CN107000705B - 集成的机载车辆视野和清洁系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及集成的机载车辆视野和清洁系统，它包括：安装在车身上的外壳(2)；观察摄像机；以及清洁流体喷嘴(19)，该清洁流体喷嘴与喷嘴载体(4)相连，并与清洁流体源连通。喷嘴载体(4)集成至外壳(2)中，并可在外壳(2)内在第一和第二位置之间运动，第一位置是缩回位置，第二位置是伸出位置，该第二位置是操作位置。喷嘴载体(4)设计为包围传感器单元(3)的套筒。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成的机载车辆视野和清洁系统，它包括安装在车辆车身中的外壳、传感器单元、喷嘴载体、清洁流体源、清洁流体泵、清洁流体回路或清洁流体导管以及与喷嘴载体相连和与清洁流体源连通的至少一个清洁流体喷嘴。
背景技术
现代车辆(特别是汽车，大部分所谓的SUV)设置有外部视野摄像机，以便提高驾驶员的视野和提高安全性。而且，这些车辆通常装备有传感器，该传感器检测从后方接近和经过的车辆，由于死角，这些车辆不能由驾驶员在后视镜中看见，且并不由后视镜覆盖。
在现有技术中，后视摄像机通常在车牌板附近集成在车辆的后保险杠、后门或后箱盖中。由于车身上的位置，摄像机镜头、保护镜头盖或传感器暴露于车辆的周围，污垢、碎屑、泥浆、盐雾等在车辆的操作过程中积累在镜头上、镜头盖上或传感器盖上。特别是，当摄像机和/或传感器集成在车辆的后保险杠或后门中时，它们特别暴露于污垢和泥浆喷雾中。
因此，通常已知提供用于清洁镜头和传感器的外部清洗系统。
在现有技术中已经提出了多种清洁概念，以便防止污垢和碎屑堆积在摄像机镜头上，或者提高清洁结果。
通常，清洁流体喷嘴和喷嘴组件安装在车辆上并邻近摄像机或传感器，且定位成使得来自喷嘴的液体可以直接喷射至要清洁的表面上。如一开始所述，要清洁的表面可以是镜头盖、镜头圆顶部或传感器表面。
通常，这种系统的问题是传感器或视野设备的外部视角应当尽可能宽。例如，现代广角后视系统有利地覆盖了后保险杠的至少一部分，以使得可以容易地向驾驶员提供停车距离指示。对于这种广角镜头系统和喷嘴布置成非常靠近镜头或镜头盖的要求在一定程度上与后视摄像机相冲突，喷嘴也可能被传感器单元的视角所覆盖。当可见图像显示在乘客舱内的屏幕上时，喷嘴可能产生光学扰乱。
喷嘴非常靠近传感器的非隐蔽布置方式的另一个缺点是这种布置在美学上也并不非常令人喜欢。
已知清洁系统的另一个问题是除了用于车头灯清洁和风挡清洁的清洁系统之外还提供了用于摄像机或传感器的清洁系统，因此清洁液体消耗是一个问题。在现代车辆中，可用于清洁流体储罐的空间相当受限制，这通常与用于摄像机、传感器等的附加清洁系统的需求不相容。
例如，在WO2014/010580A1中公开了一种已知的车载摄像机清洁装置，它解决了减少清洁流体消耗的要求。这种车载摄像机清洁装置包括喷嘴载体，空气槽道和清洁流体槽道会聚于该喷嘴载体中。清洁流体借助于压缩空气而转变成清洁流体雾，从而减少清洁流体消耗。
还已经进行了多种其它尝试以便减少清洁流体的消耗，例如通过精细调整喷嘴的喷射特征。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种集成的机载车辆视野和清洁系统，其中，清洁流体喷嘴可以布置成非常靠近传感器单元，而并不损害传感器的外部视野，且该机载车辆视野和清洁系统设计简单，可以很容易地操作。
