CN113825674A - 用于将光学系统安装在车辆的车身元件上的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将光学系统安装在车辆的车身元件上的装置(1)，该光学系统包括图像捕获装置(2’)和用于清洁图像捕获装置的流体投射装置(3’)。根据本发明，该装置包括：外壳元件(2)，该外壳元件用于将图像捕获装置(2’)保持在安装位置；流体投射装置(3’)的保持元件(3)，该保持元件用于将流体投射装置相对于设置在安装位置的图像捕获装置(2’)放置在功能位置；以及紧固元件(4)，外壳元件(2)和保持元件(3)安装在该紧固元件上，其中，紧固元件(4)旨在紧固到车辆的车身元件上。

Description

用于将光学系统安装在车辆的车身元件上的装置

技术领域

本发明涉及一种用于将光学系统安装在车辆的车身元件上的装置。

背景技术

给车辆尤其是机动车辆装备图像捕获装置越来越普遍。因此，该图像捕获装置可以是集成到车辆的后行李箱门或其整流罩中或集成到外后视镜中以提供环境的后侧图像的后视摄像头(reversing camera)。文献EP3149433提出了用于这种装置的安装装置。它还可以是远程感测激光装置(通常由首字母缩写“LIDAR”表示)或红外图像传感器。

在文献US2019028618中，描述了一种旨在装备机动车辆的图像捕获装置。该图像捕获装置以模块化和紧凑的形式提供，以集成到所有类型的车身元件中。该模块化装置由保持光学器件的塑料壳体构成。所述壳体包含并保护面向所述光学器件布置在印刷电路上的集成电子图像传感器。壳体通过承载电连接器的盖封闭。该连接器电连接到印刷电路，并且可以满足连接标准，例如FAKRA，从而方便其经由标准连接电缆电连接到车辆计算机。

诸如前述文献中描述的图像捕获装置之类的光学器件容易被雨水、飞溅物或灰尘污染，这导致所提供的图像质量的劣化并且可能造成安全问题。为了解决这个问题，已经提出了在图像捕获装置的光学器件的紧邻区域中将投射清洁流体的装置放置在车辆上。通过根据需要将此流体(液体或压缩空气)投射到图像捕获装置的光学器件上，目的是消除阻碍光学器件的颗粒或材料，以便重新获得令人满意的图像质量。在文献WO2018043743、US20180345917和EP2873571中特别地描述了这样的解决方案，其中图像捕获装置和流体投射装置的壳体被直接组装到支撑件。

发明目的

总体上是寻求简化构成车辆的部件的组装，特别是那些将被放置在该车辆的车身部件上的部件的组装。本发明旨在提供一种便于安装由图像捕获装置和用于清洁该图像捕获装置的装置组成的光学系统的装置。

发明内容

考虑到实现该目的，本发明的目的提供了一种用于将光学系统安装在车辆的车身元件上的装置，所述光学系统包括具有壳体的图像捕获装置和用于清洁所述图像捕获装置的流体投射装置，所述安装装置包括：

-外壳元件，所述外壳元件用于将所述图像捕获装置的所述壳体保持在安装位置；

-所述流体投射装置的保持元件；

-紧固元件，所述外壳元件和所述保持元件安装在所述紧固元件上，使得在所述图像捕获装置处于所述安装位置时所述流体投射装置相对于所述图像捕获装置布置在功能位置，其中所述紧固元件旨在被紧固到所述车辆的所述车身元件。

根据本发明的其他有利的和非限制性的特征，单独地或以任何技术上可行的组合：

·所述外壳元件具有侧壁，在所述侧壁中布置有至少一个柔性突片，所述至少一个柔性突片具有承载凹口的自由端部，所述柔性突片能够变形以允许将所述光学图像捕获装置引入所述外壳元件中，并且在所述图像捕获装置被设置在所述安装位置时闭合所述柔性突片上的所述凹口；

