JP6651897B2 - 水滴除去機構とこれを備えた車載カメラ - Google Patents

Description

本発明は、雨による水滴を除去する水滴除去機構とこれを備えた車載カメラに関する。

この種の車両用後方撮像装置は、車両の後方側に設けられたバックモニタカメラやドアミラーモニタカメラのようにレンズが車両の外側に露出して設けられている。このため、レンズに、自車両の走行時に雨滴(水滴)や他車両が撥ね上げた雨水(水滴)等が付着物として付着する場合がある。車両用後方撮像装置のレンズに雨水が付着すると、これによって撮像が妨げられ、車載カメラの後方視認機能に影響を与える。
このような車両用後方撮像装置に付着した水滴を除去するために、従来、特許文献１に記載された車載カメラ装置及び車載カメラの清浄方法が提案されている。
この特許文献１に記載された従来例は、降雨時に車両後方の車載カメラに向けて電動式の圧縮空気発生ユニットから供給される圧縮空気をノズルから噴射することにより、水滴を取り除くようにしている。

特開２００１−１７１４９１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、電動式の圧縮空気発生ユニットによって形成される圧縮空気をノズルから噴射するようにしている。このため、電気式の圧縮空気発生ユニットに供給する電源配線や運転席に設けたスイッチあるいはワイパースイッチからの制御信号を電動式の圧縮空気発生ユニットに供給する配線等が必要になることによりコストが上昇し、また、圧縮空気発生ユニットが電力を消費するといった問題があった。
そこで、本発明は、上記従来例の課題に着目してなされたものであり、配線をすることなく、かつ電力を消費せずに水滴を除去することができる水滴除去機構とこれを備えた車載カメラを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る水滴除去機構は、レンズを有する後方撮像装置の該レンズ表面に加圧空気を噴射する加圧空気噴射部を備え、前記加圧空気噴射部は、車両走行時に車両の振動により上下動する重錘と、該重錘の上下動によって容積変化を生じる容積変化部と、該容積変化部に連通し、前記後方撮像装置のレンズ表面に加圧空気を噴射する噴射ノズルとを備えている。

本発明の一態様によれば、車両の走行により発生する振動による重錘の上下動を利用して加圧空気を形成し、この加圧空気を後方撮像装置のレンズ表面に噴射することで、水滴を除去して撮像を良好に維持することができる。

本発明の第１の実施態様を示す車両用後方撮像装置の水滴除去機構とこれを備えた車載カメラの概略構成図である。 本発明の第２の実施態様を示す車両用後方撮像装置の水滴除去機構とこれを備えた車載カメラの概略構成図である。 弾性エネルギー蓄積部を示す分解図である。 図３の弾性エネルギー蓄積シリンダの断面図であって、（ａ）はＡ−Ａ線上の拡大断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線上の拡大断面図である。 第２の実施形態の動作の説明に使用する作動状態を示す概略構成図である。

次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
本発明の第１の実施形態である水滴除去機構とこれを備えた車載カメラは、図１に示すように、車両の後部のトランクリッドやリアハッチに装着される後方撮像装置としてのバックモニタカメラ１０のレンズ表面１３に加圧空気を噴射して水滴を除去する加圧空気噴射部２０を備えている。

バックモニタカメラ１０は、トランクリッドやリアハッチ(図示せず)に下方に傾斜して固定されている。このバックモニタカメラ１０は、車両の後方を撮像範囲としている。バックモニタカメラ１０は、レンズ１２を通して入力される車両後方の画像を撮像する。
加圧空気噴射部２０は、車両の上下方向に延長する円筒状の収納容器２１を有する。この収納容器２１内には、車両の走行時の上下方向の振動に応じて上下に移動する重錘２２と、この重錘２２の下側に配置されて重錘２２の上下動によって容積が変化する容積変化部としてのポンプ２３とが配置されている。

