CN111516603A - 传感器气流设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“传感器气流设备”。一种设备，包括：外壳，所述外壳限定腔室并且包括具有至少一个孔口的面板；至少一个传感器，所述至少一个传感器固定在所述腔室内并且具有穿过透镜和所述孔口的视野；附接到所述传感器的至少一个环形盘，所述至少一个环形盘同心地围绕所述透镜并且包括非接触地暴露于所述腔室的径向外边缘；以及至少三个叶片，所述至少三个叶片从所述盘延伸到所述面板并且围绕所述盘径向非对称地布置。

Description

传感器气流设备

技术领域

本公开总体涉及车辆传感器。

背景技术

车辆通常包括传感器。传感器可提供关于车辆的操作的数据，例如，车轮速度、车轮取向以及发动机和变速器数据(例如，温度、燃料消耗等)。传感器可检测车辆的位置和/或取向。传感器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、环形激光器或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；和/或磁力计。传感器可以检测外部世界，例如车辆的周围环境的对象和/或特征，诸如其他车辆、道路车道标记、交通信号灯和/或标志、行人等。例如，传感器可以是雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(LIDAR)装置和/或图像处理传感器(诸如相机)。

发明内容

一种设备包括：外壳，所述外壳限定腔室并且包括具有孔口的面板；传感器，所述传感器固定在所述腔室内并且具有穿过透镜和所述孔口的视野；附接到所述传感器的环形盘，所述环形盘同心地围绕所述透镜并且包括非接触地暴露于所述腔室的径向外边缘；以及至少三个叶片，所述至少三个叶片从所述盘延伸到所述面板并且围绕所述盘径向非对称地布置。

所述叶片可限定：多个第一开口，所述多个第一开口被定位成在基本上相同的第一方向上从所述腔室跨所述透镜引导气流；以及第二开口，所述第二开口被定位成在横向于所述第一方向的第二方向上从所述腔室跨所述透镜引导气流。所述叶片可被定位成阻挡气流从所述腔室通过所述孔口，但通过所述第一开口和所述第二开口除外。

所述第二方向可以与所述第一方向成锐角。

所述多个第一开口可包括至少三个第一开口。

所述孔口可包括在所述透镜上基本居中的圆形部分和延伸部分。所述延伸部分可以在所述第一方向上从所述圆形部分延伸。

所述叶片可包括第一叶片，所述第一叶片围绕所述盘径向对称地布置达至少270°。所述第一叶片可以各自在径向和周向方向上伸长。

所述叶片可包括第二叶片，所述第二叶片围绕所述盘的剩余部分与所述第一叶片径向非对称地布置。所述第二叶片可以在径向方向上伸长。

所述盘可包括径向内表面，所述盘在所述径向内表面处附接到所述传感器。所述盘可包括前表面，所述前表面背离所述面板从所述径向内表面倾斜到所述径向外边缘。

所述盘可包括后表面，所述后表面背对所述面板并且从所述径向内表面延伸到所述径向外边缘，并且所述后表面可以非接触地暴露于所述腔室。

所述设备可还包括压力源，所述压力源被定位成使所述腔室的压力升高到大气压以上。所述压力源可以是鼓风机。

所述透镜可以是凸面的。

所述面板可具有圆柱形形状。

所述传感器可以是第一传感器，所述孔口可以是第一孔口，所述透镜可以是第一透镜，并且所述设备可还包括固定在所述腔室内的第二传感器，并且所述面板可包括第二孔口，并且所述第二传感器可包括第二透镜，所述第二透镜限定穿过所述第二孔口取向的视野。所述盘可以是第一盘，所述径向外边缘可以是第一径向外边缘，并且所述叶片可以是第一叶片，并且所述设备可还包括：附接到所述第二传感器的环形第二盘，所述环形第二盘同心地围绕所述第二透镜并且包括非接触地暴露于所述腔室的第二径向外边缘；以及至少三个第二叶片，所述至少三个第二叶片从所述第二盘延伸到所述面板并且围绕所述第二盘径向非对称地布置。

