特許 7311616 自動車を自動的または半自動的に運転するためのセンサシステムと、ルーフ開放システムおよび／またはソリッドルーフ要素とを含むルーフモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-10

(45)【発行日】2023-07-19

(54)【発明の名称】自動車を自動的または半自動的に運転するためのセンサシステムと、ルーフ開放システムおよび／またはソリッドルーフ要素とを含むルーフモジュール

(51)【国際特許分類】

   B60J 7/02 20060101AFI20230711BHJP

   B60J 7/043 20060101ALI20230711BHJP

   B60R 11/02 20060101ALI20230711BHJP

   B62D 25/06 20060101ALI20230711BHJP

   G08G 1/09 20060101ALI20230711BHJP

   B60W 60/00 20200101ALI20230711BHJP

   B60W 50/00 20060101ALI20230711BHJP

   G01S 7/481 20060101ALN20230711BHJP

【ＦＩ】

B60J7/02 Z

B60J7/043

B60R11/02 Z

B62D25/06 C

G08G1/09 H

B60W60/00

B60W50/00

G01S7/481 Z

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021549346

(86)(22)【出願日】2019-12-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-17

(86)【国際出願番号】 EP2019083672

(87)【国際公開番号】W WO2021032312

(87)【国際公開日】2021-02-25

【審査請求日】2021-09-10

(31)【優先権主張番号】102019122193.5

(32)【優先日】2019-08-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】591018763

【氏名又は名称】ベバスト エスエー

【氏名又は名称原語表記】Ｗｅｂａｓｔｏ ＳＥ

【住所又は居所原語表記】Ｋｒａｉｌｌｉｎｇｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ ５，８２１３１ Ｓｔｏｃｋｄｏｒｆ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヒュルゼン ミヒャエル

(72)【発明者】

【氏名】タンハイマー ヨハネス

(72)【発明者】

【氏名】レグラー ディルク

(72)【発明者】

【氏名】フーバー マックス

(72)【発明者】

【氏名】リントナー トーマス

(72)【発明者】

【氏名】デッペ ミヒャエル

(72)【発明者】

【氏名】ルドルフ トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ラングライス セドリック

(72)【発明者】

【氏名】マイルハマー ミヒャエル

(72)【発明者】

【氏名】リオツキー ユーラチ

(72)【発明者】

【氏名】ホルツヴァート アッヒム

(72)【発明者】

【氏名】レスポンデック ミヒャエル

【審査官】池田 晃一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１９９２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３８５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００３７２６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３６９００３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１５３７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００７４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２００５０３５４２７（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１２３４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２９１６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２１０４３６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｊ ７／００ － ７／２２

Ｂ６２Ｄ ２５／０６

Ｂ６０Ｒ １１／００ － １１／０６

Ｂ６０Ｒ ２１／００

Ｂ６０Ｒ １３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車用のルーフモジュールであって、
前記ルーフモジュールは、
ルーフスキン（５２）と、
車体に取り付けられるように構成され、ルーフの横方向に延びる少なくとも１つの横フレーム部（２３）と、前記ルーフの縦中心面の両側において、該ルーフの縦方向に延びる縦フレーム部（１６）と、を有するルーフフレーム（２２）と、
ルーフ開口部（１８）を選択的に開閉するために、前記ルーフフレーム（２２）の前記縦フレーム部（１６）の一部であるガイドレール（２１）に沿って、前記ルーフフレーム（２２）に対して前記ルーフの縦方向に変位されるように構成されたリッド要素（２０）を有するルーフ開口システム、および／または、透明性シースルー部（５４）を有しかつ前記ルーフフレーム（２２）に堅固に接続されたソリッドルーフ要素と、を備え、
車両ルーフ（１０）を形成するために、コンパクトな構造ユニットとして、前記車体または車両フレームに接続することができ、
４つのコーナー部分のそれぞれにセンサモジュール（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ）を有するセンサシステムをさらに備え、
４つの前記センサモジュール（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ）は、
少なくとも１つの環境センサ（３４，３４Ａ，３４Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ）を有し、
前記ルーフ開口部（１８）の外側、および／または、前記透明性シースルー部（５４）の外側における前記ルーフフレーム（２２）の上に配置され、
前記ルーフスキン（５２）の一部でありかつ前記ルーフフレーム（２２）の少なくとも一部を覆うカバー要素によって覆われる
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項2】

請求項１に記載されたルーフモジュールにおいて、
前記カバー要素は、センサシースルー部（５９）を有し、
前記センサシースルー部（５９）を通じて、前記環境センサ（３４，３４Ａ，３４Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ）が車両環境を検出する
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項3】

請求項１または２に記載されたルーフモジュールにおいて、
前記カバー要素は、少なくとも前記ルーフの横方向および／または前記ルーフの縦方向において、１０００ｍｍおよび１００００ｍｍの間の曲率半径を有する曲率を備える
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項4】

請求項３に記載されたルーフモジュールにおいて、
前記カバー要素の前記曲率は、前記ルーフの横方向および／または前記ルーフの縦方向に沿って変化する
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
前記カバー要素は軽量要素であり、プラスチック複合材料部品および／または射出成形プラスチック部品を含む
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
前記横フレーム部（２３）は、フロントフレーム部であり、
前記環境センサ（３４，３４Ａ，３４Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ）は、前記フロントフレーム部に配置され、
前記カバー要素は、前記ルーフの横方向の全幅にわたって前記フロントフレーム部を覆うフロントカバー（２６）である
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項7】

