CN104080654B - 汽车中用于传感器装置的保持框架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于设置在车玻璃(9)后面以及用于承纳传感器装置(8)的保持框架(1)，以及一种包括保持框架(1)和传感器装置(8)的传感器配置组件(14)。
Description
技术领域
本发明涉及一种保持框架，用于在汽车内室设置于车玻璃上并且用于将至少一个传感器装置设置于该保持框架中。本发明还涉及一种传感器配置组件，它在汽车内室设置于车玻璃的后面并且包括根据本发明的保持框架。
背景技术
传感器装置越来越多地使用在现代汽车中，例如用于驾驶员辅助系统。其中，传感器装置经常借助于固定装置设置在汽车挡风玻璃的后面并且透过挡风玻璃在行驶方向上进行观察。传感器装置的例子包括雷达传感器、超声波传感器、激光传感器或激光雷达(LIDAR)传感器以及各种不同结构形式的车载摄像机，例如用于测量间隔距离和/或用于识别目标、障碍物和车道边界线。
例如由DE 10 2010 010 571 A1已知一种用于将车载摄像机设置在挡风玻璃后面的固定装置。
迄今为止对于传感器装置所用的固定装置存在着不同缺点。
在已知固定装置中传感器装置的安装和拆卸往往被证明是一件困难的事情，并且通常需要耗费很大力气，尤其在通过弹性构件(例如通过金属弹簧或塑料弹簧)补偿安装公差或位置公差时更是如此。这类弹性构件大多是逆对其原本的功能起作用，也就是说，逆着传感器装置的固定或安装方向起作用，尤其当弹性构件将传感器装置从车玻璃压离时更是如此。
对于那些特别是通过止动或锁扣组合以及借助弹性固定、尤其是借助弹性塑料构件如塑料弹簧起作用的固定装置，会出现一些不利的现象，例如弹性塑料构件因温度和时间变化而蠕变和/或屈服。这一点尤其会导致固定装置内的传感器装置在汽车中在其使用寿命期间发生松动。
发明内容
因此，本发明的任务是给出一种解决方案，其能够实现将传感器装置尽可能简便、经济、长时间稳定地固定在车玻璃的后面。
所述任务通过一种装置或者说是通过一种具有如下所述特征的保持框架和通过一种具有如下所述特征的传感器配置组件得以解决。此外还提出了一些有益的构造方式和发展设计，其中也可考虑各项特征的相互组合和发展设计。
具体而言，本发明提供一种保持框架，用于在汽车内室设置于车玻璃上并且用于将至少一个传感器装置设置于该保持框架中，其特征在于，所述保持框架包括：构成在所述保持框架的一侧上的导轨，用于承纳构造在传感器装置上的保持元件，以及构成在所述保持框架的与导轨相对的一侧上的机构，用于产生在将传感器装置设置于保持框架中时大体往导轨的导引方向作用到传感器装置上的机械力，因而在将传感器装置设置于保持框架中时该机构促使在所述导轨中对所述保持元件进行导引；其中，所述导轨是这样构造的：在将传感器装置设置于保持框架中时所述保持元件在导轨中受到导引，使得所述传感器装置被引导靠向车玻璃。
相应地，本发明还提供一种感器配置组件，该传感器配置组件在汽车内室设置于车玻璃的后面，包括按照上述方式构成的保持框架和构造有保持元件并且设置在所述保持框架中的传感器装置。
本发明的主要思想在于，把用来将传感器装置设置在车玻璃后面的固定装置构造成一种保持框架的形式。在此，该保持框架包括构成在框架一侧或一端上的导轨。导轨优选是这样构造的：使得包括保持元件(这些保持元件优选匹配地构造，也就是说适合于在导轨中导引)的传感器装置能够以一种由导轨的相应构造方式预先确定的轨迹被引导靠向车玻璃。经由适宜的机构(所述机构优选构成在框架的对面一侧或者对面一端上和/或在传感器装置的对应一侧上)，可以产生一个往导轨的导引方向作用的适当的机械力，通过该力，迫使传感器装置或者说传感器装置的保持元件在将其设置于保持框架中时在导轨中受到导引。优选借助于附加的弹性或弹簧机构来实现传感器装置在保持框架中的固定。此时，本发明的一个主要优点乃是在于这样的事实：仅需很小的力便可将传感器装置固定于保持框架中，或者说，该固定借助于弹性或弹簧构件基本上无作用力就可以实现。由于以很小的力实现(目标)，故而避免了诸如温度和时间变化所产生的蠕变、屈服和/或松动等缺点。
