 30.
  • FIG. 2 is merely a schematic diagram, which does not show the real structure, but rather only the interaction of the components of these exemplary ones
  • Dispense detergent for cleaning onto the functional surface 12, in particular sprayed onto it is controlled by the control device 30
  • the control device 30 detects an elevated temperature in the sensor 10, which the
  • the first valve 40 is activated so that the cleaning agent can be conveyed from the first feed 26 into the second feed 46. If the functionality of the sensor 10 is restricted or its function is set, the first valve 40 is activated so that the cleaning agent can be conveyed from the first feed 26 into the second feed 46. If the
  • Pumping device 28 pumps detergent from the container 22 into the first feed 26 and is conveyed through the first valve 40 into the second feed 46, so it becomes the second nozzle 42 or the nozzle system 44 is emitted onto the surface 14 different from the functional surface 12. This achieves a cooling effect on the surface 14, which at the same time also leads to a cooling effect for the surrounding volume 18.
  • first feed 26 and / or the second feed 46 are wholly or partially guided through the interior 18 of the sensor 10, a heat exchange takes place when the cleaning agent is conveyed through the feeds 26, 46 through the interior 18 of the sensor 10, so that at the promotion and delivery of the heated cleaning agent further removes heat from the sensor 10 and a cooling effect is achieved.
  • the further valves 50 can be switched over so that the heated cleaning agent is returned to the cleaning system 20.
  • the further valves 50 can be switched simultaneously, but also independently of one another. From the container 22, it can be fed back to both the first feed 26 and the second feed 46.
  • the use of the heated cleaning agent for cleaning the functional surface 12 has the particular advantage that the heated cleaning agent increases
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment for moistening a surface 14 different from the at least one functional surface 12.
  • Surface 14 can be illustrated by a second nozzle 42.
  • the direction of flow of the cleaning agent during delivery is indicated by arrow 70.
  • the cleaning agent is conveyed through the first feed 26.
  • a first valve 40 is arranged in the first feed 26, whereby the second feed 46 is connected to the first feed 26.
  • a second nozzle 42 is arranged at the other end of the second feed 46.
  • the second nozzle 42 is arranged and aligned such that the cleaning agent is dispensed essentially along a horizontal alignment onto the cooling fins 16 of the surface 14 that is different from the functional surface 12.
  • the cooling fins 16 are oriented vertically, that is to say run vertically.
  • the cleaning agent applied thereon can run down along the cooling fins 16 and thus bring about cooling on a larger surface.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment for moistening a surface 14 different from the at least one functional surface 12.
  • the flow direction of the cleaning agent is indicated by the arrow 70.
  • the cleaning agent supplied via the first feed 26 and conveyed through the first valve 40 into the second feed 46 is fed to a nozzle system 44, the individual nozzles of which permit an approximately star-shaped distribution of the cleaning agent on the surface 14 which is different from the functional surface 12.
  • a nozzle system 44 the individual nozzles of which permit an approximately star-shaped distribution of the cleaning agent on the surface 14 which is different from the functional surface 12.
  • Heat exchange also leads to a cooling of the surrounding volume 18.
  • This surrounding volume 18 can also be the inside of the sensor 10.
  • Figure 5 shows an exemplary embodiment for cooling a volume 18 in a
  • This volume 18 is the inside of the sensor 10. Inside the sensor 10, for example, sensor electronics 60 are arranged, which must be cooled in order to maintain their functionality.
  • the device according to the invention can additionally be designed in such a way that it interacts with the windscreen washer system of the vehicle, for example by using cleaning agents from the same container for storage
  • the feed which can be the first feed 26 or the second feed 46
  • the cleaning agent is in the feed and there is a heat exchange.
  • the feed is then led out of the interior 18 of the sensor 10 as a first feed 26b or a second feed 46b.
  • the now heated cleaning agent can be returned to the cleaning system 20 (not shown) via the return 52 (not shown) and can be used for cleaning the functional surface 12 if necessary.
  • the feed which can be the first feed 26 or the second feed 46
  • the meandering feed 26, 46 can also be thermally conductive coupled to a further surface 14 of the sensor 10, for example to a wall of the sensor 10.
  • Cleaning agents can be achieved, in particular if the cleaning agent is conveyed further, so that this surface 14 and thus also the surrounding volume 18 can be rapidly cooled.
  • Functional surface 12 different surface (s) 14, but also the promotion of
  • Detergent in the first and second feeds 26, 46, as well as the returns 52 can in one or more of the aforementioned embodiments by the
  • Control device 30 can be controlled. For example, cleaning agents can be conveyed through the feeds 26, 46 and onto the functional surface 12 and / or the surface (s) 14 at predefinable time intervals or when elevated temperatures are detected on and / or in the sensor 10 or in a situation critical to the vehicle are delivered or returned to the cleaning system 20. Alternatively or at the same time, the control device 30 can also transmit a warning signal to the user, so that the user triggers the conveyance of the cleaning agent and its delivery to the surface (s) 14 to be cooled via a suitable operating element.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen einer Oberfläche und/oder eines Volumens eines Sensors eines Fahrzeugs. Dabei wird ein Reinigungssystem zur Reinigung mindestens einer Funktionsfläche des Sensors mit einer Zuführung und mindestens einer Düse mit einer zweiten Zuführung zu mindestens einer zweiten Düse und/oderzu einem Düsensystem verbunden. Damit kann das Reinigungsmittel auf mindestens eine von der mindestens einer Funktionsfläche verschiedene Oberfläche aufgebracht, insbesondere gesprüht werden. Bei der Verdunstung des Reinigungsmittels wird der Oberfläche Wärme entzogen und eine Kühlwirkung wird erreicht. Zusätzlich wird auch das die befeuchtete Oberfläche umgebende Volumen infolge des Wärmeaustausches gekühlt.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Kühlung mindestens einer Oberfläche und/oder mindestens eines Volumens eines Sensors eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kühlung mindestens einer
Oberfläche und/oder mindestens eines Volumens eines Sensors eines Fahrzeugs, bei dem ein Reinigungsmittel zur Kühlung auf mindestens eine Oberfläche aufgebracht und/oder durch ein Volumen hindurch und/oder daran vorbei geführt wird.
