DE102023002488A1

DE102023002488A1 - Fastening device for fastening a lidar sensor in a vehicle, lidar system and vehicle

Info

Publication number: DE102023002488A1
Application number: DE102023002488.0A
Authority: DE
Inventors: Frank Amrhein; Axel Schmidt; Nikith Coelho; Kai Wäller; Amit Pratap; Jens Biermann
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-06-20
Filing date: 2023-06-20
Publication date: 2023-08-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung (1) zur Befestigung eines Lidarsensors (2) in einem Fahrzeug (3).Erfindungsgemäß weist die Befestigungsvorrichtung (1) einen Halterahmen (8) für den Lidarsensor (2) auf, der vier Ösen (9) aufweist, die jeweils auf einer Oberseite an mindestens zwei Stellen Winkelelemente (10) aufweisen, wobei in die jeweilige Öse (9) ein Halteelement (11) eingeschoben ist, das aus einer Schraubenaufnahme (12) aus Metall und einem durch Vulkanisation mit der Schraubenaufnahme (12) verbundenen Dämpfungselement (13) aus Naturkautschuk besteht, wobei das Dämpfungselement (13) zwei Flügel (14) aufweist, die jeweils in Form eines rechtwinkligen Dreiecks ausgebildet sind und nach dem Einschieben des Halteelements (11) in die Öse (9) in das jeweilige Winkelelement (10) der Öse (9) eingreifen.Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Lidarsystem (4) und ein Fahrzeug (3).The invention relates to a fastening device (1) for fastening a lidar sensor (2) in a vehicle (3). According to the invention, the fastening device (1) has a holding frame (8) for the lidar sensor (2), which has four eyelets (9), each of which has angle elements (10) in at least two places on an upper side, with a retaining element (11) being pushed into the respective eyelet (9), which consists of a screw socket (12) made of metal and a screw socket (12) formed by vulcanization connected damping element (13) consists of natural rubber, wherein the damping element (13) has two wings (14), which are each designed in the shape of a right-angled triangle and after the insertion of the retaining element (11) into the eyelet (9) in the respective angle element (10) of the eyelet (9). The invention also relates to a lidar system (4) and a vehicle (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Lidarsensors in einem Fahrzeug, ein Lidarsystem und ein Fahrzeug.The invention relates to a fastening device for fastening a lidar sensor in a vehicle, a lidar system and a vehicle.

Aus dem Stand der Technik sind Schwingungsdämpfer bekannt, die aus einem Gewindekern und einem Gummiüberzug bestehen.Vibration dampers are known from the prior art, which consist of a threaded core and a rubber coating.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Lidarsensors in einem Fahrzeug, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Lidarsystem und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Fahrzeug anzugeben.The invention is based on the object of specifying a fastening device for fastening a lidar sensor in a vehicle that is improved compared to the prior art, a lidar system that is improved compared to the prior art, and a vehicle that is improved compared to the prior art.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Lidarsensors in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Lidarsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 5 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 6.The object is achieved according to the invention by a fastening device for fastening a lidar sensor in a vehicle having the features of claim 1, a lidar system having the features of claim 5 and a vehicle having the features of claim 6.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Lidarsensors in einem Fahrzeug weist erfindungsgemäß einen Halterahmen für den Lidarsensor auf. Dieser Halterahmen weist vier Ösen auf, die jeweils auf einer Oberseite an mindestens zwei Stellen Winkelelemente aufweisen. In die jeweilige Öse ist ein Halteelement eingeschoben, das aus einer Schraubenaufnahme aus Metall und einem durch Vulkanisation mit der Schraubenaufnahme verbundenen Dämpfungselement aus Naturkautschuk besteht, wobei das Dämpfungselement zwei Flügel aufweist, die jeweils in Form eines rechtwinkligen Dreiecks ausgebildet sind und nach dem Einschieben des Halteelements in die Öse in das jeweilige Winkelelement der Öse eingreifen.According to the invention, a fastening device for fastening a lidar sensor in a vehicle has a holding frame for the lidar sensor. This holding frame has four eyelets, each of which has angle elements in at least two places on a top side. A retaining element is pushed into the respective eyelet, which consists of a screw receptacle made of metal and a damping element made of natural rubber connected to the screw receptacle by vulcanization, the damping element having two wings, each of which is designed in the shape of a right-angled triangle and after the retaining element has been inserted engage in the eyelet in the respective angle element of the eyelet.

Ein erfindungsgemäßes Lidarsystem weist den Lidarsensor und die Befestigungsvorrichtung auf.A lidar system according to the invention has the lidar sensor and the fastening device.

Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist dieses Lidarsystem auf.A vehicle according to the invention has this lidar system.

Ein Einbau des Lidarsensors in das Fahrzeug erfolgt insbesondere durch ein Einschieben des Lidarsystems in eine Ausbuchtung eines Dachträgers eines Fahrzeugdachs des Fahrzeugs und ein anschließendes Verschrauben. Das Innere der Ausbuchtung ist nach dem Einschieben des Lidarsystems aufgrund bereits vormontierter Dachteile des Fahrzeugdachs nicht mehr zugänglich, so dass Schrauben, mittels welchen das Lidarsystem am Fahrzeug, insbesondere am Dachträger, befestigt wird, nicht von Muttern gehalten werden können. Eine Übertragung eines Anzugdrehmoments zum Verschrauben muss daher auf anderem Wege erfolgen. Dieses Problem wird durch die erfindungsgemäße Lösung gelöst.The lidar sensor is installed in the vehicle in particular by sliding the lidar system into a bulge in a roof rack of a vehicle roof of the vehicle and then screwing it on. The interior of the bulge is no longer accessible after the lidar system has been pushed in due to pre-assembled roof parts of the vehicle roof, so that screws by means of which the lidar system is fastened to the vehicle, in particular to the roof rack, cannot be held by nuts. A tightening torque for screwing must therefore be transmitted in a different way. This problem is solved by the solution according to the invention.

