CN114286765B - 用于形成车辆顶部的包括支撑模块的顶部模块 - Google Patents

用于形成车辆顶部的包括支撑模块的顶部模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于形成机动车辆上的车辆顶部的顶部模块(01)，所述顶部模块(01)包括面板构件(02)，所述面板构件的外表面至少部分地形成车辆顶部的顶部蒙皮(03)，所述顶部模块(01)包括配置为能够发送和/或接收用于检测车辆环境的电磁信号的至少一个环境传感器(06)。所述环境传感器(06)布置在由所述面板构件(02)形成的顶部蒙皮(03)之下，所述顶部模块(01)包括至少一个支撑模块(05、18、23)，至少两个环境传感器(06)共同紧固到所述支撑模块。

Description

用于形成车辆顶部的包括支撑模块的顶部模块
技术领域
本发明涉及用于形成机动车辆上的车辆顶部的顶部模块。
背景技术
通用顶部模块广泛用于车辆制造，因为这些顶部模块可以预制为功能模块，并且可以在组装车辆时交付到装配线。顶部模块可以是刚性的车辆顶部的一部分，也可以是可打开的顶部子组件的一部分。
自动或半自动驾驶机动车辆在车辆制造中越来越普遍。需要多个环境传感器检测机动车辆的周围环境并确定当前交通状况，以便使车辆控制器能够自动或半自动地或以支持驾驶员的方式控制机动车辆。为此，已知的环境传感器发送和/或接收相应的电磁信号、例如激光束或雷达束，相应的信号评估允许生成车辆周围环境的数据模型。
已知的环境传感器安装在适当的传感器外壳中，以保护环境传感器免受有害环境条件的影响、例如湿度和气流的影响。传感器外壳安装在车顶顶部，以便为环境传感器提供尽可能高的监控位置。将环境传感器与传感器外壳一起安装在顶部上是不利的，因为它对空气动力学特性和车辆的设计都有负面影响。此外，将传感器外壳安装在车顶顶部需要非常高的精度，以确保环境传感器在检测车辆周围环境时的功能。因此，将传感器外壳高精度地固定在车辆顶部上既费时又费钱。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种新的顶部模块，其避免了上述现有技术的缺点。
该目的通过根据本发明的教导的顶部模块来实现。
本发明的有利实施例是进一步开发的主题。
根据本发明的顶部模块的环境传感器安装在顶部蒙皮之下。支撑模块用于将环境传感器连接到顶部蒙皮之下的顶部模块。将环境传感器预安装在支撑模块上可以轻松确保环境传感器的准确定位。此外，环境传感器在顶部模块中的安装显著简化，因为在其上预安装有环境传感器的支撑模块只需安装在顶部模块中。这使得无需单独调节顶部模块中的环境传感器。相反，支撑模块仅需要在顶部模块中精确对正。如果发生故障，如果需要，可以简单地拆卸和更换安装有环境传感器的整个支撑模块。
优选地，多个环境传感器可以共同安装在支撑模块上。通过将环境传感器共同安装在支撑模块上，环境传感器可以在限定位置预安装在支撑模块上。
特别有利的是，用于将支撑模块紧固在顶部模块中的紧固元件配备有调节器，以便在安装支撑模块时简化支撑模块相对于顶部模块并因此相对于车身的定位。这种类型的调节器可以例如以长孔的方式形成在支撑模块中。调节器允许支撑模块在预先固定后精确对正，然后通过操作紧固元件将其固定在顶部模块中。这是一个巨大的优势、特别是在更换支撑模块时。
可能会损害环境传感器功能的废热可能会在已知环境传感器的操作过程中产生。同样，较低温度、例如在冰雪的情况下，会损害环境传感器的功能。因此，特别有利的是，除了环境传感器之外，在支撑模块上安装加热器和/或冷却器以确保环境传感器在所有温度范围内的功能。该加热器和/或冷却器可用于实施热管理，以便将环境传感器的工作温度保持在允许的温度范围内。
基本上任何类型的加热元件或冷却元件都可以安装在顶部模块上。如果提供冷却风扇和/或空气冷却元件用于冷却环境传感器并且用于经由支撑模块排出由环境传感器发出的废热，则产生特别简单的架构。
