JP7069844B2 - 車載センサ洗浄装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車載センサ洗浄装置に関する。
近年、車両には、カメラ等の車載センサが設けられるとともに、車載センサのセンシング面(レンズやカバーガラス等)に対してノズル口から流体を噴射してセンシング面を洗浄する車載センサ洗浄装置が設けられたものがある。
例えば、特許文献1には、2つのノズル口と該ノズル口に流体を給送するポンプとを連通する流路の途中に設けられた切替ジョイントと、該切替ジョイントと各ノズル口との流路の途中に設けられたチェックバルブとを備えた車載センサ洗浄装置が開示されている。この車載センサ洗浄装置では、チェックバルブによって意図せずノズル口から洗浄液が漏れてしまうことが防止される。
特開2013-208984号公報
しかしながら、従来の車載センサ洗浄装置では、特にポンプからノズル口までの流路(配管)が長い場合、流路で圧力が損失してしまい、ノズル口から高圧の流体を噴射できないという問題があった。即ち、ポンプ近傍での流体の圧力に対してノズル口近傍での流体の圧力が大幅に減少してしまい、ノズル口から噴射される流体の流速が弱くなってしまうという問題があった。なお、ノズル口の近傍にチェックバルブが設けられた車載センサ洗浄装置では、予め設定された圧力以上となるまでチェックバルブが開かないため、予め設定された圧力に応じた流体を噴射することができるが、確実にチェックバルブが開くようにするために、チェックバルブが開く圧力自体をあまり高く設定することはできない。言い換えると、チェックバルブが開く圧力は、ポンプが発生する圧力よりも十分に低い圧力に設定する必要がある。よって、この車載センサ洗浄装置においても、ノズル口から高圧の流体を噴射できないという問題があった。
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、複数のノズル口のいずれかから高圧の流体を噴射することができる車載センサ洗浄装置を提供することにある。
上記課題を解決する車載センサ洗浄装置は、車載センサのセンシング面に対して流体を噴射するための複数のノズル口と、該ノズル口に流体を給送するポンプと、前記ノズル口と前記ポンプとを連通する流路と、該流路の途中に設けられ、制御信号に基づいてポンプ側の流路といずれかのノズル口とを連通状態とすることが可能で且つポンプ側の流路と全てのノズル口とを非連通状態とすることが可能な連通弁と、前記連通弁と前記ポンプとを連通する流路の途中に設けられた蓄圧部と、前記蓄圧部と前記ポンプとを連通する流路の途中に設けられ、前記蓄圧部側から前記ポンプ側への流体の流れを規制する逆止弁と、前記連通弁にて流路が非連通状態とされた状態で前記ポンプを駆動し、その後、該連通弁の非連通状態及び該ポンプの駆動状態を、予め設定された時間が経過するまで継続し、その後、該ポンプを停止させた後、該ポンプを停止させた状態で前記連通弁にて前記ポンプ側の流路といずれかのノズル口とを連通状態として前記ノズル口から流体を噴射させる制御装置とを備える。
同構成によれば、ノズル口とノズル口に流体を給送するポンプとを連通する流路の途中に設けられ、制御信号に基づいてポンプ側の流路といずれかのノズル口とを連通状態とすることが可能で且つポンプ側の流路と全てのノズル口とを非連通状態とすることが可能な連通弁を備えるため、ポンプ側の流路といずれかのノズル口を連通させることができる。また、連通弁は、ポンプ側の流路と全てのノズル口とを非連通状態とすることが可能で、連通弁とポンプとを連通する流路の途中に設けられた蓄圧部を備えるため、連通弁にて流路を非連通状態としてポンプを駆動することで蓄圧部内の流体を高圧とすることができる。そして、流体が高圧となった状態で連通弁にてポンプ側の流路(蓄圧部)といずれかのノズル口とを連通状態とさせることで、連通弁の位置からノズル口に高圧の流体を給送することができ、いずれかのノズル口からセンシング面に高圧の流体を噴射することができる。
同構成によれば、前記蓄圧部と前記ポンプとを連通する流路の途中に設けられ、前記蓄圧部側から前記ポンプ側への流体の流れを規制する逆止弁を備えるため、蓄圧部内の流体がポンプ側に逆流して減圧されてしまうことがない。よって、例えば、連通弁にて流路を非連通状態としてポンプを駆動することで蓄圧部内の流体を高圧とし、ポンプを停止させた後に、連通弁にてポンプ側の流路(蓄圧部)といずれかのノズル口とを連通状態とさせることでノズル口から高圧の流体のみを噴射することができる。即ち、例えば、逆止弁を備えていない構成では、蓄圧部内の流体がポンプ側に逆流しないようにポンプを駆動させたまま連通弁にてポンプ側の流路(蓄圧部)といずれかのノズル口とを連通状態とさせてノズル口から流体を噴射させるといった必要がある。その場合ではポンプによる電力消費が増大するとともに蓄圧されていない流体も噴射されてしまう虞があるが、それを回避することができる。
同構成によれば、前記連通弁にて流路が非連通状態とされた状態で前記ポンプを駆動し、その後、該連通弁の非連通状態及び該ポンプの駆動状態を、予め設定された時間が経過するまで継続し、その後、該ポンプを停止させた後、該ポンプを停止させた状態で前記連通弁にて前記ポンプ側の流路といずれかのノズル口とを連通状態として前記ノズル口から流体を噴射させる制御装置を備えるため、ポンプによる電力消費が増大することを抑えることができるとともに、蓄圧されていない流体が噴射されてしまうことを抑えることができる。
上記車載センサ洗浄装置であって、前記逆止弁から前記ノズル口までに用いられるホースは、前記逆止弁から前記ポンプまでに用いられるホースよりも硬度が高く設定されることが好ましい。
同構成によれば、前記逆止弁から前記ノズル口までに用いられるホースは、前記逆止弁から前記ポンプまでに用いられるホースよりも硬度が高く設定されるため、その部位でのホースの柔軟性による圧力の逃げを低減することができる。また、この構成では逆止弁からポンプまでに用いられるホースは硬度が比較的に低いため、取り廻しが容易となる。
