CN109204238A - 传感器清洁装置 - Google Patents

Abstract

一种总成包括可从车辆的立柱延伸的传感器臂、各自附接到传感器臂的传感器和传感器窗口、位于传感器窗口和立柱之间的风机以及从风机延伸以引导来自风机的气流穿过传感器窗口的风道。

Description

传感器清洁装置

技术领域

本发明涉及车辆装备领域，更具体地，涉及一种传感器清洁装置。

背景技术

自主车辆包括各种传感器。一些传感器检测车辆的内部状态(例如车轮速度、车轮取向以及发动机和变速器变量)。一些传感器检测车辆的位置或取向，例如全球定位系统(Global Positioning System，GPS)传感器、诸如压电或微机电系统(Microelectromechanical System，MEMS)的加速度计、诸如速率、环形激光器或光纤陀螺仪的陀螺仪、惯性测量装置(Inertial Measurements Unit，IMU)和磁力计。例如雷达传感器、扫描激光测距仪、激光雷达(Light Detection and Ranging，LIDAR)设备以及诸如摄像机的图像处理传感器的一些传感器检测外部世界。LIDAR设备通过发射激光脉冲并且测量脉冲传播到物体并返回的飞行时间来检测与物体的距离。一些传感器是通信设备，例如车辆到基础设施(Vehicle-to-Infrastructure，V2I)或车辆到车辆(Vehicle-to-Vehicle，V2V)设备。

发明内容

根据本发明，提供一种总成，包含：

传感器臂，该传感器臂可以从车辆的立柱延伸；

各自附接到传感器臂的传感器和传感器窗口；

位于传感器窗口和立柱之间的风机；以及

风道，该风道从风机延伸以引导来自风机的气流穿过传感器窗口。

根据本发明的一个实施例，其中传感器窗口是圆柱形的。

根据本发明的一个实施例，传感器窗口限定轴线，并且风道平行于轴线引导气流。

根据本发明的一个实施例，其中风道具有沿着以轴线为中心的圆弧延伸的开口。

根据本发明的一个实施例，其中开口定位成当风机运行时形成穿过传感器窗口的气帘。

根据本发明的一个实施例，其中开口围绕轴线延伸至少180°。

根据本发明的一个实施例，其中开口具有沿着圆弧大体上恒定的宽度。

根据本发明的一个实施例，其中开口从入口端到出口端平行于轴线延伸，并且开口的宽度在出口端处比在入口端处更窄。

根据本发明的一个实施例，其中风道具有多个喷嘴，每个喷嘴位于以轴线为中心的圆上。

根据本发明的一个实施例，其中轴线是第一轴线，并且风机包括可围绕平行于第一轴线的第二轴线旋转的叶轮。

根据本发明的一个实施例，其中风道限定风机引导气流通过的通道，通道从风机上方延伸到传感器窗口上方。

根据本发明的一个实施例，其中通道包括设置在叶轮上方的第一圆形通道和设置在传感器窗口上方的第二圆形通道。

根据本发明的一个实施例，其中第一圆形通道的直径至少与叶轮的直径一样大，并且第二圆形通道的直径至少与传感器窗口的直径一样大。

根据本发明的一个实施例，其中通道包括从第一圆形通道延伸到第二圆形通道的连接通道。

根据本发明的一个实施例，连接通道的宽度比第一圆形通道的直径更窄并且比第二圆形通道的直径更窄。

根据本发明的一个实施例，该总成还包含车辆的立柱。

根据本发明的一个实施例，其中立柱从挡风玻璃底部处的第一端延伸至挡风玻璃顶部处的第二端，并且传感器臂是与第一端和第二端间隔开地附接到立柱。

根据本发明的一个实施例，该总成还包含挡风玻璃。

根据本发明的一个实施例，其中风机包括入口，总成还包含延伸穿过传感器臂并且连接到入口的通路。

根据本发明的一个实施例，该总成还包含跨过入口设置的过滤器。

附图说明

图1是示例车辆的立体图；

图2是车辆的俯视图；

图3是车辆的传感器总成的立体图；

图4是传感器总成的横截面图；

图5A是传感器总成的风道的第一示例的横截面图；

图5B是风道的第二示例的横截面图。

具体实施方式

一种总成包括可从车辆的立柱延伸的传感器臂、各自附接到传感器臂的传感器和传感器窗口、位于传感器窗口和立柱之间的风机以及从风机延伸以引导来自风机的气流穿过传感器窗口的风道。

