阅读说明：本技术 用于车辆传感器的清洁系统 (Cleaning system for vehicle sensors ) 是由 乔斯·加西亚·克雷斯波 威廉·伊桑-亚历山大·麦克卢尔 于 2019-07-22 设计创作，主要内容包括：本公开提供了“用于车辆传感器的清洁系统”。一种清洁系统,包括致动器和可由所述致动器旋转的臂。所述致动器包括壳体和所述壳体中的可旋转隔挡,所述可旋转隔挡限定第一腔室和第二腔室。所述可旋转隔挡可通过所述腔室的相对压力旋转。所述臂包括流体地连接到所述第一腔室的第一喷嘴和流体地连接到所述第二腔室的第二喷嘴。(The present disclosure provides a "cleaning system for a vehicle sensor. A cleaning system includes an actuator and an arm rotatable by the actuator. The actuator includes a housing and a rotatable barrier in the housing defining a first chamber and a second chamber. The rotatable barrier may be rotated by the relative pressure of the chambers. The arm includes a first nozzle fluidly connected to the first chamber and a second nozzle fluidly connected to the second chamber.)

用于车辆传感器的清洁系统

技术领域

本公开总体涉及车辆传感器，且更具体地涉及用于车辆传感器的清洁系统。

背景技术

自主车辆通常包括多种传感器。一些传感器检测车辆的内部状态，例如车轮转速、车轮取向以及发动机和变速器变量。一些传感器检测车辆的位置或取向，例如，全球定位系统(GPS)传感器；加速度计，诸如压电或微机电系统(MEMS)；陀螺仪，诸如速率陀螺仪、环形激光陀螺仪或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；以及磁力计。一些传感器检测外部世界，例如，雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(LIDAR)装置以及图像处理传感器诸如相机。LIDAR装置通过发射激光脉冲并测量脉冲行进至物体并且返回的飞行时间来检测到物体的距离。一些传感器是通信装置，例如车辆对基础设施(V2I)或车辆对车辆(V2V)装置。当传感器透镜、罩盖等变脏、形成污迹等时，可能会损害或妨碍传感器操作。

发明内容

一种清洁系统包括致动器和可由所述致动器旋转的臂。所述致动器包括壳体和所述壳体中的可旋转隔挡，所述可旋转隔挡限定第一腔室和第二腔室。所述可旋转隔挡可通过所述腔室的相对压力旋转。所述臂包括流体地连接到所述第一腔室的第一喷嘴和流体地连接到所述第二腔室的第二喷嘴。

所述臂可包括刮水片。所述第一喷嘴和所述第二喷嘴可定位成在所述刮水片的相应的第一侧和第二侧上喷射流体。

所述壳体可包括圆柱形外壁，所述致动器可包括中心轴，并且所述可旋转隔挡可从所述中心轴延伸到所述外壁。所述致动器可包括从所述中心轴延伸到所述外壁的固定隔挡。所述可旋转隔挡可围绕由所述中心轴限定的轴线从第一位置通过至少270°的旋转扫掠旋转到第二位置。所述固定隔挡可位于所述可旋转隔挡的所述旋转扫掠之外。所述壳体可包括通向所述第一腔室的位于所述旋转扫掠之外的第一壳体入口和通向所述第二腔室的位于所述旋转扫掠之外的第二壳体入口，并且所述固定隔挡可在所述壳体入口之间。

所述可旋转隔挡可包括面向所述第一腔室并且流体地连接到所述第一喷嘴的第一隔挡入口，以及面向所述第二腔室并且流体地连接到所述第二喷嘴的第二隔挡入口。所述致动器可包括：中心轴，所述中心轴限定所述可旋转隔挡可围绕其旋转的轴线；第一通道，所述第一通道从所述第一隔挡入口延伸穿过所述可旋转隔挡和所述中心轴并且流体地连接到所述第一喷嘴；以及第二通道，所述第二通道从所述第二隔挡入口延伸穿过所述可旋转隔挡和所述中心轴并流体地连接到所述第二喷嘴。

