CN113226872B - 用于光学检测系统的清洁装置的流体喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种用于喷射流体的喷嘴(20)，适于布置在安装在机动车辆上的光学检测系统的清洁装置的主体上，包括内部分配导管，该内部分配导管在适于流体连接到布置在主体中的流体分配通道的近端和形成流体排出孔的远端(38)之间延伸，分配导管至少由后壁和两个相对的侧壁(64)限定，喷嘴还包括布置在排出孔处的流体路径上的坡道(70)。侧壁(64)布置在分配导管的远端(38)以便彼此隔开，分配导管在坡道(70)的方向上是扩口的。

Description

用于光学检测系统的清洁装置的流体喷嘴

技术领域

本发明涉及驾驶辅助设备领域，更具体地，涉及用于此目的的光学检测系统领域。本发明更具体地涉及被配置为清洁这种光学检测系统的光学传感器的清洁装置。

背景技术

光学检测系统是包括光学传感器的任何系统的名称，光学传感器例如为照相机、激光传感器或基于发射和/或检测人类可见或不可见光谱中的光、特别是红外光的其他传感器。

这种光学检测系统正被安装到越来越多的机动车辆上，以便在某些驾驶情况(其中一种众所周知的驾驶情况是停车辅助)下辅助车辆驾驶员，或者使车辆自动驾驶或至少部分自动驾驶。为了使自动驾驶功能和/或驾驶员辅助尽可能有效，由光学检测系统提供的数据必须具有尽可能好的质量，因此必须有干净的光学系统来执行这些数据采集。为了实现这一点，清洁装置被布置在光学检测装置(例如，图像捕获照相机的镜头)的附近，使得可以根据需要喷射流体，以去除已经沉积在检测装置表面上的任何污垢。

以已知的方式，这种清洁装置包括用于输送清洁流体的主体，清洁流体能够通过该主体从流体储存容器朝向一个或多个喷嘴流通，喷嘴布置在流体分配导管出口处的输送主体的端部。流体通过这些喷嘴从装置中、朝向待清洁的光学传感器喷出。

为了优化清洁，一个显著的目的是以扁平或基本扁平的射流的形式(其中流体集中在喷射线上)喷射流体，而不是被称为锥形射流的射流(其中流体以扩散的方式喷射)。为了实现这一点，已知的做法是使用带有位于分配导管出口前方的坡道的喷嘴，以便使流体的流动急剧地朝向待清洁的光学传感器偏转。这种突然偏转的现象导致流体的形状变成发散的扁平射流。

此时，扁平射流的发散角似乎是根据流体的压力和粘度而显著变化的。因此，在确定的时间段内，发明人已经能够观察到，由这种类型的喷嘴喷射的扁平射流的发散角的值发生了约20°的变化。其结果是，清洁的质量随着清洁装置的流体压缩工具的温度和磨损程度而变化，发散角的值随着流体压力的增加而增加。

发明内容

本发明试图提出一种用于喷射流体以清洁光学传感器表面的喷嘴，该喷嘴以扁平射流的形式喷射流体，与现有技术相比，随着时间的流逝，该喷嘴喷射流体的发散角保持得更稳定。

根据本发明，能够布置在用于清洁安装在机动车辆上的光学检测系统的清洁装置的主体上的喷射喷嘴包括内部分配导管，该内部分配导管在能够流体连接到形成在所述主体中的流体分配管道的近端和形成流体排出孔的远端之间延伸，分配导管至少由底壁和两个相对的侧壁界定，所述喷嘴还包括布置在排出孔的水平处的流体路径中的坡道。侧壁布置在分配导管远端的水平处，以便彼此偏离，所述分配导管在坡道的方向上是扩口的。

换句话说，供流体在分配导管中通过的横截面在坡道附近增加，从而使流体在遇到坡道之前散开。这提供了在流体与坡道接触之前对流体的最大扩散的控制，从而使流动中断，产生扁平射流。

根据本发明的另一特征，底壁和侧壁分别在它们与坡道的相交处包括棱。换句话说，有助于界定分配导管的三个壁，即底壁和侧壁，全都纵向延伸，直到它们与形成坡道的倾斜平面接触。这就确保了在流体与坡道接触的瞬间，流体的最大扩散角(通过侧壁的扩口来校准)得以保持。因此，在流体已经被该坡道偏转之后，对扁平射流的开度角的控制得以改善。