而且，本发明的目的是提供这样一种机载车辆视野和清洁系统，它在美观方面也令人喜欢，而并不损害车辆的外观。
最后，本发明的目的是提供一种集成的机载车辆视野和清洁系统，它有相对较低的清洁流体消耗。
这些和其它目的通过根据权利要求1的集成机载车辆视野和清洁系统来实现。从属权利要求覆盖根据本发明的系统的优选实施例。
根据本发明，提供了一种集成的机载车辆视野和清洁系统，该系统包括：
-安装在车身上的外壳；
-传感器单元；
-喷嘴载体；
-清洁流体源；
-清洁流体泵；
-清洁流体回路或清洁流体导管；
-至少一个清洁流体喷嘴，该清洁流体喷嘴与喷嘴载体相连，并与清洁流体源连通；
其中，喷嘴载体集成至外壳中，并可以在外壳内在第一和第二位置之间运动，第一位置是缩回位置，在缩回位置中，喷嘴载体布置在外部车身表面的下面或者与该外部车身表面对齐，第二位置是伸出位置，在伸出位置中，喷嘴载体从外部车身表面凸出，且该第二位置是喷嘴瞄准传感器单元的暴露表面的操作位置，以使得清洁流体可以在操作位置中推进至传感器单元的暴露表面上。
本发明的目的是通过提供喷嘴载体来保持传感器单元的清晰视野，该喷嘴载体集成在传感器单元的外壳中，并可伸出和缩回。一旦清洁循环被激发，喷嘴载体就将伸出和从外部车身表面凸出，以使得一个或多个喷嘴瞄准传感器单元的暴露表面，且清洁流体推进至所述暴露表面上，以便执行清洁动作。在清洁循环结束时，喷嘴载体将缩回，从而它布置在外部车身表面的下面或与其对齐。
优选是，传感器单元和喷嘴载体通常布置在外壳内，从而形成集成系统。
因为在静止位置中喷嘴载体缩回，即布置在外部车身表面的下面或与其对齐，因此系统并不干扰车辆的外观，因此在美学方面非常令人喜欢。而且，喷嘴载体只在清洁循环中干扰传感器单元的视场或视角。因为清洁循环可以只花费几秒钟，因此清洁动作不会影响传感器单元的功能。
传感器单元的、要进行清洁的暴露表面可以与车辆的外表面平齐，应当理解，喷嘴载体通常在静止位置中也可以与车辆的外表面平齐。
根据本发明的概念，喷嘴或多个喷嘴通常以隐蔽形式布置，以使得喷嘴或多个喷嘴在喷嘴载体的静止位置中并不暴露。
在本申请意义上的传感器单元可以是例如外部观察摄像机或者只是用于检测接近和经过汽车的传感器，或者甚至是用于产生车道偏离警告信号的传感器。
在本申请意义上的传感器单元也可以同时设计为外部观察摄像机和传感器，从而对驾驶员产生车道偏离警告或者检测接近车辆的物体，该物体通常在后视镜中不可见。
而且，在本申请意义上的传感器单元可以是例如可能用于自主驾驶所需的激光扫描仪。
根据本发明的传感器单元可以是使用固态技术的图像装置，例如 CMOS或CCD像素传感器技术，与例如用于自动导航系统(所谓的卫星导航单元)的视频监视器组合。传感器单元可以包括具有至少一个镜头表面或盖表面的摄像机镜头系统。镜头表面或盖表面通常可以具有圆形或矩形形状。通常，传感器单元可以包括圆顶形镜头盖。
在本申请意义上的流体喷嘴可以是流体振荡器、铅笔式射流喷嘴等。
在本申请意义上的流体喷嘴也可以是空气喷嘴，它也可以是任何类型的喷嘴，空气射流(优选是铅笔式射流)可以通过该喷嘴来喷射。
在本申请意义上的清洁流体可以是液体以及气体或空气。
根据本发明的清洁流体泵可以是普通类型的流体泵，特别是具有一个或多个叶轮的叶轮泵。流体泵可以具有一个或多个流体出口孔和至少一个流体进口孔，该流体进口孔从清洁流体源接收液体清洁流体。
