CN109963662A - 用于保护光学传感器的装置以及相关的驱动辅助系统和清洁方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于保护机动车辆的光学传感器(13)的装置(3)。根据本发明，所述保护装置(3)包括：壳体(4)，其安装成使得其绕旋转轴线(A1)旋转，并且具有接收元件(19)，该接收元件(19)设计成接收光学传感器(13)，使得光学传感器(13)的光轴(15)与旋转轴线(A1)重合；透明光学元件(9)，其被约束为与壳体(4)一起旋转并且设计成布置在面向道路的壳体(4)的前部，并且使得其相对于光学传感器(13)居中；以及致动器(5)，用于旋转壳体(4)，以便通过离心效应清洁所述光学元件(9)。本发明还涉及一种驾驶辅助系统(1)，其以这种方式对应于实现这种保护装置(3)的清洁方法。

Description

用于保护光学传感器的装置以及相关的驱动辅助系统和清洁 方法

技术领域

本发明涉及驾驶辅助领域，尤其涉及安装在一些车辆上的驾驶辅助系统，可能包括光学传感器，例如包括镜头的摄像机。本发明更具体地涉及一种用于保护这种光学传感器的装置。本发明同样涉及一种清洁这种保护装置的光学元件的方法。

背景技术

目前，前视、后视和侧视摄像机装备大量的机动车辆。它们尤其形成驾驶辅助系统的一部分，比如停车辅助系统，或用于检测线路交叉的系统。

已知的摄像机安装在车辆的乘客舱内抵靠着后窗，并且从车辆的后窗向后瞄准。这些摄像机可以很好地防止外部气候问题以及有机或矿物污染物造成的污垢。然而，安装在乘客舱内的这种这样的摄像机的视角不是最佳的，特别是对于停车辅助而言，例如因为它不能看到车辆后部附近的障碍物。

因此，优选的是根据预期用途将驾驶辅助系统的摄像机安装在车辆外部的各个位置，例如在前保险杠或后保险杠的高度处或者在车辆的前车牌或后车牌的高度处。在这种情况下，摄像机因此非常暴露于溅射的矿物或有机污垢，这些污垢可能沉积在其光学器件上，因此降低其功效或甚至使其不起作用。特别是在下雨天时，观察到雨水和污垢飞溅，这会极大地影响包括这种摄像机的驾驶辅助系统的可操作性。必须清洁摄像机的光学器件的表面，以保证其良好的操作状态。

为了防止污垢沉积在摄像机上，已知的是在其附近布置用于清洁摄像机的光学器件的装置，通常是清洁液喷射器，以消除随时间沉积的污染元件。然而，使用这些喷嘴会导致操作这种驾驶辅助系统的成本增加，因为它们需要使用相对大量的清洁液。此外，相对易碎的摄像机的光学器件不被保护免受可能损坏它的喷射。

还已知将摄像机安装在车辆的外部车身内并通过固定在车身上并且面向镜头布置的保护玻璃或窗户来保护其免受外部侵害。虽然摄像机受到保护免受外部侵害，但保护玻璃或窗户仍然受到污染物的沉积。

在一已知的解决方案中，提供了用于振动面向摄像机的保护玻璃的装置，以便从保护摄像机的玻璃上分离污垢。然而，已经发现，尽管保护玻璃的振动，但是这种装置对于粘性且结垢的污垢的功效可能受到限制。

在另一解决方案中，保护装置包括：壳体，摄像机布置在壳体内；以及旋转盖，其封闭该壳体并且其旋转轴线相对于摄像机的光轴偏心。保护装置还包括刮水片。

然而，如果盖以高速旋转，这种保护装置可能是有噪声的，特别是由于盖和刮水片之间的摩擦。而且，由于在盖的相对高速下连续旋转，刮水片可能遭受过早磨损。而且，这种保护装置的安装可能相对笨重，因为旋转盖相对于光学传感器是偏心的，并且其直径至少是其保护的光学传感器的光学器件的直径的两倍，并且其保证良好的可操作性。然后，如果在刮水片和旋转盖之间沉积固体颗粒，则可能在盖上出现微划痕。由光学传感器捕获的视野和图像质量可能受此影响。最后，使用这种保护系统不能实现宽视角，因为光学传感器布置在承载盖的壳体内，除非该壳体突出。

发明内容

本发明提出通过提供一种用于保护光学传感器的替代装置来至少部分地弥补上述缺点，该装置能够防止污垢沉积在光学传感器比如摄像机上，同时保持宽视角。

为此，本发明的目的是一种用于保护机动车辆光学传感器的装置。

根据本发明，保护装置包括：

-壳体，其安装成可绕旋转轴线旋转移动，所述壳体包括容纳部，该容纳部配置成接收光学传感器，使得光学传感器的光轴与旋转轴线重合，

-透明光学元件，其被约束为与壳体一起旋转并且配置为设置在面向光学传感器配置为参与成像的道路场景的壳体的前部，并且以相对于光学传感器居中的方式，以及

-致动器，其联接到所述壳体以旋转驱动壳体，以便能够通过离心效应清洁所述光学元件。

上述类型的保护装置可以安装在光学传感器上，该光学传感器旨在安装在车辆的车身元件内或车辆的外部，同时使光学传感器能够保持宽视角。

当下雨或干燥天气时，污垢可能沉积在光学元件上。“污垢”是指水滴和有机或矿物污染物。当壳体和光学元件由致动器旋转驱动时，任何污垢都通过离心效应射出。事实上，以这种方式产生的离心力大于污垢对光学元件的粘附力。