請求項１から５のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
前記横フレーム部は、リアフレーム部であり、
前記環境センサ（３４）は、前記リアフレーム部に配置され、
前記カバー要素は、前記ルーフの横方向の全幅にわたって前記リアフレーム部を覆うリアカバーである
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
前記センサシステムの少なくとも１つのセンサが、前記縦フレーム部のそれぞれに配置される
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
前記センサモジュール（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ）のための加熱アセンブリ、冷却アセンブリおよび／または洗浄アセンブリが設けられる
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
前記リッド要素（２０）は、該リッド要素（２０）がその開位置にあるとき、前記センサモジュール（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ）の検出領域の外側に配置されることを特徴とするルーフモジュール。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
前記ソリッドルーフ要素は、その縁部で前記ルーフフレーム（２２）を覆い、前記センサモジュール（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ）のための前記カバー要素を形成している
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
前記カバー要素は、前記センサシステムの起動状態を示す信号灯（６５）を覆う
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項13】

請求項１から１２のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
音響信号装置が設けられ、
前記音響信号装置は、車両環境と通信し、および／または前記センサシステムの起動状態を示す
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
前記カバー要素は、他のルーフスキン部に対して変位可能である
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項15】

請求項１から１４のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
前記センサモジュールは、格納可能である
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項16】

請求項１から１５のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
少なくとも４つのセンサモジュール（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ）が設けられ、各センサモジュールが前記ルーフモジュールのコーナー部内に配置されている
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項17】

請求項１から１６のいずれか１項に記載のルーフモジュールにおいて、
他の道路利用者と通信するアンテナモジュールが設けられている
ことを特徴とするルーフモジュール。

【請求項18】

車体と、請求項１から１７のいずれか１項に記載のルーフモジュールと、を備える車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車用、特に乗用車用のルーフモジュールに関する。このルーフモジュールは、請求項１の前提部の特徴を含む。

【背景技術】

【0002】

この種のルーフモジュールは、従来から知られており、車両フレームを構成する車体上に別部品として配置可能な、車両ルーフ、特に乗用車のルーフである。ルーフモジュールは、純粋にソリッドルーフ（Festdach）とすることができる。このソリッドルーフは、パノラマルーフを形成するためのシースルー部分を形成する透明部分を有する。ルーフモジュールが設置位置にあるとき、すなわちルーフモジュールが車体又は車両フレームに接続されているとき、ソリッドルーフは、車体に対して固定されるように、すなわち車体に対して動かないように配置される。これに代えてまたはこれに加えて、ルーフモジュールは、それによってルーフ開口部を選択的に開閉することができる変位可能なリッド要素を備えるルーフ開放システムを有することができる。加えて、ルーフモジュールは、ルーフスキンを常に備える。このルーフスキンは、ルーフモジュールの外側の目に見える表面を形成し、ソリッドルーフ要素上にシースルー部分を形成するために部分的に透明であり、ルーフモジュールがルーフ開放システムを有する場合には、ルーフ開口部まで延びることができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

さらに、問題の自動車の自動運転または半自動運転を可能にするセンサモジュールを、車両ルーフ上に配置することが知られている。これらのセンサモジュールは、環境センサを含む。これらの環境センサによって、車両環境を監視して検出することができる。これまで、車両ルーフは典型的には車両高さの最高点であり、そこから車両環境が容易に可視化されるため、センサモジュールは、車両ルーフの頂部に配置されてきた。しかしながら、前記頂部に配置されるように構成されたセンサモジュールは、顧客の要求を典型的に満足しない車両外観につながる。

【0004】

本発明の目的は、高度な視覚要求を満足しつつ自動的にまたは半自動的に自動車を運転する統合的な用途に適した自動車用ルーフモジュール、特に乗用車用ルーフモジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を備えるルーフモジュールによって達成される。

【0006】

したがって、本発明によれば、ルーフ開口部を選択的に開閉するためのリッド要素を有するルーフ開放システム、および／または、透明性シースルー部（transparenten Durchsichtsbereich）を有するソリッドルーフ要素を備えるルーフモジュールが提案される。このルーフモジュールにおいて、少なくとも１つの環境センサを備えるセンサモジュールが一体的に設けられ、この環境センサは、ルーフ開口部または透明性シースルー部を遮蔽または覆わず、ルーフスキンの一部であるカバー要素のために、視覚的に魅力的となるようにルーフモジュール内に収容することができる。

【0007】

本発明は、ルーフセンサモジュール（ＲＳＭ）としても知られたセンサルーフを提供する。このセンサルーフは、問題の車両が自動的または半自動的に運転することを可能にし、該センサルーフには、透明性ソリッドルーフ部および／または開放可能なルーフ部が設けられる。カバー要素の設計は、特に、ルーフスキンを視覚的に魅力的な方法で顧客の要求に適合させることを可能にする。自動運転モードでは、問題の車両が、少なくとも運転者による本質的な干渉なしに、自動的に運転する。半自動運転モードでは、本発明に係るルーフモジュールは、例えば、運転者支援システムの一部である。

【0008】

一体的な方法で、本発明に従って構成されるルーフモジュールは、車両の自動運転または半自動運転に必要な部品が収容される車両ルーフである。ルーフモジュールでは複数の機能要素が一体化されており、このルーフモジュールは、車両ルーフを形成するために、車両メーカによるコンパクトな構造ユニットとして、車体または車両フレームに接続することができる。ルーフモジュールは、特に、公知の自動車におけるバックミラーの領域に配置されかつ該自動車の乗客のための視野を制限する機能要素を含むこともできる。

