用于机动车的、包括具有壳体的传感器模块的车顶模块的制作方法

1.本发明涉及一种用于机动车的车顶模块，其特别是用于乘用车，所述车顶模块包括权利要求1的前序部分的特征。


背景技术：

2.所述车顶模块由实践公知并且尤其是乘用车的车顶的组成部分。作为单独构件的车顶模块为了构成车顶而安置在车顶侧梁上，所述车顶侧梁是形成白车身的车身的组成部分。车顶模块还包括传感器模块具有用于检测车辆周围环境的环境传感器和用于接收环境传感器的壳体。车顶模块是自动驾驶或半自动驾驶的机动车的组成部分。
3.在以往的机动车或前述类型的车顶模块中，传感器模块构造为附件，所述附件相对于车顶覆层而加高。传感器模块由此形成相关的车辆的最高的凸出部。然而这也导致通常不符合顾客要求的外观。
4.此外，公知的传感器模块具有壳体，所述传感器模块可以作为环境传感器包括lidar传感器、雷达传感器、光学传感器、例如摄像机或诸如此类，所述壳体形状稳定地由金属制成并且具有高的重量。这需要对相关的车顶的附加的措施，由此可以满足存在的安全要求。因此需要集成附加支杆和/或附加板，以确保足够的碰撞安全性并且通过为此预定的车顶压入测试。也就是说必须在事故情况中防止传感器模块从上方被压入到相关车辆的内室中并且由此危害乘客。附加支杆和/或附加板然而使作为整体的所述车顶是重的和昂贵的。