·所述外壳元件和所述保持元件是同一主体的一部分；

·所述紧固元件由以可逆方式紧固到所述主体的中间部件承载；

·外壳元件和保持元件是同一主体的一部分；

·所述中间部件包括由连接环连接的两个部件，每个部件被构造成在布置于所述主体上的组装导轨中滑动；

·所述紧固元件和所述保持元件由以可逆方式紧固到所述外壳元件的中间部件承载；

·所述中间部件以不可逆方式紧固到所述车身元件；

·所述紧固元件包括多个金属夹，所述多个金属夹被构造成与设置在所述车辆的所述车身元件上的保持元件相配合；

·所述紧固元件包括设置在所述中间部件上的粘合材料；

·所述中间部件包括用于调节所述外壳元件的角位置的元件；

·所述外壳元件和所述紧固元件经由铰链连接；

·所述安装装置包括用于使所述外壳元件相对于所述紧固元件以确定角度定向的可移除调节装置；

·所述外壳元件设置有电气接口，所述电气接口被构造为当所述图像捕获装置被保持在所述安装位置时与所述图像捕获装置的电连接器联接。

·所述外壳元件具有底部，并且所述电气接口包括设置在所述外壳元件的所述底部上的连接器。

附图说明

从下面参考附图的本发明的详细描述中，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，其中：

[图1a]

[图1b]

[图1c]

[图1d]

图1a至图1d示出了根据第一实施例的安装装置；

[图2a]

[图2b]

[图2c]

[图2d]

图2a至图2d示出了根据另一实施例的安装装置；

[图3a]

[图3b]

[图3c]

[图3d]

图3a至3d示出了根据又一实施例的安装装置；

[图4]

图4示出了由外壳元件和保持元件形成的主体的前视图。

具体实施方式

在本说明书的其余部分中，术语“光学系统”将表示由图像捕获装置2’和流体投射装置3’组成的组件，该组件旨在组装到车辆的车身元件。另外，术语“图像捕获装置”表示能够形成车辆的环境的表示的任何装置；其尤其可以是在可见范围中或红外范围中或在任何其它波长范围中的图像传感器。它也可以是基于激光的装置，例如激光雷达(LIDAR)，如已经在本申请的背景技术中详细说明的。在所有情况下，图像捕获装置包括例如由塑料制成的保持光学器件的壳体。该壳体包含并保护面向光学器件布置在印刷电路上的传感器。该壳体通过承载电连接器的盖封闭。该连接器电连接到印刷电路。

在所选择的方法中，光学系统可以预先安装在装置1上，以便于将其组装到车身元件。为此目的，车身元件设置有被配置为接收图像捕获装置2的光学器件的主开口。当投射装置3’不能放置在主开口中时，该车身元件也可以设置有另一开口以接收来自投射装置3’的喷嘴。

非常大体地并且参考附图，根据构成本说明书的不同实施例的光学系统的安装装置1包括：

-外壳元件2，其用于保持光学图像捕获装置2’；

-流体投射装置3的保持元件3；

-安装有外壳元件2和保持元件3的紧固元件4，该紧固元件旨在紧固到车辆的车身元件。

图像捕获装置2’可以通过任何方式紧固到外壳元件2，例如通过夹持、卡合紧固、弹性装配、通过钉合或通过螺纹连接，以便将其保持在该安装位置。为此目的，可以为图像捕获装置的壳体提供便于或允许其紧固到外壳元件2的装置。

在一些实施例中，例如在图2a、图3a或图4中所示，外壳元件2由限定外壳5的侧壁形成，在外壳5中可以将图像捕获装置2’放置在安装位置。这些实施例的外壳元件2可具有布置在外壳5的侧壁中的一个侧壁上的柔性突片6。柔性突片6在其自由端部处承载凹口6a，凹口朝向外壳5的内部定向。柔性突片6可以朝向外壳的外部变形，以允许将图像捕获装置2’引入到外壳5中并且在图像捕获装置被放置在安装位置时闭合在图像捕获装置上。在该位置，可以对光学图像捕获装置2’的电连接器进行设置，以使其联接至外壳元件2可以设置的电气接口7。