【0009】

本発明に係るルーフモジュールに設けられる環境センサは、基本的に、多くの方法で構成され得るものであり、特に、ＬｉＤＡＲセンサ、レーダーセンサ、カメラ等の光学センサ、および／または、類似のものを含めることができる。ＬｉＤＡＲセンサは、好ましくは、９０５ｎｍの波長範囲、または約１５５０ｎｍの波長範囲でも動作する。環境センサとして使用されるカメラは、可視光の波長範囲および／または赤外線範囲で動作することができる。

【0010】

本発明に係るルーフモジュールは、特に乗用車に採用することができるが、デリバリーバンまたはトラクターユニットのようなユーティリティービークルの車両ルーフを形成することもできるし、またはその一部とすることもできる。

【0011】

本発明に係るルーフモジュールのルーフスキンは、単一の部品であってもよいし、複数の部品で構成されていてもよい。センサモジュールとルーフフレームの少なくとも一部とを覆うカバー要素は、ルーフスキンの一体部分、または、ルーフスキン要素とすることができる。例えば、カバー要素は、隣接するルーフスキン領域に対し、ロック手段、ネジおよび／または接着剤を介して接続される別個の部品とすることも考えられる。カバー要素と隣接するルーフスキン領域との間のウェザーストリップによって、飛散水および湿度がルーフモジュールに侵入するのを防ぐことができます。ルーフスキンが複数の部品から構成される場合、個々のルーフスキン要素の外面は、有利には互いに面一であり、その結果、調和したルーフスキンが形成される。

【0012】

好ましくは、カバー要素またはルーフスキンはセンサシースルー部を有し、このセンサシースルー部を通じて、環境センサが車両環境を検出する。センサシースルー部は、有利には、環境センサによって使用される波長に対して透過性を有する。特に、センサシースルー部は、３００ｎｍおよび２０００ｎｍの間の波長範囲にある環境センサの信号が、該センサシースルー部を通過することができるように構成される。

【0013】

本発明に係るルーフモジュールの好ましい実施形態では、センサモジュールの少なくとも一部を覆うカバー要素は、従来の車両ルーフの曲率に対応する曲率を有する。例えば、カバー要素は、ルーフの横方向（Dachquerrichtung）および／またはルーフの縦方向（Dachlangsrichtun）において、１０００ｍｍおよび１００００ｍｍの間、特に２０００ｍｍおよび５０００ｍｍの間の曲率半径を有する曲率を備える。したがって、カバー要素の曲率は、ルーフの横方向および／またはルーフの縦方向に沿って、その延長線にわたって変化することができる。

【0014】

好ましい実施形態では、カバー要素は軽量要素であり、本発明に係るルーフモジュールの総重量を低く保つために、好ましくは、プラスチック複合材料部品および／または射出成形プラスチック部品を含むか、またはそれらである。例えば、カバー要素は、繊維強化ポリウレタン層によって境界付けられたハニカム構造を含む。カバー要素が射出成形プラスチック部品である場合、そのカバー要素は、ポリカーボネート材料または別の適切なプラスチックで作ることができる。

【0015】

本発明に係るルーフモジュールのルーフフレームは、車体に取り付けられるように構成され、少なくとも１つの横フレーム部と、ルーフの縦方向に延びる２つの縦フレーム部と、を備え、センサモジュールのための支持体として設計することができる。このために、横フレーム部は、環境センサが配置されるフロントフレーム部とすることができる。この場合、カバー要素は、その全幅にわたってフロントフレーム部を覆うフロントカバーであることが好ましく、単一の部品であってもよく、複数の部品から構成してもよい。この場合、カバー要素は、問題の車両のフロントヘッダの一部であり、このフロントヘッダは、車両の横方向（Fahrzeugquerrichtung）に延びるフロントガラスフレームの上側フレーム脚部を形成する。

【0016】

しかしながら、横フレーム部は、環境センサが配置されるリアフレーム部とすることもでき、その場合、カバー要素は、単一の部品または複数の部品から構成されかつルーフの横方向の全幅にわたってリアフレーム部を覆うことができ、単一の部品または複数の部品から構成可能なリアカバーである。

【0017】

センサモジュールの領域内で本発明に係るルーフモジュールが平坦であるために、ルーフフレームは、これらの領域内のそれぞれに、センサモジュールが取り付けられる下降収容部を有してもよい。

【0018】

センサモジュールは、支持シートを有してもよい。この支持シートを介して、センサモジュールは、ルーフフレーム上に取り付けられる。支持シートは、好ましくは、車両環境を検出するために使用される複数の環境センサ、ならびに／または、環境センサのための加熱装置および／もしくは冷却装置、洗浄装置、電気ライン、流体ライン等、センサシステムの他の機能要素を収容して取り付ける役割を果たす。

【0019】

また、問題の自動車の側方環境を十分に検出することもできるようにすべく、センサシステムの少なくとも１つのセンサ、すなわち環境センサは、フレームの縦フレーム部のそれぞれに配置されてもよい。

【0020】

できるだけ多くの条件下で本発明に係るルーフモジュールを使用することができるようにすべく、センサモジュールのための加熱装置、冷却装置および／または洗浄装置を設けることができる。加熱装置、冷却装置および洗浄装置は、それぞれルーフフレーム上に配置することができ、あるいは、センサモジュール自身の一体化された部分とすることができる。加熱装置および冷却装置は、センサモジュールおよび環境センサが、それらの理想的な機能が確証される温度範囲に常に保たれることを確保する。冷却装置は、環境センサ自身によって生成されかつ該環境センサの動作に影響を及ぼし得る熱を放熱することもできる。したがって、本発明に係るルーフモジュールは、センサモジュールのための熱管理を特徴とすることができる。