Zudem wird es durch die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht, eine Übertragung von Geräuschschwingungen, die bei einem Betrieb des Lidarsensors entstehen, auf eine Trägerstruktur des Fahrzeugdachs trotz der oben beschriebenen Beschränkungen zu verhindern. Beim Betrieb des Lidarsensors treten aufgrund einer rotierenden Spiegelwalze und verbauter Lüfter Geräusche in einem hörbaren Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 150 Hz auf. Der Einbauort des Lidarsensors befindet sich insbesondere unter dem Fahrzeugdach auf Höhe von Sonnenblenden, so dass ein Fahrer und Passagiere des Fahrzeugs diese Geräusche ohne die erfindungsgemäße Lösung als störend wahrnehmen würden. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird dies vermieden.In addition, the solution according to the invention makes it possible to prevent noise vibrations, which arise during operation of the lidar sensor, from being transmitted to a carrier structure of the vehicle roof, despite the restrictions described above. When operating the lidar sensor, noises occur in an audible frequency range between 50 Hz and 150 Hz due to a rotating mirror cylinder and built-in fan. The installation location of the lidar sensor is in particular under the vehicle roof at the height of the sun visors, so that a driver and passengers of the vehicle would perceive these noises as annoying without the solution according to the invention. This is avoided by the solution according to the invention.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist der Halterahmen für den Lidarsensor, wie oben beschrieben mit den vier Ösen ausgestattet, die auf der dem Fahrzeugdach zugwandten Oberseite an mindestens zwei Stellen die Winkelelemente aufweisen. Durch die jeweilige Öse wird das jeweilige Halteelement geschoben, das aus der Schraubenaufnahme aus Metall und dem Dämpfungselement aus Naturkautschuk besteht. Wie oben beschrieben, ist das Dämpfungselement durch Vulkanisation mit der Schraubenaufnahme verbunden. Dies sorgt für eine so große Rotationsfestigkeit, dass die Schraube mit dem angestrebten, insbesondere vorgegebenen, Anzugdrehmoment festgezogen werden kann, ohne dass sich die Schraubenaufnahme und das Dämpfungselement voneinander lösen.In the solution according to the invention, the holding frame for the lidar sensor, as described above, is equipped with the four eyelets, which have the angle elements in at least two places on the top side facing the vehicle roof. The respective retaining element, which consists of the screw mount made of metal and the damping element made of natural rubber, is pushed through the respective eyelet. As described above, the damping element is connected to the screw mount by vulcanization. This ensures such a high level of rotational strength that the screw can be tightened with the desired, in particular predetermined, tightening torque without the screw receptacle and the damping element becoming detached from one another.

Wie oben beschrieben, weist das jeweilige Dämpfungselement die zwei Flügel in Form rechtwinkliger Dreiecke auf. Diese greifen in die Winkelelemente der jeweiligen Öse, nachdem das Halteelement durchgeschoben wurde. Durch diese Lösung wird insbesondere sichergestellt, dass alle möglichen Kontaktflächen zwischen dem Halterahmen und dem Dachträger durch das jeweilige Dämpfungselement voneinander getrennt sind, und gleichzeitig die gewünschte Rotationsfestigkeit des jeweiligen Halteelements gegeben ist.As described above, each cushioning member has the two wings in the shape of right triangles. These engage in the angle elements of the respective eyelet after the holding element has been pushed through. This solution ensures in particular that all possible contact surfaces between the holding frame and the roof rack are separated from one another by the respective damping element, and at the same time the desired rotational strength of the respective holding element is given.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass ein kegelförmiger Teil des jeweiligen Dämpfungselementes Rillen aufweist, die derart ausgebildet sind, dass der kegelförmige Teil zusammendrückbar und dadurch durch die Öse hindurchschiebbar ist.In particular, it is provided that a conical part of the respective damping element has grooves which are designed in such a way that the conical part can be compressed and thereby pushed through the eyelet.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass ein Schaft des jeweiligen Dämpfungselementes Rippen zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen der Öse aufweist, die derart zusammendrückbar sind, dass eine Innenseite der Öse über einen gesamten Umfang gleichmäßig von der Schraubenaufnahme getrennt ist. Damit wird trotz der möglicherweise auftretenden Fertigungstoleranzen die Entkopplung von Halterahmen und Trägerstruktur sichergestellt.In particular, it is provided that a shank of the respective damping element has ribs to compensate for manufacturing tolerances of the eyelet, which can be compressed in such a way that an inner side of the eyelet is evenly separated from the screw receptacle over an entire circumference. This ensures that the holding frame and the support structure are decoupled despite the manufacturing tolerances that may occur.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass Abmessungen der Flügel des jeweiligen Dämpfungselementes und der Winkelelemente der jeweiligen Öse und ein Radius einer Rundung in einer Spitze des jeweiligen rechtwinkligen Dreiecks und einer korrespondierenden Rundung im jeweiligen Winkelelement derart ausgeführt sind, dass eine Rotationssicherung bei dem vorgegebenen Anzugdrehmoment der in die Schraubenaufnahme zur Befestigung des Halterahmens am Fahrzeug einzuschraubenden Schraube gegeben ist.In particular, it is provided that the dimensions of the wings of the respective damping element and the angle elements of the respective eyelet and a radius of a rounding in a vertex of the respective right-angled triangle and a corresponding rounding in the respective angle element are designed in such a way that an anti-rotation lock at the specified tightening torque of the in the screw receptacle for fastening the holding frame to the vehicle is given screw to be screwed.

