JP2022515490A - 光学検出システムの洗浄装置用流体スプレーノズル - Google Patents

Abstract

自動車（２）に搭載された光学検出システムの洗浄装置の本体に配置可能な流体のスプレーノズル（２０）は、近位端と遠位端との間に延びる内部流通ダクトを備える。近位端は、本体に形成された流体流通管に流体的に接続可能になっている。遠位端は、流体の出口オリフィスを形成する。流通ダクトは、少なくとも後壁および２つの対向する側壁（６４）によって定義される。ノズルは、さらに、出口オリフィスで流体の経路に配置された傾斜路（７０）を備えている。側壁（６４）は、流通ダクトの遠位端（３８）で互いに離れるように配置されている。流通ダクトは、傾斜路（７０）の方向にフレアしている。

Description

本発明は、運転支援装置の分野に関し、より詳細には、この目的のために使用される光学検出システムの分野に関する。本発明は、より詳細には、このような光学検出システムの光学センサを洗浄するように構成された洗浄装置に関する。

光学検出システムとは、カメラ、レーザーセンサ、または人間に見えるか見えないかのスペクトルの光、特に赤外線の照射および／または検出に基づいた他のセンサなどの光学センサを含むシステムに与えられた名称である。

このような光学検出システムは、ますます多くの自動車に搭載され、よく知られている駐車支援をはじめとする特定の運転状況において自動車の運転者を支援したり、あるいは自動車の自動運転若しくは少なくとも部分的な自動運転を実現したりしている。自動運転機能および／または運転支援を可能な限り効果的にするためには、光学検出システムから提供されるデータが可能な限り最高の品質でなければならず、したがって、これらのデータ取得を実行するためには、清浄な光学システムが不可欠である。これを実現するために、光学検出装置（例えば画像撮影カメラのレンズ）の近傍に洗浄装置を配置し、必要に応じて流体を噴射して、検出装置の表面に付着した汚れを除去することができる。

知られた態様では、このような洗浄装置は、洗浄液を搬送する搬送体を備えており、この搬送体の中を洗浄液が、液溜めから、搬送体の先端の液流通ダクトの出口に配置された１つまたは複数のスプレーノズルに向かって通流することができる。洗浄液は、これらのスプレーノズルを介して、洗浄すべき光学センサに向かって装置から噴出される。

洗浄を最適化するためには、流体が拡散して噴射される円錐形ジェットと呼ばれるジェットではなく、流体が噴射ライン上に集中する平坦または実質的にフラットジェットの形で流体を噴射することが重要な目的である。これを実現するために、流通ダクトの出口の前に位置する傾斜路を備えたスプレーノズルを採用することが知られており、流体の流れを洗浄すべき光学センサに向かって急激に偏向させることができる。この急激な偏向現象により、流体の形状は発散したフラットジェット（jet plat divergeant）に変化する。

ところで、フラットジェットの発散の角度は、流体の圧力と粘度に応じて大きく変化することがわかる。本発明者らは、このタイプのスプレーノズルから放出されるフラットジェットの発散角の値に２０°のオーダーの変動を、ある一定期間にわたって観察することができた。その結果、洗浄の質は、洗浄装置の流体圧縮手段の温度および摩耗の度合いに応じて変化し、流体の圧力が高くなると発散角の値が大きくなることがわかった。

本発明は、光学センサの表面を洗浄するための流体を噴射するためのノズルであって、先行技術と比較して時間の経過とともにより安定した発散角で、フラットジェットの形態で流体を噴射するノズルを提案しようとするものである。

本発明によれば、自動車に搭載された光学検出システムを洗浄するための洗浄装置の本体に配置可能なスプレーノズルは、本体に形成された流体流通管に流体的に接続可能な近位端と、流体のための出口オリフィスを形成する遠位端との間に延びる内部流通ダクトを備え、流通ダクトは、少なくとも底壁と２つの対向する側壁とによって区画され、ノズルは、さらに、出口オリフィスのレベルで流体の経路に配置された傾斜路を備える。側壁は、流通ダクトの遠位端のレベルで、互いに離れるように配置され、流通ダクトは、傾斜路の方向にフレア（evasement）している。

