传感器单元的制作方法

传感器单元
1.相关申请的交叉引用
2.该申请以2020年10月9日在日本技术的日本专利申请第2020－171254号为基础，并通过参照整体引用基础申请的内容。
技术领域
3.本公开涉及传感器单元。


背景技术：

4.在车辆中，获取外界的信息的外界传感器的感测区域经过在该外界露出的露出面而设定的传感器单元广为人知。在这样的传感器单元中，清洗污垢容易附着的露出面较重要。例如专利文献1关于作为外界传感器的车载相机，通过从喷嘴喷吹压缩空气来清洗成为露出面的玻璃面。
5.专利文献1：日本特开2001―171491号公报
6.专利文献1的公开技术主要假定车辆中将行驶方向的后方作为感测区域的车载相机。与此相对，关于车辆中将行驶方向的前方作为感测区域的外界传感器，由于通过车辆的行驶而产生的行驶风作用于露出面，而压缩空气那样的清洗流体被该行驶风冲走。此时，由于露出面周围的结构而扰乱清洗流体的流动，露出面的清洗性能有可能产生偏差。特别是近年来，在自动驾驶控制模式的车辆中，清洗性能的偏差有可能导致感测性能的变动，进而导致自动驾驶控制的精度降低，所以不优选。


技术实现要素：

7.本公开的课题在于提供能够使对外界传感器的露出面的清洗性能稳定的传感器单元。
8.以下，对用于解决课题的本公开的技术方案进行说明。
9.本公开的一方式是在车辆中获取外界的信息的外界传感器的感测区域经过在该外界露出的露出面而被设定在行驶方向的前方的传感器单元，具备：
10.清洗喷嘴，为了清洗露出面，而在比露出面更靠前方形成喷射口，该喷射口在车辆中从偏航轴方向的上方朝向露出面喷射清洗流体；以及
11.壳体，在内部保持外界传感器，并在偏航轴方向上在露出面的下方形成比露出面更朝向行驶方向的后方凹陷的凹部。
12.根据本公开的一方式，在车辆中外界传感器的感测区域被设定在经过露出面的行驶方向的前方。此处，为了清洗露出面，而在比露出面更靠前方形成喷射口，该喷射口在车辆中从偏航轴方向的上方朝向露出面喷射清洗流体。因此，在内部保持外界传感器的壳体在偏航轴方向上的露出面的下方形成比露出面更朝向行驶方向的后方凹陷的凹部。据此，从上方且从前方朝向在车辆的行驶中行驶风作用的露出面喷射的清洗流体在向露出面的下方流动时朝向后方流入凹部，所以难以扰乱该流动。其结果，在露出面上清洗流体能够顺
畅地流动，所以能够使对露出面的清洗性能稳定。
附图说明
13.图1是表示根据第一实施方式的传感器单元的向车辆的搭载状态的横剖视图。
14.图2是用于说明根据第一实施方式的传感器单元的特性的横剖视图。
15.图3是表示根据第一实施方式的传感器单元的详细结构的横剖视图。
16.图4是表示根据第一实施方式的传感器单元的详细结构的主视图。
17.图5是表示根据第一实施方式的传感器单元的详细结构的纵剖视图，且是图3、4的v－v线剖视图。
18.图6是用于说明根据第一实施方式的传感器单元的作用效果的纵剖视图。
19.图7是用于说明根据第一实施方式的传感器单元的作用效果的横剖视图。
20.图8是表示根据第二实施方式的传感器单元的详细结构的纵剖视图，且是与图5对应的图。
21.图9是表示根据第二实施方式的变形例的传感器单元的详细结构的纵剖视图，且是与图8对应的图。
具体实施方式
22.以下，基于附图对多个实施方式进行说明。另外，存在通过在各实施方式中对对应的构成要素附加相同的附图标记来省略重复的说明的情况。另外，在各实施方式中仅对结构的一部分进行说明的情况下，对于该结构的其它部分，能够应用先行说明的其它实施方式的构成。并且，不仅是在各实施方式的说明中明示的结构的组合，只要没有特别地对组合产生妨碍，则即使未明示也能够部分地组合多个实施方式的结构彼此。
23.(第一实施方式)
24.如图1所示，第一实施方式的传感器单元1搭载于车辆2。车辆2在自动驾驶控制模式下能够稳定或者暂时地自动行驶。此处，自动驾驶控制模式可以通过附带条件的驾驶自动化、高度驾驶自动化或者完全驾驶自动化这样的工作时的系统执行所有驾驶任务的自主驾驶控制来实现。自动驾驶控制模式也可以在驾驶辅助或者部分驾驶自动化这样的由乘客执行一部分或者所有驾驶任务的高度驾驶辅助控制中实现。自动驾驶控制模式也可以通过这些自主驾驶控制与高度驾驶辅助控制的组合或者切换来实现。