根据本发明的其他特征，单独或结合起来，将有可能提供：

在侧壁彼此偏离的部分中，至少在分配导管的远端水平处，侧壁垂直于底壁延伸；

每个侧壁和坡道之间的交叉处形成直线或接近直线的交叉棱，所述交叉棱之间的开度角在10°和80°之间；开度角可以优选为大约40°左右；

坡道与分配导管的底壁所延伸的平面一起形成，坡道的倾斜角的值在10°和60°之间；

喷嘴包括底座和盖部，该底座和盖部一个固定在另一个之上以在它们之间形成分配导管；

盖部被构造成将分配导管的底壁、侧壁和形成坡道的倾斜平面形成为一件；

分配导管的底壁平行于或基本平行于在相对侧上界定该分配导管的壁，并且该壁由底座的端面形成；

形成坡道的该倾斜平面从盖部沿底座的方向延伸为突起部，从而提供比侧壁更大的高度；所述高度是指垂直于盖部平面(坡道从其处延伸)的方向上的尺寸；

底座和盖部彼此粘接或熔接在一起。

本发明还涉及一种用于安装在机动车辆上的光学检测系统的清洁装置，其包括如上所述的喷射喷嘴。

喷射喷嘴可以布置在伸缩体的端部，清洁装置被配置成采用至少静止位置和工作位置，在该工作位置，喷射喷嘴面向光学检测系统的待清洁的光滑表面。

本发明还涉及一种机动车辆，其包括用于清洁上述光学传感器的外表面的装置。

附图说明

本发明及其操作的其他特征、细节和优点将通过阅读下文中通过举例说明并参考附图给出的描述而变得更加清楚，附图中：

图1是机动车辆的正面视图，其正面装备有光学检测系统和清洁装置，该清洁装置包括根据本发明一个方面的喷射喷嘴；

图2是图1的光学检测系统和清洁装置的透视图，特别示出了光学检测系统和清洁装置的伸长轴以及位于清洁装置自由端的根据本发明一个方面的喷射喷嘴；

图3和图4是根据本发明一个方面的喷射喷嘴的底座的透视图；

图5是从下方观察的盖部的透视图，该盖部有助于与图4的喷嘴形成根据本发明一个方面的喷射喷嘴；

图6是从上方观察的盖部的俯视图，特别示出了用于形成扁平射流的坡道和在坡道的水平处形成在盖部中的分配导管的扩口；

图7是图6的盖部的截面图，从透视角度示出了盖部中产生的形状，以便特别地形成分配导管；

图8是喷射喷嘴的盖部的纵向截面图，特别显示了坡道的倾斜角；

图9是根据本发明的喷嘴的纵向截面图，包括图3至8所示的盖部和底座；

图10是从下方观察的喷射喷嘴的视图，显示了离开喷射喷嘴的喷射流体。

具体实施方式

首先应该注意的是，尽管附图详细阐述了本发明的实施方式，但是如果需要，它们当然可以用于更好地定义本发明。还应当理解，附图中示出的本发明的实施例是作为非限制性示例给出的。

图1示出了安装有光学传感器4的机动车辆2的正面视图。光学传感器4用于在某些驾驶情况下，例如在停车操作期间，辅助车辆2的驾驶员。光学传感器4可以是照相机、激光传感器或基于发射和/或检测人类可见或不可见光谱中的光、特别是红外光的任何其他传感器。光学传感器4位于穿过机动车辆2的散热器格栅8的开口6的水平处。光学传感器4因此暴露于灰尘和飞溅的有机物。因此，光学传感器4的外表面10需要定期清洁，以保证驾驶员辅助系统的最佳操作。

为此，机动车辆2包括布置在光学传感器4附近的清洁装置12。清洁装置被配置成按需喷射清洁流体，以便去除光学传感器4的外表面10上存在的污垢。在图2所示的例子中，在不限制本发明的情况下，清洁装置12和光学传感器4安装在形成于公共单元14中的外壳中。光学传感器4和清洁装置12通过中间支撑元件16安装在公共单元14中。光学传感器4和清洁装置12分别沿着基本上相互平行的两个伸长轴(X)和(X’)纵向延伸。与光学传感器相关联的伸长轴(X)对应于光学传感器4的光轴，与清洁装置12相关联的伸长轴(X’)对应于清洁装置12的伸缩部分的展开轴。