上記車載センサ洗浄装置であって、前記制御装置は、洗浄する旨の制御信号に基づいて、前記連通弁にて流路が非連通状態とされた状態で前記ポンプを駆動し、その後、前記連通弁にて前記ポンプ側の流路といずれかのノズル口とを連通状態として前記ノズル口から流体を噴射させるまで処理を継続することが好ましい。
同構成によれば、洗浄する旨の制御信号に基づいて、連通弁にて流路が非連通状態とされた状態でポンプを駆動し、その後、連通弁にてポンプ側の流路といずれかのノズル口とを連通状態としてノズル口から流体を噴射させるまで処理を継続する制御装置を備えるため、蓄圧部内の流体が高圧の状態で放置されてしまうといったことが防止される。これにより例えば、蓄圧部に高圧の負荷が掛かりっぱなしになることを防ぐことができる。
上記車載センサ洗浄装置であって、前記連通弁は、周方向の一部に設けられた連通孔を有し、駆動源にて回転駆動されることで、連通孔をいずれかのノズル口と連通状態とすることが可能で且つ全てのノズル口と非連通状態とすることが可能な回転板であることが好ましい。
同構成によれば、前記連通弁は、周方向の一部に設けられた連通孔を有し、駆動源にて回転駆動されることで、連通孔をいずれかのノズル口と連通状態とすることが可能で且つ全てのノズル口と非連通状態とすることが可能な回転板であるため、単一の駆動源を用いた簡単な構成でいずれかのノズル口から高圧の流体を噴射することができるようになる。
上記車載センサ洗浄装置であって、前記連通弁は、前記蓄圧部といずれか1つのノズル口とを連通状態とすることが可能に構成されることが好ましい。
同構成によれば、連通弁は、蓄圧部といずれか1つのノズル口とを連通状態とすることが可能に構成されるため、例えば、蓄圧部と複数のノズル口とを同時に連通状態とするものに比べて、単一のノズル口からセンシング面により高圧の流体を噴射することができる。
本発明の車載センサ洗浄装置では、複数のノズル口のいずれかから高圧の流体を噴射することができる。
第1実施形態における車載センサ洗浄装置の概略構成図。 同実施形態における流路切替装置の断面図。 同実施形態における流路切替装置の分解斜視図。 (a)及び(b)は、流路切替装置の作用を説明するための断面図。 同実施形態における時間-圧力特性図。 同実施形態における車載センサ洗浄装置の動作例を説明するためのタイミングチャート。 変形例における流路切替装置の断面図。 変形例における流路切替装置の一部分解斜視図。 変形例における流路切替装置の断面図。 変形例における流路切替装置の一部分解斜視図。 変形例における流路切替装置の断面図。 変形例における流路切替装置の分解斜視図。 第2実施形態における車載センサ洗浄装置の概略構成図。 同実施形態における車載センサ洗浄装置の動作例を説明するためのタイミングチャート。 (a)は同実施形態の非洗浄位置における車載カメラと洗浄ユニットの斜視図、(b)は洗浄位置における車載カメラと洗浄ユニットの斜視図。 同実施形態における車載カメラと洗浄ユニットの分解斜視図。 同実施形態におけるノズルユニットの断面図。 変形例における車載センサ洗浄装置の概略構成図。 同変形例における流路切替装置の斜視図。
以下、車載センサ洗浄装置の第1実施形態を図1~図6に従って説明する。
図1に示すように、車両に設けられた車載センサとしての複数(本実施形態では4つ)の車載カメラ1~4の近傍には、車載カメラ1~4のセンシング面としてのレンズ1a~4aに対して流体としてのウォッシャ液を噴射するためのノズル口5a~8aを有する第1から第4のノズル5~8がそれぞれ(車載カメラ1毎に)設けられている。なお、本実施形態の車載カメラ1~4は、例えば、運転席ドアに設けられた車載カメラ1、助手席ドアに設けられた車載カメラ2、及びフロントガラスに設けられた一対の車載カメラ3,4等、それら同士が比較的近傍位置に設けられたものである。
また、車両に設けられたウォッシャタンクWTには、ウォッシャタンクWT内のウォッシャ液を第1から第4のノズル5~8(ノズル口5a~8a)に給送可能なポンプとしてのウォッシャポンプ9が設けられている。
そして、本実施形態では、第1から第4のノズル5~8(ノズル口5a~8a)とウォッシャポンプ9とを連通する流路の途中であって第1から第4のノズル5~8の近傍位置には、制御信号に基づいてウォッシャポンプ9側の流路といずれかのノズル口5a~8aとを連通状態とすることが可能で且つウォッシャポンプ9側の流路と全てのノズル口5a~8aとを非連通状態とすることが可能な連通弁10が設けられている。
また、連通弁10とウォッシャポンプ9とを連通する流路の途中には、蓄圧部11が設けられている。蓄圧部11は、少なくとも一回の洗浄で必要な量のウォッシャ液を貯留可能な空間を有している。
また、蓄圧部11とウォッシャポンプ9とを連通する流路の途中であって蓄圧部11の近傍位置には、蓄圧部11側からウォッシャポンプ9側へのウォッシャ液の流れ(逆流)を規制する逆止弁12が設けられている。
ここで、本実施形態では、前記連通弁10と蓄圧部11とは、一体的に流路切替装置13として設けられている。
詳しくは、図2及び図3に示すように、流路切替装置13は、回転板としての前記連通弁10と、蓄圧部11を構成する略有底筒状のケース14と、駆動源としてのステッピングモータ15と、1つのインレット部材16と、第1から第4のアウトレット部材17~20と、圧縮コイルばね21と、4つの環状のシールゴム22とを備える。
ケース14の周壁の一部には周壁貫通孔14aが形成され、該周壁貫通孔14aには略筒状のインレット部材16が外部に突出するように固定されている。また、ケース14の底部には等角度(90°)間隔で4つの底部貫通孔14bが形成されその底部貫通孔14bには略筒状の第1から第4のアウトレット部材17~20がそれぞれ外部に突出するように固定されている。また、ケース14の底面において、各底部貫通孔14bの周囲には収容溝14cが形成され、各収容溝14cにはシールゴム22が収容保持されている。なお、シールゴム22は、収容溝14cに収容保持された状態で一部が収容溝14cから(無負荷の状態で)突出する形状に形成されている。
