CN109312765A - 流量控制系统、跨接软管元件和流体流量管理方法 - Google Patents

Abstract

一种流体流量控制系统(40、80)，用于汽车清洗系统，其包含用于以1到2500mL/min之间的供应流体流量加1到80psi之间的供应压力清洗透镜部件、反光镜和前照灯的流控、剪切或射流喷嘴(50)，所述流体流量控制系统通过压力控制装置(PCD)或流量调节器(140、180)流体地连接，使得到所述喷嘴的流量对于30到60psi之间的供应压力来说不超过没有PCD的标称流量的90％，或者对于相同的压力范围来说具有更低的目标流量。PCD(180)是弹性体本体，其包含在流体流动路径中的多个柔性凸片片，其响应于流量和压力而改变流动路径的面积。定位在柔性凸片下方并与柔性凸片接合的环形间隔件调节凸片的挠曲。

Description

流量控制系统、跨接软管元件和流体流量管理方法

优先权声明和相关申请的引用

本申请要求在2016年4月19日提交的相关且共同拥有的美国临时专利申请No.62/324,742的优先权，其全部公开内容在此通过引用并入本文。本申请还涉及共同拥有的已公开美国申请20160001330，其题为“Integrated automotive system,nozzle assembly andremote control method for cleaning an image sensor's exterior or objectivelens surface”，其全部公开内容也通过引用并入本文，以用于启用目的并提供上下文和命名方式。

技术领域

本发明涉及自动或远程控制方法和设备，用于在安装于一定位置和构造中时清洁视频摄像头或图像传感器上的弄脏的物端透镜，其中透镜暴露于可能造成在透镜上积累污垢的环境。

背景技术

范围越来越广的汽车、卡车、SUV、休闲车辆等包含作为原始器材集成的视频摄像头或其它传感器，其生成用于向车辆的内部内的驾驶员、操作者或其它乘员或使用者显示的图像。这种摄像头或传感器通常提供车辆的外部环境的视野，并且可以安装在车辆的任何表面上，通常在前格栅或缓冲器上以提供前方视野，在侧面板或反光镜上以提供侧方视野，或在行李箱、后窗或缓冲器上提供后方或倒车视野，以增强驾驶员的视觉并提高安全性。这些摄像头或传感器允许驾驶员使用安装在后视反光镜或导航系统屏幕上的显示屏幕来观察是否有障碍物围绕他们的车辆。

外部图像传感器(比如被称作倒车或后视摄像头的那些)通常不显眼地安装，并且通常被结合到比如车辆的后车牌等现有特征中。这些外部摄像头暴露于车辆的恶劣的周围环境，并且经常被积聚在透镜上的泥浆、盐雾或污垢污染。积聚的污垢和碎屑经常会扭曲驾驶员正在观察的图像，从而由于依赖于不清晰的画面而导致判断力差而造成混乱、不满或安全问题。

使用固态传感器技术(例如，CMOS像素传感器技术)的低成本、可靠的成像装置的出现，加上能够满足汽车规格的视频显示器的改善成本/性能比，以及用于汽车导航系统等的视频监视显示器的增加的应用率，导致了摄像头或成像传感器的使用增加，所述摄像头或成像传感器被设计为使驾驶员能够观察车辆周围不在驾驶员的正常直视视野中的那些区域，通常被称为“盲区”。这些区包括通常被车辆的前方结构遮挡的靠近车辆前部的区域、沿着车辆的乘客侧的区域、沿着车辆的驾驶员侧在驾驶员后方的区域、以及不能通过后视反光镜系统直接地或间接地看到的在车辆的紧接后方的范围或区域。摄像头或成像传感器可以捕捉后方(或侧方或其它盲区范围)视野的图像，并且图像可以被显示给车辆的驾驶员，以帮助驾驶员倒车或转向或以其它方式驾驶或操作车辆。

由于在低速操作之前和期间使用车辆成像系统中的电子摄像头能显著增加勤快的驾驶员对紧接环绕车辆的空间的了解，从而有助于安全地完成这种操作，因此在车辆上提供一个或更多个摄像头或成像传感器以为驾驶员提供外部盲区场景的图像已经变得很常见。更进一步，摄像头或传感装置正变得广泛可用于检测车辆相对于车道标线的位置、与其它车辆的间距等，以提供用于控制速度、距离和位置的附加驾驶员辅助。

这种摄像头或传感器安装在车辆上的各种位置，在这里它们可能易受即使在正常驾驶条件下也可能遇到的恶劣条件造成的损坏。具体而言，对于安装在车辆外部的摄像头传感器，针对比如雨、雪、道路飞溅等环境影响的保护是重要的。相应地，通常希望将它们定位在保护壳体内，比如举例来说金属保护壳体(比如铝或锌的压铸壳体)等，其可以围绕摄像头或传感器闭合并经由紧固件或螺钉等固定在一起。在已知的外部摄像头传感器安装中，已经在壳体的部件之间设置丁基密封件(比如热分配的丁基密封件)或O形环或其它密封构件或材料等，以帮助密封壳体以防止水或其它污染物进入壳体并损坏位于其中的摄像头或传感器。然而，这种壳体通常不提供大致水密的密封，并且水滴因此可能进入壳体。更进一步，由于其放置(比如在车辆的外部)造成的摄像头传感器的任何过度振动可能导致显示给车辆驾驶员的图像的不期望的不稳定性。由于这种摄像头或传感器在制造上并且在车辆上实施起来是昂贵的，因此保护它们免受这种损坏是重要的。

用于后方视觉系统的摄像头通常被放置或安装在易于在摄像头和/或摄像头的透镜上累积高污垢或湿气的位置，而没有简单的清洁摄像头和/或透镜的方式。为了减少摄像头上的这种累积，现有技术开发者提出在透镜上使用亲水或疏水涂层。然而，由于缺少横跨透镜的空气流，特别是在密封壳体内，使用这种涂层通常不是有效的。此外，这种摄像头在车辆的后方部分上的外观常常对于车辆的造型来说是个问题。Bingle等人的现有技术美国专利7,965,336公开了一种具有用于图像传感器的塑料壳体的摄像头模块，并且其是可操作的，以捕捉在车辆外部发生的场景的图像。Bingle的摄像头壳体组件与图像传感器和封装在塑料壳体内的相关部件焊接在一起，并且包括“透气”通风部分，其对于水蒸汽是至少部分地可渗透的，以允许内部水蒸汽的散发。该设计基本上避免了水滴和其它污染物进入壳体中，并寻求最小化由流体冲击或积聚在壳体内引起的问题。

Bingle专利还公开了使用涂层来保持物端透镜的视野清晰，并且其壳体或覆盖件可选地设置有抗湿性能，比如疏水涂层(或涂层的叠层)，如美国专利No.5,724,187中所公开的。Bingle指出，覆盖件的最外侧表面上的疏水特性可通过各种各样的方式实现，比如通过使用有机和无机涂层或通过采用类金刚石碳涂层。但是除了使用这种涂层或表面处理之外，Bingle和其他人并没有建议实际采取任何正面行动来移除道路碎屑(例如，积聚的污垢、灰尘、泥浆、路盐或其它累积碎屑)。

基于消费者偏好和至少从图像提取信息的感知到的改进能力，期望向驾驶员呈现密切地代表正常人类视觉所感知的外部场景的图像。还希望车辆的成像装置或系统在所有条件下都是有用的，并且特别是在所有天气和照明条件下。然而，通常难以提供能够在恶劣天气中尤其是在驾驶时提供清晰图像的成像传感器。这是因为当摄像头的物端透镜被积聚的碎屑(例如，积聚的污垢、灰尘、泥浆、路盐或其它累积碎屑)部分地遮挡时，常规的成像系统通常难以分辨场景信息。

为了在所有天气条件下有效使用基于摄像头的可视系统，希望的是具有一种有效的方法来保持摄像头透镜(或保护物端透镜的壳体表面)清洁，但在上述Bingle专利中提到的湿气的潜在有害影响仍然存在。