25.首先，对根据第一实施方式的传感器单元1的基本结构进行说明。传感器单元1构成为包含：壳体3、传感器系统4、清洗系统5以及控制系统6。以下，以水平面上的车辆2为基准进行与传感器单元1的方向相关的说明。此处，在车辆2定义了作为横摇轴方向的行驶方向x、俯仰轴方向y、以及偏航轴方向z。在该定义之下，特别是行驶方向x的前方以及后方既可以不管该方向x的切换而固定，也可以根据该方向x的切换而反转。
26.壳体3例如通过树脂、金属或者它们的组合等形成为中空扁平状的矩形箱形。壳体3设置在车辆2的车顶20上。壳体3在行驶方向x的前侧以及后侧及俯仰轴方向y的左侧以及右侧具有分别沿着车顶20的四边竖立设置的外壁部31。在各外壁部31各开有多个传感器窗32。各传感器窗32分别被板状的透明罩33覆盖。各透明罩33的外面分别构成在车辆2的外界露出的露出面330。
27.传感器系统4具备多个外界传感器40。各外界传感器40分别独立地与传感器窗32以及透明罩33的多个组对应，并被保持在壳体3的内部。各外界传感器40例如由相机、lidar(light detection and ranging/laser imaging detection and ranging：光探测与测距/激光成像探测与测距)、雷达以及声呐等中彼此独立的一种构成。此处，若包括结构的不同来区分种类，则外界传感器40中的至少两个彼此可以为同一种类，外界传感器40的全部也可以为不同的种类。如图2所示，在这样的各外界传感器40设定有经过对应的透明罩33的露出面330感测车辆2的外界的感测区域rs。各外界传感器40获取在感测区域rs存在的物体的信息作为感测信息。另外，图2代表性地示出在经过朝向行驶方向x的前方的露出面330a的该方向x的前方设定感测区域rs的外界传感器40a的例子。
28.如图1所示，清洗系统5具备多个清洗模块50。各清洗模块50分别独立地与传感器窗32以及透明罩33的多个组对应，并横跨壳体3的内外而被保持。由此各清洗模块50分别也与独立的外界传感器40对应。各清洗模块50将位于对应的外界传感器40的感测区域rs的露出面330作为清洗对象。如图3～5所示，各清洗模块50至少各具有一个朝向清洗对象的露出面330喷射清洗流体的清洗喷嘴51。此处，在各清洗模块50中从清洗喷嘴51喷射的清洗流体例如可以是空气等清洗气体，也可以是清洗液。并且，各清洗模块50也可以除了清洗喷嘴51以外，还至少各具有一个擦拭清洗对象的露出面330的清洗刮片。另外，图3～5代表性地示出如上述那样与前方用的外界传感器40a对应的清洗模块50a的例子。
29.如图1所示，控制系统6被保持在壳体3的内部。控制系统6以至少一个专用计算机为主体而构成。控制系统6例如经由lan(local area network：局域网)、被覆布线、线束以及内部总线等中至少一种与传感器单元1的传感器系统4以及清洗系统5及车辆2内部的控制系统连接。控制系统6通过基于传感器系统4中的至少外界传感器40的感测信息来控制清洗系统5中的至少清洗喷嘴51的工作。控制系统6通过基于传感器系统4中的至少外界传感器40的感测信息而与车辆2内部的控制系统共同实现包含自动驾驶控制模式的控制模式。
30.(详细结构)
31.接下来，基于图3～5，对根据第一实施方式的壳体3以及清洗喷嘴51的详细结构进行说明。另外，在详细结构的说明中，行驶方向x的前方以及后方不管该方向x的切换都固定。
32.如图3、5所示，壳体3收容多个经过朝向行驶方向x的前方的露出面330a在该方向x的前方设定感测区域rs的外界传感器40a。如图3～5所示，分别与这样的前方用的外界传感器40a对应的各露出面330a从壳体3的前侧外壁部31a向行驶方向露出到x的前方外界。壳体3的前侧外壁部31a与各露出面330a的俯仰轴方向y上的两侧侧方和偏航轴方向z上的上方邻接，形成纵壁面310a。这些各露出面330a和纵壁面310a通过均形成为与行驶方向x实质垂直的同一平面而分别呈沿着俯仰轴方向y以及偏航轴方向z扩展的平面状。