而且，壳体被紧固到光学元件，形成密封单元，因此防止污垢进入旨在接收光学传感器的壳体的内部，相应地进一步改善了光学传感器的保护。

因此，光学传感器保持良好的可操作性，并且无论气候条件如何，其污染都受到限制。

根据本发明的一个特征，致动器位于壳体的外部，即在壳体旁边或设置成与壳体后退一定距离。因此，致动器的形状和尺寸不同于旨在接收光学传感器的壳体的形状和尺寸，并且可以提供能够旋转驱动根据要容纳的光学传感器的类型选择的不同尺寸的壳体的标准致动器。而且，致动器与壳体相距一定距离的事实使得致动器维护操作能够与光学传感器维护操作区分开，从而如果仅一个部件有故障则便于这种维护。

用于保护光学传感器的所述装置还可以包括以下特征中的一个或多个，单独地或组合地：

-用于光学传感器的容纳部由壳体的壁限定；壳体的壁设置在致动器和光学传感器之间；

-壳体和光学元件一体制成或制成为紧固在一起的多个件；

-壁围绕壳体的旋转轴线居中；

-壳体包括至少一个通孔；

-致动器设置在壳体的后部；

-致动器设置在壳体的一侧；

-致动器通过联接装置联接到壳体，该联接装置特别选自齿轮、齿轮系、皮带、弹性驱动缸、辊子；

-联接装置至少部分地设置在所述光学元件的相对侧；壳体的远端可以特别地被定义为与光学元件相对的端部，并且联接装置包括与壳体相关的部分，该部分在该远端的高度处产生；

-联接装置设置在限定壳体的壁的外表面上，所述外表面背离容纳在壳体中的光学传感器；特别是，联接装置设置在限定壳体的侧壁的外表面上，所述侧壁平行于容纳光学传感器的壳体的旋转轴线；

-所述光学元件不同于光学传感器；

-所述光学元件具有内表面，该内表面具有防雾性能，特别地，所述光学元件的内表面具有防雾涂层；

-所述光学元件具有外表面，所述外表面具有选自以下列表中的至少一种性能：红外线过滤、光催化、疏水、超疏水、疏脂、亲水、超亲水、抗砾石。

本发明还涉及一种驾驶辅助系统，其包括光学传感器和如上所述的用于保护光学传感器的装置。

根据本发明的一方面，驾驶辅助系统还包括：

-检测装置，比如电容传感器，其配置为检测所述光学元件附近的物体的接近，以及

-用于在检测到所述光学元件附近的物体的接近时抑制壳体旋转的装置。

本发明还涉及一种清洁如上所述的用于保护光学传感器的装置的光学元件的方法，所述方法包括至少一个步骤，即旋转驱动壳体和所述光学元件，以通过离心效应清洁所述光学元件。

根据本发明的一方面，所述方法包括至少两个清洁步骤，其中每个步骤具有壳体和所述光学元件的不同旋转速度。

附图说明

通过阅读由说明性和非限制性示例以及附图给出的以下描述，本发明的其他特征和优点将变得更加清楚，其中：

-图1示意性地表示包括根据本发明的驾驶辅助系统的机动车辆，

-图2是用于保护图1的辅助系统的光学传感器的装置的第一实施例的纵向截面的局部视图，

-图3是从用于保护图2的光学传感器的装置的前部的透视图，

-图4a是从用于保护图2的光学传感器的装置的后部的透视图，其安装在要固定到车辆元件上的单元中，

-图4b是从用于保护图2的光学传感器的装置的后部的另一透视图，其中固定单元已被移除，

-图5是保护装置的光学元件的剖视图，

-图6是根据具有流体喷嘴的变型保护光学传感器的装置的前视图，

-图7a是用于保护光学传感器的装置的第二实施例的纵向截面的局部视图，

-图7b是用于保护图7a的光学传感器的装置的第一透视图，以及

-图7c是用于保护图7a的光学传感器的装置的第二透视图。

在这些图中，相同的元件具有相同的参考。

具体实施方式

以下实施例是示例。尽管描述涉及一个或多个实施例，但这并不一定意味着每个参考涉及相同的实施例或者特征仅适用于仅一个实施例。不同实施例的单个特征可以同等地组合或互换以产生其他实施例。

在描述中，一些元件可被索引，例如作为第一元件或第二元件。在这种情况下，这仅仅是索引以区分和命名相似但不相同的元件。该索引并不意味着一个元件优先于另一个元件，并且在不脱离本说明书的上下文的情况下，这些名称可以容易地互换。这种索引也不意味着任何时间顺序。

图1示出了配备有至少一个根据本发明的驾驶辅助系统1的机动车辆100。

驾驶辅助系统1尤其包括至少一个光学传感器13和用于保护光学传感器13的装置3(图1至6)或103(图7a至7c)。

光学传感器13例如是诸如摄像机的成像光学传感器13。它可以是CCD(电荷耦合器件)传感器或包括微型光电二极管矩阵的CMOS传感器。在另一变型中，它可以是称为LIDAR(光检测和测距)传感器的激光遥感传感器。

如在图2中更好地看到，光学传感器13包括具有光轴15的光学器件14。光学器件14例如是透镜。该光学器件14例如是凸形的(圆顶形的)，其凸面朝向光学传感器13的外部，比如所谓的鱼眼光学器件。