液体泵流体地连接到所述第一腔室。

气体压缩机流体地连接到所述第二腔室。

所述清洁系统还可包括圆柱形传感器窗口，并且所述臂可围绕由所述传感器窗口限定的轴线旋转。所述臂可包括相对于所述传感器窗口轴向地取向的刮水片。

一种清洁系统包括：可旋转臂，所述可旋转臂包括第一喷嘴和第二喷嘴；第一加压流体源和第二加压流体源；由所述第一加压流体源提供动力用于使所述臂沿第一方向旋转并使流体通过所述第一喷嘴传输的装置；以及由所述第二加压流体源提供动力用于使所述臂沿第二方向旋转并使流体通过所述第二喷嘴传输的装置。

所述清洁系统还可包括圆柱形传感器窗口，并且所述臂可围绕由所述传感器窗口限定的轴线旋转。所述臂可包括相对于所述传感器窗口轴向地取向的刮水片。所述第一喷嘴和所述第二喷嘴可定位成朝向所述刮水片的相应的第一侧和第二侧喷射流体。

所述第一加压流体源是液体源，并且所述第二加压流体源是气体源。

附图说明

图1是示例性车辆的透视图。

图2是图1的车辆的清洁系统和传感器的透视图。

图3是图2的清洁系统的致动器的顶部剖视图。

图4是图2的清洁系统的示意图。

图5是图2的清洁系统的臂的顶部剖视图。

具体实施方式

如各图中所示，用于车辆34的第一传感器32的清洁系统30包括致动器36和可由致动器36旋转的臂38。致动器36包括壳体40和壳体40中的可旋转隔挡42，该可旋转隔挡限定第一腔室44和第二腔室46。可旋转隔挡42可通过腔室的相对压力旋转。臂38包括流体地连接到第一腔室44的至少一个第一喷嘴48和流体地连接到第二腔室46的至少一个第二喷嘴。

清洁系统30可以从第一传感器32移除障碍物和碎屑，这改善了第一传感器32的操作以及依赖于第一传感器32的车辆34的自主或半自主操作。此外，清洁系统30是成本低廉且高能效的。臂38的旋转由从第一喷嘴48或第二喷嘴50喷出的相同流体驱动。出于本公开的目的，“流体”被定义为其中组分颗粒可以在其中移动经过彼此的物质，例如气体或液体。因此，清洁系统30不需要供电。因此，不需要马达来操作清洁系统30。清洁系统30可以具有更长的寿命以及降低的噪声和振动。

参考图1，车辆34可以是自主车辆。计算机可以被编程为完全地或在较小程度上独立于人类驾驶员的干预来操作车辆34。计算机可以被编程为操作推进、制动系统、转向和/或其他车辆系统。出于本公开的目的，自主操作意味着计算机在没有来自人类驾驶员的输入的情况下控制推进、制动系统和转向；半自主操作意味着计算机控制推进、制动系统和转向中的一个或两个并且人类驾驶员控制其余部分；并且非自主操作意味着人类驾驶员控制推进、制动系统和转向。

车辆34包括车身52。车辆34可以是一体式车身结构，其中车辆34的车架和车身52是单个部件。可替代地，车辆34可以是非承载式车身结构，其中车架支撑车身52，车身是与车架分开的部件。车架和车身52可以由任何合适的材料(例如钢、铝等)形成。车身52包括部分地限定车辆34的外部的车身面板54、56。车身面板54、56可以呈现A级表面，例如，暴露在客户的视线之下并且无不美观的瑕疵和缺陷的精制表面。车身面板54、56包括例如车顶56等。

用于第二传感器60的外壳58可附接到车辆34，例如，附接到车辆34的车身面板54、56中的一个(例如，车顶56)。例如，外壳58可以成形为可附接到车顶56，例如，可以具有与车顶56的轮廓基本上匹配或者以其他方式促进安装或附接的形状。外壳58可以附接到车顶56，这可以为第二传感器60提供车辆34周围区域的无障碍视野。壳体40和外壳58，其包括本文讨论的其相应零件或元件，可以由例如塑料或金属形成。

参考图1和图2，第一传感器32可以提供数据以检测车辆34的位置和/或取向。例如，第一传感器32可以是全球定位系统(GPS)传感器；加速度计，诸如压电或微机电系统(MEMS)；陀螺仪，诸如速率陀螺仪、环形激光陀螺仪或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；或磁力计。第一传感器32可以检测外部世界，例如车辆34的周围环境的物体和/或特征，诸如其他车辆、道路车道标志线、交通灯和/或标志、行人等。例如，第一传感器32可以是雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(LIDAR)装置、或图像处理传感器诸如相机。具体地，第一传感器32可以是LIDAR装置。LIDAR装置通过发射激光脉冲并测量脉冲行进至物体并且返回的飞行时间来检测到物体的距离。

