KR102456483B1 - 광학 또는 광전자 디바이스의 투명한 커버를 세정하기 위한 세정 디바이스 - Google Patents

광학 또는 광전자 디바이스의 투명한 커버를 세정하기 위한 세정 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 유체 세정제로 광학 또는 광전자 디바이스 (3) 의 투명한 요소 (2) 를 세정하기 위한 세정 디바이스 (1) 에 관한 것으로, 본 세정 디바이스는 상기 광학 또는 광전자 디바이스 (3) 가 내부에 배치된 하우징 (4) 을 포함하고, 하우징 (4) 에 배치된 적어도 하나의 유체 입구 (5) 및 유체 입구 (5) 로부터 공급받는 적어도 하나의 노즐 (7) 을 가지며, 노즐 (7) 은 투명한 요소 (2) 상으로 세정제 제트 (6) 를 지향시키도록 구성되고, 세정제 제트 (6) 의 제트 방향은 투명한 요소 (2) 의 광학 축선 (9) 에 대하여 실질적으로 횡방향으로 제공된다. 세정액을 적게 소비하면서 세정 성능을 향상시키기 위해, 본 발명에 따르면, 유체 입구 (5) 는 유압 채널 (8) 로부터 세정액이 그리고 공압 채널 (10) 로부터 압축 공기가 관류하도록 구성되고, 유압 채널 (8) 은 유압 체크 밸브 (11) 를 구비하고, 공압 채널 (10) 은 공압 체크 밸브 (12) 를 구비하며, 체크 밸브들 (11, 12) 은 채널들 (8, 10) 을 노즐 (7) 의 방향으로 개방하고 반대 방향으로 차단하는 것이 제안된다.

Description

광학 또는 광전자 디바이스의 투명한 커버를 세정하기 위한 세정 디바이스
본 발명은 광학 또는 광전자 디바이스의 투명한 요소, 특히 카메라 렌즈를 세정하기 위한 세정 디바이스, 및 광학 또는 광전자 장치를 갖는 하나 이상의 세정 디바이스를 포함하는, 차량에 배치하기 위한 광학 검출 시스템에 관한 것이다.
센서를 갖는 보조 시스템은 오늘날 자동차에 점점 더 많이 설치되고 있으며, 차량의 주변을 항상 신뢰 가능하게 검출하고 모니터링하면서 차량을 운전할 때 차량 사용자를 보조하기 위한 것이다.
이를 위해, 이러한 보조 시스템은 특히 카메라와 같은 광학 또는 광전자 디바이스를 포함하지만, 차량의 외부에 장착되는 레이저-기반 또는 적외선 센서도 포함한다. 이러한 디바이스의 기본 기능은 다양하며, 예를 들어 차량에서 볼 수 없는 영역을 디스플레이 및 주차 보조 장치에 보여주는 것과 같은 간단한 보조 기능부터 자율 및 완전 자동화 운전 기능을 위한 입력 데이터의 제공에 이르기까지 다양한 범위를 포함한다.
이러한 디바이스는 사용 상황에 따라 빛을 제한없이 또는 특정 제한된 파 범위에서 투과시키는 렌즈 또는 커버와 같은 투명한 요소를 구비한다. 상기 유형의 투명한 요소는, 예를 들어 이른바 어안 (fisheye) 카메라 렌즈의 방식으로, 예를 들어 카메라에 대한 특히 넓은 검출 범위를 허용하기 위해 종종 외향 볼록하거나 돔 형태이다. 또한, 상기 유형의 투명한 요소는 기능상의 이유로 차량 외부에 배치되므로, 오염 및 외부 날씨 영향에 노출되어, 기능성을 보장하기 위해, 필요에 따라 세정되어야 한다.
예를 들어, DE 10 2015 217 546 B3 은 일반적인 세척 디바이스를 개시하고 있다. 투명한 커버는 이 경우 디지털 카메라의 렌즈이다. 렌즈는, 주변에 걸쳐 분포되고 충돌 노즐로서 설계된 3 개의 노즐로부터의 세정제와, 광학 축선에 횡방향으로 충돌한다.
