JP6576686B2 - 車載光学表面の洗浄装置および洗浄システム、並びに洗浄装置を有する車載光学センサ - Google Patents

Description

本開示は、車載光学表面の洗浄装置および洗浄システム、並びに洗浄装置を有する車載光学センサに関するものである。

現在、自動車両は、限定はされないが、駐車支援、死角の物体検知、車線逸脱、交通信号の識別、又はバックミラーの代替など、多様な交通状況においてドライバを支援するために、一般に光学センサを装備する。

一般に、これらの光学センサは、車両の外面に装着され、それによりレンズ面、又はレンズ面の前に配置された窓カバーなどの光学表面が、昆虫、雨滴、泥、又はほこりなどの異物に曝される。したがって、車載光学センサの光学表面に付着した異物を取り除く必要がある。

光学表面へウォッシャー流体を吐出するように配置されたノズルを有する、光学センサの光学表面を洗浄する洗浄装置を提供することは、当分野では周知である。吐出されたウォッシャー流体は、光学表面に衝突し、そこからはね返って、取り除かれた異物とともに地面に飛散する。しかしながら、これらの解決方法は、大量のウォッシャー流体を浪費する。

特開２０１３−００６４８１号では、撮像面を洗浄するための車載カメラのウォシャー・ノズルが提供される。ウォッシャー・ノズルは、ウォッシャー流体を下向きの傾斜面に吐出し、ウォッシャー流体はそこに衝突し、撮像面の方へ滴下する。

この先行技術による解決方法は、衝突するウォッシャー流体の衝撃エネルギーが、洗浄すべき表面以外の面上において浪費されるので、乾燥した泥又は昆虫などの強力に付着した異物に対して効率的でない。

特開２０１３−００６４８１号公報

したがって、本発明の目的は、光学表面に付着した異物をウォッシャー流体の少ない消費量で効率的に取り除く、車載光学表面の洗浄装置を提供することである。

本発明の第１の観点によれば、車載光学表面を洗浄する洗浄装置が提供される。洗浄装置は筐体を含み、この筐体は、光学表面に装着するように適合された少なくとも一つの開口と、ウォッシャー流体を取り入れるように配置された流体流入口と、光学表面へウォッシャー流体を吐出するように配置された少なくとも一つの流体吐出口と、流体流入口から少なくとも一つの流体吐出口へウォッシャー流体を案内するように、流体流入口及び少なくとも一つの流体吐出口に流体連通する第１の通路と、開口の周りの内壁を形成するように開口を囲む突出部とを有する。

上記の構成から導き出される技術的な効果及び利点は、光学表面からはね返ったウォッシャー流体が、地面に飛散せずに突出部の内壁ではね返って、光学表面に戻ることである。更に、内壁は、光学表面の少なくとも一部分と接触するウォッシャー流体の量を保持することに寄与する。

それ故、衝突したウォッシャー流体は光学表面への直接的な衝撃によって、付着した異物を取り除き、保持されたウォッシャー流体に乱流を生成することに寄与して、付着した異物を更に取り除く。

上記を鑑みると、この構成により、ウォッシャー流体の消費量を減少させ、他の公知の先行技術による解決方法と同一の洗浄効率を得ることができる。

少なくとも一つの開口を、内壁がそこで少なくとも部分的に途切れるように、突出部に提供してもよく、例えば、ウォッシャー流体がそこから漏れることが可能である。しかしながら、少なくとも一つの流体吐出口からのウォッシャー流体吐出の間、少なくとも部分的に途切れた内壁が光学表面の少なくとも一部分と接触するウォッシャー流体量を保持するように、この少なくとも一つの開口が構成できる。

光学表面へのウォッシャー流体の吐出を容易にするために、少なくとも一つの流体吐出口が突出壁の内壁に提供されることが好ましい。

本発明の具体例によれば、突出部は開口の周りで回転可能である。本具体例の第１の実現可能な構成において、第１の通路は、ウォッシャー流体と協働して、開口の周りで突出部を回転させるように適合される。

本具体例の第２の実現可能な構成において、複数のブレードが突出部に設けられ、この複数のブレードがウォッシャー流体と協働して、突出部を開口の周りで回転させるように配置される。