Die Rotationsfestigkeit des jeweiligen Halteelements im Halterahmen hängt von diesen Abmessungen der Flügel des jeweiligen Dämpfungselements, d. h. insbesondere von einer Kantenlänge der Dreiecke, und von diesen Abmessungen der Winkelelemente der jeweiligen Öse, d. h. insbesondere von einer Länge der Geraden der jeweiligen Winkelelemente, ab. Die Spitze des jeweiligen Dreiecks weist, insbesondere fertigungsbedingt, die Rundung auf, die im Winkelelement eine Entsprechung findet. Die Rotationsfestigkeit hängt vom Radius dieser Rundung ab, d. h. je kleiner der Radius, desto größer die Rotationsfestigkeit. Die Schrauben werden vorzugsweise mit 5 Nm bis 10 Nm, besonders vorzugsweise mit 6 Nm bis 8 Nm, angezogen. Die genannten Abmessungen werden daher so ausgeführt, dass die Rotationssicherung bei diesen Anzugdrehmomenten gegeben ist.The rotational strength of the respective holding element in the holding frame depends on these dimensions of the wings of the respective damping element, i. H. in particular of an edge length of the triangles, and of these dimensions of the angular elements of the respective eyelet, d. H. in particular from a length of the straight line of the respective angular elements. The tip of the respective triangle has, in particular due to production, the rounding that finds a correspondence in the angle element. The rotational strength depends on the radius of this curvature, i. H. the smaller the radius, the greater the rotational strength. The screws are preferably tightened with 5 Nm to 10 Nm, particularly preferably with 6 Nm to 8 Nm. The dimensions mentioned are therefore designed in such a way that rotation is secured at these tightening torques.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

1 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Lidarsystems,
2 schematisch eine Detailansicht des Details II in 1,
3 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Schraubenaufnahme eines Halteelementes,
4 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Dämpfungselementes des Halteelementes,
5 schematisch eine perspektivische Darstellung des Halteelementes,
6 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Trägerstruktur eines Fahrzeugdachs, und
7 schematisch eine perspektivische Darstellung des Lidarsystems während dessen Montage an einem Dachträger, gezeigt anhand einer Detailansicht des Details VII in 6.

show:

1 a schematic perspective view of a lidar system,
2 schematically a detailed view of detail II in 1 ,
3 schematically a perspective view of a screw mount of a holding element,
4 schematically a perspective representation of a damping element of the holding element,
5 a schematic perspective view of the holding element,
6 schematically a perspective view of a support structure of a vehicle roof, and
7 a schematic perspective view of the lidar system during its installation on a roof rack, shown using a detailed view of detail VII in 6 .

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

Anhand der 1 bis 7 werden im Folgenden eine Befestigungsvorrichtung 1 zur Befestigung eines Lidarsensors 2 in einem Fahrzeug 3 und eine Montage eines den Lidarsensor 2 und die Befestigungsvorrichtung 1 aufweisenden Lidarsystems 4 am Fahrzeug 3 beschrieben. Das Fahrzeug 3 ist in 6 schematisch stark vereinfacht dargestellt, insbesondere ist aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich eine Trägerstruktur 5 eines Fahrzeugdachs des Fahrzeugs 3 dargestellt. Das Lidarsystem 4 wird an einem Dachträger 6 dieser Trägerstruktur 5 verschraubt, wie anhand einer Detailansicht des Details VII in 6 gezeigt.Based on 1 until 7 A fastening device 1 for fastening a lidar sensor 2 in a vehicle 3 and an assembly of a lidar system 4 having the lidar sensor 2 and the fastening device 1 on the vehicle 3 are described below. Vehicle 3 is in 6 shown schematically greatly simplified, in particular only a support structure 5 of a vehicle roof of the vehicle 3 is shown for reasons of clarity. The lidar system 4 is screwed to a roof rack 6 of this support structure 5, as shown in a detailed view of detail VII in 6 shown.

Ein Einbau des Lidarsensors 2 in das Fahrzeug 3 erfolgt durch ein Einschieben des Lidarsystems 4 in eine Ausbuchtung des Dachträgers 6 und ein anschließendes Verschrauben. Das Innere der Ausbuchtung ist nach dem Einschieben des Lidarsystems 4 aufgrund hier nicht dargestellter bereits vormontierter Dachteile des Fahrzeugdachs nicht mehr zugänglich, so dass Schrauben 7, mittels welchen das Lidarsystem 4 am Dachträger 6 befestigt wird, nicht von Muttern gehalten werden können. Eine Übertragung eines Anzugdrehmoments zum Verschrauben muss daher auf anderem Wege erfolgen.The lidar sensor 2 is installed in the vehicle 3 by sliding the lidar system 4 into a bulge in the roof rack 6 and then screwing it on. The inside of the bulge is no longer accessible after the lidar system 4 has been pushed in due to pre-assembled roof parts of the vehicle roof (not shown here), so that screws 7, by means of which the lidar system 4 is fastened to the roof rack 6, cannot be held by nuts. A tightening torque for screwing must therefore be transmitted in a different way.

Zudem treten bei einem Betrieb des Lidarsensors 2 aufgrund einer rotierenden Spiegelwalze und verbauter Lüfter Geräusche in einem hörbaren Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 150 Hz auf. Der Einbauort des Lidarsensors 2 befindet sich unter dem Fahrzeugdach auf Höhe von Sonnenblenden, so dass ein Fahrer und Passagiere des Fahrzeugs 3 diese Geräusche als störend wahrnehmen würden, wenn sie auf die Trägerstruktur 5 übertragen werden würden. Daher muss diese Übertragung der Geräuschschwingungen, die beim Betrieb des Lidarsensors 2 entstehen, auf die Trägerstruktur 5 des Fahrzeugdachs verhindert werden.In addition, when the lidar sensor 2 is in operation, noises occur in an audible frequency range between 50 Hz and 150 Hz due to a rotating mirror cylinder and built-in fans. The installation location of the lidar sensor 2 is under the vehicle roof at the height of the sun visors, so that a driver and passengers of the vehicle 3 would perceive these noises as annoying if they were transmitted to the support structure 5. Therefore, this transmission of the noise vibrations that arise during operation of the lidar sensor 2 to the support structure 5 of the vehicle roof must be prevented.