根据本发明的保持框架可设置在汽车内室，尤其是在车玻璃上，并且优选用于设置或者说承纳至少一个传感器装置，尤其是传感器装置视向透过保持框架和车玻璃的传感器装置。所述保持框架也可以是一种包括其他构件的固定装置的组成部分，尤其是用于例如后视镜、指示仪表等在车辆侧的其他装置。因此，所述保持框架也可以是一种用于多个电子构件(尤其用于各种不同传感器装置)的较大型之固定装置的组成部分。这类固定装置也被称为托架。根据本发明的保持框架的基本形状本身可以随意设计。多边形、尤其是正方形或矩形基本形状(包括至少四个直线延伸的框架侧边)的实施方式特别适宜。所述保持框架例如可通过粘接直接设置在车玻璃上。尤其是由于框架形式的构造设计，故而可以将视向透过保持框架以及透过车玻璃的传感器装置设置于该保持框架中。所述车玻璃优选涉及汽车的挡风玻璃或后窗玻璃，从而，设置在保持框架中的传感器装置便能够例如用来检测汽车尤其是交通空间前方或后方的环境区域。对于这种可以设置在根据本发明的保持框架中的传感器装置，优选涉及车载摄像机。也可在该保持框架中设置更多的和/或其他的传感器装置，例如超声波传感器、雷达或者激光雷达传感器和/或例如用以识别车玻璃表面上雨水的雨传感器。
根据本发明，所述保持框架在至少一侧的区域内或者在至少一端处构造有导轨，优选是在前端处。其中，所述导轨用来承纳保持元件。这些保持元件优选构成在可以设置于保持框架中的传感器装置的对应一侧或者对应一端。其中，所述导轨优选构造为：在将传感器装置设置于保持框架中时，使传感器装置的保持元件在导轨中受到导引，以便将该传感器装置引导靠向车玻璃。
根据本发明的保持框架另外在与导轨相对的至少一侧区域内或者在与导轨相对的那端还包括适宜的机构，用以产生机械力，尤其是夹持力或弹力，该力在将传感器装置设置于保持框架中时大体往导轨的导引方向起作用，从而，在将传感器装置设置于保持框架中时，所述机构促使或者迫使传感器装置的保持元件在导轨中受到导引。所述机构优选是构成在保持框架的后端上。
在此，所说大体往导轨的导引方向尤其是指通过所述机构产生的力的这样一种作用方向，该作用方向与导轨的导引方向或者说与导轨的平均导引方向相差小于90°，优选设计方式是：通过由所述机构产生的力促使传感器装置的保持元件在导轨中受到导引。所说导引方向特别是指下述的方向，传感器装置的保持元件在导轨中沿着该方向受到导引或者说传感器装置当设置于保持框架中时沿着该方向被引导靠向车玻璃。
在根据本发明的保持框架一种优选实施方式中，用于产生机械力的所述机构被构造成刚性和/或柔性(或者说弹性)导向斜撑的形式。在此，所述导向斜撑优选构造有倾斜的平面，传感器装置当设置于保持框架中时在这些平面上被这样地导引，即，迫使该传感器装置沿着导轨的导引方向运动以及在导轨内部对传感器装置的保持元件进行导引。
在根据本发明的保持框架的一种有益的实施方式中，所述保持框架设计有用于将传感器装置机械固定在保持框架中的附加机构。例如，所述附加机构可以是弹簧元件，尤其在例如借助卡扣或锁扣到达终端位置时，作为附加机构的弹簧元件将传感器装置固定在保持框架中。在此，通过附加机构实现的这种固定主要是用来确保传感器装置不会从保持框架中脱落，尤其是用来确保传感器装置在垂直于导轨导引方向之方向上的位置。此时实现了特别是垂直于导引方向的紧固定位，并且该紧固定位可以毫不费力地或者用很小的力来完成。