33.如图4、5所示，壳体3的前侧外壁部31a与偏航轴方向z上的各露出面330a的下方连续，形成凹部34a。凹部34a也与偏航轴方向z上的纵壁面310a的下方连续，从而在俯仰轴方向y上横跨各露出面330a的下方和纵壁面310a的下方而设置。凹部34a以越从各露出面330a朝向偏航轴方向z的下方则越朝向行驶方向x的后方倾斜的倾斜平面状形成凹面340a。如图5所示，凹面340a相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度θ被设定为比0度大的锐角的范围。通过形成这样的凹面340a，从而凹部34a与各露出面330a相比更朝向行驶方向
x的后方凹陷。另外特别是通过形成倾斜平面状凹面340a，从而凹部34a在行驶方向x的前方开口，另一方面在偏航轴方向z上从下方被车辆2的车顶20覆盖。
34.如图3～5所示，壳体3的前侧外壁部31a保持分别与在行驶方向x的前方露出的各露出面330a对应的多个清洗喷嘴51a。各清洗喷嘴51a至少各形成一个从偏航轴方向z的上方朝向该对应露出面330a喷射清洗流体的喷射口510a，以清洗对应的露出面330a。在各清洗喷嘴51a中，喷射口510a配置在比清洗对象的对应露出面330a更靠行驶方向x的前方。分别呈圆筒状的各清洗喷嘴51a的中心轴方向被定义为喷射轴方向an。此处，例如在各清洗喷嘴51a设置单一的喷射口510a的结构等中，该口510a的中心轴方向也可以与喷射轴方向an实质一致。
35.如图5所示，各清洗喷嘴51a的喷射轴方向an越朝向在偏航轴方向z上位于下方的清洗对象的对应露出面330a则越朝向行驶方向x的后方倾斜。此处，例如根据各清洗喷嘴51a相对于前侧外壁部31a的安装角度等调整喷射轴方向an。例如在第一实施方式中，喷射轴方向an相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度ω被设定为比倾斜平面状的凹面340a相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度小等锐角的范围。
36.(作用效果)
37.以下，对在以上说明的第一实施方式的作用效果进行说明。
38.根据第一实施方式，在车辆2中外界传感器40a的感测区域rs被设定在经过露出面330a的行驶方向x的前方。此处，为了清洗露出面330a，清洗喷嘴51a在比露出面330a更靠行驶方向x的前方形成在车辆2中从偏航轴方向z的上方朝向露出面330a喷射清洗流体的喷射口510a。因此，在内部保持外界传感器40a的壳体3在偏航轴方向z上的露出面330a的下方形成比露出面330a更朝向行驶方向x的后方凹陷的凹部34a。据此，从上方且从前方朝向在车辆2的行驶中行驶风作用的露出面330a喷射的清洗流体在向露出面330a的下方流动时，如图6的虚线箭头所示那样朝向后方流入凹部34a，从而难以扰乱该流动。其结果，由于清洗流体能够在露出面330a中顺畅地流动，所以能够使对露出面330a的清洗性能稳定。
39.根据第一实施方式，在以越从露出面330a朝向偏航轴方向z的下方则越朝向行驶方向x的后方倾斜的方式形成凹面340a的凹部34a中，能够将从露出面330a流入的清洗流体沿着凹面340a向下方且后方引导，所以难以产生清洗流体的涡流。据此，由于在露出面330a中容易使清洗流体顺畅地流动，所以能够提高清洗性能的稳定性。
40.根据第一实施方式，在清洗流体为清洗气体的情况下，根据上述的原理，能够在露出面330a中顺畅地流动，所以能够将容易附着于该露出面330a的例如雨等液体污垢吹到凹部34a。因此，能够提高稳定的清洗性能本身。
41.根据第一实施方式，自动驾驶控制模式的车辆2中的外界传感器40a的感测区域rs被设定在经过露出面330a的前方。此处，在第一实施方式中，根据上述的原理使对露出面330a的清洗性能稳定，从而也使外界传感器40a的感测性能稳定，能够提高自动驾驶控制的精度。
42.根据第一实施方式的壳体3，在车辆2的俯仰轴方向y上形成在露出面330a的侧方且在行驶方向x上在前方露出的纵壁面310a、和该露出面330a呈沿着俯仰轴方向y扩展的形状。据此，能够抑制如图7中空心箭头所示与露出面330a碰撞而一部分朝向侧方的行驶风被纵壁面310a扰乱。因此，难以妨碍露出面330a上的清洗流体的流动，能够使清洗性能稳定。
43.(第二实施方式)
44.如图8所示，第二实施方式是第一实施方式的变形例。
