CN105128826A - 车载光学表面的清洁装置和系统以及具有清洁装置的车载光学传感器 - Google Patents

Abstract

本发明的第一方面涉及一种用于清洁车载光学表面(2)的清洁装置(10)，包括外壳(11)，所述外壳(11)包括：开口(12)，被配置为匹配光学表面(2)；流体入口(13)，被设置为吸入清洗液；至少一个流体排出口(22)，被设置为将清洗液排出到所述光学表面(2)上；第一通道(23)，与所述流体入口(13)和所述至少一个流体排出口(22)流体连通，以将清洗液从所述流体入口(13)向所述至少一个流体排出口(22)引导；和突出部(20)，基本上围绕所述开口(12)以限定内壁(21)。本发明还涉及一种清洁系统和一种包括光学表面(2)和清洁装置(10)的车载传感器(1)。

Description

车载光学表面的清洁装置和系统以及具有清洁装置的车载光学传感器

技术领域

本发明涉及车载光学表面的清洁装置和清洁系统以及具有清洁装置的车载光学传感器。

背景技术

目前，机动车辆通常安装有光学传感器，以在各种交通状况下帮助驾驶员，例如，但不限于，停车辅助、盲区物体检测、行车道偏离、交通信号识别或后视镜替换。

一般情况下，这些光学传感器安装在车辆的外表面上，使得光学表面，例如透镜表面或设置在所述透镜表面前的遮盖窗，暴露于诸如昆虫、雨点、泥或灰尘的异物。因此，有必要去除附着于车载光学传感器的光学表面上的异物。

现有技术中所熟知的，提供一种用于清洁光学传感器的光学表面的具有喷嘴的清洁装置，该喷嘴被设置为用以将清洗液排到光学表面上。排出的清洗液撞击到光学表面上，在该撞击处弹开并包含着所去除的异物飞溅到地面。然而，这些溶液浪费了大量的清洗液。

在申请号为JP2013006481的日本申请中，提供了一种车载摄像头清洗器喷嘴用于清洁成像表面。该清洗器喷嘴将清洗液排到它所撞击的向下倾斜的表面上，并滴向所述成像表面。

这种现有技术方案对强力附着的异物效率低，例如：干泥或昆虫，因为撞击的清洗液的冲击能量浪费在了待清洁表面以外的表面上。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于车载光学表面的清洁装置，利用较少量的清洗液将附着在光学表面上的异物有效去除。

根据本发明的第一个方面，提供一种用于清洁车载光学表面的清洁装置。所述清洁装置包括外壳，所述外壳具有：至少一个开口，被配置为匹配光学表面；流体入口，被设置为吸入清洗液；至少一个流体排出口，设置将清洗液排出到所述光学表面上；第一通道，与所述流体入口和所述至少一个流体排出口流体连通，以将清洗液从所述流体入口向所述至少一个流体排出口引导；和突出部，围绕所述开口，从而限定围绕所述开口的内壁。

从上述构造所获得的技术效果和优点为，从光学表面反弹的而不是溅射到地面的清洗液，反弹到突出部的内壁并返回到光学表面。该内壁进一步有助于保持大量清洗液与至少部分光学表面相接触。

因此，冲击的清洗液由于其对光学表面的直接影响将所附着的异物去除，并且有助于在所保留的清洗液中创造湍流，进而进一步去除所附着的异物。

鉴于上述情况，这种构造使得清洗液消耗量降低，同时获得和其它已知的现有技术方案相同的清洁效率。

突出部中可以设置至少一个开口，使得内壁在此处至少部分地中断并且，例如，清洗液可以渗漏穿过其中。然而，该至少一个开口可以被配置为使得所述至少部分中断的内壁在清洗液通过所述至少一个流体排出口排出的过程中保持大量清洗液与至少部分光学表面相接触。

优选地，随着清洗液向光学表面排放减缓，所述至少一个流体排出口设置在突出壁的内壁中。

在本发明的一实施例中，突出部可以绕开口旋转。在本实施例第一种可能的构造中，所述第一通道被配置为与清洗液配合，以将所述突出部绕所述开口旋转。

在本实施例第二种可能的构造中，所述突出部中设置多个叶片，使得所述多个叶片设置成与清洗液配合，以将所述突出部绕所述开口旋转。

在第三种可能的构造中，所述第一通道中设置多个叶片，使得所述多个叶片设置成与清洗液配合，以将所述突出部围绕所述开口旋转。

突出部围绕开口旋转提高了清洁效率，因为内壁中保存的清洗液和从光学表面弹回后从内壁弹回的清洗液均由该旋转提供能量。

在本实施例中，优选地，所述至少一个流体排出口设置在突出壁的内壁中，因为这使得所述至少一个流体排出口覆盖更大的影响区域，也有助于增强影响区域周围的湍流。这进一步提高了清洁效率，特别适合针对诸如干泥或昆虫等强力附着的异物。

