CN112550228A - 用于清洁传感器设备的表面的清洁设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学和空气动力学优化的以及特别对风不敏感的清洁设备(1)，用于以流体状的清洁剂(4)来清洁车辆的传感器设备(3)的表面(2)，其中，表面(2)被外表面区域(6)包围，表面(2)布置成与该外表面区域基本上表面齐平或拱起在该外表面区域上方，喷嘴(5)相对于外表面区域(6)下沉地定位成使得，在外表面区域(6)下方实现清洁剂(4)的喷射。

Description

用于清洁传感器设备的表面的清洁设备

技术领域

本发明涉及一种用于清洁传感器设备(特别是摄像机透镜或光学雷达的外部盖板)的表面的清洁设备，以及一种包括清洁设备和传感器设备的结构单元和一种用于检测车辆周围环境的包括至少一个前述部件的传感器系统。

背景技术

在机动车中当今越来越多地装配有具有传感器的辅助系统，该辅助系统在车辆行驶时辅助车辆用户并且在此应该在任何时候都可靠地检测和监控车辆的周围环境。这种辅助系统为此包含光学的或光电的设备，例如摄像机、基于激光的传感器或红外传感器。这些设备具有透明元件，如透镜或盖板，其根据应用情况不限制地或在确定的限制的波范围内使光透过。这种透明元件经常向外凸出地或拱起地形成，以便例如对于摄像机实现特别宽的检测范围，例如所谓的鱼眼摄像机透镜。此外，这些透明元件根据功能布置在车辆的外部区域中并且因此受到污染和外部的天气影响并且必须为了确保功能而按需清洁。

大多已知的此类清洁系统具有侧向地、相对于传感器轴线偏心地并且超出清洁表面定位的喷嘴，例如由文献US 2011/073142 A1已知。

用于检测车辆的周围环境的摄像机大多时候具有特别宽的、180°或更大的视角。突出的结构可能遮盖视野的一部分，因此可能的危险源会未被检测到。此外，空气动力学被不利地影响，行驶迎面风会产生不期望的涡流，其干扰清洁射流。

在可见区域中的未被遮蔽的清洁部件此外由于设计原因是不期望的。

作为补救措施已知的是，应用可动的、可伸缩的提升喷嘴，其仅在需要时才从表面齐平的停放位置伸出/向外移动到突出的工作位置中。

这种系统然而是复杂的、昂贵的、易于磨损的、相对于环境影响敏感的并且此外需要更多的安装空间。在此，视野至少在喷射过程中仍受到妨碍。

对于所有已知的清洁系统来说共同的问题是风敏感性。由于行驶迎面风，清洁射流可能被这样剧烈地转向，使得待清洁的表面被清洁液体不完全地润湿至完全没有被润湿。

为了减轻这种效果，已知的是，提高在每次清洁过程时的压力和清洁液体量。这使得系统的效率变低，需要更大的清洁剂供给量和更大尺寸的且因此更昂贵的系统部件。

发明内容

在这种背景下，本发明的目的是，提供一种改进的清洁设备，该清洁设备克服前述的缺点并且在此能尽可能成本有利地制造和安装。

所述目的借助于根据独立权利要求的特征组合来实现。本发明的多个实施方案和改进方案由从属权利要求以及下面的说明和附图中得出。

本发明规定，喷嘴相对于包围待清洁的表面的外表面区域下沉地定位，使得在外表面区域下方实现清洁剂的喷射。

通过下沉地装配喷嘴，传感器设备的检测范围或测量区即使在约180°或更大的大开启角度的情况下也不会在任何运行时刻由于任何突出部或干扰轮廓而受到妨碍或限制。传感器设备的功能在任何时刻都不会受损。