在不良天气中操作车辆时，驾驶员尤其不愿意离开车辆以找寻并检查摄像头的透镜。这种不情愿性可能解释了为什么美国专利6834904(属于Vaitus等人)的发明人包括了“紧邻”用于车辆的摄像头或视觉单元的透镜的“喷嘴”。Vaitus的904专利总体上公开了一种用于安装“具有组件模块贴花的车辆上翻式车门”的结构和方法，其中贴花模块适于附接至车辆上翻式车门，并且如该专利中所示，该模块包括从导管接收流体的喷嘴。然而，如该专利中指出的，“透镜84的清洁可以以其它方式实施”，比如疏水透镜涂层。看起来在Vaitus的904专利中如此无差别地描述的模块和喷嘴配置并不被认为是值得进一步开发的实用或有效的解决方案，并且因此似乎已经被忽略了。

然而，本申请人已经在该领域中工作并且已经公布了多个专利申请，包括题为“Integrated automotive system,nozzle assembly and remote control method”的已公布美国申请20160001330，其描述并示出了用于通过使用将流体引导到透镜表面上的流体喷嘴来清洁图像传感器的外部或物端透镜的现有工作。如330申请中指出的，节约清洁流体是汽车原始设备制造商的首要任务，因此充分清洁透镜表面的需要必须与避免使用过多的水相平衡。因此，需要一种方便、有效且不显眼的系统和方法，用于优选地通过遥控器清洁外部物端透镜表面，其中该系统令人满意地清洁透镜而不会过度使用通常在汽车中提供的有限的流体供应。

所有载客机动车辆都包含清洗系统，以清洁前风挡，并且为驾驶员提供清晰的视野。这些相同的车辆可以包含附加的喷嘴以清洁后窗或前照灯，或者如以上论述的，清洁图像传感器，比如摄像头或激光雷达(LIDAR)。通常，单个泵驱动清洗系统，并设计和定尺寸为对系统的最高流量部分(前风挡喷嘴或前照灯喷嘴)供应流体。但是汽车清洗系统常常具有多个分支。多分支系统可以配备有一双出口泵或两个或更多个类似的单或双出口泵。因此，当在比如传感器等位置处或在后窗处(这里需要较低的目标流量以节约流体)需要流体时，泵对于该应用来说过大，并且生成比用于清洁可能必需的压力更大的压力。这种较高压力导致高流量和过多的流体消耗。在所有车辆上都希望节约流体，但是当车辆包含多个喷嘴时，比如当清洗一个或更多个传感器或物镜时，这变得至关重要。

通常，通过限制流体出口的尺寸来限制流量。然而，这是不希望的，因为堵塞喷嘴的可能性与喷嘴出口的尺寸成反比地增加。此外，制造的难度也与喷嘴出口的尺寸成反比地增加，并且正常的制造公差对较小喷嘴的性能比起成正比地更大的喷嘴上将观察到的性能具有增加的影响。

发明内容

相应地，本发明的一个目的是通过提供一种用于汽车应用的透镜清洁系统来克服上述困难，其中流体喷雾从加压流体源以足以充分清洁透镜而不浪费流体的流量供应到喷嘴。

本发明的再一目的是提供一种用于汽车应用中的多个透镜的透镜清洁系统，其中流体以最小的流量变化从单个加压流体源供应到多个喷雾喷嘴。

本发明的另一目的是提供一种用于汽车应用中的多个透镜的透镜清洁系统，其包含用于在保持足够的透镜清洁的同时可靠地生成降低的流量的流体压力补偿。

本发明的另一目的提供一种用于汽车应用中的多个透镜的透镜清洁系统，其包括压力控制装置或流量调节器，以即使在系统压力有波动的情况下也提供恒定的流量。

本发明的又另一目的是提供一种在用于汽车应用的透镜清洁系统中保持足够的清洁流体流量的方法，其中流体以足以充分清洁透镜而不浪费流体的流量从加压流体源供应到喷嘴。

本发明的系统通过在清洗系统中包括压力控制装置或流量调节器来克服上述问题和难题。尽管压力控制装置已存在并且已经在其它领域中使用，比如住宅卫生器具或灌溉装置，其中尽管系统压力有波动仍然需要恒定的流量，但是本文描述的压力流量系统的特征在于流量对压力曲线，其中对于任何压力P，流量Q₁小于或等于固定直径孔口的流量，由等式Q＝kP^0.5表征，其中Q是流量，P是压力，并且k是随孔口面积变化的系数。

如本领域所公知的，汽车清洗系统通常包含泵、管件、一个或更多个喷雾喷嘴以及一个或更多个止回阀。止回阀通常定位为紧邻喷嘴，以便使系统在喷射之间保持做好准备。一些系统可以附加地包括一个或更多个过滤器，以便从流体中滤筛微粒材料，从而防止喷嘴堵塞，延长系统寿命。该系统还可以包括一个或更多个连接器，以连结不同长度的管件。简而言之，根据本发明，汽车清洗系统还包含压力控制装置，其可作为单独的部件被包括在系统中的任何地方，以调节到喷雾喷嘴的流量，以清洁摄像头透镜或其它传感器，但其不限制到主清洗区域(前风挡喷嘴或前照灯喷嘴)的流量。替代地，压力控制装置可集成到上述部件的任一个中：喷嘴、止回阀、过滤器或连接器。通常，止回阀作为单个子组件集成到喷嘴中。这些部件类型中的两个或更多个可被包含到单个装置中，比如一体地容纳压力控制装置(PCD)和止回阀的喷嘴，或者一体地容纳PCD和止回阀的过滤器。

本发明的汽车清洗系统总体上包含用于清洗用于汽车装置的传感器或透镜部件以及玻璃窗、反光镜和前照灯的流控、剪切或射流喷嘴，并且包含：流体源(42、44)，其能够以1到80psi之间的供应压力提供1到2500mL/min之间的供应流体流量；和压力控制装置(180)，其流体地连接在流体源与喷嘴(50)之间，使得到所述喷嘴的流量对于30到60psi之间的供应压力来说不超过没有所述压力控制装置的标称流量的90％，或者对于相同的压力范围来说具有更低的目标流量。

压力控制或补偿装置可以是柔性孔口型、O形环型、弹簧和活塞装置、流控(例如，涡流)或一些其它适当的串联装置。根据本发明的一优选方面，压力控制装置包括柔性孔口，加上位于喷雾系统管件中的串联过滤器，以随着流体压力的变化可靠地生成最佳流量。在该优选形式中，喷雾喷嘴优选地是流控喷雾喷嘴，其中处于压力下的所供应流体产生涡流，以生成期望的喷雾输出，该喷雾输出可以被引导向待清洁的透镜或传感器表面。压力控制装置可靠地产生流量，其将维持喷嘴涡流，但即使对于高压流体供应也将防止过大的流量，使得期望的喷雾得以产生，而不浪费流体，并且不会欠供应清洁溶液到目标透镜或传感器表面而不能提供期望的清洁。

于是，广义地说，根据本发明的汽车清洗系统包含用于清洗用于光学装置的传感器或透镜部件的流控、剪切或射流喷嘴，以及用于清洗玻璃窗、反光镜和前照灯的喷嘴。系统以1到2500mL/min之间的供应流体流量加1到80psi之间的供应压力进行操作，且流体供应源通过压力控制装置(PCD)或流量调节器流体地连接，使得到喷嘴的流量对于30到60psi之间的供应压力来说不超过没有PCD的标称流量的90％，或者对于相同的压力范围来说具有更低的目标流量。PCD是弹性体本体，其包含在流体流动路径中的多个柔性凸片片，其响应于流量和压力而改变流动路径的面积。更具体地，压力控制装置包含环体形本体部分(290)，其由在其顶部(301)和其底部(304)处开口的环形壁(292)形成，并且具有环形上部平坦表面(302)和底部平坦表面(306)、大致圆柱形的上部内表面(294)和下部内表面(295)以及围绕轴线(298)并与轴线(298)同轴的凸状外壁表面(296)，以形成中心贯通通路(300)。装置包括至少三个向内延伸的柔性凸片(310、312和314)，其在上部内壁表面和下部内壁表面(294、295)之间从所述壁(292)向内延伸，并进入所述贯通通路中，且所述凸片围绕所述内壁294的周缘间隔开，以形成间隔开的沿径向延伸的狭槽(322、324、326)和中心开口(328)。当休息时，所述凸片提供穿过所述狭槽和中心开口的最大流体流通面积；然而，所述凸片响应于穿过所述通路的流体流量而减小所述流体流通面积，以限制流体的流量。