言い換えれば、流通ダクト内の流体の通過断面積を傾斜路の近傍で大きくし、流体が傾斜路に達する前に広がる。これにより、傾斜路に接触する前の流体の最大の広がりを制御し、流れを分解してフラットジェットを発生させることができる。

本発明のもう一つの特徴によれば、底壁および側壁はそれぞれ、傾斜路との交差部に縁（arete）を含んでいる。言い換えれば、流通ダクトを区画することに寄与している３つの壁、すなわち底壁と側壁は、傾斜路を形成する傾斜面に接触するまで、すべて長手方向に延びている。これにより、側壁のフレアによって調整された流体の最大広がり角が、流体が傾斜路に接触する瞬間に維持されるようになっている。このようにして、流体が傾斜路で偏向された後のフラットジェットの開口角度の制御が改善される。

本発明の他の特徴によれば、単独で、または組み合わせて、以下のような規定を設けることが可能になる。
側壁は、それらが互いに離れる部分において、少なくとも流通ダクトの遠位端のレベルで底壁に対して垂直に延びている。
各側壁と傾斜部の交差部が、直線状または直線状に近い交差部の縁を形成しており、交差部の縁は、それらの間に１０°から８０°の間で構成される開口の角度を形成しており、開口角度は、好ましくは４０°のオーダーであってもよい。
傾斜路は、流通ダクトの底壁が延びる平面と、１０°から６０°の間で構成される数値の傾斜角を形成する。
スプレーノズルは、基部とカバー部とを含み、これらの間に流通ダクトを形成するように、一方が他方に固定されている。
カバー部は、流通ダクトの底壁、側壁、および傾斜路を形成する傾斜面を一体的に形成するように構成されている。
流通ダクトの底壁は、基部の端面によって形成された、流通ダクトを反対側で区画する壁と平行または実質的に平行である。
傾斜路を形成する傾斜面は、基部の方向にカバー部からの突出部として延びており、側壁の高さよりも大きい高さを提供している。高さとは、傾斜路が延びるカバー部の平面に垂直な方向の寸法を意味する。
基部とカバー部が互いに接着または融着されている。

また、本発明は、本明細書で定義されたスプレーノズルを備えた、自動車に搭載された光学検出システムのための洗浄装置に関する。

スプレーノズルは、伸縮体の先端に配置されていてもよく、洗浄装置は、少なくとも、休止位置と、スプレーノズルが洗浄されるべき光学検出システムのガラス面に対向する作動位置とを取るように構成されている。

また、本発明は、本明細書に記載の光学センサの外面を洗浄するための装置を備えた自動車に関する。

本発明とその動作の他の特徴、詳細、および利点は、以下の図を参照しながら説明を読むことで、より明確に明らかになるであろう。

図１は、本発明の一態様にしたがって、光学検出システムとスプレーノズルを備えた洗浄装置を前面に装備した自動車の正面図である。 図２は、図１の光学検出システムと洗浄装置の斜視図であり、特に、光学検出システムと洗浄装置の延長軸と、洗浄装置の自由端に配置された本発明の一態様によるスプレーノズルを示している。 図３は、本発明の一態様に係るスプレーノズルの基部の斜視図である。 図４は、本発明の一態様に係るスプレーノズルの基部の斜視図である。 図５は、図４のノズルとともに、本発明の一態様に係るスプレーノズルの形成に寄与するカバー部を下から見た斜視図である。 図６は、特に、フラットジェットを形成するための傾斜路と、傾斜路のレベルでカバー部に形成された流通ダクトのフレアを示す図である。 図７は、図６のカバー部の断面図で、特に流通ダクトを形成するためにカバー部に作られた形状を示す斜視角度から見た断面図である。 図８は、スプレーノズルのカバー部分の縦断面図で、特に傾斜路の傾斜角度を示している。 図９は、図３から図８に示されたカバー部と基部から構成された、本発明によるスプレーノズルの縦断面図である。 図１０は、スプレーノズルを下から見た図で、スプレーノズルから噴射されたスプレー液を示している。