빈번한 세정 간격은 탑재하여 운반되어야 하는 제한된 공급으로부터 세정액의 상응하게 많은 소비를 초래한다. 재충전 간격을 길게 하기 위해서는, 큰 저장소가 제공되어야 하는데, 이는 공간 활용, 무게 및 비용에 단점이 있다.
오염 외에도, 카메라 렌즈 상의 단순한 물방울에 의해 카메라 이미지의 원하지 않는 광학 왜곡이 또한 야기될 수 있다.
이러한 배경에 대하여, 본 발명의 목적은 사용되는 광학 또는 광전자 디바이스의 이용 가능성 및 기능 보증을, 세정액의 적은 사용으로 모든 기상 조건 및 작동 상태에서 증가되게 그리고 가능한 한 항상 보장되게 할 수 있는 개선된 세정 디바이스를 제공하는 것이다.
상기 목적은 주된 청구항의 특징들에 의해 달성된다. 본 발명의 개선예들 및 다양한 대표적인 실시형태들은 종속 청구항들 및 이하의 설명과 도면으로부터 드러날 것이다.
본 발명에 따르면, 유체 입구는 유압 채널로부터 세정액이 그리고 공압 채널로부터 압축 공기가 관류하도록 구성된다. 여기서, 유압 채널은 유압 체크 밸브를 구비하고, 공압 채널은 공압 체크 밸브를 구비하며, 이 체크 밸브들은 채널들을 노즐의 방향으로 개방하고 반대 방향으로 차단한다.
이런 식으로, 특히 간단한 방식으로 개별 작동 및 환경 조건에 최적으로 조정된 세정 전략이 오로지 압축 공기, 세정액 또는 이 둘의 혼합물로 구현될 수 있다. 세정 유체로서, 대기에서 자유롭게 얻을 수 있으므로 무제한의 양으로 얻을 수 있는 공기의 사용을 통해, 세정 유체를 사용한 세정 사이클이 훨씬 더 희귀해지며, 차량의 설치 위치에 따라 전혀 불필요하게 될 수도 있다. 세정액의 소비는 전체적으로 감소된다. 더 작은 세정 유체 저장소 덕분에 구조적 공간, 중량 및 비용이 절감된다.
여기서, 세정 디바이스는 차량의 다른 설치 위치에 보편적으로 사용될 수 있는 통합 구조 유닛으로서 채널 및 셧오프 밸브, 광학 또는 광전자 디바이스와 함께 구현될 수 있다. 차량의 로지스틱스 (logistics) 및 최종 조립이 단순화된다.
본 발명의 바람직한 개선예에 따르면, 투명한 요소는 외향 돔 형태이다. 여기서, 코안다 효과를 활용할 목적으로, 세정제 제트는 실질적으로 투명한 요소의 반경방향 외측 에지 상으로 지향하게 된다. 여기서 세정제 제트가 편평한 제트 (flat jet) 로서 형성되어, 실질적으로 광학 축선에 대해 직교하는 평면에서 전파하는 것이 특히 유리하다.
이런 식으로, 투명한 요소의 전체 표면이 비교적 낮은 압력 및 감소된 유체 요건으로 효과적인 방식으로 세척 및 세정된다. 노즐은 특히 단순하며 편평한 충돌 노즐로서 설계될 수 있다. 구조의 단순화 외에도, 햅틱스 (haptics) 또는 차량의 외부 표면의 외관 (예컨대, 도어 또는 테일게이트 핸들에 설치하는 경우) 은 거의 영향을 받지 않는다. 세정액의 소비가 또한 감소된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 유압 채널에서의 세정액의 작동 압력은 공압 채널에서의 압축 공기의 작동 압력보다 더 크게 되도록 제공된다.
세정액의 비교적 높은 압력으로 인해, 필요에 따라, 예컨대 압축 공기에 의한 세정 효과가 불충분하다면, 간단히 유압 채널을 개방함으로써 압축 공기는 언제든지 무시될 수 있다. 따라서, 제한된 세정액 공급은 특히 절약해서 소비될 수 있다. 추가적인 셧오프 및 제어 디바이스는 생략될 수 있다.