第３の実現可能な構成において、複数のブレードが第１の通路に設けられ、この複数のブレードがウォッシャー流体と協働して、突出部を開口の周りで回転させるように配置される。

開口の周りで突出部を回転させると、内壁内に保持されるウォッシャー流体、及び光学表面ではね返った後に内壁ではね返るウォシャー流体の両方が、この回転によってエネルギーを与えられるので、洗浄効率が増加する。

本具体例において、少なくとも一つの流体吐出口が突出壁の内壁に設けられることが好ましい。なぜなら、これによって、少なくとも一つの流体吐出口が光学表面のより大きな衝撃領域をカバーすることができ、更に衝撃領域の周りで乱流を増加させることに寄与するからである。これは、洗浄効率を更に増加させ、乾燥した泥又は昆虫などの強力に付着した異物に対して特に適している。

同一の本具体例において、任意選択で、開口の周りでの突出部の回転を、開口の周りの所定の角度に制限するように構成されたストッパー手段が設けられる。

この構成は、２段階の洗浄を許容する。第１段階では、ウォッシャー流体の吐出が突出部の回転と組み合わされて、強力に付着した異物を取り除き、第２段階では、単にウォッシャー流体が吐出されて、取り除かれた異物を洗い流す。

同一の本具体例において、更に任意選択で、第１の通路が突出部に設けられ、第２の通路が筐体に設けられ、第２の通路は、ウォッシャー流体を案内するように流体流入口及び第１の通路と流体連通する。第２の通路は、突出部の回転運動を案内するように適合される。この構成により、洗浄装置のサイズが縮小できる。

本発明の別の具体例によれば、突出部は、伸長位置から収納位置に移動して、収納位置において突出部が筐体内部に隠れるように構成される。換言すれば、突出部は、この突出部が実質的に開口を囲む内壁を形成しない収納位置から、突出部が実質的に開口を囲む内壁を形成する伸長位置まで移動可能である。

本具体例の利点は、洗浄装置が非動作状態である場合、突出部によって光学センサの視野が妨げられないということである。光学センサが、突出部を消去するために画像の一部を切り取らなければならない場合のある広角車載カメラなどの撮像装置では、この視野の乱れは特に重要である。

本具体例では、任意選択で、突出部を収納位置の方へ付勢するように構成された付勢手段が提供される。付勢手段は、第１の通路内のウォッシャー流体の圧力が所定のしきい値を超えるまで、突出部が収納位置から伸長位置へ移動することを妨げるように配置される。その結果、収納位置への戻りが容易になる。

付勢手段の好ましい例として、付勢手段は、突出部の一部分に当接する第１の端部と、筐体の当接部分に当接する第２の端部とを有するばねを含む。

筐体の当接部分は、任意の既知の手段によって、筐体に一体的に形成されるか、筐体に固定して連結されるか、又は筐体に着脱可能に連結された当接手段でもよい。当接手段は、筐体にスナップフィットされることが好ましい。

同じ本具体例において、任意選択で、第１の通路が突出部に設けられ、第２の通路が筐体に設けられ、第２の通路は、ウォッシャー流体を案内するように流体流入口及び第１の通路と流体連通する。第２の通路は、収納位置と伸長位置との間の突出部の移動を案内するように適合される。この構成により、洗浄装置のサイズが縮小できる。

本発明の別の実現可能な具体例によれば、筐体は、洗浄装置を光学表面に着脱可能に取り付けるように適合された取り付け手段を更に含む。取り付け手段は、光学表面を有する光学センサの筐体に洗浄装置をスナップフィットするように適合されたスナップフィット手段であることが好ましい。

本具体例の利点は、光学センサ筐体の違いに対する柔軟な設計を可能にし、光学センサ筐体に損傷を与えることなく洗浄装置の取り替えを可能にすることである。

本発明の更に別の具体例によれば、突出部は、開口の周りで回転可能であり、伸長位置から収納位置まで移動し、収納位置において突出部が筐体内部に隠れるように構成される。第１の通路は、ウォッシャー流体と協働して、突出部を開口の周りで回転させるように適合される。

