CN105499183B - 用于清洁机动车辆驾驶辅助摄像头的装置 - Google Patents

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Abstract

一种清洁装置(1)，用于清洁机动车辆摄像头(2)的透镜(8)，该透镜设计为沿纵向光轴捕获图像，所述清洁装置包括清洁头部(4)，其相对于摄像头(2)设置在固定位置中，且具有环形的总体形状，其轴线与透镜的轴线重合。清洁头部(4)包括内环形壁(16)，该内环形壁沿光轴设置在透镜后方且承载朝向透镜取向的清洁器件(20、36)。头部(4)的内环形壁(16)装备有多个喷嘴(32)，清洁流体能够经由所述喷嘴去往透镜(8)。本发明特别地可应用于定位在车辆后部的倒车摄像头的清洁，该倒车摄像头取向为捕获延伸到车辆后方的道路场景的图像。

Description

用于清洁机动车辆驾驶辅助摄像头的装置
技术领域
本发明涉及驾驶辅助的领域，特别是一些车辆上安装的摄像头的领域。更具体地，本发明涉及用于清洁这样的驾驶辅助摄像头、以便优化提供给司机的信息的质量的装置。
背景技术
现今一些机动车辆装配有图像捕获器件，特别是摄像头，以便辅助司机，特别是在停车和/或倒车操作中。图像捕获器件获得的图像越清楚，提供给司机的信息将越有用。
发明内容
本发明落入该背景，且具有提出一种特别有效的摄像头清洁装置的目的。为此，本发明的一个主题是一种清洁装置，用于清洁设计为沿纵向光轴捕获图像的机动车辆摄像头的透镜，其中，存在承载清洁器件的承载头部，其至少部分地围绕摄像头定位，且设置为使得，在相对于摄像头固定的位置中，头部的该部分沿光轴定位在透镜后方，且有利地，定位在在摄像头的视野之外。
这里“在透镜后方”是指一种位置，在该位置中，在光轴上，头部的在透镜后方的该部分定位在透镜和透镜捕获的道路场景之间。此外，清洁装置的位置“在摄像头视野之外”是指，清洁装置在透镜后方的那部分没有妨碍摄像头捕获车辆周围的道路场景的元素，从而提供给司机的驾驶辅助信息是可靠且有用的，特别是因为其由于根据本发明的清洁器件的规则使用而非常清晰。
清洁头部相对于摄像头固定的事实简化了没有移动部件的清洁装置的结构。由此，当将清洁装置安装在机动车辆中时，该装置的体积容易考虑，且制造的简易性和装置的长期可靠性相对于现有系统被改善。
根据本发明的一个优选实施例的特征，透镜由具有圆形横截面的物体承载，且承载清洁器件的承载头部具有环形总体形状，该形状与物体的圆形形状互补，从而其可围绕透镜定位。承载清洁器件的承载头部相对于摄像头的物体设置，从而纵向地限定头部的轴线与摄像头的轴线重合，特别是与由透镜限定的光轴重合。头部此外包括内环形壁，所述内环形壁承载清洁器件且设置为所述清洁器件朝向透镜取向。
还可将承载清洁器件的承载头部设置为包括至少两个不同的部件，这些部件是形成基部且具有的尺寸能围绕摄像头的物体定位的环形第一部件，以及用作用于清洁器件的支撑件的第二部件。第二部件设置为使得，清洁器件在透镜后方纵向地定位，且朝向透镜取向。
根据本发明一个特定实施例专有的一组特征，单独或结合地考虑，由头部承载的清洁器件包括喷洒喷嘴类型的喷洒器件，其能够将清洁液体喷洒到透镜上。头部的内环形壁则可设置有多个喷洒喷嘴，其能够形成喷洒喷嘴类型的器件，且清洁液体能够经由所述喷洒喷嘴去往透镜。在该情况下，清洁头部还设置为还包括内液体流通管，其形成在头部的厚度中以服务每个喷嘴并连接至至少一个水供应管道。该第一实施例中的装置的一个特定设置使得，内环形壁平行于环形头部的轴线，喷嘴通过孔形成，该孔敞开到内环形壁上，且从内液体流通管延伸，每个孔相对于内环形壁的法线、沿头部的围绕物体设置的那部分的方向倾斜，以便允许液体朝向纵向地定位在所述喷嘴前方的透镜喷射。