根据本发明的机载视野和清洁系统可以受益于相连的车头灯清洁系统或相连的风挡清洁系统的清洁流体源和清洁流体回路。
根据本发明的机载视野和清洁系统还可以包括喷气系统，以便从传感器单元的暴露表面吹走清洁液体的任意残余液滴。
在本申请意义上的清洁流体回路可以包括清洁流体导管或清洁流体软管以及连接器和阀，即止回阀和/或压力保持阀。
在本申请意义上的清洁流体回路并不必须是闭合回路。本领域技术人员应当知道，术语“清洁流体回路”还包括从清洁流体泵至流体喷嘴的单个流体导管。清洁流体回路并不必须是闭环，且通常并不为闭环。
在根据本发明的集成机载视野和清洁系统的一个有利实施例中，提供了喷嘴载体，该喷嘴载体至少局部周向包围传感器单元或与该传感器单元相适合。这意味着喷嘴载体的外轮廓几乎或完全匹配传感器单元的暴露表面的外轮廓。再有，应当指出，传感器单元的外轮廓可以是圆形或矩形。本领域技术人员应当知道，传感器单元的外轮廓(即传感器单元的暴露表面的外轮廓)对于本发明并不重要。
在根据本发明的集成机载车辆视野和清洁系统的优选变化形式中，喷嘴载体设计为可伸出和/或可缩回的套筒。
在更特别优选的实施例中，喷嘴载体布置成与传感器单元同轴。
优选是，喷嘴载体在缩回位置中与外部车身表面对齐或平齐，这很有利，因为这种布置方式的外观特别吸引人，且喷嘴载体在缩回位置中不会阻碍传感器单元的视角。
在特别有利的实施例中，喷嘴载体包括用于喷射的清洁流体的回弹表面，回弹表面布置成与喷嘴相对，使得它可以在清洁循环中由清洁流体直接或间接地撞击。在这种情况下，清洁流体将弹回至暴露表面上，从而最终减少清洁循环中的清洁流体消耗。
优选是，喷嘴载体设计为优选是圆柱形的套筒，该套筒至少局部包围传感器单元的暴露表面，且喷嘴设于喷嘴载体的内周壁处，以使得在清洁流体喷射时由喷嘴载体来获得涡旋效果。
在根据本发明系统的这种非常有利的实施例中，喷嘴载体在伸出位置中和在清洁循环中形成一种涡旋罐，这也有助于减少清洁流体消耗。
喷嘴载体可以在外壳内弹簧偏压至缩回位置，且一旦清洁循环被激发，该喷嘴载体可以通过清洁流体的压力而液压或气动地前进。
例如，喷嘴载体可以至少局部设计为活塞，该活塞与外壳接合，以使得活塞和外壳确定密封流体腔室，该密封流体腔室与清洁流体回路或流体导管连通，从而当流体泵通电时，清洁流体将进入流体腔室并将作用在活塞上，最终使得活塞和(因此)喷嘴载体将逆着弹簧的偏压力而前进至伸出位置。
如前所述，喷嘴优选是在喷嘴载体的缩回位置中将被隐藏，例如布置在喷嘴载体的内周壁上，从而在喷嘴载体的缩回位置中，喷嘴抵靠传感器单元密封或抵靠外壳密封。
为此，喷嘴载体的内周壁可以与传感器单元的外周壁或与外壳的内周壁密封接合。
为此，传感器单元的外周壁可以由弹性涂层来覆盖。
优选是，喷嘴载体包括一个或多个清洁流体槽道，甚至更优选是，至少一个清洁流体槽道与喷嘴载体形成一体。
喷嘴载体和外壳可以是注射模制的热塑性部件的形式。
在喷嘴载体内的一个或多个清洁流体槽道可以包括一个或多个止回阀，以便保证清洁流体只在喷嘴载体完全伸出的情况下被推进。
根据喷嘴的压力消耗或多个喷嘴的布置方式，由清洁流体泵供给的流体压力可以是大约2至5巴，更优选是大约3巴。
通常应当强调，在喷嘴载体设计为可缩回的套筒的情况下，设计可以并不局限于整个360°旋转以便产生涡旋效果。