在同一实施例中，可选地，提供一种止动器装置，被配置为限制突出部围绕开口以预定角度旋转。

这种构造允许两个阶段的清洁，其中在第一阶段中，清洗液排出与突出部旋转相结合以去除强力附着的异物，在第二阶段中，仅排出清洗液以洗去所去除的异物。

在同一实施例中，仍可选地，第一通道设置在突出部中，第二通道设置在外壳中，所述第二通道与流体入口和第一通道流体连通，以便引导清洗液穿过其中。第二通道被配置为引导突出部旋转运动。这种构造允许减小清洁装置的尺寸。

在本发明另一实施例中，突出部被配置为从伸展位置向收缩位置移动，使得突出部在收缩位置上隐藏于外壳内。换言之，突出部可以从收缩位置和伸展位置移动，在收缩位置处突出部不限定基本上围绕开口的内壁，在伸展位置处突出部限定基本上围绕开口的内壁。

本实施例的优点在于，当清洁装置处于非操作状态时，光学传感器的视域不受突出部干扰。这些视域扰动在光学传感器为成像装置时尤为相关，如广角车载摄像头，其中图像的一部分不得不被裁剪掉以消除突出部。

在本实施例中，可选地，提供一种偏置装置，被配置为将突出部向收缩位置偏置。所述偏置装置设置成使得其阻止突出部从收缩位置向伸展位置移动，直到第一通道内清洗液的压力超过预定阈值水平。因此，有利于收缩位置恢复。

在偏置装置的优选实施例中，偏置装置包括弹簧，其第一端与部分所述突出部邻接且第二端与所述外壳的抵接部邻接。

外壳的抵接部可以为与外壳形成一体的抵接装置，通过任何已知方式固定连接到外壳或可拆卸地连接到外壳。优选地，抵接装置卡扣配合到外壳上。

在同一实施例中，可选地，第一通道设置在突出部中，第二通道设置在外壳中，所述第二通道与流体入口和第一通道流体连通，以便引导清洗液穿过其中。第二通道被配置为引导突出部在收缩位置和伸展位置之间移动。这种构造允许减小清洁装置的尺寸。

在本发明另一可能的实施例中，外壳还包括连接装置，被配置为将清洁装置可拆卸地连接到光学表面。优选地，所述连接装置为卡扣配合装置，适于将清洁装置卡扣配合到具有光学表面的光学传感器的外壳上。

本实施例的优点在于，它使得设计针对光学传感器外壳的变化具有灵活性，并使得可以对清洁装置进行替换而不损坏光学传感器外壳。

在本发明又一实施例中，突出部可以围绕开口旋转并构造成从伸展位置向收缩位置移动，使得突出部在收缩位置上隐藏于外壳内。第一通道被配置为与清洗液配合，以将突出部围绕开口旋转。

这种构造为进一步有利的，因为它结合了突出部可旋转并且突出部可隐藏于外壳内的这些优点。

优选地，提供一种引导装置，设置成引导突出部同时位移和旋转。在本实施例的第一种可能的构造中，在外壳中设置螺旋槽，并且在突出部中设置螺旋突起。所述螺旋槽和所述螺旋突起被配置为彼此配合，从而引导突出部同时位移和旋转。可选地，螺旋槽设置在突出部中，并且螺旋突起设置在外壳中。

在本实施例的第二种可能的构造中，在外壳中设置第一螺旋突起，并且在突出部中设置第二螺旋突起。所述第一和第二螺旋突起被配置为彼此配合，从而引导突出部同时位移和旋转。

根据本发明的第二个方面，提供一种用于车载光学表面的清洁系统。所述清洁系统包括清洗液供给装置，用以将清洗液供应至清洁装置的流体入口以便清洁光学表面。所述清洗液供给装置包括清洗液贮存器、泵以及将所述清洗液贮存器、所述泵和所述清洁装置相互连接的清洗液导管。