技术实现要素：

5.本发明的任务在于，提出开头所述类型的车顶模块，该车顶模块满足关于乘客安全性的高要求。
6.根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的车顶模块来解决。
7.也就是说，通过本发明提出一种车顶模块，该车顶模块除了通常的元件以外具有承载结构和车顶覆层以及也传感器模块，所述传感器模块具有环境传感器和壳体，所述壳体布置在承载结构上并且具有下述构型，该构型在确定的外力作用下萎缩或变形，从而减小变形力，该变形力由传感器模块作用于承载结构或另外的车顶模块元件。通过所述构型实现，壳体可以在事故情况中在结构上变形，从而吸收动能。由此可以确保，使得动能至少不完全被传递到承载结构上。此外可以防止，由传感器模块将承载结构和/或另外的车顶模块元件和/或传感器模块自身朝向车辆内室的方向压入，由此危害乘客。传感器模块的壳体特别是在结构上取决于材料和/或取决于结构而限定地变形。
8.壳体的构型优选地包括材料减弱区域，从而壳体在外力作用下以确定的方式断裂和/或变形。
9.根据本发明的车顶的环境传感器能够以多种多样的方式构造并且特别是包括lidar传感器、雷达传感器、光学传感器、例如摄像机天线系统和/或诸如此类。原则上，环境
传感器可以包括任意的传感器，该传感器使用电磁辐射和/或声波并且适用于检测车辆周围环境和/或适用于与车辆周围环境通信。
10.根据本发明的车顶模块以集成方式是下述单元，该单元能够安置在白车身上并且由于传感器模块而包含下述部件，该部件实现相关车辆的自动驾驶或半自动驾驶。也就是说，通过本发明提供所谓的传感器车顶模块或roof sensor module(rsm)。
11.根据本发明的车顶模块的承载结构特别是由车顶框架构成，所述车顶框架是车顶模块与车顶梁的接口，所述车顶梁是车身外壳或车身的组成部分并且在装配状态中例如侧向地限定车顶模块。
12.在根据本发明的车顶模块的一个优选的实施方式中，材料减弱区域由额定断裂位置或额定弯曲区域构成。也就是说，在外力作用于传感器模块时，以确定的方式使壳体断裂或者使壳体弯曲。通过断裂或弯曲可以至少部分地减小动能。
13.材料减弱区域例如通过关于材料强度变弱的区域实现，该区域形成减弱区域并且在确定的力的作用下断裂或弯曲。
14.也可以考虑的是，通过使用适合的材料用于传感器模块的壳体实现材料减弱区域。因此，壳体例如至少部分地由塑料制成，所述塑料设置有至少一个额定断裂位置或额定弯曲区域。也可以考虑的是，壳体至少区域地是薄壁的金属壳体，其中，金属壳体的板区段形成呈材料变弱部或诸如此类形式的确定的材料减弱区域，所述材料减弱区域在相应确定的力作用下变形和/或断裂。
15.替换地或附加地可以考虑的是，材料减弱区域由壳体的两个区段之间的连接件构成。连接件例如包括这两个区段的粘接部、将这两个区段连接的铆钉、将这两个区段连接的螺接部、这两个区段之间的卡锁部、这两个区段之间的熔焊缝或钎焊缝。连接件设计为使得其在确定的力作用下松开并且使彼此连接的两个区段分开。
16.此外，壳体可以具有结构元件，材料减弱区域构造在所述结构元件上。壳体例如具有肋条，所述肋条在材料减弱区域中被中断或变细。
17.在根据本发明的车顶模块的一个优选的实施方式中，满足高的视觉要求地，车顶覆层遮盖环境传感器或传感器模块。由此，传感器模块以协调的方式集成到车顶模块中。仅仅需要的是，车顶覆层也具有呈窗区段或诸如此类形式的传感器透视区域，从而环境传感器可以透过所述区段检测车辆的周围环境。传感器透视区域能够以一体的方式与车顶覆层的邻近的区域一起构造或者也是车顶覆层的嵌入件。在这两种情况中，传感器透视区域必须对于由所用的环境传感器使用的波长是透明的。当环境传感器是lidar传感器时，该传感器优选地在大约905nm或者也大约1550nm的波长范围内工作。用作环境传感器的摄像机可以在可见光波的长范围内或者也在红外线范围内工作。传感器透视区域则尤其对于所述波长并且优选地对于200nm和2000nm之间的波长范围是透明的。也符合目的地实现传感器透视区域对于雷达辐射的透明性。
18.车辆配备有根据本发明的车顶模块并且构造为自动驾驶的车辆，所述车辆在自动驾驶模式中独立地至少在无驾驶员的主要干预的情况下驾驶。在以其他方式构造的机动车的半自动驾驶模式中，根据本发明的车顶模块例如构成驾驶辅助系统的一部分。
19.原则上，根据本发明的车顶模块以集成方式构成下述构件，用于相关车辆的自动驾驶或半自动驾驶所需的部件接收在该构件中。可具有多个功能元件的车顶模块构成紧凑
的结构单元，所述结构单元可以在车辆制造商侧为了构成车顶而与车身或白车身连接，所述白车身包括车顶梁或用于支承车顶模块的另外的白车身元件，车顶模块被接收在所述车顶梁之间和/或车顶模块被装配在所述车顶梁上。也可以考虑的是，车顶模块至少部分地是车身外壳的组成部分。
20.根据本发明的车顶模块可以设置有连续地固定的车顶覆层或者也设置有车顶打开系统，所述车顶打开系统包括盖元件，借助于所述盖元件能够可选地打开或封闭车顶覆层的车顶开口。车顶覆层也可以构成车顶透明区域，所述车顶透明区域是透明的固定车顶区段。
