CN103358862A - 用于车辆的全景式车顶模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全景式车辆天窗系统。所述全景式天窗系统具有可运动的车顶面板，所述车顶面板可操作以限定总体上从前柱延伸到后柱的天窗开口。天窗控制器被构造成接收表明车速的输入并自动地控制面板的运动。当速度超过阀值时，天窗控制器命令车顶面板的从第一打开位置到第二打开位置的运动，所述第二打开位置的开口距离小于第一打开位置的开口距离。在第二位置，降低了风噪声。

Description

用于车辆的全景式车顶模块

技术领域

各种实施例涉及用于车辆的全景式车顶模块总成。

背景技术

车顶总成通常安装在车身上，以封闭车辆内部。已经采用多种类型的车顶总成。一些车顶总成包括天窗，所述天窗可以是透明的和/或打开以允许乘用者朝向车顶外观看。通常，天窗仅覆盖车顶总成的一部分。然而，如在第7922242或7828373号的这些美国专利所描述的，全景式天窗可基本上覆盖整个车顶以允许乘客几乎向整个车顶外部观看，并增加车辆的审美造型。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种全景式车辆天窗系统。所述全景式天窗系统具有可运动的车顶面板，所述车顶面板可操作，以限定大体从前柱延伸到后柱的天窗开口。天窗控制器被构造成接收表明车速的输入并自动地控制面板的运动。当速度超过阀值时，天窗控制器命令车顶面板的从第一打开位置运动到第二打开位置，所述第二打开位置的开口距离小于第一打开位置的开口距离。在第二打开位置，降低了风噪声。

在另一实施例中，全景式天窗系统包括车辆网络，所述车辆网络与车辆传感器和天窗控制器通信，其中，通信网络向天窗控制器持续地提供速度信号。

在另一实施例中，车辆网络包括CAN总线。

在另一实施例中，天窗系统包括挡风板。当天窗面板处于第一打开位置和第二打开位置中的一个位置时，顶蓬面板不在挡风板之上延伸。

在另一实施例中，阈值基于在乘客厢中产生处于临界噪声水平的抖振的车速。

在另一实施例中，全景式天窗系统包括天窗执行器，所述天窗致动器与控制器通信，以使车顶面板在第一全景位置和第二打开位置之间运动。

在另一实施例中，致动器适于确定车顶面板的位置。

在其他的一个实施例中，提供了一种车辆天窗系统。所述天窗系统包括天窗面板和天窗控制器。所述天窗控制器被构造成当相对风速超过阀值时控制所述天窗面板的从第一全景打开位置到第二打开位置的运动。

在另一实施例中，当天窗面板处于关闭位置时，天窗面板从四门式车辆的前柱延伸到后柱。

在另一实施例中，第二打开位置的开口距离小于全景位置的开口距离。

在另一实施例中，全景天窗系统包括至少一个车辆传感器，所述至少一个车辆传感器与控制器通信，以向控制器提供车速信号。

在另一实施例中，全景式天窗系统包括车辆通信网络，所述车辆通信网络具有用于向控制器提供车速信号的CAN总线。

在另一实施例中，相对风速基于车速。

在另一实施例中，阀值基于在乘客厢中产生处于临界噪声水平的抖振的相对风速。

在另一实施例中，第二位置具有至少430毫米的开口距离。

在另一实施例中，在第一全景位置，天窗面板通过后视窗与驾驶员的视野重叠。

在另一实施例中，全景式天窗包括天窗面板致动器，所述致动器与控制器通信，以使面板在全景位置和第二位置之间运动。

在另一实施例中，致动器适于确定面板的位置。

在一个其他的实施例中，提供了用于控制全景式天窗系统的方法。如果相对风速超过阀值，则所述方法使天窗面板从全景打开位置调整到第二打开位置。

在另一实施例中，所述方法包括从CAN总线接收风速信号。天窗致动器基于风速信号命令车顶面板运动到第二位置。

在另一实施例中，所述方法包括使相对风速基于车速。

附图说明

图1是根据实施例的具有全景式车顶模块总成的车辆的侧透视图；

图2是车辆的另一侧透视图，其中，全景式车顶模块被示出为处于多个打开位置；

图3是具有来自图1的全景式车顶模块总成的车辆的后透视图；

图4是具有来自图1的全景式车顶模块总成的车辆的顶透视图，其中，全景式车顶模块被示出为处于关闭状态；

图5是具有来自图2的全景式车顶模块总成的车辆的另一顶透视图，全景式车顶模块被示出为处于其中一个打开位置。

图6是设置在车辆中的全景式车顶模块控制系统的示意性插图。

图7示出用于全景式车顶模块控制系统的工艺流程图。

具体实施方式

根据要求，在此公开本发明的具体实施例；然而，应理解，所公开的实施例仅为本发明的示例，所述示例可以以多种可选的形式实施。附图无需按比例绘制；可夸大或缩小一些特征以显示特定组件的细节。因此，公开于此的具体的结构性和功能性细节将不被解释为限制，而仅作为教导本领域技术人员以不同方式实施本发明的代表性基础。

