CN112277828A - 传感器气流设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“传感器气流设备”。一种传感器总成包括：外壳，所述外壳限定腔室并且包括具有孔口的面板；相机，所述相机设置在所述腔室内并且包括基部、与所述基部间隔开的透镜以及从所述基部伸长到所述透镜的管；和通道，所述通道安装到所述基部并且与所述管同心地伸长。所述透镜限定所述相机穿过所述孔口的视野。所述通道在所述管与所述通道之间限定从所述基部到所述透镜的同心间隙。

Description

传感器气流设备

技术领域

本公开总体上涉及车辆传感器，并且更具体地涉及车辆传感器气流设备。

背景技术

车辆通常包括传感器。传感器可提供关于车辆的操作的数据，例如，车轮转速、车轮定向以及发动机和变速器数据(例如，温度、燃料消耗等)。传感器可检测车辆的位置和/或定向。传感器可以是全球定位系统(GPS)传感器；加速度计，诸如压电或微机电系统(MEMS)；陀螺仪，诸如速率、环形激光器或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；和/或磁力计。传感器可以检测外部世界，例如车辆的周围环境的对象和/或特征，诸如其他车辆、道路车道标记、交通信号灯和/或标志、行人等。例如，传感器可以是雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(LIDAR)装置和/或图像处理传感器(诸如相机)。

发明内容

一种传感器总成包括：外壳，所述外壳限定腔室并且包括具有孔口的面板；相机，所述相机设置在所述腔室内并且包括基部、与所述基部间隔开的透镜以及从所述基部伸长到所述透镜的管，所述透镜限定所述相机通过所述孔口的视野；和通道，所述通道安装到所述基部并且与所述管同心地伸长，所述通道在所述管和所述通道之间限定从所述基部到所述透镜的同心间隙。

传感器总成可还包括附接到所述通道并接触所述面板的密封件。所述密封件可以与所述通道双射成型。

密封件可以是弹性的。

所述通道可包括围绕所述透镜同心的环形盘，并且所述盘可限定部分地围绕所述透镜周向延伸的环形狭槽。所述盘可被成形为将气流从所述外壳内部引导通过所述狭槽进入跨所述透镜的空气帘。

所述盘和所述面板可以形成所述狭槽。

传感器总成可还包括密封件，所述密封件安装到部分地围绕所述透镜周向延伸的所述环形盘，并接触所述面板。密封件和狭槽可以围绕透镜共同地延伸360°。

所述密封件可阻挡气流从所述外壳内部通过所述孔口而通过所述狭槽除外。

传感器总成可还包括液体喷嘴，所述液体喷嘴安装到所述盘并通过所述狭槽对准所述透镜。

所述盘可包括径向内表面、径向外表面和沿所述狭槽延伸并面向所述面板的前表面，并且所述前表面可远离所述面板从所述径向内表面向所述径向外表面倾斜。

传感器总成可还包括压力源，所述压力源被定位成使所述腔室中的压力升高到大气压以上。所述压力源可以是鼓风机。

所述通道可以包括排水孔。排水孔可以与基部和透镜轴向间隔开。

孔口可以是圆形的。

所述通道可以不接触所述管。

附图说明

图1是示例性车辆的透视图。

图2是车辆上的示例性外壳的透视图。

图3是外壳的分解图。

图4是外壳的侧视剖视图。

图5是外壳的透视图，其中腔室被暴露以用于说明。

图6是外壳的一部分的透视图。

图7是传感器总成的一部分的透视图。

图8是传感器总成的通道的透视图。

图9是传感器总成的该部分的剖视图。

具体实施方式

参考附图，车辆30的传感器总成32包括：外壳34，所述外壳限定第一腔室36并且包括具有孔口40的面板38；至少一个相机42，所述至少一个相机设置在所述腔室内并且包括基部44、与所述基部44间隔开的透镜46以及从所述基部44伸长到所述透镜46的管48；和通道50，所述通道安装到所述基部44并且与所述管48同心地伸长。透镜46限定相机42通过孔口40的视野。所述通道50在所述管48与所述通道50之间限定从所述基部44到所述透镜46的同心间隙52。