当在外壳元件2中设置这样的电气接口7时，如在图4中可以看到的那样，它具有在外壳5内出现的第一侧，当图像捕获装置被外壳元件2保持时，允许该电气接口连接到图像捕获装置2的电连接器。电气接口7可以包括布置在形成外壳2的底部的壁上的连接器。电气接口7还包括在外壳5外部出现的第二侧，从而允许该电气接口连接到连接电缆，以便将图像捕获装置2’电连接到车辆的计算机。电气接口7的第一侧和第二侧可以满足不同的标准，例如FAKRA标准。电气接口7与外壳元件2之间的连接可以是紧密的。电气接口7可以包括电缆段，电缆段的端部可以装配有连接器，以便于车辆的接线，特别是当光学系统必须定位在车辆的难以接入的位置时。

当外壳元件2不提供任何电气接口7时，将进行设置以布置通道，从而使得可引入能够直接插入图像捕获装置2’的电连接器中的连接电缆，以便允许将该装置电连接到车辆计算机。图像捕获装置2’的壳体不必具有电连接器，并且该装置可以包括直接连接到承载传感器的印刷电路的连接电缆。在这种情况下，同样可以在安装装置1的准备步骤中通过外壳元件2的通道穿入连接电缆。

保持元件3旨在当图像捕获装置2’处于安装位置时将流体投射装置3’相对于图像捕获装置2’保持在功能位置。流体投射装置3’具有用于连接到用于供应流体的端口的一端以及形成用于投射流体的喷嘴的另一端部或另一部分。在功能位置中，流体由喷嘴有效且精确地投射到图像捕获装置2’的光学器件上。保持元件3能够将投射装置3’牢固地保持在其功能位置。它们可以特别地通过夹持而彼此固定。

在某些实施例中，外壳元件2和保持元件3被固定至彼此。它们可以是安装装置1的同一主体的一部分。这样的主体在图4中以图示的方式示出。该主体可以由塑料制成。在这些实施例的变体中，可以设想以分离的两个部件形成外壳元件2和保持元件3，但是没有任何自由度地固定至彼此以形成所述主体。

为了将光学系统组装到车辆的车身元件，安装装置1还提供紧固元件4。该紧固元件4旨在接收外壳元件2和保持元件3，使得当图像捕获装置2’处于安装位置时流体投射装置3’相对于图像捕获装置2’设置在功能位置。该紧固元件4可以采取许多形式，如将在本说明书的各种实施例中呈现的。

紧固元件4被构造成例如通过夹持、卡合紧固、弹性装配或钉合将安装装置1非常简单地组装在车身元件上。该组件可以是可逆的或不可逆的，也就是说，装置1的至少一部分通过紧固元件4保持在车身元件上，而没有易拆装置。

将理解的是，通过所提出的装置1特别地方便光学系统与车身元件的组装。组装装置1实际上可以预组装有图像捕获装置2’和投射装置3’来交付，也就是说，例如通过夹持或通过旋拧而预先装配有图像捕获装置2’和投射装置3’来交付。预组装的组件可以以单个手动操作方式组装在车身元件上，例如通过卡合紧固到该车身元件上。一旦安装好，图像捕获装置2’可以通过外壳元件2的电气接口7或图像捕获装置2’的电连接器的简单有线连接而连接到车辆计算机。投射装置3’又在其连接端的一侧连接到流体分配端口。

图1a至图1d示出了根据本说明书的安装装置1的第一实施例。这里的紧固元件4由框架形成。框架的中心开口使得能够打开图像捕获装置的光学器件。框件的旨在抵靠车身元件9定位的面承载多个柔性突片8，这些柔性突片的端部分别承载保持凹口。

车身元件9又设置有开口8’，开口8’被布置成使得放置成与紧固元件4的柔性突片8相对应。这些开口被侧构件横过，保持凹口可以闭合在这些侧构件上，因此允许紧固元件4紧固到车身元件9。