Moderne Fahrzeuge sind zunehmend mit technischen Hilfsmitteln, insbesondere mit mit Sensoren ausgebildeten Steuergeräten, ausgestattet. Die Sensoren erfassen verschiedenste Messwerte, die verarbeitet und interpretiert werden, um so dem Fahrer Informationen und gegebenenfalls eine Entscheidungshilfe für im Straßenverkehr auftretende Situationen zu übermitteln. Das einfachste Beispiel wären Temperaturmesseinrichtungen, die den Fahrer des Fahrzeugs vor Frost warnen, damit er seine Fahrweise anpassen kann.
Die Messwerte ermöglichen es aber auch, dass in dem Fahrzeug durch eine geeignete
Verarbeitung der Messwerte Steuersignale generiert und an verschiedene Fahrzeugsysteme übermittelt werden, so dass eine Reaktion auf Umgebungssituationen ohne Zutun des Fahrers erfolgt. Beispielhaft können hier Notbremssysteme genannt werden, die eine Notbremsung einleiten, wenn sie eine zuvor definierte Gefahrensituation detektieren.
Gerade im Hinblick auf das autonome Fahren steigt die Bedeutung derartiger Steuergeräte beziehungsweise des Vorhandenseins von Sensorik. Hierfür sind unter anderem Radar-, Lidar- Kamera- und Ultraschallsysteme zu nennen, mit denen die Umgebungssituation eines
Fahrzeugs erfasst und bewertet werden kann.
Diese Systeme sind üblicherweise temperaturempfindlich und müssen demzufolge bei hohen Umgebungstemperaturen ihre Funktion einstellen oder abschalten, um die interne Elektronik vor Überhitzung zu schützen. In der Folge müssen gegebenenfalls Sicherheits-, Assistenz- oder Pilotfunktionen des Fahrzeugs deaktiviert werden. Da sich der Fahrer eines Fahrzeugs in der Regel auf diese Sicherheits-, Assistenz- oder Pilotfunktionen verlässt, sinkt bei deren Ausfall beziehungsweise Abschalten die Betriebssicherheit das Fahrzeugs und die Gefahr für Unfälle steigt.
Es wurden daher im Stand der Technik verschiedene Systeme offenbart, um die empfindliche Sensorik zu schützen. So sind beispielsweise für Kamerasysteme Sperrfilter bekannt, die den Sensor vor einfallender Strahlung schützen und so eine Überhitzung vermeiden sollen. Aus der stationären Produktion ist das Kühlen durch die Umströmung eines Sensors mit einem Gas bekannt.
Die bekannten Systeme sind jedoch nicht für jede Sensorausbildung geeignet oder nicht aus der stationären Industrie auf Fahrzeuge im Fährbetrieb übertragbar. Insbesondere erschweren der begrenzte Bauraum in einem Fahrzeug, der Fährbetrieb an sich und die
Sicherheitsanforderungen an das Fahrzeug und die darin befindlichen Systeme die Entwicklung geeigneter Systeme.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen eines Sensors vorzuschlagen, die beziehungsweise das eine effektive Kühlung bei geringem Bauraum ermöglicht und dabei den Anforderungen an das Fahrzeug genügt.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch 10 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung mindestens einer Oberfläche und/oder eines Volumens eines Sensors eines Fahrzeugs weist der Sensor zumindest mindestens eine Funktionsfläche und ein Reinigungssystem zur Reinigung der mindestens einen
Funktionsfläche auf. Dabei ist die mindestens eine Funktionsfläche zur Erfassung von
Messwerten ausgebildet. Das Reinigungssystem ist mit mindestens einer ersten Düse, die angeordnet und ausgebildet ist, ein Reinigungsmittel auf die mindestens eine Funktionsfläche abzugeben, und einer ersten Zuführung für das Reinigungsmittel zu der mindestens einen ersten Düse gebildet.
In der ersten Zuführung ist mindestens ein erstes Ventil angeordnet, um mindestens eine zweite Zuführung auszubilden, die mit mindestens einer zweiten Düse und/oder einem Düsensystem verbunden ist, wobei die mindestens eine zweite Düse und/oder das Düsensystem angeordnet und ausgebildet ist, das Reinigungsmittel auf mindestens eine von der Funktionsfläche verschiedene Oberfläche abzugeben.
Die mindestens eine Funktionsfläche kann im einfachsten Fall physikalische Kenngrößen wie Temperatur, Druck und dergleichen erfassen. Im Hinblick auf autonomes Fahren und/oder Fahrerassistenzsysteme sind die Funktionsflächen bevorzugt zur Erfassung von Signalen zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung mittels Lidar (Abkürzung englisch für light detection and ranging), von Signalen für Erkennungs- und Ortungsverfahren auf Basis elektromagnetischer Wellen im Radiofrequenzbereich wie beispielsweise Radar (Abkürzung englisch für radio detection and ranging) und/oder von Ultraschallwellen ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann die Funktionsfläche als Bildsensor eines Kamerasystems ausgebildet sein.
Der Sensor kann mehr als eine Funktionsfläche aufweisen, wobei jede der Funktionsflächen zur Erfassung anderer Signale ausgebildet sein kann.
Im Betrieb eines Fahrzeugs treten unweigerlich Verschmutzungen auf, die auch die mindestens eine Funktionsfläche betreffen. Um ein sicheres Funktionieren der mindestens einen
Funktionsfläche zu gewährleisten, muss diese gereinigt werden können. Damit der Fahrer eines Fahrzeugs dies nicht von Hand erledigen muss und die Reinigung zu jedem Zeitpunkt möglich ist, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Reinigungssystem ausgebildet.
