CN107107878A - 车载车辆视觉和清洁系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车载视觉和清洁系统，包括安装在车体中的传感器单元(5)，清洁流体源，清洁流体泵，喷嘴载体，附接到该喷嘴载体的至少一个清洁流体喷嘴，其中该喷嘴载体设计为转动臂(2)，该转动臂在致动之后可以从为静止位置的后倾位置翻转到为工作位置的升高位置。

Description

车载车辆视觉和清洁系统

技术领域

本发明涉及一种车载车辆视觉和清洁系统，包括传感器单元、清洁流体源、清洁流体回路或至少清洁流体导管、清洁流体泵、至少一个清洁流体喷嘴，该传感器单元安装在车体上。

现代车辆，特别地汽车，主要地所谓的SUV设置有外部视野摄影机以提高驾驶员视觉并改善安全性。而且，这些汽车常常配备有传感器，这些传感器检测由于盲角，驾驶员在后视镜中看不到的并且不被后视镜覆盖的从后面接近和驶过的汽车。

在现有技术中，后视摄影机通常集成到后保险杆、或后挡板或车辆的在汽车牌照附近的汽车行李厢盖中。由于在车体处的位置，摄像机镜头或保护镜头盖或传感器暴露于车辆环境以及在车辆工作期间积聚在镜头或镜头盖或传感器盖上的污垢和碎片、泥、盐雾等。特别地，如果摄像机和/或传感器集成在车辆的后保险杠或后挡板中，则它们特别地暴露于污垢和泥雾。

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。

在本领域中已提出各种清洁概念，以便防止污垢和碎片在摄像机镜头上的堆积或者实现提高的清洁结果。

正常地，清洁流体喷嘴和喷嘴组件安装在车辆上邻近摄像机或传感器，并且定位成使得来自喷嘴的液体可以直接喷射到待清洁的表面上。如在一开始已经提及的，待清洁表面可能是镜头盖、镜头圆盖或传感器表面。

通常，这样的系统的问题在于传感器或视觉装置的外部视角应该尽可能地宽。例如，现代广角后视系统有利地至少覆盖后保险杠的一部分，使得可以容易地向驾驶员提供驻车距离指示。对于这样的广角镜头系统和对于非常靠近镜头或镜头盖的喷嘴的要求在某种程度上与后视摄影机冲突，可能发生的是，喷嘴也被传感器单元的视角覆盖。如果在车厢内的屏幕上将显示可见图像，则喷嘴可能是光学上分散注意力的。

喷嘴的非常靠近传感器的非隐藏布置的又另一缺点在于这样的布置从美学观点上也不是非常令人愉快的。

通常，已知在本领域中出于美学原因以隐藏方式在机动车辆处设置前照灯清洁系统和挡风玻璃清洁系统。

例如，EP1616762A2公开了一种包括喷雾嘴的前照灯清洁系统，该前照灯清洁系统在静止位置隐藏地布置在机动车辆的保险杠中，并且可以借助于致动器定位在清洁位置中。喷雾嘴布置在支架上，该支架可枢转地固定到车辆的车体并且在静止位置枢转到车体上，并且可以通过呈液压旋转驱动器的形式的致动器枢转出到清洁位置。

这样的布置要求相对大的安装空间。这样的空间例如在保险杠的中空内部可得到，然而，在汽车的行李箱盖或后挡板处的安装空间可能更受限并且因此这样的前照灯清洁装置的设计不适于清洁车辆上的安全传感器或摄影机。

发明内容

因此，当前发明的目的是提供一种车载车辆视觉和清洁系统，其中清洁流体喷嘴可以非常靠近传感器单元放置而不会削弱传感器的外部视野，并且该系统设计简单且易于操作。

而且，当前发明的目的是提供这样一种车载车辆视觉和清洁系统，该系统在不会削弱车辆的外观方面从美学观点上也是令人愉快的。

这些和其他目的通过独立权利要求1的主题实现。本发明的有利的实施方式可以从从属权利要求导出。

根据本发明，提供一种车载车辆视觉和清洁系统。该系统包括：

-安装在车体中的传感器单元，

-清洁流体源，

-清洁流体回路或清洁流体导管，

-清洁流体泵，

-喷嘴载体，

-附接到该喷嘴载体的至少一个清洁流体喷嘴，其中该喷嘴载体设计为转动臂，该转动臂在致动后可以从为静止位置的后倾位置翻转到为工作位置的升高位置，其中该转动臂在其静止位置至少部分地符合或至少部分地包围传感器单元。

