用于自主的车辆的车顶模块
阅读说明：本技术 用于自主的车辆的车顶模块 (Roof module for autonomous vehicle ) 是由 J·弗里德里希 S·赫韦尔克勒格尔 T·特格托夫 于 2020-01-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于自主的车辆的车顶模块,所述车顶模块具有包含一定数量的电子部件和/或包含用于环境识别的一定数量的传感器的电子单元；用于接纳所述电子单元的载体元件；用于将所述电子单元固定在所述载体单元上的固定件；其中,所述载体单元构造为车顶结构件,所述车顶结构件经由固定件能直接固定在车辆的侧向的白车身构件上和/或能直接固定在车辆的前部的白车身构件上和/或能直接固定在车辆的后部的白车身构件上,并且所述车顶结构件构成用于车辆的车顶外蒙皮的承载式的接纳部。(The invention relates to a roof module for an autonomous vehicle, having an electronic unit which contains a number of electronic components and/or a number of sensors for environment detection; a carrier element for receiving the electronic unit; a fixing member for fixing the electronic unit to the carrier unit; the carrier unit is designed as a roof structure which can be fastened directly to a lateral body shell component of the vehicle and/or to a front body shell component of the vehicle and/or to a rear body shell component of the vehicle via fastening means and which forms a load-bearing receptacle for a roof outer skin of the vehicle.)
技术领域
本发明涉及一种用于自主的车辆的车顶模块，所述车顶模块具有包含一定数量的电子部件和/或包含用于环境识别的一定数量的传感器的电子单元；用于接纳所述电子单元的载体单元；用于将所述电子单元固定在所述载体单元上的固定件。
背景技术
由DE202017101968U1已知包含用于环境识别的多个传感器的电子单元，所述电子单元借助于载体通过折边咬合连接固定在车辆的车顶外蒙皮上。载体结构包括板材，所述板材形成用于电子单元的电子部件(传感器)的承载功能。因此，车辆的整个车顶由板材材料制成的车顶外蒙皮和设置在该车顶外蒙皮的切口中的载体结构以及电子单元构成。对于已知的车顶，不利的是，车顶外蒙皮需要设计得稳定，使得该车顶外蒙皮能够吸收电子单元的力。
由DE102018106008A1设置一种具有多个电子部件(传感器)的电子单元，所述电子单元经由载体单元固定在沿车辆的纵向方向伸展的白车身构件上。为此，载体单元具有爪形的车辆连接元件，所述车辆连接元件分别以第一端部接合到白车身构件的槽中。所述车辆连接元件横向于车辆纵向平面伸展并且以另一个自由的端部与电子单元连接。所述电子单元因此按照传统的车顶行李架的型式固定在车辆的车顶上，其中，在中央区域中，电子单元经由抽吸装置可脱开地固定在车顶外蒙皮上。车顶外蒙皮需要具有足够的稳定性，以便能够支撑载体单元或电子单元。