21.车顶覆层可以覆盖传感器模块或者也具有下述区段，该区段的边缘邻接于传感器模块。
22.根据本发明的车顶模块尤其是乘用车的组成部分。然而所述车顶模块也可以被使用在商用车中，所述商用车例如构造为送货车、自动驾驶的小型公共汽车、例如所谓的people mover(大众运输工具)或者也构造为载重拖拉机。
23.此外，本发明的主题是一种车顶，所述车顶设计用于机动车或者是所述机动车的组成部分。所述车顶相应于前述的车顶模块地包括车顶覆层、承载结构和至少一个传感器模块并且与此相关地可以单个地或者以任意的组合具有相同的特征，因此参考车顶模块的前述的实施方案。车顶可以是车辆结构的集成的组成部分，从而所述车顶不能单独地作为单元被装配或松开。车顶也可以包括前述类型的车顶模块，所述车顶模块的特征单个地或者以任意的组合实现。
24.本发明的主题也是一种机动车，所述机动车包括前述类型的车顶模块。机动车原则上可以是任意的道路交通工具、轨道交通工具或水上交通工具，然而优选地是乘用车或者也是商用车。
附图说明
25.本发明的主题的另外的优点和有利的构型能够由说明书、附图和权利要求获知。
26.根据本发明的车顶模块的实施例在附图中示意性地简化地被示出并且在下述说明中具体地被阐述。附图中：
27.图1示出具有根据本发明的车顶模块的车顶的俯视图；
28.图2示出沿着图1中的直线ii-ii剖割根据图1的车顶的截面图；
29.图3示出根据图1的车顶的传感器模块的示意图；和
30.图4示出了在事故情况中的根据图3的传感器模块。
具体实施方式
31.在图1中示出机动车10，所述机动车构造为乘用车并且具有车顶12，所述车顶覆盖车辆内室。车顶12包括车顶模块14，所述车顶模块布置在车顶侧梁16之间，所述车顶侧梁关于竖直的车顶纵向中心平面布置在两侧并且构成车顶12的侧边缘。车顶侧梁14是作为白车身的车身的组成部分。
32.由图2看出，车顶模块14包括车顶覆层18和框架式的承载结构20，所述承载结构是车顶下部构型并且形成车顶模块14与车顶侧梁16的接口。
33.在车顶覆层18中在中心区域中构造透明的车顶区段22，光可以通过车顶区段射入到车辆内室中。
34.车顶模块14构造为传感器车顶模块或roof sensor module(rsm)，所述传感器车顶模块配备有下述装置，该装置实现相关的机动车的自动驾驶。车顶模块14为此具有传感器，所述传感器在车顶模块14的四个角部区域中分别包括传感器模块24，所述传感器模块设置有环境传感器26，为了实现自动驾驶，借助于所述环境传感器可以检测车辆周围环境。环境传感器26布置在相关的传感器模块24的相应的壳体28中，所述壳体布置在承载结构20上。
35.车顶覆层18遮盖传感器模块24并且在传感器模块24的区域中分别具有侧壁30，所述侧壁构成用于相应的环境传感器26的传感器透视区域。通过借助于机动车10的控制装置来评估环境传感器26的测量信号能够确定相应的交通情况，从而机动车10可以自动地或自主地与相应的交通情况相适应并且相应地行动。
36.环境传感器26能够以多种多样的方式构造并且例如包括lidar传感器、雷达传感器、摄像机和/或其他适合的传感器。
37.车顶覆层18的侧壁30对于由环境传感器26所使用的波长是透明的。侧壁30或侧壁的区域尤其分别对于200nm和2000nm之间的波长和/或对于雷达辐射是透明的。
38.车顶模块14的传感器模块24的壳体28分别具有确定的材料减弱区域，所述材料减弱区域通过相应的额定断裂位置32实现。额定断裂位置32例如以槽状的材料变弱部的形式构造在金属板或塑料中，壳体28由所述金属板或塑料制造。由此可以实现，在事故情况中作用于相关的壳体28的动能通过使壳体28在额定断裂位置32的区域中断裂而被减小并且不从壳体28被传递到载结构20上，因为将存在下述风险，即相应的传感器模块24局部地将承载结构20朝向车辆内室的方向挤压，由此危害乘客。传感器模块24的在所述事故情况中的特性借助图3和4示出。图3示出了在正常情况中、即在可投入运行状态中的传感器模块24。而在借助图4示出的情况中，传感器壳体28通过沿着箭头z作用的力被破坏，其方式是，使所述传感器壳体在额定断裂位置32处以确定的方式断裂。
39.传感器模块24的壳体28也可以具有下述材料减弱区域，该材料减弱区域通过额定弯曲区域实现，所述额定弯曲区域替代额定断裂位置32构造在壳体28上，或者该材料减弱区域通过连接件、例如粘接部、铆钉、螺接部、卡锁部、熔焊缝、钎焊缝和/或诸如此类实现。所述连接件在相应力作用下被松开。
40.附图标记列表
41.10 机动车
42.12 车顶
43.14 车顶模块
44.16 车顶侧梁
45.18 车顶覆层
46.20 承载结构
47.22 透明的车顶区段
48.24 传感器模块
49.26 环境传感器
50.28 壳体
51.30 侧壁
52.32 额定断裂位置。