具有发射器和/或接收器装置的顶部模块的制作方法

本发明涉及根据权利要求1的序言的用于形成机动车的车辆顶部的顶部模块。此外，本发明还涉及根据权利要求2的序言的用于形成机动车的车辆顶部的顶部模块。

背景技术：

1、通用的顶部模块是本领域内已知的。通用的顶部模块形成了它所配置的机动车的车辆顶部，顶部模块作为独立的功能模块被预先制造出来，并且可以直接在装配线上提供，以便进行装配。顶部模块在其外表面形成了车辆顶部的顶部覆层的至少一部分，它可以防止湿气和/或气流进入车辆内部。顶部覆层由一个或多个面板构件形成，一个或多个面板构件可以由稳定的材料制成、例如涂层金属板或涂层或纯色塑料支撑。顶部模块可以是刚性车辆顶部的一部分，也可以是可以打开的顶部构件组的一部分。

2、此外，车辆制造的发展越来越多地集中在自动或部分自动的机动车上。为了让车辆控制系统对机动车进行自动或部分自动控制，需要在整个机动车中广泛安装多个电气、电子和/或电磁构件。这种构件可以是例如环境传感器(例如激光雷达传感器、雷达传感器、相机、多相机、包括其它(电动)构件的类似物等)，它们配置为记录机动车周围的环境并确定相应的交通状况，例如从记录的环境数据中确定相应的交通状况。

3、此外，顶部模块是已知的技术水平，它包括多个环境传感器，以尽可能全面地记录车辆环境。这种顶部模块被称为顶部传感器模块(rsm)。已知的环境传感器发射和/或接收电磁信号、例如激光束或雷达束，信号评估允许生成可用于车辆控制系统的车辆环境的数据模型。

4、从目前的技术水平来看，在顶部模块上布置环境传感器的多种方式是已知的。例如，从de 10 2019 122 193 b4可知，将环境传感器设置在顶部模块的框架上，顶部模块通过该框架将安装在车辆车架的车辆-顶部框架上。在大多数情况下，面板构件覆盖在这种环境传感器上或在其上接合，环境传感器分别通过面板构件上预定的观察区观察。此外，de10 2020 102 643a1披露了为顶部模块配备环境传感器，该环境传感器可在非作用位置与作用位置之间可移动地安装在顶部模块上。

5、对于这些已知的在顶部模块中布置环境传感器的方式，存在一系列问题，因为在顶部区域中可用的安装空间有限，据说由于环境传感器的布置，对有关顶部模块的造型和设计产生负面影响。此外，不可能优化顶部区域的包装。同样的，关于总重量和生产成本的解决方案也是不利的。

6、对于已知的固定环境传感器的方式，存在另一组问题，即要求环境传感器通过多个观察区、特别是窗口或透镜来记录车辆环境。因此，例如，在环境传感器的套壳中设置有窗口和/或透镜，环境传感器从该窗口和/或透镜进行观察。该套壳例如布置在顶部模块框架上，并被面板构件覆盖。在面板构件中，提供了另一个观察区、特别是窗口和/或透镜。在现有技术，环境传感器配置为从两个或多个观察区看出去以记录车辆环境。因此，环境传感器发射和/或接收的电磁射线和/或光学信号必须通过多个窗口和/或透镜，以便记录车辆环境。这导致了光损耗，而这种损耗随着每次穿过每个观察区而增加。此外，相互在下游转换的多个观察区会导致光学偏移和/或光学模糊，对环境传感器的测量精度产生负面影响。换句话说，环境传感器的视力会下降。

7、为了规避这个问题，已经知道将环境传感器包括其套壳固定在面板构件的开口中，例如将套壳插入该开口。在这种情况下，套壳具有观察区，意味着环境传感器只能通过这个观察区观察。然而，这种解决方案在水密性方面有很大的问题，因为在面板构件中提供的开口必须被全面密封，以防止水进入顶部模块内。使用的密封条需要维护，由于暴露在阳光下，可能会变脆和裂开，也会导致负面的外观。此外，替代的解决方案至少在生产成本方面是更加不利的。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提出一种顶部模块，它避免了上述已知技术状态的缺点，特别是减少了环境传感器的光损耗和/或记录损失和/或解决了围绕水密性的一系列问题。