简要概括，本发明提供了一种车载视觉和清洁系统，其中传感器单元至少部分地由转动臂或翻转臂包围，该转动臂或翻转臂形成喷嘴载体并且在静止位置与待清洁的传感器单元的表面大约布置在一个平面中。因此，转动臂不会在其静止位置从传感器单元的该安装平面伸出并且因此不会干涉传感器的视角。

仅在转动臂升高了的工作位置中，该转动臂可能布置在传感器单元的视野内或可能干涉传感器单元的视野，然而，传感器单元的暴露表面的清洁周期可能仅耗费几秒，使得最终清洁动作不会影响传感器单元的功能。

在当前发明的意义上传感器单元可以是例如外部视野摄像机或只是用于检测接近和驶过的汽车或者甚至用于创建车道偏离警告信号的传感器。

从当前申请的意义上说的传感器单元可以例如是激光扫描仪，其可能是自动驾驶所需要的。

从本申请的意义上说的传感器单元也可以同时设计为外部视野摄影机以及传感器以向驾驶员产生车道偏离警报或检测正常在后视镜中不可见的接近车辆的物体。

根据本发明的传感器单元可以是利用固态技术的成像装置，例如与例如用于汽车导航系统、即所谓的卫星导航装置(单元)的视频监视显示器结合的CMOS或CCD像素传感器技术。图像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影机镜头系统。

从本发明的意义上说的清洁流体喷嘴可以是射流振荡器、笔状喷射嘴等。流体喷嘴可以具有可调节的眼球状喷嘴主体。

从本发明的意义上说的流体喷嘴也可以是喷气喷嘴，也可以是通过其可以喷射空气射流，优选地笔状射流的任何类型的喷嘴。

从当前申请的意义上说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常规类型的流体泵，特别是具有一个或几个叶轮的叶轮泵。流体泵可以具有一个或多个流体出口和接收来自清洁流体源的液体清洁流体的至少一个流体入口。

根据当前发明的车载视觉和清洁系统可能从相关联的前照灯清洁系统或挡风玻璃清洁系统的清洁流体源和清洁流体回路受益。

从当前申请的意义上说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/或保压阀。

从本申请的意义上说的清洁流体回路不是必须为闭合回路。本领域技术人员将理解的是，术语“清洁流体回路”也包括从清洁流体泵到流体喷嘴的单个流体回路。清洁流体回路不必必须是并且通常不是闭合环路。

传感器单元优选地安装在车体的面板中，该面板可能装配到车辆的行李箱盖或后挡板中。本领域技术人员将理解的是，传感器单元也可以装配到保险杠或外部后视镜的壳上。本领域技术人员将理解的是，传感器单元可以安装在车体的任何合适的平坦表面中。

传感器单元优选地包括面板、镜头盖或镜头圆顶盖，这是从当前发明的意义上说待清洁的暴露表面。

具体而言，转动臂在其静止位置至少部分地符合或至少部分地包围传感器单元的暴露表面，该暴露表面可能具有圆形或矩形横截面。

本领域技术人员将理解的是，传感器单元的暴露表面的横截面对于本发明不是决定性的。在传感器单元是激光扫描单元的情况下，例如传感器单元的可见轮廓可能是矩形的。

优选地，转动臂部分地或完全地布置在车辆的车体或车身的外面。

符合(conform)传感器单元意味着转动臂设计成使得其轮廓几乎或完全匹配(match,适配)传感器单元的暴露表面的外轮廓。传感器单元的暴露表面和处于静止位置的转动臂不会伸出在限定传感器单元的视角的限制的参考面之上。因此传感器单元甚至可能是具有180°的视角的超广角镜头并且转动臂不会干涉传感器单元的图像。

在当前发明的转动臂的设计下，转动臂不需要集成到车辆的车体中，即转动臂不以隐藏方式布置。

根据本发明的车载车辆视觉和清洁系统的一个有利实施方式，提供了转动臂在其升高位置至少覆盖传感器单元的暴露表面的一部分，即干涉传感器单元的视野，并且在该升高位置，喷嘴暂时布置在暴露表面之上的升高位置。

