JP7130975B2 - 車載センサ洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載センサ洗浄装置に関する。

従来、車載光学センサの光学面（センシング面）前面に液体を噴射し、光学面に付着した異物を除去する車載センサ洗浄装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
このような車載センサ洗浄装置では、光学面と対向配置されるノズルが光学面に沿って移動しながら前記光学面に液体を噴射することで良好な洗浄性能が得られるようになっている。

欧州特許出願公開第３１４１４４１号明細書

ところで、上記のような車載センサ洗浄装置では、センシング面である光学面とノズルが対向する状態でノズルが光学面に沿って移動されることとなるため、車載光学センサによるセンシングを阻害する虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車載光学センサによるセンシングへの影響を抑え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、センシング面を備える車載光学センサのセンシング範囲外に配置されて、前記センシング面に対して流体を噴射する可動ノズルを備える車載センサ洗浄装置であって、前記可動ノズルは、筐体内に収容された駆動部の駆動力によって前記センシング面の面直交方向に沿って延びる回転軸を中心に前記筐体に対して回転可能になっており、前記駆動部は、回転駆動する駆動源と、該駆動源の駆動力を前記可動ノズル側に伝達する減速機構と、前記減速機構を介して伝達される前記駆動源の一方向への回転運動を往復回転運動に変換する変換機構とを有しており、前記変換機構は、前記駆動源の一方向への回転運動を往復直線運動に変換する第１運動変換部と、該第１運動変換部によって変換された往復直線運動を前記可動ノズルの前記回転軸を中心とする所定範囲の往復回転運動に変換する第２運動変換部とを有する。

この構成によれば、センシング範囲外に配置された状態でセンシング面の面直交方向に沿って延びる回動軸を中心に回動する可動ノズルによってセンシング面に対して流体を噴射するため、可動ノズル自体がセンシング範囲に入ることがない。そのため、センシングへの影響を抑えることができる。
この構成によれば、第１運動変換部によって一度回転運動を往復直線運動に変換することで、第２運動変換部によって往復直線運動を回転運動に変換する際には自ずと往復回転運動となり、モータの正逆回転を切り替えることなくノズルを所定範囲で往復回転運動（往復回動）させることができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記可動ノズルは、単一の噴射口を備えることが好ましい。
この構成によれば、単一の噴射口によって可動ノズルを構成することができるため、可動ノズルの構造を簡素化することができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記可動ノズルは、複数の噴射口を備えることが好ましい。
この構成によれば、可動ノズルは、複数の噴射口を用いて流体を噴射することができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記可動ノズルの周囲には、前記噴射口からの流体の噴射を規制する規制壁部を有することが好ましい。
この構成によれば、可動ノズルの周囲に噴射口からの流体の噴射を規制する規制壁部を設けることで、不要な箇所への流体の噴射を抑えることができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記規制壁部は、前記センシング面に対する流体を噴射する領域外において前記噴射口と対向して前記噴射口からの流体の噴射を規制することが好ましい。

上記車載センサ洗浄装置において、前記センシング面は、凸状をなす湾曲面であり、前記可動ノズルから噴射される流体を前記センシング面に案内する案内壁部を有することが好ましい。

この構成によれば、可動ノズルから噴射される流体をセンシング面に案内する案内壁部を有することで凸状をなすセンシング面に対して流体を案内でき、流体によるセンシング面の洗浄を行うことができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記案内壁部は、前記センシング面と面一であることが好ましい。
この構成によれば、案内壁部はセンシング面と面一であるため、可動ノズルから噴射される流体をより確実にセンシング面に案内することができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記可動ノズルから噴射される流体の噴射軸線を除いた範囲に、前記可動ノズルを覆うカバーが設けられていることが好ましい。
この構成によれば、可動ノズルから噴射される流体の噴射軸線を除いた範囲に可動ノズルを覆うカバーが設けられるため、カバーによって可動ノズルを隠しつつ、可動ノズルからの流体の噴射を阻害することが抑えられる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記可動ノズルは、空気が噴射されるものであり、前記センシング面に対して液体を噴射する液体ノズルを更に備えることが好ましい。
この構成によれば、空気が噴射される可動ノズルに加え、液体ノズルを備えるため、液体による洗浄を行うことができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記液体ノズルは、前記可動ノズルを挟んで両側に配置されていることが好ましい。
この構成によれば、液体ノズルは、前記可動ノズルを挟んで両側に配置されているため、回動する可動ノズルによって液体ノズルに対応する領域に対して流体（空気）を噴射することができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記可動ノズルは、前記センシング面から面直交方向に突出する突出量が前記液体ノズルの前記センシング面から面直交方向に突出する突出量よりも小さいことが好ましい。

この構成によれば、可動ノズルは、センシング面から面直交方向に突出する突出量が液体ノズルの前記センシング面から面直交方向に突出する突出量よりも小さいため、可動ノズルから噴射する空気を沿わせてセンシング面に付着する水滴等の異物を吹き飛ばすことができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記液体ノズルは、その噴射軸線が前記センシング面に対して交差するように構成されることが好ましい。
この構成によれば、液体ノズルの噴射軸線がセンシング面に対して交差するように構成されるため、液体ノズルから噴射された液体をセンシング面に衝突させて拡散させることができ、センシング面の広範囲に液体を供給することができ、センシング面の広範囲を洗浄することが可能となる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記駆動部並びに前記可動ノズルは、前記車載光学センサの鉛直方向上側に設けられることが好ましい。
この構成によれば、駆動部並びに可動ノズルを車載光学センサの鉛直方向上側に設けることで、流体を鉛直方向下側に位置するセンシング面に対して噴射することができる。これにより、重力も利用してセンシング面に付着した異物を鉛直方向下側に除去することができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記駆動部の回転速度を制御して前記センシング面上における噴射軸線の回動速度を変更する制御部を備えることが好ましい。
この構成によれば、駆動部の回転速度を制御してセンシング面上における噴射軸線の回動速度を制御することで、流体の届きにくい部位や流体の届きやすい部位等の違いから回動速度を変更することができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記制御部は、噴射優先度が高い領域ほど前記可動ノズルの回動速度を遅くするように前記駆動部を制御することが好ましい。
この構成によれば、噴射優先度が高い領域ほど可動ノズルの回動速度を遅くするように駆動源を制御することで、優先度が高い部位に対して流体を噴射することができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記制御部は、前記センシング面上における噴射軸線方向の距離が遠いほど前記可動ノズルの回動速度を遅くするように前記駆動部を制御することが好ましい。

