WO2015159763A1 - 異物除去装置 - Google Patents

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WO2015159763A1
WO2015159763A1 PCT/JP2015/060877 JP2015060877W WO2015159763A1 WO 2015159763 A1 WO2015159763 A1 WO 2015159763A1 JP 2015060877 W JP2015060877 W JP 2015060877W WO 2015159763 A1 WO2015159763 A1 WO 2015159763A1
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WO
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piston
rack
space
foreign matter
matter removing
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PCT/JP2015/060877
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晃宜 久保田
靖洋 市川
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Koito Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Koito Manufacturing Co Ltd
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    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/56—Cleaning windscreens, windows or optical devices specially adapted for cleaning other parts or devices than front windows or windscreens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/54—Cleaning windscreens, windows or optical devices using gas, e.g. hot air
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B39/0005—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons
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    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical

Definitions

  • the present invention relates to a technical field of a foreign matter removing apparatus that ejects high pressure air from a nozzle to remove foreign matter.
  • a structure such as a vehicle.
  • an in-vehicle camera, a vehicle lamp, and a rearview mirror are provided with moisture in order to ensure good visibility. It is desirable to remove foreign matters such as dirt, mud and dust.
  • in-vehicle cameras are used as devices that display images on the display to check the back of the vehicle or to check the position outside the vehicle that is difficult for the driver to see.
  • the imaging unit may be contaminated by water droplets or the like adhering to the time, and the image projected on the display may become unclear and may hinder the confirmation.
  • a liquid storage tank is required compared with the foreign matter removing device that jets high-pressure liquid such as water to eliminate contamination. This is advantageous in that it is not performed and the ejected liquid does not remain in the imaging unit.
  • the foreign matter removing apparatus that eliminates contamination of the imaging unit with high-pressure air has the above-described advantages, but requires a mechanism that generates high-pressure air and injects the generated high-pressure air.
  • the structure becomes complicated and the manufacturing cost increases. Further, it is necessary to efficiently inject high-pressure air from the nozzle.
  • the structure of the compressed air generating unit is not disclosed in the foreign matter removing apparatus described in Patent Document 1, and the structure is simplified and the high-pressure air is efficiently injected from the nozzle. May not be secured.
  • an object of the present invention is to overcome the above-described problems, to simplify the structure and to ensure an efficient injection state of high-pressure air from a nozzle.
  • a foreign matter removing apparatus includes a cylinder into which air is introduced, a piston that is movably supported by the cylinder and sends out the air that has flowed into the cylinder as high-pressure air in a delivery direction, And a nozzle for injecting high-pressure air sent out by a piston.
  • an urging spring for urging the piston in the delivery direction is provided, and a moving force is applied to the piston so that the piston is opposite to the delivery direction.
  • a moving mechanism for moving the piston in a direction to a predetermined position is provided, and the piston is moved in a direction opposite to the delivery direction by the moving mechanism to increase a biasing force of the biasing spring, and the piston is moved by the moving mechanism.
  • the moving mechanism includes a worm that is rotated by a driving force of a driving motor and a worm wheel that is meshed with the worm and rotated as the worm rotates.
  • the driving force of the driving motor is transmitted to the piston via the worm and the worm wheel.
  • the rack connected with the said piston is provided, the pinion with which the said rack is meshed
  • the reciprocation between the top dead center and the bottom dead center of the piston is performed a plurality of times in one rotation of the pinion.
  • the advance angle of the worm is 9 ° or more.
  • the gear portion is provided with a plurality of gear teeth
  • the rack is provided with a plurality of rack teeth
  • the plurality of gear teeth are the first gear teeth.
  • the plurality of rack teeth are composed of first rack teeth and second rack teeth
  • the first gear teeth are composed of the first rack teeth and the second rack teeth.
  • the second gear teeth can be engaged with the first rack teeth and cannot be engaged with the second rack teeth, and the piston can move in the delivery direction. Accordingly, when the rack is moved and the worm wheel is rotated, it is desirable that the second gear teeth and the second rack teeth pass each other.
  • variety of the said 2nd gear tooth is made into half or less of the width
  • gear is the said 1st gear tooth
  • the internal space of the said cylinder has the 1st space and 2nd space which continue in the moving direction of the said piston, and the said 1st space is the said 1st space.
  • 2 is located on the delivery direction side of the second space, the diameter of at least a part of the second space is larger than the diameter of the first space, and the piston is moved in the cylinder at least in the first space when moved.
  • a seal portion is provided in close contact with the inner peripheral surface of the air, and when the piston is moved to the bottom dead center, the entire seal portion is positioned in the second space and flows into the second space. It is desirable that the fluid flows from the second space toward the first space.
  • channel extended in the movement direction of the said piston is formed in the outer peripheral side, and the said air inflow groove
  • the piston is moved with respect to the cylinder, high pressure air is sent out from the cylinder, and high pressure air is injected from the nozzle, thereby simplifying the structure and ensuring an efficient injection state of the high pressure air from the nozzle. can do.
  • FIG. 2 to 18 show an embodiment of the foreign matter removing apparatus of the present invention, and this figure is a perspective view of the foreign matter removing apparatus.
  • FIG. 9 and FIG. 10 show the operation of the foreign matter removing apparatus, and this figure is a sectional view showing an initial state.
  • the application of the foreign matter removing device of the present invention is not limited to a device that removes foreign matter attached to an in-vehicle camera, and as a device that removes foreign matter attached to various structures, in particular, a vehicle lamp, a window
  • the present invention can be widely applied as a foreign matter removing device that removes foreign matter attached to a structure provided in a vehicle such as a mirror and a collision prevention sensor.
  • the foreign substance removing device shown below has a cylinder, a piston and a nozzle, and jets high-pressure air from the nozzle by moving the piston relative to the cylinder.
  • the direction in which the piston is moved is the front-rear direction and indicates the front-rear, up-down, left-right directions.
  • the front and rear, up and down, left and right directions shown below are for convenience of explanation, and the implementation of the present invention is not limited to these directions.
  • the foreign matter removing apparatus 1 has a function of removing foreign matters such as moisture, mud and dust attached to the in-vehicle camera 100 for confirming the rear of the vehicle, and is attached to a rear end side portion of the vehicle body (not shown). Yes.
  • the foreign matter removing apparatus 1 has a nozzle unit 2, a pipe 3, and a high-pressure air generating unit 4 (see FIG. 1).
  • the nozzle unit 2 has a mounting bracket 5 and a nozzle 6.
  • the mounting bracket 5 is attached to the rear end of the vehicle body.
  • the nozzle 6 has a cylindrical fluid part 6 a extending in the front-rear direction and an injection part 6 b continuous with the rear end of the fluid part 6 a and is formed integrally with the mounting bracket 5.
  • the nozzle unit 2 is formed integrally with the in-vehicle camera 100.
  • the in-vehicle camera 100 has an imaging unit, and the rear end of the imaging unit is a lens unit 101. Accordingly, the in-vehicle camera 100 captures an image of the subject via the lens unit 101.
  • the nozzle 6 is integrally formed with the vehicle-mounted camera 100, the nozzle 6 and the vehicle-mounted camera 100 are assembled to the vehicle body at the same time in one operation. Attaching work can be performed easily and quickly, and workability can be improved.
  • the pipe 3 is, for example, a resin or rubber hose, the front end is connected to one end of a later-described cylinder of the high-pressure air generation unit 4, and the rear end is connected to the front end of the flow portion 6 a in the nozzle 6. ing.
  • the high-pressure air generating unit 4 has a case body 7 and a moving mechanism 8 disposed inside the case body 7 (see FIG. 2).
  • the high pressure air generating unit 4 is attached to a part of the vehicle body inside the vehicle.
  • the inside of the case body 7 is formed as an arrangement space 9, and the arrangement space 9 has a motor arrangement portion 9a, a worm arrangement portion 9b, and a gear arrangement portion 9c.
  • the motor placement portion 9a and the worm placement portion 9b are positioned in a state where they are communicated in the front-rear direction, and the worm placement portion 9b and the gear placement portion 9c are located in a state where they are communicated in the vertical direction.
  • An insertion hole 9d penetrating in the front-rear direction is formed at the rear end of the case body 7. The insertion hole 9d communicates with the outside of the case body 7 and the gear arrangement portion 9c.
  • the case body 7 is provided with a support shaft portion 7a protruding laterally, and the support shaft portion 7a is positioned in the gear arrangement portion 9c.
  • the moving mechanism 8 has a drive motor 10, a worm 11, and a worm wheel 12.
  • the drive motor 10 has a main body part 10a and a motor shaft 10b, and the main body part 10a is arranged in the motor arrangement part 9a (see FIGS. 2 and 3).
  • the worm 11 is connected and fixed to the motor shaft 10b, and is arranged in the worm arrangement portion 9b.
  • the worm 11 has an advance angle of 9 ° or more.
  • the thickness of the shaft portion 11a formed in a cylindrical shape is reduced, and the difference between the diameter D1 of the root circle and the diameter D2 of the motor shaft 10b is very small (see FIG. 3).
  • the difference between the diameter D1 of the root circle of the worm 11 and the diameter D2 of the motor shaft 10b is made very small, so that the outer diameter of the worm 11 can be reduced, and the worm 11 can be made compact. Can be achieved.
