JPWO2019172364A1 - 車両用のクリーナ付きセンサシステム - Google Patents

Abstract

車両Ｖの外部の情報を取得可能な外部センサ（２，３）と、リキッドクリーナ（３０）とエアクリーナ（１０，２０）とを含むクリーナユニット（４）と、車両（Ｖ）を制御する車両制御部（６）に外部センサ（２，３）の出力を出力し、かつ、車両制御部（６）の出力に応じてクリーナユニット（４）を制御する電子処理装置（５）と、を有し、外部センサ（２，３）と電子処理装置（５）とが一体化されている、車両用のクリーナ付きセンサシステム（１）が提供される。

Description

本発明は、車両用のクリーナ付きセンサシステムに関する。

近年、車両周囲の状況を撮影する車載カメラが搭載された車両が増えてきている。車載カメラは、撮像面であるレンズが雨や泥等で汚れてしまう場合がある。このため、レンズ上に付着した水滴等の異物を除去するために、車載カメラのレンズに洗浄液や圧縮空気等を吹き付けて異物を除去するクリーナが特許文献１に知られている。

例えば、特許文献１には、車載カメラの近傍に圧縮空気発生ユニットを設置し、圧縮空気発生ユニットの圧縮空気をノズルから噴射して車載カメラの前面ガラスに高圧の空気を吹き付けるようにすることで前面ガラスに付着した水滴を取り除く構成が提案されている。

日本国特開２００１−１７１４９１号公報

ところで、特許文献１においては、ワイパーを動作させると同時に車内スイッチを動作させて水や圧縮空気を前面ガラスに吹き付けている。車両の動作を制御するＥＣＵ（車両制御部）がワイパーの動作も制御しているため、クリーナも車両制御部に制御させることが合理的だと考えられる。しかし、このような構成のクリーナには改善の余地があることを見出した。
本発明は特許文献１とは異なる構成のクリーナ付きセンサシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面に係るクリーナ付きセンサシステムは、
車両の外部の情報を取得可能な外部センサと、
前記外部センサに向けて洗浄液を吐出可能なリキッドクリーナと、前記外部センサに向けて空気を吐出可能なエアクリーナと、を含むクリーナユニットと、
車両を制御する車両制御部に前記外部センサの出力を出力し、かつ、前記車両制御部の出力に応じて前記クリーナユニットを制御する電子処理装置と、を有し、
前記外部センサと前記電子処理装置とが一体化されている。

本発明によれば、特許文献１とは異なる構成のクリーナ付きセンサシステムが提供される。

本発明の実施形態に係るセンサシステムを備える車両の後部の斜視図である。 センサシステムを示す正面図である。 センサシステムを示す上面図である。 第一エアポンプの内部を示す模式図である。 第二エアポンプの分解斜視図である。 センサシステムのブロック図である。

本発明の実施形態に係る車両用のクリーナ付きセンサシステム１（以降、単にセンサシステム１と呼ぶ）を図面を用いて説明する。図１はセンサシステム１が取り付けられた車両Ｖを示す模式図である。図１に示すように、本実施形態のセンサシステム１は、車両Ｖの後方の情報を取得するリアカメラ２（外部センサ２，３の一例）およびバックカメラ３（外部センサ２，３の別の一例）を含む構成に適用されている。

図１に示すように、センサシステム１は、リアカメラ２と、バックカメラ３と、クリーナユニット４と、センサ制御部５とを有している。

リアカメラ２は、常時車両Ｖ後方の画像を取得する。リアカメラ２は常時、比較的広い画角で車両Ｖ後方の画像を取得する。例えば、後方から自車両Ｖを追い越そうとする他車両の有無を確認するためにリアカメラ２から出力される情報を用いることができる。

バックカメラ３は、車両Ｖの後退時に車両Ｖ後方の画像を取得する。バックカメラ３は後退時に自車両Ｖの近くの情報を取得する。例えば、駐車しようとする時など、自車両Ｖの近くの障害物の存在を確認するためにバックカメラ３から出力される情報を用いることができる。

クリーナユニット４は、リアカメラ２のレンズおよびバックカメラ３のレンズを洗浄する。クリーナユニット４は、第一エアクリーナ１０、第二エアクリーナ２０、リキッドクリーナ３０を有している。
第一エアクリーナ１０は動作時に瞬間的または断続的に高圧空気を洗浄対象に吐出する。例えば第一エアクリーナ１０はレンズに付着した埃を除去するために用いることができる。
第二エアクリーナ２０は動作時に連続的に空気を洗浄対象に吐出する。例えば第二エアクリーナ２０はレンズに埃が付着しないように連続的に作動させ続けるように構成することができる。
リキッドクリーナ３０は動作時に瞬間的または断続的に洗浄液を洗浄対象に吐出する。例えばリキッドクリーナ３０は、泥などの重量の大きい汚れを洗浄対象から除去するために用いることができる。
第一エアクリーナ１０、第二エアクリーナ２０、リキッドクリーナ３０は組み合わせて動作させることができる。例えばリキッドクリーナ３０を作動させた後に第二エアクリーナ２０を作動させることができる。