而且，在所示的特定实施例中，光学传感器13可包括围绕光学传感器13的后端设置的连接件16，换句话说，在与光学器件14相对的一侧。在所示的特定实施例中，该连接件16是大致圆柱形形状，例如具有变化的截面。

在所示的实施例中，光学传感器13安装在保护装置3(图1至6)或103(图7a至7c)中。

在图1所示的示例中，保护装置3安装在车辆100的前部于保险杠的高度处。当然，保护装置3也可以安装在车辆100的后部，例如在保险杠或车牌的高度处。它也可以例如安装在车辆的侧面，例如在后视镜的高度处。

保护装置3可以使用任何已知的技术固定到车辆100的任何元件2，比如车身元件或外部元件，比如保险杠、后视镜或车牌。为此，可以非穷举地引用夹子系统、螺钉系统或胶合系统。

参照图2至6描述保护装置3的第一实施例。

保护装置3有利地包括壳体，其安装成可绕旋转轴线A1旋转移动，如图2至4b所示。

保护装置3还可包括致动器5，其联接到壳体4以驱动壳体4旋转。特别地，为此在壳体4和致动器5之间设置有联接装置7。

而且，保护装置3包括在图2和3中更好地看到的透明光学元件9。光学元件9安装成被约束为与壳体4一起旋转，并且配置为设置在壳体4的前部。壳体4的前部是指壳体4的用于面向当保护装置3安装在车辆100上时(图1)光学传感器13参与成像的道路场景的部分。相反，壳体4的后部是指与壳体4的前部相对的壳体4的部分；因此，壳体4的后部是距离光学传感器13参与成像的道路场景最远的部分。

因此，光学元件9配置成与壳体4一起旋转驱动，以便能够通过离心效应清洁光学元件9。

在更精确地涉及壳体4的情况下，壳体4包括容纳部19(参见图2)，该容纳部19配置成接收光学传感器13，使得光学传感器13的光轴15与壳体4的旋转轴线A1重合。壳体4优选地是密封壳体。

壳体4包括限定用于光学传感器13的容纳部19的壁21。该壁21围绕壳体4的旋转轴线A1居中。在该实施例中，壁21具有基本上圆柱形的总体形状，如在图4b中更好地看到。

在第一变型中，壁21可以与光学元件9一体制成(图2)。

在第二变型中，壁21和光学元件9可以是两个单独的部件，并且在这种情况下，壁21紧固到光学元件9的一端。特别是壁21的前端紧固到光学元件9。如前所述，前部被定义为最接近道路场景的部分。作为非限制性示例，壁21和光学元件9可以通过超声波焊接紧固在一起。

因此，壳体4和光学元件9可以以一个或多个部件制造。

壳体41特别是壁21可以由本领域技术人员已知的任何适当材料制成，例如铝或导热聚碳酸酯。

而且，当光学传感器13位于壳体4内部时，壁21有利地包括在光学传感器13的后部围绕连接部件16的开口21a。

可替代地或另外，有利地提供至少一个用于限制冷凝的装置，在下文中称为防凝结装置。这种防凝结装置可以设置在壳体4的高度处。特别地，至少一个防凝结装置可以布置在壳体4的壁21上。

作为非限制性示例，防凝结装置可以包括在壳体4的高度处的至少一个通孔210(参见图2)，在该实施例中在壁21上。可以钻出一个或多个孔210。如果设置多个孔210，则它们优选地相对于壳体4的旋转轴线A1对称地布置。

在图2所示的示例中，设置两个孔210，相对于壳体4的旋转轴线A1对称地布置。当保护装置3如图2所示组装时，孔210提供壳体4的内部与壳体4的外部之间的连通。作为非限制性示例，每个孔210可具有约5mm的直径。

而且，孔210可以放置在壳体上于与光学元件9相同的一侧，如图2和4所示的例子。在图7a-c所示的例子中，孔位于与光学元件9相对的壁21上。

还可以提供一个或多个半透膜211，其分别至少布置在孔210的高度处(图2)。在图2所示的例子中，两个膜211示意性地表示。每个膜211可以以密封的方式固定到相关的孔210，例如胶合或超声焊接。

在所述实施例中，这些膜211可透过空气并且不透水。因此，一个或多个膜211有利于空气在壳体4内的流通。这使得光学器件14和光学元件9之间的良好通风成为可能，并因此防止冷凝的积聚。

有利地，进一步提供了用于补偿在一个或多个孔210的高度处移除的质量的装置。在图2所示的特定实施例中，由于两个孔210相对于壳体4的旋转轴线A1对称，两个膜211也相对于壳体4的旋转轴线A1对称放置，并且该对称布置使得可以在壳体4旋转时限制质量对离心力的影响。

就其本身而言，光学元件9旨在保护光学传感器13的光学器件14免受会使光学器件14劣化的可能的喷射污垢或固体碎屑的影响。因此，它是保护元件或更准确地说是用于保护光学传感器13的面罩，并且该光学元件9受到外部侵害，即喷射的水、污染物和砾石以及污染物的沉积或水的痕迹。