由DE102017115675A1已知一种具有多个电子部件(传感器等)的电子单元，所述电子单元经由接纳该电子单元的载体单元在车顶外蒙皮的切口中固定在车顶外蒙皮上。附加地，所述载体单元经由支架固定在车辆的侧向的白车身构件上。对于该已知的解决方案，不利的是，装配花费是相当大的。
发明内容
本发明的任务是，将电子单元集成到车辆的车顶中，从而简化装配，降低用于固定的构件数量，节省结构空间并且确保稳定的固定。
为了解决该任务，本发明结合权利要求1的前序部分的特征在于，载体单元构造为车顶结构件，所述车顶结构件经由固定件能直接固定在车辆的侧向的白车身构件上和/或能直接固定在车辆的前部的白车身构件上和/或能直接固定在车辆的后部的白车身构件上，并且所述车顶结构件形成用于车辆的车顶外蒙皮的承载式的接纳部。
根据本发明设置一种车顶模块，所述车顶模块具有车顶结构件作为载体单元，并且所述车顶模块经由固定件能直接固定在车辆的白车身构件上。所述车顶结构件具有这样的强度和刚度，使得该车顶结构件形成用于多个结构单元的承载式的接纳部。因此，所述车顶结构件不仅可以用于接纳电子单元而且可以用于接纳车辆的车顶外蒙皮。因此，能够在车顶结构件上固定多个结构单元。车辆制造商能够以简单的方式将分别装备有功能结构单元的车顶结构件固定在白车身上。优选地，所述车顶结构件构造成，使得所述车顶结构件承载车辆的整个车顶外蒙皮。对于车辆制造商，不需要附加地装配车顶外蒙皮或者说车顶外蒙皮部段。有利地，车顶结构件根据集成在这样构成的车顶模块中的功能结构单元而设计成，使得确保适当的足够的强度或刚度。本发明的基本构思是，制造一种具有用于车辆的车顶的承载式的结构的车顶模块。根据车顶模块的集成的功能结构单元来构造车顶结构件。为了形成车顶模块的构造，车辆制造商仅需要在固定车顶结构件的情况下将车顶模块装配在白车身上。由此，可以有利地简化车辆制造商的装配，其中，车顶模块已经预制地具有车顶的所有需要的功能结构单元。
根据本发明的一种优选的实施方式，车顶结构件以力锁合或材料锁合的方式固定在车辆的至少彼此对置地设置的侧向的白车身构件上。优选地，所述车顶结构件通过螺纹连接以力锁合的方式与侧向的白车身构件连接。由此，能够有利地以简单的方式将车顶模块固定在车辆上。
根据本发明的一种扩展方案，所述侧向的白车身构件构造为沿车辆纵向方向伸展的纵向杆，车辆的A柱和/或B柱和/或C柱和/或D柱横向地直接地连接在所述纵向杆上。有利地，车顶结构件因此是车辆的车身的组成部分，其中，所述车顶结构件仅设置在车辆的车顶区域中。
根据本发明的一种扩展方案，所述车顶结构件具有包括纵向翼梁和横向翼梁的框架，以及在必要情况下具有将纵向翼梁和/或横向翼梁连接的一定数量的弓形架。由此，所述车顶模块有利地具有需要的刚度和强度，以便不仅承载功能结构单元，而且确保车辆内部空间在车顶掉落和翻滚情况下的稳定性。
根据本发明的一种扩展方案，电子单元一方面具有壳体并且另一方面具有透明的或半透明的覆盖件。所述壳体具有用于电子部件或者说传感器的承载功能。所述覆盖件能够尤其是实现传感器的功能实现。由于壳体和覆盖件的两部分构成，因此可以成本有利地例如在损坏、故意破坏或因老化而变浑浊的情况下更换覆盖件。
根据本发明的一种扩展方案，电子单元的壳体能够可脱开地或一件式地与车顶结构件的框架连接。在一件式的布置结构中，壳体优选由塑料材料制成，而所述框架由金属材料制成。以这样的方式能够降低构件的规模。如果电子单元的壳体与所述框架可脱开地连接，则所述壳体和所述框架的制造可以得以简化，因为所述壳体和所述框架相应地由单一的材料制成。由此也确保了构件的类型一致性。
根据本发明的一种扩展方案，所述车顶模块在上侧通过面状的饰板件覆盖，所述饰板件在背侧上具有导流器边缘。所述面状的饰板件能够实现车顶模块的优化的空气动力学的布置结构，其中，所述导流器边缘附加地降低空气阻力或升力。所述面状的饰板件将所述功能整合在单一的构件中。