2、该目标是通过根据权利要求1教导的顶部模块实现的。替代地，该目标通过根据权利要求2教导的顶部模块实现。此外，本发明的目的是通过具有根据本发明的顶部模块的实施例的机动车来实现的。

3、本发明的有利实施例是附属权利要求的主题。此外，在说明书、权利要求书和/或图中披露的至少两个特征的所有组合都处于本发明的范围中。当然，在提及顶部模块时提到的实施例同样适用于根据本发明的机动车，而不必单独提及。

4、根据第一方面，根据本发明的顶部模块包括面板构件，该面板构件形成了车辆的顶部覆层的至少一部分，该顶部覆层作为顶部模块的外密封表面，面板构件具有观察区。顶部模块的特征在于，至少一个环境传感器的发射器和/或接收器装置直接且无间隙地布置在观察区和/或面板构件处，或被集成在观察区和/或面板构件中。该发射器和/或接收器装置配置为能够直接经由观察区和/或面板构件发射和/或接收电磁和/或光学信号。根据这一方面，至少一个发射器和/或接收器装置优选地在观察区和/或面板构件处配置为与观察区和/或面板构件的指向顶部模块的内部的表面直接接触。换句话说，发射器和/或接收器装置优选地被贴在观察区的内表面上，或者直接集成在观察区中或集成在观察区处。特别优选的是，发射器和/或接收器装置被胶合和/或螺钉固定和/或以任何方式直接连接到观察区和/或面板构件、特别是在没有任何其它的中间构件的情况下连接到观察区和/或面板构件，特别是连接到观察区和/或面板构件的指向顶部模块的内部的表面。替代地，发射器和/或接收器装置可以集成在观察区和/或面板构件中、例如嵌入和/或模制和/或注射成型在观察区和/或面板构件中。观察区可以由例如塑料或玻璃或对发射器和/或接收器装置透明的任何其它材料制成。观察区优选地具有光学过滤性能，通过该观察区，预定的波长、特别是有选择地不能通过观察区，这意味着观察区对这种预定的波长是不透明的和/或不可穿透的。替代地或附加地，发射器和/或接收器装置可以集成在面板构件中，面板构件优选地是由对发射器和/或接收器装置所用的电磁信号来说优选地是可穿透的材料制成。因此，发射器和/或接收器装置也可以例如包含在面板构件的壁部中。在发射器和/或接收器装置布置在面板构件上或集成在其中的情况下，面板构件优选由对发射器和/或接收器装置所使用的电磁辐射可穿透的、特别是透明的材料制成。发射器和/或接收器装置优选地布置在或集成在面板构件和/或观察区的预定区域。

5、根据第二方面，根据本发明的顶部模块包括面板构件，该面板构件形成了车辆的顶部覆层的至少一部分，顶部覆层作为顶部模块的外密封表面面板构件具有观察区。顶部模块的特征在于，至少一个环境传感器的发射器和/或接收器装置布置在朝向观察区方向没有壁且与面板构件连接的套壳中，并配置为通过观察区和/或面板构件以及观察区与至少一个发射器和/或接收器装置之间的空气间隙发射和/或接收电磁信号和/或光学信号。根据这一方面，发射器和/或接收器装置间接地、即通过套壳布置在观察区和/或面板构件处。发射器和/或接收器装置优选地布置在套壳处或在套壳中，或由套壳包含。套壳在面板构件上优选地布置和/或设置为使得发射器和/或接收器装置在套壳中被定向为可以无障碍地经由观察区和/或面板构件观察。套壳优选地设置在观察区周围的面板构件处和/或与之连接和/或与之制成一体。发射器和/或接收器装置优选地设置在套壳内或套壳处，发射和/或接收的电磁信号和/或光学信号通过观察区和/或面板构件，并通过在发射器和/或接收器装置与观察区的指向顶部模块的内部的表面之间形成的空气间隙，以便被发射到车辆环境中和/或被从车辆环境接收。

