DE102022002672A1 - Aperture for an environment sensor positioned on the roof of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Blende für einen auf dem Dach eines Fahrzeuges positionierten Umfeldsensor, wobei die Blende (7) den Umfeldsensor (5) abdeckt und der Umfeldsensor (5) im Bereich einer Blendenvorderkante (11) angeordnet ist, die beabstandet zu dem Dach (3) des Fahrzeuges (1) ausgebildet ist und ein sich an die Blendenvorderkante (11) anschließender Blendenkörper (13) entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeuges (1) zum Dach (3) hin abfällt. Bei einer Blende, welche eine aerodynamisch optimierte Geometrie aufweist, weist eine Oberseite des Blendenkörpers (13) eine deutliche Überwölbung (17) auf.The invention relates to a cover for a surroundings sensor positioned on the roof of a vehicle, the cover (7) covering the surroundings sensor (5) and the surroundings sensor (5) being arranged in the area of a front edge (11) of the cover, which is at a distance from the roof (3rd ) of the vehicle (1) and a screen body (13) adjoining the front edge (11) of the screen falls away towards the roof (3) counter to the direction of travel of the vehicle (1). In the case of a screen which has an aerodynamically optimized geometry, the upper side of the screen body (13) has a clear arching (17).

Description

Die Erfindung betrifft eine Blende für einen auf dem Dach eines Fahrzeuges positionierten Umfeldsensor, wobei die Blende den Umfeldsensor abdeckt und der Umfeldsensor im Bereich einer Blendenvorderkante angeordnet ist, die beabstandet zu dem Dach des Fahrzeuges ausgebildet ist und ein sich an die Blendenvorderkante anschließender Blendenkörper entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeuges zum Dach hin abfällt.The invention relates to a cover for a surroundings sensor positioned on the roof of a vehicle, the cover covering the surroundings sensor and the surroundings sensor being arranged in the area of a front edge of the cover, which is formed at a distance from the roof of the vehicle and a cover body adjoining the front edge of the cover opposite to the direction of travel of the vehicle towards the roof.

Die US 2016/0236725 A1 offenbart eine Regulierungsstruktur für einen Abriss einer Luftströmung entlang eines Fahrzeugdaches. Dabei ist auf dem Fahrzeugdach ein Umfeldsensor zur Detektion der Fahrzeugumgebung positioniert. Die Regulierungsstruktur ist auf dem Fahrzeugdach vor dem Umfeldsensor so geneigt positioniert, dass die Luftströmung durch die Regulierungsstruktur über den Umfeldsensor hinweg geführt wird.the US 2016/0236725 A1 discloses a regulation structure for airflow stall along a vehicle roof. An environment sensor for detecting the vehicle environment is positioned on the vehicle roof. The regulation structure is positioned on the vehicle roof in front of the environment sensor at an angle such that the air flow is guided through the regulation structure over the environment sensor.

Aus der US 2021/0354636 A1 ist eine Einbaustruktur für einen Senor bekannt, welcher auf einem Fahrzeugdach angeordnet ist. Die Einbaustruktur ist über eine Halterung an dem Dach befestigt, welche Schwingungen des Fahrzeuges ausgleicht. Die Einbaustruktur des Sensors weist eine annähernd rechteckig ausgebildete Abdeckung mit einem Sensorfrontflächenabschnitt auf, der sich zu einem Außenumfang des Daches öffnet, wobei die Einbaustruktur in der entgegengesetzten Richtung stark abfällt. Diese Gestaltung führt zu einem großen Strömungsablösegebiet der über das Fahrzeugdach hinweg geführten Luftströmung.From the U.S. 2021/0354636 A1 a mounting structure for a sensor arranged on a vehicle roof is known. The built-in structure is attached to the roof via a bracket, which compensates for vehicle vibrations. The mounting structure of the sensor has an approximately rectangular-shaped cover with a sensor front surface portion opening to an outer periphery of the roof, and the mounting structure steeply sloping in the opposite direction. This design leads to a large flow separation area of the air flow guided away over the vehicle roof.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Blende für ein auf dem Dach eines Fahrzeuges positionierten Umfeldsensor anzugeben, welche eine aerodynamisch optimierte Geometrie aufweist.The object of the invention is to specify a cover for a surroundings sensor positioned on the roof of a vehicle, which has an aerodynamically optimized geometry.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject matter of the dependent claims. Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention which are illustrated in the figures.

Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved with the subject matter of patent claim 1.

Bei der eingangs erläuterten Blende für einen auf dem Dach eines Fahrzeuges positionierten Umfeldsensor, wobei die Blende den Umfeldsensor abdeckt und der Umfeldsensor im Bereich einer Blendenvorderkante angeordnet ist, die beabstandet zu dem Dach des Fahrzeuges ausgebildet ist und ein sich an die Blendenvorderkante anschließender Blendenkörper entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeuges zum Dach hin abfällt, weist eine Oberseite des Blendenkörpers eine deutliche Überwölbung auf. Durch diese Überwölbung wird eine globale Strömungsablösung an der Blendenvorderkante über das gesamte Dach verhindert.In the case of the panel explained at the outset for a surroundings sensor positioned on the roof of a vehicle, the panel covering the surroundings sensor and the surroundings sensor being arranged in the area of a front edge of the panel, which is formed at a distance from the roof of the vehicle and a panel body adjoining the front edge of the panel opposite to the If the direction of travel of the vehicle falls towards the roof, a top side of the visor body has a clear arching. This arching prevents global flow separation at the front edge of the screen over the entire roof.

Vorteilhafterweise ist die sich zur Fahrzeugbreite erstreckende Blendenvorderkante mit einem großen Radius gebogen. Dadurch wird die Unterdrückung der globalen Strömungsablösung zusätzlich unterstützt.Advantageously, the front edge of the panel, which extends toward the width of the vehicle, is curved with a large radius. This additionally supports the suppression of global flow separation.

In einer Ausgestaltung steigt die Oberseite des Blendenkörpers nach hinten linear an und endet stumpf. Diese Gestaltung resultiert in einem kleinen Ablösegebiet, das einen deutlich kleineren Einfluss auf den Luftwiderstand des Fahrzeuges hat.In one embodiment, the upper side of the visor body rises linearly to the rear and ends bluntly. This design results in a small separation area, which has a significantly smaller impact on the vehicle's drag.

In einer Alternative steigt die Oberseite des Blendenkörpers nach hinten linear an und läuft nach hinten sanft auf dem Dach aus. Ein solches komplettes Auslaufen des Blendenkörpers verbessert die Aerodynamik der Blende entscheidend. Dies stellt die aerodynamisch effizienteste Variante dar, da eine Strömungsablösung am Ende des Blendenkörpers (bei adäquater Gestaltung) komplett verhindert werden kann.In an alternative, the top of the visor body rises linearly to the rear and tapers off gently to the rear on the roof. Such a complete phasing out of the visor body significantly improves the aerodynamics of the visor. This represents the most aerodynamically efficient variant, since flow separation at the end of the visor body (with an adequate design) can be completely prevented.

Bei allen beschriebenen Ausgestaltungen des Blendenkörpers werden akustische Anregungen durch die Dachfläche und somit auch die Aeroakustik des Fahrzeuges reduziert, wodurch der Komfort für die Fahrzeuginsassen verbessert wird.In all the configurations of the visor body described, acoustic excitations through the roof surface and thus also the aeroacoustics of the vehicle are reduced, as a result of which the comfort for the vehicle occupants is improved.