该光学元件9可以由玻璃或诸如聚碳酸酯的透明塑料材料制成。

在该实施例中，光学元件9安装成绕旋转轴线A1旋转。光学元件9相对于旋转轴A1居中。光学元件9尤其相对于旋转轴线A1具有圆对称。

当组装保护装置3时，光学元件9布置成相对于光学传感器13居中，更准确地说相对于光学器件14居中。

如上所述，与壳体21一体制成或紧固到该壁21的一端的光学元件9布置在壳体4的前部。

在一变型中，光学元件9不同于光学传感器13。在这种情况下，光学元件9旨在设置在光学传感器13的上游，更准确地说是光学器件14的上游。这里的术语上游是相对于光轴15和相对于光学传感器13参与成像的道路场景定义的。换句话说，光学器件14的“上游”意味着光学元件9位于光学器件14和光学传感器13参与成像的道路场景之间的光轴15上的位置。

在另一变型中，光学元件9可以由光学传感器13的一部分形成，比如光学传感器13的光学器件14的外部透镜。在这种情况下，光学元件9也设置在光学器件14上游的光轴15上，即在光学器件14和光学传感器13参与成像的道路场景之间。

在上述任一变型中，光学元件9设置在光学传感器13的光学器件14的上游，使其由透明材料制成，能够防止光学传感器13的功效降低。

另外，参照图1至3，在上述任一变型中，接收光学传感器13的保护装置3安装在车辆100上，光学器件14和光学元件9从车辆100的元件2中的开口突出。利用这种布置，光学传感器13具有由图2中的虚线示意性界定的宽视角V，并且由于在光学器件14和车辆100的外部(图1)之间存在光学元件9，光学器件14保持清洁。

而且，在光学元件9的任一变型中，即与光学传感器13不同或形成光学传感器13的一部分，光学元件9具有的尺寸以便覆盖光学器件14的所有表面(参见图2和3)。

为此，当光学元件9与光学传感器13不同时，光学元件9可包括：

-形成面罩90a的部分，该面罩90a旨在面向光学传感器13的光学器件14布置，并且

-与该面罩90a一致的保持部分90b(图2)，其旨在包围包括光学器件14的光学传感器13的前部，即旨在面向光学传感器13参与成像的道路场景的光学传感器13的部分。

当然，保持部分90b具有与其旨在包围的光学传感器13的前部的形状互补的形状。在所示的例子中，该保持部分90b可以具有基本上阶梯形状，其延伸形成面罩90a的光学元件9的前部。在图2和5中可以更好地看到光学元件9的这种阶梯形状。另外，光学元件9的保持部分90b是当光学元件9不与壁21一体制成时固定到壳体4的壁21的前端的部分(参见图2)。

光学元件9有利地具有与光学器件14的形状基本相似的总体形状。在该示例中，光学元件9至少部分地具有基本凸起的形状，其曲率基本上平行于光学传感器13的光学器件14的弯曲表面。光学元件9的这个凸起部分例如具有的直径与光学传感器13的光学器件14的直径相近。在所示的例子中，它是形成面罩90a的部分，旨在直接面对光学传感器13的光学器件14布置，其具有这种基本凸起的形状。

在此处未示出的替代方案中，当光学元件9与光学传感器13不同时，光学元件9可以至少部分地基本上是平面的。

因此，保护光学器件14免受喷射有污垢比如有机或矿物污染物、水或易于损坏它的各种元素的组合。而且，当壳体4和光学元件9被旋转驱动时，任何污垢所经受的离心力大于污垢对光学元件9的粘附力。因此，沉积在光学元件9的外表面上的任何污垢从光学元件9射出，并且不会干扰光学传感器13的视场V。

而且，为了防止光学器件14和光学元件9之间的冷凝，光学元件9的内表面9a(参见图5)有利地具有防雾性能。光学元件9的内表面9a是旨在面向光学传感器13的光学器件14布置的表面。特别地，光学元件9的内表面9a具有由圆弧形点划线23示意性表示的防雾涂层。

光学元件9的外表面9b可以替代地或另外具有以下一种或多种性能：疏水、红外线过滤、光催化、超疏水、疏脂、亲水或超亲水、抗砾石或能够降低污垢粘附的任何其他表面处理。

特别地，由于光学元件9的外表面9b的疏水性，任何水滴都会在外表面9b上滴流而不留下痕迹，因为水不能粘附到该外表面9b上。

光学元件9的外表面9b上的层或涂层(由图5中的圆形扇形虚线25示意性地表示)因此可以限制有机或矿物污染物粘附的可能性以及在可能会降低驾驶辅助系统1的正确操作的光学元件9上存在水的痕迹。液体溶液比如Rain-型溶液可以有利地例如周期性地和手动地沉积在光学元件9的外表面9b上以形成疏水膜。

保护装置3的光学元件9可选地还可以包括集成的除冰或除雾系统，以能够保证驾驶辅助系统1的良好可操作性，而不管气象条件如何，例如除冰电阻元件或灯丝。

此外，再次参照图1和2，光学元件9以及更一般地整个保护装置3可以通过保持和固定装置(例如包括可采用固定板41的形式的单元40(图2))安装在设置在车辆100上的元件2上。

在组装保护装置3之后，可以通过任何适当的方式将单元40紧固到固定板41上，例如通过焊接、螺纹连接或胶合。固定板41可以例如通过任何方式固定到元件2上，比如车辆100的车身元件(图1)。

再次参照图2至4a，单元40包括容纳部42，其配置成接收容纳光学传感器13并紧固到光学元件9的壳体4、致动器5和联接装置7。块40可具有圆柱形的总体形状并且在其前端是敞开的，即在用于面向光学传感器13参与成像的道路场景的一侧，以便能够将壳体4、致动器5和联接装置7引入到容纳部42中。