附图说明

图1是示例性车辆的透视图。

图2是车辆上的示例性外壳的透视图。

图3是外壳的分解图。

图4是外壳的侧视横截面图。

图5是外壳的透视图，其中腔室被暴露以用于说明。

图6是外壳的一部分的透视图。

图7是示例性传感器和盘的透视图。

图8是外壳内的传感器和盘的透视图。

图9是传感器、盘和外壳的横截面侧视图。

图10A是盘的透视图。

图10B是另一个示例性盘的透视图。

具体实施方式

参考附图，一种用于车辆30的设备32包括：外壳34，所述外壳34限定第一腔室36并且包括具有至少一个孔口40的面板38；至少一个传感器42，所述至少一个传感器42固定在所述第一腔室36内并且具有穿过透镜44和孔口40的视野；附接到所述传感器42的至少一个环形盘46，所述至少一个环形盘46同心地围绕透镜44并且包括非接触地暴露于第一腔室36的径向外边缘48；以及至少三个叶片50，所述至少三个叶片50从盘46延伸到面板38并且围绕盘46径向非对称地布置。

设备32跨传感器42的透镜44提供气流。气流可使透镜44干燥并且防止水分(诸如雨)接触透镜44。可不存在滞止区(即，静止空气区)的情况下跨透镜44的整体提供气流。设备32可在少量零件和小型封装空间的情况下有效地提供这些益处。设备32使除了透镜44以外的部件保持隐藏在面板38后面，从而保护部件免受周围环境影响，同时提供合意的时髦设计。

参考图1，车辆30可以是任何乘用或商用汽车，诸如轿车、卡车、运动型多用途车、跨界车、货车、小型货车、出租车、公共汽车等。

车辆30可以是自主车辆。计算机可被编程为完全地或较小程度地独立于人类驾驶员的干预来操作车辆30。计算机可被编程为操作推进系统、制动系统、转向系统和/或其他车辆系统。出于本公开的目的，自主操作意指计算机在没有来自人类驾驶员的输入的情况下控制推进系统、制动系统和转向系统；半自主操作意指计算机控制推进系统、制动系统和转向系统中的一者或两者，而人类驾驶员控制剩余部分；并且非自主操作意指人类驾驶员控制推进系统、制动系统和转向系统。计算机依赖于来自传感器42的数据来自动地或半自动地操作车辆30。

车辆30包括车身52。车辆30可以具有一体式构造，其中车辆30的车架和车身52为单个部件。可替代地，车辆30可具有车身车架分离式构造，其中车架支撑车身52，所述车身32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30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。

参考图1和图2，用于传感器42的外壳34可附接到车辆30，例如，可附接到车辆30的车身面板54、56中的一个，例如，车顶56。例如，外壳34可被成形为可附接到车顶56，例如，可具有匹配或遵循车顶56的轮廓的形状。壳体34可以附接到车顶56，这可以为传感器42提供车辆30周围区域的无障碍视野。外壳34可由例如塑料或金属形成。

参考图3，外壳34包括基座58、储存桶60、托盘62和顶盖64。基座58附接到车顶56并且包括进气口66。进气口66被定位成在外壳34安装在车辆30上时面向前方。基座58具有：底表面，所述底表面被成形为适形于车辆30的车顶56；和顶表面，所述顶表面具有被成形为接收储存桶60的开口。

储存桶60位于在基座58中。储存桶60是具有敞开顶部(即，具有封闭底部和敞开顶部的管状形状)的容器。储存桶60包括顶部处的唇缘，所述唇缘被成形为卡扣在基座58的顶部上。储存桶60沿着顶部与底部之间的垂直轴具有基本上恒定的横截面。

