用于机动车辆的包括传感器模块的车顶的制作方法

本发明涉及一种用于机动车辆、特别是用于乘用车的车顶，所述车顶包括权利要求1的前序部分所述的特征。

背景技术

这种车顶在实践中是已知的，尤其可以是自主或半自主驾驶机动车辆的一部分。这种类型的机动车辆越来越普遍。为了使自主或半自主驾驶满足高安全要求，车辆控制器必须与多个环境传感器相连，借助于所述环境传感器可以检测到车辆周围的环境，从而可以基于获得的测量结果确定和分析交通状况。在已知的机动车辆中，包括用于监测和检测车辆周围环境的环境传感器的传感器模块也被附接至车顶，因为车顶通常是车辆的最高点，从那里很容易看到车辆环境。

迄今为止，已知的传感器模块可包括作为环境传感器的激光雷达传感器、雷达传感器、光学传感器，如摄像装置或类似物，传感器模块的壳体以尺寸稳定的方式由金属制成，并具有很大的重量。这就需要在有关的车顶上采取额外的措施，以满足现有的安全要求。例如，必须集成额外的支撑件和额外的板，以确保足够的碰撞安全性，并通过这方面规定的车顶压陷测试。在车顶压陷测试中，由传感器模块形成的凸起接触点必须吸收力，并经由车辆结构转移它们，因为否则就有将传感器模块推入车辆内部并危及车辆乘客的风险。然而，以前在车辆结构上使用的旨在防止后一种情况的措施使整个车顶变得沉重和昂贵。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种上述类型的车顶，所述车顶设有包括至少一个环境传感器的传感器模块，并且不需要复杂的加强措施来确保乘客的安全。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的车顶来实现。

根据本发明的车顶的至少一个传感器模块在支撑结构上布置成使得传感器模块的上边界表面或最上边界表面或甚至位于传感器模块上方的车顶蒙皮部分仅略微突出超过存在于没有传感器模块的类似的车顶中的车顶线(或不突出超过车顶线)。这实现了在有关车辆翻车的碰撞情况下可能出现的力不必由传感器模块吸收和转移。而是，这些力可以以通常的方式被车顶侧梁或车顶基础结构吸收，并可以被转移到车体。因此，位于支撑结构的区域中和传感器模块的区域中的特殊加强措施至少在很大程度上是不必要的。因此，传感器模块在车顶的集成不会导致任何重量密集和成本密集的额外措施。

本文中所限定的参考车顶压陷平面是虚拟平面，它与车顶侧梁相切接触，并且根据法律要求，它相对于水平面在车顶的横向方向上倾斜第一角度，并在车顶的纵向方向倾斜第二角度。

第一角度优选地在20°至30°之间，特别是约25°。第二角度优选地在2°至10°之间，特别是约5°。

机动车辆具有四个上述的参考车顶压陷平面，即分别在每个拐角区域，即在车顶的两个前拐角区域中的每一个处分别有一个，并在车顶的两个后拐角区域中的每一个处分别有一个。

在碰撞安全测试中，大的柱塞向与参考车顶压陷平面平行的车顶平面移动。在根据本发明的车顶的情况下，柱塞正面与传感器模块或传感器模块上方的车顶蒙皮部分(其归因于传感器模块)仅在柱塞到达参考车顶压陷平面之前不久，最好是之后才进行第一次接触。第一次接触限定第一接触平面，第一接触平面的方向也与参考车顶压陷平面平行。

根据本发明，车顶的环境传感器可以以各种方式配置，特别是可以包括激光雷达传感器、雷达传感器、光学传感器(如摄像装置)和/或类似装置。

因此，对于根据本发明的车顶，所述车顶可配置为可作为单元布置在车体顶部的集成的紧凑型车顶模块，特别是使用具有低结构高度的传感器模块和组件，和/或传感器模块和组件连接和集成为使得它们不突出超过或仅部分地突出超过车顶压陷平面。

传感器模块连接到或集成到支撑结构中，支撑结构可由被配置为车顶模块的车顶本身的弓形结构或框架形成，或者由车身壳体形成。

在根据本发明的车顶的特定实施例中，传感器模块以降低的位置布置在支撑结构上，在这种情况下，支撑结构可具有用于传感器模块的下凹的安装底座。

传感器模块的或其他实现自主驾驶所需的车辆元件的支架和其他部件也可以集成在车顶中。为了保护，传感器模块本身可设有盖子或罩子，其可以是车顶蒙皮的一部分，并限定第一接触平面。