根据本发明的一种扩展方案，在车顶结构件上能固定车辆的车顶天花板。有利地，车顶模块因此也具有与车辆内部空间有关的功能或具有能从车辆内部空间操纵的功能。
根据本发明的一种扩展方案，所述车顶外蒙皮和电子单元的壳体具有彼此对准的开口，所述开口借助于闭锁元件是可敞开的或可闭锁的。例如，壳体的闭锁元件可以构造为盖板。车顶外蒙皮的闭锁元件例如可以构造为部段，所述部段可以经由夹子或尼龙搭扣而带到闭锁位置中。因此在可在闭锁元件的敞开位置中释放的开口可以用作维修通道，以便能够从乘员内部空间执行在电子单元处的维修工作。因此，例如能够容易地更换电子单元的电子部件。
根据本发明的一种扩展方案，壳体的和/或车顶外蒙皮的闭锁元件经由密封件连接在壳体或车顶外蒙皮的开口边沿处。以这样的方式确保了电子单元的封闭的实施方案，从而保护电子单元的内部空间免受灰尘、潮气和污染物影响。
根据本发明的一种扩展方案，一冷却空气通道邻接于电子单元的壁，该冷却空气通道具有空气入口和空气出口。冷却空气通道在同一电子单元的两个边沿侧之间延伸和/或在多个电子单元的彼此背离的边沿侧之间延伸。由此确保，在电子单元中产生的热可以导出至环境。根据至少一个电子单元在车顶模块内的布置结构，冷却空气通道因此仅沿着所述至少一个电子单元伸展，或从一个电子单元连续地伸展至另外的电子单元，其中，各电子单元彼此间隔开距离地设置。有利地，冷却空气通道能够经由沿行驶方向看的前部的空气入口实现吸纳环境空气。例如可以在电子单元的底壁处进行热交换，其中，于是经加热的空气与行驶方向相反地运动至空气冷却通道的空气出口，并且在空气出口处排出至环境。
根据本发明的一种扩展方案，冷却空气管路的空气入口和/或空气出口沿车顶模块的和/或车辆的纵向方向取向地设置。以这样的方式确保能够从环境中吸纳足够的冷却空气容积或将其再次排出到环境中。
根据本发明的一种扩展方案，所述透明的或半透明的覆盖件配设有清洁单元，借助于所述清洁单元以预设的或随机的时间间隔来清洁所述覆盖件。所述清洁单元例如可以包括刮水片，所述刮水片擦拭覆盖件的外侧。优选地，所述清洁单元附加地包括水喷嘴，所述水喷嘴在清洁过程期间喷洒覆盖件的外侧。替代性地，所述清洁单元可以具有空气喷嘴，所述空气喷嘴朝覆盖件的外侧取向地设置。空气团导致覆盖件的外侧的清洁。有利地，清洁单元确保电子部件的、尤其是传感器的持续的功能。
附图说明
本发明的其他优点从其他的从属权利要求中得出。
下面根据附图更详细地阐述本发明的实施例。在附图中：
图1示出车顶模块的透视图，所述车顶模块在车顶侧可安置和可固定到白车身上，
图2示出车顶模块的透视图，所述车顶模块具有包含电子部件的前侧的和后侧的电子单元，
图3示出车顶模块的前部的区域的俯视图，
图4示出具有绘出的冷却空气通道的车顶模块的前部的区域的透视图，
图5示出通过车顶模块的竖直的纵剖面，
图6示出通过车顶模块的前部的区域的竖直的纵剖面，
图7示出车顶模块的透视图，所述车顶模块具有绘出的连续的从车顶模块的前边缘直至后边缘的冷却空气通道，
图8示出具有电子单元的壳体的车顶模块的分解图，所述电子单元经由密封元件固定在车顶模块的载体单元上，并且
图9示出替代性的车顶模块的分解图，其中，电子单元的壳体与载体单元以一件式的方式连接。
具体实施方式
用于自主的或部分自主的车辆的车顶模块1作为预制的结构单元而装配或者说能固定在车辆的白车身上。车辆的所述白车身设置在车辆的车顶侧。所述白车身在本实施例中具有沿车辆的纵向方向L伸展的侧向的白车身构件2、前部的白车身构件3以及后部的白车身构件4。所述前部的白车身构件3和后部的白车身构件4沿车辆的横向方向Q伸展，更确切地说基本上横向于所述侧向的白车身构件2伸展。前部的白车身构件3和后部的白车身构件4将彼此间隔开距离并且彼此平行伸展的侧向的白车身构件2彼此连接。前部的白车身构件3沿车辆的行驶方向设置在前方，而后部的白车身构件4沿车辆的行驶方向设置在后方。侧向的白车身构件2、前部的白车身构件3和后部的白车身构件4形成车顶车身框架5，预制的车顶模块1经由本身已知的固定件优选通过螺纹连接以力锁合的方式直接固定在所述车顶车身框架上。