  • the worm wheel 12 is formed by integrally forming a driven gear (helical gear) 13 and a pinion 14 projecting laterally from the center of the driven gear 13 (see FIGS. 2 and 4).
  • the worm wheel 12 is arranged in the gear arrangement part 9 c, and the center part is supported on the support shaft part 7 a of the case body 7 via the bearing 15.
  • the driven gear 13 is meshed with the worm 11.
  • the worm 11 has an advance angle of 9 ° or more. Therefore, the irreversibility of the worm 11 is eliminated, and the worm 11 can be rotated with the rotation of the driven gear 13 when the driven gear 13 is rotated in any direction.
  • the pinion 14 is coaxial with the driven gear 13 and has an annular portion 16 that is externally fitted to the bearing 15 and gear portions 17, 17, 17 provided on the outer peripheral side of the annular portion 16.
  • the gear portions 17, 17, and 17 are provided at regular intervals in the circumferential direction.
  • the gear portion 17 is configured by a plurality of, for example, two gear teeth 17a and 17a. However, the number of gear teeth 17a of the gear portion 17 is arbitrary, and may be one or three or more.
  • the diameter of the tip circle of the pinion 14 is smaller than the diameter of the root circle of the driven gear 13. Accordingly, the driven gear 13 is formed with a side surface 13a located on the outer peripheral side of the pinion 14 on the side where the pinion 14 is located.
  • the portions between the gear portions 17, 17, and 17 are formed as missing tooth portions 14a, 14a, and 14a that are not provided with gear teeth 17a, respectively. For example, three missing teeth 14a are formed at regular intervals in the circumferential direction.
  • the worm wheel 12 is formed by integrally forming the driven gear 13 and the pinion 14. Accordingly, the number of parts can be reduced, and the driving force transmitted from the drive motor 10 to the driven gear 13 can be efficiently transmitted to the pinion 14 and the drive motor 10 can be reduced in size. .
  • the driven gear 13 and the pinion 14 are coaxial, the driving force transmitted from the driving motor 10 to the driven gear 13 can be transmitted to the pinion 14 more efficiently. Miniaturization can be achieved.
  • the thickness of the annular portion 16 in the pinion 14 is reduced, and the difference between the diameter D3 of the root circle and the diameter D4 of the bearing 15 is very small (see FIG. 2).
  • a cylinder 18 is coupled to the rear end of the case body 7.
  • the cylinder 18 is coupled so as to protrude rearward from the case body 7.
  • the cylinder 18 is formed by integrally forming a piston support portion 19 and a connection protrusion 20 protruding rearward from the piston support portion 19, and the diameter of the piston support portion 19 is larger than the diameter of the connection protrusion 20.
  • a substantially half portion on the rear side is a first space 21a and a substantially half portion on the front side is a second space 21b (see FIGS. 5 and 6).
  • air inflow grooves 19a and 19a extending in the front-rear direction are formed in the second space 21b so as to be spaced apart in the circumferential direction (see FIGS. 5 to 7).
  • the air inflow grooves 19a and 19a are located on the opposite side, for example, 180 °.
  • the number of air inflow grooves 19a is arbitrary, and when a plurality of air inflow grooves 19a are formed, it is desirable that they be formed at equal intervals in the circumferential direction.
  • the diameter of the portion where the air inflow grooves 19a and 19a are formed in the second space 21b is larger than the diameter of the first space 21a. ⁇ It has been enlarged. The diameter of the portion where the air inflow grooves 19a, 19a are not formed in the second space 21b is the same as the diameter of the first space 21a.
  • step surfaces 21c and 21c are formed at the boundary between the first space 21a and the air inflow grooves 19a and 19a, respectively (see FIG. 6).
  • An air inflow hole (not shown) is formed in the piston support portion 19 so that outside air flows into the air inflow grooves 19a and 19a from the air inflow hole.
  • the central axis of the connecting protrusion 20 coincides with the central axis of the piston support part 19, and the front end of the pipe 3 is connected to the connecting protrusion 20.
  • the piston 22 is movably supported on the piston support part 19 of the cylinder 10.
  • the piston 22 has an operating part 23 formed in a substantially cylindrical shape with thin front and rear, and a connecting part 24 protruding obliquely upward and forward from the central part of the operating part 23, and the operating part 23 opens outward.
  • An annular arrangement groove 23a is formed.
  • the outer diameter of the operating portion 23 is slightly smaller than the diameter of the first space 21 a in the piston support portion 19. Accordingly, a gap 21d is formed between the outer peripheral surface of the operating portion 23 and the inner peripheral surface of the piston support portion 19 in the first space 21a.
  • the seal portion 25 is arranged in the arrangement groove 23a.
  • the seal portion 25 is formed of, for example, rubber or resin that can be elastically deformed, and the outer peripheral portion projects outward from the outer peripheral surface of the operating portion 23.
  • the piston 22 is reciprocated in the front-rear direction between the top dead center and the bottom dead center with respect to the cylinder 18.
  • the entire operating portion 23 is positioned in the first space 21a (see FIG. 5)
  • the entire seal portion 25 is positioned in the second space 21b and the rear end of the operating portion 23 is located.
  • the part is located in the first space 21a (see FIG. 6).
  • the seal portion 25 is slid on the inner peripheral surface of the cylinder 18 in the first space 21a (see FIG. 5), and the seal portion 25 is other than the air inflow grooves 19a and 19a of the cylinder 18 in the second space 21b.
  • This part is separated from the inner peripheral surface of the piston support part 19 in the cylinder 18 at a part where the air inflow grooves 19a, 19a are formed by sliding on the inner peripheral surface of the part (see FIG. 6). Therefore, in a state where the piston 22 is located at the bottom dead center, the air (outside air) flowing into the second space 21b flows along the steps 21c and 21c through the gap 21d toward the first space 21a. Is done.
  • a rack 26 extending in the front-rear direction is connected to the connecting portion 24 of the piston 22.
  • the rack 26 is formed integrally with the piston 22, for example.
  • piston 22 and the rack 26 are integrally formed, it is not necessary to form the piston 22 and the rack 26 separately, and the number of parts can be reduced.
  • the rack 26 is formed with a rack portion 27 at a position near the front end.
  • the rack portion 27 is constituted by, for example, three rack teeth 27a, 27a, 27a.
  • the number of rack teeth 27a of the rack portion 27 is arbitrary, and may be two or less or four or more.
  • the rack 26 is inserted through an insertion hole 9 d formed in the case body 7, and the rack portion 27 can be engaged with the gear portion 17 of the pinion 14 in the worm wheel 12.
  • the meshing reference line P of the rack portion 27 is substantially coincident with the central axis M of the piston 22.
  • the meshing reference line P of the rack 26 and the central axis M of the piston 22 are substantially coincided with each other, so that the moving direction of the piston 22 and the moving direction of the rack 26 are substantially the same.
  • the drive motor 10 can be downsized by reducing the load.
  • a biasing spring 28 is supported inside the piston support portion 19 of the cylinder 18 between the operating portion 23 of the piston 22 and the outer surface of the case body 7.
  • the biasing spring 28 is, for example, a compression coil spring, and the piston 22 and the rack 26 are biased rearward by the biasing spring 28.
  • the piston 22 and the rack 26 are urged in the delivery direction by an urging spring 28.
  • the piston 22 and the rack 26 are urged in the delivery direction.
  • the piston 22 is positioned at the top dead center, and the rack 26 is positioned at the missing tooth portion 14a without the rack portion 27 meshing with the gear portions 17, 17, 17 of the pinion 14.
  • the piston 22 moved to the bottom dead center is released at a higher speed than the moving speed in the direction opposite to the sending direction by the biasing force of the biasing spring 28.
  • the air that has been moved and has flowed from the second space 21 b to the first space 21 a is sent from the piston support portion 19 to the nozzle 6 of the nozzle unit 2 through the connecting projection 20.
  • the diameter of the connecting projection 20 of the cylinder 18 is smaller than the diameter of the piston support 19, the air sent from the piston support 19 through the connection projection 20 is compressed into high-pressure air. Then, it is sent out from the pipe 3 toward the nozzle 6, and high-pressure air is jetted from the nozzle 6 and sprayed onto the lens unit 101 of the imaging unit in the in-vehicle camera 100.
  • the diameter of at least a part of the second space 21b is made larger than the diameter of the first space 21a, and the piston 22 is moved to the bottom dead center.
  • the entire seal portion 25 is positioned in the second space 21b, and the air flowing into the second space 21b flows from the second space 21b toward the first space 21a.
  • the difference in at least a part of the diameter of the second space 21b with respect to the diameter of the first space 21a is realized by the air inflow grooves 19a and 19a, the second space 21b with respect to the diameter of the first space 21a.
  • the configuration for realizing the difference in diameter is simple, and also in the second space 21b, the operating portion 23 of the piston 22 is moved with respect to the cylinder 18, and a stable moving state of the piston 22 can be ensured.
  • the air inflow grooves 19a, 19a are spaced apart from each other in the circumferential direction, the air flow from the second space 21b to the first space 21a is uniform in the circumferential direction of the cylinder 18.
  • a stable movement state of the piston 22 can be ensured without generating vibration when the piston 22 moves.