可以实现光学和空气动力学优化的表面。清洁元件既对于外部观察者是不可见的，又不会形成空气动力学的干扰源，所述干扰源可能是空气流的不期望涡流和噪声的原因。

本发明还规定，在喷嘴与表面之间这样设置有用于引导从喷嘴沿喷射方向射出的流体流的导向斜坡，使得流体流基本上切向地撞击到表面上。对于这种与表面接近地以及相对于该表面切向地取向的流体流，物理效应即使在相对低的流体速度的情况下开始起作用，该物理效应通常已知为康达效应和伯努利效应并且导致清洁剂被抽吸到表面上并且跟随该表面的轮廓。由此清洁过程变得对风不敏感，清洁作用即使在高速时也是可靠的，在每次清洁循环时清洁剂的供给压力和供给量能够被降低。

根据本发明的一个优选的实施方式，导向斜坡可以具有两个彼此对置的侧表面，所述两个侧表面彼此之间的间距设置为在喷嘴侧的间距小于在表面侧的间距。由此，流体流可以在离开喷嘴之后可靠地成形并且精确地取向，此外不会在任何时刻不受控制地延伸到非为此目的设置的表面区域上方。

根据第一个改进方案，导向斜坡可以在横剖面中基本上直地以及平行于喷射方向地形成。由此可以特别简单地实现特别针对拱起表面的切向喷射优化的清洁设备。

根据另一个改进方案，导向斜坡可以在横剖面中至少在部分区段上弯曲地形成，特别具有在弯曲特性上的一次或多次变化。由此可以实现平坦表面的最佳的平面平行的喷射和/或喷嘴处的与表面平面平行地取向的喷射方向。在导向斜坡的弯曲部中的拐点(Bogenwechsel，弧形转变部分)的情况下，平坦表面可以没有任何问题地与平行于所述表面的喷射方向组合在一起。

为了实现特别简单和有效的制造和安装，清洁设备可以优选地和传感器设备一起被组合在共同的壳体中以形成共同的结构单元。

为了实现特别灵活的结构和安装，清洁设备可以根据另一个实施方式被设置为单独的插入元件，用于插入到相邻于表面形成的接纳座中。

特别有效地，根据本发明的清洁设备可以和数字摄像机或光学雷达/激光雷达一起使用。

本发明同样要求保护一种结构单元，其包括至少一个根据本发明的清洁设备和至少一个传感器设备。

本发明还要求保护一种用于检测车辆周围环境的传感器系统，所述传感器系统包括至少一个根据本发明的清洁设备和/或根据本发明的结构单元。

附图说明

下面根据不同的实施例详细说明本发明。图中示出：

图1示出已知的有缺点的实施方案的简化视图，其中包括布置在外表面区域上方的喷嘴(a)以及在侧视图(b)和俯视图(c)中的行驶迎面风效应。

图2a和图2b示出根据本发明的第一个实施方式的简化视图，包括在横剖面(a)中的视图以及立体视图(b)。

图3示出在横剖面(a)中和俯视图(b)中在行驶迎面风的情况下的根据图2a和图2b的实施方案的工作模式的简化视图。

图4示出另一个根据本发明的实施方式，包括平坦的表面和多次弯曲的导向斜坡。

图5示出一个根据本发明的实施方式，包括设计为单独的插入元件的清洁设备。

图6示出用于检测车辆周围环境的传感器系统的高度简化的视图。

在所有附图中，除非另有说明，否则相同的或者说相当的元件和设备都用同一个附图标记表示。

具体实施方式

图1

图1中的视图a)示出用于设计为数字摄像机的传感器设备3的已知的清洁设备1。喷嘴5布置在相对于摄像机透镜25升高的位置中，相对于其光学传感器轴线15侧向地错开。流体状的清洁剂4被以过压(超压，

)经由输入口14输送到喷嘴5并且从该喷嘴沿喷射方向8作为流体流9射出。基于喷嘴5的升高的位置，流体流9以相对尖锐的撞击角度(冲击角度，Prallwinkel)16撞击到摄像机透镜25的表面2上并且部分地从该表面上弹开。

