CN111051137B - 在车辆外部构件旁的感器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在车辆外部构件(10)旁或车辆外部构件后的传感器(2)系统(1)，所述传感器具有传感表面(2.1)，所述系统包括：传感器引导件(6)，通过该传感器引导件使传感器(2)以能沿车辆纵向方向(x方向)摆动运动的方式与车辆的第一结构元件(7)连接；间隔单元(5)，通过该间隔单元使传感器(2)沿车辆纵向方向(x方向)的运动被限制在与传感器(2)的使用位置相对应的、距车辆的第二结构元件(9)最大间距(a)处，该第二结构元件相对于第一结构元件(7)朝向车辆内部空间的方向偏置；复位元件(4)，该复位元件被设计成，使由于在低速范围内的碰撞产生的外力作用(F1、F2)而向后移动的传感器(2)移回使用位置。

Description

在车辆外部构件旁的感器系统
技术领域
本发明涉及一种在车辆外部构件旁或车辆外部构件后的传感器系统。
背景技术
由现有技术已知用于驾驶员辅助系统、紧急制动辅助系统等的传感器系统，这些传感器在车辆前部或车辆尾部安装在保险杠的区域中。这种传感器例如是接近传感器，例如停车传感器或距离传感器，以及雷达、夜视摄像机、激光扫描器等。
这些传感器通常在前侧具有至少一个起作用的传感表面，并且例如以这样的方式安装在保险杠外饰板中的相应开口中，使得起作用的传感表面与外饰板表面齐平。不利的是，这种非常昂贵的传感器在泊车过程期间的所谓泊车剐蹭中、即在弱碰撞的情况下便会受到损害，因此不能排除高的维修费用。此外，在某此地区还存在法规，所述法规禁止特定的传感器在泊车剐蹭中损坏。这导致对于传感器功能不利的安装位置，并具有设计缺陷。
发明内容
本发明的目的是，提供一种在外部构件旁或外部构件后、例如在保险杠旁的传感器系统，使得在低速范围内以低碰撞速度发生弱碰撞的情况下，避免这种传感器的损坏。
该目的通过具有权利要求1所述的特征的系统来实现。
这种在车辆外部构件旁或车辆外部构件后的、具有传感表面的传感器的系统具有：
-传感器引导件，通过该传感器引导件使传感器以能沿车辆纵向方向摆动运动的方式与车辆的第一结构元件连接，
-间隔单元，通过该间隔单元使传感器沿车辆纵向方向的运动被限制在与传感器的使用位置相对应的、距车辆的第二结构元件最大间距处，该第二结构元件相对于第一结构元件朝向车辆内部空间的方向偏置，
-复位元件，该复位元件被设计为，使由于在低速范围内的碰撞产生的外力作用而朝向车辆内部空间的方向移动的传感器返回使用位置。
如果发生弱碰撞，即在低于5km/h的低速范围内的碰撞，碰撞力直接或间接地作用在传感器上或直接地作用在外部构件上，并使传感器朝向车辆内部空间的方向移动，而不损坏该传感器。这种移动通过以下方式实现：传感器通过传感器引导件与第一结构元件、优选与保险杠横梁以能在车辆的纵向方向上摆动的方式连接。碰撞后，即，当外力不再作用于传感器或外部构件时，传感器将借助于复位元件重新返回到其原始位置，即，返回使用位置，并仍能功能完整地起作用。
传感器在例如设计为安装支承件或锁支座的第二结构元件上借助于间隔单元的附加连接确保了，传感器准确地返回其原始位置，即，使用位置，这与第一结构元件是否因碰撞变形无关。就是说，即使第一结构元件由于弱碰撞而稍微变形并且朝向车辆内部方向稍微移动，传感器本身也将通过复位元件而被返回使用位置，这是因为第二结构元件相对于第一结构元件朝向车辆内部的方向偏置并因此不会在这种弱碰撞中变形。间隔单元因此确保了，与碰撞造成的第一结构元件的状态无关，传感器从移位位置再次返回其使用位置。
根据本发明的一种有利的改进方案，间隔单元被设计为拉片/隔片，传感器通过该拉片与车辆的第二结构元件连接为，使得拉片的长度决定传感器的使用位置。间隔单元的这种设计方案可以以结构上简单的方式实现。
本发明的另一个优选实施方式提出：
-间隔单元被设计成拉杆/间隔杆，该拉杆建立传感器与第二结构元件的间距可变的连接，
-拉杆具有锁定元件，该锁定装被设计成在传感器的使用位置中与第二结构元件或与传感器建立间距固定的连接。
具有锁定元件的这种拉杆是一种间隔单元的可靠实施方式。
在间隔单元的这种实施方式中，优选地提出：
-拉杆的一个端部与传感器连接，