Mittels der im Folgenden beschriebenen und in den 1 bis 7 gezeigten Lösung werden diese Ziele erreicht.Using the methods described below and in the 1 until 7 The solution shown achieves these goals.

Die Befestigungsvorrichtung 1 weist einen Halterahmen 8 für den Lidarsensor 2 auf. Im dargestellten Beispiel ist der Lidarsensor 2 bereits in diesem Halterahmen 8 angeordnet.The fastening device 1 has a holding frame 8 for the lidar sensor 2 . Im darge In the example provided, the lidar sensor 2 is already arranged in this holding frame 8 .

Der Halterahmen 8 weist in der hier beschriebenen Ausführungsform vier Ösen 9 auf, wobei zwei Ösen 9 auf der linken Seite und zwei Ösen 9 auf der rechten Seite des Halterahmens 8 in diesem ausgebildet sind. Dabei ist auf jeder Seite eine der Ösen 9 in einem vorderen Bereich und die andere Öse 9 in einem hinteren Bereich des Halterahmens 8 in diesem ausgebildet.In the embodiment described here, the holding frame 8 has four eyelets 9, two eyelets 9 being formed in the holding frame 8 on the left-hand side and two eyelets 9 on the right-hand side thereof. One of the eyelets 9 is formed in a front area and the other eyelet 9 is formed in a rear area of the holding frame 8 on each side.

Wie in 2 näher dargestellt, weist die jeweilige Öse 9 auf einer dem Fahrzeugdach zugewandten Oberseite an mindestens zwei Stellen Winkelelemente 10 auf. Diese Winkelelemente 10 sind in einem eine Ösenöffnung der Öse 9 umgebenden Ösenrandbereich des Halterahmens 8 ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform sind diese Winkelelemente 10 sich gegenüberliegend im Ösenrandbereich ausgebildet.As in 2 shown in more detail, the respective eyelet 9 has angle elements 10 in at least two places on an upper side facing the vehicle roof. These angle elements 10 are formed in an eyelet edge region of the holding frame 8 surrounding an eyelet opening of the eyelet 9 . In the illustrated embodiment, these angle elements 10 are formed opposite one another in the eyelet edge area.

Das jeweilige Winkelelement 10 ist derart ausgebildet, dass sein Winkelscheitel den größten radialen Abstand zur Ösenöffnung aufweist und seine Winkelschenkel in Richtung der Ösenöffnung ausgerichtet sind. Das Winkelelement 10 ist insbesondere rechtwinklig ausgebildet.The respective angle element 10 is designed in such a way that its apex has the greatest radial distance from the eyelet opening and its angle legs are aligned in the direction of the eyelet opening. The angle element 10 is in particular formed at right angles.

In die jeweilige Öse 9 ist ein Halteelement 11 einschiebbar bzw. im dargestellten Beispiel bereits eingeschoben. Das jeweilige Halteelement 11 besteht aus einer in 3 dargestellten Schraubenaufnahme 12, die in der dargestellten Ausführungsform aus Metall ausgebildet ist, und einem in 4 dargestellten Dämpfungselement 13, das in der dargestellten Ausführungsform aus Kautschuk, insbesondere aus Naturkautschuk, ausgebildet ist. Das Dämpfungselement 13 ist in der dargestellten Ausführungsform durch Vulkanisation mit der Schraubenaufnahme 12 verbunden. Dies sorgt für eine so große Rotationsfestigkeit, dass die Schraube 7 mit dem angestrebten, insbesondere vorgegebenen, Anzugdrehmoment festgezogen werden kann, ohne dass sich die Schraubenaufnahme 12 und das Dämpfungselement 13 voneinander lösen. 5 zeigt ein solches Halteelement 11.A retaining element 11 can be inserted into the respective eyelet 9 or has already been inserted in the example shown. The respective holding element 11 consists of an in 3 illustrated screw receptacle 12, which is formed of metal in the illustrated embodiment, and an in 4 illustrated damping element 13, which is formed in the illustrated embodiment of rubber, in particular natural rubber. In the illustrated embodiment, the damping element 13 is connected to the screw receptacle 12 by vulcanization. This ensures such a high level of rotational strength that the screw 7 can be tightened with the desired, in particular predetermined, tightening torque without the screw receptacle 12 and the damping element 13 becoming detached from one another. 5 shows such a holding element 11.

Das Dämpfungselement 13 weist mehrere Flügel 14 auf, insbesondere eine der Anzahl der Winkelelemente 10 der jeweiligen Öse 9 entsprechende Anzahl von Flügeln 14, in der dargestellten Ausführungsform somit zwei Flügel 14. Die Flügel 14 sind jeweils in Form eines rechtwinkligen Dreiecks ausgebildet. Nach dem Einschieben des jeweiligen Halteelements 11 in die jeweilige Öse 9 greifen diese Flügel 14 in das jeweilige Winkelelement 10 der Öse 9 ein, wie in 2 gezeigt. Ein radial äußerer rechter Winkel des jeweiligen Flügels 14 ist hierfür insbesondere korrespondierend zu dem Winkelelement 10 ausgebildetThe damping element 13 has a plurality of wings 14, in particular a number of wings 14 corresponding to the number of angle elements 10 of the respective eyelet 9, in the illustrated embodiment thus two wings 14. The wings 14 are each formed in the shape of a right-angled triangle. After the respective holding element 11 has been pushed into the respective eyelet 9, these wings 14 engage in the respective angle element 10 of the eyelet 9, as shown in FIG 2 shown. A radially outer right angle of the respective wing 14 is designed to correspond in particular to the angle element 10 for this purpose

In der dargestellten Ausführungsform weist das jeweilige Dämpfungselement 13 einen oberen kegelförmigen Teil 15 und einen Schaft 16 auf. Die Flügel 14 sind an einem unteren Rand des kegelförmigen Teils 15 ausgebildet, an den sich der Schaft 16 anschließt.In the illustrated embodiment, the respective damping element 13 has an upper conical part 15 and a shank 16 . The wings 14 are formed on a lower edge of the conical part 15 to which the shaft 16 is connected.