替代地或附加地，加热器和/或冷却器还可以包括液体元件或液体冷却元件。
车辆、特别是自动驾驶车辆的运行通常需要无线电通信，以便例如与前面行驶的车辆或后面的车辆交换信息。无线电通信对于传输无线电信号或位置信号也是必要的。这种通过发送和接收无线电信号的无线电通信需要在车辆中安装天线模块。天线必须以车辆的其他部分不会遮挡无线电信号的方式放置在车辆上。由于顶部模块中的环境传感器通常设置在车辆的最高点，因此该位置特别适合附加地容纳天线模块。因此，根据一个优选实施例，除了环境传感器之外，天线模块安装在支撑模块上。该天线模块可用于与车辆外部的发射器和接收器以及车辆内的发射器和接收器建立无线电通信。
通常存在用于在自动运行模式下运行机动车辆的规定，其中车辆不是由驾驶员控制而是由车辆控制器控制，其规定所述运行模式由信号元件(ADS灯)发出信号。将该信号元件安装在用于安装环境传感器的支撑模块上以节省成本是特别有利的。以这种方式，用于将信号元件安装在车辆上的单独安装装置变得不必要。
不同的构件、特别是环境传感器、加热器和/或冷却器、天线模块和/或信号元件，基本上可以以任何方式紧固到支撑模块。支撑模块有利地包括多个紧固安装结构以确保支撑模块上的不同构件的精确相对定位。在这种情况下，环境传感器、加热器和/或冷却器、天线模块和/或信号元件可以在相对于彼此限定的位置预安装在各自的紧固安装结构中。换言之，这意味着要紧固到支撑模块上的所有功能元件均预安装在预定的紧固安装结构中。
将支撑模块附接到车辆有不同的选择。一种特别具有成本效益且简单的解决方案是将其上预安装有环境传感器的支撑模块附接到形成车辆的顶部蒙皮的框架元件或车身外壳元件或面板构件。以这种方式很容易获得必要的机械稳定性。此外，可以通过这些通常由金属制成的部件将废热从支撑模块中排出，从而相应地改进热管理。
根据一个优选实施例，支撑模块设置在顶部模块的干燥区中，该干燥区被保护以防潮，以理想地保护附接至支撑模块的功能元件、特别是环境传感器。
如果支撑模块设置在干燥区中，则产生的废热不能容易地直接从干燥区排出，因为例如冷却风扇不能在干燥区中运行。顶部模块可以另外包括导热元件以解决这个问题。该导热元件可用于将热量从支撑模块排出并将其传递到可以容易地散发废热的区域。
基本上任何类型的热传导元件都可以用于热传导。一种特别简单且成本低廉的解决方案在于将导热元件构造成金属板件的形式。
特别地，例如用于将顶部模块附接至车身的支撑板可以同时用作用于散热的导热元件。
如果将具有光学功能原理的两个环境传感器附接到支撑模块，则必须避免杂散光进入这些环境传感器。这样做的一个简单方法是支持模块包括杂散光罩，以防止杂散光进入环境传感器。
基本上任何类型的环境传感器都可以附接到支持模块上。支撑模块为以激光雷达传感器的方式和/或以雷达传感器的方式和/或以相机传感器的方式和/或以多相机传感器的方式构造的环境传感器提供了特别大的优势。
根据本发明的顶部模块基本上既可以用在客车中也可以用在多用途车辆中、例如用于重型货车的送货车或牵引单元。其可以构造为纯实心顶部，也可以配备顶部开口***，从而形成可封闭的顶部开口。
此外，根据本发明的顶部模块优选地形成结构单元，该结构单元包括能够实现由驾驶员辅助***支持的自动驾驶或半自动驾驶的集成特征并且可以由车辆制造商放置在车身外壳的顶部上。
本发明还涉及一种包括上述类型的顶部模块的机动车辆。
附图说明
本发明的不同实施例在附图中示意性地示出并且将在下面作为示例进行更详细的讨论。
图1是包括用于安装多个环境传感器的支撑模块的顶部模块的示意性纵向截面；
图2是图1的顶部模块的支撑模块的透视侧视图；
图3是图2的支撑模块的前视图；
图4是图2的支撑模块的俯视图；
图5是图2的支撑模块在所有功能元件已被分离后的透视侧视图；
图6是图5的支撑模块的前视图；
图7是图5的支撑模块的俯视图；