この構成によれば、センシング面上における噴射軸線方向の距離が遠いほど、可動ノズルの加移動速度を遅くするように駆動源を制御することで、流体の届きにくい可動ノズルからの距離が遠い部位に対する流体の噴射時間を増やすことができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記第１運動変換部は、前記駆動源の一方向への等速回転運動を往復直線運動に変換するものであり、前記駆動源の一方向への等速回転運動を往復直線運動に変換することで、前記可動ノズルの回転が逆方向に切り替わる位置であって該可動ノズルの往復回転運動の切り替わる位置で該可動ノズルの回転速度が最も遅く、前記可動ノズルから噴射される流体の噴射軸線が前記所定範囲の中央に位置する時に該可動ノズルの回転速度が最も速くなる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記第１運動変換部は、往復スライダ・クランク機構であることが好ましい。
この構成によれば、第１運動変換部として往復スライダ・クランク機構を用いることで回転運動を往復直線運動に確実に変換でき、第２運動変換部によって往復直線運動を回転運動に変換する際には自ずと往復回転運動となり、モータの正逆回転を切り替えることなくノズルを所定範囲で往復回転運動（往復回動）させることができる。

上記車載センサ洗浄装置において、前記可動ノズルの回動中心に流体を導入可能な流路が設けられることが好ましい。
この構成によれば、可動ノズルの回動中心に流体を導入可能な流路が設けられるため、回動中心と直交する方向に対する大型化を抑えることができる。
上記車載センサ洗浄装置において、前記可動ノズルは、前記車載光学センサの鉛直方向上側に設けられており、前記可動ノズルが往復回転運動する前記回転軸を中心とする前記所定範囲は、前記回転軸の軸方向から見て該回転軸を中心点とした場合に該中心点と前記センシング面の上縁における両端とをそれぞれ結ぶ２直線が成す鈍角の角度範囲である。

本発明の車載センサ洗浄装置によれば、車載光学センサによるセンシングへの影響を抑えることができる。

第１実施形態における車載センサ洗浄装置を備えたセンサシステムの斜視図。 同実施形態におけるカバーを取り外した状態を示すセンサシステムの斜視図。 同実施形態における駆動部について説明するための平面図。 図３における４－４線断面図。 第２実施形態における車載センサ洗浄装置を備えたセンサシステムの斜視図。 同実施形態におけるセンサシステムの正面図。 同実施形態におけるセンサシステムの平面図。 図７における８－８線断面図。 図７における９－９線断面図。 変形例におけるノズルの回動速度について説明するための説明図。 変形例における車載センサ洗浄装置の概略構成図。 変形例におけるノズルの概略構成図。 図１２における１３－１３断面図。 （ａ）～（ｄ）図１２における１４－１４断面図。 第３実施形態におけるセンサシステムの平面図。 同実施形態における車載センサ洗浄装置の平面図。 同実施形態におけるセンサシステムの正面図。 同実施形態におけるノズルの回動速度について説明するための説明図。 変形例における車載センサ洗浄装置の平面図。 変形例における車載センサ洗浄装置の平面図。 同変形例における車載センサ洗浄装置の断面図。

（第１実施形態）
以下、車載センサ洗浄装置の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のセンサシステム１は、車載光学センサ１０と、車載光学センサ１０に積層配置されて車載光学センサ１０のセンシング面としての光学面１１を洗浄する車載センサ洗浄装置２０とを有する。

車載光学センサ１０は、例えば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ものであり、レーザを透過可能な光学面１１を有する。以下の説明においては光学面１１が面する側を前方とし、その逆側を後方として説明する。また、特に断わりのない場合、車載光学センサ１０に対する車載センサ洗浄装置２０の積層方向を上下方向又は鉛直方向とし、上下方向並びに前後方向に直交する方向を左右方向として説明する。

光学面１１は、前方に凸状をなして上下方向から見て湾曲形状をなすような面である。
図１に示すように、車載センサ洗浄装置２０は、車載光学センサ１０の上方（鉛直方向上側）に積層配置されるノズルユニット２１と、ノズルユニット２１に対して流体を供給するポンプ２２とを有する。

図１～図４に示すように、ノズルユニット２１は、筐体２３と、筐体２３から少なくとも一部が前方に露出するように設けられる可動ノズルとしてのノズル２４と、ノズル２４とポンプ２２との間に設けられる接続部２５と、筐体２３内に収容される駆動部２６とを有する。

図３及び図４に示すように接続部２５は、筐体２３の後部に設けられる挿通孔２３ａに接続部２５自身の一部を挿入した状態でネジによって固定されている。接続部２５は、ポンプ２２と例えばホース（図示略）を介して接続されて接続部２５内に形成される流路Ｐ１にポンプ２２から供給される空気を導入可能となっている。なお、接続部２５の流路Ｐ１は、接続部２５内において屈曲されて略Ｌ字状をなすように構成される。