还可将清洁头部设置为包括两个直径上相对的水入口，结合或并非结合地，清洁头部设置为包括排放槽，该槽从内壁朝向头部外侧径向地延伸，在头部相对于摄像头固定的位置中，所述槽垂直地设置在头部的底部处。
根据本发明一个特定实施例专有的一组特征，单独或结合地考虑，由头部承载的清洁器件包括用于对透镜除冰的除冰器件。在该情况下，除冰器件可设置为包括加热元件，其定位在头部的内壁上，还可将该加热元件设置为包括围绕内壁的周边设置的环。加热元件可连结至内壁或与内壁模制。头部设置为包括孔洞，所述孔洞能够接收控制缆线，从而用于控制这些除冰器件的命令可被传送。
此外，两个实施例的特征可被组合，使得由头部承载的清洁器件包括分开地设置在头部的内环形壁上的加热元件和喷洒喷嘴。更具体地，焊接或连结的喷洒喷嘴和加热元件围绕头部的内环形壁的整个周边交替地定位。
本发明还涉及一种机动车辆，其包括如前所述的摄像头清洁装置。
在本发明的一个优选实施例中，可被所述清洁装置清洁的摄像头是倒车摄像头，其定位在车辆的后部处，且取向为捕获延伸到车辆后方的道路场景的图像。因此，本发明在机动车辆停车辅助的领域中找到了特别有利的应用，但并非只在该领域中。
附图说明
通过说明书和附图，本发明的其他特征和优势将更清晰地显示，其中：
图1是根据本发明第一实施例的清洁装置的四分之三前视透视图，其绘制有分解的清洁头部和摄像头；
图2是图1的清洁装置的四分之三前视透视图，此时其被组装；
图3是图2的装置的纵剖面视图；
图4是根据第一实施例的变化例的清洁装置的俯视透视图；
图5是根据本发明第二实施例的清洁装置的四分之三前视透视图，其绘制为已被组装；第二实施例与第一实施例不同之处特别在于，由头部承载的清洁器件在该情况下是加热器件而不是喷洒器件；
图6是图5的装置的纵剖面视图。
具体实施方式
根据本发明的清洁装置1特别包括摄像头2和承载头部4，该承载头部4承载清洁器件6，摄像头和头部这两个元件相对于彼此固定。摄像头2形成捕获位于车辆周围任何地方的道路场景的图像的器件，且有利地，是在车辆后方的场景，以便当司机倒车时为他提供信息。
倒车摄像头2固定到车辆的结构元件，例如在后保险杠附近。在一个纵向端部处，在该例子中为面朝车辆后方的端部，其包括物体7，该物体用具有圆形横截面的柱体形式，且在其自由端处具有透镜8，所述透镜需要以规定的规律间隔被清洁，或在每次使用倒车摄像头之前被清洁。有利的设计是将摄像头和清洁头部设计为安装在机动车辆的结构中，以使得允许图像捕获的摄像头端部尽可能靠近车辆的外部车身定位，以便获取道路场景的尽可能宽的图像。
承载清洁器件的头部4包括至少一个环形第一部件10，该第一部件10形成基部且其内直径大体大于物体7外直径，以及包括同样是环形的第二部件12，该第二部件12形成用于清洁器件的支撑件，且在此具有的直径略微小于基部10直径。当头部绕透镜固定地安装时，第一部件绕物体定位，第二部件纵向地定位在透镜后面。清洁器件朝向透镜取向。
头部的第二部件12，其用作用于清洁器件的支撑件，该第二部件12在一个端部处经由远端面14被纵向地界定，该远端面14朝向车辆外侧取向。远端面14在此示出为平面的，但应意识到，其可以具有不同形状，特别是为了能适应在摄像头周围的车辆结构中的空间，且与车辆的外车体齐平。
第二部件12此外在透镜的直接周围由内环形壁16横向地界定。在所示各实施例中，可以看出，内环形壁16承载透镜清洁器件，而控制这些清洁器件的器件连接在清洁头部的外侧。
