УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ КАМЕРЫ СИСТЕМЫ ПОМОЩИ ВОДИТЕЛЮ АВТОМОБИЛЯ
DEVICE FOR CLEANING MOTOR VEHICLE DRIVING AID CAMERA

Изобретение относится к системам помощи водителю автомобиля, в частности, к устанавливаемым на некоторых автомобилях камерам. Более конкретно, изобретение относится к устройству для очистки камеры с целью улучшения качества информации, поступающей к водителю от системы помощи.
В настоящее время некоторые автомобили оборудуются средствами получения изображения, в частности, камерами, для помощи водителю в особенности при парковке и/или при движении задним ходом. Следует отметить, что чем выше будет четкость создаваемого камерами изображения, тем более полезной будет поступающая к водителю информация.
Задачей изобретения является создание высокоэффективного устройства для очистки камеры.
Поставленная задача решается в устройстве для очистки линзы автомобильной камеры, содержащем чистящую головку, которое содержит привод относительного продольного перемещения камеры и чистящей головки между пассивным положением, в котором чистящая головка расположена вне области получения изображения камерой, и активным положением, в котором чистящая головка выдвинута напротив линзы, позволяя выпускать очищающую жидкость на линзу.
Предпочтительно привод выполнен с возможностью продольного перемещения чистящей головки относительно камеры, т.е. по существу вдоль оптической оси камеры, причем в продольном направлении в пассивном положении чистящая головка расположена перед линзой, а в активном положении - на расстоянии от камеры, за линзой.
Используемые в настоящем описании понятия «за» и «перед» означают положения относительно оптической оси камеры и направления получения изображения. Если камера является камерой заднего вида, установленной в задней части кузова автомобиля для получения изображение дороги за автомобилем, то термин «за» означает, что чистящая головка расположена ближе к задней части автомобиля, чем камера. Если бы камера была установлена на передней части автомобиля, то термин «за» означал бы, что чистящая головка располагается ближе к передней части автомобиля, чем камера.
Устройство согласно изобретению также может обладать следующими особенностями, используемыми по отдельности или в комбинации:
- камера содержит объектив, на торце которого расположена указанная линза, а чистящая головка имеет форму, соответствующую форме указанного объектива, так что в пассивном положении чистящая головка располагается вокруг объектива, а ее ось совпадает с осью объектива и линзы.
- объектив камеры в поперечном сечении имеет круглую форму, а чистящая головка имеет кольцевую форму, размеры которой позволяют ей располагаться вокруг объектива;
- устройство содержит соединенную с чистящей головкой трубку подачи жидкости, а чистящая головка имеет внутреннюю в продольном направлении торцевую поверхность с множеством выпускных отверстий, посредством которых очищающая жидкость может выходить из чистящей головки и попадать на линзу в указанном активном положении;
- внутренняя в продольном направлении торцевая поверхность наклонена относительно плоскости, перпендикулярной оси кольцевой чистящей головки так, что выпускные отверстия (20) ориентированы с возможностью выпуска очищающей жидкости в направлении к оси кольцевой чистящей головки.
Кроме того, устройство для очистки содержит направляющие средства для обеспечения относительного продольного перемещения камеры и чистящей головки. Направляющие средства могут быть установлены на приводе и включать в себя прикрепленный к приводу стержень и втулку, выступающую от камеры или от чистящей головки, внутри которой может скользить указанный стержень.
Одним из преимуществ указанных особенностей, применяемых по отдельности или в комбинации друг с другом, является возможность выполнения привода, осуществляющего перемещение чистящей головки или камеры, гидравлическим. В этом случае привод содержит цилиндр с поршнем, прикрепленным к камере или к чистящей головке, при этом поршень установлен в цилиндре с возможностью перемещения со скольжением под действием давления жидкости, циркулирующей между первым и вторым отверстиями в указанном цилиндре, в котором также расположена пружина для возврата поршня в исходное положение. Первое отверстие может быть соединено с трубкой подачи жидкости, а второе отверстие соединено с отдельной трубкой, другим концом соединенной с чистящей головкой. Преимуществом такого выполнения является то, что жидкость, обеспечивающая создание давления на поршень и перемещение камеры или чистящей головки, является чистящей жидкостью, которая может использоваться для очистки линзы камеры.