Der kegelförmige Teil 15 des jeweiligen Dämpfungselementes 13 weist in der dargestellten Ausführungsform Rillen 17 auf. Die Rillen 17 sind jeweils in Richtung der Kegelform ausgebildet. Sie sind um einen Umfang des kegelförmigen Teils 15, insbesondere gleichmäßig, verteilt positioniert. Diese Rillen 17 sind derart ausgebildet, dass der kegelförmige Teil 15 zusammendrückbar und dadurch durch die Öse 9 hindurchschiebbar ist. D. h. im nicht zusammengedrückten Zustand weist zumindest ein unterer Bereich des kegelförmigen Teils 15 einen größeren Durchmesser auf als die Ösenöffnung. Nach dem Hindurchschieben des kegelförmigen Teils 15 liegt dieser somit mit seiner Unterseite auf der Oberseite der Öse 9, insbesondere des Ösenrandbereichs, auf.The conical part 15 of the respective damping element 13 has grooves 17 in the illustrated embodiment. The grooves 17 are each formed in the direction of the cone shape. They are distributed, in particular evenly, around a circumference of the conical part 15 . These grooves 17 are designed in such a way that the conical part 15 can be compressed and thereby pushed through the eyelet 9 . i.e. in the uncompressed state, at least a lower portion of the conical part 15 has a larger diameter than the eyelet opening. After the conical part 15 has been pushed through, its underside rests on the upper side of the eyelet 9, in particular on the edge area of the eyelet.

In der dargestellten Ausführungsform weist der Schaft 16 des jeweiligen Dämpfungselementes 13 Rippen 18 zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen der Öse 9 auf. Diese Rippen 18 sind jeweils in Axialrichtung des Dämpfungselementes 13 ausgerichtet. Sie sind um einen Umfang des Schaftes 16, insbesondere gleichmäßig, verteilt positioniert. Die Rippen 18 sind derart zusammendrückbar ausgebildet, dass eine Innenseite der Öse 9 über einen gesamten Umfang gleichmäßig von der Schraubenaufnahme 12 getrennt ist, d. h. über den gesamten Umfang ihrer Innenseite einen gleichmäßigen radialen Abstand zur Schraubenaufnahme 12 aufweist. Damit wird trotz der möglicherweise auftretenden Fertigungstoleranzen die Entkopplung von Halterahmen 8 und Trägerstruktur 5 sichergestellt. Um diesen Ausgleich der Fertigungstoleranzen zu ermöglichen, ist insbesondere vorgesehen, dass der Durchmesser des Schaftes 16 ohne die Rippen 18 kleiner ist als der toleranzbedingt kleinste mögliche Durchmesser der Öse 9, insbesondere der Ösenöffnung, oder diesem entspricht, und der Durchmesser des Schaftes 16 mit den nicht zusammengedrückten Rippen 18 größer ist als der toleranzbedingt größte mögliche Durchmesser der Öse 9, insbesondere der Ösenöffnung, oder diesem entspricht.In the embodiment shown, the shank 16 of the respective damping element 13 has ribs 18 to compensate for manufacturing tolerances of the eyelet 9 . These ribs 18 are each aligned in the axial direction of the damping element 13 . They are distributed, in particular evenly, around a circumference of the shaft 16 . The ribs 18 are designed to be compressible in such a way that an inner side of the eyelet 9 is evenly separated from the screw seat 12 over an entire circumference, i. H. has a uniform radial distance from the screw receptacle 12 over the entire circumference of its inside. This ensures that the holding frame 8 and the support structure 5 are decoupled despite the manufacturing tolerances that may occur. In order to enable this compensation of the manufacturing tolerances, it is provided in particular that the diameter of the shank 16 without the ribs 18 is smaller than the smallest possible diameter of the eyelet 9, in particular the eyelet opening, due to tolerances, or corresponds to this, and the diameter of the shank 16 with the not compressed ribs 18 is greater than the tolerance-related largest possible diameter of the eyelet 9, in particular the eyelet opening, or corresponds to this.

