CN117897315A - 用于车辆的传感器装置的气动设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动设备(1)，该气动设备用于将空气流施加到车辆的传感器装置(3)的暴露的表面(2)。为了提供可以高效且均匀地将空气流特别是施加到较大表面的气动设备(1)，根据本发明提出，设备(1)包括壳体(4)，该壳体被构造成使得壳体在安装状态下沿着表面(2)的至少一个边缘(5)延伸并且具有至少一排喷嘴(6)，这些喷嘴彼此间隔开并且各自具有喷嘴入口(7)和喷嘴出口(8)，这些喷嘴被设置成用于同时朝向表面(2)的方向喷射压缩空气。

Description

用于车辆的传感器装置的气动设备

技术领域

本发明涉及一种气动清洁设备，用于清洁和干燥车辆的外部区域中的各种传感器装置的光学表面、特别是LiDAR(光探测和测距)传感器的盖板。

背景技术

车辆的光学传感器的盖板、镜头以及类似物的表面必须始终保持洁净以获得最佳功能。如果这样的表面被布置成暴露在车辆的外部区域中，它们就会在很大程度上受到环境影响，经常变脏并且必须使用专用清洁设备进行清洁。

为此，已知使用车头灯或挡风玻璃清洁***类型的具有喷嘴的清洁设备，该清洁设备将加压清洁液喷射到待清洁表面上。

在此，重要的是要尽可能快且完全地除去表面上的清洁液，因为残留的液滴也可能对光学传感器的功能产生负面影响，例如使光发生偏转和散射。

通过如行进风、阳光等自然环境影响来不受控制地干燥表面是缓慢且不可靠的。此外，在干燥后，清洁液可能会留下斑渍，出于功能和美观两个原因，应避免这些斑渍。

为了避免这种情况，已知的是将基于液体的清洁设备与气动设备组合，其借助于限定的空气流以受控的方式更快地除去表面的液体残留物。关于相关的现有技术，作为示例参考EP 2 949 520 A1。

然而，这样的组合式清洁设备极其复杂且容易出错，在传感器附近需要相对较大的安装空间，并且由于大量的单独部件和安装操作而造成生产和组装成本较高。

这样的气动设备具有压缩空气射流的单独的点状的喷嘴或源，并且因此仅能对相对较小的表面区域可靠地施加足够强的空气流。对于较大表面(比如特别是LiDAR盖板)的令人满意的处理，它们不是最合适的。

出于功能原因，LiDAR传感器具有并排布置的发射单元和接收单元。因此，它们需要相对较大、较宽的盖板，这些盖板通常例如是普通相机的镜头的10-30倍甚至更大。这种较大的待清洁表面给相关的气动设备带来了特别大的挑战。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种可以高效且均匀地将空气流特别是施加到较大表面的气动设备，同时避免上述缺点。

该目的通过具有如独立权利要求1所述的特征的气动设备来实现。本发明的改进方案和另外的实施例将从从属权利要求以及以下说明和附图中显现。

附图说明

下文将更详细地解释本发明及其优点。在附图中：

图1示出了邻近传感器装置、处于安装位置的设备的实施例的俯视图。

图2示出了根据图1的设备的纵截面的前视图。

图3示出了根据图1的设备的横截面的放大视图。

具体实施方式

图1

图1以沿着车辆的竖直轴线H的俯视图示例性地并以高度简化的形式示出了LiDAR传感器装置3以及相配设的、处于安装状态的根据本发明的气动设备1。

该设备用于在借助于单独的清洁设备(此处未示出)进行的清洁过程之后、在驶过水之后或在雨中，用受控的空气流对表面2进行干燥，以及必要时吹走松散且轻飘的污垢颗粒。

所展示的传感器装置3或LiDAR的待清洁表面2具有圆角矩形的形式。在实践中，这种盖板通常也可以是梯形的。

设备1的窄的长形的U形壳体4以框架状方式沿着表面2的较长边缘5伸延，并且在整个表面2上延伸并延伸超过整个表面。

在壳体4中形成有内部通道10(参见图2、图3)，该内部通道在其两个相对的端部中的每个端部处具有接头14。两个接头14用于同时向通道10供应来自外部压缩空气源(此处未示出)的压缩空气。

视应用场合而定，例如压缩机、压缩空气储存装置或其他气动源可以用作压缩空气源。

设备1可以在每次基于液体的清洁过程之后短暂地启动，以便能够尽可能快速且均匀地从表面2除去残留的清洁液。然而，该设备也可以持久地运行，以便例如在潮湿的天气状况期间在表面2上形成一个保护性空气膜，该保护性空气膜使飞来的水滴偏转并防止这些水滴落在表面2上。

在该实施例中，呈具有孔眼的三个凸耳/连接板的形式的紧固接口16用于将清洁设备1固定至车辆或固定至传感器装置3，这取决于产品的具体设计形式。

图2

图2示出了气动设备1以及传感器装置3的沿车辆纵轴线L的前视图。在此以穿过内部通道10的截面图描绘了壳体4。通道10延伸穿过整个壳体4并且在其两个端部中的每个端部处连接至气动接头14(参见图1)。

沿着壳体4或表面边缘5彼此间隔开地成排布置的多个喷嘴6通入通道10中。在操作气动设备1时，例如通过启动压缩空气源(此处未示出)，压缩空气射流9同时从喷嘴6喷射到表面2上。在表面被由各个压缩空气射流9产生的空气流动尽可能完全且均匀地覆盖的前提下，喷嘴6的数量和间距取决于表面2的大小。