在根据本发明的保持框架的一种特殊实施方式中，导轨构造为具有大体呈S形的轮廓。这种实施方式的主要优点乃是在于下述事实：传感器装置在设置于根据本发明的保持框架中时通过保持元件以确定的S形弧线被引导靠向车玻璃。
在根据本发明的保持框架的一种优选实施方式中，所述导轨在保持元件的终端位置的区域内或者说在传感器装置处于保持框架内的终端位置中是基本上平行于车玻璃定向的。
根据本发明的传感器配置组件优选在汽车内室设置于车玻璃的后面，尤其是挡风玻璃的后面，并且包括按照前述实施形式中任一种实施形式构成的保持框架。根据本发明的传感器配置组件还包括至少一个设置于保持框架内的传感器装置。所述传感器装置优选在一侧(这一侧特别是对应于保持框架的其上构成有导轨的那侧或那端)构造有保持元件，这些保持元件在将传感器装置设置于保持框架中时用来在保持框架的导轨中导引该传感器装置以及在达到所希望的终端位置时用来将该传感器装置固定于保持框架中。
在根据本发明的传感器配置组件的一种优选实施方式中，传感器装置在一侧(这一侧对应于保持框架的与导轨相对的那侧或那端部或者说在其对面)构造有用来产生机械力的机构，该力尤其是在将传感器装置设置于保持框架中时大体往导轨的导引方向作用到传感器装置上。所述机构还可以构造为用于固定传感器装置，例如在达到保持框架中传感器装置的终端位置时通过卡扣来实现该固定。
在根据本发明的一种传感器配置组件特殊实施方式中，所述传感器装置可以是车载摄像机，尤其是视向或者说检测方向透过保持框架的车载摄像机。
在传感器配置组件的一种有益实施方式中，构成在传感器装置上的保持元件可以是圆柱形销栓。该圆柱形销栓分别可以构造有至少一个刮棱凸起，尤其是在保持框架的导轨中导引传感器装置时用以实现公差补偿。在此，所述刮棱凸优选这样地构造在保持元件上，即，当保持元件在导轨中导引时或者当设置时使得刮棱凸起面朝车玻璃，例如用来使传感器装置到玻璃的距离保持恒定。保持元件不一定构造成圆柱形的，而是也可以具有其他的形状，其中，保持元件优选构造成具有与导向框架导轨的大小或结构相匹配的形状。
附图说明
根据本发明的保持框架以及根据本发明的传感器配置组件的其他优点以及可选实施方式从下面的说明和附图中得出。在附图中简要介绍了一些实施例，在下文的说明中对其进行详细阐述。
其中：
图1:根据本发明的保持框架的第一种示例。
图2a和2b:根据本发明的保持框架的第二种示例。
图3:根据本发明的保持框架的作用原理示意图。
图4a至4d:根据本发明的传感器配置组件的一个示例。
图5a至5d:根据本发明的保持框架或根据本发明的传感器配置组件的细节示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明的保持框架1的一个示例。所述保持框架1通常为矩形，带有四个构成一框架轮廓的侧边，其中每两个框架侧边分别相互平行地相对置。在与后侧3或后端相对的保持框架1的前端或前侧2上，构造了两个导轨4。所述导轨4用来承纳设置在传感器装置8上的保持元件10，该传感器装置根据本发明可以设置在保持框架1中。在与导轨4相对的保持框架侧边3上，还设计有用以产生作用到传感器装置8上的力F的机构，尤其是在将传感器装置8设置于保持框架1中时，通过该力迫使根据本发明可构成于传感器装置8上的保持元件10在导轨4中进行导引。在此情况下，所述机构可以是导向斜撑7。
图2a和2b是从另一角度表示根据本发明的保持框架1的另一示例。该保持框架1包括构成在保持框架1前侧2上的导轨4。该保持框架1还包括构成在保持框架1的与导轨4相对那侧3或者说后侧3上的机构。