図４に示すように接続部２５は、挿通孔２３ａとの間にシール部材Ｓ１が設けられる。これにより、挿通孔２３ａからの水等の浸入が抑えられている。
図３及び図４に示すように、ノズル２４は、前後方向に延びる円筒部３１と、円筒部３１の前方に設けられて円筒部３１よりも大径の円板（円柱）状の本体部３２とを有する。ノズル２４の円筒部３１は、接続部２５の前方に設けられて筐体２３の前後に設けられる２つの挿通孔２３ａ，２３ｂに挿通された状態で回動可能に支持されている。本体部３２は、円筒部３１と一体物である。本体部３２は、ポンプ２２から供給される空気（気体）を噴射可能な噴射口３２ａを有する。

ノズル２４は、その全体が車載光学センサ１０（光学面１１）よりも上方に位置してノズル２４が光学面１１と対向することが抑えられている。
また、ノズル２４内には、円筒部３１及び本体部３２に渡って設けられる流路Ｐ２が形成される。そして、接続部２５の流路Ｐ１とノズル２４の流路Ｐ２とは、接続部２５の前方に円筒部３１の後部が対向配置されることで連通されている。このため、ポンプ２２から供給される気体（空気）は、接続部２５内の流路Ｐ１並びにノズル２４内の流路Ｐ２を通ってノズル２４の本体部３２の噴射口３２ａから噴射されるようになっている。ここで、ノズル２４の流路Ｐ２は、本体部３２内において屈曲されて略Ｌ字状をなすように構成されて噴射口３２ａが鉛直方向下側を向くようになっている。

円筒部３１の後端部には、挿通孔２３ａとの間をシールするシール部材Ｓ２が設けられる。円筒部３１の前方側には、挿通孔２３ｂとの間をシールするシール部材Ｓ３が設けられる。これによって、各挿通孔２３ａ，２３ｂと円筒部３１との間から内部に水等が浸入することが抑えられている。

図３に示すように、駆動部２６は、筐体２３内にモータ４１と減速機構４２とを有し、筐体２３から露出したノズル２４をモータ４１の回転駆動力にて回動（揺動）させる。
図３に示すように、減速機構４２は、ウォーム４１ｂと、第１ギア４３と、第２ギア４４と、ウォームホイール３１ａとを有する。ウォーム４１ｂは、モータ４１の出力軸４１ａに形成されており、第１ギア４３のウォームホイール４３ａと噛合されている。第１ギア４３は、ウォームホイール４３ａと一体構成で該ウォームホイール４３ａと同軸上で回転する平歯車（図示略）が第２ギア４４の平歯車４４ａと噛合する。第２ギア４４には平歯車４４ａと一体構成で該平歯車４４ａと同軸上で回転するウォーム４４ｂがノズル２４の円筒部３１の外周面に形成されたウォームホイール３１ａと噛合する。これにより、モータ４１の回転駆動力は、減速機構４２によって低回転高トルクとなるようにノズル２４の円筒部３１に伝達されて円筒部３１が回動し、この円筒部３１と一体物である本体部３２が回動されて噴射口３２ａの向きが変更されるようになっている。このとき、ノズル２４は、光学面１１上の所定の範囲Ｈ（図２参照）を略一定の速度で往復揺動される。すなわち、モータ４１の正逆回転が切り替えられることとなる。また、円筒部３１の中心軸線ＣＬを中心として回動されるようになっている。ここで、円筒部３１の中心軸線ＣＬは、円筒部３１の流路Ｐ２の中心軸線と一致している。つまり、円筒部３１の回動中心である中心軸線ＣＬ上に流路Ｐ２が設定されている。

また、ノズル２４の回動方向における周囲であってノズル２４の左右方向両側には、光学面１１と面一となる案内壁部５１がそれぞれ設けられる。各案内壁部５１は、その前方側の面が光学面１１と曲率が略同等の湾曲形状をなすような面となっている。各案内壁部５１は、ノズル２４から離間するほど先細形状となるように構成され、案内壁部５１の前面の形状が略三角形状をなしている。案内壁部５１は、その下端部分が光学面１１の上縁部と平行であって、同下端部分がノズル２４と鉛直方向において略同位置となるように構成される。また、案内壁部５１のノズル２４近傍における鉛直方向の高さはノズル２４の本体部３２の半径と略同等となっている。

ノズル２４の前方にはノズル２４を覆って外部への露出を抑えるノズルカバー５２が設けられる。ノズルカバー５２は、ネジによって筐体２３に対して取り付けられる。なお、ノズルカバー５２の取り付け方法は、スナップフィット等の他の方法であってもよい。ノズルカバー５２は、例えばそのノズル２４を覆う前側カバー部５２ａが光学面１１の曲率と略同様の湾曲形状をなすように構成される。このため、前側カバー部５２ａと光学面１１とは周方向（湾曲方向）全体に渡って光学面１１と直交する方向における距離が略等しくなっている。

次に、車載センサ洗浄装置２０の作用を説明する。
本実施形態の車載センサ洗浄装置２０のノズルユニット２１は、車載光学センサ１０の鉛直方向上側に設けられている。そして、ポンプ２２が駆動されることでポンプ２２から供給される空気が流路Ｐ１，Ｐ２を通ってノズル２４の噴射口３２ａから噴射されるようになっている。

また、本実施形態の車載センサ洗浄装置２０は、モータ４１を回転駆動させることでその回転駆動力が減速機構４２を介してノズル２４に伝達され、ノズル２４が回動されるようになっている。なお、ノズル２４は、その噴射軸線ＳＬが光学面１１上を往復揺動するようにモータ４１が正逆回転されるようになっている。