まず、図は本発明をその実施のために詳細に説明しているが、当然のことながら、必要に応じて本発明をよりよく定義するために使用されてもよいことに留意する必要がある。また、図に示されている本発明の実施形態は、非限定的な例として与えられていることも理解されるであろう。

図１は、光学センサ４が搭載された自動車２の正面図を示す。光学センサ４は、自動車２の運転者を特定の運転状況、例えば、駐車操作の際に支援することを目的としている。光学センサ４は、カメラ、レーザーセンサ、または人間に見えるか見えないかのスペクトル、特に赤外線の光の照射および／または検出に基づく他のセンサであってもよい。光学センサ４は、自動車２のラジエータグリル８を通過する開口部６のレベルに配置されている。そのため、光学センサ４は、埃や飛散した有機物にさらされる。そのため、運転支援システムの最適な動作を保証するためには、光学センサ４の外面１０を定期的に洗浄する必要がある。

これを行うために、自動車２は、光学センサ４の近傍に配置された洗浄装置１２を備えている。この洗浄装置は、光学センサ４の外面１０に存在する汚れを除去するために、要求に応じて洗浄液を噴射するように構成されている。図２に示した例では、本発明を限定するものではないが、洗浄装置１２と光学センサ４は、共通のユニット１４に形成されたハウジングに取り付けられている。光学センサ４と洗浄装置１２は、中間支持要素１６を介して共通ユニット１４に取り付けられている。光学センサ４および洗浄装置１２は、実質的に相互に平行な２つの延長軸（Ｘ）および（Ｘ’）に沿ってそれぞれ長手方向に延びている。光学センサに関連する延長軸（Ｘ）は、光学センサ４の光軸に対応し、洗浄装置１２に関連する延長軸（Ｘ’）は、洗浄装置１２の伸縮部の展開軸に対応する。

図２では、洗浄装置１２は伸縮可能な装置で、ここでは、洗浄装置の先端に存在するスプレーノズル２０を介して洗浄液を光学センサ４に噴射されることができるように展開された位置で描かれている。

洗浄装置１２は、追加的に、特に、搬送体２４を含んでいて、搬送体２４は、例えば、内部をピストン１８が格納位置と上述の展開位置との間で移動可能な中空体を含み、この移動性がスプレーノズル２０の伸縮展開に寄与している。中空体は、延長軸（Ｘ’）を中心とした回転の対称性を示す形状を有しており、一端は入口フランジ２６によって閉じられ、反対側の端部には内部をピストンがスライド可能なスリーブを有している。洗浄液を入れるための入口エンドピースは、入口フランジ２６からの突出部として形成されている。

明記されているように、洗浄装置のピストン１８は、その端部にスプレーノズル２０を備えており、このスプレーノズルは、洗浄装置１２を通過する流体の噴射を可能にするように、既知の手段によって洗浄装置の他の部分に流体的に接続されている。

スプレーノズル２０は、ピストン１８に固定された基部３０と、カバー部３２の２つの異なる部品を含んでいる。組み立てられると、これらの２つの部品は、近位端３６と、スプレーノズル２０の遠位端３８との間に延びる流通ダクト３４を定義する。近位端３６は、流通ダクトの入口を形成し、洗浄装置の流通管に流体的に接続される。遠位端３８は、ダクトの出口を形成し、それを介して流体が洗浄されるべき光学面に向かって噴射されることができる。

図３および図４に見えるスプレーノズルの基部３０は、ピストン１８に固定するための固定部４０を備えており、ここでのこの固定部は、延長軸（Ｘ）に沿って延びる円筒形の胴体で形成されている。固定部４０は、ピストン１８の自由端を補完する形状となっており、例えば、これらを弾性的に挟み込むことで互いに取り付けることができるようになっている。スプレーノズル２０の洗浄装置１２の残りの部分へのスプレーノズル２０の取り付けは、図示されていないＯリングを介在させることによって液密になっている。

