CN105537171B - 用于清洁机动车驾驶辅助摄像机的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于使用清洁头(4)来清洁摄像机(2)的镜头(8)的清洁装置(1)，包括用于驱动摄像机或清洁头的驱动器件(6)，该驱动器件能产生清洁头相对于摄像机在被动位置和主动位置之间的相对位移，在被动位置中，清洁头定位在摄像机图像捕获域之外，在主动位置中，清洁头面向镜头延伸，以便允许清洁液体朝向所述镜头喷射。在清洁安装在机动车中的倒车摄像机的应用情况下，该装置尤其能发挥效用。

Description

用于清洁机动车驾驶辅助摄像机的装置
技术领域
本发明涉及驾驶辅助的领域，尤其涉及安装在一些车辆上的摄像机。更特别地，本发明涉及用于清洁这样的摄像机以优化提供给驾驶员的驾驶辅助信息的质量的装置。
背景技术
目前，一些机动车配备了图像捕获器件，特别是摄像机，用于尤其在驻车和/或倒车操纵中辅助驾驶员。将意识到，这些图像捕获器件获得的图像越清晰，提供给驾驶员的信息越有用。
发明内容
本发明在本上下文的范围之内，目的是提出一种特别有效的摄像机清洁装置。为此，本发明的一个主题是一种用于使用清洁头来清洁机动车摄像机镜头的清洁装置，其特征在于，其包括用于驱动摄像机或清洁头的驱动器件，该驱动器件能够产生清洁头相对于摄像机在被动位置和主动位置之间的相对纵向位移，在被动位置中，清洁头定位在摄像机图像捕获范围外，在主动位置中，清洁头面对镜头延伸，以允许清洁液体朝向所述镜头喷射。
在本发明的一个优选实施例中，清洁头或摄像机设置为一个相对于另一个沿纵向方向移动，即，大致沿摄像机的光轴移动。驱动器件布置成引起清洁头相对于摄像机的相对纵向位移，以使得在被动位置中，清洁头位于镜头的纵向前方，而在主动位置中，清洁头位于镜头后方，纵向远离摄像头。
此处“后”和“前”的含义是相对于摄像机的光轴和相对于图像捕获方向定义的位置。当摄像机是定位在车辆的后部处且面向为使得拍摄位于车辆后方的道路场景的倒车摄像机时，术语“后”意指清洁头定位得比摄像机更靠近车辆的后部，且将意识到，如果摄像机定位在车辆的前部，则术语“后”意指清洁头定位得比摄像机更靠近车辆的前部。
根据本发明的各个特征，单独或结合考虑：
-摄像机包括物镜，在所述物镜的端部处定位有镜头，且清洁头具有与所述物镜互补的形状，使得在所述被动位置中所述清洁头能定位在物镜的周围；所述清洁头具有的轴线与物镜的和镜头的轴线重合；
-摄像机的物镜具有圆形横截面，清洁头具有环形形状，该环形形状的尺寸能够适于重叠在物镜周围；
-液体供给管道被设置且连接至清洁头，所述清洁头还包括设置有多个喷嘴的内部面，在所述主动位置中，清洁液体能经由所述喷嘴离开所述清洁头去往透镜；
-该内部面相对于与环形清洁头轴线垂直的平面倾斜，使得所述喷嘴取向为朝向环形清洁头的轴线喷射液体。
根据另外一组特征，清洁装置包括引导装置，用于引导摄像机或清洁头的纵向位移。引导装置可由驱动器件支承，且可包括固定到驱动器件的杆和定位为从摄像机或从清洁头突出的套筒，所述杆能在所述套筒内滑动。
根据一系列有利的特征，单独或彼此结合或与上述特征结合进行考虑，还可设置为驱动清洁头或摄像机的驱动器件是液压的。在该情况下，驱动器件包括腔室，在第一口和第二口之间流通的液体的压力的作用下，固定到摄像机或清洁头的活塞能在所述腔室中滑动，所述第一口和第二口形成在所述腔室中，所述活塞通过容纳在所述腔室中的弹簧而回复到其位置。第一口可连接至液体供给管道，第二口连接至另一供给管道，该另一供给管道连接至清洁头的另一端。有利的是向活塞施加压力并使摄像机或清洁头位移的液体是随后用于清洁镜头的清洁液体。