Предпочтительно привод прикреплен к камере, которая установлена с возможностью перемещения в соответствии с перемещением указанного привода, а чистящая головка установлена неподвижно. Однако возможно и другое решение: привод прикреплен к чистящей головке, которая установлена с возможностью перемещения в соответствии с перемещением указанного привода, а камера установлена неподвижно.
Кроме того, объектом изобретения также является автомобиль, содержащий описанное выше устройство для очистки камеры.
Предпочтительным камера, очищаемая указанным устройством, представляет собой камеру заднего вида, установленную на задней части автомобиля и выполненную с возможностью получения изображений дороги сзади этого автомобиля. Таким образом, изобретение может быть особенно полезным (но не только) при его применении для помощи водителю во время парковки.
В случаях, когда камера установлена с возможностью перемещения, а чистящая головка установлена неподвижно, чистящая головка располагается по существу заподлицо с кузовом транспортного средства, а камера выполнена с возможностью перемещения между пассивным положением, в котором она находится за чистящей головкой, и активным положением, в котором осуществляется получение изображений, и в котором линза, расположенная на торце камеры, также располагается заподлицо с кузовом автомобиля.
Кроме того, объектом изобретения является способ очистки автомобильной камеры, в котором очистку выполняют посредством выпуска жидкости из чистящей головки, при этом подают команду на перемещение камеры или чистящей головки из пассивного положения, в котором чистящая головка находится вне поля зрения камеры, в активное положение, в котором чистящая головка располагается напротив камеры; а затем подают команду на выпуск жидкости чистящей головкой, когда она находится в указанном активном положении.
Одним из преимуществ такого способа очистки является то, что команда на перемещение и команда на выпуск очищающей жидкости могут подаваться посредством одной команды на запуск циркуляции очищающей жидкости в гидравлическом контуре, в результате чего происходит перемещение камеры или чистящей головки, причем чистящая головка является последним элементом в гидравлическом контуре выпуска жидкости.
Другие особенности и преимущества изобретения станут более понятны из дальнейшего описания со ссылками на чертежи.
На фиг. 1 показано устройство для очистки линзы автомобильной камеры согласно изобретению в пассивном положении, в котором чистящая головка расположена вокруг камеры, чтобы не мешать получению изображений камерой, вид спереди в перспективе;
на фиг. 2 - устройство, показанное на фиг. 1, в активном положении, в котором чистящая головка может выпускать очищающую жидкость на линзу камеры, вид сзади в перспективе;
на фиг. 3 и 4 показаны чистящая головка с распылительными выходными отверстиями в пассивном положении, как на фиг. 1, и в активном положении, как на фиг. 2, соответственно;
на фиг. 5 и 6 показано устройство согласно предыдущим изображениям, при этом поршень, позволяющий осуществлять перемещение чистящей головки, показан пунктиром; на фиг. 5 устройство показано в пассивном положении, соответствующем изображенному на фиг. 1, а на фиг. 6 устройство показано в активном положении, соответствующем изображенному на фиг. 2, вид сбоку.
Устройство для очистки 1 в соответствии с изобретением, в частности, содержит камеру 2 и чистящую головку 4, а также средство поступательного перемещения в виде привода 6, выполненное с возможностью перемещения камеры относительно чистящей головки, между пассивным положением (фиг. 1), в котором головка втянута и расположена вокруг камеры, не препятствуя получению изображений, и активным положением (фиг. 2), в котором чистящая головка расположена на расстоянии от линзы объектива камеры, что дает возможность выполнять очистку линзы.
Привод 6 непосредственно соединен с камерой 2, так что относительное перемещение камеры и чистящей головкой приводит к смещению камеры. В данном варианте выполнения камеру и чистящую головку целесообразно устанавливать на конструкцию автомобиля таким образом, чтобы торец камеры, через который получают изображение, и торец чистящей головки, обращенный в сторону от автомобиля, были расположены практически заподлицо с кузовом, когда камера получает изображения с проезжей части, в данном случае, когда устройство очистки находится в положении, называемом пассивным.