单元40有利地包括用于光学传感器13起作用所需的电缆(图2至4a中未示出)的通道43，以便能够将容纳在壳体4中的光学传感器13连接到容纳部42的内部，例如至光学传感器13的电源，和/或能够将由光学传感器13捕获的图像传输到车辆100(图1)的至少一个图像处理装置(未示出)的电缆。该通道43位于单元40的后部，例如基本上位于其中心。特别地，当光学传感器安装在壳体4(其自身安装在单元40中)中时，该通道43面向光学传感器13的后端，换句话说在光学器件14的相对侧。用于电缆或电线的通道43有利地以密封的方式保护，以限制水蒸气和/或其他污染物进入壳体4。

固定板41包括用于光学元件9和光学传感器13的光学器件14通过的开口45(图2和3)，以允许朝向外部观察。该开口45例如适于布置成面向车辆100的元件2中的互补开口，使得一旦保持和固定装置40、41已经安装在车辆100的元件2上，则光学传感器13的光学器件14和光学元件9从固定板41中的开口45和车辆100的元件2中的开口突出(参见图1和2)。

另外，参照图6，为了改善光学元件9的清洁度，在可选的替代方案中，保护装置3还可包括至少一个喷嘴22，用于将流体特别是清洁和/或干燥流体喷射到光学元件9上。该喷嘴22可以位于光学元件9上方，例如位于固定板41上。在这里未示出的其他实施例中，喷嘴22可以位于光学元件9附近的任何位置。

由喷嘴22投射的流体可以是压缩空气或清洁液，以便在如果使光学元件9旋转不足以消除沉积在其上的各种污垢时清洁光学元件9。可替代地，喷射流体可以以与光学元件9的旋转互补的方式使用，以确保后者的最佳清洁度。在图6中，箭头20示出了光学元件9的旋转方向，例如顺时针方向。当然，在这里未示出的其他实施例中，这种旋转可以在逆时针方向上实现。

此外，在这里未示出的其他实施例中，保护装置3可包括多个喷嘴22。保护装置3可例如包括配置成喷射第一流体比如清洁液的第一喷嘴22和配置成将第二流体比如压缩空气喷射到光学元件9上的第二喷嘴。

一个或多个喷嘴22可以连接到车辆100(图1)的清洁液分配系统。可替代地，保护装置3可包括其自己的清洁液罐。在这种情况下，可以相对容易地将该驾驶辅助系统1安装在车辆100的任何元件2(比如车身元件)内或车辆100的任何外部元件(例如前保险杠或后保险杠或者后视镜)上，在车辆100的高度处不需要长而复杂的初始设计过程来将保护装置3连接到车辆100的清洁液系统以便供给喷嘴22(图6)。

在涉及如图2和4a、4b所示的致动器5的情况下，这尤其是安装成围绕旋转轴线A2旋转的致动器5。

致动器5包括例如用于驱动壳体4的电动机。作为非限制性示例，这可以更具体地是无刷电动机。

电动机的旋转速度可以在1000和50000转/分钟之间(包括端点)，优选在5000和20000转/分钟之间(包括端点)，更优选在7000和15000转/分钟之间(包括端点)。这种旋转速度能够通过离心效应消除可能已经沉积在光学元件9上的任何污垢，并因此使光学传感器13的光学器件14能够保持清洁以确保驾驶辅助系统1的最佳操作。

致动器5例如由连接到车辆100(图1)的总体电路的电源供电。

保护装置3可以可选地包括能够限制来自致动器5的任何噪声滋扰的元件，以便在使用保护装置3期间不会因为致动器5的高旋转速度而给车辆100内的乘员或其他使用者带来不便。

致动器5位于容纳光学传感器13的可旋转壳体4的外部，并且该致动器的输出轴与其旋转驱动的该壳体相距一定距离。壳体4的壁21(侧壁或后壁，即平行于壳体的旋转轴线A1或与光学元件9相对的壁)更特别地设置在光学传感器13和致动器5之间。

因此布置在距壳体4一定距离处的致动器5通过壳体4和致动器5之间的联接装置7联接到壳体4上。该联接装置7包括位于壳体4后部的部件71，换句话说在光学元件9的相对侧上。该部件71尤其包括在界定壳体的壁21的外表面上的齿形小齿轮，更具体地说，在该壳体的远端纵向端部的高度处，即与光学元件相对的壳体的端部。

在图2至4b所示的变型中，该致动器5可以布置在壳体4旁边。在这种情况下，致动器5的旋转轴线A2不与壳体4的旋转轴线A1重合。两个旋转轴线A1和A2可以基本上平行。在此，壳体外部(在其旁边)的致动器能够与壳体的侧壁配合。

特别地，联接装置7可包括齿轮，其包括彼此互补的第一齿形小齿轮71和第二齿形小齿轮73。第一齿形小齿轮71安装在壳体4上，位于壳体4的后部。第二齿形小齿轮73安装在致动器5上，位于致动器5的后部，即从而位于距离道路场景最远的车辆100(图1)的内侧。第二齿形小齿轮73的齿形成在第二齿形小齿轮73的外圆周上，并与形成在第一齿形小齿轮71的外圆周上的齿啮合，以便将致动器5的旋转运动传递到壳体4(参见图2至4b)。

当然，可以设想任何其他联接装置7。作为非限制性示例，联接装置7可以选自环、辊、带或弹性驱动缸或磁系统。在该后一实施例中，有利的是，在使壳体4旋转的各个部件之间没有接触。因此可以限制联接装置7的磨损。