ステッピングモータ15は、略円柱状に形成され、その下面中央からロータ15aの回転軸15bが突出するように構成されている。そして、ステッピングモータ15は、その下面にて前記ケース14の開口部を閉塞するように、ケース14に対してネジN(図3参照)にて固定される。
連通弁10は、前記ケース14の内径より僅かに小さい外径の円盤状に形成され、前記底部貫通孔14b(第1から第4のアウトレット部材17~20)と対応した径方向位置における周方向の一部に設けられた連通孔10aを有する。また、連通弁10の軸中心には、前記ステッピングモータ15側に延びて該回転軸15bと一体回転可能(周方向に相対回転不能)且つ軸方向に移動可能に連結される軸部10bが設けられている。そして、ステッピングモータ15の下面と連通弁10の上面との間には、圧縮コイルばね21が圧縮された状態で(回転軸15b及び軸部10bに貫通されるように)配置され、連通弁10の下面は前記収容溝14cから突出したシールゴム22を潰すようにケース14の底面側に付勢されている。これにより、第1から第4のアウトレット部材17~20とケース14の内部(即ち蓄圧部11)とが前記連通孔10a以外の経路で連通してしまうこと、即ち意図しないウォッシャ液の漏れが防止されている。なお、本実施形態の流路切替装置13は、図2に示すように、第1から第4のアウトレット部材17~20の先端側が下方(重力方向)を向くように車両に対して固定される。
そして、図1に示すようにインレット部材16はホースH1を介して逆止弁12に接続(連通)され、該逆止弁12はホースH2を介してウォッシャポンプ9に接続(連通)される。また、第1から第4のアウトレット部材17~20は、それぞれホースHを介して第1から第4のノズル5~8(ノズル口5a~8a)に接続(連通)されている。なお、逆止弁12とウォッシャポンプ9とを接続するホースH2は、他のホースH,H1よりも(内径が)細いホースが採用されている。また、前記他のホースH,H1は、逆止弁12とウォッシャポンプ9とを接続するホースH2よりも硬度の高いホースが採用されている。
そして、図1に示すように、ウォッシャポンプ9とステッピングモータ15には、それぞれを駆動制御可能な制御装置23が電気的に接続されている。制御装置23は、例えば、運転席の洗浄スイッチが操作されたりセンサによって汚れが検知されることで洗浄する旨の制御信号が入力されると、いずれかのノズル口5a~8aからウォッシャ液を噴射させるべくウォッシャポンプ9及びステッピングモータ15を駆動制御する。このとき、制御装置23は、連通弁10にて流路が非連通状態とされた状態でウォッシャポンプ9を駆動し、その後、ウォッシャポンプ9を停止させた状態で連通弁10にてウォッシャポンプ9側の流路(蓄圧部11)といずれかのノズル口5a~8aとを連通状態としてノズル口5a~8aからウォッシャ液を噴射させる。また、制御装置23は、洗浄する旨の制御信号が入力されると、連通弁10にて流路が非連通状態とされた状態でウォッシャポンプ9を駆動し、その後、連通弁10にてウォッシャポンプ9側の流路(蓄圧部11)といずれかのノズル口5a~8aとを連通状態としてノズル口5a~8aからウォッシャ液を噴射させるまで処理を(中断せず)継続する。
次に、上記した車載センサ洗浄装置の具体的な動作例(作用)について説明する。
図6に示すように、制御装置23は、例えばウォッシャポンプ9を駆動させる前のタイミングT1において、運転席の洗浄スイッチが操作されたり、センサによって汚れが検知されると、連通孔10aの位置が所定の位置となるようにステッピングモータ15を駆動制御する。
具体的には、図4(a)に示すように、制御装置23は、連通孔10aの位置がこれから噴射させる第1のノズル5のノズル口5aと対応した第1のアウトレット部材17の近傍の位置であって第4のアウトレット部材20との間の位置となるようにステッピングモータ15を駆動制御して連通弁10を回転駆動させる。なお、本実施形態のステッピングモータ15は正逆回転可能に構成され、例えば、現在の位置(角度)から目標とする位置に向かう際に回転量が少なくて済む方向に連通弁10を回転駆動させる。
次いで、制御装置23は、例えばタイミングT2において、流路切替装置13(連通弁10)にてウォッシャポンプ9側の流路(蓄圧部11)と全てのノズル口5a~8aとを非連通状態とされた状態でウォッシャポンプ9を予め設定された時間Tだけ駆動する。
すると、図5に示すように、ウォッシャポンプ9が駆動された直後にウォッシャポンプ9の出口における圧力Paが上昇し、その後、予め設定された時間Tが経過するまで(ウォッシャポンプ9が駆動されている間)、前記圧力Paが略一定の高圧となる。また、このとき、蓄圧部11内の空気が圧縮されつつ蓄圧部11内の圧力(連通弁10から逆止弁12までの経路の圧力)Pbは、前記ウォッシャポンプ9の出口における圧力Paと略同等の高圧とされる。
そして、制御装置23は、ウォッシャポンプ9を停止させたタイミングT3よりも後のタイミングT4で、連通弁10にてウォッシャポンプ9側の流路(蓄圧部11)と噴射させる第1のノズル5のノズル口5aとを連通状態とする。
具体的には、図4(b)に示すように、制御装置23は、連通孔10aの位置が第1のアウトレット部材17と一致して連通するようにステッピングモータ15を駆動制御して連通弁10を回転駆動させる。なお、このタイミングT4の状態では、ウォッシャポンプ9の出口における圧力Paは低下しているが、蓄圧部11内の圧力(連通弁10から逆止弁12までの経路の圧力)Pbは、高い状態を保っている。すると、第1のノズル5のノズル口5aから高圧のウォッシャ液が噴射され、車載カメラ1のレンズ1aが洗浄される。なお、ウォッシャ液が噴射されると蓄圧部11内の圧力Pbは低下する。また、図5は、実験結果から得られた波形であって、前記圧力Paはウォッシャポンプ9の出口に圧力計を接続して得られた値であり、前記圧力Pbは蓄圧部11に圧力計を接続して得られた値である。