Das Reinigungssystem weist mindestens ein erste Düse auf, mit der das Reinigungsmittel auf die mindestens eine Funktionsfläche aufgebracht, beispielsweise gesprüht werden kann. Die mindestens eine erste Düse ist also so angeordnet, dass ihre Auslassöffnungen auf die mindestens eine Funktionsfläche ausgerichtet sind. Um das Reinigungsmittel zu der mindestens einen ersten Düse zu fördern, ist eine erste Zuführung zu der mindestens einen ersten Düse vorgesehen. Die Zuführung kann beispielsweise ein Schlauch sein. Die Zuführung kann innerhalb oder außerhalb des Sensors geführt sein. Das Reinigungsmittel kann im
Wesentlichen mit Wasser und einem Zusatz mit reinigender Wirkung gebildet sein.
In der ersten Zuführung ist mindestens ein erstes Ventil angeordnet. Dadurch wird eine zweite Zuführung ausgebildet, aus der ersten Zuführung also eine zweite Zuführung abgezweigt. Diese zweite Zuführung ist mit mindestens einer zweiten Düse und/oder einem Düsensystem verbunden. Ein Düsensystem soll als Verteilung von Einzeldüsen verstanden werden, über die gleichzeitig das Reinigungsmittel abgegeben werden kann, insbesondere die gleichzeitig angesteuert werden können. Im Übrigen kann auch die mindestens eine erste Düse als
Düsensystem ausgebildet sein.
Diese mindestens eine zweite Düse und/oder das Düsensystem ist angeordnet und
ausgebildet, das Reinigungsmittel auf mindestens eine von der mindestens einen
Funktionsfläche verschiedenen Oberfläche abzugeben. Eine von der mindestens einen
Funktionsfläche verschiedenen Oberfläche kann jede andere Fläche des Sensors sein, die nicht eine Funktionsfläche ist. Im Folgenden wird daher gleichbedeutend auch lediglich von einer Oberfläche gesprochen, wenn eine von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedenen Oberfläche gemeint ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist also mindestens eine erste Düse und mindestens eine zweite Düse oder ein Düsensystem auf, die über eine erste Zuführung und eine zweite
Zuführung mittels eines Ventils verbunden sind. Dieses Ventil kann beispielsweise als
Magnetventil, das als T-Stück ausgebildet ist, verwirklicht sein. Damit ist es möglich, das Reinigungsmittel wahlweise durch die erste Zuführung zu der mindestens einen ersten Düse oder durch die zweite Zuführung zu der mindestens einen zweiten Düse oder dem
Düsensystem zu fördern. Das Umschalten des Ventils könnte beispielsweise von einer
Steuereinrichtung ausgelöst werden.
Alternativ kann das Ventil auch so ausgebildet sein, dass die gleichzeitige Abgabe von
Reinigungsmittel durch die mindestens eine erste Düse und die mindestens eine zweite Düse beziehungsweise das Düsensystem erfolgen kann.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mehr als eine erste Düse zur Reinigung der mindestens einen Funktionsfläche aufweisen. Damit kann die Reinigungswirkung erhöht werden.
Es können auch mehr als eine zweite Düse in der Vorrichtung vorgesehen sein, die das
Reinigungsmittel auf mindestens eine von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedenen Oberfläche abgeben. Dabei kann für jede der von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedenen Oberflächen eine oder aber auch mehrere zweite Düsen vorgesehen sein. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann zum einen durch Abgabe von Reinigungsmittel auf eine oder mehrere Oberflächen, die von der mindestens einen Funktionsfläche verschieden sind, eine Abkühlung der benetzten beziehungsweise befeuchteten Oberfläche erreicht werden. Dieser Effekt wird umgangssprachlich auch als Verdunstungskühlung bezeichnet. Das
Verdunsten des Reinigungsmittels erfordert Wärme, die der benetzten Oberfläche entzogen wird. Damit wird die Kühlung erreicht. Gleichzeitig wird durch den Wärmeaustausch auch eine Abkühlung des die Oberfläche umgebenden Volumens erreicht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor an einer von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedenen Oberfläche Kühlrippen aufweist und die mindestens eine zweite Düse und/oder das Düsensystem angeordnet und ausgebildet sind, das Reinigungsmittel auf die Kühlrippen abzugeben. Oberflächen mit Kühlrippen können auch als gerippt bezeichnet werden. Die Ausbildung von Kühlrippen an der Oberfläche von Geräten und Maschinen dienen der Vergrößerung ihrer Oberfläche, um die Wärmeübertragung an die Umgebung und damit die Kühlung zu verbessern. Die Kühlrippen können dabei als Teil des Sensors, oder als eigenes Bauteil ausgeführt sein, das mit dem Sensor thermisch leitfähig gekoppelt ist. Die Kühlrippen können an einer oder mehreren Oberflächen des Sensors vorgesehen sein, die von der mindestens einen Funktionsfläche verschieden ist/sind. Wird nun das Reinigungsmittel durch die mindestens eine zweite Düse und/oder das Düsensystem auf die Kühlrippen abgegeben, kann durch die große benetzte Oberfläche eine deutlich höhere Kühlleistung erreicht werden als bei ungerippten Oberflächen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das zu kühlende Volumen das Innere des Sensors. Im Inneren des Sensors ist üblicherweise Elektronik vorgesehen, die den Empfang und die Verarbeitung von mittels der Funktionsfläche erfassten Daten, sowie die Weitergabe von Daten und/oder Steuersignalen erst ermöglicht. Während ihres Betriebes entsteht Wärme. Zudem kann vom Fahrzeug erzeugte und/oder wetterbedingte Wärme aus der Umgebung auf den Sensor wirken, so dass eine Kühlung des Sensors in seinem Inneren besonders vorteilhaft die Elektronik schützt und die Funktionsfähigkeit erhält. Dazu wird die erste und/oder die zweite Zuführung durch das Innere des Sensors geführt. Dabei nimmt das in der ersten und/oder zweiten Zuführung befindliche Reinigungsmittel Wärme auf. Wird es weiter gefördert und/oder abgegeben, wird ein Teil der Wärme mit dem erwärmten Reinigungsmittel abtransportiert und kühleres Reinigungsmittel in den innerhalb des Sensors angeordneten Abschnitt der ersten und/oder zweiten Zuführung gefördert. Durch den Wärmeaustausch mit dem nachströmenden kühleren Reinigungsmittel wird eine weitere Abkühlung erreicht. Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Volumen gekühlt werden sollen, also beispielsweise ein Volumen, durch das die erste Zuführung geführt wird und ein zweites, durch das die zweite Zuführung geführt wird. Als Beispiel sollen benachbarte, aber räumlich getrennte Bereiche im Inneren des Sensors genannt werden.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann die erste und/oder die zweite
Zuführung thermisch leitfähig mit mindestens einer von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedenen Oberfläche des Sensors verbunden sein. Damit ist gemeint, dass die erste und/oder die zweite Zuführung direkt, also in flächigem berührenden Kontakt, auf einer
Oberfläche des Sensors angeordnet ist und insbesondere mit einem Werkstoff gebildet ist, der den Wärmeaustausch zwischen der Oberfläche und der ersten und/oder zweiten Zuführung verbessert. Dazu kann die erste und/oder die zweite Zuführung auf einer Oberfläche des Sensors innerhalb des Sensors oder außerhalb des Sensors angeordnet sein. Durch diese Ausgestaltung können die Oberfläche und gleichzeitig das umgebende Volumen gekühlt werden.
In einer nächsten bevorzugten Ausgestaltung kann die erste und/oder die zweite Zuführung mäandrierend ausgebildet sein. Unter mäandrierend soll dabei ein im Wesentlichen
gewundener, kurviger Verlauf verstanden werden. Die erste und/oder die zweite Zuführung werden dann also nicht auf der kürzest möglichen Distanz auf einer Oberfläche und/oder durch ein Volumen geführt, sondern in Bögen oder Kurven. Damit wird die mögliche Kontaktfläche der Zuführung(en) zu einer von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedenen Oberfläche und/oder zu dem Volumen, durch das die erste und/oder zweite Zuführung geführt ist, deutlich vergrößert. Damit kann auch ein höheren Wärmeaustausch und resultierend eine höhere Kühlwirkung realisiert werden. Es können aber neben der mäandrierenden Form auch andere Formgebungen beziehungsweise Verläufe für die erste und/oder zweite Zuführung gewählt werden, die die Kontaktfläche vergrößern, beispielsweise eine U-Form.
In einer übernächsten bevorzugten Ausgestaltung ist in der ersten und/oder der zweiten Zuführung jeweils ein weiteres Ventil angeordnet und jeweils mit einer Rückführung verbunden, die ausgebildet ist, das Reinigungsmittel in das Reinigungssystem zurückzuführen. Es wird somit also jeweils ein Kreislauf gebildet, der das in der ersten beziehungsweise der zweiten Zuführung befindliche Reinigungsmittel in das Reinigungssystem zurückführt. Da dieses Reinigungsmittel durch den Wärmeaustausch bereits erwärmt ist, ist seine Reinigungswirkung beim Aufbringen des Reinigungsmittels auf die mindestens eine Funktionsfläche höher als bei nicht erwärmtem Reinigungsmittel. Zudem wird durch die ständige Förderung des
Reinigungsmittels immer weiter Wärme abtransportiert und der Sensor weiter gekühlt. In noch einer nächsten Ausgestaltung kann das Reinigungssystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet sein, mit einer Scheibenwaschanlage des Fahrzeugs
zusammenzuwirken. Unter Zusammenwirken soll hier verstanden werden, dass die
erfindungsgemäße Vorrichtung und die Scheibenwaschanlage des Fahrzeugs beispielsweise auf einen gleichen Behälter zur Bevorratung mit einem Reinigungsmittel zugreifen und
Reinigungsmittel aus diesem entnehmen. So kann an dem Behälter beispielsweise eine Entnahmemöglichkeit für das Reinigungssystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung und eine weitere Entnahmemöglichkeit für den Betrieb der Scheibenwaschanalage des Fahrzeugs vorgesehen sein. Damit kann zusätzlicher Bauraum für einen weiteren Behälter vermieden werden und es muss stets nur ein Behälter bezüglich seines Füllstandes überwacht und gegebenenfalls aufgefüllt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Düsensystem als auf einer Geraden angeordnete Verteilung von Einzeldüsen oder als sternförmig angeordnete Verteilung von Einzeldüsen ausgebildet. Auch andere Anordnungen von Einzeldüsen liegen im Sinne der Erfindung. So kann das Düsensystem optimal an die die Geometrie der Oberfläche, auf die das Reinigungsmittel aufgebracht werden soll, angepasst werden. Eine auf einer Geraden angeordnete Verteilung von Einzeldüsen eignet sich insbesondere, wenn das Düsensystem auf eine Anordnung vertikaler Kühlrippen ausgerichtet ist und die Einzeldüsen auf einer
horizontalen ausgerichteten Geraden angeordnet sind. Idealerweise ist jeweils eine Einzeldüse auf eine Kühlrippe ausgerichtet. Das durch diese Anordnung auf die Kühlrippen aufgebrachte Reinigungsmittel kann entlang der Kühlrippen nach unten fließen und so über eine größere Fläche eine Kühlwirkung bewirken. Mit einer sternförmige Anordnung der Einzeldüsen kann hingegen eine möglichst große Oberfläche gleichzeitig befeuchtet werden.
In noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, eine Überhitzung des Sensors zu detektieren und bei einer detektierten Überhitzung des Sensors das mindestens eine erste Ventil und/oder das jeweilige weitere Ventil so anzusteuern, dass das Reinigungsmittel durch die mindestens eine zweite Düse und/oder das Düsensystem auf mindestens eine von der Funktionsfläche verschiedene Oberfläche abgegeben wird.
Die Steuereinrichtung erfasst also die Temperatur in und/oder an dem Sensor und bestimmt, ob eine Überhitzung vorliegt. Wird eine solche Überhitzung erkannt, steuert die Steuereinrichtung das mindestens eine erste Ventil und/oder das jeweils in der zweiten Zuführung angeordnete weitere Ventil an, so dass eine Umstellung der Ventile in einer Weise erfolgt, die die Abgabe des Reinigungsmittels auf mindestens eine von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedenen Oberfläche bewirkt.
Die Steuereinrichtung kann optional auch dazu ausgebildet sein, das Umstellen der Ventile zu bewirken, um das Reinigungsmittel von der ersten und/oder zweiten Zuführung in die jeweilige Rückführung zu leiten. Wird also das Reinigungsmittel nicht durch die mindestens eine erste Düse und/oder die mindestens eine zweite Düse oder das Düsensystem abgegeben und soll dennoch eine Förderung des Reinigungsmittels erfolgen, wird das Ventil zur jeweiligen
Rückführung geöffnet, so dass bei der Förderung des Reinigungsmittels das erwärmte
Reinigungsmittel in das Reinigungssystem zurückgeführt wird.
Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung mindestens einer Oberfläche und/oder mindestens eines Volumens eines Sensors eines Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass ein Reinigungssystem zur Reinigung einer Funktionsfläche des Sensors mittels eines weiteren Ventils mit einer zweiten Zuführung verbunden ist, die wiederum mit einer zweiten Düse und/oder einem Düsensystem verbunden ist. Durch die vorgesehen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann erreicht werden, dass die Förderung des Reinigungsmittels in eine zweite Zuführung und weiter zu mindestens einer zweiten Düse und/oder einem Düsensystem verwirklicht wird. Durch die mindestens eine zweite Düse und/oder das Düsensystem wird Reinigungsmittel auf mindestens eine von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedene Oberfläche abgegeben, bevorzugt gesprüht. Durch das Befeuchten einer von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedenen
Oberfläche wird durch die Verdunstung des Reinigungsmittels auf dieser Oberfläche eine Kühlwirkung erreicht. Gleichzeitig oder alternativ kann eine Kühlwirkung durch die Förderung von Reinigungsmittel durch die erste und/oder zweite Zuführung erreicht werden, wie zuvor schon ausgeführt wurde.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Kühlung von der Steuereinrichtung oder dem Fahrer des Fahrzeugs ausgelöst. Die Befeuchtung der mindestens einen von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedenen Oberfläche beziehungsweise die Förderung von Reinigungsmittel durch die erste und/oder die zweite Zuführung kann also automatisiert ausgelöst werden, beispielsweise von der Steuereinrichtung. Dazu erfasst in einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens die Steuereinrichtung die Temperatur in dem Sensor und vergleicht sie mit zuvor festgelegten und in der Steuereinrichtung hinterlegten Sollwerten. Ist die erfasste Temperatur in dem Sensor höher als ein hinterlegter Grenzwert, löst die
Steuereinrichtung das Befeuchten der mindestens einen von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedenen Oberfläche und/oder die Förderung von Reinigungsmittel durch die erste und/oder die zweite Zuführung aus, so dass eine Kühlwirkung erreicht wird.
Alternativ oder gleichzeitig kann die Steuereinrichtung nach dem Erfassen und Auswerten der Temperatur in dem Sensor eine Information und/oder ein Warnsignal an den Fahrer übermitteln, so dass dieser manuell durch Betätigen eines geeigneten Bedienelements das Befeuchten der mindestens einen von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedenen Oberfläche und/oder die Förderung von Reinigungsmittel durch die erste und/oder die zweite Zuführung auslösen kann.
In noch einer Alternative kann die Steuereinrichtung das Befeuchten der mindestens einen von der mindestens einen Funktionsfläche verschiedenen Oberfläche und/oder die Förderung von Reinigungsmittel durch die erste und/oder die zweite Zuführung auslösen, wenn andere
Funktionsflächen beziehungsweise andere Sensoren in dem Fahrzeug Messwerte erfasst haben, die auf eine kritische Situation oder sogar eine Notfallsituation schließen lassen. Damit kann vorsorglich eine Kühlung bewirkt werden, um sicherzustellen, dass Assistenz-,
Sicherheits- und Pilotfunktionen während dieser Situation uneingeschränkt und zuverlässig funktionieren.
Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren können Sensoren wirksam gekühlt werden, ohne dass dazu eine Vielzahl zusätzlicher Komponenten zur Verwirklichung erforderlich wären oder zusätzlicher Bauraum beansprucht wird. Werden Sensoren gekühlt, kann ihre Funktion länger aufrechterhalten werden. Sie müssen also nicht ihre Funktion einstellen oder komplett abgeschaltet werden, um die interne Elektronik vor einer Überhitzung zu schützen. Damit kann die Sicherheit des gesamten Systems und damit auch des Fahrers des Fahrzeugs erhöht werden, da die Funktionalität des Sensors und damit das Zusammenwirken mit Fahrerassistenzsystemen, Sicherheitssystemen oder Pilotfunktionen gewährleistet werden kann. Insbesondere in Notfällen im Fährbetrieb kann dies ein
entscheidender Sicherheitsvorteil sein.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen
Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine beispielhafte perspektivische Prinzipdarstellung eines Sensors 10,
Figur 2 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 3 eine beispielhafte Ausgestaltung zur Befeuchtung einer von der mindestens einen Funktionsfläche 12 verschiedenen Oberfläche 14,
Figur 4 eine weitere beispielhafte Ausgestaltung zur Befeuchtung einer von der
mindestens einen Funktionsfläche 12 verschiedenen Oberfläche 14,
Figur 5 eine beispielhafte Ausgestaltung zur Kühlung eines Volumens 18 in einer
Prinzipdarstellung, und
Figur 6 eine weitere beispielhafte Ausgestaltung zur Kühlung eines Volumens 18 in einer Prinzipdarstellung.