车顶模块1在本实施例中具有沿车顶模块1的纵向方向L彼此间隔开距离地设置的两个电子单元6、6'，在所述电子单元中设有用于环境识别的多个传感器7和另外的电子部件。传感器7例如可以构造为LiDAR传感器和RADAR传感器。作为电子部件，相机、屏幕、照明元件或类似物可以集成在电子单元6、6'中。
此外，车顶模块1包括载体单元8，所述载体单元构造为车顶结构件，从而能够承载地接纳与车顶相关的结构单元、例如电子单元6、6'。车顶结构件8不仅用于接纳前部的电子单元6和后部的电子单元6'，而且也用于接纳车顶外蒙皮9和车顶天花板10。因此，车顶结构件8用作用于设置在车辆的车顶区域中的所有结构单元(所述结构单元不仅设置在车辆内部而且设置在车辆外部)的保持件。车顶模块1因此可以作为预制的车顶结构单元提供给车辆制造商，其中，车顶模块1仅通过车顶结构件8的固定而至少在侧向的白车身构件2处并且在必要情况下在前部的白车身构件3处和后部的白车身构件4处固定在车辆上。
替代性地，车顶结构件8也可以材料锁合地固定在各白车身构件2、3、4上。
侧向的白车身构件2例如可以构造为纵向杆，从所述纵向杆在下侧连接车辆的未示出的A柱和/或B柱和/或C柱和/或D柱。前部的白车身构件3和后部的白车身构件4例如分别构造为横向杆，所述横向杆横向于车辆纵向方向L伸展。
优选地，车顶结构件8构造为具有沿车顶模块1的纵向方向L伸展的纵向翼梁11和横向于该纵向翼梁11伸展的横向翼梁12的框架。各横向翼梁11彼此以这样的间距设置，使得横向翼梁能固定在车顶车身框架5的纵向杆2上。沿车顶模块1的或者说车辆的横向方向Q伸展的横向翼梁12彼此以这样的间距设置，使得横向翼梁能固定在前部的横向杆3上或能固定在后部的横向杆4上。在纵向翼梁11的中间区域中，一弓形架13可以从一个纵向翼梁11延伸至彼此对置的纵向翼梁11，所述弓形架进一步提高车顶结构件8的稳定性。所述弓形架13具有第一端部和第二端部，所述第一端部与一个纵向翼梁11连接，所述第二端部与车顶结构件8的对置的纵向翼梁11连接。
在必要情况下，也还可以设置一个另外的加强的弓形架，所述另外的加强的弓形架将彼此对置的横向翼梁12连接。
如从图8中可看出的是，车顶天花板10可以在车顶结构件8的下侧与车顶结构件固定连接。车顶天花板10可以具有能从车辆内部空间致动的操纵元件和光源或另外的电子构件。在车顶天花板10上也可以安装附加构件、如把手和操纵控制台。
车顶外蒙皮9是面状的并且由板材材料制成。所述车顶外蒙皮在板材材料的或者说车顶模块1的前部的区域中和在板材材料的或者说车顶模块1的后部的区域中具有开口16，所述开口对应于前部的和后部的电子单元6、6'的接近开口17。车顶外蒙皮9的开口16和/或电子单元6、6'的接近开口17借助于闭锁元件18是可闭锁的或可敞开的，从而确保从乘员内部空间接近设置在前部的电子单元6和/或后部的电子单元6'中的电子部件。以这样的方式能够以简单的方式取出和/或替换设置在前部和/或后部的电子单元6、6'中的构件。闭锁元件18例如可以构造为插入件或构造为盖板，其经由未示出的夹子连接或尼龙搭扣能从车顶结构件8和/或电子单元6、6'脱开和移除。车顶外蒙皮9经由遵循开口16的轮廓的密封件19以密封的方式相对于车顶结构件8设置。所述密封件19构造为一件式的环形的密封元件。
车顶外蒙皮9相对于前部的或后部的电子单元6、6'经由密封件20以密封的方式支承。所述密封件20遵循开口16的轮廓构造，并且构造为具有相对宽的环形牵条21的密封元件。环形牵条21的宽度bD与电子单元6、6'的承载式的壳体22的宽度bG一致。因此，环形牵条21以面状的方式位于电子单元6、6'的壳体22与车顶外蒙皮9或者说车顶结构件8之间。
