JP2022177545A - 車載センサ洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数及び重量の増加を抑制する。【解決手段】車載センサ洗浄装置１０は、流体が噴射される噴射口を有するノズル１８と、ノズル１８と接続され、ノズル１８側へ向かう流体が通過するハウジング下部流路２０Ｅ及びハウジング上部流路２０Ｃを有するハウジング２０と、を備えている。また、車載センサ洗浄装置１０は、ハウジング下部流路２０Ｅに設けられ、ノズル１８側へ向かう流体が当たることで作動する羽根車２２を備えている。さらに、車載センサ洗浄装置１０は、羽根車２２とノズル１８との間に設けられ、羽根車２２の運動エネルギをノズル１８に伝達することでノズル１８を変位させるウォームギヤ３４、ウォームホイール３６、回転プレート３８及びロッド４０を備えている。【選択図】図３

Description

本開示は、車載センサ洗浄装置に関する。

下記特許文献１には、車両に設けられたセンサシステムが開示されている。この文献に記載されたセンサシステムは、車載光学センサと、車載光学センサの光学面を洗浄する車載センサ洗浄装置と、を備えている。車載センサ洗浄装置は、噴射口から空気が噴射されるノズルと、空気をノズルに供給するポンプと、ノズルを所定の範囲で往復回転させるモータ及び減速機構と、を含んで構成されている。そして、ポンプからノズルへ空気が供給されることで、ノズルの噴射口から空気が噴射される。また、モータが作動することで、ノズルの向きが変更されて、ノズルの噴射口から噴射される空気の向きが変更される。このようにして、ノズルの噴射口から噴射された空気を車載光学センサの光学面の広い範囲に当てることが可能となっている。

特開２０１９－３４７１２号公報

ところで、上記特許文献１に記載された車載センサ洗浄装置の構成は、ノズルの噴射口から噴射された空気を車載光学センサの光学面の広い範囲に当てることができるという観点では有用な構成ではある。しかしながら、上記特許文献１に記載された車載センサ洗浄装置の構成では、ノズルを変位させるモータが必要となること等により、車載センサ洗浄装置の部品点数及び重量の増加を抑制するという観点で改善の余地がある。

本開示は上記事実を考慮し、部品点数及び重量の増加を抑制することができる車載センサ洗浄装置を得ることが目的である。

上記課題を解決する車載センサ洗浄装置（１０、４４、４８、５０）は、流体が噴射される噴射口（１６）を有するノズル（１８）と、前記ノズルと接続され、前記ノズル側へ向かう流体が通過する中間流路（２０Ｃ、２０Ｅ）を有する中間流路部（２０）と、前記中間流路に設けられ、前記ノズル側へ向かう流体が当たることで作動する作動部（２２）と、前記作動部と前記ノズルとの間に設けられ、前記作動部の運動エネルギを前記ノズルに伝達することで前記ノズルを変位させる伝達部（２４）と、を備えている。

この様に構成することで、部品点数及び重量の増加を抑制することができる。

車載センサ及び第１実施形態の車載センサ洗浄装置を示す斜視図である。 第１実施形態の車載センサ洗浄装置を示す正面図である。 第１実施形態の車載センサ洗浄装置を示す側面図である。 第１実施形態の車載センサ洗浄装置を示す平面図である。 第１実施形態の車載センサ洗浄装置を示す底面図である。 第２実施形態の車載センサ洗浄装置を示す側面図である。 車載センサ及び第３実施形態の車載センサ洗浄装置を示す斜視図である。 第３実施形態の車載センサ洗浄装置を示す側面図である。 車載センサ及び第４実施形態の車載センサ洗浄装置を示す斜視図である。

