具有用于自主或部分自主车辆操作的环境传感器的车顶模块的制作方法

1.本技术涉及一种机动车辆、尤其乘用车的车顶模块，该车顶模块包括权利要求1前序部分的特征。


背景技术：

2.车顶模块从实践中是已知的，其可以形成特别是用于乘用车的车顶，车顶能够放置在车辆底盘之上，以作为独立部件形成车辆外壳结构。这些类型的车顶模块可以被设计成具有完全连接到底盘的车顶覆层的固定车顶，或者可以包括车顶打开系统，该车顶打开系统包括盖元件，借助于该盖元件可以关闭或打开车顶开口。
3.此外，已知将传感器模块设置在车顶上，该车顶也可以实现为车顶模块，该传感器模块能够自主地或部分自主地驱动所涉及的机动车辆，并且包括驾驶员辅助设施。包括用于监测和感测车辆环境的环境传感器的传感器模块固定在车顶上，因为车顶通常构成车辆的最高位置，从该有利位置可以清楚地观察车辆环境。迄今为止，传感器模块被设计成所涉及的车顶上的置顶结构。这使得视觉外观通常不能满足客户需求。此外，由于环境和天气影响，环境传感器用于感测车辆环境的观察区域有变脏或不透明的风险。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种用于机动车辆、特别是乘用车的车顶模块，其适用于自主驾驶或部分自主驾驶的机动车辆，并且即使在恶劣条件下也允许使用环境传感器。
5.根据本技术，该目的通过具有权利要求1的特征的车顶模块来实现。
6.根据本技术，提出了一种车顶模块，其中，观察区域形成在车顶覆盖物中以用于环境传感器，并且观察区域设置有清洁元件。因此，环境传感器至少部分地受到车顶覆盖物的保护，车顶覆盖物的观察区域能够通过清洁元件保持清洁，因此观察区域对于环境传感器保持透明。任何种类的污垢或者甚至雪、水和/或冰以及例如由环境引起的并损害视野的其他物质，都可以通过清洁元件而被去除。
7.本技术所期望的车顶模块尤其以集成的方式体现为车顶，自主或部分自主驾驶所涉及的车辆所需的部件包含在车顶中。因此，本技术提供了一种传感器车顶或车顶传感器模块(rsm)，其使得能够自主地和部分自主地驾驶所涉及的车辆，并且至少部分地经由车顶覆盖物覆盖传感器模块，并且可能要求借助于清洁元件来清洁设置在车顶覆盖物上的观察区域。
8.根据本技术的车顶模块可以形成结构单元，在该结构单元中集成有多个功能元件，并且该结构单元可以以用于实现车顶的模块的方式连接到车辆底盘或车辆外壳结构。
9.一般来说，根据本技术的车顶模块的传感器模块的环境传感器可以以各种方式设计，并且可以包括激光雷达传感器、雷达传感器和/或光学传感器，例如摄相机等。例如，激光雷达传感器在905nm、或者甚至1550nm的波长范围内工作。车顶覆盖物在观察区域中的材料必须对至少一个环境传感器使用的波长范围而言可透过；因此，该材料必须根据用作环
境传感器的波长来选择。
10.在根据本技术的车顶模块的一优选实施例中，清洁元件包括流体喷嘴，该流体喷嘴在启用时产生从外侧冲击观察区域的流体锥。可以向流体喷嘴供应清洁流体，该清洁流体可以借助于喷嘴而被喷射到车顶覆盖物的观察区域上，从而清洁和/或也干燥预期的区域。
11.车顶覆盖物的观察区域可以形成在车顶覆盖物的台阶上，流体喷嘴优选在车顶覆盖物上设置在台阶前方。如果观察区域在车辆前部形成在车顶覆盖物的端部区域中，则流体喷嘴在车辆前部在车顶覆盖物上位于台阶前方。如果观察区域在车辆后部形成在车顶覆盖物的台阶处，则流体喷嘴在车顶覆盖物上位于台阶后方。
12.该台阶还可以用作由流体喷嘴输送到车顶观察区域的清洁流体的引导表面，从而使得清洁流体优选地被朝向车辆侧并远离车辆中心引导。为此，台阶特别形成端表面，在该端表面上形成观察区域，并且该端表面朝向车辆后部弯曲。气流将端表面上的清洁流体导向侧面。设置在后部区域的台阶处的曲率可以指向相反的方向，即指向车辆前部。
13.在根据本技术的车顶模块的一特定实施例中，流体喷嘴是可伸出的以便启用，并且优选地形成在喷嘴杆上，该喷嘴杆特别是通过由流体施加的压力和/或通过不同的驱动装置抵抗回复力而伸出。
14.为了降低清洁流体经由具有车顶开口的车顶模块中的车顶开口进入车辆内部的风险，可伸出式流体喷嘴有利地在启用时产生流体锥，该流体锥的锥轴指向车辆前部和/或横向于行驶方向。
15.显然，术语“流体锥”在本文中应被理解为其最广泛的含义，并且也适用于不完全是锥形的喷射形式，例如金字塔形状、水流形状或任何其他形状。各自的喷射形式取决于流体喷嘴的概念化。
16.为了能够以限定的形式排出由流体喷嘴施加的流体，并防止某些车辆区域不会不经意地受流体影响，根据本技术的车顶模块的一优选实施例包括用于流体的偏转元件。