ここで、本実施形態の車載センサ洗浄装置２０では、光学面１１と対向する位置から逸脱した位置（鉛直方向上側）にノズル２４が設けられるため、ノズル２４の回動した場合であっても光学面１１上にノズル２４が位置しない。これにより、車載センサ洗浄装置２０のセンシングへの影響を抑えることができる。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）光学面１１と対向しない位置（センシング範囲外の位置）に配置された状態で光学面１１の面直交方向に沿って延びる回動軸としての中心軸線ＣＬを中心に回動するノズル２４によって光学面１１に対して空気を噴射するため、ノズル２４自体がセンシング範囲に入ることがない。そのため、センシングへの影響を抑えることができる。

（２）単一の噴射口３２ａによってノズル２４を構成することができるため、ノズル２４の構造の複雑化を抑える（簡素化する）ことができる。
（３）ノズル２４を正逆方向に回動させることで光学面１１上を往復揺動させることが可能となり、必要な箇所（所定の範囲Ｈ）に流体を噴射させることができる。

（４）ノズル２４を駆動部２６の駆動力により回動することで、ノズル２４を確実に回動させることができる。
（５）駆動部２６は、回転駆動する駆動源としてのモータ４１とモータ４１の駆動力をノズル２４側に伝達する減速機構４２とを備えることで、モータ４１に対して低速高トルクでノズル２４を回動させることが可能となる。

（６）駆動部２６並びにノズル２４を車載光学センサ１０の鉛直方向上側に設けることで、流体としての空気を鉛直方向下側に位置する光学面１１に対して噴射することができる。これにより、重力も利用して光学面１１に付着した異物を鉛直方向下側に除去することができる。

（７）ノズル２４から噴射される空気を光学面１１に案内する案内壁部５１を有することで凸状をなす光学面１１に対して流体を案内でき、流体による光学面１１の洗浄を行うことができる。

（８）案内壁部５１は光学面１１と面一であるため、ノズル２４から噴射される空気をより確実に光学面１１に案内することができる。
（９）ノズル２４から噴射される空気の噴射軸線ＳＬを除いた範囲にノズル２４を覆うノズルカバー５２が設けられるため、ノズルカバー５２によってノズル２４を隠しつつ、ノズル２４からの空気の噴射を阻害することが抑えられる。

（１０）ノズル２４の回動中心である中心軸線ＣＬに流体を導入可能な流路Ｐ２が設けられるため、回動中心と直交する方向に対する大型化を抑えることができる。
（１１）複数のモータでなく単一のモータ４１で１つのノズル２４を回動させるため、構造並びにモータ４１の制御を簡素化することができる。

（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、本実施形態においては、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成に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５～図７に示すように、車載センサ洗浄装置６０は、前記ノズル２４に加えて液体を噴射可能な液体ノズル６１を備える。
液体ノズル６１は、ノズル２４の左右方向両側にそれぞれ１つずつ設けられる。液体ノズル６１は、ノズル２４と異なり回動不能な構成となっている。液体ノズル６１は、噴射口６１ａを有し、前記ポンプ２２とは異なる液体ポンプ６２と接続されて液体が噴射口６１ａから噴射可能となっている。ここで、液体ポンプ６２から供給される液体の一例としては、例えば車両のフロントウインドウ等を洗浄するためのウォッシャ液が挙げられる。

各液体ノズル６１は、ノズルカバー５２よりも前方に突出して外部に露出するように構成される。液体ノズル６１は、光学面１１から面直交方向に突出する突出量Ｌ２がノズル２４の光学面１１から面直交方向に突出する突出量Ｌ１よりも大きくなっている。換言すると、ノズル２４は、光学面１１から面直交方向に突出する突出量Ｌ１が前記液体ノズルの前記光学面から面直交方向に突出する突出量Ｌ２よりも小さくなっている。

これにより、図８及び図９に示すように、ノズル２４の噴射軸線ＳＬを相対的に光学面１１と平行にできるとともに、液体ノズル６１の噴射軸線ＳＬを相対的に光学面１１に対して所定の角度を有するように傾斜させることができる。

上記のように構成された車載センサ洗浄装置６０は、第１実施形態の（１）～（１１）の効果に加え、以下の効果を奏する。
（１２）空気が噴射されるノズル２４に加え、液体ノズル６１を備えるため、液体による洗浄を行うことができる。

（１３）液体ノズル６１は、ノズル２４を挟んで両側に配置されているため、回動するノズル２４によって液体ノズル６１に対応する領域に対して流体（空気）を噴射することができる。

（１４）ノズル２４は、光学面１１から面直交方向に突出する突出量Ｌ１が液体ノズル６１の光学面１１から面直交方向に突出する突出量Ｌ２よりも小さいため、ノズル２４から噴射する空気を沿わせて光学面１１に付着する水滴等の異物を吹き飛ばすことができる。

（１５）液体ノズル６１の噴射軸線ＳＬが光学面１１に対して交差するように構成されるため、液体ノズル６１から噴射された液体（ウォッシャ液）を光学面１１に衝突させて拡散させることができ、光学面１１の広範囲に液体を供給することができ、光学面１１の広範囲を洗浄することが可能となる。

（第３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、本実施形態においては、第１実施形態並びに第２実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態並びに第２実施形態と同様の構成に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１５～図１７に示すように、車載センサ洗浄装置２０は、車載光学センサ１０の上方（鉛直方向上側）に積層配置されるノズルユニット２１と、ノズルユニット２１に対して流体を供給するポンプ２２（図１参照）とを有する。

ノズルユニット２１は、筐体２３と、筐体から少なくとも一部が前方に露出するように設けられる可動ノズルとしてのノズル２４と、ノズル２４とポンプ２２との間に設けられる接続部２５と、筐体２３内に収容される駆動部２６とを有する。

駆動部２６は、筐体２３内にモータ８１と、モータ８１の駆動力を伝達する駆動力伝達機構８２とを有する。
駆動力伝達機構８２は、減速部８３と、第１運動変換部８６と、第２運動変換部９１とを有する。