6、根据第一和第二方面，通过本发明所设想的至少一个发射器和/或接收器装置的布置，相对于现有技术，有可能改善有关顶部模块的造型和设计。此外，本发明允许优化顶部区域的包装。因此，总重量可以被优化和减少，生产成本也可以被降低。根据本发明，有可能为顶部模块的布局和造型提供更大范围的设计自由。同样，本发明也解决了围绕密封的一系列问题，因为可以省略本领域已知的插头解决方案。

7、根据本发明，可用的安装空间对于车辆内部和/或其它顶部模块构件、例如全景车顶和/或天窗也得到了扩大，因为优选地是仅环境传感器的发射器和/或接收器装置可以被布置在顶部模块的边缘区域、并在预定的安装空间内。环境传感器的其它构件、例如控制和/或评估电子装置和/或相机控制单元(ccu)和/或图像预处理装置和/或图像处理装置，相反，可以特别优选地布置在顶部模块和/或机动车的其它区域，而在这些其它区域中，可以获得比顶部模块更大的安装空间。这允许将顶部模块中用于发射和/或接收用于记录车辆环境的电磁和/或光学环境信号的安装空间限制到最小尺寸，因为在最佳情况下，仅发射器和/或接收器装置可以布置在顶部模块中，特别是在空间上与其它传感器构件保持距离。换句话说，仅发射器和/或接收器装置就有可能间接或直接地布置在观察区处或布置在观察区中，并且特别是通过一个或多个电缆或不使用电缆与环境传感器的其它电气和/或电子和/或电磁构件进行通信连接。以这种方式，电磁信号可以从环境传感器视野内的车辆环境中接收，和/或通过发射器和/或接收器装置传送到车辆环境中，电信号的流动优选地通过一个或多个电缆或不使用电缆进行。环境传感器的视野优选通过发射器和/或接收器装置的类型和尺寸和/或通过观察区的设计来确定、例如通过选择形成观察区的透镜来确定。特别优选的是，多个发射器和/或接收器装置可以布置在顶部模块中。对于多个发射器和/或接收器装置中的每一个，优选地有一个或多个电缆通向环境传感器的其它构件。根据本发明，特别优选的是可以将其它构件、例如控制和评估电子装置和/或相机控制单元(ccu)和/或图像预处理装置和/或图像处理装置一起使用，即用于多个发射器和/或接收器装置。因此，换句话说，由多个发射器和/或接收器装置接收和/或发射的信号可以通过集中式构件进行处理和/或评估。因此，不再需要将一个功能的环境传感器所需的所有构件关联到每个发射器和/或接收器装置。这可以减少成本、重量和所需的安装空间。此外，这使得有可能将发射器和/或接收器装置放置在顶部模块的几乎任何位置，因为相对于一般的环境传感器，单个发射器和/或接收器装置几乎不需要安装空间。

8、换句话说，本发明特别是通过至少一个发射器和/或接收器装置的布置来改善环境传感器的定位，因为不同的传感器构件可以根据顶部模块和/或车辆车架内的可用安装空间来布置，特别是布置且相互之间间隔空间距离。与现有技术相比，根据本发明的环境传感器因此不再被视为必须被插入到为其准备的统一安装空间中，反而能够通过被划分为单个传感器构件而被布置在整个顶部模块和/或机动车的不同可用安装空间中，这意味着空间可以被最佳地利用。此外，关于单个传感器构件的冗余可以被省略，因为单个传感器构件(见上文)优选地可以被集中起来。这允许优化视场(fov)等，这增加了车辆的整体安全性。根据本发明，将至少一个发射器和/或接收器装置布置或集成在观察区处或在观察区中，使得有可能放弃一些其它构件、例如除冰装置，因为至少一个发射器和/或接收器装置的热性能可用于保持观察区、特别是窗口和/或透镜没有雪、冰和/或雾。因此，通过粘贴至少一个发射器和/或接收器装置，可以提供除冰和/或除雾的功能。如果至少一个发射器和/或接收器装置布置在套壳中，这种除冰和/或除雾功能优选地是通过套壳内的热阱来提供，通过该热阱，观察区在内部被加热。