在本发明的一个优选实施例中，驱动器件固定到摄像机，所述摄像机能跟随由所述驱动器件产生的位移，而所述清洁头保持固定。但是，应意识到，也可以这样布置：驱动器件固定到清洁头，所述清洁头能跟随由所述驱动器件产生的位移，而摄像机保持固定。
本发明还涉及一种包括如前所述的摄像机清洁装置的机动车。
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机是倒车摄像机，其定位在车辆后部且取向为捕获延伸到车辆后方的道路场景的图像。因此，本发明在机动车停车辅助领域中找到特别有利的应用，但并不是排他的。
在清洁装置设置为摄像机相对于清洁头移动的情况下，清洁头相对于机动车的结构固定使得其与车辆的外部车体大致齐平。摄像机则在被动位置和主动图像捕获位置之间移动，在被动位置中，摄像机从清洁头回退，在主动图像捕获位置中，位于摄像机端部处的镜头也与外部车体齐平。
本发明最后涉及一阵用于清洁机动车摄像机的方法，在该方法中，所述摄像机被来自清洁头的喷射液体清洁，且在所述方法中，首先，生成位移指令，以使摄像机或清洁头从被动位置移动到主动位置，在被动位置中，清洁头在摄像机的范围外，在主动位置中，清洁头面对摄像机，然后生成喷射指令，以当该清洁头处于所述主动位置时，使清洁头喷射液体。
根据该方法的一个有利特征，可设置为位移指令和喷射指令由使清洁液体在液压回路中流通的同一指令完成，所述同一指令相继地使摄像机或清洁头移动，随后使定位在液压回路端部处的清洁头喷射液体。
附图说明
通过说明书和附图，本发明的其他特征和优势会更加清晰明显，在图中：
图1是根据本发明的清洁装置的四分之三前透视图，其处于被动位置，在该被动位置中，装置的清洁头定位在该装置的摄像机周围，以便不会妨碍摄像机捕获图像；
图2是图1的清洁装置的四分之三后透视图，这次清洁装置处于主动位置，在该主动位置中，清洁头能把液体喷射到摄像机的镜头上；
图3和4是清洁头及其包括的喷洒喷嘴的细节透视图，分别为处于图1的被动位置中和图2的主动位置中；以及
图5和6是前述清洁装置的侧视图，其中，允许清洁头移动的活塞以虚线的方式可见，图5示出处于图1的被动位置中的装置，而图6示出处于图2的主动位置中的装置。
具体实施方式
根据本发明的清洁装置1特别地包括摄像机2和清洁头4，以及平移驱动器件6，该平移驱动器件6能够产生摄像机产生相对于清洁头在被动位置(图1中可见)和主动位置(图2中可见)之间的相对位移，在被动位置中，清洁头缩回在摄像机周围，以便不妨碍图像的捕获，在主动位置中，清洁头远离摄像头，使得其面对镜头延伸并允许镜头清洁的功能。
在下文所述实施例中，驱动器件6直接连接到摄像机，使得通过移动摄像机来产生摄像机和清洁头之间的相对位移。在该实施例中，有利的是将摄像机和清洁头安装在车辆结构中，以使得当摄像机要捕获道路场景的图像时(在该情况下为当清洁装置处于被称为被动位置的位置时)，摄像机的允许图像捕获的端部和清洁头的面朝车辆外部的面定位为与车辆的外部车体大致齐平。
摄像机2形成捕获道路场景的图像的器件，所述道路场景位于车辆周围任何地方，有利地在车辆后方，以在驾驶员倒车时为驾驶员提供信息。摄像机在一个纵向端部处(在该情况下为面朝车辆后部的端部)包括物镜7，所述物镜7采取具有圆形截面的圆柱体的形式，且所述物镜在其自由端部处具有镜头8，该镜头8以规定的规则间隔或在每次使用倒车摄像机之前需要被清洁。