Камера 2 является средством получения изображений областей дороги в любом месте вокруг автомобиля, предпочтительно, за автомобилем, для предоставления водителю информации при движении задним ходом. Один из продольных торцов камеры, в данном случае торец, обращенный к задней части автомобиля, содержит объектив 7, имеющий форму цилиндра и круглое поперечное сечение. На свободном конце объектива установлена линза 8, которую необходимо очищать через определенные интервалы времени или перед каждым использованием камеры заднего вида.
Кроме того, камера содержит монтажную пластину 10 для подсоединения штока продольного перемещения 12, расположенного на выходе привода 6. Таким образом, шток привода прикреплен к камере, и его продольно-поступательные перемещения вызывают соответствующие перемещения камеры.
Как показано на фиг. 1 и 2, камера также содержит по меньшей мере одну втулку 14, расположенную сбоку на небольшом расстоянии от камеры. В продольном отверстии втулки входит направляющий стержень 16, прикрепленный к приводу. Кроме того, могут использоваться также не показанные на чертежах дополнительные продольные направляющие средства, конструкция которых определяется конструкцией кузова автомобиля, выполняющие функцию дополнительных опор для поддержания веса камеры при ее продольном перемещении.
Чистящая головка 4 имеет кольцевую форму, ось которой совпадает с осью объектива камеры, а внутренний диаметр этого кольца немного больше внешнего диаметра объектива 7, так что чистящая головка в пассивном положении, когда она втянута, может располагаться вокруг объектива, не загораживая поле зрения камеры перед линзой.
Чистящая головка имеет внешний в продольном направлении торец 17, обращенный в сторону от автомобиля и внутренний в продольном направлении торец 18, обращенный к передней части автомобиля в осевом направлении, как произвольно выбрано на фигурах, а также к камере, когда устройство находится в активном положении, показанном на фиг. 2.
Внешний торец изображен плоским, однако поскольку он не участвует в очистке, то он может иметь и другую форму, при условии, что эта форма позволит устанавливать его на конструкции кузова автомобиля вокруг камеры и располагаться заподлицо с кузовом автомобиля, и/или будет обеспечивать максимально возможное перемещение чистящей головки в располагаемом пространстве.
Продольный внутренний торец 18 снабжен распылительными выпускными отверстиями 20, расположенными по всей окружности головки. Выпускные отверстия расположены равномерно, их количество и расстояние между ними определяются производителем. Выпускные отверстия расположены по окружности вокруг оси чистящей головки, при этом следует учесть, что диаметр окружности, образованной выпускными отверстиями, может быть больше диаметра линзы, поскольку внутренняя поверхность головки, на которой они расположены, может в пассивном положении располагаться вокруг объектива, в котором установлена линза. В результате выпускные отверстия и указанный внутренний торец выполнены так, что в активном положении выпускные отверстия ориентированы для выпуска очищающей жидкости в направлении к оси кольцевой чистящей головки. В данном случае указанный внутренний торец содержит поверхность, расположенную под наклоном относительно плоскости, перпендикулярной оси кольцевой чистящей головки, т.е. образует коническую поверхность, на которой расположены выпускные отверстия, чтобы они могли выпускать жидкость в направлении, перпендикулярном указанной поверхности.
Привод 6 может перемещать камеру, отодвигая ее от чистящей головки или придвигая к ней. Далее описан конкретный предпочтительный варианта выполнения устройства, согласно которому привод является гидравлическим, а в качестве гидравлической жидкости гидросистемы используется очищающая жидкость. Другие возможные варианты осуществления изобретения приведены далее в качестве альтернативных вариантов.
В рассматриваемом варианте привод содержит цилиндр 22, внутри которого установлен поршень 24, прикрепленный к соединительной тяге, образующей упомянутый выше шток 12, выполненный с возможностью поступательного перемещения в продольном направлении.
Цилиндр 22 является полым с кольцевой стенкой 25, ограниченный в продольном направлении расположенной рядом с камерой первой стенкой, называемой ближней стенкой 26, и второй стенкой, называемой дальней стенкой 28. В центре ближней стенки 26 выполнено отверстие для прохода штока 12, соединяющего камеру с поршнем, установленным внутри цилиндра. Для предотвращения утечек жидкости из цилиндра между отверстием в ближней стенке и штоком имеется уплотнение. Установленный в цилиндре поршень 24 имеет форму диска, диаметр которого соответствует диаметру кольцевой стенки цилиндра, но немного меньше диаметра этой стенки, так, чтобы поршень 24 мог скользить в цилиндре, но при этом жидкости не перетекала в зазоре между поршнем и кольцевой стенкой.