次いで、制御装置23は、タイミングT5においてステッピングモータ15を駆動制御して、第1のアウトレット部材17と第2のアウトレット部材18との間の位置となるように連通弁10を回転駆動させる。これにより、ウォッシャポンプ9側の流路と第1のノズル5のノズル口5aとが非連通状態となって第1のノズル5(ノズル口5a)からのウォッシャ液の噴射が停止する。このとき、流路切替装置13(連通弁10)にてウォッシャポンプ9側の流路(蓄圧部11)と全てのノズル口5a~8aとを非連通状態とされる。上述したような動作を繰り返すことで他のノズル6~8(ノズル口6a~8a)からウォッシャ液を噴射することが可能となる。
次に、上記実施形態の効果を以下に記載する。
(1)ノズル口5a~8aとウォッシャポンプ9とを連通する流路の途中に設けられ、制御信号に基づいてウォッシャポンプ9側の流路といずれかのノズル口5a~8aとを連通状態とすることが可能で且つウォッシャポンプ9側の流路と全てのノズル口5a~8aとを非連通状態とすることが可能な連通弁10を備える。よって、必要に応じてウォッシャポンプ9側の流路といずれかのノズル口5a~8aを連通させることができる。また、連通弁10は、ウォッシャポンプ9側の流路と全てのノズル口5a~8aとを非連通状態とすることが可能で、連通弁10とウォッシャポンプ9とを連通する流路の途中に設けられた蓄圧部11を備えるため、連通弁10にて流路を非連通状態としてウォッシャポンプ9を駆動することで蓄圧部11内のウォッシャ液を高圧とすることができる。そして、ウォッシャ液が高圧となった状態で連通弁10にてウォッシャポンプ9側の流路(蓄圧部11)といずれかのノズル口5a~8aとを連通状態とさせることで、ノズル口5a~8aに高圧のウォッシャ液を給送することができ、いずれかのノズル口5a~8aからレンズ1a~4aに高圧のウォッシャ液を噴射することができる。よって、少ないウォッシャ液で高い洗浄力を得ることができる。また、この構成では、例えば、蓄圧部11を備えていないものに比べて連通弁10(又は逆止弁12)とウォッシャポンプ9とを連通する流路での圧力の損失を考慮しなくてよくなるため、該流路を細い配管(ホース)等で構成することができ、構成部品を安価とすることができるとともに、取り廻し等を容易とすることができる。具体的には、本実施形態では、逆止弁12とウォッシャポンプ9とを接続して車両内を取り廻されて長くなるホースH2を、他のホースH,H1よりも細くでき、取り廻し易く安価なものとすることができる。また、逆止弁12からノズル口5a~8aまでのホースH,H1は、逆止弁12とウォッシャポンプ9とを接続するホースH2よりも硬度の高いホースが採用されているため、その部位でのホースH,H1の柔軟性による圧力の逃げを低減することができる。また、この構成ではホースH2は硬度が比較的に低いため、取り廻しが容易となる。また、連通弁10は、蓄圧部11といずれか1つのノズル口5a~8aとを連通状態とするため、例えば、蓄圧部11と複数のノズル口5a~8aとを同時に連通状態とするものに比べて、単一のノズル口5a~8aからより高圧のウォッシャ液を噴射することができる。
(2)蓄圧部11とウォッシャポンプ9とを連通する流路の途中に蓄圧部11側からウォッシャポンプ9側へのウォッシャ液の流れを規制する逆止弁12を備えるため、蓄圧部11内のウォッシャ液がウォッシャポンプ9側に逆流して減圧されてしまうことがない。よって、連通弁10にて流路を非連通状態としてウォッシャポンプ9を駆動することで蓄圧部11内のウォッシャ液を高圧とし、ウォッシャポンプ9を停止させた後に、連通弁10にてウォッシャポンプ9側の流路(蓄圧部11)といずれかのノズル口5a~8aとを連通状態とさせることで高圧のウォッシャ液のみを噴射することができる。なお、本実施形態では、制御装置23によってこの動作を行わせている。即ち、例えば、逆止弁12を備えていない構成では、蓄圧部11内のウォッシャ液がウォッシャポンプ9側に逆流しないようにウォッシャポンプ9を駆動させたまま連通弁10にてウォッシャポンプ9側の流路(蓄圧部11)といずれかのノズル口5a~8aとを連通状態とさせてノズル口5a~8aからウォッシャ液を噴射させるといった必要がある。この場合ではウォッシャポンプ9による電力消費が増大するとともに蓄圧されていないウォッシャ液も噴射されてしまう虞があるが、それを回避することができる。
(3)制御装置23は、洗浄する旨の制御信号に基づいて、連通弁10にて流路が非連通状態とされた状態でウォッシャポンプ9を駆動し、その後、連通弁10にてウォッシャポンプ9側の流路(蓄圧部11)といずれかのノズル口5a~8aとを連通状態としてノズル口5a~8aからウォッシャ液を噴射させるまで処理を(中断せず)継続する。よって、蓄圧部11内のウォッシャ液が高圧の状態で放置されてしまうといったことが防止される。これにより例えば、蓄圧部11に高圧の負荷が掛かりっぱなしになることを防ぐことができる。
(4)連通弁10は、周方向の一部に設けられた連通孔10aを有し、ステッピングモータ15にて回転駆動されることで、連通孔10aをいずれかのノズル口5a~8aと連通状態とすることが可能で且つ全てのノズル口5a~8aと非連通状態とすることが可能な回転板である。よって、単一の駆動源(ステッピングモータ15)を用いた簡単な構成でいずれかのノズル口5a~8aから高圧のウォッシャ液を噴射することができるようになる。
(第2実施形態)
次に、車載センサ洗浄装置の第2実施形態を説明する。なお、本実施形態では第1実施形態との差異点を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明の一部又は全部を割愛する。