根据本发明的第三个方面，提供一种车载光学传感器。所述光学传感器包括光学表面和被配置为安装到车辆外表面的外壳。清洁装置被安装到所述光学传感器外壳用以清洁光学表面。

可选地，所述清洁装置与光学传感器的外壳的一部分为一体形成的。

在本发明说明书中，术语光学表面是指辅助光学装置或允许光学装置捕获图像的任何类型的表面。更具体地，光学表面为光学透镜或设置为用以保护光学透镜或保护光学传感器的遮盖窗。

附图说明

结合说明书附图，以下将对本发明的非限制性实施例进行说明，其中：

图1和图2分别示出了在操作状态和非操作状态下将清洁装置安装到光学传感器的优选实施例的等距视图。

图3和图4分别示出了图1和图2中所描述的清洁装置的优选实施例的横截面图。为了清楚起见，省略了光学传感器。

图5示出了从清洁装置中分离的清洁装置突出部的等距视图。

图6示出了清洁装置的连接装置的优选实施例的等距视图，用以将清洁装置连接到光学表面。

具体实施方式

图1示出了适合于安装到车辆外表面的带有清洁装置10的光学传感器1。清洁装置10优选由塑料材料制成，并且被配置为通过将清洗液排出到光学表面2上来清洁光学传感器1的光学表面2。

将光学传感器外壳3和清洁装置10的外壳11安装在一起，使得光学表面2被安装在清洁装置的外壳11的开口12处。

该开口12由设置在外壳11中的突出部20围绕，突出部20限定围绕开口12的内壁21。至少一个流体排出口22设置在外壳11中，优选地设置在突出部20的内壁21中，并设置成在清洁装置10的操作状态下将清洗液排出到光学表面2上。在本实施例中，在内壁21中设置有四个流体排出口22。

在本发明的这个优选实施例中，突出部20可以围绕开口12旋转并且可以在伸展位置(图1和图3)和收缩位置(图2和图4)之间移动，使得在收缩位置中突出部20隐藏于外壳11内，这可以从图2中看出来。因此，突出部20并不固定地连接到外壳11。

如图3和图4所示，第一通道23设置在突出部20中，第二通道14设置在外壳11中。第二通道14与设置在外壳11中的流体入口13和第一通道23流体连通，第一通道23也与所述至少一个流体排出口22流体连通。

此外，第一和第二通道23、14被设置为用以在二者之间限定可变容量腔室，使得在收缩位置上所述可变容量腔室限定了第一容量，在伸展位置上所述可变容量容量腔室限定了第二容量，所述第一容量小于所述第二容量。换言之，可变容量容量腔室从收缩位置扩大容量到伸展位置。

还提供一种偏置偏置装置，被配置为将突出部20向收缩位置偏置。所述偏置装置设置成使得其阻止突出部20从收缩位置向伸展位置移动，直到第一通道23内清洗液的压力超过预定阈值水平。因此，偏置装置防止可变容量腔室扩展，直到可变容量腔室内清洗液的压力超过预定阈值水平。

在本实施例中，所述偏置装置为具有第一端和第二端的弹簧15，其第一端与突出部20的内突起26邻接且第二端与外壳11的抵接部邻接。在本实施例中，外壳11的抵接部为卡扣配合(snap-fitted)到外壳11的抵接装置16。

可选地，所述抵接装置16可以与外壳11一体形成，以任何已知方式固定地连接到外壳11或可拆卸地连接到外壳11。

如图5所示，多个叶片27设置在突出部20中，优选地在第一通道23中。所述多个叶片27设置成与清洗液配合用以将突出部20绕开口12旋转。

如下文中将要解释的，第二通道14被配置为引导突出部20绕开口12旋转并引导突出部20在伸展和收缩位置之间位移。

可选地，提供一种引导装置(未示出)，设置为引导突出部20同时位移和旋转。换言之，所述引导装置适于使突出部20在收缩位置和伸展位置之间进行旋转位移。

在本实施例中，螺旋槽设置在外壳11中，优选地在第二通道14中，并且螺旋突起设置在突出部20中。所述螺旋槽和螺旋突起被配置为彼此配合，从而引导突出部20同时位移和旋转。可选地，螺旋槽设置在突出部20中，而螺旋突起设置在外壳11中。