托盘62位于基座58和储存桶60的顶部上。传感器42设置在托盘62中。托盘62包括面板38，所述面板38充当周向外壁，并且托盘62包括周向内壁68。面板38和内壁68各自具有圆柱形形状。托盘62包括底板，所述底板从内壁68径向向外延伸到面板38。孔口40在面板38中。内壁68包括托盘开口70，所述托盘开口70相对于托盘62从相应传感器42径向向内定位。

顶盖64附接到托盘62并且从内壁68到面板38包封托盘62。托盘62包括孔，所述孔的大小被设定成接收托盘62的内壁68。顶盖64相对于托盘62从内壁68径向向外延伸到面板38。托盘62和顶盖64一起形成环形形状。

参考图4，外壳34限定其中设置传感器42的第一腔室36，并且外壳34限定其中设置压力源74的第二腔室72。第一腔室36可设置在第二腔室72上方。例如，托盘62和顶盖64包封并构成(即，形成)第一腔室36。例如，基座58和储存桶60包封并构成第二腔室72，如图4所示。可替代地，车身面板54、56中的一者或多者(例如，车顶56)可连同基座58和/或储存桶60一起部分地包封并构成第二腔室72。

压力源74增加占据第一腔室36的气体的压力。例如，压力源74可以是鼓风机，所述鼓风机迫使另外的气体从较低压区去往较高压区。压力源74可以是任何合适类型的鼓风机，例如：正排量压缩机，诸如往复式压缩机、离子液体活塞压缩机、旋转螺杆式压缩机、旋叶式压缩机、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；风扇；或任何其他合适的类型。

压力源74被定位成使第一腔室36的压力升高到大气压以上。例如，压力源74被定位成从外壳34外部的周围环境抽吸空气并且将空气吹入第一腔室36中。压力源74设置在第一腔室36外的第二腔室72中，例如，在储存桶60内附接到储存桶60。例如，空气进入通过进气口66、行进通过第二腔室72下方的通道76、行进通过引导通过储存桶60的底部的过滤器78，并且然后行进到压力源74。过滤器78从流动通过过滤器78的空气中去除固体颗粒，诸如灰尘、花粉、霉菌、灰尘和细菌。过滤器78可以是任何合适类型的过滤器，例如纸、泡沫、棉花、不锈钢、油浴等。压力源74将空气吹入第二腔室72中，并且空气行进通过托盘开口70，以进入第一腔室36中。

作为压力源74为鼓风机的替代方案，设备32可以其他方式对外壳34的第一腔室36进行加压。例如，车辆30的前向运动可迫使空气通过通向第一腔室36的通路。

外壳34包括孔口40。孔口40是外壳34中从第一腔室36通向周围环境的孔。孔口40穿过托盘62的面板38。外壳34包括用于传感器42中的每一个的一个孔口40。每个传感器42具有穿过相应孔口40接收的视野。传感器42可延伸到相应孔口40中。例如，孔口40可同心地围绕传感器42的一部分(例如，透镜44)。

参考图5，传感器42可以检测外部世界，例如车辆30的周围环境的对象和/或特征，诸如其他车辆、道路车道标记、交通信号灯和/或标志、行人等。例如，传感器42可以包括雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(LIDAR)装置和图像处理传感器(诸如相机)。

具体地，参考图5和图6，设置在外壳34中的传感器42可以是一个或多个相机，所述一个或多个相机被布置成共同覆盖相对于水平平面的360°视野。传感器42固定在第一腔室36内。传感器42直接或间接地固定附接到外壳34。每个传感器42具有穿过相应透镜44和相应孔口40的视野，并且传感器42中的一个的视野可与彼此周向相邻(即，彼此紧邻)的传感器42的视野重叠。透镜44可以是凸面的。

参考图7，每个传感器42包括多个翅片80。翅片80是导热的，即具有高导热率，例如，等于至少15瓦每米-开尔文(W/(m K)(例如，在25℃下，大于100W/(m K))的导热率。例如，翅片80可以是铝。翅片80被成形为具有高的表面积与体积比，例如，长的、细的杆或板。