  • the reciprocating motion between the top dead center and the bottom dead center of the piston 22 is performed by engaging and releasing the gear portion 17 of the pinion 14 and the rack portion 27 of the rack 26 as one cycle.
  • the movement of the piston 22 in the delivery direction is performed by the presence of the portion 14a.
  • the foreign matter removing apparatus 1 is provided with gear portions 17, 17, and 17 at three locations apart from each other in the circumferential direction of the pinion 14, and three missing teeth portions 14a, 14a, 14a are formed, the pinion 14 In one rotation, the reciprocating motion between the top dead center and the bottom dead center of the piston 22 is performed three times (three cycles).
  • the number of injections of high-pressure air from the nozzle 6 per rotation of the pinion 14 is large, and the injection efficiency in the foreign matter removing apparatus 1 can be improved.
  • the diameter of the tip circle of the pinion 14 is made smaller than the diameter of the root circle of the driven gear 13, and the piston 22 is reciprocated when the piston 22 is reciprocated. 22 is slid on the side surface 13a of the driven gear 13 and moved in the front-rear direction in a stable state.
  • the piston 22 is sent out by the biasing force of the biasing spring 28 when the drive motor 10 is stopped. It moves to a direction and returns to a top dead center, The meshing
  • the piston 22 is moved with respect to the cylinder 18 so that the high pressure air is sent out from the cylinder 18 and the high pressure air is jetted from the nozzle 6 toward the imaging unit. Therefore, the structure is simplified and the efficiency of the high pressure air from the nozzle 6 is increased. An effective injection state can be ensured.
  • the moving mechanism 8 when the piston 22 is moved in the direction opposite to the delivery direction by the moving mechanism 8 to increase the urging force of the urging spring 28 and the piston 22 is moved to a predetermined position (bottom dead center), the moving mechanism 8 The application of the moving force to the piston 22 is released, the piston 22 is moved in the delivery direction by the biasing force of the biasing spring 28, and high-pressure air is sent out.
  • the structure of the moving mechanism 8 can be simplified, and the piston 22 is moved by the biasing spring 28 to generate high-pressure air. Since it is moved at high speed in the delivery direction, the mechanism of the foreign matter removing apparatus 1 can be simplified.
  • the driving force of the drive motor 10 is transmitted to the piston 22 via the worm 11 and the worm wheel 12, the worm 11 and the worm wheel 12 are used to reduce the number of parts and obtain a large reduction ratio with a simple mechanism.
  • a mechanism is configured, and a high conversion efficiency of the moving force of the piston 22 with respect to the driving force of the driving motor 10 can be ensured by a simple mechanism.
  • Example with a check valve In the above, an example in which the piston 22 functions as a valve (valve) that performs the flow of air to the first space 21a of the cylinder 10 and the stop thereof has been shown. An example in which a check valve is provided is shown below (see FIGS. 11 and 12).
  • each example provided with the check valve shown below differs from the above-described configuration in which the check valve is not provided only in the configuration of the rear end side portion of the piston 22, In comparison, only different parts will be described in detail, and other parts will be denoted by the same reference numerals as the same parts in the configuration described above, and description thereof will be omitted.
  • a check valve 29 is attached inside the connecting projection 20 of the cylinder 18.
  • the check valve 29 is composed of, for example, a plurality of elastic members 29a, 29a,... Formed of a rubber material or the like.
  • the check valve 29 is displaced so that the front end portion is bent backward, and the rear end portions are abutted with each other. .
  • the piston 22 When the piston 22 is moved in the delivery direction, the air in the first space 21a is compressed and the internal pressure is increased to generate high-pressure air, and the tips of the elastic members 29a, 29a,. It is elastically deformed so as to be separated from each other to form an opening at the center of the check valve 29, and high-pressure air flows from the first space 21 a toward the nozzle 6 through the opening of the check valve 29.
  • the cylinder 18A is provided with a structure that does not have the connecting projection 20, and a cap 30 is attached to the rear end of the cylinder 18A in an outer fitting shape.
  • the cap 30 is formed by integrally forming a mounted portion 31 attached to the rear end portion of the cylinder 18A and a connecting protrusion 32 protruding rearward from the attached portion 31, and the diameter of the attached portion 31 is the connecting protrusion.
  • the diameter of the portion 32 is larger.
  • the central axis of the connecting protrusion 32 coincides with the central axis of the piston support 19 in the cylinder 18A, and the front end of the pipe 3 is connected to the connecting protrusion 32.
  • a support hole 18a penetrating in the front-rear direction is formed in the rear end portion of the cylinder 18A, and the check valve 33 is supported in the support hole 18a so as to be movable in the front-rear direction.
  • the check valve 33 is formed of an elastically deformable material such as rubber and has a supported shaft portion 33a extending in the front-rear direction, an opening / closing portion 33b projecting outward from a rear end portion of the supported shaft portion 33a, and a supported shaft portion. It comprises stopper portions 33c, 33c,... Protruding outward from the front end portion of 33a.
  • the length of the supported shaft portion 33a is longer than the length of the support hole 18a, and the outer diameter is smaller than the diameter of the support hole 18a.
  • the moving mechanism 8A has a drive motor 10, a worm 11 and a worm wheel 12A.
  • the worm wheel 12A is formed by integrally forming a driven gear 13 and a pinion 14A (see FIG. 13).
  • the pinion 14A has an annular portion 16 and gear portions 17A, 17A, 17A.
  • the gear portions 17A, 17A, and 17A are provided at regular intervals in the circumferential direction.
  • the gear portion 17A includes, for example, first gear teeth 17a and 17a and second gear teeth 17b.
  • the gear portion 17A only needs to have at least one first gear tooth 17a and two second gear teeth 17b, and the number of the first gear teeth 17a and the second gear teeth 17b is arbitrary. is there.
  • the width of the second gear teeth 17b is set to be equal to or less than half the width of the first gear teeth 17a, and is located, for example, on the driven gear 13 side.
  • the second gear teeth 17b are located on the rotational direction side of the worm wheel 12A with respect to the first gear teeth 17a and 17a.
  • a rack 26 ⁇ / b> A extending in the front-rear direction is connected to the connecting portion 24 of the piston 22.
  • the rack 26A is formed integrally with the piston 22, for example.
  • a rack portion 27A is formed on the front end side of the rack 26A (see FIG. 14).
  • the rack portion 27A is constituted by, for example, first rack teeth 27a and second rack teeth 27b, 27b, 27b.
  • the rack portion 27A only needs to have at least one first rack tooth 27a and two second rack teeth 27b, and the number of the first rack teeth 27a and the second rack teeth 27b is arbitrary. is there.
  • the first rack teeth 27a are located at the front end of the rack 26A.
  • the second rack tooth 27b has a width equal to or less than half the width of the first rack tooth 27a, and is positioned on the side away from the driven gear 13 when the rack part 27A is engaged with the gear part 17A of the pinion 14A. ing.
  • a notch portion 27c is formed continuously with the second rack tooth 27b located on the rearmost side.
  • the cutout portion 27c is opened on the driven gear 13 side and below, and the rear end portion is formed in an arc shape.
  • the piston 22 In the initial state, as shown in FIG. 15, the piston 22 is located at the top dead center, and the rack 26A has the first rack teeth 27a of the rack portion 27A connected to the second gear teeth 17b of the gear portion 17A of the pinion 14A. It is positioned in a meshable state or a meshed state.
  • the second gear portion 17A which is different from the gear portion 17A engaged with the rack portion 27A, is moved before the piston 22 is moved to the bottom dead center.
  • the gear teeth 17b are inserted into the notches 27c of the rack 26A (see FIG. 17).
  • the first rack teeth 27a of the rack portion 27A can be engaged with the second gear teeth 17b of the pinion 14A again. Or it is made into the meshed state (refer FIG. 15).
  • the second gear teeth 17b of the pinion 14A and the second rack teeth 27b, 27b, 27b of the rack 26A do not come into contact with each other without increasing the diameter of the pinion 14A.
  • the amount of movement of the rack 26A and the piston 22 to which the rack 26A is coupled can be increased.
  • the width of the second gear teeth 17b is made half or less of the width of the first gear teeth 17a, and in the rack 26A, the width of the second rack teeth 27b is equal to the width of the first rack teeth 27a. By making it half or less, the movement amount of the piston 22 can be increased without increasing the diameter of the pinion 14A.
  • the manufacturing cost of the foreign matter removing apparatus 1 increases.