在根据本发明的车顶的特定实施例中，传感器模块被车顶蒙皮覆盖，这进而形成对传感器模块的保护。车顶蒙皮可以是单个的元件或由多个部分组成。

传感器模块的上边界表面优选地相对于参考车顶压陷平面垂直地抬高不超过约12.5厘米，即约5英寸。所以第一接触平面和参考车顶压陷平面优选地有12.5厘米的最大间距。在广义上形成车顶安装结构的传感器模块仅略微突出于车顶基线之上，车顶基线是虚拟线，它将形成没有传感器模块的车顶的车顶线。

传感器模块尤其是根据本发明的车顶的集成部分，并且被车顶蒙皮覆盖，例如，该蒙皮是单个元件或由多个部分组成。为了使环境传感器能够检测车辆周围环境、即车辆环境，车顶蒙皮有利地设有用于环境传感器的窗口，该窗口至少对于环境传感器使用的波长而言是透明的，例如对于200纳米至2000纳米之间的波长范围以及雷达辐射而言是透明的。

车顶蒙皮的材料也可选择为使得它对于所需的波长范围是可穿透的，使得无需单独的窗口或单独的窗口区。

根据本发明的车顶可以是纯粹的固定车顶，也可以设有车顶打开系统，其包括覆盖元件，通过该覆盖元件可以随意打开或关闭车顶开口。

特别是，根据本发明的车顶是乘用车的车顶。

本发明还涉及一种包括上述类型的车顶的机动车辆。

本发明主题的其他优点和有利的配置从说明书、附图和权利要求书中显而易见。

附图说明

附图中示意性地示出了包括根据本发明的车顶的乘用车的示例性配置，并将在下文的描述中更详细地加以解释。

图1是包括根据本发明的车顶的车辆的前视图；

图2是车辆的侧视图；

图3是在车顶侧梁的区域穿过车辆的车顶的剖视图；

图4是在前头部的区域穿过车顶的剖视图；

图5是根据本发明的车顶的一个替代性实施例的左前车顶部分的透视图；

图6是在传感器模块区域穿过图5的车顶的剖视图；

图7是根据本发明的车顶的另一个替代性实施例在传感器模块区域中的透视图；以及

图8是在传感器模块区域穿过车顶的剖视图。

具体实施方式

图1至4示出了机动车辆10，其被配置为乘用车，并具有：车体12，所述车体12是车身壳体结构；车顶14，其布置在车体12上。车顶14包括车顶模块16，其配置为所谓的车顶传感器模块(RSM)，并进而设有使机动车辆10能够自主驾驶的传感器系统。

特别是在图3和4中可以看到，车顶模块16包括：支撑结构18，其形成支撑框架；和车顶蒙皮20，其形成固定的车顶元件，并且可以是部分透明的，车顶蒙皮20形成外部车顶蒙皮。

此外，车顶模块16设有四个传感器模块22，每个传感器模块都包括环境传感器24，借助于该环境传感器24可检测车辆周围环境，以便实现机动车辆10的自主驾驶。通过借助于机动车辆10的控制器来评估环境传感器24的测量信号，可确定当前的交通状况，使得机动车辆10可以自主地适应交通状况并采取相应的行动。传感器模块22各自布置在车顶模块16的拐角区域，并且是其组成部分。此外，传感器模块22各自被车顶蒙皮20覆盖。

传感器模块22的环境传感器24可以分别以各种方式配置，例如可以包括激光雷达传感器、雷达传感器、摄像装置(单摄像机/多摄像机/多焦摄像机和/或立体摄像机)和/或任何其他合适的传感器。

传感器模块22布置在支撑结构18上、即在车顶框架上，并且可以各自通过车顶蒙皮20的窗口切口25监测车辆周围环境的限定区域，所述窗口切口25对于环境传感器使用的波长而言是透明的。