传感器窗口可以是圆柱形的。传感器窗口可以限定轴线，并且风道可以平行于轴线引导气流。风道可以具有沿着以轴线为中心的圆弧延伸的开口。开口可以定位成当风机运行时，形成穿过传感器窗口的气帘。开口可以围绕轴线延伸至少180°。开口可以具有沿着圆弧的大体上恒定的宽度。开口可以从入口端到出口端平行于轴线延伸，并且开口的宽度在出口端可以比在入口端处更窄。

风道可以具有多个喷嘴，每个喷嘴位于以轴线为中心的圆上。

轴线可以是第一轴线，并且风机可以包括可围绕平行于第一轴线的第二轴线旋转的叶轮。风道可以限定风机引导气流通过的通道，并且通道可以从风机上方延伸到传感器窗口上方。通道可以包括设置在叶轮上方的第一圆形通道和传感器窗口上方的第二圆形通道。第一圆形通道的直径可以至少与叶轮的直径一样大，并且第二圆形通道的直径可以至少与传感器窗口的直径一样大。通道可以包括从第一圆形通道延伸到第二圆形通道的连接通道。连接通道的宽度可以比第一圆形通道的直径更窄并且比第二圆形通道的直径更窄。

该总成可以包括车辆的立柱。立柱可以从挡风玻璃底部处的第一端延伸到挡风玻璃顶部处的第二端，并且传感器臂可以与第一端和第二端间隔开地附接到立柱。该总成可以包括挡风玻璃。

风机可以包括入口，并且总成还可以包括延伸穿过传感器臂并且连接到入口的通路。该总成可以包括跨过入口定位的过滤器。

本文所述的清洁系统清洁车辆传感器并且因此可以允许传感器更准确地检测外部环境。传感器相对于车辆的其余部分定位，以便通过位于车辆的车顶上而不会引起显著的阻力或增加车辆的高度，同时仍然保持传感器的宽视场。清洁系统相对于车辆的其余部分定位，使得清洁系统不会阻挡传感器的视场，也不会阻挡透过车辆的挡风玻璃或车窗观看的车辆的人类驾驶员的视野。

参照图1和图2，车辆30的车身32可以包括A立柱34、B立柱36、C立柱38和车顶纵梁40。A立柱34可以在挡风玻璃42和车窗44之间延伸并且从挡风玻璃42底部处的第一端46延伸到挡风玻璃42顶部处的第二端48。(在本文中通篇使用形容词“第一”和“第二”作为标识符，并且不旨在表示重要性或顺序。)B立柱36可以在相邻车门50的车窗44之间延伸。C立柱38可以在车窗44和后窗玻璃52之间延伸。如果车辆30是例如SUV、跨界车、小型货车或旅行车，车身32还可以包括D立柱(未示出)，在这种情况下，C立柱38在后门50的车窗44与后左和后右车窗44之间延伸，并且D立柱在后左和后右车窗44与后窗玻璃52之间延伸。车顶纵梁40沿着车窗44从A立柱34到B立柱36到C立柱38延伸。

挡风玻璃42、车窗44和后窗玻璃52可以由任何合适的耐用透明材料(包括诸如层压钢化玻璃之类的玻璃或诸如有机玻璃或聚碳酸酯之类的塑料)形成。挡风玻璃42位于A立柱34附近。

继续参照图1和图2，车辆30可以包括外后视镜54。外后视镜54可以位于前车门50上或靠近挡风玻璃42的底部的车身32上。外后视镜54可以通过车窗44对于人类驾驶员是可见的，并且向驾驶员提供车辆向后方向的反射视图。