45.在第二实施方式中，分别与前方用的外界传感器40a对应的露出面2330a越朝向偏航轴方向z的下方则越朝向行驶方向x的后方倾斜。同样地，在第二实施方式中，与各露出面2330a的俯仰轴方向y上的两侧侧方和偏航轴方向z上的上方邻接的纵壁面2310a也越朝向偏航轴方向z的下方则越朝向行驶方向x的后方倾斜。这些各露出面2330a和纵壁面2310a都形成在相对于行驶方向x以及偏航轴方向z形成规定角度的同一水平面上，从而分别呈与俯仰轴方向y实质平行地扩展的倾斜平面状。
46.在这样的第二实施方式中，倾斜平面状的凹面340a相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度θ被设定为比倾斜平面状的各露出面2330a以及纵壁面2310a相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度ψ大的锐角的范围。另外，在第二实施方式中，倾斜平面状的各露出面2330a以及纵壁面2310a相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度ψ和各清洗喷嘴51a的喷射轴方向an相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度ω实质被设定为同一角度。由此，倾斜平面状的凹面340a相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度θ被设定为比各清洗喷嘴51a的喷射口510a的喷射轴方向an相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度ω大的锐角的范围。
47.(作用效果)
48.以下，对在以上说明的第二实施方式特有的作用效果进行说明。
49.根据第二实施方式，在越朝向偏航轴方向z的下方则越朝向行驶方向x的后方倾斜的露出面2330a中，能够与行驶风一起将清洗流体顺畅地向下方且后方的凹部34a引导。因此，能够提高清洗性能的稳定性。
50.根据第二实施方式，倾斜平面状的凹面340a相对于偏航轴方向z所成的角度θ大于倾斜平面状的露出面2330a相对于偏航轴方向z所成的角度ψ。据此，在倾斜平面状的露出面2330a与行驶风一起被向下方且后方引导的清洗流体在流入凹部34a时，沿着与该露出面2330a相比更向后方倾斜的倾斜平面状的凹面340a被引导，所以能够抑制成为涡流。因此，能够提高清洗性能的稳定性。
51.根据第二实施方式，从喷射轴方向an越朝向偏航轴方向z的下方则越朝向行驶方向x的后方倾斜的清洗喷嘴51a喷射的清洗流体同样地在倾斜的露出面2330a上难以扰乱朝向凹部34a的流动。此处特别是在相对于偏航轴方向z所成的角度与喷射轴方向an的情况下的ω实质相同的ψ的露出面2330a上，容易抑制清洗流体成为涡流。因此，能够提高清洗性能的稳定性。
52.(其它实施方式)
53.以上，对多个实施方式进行了说明，但本公开并不限定于这些实施方式进行解释，能够在不脱离本公开的主旨的范围内应用于各种实施方式以及组合。
54.在第一以及第二实施方式的变形例中，也可以代替倾斜平面状的凹面340a而通过平面状的多个凹面形成凹部34a。例如，也可以通过相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度实质为直角或者锐角的第一凹面和相对于偏航轴方向z实质平行或者在行驶方向x的后方所成的角度为锐角的第二凹面形成凹部34a。在第一以及第二实施方式的变形例中，虽然露出面330a、2330a和纵壁面310a、2310a至少沿着俯仰轴方向y扩展，但也可以通过
在行驶方向x上前后错开而呈台阶状地连接。在第一以及第二实施方式的变形例中，只要在偏航轴方向z上的露出面330a、2330a的下方设置凹部34a来抑制涡流的产生，也可以在这些露出面330a、2330a与凹部34a之间设置纵壁面310a、2310a。