In einer Variante ist der höchste Punkt der Überwölbung der Oberseite des Blendenkörpers annähernd im vorderen Drittel bis zur Mitte des Blendenkörpers ausgebildet. Dies erlaubt ein früheres Abfallen der Oberseite des Blendenkörpers in Richtung Dach. Dadurch resultiert im Falle des stumpfen Abfalls ein kleineres lokales Strömungsablösegebiet mit den erläuterten Vorteilen hinsichtlich des Luftwiderstandes des Fahrzeuges.In one variant, the highest point of the arching of the upper side of the visor body is formed approximately in the front third up to the middle of the visor body. This allows the top of the visor body to drop towards the roof earlier. In the case of a blunt drop, this results in a smaller local flow separation area with the explained advantages in terms of the vehicle's air resistance.

In einer Ausführungsform erstreckt sich die Sensorfrontfläche des Umfeldsensors in einer Ebene mit einer Frontfläche der Blende. Dies verhindert eine Vertiefung des Umfeldsensors in der Blende und verbessert die Aerodynamik noch weiter.In one embodiment, the sensor front surface of the surroundings sensor extends in one plane with a front surface of the panel. This prevents the environment sensor from being recessed in the panel and further improves the aerodynamics.

In einer weiteren Ausgestaltung sind der Umfeldsensor und die Blende so auf dem Dach positioniert, dass der höchste Punkt der Blende unterhalb des höchsten Punktes des Daches liegt. Dadurch wird die aerodynamisch relevante Frontfläche des Fahrzeuges unverändert beibehalten.In a further refinement, the environment sensor and the screen are positioned on the roof in such a way that the highest point of the screen is below the highest point of the roof. As a result, the aerodynamically relevant front surface of the vehicle remains unchanged.

In einer weiteren Variante ist der Umfeldsensor als Lidarsensor ausgebildet Die Effizienz eines mit einem solchen Fahrzeug ausgestatteten Lidarsensors kann mit den beschriebenen aerodynamischen Optimierungen nahezu (bei Ausgestaltung der Blende mit stumpfem Ende) bzw. komplett (bei Ausgestaltung der Blende mit sanftem Auslauf) erhalten werden. Er eignet sich insbesondere für den Einsatz in teilautonom oder autonom fahrenden Fahrzeugen.In a further variant, the environment sensor is designed as a lidar sensor With the aerodynamic optimizations described, the lidar sensor equipped with such a vehicle can be obtained almost (if the screen is configured with a blunt end) or completely (if the screen is configured with a gentle outlet). It is particularly suitable for use in semi-autonomous or autonomous vehicles.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details result from the following description, in which at least one exemplary embodiment is described in detail-if necessary with reference to the drawing. Described and/or illustrated features can form the subject of the invention on their own or in any meaningful combination, possibly also independently of the claims, and in particular can also be the subject of one or more separate applications. Identical, similar and/or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.

Es zeigen:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Blende,
  • 2 eine erste Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Blende,
  • 3 eine weitere Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Blende.
Show it:
  • 1 an embodiment of a vehicle with the panel according to the invention,
  • 2 a first schematic diagram of the aperture according to the invention,
  • 3 another schematic diagram of the screen according to the invention.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Blende dargestellt. Das autonom oder teilautonom fahrende Fahrzeug 1 weist auf seinem Dach 3 einen Lidarsensor 5 auf, welcher das Umfeld des Fahrzeuges 1 scannt. Die Signale des Lidarsensors 5 dienen zur Bereitstellung von Fahrzeugassistenzfunktionen, die ein Fahren des Fahrzeuges 1 ohne ein manuelles Eingreifen eines Fahrzeuginsassen möglich macht.In 1 is an embodiment of a vehicle shown with the panel according to the invention. The autonomously or semi-autonomously driving vehicle 1 has a lidar sensor 5 on its roof 3 which scans the surroundings of the vehicle 1 . The signals from the lidar sensor 5 are used to provide vehicle assistance functions that make it possible to drive the vehicle 1 without manual intervention by a vehicle occupant.