바람직하게는, 공압 채널에서의 압축 공기의 작동 압력은 0.8 bar 와 1.2 bar 사이의 범위 내에, 특히 약 1 bar 이도록 제공될 수 있다. 이런 식으로, 효과적이며 저렴한 압축 공기 생성, 공압 채널 및 라인을 위한 간단한 재료 및 양호한 세척 결과 사이의 최적의 타협을 실현할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 공압 체크 밸브는 공기 유동의 관류의 목표 제어를 위해 전기적으로 제어되도록 설계될 수 있다.
따라서, 예를 들어, 복수의 세정 디바이스들을 포함하며 단일의 공통 압축 공기 발생기를 구비하는 연결된 세정 시스템 내의 개별 세정 디바이스에 대한 요구에 따라 공기 공급이 특히 효과적인 방식으로 조정되는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 압축 공기 발생기의 작동 상태와 관계없이 공기 유동의 특히 민감한 요구-의존적 조절이 가능하도록, 유체 입구에 들어가는 압축 공기량의 제어된 변화를 위한 정량주입 (dosing) 밸브가 공압 채널에 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 압축 공기는 유체 입구에 연속 유동 방식으로 공급된다. 따라서, 실현될 수 있는 공기로의 영구적인 플러싱에 의해, 투명한 요소의 오염이 방지될 수 있다. 이는 기본적으로 상기 투명한 요소의 표면 상으로 먼지가 덜 전달되고, 작은 먼지 입자 및 물방울이 즉시 제거되는 경우이다. 이런 식으로, 세정액에 의한 더 적은 세정 간격이 요구되고, 저장소의 부피가 감소될 수 있다.
유사하게, 본 발명에 따르면, 압축 공기는 유체 입구에 맥동 버스트 (pulsed bursts) 방식으로 공급될 수 있다. 생성될 수 있는 공기의 버스트로, 세정액의 사용없이 물방울 및 더 큰 먼지 입자가 제거될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 적어도 하나, 바람직하게는 복수의 세정 디바이스를 포함하는, 차량에 배치하기 위한 광학 검출 시스템에 관한 것이다.
이하에서, 본 발명은 본 발명에 따라 개선된 카메라 렌즈용 세정 디바이스의, 도 1 에 요약된 형태로 도시된 예시적인 실시형태를 참조하여 예로써 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따라 개선된 카메라 렌즈용 세정 디바이스의 예시적인 실시형태를 요약된 형태로 도시한다.
카메라 렌즈 형태의 투명한 요소 (2) 를 갖는 카메라로서 설계된 광학 디바이스 (3) 가 세정 디바이스 (1) 의 하우징 (4) 에 배치된다. 전기 인터페이스 (16) 가 광학 디바이스 (3) 를 하나 이상의 전기 공급 디바이스 및 전자 제어 유닛 (도시 안 됨) 에 연결하는 역할을 한다. 투명한 요소 (2) 는 외향 돔형이고, 광학 축선 (9) 을 갖는다.
유체 입구 (5) 가 단일 노즐 (7) 에 세정 유체를 공급하는 역할을 한다. 본 발명 내에서, 다수의 노즐 (7) 의 사용은 언제든지 허용된다.
노즐 (7) 은 디플렉터 또는 충돌 노즐로서 설계된다. 상기 노즐은 광학 축선 (9) 에 대해 실질적으로 직교하는 평면에서, 상기 축선에 대해 횡방향으로 전파되는 편평한 세정제 제트 (6) 를 형성한다. 여기서, 세정제 제트 (6) 는 투명한 요소 (2) 에 대략 그의 반경방향 외측 에지 (13) 에서 충돌하도록 정렬된다.
여기서, 유체 역학 분야에서 코안다 효과로서 알려진 유체 유동 특징은 볼록한 표면의 과정을 따르도록 활용된다. 코안다 효과로 인해, 세정제 제트 (6) 는 투명한 요소 (2) 의 돔형 표면을 감싸고, 상기 표면을 떼어내거나 리바운드되기 보다는 상기 표면을 완전히 세정한다.
노즐 (7) 의 반대편 단부에서, 유체 입구 (5) 는 유압 채널 (8) 및 공압 채널 (10) 에 연결된다.
유압 채널 (8) 로부터, 유체 입구 (5) 는 전기 구동 펌프 (17) 에 의해 저장소 (도시 안 됨) 로부터 운반되는 세정액을 공급받는다.