  • the amount of movement of the piston 22 can be increased without bringing

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Abstract

　構造の簡素化及びノズルからの高圧空気の効率的な噴射状態を確保する。　内部に空気が流入されるシリンダー１８と、シリンダーに移動自在に支持されシリンダーに流入された空気を高圧空気として送出方向へ送り出すピストン２２と、ピストンによって送り出された高圧空気を噴射するノズル６とを備えた。　これにより、シリンダーに対してピストンが移動されて高圧空気がシリンダーから送り出され高圧空気がノズルから噴射されるため、構造の簡素化及びノズルからの高圧空気の効率的な噴射状態を確保することができる。

Description

異物除去装置
　本発明は、ノズルから高圧空気を噴射して異物を除去する異物除去装置についての技術分野に関する。
特開２００１－１７１４９１号公報
　車輌等の構造物には各種の構造体が設けられており、これらの構造体のうち、例えば、車載カメラや車輌用灯具やバックミラーに対しては、良好な視認性を確保するために水分や泥や塵埃等の異物を除去することが望ましい。例えば、車載カメラは車輌の後方を確認したり運転者には見え難い車外の位置を確認したりするために映像をディスプレイに映し出す装置として利用されているが、車輌の走行によって跳ね上がる泥や雨天走行時等に付着する水滴等によって撮像部が汚染され、ディスプレイに映し出される映像が不鮮明になり確認に支障を来すと言う不具合を生じることがある。
　このような不具合の発生を防止するために、例えば、車載カメラに対してノズルから高圧空気を噴射し車載カメラの撮像部に付着された水分や泥や塵埃等の異物を除去する異物除去装置がある（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載された異物除去装置にあっては、撮像部に向けて圧縮空気発生ユニットから高圧空気が噴射され泥や水滴が吹き飛ばされて撮像部の汚染が解消される。
　このような高圧空気によって撮像部の汚染を解消する異物除去装置にあっては、水等の高圧の液体を噴射して汚染を解消する異物除去装置と比較して、液体の貯留タンクを必要としない点や噴射した液体が撮像部に残存しない点等において利点を有している。
　高圧空気によって撮像部の汚染を解消する異物除去装置は、上記のような利点を有しているが、高圧空気を生成し生成された高圧空気を噴射する機構が必要であり、機構の構造によっては構造が複雑になり製造コストが高騰してしまう。また、高圧空気を効率的にノズルから噴射させる必要もある。
　ところが、これらの点において、特許文献１に記載された異物除去装置にあっては圧縮空気発生ユニットの構造が開示されておらず、構造の簡素化やノズルからの高圧空気の効率的な噴射状態が確保されていないおそれがある。
　そこで、本発明は、上記した問題点を克服し、構造の簡素化及びノズルからの高圧空気の効率的な噴射状態を確保することを目的とする。
　第１に、本発明に係る異物除去装置は、内部に空気が流入されるシリンダーと、前記シリンダーに移動自在に支持され前記シリンダーに流入された空気を高圧空気として送出方向へ送り出すピストンと、前記ピストンによって送り出された高圧空気を噴射するノズルとを備えたものである。
　これにより、シリンダーに対してピストンが移動されて高圧空気がシリンダーから送り出され高圧空気がノズルから噴射される。
　第２に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記ピストンを前記送出方向に付勢する付勢バネが設けられ、前記ピストンに移動力を付与して前記ピストンを前記送出方向と反対方向へ所定の位置まで移動させる移動機構が設けられ、前記ピストンが前記移動機構によって前記送出方向と反対方向へ移動されて前記付勢バネの付勢力が高められ、前記移動機構によって前記ピストンが前記所定の位置まで移動されたときに前記移動機構による前記ピストンへの移動力の付与が解除され前記ピストンが前記付勢バネの付勢力によって前記送出方向へ移動されて前記高圧空気が送り出されることが望ましい。
　これにより、ピストンに移動機構によって一方向への移動力が付与される。
　第３に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記移動機構は駆動モーターの駆動力によって回転されるウォームと前記ウォームに噛合され前記ウォームの回転に伴って回転されるウォームホイールとを有し、前記駆動モーターの駆動力が前記ウォームと前記ウォームホイールを介して前記ピストンに伝達されることが望ましい。
　これにより、ウォームとウォームホイールによって大きな減速比を得る減速機構が構成される。
　第４に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記ピストンに連結されたラックが設けられ、前記ウォームホイールに前記ラックが噛合されるピニオンが設けられ、前記ピニオンには外周部の一部にギヤ歯が設けられ、前記ピニオンの外周部における前記ギヤ歯が設けられていない部分が欠歯部として形成され前記ギヤ歯が設けられた部分がギヤ部として形成されることが望ましい。
　これにより、欠歯部によってピストンが送出方向へ移動されるため、ピストンを送出方向へ移動させる専用の機構を設ける必要がない。
　第５に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記ギヤ部が周方向に離隔して複数形成されることが望ましい。
　これにより、ピニオンの１回転においてピストンの上死点と下死点の間の往復運動が複数回行われる。
　第６に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記ピストンと前記ラックが一体に形成されることが望ましい。
　これにより、ピストンとラックを各別に形成する必要がない。
　第７に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記ピストンの中心軸と前記ラックの噛合い基準線とが略一致されることが望ましい。
　これにより、ピストンの移動方向とラックの移動方向とが略同じ方向にされる。
　第８に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記ウォームの進み角が９°以上にされることが望ましい。
　これにより、ウォームの不可逆性が排除される。
　第９に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記ギヤ部には複数の前記ギヤ歯が設けられ、前記ラックには複数のラック歯が設けられ、前記複数のギヤ歯は第１のギヤ歯と第２のギヤ歯から成り、前記複数のラック歯は第１のラック歯と第２のラック歯から成り、前記第１のギヤ歯は前記第１のラック歯及び前記第２のラック歯と噛合可能とされ、前記第２のギヤ歯は前記第１のラック歯と噛合可能とされると共に前記第２のラック歯と噛合不能とされ、前記ピストンの前記送出方向への移動に伴って前記ラックが移動されると共に前記ウォームホイールが回転されたときに、前記第２のギヤ歯と前記第２のラック歯がすれ違うようにされることが望ましい。
　これにより、ラックが送出方向へ移動されるときに、ピニオンの第２のギヤ歯とラックの第２のラック歯とが接触しない。
　第１０に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記第２のギヤ歯の幅が前記第１のギヤ歯の幅の半分以下にされ、前記第２のラック歯の幅が前記第１のラック歯の幅の半分以下にされることが望ましい。
　これにより、ピニオンとラックの構造が複雑にならない。
　第１１に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記シリンダーの内部空間は前記ピストンの移動方向において連続する第１の空間と第２の空間を有し前記第１の空間が前記第２の空間より前記送出方向側に位置され、前記第２の空間の少なくとも一部の径が前記第１の空間の径より大きくされ、前記ピストンには移動時に少なくとも前記第１の空間において前記シリンダーの内周面に密着されるシール部が設けられ、前記ピストンが下死点に移動されたときに前記シール部の全体が前記第２の空間に位置され前記第２の空間に流入される空気が前記第２の空間から前記第１の空間へ向けて流動されることが望ましい。
　これにより、ピストンが下死点に移動されたときにシール部によるシリンダーに対する密閉状態が解除される。
　第１２に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記第２の空間には外周側に前記ピストンの移動方向に延びる空気流入溝が形成され、前記空気流入溝が前記一部として形成されることが望ましい。
　これにより、第１の空間の径に対する第２の空間の少なくとも一部の径の相違が空気流入溝によって実現される。
　第１３に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記空気流入溝が周方向に離隔して等間隔の状態で複数形成されることが望ましい。
　これにより、第２の空間から第１の空間への空気の流れがシリンダーの周方向において均等化される。