図13に示すように、本実施形態の車載センサ洗浄装置は、各車載カメラ1~4と一体的に設けられる洗浄ユニット51~54を有する。なお、本実施形態では第1実施形態と略同様の流路切替装置13が用いられている。流路切替装置13に設けられるインレット部材16とウォッシャポンプ9とは、ホースHaと接続される。すなわち、上記第1実施形態の逆止弁12が省略された構成となっている。ウォッシャポンプ9と蓄圧部11との間の流路を構成するホースHaは、他のホースHよりも内径が小さい、即ち細くなっている。また、ホースHaは他のホースHの硬度よりも低く設定されている。
各洗浄ユニット51~54は、略同一の構成となっているため、以下の説明においては、洗浄ユニット51について説明し、他の洗浄ユニット52~54の詳細な説明を割愛する。
図15(a)(b)及び図16に示すように、洗浄ユニット51は、車載カメラ1に対して固定される連結固定部材61と、該連結固定部材61に固定されるノズルユニット62とを有する。連結固定部材61は、車載カメラ1が内嵌可能な略四角筒状の保持部61aを有し、該保持部61aに車載カメラ1が内嵌されることで、車載カメラ1に対して固定されている。なお、図13においては車載カメラ1と洗浄ユニット51とは離間した状態を図示している。
また、連結固定部材61は、相対向する側に溝が形成された一対の被固定片61bを有し、該被固定片61bにノズルユニット62が着脱可能に組み付けられて固定されている。
ノズルユニット62は、略筒状の第1ケース63と第1ケース63の基端側に外嵌固定される第2ケース64とを有する。そして、ノズルユニット62は、第1ケース63の外周に形成された一対の固定突部63a(図15(a)(b)及び図16中、1つのみ図示)が前記被固定片61bの溝に嵌ることで該被固定片61b(連結固定部材61)に着脱可能に組み付けられて固定されている。第2ケース64の底部には筒状の導入筒部64aが突出形成され、該導入筒部64aの内側が前記第1ケース63の内部と連通する導入口64b(図17参照)とされている。また、第1ケース63と第2ケース64との間にはシールリングS1が介在されている。導入口64bにはホースHを介して第1のアウトレット部材17と接続されている。なお、他の洗浄ユニット52~54の各導入口64bには、ホースHを介して第2~第4のアウトレット部材18~20が接続されることとなる。
また、図16及び図17に示すように、ノズルユニット62は、第1ケース63の先端開口部から出没するように前後進可能に設けられる可動ノズル65と、該可動ノズル65を後進方向(第1ケース33の基端方向)に付勢する付勢部材としての圧縮コイルばね66とを有する。
詳しくは、図17に示すように、可動ノズル65は、第1ケース63よりも小径の筒状に形成され、その先端部に側方(長手方向の直交方向)に向かうノズル口65aが形成されている。また、可動ノズル65の基端部には、基端部材67が外嵌固定されている。なお、可動ノズル65と基端部材67との間にはシールリングS2が介在されている。そして、基端部材67は、径方向外側に延びるフランジ部67aを有し、一端側が第1ケース63の先端側に支持された圧縮コイルばね66によってフランジ部67aが付勢されることで、可動ノズル65は後進方向(図17中、右方向)に付勢されている。また、基端部材67の基端部には、第1ケース63の内周面に密着しつつ摺接する環状のシール部材68が嵌着されている。
また、前記第2ケース64の底部には、前記導入筒部64aと反対側に延びる規制柱64cが形成されている。なお、この例では規制柱64cは、周方向に3つ(図17中、2つのみ図示)等角度間隔で形成されている。この規制柱64cは、圧縮コイルばね66にて付勢された基端部材67の基端面と当接し、当接した位置よりも基端部材67(可動ノズル65)が後進することを規制する。
また、上記のように設けられた可動ノズル65は、導入口64bから内部にウォッシャ液が供給されると、該ウォッシャ液の送給圧によって基端部材67の基端面が付勢され、圧縮コイルばね66の付勢力に抗して前進する。
ここで、上記のように構成された車載センサ洗浄装置における可動ノズル65のノズル口65aは、可動ノズル65が前後進することで、車載カメラ1の撮像範囲(撮像範囲中心)に近づく洗浄位置と、該洗浄位置よりも前記撮像範囲から遠のく非洗浄位置とに移動可能とされている。なお、本実施形態の撮像範囲とは、レンズ1aを介して車載カメラ1(その撮像素子)が撮像する範囲である。
詳しくは、本実施形態では、前記非洗浄位置は、ノズル口65aが車載カメラ1の撮像範囲外にある位置に設定され、前記洗浄位置は、ノズル口65aが車載カメラ1の撮像範囲内にある位置に設定されている。即ち、可動ノズル65が後進した後進状態(基端部材67の基端面が規制柱64cに当接した状態)では、ノズル口65aが車載カメラ1の撮像範囲外に配置された非洗浄位置となり、可動ノズル65が前進した前進状態ではノズル口65aが車載カメラ1の撮像範囲内に配置された洗浄位置となる。
また、本実施形態では、可動ノズル65の前後進可能な方向は、車載カメラ1のレンズ1aの向いた方向(レンズ1aの中心軸線であって、撮像軸線)に対して傾斜して配置されている。即ち、可動ノズル65が前進した前進状態ではノズル口65aが、撮像軸線(レンズ1aの中心軸線)に近づいて、車載カメラ1の撮像範囲内のより中心に近い位置に配置され、ノズル口65aからウォッシャ液がレンズ1aの中心位置に噴射されるように傾斜して配置されている。
また、本実施形態では、ノズル口65aが前記非洗浄位置でレンズ1aの水平方向側方に配置されるように、可動ノズル65は車載カメラ1の水平方向側方に配置されている。
次に、本実施形態の車載光学センサ洗浄装置の動作例(作用)について説明する。
まず、ウォッシャポンプ9が駆動されていない状態では、圧縮コイルばね66の付勢力によって可動ノズル65が非洗浄位置に後進した状態(図15(a)参照)となるため、ノズル口65a(可動ノズル65の先端部)は車載カメラ1の撮像範囲外に配置される。よって、洗浄しないときであって撮像するときは、ノズル口65a(可動ノズル65の先端部)が撮像の邪魔になることがない。