공압 채널 (10) 로부터, 유체 입구 (5) 는 압축 공기를 공급받는데, 이는 본 발명에 따른 설계에 따라, 도시된 바와 같이 별개로 연관된 압축 공기 발생기 (18) 에서 발생되거나 또는 예컨대 차량 환기 시스템, 압축 공기 용기, 서스펜션 시스템 압축기 등과 같은 다른 기존 소스로부터 픽오프 (pick off) 된다.
작동 상태에 따라, 유체 입구 (5) 는 오로지 세정액, 압축 공기 또는 이 둘의 혼합물이 관류할 수 있다.
본 발명에 있어서, 2 개의 채널 (8, 10) 이 공통 구성요소에서 서로 옆에 형성되는지 또는 적절한 연결 피이스 (15), 예를 들어 Y-피이스를 통해 유체 입구 (5) 에 개별적인 별도 라인으로서 연결되는지는 여기서 무의미하다. 그러나, 2 개의 체크 밸브 (11, 12) 가 유체 입구 (5) 및 채널 (8, 10) 의 인접한 부분과 함께 하우징 (4) 에 통합되도록 제공된다면, 조립 측면에서 특히 유리하고 효율적이다.
유압 채널 (8) 및 공압 채널 (10) 에서, 각각의 경우에 하나의 체크 밸브 (11, 12) 가 개별 채널이 관류 방향 (19, 19') 에 반대로 셧오프될 수 있는 방식으로 설치된다.
본 발명에 따른 실시형태에 따라, 체크 밸브 (11, 12) 는 간단한 체크 밸브로서 또는 전기적으로 또는 전자기적으로 제어 가능한 체크 밸브로서 설계될 수 있으며, 이는 관련된 제어 라인 (20, 20') 을 통해 작동될 수 있고, 따라서 개별 세정액 또는 공기 유동은 목표 방식으로 조절될 수 있다.
선택적으로, 정량주입 밸브 (17) 가 공압 채널 (10) 에 사용될 수 있고, 이 정량주입 밸브로, 유체 입구 내로 유입되는 공기 유동이 제어 가능한 체크 밸브 (12) 에 추가하여 또는 대신에 조절될 수 있다. 여기서, 정량주입 밸브 (17) 는 예를 들어 전기적으로 제어 가능한 셧오프 또는 스로틀 밸브로서 설계될 수 있다.
세정액 공급의 목표한 중단 및 공압 체크 밸브 (12) 의 개방으로, 유체 입구는 오로지 압축 공기가 관류한다. 약 0.8 내지 1.2 bar 의 압력 범위, 바람직하게는 ~1 bar 의 공기 압력이 여기서 의도된 목적에 특히 적합한 것으로 입증되었다. 압축 공기 발생기 (18) 및 공압 체크 밸브 (12) 의 대응하는 설계를 통해 압력의 제한이 실현될 수 있다.
여기서, 공기 유동은 필요에 따라 상이한 방식으로, 예를 들어 연속적인 방식으로 또는 맥동 버스트로 또는 일부 다른 조절로 전달될 수 있다. 실시형태에 따라, 압축 공기 발생기 (18), 공압 체크 밸브 (12) 또는 정량주입 밸브 (17) 의 제어를 통해 조절이 실현될 수 있다.
투명한 요소 (2) 는 압축 공기의 연속 배출의 경우에 공기 유동에 의해 영구적으로 세척되고, 맥동 배출의 경우에 개별적인 공기 버스트와 충돌한다.
본 발명에 따르면, 유압 채널 (8) 에서의 세정액의 압력은 예를 들어 펌프 (17) 의 대응하는 설계를 통해 공압 채널 (10) 의 공기 압력보다 더 높게 되도록 구성되어야 한다. 이런 식으로, 노즐 (7) 은 펌프 (17) 의 제어 또는 유압 체크 밸브 (11) 의 제어된 개방을 통해 세정액을 항상 공급받을 수 있다. 여기서, 공기 유동은 비교적 낮은 고유 압력으로 인해 단순히 중첩되거나 무시된다. 여기서, 체크 밸브 (12) 가 폐쇄되고, 따라서 공압 채널 (10) 내로의 세정액의 유입이 방지된다.
