包括环境传感器和冷却装置的车辆顶部的制作方法

1.本发明涉及一种车辆顶部、特别是用于乘用车的车辆顶部，该车辆顶部包括用于检测车辆环境的环境传感器以及用于冷却该环境传感器的冷却装置，该环境传感器设置在顶部蒙皮之下。


背景技术：

2.这种车辆顶部在实践中是已知的，其可以是顶部模块，可以作为独立的结构单元被放置在构成乘用车的车辆外壳的车身之上。车身包括作为与车辆顶部交汇点的顶部梁，顶部梁是纵向梁和/或横向梁，并作为车身的支撑。车辆顶部包括顶部蒙皮，其形成可见的外表面，并具有传感器的透视区，通过该透视区，用作检测车辆环境并被布置在顶部蒙皮之下的环境传感器可以检测车辆环境。
3.例如，自动或半自动驾驶的车辆包括车辆顶部，该车辆顶部是顶部传感器模块(rsm)，它配备有多个环境传感器。环境传感器被集成在车辆顶部、特别是顶部模块中的干燥区域，并且是激光雷达传感器和/或雷达传感器和/或相机，其检测车辆周围的环境并向有关车辆的电子控制装置提供测量信号，允许确定当前的交通状况并使有关车辆的驾驶行为适应所述交通状况。为了确保环境传感器能够不间断地使用，它们必须保持在一定的温度范围内，为此，采用了热学装置，它被配置为冷却装置。例如，冷却装置包括热管，该热管与设置在干燥区域的环境传感器相连。将车辆顶部划分为干燥区域和潮湿区域，对要集成的密封系统是一个巨大的挑战。因此，到目前为止，用于冷却车辆顶部的环境传感器的冷却装置的结构是复杂的。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种车辆顶部，其中至少一个环境传感器以及用于环境传感器的冷却装置得到优化。
5.根据本发明，这一目标是通过具有权利要求1的特征的车辆顶部实现的。
6.因此，本发明提出了一种车辆顶部、特别是用于乘用车的车辆顶部，其包括单部件式或多部件式的顶部蒙皮；用于检测车辆环境的至少一个环境传感器，该环境传感器设置在顶部蒙皮之下并能够通过顶部蒙皮的传感器透视区检测车辆环境；以及用于冷却环境传感器的冷却装置。冷却装置的至少一部分设置在潮湿的区域，环境传感器也设置在潮湿区域。
7.因此，根据本发明的车辆顶部的环境传感器设置在潮湿区域，水可以从外部进入该潮湿区域。由于环境传感器设置在顶部蒙皮之下，而顶部蒙皮是覆盖层或盖子，由于传感器的操作和/或外部热量，热量会在环境传感器的区域内积聚。因此，冷却装置的至少一部分也设置在潮湿区域，冷却装置配置为特别是通过顶部蒙皮的进气口吸入空气；空气可以被用来冷却环境传感器，然后通过特别是设置在顶部蒙皮上的出气口再次排出。通过这种方式，环境传感器的工作温度可以保持在临界极限温度、例如85℃以下，或者环境传感器的
温度可以通过简单的构造手段快速降到该极限温度以下。由于环境温度或阳光或环境传感器的废热而积累的热量可以被有效地排出。这是一种改进的方法，可以确保传感器的不间断可用性。
8.根据本发明的车辆顶部的环境传感器可以以各种方式配置，可以使用电磁辐射和/或声波，并且可以例如包括激光雷达传感器、雷达传感器、光学传感器、例如相机、天线装置和/或类似装置。
9.如果环境传感器是激光雷达传感器，它优选地是在约905nm或约1550nm的波长范围内工作。用作环境传感器的相机可以在可见光的波长范围内和/或在红外线范围内工作。
10.根据本发明的车辆顶部的顶部皮由单部件或多部件组成，并至少部分地覆盖环境传感器，该环境传感器可以是传感器模块的一部分。此外，顶部蒙皮包括传感器透视区，该传感器透视区特别像窗户，对环境传感器使用的波长范围是可穿透的。传感器透视区可以是封闭的，并一体地形成顶部蒙皮的一部分或形成这种一体部分的插入物。传感器透视区也可以是环境传感器与外壳或类似物接合的切口。在这种情况下，环境传感器本身形成了从外部可见的顶部蒙皮的一部分，并且位于顶部蒙皮的切口内。
11.传感器透视区特别对于在300纳米到2000纳米的波长范围是可穿透的。此外，传感器透视区对雷达辐射可穿透也是有利的。
12.为了实现有效的空气循环，根据本发明的车辆顶部的一个优选实施例以这样的方式配置，即冷却装置包括至少一个空气管路，在该空气管路中设置有风扇。风扇吸入新鲜的冷却空气并再次将其排出，特别是通过形成在顶部蒙皮中的进气口和形成在顶部蒙皮中的出气口。空气管路与车辆顶部的潮湿区域相关联。因此，设置在空气管路中的风扇也与潮湿区域相关联。