如前所述，承载清洁器件的头部4相对于摄像头固定。可设置在摄像头和清洁头部之间的协作固定器件，例如使用在图4中可见的紧固螺钉来设置。还可将头部4设置为固定到车辆的结构元件，有利地，该结构元件与固定有摄像头2的相同。应意识到，当头部和摄像头处于组装位置时，重要的是，首先，清洁器件朝向透镜取向，以便当开启时在其上具有效果，其次，这些清洁器件和承载它们的内环形壁16不位于摄像头的区域中。
头部相对于摄像头的位置可限定为遵守本发明期望的位置，特别是如图3所示。在图3中垂直于光轴且标记为P的垂直且横向的平面中的投影中，内环形壁围绕透镜，而纵向地，内环形壁与透镜大体齐平，在透镜后方，这意味着在摄像头拍摄的道路场景和透镜之间。
根据各实施例，其中两个实施例通过后面的例子示出，清洁器件的类型以及承载它们的内环形壁的倾斜度可变化，以确保清洁器件在透镜上有良好效果。
在第一实施例中，特别如图1至4所示，由头部的内环形壁16承载的清洁器件包括喷洒器件20，其是喷洒喷嘴的类型，能够将流体喷洒到透镜上，该流体可特别是清洁液体或加压的空气。
因此头部4包括领圈22，该领圈22纵向地跨过第一和第二部件延伸，且其中穿孔有内部流体流通管24，所述内部流体流通管24在头部的厚度中绕其轴线沿环形延伸。所述管设置为使得，在一方面，从其露出的是至少一个外径向孔26，水供应管道28经由领圈的突出凸起29连接至外径向孔26，该突出凸起29允许管道被连接而无需该管道搁置抵靠清洁头部，另一方面，从其露出的是多个内径向孔30，所述内径向孔30在相反端部处敞开到内环形壁，由此在头部的该内环形壁16上形成多个喷嘴32，该多个喷嘴32形成喷洒喷嘴类型的喷洒器件。清洁液体或空气能够经由这些喷嘴去往透镜。
喷洒喷嘴32有利地设置在头部的整个周边上。这些喷嘴设计为均匀分布，喷嘴的数量和喷嘴之间的间隔留给制造商决定。喷嘴绕清洁头部的轴线以圆形设置在内环形壁16上，喷嘴32和内环形壁16设置为使得，喷嘴被取向为使它们以朝向头部内侧(即，朝向环形清洁头部的轴线)的横向分量和以朝向形成基部的清洁头部的第一部件的纵向分量喷射液体。根据所示实施例，内环形壁平行于环形头部的轴线，形成喷嘴的内径向孔相对于内环形壁的法线、朝向绕物体设置的头部的基部倾斜，以便允许液体朝向头部内侧和朝向形成头部基部的第一部件喷射，从而被喷射的液体与在所述喷嘴前方纵向定位的透镜接触。
作为变体，如图4所示，清洁头部设置为包括两个清洁液体供应管道，所述两个清洁液体供应管道通过外径向孔分别连接至内管，所述供应管道在此径向相对。应意识到，在不偏离本发明背景的情况下，清洁液体供应管道的数量和其设置可不同，且具有单个供应管道和具有多个供应管道其实都是可行的。清洁液体供应管道在它们的相反端部处连接至由泵类型的装置加压的液体源，从而允许液体以可被喷洒喷嘴喷洒的足够压力到达。应意识到，在变化例中，管道和清洁头部内部的流通管可允许加压空气流通，而不是允许清洁液体流通，从而喷洒喷嘴能够喷射空气流，其吹力(blast)能够将透镜上的任何污物带走。
清洁头部还包括排放槽34，排放槽34从内壁朝向头部外侧径向地延伸。当清洁液体通过清洁器件喷洒时，该槽对于在重力下将这样的液体和从透镜移除的污物进行移除特别有用。为此目的，清洁头部需要相对于车辆结构定位，使得槽在头部之下垂直地定位，如可从图1、2和4看到的。
在图5和6所示的第二实施例中，由头部承载的清洁器件包括透镜除冰器件36，且更特别地包括加热元件，所述加热元件设置在清洁头部的内环形壁16上。
加热元件需要是柔性的，以便跟随内环形壁的曲率，且可以传统方式利用嵌入在柔性片中的高阻性电线构造，电线温度的增加由与清洁装置相关联的控制模块产生的命令控制。