Figur 1 zeigt eine beispielhafte perspektivische Prinzipdarstellung eines Sensors 10. Der Sensor 10 weist in dieser beispielhaften Darstellung eine Funktionsfläche 12 auf. Alle anderen Oberflächen des Sensors 10 sind demgemäß von der Funktionsfläche 12 verschiedene Oberflächen 14. Es ist zu erkennen, dass auch die die Funktionsfläche 12 umgebende
Oberfläche eine von der Funktionsfläche 12 verschiedene Oberfläche 14 bildet. Auf der bildseitig rechts dargestellten Oberfläche 14 sind vertikale Kühlrippen 16 angeordnet.
Außerdem wird mit dem Bezugszeichen 18 das zu kühlende Volumen im Inneren des Sensors 10 angedeutet.
Figur 2 stellt eine Prinzipdarstellung einer beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. Gezeigt ist ein Sensor 10, der eine Funktionsfläche 12 und eine von der Funktionsfläche 12 verschiedene Oberfläche 14, eine Steuereinrichtung 30 und ein
Reinigungssystem 20, gebildet mit einem Behälter 22, einer Pumpvorrichtung 28, einer ersten Zuführung 26 und einer ersten Düse 24, aufweist. Diese Ausgestaltung mit einem Behälter 22 und einer Pumpvorrichtung 28 ist lediglich als eine beispielhafte Ausgestaltung zu verstehen.
Es können auch andere Ausbildungen des Reinigungssystems 20 gewählt werden, sofern ein Reinigungsmittel durch eine erste Zuführung 26 zu einer ersten Düse 24 gefördert werden kann. In dem Behälter 22 ist ein Reinigungsmittel bevorratet. Die erste Düse 24 ist angeordnet und ausgebildet, das Reinigungsmittel auf die Funktionsfläche 12 abzugeben. Dazu wird die Pumpvorrichtung 28 von der Steuereinrichtung 30 gesteuert, was durch die unterbrochene Linie zwischen Pumpvorrichtung 28 und Steuereinrichtung 30 veranschaulicht sein soll.
In der ersten Zuführung 26 ist ein erstes Ventil 40 angeordnet, durch welches eine zweite Zuführung 46 mit der ersten Zuführung 26 verbunden ist. Die zweite Zuführung 46 ist außerdem mit einer zweiten Düse 42 oder alternativ einem Düsensystem 44 verbunden, die/das angeordnet und ausgebildet ist, das Reinigungsmittel auf die von der Funktionsfläche 12 verschiedene Oberfläche 14 abzugeben. Ob das Reinigungsmittel durch die erste Düse 24 oder die zweite Düse 42 beziehungsweise das Düsensystem 44 abgegeben wird, wird durch das Umstellen des Ventils 40 bewirkt, welches von der Steuereinrichtung 30 gesteuert wird, was durch die unterbrochene Linie zwischen erstem Ventil 40 und Steuereinrichtung 30
veranschaulicht ist.
Weiterhin ist in der ersten Zuführung 26 und in der zweiten Zuführung 46 jeweils ein weiteres Ventil 50 angeordnet, durch das jeweils eine Rückführung 52 in den Behälter 22 mit jeweils der ersten beziehungsweise zweiten Zuführung 26, 46 verbunden ist. Somit kann das
Reinigungsmittel jeweils in einem Kreislauf gefördert werden. Auch die weiteren Ventile 50 werden von der Steuereinrichtung 30 gesteuert, was durch die unterbrochene Linie zwischen den weiteren Ventilen 50 und Steuereinrichtung 30 veranschaulicht ist.
Die Darstellung in Figur 2 ist dabei lediglich eine Prinzipskizze, die nicht den realen Aufbau, sondern vielmehr nur das Zusammenwirken der Komponenten dieser beispielhaften
Ausgestaltung veranschaulichen soll. Mit der gezeigten Ausgestaltung kann ein
Reinigungsmittel zur Reinigung auf die Funktionsfläche 12 abgeben, insbesondere auf diese gesprüht werden. Dazu wird durch die Steuereinrichtung 30 die Pumpvorrichtung 28
angesteuert und das Reinigungsmittel durch die erste Zuführung 26 zu der ersten Düse 24 gefördert und dort auf die Funktionsfläche 12 abgegeben.
Detektiert die Steuereinrichtung 30 eine erhöhte Temperatur in dem Sensor 10, die die
Funktionsfähigkeit des Sensors 10 einschränken oder zu einer Einstellung seiner Funktion führen würde, wird das erste Ventil 40 angesteuert, so dass das Reinigungsmittel aus der ersten Zuführung 26 in die zweite Zuführung 46 gefördert werden kann. Wenn die
Pumpvorrichtung 28 Reinigungsmittel aus dem Behälter 22 in die erste Zuführung 26 pumpt und so weiter durch das erste Ventil 40 in die zweite Zuführung 46 gefördert wird, wird es durch die zweite Düse 42 beziehungsweise das Düsensystem 44 auf die von der Funktionsfläche 12 verschiedene Oberfläche 14 abgegeben. Dadurch wird eine Kühlwirkung an der Oberfläche 14 erreicht, die auch gleichzeitig zu einer Kühlwirkung für das umgebende Volumen 18 führt.