更详细地，本发明的汽车清洗系统包含一个或更多个“跨接软管”，其与常规的流体源处于流体连通，其中泵以足以操作常规风挡清洗器等的高流量和压力从储存器供应流体。跨接软管将该加压流体供应到所选喷嘴，其清洁比如摄像头或摄像头透镜等装置以及各种其它传感器，并且在本文中可称为“低流量”或涡流生成型喷嘴。本发明的跨接软管包含：在其输入端部处用于接收来自泵的流体的适当连接器、至少一止回阀、过滤器和压力控制装置(PCD)、在其输出端部处用于连接到喷嘴的连接器、以及用于互连这些部件并且用于构造跨接软管以适应其特定汽车应用的适当长度的软管或管件。如本文中描述的，过滤器和压力控制装置优选地组合在单个过滤器元件壳体中。

在本发明的优选形式中，PCD由环形壁292所形成的环体形本体部分290构成，所述环形壁具有大致圆柱形的上部内表面294、大致圆柱形的下部内表面295以及围绕轴线298并与轴线298同轴的凸状外壁表面296，以形成中心贯通通路300。本体部分在其顶部301处是开口的，并且具有环形的上部平坦边沿或表面302。环体290的底部也是开口的，并且具有环形平坦底部表面306。沿着本体部分290的轴向长度的中部优选地是三个向内延伸的柔性翼片或凸片310、312和314，其在上部内壁表面294与下部内壁表面295之间从壁292向内延伸。凸片通常在形状上为三角形，并且分别具有弧形基部316、318和320，在这里它们与圆柱形侧壁相交。凸片围绕内壁294的周缘间隔开，其中相邻凸片的边缘间隔开以形成从中心或轴向开口328朝向壁292的内表面向外延伸的三个径向延伸的狭槽322、324和326。所述凸片优选地在截面中从它们相应的弧形基部向内渐缩到相应的中心末端330、332和334，所述中心末端围绕所述中心开口328间隔开并限定所述中心开口。凸片在上相交部336处以锐角与上壁表面部分294相交，以形成向上倾斜的休息位置，并且在下相交部338处以钝角与下壁表面295相交。

压力控制装置180由弹性体材料构成，使得凸片310、312和314是柔性的。狭槽足够宽以确保凸片的柔性并与中心孔眼或开口组合起来，以为穿过装置的流体提供最大通路面积。凸片响应于预定流体流量以向下和向内挠曲，以逐渐闭合狭槽并减小中心开口的直径，使得在预定的流量和压力时，凸片将流体通路面积闭合到预定的最小值，从而限制穿过PCD的流量达预设的最大程度(即使压力有增加)。对用于形成PCD的材料的特性、凸片310、312和314的尺寸和因而的凸片之间的狭槽的尺寸、和/或柔性凸片的厚度的选择确定所选压力/流量点，在该压力/流量点处，凸片到达一定位置，在该位置处，流量被限制到穿过中心孔眼的区域的期望流量。

总之，于是，本发明的汽车清洗系统包含用于清洗用于汽车传感器或摄像头装置的传感器或透镜部件以及用于清洗玻璃窗、反光镜、前照灯等的流控、剪切或射流喷嘴，其中系统包括流体源(42、44)，其能够以1到80psi之间的供应压力提供1到2500mL/min的供应流体流量。系统包含至少一个喷雾喷嘴(50)，且压力控制装置(180)被流体地连接在流体源与喷嘴之间，使得到所述喷嘴的流量对于30到60psi之间的供应压力来说不超过没有所述压力控制装置的标称流量的90％，或者对于相同的压力范围来说具有更低的目标流量。所述压力控制装置是弹性体环体形本体(290)，其包含多个柔性凸片(310、312、314)，其延伸到穿过所述本体的流体流动路径(300)中，并且响应于流量和压力而改变流动路径的面积。

在优选形式中，本发明包含组合式过滤器和压力控制装置(140)，其具有壳体(142)，该壳体具有在上游端部处的入口通路(204)和在下游端部(184)处的出口通路(212)以及在过滤器壳体中的过滤器滤芯(176)，该滤芯具有延伸部(178)，其与壳体接合以将过滤器滤芯定位在壳体中，并且其接收压力控制装置。压力控制装置中的柔性凸片围绕PCD环体形本体的内周缘间隔开，以形成间隔开的沿径向延伸的狭槽(322、324、326)和中心开口(328)，其中休息时的凸片形成穿过狭槽和中心开口的最大流体流通面积。凸片响应于穿过通路的流体流量(339)，以减小流体流通面积，从而限制流体流量。

组合式过滤器和压力控制装置进一步包括环形刚性间隔件(190)，其位于过滤器滤芯延伸部中，接合压力控制装置的下表面(360)，并由外部壳体的端壁(186)以轴向对齐方式保持在壳体内，以提供穿过组合式过滤器和压力控制装置的流动路径，其受控于柔性凸片。刚性间隔件定尺寸为接合凸片的下表面，以响应于流体流量调节凸片的挠曲。

本发明进一步涉及用于控制汽车清洗系统中的流体流量的方法，所述方法包括供应环体形本体部分(290)，其由在其顶部(301)和其底部(304)处开口的环形壁(292)形成，并且具有环形上部平坦表面(302)和底部平坦表面(306)、大致圆柱形的上部内表面(294)和下部内表面(295)以及围绕轴线(298)并与轴线(298)同轴的凸状或膨出式外壁表面(296)，以形成中心贯通通路(300)。所述方法进一步包括：在所述本体部分中形成至少三个柔性凸片(310、312和314)，其在上部内壁表面和下部内壁表面(294、295)之间从所述壁(292)向内延伸，并进入所述贯通通路中；以及将所述凸片围绕所述内壁(294)的周缘间隔开，以形成间隔开的沿径向延伸的狭槽(322、324、326)和中心开口(328)。休息时的所述凸片形成穿过所述狭槽和中心开口的最大流体流通面积，并且响应于穿过所述通路的流体流量(339)而减小所述流体流通面积，以限制流体的流量。所述方法还包括：选择用于形成所述柔性凸片的材料的特性，选择所述凸片的尺寸以及因而的所述凸片之间的狭槽的尺寸，以及选择所述柔性凸片的厚度，以确定所选压力/流量点，在该所选压力/流量点处所述凸片达到闭合位置，在所述闭合位置，流量被限制到中心孔眼的区域。

附图说明

考虑到以下对本发明的特定实施例的详细描述，特别是在结合附图理解时，本发明的上述和再进一步的目的、特征和优点将变得显而易见，其中各附图中相似附图标记被用于表示相相似部件，并且其中：

图1是根据现有技术的如美国专利7,965,336(属于Bingle等人)中所公开的具有成像系统或倒车摄像头系统的车辆的后视透视图；

图2是图1的车辆的俯视平面图；

图3是根据现有技术的如美国专利7,965,336中所公开的密封固态图像传感器或摄像头模块的端部透视图；

图4是图3的摄像头模块的侧视立面图；

图5是图4的摄像头模块沿线IX-IX截取的剖视图；

图6是第一汽车清洗系统的示意图，该系统用于将处于压力下的流体供应到流体喷雾喷嘴，并且包含流体供应源、泵、管件、连接器以及包含根据本发明的压力控制装置的过滤器；

图7是第二版本的汽车清洗系统的示意图，该系统用于将处于压力下的流体供应到流体喷雾喷嘴，并且包含流体供应源、泵、管件、连接器以及包含根据本发明的压力控制装置的过滤器；

图8是图7的汽车清洗系统的实施方式的拍摄图示；

图9是用于根据本发明的汽车清洗系统的组合式串联过滤器和压力控制装置(PCD)的透视图；

图10是图9的组合式过滤器和PCD的剖视图；

图11是图9的装置的内部本体部分的立面图；

图12是图9的组合式过滤器和PCD的局部剖视图，为清楚起见移除了外部本体部分；

图13是包含在图10的组合式过滤器和PCD中的压力控制装置的俯视透视图；

图14是图13的压力控制装置的仰视平面图；

图15是图13的压力控制装置的侧视立面图；

图16是图13的压力控制装置的俯视平面图；

图17是沿图16的线17-17截取的剖视图；

图18是沿图16的线18-18截取的剖视图；

图19是在图9的过滤器元件中使用的间隔件的俯视透视图；

图20是沿图19的线20-20截取的剖视图；

图21是用于本发明的装置的流量对压力的关系图；

图22是用于现有技术装置的流量对压力的关系图；

图23是用于另一现有技术装置的流量对压力的关系图；并且

图24是根据本发明的汽车清洗系统的示意图。

具体实施方式

为了提供本发明的示例性上下文和基本命名，参照图1-5，示出了如在属于Bingle等人(以下“Bingle”)的美国专利7,965,336中所公开的用于车辆的现有技术成像系统和摄像头模块。该概述是为了根据现有技术示出本发明的可能应用并且建立命名和汽车工业标准术语的目的。