摄像机还包括安装板10，安装板10用于连接定位在驱动器件6的输出端处的平移驱动轴12。驱动轴因而固定到摄像机，且驱动轴的纵向平移运动生成摄像机的相应纵向运动。
如可在图1和2中看到的，摄像机还包括至少一个套筒14，所述套筒14定位为从摄像机侧向地突出，以具有纵向延伸的孔来接收固定到驱动器件的引导杆16。同样可设置由车辆结构支承的互补纵向引导器件(在此未示出)，以便当摄像机纵向移动时支承摄像机的重量。
清洁头4具有环形形状，其轴线与摄像机物镜的轴线重合，且其内直径稍大于物镜7的外直径，使得在被动位置中清洁头能围绕物镜，在该被动位置中，清洁头缩回且绕物镜定位，从而不会位于摄像机的图像捕获域内(在镜头前方)。
清洁头具有外纵向端面17和内纵向端面18，外纵向端面17朝向车辆外部取向，内纵向端面18沿多个图中所选择的任意方向朝向车辆前部取向，且当装置处于图2中可见的所谓主动位置中时面向摄像机。
此处外端面被描绘为平的，但将意识到，外端面在清洁功能中不起作用，且因此，它可具有不同形状，特别地以适配摄像机周围的车辆结构中的空间且与车辆的外部车体齐平，和/或允许清洁头在所允许的空间内进行最大可能量的行程。
内纵向端面18包括喷洒喷嘴20，所述喷洒喷嘴20绕清洁头的周缘布置。喷嘴以规则间隔布置，喷嘴的数量和每个喷嘴之间的间距留给制造商决定。喷嘴以绕清洁头轴线的圆形布置，将意识到，喷嘴形成的圆形具有的直径大于镜头的直径，这是因为支承它们的清洁头的内表面能够在支承镜头的物镜周围采取被动位置。因此，喷嘴和内表面布置为使得，当装置处于主动位置时，喷嘴取向为向内喷射液体，即朝向环形清洁头的轴线喷射液体。根据所述实施例，所述内部面包括相对于与环形清洁头的轴线垂直的平面倾斜的平面，因而形成锥形部分，且喷嘴布置为使得它们垂直于内部面喷射液体。
平移驱动器件6能使摄像机远离或靠近清洁头移动。现在将描述一个特别有利的实施例，其中，驱动器件是液压的，且其中，清洁液体还用作液压系统的加压液体。这些驱动器件的其他可行实施例将作为替代例在下文中详述。
在所述情况下，驱动器件尤其包括腔室22，活塞24能在腔室22中滑动，活塞24固定至连杆，该连杆形成上述的平移驱动轴12。
腔室22包括中空圆柱体，由圆形壁25形成，且由面朝摄像机的被称作近壁26的第一壁以及被称作远壁28的第二壁纵向地界定。近壁26在其中心处穿孔，用于让将摄像机连接到容纳在腔室内的活塞的连杆12穿过。在近壁中的开口和连杆之间设置密封器件，从而不允许存在于腔室中的液体逃逸。活塞24被容纳在腔室中且具有碟形件的形式，该蝶形件的尺寸与圆形壁的尺寸互补，稍微小于圆形壁的尺寸，以便允许活塞在腔室内滑动，但是液体不能在活塞和圆形壁之间流通。
图5和6中可见的螺旋弹簧类型的弹簧30定位在远壁28和活塞的面朝该远壁的面31之间。弹簧被加载为使得其趋于朝向近壁推动活塞。
例如，如可在图1和2中看到的，两个管道连接到驱动器件的腔室22。第一管道32，被称作腔室液体供给管道，在第一孔33处敞开到腔室中，所述第一孔33制造在腔室的圆形壁上且定位在近壁附近。第二管道34，被称作清洁头液体供给管道，在第二孔36处将该清洁头连接到腔室，该第二孔36同样制造在腔室的圆形壁上，与第一孔纵向地对齐且大致定位在腔室的中部。
如前文已经提到的，驱动器件还包括引导杆16，引导杆16从腔室的近壁纵向突出地延伸，且其具有的直径使得该杆可被容纳在固定到摄像机的套筒中。该杆的纵向尺寸使得无论装置处于主动位置或者被动位置，其都不能从套筒脱离。该纵向尺寸将特别地根据活塞在驱动器件腔室中的行程来计算。