闭锁元件18经由密封件23以密封的方式相对于接近开口17的边沿设置。所述密封件23构造为由涂胶的相对薄的材料制成的密封元件。
前部的电子单元6或后部的电子单元6'的壳体22具有底侧24，优选地，传感器7和其他的电子构件固定在所述底侧处。所述底侧24优选构造为在一个平面中延伸的板状区段。直立的边界侧25连接在所述底侧24上，所述边界侧沿车顶模块1的横向中心平面MQ的方向封闭电子单元6、6'。壳体22在上侧通过透明的或半透明的覆盖件26闭锁，从而设置在电子单元6、6'内的传感器7或其他电子部件实现其功能。传感器7应检测环境。作为另外的部件可以设置发送和/或接收单元，借助于所述发送和/或接收单元确保与其他交通参与者或车辆的通信。
在前部的电子单元6与后部的电子单元6'之间的中间空间通过饰板件28的基部27填充。所述饰板件28具有面状的并且连续的车顶面状元件29，所述车顶面状元件包括等于或大于车顶车身框架5的开口30的面积。所述车顶面状元件29例如可以等于或大于车顶结构件8的外部的边沿的面积。
根据本发明的按照图8的第一变型方案，电子单元6、6'例如经由螺纹连接以力锁合的方式与车顶结构件8可脱开地连接。根据本发明的按照图9的第二实施方式，电子单元36、36'与车顶结构件38一件式地连接。为此目的，电子单元36、36'的壳体32与车顶结构件38一件式地连接。车顶结构件38和壳体32形成混合构件，其中，车顶结构件38由金属材料制成，而壳体32由塑料材料制成。由此，可以有利地放弃根据图8的根据车顶模块1的第一实施方式的密封元件20。构件数量可以降低。在其他方面，根据图9的车顶模块1'的构造对应于根据图8的车顶模块1的构造。尤其地，车顶结构件8、38由钢材料或铝材料制成。
各实施例的相同的构件和构件功能设有相同的附图标记。
饰板件28在背侧上具有导流器边缘33，借助于所述导流器边缘能够改善车顶模块1、1'的空气动力学。
车顶模块1、1'具有一定数量的冷却空气通道34，各冷却空气通道分别从车顶模块1、1'的前部的区域14延伸至车顶模块的后部的区域15。在本实施例中，设有沿横向方向Q彼此错开地设置的两个冷却空气通道34。冷却通道34相应地在前部的端部具有空气入口40并且在后部的端部具有空气出口41。空气入口40和空气出口41分别如此取向地设置，使得环境空气在车辆的行驶期间能够压入到冷却空气通道34中并且在背侧出来。在空气入口40和空气出口41之间存在连续的空气通道，所述连续的空气通道能够实现设置在前部的和后部的电子单元6、6'中的传感器7或电子构件的热交换或热排出。空气入口40和空气出口41构造为缝隙，其中，空气入口40设置在车顶模块1、1'的前部的区域14中，并且空气出口41设置在车顶模块1、1'的后部的区域15中。
电子单元6、6'或者说覆盖件26配设有清洁单元42，借助于所述清洁单元能够清洁半透明的或透明的覆盖件26的外侧。例如，所述清洁单元42可以具有刮水片43，所述刮水片关于覆盖件26设置在传感器7的彼此对置的一侧上。刮水片43固定在车顶结构件8上。在必要情况下，车顶结构件8可以具有水喷嘴，从而水作为清洁液体能够朝覆盖件26的方向被排出，所述清洁液体借助于刮水片43能分布在覆盖件26上。替代性地，清洁单元42可以仅具有空气喷嘴，所述空气喷嘴集成在车顶结构件8中，所述空气喷嘴取向成，使得空气喷嘴朝向透明的或半透明的覆盖件26排出清洁压力空气，借助于所述清洁压力空气能够至少在设置在后方的传感器7或其他电子构件的区域中清洁覆盖件26的外表面。
车顶模块1、1'或车顶结构件8可以具有使得线缆或线缆束能够被引导到车顶模块1、1'中的装置。线缆或线缆束通向电子部件7或通向清洁单元2或通向车顶天花板10的电子部件。
不言而喻，实施例的上面提及的特征可以本身单独使用或成多个地组合使用。所描述的实施例不应被理解为最后的列举。