通过同时使用两个在端部处的相对的接头14，在长形通道10中更快且更均匀地建立必要的内部压力。成排喷嘴中的第一个喷嘴与最后一个喷嘴6之间的相对较大的间距不会对在表面2处建立空气流动时的时间和空间均匀性产生负面影响。

对于较短的气动设备1，在本发明的范围内，在壳体4处具有一个唯一的气动接头14的实施例也是可设想的，为了均匀的空气分布，该接头必须优选地相对于通道10的延伸范围居中定位。

在所展示的优选实施例中，喷嘴6被构造为壳体4的壳体壁13中的简单的孔或开口/穿通部，其中，在本发明的范围内同样仍可允许其他和更复杂的喷嘴构造。

为了减少通道10中的压力损失并在表面2处更高效地建立空气流动，所有喷嘴6的喷嘴出口8的累计横截面面积应尽可能小于通道10的平均横截面的一半。

在此，设备1以车辆竖直轴线H为参照布置在表面2上方的优选位置中。然而，在本发明的范围内同样仍可允许定位至表面2的侧面或下方。

图3

在图3中，示出了气动设备1的穿过中心平面M(参见图1、图2)的横截面。以车辆的竖直轴线H为参照，设备1布置在竖直耸立的表面2的上端部的区域中。

壳体4由两个壳体部分11、12构成，这两个壳体部分优选地焊接在一起或者替代性地以其他方式紧密连接在一起。当两个壳体部分11和12连接在一起时，通道10形成在壳体4中。每个喷嘴6以喷嘴入口7通入通道10中并且沿着喷嘴轴线15朝向喷嘴出口8的方向在所示的示例中呈锥形地渐缩，因此出口处的空气速度根据文丘里效应额外地增大。

以竖直轴线H为参照，喷嘴6在通道的最深点/最低点处通入通道10中，因此特别有效地从通道10排出冷凝水并因此降低了结冰的风险。

设备1被设计成使得喷嘴6的喷嘴出口8尽可能靠近表面2定位。从喷嘴6喷射的压缩空气射流9的喷射方向R优选地定位成平行于表面2或视与表面的距离而定相对于表面2成0°与30°之间的角度W。

通过减小喷嘴出口8与表面2之间的距离并且借助于较平的角度W，空气流被直接沿着表面2引导，因此增强了伯努利或文丘里效应并且稍后发生流动分离。因此，可以以较低的能量消耗有效地绕流较大的表面区域。

附图标记列表：

1 气动设备

2 表面

3 传感器装置

4 壳体

5 边缘

6 喷嘴

7 喷嘴入口

8 喷嘴出口

9 压缩空气射流

10 通道

11 壳体部分

12 壳体部分

13 壳体壁

14 接头

15 喷嘴轴线

16 紧固接口

H 竖直轴线

L 纵轴线

M 中心平面

Q 横轴线

R 喷射方向

W 角度。

Claims (12)

1.一种气动设备(1)，该气动设备用于将空气流施加到车辆的传感器装置(3)的暴露的表面(2)，其特征在于，该设备(1)包括壳体(4)，该壳体被构造成使得该壳体在安装状态下沿着该表面(2)的至少一个边缘(5)延伸并且具有至少一排喷嘴(6)，这些喷嘴彼此间隔开并且各自具有喷嘴入口(7)和喷嘴出口(8)，这些喷嘴被设置用于同时朝向该表面(2)的方向喷射压缩空气。

2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，该喷嘴出口(8)直接定位在该表面(2)附近。

3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，从该喷嘴(6)喷射的压缩空气射流(9)的喷射方向(R)相对于该表面(2)以0°与30°之间的角度(W)定向。

4.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，从该喷嘴(6)喷射的压缩空气射流(9)的喷射方向(R)平行于该表面(2)定向。

5.至少根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，该壳体(4)具有沿着该壳体(4)延伸的位于内部的通道(10)，其中，这些喷嘴(6)通入该通道(10)中。

6.根据权利要求5所述的设备(1)，其特征在于，所有喷嘴出口(8)的累计横截面面积小于该通道(10)的平均横截面的一半。

7.根据权利要求5或6中至少一项所述的设备(1)，其特征在于，该壳体(4)包括第一壳体部分(11)和第二壳体部分(12)，通过将这两个壳体部分(11，12)连接在一起形成该通道(10)。

8.根据权利要求5至7中至少一项所述的设备(1)，其特征在于，该通道(10)在通道的相对端部中的每个端部处具有用于供应压缩空气的接头(14)。

9.根据前述权利要求中至少一项所述的设备(1)，其特征在于，该喷嘴(6)被构造为壳体(6)的壳体壁(4)中的开口。

10.根据前述权利要求中至少一项所述的设备(1)，其特征在于，该喷嘴(6)具有从喷嘴入口(7)到喷嘴出口(8)渐缩的横截面。

11.根据前述权利要求中至少一项所述的设备(1)，其特征在于，该壳体(4)以该车辆的竖直轴线(H)为参照布置在该表面(2)的上端部的区域中。

12.至少根据权利要求5和11所述的设备(1)，其特征在于，这些喷嘴(6)以该竖直轴线(H)为参照在该通道(10)的最深点处通入该通道中。