また、スプレーノズルの基部３０は、前述のカバー部３２によって覆われることを意図した支持部４２を備えており、この支持部は、（図４では可視の）円筒形胴体の延長軸（Ｘ）に対して垂直または実質的に垂直な軸（Ｙ）に沿って延びている。オリフィス４４は、ピストン１８とは反対側を向いている基部の接触面４６に開口している。このオリフィスは、洗浄装置の延長軸の延長に配置されている洗浄装置の流通管と連通しているので、このオリフィス４４によって、洗浄装置の展開体に存在する流体が、流通ノズルに形成された流通管の方向に流れることができることが理解されるであろう。

接触面４６は、カバー部３２によって覆われるようになっている。接触面４６は、平らな面または実質的に平らな面を有しており、オリフィス４４を部分的に取り囲むリブ４８を構成している。後述するように、リブ４８は、スプレーノズル２０の基部３０とカバー部３２との間の液密な組み付けを可能にし、流通ダクトの形状を定義することを意図している。したがって、リブ４８はＵ字型の形状を有しており、枝がスプレーノズルの遠位端３８に向かって延びていることに留意すべきである。

図５、図６および図７に示すように、スプレーノズルのカバー部３２は、基部３０に直接接触するスリーブ５０と、スリーブの基部３０とは反対側の端部を半径方向に延びるフランジを形成する閉鎖板５２と、を含んでいる。

スリーブ５０は、スプレーノズル２０の支持部４２の接触面４６と接触するように意図された自由端面５４を有している。スリーブ５０は、自由端面５４に形成された、図５、図６および図７に顕著に見えるくぼみ（empreinte）５６を有し、基部に配置されたリブ４８に形状および寸法で対応するように構成されている。図９で部分的に見えているように、くぼみ５６とスプライン４８は、基部３０とカバー部３２の固定結合によってスプレーノズルが組み立てられたときに、スプレーノズル内の流体の通流を液密にするために協働することが理解されるであろう。

カバー部３２は、スプレーノズルの基部３０に接着されていてもよいし、弾性変形手段を用いて組み立てるようにしてもよい。特定の一実施形態では、特に液密な固定を保証し、したがって、スプレーノズル内を通流するはずの流体の漏れのリスクを最小化し、２つの部品は、特に超音波溶接プロセスまたはレーザー溶接プロセスを用いて、互いに融着される。組み立てを容易にすることに関する理由、および美観上の理由の両方で、スプレーノズル２０の２つの部品は、それぞれ、洗浄装置の長手方向の延長軸（Ｘ）に垂直な平面における断面において、同等の形状および寸法の周縁部を有している。

スプレーノズルのカバー部３２は、その自由端面に、オリフィス４４の開口部に対面するように、スプレーノズルの遠位端３８の方向に、くぼみ５６の内側に延びるトレンチ（tranchee）５８を含んでいる。

特に図５、図６および図７に示されているように、トレンチ５８は、基部３０の接触面４６と一緒に、軸（Ｙ）に沿って延びる前述の流通ダクト３４を形成するのに寄与している。

基部３０とは反対側に配置された流通ダクト３４の底壁６２は、スリーブの自由端面５４が延びる平面と平行または実質的に平行に延びるトレンチ５８の底部によって形成されている。底壁の位置によって定義されるトレンチ５８の深さは、０．３～１．５ミリメートルのオーダーであり、この値は、本発明を限定するものではなく、指標として与えられていることが理解される。

流通ダクト３４は、底壁６２に対して垂直または実質的に垂直である２つの側壁６４によって境界が定められている。図示された例では、側壁は、流通ダクト３４の遠位端のレベルで、底壁に直立した垂直な内壁面を有している。

この流通ダクト３４において、横方向の壁６４は、３から１０ｍｍの間で構成される距離によって分離されているが、後でさらに詳しく説明するように、ダクトは、幅、すなわち横方向の壁の間の距離が、一方の端から他方の端まで変化し、流体出口のレベルでフレア状になり、流体入口のレベルでの幅が流体出口のレベルでの幅よりも大きいことに留意されたい。その結果、ダクトの中央部には、制限スロート６５が設けられている。