传感器总成32提供跨相机42的透镜46的空气帘，即，覆盖基本上整个透镜46的移动空气薄层。空气帘可以防止碎屑接触透镜46，并且可以从透镜46去除碎屑。可以在没有盲区的情况下跨整个透镜46提供空气帘。空气帘可以保护相机42免受来自周围环境的风的影响，并且传感器总成32可以由此减少相机42所经受的振动。此外，传感器总成32可以减少透镜46所经受的振动，因为同心间隙52消除了振动可以从面板38传递到透镜46的路径。传感器总成32可在少量零件和小型封装空间的情况下有效地提供这些益处。传感器总成32使除了透镜46以外的部件保持隐藏在面板38后面，从而提供从外部观察者的角度来看美观的时髦设计并保护部件免受周围环境影响。

参考图1，车辆30可以是任何乘用或商用汽车，诸如轿车、卡车、运动型多用途车、跨界车、货车、小型货车、出租车、公共汽车等。

车辆30可以是自主车辆。计算机可被编程为完全地或较小程度地独立于人类驾驶员的干预来操作车辆30。计算机可被编程为操作推进系统、制动系统、转向系统和/或其他车辆系统。出于本公开的目的，自主操作意指计算机在没有来自人类驾驶员的输入的情况下控制推进系统、制动系统和转向系统；半自主操作意指计算机控制推进系统、制动系统和转向系统中的一者或两者，而人类驾驶员控制其余部分；并且非自主操作意指人类驾驶员控制推进系统、制动系统和转向系统。计算机可依赖于来自相机42的数据来自动地或半自动地操作车辆30。

车辆30包括车身54。车辆30可具有一体式构造，其中车辆30的车架和车身54为单个部件。替代地，车辆30可具有车身车架分离式构造，其中车架支撑车身54，该车身是与车架分开的部件。车架和车身54可以由任何合适的材料(例如钢、铝等)形成。车身54包括部分地限定车辆30的外部的车身面板56。车身面板56可呈现A级表面，例如，暴露在客户的视线之下并且无不美观的瑕疵和缺陷的精制表面。车身面板56包括例如车顶58等。

参考图1和图2，用于相机42的外壳34可附接到车辆30，例如，可附接到车辆30的车身面板56中的一个，例如，车顶58。例如，外壳34可被成形为可附接到车顶58，例如，可具有匹配或遵循车顶58的轮廓的形状。外壳34可以附接到车顶58，这可以为相机42提供车辆30周围区域的无障碍视野。外壳34可由例如塑料或金属形成。

参考图3，外壳34包括基座60、储存桶62、托盘64和顶盖66。基座60附接到车顶58并且包括进气口68。进气口68被定位成在外壳34安装在车辆30上时面向前方。基座60具有：底表面，所述底表面被成形为适形于车辆30的车顶58；和顶表面，所述顶表面具有被成形为接收储存桶62的开口。

储存桶62位于基座60中。储存桶62是具有敞开顶部(即，具有封闭底部和敞开顶部的管状形状)的容器。储存桶62包括顶部处的唇缘，所述唇缘被成形为卡扣在基部44的顶部上。储存桶62沿着顶部与底部之间的竖直轴具有基本上恒定的横截面。

托盘64位于基座60和储存桶62的顶部上。相机42设置在托盘64中。托盘64包括面板38，所述面板38充当周向外壁，并且托盘64包括周向内壁70。面板38和内壁70各自具有圆柱形形状。托盘64包括底板72，所述底板从内壁70径向向外延伸到面板38。孔口40在面板38中。内壁70包括托盘开口74，所述托盘开口74相对于托盘64从相应相机42径向向内定位。

顶盖66附接到托盘64并且从内壁70到面板38包封托盘64。顶盖66包括孔，所述孔的大小被设定成接收托盘64的内壁70。顶盖66相对于托盘64从内壁70径向向外延伸到面板38。托盘64和顶盖66一起形成环形形状。

参考图4，外壳34限定其中设置相机42的第一腔室36，并且外壳34限定其中设置压力源78的第二腔室76。第一腔室36可设置在第二腔室76上方。例如，托盘64和顶盖66包封并形成第一腔室36。例如，基座60和储存桶62包封并形成第二腔室76，如图4所示。替代地，车身面板56中的一者或多者(例如，车顶58)可连同基座60和/或储存桶62一起部分地包封并形成第二腔室76。

压力源78增加占据第一腔室36的气体的压力。例如，压力源78可以是鼓风机，所述鼓风机可以减小气体的体积或迫使额外的气体进入恒定体积。压力源78可以是任何合适类型的鼓风机，例如：正排量压缩机，诸如往复式压缩机、离子液体活塞压缩机、旋转螺杆式压缩机、旋叶式压缩机、滚动活塞式压缩机、涡旋式压缩机或隔膜压缩机；动态压缩机，诸如气泡式压缩机、离心式压缩机、斜流式压缩机、混流式压缩机或轴流式压缩机；风扇；或任何其他合适的类型。