本構成は、突出部が回転可能であり、突出部を筐体内に隠すことが可能であるという利点を併せ持つので、更に有利である。

突出部の移動及び回転を同時に案内するように配置された案内手段が設けられることが好ましい。本具体例の第１の実現可能な構成において、らせん状スロットは筐体に設けられ、らせん状突起が突出部に設けられる。らせん状スロット及びらせん状突起は、互いに協働して、突出部の移動及び回転を同時に案内するように適合される。或いは、らせん状スロットが突出部に設けられ、らせん状突起が筐体に設けられる。

本具体例の第２の実現可能な構成において、第１のらせん状突起が筐体に設けられ、第２のらせん状突起が突出部に設けられる。第１及び第２のらせん状突起は、互いに協働して、突出部の移動及び回転を同時に案内するように適合される。

本発明の第２の観点によれば、車載光学表面の洗浄システムが提供される。この洗浄システムは、光学表面を洗浄する洗浄装置の流体流入口にウォッシャー流体を供給するウォッシャー流体供給手段を含む。ウォッシャー流体供給手段は、ウォッシャー流体貯蔵器、ポンプ、およびウォッシャー流体貯蔵器とポンプと洗浄装置との間を接続しているウォッシャー流体管路を備える。

本発明の第３の観点によれば、車載光学センサが提供される。この光学センサは、光学表面と、車両の外面に装着するように適合された筐体とを含む。洗浄装置は、光学表面を洗浄するために光学センサ筐体に装着される。

任意選択で、洗浄装置は、光学センサの筐体の一部分に一体的に形成される。

本説明において、「光学表面」という用語は、光学装置が画像を取り込むことを支援又は単に可能にする任意のタイプの表面のことを言う。より具体的には、光学表面は、光学レンズ、又は光学レンズを保護し若しくは光学センサを保護するために置かれる窓カバーである。

本開示の非限定的な実例を、添付図面を参照して、以下に説明する。

光学センサに装着された動作状態の洗浄装置の好ましい実施例の等角図。 光学センサに装着された非動作状態の洗浄装置の好ましい実施例の等角図。 図１に示された洗浄装置の好ましい実施例の断面図。明確化のため光学センサが省略されている。 図２に示された洗浄装置の好ましい実施例の断面図。明確化のため光学センサが省略されている。 洗浄装置から分離された洗浄装置の突出部の等角図。 洗浄装置を光学表面に取り付けるための洗浄装置取り付け手段の好ましい実施例の等角図。

図１は、車両の外面に装着するのに適した洗浄装置１０を有する光学センサ１を示す。洗浄装置１０は、プラスチック材で作られることが好ましく、光学表面２へウォッシャー流体を吐出することによって光学センサ１の光学表面２を洗浄するように構成される。

光学センサの筐体３及び洗浄装置１０の筐体１１は、光学表面２が洗浄装置の筐体１１の開口１２に取り付けられるように装着される。

この開口１２は、筐体１１に設けられた突出部２０によって囲まれており、この突出部２０は開口１２の周りに内壁２１を形成する。少なくとも一つの流体吐出口２２が、筐体１１、好ましくは突出部２０の内壁２１に設けられ、洗浄装置１０の動作状態において光学表面２へウォッシャー流体を吐出するように配置される。この例において、４つの流体吐出口２２が内壁２１に設けられている。

本発明の好ましい本具体例では、図２から理解できるように、突出部２０は、開口１２の周りで回転可能であり、伸長位置（図１及び図３）と収納位置（図２及び図４）との間で移動可能であり、収納位置において突出部２０が筐体１１の内部に隠れるようになっている。したがって、突出部２０は筐体１１に固定して連結されていない。

図３及び図４に示すように、第１の通路２３が突出部２０に設けられ、第２の通路１４が筐体１１に設けられる。第２の通路１４は、筐体１１に設けられた流体流入口１３及び第１の通路２３と流体連通し、第１の通路２３は更に、少なくとも１つの流体吐出口２２と流体連通する。

更に、第１及び第２の通路２３、１４は、それらの間に容量可変チャンバが形成されるように配置され、収納位置において容量可変チャンバは第１の容積を有し、伸長位置において容量可変チャンバは第２の容積を有する。第１の容積は第２の容積よりも小さい。換言すれば、容量可変チャンバは、収納位置から伸長位置までその容積が拡大する。