现在参照图1-5，图像捕捉系统或成像或视觉系统7定位在车辆8上，比如在车辆的后方外部部分8a处，并且是可操作的，以捕捉在车辆的内部或外部(比如车辆的后方)发生的场景的图像，并且在车辆的显示器或显示系统9a处显示该图像，其在这里可被车辆的驾驶员或乘员看到(参见例如图1和图2)。成像系统7包括：摄像头模块10，其可安装在车辆上、车辆处或车辆中，以接收在车辆的外部或内部发生的场景的图像；以及控制器9b，其是可操作的，以处理由摄像头模块10的图像传感器18捕捉的图像。摄像头模块10包括塑料摄像头壳体11和金属保护罩或外壳16(参见图1和2)。

摄像头壳体11包括摄像头壳体部分12和连接器部分14，它们配合或连结在一起并且优选地激光焊接或声波焊接在一起，以大致密封壳体11，以大致限制或防止水侵入或其它污染物进入壳体，如以下论述的。壳体11大致包封摄像头或图像传感器或传感装置18(图4和5)，其可操作以捕捉在车辆的外部或内部发生的场景的图像，取决于摄像头模块10的特定应用和位置。壳体11还包括在摄像头壳体部分12的一端处的覆盖件部分20。覆盖件部分20提供透明覆盖件板22，其允许在车辆的外部或内部的场景的图像从其中穿过并进入壳体11中到达摄像头图像传感器18。摄像头模块10可以包括保护罩16，其大致包封摄像头壳体部分12和连接器部分14的一部分，从而大致限制或减少进入或离开摄像头模块的电子噪声，和/或保护塑料壳体11免受由于可能在车辆的外部处遭遇的各种物件或碎屑的冲击等而损坏。

适用于本发明的摄像头或成像传感器18可以包括成像阵列传感器，比如CMOS传感器或CCD传感器等，比如在美国专利No.5,550,677、5,670,935、5,796,094、6,097,023和7,339,149中所公开的。摄像头模块10和成像传感器18可以结合以下各种车辆视觉系统来实施和操作：比如采用美国专利No.5,550,677、5,670,935、5,760,962、5,877,897、5,949,331、6,222,447、6,302,545、6,396,397、6,498,620、6,523,964、6,611,202和6,201,642中所公开的原理的向前方、侧方或后方取向的车辆视觉系统；拖车挂接辅助装置或牵引检查系统，比如美国专利No.7,005,974中所公开的类型；反向或侧方成像系统，比如车道变换辅助系统或车道偏离警告系统，比如美国专利No.7,038,577所公开的类型；用于确定距在前或在后车辆或物体的距离的系统，比如采用在美国专利No.6,396,397中所公开的原理的系统；或类似物。

例如，摄像头或传感器18可以包括LM9618单色CMOS图像传感器或LM9628彩色CMOS图像传感器，其中两者都可从美国国家半导体公司(National Semiconductor)购得。来自其它供应商(例如，Magna^TM等)的其它适当的摄像头或传感器可以实施于摄像头模块。

尽管示出在车辆8的后部部分8a处，但是图像传感器18和摄像头模块10可以定位在车辆8上的任何适当的位置处，比如在车辆的后部面板或部分、车辆的侧面板或部分、车辆的车牌安装区域、车辆的外部反光镜组件、车辆的内部后视反光镜组件或任何其它位置内，在这里摄像头可以被定位和取向为提供在车辆的外部或内部发生的场景的期望视野。摄像头模块10特别适合于用作外部摄像头模块。由摄像头捕捉的图像可以显示在定位于车辆的客舱内的所选位置的显示屏幕或类似者处，比如在内部后视反光镜组件处(比如在美国专利No.6,690,268中公开的)，或者在车辆客舱之处或之内的其它地方，如通过使用美国专利No.5,550,677、5,670,935、5,796,094、6,097,023和6,201,642和/或美国专利No.6,717,610中所公开的原理那样。

如图3、4和5中最佳地示出的，摄像头壳体部分12包括从基底部分12b向外延伸的大体圆柱形部分12a。摄像头壳体部分12包括模制塑料部件，并且可以包括一对加热器端子或元件30a、30b，其插入模制在圆柱形部分12a的壁内和/或沿着圆柱形部分12a的壁插入模制。圆柱形部分12a接收透镜或光学系统24，其发挥功能以将图像聚焦到摄像头传感器18上，所述摄像头传感器18定位在安装在摄像头壳体部分12的基底部分12b内的电路板26处。

透镜系统24定位在摄像头部分12的圆柱形部分12a内，以接收来自外部或内部场景穿过摄像头部分12的端部12c处的覆盖件22的光。透镜系统24例如通过螺纹接合安装到摄像头覆盖件或壳体28，其发挥功能以大致覆盖或包封摄像头或传感器18，以大致防止或限制入射光被摄像头传感器18接收到而干扰穿过覆盖件22和透镜系统24接收到的图像。透镜系统24可以是任何小型透镜或透镜系统，其将摄像头模块外部的场景的图像聚焦到摄像头图像传感器18上，比如举例来说在美国专利No.6,201,642或美国专利No.6,757,109中所公开的类型。透镜系统24可以提供广角视野，比如大约120度或更大(如图1中所示)。

覆盖件部分20安装在摄像头壳体部分12的与基底部分12b相对的外端部12c处，如图4和5中所示。覆盖件部分20包括外周缘环或覆盖件固位器20a，其接合透明覆盖件22的外表面，并且发挥功能以保持透明覆盖件就位在摄像头壳体部分12的圆柱形部分12a的端部12c处。优选地，周缘环20a被激光焊接或声波焊接或以其它方式连结或结合到摄像头壳体部分12的圆柱形部分12a的外端部12c，以大致将覆盖件部分20密封并固定到摄像头壳体部分上，并且可以限制或大致避免任何水侵入或污染物侵入外端部12c处的摄像头壳体部分。

在所示实施例中，基底部分12b大体是方形的，并且限定围绕基底部分的大体方形的配合边缘12e，用于将其在接头13处配合并固定到连接器部分14的对应边缘14g。基底部分12b在其中接收电路板26和图像传感器18，而摄像头壳体或罩28和透镜或透镜系统24延伸到摄像头部分12的圆柱形部分12a中，以接收穿过透明覆盖件22的图像。

壳体11的连接器部分14是模制塑料部件，并且包括从基底部分14b延伸的连接器端子或连接器14a，比如多销卡合连接器等。基底部分14b形成(比如为如在所示实施例中示出的方形形状)以大致且均匀地配合或连接至摄像头壳体12的基底部分12b，如参照图3-5可看出的。基底部分12b和14b配合在一起并限定用于接收并固定电路板26的袋部或空间。基底部分14b和12b可以在它们的配合接头或连接部13处被激光焊接或声波焊接在一起。接头的激光或声波焊接将塑料边缘或接缝熔化在一起，以大致密闭地密封壳体11，以防止水侵入或其它污染物侵入摄像头模块10的壳体11中。可选地，并且不太理想地，基底部分可以以其它方式连结或大致密封在一起(比如经由适当的粘合剂和/或密封剂)。模块可以可选地包括通气部分或半透膜以使模块的内部通气。基底部分12b和14b可以分别进一步包括安装凸片或凸缘12d和14f，它们从基底部分12b和14b向外延伸。安装凸片12d和14f在基底部分固定在一起时体彼此对齐，并且包括从其中穿过的用于经由适当的紧固件或类似物(未示出)将摄像头模块10安装在车辆8处或安装至车辆8的孔眼。尽管示出为具有大体方形的配合部分，但是连接器部分14和摄像头部分12可以具有其它形状的配合部分或表面。