在该实施例中，外壳元件2也由框架组成，该框架通过在每个框架的相应侧上延伸的铰链连接件25连接到形成紧固元件4的框架。当两个框架通过铰链25的旋转而远离彼此移动时，如图1b所示，图像捕获装置2’可以容纳在形成外壳元件2的框架的中心开口中。图像捕获装置2’的壳体的侧延伸部可以搁置在构成外壳元件2的框架的一些侧面上，以便允许它们紧固至彼此。因此，可以将外壳元件2旋拧到框架上，或者如图1b所示，将图像捕获装置2’夹持到布置在外壳元件2的至少一侧的柔性突片26。

在将图像捕获元件2’定位在外壳元件2中的该步骤之后，铰链25可以再次被致动以将外壳元件2闭合在紧固元件4上。在该闭合位置，图像捕获装置2’的光学器件从形成紧固元件4的框架出现，以与设置在车身元件9中的开口接合或相对设置。

紧固元件4承载球体27，这里，球体27位于框架的与制成铰链25的一侧相对的一侧。球体27旨在卡合到位并且被容纳在外壳元件2的柔性接收部件27’中，以便在铰链25的闭合位置中将这两个部件保持在一起。球体27在接收部件27’中的保持力使得当安装装置1接收显著的正面碰撞时，也就是说在接收垂直于由紧固元件4的框架限定的平面的碰撞时，球体27可以从接收部件移出，从而允许铰链25的旋转和图像捕获元件2的缩回定位。这限制了当安装有安装装置1的车辆发生事故时损坏该装置的风险。

球体27能够在接收部27中旋转。它被放置在穿过由紧固元件4承载的螺纹螺母29的调节螺钉28的端部。该螺钉28的自由端(也就是说，不承载球体27的端部)被成形为由工具操纵。通过旋转调节螺钉28，球体27沿着调节螺钉28的轴线平移移动，并且外壳元件2通过围绕铰链25旋转而相对于紧固元件4成角度地移位。

该机构使得能够调整图像捕获装置2’的位置，这使得该实施例特别有利。当然，车身元件9具有被成形为使调节螺钉28的自由端可被接近的主开口。

因此，球体27、柔性接收部件27’和调节螺钉28形成了可移除的调节装置，用于以确定角度将外壳元件2(以及因此图像捕获装置2’)相对于紧固元件4定向。

该实施例的保持元件3由横向臂组成，该横向臂还承载柔性突片，所述柔性突片被构造成接合在形成于形成紧固元件4的框架的上侧的凹口30上。这里的臂承载两个端口，从而形成流体投射装置3’，每个端口在其长度上设置有朝向旨在接收图像捕获装置2’的光学器件的框架的内部定向的多个孔。这些孔形成喷嘴，使得有可能在该光学器件的方向上投射流体，以便清洁其表面。这些端口具有第一封闭端部和可以连接到车辆的流体分配端口的第二端部。

当形成保持元件3的臂具有大于车身元件的开口的尺寸的横向尺寸时，在紧固部件4已经紧固到车身元件9之后，将该保持元件3固定到该紧固部件4。然而，优选地，臂的横向尺寸将被调节成使得其小于该开口，并且使得安装装置1可以被完全预显示地紧固在车身元件9上。

图2d至图2d示出了根据另一实施例的安装装置1。在该实施例中，外壳元件2固定到保持元件3，并且它们一起构成主体。这里的紧固元件4包括以可逆方式紧固到主体的中间部件14。在图2a所示的示例中，该中间部件由两个部件14a、14b形成，这两个部件14a、14b通过连接环14c互连并且布置在该环14c的两侧。

当图像捕获装置2’被放置在外壳元件2中的安装位置时，连接环14c避免遮蔽图像捕获装置2’的光学器件。

外壳元件2的两个相对壁的外表面承载导轨17，中间部件14的两个部件14a、14b可在导轨17中滑动。这些导轨17可以具有侧开口16，其中横向放置在部件14a、14b上的凸耳15可以接合在侧开口16中以便将中间部件14组装到主体并固定它们的相对位置。