【0021】

洗浄アセンブリは、特に、カバー要素のセンサシースルー部が清潔に保たれるとともに、洗浄液またはガスを洗浄流体として使用することができるように構成される。このセンサシースルー部を通じて、環境センサが車両環境を検知する。例えば、洗浄アセンブリは、流体ノズルを備える。この流体ノズルによって、洗浄流体が、センサシースルー部上の汚れの量に応じて、または所定の時間間隔で、気体または液体の形態で適用される。

【0022】

洗浄アセンブリは、センサシースルー部上の汚れの量を検出するための装置と結合してもよい。この検出装置には、例えば、光学装置、または、センサシースルー部の振動挙動に基づいて汚れの量を決定する装置を含めることができる。

【0023】

さらに、センサシースルー部自身が、洗浄アセンブリに加えて、加熱装置を有していれば好都合である。この加熱装置によって、センサシースルー部の曇りまたは氷結を防止することができる。

【0024】

本発明に係るルーフモジュールに、洗浄装置とクーラントで作動する冷却装置とが設けられていれば、該洗浄装置により使用される洗浄液によってクーラントを形成し、これを問題の車両のタンクに貯蔵することができる。そのタンクは、ルーフモジュール内に形成することができる。

【0025】

ルーフ開口システムを有するルーフモジュールに採用されるセンサモジュールが、ルーフ開口部が開いているときにも使用可能であることを確実にするために、リッド要素は、該リッド要素が開位置にあるとき、有利には、検知領域またはセンサモジュールの信号コーンの外側に配置される。

【0026】

ソリッドルーフ要素は、車両内部の上方に配置された透明性シースルー部を形成する。このソリッドルーフ要素は、好ましくは、センサモジュール用のカバー要素も形成しつつ、その縁部でルーフフレームを覆う。

【0027】

本発明に係るルーフモジュールの有利な実施形態では、少なくとも１つの信号灯が一体化される。この信号灯によって、センサシステム、ひいては問題の車両の動作モードまたは起動状態を示すことができる。信号灯は、ルーフモジュールの後部または前部に配置することができ、ルーフスキンまたはルーフスキンの一部であるカバー要素によって頂部で覆うことができる。特に、信号灯は、ＡＤＳ(自動運転信号）灯として知られているものである。このＡＤＳ灯は、問題の車両が自動運転モードにあるか否かを示す。

【0028】

車両が他の道路利用者と通信することを可能にする他の通信手段もまた、本発明に係るルーフモジュールに組み込むことができる。例えば、ルーフモジュールは、音響信号装置を有する。この音響信号装置は、車両環境、すなわち他の道路利用者と通信するとともに、センサシステムの起動状態に関する情報を提供することもできる。

【0029】

センサシステムまたはセンサモジュールが使用されていない非作動状態における環境条件および損傷に対する保護を提供するために、カバー要素は、他のルーフスキン領域に対して変位可能とすることができる。特に、センサモジュールが使用されていないときに、該センサモジュールをルーフモジュールの内部に格納することができるように、カバー要素を変位可能にすることが考えられる。

【0030】

本発明に係るルーフモジュールは、好ましくは少なくとも４つのセンサモジュールを備える。これらのセンサモジュールは、それぞれ、ルーフモジュールのコーナー部（Eckbereich）内に配置され、したがって少なくともほぼ全ての車両環境を検出することができる。これに加えて、または、これに代えて、例えばカメラによって形成される環境センサを、ルーフモジュールの中央前方領域または中央後方領域に配置することができる。カメラは、モノ／マルチ／マルチフォーカルおよび／またはステレオカメラを備えたり、それらとしたりすることができる。また、ルーフフレームのサイドフレームの縦ビーム（seitlichen Rahmenlangsholm des Dachrahmens）上に環境センサを配置することも考えられる。

【0031】

ルーフモジュールのコーナー部内に配置されるセンサモジュール間の距離は、問題の車両のタイプに依存する。従来のセダンであれば、この距離は、好ましくは、ルーフの縦方向において８０ｃｍ～１５０ｃｍである。ステーションワゴンであれば、コーナー部内に配置されるセンサモジュールの距離は、好ましくは、ルーフの縦方向において約１００ｃｍ～３００ｃｍである。小型車両の場合、コーナー部内に配置されたセンサモジュール間のルーフの縦方向における距離は、４０ｃｍおよび１２０ｃｍの間とすることができる。ルーフの横方向における距離は、それぞれ、６０ｃｍおよび１４０ｃｍの間とすることができる。例えば、コーナー部内に配置されたセンサモジュール間の、車両の横方向における距離の、コーナー部内に配置されたセンサモジュール間の車両前後方向における距離に対する比率は、１：１および１：５の間の範囲内となる。実用車の場合、この比率は、１：５および１：１０の間であってもよい。

【0032】

本発明に係るルーフモジュールの環境センサまたはセンサモジュールは、好ましくは。カバー要素によって形成されるルーフスキンの段差の後方に配置される。その段差の前面は、環境センサのためのセンサシースルー部を形成する。カバー要素の段差は、好ましくは、数センチメートルの高さ、特に約３ｃｍ～１５ｃｍの高さを有する。センサモジュールは、カバー要素によって形成される急峻に傾斜したルーフラインの後方、または、カバー要素によって形成されるこぶ状の隆起の後方に配置することもできる。