図９に特に示されているように、カバー部３２の自由端面５４を基部３０の接触面４６に密着させて押圧することにより形成された流通ダクト３４の形成によって、スプレーノズルの出口オリフィスまでの流体の通流が可能になる。このようにして、接触面４６は、流通ダクト３４を閉じる上壁６６を形成し、流体を洗浄装置の流通管に導くことができる連続した経路を得ることができる。

また、スプレーノズルのカバー部３２は、流通ダクト３４の遠位端に面して配置された傾斜路７０を形成する傾斜面を有している。本実施例によれば、傾斜部７０は、カバー部３２の接触面４６から突出する突起によって形成されている。傾斜面は、スリーブ５０の自由端面５４からの突起として顕著に延びており、このように形成された傾斜路は、流通ダクト３４の遠位端に面しているとともに、このダクトを境界づける側壁６４に面しているように横方向に延びている。傾斜路７０は、図８に顕著に見られるように、流通ダクトの底壁６２が延びる平面に対して、傾斜角βを形成する。傾斜角度βの値は、１０°から６０°の間、特に１５°から５０°の間、好ましくは２０°から３０°のオーダーで構成される。そのようにして、流通ダクト３４から来る洗浄液は、図２に模式的に示されているように、光学センサ４の外面１０を洗浄するために、発散フラットジェット１００の形態で、傾斜路７０によって偏向される。傾斜路７０の目的は、流通ダクト３４を流出する流体の流れを分断して、傾斜路形成傾斜面に垂直な面に散乱させることである。ここで、「フラットジェット」とは、１つの寸法が他の２つの寸法に比べて非常に小さいことを特徴とするボリュームに含まれる流体のジェットを意味する。言い換えれば、この流体のジェットは、互いに平行な２つの互いに近づけられた平面の間に構成されている。

流体が傾斜路７０から反射した後に形成される（特に図２、図１０で見える）フラットジェットの発散角αの値を制限するために、カバー部３２は、スプレーノズル２０に形成される流通ダクト３４が傾斜路７０を形成する傾斜面まで延びるように構成されている（図８参照）。言い換えれば、カバー部に形成され、流通ダクト３４の画定に寄与する底壁６２および側壁６４は、材料の連続性を示すように、傾斜路７０を形成する傾斜面まで延びている。

傾斜路７０を形成する傾斜面は、流通ダクト３４の形成に寄与する底壁６２までスリーブの内側に向かって延びており、この底壁と傾斜路との交差部に交差部の縁７２を形成している。

さらに、各側壁は、スリーブ５０の自由端面５４が傾斜路７０に接触するまで延び、その結果、交差部の縁７４が形成されるようになっている。したがって、各側壁６４は、これらの縁７４の１つに沿って、傾斜路７０を形成する傾斜面に接続されている。各側壁６４は、流通ダクト３４を区画するのに寄与する他の側壁の内壁面に面して配置された内壁面７６を有している。ダクトの遠位端３８の近傍では、各側壁は、内壁面７６の間にフレアを形成する、面取り部分７７を有する。ここでの面取り部分は、平らな形状を有し、それらの間に流通ダクトの遠位端の開口角度γを形成する。角度γの値は、１０°から８０°の間、好ましくは３０°から５０°の間、または４０°のオーダーで構成される。言い換えれば、流通ダクト３４の遠位端３８のレベルでは、側壁６４は、傾斜路７０を形成する傾斜面の方向に互いに離れる。

なお、流通ダクト３４の上壁６６の端部は、洗浄液が噴射される流通オリフィス７８の端部を区画するように、少なくとも部分的に傾斜面７０から後退させていることに留意すべきである。

側壁６４を傾斜路７０に接続し、流通ダクト３４の遠位端３８にフレアを形成し、当該側壁が傾斜路７０に徐々に近づくにつれて互いに離れるようにすることで、有利には、流通オリフィス７８から出るフラットジェット１００の発散角αの最大値を制限することができる。

そのため、本発明では、圧力および／または温度が本明細書で定義した値の範囲内で変化したときに、フラットジェットが広がるのを防ぐことができる。これらの変化する条件の下で、流体は、傾斜路まで延びる側壁のフレアにより、これらの側壁が中断されることなく、常に同じ開口角γで傾斜路に衝突する。これにより、傾斜路に衝突する前の流れの発散が制御され、流通ノズルを出る際の発散も制御される。