17.如上所述，引导表面可以形成形成在车顶覆盖物上的偏转元件。例如，形成用于环境传感器的观察区域的台阶的端表面就是这种引导表面。
18.在根据本技术的车顶模块的一特定实施例中，偏转元件包括伸出元件，该伸出元件在启用时使流体喷嘴伸出。特别地，这种类型的伸出元件可以防止流体不经意地冲击车辆的关键区域或者甚至碰巧在所涉及的车辆的环境中的行人。
19.根据本技术的车顶模块可以是完全的固定车顶元件，或者还包括车顶开口，该车顶开口可以借助于车顶打开系统的车顶盖元件关闭或打开。车顶打开系统可以是扰流板车顶、外部可伸缩车顶或升降滑动可伸缩车顶。
20.如果车顶打开系统包括导风板，则可以使用导风板以使得：由流体喷嘴输送的流体不会通过车顶开口进入车辆内部。为此，导风板可以包括或形成流体收集元件和/或排出元件。流体收集元件和/或排出元件例如由导风板元件、如导风板薄片或导风板网实现。
21.在根据本技术的车顶模块的另一个特定实施例中，车顶覆盖物包括前车顶遮护板，该前车顶遮护板形成所涉及的车辆的前挡风罩并且设置在清洁元件上。车顶遮护板也可以是用于传感器模块的上盖，并提供用于环境传感器的观察区域。
22.通常，根据本技术的车顶模块的车顶覆盖物可以以一件式或多件式制成。观看区
域可以由单独的部件形成，或者甚至通过车顶覆盖物形成为一件式。
23.本技术主题的其他优点和有利实施例可以从说明书、附图和权利要求中得到。
附图说明
24.根据本技术的车顶模块的示例性实施例在附图中以示意性简化的方式示出，并在以下描述中进一步详细描述。
25.图1是具有根据本技术的车顶模块的车顶的整体透视图；
26.图2是车顶的前部区域的俯视图；
27.图3是车顶的左前部分的透视图；
28.图4是根据图3的部分的俯视图；
29.图5是车顶中央前部分的正视图。
具体实施方式
30.在附图中，示出了实现为乘用车的机动车辆的车顶10，车顶10包括车顶模块12，车顶模块12布置在车辆壳体结构14的顶部，车辆壳体结构14在其相对于垂直纵向车辆中心平面的两侧中的每一侧上包括纵向车顶梁16。
31.车顶模块12是车顶传感器模块(rsm)，其配备有能够自主驱动所涉及的机动车辆的装置。
32.从附图中可以看出，车顶模块12包括车顶开口18，车顶开口18可以借助于可沿车辆纵向方向移动的盖元件20打开或关闭。为此目的，盖元件20在其两侧装设在导轨21上，导轨21是车顶框架22的部件，车顶框架22是车顶模块12的支撑结构。在车顶开口18的后方，车顶模块12包括形成固定车顶元件的车顶覆盖物部分24。
33.在车顶开口18前方，车顶模块12包括车顶覆盖物部分26，车顶覆盖物部分26是车顶遮护板，并形成所涉及的机动车辆的前挡风罩，所述前挡风罩沿横向车顶方向延伸且是挡风玻璃28的框架的横向支腿。
34.在车顶覆盖物部分26下方，设置了几个传感器模块30a、30b、32a和32b，每个传感器模块分别相应地包括环境传感器34a、34b、36a和36b。环境传感器34a和34b分别被实现为激光雷达传感器，其工作波长为905nm或1550nm。两个环境传感器36a和36b分别形成摄相机，摄相机可以实现为单摄相机/多摄相机/多焦点摄相机和/或立体摄相机。环境传感器36a和36b的摄相机在可见和近红外范围内工作。
35.车顶覆盖物部分26在每个传感器模块30a、30b、32a和32b的区域中分别相应地形成观察区域38a、38b、40a和40b；观察区域38a、38b、40a和40b对300纳米和2000纳米之间的波长是可透过的，特别是对雷达辐射是可透过的。
36.通过车顶覆盖物部分26形成的遮护板具有台阶42，如图2所示，该台阶相对于纵向车辆中心平面对称，并且从纵向车辆中心平面向后延伸。观察区域38a和38b在车顶模块12的相应前拐角区域中设置于台阶42的端表面上。观察区域40a和40b靠近纵向车辆中心平面在车顶覆盖物部分26的上侧上彼此对称地形成。
37.为了能够保持观察区域38a和38b清洁，车顶模块12在台阶42的前方包括流体喷嘴44a和44b，相应的观察区域38a和38b能够分别借助于流体喷嘴44a和44b被施予加压的清洁
流体。当使用时，流体喷嘴44a和44b分别产生流体锥或喷雾锥46，该流体锥或喷雾锥46完全覆盖相应的观察区域38a和38b，同时保持在台阶42的边缘下方。通过形成流体锥46并经由台阶42，在相应车辆的操作过程中，清洁流体被朝向车辆侧输送，而不存在当车顶开口18打开时清洁流体进入车辆内部的风险(参见图1和图2中的箭头y)。此外，设置在车顶开口18的前边缘区域中的可伸出的导风板58用作流体收集元件和/或排出元件。