減速部８３は、ウォーム８４と、第１ギア８５とを有する。ウォーム８４は、モータ８１の出力軸８１ａに形成されており、第１ギア８５のウォームホイール８５ａと噛合されている。第１ギア８５は、ウォームホイール８５ａと一体構成で該ウォームホイール８５ａと同軸上で一体回転するとともにウォームホイール８５ａよりも小径の平歯車８５ｂを有し、平歯車８５ｂが第２ギア８７と噛合する。

図１５及び図１６に示すように、第１運動変換部８６は、円運動（回転運動）を往復直線運動に変換する所謂往復スライダ・クランク機構であり、前記第２ギア８７と、第２ギア８７と一端側で連結されるロッド部材８８と、ロッド部材８８の他端部側が連結されるスライダ部材８９とを有する。第２ギア８７は、平歯車で構成される。第２ギア８７の軸方向端面８７ａには、第２ギア８７の回転中心から離れた位置において第１運動変換部８６を構成するロッド部材８８の一端部が接続される。つまり、第２ギア８７は、往復スライダ・クランク機構のクランクとして作用する。ロッド部材８８の他端部には、スライダ部材８９の一端部に接続される。スライダ部材８９は、左右方向に延びる直線状のガイド部材９０によって支持されており、ガイド部材９０に沿って往復直線移動が可能となっている。

上記のように構成された第１運動変換部８６では、第２ギア８７が回転駆動されると、その駆動力がロッド部材８８を介してスライダ部材８９に伝達される。スライダ部材８９は、伝達された駆動力によってガイド部材９０に沿って左右方向に往復直線運動することとなる。

ここで、前述したように円運動（回転運動）を往復直線運動に変換する場合、第２ギア８７を等速で円運動させた場合には変換後のスライダ部材８９の速度は正弦波（余弦波）と同様に変化することとなる。

第２運動変換部９１は、往復直線運動を円運動に変換するものであり、本例では例えばラックアンドピニオンが用いられている。より具体的には、第２運動変換部９１は、前記スライダ部材８９と、ピニオンギア部９２とを有する。ここで、スライダ部材８９がラックに相当し、ピニオンギア部９２がピニオンに相当する。すなわち、スライダ部材８９は第１運動変換部８６と第２運動変換部９１との両方（両方の一部）を構成する。

スライダ部材８９は、その表面に歯部８９ａが形成される。スライダ部材８９の歯部８９ａには、ノズル２４の円筒部３１の外周面に形成されたピニオンギア部９２と噛合する。つまり、スライダ部材８９が往復直線運動すると、スライダ部材８９の歯部８９ａと噛合するピニオンギア部９２が回転し、ノズル２４が回動する。このとき、スライダ部材８９は往復直線運動するものであるため、スライダ部材８９が往動する際にはピニオンギア部９２並びにノズル２４が一方向に回動し、スライダ部材８９が復動する際にはピニオンギア部９２並びにノズル２４が他方向に回動する。このようにしてノズル２４は、噴射口３２ａの向きを所定の範囲Ｈ（図１７参照）において変化させるように回動する。

次に、車載センサ洗浄装置２０の作用を説明する。
本実施形態の車載センサ洗浄装置２０のノズルユニット２１は、モータ８１が回転駆動されると、減速部８３によって低速高トルク回転に変換される。そして、第１運動変換部８６によって回転運動が往復直線運動に変換される。さらに、第２運動変換部９１によって往復直線運動が回転運動（往復回転運動）に変換されてその回転駆動力がノズル２４に伝達される。このようにして、ノズル２４は所定の範囲Ｈ内で回動される。

このとき、等速回転運動を往復直線運動に変換すると、前述したようにその際の速度は正弦波と同様に変化する。つまり、本例のような構成を採用することでモータ８１の出力軸８１ａを略一定速で回転駆動（回転運動）させると、ノズル２４の回動速度が正弦波と同様に変化する。より具体的には、図１８に示すように、ノズル２４の正逆回転が切り替わる位置（往復動の切り替わる位置）がノズル２４の回動速度が最も遅く、ノズル２４の噴射軸線ＳＬが中央に位置する時がノズル２４の回転速度が最も速くなる。

ここで、光学面１１は、前述したように前方に凸状をなして上下方向から見て湾曲形状をなすような面である。このため、ノズル２４の正逆回転が切り替わる部位が直線上の噴射軸線ＳＬに対して光学面１１の曲面の変化率が他の部位と比較して大きくなる。このため、前述したようにノズル２４の正逆回転が切り替わる部位においてノズル２４の速度を遅くすることで光学面１１の対象部位を効率よく洗浄できる。

（１６）モータ８１の一方向への回転運動を往復回転運動に変換する変換機構としての第１運動変換部８６及び第２運動変換部９１を備えることで、モータ８１の正逆回転を切り替えることなくノズル２４を所定範囲で往復回転運動（往復回動）させることができる。第１運動変換部８６によって一度回転運動を往復直線運動に変換することで、第２運動変換部９１によって往復直線運動を回転運動に変換する際には自ずと往復回転運動となり、モータ８１の正逆回転を切り替えることなくノズル２４を所定範囲で往復回転運動（往復回動）させることができる。

（１７）第１運動変換部８６として往復スライダ・クランク機構を用いることで回転運動を往復直線運動に確実に変換できる。
なお、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特に言及していないが、駆動部２６（モータ４１）の回転速度を制御してノズル２４の回動速度（回転速度）を制御して光学面１１上における噴射軸線ＳＬの回動速度を変更する制御部を備える構成を採用してもよい。

例えば、光学面１１上における噴射軸線ＳＬ方向の距離が遠いほどノズル２４の回動速度を遅くするような制御例を採用してもよい。このような制御例を上記第１実施形態に適用した例を図１０に示す。