Der Lidarsensor 5 ist mit einer Blende 7 abgedeckt, welche eine Sensorfrontfläche 9 in Fahrtrichtung des Fahrzeuges 1 aufweist. Die Sensorfrontfläche 9 wird von einer Blendenvorderkante 11 überragt, welche eine teilweise abgerundete Form aufweist, die mit einem großen Radius gestaltet ist. Die Blendenvorderkante 11 ist so weit von der Oberfläche des Daches 3 entfernt, dass der höchste Punkt der Blende 7 von vorne blickend unterhalb des höchsten Punktes des Daches 3 liegt. Unter aerodynamischen Gesichtspunkten sollte die Blendenvorderkante 11 so weit von der Oberfläche des Daches 3 entfernt sein, dass der Sensor selbst unterhalb der Blende unterzubringen ist, wobei die aerodynamisch relevante Frontfläche des Fahrzeugs, d.h. die projizierte Fläche in Strömungsrichtung von vorne blickend, nicht vergrößert wird.The lidar sensor 5 is covered with a panel 7 which has a sensor front surface 9 in the direction of travel of the vehicle 1 . The front face 9 of the sensor is surmounted by a front edge 11 of an aperture, which has a partially rounded shape designed with a large radius. The front edge 11 of the screen is so far removed from the surface of the roof 3 that the highest point of the screen 7 is below the highest point of the roof 3 when viewed from the front. From an aerodynamic point of view, the panel leading edge 11 should be far enough away from the surface of the roof 3 that the sensor itself can be accommodated below the panel, whereby the aerodynamically relevant front surface of the vehicle, i.e. the projected area in the flow direction looking from the front, is not increased.

An die Blendenvorderkante 11 schließt sich ein Blendenkörper 13 an, welcher sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und zum Ende des Daches 3 sanft ausläuft. In der Mitte seiner Oberfläche weist der Blendenkörper 13 eine Überwölbung 17 auf.The front edge 11 of the visor is adjoined by a visor body 13 which extends in the longitudinal direction of the vehicle and tapers gently towards the end of the roof 3 . The visor body 13 has a bulge 17 in the middle of its surface.

In 2 ist eine erste Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Blende 7 gezeigt, bei welcher der Blendenkörper 13 komplett sanft zum Ende des Daches 3 ausläuft. Dadurch werden Ablösegebiete der über das Dach 3 hinwegströmenden Luftströmung 15 ganz vermieden. Je kleiner der von dem Blendenkörper 13 und der Oberfläche des Daches 3 eingeschlossene Winkel W1 gewählt ist, umso sanfter erfolgt das Auslaufen des Blendenkörpers. Der Winkel W1 kann bevorzugt zwischen 5 ° und 15° liegen. Dies stellt die aerodynamisch am besten optimierte Variante der Blende 7 dar.In 2 a first schematic diagram of the panel 7 according to the invention is shown, in which the panel body 13 tapers completely gently to the end of the roof 3 . As a result, areas of detachment of the air flow 15 flowing over the roof 3 are completely avoided. The smaller the angle W1 enclosed by the visor body 13 and the surface of the roof 3 is selected, the smoother the fascia body runs out. The angle W1 can preferably be between 5° and 15°. This represents the aerodynamically best optimized version of the aperture 7.

Eine weitere Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Blende 7 ist in 3 dargestellt. In dieser Ausführung fällt der hintere Abschnitt des Blendenkörper 13 steil zum Dach 3 ab.A further schematic diagram of the screen 7 according to the invention is shown in 3 shown. In this embodiment, the rear section of the visor body 13 drops steeply towards the roof 3.