本领域技术人员应当知道，上述集成的机载车辆视野和清洁系统具有非常紧凑的设计，同时允许将一个或多个流体喷嘴布置成非常接近传感器单元，即接近传感器单元的暴露表面，以便执行清洁动作，而并不限制传感器单元的视角。而且，这样的设计具有令人喜欢的外观，并能够使用流体来清洁车辆摄像机、传感器、激光扫描器等的任何污物，同时使用尽可能少量的流体。
附图说明
下面将参考附图通过示例来介绍本发明，附图中：
图1表示了根据本发明的集成机载车辆视野和清洁系统的示意图，其中喷嘴载体处于缩回位置；
图2表示了与图1相对应的视图，其中喷嘴载体处于前进位置；
图3表示了根据本发明的机载车辆视野和清洁系统的第二实施例，其中喷嘴载体处于缩回位置；
图4表示了根据图3的集成机载车辆视野和清洁系统的视图，其中喷嘴载体处于伸出位置；
图5表示了机载车辆视野和清洁系统的透视图，其中有伸出的喷嘴载体，且未安装在车辆上；
图6表示了与图5类似的视图，具有不同设计的喷嘴载体。
具体实施方式
下面参考图1，图1表示了根据本发明的集成机载车辆视野和清洁系统1的第一实施例的局部剖视图。为了简明，下文中，集成的机载车辆视野和清洁系统1将称为系统。系统1包括外壳2，传感器单元3和喷嘴载体4布置在该外壳2中。在特殊实施例中，根据本发明，传感器单元3是具有圆顶形镜头盖5的后视摄像机，该圆顶形镜头盖 5形成要清洁的暴露表面。
包括传感器单元3和喷嘴载体4的外壳2形成能够安装在车身上或车身内的集成单元，从而外壳2的、包围传感器单元3的暴露表面的部分与车辆外表面(也称为外部车身表面)对齐或平齐。例如，外壳可以装配至后保险杠或后门或者乘用车的后行李箱盖中，以使得镜头盖5或多或少地暴露。
喷嘴载体4设计为活动活塞，该活动活塞可与外壳2的内壁6密封接合。而且，喷嘴载体4与传感器单元3的外表面密封接合，这将在后面更详细介绍。
根据图1和图2所示的实施例的喷嘴载体4设计为圆柱形套筒，该圆柱形套筒紧密地包围传感器单元3，即与该传感器单元3相符，且该圆柱形套筒通过线圈弹簧7而在外壳2内保持在缩回静止位置。线圈弹簧7支承在外壳2的内部前侧和喷嘴载体4的活塞基部9的周边外凸缘8之间。在喷嘴载体4的活塞基部9和外壳的下部内侧壁之间确定有流体腔室10，该流体腔室10与外壳2的进口孔11连通。清洁流体软管(未示出)可以与进口孔11连接。清洁流体软管又直接与清洁流体泵连接或者与风挡清洗或车头灯清洗系统的清洁流体回路连接。
传感器单元3设置有端子12，用于传感器单元3的电连接。端子 12延伸穿过引导穿过槽道13，该引导穿过槽道13延伸穿过外壳2，并朝向外壳2的液压部件流体密封。
喷嘴载体4的活塞基部9包括外周槽14和内周槽15，该外周槽 14接收第一活塞密封件16，而活塞基部9的内周槽15接收第二活塞密封件17。
第一和第二活塞密封件16和17各自与外壳2的内壁6接合，以便密封流体腔室10。
从图1和图2可以看见，喷嘴载体4包括集成的流体槽道18，该流体槽道18在活塞基部9的下表面处开口进入流体腔室10内，并与喷嘴19连接，该喷嘴19与喷嘴载体4形成一体，并布置在喷嘴载体 4的内壁20处。
如前所述，根据图1和图2的实施例的喷嘴载体4具有圆形横截面，并设计成紧密包围传感器单元3的圆柱形套筒，该传感器单元3 也有圆柱形横截面。图1示出了处于缩回位置的喷嘴载体4，该喷嘴载体4朝向外壳2的底壁21偏压。在该位置的喷嘴19由传感器单元的外表面来关闭和密封，该传感器单元的外表面包括用作密封元件的弹性涂层22。