所述机构一方面涉及如此构成的弹簧元件5，即，该弹簧元件通过卡扣可以将传感器装置8固定在保持框架1中，或者将其位置尤其是垂直于导轨4的导引方向紧固定位。为此，弹簧元件5局部设有凹空部5.1，匹配的元件17可以到锁扣或者卡扣到凹空部中，所述匹配的元件例如是板簧，该板簧可构造在传感器装置8上。此外，弹簧元件5还构造有脱扣元件6，通过该脱扣元件，可以手动松开传感器装置8，或者说可以手动松开传感器装置8通过弹簧元件5在保持框架1中的固定。作为其他机构，在保持框架1的与导轨4相对的侧边3上设置了倾斜的导轨7和刚性导向元件11，它们产生在将传感器装置设置于保持框架1中时往导轨4的导引方向作用到传感器装置8上的力F，并因此促使传感器装置8或者说其保持元件10在导轨4中受到导引。刚性导向元件11特别是用来在(将传感器装置)设置于保持框架1中时对传感器装置8进行侧向导引或者说侧向定心。
图3是根据本发明的保持框架1的一个原理图，尤其用于展示当将传感器装置8设置于保持框架1中时的作用原理。根据图3所示，保持框架1设置在车玻璃9上，例如在汽车挡风玻璃上。在保持框架1的前侧2上根据本发明构造有导轨4。在保持框架1的与导轨4相对的那侧3上构造有机构7，该机构产生用以迫使传感器装置8的保持元件10在导轨4中受到导引的力F，特别是在将传感器装置8设置于保持框架中时。因此，在设置传感器装置8时，通过所述机构7促使保持元件10在导轨4中受到导引，使得传感器装置8沿着导轨4的导引方向被引导靠向车玻璃9。由图3示例中可见，导轨4构造为具有呈S形的轮廓，并且在对应于传感器装置8终端位置或其保持元件10的区域13中，被设计为平行于车玻璃9定向。这种情况下，构成在传感器装置8上的保持元件10可以是圆柱形销栓。通过在终端位置13中导轨4的平行构造方式，以及在传感器装置8的保持元件10为圆柱形结构的情况下，实现了传感器装置8在保持框架1中一种特别简单并且相对无作用力的固定。此时，构成在保持框架1的与导轨4相对的侧边3上的机构7只需产生很小的力F，便能促使保持元件10在导轨4中受到导引。此外，通过附加机构5，利用在保持框架1与导轨4相对的侧边3上的卡扣或锁扣结构，可以实现对传感器装置8长时间稳定地定位，这种定位以有利方式能够基本上无作用力地实现，因为优选仅仅需要防止传感器装置8从保持框架1中脱落即可。由此，在防止传感器装置脱落或固定传感器装置的过程中，不会出现例如蠕变等不利现象，因而传感器装置经过一段时间后也不会松动。
图4a至d分别从不同角度说明根据本发明的传感器配置组件14的一个示例。例如，传感器配置组件14可在汽车内室中设置于车玻璃9的后面，并包括一个保持框架1和一个传感器装置8。在此情况下，所述传感器装置8可以是车载摄像机15和激光雷达传感器16(LIDAR-传感器：Light Detection And Ranging)的组合。该传感器装置8包括设置在保持框架1的导轨4内的保持元件10。这种情况下，保持框架1就对应于图2a和2b所示的根据本发明的保持框架1。保持框架1的导轨4是这样构造的：传感器装置8在设置于保持框架1中时通过保持元件10在导轨4中以一种确定的轨迹被引导靠向车玻璃9。在所示实施例中，传感器配置组件14在与导轨4相对的侧边3上设计有一个止动结构，在此情况下是配有传感器装置8上的止挡17和保持框架1的弹簧元件5上的凹空部5.1，它们当保持元件10在导轨4中达到终端位置时并且特别是在将传感器装置8的后部压入保持框架1中时便相互嵌合或相互卡扣。
图5a至5d示出了根据本发明的保持框架1或根据本发明的传感器配置组件14的各不同元件的细节示意图。图5a和5b分别是根据本发明的保持框架1的前部区域2的细节图，并且表示出导轨4的一种优选实施方式。图5c示出了传感器装置8在根据本发明的保持框架1的导轨4中的保持元件10。图5d示出了传感器装置8前部区域的详细视图以及构成在传感器装置8上的一个保持元件10。这此情况下，该保持元件10构造有一个刮棱凸起12。在此，该刮棱凸起12用来补偿公差并且设置在保持元件10的上侧上，也就是说，在将传感器装置设置于保持框架1中时面朝车玻璃9的那侧上，因而保持元件10在将传感器装置8设置于保持框架1中时通过刮棱凸起12向下(或者说远离玻璃9)受到按压，并由此使传感器装置8到车玻璃9的距离保持恒定。在图5d所示的传感器装置8上，在面朝车玻璃9的那侧设置有一个弹性元件18。该弹性元件18例如可以是海绵橡皮，在将传感器装置8设置于保持框架1中时，所述弹性元件直接就位于玻璃9和传感器装置8之间，在此情况下可以防止例如由于震动而产生噪音，和/或用于将由激光雷达传感器16发出的光射线与接收的光射线分开。