An einer vom kegelförmigen Teil 15 abgewandten Unterseite des Schaftes 16 weist das Dämpfungselement 13 einen kragenförmigen Abschnitt 19 auf. Nach dem Einschieben des jeweiligen Halteelementes 11 in die jeweilige Öse 9 liegt das Halteelement 11 somit mit der dem Schaft 16 zugewandten Unterseite des kegelförmigen Teils 15 des Dämpfungselementes 13 an der Oberseite der Öse 9, insbesondere des Ösenrandbereichs, an, mit dem Schaft 16 des Dämpfungselementes 13, insbesondere mit dessen Rippen 18, an der Innenseite der Öse 9 an und mit einer dem kegelförmigen Teil 15 zugewandten Oberseite des kragenförmigen Abschnitts 19 des Dämpfungselementes 13 an einer Unterseite der Öse 9, insbesondere des Ösenrandbereichs, an. Auf diese Weise ist somit sichergestellt, dass ausschließlich das Dämpfungselement 13 des jeweiligen Halteelements 11 am Halterahmen 8 anliegt und der Halterahmen 8 somit mittels des Dämpfungselementes 13 von der Schraubenaufnahme 12 und nach der Montage des Lidarsystems 4 am Fahrzeug 3 von der in die Schraubenaufnahme 12 eingeschraubten Schraube 7 und dem Dachträger 6 entkoppelt ist.The damping element 13 has a collar-shaped section 19 on an underside of the shaft 16 facing away from the conical part 15 . After the respective holding element 11 has been pushed into the respective eyelet 9, the holding element 11 is thus located with the shaft 16 facing underside of the conical part 15 of the damping element 13 on the upper side of the eyelet 9, in particular the eyelet edge region, with the shaft 16 of the damping element 13, in particular with its ribs 18, on the inside of the eyelet 9 and with a conical part 15 facing top of the collar-shaped portion 19 of the damping element 13 on a bottom of the eyelet 9, in particular the eyelet edge area. In this way, it is ensured that only the damping element 13 of the respective retaining element 11 is in contact with the retaining frame 8 and the retaining frame 8 is thus by means of the damping element 13 of the screw receptacle 12 and after the assembly of the lidar system 4 on the vehicle 3 of the screwed into the screw receptacle 12 Screw 7 and the roof rack 6 is decoupled.

Um das Anliegen des Dämpfungselementes 13 an der Unterseite und Oberseite der Öse 9, insbesondere des Ösenrandbereichs, beispielsweise auch bei Fertigungstoleranzen hinsichtlich der Länge der Ösenöffnung sicherzustellen, weist in der dargestellten Ausführungsform auch die Oberseite des kragenförmigen Abschnitts 19 des Dämpfungselementes 13 Rippen 20 auf. Diese Rippen 20 sind jeweils in Radialrichtung des Dämpfungselementes 13 ausgerichtet. Sie sind um einen Umfang des kragenförmigen Abschnitts 19 des Dämpfungselementes 13, insbesondere gleichmäßig, verteilt positioniert. Vorteilhafterweise sind diese Rippen 20 derart zusammendrückbar ausgebildet, dass die Unterseite des kegelförmigen Teils 15 auch bei toleranzbedingten Unterschieden der Länge der Ösenöffnung an der Oberseite der Öse 9, insbesondere des Ösenrandbereichs, anliegt und die Oberseite des kragenförmigen Abschnitts 19 mit den Rippen 20 an der Unterseite der Öse 9, insbesondere des Ösenrandbereichs, anliegt.In order to ensure that the damping element 13 rests against the underside and upper side of the eyelet 9, in particular the edge area of the eyelet, for example even with manufacturing tolerances with regard to the length of the eyelet opening, the upper side of the collar-shaped section 19 of the damping element 13 also has ribs 20 in the illustrated embodiment. These ribs 20 are each aligned in the radial direction of the damping element 13 . They are positioned distributed around a circumference of the collar-shaped section 19 of the damping element 13, in particular evenly. Advantageously, these ribs 20 are designed to be compressible in such a way that the underside of the conical part 15 rests against the upper side of the eyelet 9, in particular the edge area of the eyelet, even if there are tolerance-related differences in the length of the eyelet opening, and the upper side of the collar-shaped section 19 with the ribs 20 rests against the underside the eyelet 9, in particular the edge of the eyelet, is present.

Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass der Abstand zwischen Unterseite des kegelförmigen Teils 15 und Oberseite des kragenförmigen Abschnitts 19 ohne die Rippen 20 am kragenförmigen Abschnitt 19 größer ist als der toleranzbedingt größte Abstand zwischen der Oberseite und der Unterseite der Öse 9, insbesondere des Ösenrandbereichs, oder diesem entspricht, und der Abstand zwischen Unterseite des kegelförmigen Teils 15 und Oberseite des kragenförmigen Abschnitts 19 mit den nicht zusammengedrückten Rippen 20 am kragenförmigen Abschnitt 19 kleiner ist als der toleranzbedingt kleinste Abstand zwischen der Oberseite und der Unterseite der Öse 9, insbesondere des Ösenrandbereichs, oder diesem entspricht.It is thus provided in particular that the distance between the underside of the conical part 15 and the upper side of the collar-shaped section 19 without the ribs 20 on the collar-shaped section 19 is greater than the greatest distance due to tolerances between the upper side and the underside of the eyelet 9, in particular the edge area of the eyelet. or corresponds to this, and the distance between the bottom of the conical part 15 and the top of the collar-shaped section 19 with the non-compressed ribs 20 on the collar-shaped section 19 is smaller than the smallest tolerance-related distance between the top and the underside of the eyelet 9, in particular the eyelet edge area, or equal to this.

Die Schraubenaufnahme 12 weist in der dargestellten Ausführungsform ebenfalls einen Schaft 21 und an seiner Unterseite einen kragenförmigen Abschnitt 22 auf. Im Schaft 21 ist ein Innengewinde, beispielsweise der Größe M6 oder einer anderen Gewindegröße, zum Einschrauben der Schraube 7 ausgebildet. Im, insbesondere durch Vulkanisation, miteinander verbundenen Zustand der Schraubenaufnahme 12 und des Dämpfungselementes 13, d. h. im fertig ausgebildeten Zustand des Halteelementes 11, liegt eine dem Schaft 21 der Schraubenaufnahme 12 zugewandte Oberseite des kragenförmigen Abschnitts 22 der Schraubenaufnahme 12 an einer vom Schaft 16 des Dämpfungselementes 13 abgewandten Unterseite des kragenförmigen Abschnitts 19 des Dämpfungselementes 13 an.In the illustrated embodiment, the screw receptacle 12 also has a shank 21 and a collar-shaped section 22 on its underside. An internal thread, for example size M6 or another thread size, is formed in the shank 21 for screwing in the screw 7 . When the screw receptacle 12 and the damping element 13 are connected to one another, in particular by vulcanization, d. H. When the retaining element 11 is fully formed, an upper side of the collar-shaped section 22 of the screw receiver 12 facing the shank 21 of the screw receptacle 12 rests against an underside of the collar-shaped section 19 of the damping element 13 facing away from the shank 16 of the damping element 13.