【0033】

好ましくは、センサモジュールは、５０ｃｍ以下、好ましくは４０ｃｍ以下、特に３０ｃｍ以下の構造的高さを有する。

【0034】

本発明に係るルーフモジュールのルーフスキンはまた、好ましくは、非シースルー部を形成し、その非シースルー部の下方にセンサシステムの機能要素を配置することができる。機能要素は、好ましくは、センサシステムに必要とされる電気ライン、流体ラインおよび／または機械モジュールを備える。典型的にはルーフ開口システムの一部であるガイドレールは、ルーフスキンの非透明部によって覆うこともできる。

【0035】

本発明に係るルーフモジュールのルーフフレームは、該ルーフモジュールに一体化された支持体とすることができ、好ましくは、ルーフモジュールを車体または車両フレームに接続可能なインターフェースを形成する。

【0036】

さらに、本発明に係るルーフモジュールは、インターフェースを有してもよい。ルーフモジュールのセンサモジュールは、このインターフェースを介して、問題の車両の他のセンサ要素と通信することができる。他のセンサ要素は、例えばバンパーの領域に配置され、車両の自動運転に必要とされる。

【0037】

本発明に係るルーフモジュールは、少なくとも１つのアンテナモジュールと無線モデムとをさらに備えてもよい。アンテナモジュールは、無線信号、移動無線信号、ＧＰＳ信号等を受信するように構成することができ、ＤＳＲＣパッチアンテナのように構成することができる。アンテナモジュールは、特に、車間通信、または問題の車両と他の道路利用者との通信に役立てることができる。アンテナモジュールは、ルーフスキンのインサートのような、ルーフモジュールの射出成形プラスチック部分のインサートとすることができる。

【0038】

本発明に係るルーフモジュールは、車両フレームと同様の機械的インターフェースを有しかつ顧客の要求に応じて車両製造業者が選択できるルーフモジュール選択の一部としてもよい。

【0039】

本発明の主題の他の利点および有利な構成は、説明、図面および特許請求の範囲から明らかになる。

【0040】

本発明に係るルーフモジュールの実施形態の例は、図面中に概略的に簡略化された様式で示されるとともに、以下の説明においてより詳細に議論されることになる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】図１は、本発明に係るルーフモジュールを備える車両ルーフの斜視図である。

【図2】図２は、線ＩＩ－ＩＩに沿った図１のルーフモジュールの概略断面図である。

【図3】図３は、本発明に係るルーフモジュールを備える別の車両ルーフの概略上面図である。

【図4】図４は、線ＩＶ－ＩＶに沿った図３の車両ルーフの概略断面図である。

【図5】図５は、本発明に係るルーフモジュールの別の実施形態を備える自動車の上面図である。

【図6】図６は、図５における線ＶＩ－ＶＩに沿った図５のルーフモジュールの断面図である。

【図7】図７は、ルーフモジュールの別の実施形態を通じた図６に対応する縦断面図である。

【図8】図８は、本発明に係るルーフモジュールを備える車両の正面図である。

【図9】図９は、図８の車両の側面図である。

【図10】図１０は、ルーフサイドビームの領域における図８の車両のルーフの断面図である。

【図11】図１１は、フロントヘッダの領域における図８の車両のルーフの断面図である。

【図12】図１２は、複数の環境センサを取り付けるための支持モジュールを備えるルーフモジュールの概略断面図である。

【図13】図１３は、図１２の支持モジュールの斜視図である。

【図14】図１４は、４つのセンサモジュールを有する、本発明に係るルーフモジュールを備える車両ルーフの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

図１は、乗用車として構成された自動車の車両ルーフ１０であって、車両フレーム上に配置されるルーフモジュール１２を備える車両ルーフ１０を示している。このルーフモジュール１２は、特に、垂直方向に延びる車両の縦中心面（vertikale Fahrzeuglangsmittelebene）の両側に、ルーフサイドビーム１６を備える。

【0043】

ルーフモジュール１２は、問題の自動車が自動的に運転することを可能にする装置を備えたルーフセンサモジュール（ＲＳＭ）である。

【0044】

図１に見られるように、ルーフモジュール１２はルーフ開口部１８を有している。このルーフ開口部１８は、車両前後方向に変位可能なリッド要素２０を用いることによって、選択的に開放または閉鎖することができる。この目的のために、リッド要素２０は、その両側でガイドレール２１に取り付けられる。ここで、各ガイドレール２１は、ルーフフレーム２２の一部である。ルーフフレーム２２は、ルーフモジュール１２の支持構造であり、図２に見られるように、フロントフレーム部分を形成する横ルーフビーム２３を有する。ガイドレール２１は、それぞれ、ルーフフレーム２２の縦ルーフビームの一部である。

【0045】

ルーフモジュール１２は、ルーフ開口部１８の後方に、ソリッドルーフ要素を形成するルーフスキン部２４を備えている。

【0046】

ルーフモジュール１２は、ルーフ開口部１８の前方に、ルーフスキン部２６を備えている。このルーフスキン部２６は、カバー要素であり、問題の自動車のフロントヘッダを形成する。このフロントヘッダは、ルーフの横方向に延在しており、フロントガラス２８のフレームの上側横方向脚部である。