中间部件14设置有分别由两个部件14a、14b承载的两个支脚18，每个支脚18接收采取环的形式的金属夹15’。一旦牢固地定位在支脚18上，采取环的形式的这些金属夹15’就被配置成与布置在车辆的车身元件上的保持元件9相配合，以便以非可逆方式将中间部件14紧固到该元件。如本身所所公知的，每个金属夹15’可以包括突出爪，该突出爪可以被引入到保持元件9中，但是保持元件9阻挡突出爪的移除。

根据该实施例的安装装置1最初可以以预组装方式交付，也就是说，通过可能已经将清洁装置3’和图像捕获装置2’紧固在主体上并且已经将设置有金属夹15’的中间部件14放置在主体上以预组装方式交付。该组件可通过将其钉合到车辆的保持元件9(图2b)而以单个步骤安装在车身元件上。如果需要拆卸光学系统，则可以经由导轨17滑动主体以将其与中间部件14分离。中间部件14保持不可逆地紧固到车身元件(图2c)。

在图2d中所示的该实施例的变型中，紧固元件4可以由设置在中间部件14上的粘合材料24形成；该粘合材料24可以例如通过加热来激活，以便将中间部件14不可逆地紧固到车身元件。

图3a至图3d示出了根据另一实施例的安装装置1。在该实施例中，紧固元件4和保持元件3均由中间部件19承载，该中间部件19以可逆的方式紧固到外壳元件2，并且以不可逆的方式紧固到车身元件的保持元件9。

在此实施例中，可相对于中间部件19调节外壳元件2的相对角位置。因此，可以在安装安装装置1之后精确地调节图像捕获装置2的光学元件的取向，这在光场相对窄时可能比较重要，如对于激光雷达型装置来说就是这种情况。

中间部件19承载三个带凹口的轮20，每个轮20具有中心孔。这些孔被配置为接收插入件21，例如塑料插入件，这些插入件在其外表面上承载环形金属夹18。这些插入件21还具有承载内螺纹的轴向凹部。插入件21从带凹口的轮20露出的端部被引入到车身元件的保持元件9中，以便不可逆地紧固其中承载有保持元件3和投射装置3’的中间部件19。在另选方案中，还可以考虑通过粘合材料将中间部件19紧固到车身元件。在这种情况下，插入件21将不是必要的，并且内螺纹将通过轮20的中心孔来承载。

外壳元件2又通过多个旋转部件22(在所示示例中为三个)可逆地联接到中间部件19，以分别与带凹口的车轮20相关联。

每个旋转部件22(在图3d中清楚可见)由中心轴形成，该中心轴的第一端部22a承载外螺纹，该外螺纹被构造成与插入件21的轴向凹部的内螺纹配合。旋转部件22的柔性部件22c与轮20的凹口配合，以允许相对于轮20并且因此相对于通过将旋转部件22旋拧入插入件21而实现的前进(progression)对旋转部件22的角位置进行分度。中心轴的另一端部22b进入在外壳元件2上形成的开口。该开口使轴的端部22b可从外部接近，所述端部22b可被成形为由工具旋转操纵。中心轴还承载球形球接头22d，该球形球接头22d被构造成夹持到外壳元件2的夹持外壳23中，以将该外壳元件固定到旋转部件22并且因此固定到中间元件19。

因此，旋转部件22可以被旋转驱动，其移动和角位置由容纳在轮20的凹口内的柔性部件22C进行索引或分度。通过将旋转部件22旋拧到插入件21中实现的前进而使外壳元件2通过围绕穿过另两个旋转部件22的轴线旋转而移位。有利地，三个带凹口的轮20(其中心孔限定外壳元件2的三个紧固点)将被放置在中间部件19的表面上，使得它们形成直角三角形。以该三角形的直角布置的齿轮20和旋转部件22构成枢轴紧固点，其他两个有凹口的轮-旋转部件对因而使外壳元件2(以及因此图像捕获装置2’)有角度地并且分别沿着彼此垂直的两个轴线定向。