第一传感器32可以暴露在外壳58的外部。第一传感器32可以由外壳58支撑。第一传感器32可以经由外壳58间接地安装到车顶56。第一传感器32可以具有竖直取向的圆柱形形状，即，该圆柱形形状的轴线A是基本上竖直的。第一传感器32可以包括围绕第一传感器32的外部延伸的圆柱形传感器窗口61。传感器窗口61可以限定轴线A。第一传感器32可以具有通过传感器窗口61的360°水平视野。

参考图2，致动器36包括壳体40。致动器36可以定位在第一传感器32的下方和外壳58的内部。壳体40包括圆柱形外壁62和两个端壁64。壳体40的圆柱形形状可以以轴线A为中心。

参考图3，致动器36包括中心轴65。中心轴65沿着轴线A从端壁64中的一个伸长到端壁64中的另一个。因此，中心轴65可以限定轴线A。中心轴65可相对于壳体40旋转。

致动器36包括固定隔挡66，该固定隔挡从中心轴65延伸到外壁62并且从端壁64中的一个延伸到端壁64中的另一个。固定隔挡66可以以水密和/或气密方式附接到外壁62和端壁64。例如，固定隔挡66可以与外壁62和/或端壁64成一体。出于本公开的目的，“一体”被定义为由单一基本上均匀的材料块制成，无接缝、接头、紧固件或粘合剂将它保持在一起。

固定隔挡密封件68可以在固定隔挡66和中心轴65之间延伸。固定隔挡密封件68可以与固定隔挡66和中心轴65形成基本上水密的和/或气密的密封。固定隔挡密封件68可以例如用粘合剂附接到固定隔挡66。当旋转时，中心轴65可以抵靠固定隔挡密封件68滑动。固定隔挡密封件68可以由诸如橡胶的弹性体材料制成。

致动器36包括可旋转隔挡42。可旋转隔挡42从中心轴65延伸到外壁62并且从端壁64中的一个延伸到端壁64中的另一个。可旋转隔挡42可以以水密和/或气密方式附接到中心轴65。例如，可旋转隔挡42可以与中心轴65成一体。

可旋转隔挡密封件70可以在可旋转隔挡42和外壁62之间以及可旋转隔挡42和端壁64之间延伸。可旋转隔挡密封件70可以与可旋转隔挡42、外壁62和端壁64形成基本上水密的和/或气密的密封。可旋转隔挡密封件70可以例如用粘合剂附接到可旋转隔挡42。当可旋转隔挡42旋转时，可旋转隔挡密封件70可以抵靠外壁62和端壁64滑动。可旋转阻挡密封件70可以由诸如橡胶的弹性材料制成。

可旋转隔挡42、固定隔挡66和壳体40限定并包围第一腔室44和第二腔室46。可旋转隔挡42和固定隔挡66将由壳体40包围的体积分成第一腔室44和第二腔室46。可旋转隔挡42和固定隔挡66将第一腔室44与第二腔室46流体地隔离(即，流体不能从一个腔室传递到另一个腔室)。

可旋转隔挡42可围绕由中心轴65限定的轴线A从第一位置通过旋转扫掠α旋转到第二位置。固定隔挡66位于旋转扫掠α之外。例如，旋转扫掠α可以是至少270°。随着可旋转隔挡42从第一位置朝向第二位置旋转(分别如图3中的实线和隐藏线所示)，第一腔室44的体积增加并且第二腔室46的体积减小。第一腔室44的体积V₁约等于π*R²*L*θ/360°，其中R是从轴线A到外壁62的径向距离，L是壳体40的从一个端壁到另一端壁的长度，并且θ是由固定隔挡66和可旋转隔挡42形成的第一腔室44中的以度为单位测量的角度。第二腔室46的体积V₂约等于π*R²*L*(360°–θ)/360°。