13.在根据本发明的车辆顶部的一个具体实施例中，冷却元件布置在空气管路中，该冷却元件暴露在空气管路中的空气流中，并通过至少一个导热元件与环境传感器的基座连接，该导热元件可以是被称为热管的元件。导热元件可以设置在车辆顶部的干燥区域，该干燥区域相对于潮湿区域密封。环境传感器的基座与所述干燥区域相邻。
14.例如，环境传感器的基座插入支架的切口中，该支架被顶部蒙皮覆盖，并优选地是由顶部框架形成。该切口允许导热元件与位于潮湿区域的环境传感器有效地连接。环境传感器直接或间接地经由保持器设置在支架的顶部，优选地是以这样的方式，即在环境传感器的基座设置有与支架相互作用并围绕切口的周向的密封圈。
15.环境传感器的基座可以由保持器形成，保持器形成封闭的托盘或一个支撑板，其特别是从上方附接到支架。因此，环境传感器可以从外面安装，即完全安装在潮湿区域。导热元件可以设置在保持器与环境传感器之间。
16.如果环境传感器设置在支架的顶部并且不设置保持器，则可以在环境传感器与支架之间设置例如平坦的橡胶垫或类似的东西以用于密封。该橡胶垫必须具有用于至少一个导热元件的凹部。
17.在根据本发明的车辆顶部的另一个具体实施例中，可以在顶部蒙皮的内侧形成空气引导肋，以形成空气管路。这些空气引导肋可以与顶部蒙皮一体生产，其特别是由塑料制成。这是具有成本效益并坚固的实施例，此外，它还易于安装和更换。需要的部件很少，而冷却效率却很高。
18.环境传感器可以位于由空气引导肋形成的空气管路中，这样就不需要额外的用于引导空气的构造部件。通过这种方式，流经空气管路的空气直接流向环境传感器周围并对其进行冷却。
19.为了使环境传感器在安装和维护时尽可能容易接近，顶部蒙皮可以包括至少一个可移动的穹顶，环境传感器设置在该穹顶下，特别是穹顶还包括传感器透明区。穹顶、特别是可以分离的穹顶可以被卡锁和/或粘合和/或拧到顶部蒙皮的相邻区域。冷却装置的风扇也可以设置在穹顶之下，从而与环境传感器一起位于潮湿区域。限于潮湿区域的冷却方案可以节省朝向车辆内部方向的密封接口。此外，在穹顶的内侧，可以特别是以集成的方式设置导气管，导气管可以通过在穹顶内侧形成的空气引导肋实现，即在空气引导肋上的穹顶是由单部件制成的。此外，穹顶可以包括进气口和/或出气口。
20.根据本发明的顶部的一个优选实施例是顶部模块。这样的顶部模块以整合的方式形成结构单元，它容纳了有关车辆的自动或半自动驾驶所需的部件。因此，在顶部模块中可以相应地集成多个功能元件，该顶部模块是紧凑的结构单元，它由车辆制造商连接到车身或车架，该车身包括顶部梁、例如顶部侧梁和/或纵向顶部梁。因此，配置为顶部模块的车辆顶部是顶部传感器模块(rsm)，它使有关车辆能够自动或半自动地行驶。
21.在自动驾驶模式中，配备有根据本发明的车辆顶部并配置为自动驾驶车辆的车辆至少在没有驾驶员的实质性干预下自行驾驶。在半自动驾驶模式中，根据本发明的车辆顶部例如构成驾驶辅助系统的一部分。
22.根据本发明的车辆顶部可以设置有透明的固定顶部部分和/或用于顶部开口的顶部开口系统。
23.特别是，根据本发明的车辆顶部是乘用车的顶部。然而，它也可以是多功能车的顶部，该多功能车是运货车、公共车辆、自动驾驶的小型公共车辆、例如被称为行人运输系统的装置、或卡车的牵引单元。
24.本发明还涉及一种机动车，该机动车包括上述种类的车辆顶部，其车架特别是可以设置有配置为顶部传感器模块的顶部模块。
25.本发明主题的其它优点和有利配置从说明书、附图和权利要求中清楚易懂。
附图说明
26.图中示意性地说明了具有根据本发明的车辆顶部的机动车的示例性实施例，并将在以下描述中更详细地讨论。
27.图1是具有根据本发明的顶部模块的机动车的透视顶视图；
28.图2是具有顶部模块的车辆的第二透视顶视图；
29.图3是与图2相对应的视图，但去掉了顶部蒙皮件；
30.图4是顶部模块的透视底视图；
31.图5是顶部模块沿图3中v-v线的透视剖视图；
32.图6是沿图3中v-v线的第二透视图；
33.图7是图4中vii区域的顶部模块的透视底视图；
34.图8是顶部模块在环境传感器区域的底视图；
35.图9是顶部模块在环境传感器区域的俯视图；
36.图10是环境传感器的透视底视图，其中支架被单独示出；
37.图11是支架的独立透视图；