在图2中，清洁装置12是伸缩装置，在此示出为处于展开位置，使得清洁流体可以通过位于清洁装置端部的喷射喷嘴20喷射到光学传感器4上。

清洁装置12另外特别包括输送体24，在这种情况下，输送体24包括中空体，活塞18能够在中空体内部、在缩回位置和上述展开位置之间移动，这种移动有助于喷射喷嘴20的伸缩展开。中空体的形状显示出围绕伸长轴(X’)的旋转对称性，一端由入口凸缘26封闭，并且相对端具有套筒，活塞能够在该套筒内滑动。用于接纳清洁流体的入口端件形成为从入口凸缘26突出的突出部。

如已经说明的，清洁装置的活塞18在其端部包括喷射喷嘴20，喷射喷嘴20通过已知的方式与清洁装置的其余部分流体连接，从而允许喷射穿过清洁装置12的流体。

喷射喷嘴20包括两个不同的部分，即：固定在活塞18上的底座30，以及盖部32。当组装时，在这两个部分之间限定了分配导管34，该分配导管34在近端36和喷射喷嘴20的远端38之间延伸，近端36形成分配导管的入口并流体连接到清洁装置的分配管道，远端38形成导管的出口，流体能够通过该出口朝向待清洁的光学表面喷射。

在图3和图4中可见，喷嘴的底座30包括用于固定到活塞18的固定部分40，该固定部分在此由沿着伸长轴(X)延伸的圆柱筒形成。固定部分40具有与活塞18的自由端互补的形状，使得它们可以通过例如将它们弹性夹在一起而彼此连接。喷射喷嘴20与清洁装置12的其余部分的连接是通过插置未示出的O形环来实现流体密封的。

喷射喷嘴的底座30还包括支撑部分42，该支撑部分42旨在被上述盖部32覆盖，该支撑部分沿着轴线(Y)延伸，该轴线垂直于或基本垂直于圆柱筒的伸长轴(X)(图4中可见)。孔口44通向底座的接触面46，背离活塞18。应当理解的是，该孔口与清洁装置的分配管道连通，该分配管道布置在清洁装置的伸长轴的延续部分中，使得该孔口44允许清洁装置展开体中存在的流体在形成于分配喷嘴中的分配导管的方向上流动。

接触面46旨在被盖部32覆盖。接触面46具有平坦或基本平坦的表面，并且其包括部分地围绕孔口44的肋48。如下所述，肋48旨在允许喷射喷嘴20的底座30和盖部32之间的流体密封组装，并限定分配导管的形状。因此，应当注意的是，肋48具有U型形状，并且其分支朝向喷射喷嘴的远端38延伸。

如图5、图6和图7所示，喷射喷嘴的盖部32包括与底座30直接接触的套筒50，以及封闭板52，该封闭板52形成从套筒的相对端径向延伸到底座30的凸缘。

套筒50具有自由端面54，用于与喷射喷嘴20的支撑部分42的接触面46接触。套筒50包括形成在自由端面54上的压印56，特别是在图5、图6和图7中可见的压印56，该压印56被构造成在形状和尺寸上对应于布置在底座上的肋48。可以理解的是，如在图9中部分可见的那样，当通过将底座30和盖部32固定在一起而组装喷射喷嘴时，压印56和花键48协作，以使得喷射喷嘴中的流体流通是流体密封的。

可以将盖部32粘接到喷射喷嘴的底座30上，或者使用弹性变形装置来组装这些部件。在一个特别的实施例中，特别地，使用超声波焊接工艺或激光焊接工艺将这两个部分熔接在一起，该实施例显著地确保了流体密封固定，并因此最小化了本应在喷射喷嘴中流通的流体泄漏的风险。出于简化组装和美观这两个原因，喷射喷嘴20的两个部分在垂直于清洁装置的纵向伸长轴(X)的平面的截面中分别具有形状和尺寸相同的外缘。