これらリアカメラ２と、バックカメラ３と、第一エアクリーナ１０と、第二エアクリーナ２０と、リキッドクリーナ３０のノズルと、センサ制御部５は共通の取付部材７に取り付けられて一体化されている。

図２は、取付部材７の正面図（センサシステム１が取り付けられた車両の後方から見た図）である。図２に示すように、リアカメラ２のレンズは後方に向けて露出されている。また、バックカメラ３のレンズも後方に向けて露出されている。各々のレンズの上方近傍にはノズル部４１，４２が設けられている。

図３は、取付部材７の上方から見た模式図（センサシステム１が取り付けられた車両Ｖの上方から見た模式図）である。図３に示すように、第一エアクリーナ１０は、第一高圧空気生成部１１と、第一リア用ノズル１２と、第一高圧空気生成部１１から第一リア用ノズル１２へ空気を導く管路と、第一バック用ノズル１３と、第一高圧空気生成部１１から第一バック用ノズル１３へ空気を導く管路と、を有している。

第二エアクリーナ２０は、第二高圧空気生成部２１と、第二リア用ノズル２２と、第二高圧空気生成部２１から第二リア用ノズル２２へ空気を導く管路と、第二バック用ノズル２３と、第二高圧空気生成部２１から第二バック用ノズル２３へ空気を導く管路と、を有している。なお図示の構成では第二高圧空気生成部２１から第二リア用ノズル２２へ空気を導く管路と、第二高圧空気生成部２１から第二バック用ノズル２３へ空気を導く管路との一部が共通化されている。

リキッドクリーナ３０は、第三ポンプ３１と、第三リア用ノズル３２と、第三ポンプ３１から第三リア用ノズル３２へ空気を導く管路と、第三バック用ノズル３３と、第三ポンプ３１から第三バック用ノズル３３へ空気を導く管路と、洗浄液を貯留するタンク３４と、を有している。なお図示の構成では第三ポンプ３１から第三リア用ノズル３２へ空気を導く管路と、第三ポンプ３１から第三バック用ノズル３３へ空気を導く管路との大部分が共通化されている。

第一リア用ノズル１２、第二リア用ノズル２２、第三リア用ノズル３２はまとめてリア用ノズル部４１に収容されている。第一バック用ノズル１３、第二バック用ノズル２３、第三バック用ノズル３３はまとめてバック用ノズル部４２に収容されている。

図４は、第一高圧空気生成部１１の内部の様子を示す模式図である。
第一高圧空気生成部１１は、第一ハウジング６１と、第一モータ６２と、一対のポンプ室６３と、それぞれのポンプ室６３に設けられたピストン６４と、それぞれのピストン６４に設けられた付勢手段６５と、動力伝達機構６６と、を備えている。付勢手段６５は、ポンプ室６３の内部容積が小さくなる方向へピストン６４を付勢している。動力伝達機構６６は、第一モータ６２の出力軸の回転動作をピストン６４の往復運動に変換する機構である。動力伝達機構６６は、出力軸に固定されたウォームギヤ６７と、ウォームギヤ６７に噛み合う歯車６８と、歯車６８と同軸に回転する欠歯歯車６９とを有している。

第一モータ６２の出力軸が回転すると、動力伝達機構６６はポンプ室６３の内部容積が大きくなる方向へピストン６４を変位させる。このときに、第一モータ６２は付勢手段６５の付勢力に抗って付勢力の反対方向へピストン６４を変位させる。ピストン６４の変位量が一定の大きさとなると、欠歯歯車６９とピストン６４との係合が外れて動力伝達機構６６はピストン６４へ動力を伝達しなくなる。すると、付勢手段６５の弾性復元力がピストン６４に作用し、ピストン６４は勢いよくポンプ室６３の内部容積を小さくする方向へ変位し、それぞれのポンプ室６３から高圧の空気がそれぞれの管路へ送り出される。