喷嘴载体4在它的外周处通过O形环密封件23而密封抵靠外壳 2，该O形环密封件23布置在外壳2的上部开口24内。当然，密封件可以是任意类型的密封件。
现在将参考图2来介绍系统1的功能，该图2表示了处于伸出位置的喷嘴载体4。
一旦压力下的清洁流体通过进口孔11进入流体腔室10，流体腔室10内的升高压力就将逆着线圈弹簧7的偏压力向上推动喷嘴载体 4。因此，线圈弹簧7将被压缩，且喷嘴载体4从图1所示的位置运动至图2所示的伸出位置。一旦喷嘴载体4升高，喷嘴19的嘴孔就不再由传感器单元3的外表面覆盖，因此，当喷嘴载体4已经前进一定量时，清洁流体可以从喷嘴19喷射。
如图2中所示，清洁流体将撞上镜头盖5，还将从喷嘴载体4的内壁20重新弹起，因此在喷嘴载体4前端的界限内产生清洁流体的涡旋效果。一旦喷嘴载体4处于它的清洁位置，即伸出位置，喷嘴19 就将清洁传感器单元的暴露表面(即镜头盖5)的任何污垢/碎屑。
当流体供给停止时，喷嘴载体4将向下运动回它的原始静止位置，如图1中所示。
系统1通常在汽车倒车时手动地操作，或者当摄像机检测到它较脏时或当汽车的后门窗的后部清洗系统每激活一定次数时，系统1将自动操作。
图3和图4表示了根据本发明的系统1的稍微不同概念，它在原理上与根据图1和图2的实施例类似地操作。相同的部件由相同参考标号来表示。
为了简明，下面将只介绍根据图3和图4的系统1与根据图1和图2的系统的区别。除非没有明确说明，否则根据图3和图4的系统 1的设计对应于根据图1和图2的设计。
显然，对于根据图1和图2的设计，在装配过程中，传感器单元 3从上面安装，即通过开口24插入外壳2中。
对于根据图3和图4的设计，传感器单元3通常从下面插入至外壳2中。外壳2包括圆柱形传感器隔腔25，该圆柱形传感器隔腔25 通常在外壳2的下端处开口，且该圆柱形传感器隔腔25在它的上端处有周向轴环26，该周向轴环26朝向内，且传感器单元3抵靠该周向轴环26。外壳2形成环形空间，喷嘴载体4插入该环形空间中，且喷嘴载体4密封抵靠在该环形空间上。因此，图3和图4的实施例中的外壳2包括环形开口27，该环形开口27在外壳2的前端处在内周和外周处由两个O形环密封件23来密封。
因此，喷嘴载体的活塞基部9只有一个外部槽14，第一活塞密封件116插入该外部槽14中。第二活塞密封件17布置在喷嘴载体4的平滑内壁和外壳2的环形空间的平滑内壁之间。
与根据图1和图2的实施例一样，传感器单元3在它的外表面上还设置有作为密封件的涂层22。
在图1和图2中所示的系统1实施例和在图3和图4中所示的系统1实施例可以这样的喷嘴载体4设计，其中，喷嘴载体4的前端确定了镜头盖5的界限，它为整个360°旋转体，以便产生涡旋效果。不过，在图6和图5中表示了喷嘴载体4的前端的不同设计，其中，喷嘴载体4的周向壁中断，即并不整个旋转360°。
在图6中，喷嘴载体4在它的前端处包括两个圆形区段，一个形成喷嘴19，另一个形成清洁流体的回弹壁或回弹表面。在图6中，两个壁区段28确定了大约150°的圆弧。
在根据图6的设计中，包括喷嘴19的区段只有大约30°的圆弧，而形成反射壁或回弹壁的相对区段在大约150°的圆弧上延伸。
附图标记
1 集成的机载车辆视野和清洁系统
2 外壳
3 传感器单元
4 喷嘴载体
5 镜头盖
6 内侧壁
7 线圈弹簧
8 凸缘
9 活塞基部