参照图1至图5，示出了四门式乘用车，并且该四门式乘用车以标号10来引用。乘用车10具有车身12，所述车身12为车辆10提供车身结构。如图1所示，车身结构12用于具有四个门的轿车，所述四个门包括前门14和后门16。车身结构12通常限定用于A-柱18和B-柱20之间的前门14的开口。类似地，车身结构12通常限定B-柱20和C-柱22之间的后门16。如在图1所示的实施例中，B-柱20可位于前门14和后门16的内部，从而从车辆10的外部看不到B-柱。车身结构12还可包括C-柱22后面的D-柱24。

如图1所示，车身结构12还限定用于车顶26的开口。进一步地如图1所示，车顶26可以是全景式车顶模块总成28，从而车顶26由诸如玻璃或聚碳酸酯的透明材料形成，并整体地形成整个车顶26。

车身结构12包括前横梁30，所述前横梁30通常在车辆10的横向侧的A-柱18之间延伸。车身结构12还包括后横梁32，所述后横梁32通常在车辆10的横向侧的C-柱和/或D柱24之间延伸。全景式车顶模块28在前横梁30和后横梁32之间纵向地延伸。前横梁30和后横梁32除了向车辆10提供扭转支撑之外，还可为全景式车顶模块28提供支撑。

车身结构12还包括侧梁部34，所述侧梁部34通常沿车辆10的横向侧从A-柱18纵向地延伸到C-柱22。侧梁部34可与A-柱18和/或C-柱22一体地形成，或者可作为在A-柱18和C-柱22之间延伸的单独的结构形成。全景车顶模块28在侧梁部34之间横向地延伸。

在所示出的实施例中，对于大多数的全景式车顶26，全景式车顶模块总成28允许乘用者从车辆10的内部透过整个车顶26而观看，从而诸如B-柱之间的中间横梁的结构性构件不会妨碍全景式开口。通常，四门式车辆要求中间横梁沿跨越前门和后门的横向长度来保持车辆的结构完整性。车身结构12提供结构性支撑以抵抗动态车辆力，同时仍然允许全景式车顶面板26可运动。

后视窗40被横向地限定在D-柱24之间。后视窗40从后横梁32向下倾斜到车辆的后结构，例如，行李箱44。同样地，前挡风玻璃42被横向地限定在A-柱18之间。挡风玻璃42从前横梁30向下倾斜到车辆的前结构，例如，发动机舱或引擎盖46。

如图2所示，全景式车顶模块28可操作，使得车顶26能被打开以露出车顶开口50。车顶26可运动到与不同尺寸的车顶开口50对应的多个位置。在以标号52示出的完全打开的位置，车顶26运动，从而使车顶26与后视窗40重叠。

在图2所示的实施例中，在完全打开的位置52处，车顶26与后视窗40的至少80％重叠。当车顶26与后视窗40重叠时，驾驶员或其他乘用者能够同时透过车顶26和后视窗40朝车辆的后方往外观看。

在完全打开的位置52处，全景式车顶开口通常从前横梁30延伸到后横梁32。全景式车顶开口基本延伸超过B-柱20，从而包括后座上的乘客在内的乘用者能够透过全景式车顶开口50向外观看。如现有技术中所设计的，全景式车顶开口50不被诸如B-柱之间的中间横梁的任何车辆结构妨碍。全景式开口50可具有沿纵向大于600毫米的被打开的开口距离。在另一实施例中，全景式开口距离可以在500到550毫米之间。

全景式车顶模块28还可使车顶26运动至第二位置，所述第二位置用标号56示出。第二位置56的开口距离小于全景式开口距离。在一个实施例中，第二位置56具有400到450毫米的开口距离。在另一实施例中，第二位置56具有比全景式位置52大体小100毫米的开口距离。可选地，第二位置56可具有430毫米的开口距离。

车顶26可被形成为具有拱形。车顶可形成为与后视窗40的拱形大体相似的拱形。在完全打开的位置52，车顶面板26可位于与后视窗40大体平行的偏移位置。如先前所讨论的，在至少一个实施例中，车顶面板26由透明的聚碳酸酯材料形成。通过采用聚碳酸酯材料以用于车顶面板26，当与使用玻璃的车顶总成相比时，车顶模块28的重量减轻了。此外，聚碳酸酯的使用可允许成型拱形形状或轮廓，以合算地形成车顶面板26。