収納位置へ突出部２０を付勢するように構成された付勢手段が、更に設けられる。付勢手段は、第１の通路２３内のウォッシャー流体の圧力が所定のしきい値を超えるまで、突出部２０が収納位置から伸長位置へ移動することを妨げるように配置される。したがって、付勢手段は、容量可変チャンバ内のウォッシャー流体の圧力が所定のしきい値を超えるまで、容量可変チャンバが拡大することを防止する。

この例では、付勢手段は、突出部２０の内側突起２６に当接する第１の端部と、筐体１１の当接部分に当接する第２の端部とを有するばね１５である。この例では、筐体１１の当接部分は、筐体１１にスナップフィットされた当接手段１６である。

或いは、当接手段１６は、任意の既知の手段によって、筐体１１に一体的に形成されるか、筐体１１に固定して連結されるか、又は筐体１１に着脱可能に連結されることが可能である。

複数のブレード２７が、突出部２０に、好ましくは図５に示すように第１の通路２３に設けられる。複数のブレード２７は、ウォッシャー流体と協働して、突出部２０を開口１２の周りで回転させるように配置される。

第２の通路１４は、以下の記述で説明されるように、開口１２の周りでの突出部２０の回転、及び伸長位置と収納位置との間での突出部２０の移動の両方を案内するように適合される。

任意選択で、突出部２０の移動及び回転を同時に案内するように配置された案内手段（図示せず）が設けられる。換言すれば、案内手段は、収納位置と伸長位置との間で突出部２０の回転的移動を引き起こすように適合される。

この例では、らせん状スロットが筐体１１に、好ましくは第２の通路１４に設けられ、らせん状突起が突出部２０に設けられる。らせん状スロット及びらせん状突起は、互いに協働して、突出部２０の移動及び回転を同時に案内するように適合される。或いは、らせん状スロットは突出部２０に設けられ、らせん状突起は筐体１１に設けられる。

案内手段の別の実現可能な構成として、第１及び第２のらせん状突起が、筐体１１及び突出部２０に設けられる。第１及び第２のらせん状突起は、互いに協働して、突出部２０の移動及び回転を同時に案内するように適合される。

したがって、案内手段及び付勢手段の組合せにより、第１の通路２３内のウォッシャー流体の圧力が所定のしきい値を超えるまで、付勢手段が突出部２０を回転させることも防止することができる。

図３及び図４に示すように、突出部２０は、伸長位置（図３参照）において第２の通路１４に少なくとも部分的に収容され、収納位置（図４参照）において、突出部２０が第２の通路１４内に隠れるように第２の通路１４に実質的に収容される。

したがって、第２の通路１４は、突出部２０の回転及び移動を案内するように、突出部２０と接触する２つの通路壁、内側通路壁１４’および外側通路壁１４”を有する。

第１及び第２の封止ガスケット２４、２５が、突出部２０と内側及び外側通路壁１４’、１４”との間の水密な接触のために、突出部２０に提供されることが好ましい。第１及び第２の封止ガスケット２４、２５は、適切な密封材で外側被覆されることが有利である。

任意選択で、ストッパー手段（図示せず）が設けられる。このストッパー手段は、開口１２の周りの所定の角度までに開口１２の周りでの突出部２０の回転を制限するように構成される。

この構成は、２段階の洗浄を許容する。第１段階では、ウォッシャー流体の吐出が突出部２０の回転と組み合わされ、付着した異物を強力に取り除き、第２段階では、単にウォッシャー流体が吐出され、取り除かれた異物を洗い流す。

任意選択で、突出部２０が伸長位置に到達する前に、第１の洗浄段階は終了する。換言すれば、突出部２０の回転は、収納位置から伸長位置まで突出部２０が移動する間に停止され、他方、突出部２０の拡張は伸長位置に達するまで継続する。

図６において最も良く理解されるように、スナップフィット手段１７が筐体１１に提供される。スナップフィット手段１７は、洗浄装置１０を光学センサ筐体３にスナップフィットするように適合される。