多销连接器14a从基底部分14b延伸，并且包括多个销或端子14c，用于将摄像头模块10与车辆的配线线束或线缆上的连接器(未示出)电连接。例如，端子14c的端部14d可以连接至电路板26，而端子14c的其它端部14e连接至车辆的对应连接器。对应的连接器可以部分地接收在多销连接器14a处的销或端子14c的端部14e，并且可以经由卡合连接等与多销连接器14a卡合在一起。如图5中最佳示出的，端子14c的端部14d从连接器部分14突出或延伸，使得当组装壳体部分11时，端部14d可以被接收在电路板26中的对应开口或孔眼26c内。

如图5中所示，连接器部分14可以提供从壳体11的基底部分纵向延伸的大体直的多销连接器。然而，可以实施其它形状的连接器，比如角形的连接器或弯曲的连接器等，取决于摄像头模块的特定应用。

如上所述，摄像头模块10可以被大致密闭地密封，使得向模块中的水侵入被限制或大致避免。摄像头壳体部分12的基底部分12b和连接器部分14的基底部分14b对应地形成为在它们的配合接缝13处大致配合或连结在一起，由此这些部分可以被激光焊接或声波焊接在一起或以其它方式连结，同时覆盖件部分20也被激光焊接或声波焊接或以其它方式固定，并且大致密封在摄像头部分12的相对端部12c处，以便大致密封摄像头壳体。激光或声波焊接技术是优选的，以便在材料能够经由加热、振动或其它方式重新流动的状态下连结材料，使得材料重新流动和交联并且变成整体部件。这种连结得到大致密闭地密封的摄像头模块。此外，塑料中的孔隙以及围绕插入模制销和冲压件的任何空隙可以用牌密封材料或其它适当的密封材料密封，以进一步限制或大致避免水滴和/或水蒸汽进入大致密封的摄像头模块10的壳体中。

电路板26包括摄像头安装电路板26a，其经由多线带状线等(未示出)连接至连接器接收电路板26b。摄像头安装电路板26a安装或固定到摄像头部分12的基底部分12b，而连接器电路板26b安装或固定到连接器部分14的基底部分14b。摄像头或图像传感器18安装在摄像头电路板26a的表面处，并且被摄像头覆盖件28和透镜24大致包封在电路板26a处(图5)。摄像头电路板26a包括用于接收端子30a、30b的端部30c的一对孔眼26c。同样地，连接器电路板26b包括多个开口或孔眼26d，用于接收从其中穿过的连接器端子14c的端部14d。销或端子的端部可以在它们相应的开口中焊接就位。在完成所有连接之后，壳体可以被折叠到其闭合位置，并且被激光焊接或声波焊接在一起或以其它方式连结或结合在一起，以大致密封壳体内的电路板。

比如举例来说摄像头模块10等摄像头或传感器现在经常被成功地包含在各种类型的车辆中，从而提高安全性并有助于驾驶体验。在使用这种装置时发现的一个困难是这种摄像头或传感器倾向于收集灰尘和污垢，从而模糊它们提供的图像并降低它们的效用。在现有技术中已经通过在摄像头或传感器透镜附近提供喷雾喷嘴来允许定期清洁透镜来克服该问题。所有载客车辆都包含清洗系统，其包含喷嘴，所述喷嘴引导流体以清洁前风挡，从而为驾驶员提供清晰的视野。这些相同的车辆现在还可能包含附加的喷嘴来清洁后窗、前照灯或传感器比如摄像头或LIDAR。

汽车清洗系统通常具有多个分支以到达各种清洗喷嘴，并且这种多分支系统可以配备有单个流体储存器和双出口泵，或者配备有多个储存器和两个或更多个类似的单或双出口泵。通常，驱动系统的泵被设计并定尺寸为向系统的最高流量部分(其通常将是前风挡喷嘴或前照灯喷嘴)供应流体。因此，当在比如摄像头或传感器覆盖件或透镜等位置处或在后窗处(这里需要较低的目标流量以节约流体)需要流体时，泵对于应用来说过大并生成比用于清洁可能必需的压力更大的压力。这种高压力导致高流量和过多的流体消耗。在所有车辆上都希望节约流体，但是当车辆包含多个喷嘴时，比如当要清洗一个或更多个传感器或物镜时，这变得至关重要。

为了避免过度使用流体，可以通过限制流体出口的尺寸来限制低流量喷嘴的流量。然而，这是不希望的，因为堵塞喷嘴的可能性与喷嘴出口的尺寸成反比地增加。此外，制造的难度也与喷嘴出口的尺寸成反比地增加，并且正常的制造公差对较小喷嘴的性能比起成正比地更大的喷嘴上将观察到的性能具有增加的影响。

根据本发明，本文描述的系统通过在到喷嘴(其仅需要相对较低的流量)的流动路径中包括压力控制装置或流量调节器来解决这些问题。许多类型的压力控制装置已存在并且已经用于其它领域，比如住宅卫生器具或灌溉装置，其中尽管系统压力中有波动也期望恒定的流量，但是在汽车领域中不令人满意，其中尺寸和重量限制排除了使用这种装置。如图6中所示，汽车清洗系统40通常包含流体储存器42，其通过泵44连接至适当长度的流体供应管件或软管46、48到一个或更多个流体喷雾喷嘴50，其优选地是在流控系统中发现的类型的涡流生成型喷嘴，并且其采用相对较低的流体流量来产生受控喷雾。一个或更多个止回阀52可以被包含在系统40中，并且这种止回阀通常定位为紧邻喷嘴，以便使系统在喷射之间保持做好准备。所示的系统被示出为带有常规的外部安装倒钩54，其可以根据需要定位在管件上，以便以常规方式将其固定就位。所示的清洗系统附加地包括一个或更多个串联过滤器60，以便从流体中滤筛微粒材料，从而防止喷嘴堵塞以延长系统寿命。根据需要，采用一个或更多个连接器，比如快速连接单元62和64，以连结不同长度的管件并将管件连接至泵44和喷嘴50。为方便起见，这种组件可以在本文中被称为“跨接软管”。

根据本发明，并且如以下将详细描述的，压力控制装置可以作为单独的部件被包含在系统40中的任何地方，但是不应该限制到主清洗区域66中的喷雾喷嘴的流量，所述喷雾喷嘴可以是车辆的前风挡喷嘴或前照灯喷嘴，并且其通过管件68连接至泵44。替代地，压力控制装置可以集成到上述跨接软管部件的任一个中，比如喷嘴50、止回阀52、过滤器60或连接器62或64。通常，止回阀作为单个子组件集成到喷嘴中，但是前述部件类型的两个或更多个可被包含到单个装置中，比如一体地容纳PCD和止回阀的喷嘴，或者一体地容纳PCD和止回阀的过滤器。

跨接软管组件或清洗系统的另一版本在图7中以80示出，并且在一个(上游)端部处经由泵44连接至流体储存器42。该组件包括适当长度的流体供应管件82、84和86，用于在其另一(下游)端部处连接至一个或更多个流体喷雾喷嘴50，流体流动的方向为沿箭头87的方向。一个或更多个止回阀88可以被包含在系统80中，并且在本例中，阀被示出为定位在管件或软管82中，处于索环90的上游，所述索环将组件80定位并固定在车辆中。该系统被示为包括串联过滤器92，其在该实施例中在止回阀88的下游定位在管件84和86之间并连接它们，以从流体中滤筛微粒材料，从而防止喷嘴50堵塞以延长系统寿命。该系统包括一个或更多个连接器，比如将管件82连接至泵44的快速连接单元94、将管件86连接至喷嘴50的快速连接单元96、以及将管件82连结至管件84的弯管连接器98。过滤器92包含壳体100，其具有入口和出口轴向管状延伸部或导管102和104，它们分别接收管件84和86的对应端部106和108，以连结管件并将过滤器固定在系统80中。在该实施例中，系统被示出为包含通过带122和124固定在管件82上的至少一个安装倒钩120，以及位于管件上的两个圆柱形泡沫保护器126和128。图7中所示的串联过滤器92是常规流体过滤器，其具有锥形壳体100的，该锥形壳体接收过滤器元件132并被第三泡沫保护器130环绕。应该明白的是，安装倒钩120可以根据需要定位，并且泡沫保护器可以根据特定汽车应用的需要位于过滤器上和跨接软管上的其它位置。图7的组件可以被构造为如图8所示以用于一个特定汽车应用，但是应该明白的是，组件80可以不同地构造并相应地定尺寸以用于其它应用。