-拉杆的另一个端部通过锁定元件如此与第二结构元件连接为，使得锁定元件在传感器的使用位置中与第二结构元件锁定。
此外，特别有利的是，根据一种改进方案，间隔单元具有调节元件，该调节元件用于调节在使用位置中的传感器与第二结构元件之间的间距。
根据本发明的另一实施例，提出：
-传感器引导件被设计成铰接运动学机构，
-传感器通过该铰接运动学机构的杆部件与车辆的第一结构元件连接，其中，杆部件能随着传感器从使用位置移出而摆动，以及
-复位元件作为产生复位力的元件一方面连接在第一结构元件上，另一方面连接在杆部件或传感器上，其中，随着传感器从使用位置移出能借助于复位元件产生使传感器返回使用位置的复位力。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节由权利要求、优选实施例的以下描述以及参考附图得出。在此示出：
图1示出根据本发明的系统的第一实施例的示意图。
图2示出根据本发明的系统的第二实施例的示意图。
具体实施方式
根据图1和图2示例性地描述了在作为车辆的外部构件10的前部保险杠上的根据本发明的系统1的实施例。该外部构件10包括车辆外蒙皮10.1，该车辆外蒙皮也可以实施为散热器格栅或保险杠罩。
根据图1和图2，系统1的传感器2，例如设计为激光扫描器，通过设计为铰接运动学机构的传感器引导件6安装在车辆外蒙皮10.1的传感器开口3中。传感器开口3与传感器2的起作用的传感表面2.1封闭，该传感表面与包围传感器开口3的车辆外蒙皮10.1表面齐平。
作为传感器2的起作用的传感表面2.1与传感器开口3表面齐平的替代方案，传感器2也可以位于车辆外蒙皮10.1后面(与车辆外蒙皮存在或不存在间距，以及带有或不带有传感器开口3)或相对于在车辆外蒙皮中较大的传感器开口前移或后移地布置。
传感器开口3包括形成传感器开口3的周壁3.1。周壁3.1的内周面适配于传感器2的壳体2.2的外轮廓，使得传感器2可以沿车辆纵向离开使用位置。
传感器2的可移动性以及因此传感器2在其使用位置上的保持通过被设计为铰接运动学机构的传感器引导件6实现。该铰接运动学机构6包括具有至少两个连杆的杆部件6.1，该连杆使传感器2在与起作用的传感表面2.1相对的端部处与第一结构元件7连接，从而随着传感器2从对应于根据图1和图2的图示的使用位置中移出，杆部件6.1可以相对于被设计为安装支承件或锁支座的第一结构元件7摆动，该第一结构元件在车辆竖直方向(z方向)上位于传感器2的下方并被设计为保险杠横梁。
此外，根据图1和图2的系统1包括构造为弹簧元件的复位元件4，该复位元件一方面连接至第一结构元件7，另一方面连接至杆部件6.1的连杆或传感器2的壳体2.2。因此，当传感器2从其使用位置朝向车辆内部方向(x方向)移动的情况下杆部件6.1相应摆动时，弹性元件产生复位力。
在设计为保险杠横梁的第一结构元件7与车辆外蒙皮10.1之间布置有行人保护变形元件8。
根据图1和图2的传感器2的使用位置由从传感器后侧2.20到第二结构元件9的间距a给出，并且由间隔单元5决定，该间隔单元根据图1设计为拉片5.1，根据图2设计为具有锁定元件5.20的拉杆5.2。第二结构元件9相对于第一结构元件7朝向车辆内部的方向偏置，使得在低速范围中的弱碰撞的情况下第二结构元件9不会变形。
根据图1，拉片5.1将传感器2的后侧2.20与车辆的第二结构元件9连接。在根据图1的传感器2的使用位置中，拉片5.1被加载并且具有长度L，该长度决定了传感器2的后侧2.20与车辆的第二结构元件9之间的间距a。借助于埋入拉片5.1中的调节元件5.3，可以在车辆制造商的工厂中交付车辆之前或在车辆维护期间调节拉片5.1的长度L。
在车辆与其他车辆、人或物体发生弱碰撞的情况下，朝向车辆内部的方向、即在车辆纵向方向上反向于x方向，力F1直接作用在传感器2的起作用的传感表面2.1上，或者力F2在传感器开口3的区域中作用于车辆外蒙皮10.1。弱碰撞是指低速范围内的碰撞，例如，车速低于5km/h。
通过力F1或F2直接地或经由行人保护变形元件8和第一结构元件7使传感器2从其根据图3的使用位置朝向车辆内部的方向移动，其中，在产生碰撞力F2的情况下，第一结构元件7持久地变形。然而，拉片5.1固定在第二结构元件9上，该第二结构元件9的特性是，在低速范围内的这种弱碰撞的情况下，第二结构元件9保持不变形。