在每个传感器模块22的区域中，由于每个传感器模块22的结构高度，车顶蒙皮20形成突起。

每个传感器模块22的结构高度被选择为使得上边界表面26至少大部分位于参考车顶压陷平面28下方。参考车顶压陷平面28是虚拟平面，其与关联于相应的传感器模块22的车顶侧梁32相切接触，并且相对于水平面在车顶的横向方向上倾斜25°的角度α，在车顶的纵向方向上倾斜约5°的角度β。

此外，传感器模块22的结构高度被选择为使得它们的上边界表面26高于参考车顶压陷平面的距离不超过约12.5cm。因此，传感器模块22的上边界表面26也仅略高于车顶基线A。车顶基线A是对应于没有传感器模块的车顶的车顶线，因此，车顶不会由于传感器模块的存在而使车顶蒙皮具有突起。

大部分位于车顶压陷平面28和30的下方的传感器模块22的低结构使得车顶14能够设计成基本上不需要任何额外的加强结构，因为在机动车辆10翻车的事故情况下传感器模块22被推向车辆内部方向的风险很低。

图5和6示出了车顶14'，其被布置在车体上，并且包括车顶模块16，所述车顶模块16配置为所谓的车顶传感器模块(RSM)，并进而设有使机动车辆10能够自主驾驶的传感器系统。

与根据图1至图4的实施例类似，车顶14'包括四个传感器模块22，它们被布置在车顶模块16的拐角区域，并且各自都包括环境传感器24，借助于该环境传感器24可以检测车辆周围环境，以便实现机动车辆10的自主驾驶。传感器模块22是车顶模块16的组成部分，每个传感器模块都布置在车顶蒙皮20的台阶40的后方，并被车顶蒙皮20覆盖。构成突起的台阶40是由于传感器模块22的结构高度而形成的。

在根据图5和6的实施例中，传感器模块22的环境传感器24也可以以各种方式配置，并包括激光雷达传感器、雷达传感器、摄像装置和/或任何其他合适的传感器，例如传感器模块22各自布置在由车顶框架形成的支撑结构(未示出)上，该车顶框架是车顶模块16的一部分。

传感器模块22的结构高度和由此产生的车顶蒙皮20的台阶40被选择为使得相应的传感器模块22的上边界表面26和车顶蒙皮20位于参考车顶压陷平面28下方，该参考车顶压陷平面28是虚拟平面，它与关联于相应的传感器模块22的车顶侧梁32相切接触，并且相对于水平平面在车顶的横向方向上倾斜25°，在车顶的纵向方向上倾斜5°的角。从图6中可以看出，车顶蒙皮20有第一接触点44(首次接触的点)，所述第一接触点44形成在传感器模块22的区域中的台阶上，其与参考车顶压陷平面28的垂直距离d为16mm。第一接触点44限定了车顶蒙皮第一接触平面，其定向为平行于参考车顶压陷平面28，并位于参考车顶压陷平面28下方。实际的第一接触平面，即平行于参考车顶压陷平面28的测试柱塞在碰撞测试中与有关车辆接触的平面，与参考车顶压陷平面28相吻合。

图7和8示出了车顶14\"，其也包括配置为车顶传感器模块(RSM)的车顶模块16。

车顶14\"还包括位于其各个拐角区域的传感器模块22，每个传感器模块22包括用于检测车辆环境的至少一个环境传感器24。在传感器模块22的区域中，车顶蒙皮20形成凸起42，其覆盖传感器模块22。车顶蒙皮20的凸起42形成了传感器模块22的上部壳体部分，因此是传感器模块22的一部分，该传感器模块被布置在作为车顶模块16的一部分的支撑结构18上。

在碰撞测试中，车顶蒙皮20的凸起42形成了第一接触点44，该第一接触点44限定了第一接触平面E，该第一接触平面E形成为与参考车顶压陷平面28平行，该参考车顶压陷平面28与车顶侧梁32相切接触，并相对于水平面在车顶的横向方向上倾斜25°，在车顶的纵向方向上倾斜5°。第一接触平面E与参考车顶压陷平面28的距离为38mm。

附图标记列表

10 机动车辆

12 车身

14 车顶

16 车顶模块

18 支撑结构

20 车顶蒙皮

22 传感器模块

24 环境传感器

25 窗户切口

26 边界表面

28 车顶压陷平面

32 车顶侧梁

34 横向车顶梁

38 加强件

40 台阶

42 凸起

44 第一接触点