而且，保护装置3尤其可以包括在图2中示意性地示出的一个或多个轴承27、29。轴承27、29具有基本上环形的总体形状。

在图2所示的示例中，保护装置3包括两个轴承27、29。使壳体4能够相对于固定板41旋转的第一轴承27设置在壳体4的外部，位于光学元件9和固定板41之间。使壳体4能够相对于光学传感器13旋转的第二轴承29在壳体4的内部，位于壳体4和光学传感器13之间。特别地，光学传感器13的连接部分16设置在光学传感器13的主体和第二轴承29之间。

参考图7a至7c，描述了用于保护光学传感器13的装置103的第二实施例。下面仅详细描述第二实施例与参照图1至6描述的第一实施例之间的差异。该第二实施例与第一实施例的不同之处尤其在于致动器5的布置，应当理解，致动器仍在壳体4的外部并且通过联接装置107联接到壳体4。

在该第二实施例中，致动器5更具体地在壳体4的下游，位于壳体4的后部，换句话说在光学元件9的相对侧。如上所述，在该致动器的输出轴与壳体相距一定距离以使其平移移动的意义上，致动器位于壳体外部。在这里示出的情况下，致动器5的旋转轴线A2可以与壳体4的旋转轴线A1重合且因此与光轴15重合。换句话说，致动器5与壳体4和光学传感器13同轴。

以与第一实施例类似的方式，致动器5通过联接装置107联接到壳体4。在该第二实施例中，联接装置107至少部分地布置在壳体4的后部，换句话说在光学元件9的相对侧。

联接装置107特别可以包括齿轮，更确切地说是齿轮系。作为非限制性示例，齿轮系可包括第一齿形小齿轮71、第二齿形小齿轮73和安装在平行于第一和第二齿形小齿轮71、73的轴线的轴79上的辅助第三和第四齿形小齿轮75、77。第一齿形小齿轮71安装在壳体4上，位于壳体4的后部。第二齿形小齿轮73安装在致动器5上，位于致动器5的前部，以便面对第一齿形小齿轮。第一齿形小齿轮71的齿形成在第一齿形小齿轮71的外圆周上，并且与形成在第三齿形小齿轮75的外圆周上的齿啮合，并且被约束为与第三齿形小齿轮75一起旋转的第四齿形小齿轮77的齿与形成在第二齿形小齿轮73的外圆周上的齿啮合，以便将致动器5的旋转运动传递到壳体4。

如图7b中示意性所示，第一和第二齿形小齿轮71、73可以配置成在第一旋转方向R1上转动，而第三和第四齿形小齿轮75、77可以配置成在与第一旋转方向R1相对的第二旋转方向R2上转动。在该非限制性示例中，旋转方向R1可以是逆时针旋转方向，而第二旋转方向R2可以是顺时针旋转方向。

当然，以与第一实施例类似的方式，可以设想任何其他联接装置107。

参照图2至6，涉及壳体4、轴承27、27和光学元件9的第一实施例的的其余描述适用于该第二实施例。

而且，根据该第二实施例的保护装置103可以通过包括例如第一固定板41和第二固定板48(图7a至7c)的保持和固定装置同样地安装在车辆100(图1)的元件2上。

在该示例中，根据该第二实施例的用于保持和固定保护装置103的装置不包括如参照图2至4a描述的单元40。

第一固定板41类似于上面参照图2至4b和6描述的固定板41，用于将根据第一实施例的保护装置3安装在车辆100(图1)的元件2上。

第二固定板48(图7a至7c)可以通过任何适当的方式固定到第一固定板41，作为非限制性示例，通过焊接、螺纹连接或胶合到其上。该示例中的第二固定板48基本上垂直于第一固定板41延伸。该第二固定板48例如沿长度方向延伸，面向壳体4、联接装置107和致动器5。有利地，第二固定板48的宽度可以等于或大于壳体4的高度。

而且，第二固定板48可以是一致的，以便限定容纳部49以接收联接装置107的至少一部分，即这里安装在轴79上的第三和第四齿形小齿轮75、77。容纳部49例如由第二固定板48中的凹陷限定。可以另外设置一个或多个(在该示例中为两个)加强竖立件51。在该示例中，这些加强竖立件51基本上垂直于轴线79延伸。轴79穿过这些加强竖立件51。为此，例如可以在每个加强竖立件51上设置凹口52，在图7c中更好地看到。

最后，致动器5可以通过固定凸缘53固定到第二固定板48。在该示例中，该固定凸缘53可以具有基本上“U”形或马镫形状，其部分地围绕致动器5的基本上圆柱形的主体。

而且，与第一实施例相反，其中用于保持和固定保护装置3的装置的单元40在单元40的后部包括用于光学传感器13的操作所需的电缆的通道43，根据图7a至7c所示的第二实施例，特别是用于为光学传感器13供电的电缆60退出到光学传感器13的后部并且因此到壳体4的后部，位于壳体4和致动器5之间。

而且，如上所述的保护装置3(图1至6)或103(图7a至7c)可以用于清洁这种保护装置3；103的光学元件9的方法。该清洁方法特别旨在通过离心效应消除在被约束为一起旋转的壳体4和光学元件9的旋转期间在光学元件9上特别是在形成面罩90a的光学元件9的部分上的任何沉积物。当然，为了能够通过离心效应进行清洁，壳体4和光学元件9以非零旋转速度被旋转驱动。