Между дальней стенкой 28 и поверхностью 31 поршня, обращенным к этой стенке, установлена спиральная пружина 30, показанная на фиг. 5 и 6. При сжатии пружины она стремится оттолкнуть поршень к ближней стенке.
Как видно, например, на фиг. 1 и 2, к цилиндру 22 привода подсоединены две трубки. Первая трубка 32, названная трубкой подачи жидкости в цилиндр, соединена с этим цилиндром посредством первого отверстия 33 в кольцевой стенке цилиндра и расположенным рядом с ближней стенкой. Вторая трубка 34, названная трубкой подачи жидкости в чистящую головку, соединяет чистящую головку с цилиндром посредством второго отверстия 36 в кольцевой стенке цилиндра, расположенным на одной прямой в продольном направлении с первым отверстием и практически по центру цилиндра.
Как уже указывалось, привод содержит также направляющий стержень 16, ориентированный в продольном направлении и отходящий от ближней стенки цилиндра. Диаметр указанного стержня равен диаметру отверстия закрепленной на камере втулки. Продольный размер стержня выбран таким, чтобы стержень не мог выйти из втулки, независимо от того, в каком положении находится устройство, в активном или в пассивном. В частности, продольный размер стержня определяется длиной хода поршня в цилиндре привода.
Устройство согласно изобретению в пассивном положении показано на фиг. 1 и 5. В пассивном положении чистящая головка 4 расположена вокруг объектива 7 камеры и смещена назад относительно линзы 8, чтобы не находиться в поле зрения камеры. Таким образом, в данном положении чистящая головка не ухудшает качество получаемого изображения, обеспечивая помощь водителю в управлении.
Установленная в цилиндре 22 пружина 30 отталкивает поршень 24 в первое крайнее положение, в котором поршень находится на минимально возможном расстоянии от ближней стенки камеры и на максимально возможном расстоянии от задней стенки камеры, согласно произвольно выбранной системе координат, как показано на чертежах. Таким образом, камера, прикрепленная к поршню посредством приводного штока 12 и монтажной пластины 10, максимально смещена назад. При этом объектив камеры и расположенная на его торце линза втянуты внутрь кольцевой чистящей головки и находятся заподлицо с контуром кузова автомобиля, на котором установлено данное устройство.
Пассивное положение является устойчивым при условии, что жидкость, подаваемая в цилиндр 22 через первое отверстие 33, не создает давление, которое может заставить поршень преодолеть возвращающую силу пружины 30 и сместиться.
Далее со ссылками на фиг. 2 и 6 будет описана работа устройства при его перемещении в активное положение.
При возникновении ситуации, когда может потребоваться использование камеры заднего вида, например, при включении сцепления, или по истечении установленного периода времени между запланированными очистками, блок управления вызывает подачу жидкости в цилиндр 22 по трубке 32 и далее через первое отверстие 33. Заполняющая цилиндр жидкость создает давление, которое воздействует на поршень 24 и отталкивает его от ближней стенки камеры. Продольное перемещение поршня к передней части камеры (согласно системе координат, показанной на чертежах) приводит к смещению камеры 2 в направлении передней части автомобиля; при этом камера 2 отходит от неподвижной чистящей головки 4.
Поступающая в камеру жидкость давит на поршень, который перемещается, сжимая пружину 30, и заполняемая жидкостью часть цилиндра от ближней стенки 26 до перемещающегося поршня продолжает увеличиваться, по меньшей мере, до тех пор, пока жидкость не достигнет второго отверстия 36. После этого жидкость получает возможность выхода через это второе отверстие. Когда жидкость начинает частично выходить из камеры через второе отверстие, наступает равновесие между давлением, создаваемым пружиной 30, и давлением на поршень, создаваемым неизменным количеством воды, так как расход жидкости, поступающей через первое отверстие, равен расходу жидкости, выходящей через второе отверстие. При этом движение поршня 24 прекращается. Поршень стремится вернуться в свое исходное положение, и заставляет жидкость выходить через второе отверстие, направляя ее по трубке подачи к чистящей головке. Давление жидкости в трубке 34, создаваемое указанным эффектом возврата поршня, приводит к выпуску жидкости через распылительные выпускные отверстия 20 со скоростью, достаточной для смыва частиц грязи с линзы 8 и ее очистки.