Sofern die erste Zuführung 26 und/oder die zweite Zuführung 46 ganz oder teilweise durch das Innere 18 des Sensors 10 geführt sind, erfolgt bei der Förderung des Reinigungsmittels durch die Zuführungen 26, 46 durch das Innere 18 des Sensors 10 ein Wärmeaustausch, so dass bei der Förderung und Abgabe des erwärmten Reinigungsmittels dem Sensor 10 weiter Wärme entzogen und eine Kühlwirkung erzielt wird.
Zusätzlich oder alternativ können, beispielsweise gesteuert durch die Steuereinrichtung 30, die weiteren Ventile 50 umgeschaltet werden, so dass das erwärmte Reinigungsmittel in das Reinigungssystem 20 zurückgeführt wird. Die weiteren Ventile 50 können gleichzeitig, aber auch unabhängig voneinander geschalten werden. Von dem Behälter 22 aus kann es sowohl der ersten Zuführung 26 als auch der zweiten Zuführung 46 wieder zugeführt werden. Die Verwendung des erwärmten Reinigungsmittels zur Reinigung der Funktionsfläche 12 weist den besonderen Vorteil auf, dass durch das erwärmte Reinigungsmittel eine erhöhte
Reinigungswirkung erzielt werden kann.
In Figur 3 ist eine beispielhafte Ausgestaltung zur Befeuchtung einer von der mindestens einen Funktionsfläche 12 verschiedenen Oberfläche 14 dargestellt. In der Figur soll im Wesentlichen eine beispielhafte Ausgestaltung im Bereich der Abgabe des Reinigungsmittels auf die
Oberfläche 14 durch eine zweite Düse 42 veranschaulicht werden. Die Flussrichtung des Reinigungsmittels bei der Förderung ist durch den Pfeil 70 angegeben. Das Reinigungsmittel wird durch die erste Zuführung 26 gefördert. In der ersten Zuführung 26 ist ein erstes Ventil 40 angeordnet, wodurch die zweite Zuführung 46 mit der ersten Zuführung 26 verbunden ist. Am anderen Ende der zweiten Zuführung 46 ist ein zweite Düse 42 angeordnet. Die zweite Düse 42 ist so angeordnet und ausgerichtet, dass das Reinigungsmittel im Wesentlichen entlang einer horizontalen Ausrichtung auf die Kühlrippen 16 der von der Funktionsfläche 12 verschiedenen Oberfläche 14 abgegeben wird. Die Kühlrippen 16 sind dabei vertikal ausgerichtet, verlaufen also senkrecht. So kann das darauf aufgebrachte Reinigungsmittel an den Kühlrippen 16 entlang nach unten laufen und so auf einer größeren Oberfläche eine Kühlung bewirken.
Figur 4 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung zur Befeuchtung einer von der mindestens einen Funktionsfläche 12 verschiedenen Oberfläche 14. Auch hier, wie in den folgenden Figuren auch, ist die Flussrichtung des Reinigungsmittels bei der Förderung durch den Pfeil 70 angegeben.
Das über die erste Zuführung 26 zugeführte, und durch das erste Ventil 40 in die zweite Zuführung 46 geförderte Reinigungsmittel wird einem Düsensystem 44 zugeführt, dessen Einzeldüsen eine annähernd sternförmige Verteilung des Reinigungsmittels auf der von der Funktionsfläche 12 verschiedenen Oberfläche 14 erlauben. So wird nahezu die gesamte Oberfläche 14 gleichzeitig mit Reinigungsmittel befeuchtet, wodurch eine schnelle Abkühlung der gesamten Oberfläche erreicht wird.
Es versteht sich von selbst, dass die Abkühlung einer Oberfläche 14 durch den
Wärmeaustausch auch zu einer Abkühlung des umgebenden Volumens 18 führt. Dieses umgebende Volumen 18 kann auch das Innere des Sensors 10 sein.
Figur 5 stellt eine beispielhafte Ausgestaltung zur Kühlung eines Volumens 18 in einer
Prinzipdarstellung dar. Dieses Volumen 18 ist das Innere des Sensors 10. Im Inneren des Sensors 10 ist beispielsweise eine Sensorelektronik 60 angeordnet, die gekühlt werden muss, um ihre Funktionsfähigkeit zu erhalten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zusätzlich so ausgebildet sein, dass sie mit der Scheibenwaschanlage des Fahrzeugs zusammenwirkt, zum Beispiel indem sie Reinigungsmittel aus dem gleichen Behälter zur Bevorratung mit
Reinigungsmittel entnimmt.
Um eine Kühlwirkung zu erreichen, wird die Zuführung, die die erste Zuführung 26 oder die zweite Zuführung 46 sein kann, als erste Zuführung 26a oder die zweite Zuführung 46a in das Innere 18 des Sensors 10 und an der Sensorelektronik 60 vorbeigeführt. In der Zuführung befindet sich das Reinigungsmittel und es findet ein Wärmeaustausch statt. Danach wird die Zuführung als erste Zuführung 26b oder zweite Zuführung 46b aus dem Inneren 18 des Sensors 10 herausgeführt. Das nun erwärmte Reinigungsmittel kann über die Rückführung 52 (nicht gezeigt) in das Reinigungssystem 20 (nicht gezeigt) zurückgeführt und bei Bedarf zum Reinigen der Funktionsfläche 12 verwendet werden.