图8是用于固定多个功能元件的支撑模块的第二实施例的透视侧视图；
图9是图8的支撑模块的侧视图；
图10是图8的支撑模块的前视图；以及
图11示出了用于安装多个功能元件的支撑模块的第三实施例。
具体实施方式
图1示出了用于安装在机动车辆的车辆顶部上以实现机动车辆的自动或半自动操作的顶部模块01。顶部模块01包括面板构件02，其外侧形成车辆的顶部蒙皮03的一部分。在顶部模块01内形成安装有支撑模块05的干燥区04。两个侧向环境传感器06和一个中间环境传感器07预安装在支撑模块05上。冷却元件26位于中间环境传感器07之下。冷却元件26包括液体冷却元件，其吸收和释放由环境传感器06产生的热量。盖08、例如由塑料制成的盖在顶部模块01上位于环境传感器06前的区域中，盖08可透过由环境传感器06发射的电磁辐射、例如激光束或雷达束。
支撑模块05通过紧固螺钉28安装在支撑板09上，支撑板09是顶部模块01的机械结构的一部分。以这种方式，支撑板09用于机械地固定支撑模块05。另外，在支撑板09中，被冷却元件26吸收的废热可以从干燥区04排出到潮湿区10中的冷却器27。因此支撑板09也以这种方式用作导热元件。如果支撑板09的导热能力不足，可以在支撑板09上附加地设置热管。冷却器27位于潮湿区10中并包括冷却风扇11，冷却风扇11与冷却元件12相互作用以排出废热。冷却风扇11可以通过开口13吸入新鲜空气。然后当新鲜空气流过冷却元件12时被加热再通过开口14排出。
图2示出了支撑模块05的透视图，其安装有两个环境传感器06和布置在它们之间的环境传感器07。环境传感器06和07的预安装导致特别是环境传感器06和07相对于彼此的精确定位。此外，在环境传感器06和07发生故障的情况下，可以非常快速、轻松地更换整个支撑模块05。
图3和图4分别示出了支撑模块05和两个环境传感器06和环境传感器07的前视图和俯视图。
图5至图6示出了支撑模块05的透视图、侧视图和俯视图。所有功能元件、即三个环境传感器06和07都被分离。环境传感器07安装在包括冷却元件26的基板15的上侧。在基板15的上侧设置有确保环境传感器07在基板15上精确定位的调节螺钉16。基板15的两侧设置有两个紧固安装结构17，环境传感器06可分别在每个紧固安装结构17中预装在准确的位置。
图8至图10示出了支撑模块18的第二实施例，该支撑模块18也设置用于安装在顶部模块中。支撑模块18包括两个紧固安装结构19，在每个紧固安装结构19上可以以精确的相对定位安装环境传感器。两个紧固安装结构19之间设置有杂散光罩20。天线模块22可以固定在杂散光罩20顶部的紧固安装结构21中。
图9示出了将天线模块22从上方***到紧固安装结构21中。
图10示出了天线模块22在紧固安装结构21中附接到其上的支撑模块18。支撑模块18以部分截面示出，省略了杂散光罩20的一部分。
图11示出了支撑模块23的另一个实施例。支撑模块23在很大程度上对应于支撑模块18。其与支撑模块18的不同之处在于天线模块24被印刷在杂散光罩20下方区域的接收表面25上，这意味着没有紧固安装结构21。
附图标记列表
01顶部模块
02面板构件
03顶部蒙皮
04干燥区
05支撑模块
06环境传感器
07环境传感器
08盖
09支撑板
10潮湿区
11冷却风扇
12冷却元件
13开口
14开口
15基板
16调节螺钉
17紧固安装结构
18支撑模块
19紧固安装结构
20杂散光罩
21紧固安装结构
22天线模块
23支撑模块
24天线模块
25接收表面
26冷却元件
27冷却器
28紧固螺钉

Claims (16)