附图标记清单
1. 保持框架
2. 保持框架的前侧或前端(带有导轨的一侧)
3. 保持框架的后侧或后端(与导轨相对的一侧)
4. 导轨
5. 板簧
5.1 凹空部
6. 脱扣元件
7 导向斜撑
8. 传感器装置
9. 车玻璃
10. 保持元件
11. 用于侧向定心的刚性导向元件
12. 刮棱凸起
13. 终端位置的区域
14. 传感器配置组件
15. 车载摄像机
16. 激光雷达传感器
17. 止动结构用的止挡
18. 弹性元件
F 力，大体往导轨的导引方向
Claims (11)
1.保持框架(1)，用于在汽车内室设置于车玻璃(9)上并且用于将至少一个传感器装置(8)设置于该保持框架(1)中,
其特征在于，
所述保持框架包括：
-构成在所述保持框架(1)的一侧(2)上的导轨(4)，用于承纳构造在传感器装置(8)上的保持元件(10)，以及
-构成在所述保持框架(1)的与导轨(4)相对的一侧(3)上的机构(7)，用于产生在将传感器装置(8)设置于保持框架(1)中时大体往导轨(4)的导引方向作用到传感器装置(8)上的机械力(F)，因而在将传感器装置(8)设置于保持框架(1)中时该机构(7)促使在所述导轨(4)中对所述保持元件(10)进行导引；
其中，所述导轨(4)是这样构造的：在将传感器装置(8)设置于保持框架(1)中时所述保持元件(10)在导轨(4)中受到导引，使得所述传感器装置(8)被引导靠向车玻璃(9)。
2.如权利要求1所述的保持框架(1)，其特征在于，所述机构(7)是刚性构成的导向斜撑(7)。
3.如权利要求1所述的保持框架(1)，其特征在于，所述机构(7)是柔性构成的导向斜撑(7)。
4.如权利要求1所述的保持框架(1)，其特征在于，设置一个或多个附加机构(5)用于将传感器装置(8)机械固定在保持框架(1)中。
5.如权利要求中1至4任一项所述的保持框架(1)，其特征在于，所述导轨(4)构造为具有大体呈S形的轮廓。
6.如权利要求中1至4任一项所述的保持框架(1)，其特征在于，所述导轨(4)在所述传感器装置的保持元件(10)的终端位置(13)区域内是基本上平行于车玻璃(9)定向的。
7.如权利要求4所述的保持框架(1)，其特征在于，所述附加机构(5)是一个或多个板簧(5)，其构造为：使得该板簧(5)借助卡扣将传感器装置(8)机械固定于保持框架(1)中。
8.传感器配置组件(14)，该传感器配置组件在汽车内室设置于车玻璃(9)的后面，包括按照权利要求1至7中任一项构成的保持框架(1)和构造有保持元件(10)并且设置在所述保持框架(1)中的传感器装置(8)。
9.如权利要求8所述的传感器配置组件(14)，其特征在于，为产生大体往导轨(4)的导引方向作用的机械力(F)，所述传感器装置(8)在一侧(3)构造有相应的机构，这一侧对应于保持框架(1)的与导轨(4)相对的那侧(2)。
10.如权利要求8所述的传感器配置组件，其特征在于，所述传感器装置(8)是一种视向透过保持框架(1)的车载摄像机。
11.如权利要求8至10中任一项所述的传感器配置组件(14)，其特征在于，所述保持元件(10)是构造有刮棱凸起(12)的圆柱形销栓。
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