【0047】

ルーフモジュール１２には、問題の車両が自動的に運転することを可能にし、かつ複数のセンサモジュール３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａ，３２Ｂを有するセンサシステムが設けられている。ここで、複数のセンサモジュール３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、ルーフスキン部２６の下方に配置されており、それぞれ環境センサ３４Ａ，３４Ｂ，３６Ａ，３６Ｂを有する。環境センサ３４Ａ，３４Ｂは、それぞれ、９０５ｎｍおよび／または１５５０ｎｍの波長で動作するＬｉＤＡＲセンサとして知られたものによって構成されている。２つの環境センサ３６Ａ，３６Ｂは、それぞれ、モノ／マルチ／マルチフォーカルおよび／またはステレオカメラとして構成可能なカメラである。環境センサ３６Ａ，３６Ｂのカメラは、可視光域および近赤外域で動作する。

【0048】

カバー要素を形成するルーフスキン部２６は、センサモジュール３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａ，３２Ｂのそれぞれの領域に、シースルー部３８Ａ，３８Ｂ，４０Ａ，４０Ｂを有している。シースルー部３８Ａ，３８Ｂ，４０Ａ，４０Ｂのそれぞれは、２００ｎｍから２０００ｎｍの間の波長、特に環境センサ３４Ａ，３４Ｂ，３６Ａ，３６Ｂによって使用される波長に対して透明である。加えて、シースルー部３８Ａ，３８Ｂ，４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ、レーダー放射に対して透明とすることもできる。

【0049】

ルーフスキン部２６によって形成されるカバー要素は、プラスチック製であり、特に、ポリカーボネート射出成形プラスチック部品、または、軽量複合材料部品である。

【0050】

フロントルーフスキン部２６は、段差４２を形成している。この段差４２は、車両の縦中心面に対して鏡面対称であり、該車両の縦中心面から後方に向かって湾曲している。シースルー部３８Ａ，３８Ｂは、ルーフモジュール１２の各前縁部における段差４２の前面に配置されている。シースルー部４０Ａ，４０Ｂは、車両の縦中心面に近接したルーフスキン部２６の上側に形成されており、互いに対称である。

【0051】

シースルー部３８Ａ，３８Ｂ，４０Ａ，４０Ｂをクリーンに保つことができるように、ルーフモジュールは、流体ノズル４４Ａ、４４Ｂ，５０Ａ，５０Ｂを有している。流体ノズル５０Ａ，５０Ｂは、展開可能なノズルロッド上に配置されている。流体ノズル４４Ａ，４４Ｂは、段差４２の前方でルーフスキン部２６に固定されている。流体ノズル４４Ａ，４４Ｂ，５０Ａ，５０Ｂは、それぞれ、流体コーンまたはスプレーコーンを生成するために、適切なラインを介して供給されかつ液体または気体であり得る洗浄流体を使用する。ここで、流体コーンまたはスプレーコーンは、必要に応じて各シースルー部に当たり、それを洗浄し、また、気体または空気が使用される場合には、それを乾燥させる。

【0052】

具体的な実施形態では、流体ノズル４４Ａ，４４Ｂ，５０Ａ，５０Ｂは、それぞれ、シースルー部３８Ａ，３８Ｂ，４０Ａ，４０Ｂ上の汚れの量の関数として動作する。汚れの量は、検知装置によって決定することができる。ここで、検知装置は、光学的に動作するか、あるいは、振動挙動を評価し、シースルー部３８Ａ，３８Ｂ，４０Ａ，４０Ｂの振動挙動の変化を汚れの量の変化として解釈する。

【0053】

センサモジュール３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、ルーフ開口部１８によって占有される領域の外側に配置されている。

【0054】

図３および図４は、乗用車としても構成された、車両フレームでありかつルーフモジュール１２が配置された車体１４を有する自動車１の断面を示す。ルーフモジュール１２は、車体１４の一部である両側の縦ビーム（seitlichen Langsholmen）１６によって区画される車両ルーフを形成する。

【0055】

ルーフモジュール１２は、ルーフスキン５２を有する。このルーフスキン５２は、中心領域に透明性ルーフ部５４を形成し、この透明性ルーフ部５４を通じて車内に光を取り入ることができる。ルーフスキン５２は、ルーフモジュール１２の支持構造とルーフモジュール１２の車体へのインターフェースとを形成する周方向ルーフフレーム２２に取り付けられている。

【0056】

図１及び図２に係るルーフモジュールと同様に、ルーフモジュール１２は、問題の自動車が自動的に運転することを可能にする装置を備えたルーフセンサモジュール（ＲＳＭ）である。この目的のために、ルーフモジュール１２は、その４つのコーナー部分のそれぞれにセンサモジュール３０を有している。各センサモジュール３０には、少なくとも１つの環境センサ３４が設けられており、この環境センサ３４を用いることで、自動運転を実施するために車両環境を検出することができる。自動車のコントローラによって環境センサ３４の検出信号を評価することで、現在の交通状況を決定することができ、それにより、自動車を現在の交通状況に自動的に適応させるとともに、それに応じて行動させることができる。センサモジュール３０は、それぞれルーフフレーム２２上に配置されているとともに、カバー要素を形成するルーフスキン５２によって大きく覆われている。

【0057】

図１および図２に係る実施形態のように、環境センサ３４は、様々な方法で構成することができ、例えば、ＬｉＤＡＲセンサ、レーダーセンサ、カメラおよび／または別の適切なセンサを備えることができる。