Следует отметить, что одним из преимуществ описанного варианта осуществления изобретения является то, что очищающая жидкость, выпускаемая на линзу, используется перед этим как гидравлическая жидкость для перемещения камеры относительно чистящей головки и для перевода устройства очистки из пассивного положения в активное. Таким образом, одна и та же жидкость используется сначала как гидравлическая жидкость, а затем, после перемещения устройства в требуемое активное положение за счет гидравлического давления, используется как очищающая жидкость, выпускаемая на линзу чистящей головкой, установленной в конце гидравлического контура, в котором циркулирует вышеупомянутая очищающая жидкость, проходящая последовательно через камеру привода и через чистящую головку.
Когда устройство снова потребуется установить в пассивное положение, в частности, чтобы камера могла получать изображения без нахождения чистящей головки в ее поле зрения, блок управления подает команду, обеспечивающую прекращение подачи жидкости в цилиндр. Пружина 30 смещает поршень 24 в его первоначальное положение рядом с ближней стенкой 26, выталкивая оставшуюся в камере жидкость через первое отверстие, так что жидкость остается в трубке 34 и готова к немедленному использованию, когда устройство снова потребуется перевести в активное положение. При возврате поршня в исходное положение рядом с ближней стенкой камера одновременно перемещается к чистящей головке.
Приведенное выше описание объясняет, каким образом настоящее изобретение может обеспечить достижение указанных целей, в частности, путем создания устройства очистки с чистящей головкой, которая способна производить очистку линзы камеры, в частности, камеры заднего вида, и в то же время, способна переходить в пассивное положение, в котором она не мешает получению изображений камерой, просто и надежно перемещаясь из этого пассивного положения в активное положение, в котором производится очистка линзы.
Специалистам в данной области должно быть понятно, что описанный выше в качестве неограничивающего примера вариант выполнения конструкции очищающего устройства допускает введение различных изменений и дополнений, при условии обеспечения возможности перемещения используемой в качестве средства помощи водителю камеры получения изображений относительно чистящей головки таким образом, чтобы можно было перемещать ее из пассивного положения, в котором чистящая головка и камера сгруппированы вместе, в активное положение, в котором они отодвинуты друг от друга, чтобы можно было осуществлять выпуск очищающей жидкости из чистящей головки на линзу камеры. Подробно описанный выше вариант осуществления изобретения не носит ограничительного характера. В любом случае, настоящее изобретение не должно ограничиваться описанным вариантом выполнения, и, в частности, охватывает все эквивалентные средства и технически возможные комбинации этих средств.
Возможны различные варианты исполнения, некоторые из которых были описаны выше, а некоторые не были описаны, например:
- возможен альтернативный вариант выполнения привода, включающего в себя электромотор, осуществляющий перемещение камеры относительно чистящей головки, и независимую гидросистему, которая обеспечивает подачу очищающей жидкости в чистящую головку, когда устройство находится в активном положении;
- возможен вариант выполнения, согласно которому приводной шток привода прикреплен не к камере, а к чистящей головке, и в результате перемещения поршня и приводного штока будет происходить соответствующее продольное перемещение чистящей головки. В таком случае вместо поиска технических решений для обеспечения продольного перемещения камеры назад следует искать решения, обеспечивающие перемещение чистящей головки вперед, сохраняя при этом конечную цель - отвод чистящей головки от камеры и «открытие» камеры, когда обеспечивается возможность выпуска очищающей жидкости из распылительных выпускных отверстий на линзу объектива для ее очистки;
- возможен вариант выполнения, согласно которому используются специальные условия для начала процесса очистки камеры, в частности, подача очищающей жидкости в чистящую головку при одновременной очистке заднего стекла автомобиля.