在引导装置的另一种可能的构造中，第一和第二螺旋突起设置在外壳11和突出部20中。所述第一和第二螺旋突起被配置为彼此配合，从而引导突出部20同时位移和旋转。

因此，引导装置和偏置装置相结合允许偏置装置也阻止突出部20旋转，直到第一通道23内清洗液的压力超过预定阈值水平。

如图3和图4所示，突出部20在伸展位置(见图3)上至少部分地容纳在第二通道14中，在收缩位置(见图4)上基板上容纳在第二通道14中，使得突出部20在该收缩位置上隐藏于第二通道14内。

因此，第二通道14具有两个通道壁，内通道壁14’和外通道壁14”，与突出部20相接触，从而引导突出部20旋转和位移。

优选地，第一和第二密封垫片24、25设置在突出部20中，以便在突出部20和内外通道壁14’、14”之间提供水密性接触。第一和第二密封垫片24、25以合适的密封材料有利地进行成型(overmolded)。

可选地，提供一种止动器装置(未示出)。该止动器装置被配置为限制突出部20绕开口12以预定角度旋转。

这种构造允许两个阶段的清洁，其中在第一阶段中，清洗液排出与突出部20旋转相结合以去除强力附着的异物，在第二阶段中，仅排出清洗液以洗去所去除的异物。

可选地，第一清洁阶段在突出部20到达伸展位置之前结束。换言之，突出部20的旋转在突出部20从收缩位置向伸展位置移动的过程中被中断，同时突出部20继续伸展直到达到伸展位置。

从图6中可以很好地看出，卡扣配合装置17设置在外壳11中。所述卡扣配合装置17被配置为将清洁装置10卡扣配合到光学传感器外壳3。

在本实施例中，所述卡扣配合装置17由一对连接夹17’和定位突起17”组成，所述定位突起17”辅助清洁装置10相对于光学传感器1正确定位，并避免清洁装置10和光学传感器外壳3的相对旋转。

根据本发明的第二个方面，提供一种用于车载光学表面的清洁系统。所述清洁系统包括清洗液供给装置，用以将清洗液供应至清洁装置的流体入口以便清洁光学表面。所述清洗液供给装置包括清洗液贮存器、泵以及将所述清洗液贮存器、所述泵和所述清洁装置相互连接的清洗液导管。

当车辆使用者启动清洁系统时，通过可编程电子装置的实现的、与泵电气连通的控制单元被配置或被编程用以实施一个清洁循环，其中，将泵启动以将清洗液从清洗液贮存器泵送到清洗液导管，从而产生通过流体入口13引入到清洁装置10的清洗液水流。

清洗液水流通过流体入口13进入清洁装置10，并被引导穿过第二通道14到第一通道23。该清洗液水流撞击多个叶片27中的至少一个，使突出部20在第二通道14内旋转。

清洗液尚未通过至少一个流体排出口22排出到光学表面2上，因为突出部20仍容纳在第二通道14内。因此，突出部20已经开始在第二通道14内旋转，但由于将突出部20向收缩位置偏置的弹簧15，突出部20还未开始从收缩位置到伸展位置的位移。

随着越来越多的清洗液被送入清洁装置10中，第一通道23内清洗液的压力增加，直到其达到克服弹簧15的弹力的预定阈值水平，从而突出部20开始位移。从此刻起并且直到突出部20到达伸展位置，突出部20进行旋转和位移的组合运动。一旦所述至少一个流体排出口22从外壳11突出，清洗液则通过所述至少一个排出口22开始排放到光学表面2上。

突出部20到达伸展位置时，清洗液水流不中断。因此，突出部20继续绕开口12旋转。

在清洁循环结束时所述泵被停用，由此中断清洗液水流。因而，首先，随着清洗液水流在第一通道23内放慢速度，突出部20的旋转逐渐停止，其次，第一通道23内清洗液的压力降低，直到其下降到低于预定阈值水平。此时，弹簧15促使突出部20返回到收缩位置，将突出部20隐藏在外壳11中。

由于突出部20隐蔽于外壳11内，由突出部20的内壁21保持在伸展位置上的清洗液的量得以释放。

虽然本文中仅公开了几个实施例，但也可以有其它的替代、修改、用途和/或其等同物。此外，所述实施例的所有可能的组合也都包括在内。因此，本发明的范围不应受具体实施例的限制，而应通过对所附权利要求进行合理解读来确定。