喷射喷嘴的盖部32在其自由端面上包括沟槽58，沟槽58在压印56内、朝着喷射喷嘴的远端38的方向延伸，以便面对孔口44的开口。

如图5、图6和图7所示，特别地，沟槽58有助于与底座30的接触面46一起形成沿着轴线(Y)延伸的前述分配导管34。

分配导管34的底壁62位于底座30的相对侧，由沟槽58的底部形成，沟槽58平行于或基本平行于套筒的自由端面54所延伸的平面延伸。由底壁的位置限定的沟槽58的深度大约为0.3至1.5毫米，应当理解的是，该值是作为示例给出的，而不是对本发明的限制。

分配导管34由垂直于或基本垂直于底壁62的两个侧壁64界定。在图示的例子中，侧壁具有内表面，该内表面在分配导管34的远端水平处是竖直的并垂直于底壁。

在该分配导管34中，侧壁64之间的间隔约为3至10毫米，应当注意的是，如稍后将更详细描述的，导管具有宽度，宽度即为侧壁之间的距离，该距离从一端到另一端而变化，该导管在流体出口水平处是扩口的，并且该导管在流体入口水平处的宽度大于流体出口水平处的宽度。其结果是，在导管的中心部分存在限制喉部65。

如图9所示，通过将盖部32的自由端面54紧密地压靠在底座30的接触面46上而形成分配导管34，并且该分配导管34的构建使得流体可以流通到喷射喷嘴的排出孔。接触面46因此形成封闭该分配导管34的上壁66，从而获得能够利用清洁装置的分配管道来引导流体的连续路径。

喷嘴的盖部32还包括形成坡道70的倾斜平面，该倾斜平面面向分配导管34的远端而定位。根据本示例，坡道70由从盖部32的接触面46突出的突出部形成。倾斜平面明显地从套筒50的自由端面54伸出为突出部，这样形成的坡道横向延伸，既面向分配导管34的远端、又面向与该导管交界的侧壁64。坡道70与分配导管的底壁62所延伸的平面形成倾斜角β，这在图8中明显可见。倾斜角β的值在10°和60°之间，特别是在15°和50°之间，优选在大约20°到30°之间。这样，来自分配导管34的清洁流体被坡道70偏转，呈扁平且发散的射流100的形式，以清洁光学传感器4的外表面10，如图2中示意性示出的。坡道70的目的是分解离开分配导管34的流体流，并将其分散在垂直于形成该坡道的倾斜平面的平面中。“扁平射流”是指包含在某空间中的流体射流，其特征在于，所述空间的一个维度与其他两个维度相比非常小。换句话说，流体射流包含在两个紧密间隔且相互平行的平面之间。

为了限制在流体被反射离开坡道70之后形成的扁平射流的发散角α的值(在图2和图10中明显可见)，盖部32被构造成使得在喷射喷嘴20中构建的分配导管34延伸到形成坡道70的该倾斜平面(参见图8)。换句话说，形成在盖部中并有助于限定分配导管34的该底壁62和侧壁64延伸到形成坡道70的该倾斜平面，从而展现材料的连续性。

形成坡道70的该倾斜平面朝着套筒的内部延伸到有助于形成分配导管34的底壁62，在该底壁和坡道之间的相交处形成相交棱72。

此外，每个侧壁以这样的方式延伸，使得套筒50的自由端面54延伸直到与坡道70接触，从而形成相交棱74。因此，每个侧壁64连接到倾斜平面，该倾斜平面沿着这些棱74中的一条棱形成坡道70。每个侧壁64具有内表面76，该内表面76面向有助于界定分配导管34的另一侧壁的内表面布置。在导管的远端38附近，每个侧壁具有倒角部分77，在内表面76之间形成扩口。倒角部分在此具有平面形状，在倒角部分之间形成分配导管远端的开口角γ。角度γ的值在10°和80°之间，优选在30°和50°之间，或者约为40°。换句话说，在分配导管34的远端38的水平处，侧壁64在形成坡道70的倾斜平面的方向上彼此偏离。