図５は、第二高圧空気生成部２１の一部の分解斜視図である。図５に示すように、高圧空気生成部２１は、モータケース７１と、第二モータ７２と、第二ハウジング７３と、羽根車７４を有している。第二エアクリーナ２０はいわゆるブロアである。第二ハウジング７３の内部に羽根車７４が回転可能に設けられている。第二ハウジング７３の内部に管路が形成されている。羽根車７４は第二モータ７２の出力軸に固定されている。第二モータ７２を駆動すると羽根車７４が回転し、羽根車７４により送られた空気が第二ハウジング７３の内部の管路に送り出される。

リキッドクリーナ３０については公知の洗浄液を吐出するクリーナを流用できるため、詳細な説明は省略する。第三ポンプ３１がタンク３４に貯留された洗浄液を送り出して第三リア用ノズル３２および第三バック用ノズル３３から洗浄液を吐出させる。

図３に戻り、センサ制御部５（電子処理装置）は、第一高圧空気生成部１１、第一リア用ノズル１２、第一バック用ノズル１３、第二高圧空気生成部２１、第二リア用ノズル２２、第二バック用ノズル２３、第三リア用ノズル３２、第三バック用ノズル３３、リアカメラ２、バックカメラ３とともに取付部材７に固定され、センサ制御部５はこれらの部材と一体化されている。なお、図１においては分かりやすく描くためにセンサ制御部５を取付部材７から取り外した状態で描いている。

第一エアクリーナ１０の第一モータ６２、第二エアクリーナ２９の第二モータ７２、リキッドクリーナ３０の第三ポンプ３１、リアカメラ２の撮像素子２ａ、バックカメラ３の撮像素子３ａはそれぞれセンサ制御部５に接続されている。またセンサ制御部５は車両制御部６にも接続されている。センサ制御部５は、リアカメラ２とバックカメラ３から出力された信号を車両制御部６に出力する。また、センサ制御部５は、車両制御部６からの出力に応じて第一エアクリーナ１０の第一モータ６２、第二エアクリーナ２０の第二モータ７２、リキッドクリーナ３０の第三ポンプ３１の動作をそれぞれ制御する。

図６は、本実施形態に係るクリーナ付きセンサシステム１のブロック図である。図６に示すように、センサ制御部５は、画像処理部５１と、クリーナ制御部５２とを備えている。

画像処理部５１は、リアカメラ２およびバックカメラ３の出力を車両制御部６に出力する。
リアカメラ２およびバックカメラ３の出力とは、例えばリアカメラ２およびバックカメラ３の撮像素子２ａ，３ａから出力されたアナログ信号である。画像処理部５１は、該アナログ信号を取得してデジタル信号に変換して車両制御部６に出力する。
あるいは、リアカメラ２およびバックカメラ３の出力とは、例えば撮像素子２ａ，３ａから出力されたアナログ信号がＡ／Ｄコンバータによって変換されたデジタル信号である。画像処理部５１は、該デジタル信号（例えばＲＡＷデータ）を取得し、該デジタル信号をよりデータ量の小さい形式のデジタル信号（例えばＪＰＥＧデータやＭＰＥＧデータ）に変換して車両制御部６に出力する。

クリーナ制御部５２は、第一モータ６２、第二モータ７２、第三ポンプ３１を制御する。クリーナ制御部５２は、車両制御部６から出力される信号に応じて第一モータ６２、第二モータ７２、第三ポンプ３１を制御する。例えば車両制御部６から第一エアクリーナ１０を作動させる信号が入力されたときに、クリーナ制御部５２は第一モータ６２に所定の電力を供給する。
クリーナ制御部５２は、各々のモータに電力を供給するように構成してもよいし、各々のモータに供給する電力を示す指令値をモータの近傍に設けられた電子回路に出力するように構成してもよい。

あるいは画像処理部５１やクリーナ制御部５２は、リアカメラ２やバックカメラ３から取得した信号あるいは画像処理を施した信号に基づいて、カメラ２，３に汚れが付着しているか否かを検出可能なように構成されていてもよい。例えば画像処理部５１またはクリーナ制御部５２は、所定期間継続して同じ領域の画素が同じ強度の信号を出力している場合、該領域に対応するレンズに汚れが付着していると判定するように構成することができる。

クリーナ制御部５２は、画像処理部５１から出力される信号に応じて第一モータ６２、第二モータ７２、第三ポンプ３１を制御するように構成してもよい。例えば画像処理部５１が画像処理を施した信号からリアカメラ２やバックカメラ３の汚れを検出可能に構成されている場合、画像処理部５１が汚れを検出したときにクリーナ制御部５２は第三ポンプ３１に所定の電力を供給し、さらに第一モータ６２に所定の電力を供給するように構成してもよい。あるいは汚れの大きさに応じて第三ポンプ３１に供給する電力の大きさを算出し、該大きさの電力を第三ポンプ３１に供給するように構成してもよい。