与说明书附图相关的并位于权利要求中的括号内的附图标记仅仅为了尽量增加权利要求的可理解性，不应理解为对权利要求范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于清洁车载光学表面的清洁装置(10)，其特征在于，包括：外壳(11)，所述外壳(11)包括：

开口(12)，被配置为匹配光学表面(2)；

流体入口(13)，被设置为吸入清洗液；

至少一个流体排出口(22)，被设置为将清洗液排出到所述光学表面(2)上；和

第一通道(23)，与所述流体入口(13)和所述至少一个流体排出口(22)流体连通，以将所述清洗液从所述流体入口(13)向所述至少一个流体排出口(22)引导；

其中，所述外壳(11)还包括突出部(20)，所述突出部(20)围绕所述开口(12)并限定围绕所述开口(12)的内壁(21)。

2.根据权利要求1所述的清洁装置(10)，其特征在于，所述至少一个流体排出口(22)设置在所述突出部(20)的内壁(21)中。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的清洁装置(10)，其特征在于，所述突出部(20)能够绕所述开口(12)旋转。

4.根据权利要求3所述的清洁装置(10)，其特征在于，所述第一通道(23)被配置为与所述清洗液配合以将所述突出部(20)绕所述开口(12)旋转。

5.根据权利要求3或4所述的清洁装置(10)，其特征在于，所述突出部(20)还包括多个叶片(27)，所述叶片(27)被设置为与所述清洗液配合以将所述突出部(20)绕所述开口(12)旋转。

6.根据权利要求3至5中的任一项所述的清洁装置(10)，其特征在于，还包括止动器装置，所述止动器装置被设置成限制所述突出部(20)绕所述开口(12)以预定角度旋转。

7.根据权利要求3至6中的任一项所述的清洁装置(10)，其特征在于，所述第一通道(23)设置在所述突出部(20)中，其中所述外壳(11)还包括第二通道(14)，所述第二通道(14)与所述流体入口(13)和所述第一通道(23)流体连通，以引导所述清洗液穿过其中，其中所述第二通道(14)被配置为引导所述突出部(20)旋转运动。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的清洁装置(10)，其特征在于，所述突出部(20)被配置为在收缩位置和伸展位置之间移动，使得所述突出部(20)在所述收缩位置上隐藏于所述外壳(11)内。

9.根据权利要求8所述的清洁装置(10)，其特征在于，还包括偏置装置，所述偏置装置被配置为将所述突出部(20)向所述收缩位置偏置并被设置成使得所述偏置装置阻止所述突出部(20)从所述收缩位置向所述伸展位置移动，直到所述第一通道(23)内清洗液的压力超过预定阈值水平。

10.根据权利要求9所述的清洁装置(10)，其特征在于，所述偏置装置包括弹簧(15)，所述弹簧(15)具有第一端和第二端，所述第一端与部分所述突出部(20)邻接并且所述第二端与所述外壳(11)的抵接部邻接。

11.根据权利要求10所述的清洁装置(10)，其特征在于，所述外壳的抵接部为与所述外壳(11)形成一体的抵接装置(16)，固定地连接到所述外壳(11)或可拆卸地连接到所述外壳(11)。

12.根据权利要求7至11中的任一项所述的清洁装置(10)，其特征在于，所述第一通道(23)设置在所述突出部(20)中，其中所述外壳(11)还包括第二通道(14)，所述第二通道(14)与所述流体入口(13)和所述第一通道(23)流体连通，以引导所述清洗液穿过其中，并且其中所述第二通道(14)被配置为引导所述突出部(20)在所述收缩位置和所述伸展位置之间移动。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的清洁装置(10)，其特征在于，所述外壳(11)还包括连接装置，所述连接装置被配置为将所述清洁装置(10)可拆卸地连接到光学表面(2)。

14.一种用于车载光学表面的清洁系统，其特征在于，包括清洗液供给装置，用以将清洗液供应至权利要求1-13中任一项所述的用于清洁光学表面(2)的清洁装置(10)的流体入口(13)，其中所述清洗液供给装置包括清洗液贮存器、泵以及将所述清洗液贮存器、所述泵和所述清洁装置(10)相互连接的清洗液导管。

15.一种车载光学传感器(1)，其特征在于，包括光学表面(2)、被配置为安装到车辆外表面的光学传感器外壳(3)和权利要求1-13中任一项所述的用于清洁光学表面(2)的清洁装置(10)，其中所述清洁装置(10)被安装到所述光学传感器外壳(3)。