特别地参考图1和5，首先将描述处于被动位置中的本发明清洁装置。在该被动位置中，清洁头4绕摄像机物镜7定位，且从镜头8回退，以便不会位于摄像机的视野内。因而清洁头不会有损于图像捕获的质量以及提供给驾驶员的驾驶辅助。
容纳在腔室22内的弹簧30将活塞24推动到第一极限位置，在该第一极限位置中，活塞尽可能靠近近端壁。在该第一极限位置中，活塞根据附图中任意选择的方向尽可能远离后部，且通过驱动轴12和连接板10固定至活塞的摄像机因而也尽可能远离后部，摄像机的物镜和位于物镜端部的镜头被推到由清洁头的环形形状限定的壳体内，与安装有该装置的车辆车体齐平。
如果通过第一孔33注射到腔室22中的液体不能产生足够压力使活塞抵抗弹簧30的回复力而移动，则被动位置是稳定的。
特别地，现在将在图2和6图解的辅助下描述清洁装置的使其清洁装置移动到主动位置。
当检测到可能使用倒车摄像头的情况时，例如，当离合器接合时或替代地当规律的清洁之间的规定时间段已经逝去时，控制模块利用供给管道32使液体经由第一孔33被送到腔室22。液体通过填充腔室而在活塞24上产生压力，并沿着使活塞远离近壁的方向推动活塞。根据图中所选的取向，活塞朝向腔室前部的纵向移动导致摄像机2朝向车辆前部的同时移动，脱离自身保持固定的清洁头4。
液体推靠活塞，压缩弹簧30，且在近壁26和移动活塞之间，腔室填充有液体的部分并继续增加，至少直到液体到达第二孔36。然后液体能经由该第二口排出。当存在于腔室中的液体通过第二孔被部分地排放时，活塞24自身处于在，一方面，由弹簧30施加的压力与，另一方面，由一定数量的水施加的压力之间的均衡位置，该一定数量的水关于经由第一口进入的液体和经由第二口离开的液体平衡。活塞趋于返回到其初始位置，并迫使液体经由第二口排放，经由供给管道朝向清洁头驱赶液体。通过该活塞回复作用而施加到供给管道34中的液体的压力使液体在喷洒喷嘴20的出口处以足够的速度喷出，以清除污垢以及正确地清洁镜头8。
将注意到，有利地，根据所述实施例，将喷射到镜头上的清洁液体之前被用作用来调节液压以便引起摄像机和清洁头的相对位移以及以便使清洁装置从被动位置进入到主动位置的液体。因而，同一液体首先被用作加压液体，随后当其液压调节动作已经允许清洁装置定位在希望的主动位置时，用作在清洁头处朝向镜头喷出的清洁液体，所述清洁头位于液压回路的端部处，清洁液体在所述液压回路中流通，且其相继通过驱动器件的腔室和清洁头。
当清洁装置返回到被动位置时，特别地使得摄像机能够捕获图像而清洁头不在视野范围内，控制模块生成切断液体至腔室的供给的指令。弹簧30则将活塞24推到其抵靠近壁26的初始位置中，经由第一口将存在于腔室中的液体的其余部分排出，使得液体留存在供给管道内，准备好当清洁装置需要再次移动到主动位置时立即使用。活塞回复到其抵靠近壁的原始位置引起摄像机同时朝着清洁头移动。
上述描述清楚地解释了本发明如何能够实现所述目标，尤其是提供一种清洁装置的目标，其中，清洁头能正确地清洁摄像机的镜头，所述摄像机特别是倒车摄像机，同时建立一被动位置，在该被动位置，该清洁头不会妨碍摄像机捕获图像，清洁装置需要允许从该被动位置到主动清洁位置的有利转换容易地且以最小运动实现。
当然，本领域技术人员可对已经通过非限制性例子描述的清洁装置的结构进行各种改动，只要允许用于辅助驾驶车辆的图像捕获摄像机相对于清洁头的相对位移，以从被动位置(在被动位置中，清洁头和摄像机组合在一起)移动到主动位置(在主动位置中，清洁头和摄像机彼此分离)，从而帮助液体从清洁头朝着摄像机的镜头喷射。上文已详细描述的实施例不会对本发明加以限制。在任何情况下，本发明必须不限于本文具体描述的实施例，且特别地扩展至所有等同方式以及这些方式的任何技术上可行的组合。