図14に示すように、制御装置23は、例えばウォッシャポンプ9を駆動させる前のタイミングT11において、運転席の洗浄スイッチが操作されたり、センサによって汚れが検知されると、連通孔10aの位置が所定の位置となるようにステッピングモータ15を駆動制御する。
具体的には、図4(a)に示すように、制御装置23は、連通孔10aの位置がこれから噴射させる洗浄ユニット51の可動ノズル65のノズル口65aと対応した第1のアウトレット部材17の近傍の位置であって第4のアウトレット部材20との間の位置となるようにステッピングモータ15を駆動制御して連通弁10を回転駆動させる。なお、本実施形態のステッピングモータ15は正逆回転可能に構成され、例えば、現在の位置(角度)から目標とする位置に向かう際に回転量が少なくて済む方向に連通弁10を回転駆動させる。
次いで、制御装置23は、例えばタイミングT12において、流路切替装置13(連通弁10)にてウォッシャポンプ9側の流路(蓄圧部11)と各洗浄ユニット51~54の全てのノズル口65aとを非連通状態とされた状態でウォッシャポンプ9を予め設定された時間Tだけ駆動する。すると、ウォッシャポンプ9が駆動された直後にウォッシャポンプ9の出口における圧力が上昇し、略一定の高圧となる。このとき、蓄圧部11内の圧力も同様の高圧となる。
次いで、制御装置23は、例えばタイミングT13において、ステッピングモータ15を駆動させて流路切替装置13(連通弁10)にてウォッシャポンプ9側の流路(蓄圧部11)と噴射させる洗浄ユニット51の可動ノズル65のノズル口65aとを連通状態とする。
具体的には、図4(b)に示すように、制御装置23は、連通孔10aの位置が第1のアウトレット部材17と一致して連通するようにステッピングモータ15を駆動制御して連通弁10を回転駆動させる。すると、洗浄ユニット51の可動ノズル65のノズル口65aから高圧のウォッシャ液が噴射され、車載カメラ1のレンズ1aが洗浄される。なお、ウォッシャ液が噴射されると蓄圧部11内の圧力Pbは低下する。
次いで、制御装置23は、タイミングT14においてウォッシャポンプ9を停止させる。
その後、制御装置23は、タイミングT15においてステッピングモータ15を駆動制御して、第1のアウトレット部材17と第2のアウトレット部材18との間の位置となるように連通弁10を回転駆動させる。これにより、ウォッシャポンプ9側の流路と洗浄ユニット51の可動ノズル65のノズル口65aとが非連通状態となって可動ノズル65(ノズル口65a)からのウォッシャ液の噴射が停止する。
上記の車載センサ洗浄装置は、第1実施形態の(1)、(3)及び(4)の効果に加えて以下の効果を奏する。
(5)ノズル口65aを有する可動ノズル65は、ノズル口65aが車載カメラ1の撮像範囲中心に近づく洗浄位置と該洗浄位置よりも撮像範囲中心から遠のく非洗浄位置とに移動するように可動可能に設けられるため、洗浄時のみ洗浄位置に可動させることで、撮像の邪魔にならずにレンズ1a~4aを良好に洗浄することができる。
(6)ノズル口65aを有する可動ノズル65は、洗浄位置と非洗浄位置とに移動するように前後進可能に設けられるため、例えば、外部撮像面(レンズ1a~4a)及びノズル口65aを相対的に回動させるような場合に比べて、可動に伴い必要となる領域を小さくすることができる。
(7)レンズ1a~4aを有する車載カメラ1~4は車両に対して固定されるため、例えば、安定した撮像画像を得ることができる。又、ノズル口65aが車両に対して前後進可能に支持された可動ノズル65に設けられるため、逆にノズル口65aを固定して車載カメラ1~4を前後進させる場合に比べて、前後進を容易に行わせることができる。即ち、例えば、外部撮像面(レンズ1a~4a)を前後進可能とすると、車載カメラ1~4を巻き込む大型な機構となってしまうが、車両に直接的に又は間接的(車載カメラ1~4)に外部撮像面を設けた構成の場合、前記機構に比べて可動ノズル65は比較的小型軽量とすることができるため、該可動ノズル65側を前後進させる構成は、その前後進の切り替えが容易となる。
(8)可動ノズル65は、ノズル口65aが車載カメラ1~4のレンズ1a~4aに近づくように前進可能とされるため、例えば、撮像軸線(レンズ1a~4aの中心軸線)に近い正面方向からウォッシャ液をレンズ1a~4aの中心位置に噴射させ易くなる。よって、レンズ1a~4aをより良好に洗浄することができる。
(9)可動ノズル65は、ウォッシャ液(流体)の送給圧によって洗浄位置に前進するため、可動ノズル65を前進させるための電動駆動装置等が不要となり、構成を簡素化することができる。
(10)可動ノズル65は、圧縮コイルばね66(付勢部材)の付勢力によって非洗浄位置に後進するため、可動ノズル65を後進させるための電動駆動装置等が不要となり、構成を簡素化することができる。
(11)可動ノズル65が前後進可能に設けられたノズルユニット62は車両に対して着脱可能に組み付けられるため、例えば、可動ノズル65の前後進の動作が不良となった場合等、ノズルユニット62を取り外して新品に交換するといったことが容易となる。
(12)ノズル口65aは、開口方向から見て長方形形状に形成されるため、噴射圧を高く維持しつつウォッシャ液を広域に噴射することが可能となり、レンズ1a~4aをより良好に洗浄することが可能となる。
(13)流体は、ウォッシャ液(液体)と空気を混合してなるため、例えば、単なるウォッシャ液(液体)のみの場合に比べて、噴射圧を高くして(流速を速くして)、レンズ1a~4aをより良好に洗浄することが可能となる。又、ウォッシャ液の消費量を減らすことができる。
(14)ノズル口65aは、前記非洗浄位置でレンズ1a~4aの水平方向側方にのみ配置されるため、例えば、洗浄後に非洗浄位置に移動したノズル口65aから液体が下方に垂れたとしても、垂れた液体がレンズ1a~4aに付着することを防ぐことができる。