図１０に示すようにノズル２４の揺動範囲Ｈの中央と左端との間の地点Ｄ１と、揺動範囲Ｈの中央と左端との間の地点Ｄ２とが光学面１１内においてノズル２４から最も遠い距離に位置（光学面１１の下端円の左右両端部分を通る位置）となる。このように、ノズル２４の回動速度を光学面１１上における噴射軸線ＳＬ方向の距離が遠いほどノズル２４の回動速度を遅くするように駆動部２６（モータ４１）を制御することで、流体の届きにくいノズル２４からの距離が遠い部位に対する流体の噴射時間を増やすことができる。

また、光学面１１における噴射優先度を予め設定し、噴射優先度が高いほどノズル２４の回転速度を低くし、優先度が低いほどノズル２４の回動速度を高くする制御例を採用しても良い。優先度の設定方法はユーザが任意に変更したり、例えば車載センサ洗浄装置内の発光部や受光部の位置に応じて適宜設定する方法が考えられる。このように、噴射優先度が高い領域ほどノズル２４の回動速度を遅くするようにモータ４１を制御することで、優先度が高い部位に対して流体を噴射することができる。

・上記第２実施形態では、ノズル２４を挟んで左右両側に計２つの液体ノズル６１を設ける構成としたが、これに限らない。
液体ノズル６１を１つ又は３つ以上に変更してもよい。また、ノズル６１の配置はノズル２４を挟むような配置に限らず適宜変更可能である。例えばノズル２４の左右方向の一方側のみに複数設ける構成を採用してもよい。また、ノズル２４を挟むように液体ノズル６１を設けた場合にノズル２４の一方に設けた液体ノズル６１とノズル２４の他方に設けた液体ノズル６１とで個数が異なってもよい。

・上記第１及び第２実施形態では、可動ノズルとしてのノズル２４を１つ設ける構成としたが、複数設ける構成を採用してもよい。その一例を図１１に示す。
図１１に示すように、車載センサ洗浄装置２０は、３つのノズル２４を有する。ノズル２４は、流路切替部６５を介してポンプ２２から流体（空気）が供給される。例えば、流路切替部６５は、３つのノズル２４から順次流体が噴射されるようにポンプ２２と各ノズル２４間の流路を切り替えるものである。これによって、各ノズル２４から順次流体が噴射される。また、３つのノズル２４は、駆動部２６と連結されて回動されるようになっている。ここで、３つのノズル２４を回動する駆動部２６として、１つの駆動源（モータ４１）の駆動力を各ノズル２４に伝達してノズル２４を回動させるような構成を採用してもよい。

・上記第１及び第２実施形態では、可動ノズルとしてのノズル２４に単一の噴射口３２ａを設ける構成としたが、これに限らず、複数の噴射口を設ける構成を採用してもよい。複数の噴射口を有する一例として図１２～図１４を用いて説明する。

図１３に示すようにノズル２４（本体部３２）には、２つの噴射口３２ａ，３２ｂを有する。各噴射口３２ａ，３２ｂは、ノズル２４の周方向１８０度反対側に形成されている。

図１２～図１４に示すように、ノズル２４の本体部３２の周囲には、ノズル２４の周方向１８０度の範囲を覆う規制壁部７０が設けられる。規制壁部７０は、ノズル２４が回動中に２つの噴射口３２ａ，３２ｂのうちの１つと常時対向し、対向する噴射口３２ａ，３２ｂからの流体の噴射を規制するようになっている。そして、本例では、規制壁部７０によって覆われていない部分が光学面１１に対して流体を実際に噴射可能な範囲となっている。また、規制壁部７０による流体の噴射の規制範囲は、光学面１１に対する流体を噴射する領域外である。

このような構成とすることで、例えば図１４（ａ）～（ｄ）に示すようにノズル２４を一方向に回転させることで、２つの噴射口３２ａ，３２ｂの内の一方が外部に露出する状態となり流体を噴射可能となっている。また、前述したように、規制壁部７０によって覆われている箇所においては噴射口３２ａ，３２ｂからの流体の噴射が規制されるようになっている。ノズル２４の周囲に噴射口３２ａ，３２ｂからの流体の噴射を規制する規制壁部７０を設けることで、不要な箇所への流体の噴射を抑えることができる。そして、ノズル２４を一方向に回転させるだけで常時流体を噴射することができるため、ノズル２４の反転動作等が不要となる。このため、モータ４１の正逆回転を切り換えるといった煩雑な制御が不要となる。また、反転動作に伴う反転位置（モータ４１の回転数）を検出するためのセンサ等を設ける必要がない。

なお、規制壁部７０は、複数の噴射口３２ａ，３２ｂを設ける構成に限らず、単一の噴射口を設けるノズルに対しても適用してもよい。また、ノズルの回動方向は一方向だけでなく正逆回転させて往復揺動されるノズルに対して規制壁部７０を設ける構成を採用してもよい。また、上記の変形例では規制壁部７０をノズル２４の周方向１８０度の範囲を覆う構成としたが、その範囲は適宜変更可能である。

・上記第２実施形態では、ノズル２４から気体を噴射し、液体ノズル６１から液体（ウォッシャ液）を噴射する構成としたが、これらの組み合わせは適宜変更してもよい。つまり、回動するノズル２４から液体を噴射し、ノズル６１から気体を噴射する構成を採用してもよい。また、各ノズル２４，６１から液体のみを噴射させる構成や、各ノズル２４，６１から気体のみを噴射させる構成を採用してもよい。

・上記第１及び第２実施形態では、車載センサ洗浄装置２０を構成するノズルユニット２１（ノズル２４）を車載光学センサ１０の鉛直方向上側に設ける構成としたが、ノズルユニット２１を車載光学センサ１０の鉛直方向下側に設ける構成や、車載光学センサ１０と水平方向（左右方向）において隣接する構成を採用してもよい。