55.如图9所示，在第二实施方式的变形例中，凹面340a相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度θ也可以设定为与露出面2330a相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度ψ实质相同或者小于该角度ψ的锐角的范围。如图9所示，在第二实施方式的变形例中，凹面340a相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度θ也可以设定为与各清洗喷嘴51a的喷射轴方向an相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度ω实质相同或者小于该角度ω的锐角的范围。在第二实施方式的变形例中，凹面340a相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度θ也可以设定为比各清洗喷嘴51a的喷射轴方向an相对于偏航轴方向z在行驶方向x的后方所成的角度ω大或者小的锐角的范围。
56.在第一以及第二实施方式的变形例中，也可以以越朝向偏航轴方向z的下方则越朝向行驶方向x的后方倾斜且越朝向下方则向行驶方向x的变化率越增大或者越减少的方式形成凹面340a。在第二实施方式的变形例中，也可以以越朝向偏航轴方向z的下方则越朝向行驶方向x的后方倾斜并且越朝向下方则向行驶方向x的变化率越增大或者越减少的方式形成露出面2330a。
57.在第一以及第二实施方式的变形例中，形成露出面330、330a、2330a的透明罩33也可以设置在光学传感器40、40a本身。在第一以及第二实施方式的变形例中，露出面330、330a、2330a也可以由光学传感器40、40a中的例如透镜等光学部件形成。

技术特征：
1.一种传感器单元，是在车辆(2)中获取外界的信息的外界传感器(40a)的感测区域(rs)经过在该外界露出的露出面(330a、2330a)而被设定在行驶方向(x)的前方的传感器单元(1)，具备：清洗喷嘴(51a)，为了清洗上述露出面，而在比上述露出面更靠上述前方形成喷射口(510a)，该喷射口在上述车辆中从偏航轴方向(z)的上方朝向上述露出面喷射清洗流体；以及壳体(3)，在内部保持上述外界传感器，并在上述偏航轴方向上在上述露出面的下方形成比上述露出面更朝向上述行驶方向的后方凹陷的凹部(34a)。2.根据权利要求1所述的传感器单元，其中，上述凹部形成越从上述露出面朝向上述偏航轴方向的下方则越朝向上述行驶方向的后方倾斜的凹面(340a)。3.根据权利要求2所述的传感器单元，其中，上述露出面(2330a)越朝向上述偏航轴方向的下方则越朝向上述行驶方向的后方倾斜，倾斜平面状的上述凹面相对于上述偏航轴方向所成的角度(θ)大于倾斜平面状的上述露出面相对于上述偏航轴方向所成的角度(ψ)。4.根据权利要求1或者2所述的传感器单元，其中，上述露出面(2330a)越朝向上述偏航轴方向的下方则越朝向上述行驶方向的后方倾斜。5.根据权利要求3或者4所述的传感器单元，其中，上述清洗喷嘴的喷射轴方向(an)越朝向上述偏航轴方向的下方则越朝向上述后方倾斜。6.根据权利要求1～5中任意一项所述的传感器单元，其中，清洗流体为清洗气体。7.根据权利要求1～6中任意一项所述的传感器单元，其中，自动驾驶控制模式的上述车辆中的上述感测区域被设定在经过上述露出面的上述前方。8.根据权利要求1～7中任意一项所述的传感器单元，其中，上述壳体在上述车辆的俯仰轴方向(y)上的上述露出面的侧方形成纵壁面(310a、2310a)，上述纵壁面在上述行驶方向的前方露出，上述露出面和纵壁面呈沿着上述俯仰轴方向扩展的形状。

技术总结
本发明涉及传感器单元。在车辆(2)中，获取外界的信息的外界传感器(40a)的感测区域(Rs)经过在该外界露出的露出面(330a)而被设定在行驶方向(X)的前方的传感器单元(1)具备：清洗喷嘴(51a)，为了清洗露出面(330a)，而在比露出面(330a)更靠前方形成在车辆(2)中从偏航轴方向(Z)的上方朝向露出面(330a)喷射清洗流体的喷射口(510a)；以及壳体(3)，在内部保持外界传感器(40a)，并在偏航轴方向(Z)上在露出面(330a)的下方形成比露出面(330a)更朝向行驶方向(X)的后方凹陷的凹部(34a)。方向(X)的后方凹陷的凹部(34a)。方向(X)的后方凹陷的凹部(34a)。


技术研发人员：大林弘典
受保护的技术使用者：株式会社电装
技术研发日：2021.09.06
技术公布日：2023/6/27