図１～図５を用いて本開示の第１実施形態に係る車載センサ洗浄装置１０について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の車載センサ洗浄装置１０は、車両の前部に設けられた車載センサ１２を洗浄するためのものである。なお、車載センサ１２は、一例として赤外線レーザを出射して、物体から反射された散乱光を受光することで、物体との距離等を計測するためのものである。この車載センサ１２は、赤外線レーザが透過する光学面１４を備えており、光学面１４は車両前方側へ向けられている。なお、以下の説明において、前後左右上下の方向を示して説明するときは、車両の前後左右上下の方向を示すものとし、また各図に適宜示す矢印ＦＲは前方向、矢印ＵＰは上方向、矢印ＲＨは右方向、矢印ＬＨは左方向をそれぞれ示すものとする。

図２～図５に示されるように、車載センサ洗浄装置１０は、圧縮空気が噴射される噴射口１６を有するノズル１８と、ノズル１８側へ向かう流体が通過する中間流路部としてのハウジング２０と、ハウジング２０に設けられた作動部としての羽根車２２と、を備えている。また、車載センサ洗浄装置１０は、羽根車２２の回転に伴う運動エネルギをノズル１８に伝達することで当該ノズル１８を変位させる伝達部２４を備えている。

図３及び図５に示されるように、ノズル１８は、その前端部が下方側に向けてＬ字状に曲げられた管状に形成されている。このノズル１８の前端部に形成された開口は、圧縮空気が噴射される噴射口１６となっている。また、ノズル１８は、連結ホース２６を介して後述するハウジング２０に接続されている。

ハウジング２０は、前後方向を軸方向とする円筒状に形成されたハウジング上部２０Ａと、ハウジング上部２０Ａの下方側に配置されていると共にハウジング上部２０Ａと一体に形成されたハウジング下部２０Ｂと、を備えている。

ハウジング上部２０Ａは、前方側が開放されていると共に後方側が閉止された有底円筒状に形成されている。このハウジング上部２０Ａの内部には、後述する伝達部２４の一部を構成するウォームギヤ３４及びウォームホイール３６が設けられている。なお、ハウジング上部２０Ａの前端には、第１カバープレート２８が取り付けられている。これにより、ハウジング上部２０Ａの前端側が第１カバープレート２８によって閉止されるようになっている。ここで、ハウジング上部２０Ａ内の空間は、圧縮空気が通過する中間流路としてのハウジング上部流路２０Ｃとなっている。また、ハウジング上部２０Ａは、上方側へ向けて突出する筒状のノズル接続部２０Ｄを備えている。このノズル接続部２０Ｄはハウジング上部流路２０Ｃとつながっている。また、ノズル接続部２０Ｄには、連結ホース２６が接続されている。

ハウジング下部２０Ｂは、下方側が開放された箱状に形成されている。このハウジング下部２０Ｂの内部には、後述する羽根車２２が設けられている。なお、ハウジング下部２０Ｂの下端には、第２カバープレート３０が取り付けられている。これにより、ハウジング下部２０Ｂの下端側が第２カバープレート３０によって閉止されるようになっている。ここで、ハウジング下部２０Ｂ内の空間は、圧縮空気が通過する中間流路としてのハウジング下部流路２０Ｅとなっている。このハウジング下部流路２０Ｅとハウジング上部流路２０Ｃとは、ハウジング上部２０Ａとハウジング下部２０Ｂとの境界部に形成された連通孔を介してつながっている。なお、ハウジング上部２０Ａとハウジング下部２０Ｂとの境界部には、後述する羽根車２２とウォームギヤ３４との係合部２２Ｂが挿通される挿通孔が形成されている。また、ハウジング下部２０Ｂは、後方側へ向けて突出する筒状のポンプ接続部２０Ｆを備えている。このポンプ接続部２０Ｆはハウジング下部流路２０Ｅとつながっている。また、ポンプ接続部２０Ｆには、図示しない連結ホースを介して図示しないポンプが接続されている。これにより、ポンプからの圧縮空気をハウジング下部２０Ｂのハウジング下部流路２０Ｅ内へ供給することが可能となっている。