压力源78被定位成使第一腔室36的压力升高到大气压以上。例如，压力源78被定位成从外壳34外部的周围环境抽吸空气并且将空气吹入第一腔室36中。压力源78设置在第一腔室36外的第二腔室76中，例如，在储存桶62内附接到储存桶62。例如，空气进入通过进气口68、行进通过第二腔室76下方的通路80、行进通过引导通过储存桶62的底部的过滤器82，并且然后行进到压力源78。过滤器82从流过过滤器82的空气中去除固体颗粒，诸如灰尘、花粉、霉菌和细菌。过滤器82可以是任何合适类型的过滤器，例如纸、泡沫、棉花、不锈钢、油浴等。压力源78将空气吹入第二腔室76中，并且空气行进通过托盘开口74，以进入第一腔室36中。

作为压力源78为鼓风机的替代方案，传感器总成32可以其他方式对外壳34的第一腔室36进行加压。例如，车辆30的前向运动可迫使空气通过通向第一腔室36的通路。

外壳34包括孔口40。孔口40是外壳34中从第一腔室36通向周围环境的孔。孔口40穿过托盘64的面板38。孔口40的形状为圆形。外壳34包括用于相机42中的每一个的一个孔口40。每个相机42具有穿过相应孔口40接收的视野。相机42可延伸到相应孔口40中。例如，孔口40可同心地围绕相机42的一部分(例如，透镜46)。

参考图5和图6，设置在外壳34中的相机42可以被布置成共同覆盖相对于水平平面的360°视野。相机42固定在第一腔室36内。相机42直接或间接地固定附接到外壳34。每个相机42具有穿过相应透镜46和相应孔口40的视野，并且相机42中的一个的视野可与彼此周向相邻(即，彼此紧邻)的相机42的视野重叠。透镜46可以是凸面的。

参考图7和图9，每个相机42包括基部44。基部44包含用于将由透镜46聚焦的光转换成图像的数字表示的部件，例如，镶嵌滤波器、图像传感器、模数转换器等(未示出)。相机42经由基部44安装到外壳34。基部44包括前面84，管48安装到前面84。基部44，特别是前面84，相对于管48从管48径向向外延伸，即，从由管48限定的轴线A径向向外延伸。前面84可以是平坦的。

参考图9，管48从基部44的前面84延伸。管48是圆柱形的。管48可以与基部44成单个件，或者可以是固定到基部44的单独部件。管48限定轴线A。轴线A可以垂直于由前面84限定的平面。透镜46设置在管48的最远离基部44的端部处。因此，透镜46与基部44间隔开。管48沿着轴线A从基部44伸长到透镜46。

参考图7和图9，每个相机42包括多个翅片86。翅片86在与管48从基部44延伸相反的方向上从基部44延伸。翅片86是导热的，即，具有高导热率，例如在25℃下导热率等于至少15瓦特每米开尔文(W/(m K))，例如大于100W/(m K)。例如，翅片86可以是铝。翅片86被成形为具有高的表面积与体积比，例如，长的、薄的杆或板。

参考图7至图9，通道50安装到基部44。通道50包括基部部分88、通道部分90和盘92。通道50的基部部分88直接附接(例如，螺栓连接或紧固)到相机42的基部44。通道50仅经由相机42的基部44附接到相机42。

通道部分90是圆柱形的。基部部分88从通道部分90径向向外延伸。基部部分88沿着基部44的前面84延伸。通道部分90限定轴线A。轴线A可以垂直于由基部部分88限定的平面并且垂直于由前面84限定的平面。通道部分90与管48同心地伸长，并且限定围绕轴线A延伸的同心间隙52。通道部分90从基部部分88延伸到盘92。同心间隙52从基部44延伸到透镜46。

通道50包括排水孔94。排水孔94延伸穿过通道部分90，即，从同心间隙52延伸到通道部分90的外部，即延伸到第一腔室36。排水孔94与基部部分88间隔开并且与盘92间隔开。排水孔94与基部44和透镜46轴向间隔开，即，沿着由通道部分90限定的轴线A间隔开。排水孔94周向地位于通道部分90的最低点处。重力趋于将进入同心间隙52的水分向下朝向排水孔94拉动。