9、短语“至少一/一个”表达了根据本发明的顶部模块可以包括一个或多个所述的构件。还可以理解的是，顶部模块可以包括根据其它实施例的多个发射器和/或接收器装置。此外，显而易见，面板构件可以包括多个相互分离的观察区，每个观察区优选地与至少一个发射器和/或接收器装置相关。同样地，面板构件可以具有至少一个观察区，其大小使得多个发射器和/或接收器装置可以通过该至少一个观察区观察。

10、根据本发明的顶部模块可以形成这样的构件，即在该构件中，装置、例如至少一个环境传感器被集成用于自动或部分自动驾驶或驾驶员辅助驾驶，并且该构件可以由车辆生产商作为单元附在车辆外壳上。此外，根据本发明的顶部模块可以被设计为单纯的刚性车顶或包括顶部开启系统的车顶。此外，顶部模块可以被设计为用于乘用车或商用车。

11、根据一个优选的实施例，至少一个发射器和/或接收器装置包括图像传感器、特别是硅传感器和/或雷达传感器。图像传感器优选是以电和/或机械的方式记录光的二维图像的装置。优选地是使用基于半导体的图像传感器，其可以记录到中红外范围的光。存在用于记录高能电离束类型、例如x射线束和伽马射线的二维半导体探测器。特别优选的是，图像传感器包括二维阵列，其信号是通过电子方式读出的。换句话说，图像传感器优选地是像电路板一样的扁平、薄的构件。这种构件可以特别优选地直接布置在观察区或集成在其中，因为几乎不需要为这种构件提供安装空间。特别是在评估红外线的时候，这种阵列被称为焦平面阵列(fpa)。硅传感器可以例如是ccd传感器、拜尔滤光片或有源像素传感器。

12、根据一个优选的实施例，套壳限定了朝向观察区方向没有壁的套壳区段，该套壳区段布置在面板构件上、特别是被胶合和/或螺丝固定和/或螺栓连接和/或熔接和/或钎焊到面板构件。因此，在朝向观察区的方向上，套壳没有自己的壁，而是被观察区封闭。套壳可以例如只包括载体元件，在该载体元件上至少布置有发射器和/或接收器装置；换句话说，它因此不需要完全封闭。套壳可以只是部分的套壳和/或套壳区段。还可以理解的是，除了发射器和/或接收器装置，环境传感器的至少一个其它电气和/或电子和/或电磁构件、特别是控制电子装置和/或评估电子装置和/或图像处理电子装置和/或图像预处理电子装置和/或至少一个电缆和/或通信模块，也可以设置在套壳处或套壳中。因此，环境传感器可以作为独立的功能单元被完整地放置在套壳中。然而，根据本发明，如果只有发射器和/或接收器装置被放置在套壳中，特别是在空间上与其它传感器构件保持距离，则是优选地的，因为以这种方式可以实现安装空间的优化。套壳的材料一般是任意的。特别优选的是，套壳在布置在面板构件上的状态下是独立的，并以这种方式形成干燥的区域，其中，至少环境传感器的发射器和/或接收器装置和/或至少天线和/或至少照明装置和/或至少开关和/或至少阀门和/或至少控制单元可以布置在该干燥的区域猴子那个，特别是被保护免受潮湿。

13、根据一个优选的实施例，套壳与面板构件是一体连接的。因此，套壳优选地是在面板构件上整体地形成。这可以通过深拉法或压铸法来实现。换句话说，套壳是由与面板相同的材料制成的，与面板是一体的。因此，套壳是与面板构件一起制造的。这样做的好处是不需要额外的装配来固定单独的套壳。此外，有可能形成用于附贴上述至少一个构件的干燥区域，而无需为此目的进行密封。事实上，密封已经通过整体设计提供了。因此，将套壳集成到面板构件中，可以省略一些构件，或者将它们集成到其它构件中。这就实现了功能和/或部分集成。这对生产成本和总重量有积极影响。