Im fertig montierten Zustand des Lidarsystems 4 im Fahrzeug 3 liegen die Halteelemente 11 in der dargestellten Ausführungsform mit einer Unterseite des kragenförmigen Abschnitts 22 der Schraubenaufnahme 12 auf einer Oberseite des Dachträgers 6 auf und die Schrauben 7 sind von unten durch Schrauböffnungen im Dachträger 6 hindurchgeschoben und in die Halteelemente 11, d. h. in deren Schraubenaufnahme 12, eingeschraubt. Sie werden dabei derart weit eingeschraubt, bis ein Schraubenkopf der jeweiligen Schraube 7 im Bereich der jeweiligen Schrauböffnung an der Unterseite des Dachträgers 6 anliegt, die Unterseite des kragenförmigen Abschnitts 22 der Schraubenaufnahme 12 an der Oberseite des Dachträgers 6 anliegt und das vorgegebene Anzugdrehmoment erreicht ist. Dadurch ist die Schraubenaufnahme 12 des jeweiligen Halteelementes 11 mittels der jeweiligen Schraube 7 fest mit dem Dachträger 6 verbunden, das Dämpfungselement 13 des jeweiligen Halteelements 11 ist auf die oben beschriebene Weise, insbesondere durch Vulkanisation, fest mit der Schraubenaufnahme 12 des jeweiligen Halteelementes 11 verbunden, und der Halterahmen 8 ist durch die in die jeweilige Öse 9 eingeführten Halteelemente 11 mit dem Dämpfungselement 13 des jeweiligen Halteelementes 11 und über dieses gedämpft mit der Schraubenaufnahme 12 des jeweiligen Halteelementes 11, mit der darin eingeschraubten Schraube 7 und mit dem Dachträger 6 verbunden.In the fully assembled state of the lidar system 4 in the vehicle 3, the retaining elements 11 in the illustrated embodiment rest with an underside of the collar-shaped section 22 of the screw receptacle 12 on an upper side of the roof rack 6 and the screws 7 are pushed through screw openings in the roof rack 6 from below and into the holding elements 11, i. H. screwed into the screw mount 12. They are screwed in until a screw head of the respective screw 7 rests in the area of the respective screw opening on the underside of the roof rack 6, the underside of the collar-shaped section 22 of the screw receptacle 12 rests on the top of the roof rack 6 and the specified tightening torque is reached. As a result, the screw receptacle 12 of the respective holding element 11 is firmly connected to the roof rack 6 by means of the respective screw 7, the damping element 13 of the respective holding element 11 is firmly connected to the screw receptacle 12 of the respective holding element 11 in the manner described above, in particular by vulcanization, and the holding frame 8 is connected by the holding elements 11 inserted into the respective eyelet 9 to the damping element 13 of the respective holding element 11 and damped via this to the screw receptacle 12 of the respective holding element 11, to the screw 7 screwed into it and to the roof rack 6.

Um das oben erwähnte Anzugdrehmoment der Schrauben 7 zum Befestigen des Lidarsystems 4 am Dachträger 6 sicherzustellen, ist insbesondere vorgesehen, dass Abmessungen der Flügel 14 des jeweiligen Dämpfungselementes 13 und der Winkelelemente 10 der jeweiligen Öse 9 und ein Radius einer Rundung in einer Spitze des jeweiligen rechtwinkligen Dreiecks, d. h. des jeweiligen als rechtwinkliges Dreieck ausgebildeten Flügels 14, und einer korrespondierenden Rundung im jeweiligen Winkelelement 10 derart ausgeführt sind, dass eine Rotationssicherung bei dem vorgegebenen Anzugdrehmoment der in die Schraubenaufnahme 12 zur Befestigung des Halterahmens 8 am Fahrzeug 3 einzuschraubenden Schraube 7 gegeben ist.In order to ensure the above-mentioned tightening torque of the screws 7 for fastening the lidar system 4 to the roof rack 6, it is provided in particular that the dimensions of the wings 14 of the respective damping element 13 and the angle elements 10 of the respective eyelet 9 and a radius of a rounding in a tip of the respective right-angled triangular, i. H. of the respective wing 14 designed as a right-angled triangle, and a corresponding rounding in the respective angle element 10 are designed in such a way that the screw 7 to be screwed into the screw receptacle 12 for fastening the holding frame 8 to the vehicle 3 is secured against rotation at the specified tightening torque.

Die Rotationsfestigkeit des jeweiligen Halteelements 11 im Halterahmen 8 hängt von diesen Abmessungen der Flügel 14 des jeweiligen Dämpfungselements 13, d. h. insbesondere von einer Kantenlänge der Dreiecke, und von diesen Abmessungen der Winkelelemente 10 der jeweiligen Öse 9, d. h. insbesondere von einer Länge der Geraden, d. h. der Winkelschenkel, der jeweiligen Winkelelemente 10, ab. Die Spitze des jeweiligen Dreiecks weist, insbesondere fertigungsbedingt, die Rundung auf, die im Winkelelement 10, d. h. in dessen Winkelscheitel, eine Entsprechung findet. Die Rotationsfestigkeit hängt vom Radius dieser Rundung ab, d. h. je kleiner der Radius, desto größer die Rotationsfestigkeit. Die Schrauben 7 werden vorzugsweise mit 5 Nm bis 10 Nm, besonders vorzugsweise mit 6 Nm bis 8 Nm, angezogen. Die genannten Abmessungen werden daher so ausgeführt, dass die Rotationssicherung bei diesen Anzugdrehmomenten gegeben ist.The rotational strength of the respective holding element 11 in the holding frame 8 depends on these dimensions of the wings 14 of the respective damping element 13, ie in particular on an edge length of the triangles, and on these dimensions of the angle elements 10 of the respective eyelet 9, ie in particular on a length of the straight line, ie the angle leg, the respective angle elements 10 from. The apex of the respective triangle has, in particular due to the production process, the rounding which corresponds in the angle element 10, ie in its apex. The rotational strength depends on the radius of this curve, ie the smaller the radius, the greater the rotational strength. The screws 7 are preferably tightened with 5 Nm to 10 Nm, particularly preferably with 6 Nm to 8 Nm. The dimensions mentioned are therefore designed in such a way that rotation is secured at these tightening torques.