　第１４に、上記した本発明に係る異物除去装置においては、前記ノズルから高圧空気が車載カメラの撮像部に向けて噴射され、前記ノズルが前記車載カメラと一体に形成されることが望ましい。
　これにより、ノズルと車載カメラが車体に一度の作業で同時に組み付けられる。
　本発明によれば、シリンダーに対してピストンが移動されて高圧空気がシリンダーから送り出され高圧空気がノズルから噴射されるため、構造の簡素化及びノズルからの高圧空気の効率的な噴射状態を確保することができる。
図２乃至図１８と共に本発明異物除去装置の実施の形態を示すものであり、本図は、異物除去装置の斜視図である。 高圧空気発生ユニットの内部構造を示す図である。 駆動モーターとウォームを示す拡大側面図である。 ウォームホイールとピストンとラックを示す拡大斜視図である。 ピストンが上死点に位置されている状態を示す拡大断面図である。 ピストンが下死点に位置されている状態を示す拡大断面図である。 シリンダーとピストンを示す拡大断面図である。 図９及び図１０と共に異物除去装置の動作を示すものであり、本図は、初期状態を示す断面図である。 ピストンが上死点と下死点の間に移動された状態を示す断面図である。 ピストンが下死点に移動された状態を示す断面図である。 チェックバルブが設けられた例を示す断面図である。 チェックバルブが設けられた別の例を示す断面図である。 図１４乃至図１８と共に移動機構の変形例を示すものであり、本図は、ウォームホイールの斜視図である。 ラックの斜視図である。 図１６乃至図１８と共に異物除去装置の動作を示すものであり、本図は、初期状態を示す側面図である。 ラックが送出方向と反対方向へ移動されている状態を示す側面図である。 ラックが送出方向と反対方向へ移動されている途中において、第２のラック歯がラックの切欠部に挿入された状態を示す側面図である。 ギヤ部とラック部の噛合が解除されてラックが送出方向へ移動されている状態を示す側面図である。
　以下に、本発明異物除去装置を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。
　尚、以下には、本発明異物除去装置を車載カメラに付着される異物を除去する装置に適用した例を示す。但し、本発明異物除去装置の適用は車載カメラに付着される異物を除去する装置に限られることはなく、各種の構造物に付着される異物を除去する装置として、特に、車輌用灯具、窓、ミラー、衝突防止用のセンサー等の車輌に設けられる構造体に付着される異物を除去する異物除去装置として広く適用することが可能である。
　以下に示す異物除去装置はシリンダーとピストンとノズルを有し、ピストンがシリンダーに対して移動されることにより高圧空気をノズルから噴射する。
　以下の説明にあっては、ピストンが移動される方向を前後方向として前後上下左右の方向を示すものとする。尚、以下に示す前後上下左右の方向は説明の便宜上のものであり、本発明の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。
　＜異物除去装置の構成＞
　異物除去装置１は、例えば、車輌の後方を確認する車載カメラ１００に付着される水分や泥や塵埃等の異物を除去する機能を有し、図示しない車体の後端側の部分に取り付けられている。
　異物除去装置１はノズルユニット２と配管３と高圧空気発生ユニット４を有している（図１参照）。
　ノズルユニット２は取付ブラケット５とノズル６を有している。取付ブラケット５は車体の後端部に取り付けられる。ノズル６は前後方向に延びる円筒状の流動部６ａと流動部６ａの後端に連続する噴射部６ｂとを有し、取付ブラケット５と一体に形成されている。
　ノズルユニット２は車載カメラ１００と一体に形成されている。車載カメラ１００は撮像部を有し、撮像部の後端部がレンズ部１０１とされている。従って、車載カメラ１００はレンズ部１０１を介して被写体の像を撮影する。
　上記のように、異物除去装置１にあっては、ノズル６が車載カメラ１００と一体に形成されているため、ノズル６と車載カメラ１００が車体に一度の作業で同時に組み付けられ、車体への組付作業を容易かつ迅速に行うことができ、作業性の向上を図ることができる。
　配管３は、例えば、樹脂製やゴム製のホースであり、前端部が高圧空気発生ユニット４の後述するシリンダーの一端部に連結され後端部がノズル６における流動部６ａの前端部に連結されている。
　高圧空気発生ユニット４はケース体７とケース体７の内部に配置された移動機構８とを有している（図２参照）。高圧空気発生ユニット４は車輌の内部において車体の一部に取り付けられている。
　ケース体７は内部が配置空間９として形成され、配置空間９はモーター配置部９ａとウォーム配置部９ｂとギヤ配置部９ｃを有している。モーター配置部９ａとウォーム配置部９ｂは前後において連通された状態で位置され、ウォーム配置部９ｂとギヤ配置部９ｃは上下において連通された状態で位置されている。ケース体７の後端部には前後に貫通された挿通孔９ｄが形成されている。挿通孔９ｄはケース体７の外部とギヤ配置部９ｃに連通されている。
　ケース体７には側方に突出された支持軸部７ａが設けられ、支持軸部７ａはギヤ配置部９ｃに位置されている。
　移動機構８は駆動モーター１０とウォーム１１とウォームホイール１２を有している。
　駆動モーター１０は本体部１０ａとモーター軸１０ｂを有し、本体部１０ａがモーター配置部９ａに配置されている（図２及び図３参照）。
　ウォーム１１はモーター軸１０ｂに連結されて固定され、ウォーム配置部９ｂに配置されている。ウォーム１１は進み角が９°以上にされている。ウォーム１１は円筒状に形成された軸部１１ａの肉厚が薄くされ、歯底円の直径Ｄ１とモーター軸１０ｂの直径Ｄ２との差が非常に小さくされている（図３参照）。
　このように、ウォーム１１の歯底円の直径Ｄ１とモーター軸１０ｂの直径Ｄ２との差が非常に小さくされることにより、ウォーム１１の外径を小さくすることが可能になり、ウォーム１１の小型化を図ることができる。
　ウォームホイール１２は従動ギヤ（はす歯ギヤ）１３と従動ギヤ１３の中心部から側方に突出して設けられたピニオン１４とが一体に形成されて成る（図２及び図４参照）。ウォームホイール１２はギヤ配置部９ｃに配置され、中心部がケース体７の支持軸部７ａにベアリング１５を介して支持されている。
　従動ギヤ１３はウォーム１１と噛合されている。ウォーム１１は、上記したように、進み角が９°以上にされている。従って、ウォーム１１の不可逆性が排除され、従動ギヤ１３が何れの方向に回転された場合においても従動ギヤ１３の回転に伴ってウォーム１１が回転可能とされている。
　ピニオン１４は従動ギヤ１３と同軸にされ、ベアリング１５に外嵌状に支持された環状部１６と環状部１６の外周側に設けられたギヤ部１７、１７、１７とを有している。ギヤ部１７、１７、１７は周方向に等間隔に離隔して設けられている。ギヤ部１７は、複数、例えば、二つのギヤ歯１７ａ、１７ａによって構成されている。但し、ギヤ部１７のギヤ歯１７ａの数は任意であり、一つでもよく三つ以上でもよい。
　ピニオン１４は歯先円の直径が従動ギヤ１３の歯底円の直径より小さくされている。従って、従動ギヤ１３にはピニオン１４が位置された側にピニオン１４の外周側に位置する側面１３ａが形成されている。ギヤ部１７、１７、１７間の部分はそれぞれギヤ歯１７ａが設けられていない欠歯部１４ａ、１４ａ、１４ａとして形成されている。欠歯部１４ａは周方向に等間隔に離隔して、例えば、三つが形成されている。
　上記したように、ウォームホイール１２は従動ギヤ１３とピニオン１４が一体に形成されて成る。従って、部品点数の削減を図ることができると共に駆動モーター１０から従動ギヤ１３に伝達される駆動力をピニオン１４に効率的に伝達することが可能になり駆動モーター１０の小型化を図ることができる。
　また、従動ギヤ１３とピニオン１４が同軸にされているため、駆動モーター１０から従動ギヤ１３に伝達される駆動力をピニオン１４に一層効率的に伝達することが可能になり駆動モーター１０の一層の小型化を図ることができる。
　ウォームホイール１２はピニオン１４における環状部１６の肉厚が薄くされ、歯底円の直径Ｄ３とベアリング１５の直径Ｄ４との差が非常に小さくされている（図２参照）。
　このように、ウォームホイール１２の歯底円の直径Ｄ３とベアリング１５の直径Ｄ４との差が非常に小さくされることにより、ピニオン１４に発生するトルクを小さくすることが可能になる。
　ケース体７の後端部にはシリンダー１８が結合されている。シリンダー１８はケース体７から後方に突出した状態で結合されている。シリンダー１８はピストン支持部１９とピストン支持部１９から後方に突出された連結突部２０とが一体に形成されて成り、ピストン支持部１９の径が連結突部２０の径より大きくされている。
　ピストン支持部１９の内部空間２１は後側略半分の部分が第１の空間２１ａとされ前側略半分の部分が第２の空間２１ｂとされている（図５及び図６参照）。
　ピストン支持部１９には第２の空間２１ｂに前後方向に延びる空気流入溝１９ａ、１９ａが周方向に離隔して形成されている（図５乃至図７参照）。空気流入溝１９ａ、１９ａは、例えば、１８０°反対側に位置されている。尚、空気流入溝１９ａの数は任意であり、空気流入溝１９ａが複数形成される場合には周方向において等間隔に形成されることが望ましい。