因此，提供了尚未描绘的替代实施例，这些实施例中的一些上文已经描述，但是该列表不以任何方式穷举：
-驱动器件设置为包括电马达，该电马达带来摄像机和清洁头的相对平移移动，同时当装置处于主动位置时，独立的供给回路将清洁液体供应到清洁头；
-驱动器件的驱动轴可设置为固定到清洁头而不是摄像机，活塞的和驱动轴的纵向平移运动设置为产生清洁头的相应纵向运动。应意识到，在这种情况下，不是寻求朝向后部纵向地移动摄像机，而是清洁头将纵向向前移动，具有同样的最终目标：使清洁头从摄像头上移开，并允许清洁液体从清洁头的喷洒喷嘴朝向摄像机镜头喷射；
-启动清洁摄像机镜头的条件可设置为不同的，特别地，在车辆后风挡被清洁的同时，液体朝向清洁头运输。

Claims (20)

1.一种用于使用清洁头(4)来清洁机动车摄像机(2)的镜头(8)的清洁装置(1)，其特征在于，所述清洁装置(1)包括用于驱动摄像机或清洁头的驱动器件(6)，所述驱动器件(6)能够产生清洁头(4)相对于摄像机(2)在被动位置和主动位置之间的相对纵向位移，在被动位置中，清洁头定位在摄像机图像捕获域之外，在主动位置中，清洁头面对镜头延伸，以便允许清洁液体朝着所述镜头喷射，
其中，所述摄像机(2)包括物镜(7)，所述镜头(8)定位在所述物镜(7)的端部处，且在于，所述清洁头(4)具有与所述物镜互补的形状，使得在所述被动位置中所述清洁头能定位在物镜的周围，所述清洁头具有的轴线与所述物镜的和所述镜头的轴线重合。
2.如权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述驱动器件(6)布置成引起清洁头(4)相对于摄像机(2)的相对纵向位移，以使得在被动位置中，清洁头位于镜头(8)的纵向前方，而在主动位置中，所述清洁头位于镜头后方，纵向远离镜头。
3.如权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，摄像机(2)的物镜(7)具有圆形横截面，且在于，清洁头(4)具有环形形状，该环形形状的尺寸能够适于重叠在物镜周围。
4.如权利要求3所述的清洁装置，其特征在于，其包括连接至清洁头(4)的液体供给管道(34)，所述清洁头还包括设置有多个喷嘴(20)的内纵向端面(18)，在所述主动位置中，清洁液体能经由所述喷嘴离开所述清洁头去往所述镜头(8)。
5.如权利要求4所述的清洁装置，其特征在于，所述内纵向端面(18)相对于与环形清洁头的轴线垂直的平面倾斜，使得所述喷嘴(20)取向为朝向环形清洁头(4)的轴线喷射液体。
6.如前述权利要求中任一项所述的清洁装置，其特征在于，其还包括引导装置(14，16)，用于引导摄像机(2)或清洁头(4)的纵向位移。
7.如权利要求6所述的清洁装置，其特征在于，所述引导装置(14，16)由驱动器件(6)支承。
8.如权利要求7所述的清洁装置，其特征在于，所述引导装置包括固定到所述驱动器件(6)的杆(16)和定位为从摄像机(2)或清洁头(4)突出的套筒(14)，所述杆能在所述套筒内滑动。
9.如权利要求1至5中任一项所述的清洁装置，其特征在于，所述驱动器件(6)固定到摄像机(2)，所述摄像机(2)能够跟随由所述驱动器件(6)产生的位移，而所述清洁头(4)保持固定。
10.如权利要求1至5中任一项所述的清洁装置，其特征在于，所述驱动器件(6)固定到清洁头(4)，所述清洁头(4)能够跟随由所述驱动器件(6)产生的位移，而所述摄像机(2)保持固定。