【0058】

図３および図４に示す実施形態では、ルーフスキン５２は、本質的に連続している。センサモジュール３０のそれぞれの領域において、ルーフスキン５２は開口部５６を有している。この開口部５６は、取り外し可能となるように固定されたメンテナンスカバー５８によって閉じられている。メンテナンスカバー５８は、各環境センサ３４によって使用される波長域に対して透明であるシースルー部５９を形成する。特に、シースルー部５９は、２００ｎｍ～２０００ｎｍの波長に対して透明である。レーダー放射に対する透過性も要求され得る。ＬｉＤＡＲセンサは、環境センサとして利用することができ、例えば、９０５ｎｍの波長および／または１５５０ｎｍの波長を使用する。

【0059】

図４に示すように、環境センサ３４は、それぞれ、支持板６０上に配置される。この支持板６０は、ネジ６１によってルーフフレーム２２にネジ留めされるか、あるいは、その一部である。さらに、洗浄ノズルまたは流体ノズル５４は、支持板６０に取り付けられる。ここで、流体ノズル５４は、メンテナンスカバー５８を貫通し、環境センサ３４のためのシースルー部５９における、メンテナンスカバー５８の外側を洗浄するように機能する。洗浄ノズル４４に洗浄流体を供給するために、供給ホース（図示せず）等が設けられる。これらは、支持板６０および／またはルーフフレーム２２に取り付けることができる。

【0060】

ルーフフレーム２２の下方およびセンサモジュール３０の下方には、滴下パン６２が配置されている。この滴下パン６２によって、侵入する可能性のある飛散水等が収集されて、管路６３を介して排出される。

【0061】

メンテナンスカバー５８は、周方向のウェザーストリップ６４を介してルーフスキン５２上に載置されている。加えて、メンテナンスカバー５８は、ロックフック６５を介して、取り外し可能となるようにルーフスキン５２に固定されている。

【0062】

ルーフフレーム２２上に配置されるセンサモジュール２４は、ルーフシースルー部５４の外側に配置されており、カバー要素を形成するルーフスキン５２によって覆われている。ルーフスキンによって形成されるカバー要素は、センサモジュール２４の隣に位置する領域において、ルーフフレーム２２を追加的に覆う。

【0063】

図５および図６は、ルーフモジュール１２によって形成される車両ルーフを示している。このルーフモジュール１２も、車体の一部である両側のルーフサイドビーム１６によって区画されている。

【0064】

ルーフモジュール１２は、図６にそれ自体で図示されているが、ルーフセンサモジュール（ＲＳＭ）である。このルーフセンサモジュールは、自動車が自動的に運転することを可能にする装置を備えている。

【0065】

上述した実施形態と同様に、図５および図６に係るルーフモジュール１２は、ルーフフレーム２２を備えている。このルーフフレーム２２は、支持構造を形成しており、ルーフモジュール１２の車体へのインターフェースである。さらに、ルーフモジュール１２は、ルーフスキン５２を構成している。このルーフスキン５２は、中心領域に透明性シースルー部５４を形成しており、このシースルー部５４を通じて車内に光を取り入ることができる。ルーフスキン５２は、ルーフフレーム２２に固定されている。

【0066】

ルーフモジュール１２は、その４つのコーナー部の各々にセンサモジュール３０を有している。各センサモジュール３０には、環境センサ３４が設けられている。この環境センサ３４によって、自動車の自動運転を実施するために、車両環境を検出することができる。センサモジュール３０は、それぞれルーフフレーム２２上に配置されている。センサモジュール３０の環境センサ３４は、それぞれ、上述の実施形態に従って構成することができる。

【0067】

透明なソリッドルーフ部５４を形成するルーフスキン５２は、ルーフモジュールのコーナー部内に延びている。これは、センサモジュール３０が、ルーフスキン５４によって覆われていることを意味する。手近なケースでは、ルーフスキン５４は単一部品で構成される。しかしながら、複数のルーフスキン要素からルーフスキン５４を構成することも考えられる。

【0068】

センサモジュール３０の環境センサ３４が車両環境を監視することを可能にするために、ルーフスキン５４は、各センサモジュール２４の領域に段差４２を形成し、各段差４２の前面にシースルー部５９が形成される。また、段差の代わりに、わずかな隆起または急勾配のルーフラインを形成してもよい。シースルー部５９は、環境センサ３４によって使用される波長域に対して透明である。

【0069】

センサモジュール３０がコーナー部内に配置されるので、それらセンサモジュール３０は、互いに離間して、透明なソリッドルーフ部によって形成されるシースルー部５４の外側に配置される。上述の実施形態において、センサモジュール３０は、図示の構成ではルーフの横方向に少なくとも約７０ｃｍ～１００ｃｍの距離を互いに空けており、ルーフの縦方向に少なくとも約１２０ｃｍ～１８０ｃｍの距離を互いに空けている。

【0070】

さらに、ルーフモジュール１２は、車両１０が自動運転モードにあるか否かを車両環境に通知することができるＡＤＳ灯６５として知られているものを有しており、これは、垂直方向に延びるルーフの縦中心面（vertikalen Dachlangsmittelebene）に対して前方の領域の中間にある。

【0071】

図７は、ルーフモジュール１２を形成する別の実施形態を示している。このルーフモジュール１２は、ルーフ開口システムの一部であるリッド要素２０によって選択的に、閉じられたり、少なくとも部分的に開かれたりすることができるルーフ開口部１８を形成する点で、図５および図６に示すルーフモジュールとは相違する。ルーフ開口部１８は、ルーフスキン５２によって囲まれている。このルーフスキン５２は、図５及び図６に係る実施形態と同様に、ルーフモジュールのコーナー部内のセンサモジュール３０を覆う。ここで、センサモジュール３０は、それぞれ環境センサ３４を含み、ルーフモジュール１２の一部であって車体とのインターフェースを形成するルーフフレーム２２上に配置されている。