每个盘46附接到传感器42中的一个，所述盘46同心地围绕传感器42的透镜44。盘46可以任何合适的方式(例如，粘合剂、干涉配合等)进行附接。

参考图8和图9，每个盘46可具有限定轴线A(图9所说明)的环形形状。轴线A穿过相应透镜44的中心。盘46包括径向外边缘48、径向内表面82、后表面84和前表面86。

径向内表面82围绕轴线A周向地延伸并且径向向内面朝轴线A。径向内表面82比径向外边缘48更靠近轴线A。盘46在径向内表面82处附接到传感器42。

径向外边缘48围绕轴线A周向地延伸并且比盘46的其余部分距轴线A更远。径向外边缘48设置在第一腔室36中并且与外壳34间隔开。径向外边缘48非接触地暴露于第一腔室36。出于本公开的目的，“A暴露于B”意指表面A设置在由结构B限定并包封的体积内，其中没有中间部件将表面A与结构B屏蔽开。出于本公开的目的，“非接触地”意指不接触固体对象。

后表面84背对面板38的最近部分。后表面84围绕轴线A周向地延伸并且从径向内表面82延伸到径向外边缘48。后表面84可以是平坦的。后表面84设置在第一腔室36中并且与外壳34间隔开。后表面84非接触地暴露于第一腔室36。

前表面86面朝面板38的最近部分。前表面86围绕轴线A周向地延伸，其由叶片50中断。前表面86从径向内表面82延伸到径向外边缘48。前表面86背离面板38的最近部分从径向内表面82倾斜到径向外边缘48。例如，前表面86具有围绕轴线A的截头圆锥形或部分截头圆锥形形状。前表面86可具有从轴线A测量的大约45°的角。

参考图10A和图10B，至少三个叶片50从盘46(例如从盘46的前表面86)延伸到面板38。叶片50中的至少一些从径向内表面82延伸到径向外边缘48。叶片50中的一些可从径向内表面82部分地朝向径向外边缘48延伸。叶片50围绕盘46(即围绕轴线A)径向非对称地布置。出于本公开的目的，“径向非对称地”意指围绕轴线布置成使得无可均匀分割到360°中的小于180°的扇形可围绕轴线进行重复达360°。叶片50的径向非对称布置可防止在透镜44的中心中形成滞止区，这可帮助使透镜44完全干燥。

例如，参考图10A，叶片50限定多个第一开口88和第二开口90。第一开口88和第二开口90各自由前表面86、两个叶片50和面板38构成。存在至少三个开口，例如，五个开口，如图10A所示。第一开口88具有组合的出口面积，即，气流离开第一开口88的横截面面积的和，所述组合的出口面积大于第二开口90的出口面积。第一开口88被定位成在基本上相同的第一方向B上从第一腔室36跨透镜44引导气流。第二开口90被定位成在横向于第一方向B的第二方向C上从第一腔室36跨透镜44引导气流。第二方向C与第一方向B成锐角。叶片50被定位成阻挡气流从第一腔室36通过孔口40，但通过第一开口88和第二开口90除外；换句话说，第一开口88和第二开口90提供从第一腔室36通过孔口40的有且仅有一个气流路径。例如，叶片50中的一个围绕轴线A从第二开口90超过180°地延伸到第一开口88中的一个。

孔口40包括圆形部分92，所述圆形部分92在透镜44上基本居中，即，在轴线A上基本居中。孔口40还包括延伸部分94。延伸部分94在第一方向B上从圆形部分92延伸。延伸部分94为凸角形状。延伸部分94具有比圆形部分92小的面积。延伸部分94允许来自第一开口88的气流平稳地离开。