図示された例では、特に図９に示されているように、スプレーノズルを出る流れの発散角αの変動は、５～１０°のオーダーであることが確実になっているが、傾斜路までフレア状に続く側壁のない先行技術の設計では、これらの変動は４０°にも及ぶ可能性があることが理解される。その結果、本発明によるスプレーノズルは、流体の圧力および／または温度が所定の範囲内で変化する場合でも、光学センサの外面１０の洗浄を実質的に同一視することができる。

なお、本発明は、本明細書に明示的に記載された洗浄装置のスプレーノズルの実施形態のみに限定されるものではなく、非限定的な変形例として、スプレーノズルが流通管の側壁に接続された傾斜面で構成され、当該側壁が傾斜面の方向に離れていることを条件で、スプレーノズルを構成する部品の形状および／または流通管の形成に寄与するトレンチの形状を顕著に変更することができることに留意されたい。

Claims (10)

1. 自動車（２）に搭載された光学検出システム（４）を洗浄するための洗浄装置（１２）の本体に配置可能な流体スプレーノズル（２０）であって、
   前記ノズルは、前記本体に形成された流体流通管に流体的に接続可能な近位端（３６）と、流体のための出口オリフィスを形成する遠位端（３８）との間に延びる内部流通ダクト（３４）を備えており、
   前記流通ダクト（３４）は、少なくとも底壁（６２）および２つの対向する側壁（６４）によって区画されており、
   前記ノズルは、さらに、前記出口オリフィスのレベルで流体の経路に配置された傾斜路（７０）を備え、
   前記側壁（６４）は、前記流通ダクトの前記遠位端（３８）のレベルで互いに離れるように配置され、
   前記流通ダクトは、前記傾斜路（７０）の方向にフレアしていることを特徴とする流体スプレーノズル（２０）。
2. 前記底壁（６２）および前記側壁（６４）はそれぞれ、前記傾斜路（７０）との交差部に縁（７２、７４）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のスプレーノズル（２０）。
3. 前記側壁（６４）は、それらが互いに離れる部分において、少なくとも前記流通ダクトの前記遠位端（３８）のレベルで、前記底壁（６２）に対して垂直に延びていることを特徴とする、請求項２に記載のスプレーノズル（２０）。
4. 各側壁（６４）と前記傾斜路（７０）との間の交差部が、直線状または直線状に近い交差部の前記縁（７４）を形成しており、交差部の前記縁（７４）は、それらの間に１０°から８０°の間で構成される開口の角度（γ）を形成していることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のスプレーノズル（２０）。
5. 前記傾斜路（７０）は、前記流通ダクトの前記底壁（６２）が延びる平面と、１０°から６０°の間で構成される数値の傾斜角（β）を形成することを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のスプレーノズル（２０）。
6. 前記スプレーノズルは、基部（３０）とカバー部（３２）とを備え、前記基部および前記カバー部は、それらの間に前記流通ダクト（３４）を形成するように、一方が他方に固定されていることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のスプレーノズル（２０）。
7. 前記カバー部（３２）は、前記流通ダクトの前記底壁、前記側壁（６４）、および前記傾斜路（７０）を形成する傾斜面を一体的に形成するように構成されていることを特徴とする、請求項６に記載のスプレーノズル（２０）。
8. 自動車（２）に搭載された光学検出システム（４）のための洗浄装置（１２）であって、請求項１～７のいずれか一項に記載のスプレーノズル（２０）を備えた、洗浄装置（１２）。
9. 前記スプレーノズル（２０）が伸縮体の先端に配置されており、前記洗浄装置は、少なくとも休止位置と、前記スプレーノズルが洗浄されるべき前記光学検出システムのガラス面に対向する作動位置とを取るように構成されていることを特徴とする、請求項８に記載の洗浄装置（１２）。
10. 請求項８または９に記載の洗浄装置（１２）を備える自動車（２）。

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