羽根車２２は、上下方向を厚み方向とする円板状に形成された円板部２２Ａと、円板部２２Ａの中心部から上方側へ突出する係合部２２Ｂと、円板部２２Ａから下方側へ向けて突出すると共に円板部の周方向に等間隔に配置された３つの羽根２２Ｃと、を備えている。この羽根車２２は、第１軸部材３２を介して上下方向を回転軸方向として回転可能に支持されている。また羽根車２２の羽根２２Ｃの上下方向位置とハウジング下部２０Ｂのポンプ接続部２０Ｆの上下方向位置とは、ほぼ同じ位置となっている。これにより、ポンプ接続部２０Ｆからハウジング下部２０Ｂのハウジング下部流路２０Ｅへ供給された圧縮空気が羽根車２２の羽根２２Ｃに当たるようになっている。

図２～図４に示されるように、伝達部２４は、羽根車２２と一体に回転するウォームギヤ３４と、ウォームギヤ３４と噛み合うウォームホイール３６と、ウォームホイール３６一体に回転する回転プレート３８と、回転プレート３８とノズル１８とを連結するロッド４０と、を含んで構成されている。

減速部の一部を構成するウォームギヤ３４は、ハウジング２０のハウジング上部２０Ａ内に配置されている。また、ウォームギヤ３４の下端部は、羽根車２２の係合部２２Ｂと係合されている。さらに、ウォームギヤ３４は、第１軸部材３２を介して上下方向を回転軸方向として回転可能に支持されている。また、ウォームギヤ３４の外周部には螺旋状の歯部が形成されている。

減速部の他の一部を構成するウォームホイール３６は、ハウジング２０のハウジング上部２０Ａ内に配置されている。ウォームホイール３６の外周部には、ウォームギヤ３４の歯部と噛み合う複数の外歯が形成されている。また、ウォームホイール３６の軸心部には、第２軸部材４２が固定されている。この第２軸部材４２の後端部はハウジング上部２０Ａに支持されており、第２軸部材４２の前端側は第１カバープレート２８を貫通した状態で当該第１カバープレート２８に支持されている。これにより、ウォームホイール３６が、前後方向を回転軸方向として回転可能に支持されている。

揺動部の一部を構成する回転プレート３８は、ハウジング２０の外側でかつ第１カバープレート２８の前方側に配置されている。この回転プレート３８は、前後方向を厚み方向とする円板状に形成された回転プレート本体３８Ａと、回転プレート本体３８Ａの前面における径方向外側の部分から前方側へ向けて突出するロッド係合部３８Ｂと、を備えている。回転プレート本体３８Ａの軸芯部は、第２軸部材４２の前端部に固定されている。これにより、回転プレート３８とウォームホイール３６とが一体回転可能となっている。

揺動部の他の一部を構成するロッド４０は、矩形板状に形成されている。このロッド４０には、長孔状に形成された係合孔４０Ａが当該ロッド４０の長手方向に沿って形成されている。係合孔４０Ａの下端側には、回転プレート３８のロッド係合部３８Ｂが挿入されている。また、係合孔４０Ａの上端部には、ノズル１８が挿入された状態で当該ノズル１８が係止されている。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図２～図５に示されるように、以上説明した本実施形態の車載センサ洗浄装置１０では、ハウジング２０のポンプ接続部２０Ｆからハウジング下部２０Ｂのハウジング下部流路２０Ｅへ圧縮空気が供給されて、この圧縮空気が羽根車２２の羽根２２Ｃに当たると、羽根車２２が回転する。

羽根車２２が回転すると、羽根車２２と一体回転可能に設けられたウォームギヤ３４も回転する。ウォームギヤ３４が回転すると、ウォームギヤ３４と噛み合うウォームホイール３６が回転する。また、ウォームホイール３６が回転すると、ウォームホイール３６と一体回転可能に設けられた回転プレート３８も回転する。このように、羽根車２２の回転がウォームギヤ３４及びウォームホイール３６によって減速されて回転プレート３８に伝達される。