参考图1、图3和图4，传感器臂56从车辆30的立柱34、36、38中的一个(例如A立柱34)延伸到传感器外壳58。传感器臂56可以位于A立柱34的端部46、48之间，即与挡风玻璃42的底部和挡风玻璃42的顶部间隔开，即与第一端46和第二端48间隔开。传感器臂56可以附接到传感器外壳58的底表面60。传感器臂56可以具有管状或其他中空形状，即空腔可以延伸穿过传感器臂56。该空腔可以允许布线、管等穿过传感器臂56，同时与外部环境屏蔽。

参照图3和图4，传感器外壳58由传感器臂56支撑。传感器外壳58可以具有含有顶表面62、底表面60和侧表面64的圆柱形形状。顶表面62朝向车辆向上方向，并且底表面60朝向下方，即车辆向下方向。外后视镜54可以位于传感器外壳58的下方，即位于距传感器外壳58的车辆向下方向，并且每个底表面60可以面向每个外后视镜54。传感器外壳58的圆柱形形状限定穿过传感器外壳58的中心延伸的轴线A。轴线A相对于车辆30垂直定向。

参考图3，传感器66设置在传感器外壳58内并且附接到传感器臂56并由传感器臂56支撑。传感器66可以被设计为检测外界的特征；例如，传感器66可以是雷达传感器、扫描激光测距仪、激光雷达(LIDAR)设备或诸如摄像机的图像处理传感器。特别地，传感器66可以是LIDAR设备。LIDAR设备通过发射特定波长的激光脉冲和测量脉冲传播到物体并返回的飞行时间来检测与物体的距离。

参照图3和图4，侧表面64可以包括传感器窗口68。传感器窗口68由传感器臂56支撑并且附接到传感器臂56。传感器窗口68可以是圆柱形的并且也可以限定轴线A。传感器窗口68围绕轴线A延伸。传感器窗口68可以围绕轴线A完全地(即360°)延伸或部分围绕轴线A延伸。传感器窗口68沿着轴线A从底部边缘70延伸到顶部边缘72。底部边缘70可以在底表面60处或可以沿着侧表面64与底表面60间隔开。顶部边缘72可以位于顶表面62处或者可以沿着侧表面64与顶表面62间隔开。传感器窗口68具有直径。如果有的话，传感器窗口68的直径可以与侧表面64的其余部分相同；换句话说，传感器窗口68可以与侧表面64齐平或大体上齐平。“大体上齐平”意味着传感器窗口68和侧表面64的其余部分之间的接缝不会导致沿着侧表面64流动的空气中的扰动。至少一些传感器窗口68相对于传感器66能够检测的任何介质是透明的。例如，如果传感器66是LIDAR设备，则传感器窗口68相对于由传感器66产生的波长的可见光是透明的。

参照图2，传感器窗口68具有挡住部分和观察部分。挡住部分面向车辆30，并且观察部分背离车辆30。换句话说，挡住部分是传感器窗口68的传感器66被车辆30挡住而无法检测外部环境的区域。观察部分是传感器窗口68的能够检测外部环境而不受车辆30的遮挡的区域。如果传感器臂56如图1所示的从A立柱34的端部46、48之间延伸，那么观察部分可以近似等于或大于270°。

参考图4，通路74延伸穿过传感器臂56并且连接到风机78的入口76。通路74与上述传感器臂56的腔体不同。通路74可以连接到车辆30的乘客舱；换句话说，空气可以从乘客舱流到通路74。通路74可以提供从乘客舱到入口76的气流的路径。

风机78定位在传感器窗口68和A立柱34之间。为了本公开的目的，“定位在...之间”意味着从传感器窗口68到A立柱34的直线与风机78相交。更具体地，风机78可以横向地定位在传感器窗口68和A立柱34之间，即从传感器窗口68到A立柱34的水平直线与风机78相交。风机78可以包括入口76、空气过滤器80、驱动马达82和可旋转地连接到驱动马达82的叶轮84。具体地，驱动马达82和/或叶轮84可以定位在传感器窗口68和A立柱34之间。风机78可以是离心式风扇(如图4所示)、轴流式风扇、横流式风扇或任何其他类型的风扇。