【0072】

リッド要素２０は、スポイラールーフのリッド要素であり、その全開位置にあるときに、後部センサモジュール３０の上方かつその視野の外側に配置される。前記センサモジュール３０における環境センサ３４の視野は、いずれも、リッド要素２０の前記開位置において、遮られていない。

【0073】

それ以外の点では、図７に係るルーフモジュールは、図５および図６に係るルーフモジュールと同じように構成されている。そのため、簡潔化のためにさらに詳細には説明しない。

【0074】

図８－図１１は、乗用車として構成された自動車１であって、車体フレーム構造でありかつ車両ルーフ１０が配置された車体２を有する自動車１を示している。車両ルーフ１０は、ルーフセンサモジュール（ＲＳＭ）として知られているものとして構成されており、したがって、自動車が自動的に運転することを可能にするセンサシステムが設けられたルーフモジュール１２を備える。

【0075】

特に、図１０および図１１に示されるルーフモジュール１２は、ルーフフレーム２２を形成する支持構造と、ソリッドルーフ要素でありかつ外側ルーフスキンを形成する、部分的に透明なルーフスキン５２と、を備える。

【0076】

さらに、ルーフモジュール１２には、その４つのコーナー部の各々にセンサモジュール３０が設けられている。各センサモジュール３０は環境センサ３４を備えており、この環境センサ３４によって、自動車１の自動運転を実施するために、車両環境を検出することができる。センサモジュール３０および環境センサ３４は、上述した実施形態のセンサモジュールおよび環境センサと同様に構成され、車両内部の上方に位置する中央ルーフシースルー部の外側に配置される。

【0077】

センサモジュール３０の各領域において、ルーフスキン５２は隆起を形成する。各隆起は、センサモジュール３０の構造的高さによって予め規定され、１２．５ｃｍ以下である。センサモジュール３０の構造的高さは、上部境界面がルーフ基線Ａから約１２．５ｃｍ以上離れないように選択される。ルーフ基線Ａは、センサモジュールのない車両ルーフ、すなわち、センサモジュールに起因した、ルーフスキンにおける隆起を有さない車両ルーフのルーフラインに対応する線である。

【0078】

図１２－図１４は、車両ルーフを形成するためのルーフモジュール１２の断面を示す。ルーフモジュール１２は、ルーフスキン５２の一部であるパネルコンポーネント６７を備える。図３および図４に係る実施形態と同様に、ルーフスキン５２のパネルコンポーネント６７は、複数の環境センサ３６を備えるセンサモジュール３４を覆う。環境センサ３６は、共通の支持板６０上に配置され、その支持板６０上には冷却装置６８も配置される。上述の実施形態の環境センサと同様に構成され得る環境センサ３６に加えて、センサモジュール３４は、加熱プレート６９の形態で加熱装置を有する。この加熱プレート６９は、支持板６０と環境センサ３６との間に配置され、この加熱プレート６９によって、環境センサ３６は、意図された動作温度に維持され得る。

【0079】

冷却装置６８は、液体冷却要素を含む。この液体冷却要素は、環境センサ３６によって生成される廃熱を吸収して放熱する。

【0080】

ルーフスキン５２は、段差４２を形成する。この段差４２の前面には、環境センサ３４のためのシースルー部５９が形成されている。シースルー部５９は、ウィンドウインサート７０によって形成される。

【0081】

加えて、図１２に係るルーフモジュールは、冷却ファン７１を備える。この冷却ファン７１は、冷却要素上に配置されており、冷却装置６８と関連し、湿潤領域７２内に配置される。それに対し、センサモジュール３０は、乾燥領域７３内に配置される。湿潤領域７２では、ルーフスキン５２のパネルコンポーネント６７は、冷却ファンのための凹部又は穴７４を有する。

【符号の説明】

【0082】

１ 自動車
２ 車体
１０ 車両ルーフ
１２ ルーフモジュール
１４ 車両フレーム
１６ ルーフサイドビーム
１８ ルーフ開口部
２０ リッド要素
２１ ガイドレール
２２ ルーフフレーム
２３ 横ルーフビーム
２４ ルーフスキン部
２６ ルーフスキン部
２８ フロントガラス
３０，３０Ａ，３０Ｂ センサモジュール
３２，３２Ａ，３２Ｂ センサモジュール
３４，３４Ａ、３４Ｂ 環境センサ
３６，３６Ａ，３６Ｂ 環境センサ
３８Ａ，３８Ｂ シースルー部
４０Ａ，４０Ｂ シースルー部
４２ 段差
４４Ａ，４４Ｂ 流体ノズル
４８Ａ，４８Ｂ 洗浄装置
５０Ａ，５０Ｂ 流体ノズル
５２ ルーフスキン
５４ シースルー部
５６ 開口部
５８ メンテナンスカバー
５９ シースルー部
６０ 支持板
６１ ネジ
６２ 滴下パン
６３ 管路
６４ ウェザーストリップ
６５ ＡＤＳ灯
６７ パネルコンポーネント
６８ 冷却装置
６９ 加熱プレート
７０ ウィンドウインサート
７１ 冷却ファン
７２ 湿潤領域
７３ 乾燥領域
７４ 穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】