1.一种用于形成机动车辆上的车辆顶部的顶部模块(01)，其能够形成结构单元，所述结构单元包括能够实现自动驾驶或半自动驾驶的集成特征并且能够放置在车身外壳的顶部上，所述顶部模块(01)包括面板构件(02)，所述面板构件的外表面至少部分地形成车辆顶部的顶部蒙皮(03)，所述顶部模块(01)包括配置为能够发送和/或接收用于检测车辆环境的电磁信号的至少两个环境传感器(06、07)，其特征在于，所述环境传感器(06、07)布置在由所述面板构件(02)形成的顶部蒙皮(03)之下，所述顶部模块(01)包括框架元件和至少一个支撑模块(05、18、23)，所述支撑模块能够附接到所述框架元件上并具有基板(15)，所述基板设置有两个紧固安装结构，所述至少两个环境传感器(06、07)分别预安装在所述两个紧固安装结构上。
2.根据权利要求1所述的顶部模块，其特征在于，所述支撑模块(05、18、23)具有至少一个紧固元件，所述紧固元件构造为能够将所述支撑模块(05、18、23)紧固到所述顶部模块(01)，所述紧固元件具有调节器，所述调节器构造为能够调节所述支撑模块(05、18、23)在所述顶部模块(01)上的相对位置。
3.根据权利要求1或2所述的顶部模块，其特征在于，加热器和/或冷却器(27)的至少一部分附接到所述支撑模块(05、18、23)。
4.根据权利要求3所述的顶部模块，其特征在于，所述加热器和/或冷却器(27)包括冷却风扇(11)和/或至少一个冷却体(12、26)。
5.根据权利要求3所述的顶部模块，其特征在于，所述加热器和/或冷却器包括液体加热体或液体冷却体。
6.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的顶部模块，其特征在于，天线模块(22、24)附加地安装在所述支撑模块上。
7.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的顶部模块，其特征在于，用于发出机动车辆的自动操作模式的信号的信号元件附加地安装在所述支撑模块上。
8.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的顶部模块，其特征在于，所述支撑模块(05、18、23)包括多个紧固安装结构(17、19、21)，所述紧固安装结构构造为用于将所述环境传感器(06、07)和/或加热器和/或冷却器和/或天线模块和/或信号元件预安装在相对于彼此限定的位置。
9.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的顶部模块，其特征在于，具有预安装的环境传感器的所述支撑模块(05、18、23)构造为能够附接至车身外壳元件或形成车辆的顶部蒙皮的面板构件或附接至支撑板(09)。
10.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的顶部模块，其特征在于，所述支撑模块(05、18、23)布置在所述顶部模块(01)的干燥区(04)中，所述干燥区(04)被保护以免于受潮。
11.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的顶部模块，其特征在于，所述顶部模块(05、18、23)包括导热元件，所述导热元件构造为能够将热量从所述支撑模块(05、18、23)排出。
12.根据权利要求11所述的顶部模块，其特征在于，所述导热元件以金属板件的方式构造。
13.根据权利要求12所述的顶部模块，其特征在于，用作所述导热元件的金属板件以支撑板(09)的方式构造。
14.根据权利要求1、2、4、5、12、13中任一项所述的顶部模块，其特征在于，所述支撑模块包括位于两个环境传感器之间的杂散光罩(20)。
15.根据权利要求1、2、4、5、12、13中任一项所述的顶部模块，其特征在于，所述环境传感器(06、07)以激光雷达传感器的方式和/或以雷达传感器的方式和/或以相机传感器和/或以多相机传感器的方式构造。
16.一种机动车辆，其特征在于，所述机动车辆包括根据权利要求1至15中任一项所述的顶部模块。
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