あるいはクリーナ制御部５２は、車両制御部６から出力される信号に応じてクリーナユニット４の動作モードを変更するように構成してもよい。例えば車両制御部６が出力する車速に応じて、断続的に三回洗浄液を吐出するモードと、断続的に五回洗浄液を吐出するモードとを切り換えるように構成されていてもよい。

なお、センサ制御部５はカメラ制御部５３を備えていてもよい。カメラ制御部５３は、リアカメラ２およびバックカメラ３を制御する。例えばカメラ制御部５３は、車両制御部６から出力される車速を表す信号に応じてリアカメラ２のフレームレートを変更する。あるいはカメラ制御部５３は、車両制御部６から出力される周囲の明るさを表す信号に応じてバックカメラ３のシャッタ速度を変更する。

センサ制御部５は、単一の電子回路で構成してもよい。あるいは、クリーナ制御部５２として機能する電子回路と、画像処理部５１として機能する電子回路とが共通のケーシングの内部に納められた構成としてもよい。あるいは、それぞれクリーナ制御部５２と画像処理部５１として機能する電子回路が、共通の基板上に搭載された構成としてもよい。

本実施形態に係るセンサシステム１によれば、外部センサ２，３の出力を車両制御部６に出力し、かつ、車両制御部６の出力に応じてクリーナユニット４を制御するセンサ制御部５が、外部センサ２，３と一体化されている。外部センサ２，３と、外部センサ２，３を洗浄するクリーナユニット４は互いに近い位置に設けられている。本実施形態のように、クリーナユニット４を制御するセンサ制御部５が外部センサ２，３と一体化されていると、外部センサ２，３とセンサ制御部５も互いに近い位置に設けられているため、クリーナユニット４とセンサ制御部５の間の配線も短くしやすい。本実施形態においては、少なくとも第一モータ６２とセンサ制御部５との間の配線は、車両制御部６とセンサ制御部５との間の配線よりも短くすることができる。また、第二モータ７２とセンサ制御部５との間の配線は、車両制御部６とセンサ制御部５との間の配線よりも短くすることができる。
本実施形態とは異なり、車両制御部がクリーナユニットを制御する場合には、車両制御部と各々のクリーナユニットとの間を配線する必要があり、全ての配線の合計の長さが長くなってしまう。このような構成と比べて、本実施形態のセンサシステム１によれば、全ての配線の合計の長さを短くしやすい。

さらに本実施形態と異なり、それぞれクリーナ制御部と画像処理部として機能する電子回路が分散されて設けられている場合には、それぞれの電子回路を防水カバーで保護することがあり、センサシステム全体として大型化しやすい。しかし本実施形態によれば、クリーナ制御部５２、画像処理部５１、カメラ制御部５３として機能する電子回路がまとめてセンサ制御部５として構成されているため、防水カバーで保護してもセンサシステム１全体が大型化しにくい。

＜種々の変形例＞
なお上述した実施形態では、外部センサとセンサ制御部とが共通の取付部材に取り付けられて両者が一体化された構成を説明したが、本発明はこれに限られない。外部センサのハウジングの内部にセンサ制御部が設けられていてもよい。外部センサのハウジングにセンサ制御部が一体的に設けられた構成としてもよい。

また、上述した実施形態では外部センサとしてリアカメラ、バックカメラを適用した例を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、外部センサとして、自車両の前方の情報を取得する前カメラ、自車両の右方の情報を取得する右カメラ、自車両の左方の情報を取得する左カメラ、自車両の前方の情報を取得する前ＬｉＤＡＲ、自車両の右方の情報を取得する右ＬｉＤＡＲ、自車両の左方の情報を取得する左ＬｉＤＡＲ、自車両の後方の情報を取得する後ＬｉＤＡＲ、自車両の前方の情報を取得する前レーダ、自車両の右方の情報を取得する右レーダ、自車両の左方の情報を取得する左レーダ、自車両の後方の情報を取得する後レーダ、などを適用することができる。
ＬｉＤＡＲは、一般にその前方に非可視光を出射し、出射光と戻り光とに基づいて、物体までの距離、物体の形状、物体の材質などの情報を取得するセンサである。ＬｉＤＡＲは一般に、赤外線または近赤外線を出射する発光部と、これを受光する受光部と、赤外線または近赤外線のみを透過させるフィルターと、光を透過させる透明カバーと、これらを収容するハウジングを備えている。ＬｉＤＡＲは他にレンズと、レンズを保護するカバーを備えていてもよい。透明カバーとフィルター、レンズなどが一体となっている場合もある。
上述した実施形態では、クリーナユニットはカメラのレンズを洗浄する例を説明したが、クリーナユニットは、透明カバーやフィルターなどを洗浄するように構成してもよい。
またセンサシステムは前カメラと前ＬｉＤＡＲなど、動作原理の異なる二つ以上の外部センサを備えるように構成してもよい。