14、根据一个优选的实施例，观察区被嵌入和/或插入到面板构件中，或者由面板构件形成、特别是与面板构件整体地形成。特别优选的是，该观察区包括至少一个透镜或至少一个窗口。特别优选的是，观察区被设计成与面板构件一体的。这可以通过以下方式实现，例如，面板构件由塑料或玻璃制成，并且至少在观察区的区域内对应于所需的透明度特性，因此对于发射器和/或接收器装置可处理的波长而言是可穿透的。特别优选的是，观察区可以设计成透镜。该透镜优选地具有凸形曲线，该凸形曲线指向车辆环境，通过该凸形曲线可以影响环境传感器的视场(fov)。该透镜可以通过在观察区的区域内形成的材料厚度而与面板构件整体形成，例如，该材料厚度能够在另一个步骤中被切割，例如以便产生透镜的光学特性。

15、根据一个优选的实施例，环境传感器包括激光雷达传感器和/或雷达传感器和/或相机传感器和/或多相机传感器和/或超声波传感器。一般来说，根据本发明的环境传感器可以设计成许多不同的方式，包括激光雷达传感器、雷达传感器、光学传感器、例如相机或多相机、超声波传感器和/或类似的传感器。激光雷达传感器的波长例如为905nm或甚至约1550nm。环境传感器观察区的材料优选地是对环境传感器使用的波长范围具有透光性，并根据环境传感器使用的波长来选择。可以理解的是，可以只提供一个透射器和/或接收器装置、例如图像传感器和/或光电芯片。与此分开，评估电子装置、特别是被称为相机控制单元(ccu)例如可以布置在顶部模块和/或机动车的区域，该评估电子装置配置为评估由图像传感器记录的信号。

16、根据一个优选的实施例，面板构件包括至少一个电气、电子和/或电磁构件。很明显，本发明允许直接或间接地将至少一个电动、电子和/或电磁构件配置在面板构件上，替代或补充环境传感器的发射器和/或接收器装置。因此，根据本发明，顶部模块也设想成至少一个构件是作为环境传感器的发射器和/或接收器装置的替代或补充。换句话说，至少一个电气、电子和/或电磁构件可以直接地、特别是在不与其它构件相互连接的情况下，或间接地、特别是通过其它构件和/或通过套壳构造在面板构件上。例如，该至少一个构件可以包含在套壳中，而套壳又设置在面板构件上或与之一体形成。该至少一个构件可以包括至少一个天线和/或至少一个测量传感器和/或至少一个通信装置和/或至少一个照明装置。很明显，该构件也可以包括前面提到的多个构件。天线可以是电动或磁性天线。测量传感器可以是温度传感器、湿度传感器、gps传感器、加速度传感器和/或类似的测量传感器，例如。通信装置可以是wifi接口、lte接口或任何类型的短程、中程或远程通信接口。通过通信装置，机动车配置为与车辆环境通信，特别是发射和/或接收数据。照明传感器可以包括一个或多个照明器。照明器特别是设计成显示部分自动和/或自动驾驶操作和/或机动车的不同驾驶操作情况。

17、根据一个优选的实施例，顶部模块作为构件被布置在车辆车架的顶部框架上。顶部模块在顶部框架上的这种布置可以优选地通过粘合剂连接、螺栓连接和/或焊接连接来进行。为此，顶部模块可以具有顶部模块框架，或者仅仅通过面板构件布置在顶部框架处或在车顶框架上，即没有顶部框架模块。

18、本发明还涉及一种具有车辆车架的车辆，根据其实施例之一，至少一个顶部模块被布置在该车辆车架上。很明显，根据本发明，机动车可以包括多个顶部模块，这些顶部模块形成机动车的顶部覆层的至少一部分和/或至少布置在车辆的顶部区域、例如布置在机动车的顶部框架的纵梁和/或横梁的区域。根据本发明的这种顶部模块可以例如仅仅覆盖车辆顶部的一部分。因此，这种顶部模块并不形成连续的顶部覆层或连续的机动车车辆顶部。

19、很明显，上文提到的以及将在下面更详细地描述的实施例和示范性实施例不是只能单独实现，而是可以任何方式相互组合，而不脱离本发明的范围。同样，很明显的是，上文提到的以及将在下面更详细地描述的实施例和示例性实施例同样或至少类似地指的是根据本发明的顶部模块，而不需要明确地提到。