壳体40包括通向第一腔室44的第一壳体入口72和通向第二腔室46的第二壳体入口74。第一壳体入口72和第二壳体入口74位于旋转扫掠α之外。通过位于旋转扫掠α之外，第一壳体入口72通向第一腔室44，而不管可旋转隔挡42的位置如何，并且第二壳体入口74通向第二腔室46，而不管可旋转隔挡42的位置如何。固定隔挡66位于壳体入口72、74之间。固定隔挡66和可旋转隔挡42将第一壳体入口72与第二壳体入口74流体地隔离。

回到图2，两个加压流体源分别流体地连接到第一腔室44和第二腔室46。例如，如图2所示，加压流体源可以是分别供应气体和液体的液体泵78和气体压缩机76。可替代地，加压流体源可以同时供应液体或同时供应气体。

液体泵78经由第一壳体入口72流体地连接到第一腔室44。液体泵78是加压流体源，具体地，液体源。液体可以是例如清洗液，其可以包括溶剂、清洁剂、稀释剂诸如水等。液体泵78可以是任何合适类型的泵，例如正排量泵诸如旋转式泵、往复式泵或直线型泵；离心泵；或任何其他合适的类型。

气体压缩机76经由第二壳体入口74流体地连接到第二腔室46。气体压缩机76是加压流体源，具体地，气体源。气体压缩机76通过减少气体的体积或通过迫使额外的气体进入恒定体积来增加气体的压力。气体压缩机76可以是任何合适类型的压缩机，例如：正排量压缩机，诸如往复式压缩机、离子液体活塞式压缩机、旋转螺杆式压缩机、旋转叶片式压缩机、滚动活塞式压缩机、涡旋式压缩机、或隔膜压缩机；动态压缩机，诸如气泡式压缩机、离心式压缩机、斜流式压缩机、混流式压缩机或轴流式压缩机；或任何其他合适的类型。气体可以是例如空气。

参考图3和图4，可旋转隔挡42包括面向第一腔室44的第一隔挡入口80和面向第二腔室46的第二隔挡入口82。第一隔挡入口80经由第一通道84流体地连接到第一喷嘴48，并且第二隔挡入口82经由第二通道86流体地连接到第二喷嘴。第一通道84从第一隔挡入口80穿过可旋转隔挡42和中心轴65延伸到第一供应管线88。第一供应管线88从中心轴65延伸到臂38的第一臂通路90。第一臂通路90穿过臂38延伸到第一喷嘴48。第二通道86从第二隔挡入口82穿过可旋转隔挡42和中心轴65延伸到第二供应管线92。第二供应管线92从中心轴65延伸到臂38的第二臂通路94。第二臂通路94穿过臂38延伸到第二喷嘴50。第一通道84和第二通道86可以是穿过可旋转隔挡42和中心轴65的固体材料的挖空通路。从第一腔室44到第一喷嘴48的流体路径与从第二腔室46到第二喷嘴50的流体路径流体地隔离。

回到图2，臂38可由致动器36围绕轴线A旋转。中心轴65可以固定到以轴线A为中心的盘96，并且臂38可以从盘96的周边延伸。臂38和盘96与中心轴65和可旋转隔挡42一起旋转。

臂38包括刮水片98。刮水片98接触传感器窗口61，并且随着臂38旋转，刮水片98沿着接触传感器窗口61滑动。刮水片98可以具有楔形形状，其中楔形的尖端接触传感器窗口61。刮水片98可以擦去传感器窗口61上的碎屑。刮水片98相对于传感器窗口61轴向地取向，即，基本上平行于轴线A伸长。

参考图5，第一喷嘴48定位成在刮水片98的第一侧上朝向传感器窗口61喷射流体，并且第二喷嘴50定位成在刮水片98的第二相对侧上朝向传感器窗口61喷射流体。可以有一个或多个第一喷嘴48，并且可以有一个或多个第二喷嘴50。

在操作中，液体泵78对第一腔室44加压，并且第一腔室44中的较高压力使臂38围绕轴线A沿第一方向旋转，并且使空气行进进入第一隔挡入口80并从第一喷嘴48中出来。刮水片98擦拭传感器窗口61的最近被第一喷嘴48弄湿的区域。气体压缩机76对第二腔室46加压，并且第二腔室46中的较高压力使臂38围绕轴线A沿第二方向旋转，并且使液体行进进入第二隔挡入口82并从第二喷嘴50中出来。可旋转隔挡42可通过腔室44、46的相对压力旋转。当第一腔室44的压力增加时，可旋转隔挡42旋转，使得第一腔室44的体积增大并且第二腔室46的体积缩小。当第二腔室46的压力增加时，可旋转隔挡42旋转，使得第一腔室44的体积缩小并且第二腔室46的体积增大。