なお、上記実施形態においては第一高圧空気生成部、第二高圧空気生成部、第三ポンプから送られる空気および洗浄液はリアカメラのレンズとバックカメラのレンズの両方に吐出される構成を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば各々の管路に電磁弁などを設けて、弁の開閉によって第一高圧空気生成部の作動中にリアカメラのレンズにのみ空気を吐出させ、バックカメラのレンズに空気を吐出させないように構成してもよい。
あるいは、リアカメラにのみ空気を送りバックカメラに空気を送らないように構成されたリア用エアクリーナと、バックカメラにのみ空気を送りリアカメラに空気を送らないように構成されたバック用エアクリーナとをそれぞれ備える構成としてもよい。

上述した実施形態では、容積式の第一エアクリーナ、非容積式のブロアを第二エアクリーナとして採用した例を説明したが、本発明はこれらに限られない。エアクリーナとして上述した実施形態の構成以外の構成の公知のポンプ、コンプレッサ、ブロアを採用できる。また、上述した実施形態ではセンサシステムが二つのエアクリーナを備えた例を説明したが、本発明はこれに限られない。センサシステムは単一のエアクリーナを備えていてもよいし、三つ以上のエアクリーナを備えていてもよい。

本出願は、2018年3月7日出願の日本特許出願（特願2018-041039）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明によれば、特許文献１とは異なる構成のクリーナ付きセンサシステムが提供される。

１ クリーナ付きセンサシステム
２ リアカメラ（外部センサ）
２ａ，３ａ 撮像素子
３ バックカメラ（外部センサ）
４ クリーナユニット
５ センサ制御部（電子処理装置）
６ 車両制御部
７ 取付部材
１０ 第一エアクリーナ
１１ 第一高圧空気生成部
１２ 第一リア用ノズル
１３ 第一バック用ノズル
２０ 第二エアクリーナ
２１ 第二高圧空気生成部
２２ 第二リア用ノズル
２３ 第二バック用ノズル
３０ リキッドクリーナ
３１ 第三ポンプ
３２ 第三リア用ノズル
３３ 第三バック用ノズル
３４ タンク
４１ リア用ノズル部
４２ バック用ノズル部
５１ 画像処理部
５２ クリーナ制御部
５３ カメラ制御部
６１ 第一ハウジング
６２ 第一モータ
６３ ポンプ室
６４ ピストン
６５ 付勢手段
６６ 動力伝達機構
６７ ウォームギヤ
６８ 歯車
６９ 欠歯歯車
７１ モータケース
７２ 第二モータ
７３ 第二ハウジング
７４ 羽根車
Ｖ 車両

Claims (7)

1. 車両の外部の情報を取得可能な外部センサと、
   前記外部センサに向けて洗浄液を吐出可能なリキッドクリーナと、前記外部センサに向けて空気を吐出可能なエアクリーナと、を含むクリーナユニットと、
   車両を制御する車両制御部に前記外部センサの出力を出力し、かつ、前記車両制御部の出力に応じて前記クリーナユニットを制御する電子処理装置と、を有し、
   前記外部センサと前記電子処理装置とが一体化されている、車両用のクリーナ付きセンサシステム。
2. 前記外部センサと前記電子処理装置は共通の取付部材に取り付けられて一体化されている、請求項１に記載のクリーナ付きセンサシステム。
3. 前記外部センサと前記電子処理装置とを結ぶ配線が、前記車両制御部と前記電子処理装置とを結ぶ配線より短い、請求項１に記載のクリーナ付きセンサシステム。
4. 前記電子処理装置は、前記リキッドクリーナを動作させた後に前記エアクリーナを作動させるように構成されている、請求項１に記載のクリーナ付きセンサシステム。
5. 前記電子処理装置は、前記車両制御部の出力に応じて前記クリーナユニットを作動させる、請求項１に記載のクリーナ付きセンサシステム。
6. 前記電子処理装置は、前記車両制御部の出力に応じて前記クリーナユニットの動作モードを異ならせる、請求項１に記載のクリーナ付きセンサシステム。
7. 前記クリーナユニットの少なくとも一部と前記外部センサと前記電子処理装置とが一体化されている、請求項１に記載のクリーナ付きセンサシステム。

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