由于清洁周期将仅耗费若干秒或若干分之一秒，如果例如转动臂翻转过传感器单元的视野以便执行清洁周期，它不会影响传感器单元的工作。

根据本发明，因为在转动臂的整个运动期间可以执行清洁动作，不存在转动臂的特别的工作位置。

替代地，根据本发明的车辆视觉和清洁系统可以设计成使得，例如如果转动臂处于其最大升高位置，则仅在转动臂的某一工作位置执行清洁动作。

在根据本发明的车载车辆视觉和清洁系统的一个有利实施方式中，转动臂可在静止位置和工作位置之间来回移动。工作位置再次可能是转动臂的除了静止位置以外的任何位置。

优选地，转动臂可在第一和第二后倾静止位置之间移动，并且优选地也在任一静止位置围绕传感器单元地符合。例如，转动臂可以从一个静止位置翻转到另一静止位置，并且由此在该运动期间执行清洁动作。

在根据本发明的车辆视觉和清洁系统的一个有利实施方式中，转动臂铰接到旋转驱动器。旋转驱动器可以是由清洁流体的流体压力操作的液压驱动器，即，清洁流体的压力将被利用以驱动转动臂并且同时执行清洁动作。这样的旋转驱动器例如在EP1616762中公开，其关于旋转驱动器的内容全部通过引用并入本文。

在根据当前发明的车载车辆视觉和清洁系统的一个优选实施方式中，转动臂呈环形段的形式，其符合传感器单元并且可以绕传感器单元旋转或可以在清洁周期期间翻转过传感器单元。环段可以延续例如90°的圆弧。通过转动臂的这样的设计，有利地至少一个喷嘴布置在转动臂的前端，并且在转动臂的升高位置，喷嘴将大约布置在传感器单元的视野的中央。在那种情况下，传感器单元将包括限定待清洁表面的圆形或圆顶形圆形面板、盖或视窗。

替代地，转动臂可以设计为延续大约180°的圆弧的环形段。可以在弧的顶部设置一个喷嘴或者沿着弧的长度设置若干个喷嘴。喷嘴可以是如前面提及的射流喷嘴或喷气喷嘴。

在根据本发明的车载车辆视觉和清洁系统的一个其他有利实施方式中，转动臂可以具有碗状或圆顶状构造，其在液体上形成一种漩涡效果，从而以较少流体消耗产生更有效的清洁动作。

转动臂可以包含清洁流体导管或可以限定清洁流体容积。

转动臂可以包含所谓的激励软管，其弯曲并且通过清洁流体的压力可以膨胀。激励软管的膨胀可以被利用以产生转动臂的旋转运动。

为该目的，激励软管可以由具有形状记忆的弹性材料制成或者激励软管替代地可以包括在软管上强加90°弯曲的弹簧元件。一旦流体压力进入激励软管，压力在软管内部积累会引起软管膨胀，即，伸展，同时弹簧的弹簧力被克服使得转动臂可以旋转到其清洁位置。

替代地，转动臂可以铰接到导管和在转动臂和导管之间的接头内的弹簧元件并且可以关于垂直以90°保持转动臂。一旦流体压力进入转动臂，压力积累将引起转动臂抵抗弹簧的偏置力升高。

附图说明

在下文中将参照附图通过示例说明本发明，其中：

图1示出了根据当前发明的车载视觉和清洁系统的一部分的第一示意性侧视图，其中以虚线示出处于其静态位置，即其静止位置的转动臂，并且以实线示出处于其升高的工作位置的转动臂；

图2是根据本发明的车载视觉和清洁系统的一部分的另一变型的立体图，其中转动臂的静止位置以虚线示出；

图3是根据图2的视图的作为立体图的车载视觉和清洁系统的又另一实施方式；

图4a是具有转动臂的另一设计的车载视觉和清洁系统的又另一实施方式；

图4b是具有处于其升高/伸展工作位置的转动臂的根据图4a的系统；

图4c是穿过处于其静止位置的根据图4a的实施方式的转动臂的剖面；

图4d是穿过处于其升高工作位置的图4a的转动臂的剖面；

图5a是根据本发明的车载视觉和清洁系统的一部分的剖面侧视图，其示意性地示出用于转动臂的驱动机构的一个变型；

图5b是根据图5a的系统的前视图；

图6a是用于当前发明的系统的替代驱动概念的局部剖面，以及

图6b是示出根据图6a的驱动概念的机械原理的更合适的示意图。

图1示出了安装到呈客车形式的车辆的车体的根据本发明的车载视觉和清洁系统1的一部分。用于安装车载视觉和清洁系统1的装置未示出，客车的车体也未示出。

车载视觉和清洁系统1包括与旋转驱动器3铰接的转动臂2。旋转驱动器3设计为液压操作的旋转驱动器，即旋转驱动器3由通过清洁流体泵从清洁流体源提供的清洁流体7的流体压力驱动。清洁流体源和清洁流体泵两者都未示出，这些系统是相当常规的。如已提及的，旋转驱动器3可以连接到客车的清洁流体回路，该清洁流体回路已被利用用于汽车的前照灯清洁或挡风玻璃清洁。用于该目的的旋转驱动器3具有用于附接清洁流体软管的连接器4。