(15)非洗浄位置は、ノズル口65aが車載カメラ1~4の撮像範囲外にある位置であって、洗浄位置は、ノズル口65aが車載カメラ1~4の撮像範囲内にある位置であるため、洗浄時のみ洗浄位置に可動させることで、一切撮像の邪魔にならずにレンズ1a~4aを良好に洗浄することができる。
上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、ケース14の収容溝14cにシールゴム22を収容保持させたシール構造としたが、第1から第4のアウトレット部材17~20とケース14の内部(即ち蓄圧部11)とが連通孔10a以外の経路で連通してしまうこと、即ち意図しないウォッシャ液の漏れを防止できれば、他のシール構造としてもよい。
例えば、図7及び図8に示すように、変更してもよい。この例では、連通弁10の下面における連通孔10aの周囲に下面収容溝10cが形成され、該下面収容溝10cに環状のシールゴム31が収容保持されている。また、連通弁10の外周面の全周に外周収容溝10dが形成され、該外周収容溝10dに環状のシールゴム32が収容保持されている。そして、下面収容溝10c及び外周収容溝10dから突出した各シールゴム31,32の一部がケース14の対向面と押圧接触する構成とされている。このようにしても、意図しないウォッシャ液の漏れが防止される。
また、例えば、図9及び図10に示すように、変更してもよい。この例では、ケース14の底部における底部貫通孔14b同士の周方向の各間に底部貫通孔14bと同径の凹部14d(図10参照)が形成されている。また、連通弁10の下面には、等角度(45°)間隔で8個の球面状の球面凸部10eが形成され、その球面凸部10eの1つを貫通するように前記連通孔10aが形成されている。このようにすると、底部貫通孔14b及び凹部14dの開口部に球面凸部10e(その球面)が密着することになり、その部位での意図しないウォッシャ液の漏れが防止される。また、このようにすると、シールゴムの部品を削減することができる。
また、例えば、上記実施形態の収容溝14c及びシールゴム22を設けずに、対向する面の平面度を高くして押圧接触させることで意図しないウォッシャ液の漏れを防止してもよい。また、シールゴムを用いない構成(平面度を高くした構成や図9及び図10の構成)では、例えば連通弁10及びケース14の少なくとも一方を軟質の樹脂を含む2色成形品として(押圧接触する部位を軟質の樹脂にて成形して)、意図しないウォッシャ液の漏れを防止してもよい。
・上記各実施形態では、ケース14が蓄圧部11を構成したが、これに限定されず、他の構成に変更してもよい。
例えば、図11及び図12に示すように変更してもよい。この例では、上記実施形態に比べてケース14の軸方向長さ(即ち容積)が小さくされている。そして、ケース14の周壁における前記周壁貫通孔14aの180°反対側には蓄圧チャンバー固定孔14eが形成され、該蓄圧チャンバー固定孔14eには蓄圧チャンバー部材41が外部に突出するように固定されている。蓄圧チャンバー部材41は、筐体42と、蓋43と、可動部材44と、コイルばね45とを有する。筐体42は、筒状の筒部42aと、筒部42aの下端から下端側に向かうほど径が小さくなる縮径部42bと、縮径部42bの下端から筒状に延びる小径部42cとを有し、小径部42cの先端が前記蓄圧チャンバー固定孔14eに固定されている。蓋43は、円盤状に形成され、前記筒部42aの上端を閉塞する。可動部材44は、円盤状に形成され、筒部42aの内周面と摺動可能で筒部42aの軸方向に沿って移動可能とされている。なお、可動部材44の外周面には例えば図示しないシールゴム等が設けられ、ケース14側の空間を液密に区画する。そして、蓋43と可動部材44との間にはコイルばね45が介在されている。この例では、ケース14と蓄圧チャンバー部材41とが蓄圧部46を構成している。そして、このように構成された流路切替装置13は、蓄圧チャンバー部材41が上方(反重力方向)を向くように車両に対して固定される。
このようにすると、ウォッシャポンプ9側の流路(蓄圧部46)と全てのノズル口5a~8aとが非連通状態でウォッシャポンプ9が駆動されると、ケース14内にウォッシャ液が溜まるとともに蓄圧部46内の空気が圧縮されつつ可動部材44をコイルばね45の付勢力に抗して押し上げて、蓄圧部46内の圧力が高圧とされる。そして、例えば、連通弁10にて蓄圧部46と噴射させる第1のノズル5のノズル口5aとが連通状態とされると、可動部材44がコイルばね45の付勢力にて下動しつつ、ノズル口5aから高圧のウォッシャ液が噴射され、車載カメラ1のレンズ1aが洗浄される。
また、蓄圧部11と連通弁10とを一体的に設けて流路切替装置13を構成したが、これに限らない。
図18及び図19に示すように蓄圧部11と連通弁10とを別体としてもよい。図18及び図19に示す構成では、蓄圧部11がホースHを介してT字ジョイントTJと接続され、T字ジョイントTJはホースH1及びホースH2を介して連通弁10及びウォッシャポンプ9と接続される。なお、図18では、逆止弁12を省略した構成を示しているが、T字ジョイントTJとウォッシャポンプ9との間に逆止弁12を設けてもよい。
・上記各実施形態では、ウォッシャ液を噴射する車載センサ洗浄装置としたが、これに限定されず、空気を噴射する車載センサ洗浄装置としてもよい。
例えば、ウォッシャポンプ9を、空気を給送可能なエアポンプに変更して実施してもよい。
・上記第1実施形態では、逆止弁12からノズル口5a~8aまでに用いられるホースH,H1は、逆止弁12からウォッシャポンプ9までに用いられるホースH2よりも硬度が高く設定されるとしたが、これに限定されず、例えば、全て同じ硬度のホースとしてもよい。