为此，驾驶辅助系统1还可以包括电子控制单元(这里未示出)，其特别地配置为激活致动器5，以便旋转壳体4和光学元件9。

在清洁方法的一个实施例中，致动器5可被激活，例如通过电子控制单元，使得壳体4和光学元件9在车辆100的操作期间连续地被旋转驱动，即当移动时或当停止时，其中打开点火开关。

在清洁方法的另一实施例中，致动器5可被激活，例如通过电子控制单元，以便在车辆100的操作期间间歇地旋转壳体4和光学元件9。在该实施例中，当车辆的使用者使用需要使用光学传感器13的车辆的功能时，电子控制单元例如可以命令启动致动器5，例如当在安装驾驶辅助系统1时他们选择倒档以使得能够观看车辆的后部以便于后者停车时。

在清洁方法期间可以有利地改变壳体4和光学元件9的旋转速度。例如，电子控制单元配置为控制致动器5，以使旋转速度适应车辆100的运动速度。事实上，由于与壳体4和光学元件9的旋转相关的离心力的作用，可能与同车辆100的运动相关的摩擦相结合，特别是当驾驶辅助系统1位于车辆100的前部时，从光学元件9消除了污垢。因此，车辆100的运动速度越高，需要增加壳体4和光学元件9的旋转速度越小，以保持光学元件9的良好清洁状态，并因此优化光学传感器13的操作。因此，电子控制单元可以配置成作用在致动器5上，使得随着车辆100的速度增加，特别是当光学元件9安装在车辆的前部时，其降低壳体4的旋转速度。

在一特定实施例中，电子控制单元配置为引起光学元件9的旋转方向的改变。电子控制单元有利地能够在预定义的相对较短时间段内多次修改光学元件9的旋转方向。这种旋转方向的修改有利于加速现象的出现，并且能够有效地消除例如基本上位于光学元件9的中心的任何小水滴。事实上，光学元件9的旋转方向的变化将使污垢在与其运动相反的方向上受到加速，这将有助于它们失去对光学元件9的粘附并因此从光学元件9射出。

清洁方法同样可以包括将至少一种流体喷射到光学元件13上的至少一个步骤。该喷射步骤可以例如在检测到光学传感器13的视场V中的污垢之后和/或根据车辆100的速度和/或根据时间延迟而被触发。

例如，如果光学传感器13检测到例如在其视场V的高度处存在污垢，则电子控制单元还可以配置成借助于喷嘴22触发将至少一种流体(例如压缩空气或清洁液)喷射到光学元件9上。

在一特定实施例中，电子控制单元可以配置成当车辆100停止时或当其缓慢移动时(即例如以小于15km/h的速度)触发将压缩空气喷射到光学元件9上。实际上，在这种情况下，空气动力可能不足以有效地耦合到壳体4和光学元件9的旋转的离心力，以便消除可能沉积在光学元件9上的水滴和/或污垢。特别地，在低速时或当车辆停止时，位于光学元件9的中心或其中心附近的小水滴可能难以消除，因为光学元件9的中心的旋转速度可能太慢而不能除去它们。压缩空气投射到光学元件9上可有利地使得可以在车辆100缓慢移动时或在其停止时补偿没有空气动力。

在另一实施例中，电子控制单元可以配置成在车辆100的某个经过的行进时间结束时触发清洁液的喷射和/或压缩空气的投射。

在另一实施例中，电子控制单元可以配置成根据车辆使用者的指令触发清洁液的喷射和/或压缩空气的投射。

清洁方法还可包括喷射不同流体的连续步骤。在一些实施例中，电子控制单元可以配置成触发清洁液的连续喷射和压缩空气的投射。

在清洁方法的特定实施例中，如果光学传感器13在其视场V中检测到污垢的存在而不管离心效应，则电子控制单元能够命令停止致动器5以便停止壳体4和光学元件9的旋转。然后，电子控制单元可以命令通过喷嘴22喷射清洁液，以便例如分离污垢。然后，电子控制单元能够命令通过相同的喷嘴22或通过这里未示出的第二喷嘴投射压缩空气，以便去除结合在光学元件9上的污垢。然后电子控制单元可以将致动器5重新激活到以不同于初始旋转速度的旋转速度再次旋转壳体4和光学元件9。在该实施例中，压缩空气可以在壳体4和光学元件9的恢复旋转之前、同时或之后被投射。

清洁方法可以替代地或另外包括至少两个清洁步骤，每个清洁步骤具有壳体4和光学元件9的不同旋转速度。作为非限制性示例，可以是：

-第一步骤，将流体喷射到光学元件9上，特别是喷射到形成面罩90a的部分上，在此期间，壳体4和光学元件9以第一旋转速度被旋转驱动，和

-第二干燥步骤，在此期间，壳体4和光学元件9以不同于第一旋转速度的第二旋转速度被旋转驱动。

在该示例中，第一旋转速度有利地低于第二旋转速度。

触发第二干燥步骤可能会受到时间延迟。

因此，特别是当将流体比如清洁液喷射或施加到光学元件9上时，如果壳体4已经被旋转驱动，则旋转速度可以相对较低，或甚至减小。这使得可以促进清洁液的扩散。在经过预定义的时间流逝之后，例如相对较短的时间流逝以对应于扩散清洁液所需的时间，旋转速度增加，使得能够干燥光学元件9的外表面9b(参见图5)，特别是形成面罩90a的部分，并且还有利于消除由清洁液润湿的污垢。