ポンプ２３は、例えば合成樹脂材で形成された蛇腹状円筒胴部２３ａと、この蛇腹状円筒胴部２３ａの上面及び下面を閉塞する硬質の上蓋部２３ｂ及び下蓋部２３ｃとを有する。蛇腹状円筒胴部２３ａの下端には直径が蛇腹状円筒胴部２３ａの直径より小さい排出口２３ｄが形成されている。
ポンプ２３の排出口２３ｄには、先端にバックモニタカメラ１０のレンズ１２に対して側面から加圧空気を噴射する小径の噴射ノズル２４を形成した可撓性パイプ２５が接続されている。この噴射ノズル２４は、バックモニタカメラ１０を支持する取付板１１の先端に固定されている。噴射ノズル２４は、レンズ１２のレンズ表面１３全域をカバーして加圧空気を噴射できるように幅方向に偏平な開口部を形成することが好ましい。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
車両が走行により振動していない状態では、図１に示すように、重錘２２がポンプ２３の上蓋部２３ｂの上面に静止して載置されており、ポンプ２３も静止状態を保つ。よって噴射ノズル２４から加圧空気が噴射されることはない。
この車両の停車状態から車両が走行を開始し、車体が上下方向に振動する状態となると、この車体の振動によって重錘２２が上下動する。このとき、重錘２２が下方に落下するときの衝突荷重でポンプ２３が収縮する。これにより、ポンプ２３内の空気が排出口２３ｄから可撓性パイプ２５を介して噴射ノズル２４に送られ、この噴射ノズル２４から加圧空気としてバックモニタカメラ１０のレンズ１２に向けて側面から噴射される。

したがって、バックモニタカメラ１０のレンズ１２に水滴等の撮像を妨げる付着物が付着している場合でも、この付着物を加圧空気で吹き飛ばして除去することができる。
このように、第１の実施形態によると、バックモニタカメラ１０のレンズ１２に付着した水滴等の付着物を除去する加圧空気を車体の上下方向の振動を利用して生成することかできる。このため、加圧空気噴射部２０で電力を消費することがないので、電気的配線が必要になることもなく、消費電力の増加を生じることもない。
次に、本発明の第２の実施形態について図２〜図４を参照して説明する。

この第２の実施形態は、重錘の上下動で弾性エネルギーを蓄積し、蓄積した弾性エネルギーでポンプを押圧するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図２に示すように、前述した第１の実施形態における加圧空気噴射部２０が重錘２２及びポンプ２３間に重錘２２の移動による衝突荷重を弾性エネルギーに変換して蓄積し、蓄積した弾性エネルギーが所定量に達したときにポンプ２３に放出する弾性エネルギー蓄積部３０を備えている。
この弾性エネルギー蓄積部３０は、図３に示すように、軸方向移動シリンダ３１と、押出棒３２と、弾性エネルギー蓄積シリンダ３３とを備えている。

軸方向移動シリンダ３１は、上端が上蓋板３１ａで閉塞された円筒体３１ｂで構成されている。この円筒体３１ｂの上端側の外周面には、下端を固定部（後述する弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の転がり軸受３３ａの外輪側）に固定したコイルばね３４の上端が固定されている。また、円筒体３１ｂのコイルばね３４の下側の外周面に半径方向に突出する第１係合突起３１ｃが形成されている。さらに、円筒体３１ｂの第１係合突起３１ｃより下側に軸方向に伸びる貫通した長孔３１ｄが形成されている。
押出棒３２は、円柱体であり、軸方向移動シリンダ３１の円筒体３１ｂの下端側内に上下に移動自在に配置されている。この押出棒３２の上端側の外周面には、軸方向移動シリンダ３１の円筒体３１ｂに形成された長孔３１ｄを通じて円筒体３１ｂの外周面から突出する第２係合突起３２ａが形成されている。そして、押出棒３２の外周面の第２係合突起３２ａの上部には、下端が軸方向移動シリンダ３１の下端側に固定された引張コイルばね３５の上端が固定されている。

弾性エネルギー蓄積シリンダ３３は、軸方向移動シリンダ３１の外周側に配置された軸方向の両端を開放した円筒体である。この弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の上端及び下端が、転がり軸受３３ａ及び３３ｂを介して固定部に回動自在に支持されている。弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の内周面には、上端側に軸方向移動シリンダ３１の第１係合突起３１ｃが係合する第１カム部３３ｃが形成され、下端側には押出棒３２の第２係合突起３２ａが係合する第２カム部３３ｄが形成されている。
第１カム部３３ｃは、図４（ａ）に示すように、円周面を６０度間隔で６分割した各領域において時計方向端部から反時計方向端部までの間に軸方向高さが徐々に短くなる鋸歯状の第１傾斜カム面Ｃ１１、第２傾斜カム面Ｃ１２及び第３傾斜カム面Ｃ１３が２組形成されている。