38.图12是具有根据本发明的顶部模块的另一种替代实施例的机动车的透视顶视图；
39.图13是图12的顶部模块的独立透视顶视图；
40.图14是图12的顶部模块的顶部蒙皮的透视图；
41.图15是对应于图14的穹顶图，但为半透明图示；
42.图16是穹顶与传感器模块和风扇一起的透视底视图；以及
43.图17是单独的穹顶的透视底视图。
具体实施方式
44.图1示出了一种机动车10，它是一种乘用车，并设置有车辆顶部12车辆顶部顶12包括位于车辆竖直纵向中心平面两侧的顶部侧梁14，每个顶部侧梁14都是车身的一部分，车身即是车架。车辆顶部12包括位于顶部侧梁14之间的顶部模块16，顶部模块16形成结构单元并附接到顶部侧梁14，顶部侧梁14形成车架支撑结构。
45.顶部模块16在图2至图10中被详细示出，其包括多部分的顶部蒙皮18，该顶部蒙皮连接到周向的顶部框架20，该顶部框架是作为顶部模块16的支撑，并形成顶部模块16与车身的交汇点。
46.顶部模块16是顶部传感器模块(rsm)，其配备了使机动车10能够自动驾驶的装置。为此，顶部模块16具有传感器系统，包括位于车辆纵向中心平面的前部的两个侧向环境传感器22和24以及布置在中央的环境传感器26。环境传感器22、24和26可以检测车辆环境，从而使机动车10可以自主地行驶。通过机动车10的控制器评估环境传感器22、24和26的测量信号，可以确定当前的交通状况，这使得机动车10能够自主地或自动地适应当前的交通状况并采取相应的行动。
47.环境传感器22、24和26可以以各种方式配置，例如，其可以包括激光雷达传感器、雷达传感器、相机传感器和/或其它合适的传感器类型。
48.如图中的环境传感器24所示，环境传感器22、24和26均配置在板状保持器28上，该保持器在其底侧设置有周向的密封圈30，密封圈30布置在凹槽中，每个保持器28通过密封圈30靠在顶部框架20上。密封圈30包围着顶部框架20上相应的切口32。
49.环境传感器22、24和26通过螺纹连接34从下方连接到相应的板状保持器28。保持器28通过螺纹连接36从上方连接到顶部框架20，保持器28相应地可选择设置螺纹接头以附加地朝向顶部框架20密封。如果在替代的实施例中，保持器可以以非图示的方式从下方拧到顶部框架上，那么保持器的螺钉片有可能布置在保持器朝向顶部框架的周向密封内。在这种情况下可以省略螺纹密封。
50.顶部蒙皮18包括穹顶38、40和42，每个穹顶下都布置有环境传感器22、24和26。穹顶38、40和42可以从周围的蒙皮上拆下，以用于维护和安装，每个穹顶都包括类似窗户的传感器透视区44，通过该传感器透视区，相应的环境传感器22、24和26可以探测车辆环境的区域。
51.为了能够冷却环境传感器22、24和26，从而使它们保持在预定的工作温度下，设置有冷却装置46，该冷却装置包括空气管路48，该空气管路在顶部框架20之下以管道50的形
式在穹顶40下的进气口52与穹顶38下的出气口54之间延伸。穹顶40设置有进气槽56，即进气口，以便可以吸气。穹顶38设有出气槽58，即出气口，以便空气可以被排出。风扇60布置在管道50中，它将空气输送通过管道50。此外，冷却元件62布置在形成空气管路48的管道50中，冷却元件62被吸入的空气冷却，并通过导热元件64与冷却板66连接，导热元件64就是所谓的热管，冷却板66形成热管连接，并布置在环境传感器22、24和26的保持器28的底侧。
52.与环境传感器22和24一起，作为冷却装置46一部分的空气管路48的进气口52和出气口54位于潮湿区域，来自车辆环境的湿气可以进入该潮湿区域，而在环境传感器22、24和26的保持器28的冷却元件62与冷却板66之间延伸的导热元件64位于车辆顶部12的干燥区域，该干燥区域相对于潮湿区域密封。
53.图12至17示出了顶部模块16’，其可替代的实施例，也是机动车10的车辆顶部12的一部分。与图1至11的实施例一样，顶部模块16’包括多部分的顶部蒙皮18’，其在相对于车辆竖直纵向中心平面的前部设置有两个侧向穹顶38’和40’，并设置有在中央布置的穹顶42’，这些穹顶均是布置在其它连续的顶部蒙皮18之上的部分。穹顶38’、40’和42’还包括用于环境传感器22、24和26的传感器透视区44，这些传感器布置在相应的穹顶38’、40’和42’之下。