借助于被设计为铰接运动学机构的传感器引导件6，实现了传感器2从其使用位置朝向车辆内部方向的运动。由于车辆外蒙皮10.1的弹性特性，使得车辆外蒙皮在由力F1或F2造成的负载结束后恢复其原始形状。通过作用在传感器2或传感器引导件6上的复位元件4使传感器2再朝向使用位置的方向回移，直到拉片5.1被加载，从而使传感器2以表征传感器的使用位置的间距a与车辆的未变形的第二结构元件9间隔开。因此，传感器2已经回到其原始位置、即使用位置并且在碰撞之后再次能够提供功能性。
为了即使在第一结构元件7朝向车辆内部的方向变形的情况下也能够通过构造为铰接运动学机构的传感器引导件6使传感器2从其碰撞位置摆动回使用位置，铰接运动学机构设计为，使得传感器2可以相对于第一结构元件7既能朝向车辆的前侧方向摆动、又能向车辆的后侧方向摆动。另外，在传感器开口3的周壁3.1与传感器壳体2.2的外轮廓之间设置足够的间距，使得当传感器2相对于第一结构元件7摆动时，在车辆竖直方向(z方向)上的补偿运动也能够进行。
传感器2的可能的返回行程由拉片5.1的长度L规定，并且因此与可能轻微变形的并设计为保险杠横梁的第一结构元件7的位置无关。
根据图2的间隔单元5代替根据图1的拉片而被设计成具有在车辆的纵向方向上延伸的拉杆5.2，该拉杆的前端部紧固在传感器2的后侧2.20，并且在相对的端部上形成有锁定元件5.20。拉杆5.2穿过例如车辆的第二结构元件9的布置在承载壁中的开口9.1，其中突起式设计的锁定元件5.20牢固接合在开口9.1的边界上，并且因此决定传感器2的后侧2.20与第二结构元件之间的间距a。根据图2，突起式的锁定元件5.20不是直接贴靠在第二结构元件上，而是贴靠在调节元件5.3上，该调节元件5.3也可以附加地被设置并且用于，在车辆制造商的工厂中交付车辆之前或在车辆维护期间调节在传感器2的后侧2.20与车辆的第二结构元件9之间的、限定传感器2的使用位置的间距a。
在车辆与其他车辆、人或物体发生朝向车辆内部方向的弱碰撞的情况下，即在车辆纵向方向上反向于x方向发生弱碰撞的情况下，力F1直接作用在传感器2的起作用的传感表面2.1上，或者力F2施加在传感器开口3的车辆外蒙皮10.1上。弱碰撞是指低速范围内的碰撞，例如，车速低于5km/h时。
力F1或F2直接或通过行人保护变形元件8和第一结构元件7使传感器2从其根据图2的使用位置向车辆内部的方向移动，在产生碰撞力F2的情况下，第一结构元件7持久变形。然而，第二结构元件9具有用于使得拉杆5.2穿过的开口9.1，该第二结构元件9具有这样的特性，即，在低速范围内的发生这种弱碰撞时，第二结构元件9保持不变形。
借助于实施为铰接运动学机构6的传感器引导件，实现了传感器2从其使用位置向车辆内部方向的运动，其中拉杆5.2随着传感器2朝向车辆内部方向的运动而通过开口9.1也朝向车辆内部的方向移动。由于车辆的外蒙皮10.1的弹性特性，车辆外蒙皮在力F1或F2所引起的负载终止后恢复其原始形状。通过作用在传感器2或铰接运动学机构6上的复位元件4使传感器2朝使用位置的方向返回，直到突起式锁定元件5.20从后方接合在开口9.1的边缘或调节元件5.3上，从而使传感器2以表征其使用位置的间距a与车辆的未变形的第二结构元件9间隔开。为了传感器2具有其原始位置，就是说，返回使用位置并在碰撞后可以再次使用。在拉杆5.2的突起式锁定元件5.20与车辆的未变形的第二结构元件9之间以形状配合的方式限制复位行程，因此与可能略微变形的并设计为保险杠横梁的第一结构元件7的位置无关。
为了即使在第一结构元件7朝向车辆内部的方向变形的情况下也能够通过构造为铰接运动学机构的传感器引导件6使传感器2从其碰撞位置摆动回到使用位置，铰接运动学机构设计为，使得传感器2相对于第一结构元件7既可以朝向车辆的前侧方向摆动、也可以朝向车辆后侧方向摆动。另外，在传感器开口3的周壁3.1与传感器壳体2.2的外轮廓之间设置足够的间距，使得当传感器2相对于第一结构元件7摆动时，在车辆竖直方向(z方向)上的补偿运动也能够进行。