また、回転プレート３８が回転すると、ロッド４０の下端側が左右方向に繰り返し変位される。これにより、ロッド４０に係止されたノズル１８が、左右方向に繰り返し揺動される。

その一方で、ハウジング２０のポンプ接続部２０Ｆからハウジング下部２０Ｂのハウジング下部流路２０Ｅへ供給された圧縮空気は、ハウジング上部流路２０Ｃ、連結ホース２６及びノズル１８を通じてノズル１８の噴射口１６から噴射される。そして、ノズル１８の噴射口１６から圧縮空気が噴射された状態でノズル１８が左右方向に繰り返し揺動されることで、図１に示されるように、ノズル１８の噴射口１６から噴射された圧縮空気を車載センサ１２の光学面１４の左右の広範囲に当てることができる。

ここで、本実施形態の車載センサ洗浄装置１０では、圧縮空気によって回転する羽根車２２の運動エネルギをノズル１８に伝達することで当該ノズル１８を変位させる構成となっている。これにより、ノズル１８を変位させるためのモータを設けることが不要となり、車載センサ洗浄装置１０の部品点数及び重量の増加を抑制することができる。また、ノズル１８を変位させるためのモータを設けることが不要となることにより、車載センサ洗浄装置１０の消費電力を削減することができる。

また、本実施形態では、羽根車２２の回転がウォームギヤ３４及びウォームホイール３６によって減速されて回転プレート３８に伝達されるようになっている。これにより、ノズル１８を所望の周期で揺動させることができる。

（第２実施形態の車載センサ洗浄装置４４）
次に、図６を用いて、本開示の第２実施形態に係る車載センサ洗浄装置４４について説明する。なお、第２実施形態に係る車載センサ洗浄装置４４において第１実施形態の車載センサ洗浄装置１０と対応する部材及び部分には、第１実施形態の車載センサ洗浄装置１０と対応する部材及び部分と同じ符号を付して、その説明を省略することがある。

図６に示されるように、本実施形態の車載センサ洗浄装置４４は、第１実施形態の車載センサ洗浄装置１０の構成に加えて迂回流路部としてのバイパス管４６が設けられていることに特徴がある。バイパス管４６は、その内部が迂回流路４６Ａとされた筒状に形成されている。また、バイパス管４６の一方側の端部は、ハウジング２０のハウジング下部２０Ｂに設けられたバイパス管接続部２０Ｇに接続されている。このバイパス管接続部２０Ｇはハウジング下部流路２０Ｅとつながっている。また、バイパス管４６の他方側の端部は、ノズル１８の中間部に接続されている。

以上説明した本実施形態の車載センサ洗浄装置４４では、ハウジング２０のポンプ接続部２０Ｆからハウジング下部２０Ｂのハウジング下部流路２０Ｅへ供給された圧縮空気をハウジング上部流路２０Ｃ及び連結ホース２６を通じてノズル１８側へ流すことができる。これに加えて、ハウジング２０のポンプ接続部２０Ｆからハウジング下部２０Ｂのハウジング下部流路２０Ｅへ供給された圧縮空気をバイパス管４６の迂回流路４６Ａを通じてノズル１８側へ流すことができる。これにより、本実施形態の車載センサ洗浄装置４４では、前述の第１実施形態の車載センサ洗浄装置１０と比べて、ノズル１８の噴射口１６から噴射される圧縮空気の勢いが弱まることを抑制することができる。

（第３実施形態の車載センサ洗浄装置４８）
次に、図７及び図８を用いて、本開示の第３実施形態に係る車載センサ洗浄装置４８について説明する。なお、第３実施形態に係る車載センサ洗浄装置４８において前述の車載センサ洗浄装置１０、４４と対応する部材及び部分には、前述の車載センサ洗浄装置１０、４４と対応する部材及び部分と同じ符号を付して、その説明を省略することがある。