　ピストン１９の第２の空間２１ｂに空気流入溝１９ａ、１９ａが形成されることにより、第２の空間２１ｂにおける空気流入溝１９ａ、１９ａが形成された部分の径は第１の空間２１ａの径より稍大きくされている。第２の空間２１ｂにおける空気流入溝１９ａ、１９ａが形成されていない部分の径は第１の空間２１ａの径と同じにされている。ピストン１９には第１の空間２１ａと空気流入溝１９ａ、１９ａの境界部分にそれぞれ段差面２１ｃ、２１ｃが形成されている（図６参照）。
　ピストン支持部１９には図示しない空気流入孔が形成され、空気流入孔から空気流入溝１９ａ、１９ａに外気が流入される。
　連結突部２０は中心軸がピストン支持部１９の中心軸と一致され、連結突部２０には配管３の前端部が連結されている。
　シリンダー１０のピストン支持部１９にはピストン２２が移動自在に支持されている。ピストン２２は前後の厚みが薄い略円柱状に形成された作動部２３と作動部２３の中央部から前斜め上方に突出された連結部２４とを有し、作動部２３には外方に開口された円環状の配置溝２３ａが形成されている。作動部２３の外径はピストン支持部１９における第１の空間２１ａの径より僅かに小さくされている。従って、作動部２３の外周面と第１の空間２１ａにおけるピストン支持部１９の内周面との間には隙間２１ｄが形成されている。
　配置溝２３ａにはシール部２５が配置されている。シール部２５は弾性変形可能な、例えば、ゴム又は樹脂によって形成され、外周部が作動部２３の外周面から外方に突出されている。
　ピストン２２はシリンダー１８に対して上死点と下死点の間で前後方向へ往復運動される。上死点においては作動部２３の全体が第１の空間２１ａに位置され（図５参照）、下死点においてはシール部２５の全体が第２の空間２１ｂに位置され作動部２３の後端部が第１の空間２１ａに位置される（図６参照）。
　ピストン２２は、シール部２５が第１の空間２１ａにおいてシリンダー１８の内周面に摺動され（図５参照）、シール部２５が第２の空間２１ｂにおいてシリンダー１８の空気流入溝１９ａ、１９ａ以外の部分の内周面に摺動され空気流入溝１９ａ、１９ａが形成された部分でシリンダー１８におけるピストン支持部１９の内周面から離隔される（図６参照）。従って、ピストン２２が下死点に位置された状態においては、第２の空間２１ｂに流入された空気（外気）が段差２１ｃ、２１ｃに沿い隙間２１ｄを通って第１の空間２１ａへ向けて流動される。
　ピストン２２の連結部２４には前後に延びるラック２６が連結されている。ラック２６は、例えば、ピストン２２と一体に形成されている。
　このようにピストン２２とラック２６が一体に形成されることにより、ピストン２２とラック２６を各別に形成する必要がなく、部品点数の削減を図ることができる。
　ラック２６には前端寄りの位置にラック部２７が形成されている。ラック部２７は、例えば、三つのラック歯２７ａ、２７ａ、２７ａによって構成されている。但し、ラック部２７のラック歯２７ａの数は任意であり、二つ以下でもよく四つ以上でもよい。ラック２６はケース体７に形成された挿通孔９ｄを挿通され、ラック部２７がウォームホイール１２におけるピニオン１４のギヤ部１７に噛合可能とされている。
　ラック２６はラック部２７の噛合い基準線Ｐがピストン２２の中心軸Ｍに略一致されている。
　このようにラック２６の噛合い基準線Ｐとピストン２２の中心軸Ｍとが略一致されることにより、ピストン２２の移動方向とラック２６の移動方向とが略同じ方向にされ、駆動モーター１０の負荷の低減による駆動モーター１０の小型化を図ることができる。
　ピストン２２の作動部２３とケース体７の外面との間にはシリンダー１８におけるピストン支持部１９の内部において付勢バネ２８が支持されている。付勢バネ２８は、例えば、圧縮コイルバネであり、付勢バネ２８によってピストン２２とラック２６が後方へ付勢されている。尚、ピストン２２の移動方向は空気を送り出す方向である後方が送出方向とされ、ピストン２２とラック２６は付勢バネ２８によって送出方向に付勢されている。
　＜異物除去装置の動作＞
　以下に、異物除去装置１の動作について説明する（図８乃至図１０参照）。
　先ず、高圧空気が送り出される前の初期状態について説明する（図８参照）。
　初期状態においては、ピストン２２が上死点に位置され、ラック２６はラック部２７がピニオン１４のギヤ部１７、１７、１７に噛合されず欠歯部１４ａに位置されている。
　初期状態において駆動モーター１０の駆動が開始され、駆動モーター１０の駆動力がウォーム１１を介してウォームホイール１２に伝達されると、ピニオン１４のギヤ部１７がラック２６のラック部２７に噛合される（図９参照）。従って、ラック２６はピニオン１４の回転に伴って付勢バネ２８の付勢力に反して送出方向と反対方向へ移動されていく。
　ラック２６がピニオン１４の回転に伴って送出方向と反対方向へ移動されていくと、所定の位置でギヤ部１７とラック部２７の噛合が解除され、ピストン２２が下死点に位置される（図１０参照）。ピストン２２が下死点に位置された状態においては、上記したように、第２の空間２１ｂに流入された空気（外気）が段差２１ｃ、２１ｃに沿い隙間２１ｄを通って第１の空間２１ａへ向けて流動される。
　下死点まで移動されたピストン２２は、ギヤ部１７とラック部２７の噛合が解除されているため、付勢バネ２８の付勢力によって送出方向と反対方向への移動速度より高速で送出方向へ移動され、第１の空間２１ａに第２の空間２１ｂから流動された空気がピストン支持部１９から連結突部２０を通ってノズルユニット２のノズル６へ向けて送出される。このとき、シリンダー１８は連結突部２０の径がピストン支持部１９の径より小さくされているため、ピストン支持部１９から連結突部２０を通って送出される空気が圧縮されて高圧空気となって配管３からノズル６へ向けて送出され、ノズル６から高圧空気が噴射されて車載カメラ１００における撮像部のレンズ部１０１に吹き付けられる。
　ノズル６から噴射された高圧空気がレンズ部１０１に吹き付けられることにより、レンズ部１０１に付着されている塵埃、泥、水滴等の異物が吹き飛ばされてレンズ部１０１の汚染が解消される。
　上記したように、異物除去装置１にあっては、シリンダー１８において第２の空間２１ｂの少なくとも一部の径が第１の空間２１ａの径より大きくされ、ピストン２２が下死点に移動されたときにシール部２５の全体が第２の空間２１ｂに位置され第２の空間２１ｂに流入される空気が第２の空間２１ｂから第１の空間２１ａへ向けて流動される。
　従って、ノズル６に塵埃や泥等の異物が侵入し異物によってノズル６の噴射口が詰まっている場合においても、シリンダー１８の第１の空間２１ａに確実に空気が流入され、第１の空間２１ａに流入されピストン２２によって送出される高圧空気によってノズル６に詰まっている異物が吹き飛ばされるため、ノズル６における異物の詰まりを解消してノズル６からの高圧空気の良好な噴射状態を確保することができる。
　また、第１の空間２１ａの径に対する第２の空間２１ｂの少なくとも一部の径の相違が空気流入溝１９ａ、１９ａによって実現されているため、第１の空間２１ａの径に対する第２の空間２１ｂの径の相違を実現するための構成が簡素であると共に第２の空間２１ｂにおいてもピストン２２の作動部２３がシリンダー１８に対して移動されピストン２２の安定した移動状態を確保することができる。
　さらに、空気流入溝１９ａ、１９ａが周方向に離隔して等間隔の状態で形成されているため、第２の空間２１ｂから第１の空間２１ａへの空気の流れがシリンダー１８の周方向において均等化され、ピストン２２の移動時に振動が発生することなくピストン２２の安定した移動状態を確保することができる。
　上記したピストン２２の上死点と下死点の間の往復運動は、ピニオン１４のギヤ部１７とラック２６のラック部２７との噛合及びその解除を１サイクルとして行われ、ピニオン１４の欠歯部１４ａの存在によってピストン２２の送出方向への移動が行われる。
　従って、欠歯部１４ａの存在によってピストン２２が送出方向へ移動されるため、ピストン２２を送出方向へ移動させる専用の機構を設ける必要がなく、異物除去装置１の機構の簡素化による小型化を図ることができる。
　また、異物除去装置１にはピニオン１４の周方向に離隔して三箇所にギヤ部１７、１７、１７が設けられ三つの欠歯部１４ａ、１４ａ、１４ａが形成されているため、ピニオン１４の１回転においてピストン２２の上死点と下死点の間の往復運動が３回（３サイクル）行われる。
　従って、ピニオン１４の１回転に対するノズル６からの高圧空気の噴射回数が多く、異物除去装置１における噴射効率の向上を図ることができる。
　さらに、異物除去装置１にあっては、上記したように、ピニオン１４の歯先円の直径が従動ギヤ１３の歯底円の直径より小さくされており、ピストン２２が往復運動されるときにピストン２２が従動ギヤ１３の側面１３ａに摺動されて安定した状態で前後方向へ移動される。
　従って、ピストン２２を摺動させる専用の部分を形成する必要がなく、また、ピストン２２と従動ギヤ１３の側面１３ａとの間に不必要な隙間が生じないため、機構の簡素化及び小型化を図ることができる。
　上記したノズル６からの噴射が終了されるときには、駆動モーター１０の駆動が停止され、ピストン２２は任意の位置で停止されるが、ウォーム１１は、上記したように、進み角が９°以上にされて不可逆性が排除されている。
　従って、ピストン２２が任意の位置で停止されたときに、ラック２６のラック部２７にピニオン１４のギヤ部１７が噛合されている場合には、付勢バネ２８の付勢力によるピストン２２の送出方向への移動に伴ってウォームホイール１２が回転されてウォーム１１も回転され、ピストン２２が付勢バネ２８の付勢力によって上死点まで移動される。