根据图1和图2，设计成铰接运动学机构的传感器引导件6也可以设计成，杆部件6.1与传感器2的连接是刚性的，并且以铰接方式仅连接到结构元件7上。在这种情况下，车辆的结构元件7上的杆部件6.1的两个现有的旋转轴线将被组合成一个旋转轴线，使得传感器2和杆部件6.1的整个组合件仅绕该一个旋转轴线摆动。因此，与根据图1和图2的实施方式不同，当传感器从使用位置移出时，传感器2不执行平移运动而是执行转动运动。
附图标记列表：
1 系统
2 传感器
2.1 传感器2的传感表面
2.2 传感器2的壳体
2.20 传感器2的后侧
3 传感器开口
3.1 传感器开口3的周壁
4 复位元件
5 间隔单元
5.1 拉片
5.2 拉杆
5.20 锁定元件
5.3 调节元件
6 传感器引导件
6.1 杆部件
7 第一结构元件
8 行人保护变形元件
9 第二结构元件
10 车辆的外部构件
10.1 车辆外蒙皮

Claims (9)

1.一种在车辆外部构件(10)旁或车辆外部构件后的传感器(2)系统(1)，所述传感器具有传感表面(2.1)，所述系统包括：
-传感器引导件(6)，通过该传感器引导件使传感器(2)以能沿车辆纵向方向(x方向)摆动运动的方式与车辆的第一结构元件(7)连接并被保持在使用位置，-间隔单元(5)，该间隔单元决定了在使用位置中传感器(2)距第二结构元件(9)的最大间距(a)，使传感器(2)从朝向车辆内部空间的方向移动的位置沿车辆纵向方向(x方向)返回使用位置的运动被限制在距第二结构元件(9)的该最大间距(a)处，该第二结构元件相对于第一结构元件(7)朝向车辆内部空间的方向偏置，
-复位元件(4)，该复位元件被设计成，使由于在低速范围内的碰撞产生的外力作用(F1、F2)而向后移动的传感器(2)移回使用位置，该复位元件是弹簧。
2.根据权利要求1所述的系统(1)，其特征在于，间隔单元(5)设计为拉片(5.1)，通过该拉片将传感器(2)与车辆的第二结构元件(9)连接为，使得拉片(5.1)的长度(L)决定传感器(2)的使用位置。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
-间隔单元(5)被设计成拉杆(5.2)，该拉杆在传感器(2)与第二结构元件(9)之间建立间距可变的连接，
-拉杆(5.2)具有锁定元件(5.20)，该锁定元件被设计成在传感器(2)的使用位置中与第二结构元件(9)或与传感器(2)建立间距固定的连接。
4.根据权利要求3所述的系统(1)，其特征在于，
-拉杆(5.2)的一个端部与传感器(2)连接，
-拉杆(5.2)的另外的端部借助于锁定元件(5.20)与第二结构元件(9)连接为，使得在传感器(2)的使用位置中将锁定元件(5.20)与第二结构元件(9)锁定。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统(1)，其特征在于，间隔单元(5)具有调节元件(5.3)，该调节元件用于调节在使用位置中的传感器(2)与第二结构元件(9)之间的间距。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的系统(1)，其特征在于，
-传感器引导件(6)设计为铰接运动学机构，
-传感器(2)通过铰接运动学机构的杆部件(6.1)与车辆的第一结构元件(7)连接，杆部件(6.1)能随着传感器(2)从使用位置移出而摆动，
-复位元件(4)作为产生复位力的元件一方面连接在第一结构元件(7)上，另一方面连接在杆部件(6.1)或传感器(2)上，其中，随着传感器(2)从使用位置移出能借助于复位元件(4)产生使传感器(2)返回使用位置的复位力。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的系统(1)，其特征在于，第一结构元件(7)设计为保险杠横梁。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，第二结构元件(9)设计为安装支承件。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，第二结构元件(9)设计为锁支座。
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