・上記第1実施形態では、制御装置23は、洗浄する旨の制御信号に基づいて、ウォッシャ液を噴射させるまで処理を(中断せず)継続するとしたが、これに限定されず、処理を中断するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、連通弁10は、周方向の一部に設けられた連通孔10aを有し、ステッピングモータ15にて回転駆動される回転板であるとしたが、蓄圧部11をいずれかのノズル口5a~8a,65aと連通状態とすることが可能で且つ全てのノズル口5a~8a,65aと非連通状態とすることが可能であれば他の構成としてもよい。
・上記各実施形態のノズル口5a~8a,65aの数、及び対応する第1から第4のアウトレット部材17~20等の数は、複数であれば他の数に変更してもよい。
・上記各実施形態では言及していないが、例えば、洗浄対象のいずれかの洗浄が高圧の流体の噴射を必要としない場合等、連通弁10にて流路を非連通状態とすることなくウォッシャポンプ9を駆動して、いずれかのノズル口5a~8a,65aにウォッシャ液を給送するようにしてもよい。即ち、流路切替装置13を単に流路を切り替える切替装置として利用してもよい。
・上記第1実施形態では、制御装置23は、ウォッシャポンプ9を予め設定された時間T(図5参照)だけ駆動するとしたが、これに限定されず、例えば、ウォッシャポンプ9を駆動させてから蓄圧部11内の圧力に基づいてウォッシャポンプ9を停止させるようにしてもよい。また、勿論、制御装置23が連通弁10を回転駆動させる前記時間Tについても、時間や圧力に基づいて行ってもよい。
・上記第1実施形態では、ウォッシャ液を1回噴射させると蓄圧部11内の圧力Pbがほぼ0まで低下する(再びウォッシャポンプ9を駆動しないと2回目は噴射できない)構成及び制御としたが、これに限定されず、蓄圧部11内のウォッシャ液を一回高圧とすれば、ウォッシャ液を複数回噴射できる構成及び制御としてもよい。
・上記各実施形態では、車載カメラ1~4のレンズ1a~4aにウォッシャ液を噴射して洗浄するものとしたが、車載カメラ1~4以外の他の車載センサのセンシング面(レンズやカバーガラス等)に流体を噴射して洗浄するものとしてもよい。例えば、車載センサとして、赤外線レーザを出射(発光)し、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を計測する光学センサ(所謂Lidar)を採用してもよい。また、電波を用いるレーダー(例えばミリ波レーダー)やコーナセンサとして用いられる超音波センサを採用してもよい。また、例えば、洗浄対象であるセンシング面が比較的面積の大きいカバーガラスである場合等、1つのセンシング面に複数のノズル口から順次ウォッシャ液を噴射させるようにしてもよい。
・上記各実施形態では、連通弁10は、蓄圧部11といずれか1つのノズル口5a~8a,65aとを連通状態とすることが可能なものとしたが、蓄圧部11と複数のノズル口5a~8a,65aとを同時に連通状態とすることが可能なものとしてもよい。
・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。
1~4…車載カメラ(車載センサ)、1a~4a…レンズ(センシング面)、5a~8a…ノズル口、9…ウォッシャポンプ(ポンプ)、10…連通弁(回転板)、10a…連通孔、11,46…蓄圧部、12…逆止弁、23…制御装置、65a…ノズル口、H,H1,H2,Ha…ホース。

Claims (5)

  1. 車載センサのセンシング面に対して流体を噴射するための複数のノズル口と、
    該ノズル口に流体を給送するポンプと、
    前記ノズル口と前記ポンプとを連通する流路と、
    該流路の途中に設けられ、制御信号に基づいてポンプ側の流路といずれかのノズル口とを連通状態とすることが可能で且つポンプ側の流路と全てのノズル口とを非連通状態とすることが可能な連通弁と、
    前記連通弁と前記ポンプとを連通する流路の途中に設けられた蓄圧部と、
    前記蓄圧部と前記ポンプとを連通する流路の途中に設けられ、前記蓄圧部側から前記ポンプ側への流体の流れを規制する逆止弁と、
    前記連通弁にて流路が非連通状態とされた状態で前記ポンプを駆動し、その後、該連通弁の非連通状態及び該ポンプの駆動状態を、予め設定された時間が経過するまで継続し、その後、該ポンプを停止させた後、該ポンプを停止させた状態で前記連通弁にて前記ポンプ側の流路といずれかのノズル口とを連通状態として前記ノズル口から流体を噴射させる制御装置と
    を備えたことを特徴とする車載センサ洗浄装置。
  2. 請求項に記載の車載センサ洗浄装置であって、
    前記逆止弁から前記ノズル口までに用いられるホースは、前記逆止弁から前記ポンプまでに用いられるホースよりも硬度が高く設定されたことを特徴とする車載センサ洗浄装置。
  3. 請求項1又は2に記載の車載センサ洗浄装置であって、
    前記制御装置は、洗浄する旨の制御信号に基づいて、前記連通弁にて流路が非連通状態とされた状態で前記ポンプを駆動し、その後、前記連通弁にて前記ポンプ側の流路といずれかのノズル口とを連通状態として前記ノズル口から流体を噴射させるまで処理を継続することを特徴とする車載センサ洗浄装置。
  4. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の車載センサ洗浄装置であって、
    前記連通弁は、周方向の一部に設けられた連通孔を有し、駆動源にて回転駆動されることで、連通孔をいずれかのノズル口と連通状態とすることが可能で且つ全てのノズル口と非連通状態とすることが可能な回転板であることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
  5. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の車載センサ洗浄装置であって、
    前記連通弁は、前記蓄圧部といずれか1つのノズル口とを連通状態とすることが可能に構成されたことを特徴とする車載センサ洗浄装置。
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