　このように異物除去装置１にあっては、ウォーム１１の進み角が９°以上にされているため、駆動モーター１０の駆動が停止されたときにピストン２２が付勢バネ２８の付勢力によって送出方向へ移動されて上死点に戻り、ピニオン１４のギヤ部１７とラック２６のラック部２７との噛合が解除される。従って、異物除去装置１の動作開始時における駆動モーター１０の負荷の軽減を図ることができると共に車輌の走行時に発生する振動等によるピニオン１４のギヤ部１７とラック２６のラック部２７との摩耗を防止することができる。
　尚、ピストン２２が任意の位置で停止された状態において上死点の近傍に位置されていた場合には、ラック２６のラック部２７にピニオン１４のギヤ部１７が噛合されておらず、ピストン２２が付勢バネ２８の付勢力によって上死点まで移動される。
　＜小括＞
　以上に記載した通り、異物除去装置１にあっては、内部に空気が流入されるシリンダー１８と、シリンダー１８に移動自在に支持されシリンダー１８に流入された空気を高圧空気として送り出すピストン２２と、ピストン２２によって送り出された高圧空気を車載カメラ１００の撮像部に向けて噴射するノズル６とが設けられている。
　従って、シリンダー１８に対してピストン２２が移動されて高圧空気がシリンダー１８から送り出され高圧空気が撮像部に向けてノズル６から噴射されるため、構造の簡素化及びノズル６からの高圧空気の効率的な噴射状態を確保することができる。
　また、ピストン２２が送出方向と反対方向へ移動機構８によって移動されて付勢バネ２８の付勢力が高められ、ピストン２２が所定の位置（下死点）まで移動されたときに移動機構８によるピストン２２への移動力の付与が解除されピストン２２が付勢バネ２８の付勢力によって送出方向へ移動されて高圧空気が送り出される。
　従って、ピストン２２に移動機構８によって一方向への移動力を付与すればよく、移動機構８の構成の簡素化を図ることができると共に高圧空気を生成するために付勢バネ２８によってピストン２２が送出方向へ高速で移動されるため、異物除去装置１の機構の簡素化を図ることができる。
　さらに、駆動モーター１０の駆動力がウォーム１１とウォームホイール１２を介してピストン２２に伝達されるため、ウォーム１１とウォームホイール１２を用いることにより少ない部品点数で簡素な機構によって大きな減速比を得る減速機構が構成され、駆動モーター１０の駆動力に対するピストン２２の移動力の高い変換効率を簡素な機構によって確保することができる。
　＜チェックバルブが設けられた例＞
　上記には、ピストン２２がシリンダー１０の第１の空間２１ａへの空気の流動及びその停止を行うバルブ（弁）として機能する例を示したが、異物除去装置１にはバルブ（チェックバルブ）が設けられてもよく、以下に、チェックバルブが設けられた例を示す（図１１及び図１２参照）。
　尚、チェックバルブが設けられる場合には、空気が空気流入孔から第２の空間２１ｂに流入される必要はなく、シリンダー１８におけるピストン支持部１９に第１の空間２１ａに連通する空気流入孔が形成され、空気流入孔から空気（外気）が第１の空間２１ａに流入される構成にされていればよい。このとき空気流入孔を開閉する弁が設けられ、第１の空間２１ａが負圧になったときに弁によって空気流入孔が開放されて第１の空間２１ａに空気が流入され、第１の空間２１ａの負圧状態が解除されたときに弁によって空気流入孔が閉塞されて第１の空間２１ａへの空気の流入が停止されるように構成することが望ましい。
　また、以下に示すチェックバルブが設けられた各例は、チェックバルブが設けられていない上記した構成と比較して、ピストン２２の後端側の部分の構成のみが相違するため、上記した構成と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明をし、その他の部分については上記した構成における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して説明は省略する。
　先ず、チェックバルブが設けられた第１の例について説明する（図１１参照）。
　第１の例においては、シリンダー１８の連結突部２０の内部にチェックバルブ２９が取り付けられている。チェックバルブ２９は、例えば、ゴム材料等によって形成された複数の弾性部材２９ａ、２９ａ、・・・によって構成され、先端部が後方に屈曲されるように変位され、後端部同士が突き合わされる。
　ピストン２２が送出方向へ移動されると、第１の空間２１ａにおける空気が圧縮されて内圧が高まって高圧空気が生成され、高圧空気の圧力によって弾性部材２９ａ、２９ａ、・・・の先端部が互いに離隔するように弾性変形されてチェックバルブ２９の中央部に開口が形成され、高圧空気がチェックバルブ２９の開口を介して第１の空間２１ａからノズル６へ向けて流動される。
　ピストン２２が下死点まで移動されると、第１の空間２１ａの内圧が低下するため、弾性部材２９ａ、２９ａ、・・・が弾性復帰されてチェックバルブ２９の中央部に形成された開口が閉塞され、高圧空気のノズル６へ向けての流動が停止される。
　チェックバルブ２９の中央部に形成された開口が閉塞された状態においてピストン２２が送出方向と反対方向へ移動されると、第１の空間２１ａが負圧になり、第１の空間２１ａに空気流入孔から空気（外気）が流入される。
　次に、チェックバルブが設けられた第２の例について説明する（図１２参照）。
　第２の例においては、シリンダー１８Ａとして連結突部２０を有さない構造が設けられ、シリンダー１８Ａの後端部にキャップ３０が外嵌状に取り付けられている。キャップ３０はシリンダー１８Ａの後端部に取り付けられた被取付部３１と被取付部３１から後方に突出された連結突部３２とが一体に形成されて成り、被取付部３１の径が連結突部３２の径より大きくされている。
　連結突部３２は中心軸がシリンダー１８Ａにおけるピストン支持部１９の中心軸と一致され、連結突部３２には配管３の前端部が連結されている。
　シリンダー１８Ａの後端部には前後に貫通された支持孔１８ａが形成され、支持孔１８ａにチェックバルブ３３が前後方向に移動自在に支持されている。チェックバルブ３３はゴム等の弾性変形可能な材料によって形成され、前後に延びる被支持軸部３３ａと被支持軸部３３ａの後端部から外方に張り出された開閉部３３ｂと被支持軸部３３ａの前端部から外方に突出されたストッパー部３３ｃ、３３ｃ、・・・とから成る。被支持軸部３３ａの長さは支持孔１８ａの長さより長くされ、外径が支持孔１８ａの径より小さくされている。ストッパー部３３ｃ、３３ｃ、・・・は被支持軸部３３ａから放射状に突出され周方向に離隔して位置されている。
　チェックバルブ３３の開閉部３３ｂによって支持孔１８ａが閉塞された状態において、ピストン２２が送出方向へ移動されると、第１の空間２１ａにおける空気が圧縮されて内圧が高まり、空気の圧力によってチェックバルブ３３が送出方向へ移動され、閉塞部３３ｂによる支持孔１８ａの閉塞状態が解除されて支持孔１８ａが開放され、ストッパー部３３ｃ、３３ｃ、・・・がシリンダー１８Ａの後端部における内面に接する。支持孔１８ａが開放されると、空気が支持孔１８ａからキャップ３０の内部に流動され、キャップ３０から高圧空気がノズル６へ向けて流動される。
　ピストン２２が下死点まで移動されると、第１の空間２１ａの内圧が低下するため、チェックバルブ３３が送出方向と反対方向へ移動されて開閉部３３ｂによって支持孔１８ａが閉塞され、高圧空気のノズル６へ向けての流動が停止される。
　チェックバルブ３３の開閉部３３ｂによって支持孔１８ａが閉塞された状態においてピストン２２が送出方向と反対方向へ移動されると、第１の空間２１ａが負圧になり、第１の空間２１ａに空気流入孔から空気（外気）が流入される。
　＜移動機構の変形例＞
　以下に、移動機構の変形例について説明する（図１３乃至図１８参照）。尚、以下に示す変形例に係る移動機構８Ａは、上記した移動機構８と比較して、ウォームホイールとラックの構造が異なることのみが相違するため、移動機構８と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明をし、その他の部分については移動機構８における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して説明は省略する。
　移動機構８Ａは駆動モーター１０とウォーム１１とウォームホイール１２Ａを有している。
　ウォームホイール１２Ａは従動ギヤ１３とピニオン１４Ａが一体に形成されて成る（図１３参照）。ピニオン１４Ａは環状部１６とギヤ部１７Ａ、１７Ａ、１７Ａを有している。ギヤ部１７Ａ、１７Ａ、１７Ａは周方向に等間隔に離隔して設けられている。ギヤ部１７Ａは、例えば、第１のギヤ歯１７ａ、１７ａと第２のギヤ歯１７ｂによって構成されている。但し、ギヤ部１７Ａは第１のギヤ歯１７ａと第２のギヤ歯１７ｂが少なくとも一つずつ設けられていればよく、第１のギヤ歯１７ａと第２のギヤ歯１７ｂの数はそれぞれ任意である。
　第２のギヤ歯１７ｂは幅が第１のギヤ歯１７ａの幅の半分以下にされ、例えば、従動ギヤ１３側に位置されている。第２のギヤ歯１７ｂは第１のギヤ歯１７ａ、１７ａに対してウォームホイール１２Ａの回転方向側に位置されている。
　ピストン２２の連結部２４には前後に延びるラック２６Ａが連結されている。ラック２６Ａは、例えば、ピストン２２と一体に形成されている。
　ラック２６Ａには前端側にラック部２７Ａが形成されている（図１４参照）。ラック部２７Ａは、例えば、第１のラック歯２７ａと第２のラック歯２７ｂ、２７ｂ、２７ｂによって構成されている。但し、ラック部２７Ａは第１のラック歯２７ａと第２のラック歯２７ｂが少なくとも一つずつ設けられていればよく、第１のラック歯２７ａと第２のラック歯２７ｂの数はそれぞれ任意である。