38.对于中间观察区域40a和40b，车顶模块12分别相应地包括清洁元件48a和48b，清洁元件48a和48b分别相应地设置有流体喷嘴50a和50b，流体喷嘴50a和50b分别相应地形成在喷嘴杆52a和52b的端部上。喷嘴杆52a和52b可伸出到图中所示的操作位置，即借助于由清洁流体施加在喷嘴杆52a和52b上的压力而伸出，该压力抵抗尤其由复位弹簧施加在喷嘴杆52a和52b上的回复力。
39.在操作过程中，流体喷嘴50a和50b分别产生流体锥或喷雾锥54，流体锥或喷雾锥54覆盖相应的观察区域40a和40b，并具有朝向车辆前部向前倾斜且横向于纵向车辆方向倾斜的锥轴。这使得当盖元件20打开时，在车辆运行期间形成流体锥54的清洁流体经由车顶开口18进入车辆内部的风险变得最小。此外，由流体喷嘴50a和50b输送的清洁流体根据图1所示的箭头x沿着台阶42的端表面横向向外排出。
40.此外，在本实施例中，车顶模块12在其两侧上的每一侧上包括分别位于两个观察区域38a和40a以及观察区域38b和40b之间的灯光窗格56a和56b，灯光窗格56a和56b被分配给ads(自主驾驶信号)灯，ads灯指示所涉及的车辆的自主驾驶模式是否启动。
41.附图标记列表
42.10
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车顶
43.12
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车顶模块
44.14
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车辆壳体结构
45.16
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纵向车顶梁
46.18
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车顶开口
47.20
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盖元件
48.21
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引导轨
49.22
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车顶框架
50.24
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车顶覆盖物部分
51.26
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车顶覆盖物部分
52.28
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挡风玻璃
53.30a，30b
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传感器模块
54.32a，32b
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传感器模块
55.34a，34b
ꢀꢀ
环境传感器
56.36a，36b
ꢀꢀ
环境传感器
57.38a，38b
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观察区域
58.40a，40b
ꢀꢀ
观察区域
59.42
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台阶
60.44a，44b
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流体喷嘴
61.46
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流体锥
62.48a，48b
ꢀꢀ
清洁元件
63.50a，50b
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流体喷嘴
64.52a，52b
ꢀꢀ
喷嘴杆
65.54
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流体锥
66.56a，56b
ꢀꢀ
灯光窗格
67.58
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导风板