该加热元件可设置为具有全向围绕内壁周边定位的环的形式，但应意识到，作为替代例，且特别是当在说明书中分别描述的两个实施例组合时，加热元件可以不连续地一件接一件地围绕内壁周边定位。在这两种情况下，形成除冰器件36的加热元件可在制造清洁头部之后的处理步骤中连结至内环形壁16，或可替换地并入到内环形壁中，同时清洁头部被模制。
在该第二实施例中，一内管也形成在清洁头部的厚度中，以便允许用于所述除冰器件的控制缆线38从装置外侧朝向内环形壁和加热元件穿过，缆线的相反端部连接至促动器(这里未示出)并通过控制模块控制。
现将特别依赖示出第一实施例的图1至4来描述根据本发明的清洁装置工作的方式。应意识到，无论是对应于第一实施例还是第二实施例的装置，都规定摄像头和清洁头部保持固定，装置的总体操作原理是没有差别的。
清洁头部4相对于摄像头和透镜8固定，从而其没有位于摄像头的视野中。头部由此没有妨碍图像捕获以及提供给司机的驾驶辅助的质量。
当检测到可能使用倒车摄像头的情况下，例如当离合器被接合时，或替代地当预设定的清洁间隔已经逝去时，控制模块产生清洁指令，且在该情况下经由一个或多个供应管道供应清洁液体到清洁头部的内回路。
在供应管道中的加压清洁液体通过内回路传播，以在每个清洁喷嘴处露出。限定每个喷嘴的孔的取向相对于光轴在清洁头部前方喷射液体，且使得其定心在该光轴上，以便充分地清洗透镜。清洁液体然后在重力下在清洁头部的厚度中径向制造的槽处进行排放，且液体的这种排放伴随有原来存在于透镜上的污物的排放。
应意识到，根据第二实施例的清洁装置的特征可与根据第一实施例的清洁装置的特征组合。由此可将除冰器件——特别是局部加热元件——设置为被连结在两个喷洒喷嘴之间，并且，与清洁装置相关联的控制模块设置为能够产生一种命令，即将清洁液体注射到水供应管道中的指令，或指示局部加热元件的温度增加的电命令，这取决于被检测的信息，诸如外部温度。命令可被同时产生，从而除冰和朝向透镜的喷洒同时发生，特别是如上所述如果被喷洒的流体是空气而非液体时，或它们可以时间上偏移的方式被产生。
应意识到，这样的组合可以是有利的，只要在喷洒喷嘴之间的附连至内壁的加热元件可用作如上所述的为透镜除冰的器件且还可作为使喷洒喷嘴自身变暖的器件以防止在这些喷嘴的出口处形成冰。
前述描述清晰地解释本发明如何使得可以实现其陈述的目的，且特别是其如何提出一种清洁装置，其中，头部能够正确地清洁摄像头(特别是倒车摄像头)的透镜，而一方面不需要用于驱动所述清洁头部朝向有效透镜清洁位置移动的附加驱动器件，另一方面不需要将清洁头部位于摄像头的视野中或妨碍图像捕获。
当然，各种改进可通过本领域的技术人员针对清洁装置做出，只要它们允许摄像头透镜用清洁头部清洁，该清洁头部通过允许其围绕透镜的尺寸而总是相对于光轴保持在透镜后方，但是没有位于摄像头的视野中。这样的特征组合意味着，透镜可通过一机构被清洁，该结构是不移动的，且因此可靠，但其永久位置对于图像捕获和对于提供给司机的驾驶辅助没有妨碍。上文已经详细描述的实施例对本发明没有限制。在任何情况下，本发明不限于在本文件中具体描述的实施例，且特别地扩展至任何等同方式和这些方式的任何技术上可行的组合。

Claims (17)

1.一种清洁装置(1)，用于清洁机动车辆摄像头(2)的透镜(8)，该透镜设计为沿纵向光轴捕获图像，所述清洁装置包括清洁头部(4)，所述清洁头部(4)相对于摄像头(2)设置在固定位置中，且具有环形的总体形状，所述清洁头部的轴线与透镜的轴线重合，所述清洁头部包括内环形壁(16)，该内环形壁沿光轴设置在透镜后方且承载朝向透镜取向的清洁器件(20、36)，其特征在于，所述清洁头部(4)的内环形壁(16)装备有多个喷嘴(32)，液体能够经由所述喷嘴去往所述透镜(8)，且其中，