在这种实施例中，流体的量有利地明显低于没有旋转的传统现有技术清洁系统。

而且，保护装置3可以进一步并且可选地包括检测装置(未示出)，其配置为检测物体在光学元件9附近的接近。保护装置3有利地包括接近传感器(这里未示出)，其连接到电子控制单元。这种接近传感器可以是例如电容式接近传感器。

驾驶辅助系统1可包括用于在检测物体在光学元件9附近的接近时阻止壳体4旋转的装置(未示出)。举例来说，电容式接近传感器可以配置为将关于检测物体接近的信息传输到电子控制单元且后者可以包括一个或多个处理装置来接收该信息并命令致动器5的自动停止，以便停止壳体4和光学元件9的旋转。因此，这限制了光学元件9由于其旋转而与物体接触时将被损坏的风险，特别是如果驾驶辅助系统1旨在安装在车辆100的前保险杠或后保险杠的高度处。

通过非限制性说明提供了以上实施例。实际上，在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以用能够旋转光学元件9的任何其他类型的致动器替换这里描述的致动器5。例如，在不脱离本发明范围的情况下，本领域技术人员可以使用具有外表面的透明光学元件9，该外表面具有使得可以限制污垢粘附到该外表面的其它性能。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员还完全可以使用任何类型的联接装置7来旋转光学元件9，例如该联接装置7是机械的或磁性的。

因此，获得了光学传感器13的视场，其始终是清洁和自由的。事实上，在操作中，致动器5相对于光学传感器13旋转驱动壳体4和紧固到壳体4的光学元件9。特别是由于联接装置7和轴承27、29，这种旋转是可能的，壳体4和光学元件9的旋转由于后者所受到的离心力而消除了污垢。而且，壳体4和元件9的旋转轴线A1与光学传感器13的光轴15重合的事实使得可以使该系统适用于旨在集成到车辆中100同时保持宽视角的任何类型的光学传感器13。

Claims (15)

1.一种用于保护机动车辆(100)光学传感器(13)的装置(3；103)，其特征在于，所述保护装置(3；103)包括：

-壳体(4)，其安装成可绕旋转轴线(A1)旋转移动，所述壳体(4)包括容纳部(19)，该容纳部(19)配置成接收光学传感器(13)，使得光学传感器(13)的光轴(15)与旋转轴线(A1)重合，

-透明光学元件(9)，其被约束为与壳体(4)一起旋转并且配置为设置在壳体(4)的前部，面向光学传感器(13)配置为参与成像的道路场景，并且以相对于光学传感器(13)居中的方式设置，以及

-致动器(5)，其联接到所述壳体以旋转驱动壳体(4)，以便能够通过离心效应清洁所述光学元件(9)。

2.如权利要求1所述的保护装置(3；103)，其中，所述致动器(5)位于壳体(4)的外部。

3.如权利要求1或2所述的保护装置(3；103)，其中，用于光学传感器(13)的容纳部(19)由所述壳体的壁(21)限定。

4.如前一权利要求所述的保护装置(3；103)，其中，所述壁(21)围绕壳体(4)的旋转轴线(A1)居中。

5.如前述权利要求中任一项所述的保护装置(3；103)，其中，所述壳体(4)包括至少一个通孔(210)。

6.如权利要求1至5中任一项所述的保护装置(103)，其中，所述致动器(5)位于壳体(4)的后部。

7.如权利要求1至5中任一项所述的保护装置(103)，其中，所述致动器(5)位于壳体(4)的一侧。

8.如前述权利要求中任一项所述的保护装置(3；103)，其中，所述致动器(5)通过联接装置(7；107)联接到壳体(4)，所述联接装置(7；107)特别选自齿轮(71、73)、齿轮系(71、73、75、77、79)、皮带、弹性驱动缸、辊子。

9.如前一权利要求所述的保护装置(3；103)，其中，所述联接装置(7；107)至少部分地设置在与所述光学元件(9)相对的一侧。

10.如权利要求7或8所述的保护装置(3；103)，其中，所述联接装置(7；107)设置在限定壳体(4)的壁的外表面上，所述外表面背离容纳在所述壳体中的光学传感器(13)。

11.如前述权利要求中任一项所述的保护装置(3；103)，其中，所述光学元件(9)与光学传感器(13)不同。

12.如前述权利要求中任一项所述的保护装置(3；103)，其中，所述光学元件(9)具有内表面(9a)，该内表面(9a)具有防雾性能，特别地，所述光学元件(9)的内表面(9a)具有防雾涂层(23)。

13.如前述权利要求中任一项所述的保护装置(3；103)，其中，所述光学元件(9)具有外表面，所述外表面具有选自以下列表中的至少一种性能：红外线过滤、光催化、疏水、超疏水、疏脂、亲水、超亲水、抗砾石。

14.一种包括光学传感器(13)的驾驶辅助系统(1)，其特征在于，它还包括用于如前述权利要求中任一项所述的用于光学传感器(13)的保护装置(3；103)。

15.一种清洁如权利要求1至13中任一项所述的保护装置(3；103)的光学元件(9)的方法，所述方法包括至少一个步骤：旋转驱动壳体(4)和所述光学元件(9)以通过离心效应清洁所述光学元件(9)，特别地，至少两个清洁步骤，其中壳体(4)和所述光学元件(9)的不同旋转速度对于每个步骤是不同的。