在图1中由附图标记5表示的传感器单元也仅非常粗略地示出。如图1所示的传感器单元5例如是用于客车的自动驾驶的根据需要的激光扫描单元并且可以具有安装在附接至汽车的车体的面板中的矩形暴露表面。该面板在根据图1的实施方式中未示出。在图1中，示出了转动臂2的两个位置：如虚线表示的转动臂的静止位置和由实线表示的转动臂的升高的工作位置。

清洁流体7可以从其喷射的两个喷嘴6附接到转动臂2。根据图1的实施方式的转动臂2具有一种弯曲或矩形形状并且可以绕旋转驱动器3的枢转轴线8旋转。

转动臂2可以在图1所示的两个位置之间来回旋转，或者替代地转动臂2可以从图1中以虚线所示的第一静止位置到在传感器单元5的相反侧的未示出的第二静止位置完全翻转过传感器单元5。在转动臂2的旋转运动期间，可以执行清洁周期，即，从清洁喷嘴6喷射清洁流体7。

由旋转驱动器3引起的旋转运动通过经由连接器4传送到旋转驱动器3的清洁流体7的流体压力引起。通常大于2巴的量级的流体压力对于旋转转动臂2并且同时对于提供清洁动作将是足够的。

如这可以从图1看到的，处于其静止位置，即处于其静态位置的转动臂2与传感器单元5，即与传感器单元5的暴露表面并排布置。在该位置，转动臂2可以紧紧地符合传感器单元5，如这参照另一实施方式例如在图2和图3中示出。

传感器单元5的暴露表面可以关于处于其后倾位置的转动臂2略微升高，然而，处于其后倾位置的转动臂2也可以与传感器单元5的暴露表面布置在一个平面中，这在美学方面是相当令人愉快的。

如果转动臂2相对紧紧地符合传感器单元5，则这也具有优点：没有污垢可以积聚在转动臂2和传感器单元5之间的间隙内。

传感器单元5可以限定参考面，该参考面是向后限制传感器单元5的视角的最低面。传感器单元5例如可以具有180°的视角，使得在图1所示的实施方式中，在转动臂2的静态位置或静止位置，转动臂不会干涉传感器单元5的视野。

图1示出转动臂2，其中该转动臂2带有附接其的两个喷嘴，并且带有具有矩形暴露表面的传感器单元5，图2和图3示出根据本发明的车载视觉和清洁系统1的两个其他实施方式，其中转动臂2具有圆弧状形状。

通常，在图中相同或相似的部件用相同的附图标记表示。

现在参照图2，根据图2的实施方式也示出了在虚线中处于其静止位置并且在实线中处于一个工作位置的转动臂2。转动臂2的旋转运动由箭头9表示，流体进入方向由箭头10表示。

在根据图2的实施方式中，传感器单元5包括安装在面板12中的球面镜头圆顶11。面板12继而安装在车辆的车体中。转动臂2再次部分地符合传感器单元5。具体而言，转动臂2符合保持镜头圆顶11的面板12。转动臂2具有弧状形状并且延续四分之一圆(90°)，使得处于其升高位置的转动臂2的前端定位在镜头圆顶11的传感器上方。此时，喷嘴6附接至转动臂2。从以实线在图2所示的转动臂2的升高位置，喷嘴6处于镜头圆顶11的视野，使得可以实现清洁流体7在镜头圆顶11上的均匀分配。

再次，转动臂可以在图2所示的两个位置之间翻转，替代地转动臂2可以完全翻转过传感器单元5。图3的实施方式与图2的实施方式的不同仅在于，转动臂2具有半圆或180°弧的形状，并且喷嘴安装在所述弧的顶部。

现在转到图4a至4d，示出了根据本发明的车载视觉和清洁系统1的另一实施方式，其中转动臂2具有碗状，在其升高位置部分地封闭传感器单元5，使得可以实现清洁流体的漩涡效应，清洁流体将从在工作位置部分地封闭传感器单元5的转动臂2的表面弹回。