・上記第１及び第２実施形態では、ノズル２４を覆うノズルカバー５２を設ける構成としたが、カバー５２を省略した構成を採用してもよい。
・上記第１及び第２実施形態では、光学面１１を湾曲形状（湾曲面）としたが、これに限らず、例えば光学面１１を平面形状としてもよい。

・上記第１及び第２実施形態では、光学面１１と面一の湾曲形状をなす案内壁部５１を設ける構成としたが、これに限らない。光学面１１と案内壁部５１とが面一でない構成を採用してもよい。また、湾曲形状の光学面１１に対して案内壁部５１を平面形状としてもよい。また、案内壁部５１を省略した構成を採用してもよい。

・上記第１及び第２実施形態では、駆動部２６を１つのモータ４１と減速機構４２とで構成したが、これに限らない。例えば減速機構４２を省略する構成を採用してもよい。また、減速機構４２の構成、すなわちギヤ数や減速比は適宜変更可能である。

・上記第１及び第２実施形態では、駆動部２６のモータ４１の回転駆動力によりノズル２４を回動させる構成としたが、これに限らず、流体の供給によってノズル２４を回動（揺動）させる構成を採用してもよい。

・上記第２実施形態では、ノズル２４は、光学面１１から面直交方向に突出する突出量Ｌ１が液体ノズル６１の光学面１１から面直交方向に突出する突出量Ｌ２よりも小さい構成としたが、これに限らない。ノズル２４と液体ノズル６１の突出量Ｌ１，Ｌ２を同じとしてもよい。また、ノズル２４の突出量Ｌ１を液体ノズル６１の突出量Ｌ２よりも小さい構成を採用してもよい。

・上記第１及び第２実施形態では、ノズル２４の回動中心（中心軸線ＣＬ）に流体（空気）を導入可能な流路Ｐ２が設けられる構成としたが、これに限らず、ノズル２４の回動中心（中心軸線ＣＬ）から逸脱した位置に流路Ｐ２を設ける構成を採用してもよい。

・上記第３実施形態では、第１運動変換部８６として所謂往復スライダ・クランク機構を用いる構成としたが、これに限らない。例えば、図１９に示す構成や図２０及び図２１に示す構成を採用してもよい。

図１９に示すように、第１運動変換部は、減速部８３のウォームホイール８５ａと一体構成で該ウォームホイール８５ａと同軸上で一体回転するとともにウォームホイール８５ａよりも小径の小径ギア１０１と、小径ギア１０１と噛合されスライダ部材１０２とを備える。

小径ギア１０１は、２つのギア歯１０１ｂを有する歯部１０１ａを周方向に等間隔で計３つ設けて構成される。
スライダ部材１０２は、例えば筐体２３の一部を構成してモータ８１を収容するモータ収容部１０３と一体形成されたシリンダ１０３ａ内を往復動可能に支持されている。

スライダ部材１０２は、その一端側に前記歯部１０１ａのギア歯１０１ｂと噛合する歯部１０２ａが形成され、その他端側に前記ピニオンギア部９２と噛合する歯部１０２ｂが形成される。また、スライダ部材１０２の長手方向の途中位置であってシリンダ１０３ａ内に収容（挿通）された部位にはフランジ部１０２ｃが形成される。フランジ部１０２ｃとシリンダ１０３ａの底部１０３ｂとの間にはばね１０４が設けられ、シリンダ１０３ａの底部１０３ｂとは反対側の開口部１０３ｃに向けてフランジ部１０２ｃを付勢するようになっている。

ここで、例えば、モータ８１の出力軸８１ａが一方向に回転駆動すると、小径ギア１０１が一方向に回転する。このとき、スライダ部材１０２の歯部１０２ａと小径ギア１０１の歯部１０１ａとが噛合するとスライダ部材１０２が前記ばね１０４の付勢力に抗してばね１０４の付勢する方向と逆向きに移動する。そして、モータ８１の出力軸８１ａの回転が進み、スライダ部材１０２の歯部１０２ａと小径ギア１０１の歯部１０１ａとが噛合状態が解除されると、スライダ部材１０２はばね１０４の付勢力によってばね１０４の付勢する方向に移動する。このような動作を繰り返すことでスライダ部材１０２が往復直線運動することとなる。そして、スライダ部材１０２が往復直線運動すると、スライダ部材１０２の歯部１０２ｂと噛合するピニオンギア部９２が回転し、ノズル２４が回動する。

図２０及び図２１に示すように、ウォームホイール８５ａの軸方向端面１０５にばね１０７の一端を支持するばね支持部１０５ａを設け、筐体２３の一部を構成してモータ８１等を収容するモータ収容部１０６との間にばね１０７の他端を支持するばね支持部１０６ａを設けてばね１０７によってモータ８１による駆動方向とは逆方向に付勢力が生じるような構成となっている。また、ウォームホイール８５ａと一体構成で該ウォームホイール８５ａと同軸上で一体回転するとともにウォームホイール８５ａよりも小径の小径ギア１０８は、はす歯（ウォームホイール）で構成し、ノズル２４の円筒部３１に形成されたウォーム１０９と噛合する。このような構成とモータ８１の出力軸８１ａをばね１０７の付勢力に抗して一方向に回転駆動させることでノズル２４が一方向に回動し、モータ８１の動作を停止するとばね１０７の付勢力によってノズル２４が他方向に回動する。

・上記実施形態では、車載センサとして光学センサである車載光学センサ１０（例えばＬＩＤＡＲやカメラ）を採用したが、これに限らない。車載光学センサ１０以外の他の車載センサ（電波を用いるレーダー（例えばミリ波レーダー）やコーナー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。