図７及び図８に示されるように、本実施形態の車載センサ洗浄装置４８は、圧縮空気が通過する軸部内流路４２Ａが第２軸部材４２に設けられていると共に、ノズル１８が第２軸部材４２の前端部に取付けられていることに特徴がある。

図８に示されるように、軸部内流路４２Ａの一方側の開口４２Ｂは、第２軸部材４２の軸方向の中間部から径方向外側に向けて開放されていると共にハウジング２０のハウジング上部流路２０Ｃとつながっている。また、軸部内流路４２Ａの他方側の開口４２Ｃは、第２軸部材４２の前端部から前方側へ向けて開放されていると共にノズル１８とつながっている。

以上説明した本実施形態の車載センサ洗浄装置４８では、ハウジング２０のポンプ接続部２０Ｆからハウジング下部２０Ｂのハウジング下部流路２０Ｅへ圧縮空気が供給されて、この圧縮空気が羽根車２２の羽根２２Ｃに当たると、羽根車２２が回転する。

羽根車２２が回転すると、羽根車２２と一体回転可能に設けられたウォームギヤ３４も回転する。ウォームギヤ３４が回転すると、ウォームギヤ３４と噛み合うウォームホイール３６が回転する。また、ウォームホイール３６が回転すると、ウォームホイール３６と一体回転可能に設けられた第２軸部材４２も回転する。このように、羽根車２２の回転がウォームギヤ３４及びウォームホイール３６によって減速されて第２軸部材４２に伝達される。

また、第２軸部材４２が回転すると、第２軸部材４２の前端部に取り付けられたノズル１８が一方向に回転する。

その一方で、ハウジング２０のポンプ接続部２０Ｆからハウジング下部２０Ｂのハウジング下部流路２０Ｅへ供給された圧縮空気は、ハウジング上部流路２０Ｃ、軸部内流路４２Ａ及びノズル１８を通じてノズル１８の噴射口１６から噴射される。そして、ノズル１８の噴射口１６から圧縮空気が噴射された状態でノズル１８が一方向に回転することで、図７に示されるように、ノズル１８の噴射口１６から噴射された圧縮空気を車載センサ１２の光学面１４の左右の広範囲に当てることができる。また、本実施形態においても、ノズル１８を変位させるためのモータを設けることが不要となり、車載センサ洗浄装置１０の部品点数及び重量の増加を抑制することができる。

（第４実施形態の車載センサ洗浄装置５０）
次に、図９を用いて、本開示の第４実施形態に係る車載センサ洗浄装置５０について説明する。なお、第４実施形態に係る車載センサ洗浄装置５０において前述の車載センサ洗浄装置１０、４４、４８と対応する部材及び部分には、前述の車載センサ洗浄装置１０、４４４８と対応する部材及び部分と同じ符号を付して、その説明を省略することがある。

図９に示されるように、本実施形態の車載センサ洗浄装置５０は、上下方向を軸方向とする円筒状に形成された車載センサ１２の光学面１４を洗浄するために用いられる。

本実施形態の車載センサ洗浄装置５０は、ノズル１８がハウジング２０に対して下方側に配置された姿勢で使用されること及びノズル１８の形状が異なることを除いては前述の第３実施形態の車載センサ洗浄装置４８と同様に構成されている。

ノズル１８は、第２軸部材４２の前端部（図８参照）から下方側へ伸びる第１ノズル部１８Ａと、第１ノズル部１８Ａの下端から第２軸部材４２の径方向外側へ向けて伸びる第２ノズル部１８Ｂと、を備えている。また、ノズル１８は、第２ノズル部１８Ｂにおける第１ノズル部１８Ａとは反対側の端から下方側へ伸びる第３ノズル部１８Ｃを備えている。第３ノズル部１８Ｃの先端（下端）は、車載センサ１２の光学面１４の上部に配置されている。