Auf Grund der mittig an der äußeren Oberfläche des Blendenkörpers 13 ausgebildeten Überwölbung 17 wird sichergestellt, dass sich nur ein kleines lokales Ablösegebiet 19 der Luftströmung 15 bildet, das hinter dem Blendenkörper 13 abfällt und nur einen geringen Einfluss auf die Effizienz und Reichweite eines mit dem Lidarsensor 5 ausgestatteten Fahrzeuges hat. In diesem Fall bildet der Blendenkörper 13 mit der Oberfläche des Daches 3 einen Winkel W2 von annähernd 90°. Der Winkel W2 kann in Realität auch größer ausfallen, in dem die Blendengeometrie ausgehend vom hintersten, obersten Punkt schräg nach vorne zum Dach 3 hin verläuft.Due to the bulge 17 formed in the middle of the outer surface of the visor body 13, it is ensured that only a small local separation area 19 of the air flow 15 forms, which falls behind the visor body 13 and only has a small influence on the efficiency and range of a with the lidar sensor 5 equipped vehicle. In this case, the visor body 13 forms an angle W2 of approximately 90° with the surface of the roof 3 . In reality, the angle W2 can also turn out to be larger, in that the panel geometry runs obliquely forwards towards the roof 3, starting from the rearmost, uppermost point.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 2016/0236725 A1 [0002]US 2016/0236725 A1 [0002]
  • US 2021/0354636 A1 [0003]US 2021/0354636 A1 [0003]

Claims (8)

Blende für einen auf dem Dach eines Fahrzeuges positionierten Umfeldsensor, wobei die Blende (7) den Umfeldsensor (5) abdeckt und der Umfeldsensor (5) im Bereich einer Blendenvorderkante (11) angeordnet ist, die beabstandet zu dem Dach (3) des Fahrzeuges (1) ausgebildet ist und ein sich an die Blendenvorderkante (11) anschließender Blendenkörper (13) entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeuges (1) zum Dach (3) hin abfällt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberseite des Blendenkörpers (13) eine deutliche Überwölbung (17) aufweist.Screen for an environment sensor positioned on the roof of a vehicle, the screen (7) covering the environment sensor (5) and the environment sensor (5) being arranged in the area of a front edge (11) of the screen, which is at a distance from the roof (3) of the vehicle ( 1) and a visor body (13) adjoining the front edge (11) of the visor, counter to the direction of travel of the vehicle (1) towards the roof (3), characterized in that an upper side of the visor body (13) has a clear arching (17th ) having. Blende nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich zur Fahrzeugbreite erstreckende Blendenvorderkante (11) mit einem großen Radius gebogen ist.Fade down claim 1 , characterized in that the panel front edge (11) extending towards the vehicle width is bent with a large radius. Blende nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite des Blendenkörpers (13) nach hinten linear ansteigt und stumpf endet.Fade down claim 1 or 2 , characterized in that the top of the visor body (13) rises linearly to the rear and ends bluntly. Blende nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite des Blendenkörpers (13) nach hinten linear ansteigt und nach hinten sanft auf dem Dach ausläuft.Fade down claim 1 or 2 , characterized in that the top of the visor body (13) rises linearly to the rear and ends gently on the roof to the rear. Blende nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der höchste Punkt der Überwölbung der Oberseite des Blendenkörpers (13) annähernd im vorderen Drittel bis zur Mitte des Blendenkörpers (13) ausgebildet ist.Screen according to at least one of the preceding claims, characterized in that the highest point of the arching of the upper side of the screen body (13) is formed approximately in the front third to the middle of the screen body (13). Blende nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sensorfrontfläche des Umfeldsensors (5) in einer Ebene mit einer Frontfläche der Blende (7) erstreckt.Screen according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor front surface of the surroundings sensor (5) extends in one plane with a front surface of the screen (7). Blende nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfeldsensor (5) und die Blende (7) so auf dem Dach (3) positioniert sind, dass der höchste Punkt der Blende (7) unterhalb des höchsten Punktes des Daches (3) liegt.Screen according to at least one of the preceding claims, characterized in that the surroundings sensor (5) and the screen (7) are positioned on the roof (3) in such a way that the highest point of the screen (7) is below the highest point of the roof (3 ) lies. Blende nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfeldsensor als Lidarsensor (5) ausgebildet ist.Screen according to at least one of the preceding claims, characterized in that the surroundings sensor is designed as a lidar sensor (5).
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