この例では、スナップフィット手段１７は、取り付けクリップ１７’と位置決め突起１７”との対から成り、これは光学センサ１に対して洗浄装置１０の正しい位置決めを補助し、洗浄装置１０及び光学センサ筐体３の相対的な回転を回避する。

本発明の第２の具体例によれば、車載光学表面の洗浄システムが提供される。洗浄システムは、光学表面を洗浄する洗浄装置の流体流入口にウォッシャー流体を供給するウォッシャー流体供給手段を備える。ウォッシャー流体供給手段は、ウォッシャー流体貯蔵器、ポンプ、およびウォッシャー流体貯蔵器とポンプと洗浄装置との間を接続しているウォッシャー流体管路を含む。

車両ユーザが洗浄システムを起動させると、ポンプと電気的に通信するプログラム可能な電子機器によって実行される制御装置が、洗浄サイクルを実行するように適合され、又はプログラムされ、そのサイクルでは、ポンプが起動され、ウォッシャー流体貯蔵器からウォッシャー流体管路までウォッシャー流体を送り出し、流体流入口１３を介して洗浄装置１０に導入されるウォッシャー流体の流れを形成する。

ウォッシャー流体の流れは、流体流入口１３を介して洗浄装置１０に入り、第２の通路１４を介して第１の通路２３に案内される。このウォッシャー流体の流れは、複数のブレード２７の少なくとも一つに衝突し、第２の通路１４内で突出部２０を回転させる。

突出部２０が第２の通路１４内にまだ収容されているので、ウォッシャー流体は、少なくとも一つの流体吐出口２２を介して光学表面２へはまだ吐出されない。そのため、突出部２０は、第２の通路１４内で回転し始めるが、収納位置の方へ突出部２０を付勢するばね１５により、収納位置から伸長位置への移動をまだ開始しない。

より多くのウォッシャー流体の流れが洗浄装置１０へ供給されるにつれて、第１の通路２３内のウォッシャー流体の圧力が、バネ１５の弾発力に打ち勝つ所定のしきい値に到達するまで増加し、このようにして突出部２０の移動が開始する。この瞬間から、突出部２０が伸長位置に到達するまで、突出部２０は回転及び移動の動作を併せて行う。一旦、少なくとも一つの流体吐出口２２が筐体１１から突出すると、ウォッシャー流体は少なくとも一つの吐出口２２を介して光学表面２へ吐出され始める。

突出部２０が伸長位置に到達しても、ウォッシャー流体の流れは停止されない。そのため、突出部２０は開口１２の周りで回転し続ける。

ポンプは洗浄サイクルの終わりに停止させられ、ウォッシャー流体の流れが停止する。その結果として、第一に、ウォッシャー流体の流れが第１の通路２３内で減速するにつれて、突出部２０の回転が次第に停止し、第二に、第１の通路２３内でのウォッシャー流体の圧力が、所定のしきい値よりも下がるまで減少する。このとき、ばね１５は突出部２０を付勢して、突出部２０が収納位置に戻り、筐体１１に突出部２０が隠れる。

突出部２０が筐体１１内に隠れるにつれて、伸長位置の突出部２０の内壁２１によって保持されているウォッシャー流体量が吐出される。

単にいくつかの例が本明細書に開示されたが、他の代替例、変更例、利用例、及び／又はそれらの等価物が可能である。更に、説明された例のすべての可能な組合せもカバーされる。したがって、本開示の請求範囲は、特定の例によって制限されるべきでなく、続く請求項を公正に読むことによってのみ規定されるべきである。

図面に関連し、且つ請求項で丸括弧内に置かれる符号は、単に請求項を理解しやすくすることを試みるためであり、請求項の範囲を制限するものとして解釈してはならない。

Claims (14)