现在参照图3至图5，更详细地描述全景式车顶模块28。全景式车顶模块28包括第一侧轨62和第二侧轨64，所述第一侧轨62和第二侧轨64与各个侧梁部34邻近地纵向延伸。第一侧轨62和第二侧轨64均可沿车辆10的前横梁30和后横梁32之间的整个上侧轮廓延长。第一侧轨62和第二侧轨64可沿侧梁部34安装到车身结构12。

如所示出的，第一侧轨62和第二侧轨64均可移动地支撑车顶面板26。侧轨62和64可延伸经过后车门16和C-柱22。侧轨62和64可沿后视窗40并与D-柱24大体平行地延伸。侧轨62和64可作为与后视窗40邻近并与D-柱24平行的暴露的轨道66形成。

侧轨62和64有助于车顶面板26的运动，从而当车顶面板26从关闭位置(见图4)运动到打开位置(见图5)时，形成全景式开口。侧轨62和64与安装到车顶面板26的滑动机构配合。滑动机构可以以任何适宜的方式安装到车顶面板26。滑动机构可沿侧轨滑动，以使车顶面板26沿箭头A指示的方向运动。在至少一个实施例中，滑动机构通过线缆连接到电力驱动单元，例如电机驱动单元，以使滑动机构和车顶面板26沿侧轨62和64运动。

全景式车顶模块28还包括升降机构，以使车顶面板26沿箭头B指示的方向平移。当车顶面板26打开时，车顶面板26沿大体竖直的方向B上升。总体地，在不使车顶面板26枢转或倾斜的情况下，全景式车顶模块28中的滑动机构和升降机构使车顶面板26运动到打开位置(例如图5所示的位置)。通过使面板上升相对低的距离并使面板滑动而不枢转，使车顶面板26产生的牵引(drag)量最小化。

在至少一个实施例中，滑动机构和升降机构中的每个均可通过线缆连接到电力驱动单元，例如电机驱动齿轮组，以使滑动机构和车顶面板26沿侧轨62和64运动。例如，一旦车顶面板26处于打开位置，电机便能反转，以使滑动机构和升降机构返回至关闭位置。可采用公开于此的实施例的范围内的任何适宜的电机或电力驱动齿轮组。

全景式车顶模块28还包括挡风板(wind deflector)70。通常，当天窗打开时，在车辆的乘客厢76中产生风噪声。除了宽频带噪声之外，外部气流和车辆内部的空气之间的共振相互作用产生低频压力波动，该低频压力波动产生抖振(buffeting)或颤动噪声。对于车辆的乘客来说，临界频率的抖振或颤动非常的不舒服。

挡风板70沿全景式车顶模块26的前部被包裹住，并且在车顶面板26运动至打开位置时展开。当车顶面板26打开时，挡风板70在车顶表面72之上延伸，以使气流偏离全景式开口56。在所示出的实施例中，当车顶面板26位于打开位置时，挡风板70可在车顶表面72之上延伸到大体等于或高于车顶面板26的顶表面的高度。

挡风板通常减小宽频带噪声，还通过使气流偏离天窗开口而减小车辆内的空气的抖振。然而，为了在如图2所示的更大的全景式开口56中有效地减小噪声和更快速度的抖振，应要求挡风板在车顶表面之上延伸显著的距离。大型挡风板可能难以被包裹住，且可能因为审美原因而不理想。

为了降低噪声并防止抖振，全景式车顶模块28可基于车速而运动至不同的打开位置。图6示出设置在车辆10上的全景式车顶控制系统100。全景式车顶控制系统100可基于车速或其他环境因素来控制车辆10的打开位置。

如所示出的，全景式车顶控制系统100包括车辆控制器110或微处理器，所述微处理器可操作以处理发送到全景式车顶控制系统100的各种组件的指令或者来自全景式车顶控制系统100的各种组件的指令。这种微处理器110可以是专用处理器，或者全景式车顶控制系统100可与其他基于车辆的系统共用一个控制器。

全景式车顶控制系统100还可设置有一个或更多个基于车辆的传感器112。例如，传感器112可包括车速传感器、风速传感器、环境传感器或其他适宜的传感器。例如风速传感器112可基于车速与任何周围环境风速的合速度来检测所得到的风速。

微处理器110可与车辆网络116通信。车辆网络116向基于车辆的系统连续地广播数据和信息。车辆网络116可以是被用于向微处理器110(或其组件)传递数据或传递来自微处理器110(或其组件)的数据的控制器局域网络(CAN)总线。