1 세정 디바이스
2 투명한 요소
3 광학 또는 광전자 디바이스
4 하우징
5 유체 입구
6 세정제 제트
7 노즐
8 유압 채널
9 광학 축선
10 공압 채널
11 유압 체크 밸브
12 공압 체크 밸브
13 외측 에지
14 정량주입 밸브
15 연결 피이스
16 전기 인터페이스
17 펌프
18 압축 공기 발생기
19 관류 방향
20 제어 라인

Claims (10)

  1. 유체 세정제로 광학 또는 광전자 디바이스 (3) 의 투명한 요소 (2) 를 세정하기 위한 세정 디바이스 (1) 로서,
    상기 광학 또는 광전자 디바이스 (3) 가 내부에 배치된 하우징 (4) 을 포함하고,
    상기 하우징 (4) 에 배치된 적어도 하나의 유체 입구 (5) 및 상기 유체 입구 (5) 로부터 상기 유체 세정제를 공급받는 적어도 하나의 노즐 (7) 을 가지며,
    상기 노즐 (7) 은 상기 투명한 요소 (2) 상으로 세정제 제트 (6) 를 지향시키도록 구성되고,
    상기 세정제 제트 (6) 의 제트 방향은 상기 투명한 요소 (2) 의 광학 축선 (9) 에 대하여 실질적으로 횡방향으로 제공되며,
    상기 유체 세정제는 세정액 및/또는 압축 공기이고, 상기 유체 입구 (5) 는 유압 채널 (8) 로부터 상기 세정액이 그리고 공압 채널 (10) 로부터 상기 압축 공기가 관류하도록 구성되고,
    상기 유압 채널 (8) 은 유압 체크 밸브 (11) 를 구비하고, 상기 공압 채널 (10) 은 공압 체크 밸브 (12) 를 구비하며, 상기 유압 체크 밸브 (11) 및 상기 공압 체크 밸브 (12) 는 상기 유압 채널 (8) 및 상기 공압 채널 (10) 을 상기 노즐 (7) 의 방향으로 개방하고 반대 방향으로 차단하고,
    상기 공압 체크 밸브 (12) 및/또는 상기 유압 체크 밸브 (11) 는 관류 (throughflow) 의 목표 제어를 위해 전기적으로 제어되도록 설계되고, 상기 세정액은 전용의 전기 구동 액체 펌프 (17) 에 의해 운반되는 것을 특징으로 하는, 세정 디바이스 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명한 요소 (2) 는 외향 돔 형태이고, 상기 세정제 제트 (6) 는, 코안다 효과를 활용하기 위해, 실질적으로 상기 투명한 요소 (2) 의 반경방향 외측 에지 (13) 상으로 지향하게 되는 것을 특징으로 하는, 세정 디바이스 (1).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유압 채널 (8) 에서의 상기 세정액의 작동 압력이 상기 공압 채널 (10) 에서의 압축 공기의 작동 압력보다 더 크게 되도록 제공되는 것을 특징으로 하는, 세정 디바이스 (1).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 공압 채널 (10) 에서의 압축 공기의 작동 압력은 0.8 bar 와 1.2 bar 사이의 범위 내에서 제공되는 것을 특징으로 하는, 세정 디바이스 (1).
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공압 채널 (10) 에, 상기 유체 입구 (5) 에 들어가는 압축 공기량의 제어된 변화를 위한 정량주입 (dosing) 디바이스 (14) 가 제공되는 것을 특징으로 하는, 세정 디바이스 (1).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 공기는 상기 유체 입구 (5) 에 연속 유동 방식으로 공급되는 것을 특징으로 하는, 세정 디바이스 (1).
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 공기는 상기 유체 입구 (5) 에 맥동 버스트 (pulsed bursts) 방식으로 공급되는 것을 특징으로 하는, 세정 디바이스 (1).
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정제 제트 (6) 는 편평한 제트 (flat jet) 로서 형성되어, 실질적으로 상기 광학 축선 (9) 에 대해 직교하는 평면에서 전파하는 것을 특징으로 하는, 세정 디바이스 (1).
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 세정 디바이스 (1) 를 포함하는, 차량에 배치하기 위한 광학 검출 시스템.
KR1020197032950A 2017-04-11 2018-04-05 광학 또는 광전자 디바이스의 투명한 커버를 세정하기 위한 세정 디바이스 KR102456483B1 (ko)

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