10 流体腔室
11 进口孔
12 端子
13 引导穿过槽道
14 活塞基部的外部槽
15 活塞基部的内部槽
16 第一活塞密封件
17 第二活塞密封件
18 流体腔室
19 喷嘴
20 喷嘴载体的内部壁
21 外壳的底壁
22 涂层
23 O形环密封件
24 外壳中的开口
25 传感器隔腔
26 轴环
27 环形开口
28 壁区段
Claims (11)
1.一种集成的机载车辆视野和清洁系统，包括：
-安装在车身上的外壳(2)；
-传感器单元(3)；
-喷嘴载体(4)；
-清洁流体源；
-清洁流体泵；
-清洁流体回路或清洁流体导管；
-至少一个清洁流体喷嘴(19)，所述清洁流体喷嘴与喷嘴载体(4)相连，并与清洁流体源连通；
其中，喷嘴载体(4)集成至外壳(2)中，并可在外壳(2)内在第一位置和第二位置之间运动，第一位置是缩回位置，在缩回位置中，喷嘴载体(4)布置在外部车身表面的下面或者与所述外部车身表面对齐，第二位置是伸出位置，在伸出位置中，喷嘴载体(4)从外部车身表面凸出，所述第二位置是操作位置，在所述操作位置中，清洁流体喷嘴(19)瞄准传感器单元(3)的暴露表面，以使得清洁流体在操作位置中将被推进至传感器单元(3)的暴露表面上；
其中，喷嘴载体能够通过沿轴线的运动在外壳(2)中在第一位置和第二位置之间运动，所述沿轴线的运动由线性运动组成。
2.根据权利要求1所述的集成的机载车辆视野和清洁系统，其特征在于：喷嘴载体(4)至少在周边包围传感器单元。
3.根据权利要求1或2所述的集成的机载车辆视野和清洁系统，其特征在于：喷嘴载体(4)设计为可伸出和/或可缩回的套筒。
4.根据权利要求1或2所述的集成的机载车辆视野和清洁系统，其特征在于：喷嘴载体(4)布置成与传感器单元(3)同轴。
5.根据权利要求1或2所述的集成的机载车辆视野和清洁系统，其特征在于：喷嘴载体(4)在缩回位置中与外部车身表面对齐。
6.根据权利要求1或2所述的集成的机载车辆视野和清洁系统，其特征在于：喷嘴载体(4)包括用于喷射的清洁流体的回弹表面，回弹表面布置成与清洁流体喷嘴(19)相对，使得所述回弹表面能在清洁循环中由清洁流体直接或间接地撞击。
7.根据权利要求1或2所述的集成的机载车辆视野和清洁系统，其特征在于：喷嘴载体(4)设计为圆柱形的套筒，所述套筒至少局部包围传感器单元(3)的暴露表面，其中，清洁流体喷嘴(19)设于喷嘴载体(4)的内周壁(20)处，以使得在喷射清洁流体时由喷嘴载体(4)来获得涡旋效果。
8.根据权利要求1或2所述的集成的机载车辆视野和清洁系统，其特征在于：喷嘴载体(4)在外壳(2)内被弹簧偏压至缩回位置，并能通过清洁流体的压力而液压或气动地前进。
9.根据权利要求1或2所述的集成的机载车辆视野和清洁系统，其特征在于：喷嘴载体(4)设计为活塞，所述活塞与外壳(2)接合，以使得活塞和外壳(2)确定密封的流体腔室(10)，所述密封的流体腔室与清洁流体回路或清洁流体导管连通。
10.根据权利要求1或2所述的集成的机载车辆视野和清洁系统，其特征在于：清洁流体喷嘴(19)在喷嘴载体(4)的缩回位置中被隐藏。
11.根据权利要求7所述的集成的机载车辆视野和清洁系统，其特征在于：喷嘴载体(4)的内周壁(20)与传感器单元(3)的外周壁密封接合。
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