每个盘92是环形的，即具有环形形状，限定轴线A。盘92围绕透镜46同心并且限定同心间隙52的一部分。轴线A穿过相应透镜46的中心。盘92包括径向外表面96、径向内表面98、前表面100和后表面102。径向内表面98围绕轴线A周向地延伸并且径向向内面朝轴线A。径向内表面98比径向外表面96更靠近轴线A。径向内表面98与通道部分90的内表面连续。径向外表面96围绕轴线A周向地延伸并且比盘92的其余部分距轴线A更远。径向外表面96设置在第一腔室36中并且与外壳34间隔开。径向外表面96非接触地暴露于第一腔室36。出于本公开的目的，“A暴露于B”意指表面A设置在由结构B限定并包封的体积内，其中没有中间部件将表面A与结构B屏蔽开。出于本公开的目的，“非接触地”意指不接触固体对象。后表面102背对面板38。后表面102围绕轴线A周向地延伸并且从径向内表面98延伸到径向外表面96。后表面102可以是平坦的。后表面102设置在第一腔室36中并且与外壳34间隔开。后表面102非接触地暴露于第一腔室36。

前表面100面向面板38。前表面100围绕轴线A或从盘92的突起104以及突起104上的密封件106(下面描述)的一端周向延伸到突起104和密封件106的另一端。前表面100从径向内表面98延伸到径向外表面96。前表面100远离面板38从径向内表面98向径向外表面96倾斜。例如，前表面100具有围绕轴线A的截头圆锥形形状。前表面100可具有从轴线A测量的大约45°的角。

狭槽108由盘92限定。盘92被成形为将气流从具有高于大气压的第一腔室36引导到跨透镜46的空气帘中。狭槽108由面板38、盘92的前表面100、突起104和密封件106形成。前表面100沿着狭槽108延伸。突起104和密封件106被成形为阻挡来自第一腔室36的气流通过孔口40而通过狭槽108除外。密封件106接触面板38，并且前表面100与面板38间隔开。狭槽108是环形的并且与前表面100一起围绕轴线A周向延伸。狭槽108和前表面100从突起104和密封件106的一端周向延伸到突起104和密封件106的另一端。突起104是环形的并且从狭槽108的一端周向延伸到狭槽108的另一端。狭槽108和突起104(以及狭槽108和密封件106)围绕透镜46共同延伸360°。例如，如图所示，狭槽108延伸约180°，并且突起104和密封件106一起延伸约180°。

密封件106附接到通道50，具体地安装到盘92的突起104。密封件106是突起104的顶部上的层。密封件106从径向内表面98延伸到径向外表面96，并且密封件106在突起104上围绕轴线A从突起104的一端周向延伸到突起104的另一端。密封件106部分地围绕透镜46周向延伸。密封件106接触(即邻接)面板38，而不直接附接到面板38。

密封件106是弹性的。弹性材料通常具有低杨氏模量和高失效应变。密封件106的弹性材料减少了从面板38传递到相机42的振动。密封件106可以与通道50双射成型，即，通道50可以由第一材料形成，密封件106可以由不同于第一材料的第二材料形成，其中材料中的一种被注入模具中，而另一种材料已经在模具中并且尚未固化，从而导致两种材料之间的分子结合。所述分子结合比第一材料包覆成型在已经冷却的另一材料上时更强。

参考图7和图8，液体喷嘴110安装到盘92，具体地安装到前表面100。液体喷嘴110通过狭槽108对准透镜46。由液体喷嘴110喷射的液体在与穿过狭槽108的空气相同的方向上行进。液体喷嘴110流体地连接到贮存器和泵(未示出)。贮存器可以充满清洗液，并且泵可以迫使清洗液从贮存器通过液体喷嘴110。

在操作中，压力源78从周围环境吸入空气并将空气引导到第一腔室36。压力源78使第一腔室36的压力增加到外壳34外部的大气压以上。增加的压力迫使空气通过狭槽108。狭槽108的形状致使气流跨相机42的透镜46形成空气帘。空气帘可从透镜46去除碎屑以及防止碎屑接触透镜46。因为狭槽108围绕轴线A延伸约180°，所以空气帘在透镜46的中心处汇聚在一起并形成从透镜46向外投射的气流，从而允许空气帘的碎屑阻挡益处更远离透镜46发生。车辆30的自主操作可通过使相机42具有未遮挡视野来进行改进。

已经以说明性方式描述了本公开，并且应理解，已经使用的术语旨在具有描述性词语而非限制性词语的性质。形容词“第一”和“第二”贯穿本文档用作标识符，并且不意图表示重要性、次序或数量。鉴于以上教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以不同于具体描述的其他方式来实践。