1. 車載光学表面を洗浄するための洗浄装置（１０）であって、該洗浄装置（１０）が筐体（１１）を備え、該筐体（１１）が、
   光学表面（２）に装着するように適合された開口（１２）と、
   ウォッシャー流体を取り入れるように配置された流体流入口（１３）と、
   前記光学表面（２）へウォッシャー流体を吐出するように配置された、少なくとも一つの流体吐出口（２２）と、
   前記流体流入口（１３）から前記少なくとも一つの流体吐出口（２２）へ前記ウォッシャー流体を案内するように、前記流体流入口（１３）及び前記少なくとも一つの流体吐出口（２２）に流体連通する第１の通路（２３）と、
   収納位置と伸長位置との間を移動し、前記収納位置において前記筐体（１１）内部に隠れるように構成された突出部（２０）と
   を備える、洗浄装置（１０）において、
   前記伸長位置では、前記突出部（２０）は、前記開口（１２）の周りに内壁（２１）を形成するように前記開口（１２）を囲み、前記光学表面の少なくとも一部分と接触するウォッシャー流体の量を保持するようになっていることを特徴とする洗浄装置。
2. 前記少なくとも一つの流体吐出口（２２）が前記突出部（２０）の前記内壁（２１）に設けられている、請求項１に記載された洗浄装置。
3. 前記突出部（２０）が前記開口（１２）の周りで回転可能である、請求項１又は請求項２に記載された洗浄装置。
4. 前記第１の通路（２３）が、前記ウォッシャー流体と協働して前記開口（１２）の周りで前記突出部（２０）を回転させるように適合される、請求項３に記載された洗浄装置。
5. 前記突出部（２０）は、前記ウォッシャー流体と協働して前記開口（１２）の周りで前記突出部（２０）を回転させるように配置された複数のブレード（２７）を更に備える、請求項３又は請求項４に記載された洗浄装置。
6. 前記突出部（２０）の回転を、前記開口（１２）の周りの所定の角度までに制限するように配置されたストッパー手段を更に備える、請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載された洗浄装置。
7. 前記第１の通路（２３）が前記突出部（２０）に設けられ、前記筐体（１１）が、前記流体流入口（１３）及び前記第１の通路（２３）と流体連通して前記ウォッシャー流体を案内する第２の通路（１４）を更に備える、前記第２の通路（１４）が、前記突出部（２０）の前記回転運動を案内するように適合される、請求項３から請求項６までのいずれか１項に記載された洗浄装置。
8. 前記突出部（２０）を前記収納位置の方へ付勢するように構成された付勢手段を更に備え、前記付勢手段は、前記第１の通路（２３）内の前記ウォッシャー流体の圧力が所定のしきい値を超えるまで、前記付勢手段が前記収納位置から前記伸長位置への前記突出部（２０）の移動を妨げるように配置される、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された洗浄装置。
9. 前記付勢手段は、前記突出部（２０）の一部分に当接する第１の端部と、前記筐体（１１）の当接部分に当接する第２の端部とを有するばね（１５）を備える、請求項８に記載された洗浄装置。
10. 前記筐体の前記当接部分は、前記筐体（１１）に一体的に形成されるか、前記筐体（１１）に固定して連結されるか、又は前記筐体（１１）に着脱可能に連結される当接手段（１６）である、請求項９に記載された洗浄装置。
11. 前記第１の通路（２３）が前記突出部（２０）に設けられ、前記筐体（１１）は、前記流体流入口（１３）及び前記第１の通路（２３）と流体連通して前記ウォッシャー流体を案内する第２の通路（１４）を更に備え、前記第２の通路（１４）は、前記収納位置と前記伸長位置との間での前記突出部（２０）の移動を案内するように適合される、請求項７から請求項１０までのいずれか１項に記載された洗浄装置。
12. 前記筐体（１１）は、光学表面（２）に前記洗浄装置（１０）を着脱可能に取り付けるように適合された取り付け手段を更に備える、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載された洗浄装置。
13. 車載光学表面の洗浄システムであって、光学表面（２）を洗浄するための請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載された洗浄装置（１０）の流体流入口（１３）にウォッシャー流体を供給するウォッシャー流体供給手段を備え、前記ウォッシャー流体供給手段は、
    ウォッシャー流体貯蔵器、
    ポンプ、および
    前記ウォッシャー流体貯蔵器と前記ポンプと前記洗浄装置（１０）との間を接続しているウォッシャー流体管路
    を備える洗浄システム。
14. 光学表面（２）と、車両の外面に装着されるように適合された光学センサ筐体（３）と、前記光学表面（２）を洗浄するための請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載された洗浄装置（１０）とを備え、前記洗浄装置（１０）は、前記光学センサ筐体（３）に装着される、車載光学センサ（１）。