根据图4a至4d的车载视觉和清洁系统1的设计对应于根据图2和图3的系统的设计。

图5a和图5b示出向转动臂2提供旋转运动的原理。图5a中，以虚线示出转动臂2处于升高位置，而以实线示出其处于静止位置。

旋转驱动器3包括用于清洁流体7的入口13，清洁流体在进入旋转驱动器3后作用于活塞14上。该活塞14布置在旋转驱动器3的壳体15内并且由活塞弹簧16偏压到如图5a所示的位置。活塞14通过活塞密封件17相对于壳体15密封。活塞密封件17可以是任何类型的适当密封件。

如果清洁流体7进入入口13，则该清洁流体迫使活塞14抵抗活塞弹簧16的偏置力以便一旦弹簧力被克服就延伸。活塞14附接到可动杆18，该可动杆继而直接或通过附加齿轮附接到转动臂2。当活塞14延伸时，杆18在壳体15内向前移动，而同时转动臂2旋转到工作位置并且喷射传感器单元，从而从传感器单元5的暴露表面去除任何污垢。

当活塞14延伸，即，移到图5a所示的左手侧时，清洁流体7可以进入集成到转动臂2中或由转动臂2包含或附接到转动臂2的清洁流体通道。

图6a和图6b示出了替代的驱动概念。如图6a所示，旋转驱动器3包括壳体15，在壳体15内布置有激励软管19。激励软管19在入口13的第一配件20和在转动臂2的前端处的第二配件21之间延伸。

激励软管19可以由具有形状记忆的弹性材料形成，或者包括弹簧元件22或设计为螺旋弹簧。由于激励软管19的形状记忆特性或者由于弹簧元件29，通过转动臂2的接头延伸到旋转驱动器3的激励软管19保持关于垂直呈90°弯曲。一旦流体压力进入旋转驱动器3，压力就在激励软管19内积累，从而允许克服激励软管19的弹簧力或弹性力并且将转动臂2翻转/旋转到其工作位置。

附图标记

1 车载视觉和清洁系统

2 转动臂

3 旋转驱动器

4 连接器

5 传感器单元

6 喷嘴

7 清洁流体

8 枢转轴线

9 箭头

10 箭头

11 镜头圆顶

12 面板

13 入口

14 活塞

15 壳体

16 活塞弹簧

17 活塞密封件

18 可动杆

19 激励软管

20 第一配件

21 第二配件

22 弹簧元件

Claims (11)

1.一种车载视觉和清洁系统，包括

-安装在车体中的传感器单元，

-清洁流体源，

-清洁流体回路或清洁流体导管，

-至少清洁流体泵，

-喷嘴载体，

-附接到所述喷嘴载体的至少一个清洁流体喷嘴(6)，其中所述喷嘴载体设计为转动臂(2)，所述转动臂构造成在致动后从为静止位置的后倾位置翻转到为工作位置的升高位置，其中所述转动臂(2)在其静止位置至少部分地符合或至少部分地包围所述传感器单元(5)。

2.根据权利要求1所述的车载视觉和清洁系统，其特征在于，所述转动臂(2)在其升高位置布置在所述传感器单元(5)的暴露表面的前方并且干涉所述传感器单元(5)的视野，并且在所述升高位置所述喷嘴(6)暂时布置在所述暴露表面上方的升高位置。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的车载视觉和清洁系统，其特征在于，所述转动臂(2)能在静止位置和工作位置之间来回移动。

4.根据权利要求1或2中的任一项所述的车载视觉和清洁系统，其特征在于，所述转动臂(2)能在第一和第二后倾静止位置之间移动并且优选地在任一静止位置符合或包围所述传感器单元(5)。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的车载视觉和清洁系统，其特征在于，所述转动臂(2)能在清洁周期的执行期间移动。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的车载视觉和清洁系统，其特征在于，所述转动臂(2)铰接到旋转驱动器(3)。

7.根据权利要求5所述的车载视觉和清洁系统，其特征在于，所述旋转驱动器(3)是由清洁流体(7)的流体压力操作的液压驱动器。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的车载视觉和清洁系统，其特征在于，所述转动臂(2)呈环形段的形式或呈符合所述传感器单元(5)的弯曲段的形式，并且所述转动臂(2)能绕所述传感器单元(5)旋转或者能在清洁周期期间翻转过所述传感器单元(5)。

9.根据权利要求1至7中的任一项所述的车载视觉和清洁系统，其特征在于，所述转动臂(2)具有碗状或圆顶状构造。

10.一种车载视觉和清洁系统，其特征在于，所述转动臂(2)包含清洁流体导管或限定与所述喷嘴(6)连通的清洁流体容积。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的车载视觉和清洁系统，其特征在于，所述转动臂(2)包括清洁液体喷嘴和喷气喷嘴中的至少一者。