在喷射方向8与在流体流9撞击到表面2上的区域中相对于表面2的切线27之间的角度被视为撞击角度16。

视图b)和c)示出行驶迎面风26对流体流9产生的影响。通过流入的气团，流体流9从其预期的轨迹偏转。因此，表面2的一部分未被清洁流体触及和润湿，因此也未被清洁。

图2a-图2b

图2a和图2b示出与图1类似的示例性实施例的清洁设备1的根据本发明的第一个实施方式，包括作为传感器设备3的数字摄像机。

为了实现简化的操纵和可安装性，清洁设备1和传感器设备3一起被组合在共同的壳体12中以形成共同的结构单元。壳体12的指向外侧的前表面与外表面区域6表面齐平地构造并且形成该外表面区域的一部分。

摄像机透镜的表面2的拱形结构略微在环绕它的外表面区域6上凸出。该外表面区域实际上可以例如是车辆车身或在其中安装有结构单元的车辆部件的外表面。

喷嘴5是固定的且相对于传感器轴线15侧向错开地在外表面区域6下方下沉地定位。在示出的实施例中，喷嘴5被设计为简单的且坚固的导流式喷嘴(Deflektordüse)或冲击式喷嘴，其中，同样允许了在本发明内的其它喷嘴形式。喷射方向在选择的喷嘴类型中在结构上是确定的并且不能调节。喷射方向8在此这样定向，即，射出的流体流9尽可能切向地在表面的外边缘处撞击到表面2上。由此得到的撞击角度16理想地等于0°或至少特别平坦地趋向于0°。

在喷嘴5与表面2之间布置有导向斜坡7。流体流9在其从喷嘴5到表面2的路径上跟随导向斜坡7的轮廓。在示出的实施方式中，导向斜坡7在横剖面中基本上直地、平行于喷射方向8形成。

导向斜坡7具有两个彼此对置的侧表面10、10'，这两个侧表面形成一种朝向表面2打开的漏斗形状并且因此——除了喷嘴5之外——还有助于精确按规定地形成流体流9。

图3

从喷嘴5中沿着导向斜坡7射出的流体流9经由导向斜坡7流向表面2。对于这种与表面接近地以及相对于该表面切向地取向的流体流9，物理效应即使在相对低的流体速度的情况下开始起作用，该物理效应通常已知为康达效应和伯努利效应。所述效应导致流体流9被抽吸到表面2上，强制性地跟随该表面的拱形结构并且由此被清洁。清洁剂4在一定程度上附着在表面2上。

流入的行驶迎面风26由此不能有效地在流体流9下方起作用并且无法这样显著地引开、吹散或吹开流体流(即清洁效果被减弱)。整体的表面2保持被润湿。

图4

在图4中示出本发明的另一个实施方式。与前述的实施例不同的是，传感器设备3设置为光学雷达。该光学雷达具有平坦的盖板24，该盖板保护传感器设备3的发射单元22和接收单元23并且该盖板的表面2必须被清洁。

表面2在这种情况下不拱起，而是与外表面区域6平面平行地和基本上表面齐平地构造。此外，下沉的喷嘴5在示出的实施例中被这样配置，即，喷射方向8取向成平行于外表面区域6。用于根据图2a-2b和图3的成角度的喷射方向8的喷嘴配置在本发明内当然仍然是可行的。

适配的导向斜坡7在横剖面中与前述的直的实施方案有区别地弯曲地形成并且在横剖面中具有凹进的弯曲部段和凸出的弯曲部段，带有在相应的部段之间的拐点。因此实现了，流体流9尽管在平坦的表面2的情况下仍然以等于0°的撞击角度16并且因此平行地撞击到该表面上。

图5

在图5中示出另一个实施方式。在当前示出的实施例中，喷嘴5作为壳体12的一体的组成部分、与该壳体一件式地形成。与此不同的是，清洁单元1构造为具有喷嘴5、导向斜坡7和输入口14，并作为单独的插入元件，该插入元件被插入到对应的、相邻于表面2布置的接纳座11中。