11.一种用于使用清洁头(4)来清洁机动车摄像机(2)的镜头(8)的清洁装置(1)，其特征在于，所述清洁装置(1)包括用于驱动摄像机或清洁头的驱动器件(6)，所述驱动器件(6)能够产生清洁头(4)相对于摄像机(2)在被动位置和主动位置之间的相对纵向位移，在被动位置中，清洁头定位在摄像机图像捕获域之外，在主动位置中，清洁头面对镜头延伸，以便允许清洁液体朝着所述镜头喷射，
其中，用于驱动清洁头(4)或摄像机(2)的所述驱动器件(6)是液压的，所述驱动器件(6)包括腔室(22)，在第一孔(33)和第二孔(36)之间流通的液体的压力的作用下，固定到摄像机(2)或清洁头(4)的活塞(24)能在所述腔室(22)中滑动，所述第一孔(33)和第二孔(36)分别形成在所述腔室内，所述活塞通过容纳在所述腔室中的弹簧(30)而回复到其位置。
12.如权利要求11所述的清洁装置，其特征在于，所述第一孔(33)连接至一液体供给管道，且在于，所述第二孔(36)连接至另一供给管道(34)，该另一供给管道(34)连接至清洁头(4)的另一端。
13.如权利要求11和12中任一项所述的清洁装置，其特征在于，向活塞(24)施加压力并使摄像机(2)或清洁头(4)位移的液体是能够用于清洁镜头(8)的清洁液体。
14.如权利要求11或12所述的清洁装置，其特征在于，所述驱动器件(6)固定到摄像机(2)，所述摄像机(2)能够跟随由所述驱动器件(6)产生的位移，而所述清洁头(4)保持固定。
15.如权利要求11或12所述的清洁装置，其特征在于，所述驱动器件(6)固定到清洁头(4)，所述清洁头(4)能够跟随由所述驱动器件(6)产生的位移，而所述摄像机(2)保持固定。
16.一种机动车，包括根据前述权利要求中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，其特征在于，能被所述清洁装置(1)清洁的摄像机(2)是倒车摄像机，所述倒车摄像机定位在车辆后部处且取向为捕获延伸到车辆后方的道路场景的图像。
18.一种机动车，包括根据权利要求13所述的清洁装置，其中，所述清洁头(4)能相对于机动车的结构固定，使得其与车辆的外部车体大致齐平，所述摄像机(2)能在被动位置和主动位置之间移动，在被动位置中，所述摄像机(2)从清洁头(4)回退，在主动位置中，定位在摄像机端部的镜头(8)也与外部车体齐平。
19.一种用于清洁机动车摄像机(2)的方法，在所述方法中，所述摄像机被来自清洁头(4)的喷射液体清洁，其特征在于：
-生成位移指令，以使摄像机或清洁头以相对纵向移动从被动位置移动到主动位置，在被动位置中，所述清洁头在摄像机的范围外，在主动位置中，所述清洁头面对摄像机，所述摄像机(2)包括物镜(7)，镜头(8)定位在所述物镜(7)的端部处，且所述清洁头(4)具有与所述物镜互补的形状，使得在所述被动位置中所述清洁头能定位在物镜的周围，所述清洁头具有的轴线与所述物镜的和所述镜头的轴线重合；
-生成喷射指令，以当清洁头处于所述主动位置时，使清洁头喷射液体。
20.根据权利要求19所述的用于清洁机动车摄像机(2)的方法，其特征在于，所述位移指令和所述喷射指令由使清洁液体在液压回路中流通的同一指令完成，所述同一指令相继地使摄像机(2)或清洁头(4)移动，随后使定位在液压回路端部处的清洁头喷射液体。
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