如前面描述的，并且如以下将进一步详细描述的，压力控制装置(PCD)可以作为单独的部件被包含在系统80中的任何地方，但是不应该在管件68中，在这里它将限制到主清洗区域66中的喷雾喷嘴的流量，所述喷雾喷嘴可以是车辆的前风挡喷嘴或前照灯喷嘴，并且其通过管件68连接至泵44。替代地，压力控制装置可以集成到上述跨接软管部件的任一个中，比如喷嘴50、止回阀88、过滤器92或连接器94、96或98之一。更进一步，前述部件类型中的两个或更多个可以被包含到单个壳体中，比如一体地容纳PCD和止回阀的喷嘴，或者一体地容纳PCD和止回阀的过滤器。

然而，如图9的侧视透视图、图10的截面、图11的局部侧视立面图和图12中所示的图11的截面中所示，在本发明的优选形式中，跨接软管组件(例如图6-8中所示类型的组件)包含作为过滤器元件的组合串联过滤器和压力控制装置140。在该实施例中，过滤器装置包含两部分式壳体142，该壳体具有内部本体部分144和外部本体部分146，它们通过将外部部分142套叠在内部部分144上组装而成。这些部件卡合在一起并由相对的棘爪148和150固定，所述棘爪148和150从内部本体部分144的侧壁突出，以接合壳体142的外部本体部分146的侧壁中的对应接收器孔眼152和154。外部本体部分在图9中以透视图和图10中以截面最佳地示出，而内部本体部分144在图11的侧视立面图中且在图10和12中以截面中最佳地示出。内部和外部壳体本体部分144和146分别具有围绕纵向轴线160的大体圆柱形壁156和158。这些壁分别限定圆柱形内部腔室170和172。

(内部本体部分144的)内部腔室170在其下游端部174处开口，并且具有足以通过开口端部接收大体圆柱形过滤器元件176的内径。如图所示，过滤器元件的下游端部或出口177包含圆柱形延伸部178，该圆柱形延伸部接收压力控制装置180并将其定位在过滤器的紧接下方并与过滤器同轴。外部本体部分146的内部腔室172具有开口的上游端部182以及足以紧贴地接收内部本体部分144的壁156的直径，使得内部本体部分套叠到外部本体部分中。如图10中所示，外部本体部分的下游端部184被大致径向延伸的端壁186部分地闭合，所述端壁的内表面抵接过滤器元件延伸部的下游端部188，以在壳体被组装时将过滤器固定在壳体142的内部中。间隔件190定位在端壁186的内表面与PCD 180之间，以为PCD提供牢固的配合。

内部壳体部分144的上游端部198被大致径向延伸的壁200闭合，所述壁包含轴向延伸的上游管状延伸部或导管202，其限定通向内部腔室或腔体170的内部入口流体通路204。导管202的外表面接收流体供应管件或软管，比如图7的示例中的管件84，并且在其外表面上带有倒钩206，以接合管件84的内部，从而将过滤器140固定在流体系统中。类似地，外部壳体部分的下游端壁186包含轴向延伸的下游管状延伸部或导管210，其限定从外部本体部分146的内部腔室或腔体172引出的内部流体通路212。导管210的外表面接收流体供应管件，比如图7的示例中的管件86，并且在其外表面上带有倒钩214，以接合管件86的内部，从而将过滤器140固定在流体系统中。穿过过滤器元件140的流体流动的方向在各个图中由箭头216示出。

图11是内部本体部分144的侧视立面图，该内部本体部分在图9中部分可见且在图10中以截面示出，其中类似的元件被类似地编号。如图所示，本体部分144的大体圆柱形侧壁156带有径向向外延伸的棘爪148、150。如图11中观察到的，这些棘爪呈突出部的形式，其分别具有平坦向外和向下(向上游)倾斜的顶部接触表面220和222，其分别终止于大致径向向内延伸的肩部表面224和226，其略微向上且向内倾斜，如图10的截面中最佳所示的。接触表面220和222向上或向上游倾斜，如图9中所示，并且在内部和外部本体部分的组装时接合外部本体壁158时，以促进本体部分的套叠。在完成组装时，棘爪通过对应的接收器孔眼152和154卡出，使得表面224和226接合对应的孔眼边缘228和230。肩部表面224和226的向上斜面将内部和外部本体部分固定在组装状态中。

内部本体部分144的上游端部198(如图10中观察到的下端部)包括第一和第二径向向外突出的纵向或轴向延伸的脊部230和232，其分别与棘爪148和150轴向对齐，并且包含径向向内延伸的肩部234和236。当本体部分被套叠在一起以使这些部分相对于彼此纵向定位时，这些肩部与外部壳体本体部分146的开口端部182的底部(如图10中观察到的)或上游周缘边沿238接合。在脊部230与本体部分144上的棘爪148之间的是三角形突出部240，其与外部本体部分142的内表面上的对应凹槽242接合，以使棘爪与其对应的孔眼154对齐。类似地，并且出于相同的目的，本体部分144上在脊部232与棘爪150之间的第二个三角形突出部244接合本体部分144的内表面上的对应凹槽246。

内部本体部分144包含在其上游端部附近的外周缘密封环，该外周缘密封环在外部本体部分146的边沿238处接合腔室172的内表面。另外，如图11中以及在图10和12中的内部本体部分144的剖视图中所示，圆柱形内部本体部分144的开口下游端部260包含接收O形环264的密封凹槽262。在串联过滤器组件140完全组装时，这些特征协同操作以在内部和外部本体部分144和146之间提供水密密封，如图10所示。

如图12中最佳所示，过滤器元件176是常规的现成的流体过滤器滤芯，其包含穿孔的圆柱形侧壁270，其直径小于内部本体144的内部腔体170且与该内部腔体170同轴，以提供围绕过滤器元件外部的环形流体通路272。过滤器元件延伸部178从侧壁270径向向外成阶梯状，如以内部径向肩部274和外部径向肩部275所示的，并且具有比侧壁270更大的直径。如图所示，延伸部的外径与腔体170的直径大致相同，以将过滤器元件的下游端部177同轴地定位在侧壁156内。过滤器元件的上游端部276通过模制在本体部分144的端壁200内部中的多个(例如三个)大体三角形的间隔件280同轴地定位在内部本体144内。当过滤器元件插入腔体170中时，端部276接合间隔件280以使过滤器元件与侧壁和端壁间隔开，以在组装过滤器140时围绕过滤器元件的端部延伸流体通路272。这提供了穿过过滤器元件140的连续流体流动路径，其通过入口通路204到达环形通路272，穿过穿孔侧壁270并进入过滤器元件176的内部腔体282中，然后通过过滤器滤芯的下游端部或出口177、通过压力控制装置180和间隔件190排出到出口通路212。过滤器元件被选择(或设计)为使得其穿孔侧壁包含一定网眼尺寸，或具有标称最大尺寸或直径的开口或孔眼，其小于由过滤流体供应的下游喷嘴的最小开口的尺寸。

如以上指出的，比如以图6中的40或图7中的80所示的汽车清洗系统通常具有多个分支，这些分支不仅向比如风挡和后窗66等高使用表面供应流体，而且还向一个或更多个低流量装置(比如摄像头或其它传感器透镜50)供应流体。多分支系统可以配备有一双出口泵或两个或更多个类似的单或双出口泵。因此，当在比如传感器等位置处(这里需要较低的目标流量以节约流体)需要流体时，泵对于该特定应用来说可能过大，并且可能生成比用于清洁可能必需的压力更大的压力。该较高的压力可能导致到低流量应用的过高的流体流量，从而导致过多的流体消耗。由于车辆中的流体供应是有限的，因此流体节约是期望的，并且在车辆包含多个喷嘴时，比如在车辆上的一个或更多个传感器或物端透镜要被清洁时，变得至关重要。因此，根据本发明，提供了一种用于汽车应用的透镜清洁系统，其中从单个加压流体源向具有不同流体流量要求的多个喷嘴供应流体喷雾。