第２カム部３３ｄは、図４（ｂ）に示すように、反時計方向の１８０度の範囲内に順に、第１平坦カム面Ｃ２１、第１傾斜カム面Ｃ２２、第２傾斜カム面Ｃ２３、第２平坦カム面Ｃ２４、第３傾斜カム面Ｃ２５及び第４傾斜カム面Ｃ２６が２組形成されている。
第１平坦カム面Ｃ２１は、図５（ａ）に示すように、係合突起３１ｃの反時計方向端面が例えば第１傾斜カム面Ｃ１１の時計方向端部すなわち上端側に係合している状態で、第２係合突起３２ａが係合する軸方向高さが一番低い平坦面として形成されている。
第１傾斜カム面Ｃ２２は、第５図（ｂ）に示すように、第１平坦カム面Ｃ２１の反時計方向端面から反時計方向に行くにしたがい軸方向高さが徐々に高くなり、第１係合突起３１ｃが傾斜カム面Ｃ１１の反時計方向端部に係合する前に最大高さとなる傾斜カム面として形成されている。

第２傾斜カム面Ｃ２３は、第５図（ｃ）に示すように、第１係合突起３１ｃが傾斜カム面Ｃ１１の反時計方向端部に係合する状態で、第２係合突起３２ａの反時計方向端面が上端に係合し、反時計方向に行くにしたがい軸方向高さが徐々に低くなる傾斜カム面として形成されている。
第２平坦カム面Ｃ２４は、図５（ｄ）に示すように、第２傾斜カム面Ｃ２３の第１平坦カム面Ｃ２１より軸方向で高い位置となる反時計方向端部から平坦となる平坦カム面として形成されている。この第２平坦カム面Ｃ２４には、第１係合突起３１ｃの反時計方向端面が傾斜カム面Ｃ１２の上端に係合している状態で、第２係合突起３２ａが係合する。

第３傾斜カム面Ｃ２５は、図５（ｄ）及び（ｅ）に示すように、第２平坦カム面Ｃ２４の反時計方向端部から反時計方向に行くにしたがい徐々に軸方向高さが徐々に高くなり、第１係合突起３１ｃが傾斜カム面Ｃ１２の反時計方向端部に到達する前に軸方向で一番高いすなわち第１傾斜カム面Ｃ２２より軸方向高さが高い最大高さに達する傾斜カム面として形成されている。
第４傾斜カム面Ｃ２６は、図５（ｆ）に示すように、第３傾斜カム面Ｃ２５の反時計方向端部から第１平坦カム面Ｃ２１の時計方向端部まで急峻に高さが低くなる傾斜カム面とされている。この第４傾斜カム面Ｃ２６には、第１係合突起３１ｃの反時計方向端面が傾斜カム面Ｃ２３の反時計方向端部に係合しているときに第２係合突起３２ａの反時計方向端面が上端側に係合する。

そして、弾性エネルギー蓄積シリンダ３３が転がり軸受３３ａ及び３３ｂで上下端部が軸方向が垂直方向となるように収納容器２１の壁面によって回転自在に支持され、この弾性エネルギー蓄積シリンダ３３内に軸方向移動シリンダ３１がコイルばね３４で固定部に支持された状態で第１係合突起３１ｃを第１カム部３３ｃに上方から係合可能に配置されている。この軸方向移動シリンダ３１内には押出棒３２が第２係合突起３２ａを軸方向移動シリンダ３１の長孔３１ｄを介して外方に突出させ、第２カム部３３ｄに上方から係合可能に配置されている。

ここで、第１平坦カム面Ｃ２１、第１傾斜カム面Ｃ２２、第２傾斜カム面Ｃ２３、第２平坦カム面Ｃ２４及び第３傾斜カム面Ｃ２５で弾性エネルギー蓄積カム面を構成している。また、第４傾斜カム面Ｃ２６が押出力放出カム面を構成している。
したがって、弾性エネルギー蓄積シリンダ３３が軸方向移動シリンダ３１の軸方向移動とシリンダ第１係合突起３１ｃ及び第１カム部３３ｃの係合関係と、第２係合突起３２ａ及び第２カム部３３ｄの係合関係によって弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の軸方向上方から見て時計方向に順次回動する。

次に、上記第２実施形態の動作について図５を伴って説明する。
初期状態では、例えば図５（ａ）に示すように、軸方向移動シリンダ３１が重錘２２を上端に載置した状態で、コイルばね３４が自由長となっている。この初期状態では、軸方向移動シリンダ３１の第１係合突起３１ｃの反時計方向端面が弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の第１カム部３３ｃの第１傾斜カム面Ｃ１１の上端側に係合している。これと同時に、押出棒３２の第２係合突起３２ａの反時計方向端面が弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の第２カム部３３ｄの第１平坦カム面Ｃ２１に係合している。このため、軸方向移動シリンダ３１の上端が弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の上端から上方に突出しているとともに、押出棒３２が弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の下端から下方に突出している。このため、押出棒３２によってポンプ２３が圧縮された状態となっている。