7 zeigt die Montage des Lidarsystems 4 am Dachträger 6. Zunächst werden die Halteelemente 11 in die Ösen 9 des Halterahmens 8 eingeschoben. Dies ist hier bereits erfolgt. Anschließend wird in der dargestellten Ausführungsform das Lidarsystem 4 an der Oberseite des Dachträgers 6 positioniert, insbesondere in die Ausbuchtung des Dachträgers 6 eingeschoben. In der dargestellten Ausführungsform ist noch eine weitere Komponente 23 vorgesehen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Anschlusseinheit, um durch das Einschieben des Lidarsystems 4 beispielsweise eine Verbindung mit einem elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs 3 zur elektrischen Energieversorgung des Lidarsensors 2 herzustellen und den Lidarsensor 2 beispielsweise mit einem oder mehreren den Lidarsensor 2 verwendenden Systemen des Fahrzeugs 3 zu verbinden. 7 shows the assembly of the lidar system 4 on the roof rack 6. First, the holding elements 11 are pushed into the eyelets 9 of the holding frame 8. This has already happened here. Then, in the illustrated embodiment, the lidar system 4 is positioned on the upper side of the roof rack 6 , in particular pushed into the bulge of the roof rack 6 . A further component 23 is also provided in the illustrated embodiment. This is a connection unit, for example, in order to establish a connection to an on-board electrical system of the vehicle 3 for supplying electrical energy to the lidar sensor 2 by inserting the lidar system 4, and to connect the lidar sensor 2, for example, to one or more systems of the vehicle 3 that use the lidar sensor 2 connect to.

Nach dem Anordnen des Lidarsystems 4 am Dachträger 6 werden die Schrauben 7 von unten durch die Schrauböffnungen im Dachträger 6 in Richtung der Halteelemente 11 hindurchgeschoben und in deren jeweilige Schraubenaufnahme 12 eingeschraubt. Die Schrauben 7 werden nun mit dem vorgegebenen Anzugmoment festgeschraubt. Damit ist das Lidarsystem 4 im Fahrzeug 3 montiert.After the lidar system 4 has been arranged on the roof rack 6, the screws 7 are pushed from below through the screw openings in the roof rack 6 in the direction of the holding elements 11 and screwed into their respective screw receptacles 12. The screws 7 are now tightened with the specified tightening torque. The lidar system 4 is thus installed in the vehicle 3 .

Durch die beschriebene Lösung wird insbesondere sichergestellt, dass alle möglichen Kontaktflächen zwischen dem Halterahmen 8 und dem Dachträger 6 durch das jeweilige Dämpfungselement 13 voneinander getrennt sind, so dass die Geräuschschwingungen des Lidarsystems 4 nicht auf die Trägerstruktur 5 des Fahrzeugdachs übertragen werden. Zudem wird durch die beschriebene Lösung die gewünschte Rotationsfestigkeit des jeweiligen Halteelements 11 sichergestellt, so dass das Lidarsystem 4 mit dem vorgegebenen Anzugmoment am Dachträger 6 verschraubt werden kann.The solution described ensures in particular that all possible contact surfaces between the holding frame 8 and the roof rack 6 are separated from one another by the respective damping element 13, so that the noise vibrations of the lidar system 4 are not transmitted to the support structure 5 of the vehicle roof. In addition, the solution described ensures the desired rotational strength of the respective holding element 11, so that the lidar system 4 can be screwed to the roof rack 6 with the specified tightening torque.

Claims

Fastening device (1) for fastening a lidar sensor (2) in a vehicle (3), characterized by a holding frame (8) for the lidar sensor (2), which has four eyelets (9), each of which has angle elements on an upper side at at least two points (10), wherein a retaining element (11) is inserted into the respective eyelet (9), which consists of a screw socket (12) made of metal and a damping element (13) made of natural rubber connected to the screw socket (12) by vulcanization, wherein the damping element (13) has two wings (14), each of which is in the form of a right-angled triangle and engages in the respective angle element (10) of the eyelet (9) after the retaining element (11) has been pushed into the eyelet (9).

Fastening device (1) after claim 1 , characterized in that a conical part (15) of the respective damping element (13) has grooves (17) which are designed in such a way that the conical part (15) can be compressed and thereby pushed through the eyelet (9).

Fastening device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a shank (16) of the respective damping element (13) has ribs (18) to compensate for manufacturing tolerances of the eyelet (9), which are compressible in such a way that an inside of the eyelet (9) is evenly separated from the screw mount (12) over the entire circumference.

Fastening device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that dimensions of the wings (14) of the respective damping element (13) and the angle elements (10) of the respective eyelet (9) and a radius of a rounding in a vertex of the respective right-angled triangle and a corresponding rounding in the respective angle element (10) are designed in such a way that rotation is secured at a predetermined tightening torque of a screw (7) to be screwed into the screw receptacle (12) for fastening the holding frame (8) to the vehicle (3).

Lidar system (4) with a lidar sensor (2) and a fastening device (1) according to one of the preceding claims.

Vehicle (3) with a lidar system (4). claim 5 .