例如，车辆通信网络116可通过动态车辆系统(例如，制动系统)为用户连续地提供车速信号或信息。车顶模块控制器120也可与车辆网络116通信。车顶模块控制器120可连续地访问实时的车辆信息，例如车速。如果车速处于可能或很可能使得风抖振的阀值速度以上，则车顶模块控制器120可使车顶面板26运动至能减轻风的抖振效果的位置。可选地，可通过与车辆网络116或微处理器110通信的可视显示器122为驾驶员提供警告。

车顶模块控制器120可与车顶驱动单元124通信。在一个实施例中，车顶驱动单元124基于来自车辆网络116的信息来使车顶面板26运动。如先前所述，驱动单元124可以是电机。车顶模块控制器120可基于电机的旋转数的计数来检测车顶面板26的位置。在另一实施例中，全景式车顶控制系统100可包括全景式车顶模块28中的传感器，所述传感器检测车顶面板26的位置。然而，可采用任何适宜的驱动单元和/或位置检测机构，以使车顶面板26的位置移动和检测车顶面板26的位置。

现在转到图7，示出了用于控制全景式车顶模块28的过程200。如果车顶模块处于打开位置，则车顶模块控制器可控制所述车顶模块，如框210所代表的。如果车顶模块被打开，则控制器监视来自车辆通信网络的车辆信息。具体地，控制器可监视车速。

基于车辆数据，控制器确定车辆的相对风速，如框214所代表的。车辆的相对风速可以是车速和周围环境的风速的合速度。如果车辆未被配备成感测环境风速，则控制器可推断车速为相对风速。

接下来，控制器确定车顶模块位置，如框216所代表的。如上所讨论的，控制器可对电机的旋转数进行计数，以确定车顶面板位置。然而，控制器可使用用于确定车顶面板位置的其他适宜的方法。

最后，控制器可基于相对风速来命令驱动单元调整车顶模块位置。如框218所代表的。例如，如果车顶面板处于完全打开的位置且车速超过阀值，则控制器可命令驱动单元将车顶面板移动至第二位置，所述第二位置可降低全景式车顶模块的开口距离并降低风的抖振。

在一个示例中，全景式车顶模块28可使车顶面板26位于完全打开的位置52。当车顶模块控制器120接收到车速至少为65km/h的信息时，控制器120使车顶面板26运动至第二打开位置56，以防止风在车辆10的乘客厢中抖振。在另一示例中，控制器接收关于车速和风速的信息，当车速为70km/h且没有检测到逆风时，控制器120可使车顶面板26运动至第二位置56。

虽然在上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性而非限制性的词语，并且应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改变。另外，可组合多个实施例的特征，以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (10)

1.一种车辆天窗系统，包括：

可运动的车顶面板，所述车顶面板是可操作的，以限定大体上从前柱延伸到后柱的天窗开口；

天窗控制器，被构造成接收表明车速的输入，并且当速度超过阀值时，自动地控制面板的从第一打开位置到第二打开位置的运动，以减小风噪声，其中，所述第二打开位置的开口距离小于第一打开位置的开口距离。

2.根据权利要求1所述的天窗系统，所述天窗系统还包括车辆网络，所述车辆网络与车辆传感器和天窗控制器通信，其中，车辆网络向天窗控制器持续地提供速度信号。

3.根据权利要求1所述的天窗系统，所述天窗系统还包括挡风板，其中，当天窗面板处于第一打开位置和第二打开位置中的一个位置时，顶蓬面板不在所述挡风板之上延伸。

4.根据权利要求1所述的天窗系统，其中，阈值基于在乘客厢中产生处于临界噪声水平的抖振的车速。

5.根据权利要求1所述的天窗系统，所述天窗系统还包括天窗致动器，所述天窗致动器与控制器通信，以使车顶面板在第一打开位置和第二打开位置之间运动。

6.根据权利要求5所述的天窗系统，其中，致动器适于确定车顶面板的位置。

7.一种车辆天窗系统，包括：

天窗面板；

天窗控制器，被配置成当相对风速超过阀值时控制天窗面板的从第一全景位置到第二打开位置的运动。

8.根据权利要求7所述的天窗系统，其中，当天窗面板处于关闭位置时，天窗面板从四门式车辆的前柱延伸到后柱。

9.根据权利要求7所述的天窗系统，其中，第二打开位置的开口距离小于第一全景位置的开口距离。

10.根据权利要求7所述的天窗系统，所述天窗系统还包括至少一个车辆传感器，所述至少一个车辆传感器与控制器通信，以向控制器提供车速信号。

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