この状態で、車体の振動によって、重錘２２が上方に移動して軸方向移動シリンダ３１の上端から離間してから軸方向移動シリンダ３１の上端に向けて落下すると、この重錘２２の衝突荷重によって軸方向移動シリンダ３１がコイルばね３４に抗して下降する。この軸方向移動シリンダ３１の下降によって第１係合突起３１ｃが第１カム部３３ｃの第１傾斜カム面Ｃ１２の上端に係合している状態から第１傾斜カム面Ｃ１２の下端に係合する状態となる。このため、弾性エネルギー蓄積シリンダ３３が図５（ｂ）に示すように弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の軸方向上方から見て時計方向に回動し、第２係合突起３２ａが弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の第２カム部３３ｄの第１傾斜カム面Ｃ２２を超えて第２傾斜カム面Ｃ２３の上端側に係合する状態となる。したがって、押出棒３２が上方に移動して、引張コイルばね３５が伸長された状態となる。

この図５（ｂ）の状態では、引張コイルばね３５が伸長されていることから、第２係合突起３２ａが第２傾斜カム面Ｃ２３の上端側に係合しているので、弾性エネルギー蓄積シリンダ３３を反時計方向に回動させようとする。しかしながら、第１係合突起３１ｃの時計方向端面が第１カム部３３ｃの第２傾斜カム面Ｃ１２を形成する垂直面に接触しているので、弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の反時計方向への回動が阻止される。
次いで、車体の振動によって重錘２２が再度軸方向移動シリンダ３１から上方に離間して上昇すると、軸方向移動シリンダ３１がコイルばね３４の弾性エネルギーによって、図５（ｃ）に示すように、上方に移動する。そして、第１係合突起３１ｃの時計方向端面が第１カム部３３ｃの第２傾斜カム面Ｃ１２の上端を超えると、弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の時計方向への規制が解除される。

このため、押出棒３２が引張コイルばね３５の弾性エネルギーによって下降する。この押出棒３２の下降によって、第２係合突起３２ａの時計方向側端面が第２カム部３３ｄの第２傾斜カム面Ｃ２３を下方に押圧することから弾性エネルギー蓄積シリンダ３３が時計方向に回動する。このため、図５（ｄ）に示すように、第２係合突起３２ａが第２平坦カム面Ｃ２４に係合する状態となる。この図５（ｄ）の状態では、第１係合突起３１ｃの反時計方向端面が第１カム部３３ｃの第２傾斜カム面Ｃ１２の上端に係合する状態となる。
この状態で、重錘２２が下降して、この重錘２２の衝突荷重によって、軸方向移動シリンダ３１が、図５（ｅ）に示すように、下降する。これによって、弾性エネルギー蓄積シリンダ３３が時計方向に回動して、第２係合突起３２ａが第３傾斜カム面Ｃ２５を通り越して第４傾斜カム面Ｃ２６の上端に係合する状態となる。この状態では、押出棒３２が一番上昇した位置となり、引張コイルばね３５が最大に伸長される。

その後、車体の振動によって重錘２２が軸方向移動シリンダ３１の上端から上方に離間すると、軸方向移動シリンダ３１がコイルばね３４によって図５（ｆ）に示すように上昇される。これによって、第１係合突起３１ｃの時計方向端面が第３傾斜カム面Ｃ１３を形成する垂直面から離間すると、押出棒３２が引張コイルばね３５によって下降されることにより、第２係合突起３２ａが第２カム部３３ｄの第４傾斜カム面Ｃ２６上を移動する。これにより、弾性エネルギー蓄積シリンダ３３が時計方向に回動されるとともに、これが繰り返され弾性エネルギーが所定量蓄積されると、押出棒３２が一気に下降してポンプ２３を一気に圧縮する図５（ａ）の初期状態に戻る。
このため、ポンプ２３の容積が一気に小さくなり、ポンプ２３内に蓄積されている空気が噴射ノズル２４から高圧の加圧空気として一気にバックモニタカメラ１０のレンズ表面１３に向けて噴射される。このため、バックモニタカメラ１０のレンズ表面１３に付着した雨滴や、撥ね上げられた泥等の付着物を吹き飛ばすことができる。