为了提供足以在不浪费流体的情况下充分清洁透镜的喷嘴流量，包含在过滤器元件140中的压力控制装置(PCD)或流量调节器180可以采用若干形式中的任何一种，但是在其优选形式中，在图13-18中所示，包含由环形壁292形成的环体形本体部分290，所述环形壁292具有大致圆柱形的上部内表面294、大致圆柱形的下部内表面295、以及围绕轴线298并与轴线298同轴的凸状或膨出外壁表面296，以形成中心贯通通路300。如图13和18中观察到的，本体部分在其顶部301处是开口的，并且具有环形上部平坦边沿或表面302。环体290的底部也是开口的，如304处所示，并且具有环形平坦底部表面306。沿着本体部分290的轴向长度的中部优选地是三个向内延伸的柔性翼片或凸片310、312和314，其在上部内壁表面294与下部内壁表面295之间从壁292向内延伸。凸片通常在形状上为三角形，如图14和16中所示，并且分别具有弧形基部316、318和320，在这里它们与圆柱形侧壁相交。凸片围绕内壁294的周缘间隔开，其中相邻凸片的边缘间隔开以形成从中心或轴向开口328朝向壁292的内表面向外延伸的三个径向延伸的狭槽322、324和326，其中狭槽宽到足以允许凸片轻松挠曲。如图17和18中所示，凸片优选地在截面中从它们相应的弧形基部向内渐缩到相应的中心末端330、332和334，它们围绕中心开口328间隔开并限定中心开口328。凸片在上相交部336处以锐角与上壁表面部分294相交，以形成向上倾斜的休息位置，并且在下相交部338处以钝角与下壁表面295相交。

压力控制装置180由弹性体材料(比如TPV)构成，使得凸片310、312和314是柔性的，并构造为响应于流体压力和流量而具有可预测的变形。在图中，凸片示出为休息时或完全打开状态，使得狭槽和中心孔眼或开口组合以为沿箭头339(图13和18)的方向穿过装置的流体提供最大通路面积。凸片响应于所选流体流量以开始向下和向内挠曲，如图17和18所示，随着增加的流量而逐渐闭合狭槽并减小中心开口的直径，使得在预定的流量和压力时，凸片将流体通路面积闭合到预定的最小值，从而限制穿过PCD的流量达预设的最大程度(即使压力有增加)。

如图10和12中所示，压力控制装置180的外径被选择为在其安装在组合式过滤器和PCD 140中时紧密地装配到过滤器滤芯延伸部178中。PCD插入延伸部中，使得其上部平坦边沿表面与由过滤器滤芯延伸部178形成的内部肩部274接合，从而使其中心通路300与过滤器滤芯出口177对齐。PCD 180通过刚性塑料间隔件190固定就位，所述刚性塑料间隔件190在PCD下游紧密地装配到过滤器滤芯延伸部178中，并且发挥作用以调节PCD凸片的挠曲。如图19和20中所示，间隔件具有圆柱形本体部分340，其具有直径等于或略大于延伸部178的内径的向外弯曲的外侧壁表面342，并且具有形成与过滤器滤芯出口177和PCD 180的中心通路300对齐的中心通路346的内部圆柱形壁表面344。间隔件的上游端部350包含直立的环形环或缓冲器352，其具有与下壁295接合的外壁部354和与邻近壁295的柔性凸片的周缘底部部分360、362、364接合的顶表面356，如图所示。对用于形成PCD的材料的特性、凸片310、312和314的尺寸和因而的凸片之间的狭槽的尺寸和/或柔性凸片的厚度的选择和间隔件的尺寸协同配合以确定PCD对流体流量和所选压力/流量点的响应，在该压力/流量点处，凸片到达一定位置，在该位置处，流量基本上被限制到中心孔眼的区域。间隔件是控制穿过PCD的流量的关键元件，因为间隔件的刚性上部环形环352支撑柔性凸片的周缘以限制PCD的变形，其中间隔件的尺寸被选择为提供穿过PCD的流体流量的期望范围。应该明白的是，通过将一种尺寸的间隔件替换为不同尺寸的间隔件，能轻松地修改通过过滤器元件的流体流量的范围，从而允许仅在过滤器元件部件之一中进行最小变化的情况下修改可得范围。如前面描述的，当组装过滤器元件140时，PCD的上游端部接合过滤器滤芯，间隔件的上游端部接合PCD的下游端部，并且外部本体部分142的端壁186接合PCD的下游端部，其中棘爪将各部件牢固地固定在一起处于水密组件中。

穿过本发明的过滤器元件并因此到连接至本文中大体描述类型的跨接软管组件的一个或多个流控喷雾装置50的流体流量受控于以上描述的压力控制装置180。使用中，柔性凸片或翼片在从泵源流到一个或多个喷雾装置的流体的压力作用下沿轴向向下游(如图13和18中所观察到的向下)弯曲。如图21的关系图370所示，PCD的操作由优选的流量对压力曲线372表征。然后，利用该装置，在任何所选压力P下，流量由曲线372示出为小于或等于固定直径孔口的流量Q₂，其由曲线373示出。穿过固定直径孔口的流量由等式Q＝kP^0.5表征，其中Q是流体流量，P是流体压力，并且k是随孔口面积变化的系数。在压力控制装置180中，流体流动穿过的孔口面积是径向狭槽322、324和326和中心开口328的总面积，并且由于凸片的柔性，该总面积随着流动压力和流量两者的增加而减小。在连接的流控喷嘴中产生涡流以进行操作所需的流量和压力下，由曲线372上的点378示出，孔口面积已减小到预定的最小尺寸。如关系图370所示，如果压力控制装置180对泵压力作出反应而降低流量过多，则到喷嘴的流量将不足以产生令人满意的喷雾特性，如区域374处所示，从而导致清洁效果不佳。另一方面，如果压力控制装置180对泵压力作出反应以在较高的泵压力时允许过多的流体流量，则到喷嘴的流量将过大而不能产生令人满意的喷雾特性，从而不仅导致清洁效果不佳，而且还导致过度用水，如区域376处所示。后一结果与使用不受限制的喷嘴基本相同，并且最不令人满意。

为了比较的目的，图22在关系图380中示出了一系列曲线382、384、386和388，其表示通过简单的流量限制器(比如流动路径中的各种尺寸的O形环)流到喷嘴的流体的流量对压力性能。这种限制器产生比本发明显著更高的流量(加仑每分钟)，其中流量为mL/min。

图23示出了请提供图23所示内容的附加说明以及其与本发明的不同之处。

根据本发明，于是一种包含用于以1到2500mL/min之间的供应流量加1到80psi之间的供应压力清洗用于汽车摄像头、LIDAR、LEDAR、雷达的传感器或透镜部件、其它光学传感器装置以及后玻璃窗、侧视反光镜和前照灯等的流控、剪切或射流喷嘴的汽车清洗系统通过压力控制装置(PCD)或流量调节器流体地连接，使得到喷嘴的流量对于30到60psi之间的供应压力来说不超过没有PCD的标称流量的90％；如果需要，PCD可以被选择为对于相同的压力范围将系统限制到更低的目标流量。如以上讨论的，在优选的清洗系统中，提供了止回阀，其距离喷嘴小于约24英寸，并且甚至更好，小于12英寸，以确保系统的恰当操作。如图24中所示，清洗系统400可以包含多个低流量分支402、404，以及一个或更多个常规或高流量的分支406。高流量分支通向常规的主清洗区域，比如防风玻璃、后窗和头灯，而低流量分支中的每个都可以包含跨接软管，该跨接软管包含对应的止回阀88、88a等，其通过适当长度的软管82、84、86和82a、84a和86a等(各自定尺寸并构造为用于其特定应用)与过滤器和PCD元件140、140a等串联地流体连接。如图所示，每个分支可以连接至一个或更多个并联的喷雾喷嘴50、50’等，其优选地是具有已知构造和特性的流控或涡流生成型喷嘴。

已经描述了新的和改进的透镜清洁系统和方法的优选实施例，相信的是，鉴于本文给出的教导，将向本领域技术人员教示其它修改、变型和变化。例如，压力控制装置在其优选形式中示出为跨接软管过滤器元件的一部分；然而，将理解的是，如所示的压力装置可以是包括在跨接软管中的独立部件，或者可以与除过滤器之外的部件(比如与连接器、止回阀或甚至喷嘴)结合。因此，应该理解的是，所有这些变型、修改和变化都被认为落入限定本发明的所附权利要求书的范围内。

Claims (22)

1.一种用于汽车清洗系统的流体流量控制装置，包括：

环体形本体部分(290)，其由在其顶部(301)和其底部(304)处开口的环形壁(292)形成，并且具有环形上部平坦表面(302)和底部平坦表面(306)、大致圆柱形的上部内表面(294)和下部内表面(295)以及围绕轴线(298)并与轴线(298)同轴的凸状外壁表面(296)，以形成中心贯通通路(300)；