54.为了形成冷却装置46’，穹顶38’、40’和42’包括由槽56形成的进气口和由槽58形成的出气口。空气引导肋70一体地形成在穹顶38’、40’和42’的底侧或内侧，该空气引导肋由塑料制成，并形成空气管路48’，相应的环境传感器22、24和26被布置在其中。因此，通过进气槽56吸入的空气可以围绕并冷却相应的环境传感器22、24和26，并通过出气槽58再次流出。用于吸入和排出空气的风扇60设置在每个穹顶38’、40’和42’之下。
55.附图标记列表
56.10
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机动车
57.12
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车辆顶部
58.14
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顶部侧梁
59.16、16
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顶部模块
60.18、18
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顶部蒙皮
61.20
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顶部框架
62.22
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环境传感器
63.24
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环境传感器
64.26
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环境传感器
65.28
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保持器
66.30
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密封圈
67.32
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切口
68.34
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螺纹连接
69.36
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螺纹连接
70.38、38
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穹顶
71.40、40
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穹顶
72.42、42
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穹顶
73.44
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传感器透视区
74.46、46
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冷却装置
75.48、48
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空气管路
76.50
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管道
77.52
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进气口
78.54
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出气口
79.56
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进气槽
80.58
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出气槽
81.60
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风扇
82.62
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冷却元件
83.64
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导热元件
84.66
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冷却板
85.70
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空气引导肋

技术特征：
1.一种车辆顶部、特别是用于乘用车的车辆顶部，所述车辆顶部包括：单部件式或多部件式顶部蒙皮(18、18’)：用于检测车辆环境的至少一个环境传感器(22、24、26)，所述环境传感器(22、24、26)设置在所述顶部蒙皮(18、18’)之下，并能通过所述顶部蒙皮(18、18’)的传感器透视区(44)检测车辆环境；以及用于冷却所述环境传感器(22、24、26)的冷却装置(46、46’)，所述冷却装置(46、46’)的至少一部分布置在潮湿区域，所述环境传感器(22、24、26)也布置在潮湿区域。2.根据权利要求1所述的车辆顶部，其特征在于，所述冷却装置(46、46’)包括至少一个空气管路(48、48’)，在所述至少一个空气管路中设置有风扇(60)。3.根据权利要求1或2所述的车辆顶部，其特征在于，在所述空气管路(48)中设置有冷却元件(62)，所述冷却元件(62)经由至少一个导热元件(64)连接到所述环境传感器(22、24、26)的基座。4.根据权利要求3所述的车辆顶部，其特征在于，所述环境传感器(22、24、26)的基座插入一支架的切口(32)中，所述支架被所述顶部蒙皮(18)覆盖，并优选地由顶部框架(20)形成。5.根据权利要求4所述的车辆顶部，其特征在于，在所述环境传感器(22、24、26)的基座上设置有周向的密封圈(30)，所述密封圈(30)与所述支架相互作用并围绕所述切口(32)。6.根据权利要求4或5所述的车辆顶部，其特征在于，所述环境传感器(22、24、26)的基座是保持器(28)，所述保持器特别是从上方连接到所述支架。7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆顶部，其特征在于，所述顶部蒙皮(18、18’)包括至少一个进气口和至少一个出气口，所述至少一个进气口和至少一个出气口允许空气流过所述冷却装置(46、46’)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的车辆顶部，其特征在于，在所述顶部蒙皮(18)的内侧形成有空气引导肋(70)，所述空气引导肋形成所述冷却装置(46’)的空气管路(48’)。9.根据权利要求8所述的车辆顶部，其特征在于，所述环境传感器(22、24、26)位于由所述空气引导肋(70)形成的空气管路(48’)中。10.根据权利要求1至9中任一项所述的车辆顶部，其特征在于，所述顶部蒙皮(18、18
′
)包括至少一个可移动的穹顶(38、38’、40、40’、42、42’)，所述环境传感器(22、24、26)布置在所述至少一个可移动的穹顶之下。11.根据权利要求1至10中任一项所述的车辆顶部，其特征在于，所述车辆顶部是顶部模块(16、16’)。12.一种机动车，其包括根据权利要求1至11中任一项所述的车辆顶部。

技术总结
本发明涉及一种车辆顶部、特别是用于乘用车的车辆顶部，所述车辆顶部包括：单部件式或多部件式的顶部蒙皮(18)：用于检测车辆环境的至少一个环境传感器，所述环境传感器设置在所述顶部蒙皮(18)之下，并能通过所述顶部蒙皮(18)的传感器透视区(44)检测车辆环境；以及用于冷却所述环境传感器的冷却装置(46)，所述冷却装置的至少一部分布置在潮湿区域，所述环境传感器也布置在潮湿区域。传感器也布置在潮湿区域。传感器也布置在潮湿区域。


技术研发人员：T
受保护的技术使用者：韦巴斯托股份公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/9/26