　第１のラック歯２７ａはラック２６Ａの前端部に位置されている。第２のラック歯２７ｂは幅が第１のラック歯２７ａの幅の半分以下にされ、ラック部２７Ａがピニオン１４Ａのギヤ部１７Ａに噛合された状態において、従動ギヤ１３から離隔する側に位置されている。
　ラック部２７Ａには最も後側に位置された第２のラック歯２７ｂに連続して切欠部２７ｃが形成されている。切欠部２７ｃは従動ギヤ１３側及び下方に開口され、後端部が円弧状に形成されている。
　以下に、移動機構８Ａが用いられた異物除去装置１の動作について説明する（図１５乃至図１８参照）。
　初期状態においては、図１５に示すように、ピストン２２が上死点に位置され、ラック２６Ａはラック部２７Ａの第１のラック歯２７ａがピニオン１４Ａにおけるギヤ部１７Ａの第２のギヤ歯１７ｂに噛合可能な状態又は噛合された状態で位置されている。
　初期状態において駆動モーター１０の駆動が開始されると、ピニオン１４Ａのギヤ部１７Ａがラック２６Ａのラック部２７Ａに噛合された状態でピニオン１４Ａが回転されることにより、ラック２６Ａがピストン２２とともに付勢バネ２８の付勢力に反して送出方向と反対方向へ移動されていく（図１６参照）。
　ラック２６Ａが送出方向と反対方向へ移動されていくと、ピストン２２が下死点まで移動される前に、ラック部２７Ａに噛合されているギヤ部１７Ａとは別のギヤ部１７Ａの第２のギヤ歯１７ｂがラック２６Ａの切欠部２７ｃに挿入される（図１７参照）。
　さらに、ラック２６Ａが送出方向と反対方向へ移動されていくと、所定の位置でギヤ部１７Ａとラック部２７Ａの噛合が解除され、ピストン２２が下死点に位置される。
　ピストン２２が下死点まで移動されたときには、ギヤ部１７Ａとラック部２７Ａの噛合が解除されているため、付勢バネ２８の付勢力によって送出方向と反対方向への移動速度より高速で送出方向へ移動され、ノズル６から高圧空気が噴射されて車載カメラ１００における撮像部のレンズ部１０１に吹き付けられる。このとき切欠部２７ｃに挿入された第２のギヤ歯１７ｂとラック２６Ａの第２のラック歯２７ｂ、２７ｂ、２７ｂとがすれ違う（図１８参照）。
　ラック２６Ａが送出方向と反対方向へ移動されピストン２２が上死点に位置されると、再び、ラック部２７Ａの第１のラック歯２７ａがピニオン１４Ａの第２のギヤ歯１７ｂに噛合可能な状態又は噛合された状態にされる（図１５参照）。
　上記したように、移動機構８Ａが用いられた場合には、ラック２６Ａが送出方向へ移動されるときに、ピニオン１４Ａの第２のギヤ歯１７ｂとラック２６Ａの第２のラック歯２７ｂ、２７ｂ、２７ｂとがすれ違う。
　従って、ラック２６Ａの送出方向への移動時に、ピニオン１４Ａの第２のギヤ歯１７ｂとラック２６Ａの第２のラック歯２７ｂ、２７ｂ、２７ｂとが接触しないため、ピニオン１４Ａの径を大きくすることなくラック２６Ａ及びラック２６Ａが連結されたピストン２２の移動量を大きくすることができる。
　また、ピニオン１４Ａの径を大きくすることなくピストン２２の移動量を大きくすることが可能であるため、異物除去装置１の小型化を図ることができると共に駆動モーター１０の駆動力を高めることなくピストン２２の必要な移動量を確保することができる。
　さらに、ピニオン１４Ａにおいて第２のギヤ歯１７ｂの幅が第１のギヤ歯１７ａの幅の半分以下にされると共にラック２６Ａにおいて第２のラック歯２７ｂの幅が第１のラック歯２７ａの幅の半分以下にされることにより、ピニオン１４Ａの径を大きくすることなくピストン２２の移動量を大きくすることが可能にされている。
　従って、ピニオン１４Ａとラック２６Ａの構造の簡素化を確保した上でピニオン１４Ａの径を大きくすることなくピストン２２の移動量を大きくすることが可能であるため、異物除去装置１の製造コストの高騰を来すことなくピストン２２の移動量を大きくすることができる。
　１００…車載カメラ、１…異物除去装置、６…ノズル、８…移動機構、１０…駆動モーター、１１…ウォーム、１２…ウォームホイール、１４…ピニオン、１４ａ…欠歯部、１７…ギヤ部、１７ａ…ギヤ歯、１８…シリンダー、１９ａ…空気流入溝、２１…内部空間、２１ａ…第１の空間、２１ｂ…第２の空間、２２…ピストン、２５…シール部、２６…ラック、２７…ラック部、２７ａ…ラック歯、２８…付勢バネ、１８Ａ…シリンダー、８Ａ…移動機構、１２Ａ…ウォームホイール、１４Ａ…ピニオン、１７Ａ…ギヤ部、１７ａ…第１のギヤ歯、１７ｂ…第２のギヤ歯、２６Ａ…ラック、２７Ａ…ラック部、２７ａ…第１のラック歯、２７ｂ…第２のラック歯

Claims (14)

  1. 　内部に空気が流入されるシリンダーと、
    　前記シリンダーに移動自在に支持され前記シリンダーに流入された空気を高圧空気として送出方向へ送り出すピストンと、
    　前記ピストンによって送り出された高圧空気を噴射するノズルとを備えた
    　異物除去装置。
  2. 　前記ピストンを前記送出方向に付勢する付勢バネが設けられ、
    　前記ピストンに移動力を付与して前記ピストンを前記送出方向と反対方向へ所定の位置まで移動させる移動機構が設けられ、
    　前記ピストンが前記移動機構によって前記送出方向と反対方向へ移動されて前記付勢バネの付勢力が高められ、
    　前記移動機構によって前記ピストンが前記所定の位置まで移動されたときに前記移動機構による前記ピストンへの移動力の付与が解除され前記ピストンが前記付勢バネの付勢力によって前記送出方向へ移動されて前記高圧空気が送り出される
    　請求項１に記載の異物除去装置。
  3. 　前記移動機構は駆動モーターの駆動力によって回転されるウォームと前記ウォームに噛合され前記ウォームの回転に伴って回転されるウォームホイールとを有し、
    　前記駆動モーターの駆動力が前記ウォームと前記ウォームホイールを介して前記ピストンに伝達される
    　請求項１又は請求項２に記載の異物除去装置。
  4. 　前記ピストンに連結されたラックが設けられ、
    　前記ウォームホイールに前記ラックが噛合されるピニオンが設けられ、
    　前記ピニオンには外周部の一部にギヤ歯が設けられ、
    　前記ピニオンの外周部における前記ギヤ歯が設けられていない部分が欠歯部として形成され前記ギヤ歯が設けられた部分がギヤ部として形成された
    　請求項３に記載の異物除去装置。
  5. 　前記ギヤ部が周方向に離隔して複数形成された
    　請求項４に記載の異物除去装置。
  6. 　前記ピストンと前記ラックが一体に形成された
    　請求項４又は請求項５に記載の異物除去装置。
  7. 　前記ピストンの中心軸と前記ラックの噛合い基準線とが略一致される
    　請求項４乃至請求項６の何れかに記載の異物除去装置。
  8. 　前記ウォームの進み角が９°以上にされた
    　請求項４乃至請求項７の何れかに記載の異物除去装置。
  9. 　前記ギヤ部には複数の前記ギヤ歯が設けられ、
    　前記ラックには複数のラック歯が設けられ、
    　前記複数のギヤ歯は第１のギヤ歯と第２のギヤ歯から成り、
    　前記複数のラック歯は第１のラック歯と第２のラック歯から成り、
    　前記第１のギヤ歯は前記第１のラック歯及び前記第２のラック歯と噛合可能とされ、
    　前記第２のギヤ歯は前記第１のラック歯と噛合可能とされると共に前記第２のラック歯と噛合不能とされ、
    　前記ピストンの前記送出方向への移動に伴って前記ラックが移動されると共に前記ウォームホイールが回転されたときに、前記第２のギヤ歯と前記第２のラック歯がすれ違うようにされた
    　請求項４乃至請求項８の何れかに記載の異物除去装置。
  10. 　前記第２のギヤ歯の幅が前記第１のギヤ歯の幅の半分以下にされ、
    　前記第２のラック歯の幅が前記第１のラック歯の幅の半分以下にされた
    　請求項９に記載の異物除去装置。
  11. 　前記シリンダーの内部空間は前記ピストンの移動方向において連続する第１の空間と第２の空間を有し前記第１の空間が前記第２の空間より前記送出方向側に位置され、
    　前記第２の空間の少なくとも一部の径が前記第１の空間の径より大きくされ、
    　前記ピストンには移動時に少なくとも前記第１の空間において前記シリンダーの内周面に密着されるシール部が設けられ、
    　前記ピストンが下死点に移動されたときに前記シール部の全体が前記第２の空間に位置され前記第２の空間に流入される空気が前記第２の空間から前記第１の空間へ向けて流動される
    　請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の異物除去装置。
  12. 　前記第２の空間には外周側に前記ピストンの移動方向に延びる空気流入溝が形成され、
    　前記空気流入溝が前記一部として形成された
    　請求項１１に記載の異物除去装置。
  13. 　前記空気流入溝が周方向に離隔して等間隔の状態で複数形成された
    　請求項１２に記載の異物除去装置。
  14. 　前記ノズルから高圧空気が車載カメラの撮像部に向けて噴射され、
    　前記ノズルが前記車載カメラと一体に形成された
    　請求項１乃至請求項１３の何れかに記載の異物除去装置。
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