至少三个向内延伸的柔性凸片(310、312和314)，其在上部内壁表面和下部内壁表面(294、295)之间从所述壁(292)向内延伸，并进入所述贯通通路中；

所述凸片围绕所述内壁(294)的周缘间隔开，以形成间隔开的沿径向延伸的狭槽(322、324、326)和中心开口(328)；以及

休息时的所述凸片形成穿过所述狭槽和中心开口的最大流体流通面积，并且响应于穿过所述通路的流体流量(339)而减小所述流体流通面积，以限制流体的流量。

2.根据权利要求1所述的流体流量控制装置，其中，所述凸片在形状上大体为三角形，并且分别在它们与圆柱形侧壁相交的地方具有弧形基部(316、318、320)，其中相邻凸片的边缘间隔开以形成所述狭槽。

3.根据权利要求2所述的流体流量控制装置，其中，所述凸片优选地在截面中从它们相应的弧形基部向内渐缩到相应的中心末端(330、332、334)，所述中心末端围绕所述中心开口间隔开并限定所述中心开口。

4.根据权利要求3所述的流体流量控制装置，其中，所述凸片在上相交部(330)处以锐角与上壁表面部分(294)相交，并且在下相交部(332)处以钝角与下壁表面部分(295)相交，以形成向上倾斜的凸片休息位置，其中所述狭槽和中心开口组合起来为穿过装置的流体提供所述最大流体流通通路面积。

5.根据权利要求4所述的流体流量控制装置，其中，所述凸片与所述侧壁的相交部大致在沿着所述流体流量控制装置的轴线的中部。

6.根据权利要求4所述的流体流量控制装置，其中，所述装置由弹性体材料构成，使得所述凸片(310、312、314)是柔性的，以响应于流体流动而向下和向内挠曲，从而逐渐闭合所述狭槽并减小所述中心开口的直径，使得在预定的流量和压力时，所述凸片将流体通路面积闭合到预定的最小值，从而限制穿过所述装置的流量达预设的最大程度。

7.一种用于控制汽车清洗系统中的流体流量的方法，包括：

供应环体形本体部分(290)，其由在其顶部(301)和其底部(304)处开口的环形壁(292)形成，并且具有环形上部平坦表面(302)和底部平坦表面(306)、大致圆柱形的上部内表面(294)和下部内表面(295)以及围绕轴线(298)并与轴线(298)同轴的凸状外壁表面(296)，以形成中心贯通通路(300)；

在所述本体部分中形成至少三个向内延伸的柔性凸片(310、312和314)，其在上部内壁表面和下部内壁表面(294、295)之间从所述壁(292)向内延伸，并进入所述贯通通路中；

围绕内壁(294)的周缘将所述凸片间隔开，以形成间隔开的沿径向延伸的狭槽(322、324、326)和中心开口(328)，其中休息时的所述凸片形成穿过所述狭槽和中心开口的最大流体流通面积，并且响应于穿过所述通路的流体流量(339)而减小所述流体流通面积，以限制流体的流量；以及

选择用于形成所述柔性凸片的材料的特性，选择所述凸片的尺寸以及因而的所述凸片之间的狭槽的尺寸，以及选择所述柔性凸片的厚度，以确定所选压力/流量点，在该所选压力/流量点处所述凸片达到闭合位置，在所述闭合位置，流量被限制到中心孔眼的区域。

8.一种汽车清洗系统，包含用于清洗用于汽车装置以及玻璃窗、反光镜和前照灯的传感器或透镜部件的流控、剪切或射流喷嘴，包括：

流体源(42、44)，其能够以1到80psi之间的供应压力提供1到2500mL/min之间的供应流体流量；

喷雾喷嘴(50)；

压力控制装置(180)，其流体地连接在所述流体源与所述喷嘴之间，使得到所述喷嘴的流量对于30到60psi之间的供应压力来说不超过没有所述压力控制装置的标称流量的90％，或者对于相同的压力范围来说具有更低的目标流量；

其中，所述压力控制装置是弹性体本体(290)，其包含在穿过所述本体的流体流动路径(300)中的多个柔性凸片(310、312、314)，并且其中所述柔性凸片响应于流量和压力而改变流动路径的面积。

9.根据权利要求8所述的系统，进一步包括：止回阀(88)，其在所述流动路径中在所述流体源与所述喷嘴之间与所述压力控制装置流体地串联连接。

10.根据权利要求9所述的系统，进一步包括：流体过滤器(176)，其在所述流体源与所述喷嘴之间与所述止回阀和所述压力控制装置流体地串联连接。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述喷嘴包括并联连接的多个喷嘴(50、50’)。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述流体过滤器包含所述压力控制装置，以形成组合式过滤器和压力控制装置(140)。

13.根据权利要求8所述的系统，进一步包括一种组合式过滤器和压力控制装置(140)，其包括：

壳体(142)，其具有在上游端部处的入口通路(204)和在下游端部(184)处的出口通路(212)；以及

过滤器滤芯(176)，其在所述过滤器壳体中并具有延伸部(178)，所述延伸部与所述壳体接合以将所述过滤器滤芯定位在所述壳体中，并且所述延伸部接收所述压力控制装置。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述压力控制装置进一步包括：

环体形本体部分(290)，其由在其顶部(301)和其底部(304)处开口的环形壁(292)形成，并且具有环形上部平坦表面(302)和底部平坦表面(306)、大致圆柱形的上部内表面(294)和下部内表面(295)以及围绕轴线(298)并与轴线(298)同轴的凸状外壁表面(296)，以形成中心贯通通路(300)；

至少三个向内延伸的柔性凸片(310、312和314)，其在上部内壁表面和下部内壁表面(294、295)之间从所述壁(292)向内延伸，并进入所述贯通通路中；

所述凸片围绕所述内壁(294)的周缘间隔开，以形成间隔开的沿径向延伸的狭槽(322、324、326)和中心开口(328)；以及

休息时的所述凸片形成穿过所述狭槽和中心开口的最大流体流通面积，并且响应于穿过所述通路的流体流量(339)而减小所述流体流通面积，以限制流体的流量。

15.根据权利要求14所述的流体流量控制装置，其中，所述凸片在形状上大体为三角形，并且分别在它们与圆柱形侧壁相交的地方具有弧形基部(316、318、320)，其中相邻凸片的边缘间隔开以形成所述狭槽。

16.根据权利要求15所述的流体流量控制装置，其中，所述凸片优选地在截面中从它们相应的弧形基部向内渐缩到相应的中心末端(330、332、334)，所述中心末端围绕所述中心开口间隔开并限定所述中心开口。

17.根据权利要求16所述的流体流量控制装置，其中，所述凸片在上相交部(330)处以锐角与上壁表面部分(294)相交，并且在下相交部(332)处以钝角与下壁表面部分(295)相交，以形成向上倾斜的凸片休息位置，其中所述狭槽和中心开口组合起来为穿过装置的流体提供所述最大流体流通通路面积。

18.根据权利要求17所述的流体流量控制装置，其中，所述凸片与所述侧壁的相交部大致在沿着所述流体流量控制装置的轴线的中部。

19.根据权利要求18所述的流体控制装置，其中，所述壳体具有内部部分和套叠在所述内部部分上的外部部分，所述壳体包括紧固件(148、152和150、154)，用于将半部固定在一起，以封装所述过滤器滤芯和所述压力控制装置。

20.根据权利要求19所述的流体控制装置，其中，所述内部壳体包含用于将所述过滤器滤芯定位在所述壳体中的内部间隔件(280)，并且包含用于相对于所述外部壳体定位所述内部壳体的外部脊部(230、232)。

21.根据权利要求20所述的流体控制装置，进一步包括：环形间隔件(190)，其位于所述过滤器滤芯延伸部中并与所述压力控制装置的下表面(360)接合，所述间隔件与所述外部壳体的端壁(186)接合，所述壳体在组装时将所述过滤器滤芯、所述压力控制装置和所述间隔件以轴向对齐方式固定在所述壳体内，以提供穿过所述组合式过滤器和压力控制装置的流动路径，其受控于所述柔性凸片。

22.根据权利要求21所述的流体控制装置，其中，所述压力控制装置是弹性体的，并且所述间隔件是刚性的，并且定尺寸为接合所述凸片，以响应于流体流量来调节所述凸片的挠曲。