应该注意的是，分配导管34的上壁66的端部至少部分地从倾斜平面70缩回，以便限定分配孔口78的边缘，清洁流体通过该分配孔口78喷射。

将侧壁64连接到坡道70，并通过使所述侧壁在逐渐靠近坡道70时彼此偏离而形成分配导管34的远端38的扩口，有利地允许限制离开分配孔口78的扁平射流100的发散角α的最大值。

因此，当扁平射流的压力和/或温度在上文定义的数值范围内变化时，本发明可以防止扁平射流变宽。在这些变化的条件下，流体总是以相同的开度角γ冲击坡道，因为延伸到坡道的侧壁是扩口的，而这些侧壁没有中断。这导致流体在撞击到坡道上之前的受控发散，并因此导致流体离开分配喷嘴时的受控发散。

在图示的例子中，并且更具体地如图9所示，离开喷射喷嘴的流体的发散角α的变化确保为大约5°到10°，应当理解的是，在现有技术的设计中，不存在扩口的并一直延伸到坡道的侧壁，这些变化的范围可以高达40°。其结果是，根据本发明的喷射喷嘴允许基本相同地清洁光学传感器的外表面10，即使当流体的压力和/或温度在预定范围内变化时。

应当注意的是，本发明不限于上文单独明确描述的清洁装置喷射喷嘴实施例，并且通过变型的非穷尽性示例，构成喷射喷嘴的部件的形状和/或有助于形成分配导管的沟槽的形状可以进行明显的修改，只要喷射喷嘴包括连接到分配管道侧壁的倾斜平面，所述侧壁在该倾斜平面的方向上发散。

Claims (10)

1.一种流体喷射喷嘴(20)，能够布置在用于清洁安装在机动车辆(2)上的光学检测系统(4)的清洁装置(12)的主体上，所述喷嘴包括内部分配导管(34)，所述内部分配导管在能够流体连接到形成在所述主体中的流体分配管道的近端(36)和形成流体排出孔的远端(38)之间延伸，分配导管(34)至少由底壁(62)和两个相对的侧壁(64)界定，所述喷嘴还包括在排出孔的水平处布置在流体路径中的坡道(70)，其特征在于，所述侧壁(64)布置在分配导管的远端(38)的水平处以便在所述坡道(70)的方向上彼此偏离，所述分配导管具有的宽度使得所述分配导管在所述坡道(70)的方向上扩口。

2.如权利要求1所述的喷射喷嘴(20)，其特征在于，所述底壁(62)和所述侧壁(64)分别在其与所述坡道(70)的相交处包括棱(72、74)。

3.如权利要求2所述的喷射喷嘴(20)，其特征在于，在所述侧壁(64)彼此偏离的部分中，至少在所述分配导管的远端(38)的水平处，所述侧壁(64)垂直于所述底壁(62)延伸。

4.如权利要求1至3中任一项所述的喷射喷嘴(20)，其特征在于，每个侧壁(64)和所述坡道(70)之间的相交处形成直线或近似直线的相交棱(74)，所述相交棱(74)之间的开度角(γ)在10°和80°之间。

5.如权利要求1至3中任一项所述的喷射喷嘴(20)，其特征在于，所述坡道(70)与所述分配导管的底壁(62)在其中延伸的平面形成倾斜角(β)，所述倾斜角(β)的值在10°和60°之间。

6.如权利要求1至3中任一项所述的喷射喷嘴(20)，其特征在于，所述喷射喷嘴包括底座(30)和盖部(32)，所述底座和盖部一个固定在另一个之上以在底座和盖部之间形成所述分配导管(34)。

7.如权利要求6所述的喷射喷嘴(20)，其特征在于，所述盖部(32)被构造成将所述分配导管的底壁、所述侧壁(64)和形成所述坡道(70)的倾斜平面形成为一件。

8.一种用于安装在机动车辆(2)上的光学检测系统(4)的清洁装置(12)，包括如权利要求1至7中任一项所述的喷射喷嘴(20)。

9.如权利要求8所述的清洁装置(12)，其特征在于，所述喷射喷嘴(20)布置在伸缩体的端部，所述清洁装置被构造成采用至少静止位置和工作位置，在所述工作位置，所述喷射喷嘴面向所述光学检测系统的待清洁的光滑表面。

10.一种机动车辆(2)，包括如权利要求8或9所述的清洁装置(12)。