对于径向非对称叶片50的另一个示例，参考图10B，叶片50包括第一叶片50a和第二叶片50b。第一叶片50a围绕盘46至少270°(即围绕轴线A至少270°)地径向对称地布置。出于本公开的目的，“径向对称的”意指围绕轴线布置成使得小于180°的扇形围绕轴线进行重复达指定范围(例如，270°)。如图10B所示，33.75°的扇形覆盖具有不同长度的两种第一叶片50a的图案，并且该扇形重复八次以覆盖270°的范围。第一叶片50a相对于轴线A在径向和周向方向上(即在延伸背离轴线A且围绕轴线A旋转的方向上)伸长。第二叶片50b围绕盘46的除第一叶片50a之外的剩余部分(即第一叶片50a的270°的范围外的90°的范围)布置。第二叶片50b相对于轴线A在径向方向上伸长。相较于第一叶片50a与周向相邻的第一叶片50a的间隔，第二叶片50b各自与周向相邻的第二叶片50b间隔得更远。

孔口40的形状为圆形。孔口40在轴线A上基本居中。

对于图10A和图10B两者中的示例，在操作中，压力源74从周围环境抽吸空气并且将空气引导到第一腔室36。压力源74使第一腔室36的压力增加到外壳34外部的大气压以上。增加的压力迫使叶片50之间的空气从第一腔室36通过孔口40，去往周围环境，例如，通过第一开口88和第二开口90，或在第一叶片50a与第二叶片50b之间。跨透镜44的气流可从透镜44去除碎屑以及防止碎屑接触透镜44。此外，气流可使透镜44干燥并且防止水分(诸如雨)接触透镜44。叶片50的径向非对称布置致使跨透镜44的气流不平衡，同时仍覆盖透镜44的整体。不平衡气流防止形成滞止区(即静止空气区)。车辆30的自主操作可通过使传感器42具有未遮挡视野来进行改进。

已经以说明性方式描述了本公开，并且应当理解，已使用的术语意图在本质上是描述性的而非限制性的字词。形容词“第一”和“第二”在整篇文档中用作标识符，而非意图表示重要性或顺序。本文使用的“基本上”意指尺寸、持续时间、形状或其他形容词可能由于物理缺陷、电源中断、机加工或其他制造中的变化等而与所描述的略有不同。根据上述教导，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方式来实践。

根据本发明，提供一种设备，所述设备具有：外壳，所述外壳限定腔室并且包括具有孔口的面板；传感器，所述传感器固定在所述腔室内并且具有穿过透镜和所述孔口的视野；附接到所述传感器的环形盘，所述环形盘同心地围绕所述透镜并且包括非接触地暴露于所述腔室的径向外边缘；以及至少三个叶片，所述至少三个叶片从所述盘延伸到所述面板并且围绕所述盘径向非对称地布置。

根据一个实施例，所述叶片限定：多个第一开口，所述多个第一开口被定位成在基本上相同的第一方向上从所述腔室跨所述透镜引导气流；以及第二开口，所述第二开口被定位成在横向于所述第一方向的第二方向上从所述腔室跨所述透镜引导气流。