应注意，用于调节外壳元件2的角位置的这些元件与先前实施例(其中彼此固定的外壳元件2和保持元件3与中间部件14相关联)完全兼容。

当然，本发明不限于所描述的实施例，并且可以在不脱离如权利要求所限定的本发明的范围的情况下添加变型。

Claims (14)

1.一种用于将光学系统安装在车辆的车身元件上的安装装置(1)，所述光学系统包括具有壳体的图像捕获装置(2’)和用于投射流体以清洁所述图像捕获装置的流体投射装置(3’)，所述安装装置包括：

-外壳元件(2)，所述外壳元件(2)用于将所述图像捕获装置(2’)的所述壳体保持在安装位置；

-所述流体投射装置(3’)的保持元件(3)；

-紧固元件(4)，所述外壳元件(2)和所述保持元件(3)安装在所述紧固元件(4)上，使得在所述图像捕获装置(2’)处于所述安装位置时所述流体投射装置(3’)相对于所述图像捕获装置(2’)布置在功能位置，其中所述紧固元件(4)旨在被紧固到所述车辆的所述车身元件。

2.根据权利要求1所述的安装装置(1)，其中，所述外壳元件(2)具有侧壁，在所述侧壁中布置有至少一个柔性突片(6)，所述至少一个柔性突片(6)具有承载凹口(6a)的自由端部，所述柔性突片(6)能够变形以允许将所述光学图像捕获装置(2’)引入所述外壳元件(2)中，并且在所述图像捕获装置(2’)被设置在所述安装位置时闭合所述柔性突片上的所述凹口。

3.根据前述权利要求中任一项所述的安装装置(1)，其中，所述外壳元件(2)和所述保持元件(3)是同一主体的一部分。

4.根据权利要求3所述的安装装置(1)，其中，所述紧固元件(4)由以可逆方式紧固到所述主体的中间部件(14)承载。

5.根据权利要求4所述的安装装置(1)，其中，所述中间部件(14)包括由连接环(14c)连接的两个部件(14a、14b)，每个部件被构造成在布置于所述主体上的组装导轨(17)中滑动。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的安装装置(1)，其中，所述紧固元件(4)和所述保持元件(3)由以可逆方式紧固到所述外壳元件(2)的中间部件(19)承载。

7.根据权利要求4和6中任一项所述的安装装置(1)，其中，所述中间部件(14、19)以不可逆方式紧固到所述车身元件。

8.根据权利要求7所述的安装装置(1)，其中，所述紧固元件(4)包括多个金属夹(15’)，所述多个金属夹(15’)被构造成与设置在所述车辆的所述车身元件上的保持元件(9)相配合。

9.根据权利要求7所述的安装装置(1)，其中，所述紧固元件包括设置在所述中间部件(14、19)上的粘合材料(24)。

10.根据权利要求4至9中任一项所述的安装装置(1)，其中，所述中间部件(14、19)包括用于调节所述外壳元件(2)的角位置的元件。

11.根据权利要求1或2所述的安装装置(1)，其中，所述外壳元件(2)和所述紧固元件(4)经由铰链(25)连接。

12.根据权利要求11所述的安装装置(1)，所述安装装置包括用于使所述外壳元件(2)相对于所述紧固元件(4)以确定角度定向的可移除调节装置。

13.根据前述权利要求中任一项所述的安装装置(1)，其中，所述外壳元件(2)设置有电气接口(7)，所述电气接口(7)被构造为当所述图像捕获装置(2’)被保持在所述安装位置时与所述图像捕获装置(2’)的电连接器联接。

14.根据权利要求13所述的安装装置(1)，其中，所述外壳元件(2)具有底部，并且所述电气接口(7)包括设置在所述外壳元件(2)的所述底部上的连接器。

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