根据本发明，提供了一种传感器总成，其具有：外壳，所述外壳限定腔室并且包括具有孔口的面板；相机，所述相机设置在所述腔室内并且包括基部、与所述基部间隔开的透镜以及从所述基部伸长到所述透镜的管，所述透镜限定所述相机通过所述孔口的视野；和通道，所述通道安装到所述基部并且与所述管同心地伸长，所述通道在所述管和所述通道之间限定从所述基部到所述透镜的同心间隙。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于附接到通道并接触面板的密封件。

根据一个实施例，所述密封件与所述通道双射成型。

根据一个实施例，所述密封件是弹性的。

根据一个实施例，所述通道包括围绕所述透镜同心的环形盘，并且所述盘限定部分地围绕所述透镜周向延伸的环形狭槽。

根据一个实施例，所述盘被成形为将气流从所述外壳内部引导通过所述狭槽进入跨所述透镜的空气帘。

根据一个实施例，所述盘和所述面板形成所述狭槽。

根据一个实施例，本发明的特征还在于安装到部分地围绕所述透镜周向延伸的所述环形盘并接触所述面板的密封件。

根据一个实施例，密封件和狭槽围绕透镜共同地延伸360°。

根据一个实施例，所述密封件阻挡气流从所述外壳内部通过所述孔口而通过所述狭槽除外。

根据一个实施例，本发明的特征还在于安装到所述盘并通过狭槽对准透镜的液体喷嘴。

根据一个实施例，所述盘包括径向内表面、径向外表面和沿所述狭槽延伸并面向所述面板的前表面，并且所述前表面远离所述面板从所述径向内表面向所述径向外表面倾斜。

根据一个实施例，本发明的特征还在于被定位成使所述腔室中的压力升高到大气压以上的压力源。

根据一个实施例，所述压力源是鼓风机。

根据一个实施例，所述通道包括排水孔。

根据一个实施例，排水孔与基部和透镜轴向间隔开。

根据一个实施例，孔口是圆形的。

根据一个实施例，所述通道不接触所述管。

Claims (15)

1.一种传感器总成，其包括：

外壳，所述外壳限定腔室并且包括具有孔口的面板；

相机，所述相机设置在所述腔室内并且包括基部、与所述基部间隔开的透镜以及从所述基部伸长到所述透镜的管，所述透镜限定所述相机通过所述孔口的视野；和

通道，所述通道安装到所述基部并且与所述管同心地伸长，所述通道在所述管和所述通道之间限定从所述基部到所述透镜的同心间隙。

2.如权利要求1所述的传感器总成，其还包括附接到所述通道并接触所述面板的密封件。

3.如权利要求2所述的传感器总成，其中所述密封件与所述通道双射成型。

4.如权利要求2所述的传感器总成，其中所述密封件是弹性的。

5.如权利要求1所述的传感器总成，其中所述通道包括围绕所述透镜同心的环形盘，并且所述盘限定部分地围绕所述透镜周向延伸的环形狭槽。

6.如权利要求5所述的传感器总成，其中所述盘被成形为将气流从所述外壳内部引导通过所述狭槽进入跨所述透镜的空气帘。

7.如权利要求5所述的传感器总成，其中所述盘和所述面板形成所述狭槽。

8.如权利要求5所述的传感器总成，其还包括密封件，所述密封件安装到部分地围绕所述透镜周向延伸的所述环形盘，并接触所述面板。

9.如权利要求8所述的传感器总成，其中所述密封件和所述狭槽围绕所述透镜共同地延伸360°。

10.如权利要求8所述的传感器总成，其中所述密封件阻挡气流从所述外壳内部通过所述孔口而通过所述狭槽除外。

11.如权利要求5所述的传感器总成，其还包括液体喷嘴，所述液体喷嘴安装到所述盘并通过所述狭槽对准所述透镜。

12.如权利要求5所述的传感器总成，其中所述盘包括径向内表面、径向外表面和沿所述狭槽延伸并面向所述面板的前表面，并且所述前表面远离所述面板从所述径向内表面向所述径向外表面倾斜。

13.如权利要求5所述的传感器总成，其还包括压力源，所述压力源被定位成使所述腔室中的压力升高到大气压以上。

14.如权利要求1所述的传感器总成，其中所述通道包括与所述基部和所述透镜轴向间隔开的排水孔。

15.如权利要求1至14中一项所述的传感器总成，其中所述通道不接触所述管。

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