在本发明内可能的是，将接纳座11如这里示出的那样设置在壳体12中，使得在插入清洁设备1之后，和传感器设备3一起形成共同的结构单元。

然而在确定的应用情况下可以有利的是，不形成结构单元并且替代的是，将接纳座11直接设置在车身外壳或另一个车辆部件中，因此清洁设备1和传感器设备3必须被分别单独地、彼此分开地安装。这种解决方案在本发明内在任何时候都保持为被允许的。

图6

在图6中示例性地和高度简化地示出本发明在用于检测车辆周围环境的传感器系统13内的一个优选应用可能性。

分别包括一个清洁设备和传感器设备1&3；1'&3'；1”&3”；1”'&3”'的多个结构单元被安设在车辆的未被遮蔽的部位上，以便能实现在周向上180°的可见性/视野。

中央供给装置18借助于未示出的输送泵通过相应的供给线路19-19”'为清洁设备1-1”'供给清洁剂4。中央控制装置20借助于专用的控制线路21-21”'与相应的传感器设备3-3”'连接，由此为该传感器设备3-3”'供给电流，发射和接收电信号以实现进一步处理。

附图标记列表：

1 清洁设备

2 表面

3 传感器设备

4 清洁剂

5 喷嘴

6 外表面区域

7 导向斜坡

8 喷射方向

9 流体流

10 侧表面

11 接纳座

12 壳体

13 传感器系统

14 输入口

15 传感器轴线

16 撞击角度

17 外部元件

18 供给装置

19 供给线路

20 控制装置

21 控制线路

22 发射单元

23 接收单元

24 盖板

25 摄像机透镜

26 行驶迎面风

27 切线

Claims (11)

1.一种用于清洁车辆的传感器设备(3)的表面(2)的清洁设备(1)，所述清洁设备包括用于射出流体状的清洁剂(4)的至少一个喷嘴(5)，其特征在于，所述表面(2)被外表面区域(6)包围，所述表面(2)布置成与该外表面区域基本上表面齐平或者拱起在该外表面区域上方，所述喷嘴(5)相对于外表面区域(6)下沉地定位成使得，在外表面区域(6)下方实现清洁剂(4)的喷射。

2.根据权利要求1所述的清洁设备(1)，其特征在于，在所述喷嘴(5)与所述表面(2)之间设置有用于引导从所述喷嘴(5)沿喷射方向(8)射出的流体流(9)的导向斜坡(7)，使得所述流体流(9)基本上切向地撞击到所述表面(2)上。

3.根据权利要求2所述的清洁设备(1)，其特征在于，所述导向斜坡(7)具有两个彼此对置的侧表面(10、10')，这两个侧表面彼此之间的间距设置为在喷嘴侧的间距小于在表面侧的间距。

4.根据权利要求2或3中至少一项所述的清洁设备(1)，其特征在于，所述导向斜坡(7)在横剖面中基本上直地以及平行于所述喷射方向(8)地形成。

5.根据权利要求2或3中至少一项所述的清洁设备(1)，其特征在于，所述导向斜坡(7)在横剖面中至少在部分区段上弯曲地形成。

6.根据权利要求5所述的清洁设备(1)，其特征在于，所述导向斜坡(7)在横剖面中具有在其弯曲特性上的至少一次变化，特别是具有至少一个拐点。

7.根据前述权利要求中至少一项所述的清洁设备(1)，其特征在于，所述清洁设备(1)被设置为单独的插入元件，以用于插入到相邻于所述表面(2)形成的接纳座(11)中。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的清洁设备(1)，其特征在于，所述传感器设备(3)是数字摄像机或光学雷达。

9.根据前述权利要求中至少一项所述的清洁设备(1)，其特征在于，所述清洁设备(1)和所述传感器设备(3)一起被组合在共同的壳体(12)中以形成共同的结构单元。

10.一种根据权利要求9所述的结构单元。

11.一种用于检测车辆周围环境的传感器系统(13)，所述传感器系统包括至少一个根据权利要求1至9中至少一项所述的清洁设备(1)和/或至少一个根据权利要求10所述的结构单元。

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