・上記各実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

１０…車載光学センサ、１１…光学面（センシング面）、２０…車載センサ洗浄装置、２２…ポンプ、２４…ノズル（可動ノズル）、２６…駆動部、３２ａ，３２ｂ…噴射口、４１…モータ（駆動源）、４２…減速機構、５１…案内壁部、５２…ノズルカバー（カバー）、６０…車載センサ洗浄装置、６１…液体ノズル、６１ａ…噴射口、７０…規制壁部、８６…第１運動変換部（変換機構）、９１…第２運動変換部（変換機構）、Ｌ１，Ｌ２…突出量、Ｐ１，Ｐ２…流路、ＳＬ…噴射軸線。

Claims (20)

1. センシング面を備える車載光学センサのセンシング範囲外に配置されて、前記センシング面に対して流体を噴射する可動ノズルを備える車載センサ洗浄装置であって、
   前記可動ノズルは、筐体内に収容された駆動部の駆動力によって前記センシング面の面直交方向に沿って延びる回転軸を中心に前記筐体に対して回転可能になっており、
   前記駆動部は、回転駆動する駆動源と、該駆動源の駆動力を前記可動ノズル側に伝達する減速機構と、前記減速機構を介して伝達される前記駆動源の一方向への回転運動を往復回転運動に変換する変換機構とを有しており、
   前記変換機構は、前記駆動源の一方向への回転運動を往復直線運動に変換する第１運動変換部と、該第１運動変換部によって変換された往復直線運動を前記可動ノズルの前記回転軸を中心とする所定範囲の往復回転運動に変換する第２運動変換部とを有することを特徴とする車載センサ洗浄装置。
2. 請求項１に記載の車載センサ洗浄装置において、
   前記可動ノズルは、単一の噴射口を備えることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
3. 請求項１に記載の車載センサ洗浄装置において、
   前記可動ノズルは、複数の噴射口を備えることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
4. 請求項３に記載の車載センサ洗浄装置において、
   前記可動ノズルの周囲には、前記噴射口からの流体の噴射を規制する規制壁部を有することを特徴とする車載センサ洗浄装置。
5. 請求項４に記載の車載センサ洗浄装置において、
   前記規制壁部は、前記センシング面に対する流体を噴射する領域外において前記噴射口と対向して前記噴射口からの流体の噴射を規制することを特徴とする車載センサ洗浄装置。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の車載センサ洗浄装置において、
   前記センシング面は、凸状をなす湾曲面であり、
   前記可動ノズルから噴射される流体を前記センシング面に案内する案内壁部を有することを特徴とする車載センサ洗浄装置。
7. 請求項６に記載の車載センサ洗浄装置において、
   前記案内壁部は、前記センシング面と面一であることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の車載センサ洗浄装置において、
   前記可動ノズルから噴射される流体の噴射軸線を除いた範囲に、前記可動ノズルを覆うカバーが設けられていることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の車載センサ洗浄装置において、
   前記可動ノズルは、空気が噴射されるものであり、
   前記センシング面に対して液体を噴射する液体ノズルを更に備えることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
10. 請求項９に記載の車載センサ洗浄装置において、
    前記液体ノズルは、前記可動ノズルを挟んで両側に配置されていることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
11. 請求項９又は１０に記載の車載センサ洗浄装置において、
    前記可動ノズルは、前記センシング面から面直交方向に突出する突出量が前記液体ノズルの前記センシング面から面直交方向に突出する突出量よりも小さいことを特徴とする車載センサ洗浄装置。
12. 請求項１１に記載の車載センサ洗浄装置において、
    前記液体ノズルは、その噴射軸線が前記センシング面に対して交差するように構成されることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
13. 請求項１～１２のいずれか一項に記載の車載センサ洗浄装置において、
    前記駆動部並びに前記可動ノズルは、前記車載光学センサの鉛直方向上側に設けられることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
14. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の車載センサ洗浄装置において、
    前記駆動部の回転速度を制御して前記センシング面上における噴射軸線の回動速度を変更する制御部を備えることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
15. 請求項１４に記載の車載センサ洗浄装置において、
    前記制御部は、噴射優先度が高い領域ほど前記可動ノズルの回動速度を遅くするように前記駆動部を制御することを特徴とする車載センサ洗浄装置。
16. 請求項１４に記載の車載センサ洗浄装置において、
    前記制御部は、前記センシング面上における噴射軸線方向の距離が遠いほど前記可動ノズルの回動速度を遅くするように前記駆動部を制御することを特徴とする車載センサ洗浄装置。
17. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の車載センサ洗浄装置において、
    前記第１運動変換部は、前記駆動源の一方向への等速回転運動を往復直線運動に変換するものであり、
    前記駆動源の一方向への等速回転運動を往復直線運動に変換することで、前記可動ノズルの回転が逆方向に切り替わる位置であって該可動ノズルの往復回転運動の切り替わる位置で該可動ノズルの回転速度が最も遅く、前記可動ノズルから噴射される流体の噴射軸線が前記所定範囲の中央に位置する時に該可動ノズルの回転速度が最も速くなることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
18. 請求項１～１７のいずれか一項に記載の車載センサ洗浄装置において、
    前記第１運動変換部は、往復スライダ・クランク機構であることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
19. 請求項１～１８のいずれか一項に記載の車載センサ洗浄装置において、
    前記可動ノズルの回動中心に流体を導入可能な流路が設けられることを特徴とする車載センサ洗浄装置。
20. 請求項１～１９のいずれか一項に記載の車載センサ洗浄装置において、
    前記可動ノズルは、前記車載光学センサの鉛直方向上側に設けられており、
    前記可動ノズルが往復回転運動する前記回転軸を中心とする前記所定範囲は、前記回転軸の軸方向から見て該回転軸を中心点とした場合に該中心点と前記センシング面の上縁における両端とをそれぞれ結ぶ２直線が成す鈍角の角度範囲であることを特徴とする車載センサ洗浄装置。

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