以上説明した本実施形態の車載センサ洗浄装置５０では、ノズル１８の噴射口１６から圧縮空気が噴射された状態でノズル１８が一方向に回転することで、ノズル１８の噴射口１６から噴射された圧縮空気を車載センサ１２の光学面１４の周方向の全体に当てることができる。

なお、以上説明した各実施形態の車載センサ洗浄装置１０、４４、４８、５０では、羽根車２２の回転を減速するウォームギヤ３４及びウォームホイール３６を設けた例について説明したが、本開示はこれに限定されない。ノズル１８を揺動させる周期やノズル１８の回転数によっては、羽根車２２の回転数を減速せずにノズル１８に伝達してもよい。

また、以上説明した各実施形態の車載センサ洗浄装置１０、４４、４８、５０では、圧縮空気によって羽根車２２を回転させることでノズル１８を変位させた例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、羽根車２２に代わる作動部を圧縮空気で動かすことによってノズル１８を変位させる構成としてもよい。

さらに、以上説明した各実施形態の車載センサ洗浄装置１０、４４、４８、５０では、圧縮空気によって羽根車２２を回転させると共に、圧縮空気によって車載センサ１２の光学面１４を洗浄した例について説明した例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、洗浄液によって羽根車２２を回転させると共に、洗浄液によって車載センサ１２の光学面１４を洗浄する構成としてもよい。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０ 車載センサ洗浄装置、１６ 噴射口、１８ ノズル、２０ ハウジング（中間流路部）、２０Ｃ ハウジング上部流路（中間流路）、２０Ｅ ハウジング下部流路（中間流路）、２２ 羽根車（作動部）、２４ 伝達部、３４ ウォームギヤ（減速部）、３６ ウォームホイール（減速部）、３８ 回転プレート（揺動部）、４０ ロッド（揺動部）、４４ 車載センサ洗浄装置、４６ バイパス管（迂回流路部）、４６Ａ 迂回流路、４８ 車載センサ洗浄装置、５０ 車載センサ洗浄装置

Claims (6)

1. 流体が噴射される噴射口（１６）を有するノズル（１８）と、
   前記ノズルと接続され、前記ノズル側へ向かう流体が通過する中間流路（２０Ｃ、２０Ｅ）を有する中間流路部（２０）と、
   前記中間流路に設けられ、前記ノズル側へ向かう流体が当たることで作動する作動部（２２）と、
   前記作動部と前記ノズルとの間に設けられ、前記作動部の運動エネルギを前記ノズルに伝達することで前記ノズルを変位させる伝達部（２４）と、
   を備えた車載センサ洗浄装置（１０、４４、４８、５０）。
2. 前記作動部は、前記ノズル側へ向かう流体が当たることで回転する羽根車（２２）とされ、
   前記伝達部は、前記羽根車の回転力を前記ノズルに伝達することで該ノズルを揺動させる揺動部（３８、４０）を含んで構成されている請求項１に記載の車載センサ洗浄装置。
3. 前記作動部は、前記ノズル側へ向かう流体が当たることで回転する羽根車とされ、
   前記伝達部は、前記羽根車の回転力を前記ノズルに伝達することで該ノズルを回転させる請求項１に記載の車載センサ洗浄装置。
4. 前記伝達部は、前記羽根車の回転を減速する減速部（３４、３６）を含んで構成されている請求項２又は請求項３に記載の車載センサ洗浄装置。
5. 前記ノズル側へ向かう流体が通過すると共に前記中間流路と独立して設けられた迂回流路（４６Ａ）を有する迂回流路部（４６）をさらに備えた請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の車載センサ洗浄装置。
6. 前記噴射口から噴射される流体及び作動部を作動させる流体は、前記中間流量へ供給される圧縮空気となっている請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の車載センサ洗浄装置。
   

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