入口76从通路74通向叶轮84。入口76可以是例如管的通道。入口76可以面朝下。

入口76可容纳空气过滤器80。空气过滤器80可以跨过入口76定位，即可以覆盖入口76的横截面，使得空气不能绕过空气过滤器80通过入口76。空气过滤器80可以由纤维材料形成，该纤维材料从空气中去除例如灰尘、烟雾、花粉等的固体微粒。

叶轮84具有叶片，当叶轮84由驱动马达82旋转时，叶片从入口76吸入空气并且将空气推向风道86。叶轮84可以围绕第二轴线B旋转。第二轴线B可以平行于轴线A。

继续参照图4，驱动马达82可以连接到传感器臂56并且连接到叶轮84。驱动马达82可以例如通过紧固固定到传感器臂56。驱动马达82可以设置在叶轮84的上方或下方。驱动马达82可以是例如具有旋转输出的电动马达。

参考图4-5B，风道86从风机78延伸以引导来自风机78的气流穿过传感器窗口68。风道86限定了通道88，风机78通过该通道88引导气流。通道88从风机78上方延伸到传感器窗口68上方。叶轮84将气流向上引导至风道86，并且风道86将气流从风机78上方水平地引导至传感器窗口68上方。风道86然后将气流向下引导穿过传感器窗口68，即平行于轴线A。

通道88可以包括第一圆形通道90、连接通道92和第二圆形通道94。第一圆形通道90设置在叶轮84的上方。第一圆形通道90的直径至少与叶轮84的直径一样大。如图5A-B所示，第一圆形通道90可以具有环形形状，其中第一圆形通道90围绕实心圆延伸，或者第一圆形通道90可以具有没有实心圆心的圆形形状。连接通道92从第一圆形通道90延伸到第二圆形通道94。连接通道92的宽度可以比第一圆形通道90的直径更窄并且比第二圆形通道94的直径更窄。第二圆形通道94设置在传感器窗口68上方。第二圆形通道94的直径至少与传感器窗口68的直径一样大。第二圆形通道94可以具有环形形状，如图5A-B中所示，第二圆形通道94围绕实心圆心延伸，或者第二圆形通道94可以具有没有实心圆心的圆形形状。

继续参考图4-5B，风道86包括用于将气流向下引导穿过传感器窗口68的至少一个通路。具体地，(一个或多个)通路可以当风机78正在运行时形成穿过传感器窗口68的气帘。

参考图5A，在(一个或多个)通路的第一示例中，风道86可以具有沿着以轴线A为中心的圆弧延伸的开口96。“圆弧”应该是根据其平实和普通的含义理解，即圆的圆周的连接部分(即部分圆)。开口96可以围绕轴线A(即360°)完全(即360°)延伸，或者开口96可以围绕轴线A部分地延伸。例如，开口96可以围绕轴线A延伸至少180°。开口96具有在周向上(即沿着圆弧)可以基本上恒定的宽度，即沿着圆弧；因此，在围绕圆的不同点处通过开口96的气流的差异可以忽略。开口96从第二圆形通道94的入口端平行于轴线延伸到出口端。开口96的宽度在出口端处可以比在入口端处更窄。开口96定位成当风机78运行时形成穿过传感器窗口68的气帘。“气帘”是一层移动的空气。换句话说，来自开口96的气流垂直穿过传感器窗口68并且大体上覆盖传感器窗口68或传感器窗口68的视野部分，即覆盖传感器窗口68或传感器窗口68的视野部分的大部分。“穿过”是指从某物的一侧到另一侧。气帘用作屏障并且可以使碎片或其他潜在障碍物偏转以防止与传感器窗口68接触。