所述清洁头部(4)还包括内液体流通管(24)，所述内液体流通管(24)形成在清洁头部的厚度内以服务每个喷嘴(32)并且连接至至少一个液体供应管道(28)，所述内液体流通管(24)在清洁头部(4)的厚度中绕所述清洁头部(4)的轴线沿环形延伸，
其中，所述清洁头部(4)包括排放槽(34)，所述排放槽(34)从内环形壁(16)朝向所述清洁头部的外侧径向地延伸，在清洁头部相对于摄像头(2)的固定位置中，所述排放槽在所述清洁头部的底部处垂直地定位。
2.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，清洁头部(4)包括至少环形的第一部件(10)，所述第一部件(10)形成基部且具有能围绕摄像头(2)定位的尺寸，以及包括第二部件(12)，所述第二部件(12)形成用于清洁器件(20、36)的支撑件，所述第二部件设置为使得所述清洁器件在透镜(8)后方沿光轴定位且朝向透镜(8)取向。
3.根据权利要求2所述的清洁装置，其特征在于，所述第二部件(12)具有的直径略小于所述第一部件(10)的直径。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的清洁装置，其特征在于，所述内环形壁(16)平行于所述清洁头部(4)的轴线，所述喷嘴(32)通过孔(30)形成，所述孔(30)敞开到内环形壁上，且相对于内环形壁的法线、沿清洁头部的围绕物体设置的那部分的方向倾斜，以便允许流体朝向纵向地定位在所述喷嘴前方的透镜(8)喷射。
5.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述喷嘴(32)从内液体流通管(24)延伸。
6.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述清洁头部(4)包括两个直径上相对的水入口。
7.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，由所述清洁头部(4)承载的所述清洁器件包括用于对透镜除冰的除冰器件(36)。
8.根据权利要求7所述的清洁装置，其特征在于，所述除冰器件包括定位在清洁头部的内环形壁(16)上的加热元件。
9.根据权利要求8所述的清洁装置，其特征在于，所述加热元件包括围绕内环形壁(16)设置的环。
10.根据权利要求8或9中的一项所述的清洁装置，其特征在于，所述加热元件连结至内环形壁(16)。
11.根据权利要求8或9中的一项所述的清洁装置，其特征在于，所述加热元件与内环形壁(16)模制。
12.根据权利要求7所述的清洁装置，其特征在于，所述清洁头部包括孔洞，所述孔洞能够接收用于操作所述除冰器件的控制缆线(38)。
13.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，由所述清洁头部(4)承载的所述清洁器件包括分开地设置在清洁头部的内环形壁(16)上的加热元件和喷嘴(32)。
14.根据权利要求13所述的清洁装置，其特征在于，连结的加热元件和喷嘴(32)围绕清洁头部(4)的内环形壁(16)的整个周边交替地布置。
15.根据权利要求13所述的清洁装置，其特征在于，焊接的加热元件和喷嘴(32)围绕清洁头部(4)的内环形壁(16)的整个周边交替地布置。
16.一种机动车辆，包括根据前述权利要求中的任一项所述的清洁装置(1)。
17.根据权利要求16所述的机动车辆，其特征在于，能够被所述清洁装置(1)清洁的摄像头(2)是倒车摄像头，其定位在车辆的后部处，且取向为捕获延伸到车辆后方的道路场景的图像。
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