根据一个实施例，所述叶片被定位成阻挡气流从所述腔室通过所述孔口，但通过所述第一开口和所述第二开口除外。

根据一个实施例，所述第二方向与所述第一方向成锐角。

根据一个实施例，所述多个第一开口包括至少三个第一开口。

根据一个实施例，所述孔口包括在所述透镜上基本居中的圆形部分和延伸部分。

根据一个实施例，所述延伸部分在所述第一方向上从所述圆形部分延伸。

根据一个实施例，所述叶片包括第一叶片，所述第一叶片围绕所述盘径向对称地布置达至少270°。

根据一个实施例，所述第一叶片各自在径向和周向方向上伸长。

根据一个实施例，所述叶片包括第二叶片，所述第二叶片围绕所述盘的剩余部分与所述第一叶片径向非对称地布置。

根据一个实施例，所述第二叶片在径向方向上伸长。

根据一个实施例，所述盘包括径向内表面，所述盘在所述径向内表面处附接到所述传感器。

根据一个实施例，所述盘包括前表面，所述前表面背离所述面板从所述径向内表面倾斜到所述径向外边缘。

根据一个实施例，所述盘包括后表面，所述后表面背对所述面板并且从所述径向内表面延伸到所述径向外边缘，其中所述后表面非接触地暴露于所述腔室。

根据一个实施例，本发明的进一步特征在于：压力源，所述压力源被定位成使所述腔室的压力升高到大气压以上。

根据一个实施例，所述压力源是鼓风机。

根据一个实施例，所述透镜是凸面的。

根据一个实施例，所述面板具有圆柱形形状。

根据一个实施例，所述传感器是第一传感器，所述孔口是第一孔口，所述透镜是第一透镜，本发明的进一步特征在于固定在所述腔室内的第二传感器，其中所述面板包括第二孔口，并且所述第二传感器包括第二透镜，所述第二透镜限定穿过所述第二孔口取向的视野。

根据一个实施例，所述盘是第一盘，所述径向外边缘是第一径向外边缘，并且所述叶片是第一叶片，本发明的进一步特征在于：附接到所述第二传感器的环形第二盘，所述环形第二盘同心地围绕所述第二透镜并且包括非接触地暴露于所述腔室的第二径向外边缘；以及至少三个第二叶片，所述至少三个第二叶片从所述第二盘延伸到所述面板并且围绕所述第二盘径向非对称地布置。

Claims (15)

1.一种设备，其包括：

外壳，所述外壳限定腔室并且包括具有孔口的面板；

传感器，所述传感器固定在所述腔室内并且具有穿过透镜和所述孔口的视野；

附接到所述传感器的环形盘，所述环形盘同心地围绕所述透镜并且包括非接触地暴露于所述腔室的径向外边缘；以及

至少三个叶片，所述至少三个叶片从所述盘延伸到所述面板并且围绕所述盘径向非对称地布置。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述叶片限定：多个第一开口，所述多个第一开口被定位成在基本上相同的第一方向上从所述腔室跨所述透镜引导气流；以及第二开口，所述第二开口被定位成在横向于所述第一方向的第二方向上从所述腔室跨所述透镜引导气流。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述叶片被定位成阻挡气流从所述腔室通过所述孔口，但通过所述第一开口和所述第二开口除外。

4.如权利要求2所述的设备，其中所述第二方向与所述第一方向成锐角。

5.如权利要求2所述的设备，其中所述多个第一开口包括至少三个第一开口。

6.如权利要求2所述的设备，其中所述孔口包括在所述透镜上基本居中的圆形部分和延伸部分。

7.如权利要求6所述的设备，其中所述延伸部分在所述第一方向上从所述圆形部分延伸。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述叶片包括第一叶片，所述第一叶片围绕所述盘径向对称地布置达至少270°。

9.如权利要求8所述的设备，其中所述第一叶片各自在径向和周向方向上伸长。

10.如权利要求8所述的设备，其中所述叶片包括第二叶片，所述第二叶片围绕所述盘的剩余部分与所述第一叶片径向非对称地布置。

11.如权利要求10所述的设备，其中所述第二叶片在径向方向上伸长。

12.如权利要求1所述的设备，其中所述盘包括径向内表面，所述盘在所述径向内表面处附接到所述传感器。

13.如权利要求12所述的设备，其中所述盘包括前表面，所述前表面背离所述面板从所述径向内表面倾斜到所述径向外边缘。

14.如权利要求12所述的设备，其中所述盘包括后表面，所述后表面背对所述面板并且从所述径向内表面延伸到所述径向外边缘，其中所述后表面非接触地暴露于所述腔室。

15.如权利要求1-14中的一项所述的设备，其还包括鼓风机，所述鼓风机被定位成使所述腔室的压力升高到大气压以上。

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