如本文所使用，修饰形容词的副词“基本上”意指形状、结构、测量、值、计算等可能偏离精确描述的几何形状、距离、测量、值、计算等，因为材料、加工、制造、数据采集器测量、计算、处理时间、通信时间等存在缺陷。

已经以说明性方式描述了本公开，并且应理解，已经使用的术语旨在具有描述而非限制的词语的性质。形容词“第一”和“第二”在整个本文档中用作标识符，并非旨在表示重要性或顺序。鉴于以上教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以不同于具体描述的其他方式来实践。

根据本发明，提供一种清洁系统，所述清洁系统具有：致动器，所述致动器包括壳体和所述壳体中的可旋转隔挡，所述可旋转隔挡限定第一腔室和第二腔室，所述可旋转隔挡可通过所述腔室的相对压力旋转；以及臂，所述臂可由所述致动器旋转并且包括流体地连接到所述第一腔室的第一喷嘴和流体地连接到所述第二腔室的第二喷嘴。

根据一个实施例，所述臂包括刮水片。

根据一个实施例，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴定位成在所述刮水片的相应的第一侧和第二侧上喷射流体。

根据一个实施例，所述壳体包括圆柱形外壁，所述致动器包括中心轴，并且所述可旋转隔挡从所述中心轴延伸到所述外壁。

根据一个实施例，所述致动器包括从所述中心轴延伸到所述外壁的固定隔挡。

根据一个实施例，所述可旋转隔挡可围绕由所述中心轴限定的轴线从第一位置通过至少270°的旋转扫掠旋转到第二位置。

根据一个实施例，所述固定隔挡位于所述可旋转隔挡的所述旋转扫掠之外。

根据一个实施例，所述壳体包括通向所述第一腔室的位于所述旋转扫掠之外的第一壳体入口和通向所述第二腔室的位于所述旋转扫掠之外的第二壳体入口，并且所述固定隔挡在所述壳体入口之间。

根据一个实施例，所述可旋转隔挡包括面向所述第一腔室并且流体地连接到所述第一喷嘴的第一隔挡入口，以及面向所述第二腔室并且流体地连接到所述第二喷嘴的第二隔挡入口。

根据一个实施例，所述致动器包括：中心轴，所述中心轴限定所述可旋转隔挡可围绕其旋转的轴线；第一通道，所述第一通道从所述第一隔挡入口延伸穿过所述可旋转隔挡和所述中心轴并且流体地连接到所述第一喷嘴；以及第二通道，所述第二通道从所述第二隔挡入口延伸穿过所述可旋转隔挡和所述中心轴并流体地连接到所述第二喷嘴。

根据一个实施例，液体泵流体地连接到所述第一腔室。

根据一个实施例，气体压缩机流体地连接到所述第二腔室。

根据一个实施例，本发明的特征还在于圆柱形传感器窗口，其中所述臂可围绕由所述传感器窗口限定的轴线旋转。

根据一个实施例，所述臂包括相对于所述传感器窗口轴向地取向的刮水片。

根据本发明，提供一种清洁系统，所述清洁系统具有：可旋转臂，所述可旋转臂包括第一喷嘴和第二喷嘴；第一加压流体源和第二加压流体源；由所述第一加压流体源提供动力用于使所述臂沿第一方向旋转并使流体通过所述第一喷嘴传输的装置；以及由所述第二加压流体源提供动力用于使所述臂沿第二方向旋转并使流体通过所述第二喷嘴传输的装置。

根据一个实施例，本发明的特征还在于圆柱形传感器窗口，其中所述臂可围绕由所述传感器窗口限定的轴线旋转。

根据一个实施例，所述臂包括相对于所述传感器窗口轴向地取向的刮水片。

根据一个实施例，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴定位成朝向所述刮水片的相应的第一侧和第二侧喷射流体。

根据一个实施例，所述第一加压流体源是液体源，并且所述第二加压流体源是气体源。