In Figur 6 wird eine Variante der Ausgestaltung von Figur 5 gezeigt. Hier ist die Zuführung, die die erste Zuführung 26 oder die zweite Zuführung 46 sein kann, mäandrierend ausgebildet. Dabei wird die Länge der Zuführung 26, 46, aber auch das umgebende Volumen 18 in dem der Wärmeaustausch erfolgen kann, erhöht und es kann eine bessere Kühlwirkung erreicht werden als mit einer nicht mäandrierenden Ausformung der Zuführung 26, 46. In einer nicht dargestellten Variante kann die mäandrierend ausgebildete Zuführung 26, 46 auch thermisch leitfähig mit einer weiteren Oberfläche 14 des Sensors 10, beispielsweise mit einer Wandung des Sensors 10, gekoppelt sein. So kann für eine erwärmte Wandung ein direkter Wärmeaustausch mit der Zuführung 26, 46 und dem darin befindlichen
Reinigungsmittel erreicht werden, insbesondere wenn das Reinigungsmittel weiter gefördert wird, so dass diese Oberfläche 14 und damit auch das umgebende Volumen 18 zügig abkühlbar ist.
Die Abgabe des Reinigungsmittels auf die Funktionsfläche 12 und/oder die von der
Funktionsfläche 12 verschiedene Oberfläche(n) 14, aber auch die Förderung des
Reinigungsmittels in der ersten und zweiten Zuführung 26, 46, sowie die Rückführungen 52 können in einer oder mehreren der vorgenannten Ausführungsbeispiele durch die
Steuereinrichtung 30 gesteuert werden. So kann beispielsweise in vorgebbaren Zeitintervallen oder aber bei Detektion erhöhter Temperaturen an und/oder in dem Sensor 10 oder in einer für das Fahrzeug kritischen Situation Reinigungsmittel durch die Zuführungen 26, 46 gefördert und auf die Funktionsfläche 12 und/oder die Oberfläche(n) 14 abgegeben werden beziehungsweise in das Reinigungssystem 20 zurückgeführt werden. Alternativ oder gleichzeitig kann aber auch von der Steuereinrichtung 30 ein Warnsignal an den Nutzer übermittelt werden, so dass dieser über ein geeignetes Bedienelement die Förderung des Reinigungsmittels und dessen Abgabe auf die zu kühlende(n) Fläche(n) 14 auslöst.
Bezugszeichenliste
Sensor
Funktionsfläche
von der Funktionsfläche verschiedene Oberfläche Kühlrippen
zu kühlendes Volumen
Reinigungssystem
Behälter
erste Düse
erste Zuführung
Pumpvorrichtung
Steuereinrichtung
erstes Ventil
zweite Düse
Düsensystem
zweite Zuführung
weiteres Ventil
Rückführung
Sensorelektronik
Durchflussrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Kühlung mindestens einer Oberfläche und/oder mindestens eines
Volumens (18) eines Sensors (10) eines Fahrzeugs, wobei der Sensor (10) zumindest mindestens eine Funktionsfläche (12) und ein Reinigungssystem (20) zur Reinigung der mindestens einen Funktionsfläche (12) aufweist, wobei das Reinigungssystem (20) gebildet ist mit
mindestens einer ersten Düse (24), die angeordnet und ausgebildet ist, ein Reinigungsmittel auf die mindestens eine Funktionsfläche (12) abzugeben und
einer ersten Zuführung (26) für das Reinigungsmittel zu der mindestens einen ersten Düse (24),
dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Zuführung (26) mindestens ein erstes Ventil (40) angeordnet ist, um mindestens eine zweite Zuführung (46)
auszubilden, und die zweite Zuführung (46) mit mindestens einer zweiten Düse (42) und/oder einem Düsensystem (44) verbunden ist, wobei die mindestens eine zweite Düse (42) und/oder das Düsensystem (44) angeordnet und ausgebildet ist, das
Reinigungsmittel auf mindestens eine von der mindestens einen Funktionsfläche (12) verschiedene Oberfläche (14) abzugeben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (10) an einer von der mindestens einen Funktionsfläche (12) verschiedenen Oberfläche (14)
Kühlrippen (16) aufweist und die mindestens eine zweite Düse (42) und/oder das Düsensystem (44) angeordnet und ausgebildet ist, das Reinigungsmittel auf die
Kühlrippen (16) abzugeben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zu kühlende Volumen (18) das Innere des Sensors (10) ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Zuführung (26, 46) thermisch leitfähig mit mindestens einer von der mindestens einen Funktionsfläche (12) verschiedenen Oberfläche (14) des Sensors (10) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Zuführung (26, 46) mäandrierend ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten und/oder zweiten Zuführung (26, 46) jeweils ein weiteres Ventil (50) angeordnet und jeweils mit einer Rückführung (52) verbunden ist, die ausgebildet ist, das Reinigungsmittel in das Reinigungssystem (20) zurückzuführen.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungssystem (20) ausgebildet ist, mit einer Scheibenwaschanlage des
Fahrzeugs zusammenzuwirken.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsensystem (44) als auf einer Geraden angeordnete Verteilung von Einzeldüsen oder als sternförmig angeordnete Verteilung von Einzeldüsen ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Steuereinrichtung (30) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Überhitzung des Sensors (10) zu detektieren und bei einer detektierten Überhitzung des Sensors (10) das mindestens eine erste Ventil (40) und/oder das jeweilige weitere Ventil (50) so anzusteuern, dass das Reinigungsmittel durch die mindestens eine zweite Düse (42) und/oder das Düsensystem (44) auf die mindestens eine von der mindestens einen Funktionsfläche (12) verschiedene Oberfläche (14) abgegeben wird.
10. Verfahren zur Kühlung mindestens einer Oberfläche und/oder mindestens eines
Volumens (18) eines Sensors (10) eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlung durch Befeuchten der mindestens einen Oberfläche (14) mit dem Reinigungsmittel und/oder mittels Förderung des
Reinigungsmittels durch die erste und/oder die zweite Zuführung (26, 46) erreicht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung von der
Steuereinrichtung (30) oder von einem Fahrer des Fahrzeugs ausgelöst wird.
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