参考图5B，在(一个或多个)通路的第二示例中，风道86可以具有多个喷嘴98，每个喷嘴98位于以轴线A为中心的圆上。喷嘴98可以围绕传感器外壳58周向地间隔开。喷嘴98可以围绕轴线A均匀间隔或部分围绕轴线A间隔开，或者喷嘴98可以在传感器外壳58的车辆前向(即，面向车辆的前方)侧比在传感器外壳58的车辆后向(即，面向车辆的后方)侧更紧密地间隔开。喷嘴98可以被定位成当风机78正在运行时形成穿过传感器窗口68的气帘。换句话说，来自喷嘴98的气流垂直穿过传感器窗口68，即从顶部边缘72到底部边缘70，并且大体上覆盖传感器窗口68或传感器窗口68的观察部分。

当车辆30处于运行中时，驱动马达82驱动风机78。叶轮84通过入口76和空气过滤器80从客舱吸入空气并且将空气推入风道86中。空气行进通过通道88，从第一圆形通道90到连接通道92到达第二圆形通道94到达开口96。开口96引导空气穿过传感器窗口68。连续气流可以使灰尘、颗粒等偏转以防止接触传感器窗口68，保持传感器窗口68清洁并且便于传感器66的操作。

已经以说明性方式描述了本公开，并且应该理解的是，已经使用的术语旨在具有描述性词语的性质而不是限制性的。鉴于上述教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且可以以与具体描述不同的方式实施本公开。

Claims (15)

1.一种总成，包含：

传感器臂，所述传感器臂可从车辆的立柱延伸；

各自附接到所述传感器臂的传感器和传感器窗口；

位于所述传感器窗口和所述立柱之间的风机；以及

风道，所述风道从所述风机延伸以引导来自所述风机的气流穿过所述传感器窗口。

2.根据权利要求1所述的总成，其中所述传感器窗口是圆柱形的并且限定轴线，并且所述风道平行于所述轴线引导所述气流。

3.根据权利要求2所述的总成，其中所述风道具有沿着以所述轴线为中心的圆弧延伸的开口。

4.根据权利要求3所述的总成，其中所述开口定位成当所述风机运行时形成穿过所述传感器窗口的气帘。

5.根据权利要求3所述的总成，其中所述开口围绕所述轴线延伸至少180°。

6.根据权利要求3所述的总成，其中所述开口具有沿着所述圆弧大体上恒定的宽度。

7.根据权利要求6所述的总成，其中所述开口从入口端到出口端平行于所述轴线延伸，并且所述开口的所述宽度在所述出口端处比在所述入口端处更窄。

8.根据权利要求2所述的总成，其中所述风道具有多个喷嘴，每个喷嘴位于以所述轴线为中心的圆上。

9.根据权利要求2所述的总成，其中所述轴线是第一轴线，并且所述风机包括可围绕平行于所述第一轴线的第二轴线旋转的叶轮。

10.根据权利要求9所述的总成，其中所述风道限定所述风机引导所述气流通过的通道，所述通道从所述风机上方延伸到所述传感器窗口上方。

11.根据权利要求10所述的总成，其中所述通道包括设置在所述叶轮上方的第一圆形通道和设置在所述传感器窗口上方的第二圆形通道。

12.根据权利要求11所述的总成，其中所述第一圆形通道的直径至少与所述叶轮的直径一样大，并且所述第二圆形通道的直径至少与所述传感器窗口的直径一样大。

13.根据权利要求12所述的总成，其中所述通道包括从所述第一圆形通道延伸到所述第二圆形通道的连接通道，并且所述连接通道的宽度比所述第一圆形通道的所述直径更窄并且比所述第二圆形通道的所述直径更窄。

14.根据权利要求1所述的总成，其中所述风机包括入口，所述总成还包含延伸穿过所述传感器臂并且连接到所述入口的通路。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的总成，还包含所述车辆的所述立柱，其中所述立柱从挡风玻璃底部处的第一端延伸至所述挡风玻璃顶部处的第二端，并且所述传感器臂是与所述第一端和所述第二端间隔开地附接到所述立柱。