このように、第２の実施形態によると、重錘２２が車両の振動によって上昇及び下降を２回繰り返すことにより、弾性エネルギー蓄積シリンダ３３の時計方向の回動によって押出棒３２が引張コイルばね３５に抗して上昇する。その後、押出棒３２が引張コイルばね３５の弾性エネルギーによって一気に下降してポンプ２３を圧縮し、噴射ノズル２４から加圧空気をバックモニタカメラ１０のレンズ１２に対して噴射する。このため、車体の振動による重錘２２の上下動を引張コイルばね３５の弾性エネルギーとして蓄積し、蓄積した弾性エネルギーで一気に押出棒３２を下降させることができる。したがって、前述した第１の実施形態に比較してより大きな押出力でポンプ２３を圧縮することができるとともに、ポンプ２３の圧縮量も大きくすることができ、より高圧の加圧空気でバックモニタカメラ１０のレンズ表面１３への付着物をより確実に除去することができる。

この第２の実施形態でも電気を使用することなくバックモニタカメラ１０のレンズ表面１３に噴射する加圧空気を形成することができ、電気配線を行なう必要がないとともに、電力消費を防止することができる。
なお、上記第１及び第２の実施形態では、コイルばね３４を適用し、引張ばねとして引張コイルばね３５を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、竹の子ばねや他の種類のばねやゴム等の弾性体を適用することができる。
また、上記第１及び第２の実施形態では、弾性エネルギー蓄積シリンダ３３に形成した第１カム部３３ｃ及び第２カム部３３ｄのカム面を円周方向に２組設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、軸方向移動シリンダ３１及び押出棒３２の軸方向の移動量を確保できれば、第１カム部３３ｃ及び第２カム部３３ｄを１組又は３組以上のカム面で構成することもできる。

さらに、第２カム部３３ｄの第４傾斜カム面Ｃ２６については１つの傾斜角とする場合に限らず、第３傾斜カム面Ｃ２５の時計方向端部から垂直又は垂直に近い傾斜角となる傾斜面とそれより緩い傾斜角でとなる傾斜面とで形成することもできる。この場合には、第２係合突起３２ａが垂直面に係合する状態となったときに、押出棒３２が引張コイルばね３５によって一気に下降し、その後緩い傾斜面に係合して弾性エネルギー蓄積シリンダ３３を時計方向に回動させて、図５（ａ）の初期状態に復帰させることができる。このため、押出棒３２の下方への突出を抵抗なく行なうことができる。このため、ポンプ２３の圧縮をより早く行なうことができ、噴射ノズル２４からより高い加圧空気を噴射することができる。
また、上記第１及び第２の実施形態では、本発明に係る水滴除去機構とこれを備えた車載カメラを後方撮像装置としてのバックモニタカメラ１０に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、車両のサイドミラーに搭載する後方撮像装置にも本発明を適用することができる。

１０…バックモニタカメラ、１１…取付板、１２…レンズ、１３…レンズ表面、２０…加圧空気噴射部、２１…収納容器、２２…重錘、２３…ポンプ、２３ａ…蛇腹状円筒胴部、２３ｂ…上蓋部、２３ｃ…下蓋部、２３ｄ…排出口、２４…噴射ノズル、２５…可撓性パイプ、３０…弾性エネルギー蓄積部、３１…軸方向移動シリンダ、３１ａ…上蓋板、３１ｂ…円筒体、３１ｃ…第１係合突起、３１ｄ…長孔、３２…押出棒、３２ａ…第２係合突起、３３…弾性エネルギー蓄積シリンダ、３３ａ、３３ｂ…転がり軸受、３３ｃ…第１カム部、Ｃ１１〜Ｃ１３…傾斜カム面、３３ｄ…第２カム部、Ｃ２１…第１平坦カム面、Ｃ２２…第１傾斜カム面、Ｃ２３…第２傾斜カム面、Ｃ２４…第２平坦カム面、Ｃ２５…第３傾斜カム面、Ｃ２６…第４傾斜カム面、３４…コイルばね、３５…引張コイルばね

Claims (4)

1. レンズを有する後方撮像装置の該レンズ表面に加圧空気を噴射する加圧空気噴射部を備え、
   前記加圧空気噴射部は、車両走行時に車両の振動により上下動する重錘と、該重錘の上下動によって容積変化を生じる容積変化部と、該容積変化部に連通し、前記後方撮像装置のレンズ表面に加圧空気を噴射する噴射ノズルとを備えていることを特徴とする水滴除去機構。
2. 前記容積変化部は、蛇腹状胴部を有するポンプで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の水滴除去機構。
3. 前記加圧空気噴射部は、前記重錘の上下の移動を弾性エネルギーとして蓄積し、蓄積した前記弾性エネルギーが所定量に達したときに前記容積変化部に放出する弾性エネルギー蓄積部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の水滴除去機構。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の水滴除去機構を備えた車載カメラ。

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