KR102620481B1 - 센서 모듈을 포함하는 자동차용 루프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차, 특히 승용차용 루프(roof)로서, 지지 구조(18), 지지 구조(18)를 적어도 부분적으로 덮는 루프 스킨(20), 차체(12)의 일부인 루프 사이드 빔(baem)들(32), 및 차량 환경을 감지하기 위한 환경 센서(24)를 포함하는 적어도 하나의 센서 모듈(22)을 구비한다. 센서 모듈(22)은 지지 구조(18) 상에 배치되고, 루프 사이드 빔들(32)의 하나와 접선 접촉하고 루프의 가로방향으로 제1 각도(α)만큼 그리고 루프의 길이방향으로 제2 각도(β)만큼 수평면에 대해 경사진 기준 루프 만입(indentation) 평면(28) 아래에 그 대부분이 위치된다.

Description

센서 모듈을 포함하는 자동차용 루프
본 발명은 자동차, 특히 승용차용 루프(roof)에 관한 것이다. 루프는 청구항 1의 전제부의 특징을 포함한다.
이러한 종류의 루프은 실제로 알려져 있고 특히 자율 또는 반-자율 주행 자동차의 일부일 수 있다. 이런 종류의 자동차들은 점점 보편화되고 있다. 자율 또는 반-자율 주행이 높은 안전 요구 사항들을 충족하기 위해서, 차량 컨트롤러는 차량 주변을 감지할 수 있고 측정 결과를 기반으로 교통 상황을 판단하고 분석할 수 있는 복수의 환경 센서들에 연결되어야 한다. 알려진 자동차들에서, 차량 루프는 일반적으로 차량 환경을 쉽게 볼 수 있는 차량의 가장 높은 지점이기 때문에, 차량 주변을 모니터링하고 감지하기 위한 환경 센서들을 포함하는 센서 모듈들은 차량 루프에 부착된다.
현재까지 알려진 센서 모듈들은 라이다 센서들, 레이더 센서들, 카메라와 같은 광학 센서들 등을 환경 센서들로서 구성할 수 있고, 치수적으로 안정한 금속 재질로 되어 있고 중량이 무거운 하우징들을 구비한다. 이것은 기존의 안전 요구 사항들을 충족하기 위해 루프 상에서 부가적 조치들이 필요하다. 예를 들어, 충분한 충돌 안전성을 보장하고 이와 관련하여 규정된 루프 만입(indentation) 테스트를 통과하기 위해 부가적인 브레이싱(bracing)과 부가적인 플레이트가 통합되어야 한다. 루프 만입 테스트에서, 센서 모듈들에 의해 형성된 상승된 접점들은 힘들을 흡수하고 차량 구조를 통해 그것의 방향을 전환해야 한다. 그렇지 않으면 센서 모듈들이 차량 내부로 밀려서 차량 승객을 위험에 빠뜨릴 위험이 있기 때문이다. 그러나, 이러한 위험을 방지하도록 되어 있는 차량 구조에 대해 이전에 사용된 조치들은 루프를 전체적으로 무겁고 비싸게 만든다.
본 발명의 목적은 적어도 하나의 환경 센서를 포함하고 승객 안전을 보장하기 위한 정교한 보강(reinforcement) 조치들이 불필요한 센서 모듈이 마련된 위에서 언급된 종류의 루프를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 1의 특징을 가진 루프에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 루프의 적어도 하나의 센서 모듈은, 그 상부 또는 최상부 경계면 또는 심지어 센서 모듈 위에 위치된 루프 스킨(skin) 부분이 센서 모듈이 없는 유사한 루프에 존재하게 될 루프 라인을 넘는 경우에만 약간 돌출하는 방식으로 지지 구조 상에 배치된다. 이것은 차량이 전복되는 충돌 상황에서 발생할 수 있는 힘들이 센서 모듈에 의해 흡수되고 우회될 필요가 없다는 것을 달성한다. 대신에, 이러한 힘들은 루프 사이드 빔들 또는 루프 베이스 구조에 의해 일반적인 방식으로 흡수될 수 있고, 차체 속으로 전환될 수 있다. 따라서, 지지 구조의 영역 및 센서 모듈들의 영역 내의 특별한 보강 조치들이 적어도 크게 필요하지 않다. 결과적으로, 루프 내의 센서 모듈의 통합은 무게와 비용이 많이 드는 부가적인 조치들이 필요하지 않다.
본 명세서에서 정의된 기준 루프 만입 평면은, 루프 사이드 빔과 접선으로 접촉하고, 법적 조건들에 따라, 루프의 가로 방향으로 제1 각도만큼 그리고 루프의 길이방향으로 제2 각도만큼 수평면에 대해 기울어진 가상 평면이다.
제1 각도는 20°내지 30°가 바람직하고, 특히 약 25°이다. 제2 각도는 2° 내지 10°가 바람직하고, 특히 약 5°이다.
자동차는 위에서 언급한 4개의 기준 루프 만입 평면들, 즉 루프의 2개의 전방 코너 영역들의 각각의 하나 및 루프의 2개 후방 코너 영역들의 각각의 하나를 구비한다.
충돌 안전 테스트에서, 큰 플런저는 기준 루프 만입 평면에 평행한 루프 평면을 향해 이동된다. 본 발명에 따른 루프의 경우, 플런저 전면과 센서 모듈 또는 센서 모듈에 기인하는 센서 모듈 위의 루프 스킨 부분은, 플런저가 기준 루프 만입 평면에 도달하기 직전, 이상적으로 그 이후에만 먼저 접촉한다. 제1 접촉은 기준 루프 만입 평면에 평행하게 향하는 제1 접촉의 평면을 정의한다.
본 발명에 따른 루프의 환경 센서는 다양한 방식들로 구성될 수 있고 특히 라이다 센서, 레이더 센서, 카메라와 같은 광학 센서 등을 포함할 수 있다.
따라서, 유닛으로서 차체의 꼭대기 상에 배치될 수 있는 일체형 컴팩트 루프 모듈로서 구성될 수 있는 본 발명에 따른 루프의 경우, 낮은 구조적 높이를 가진 센서 모듈들 및 컴포넌트들이 특히 사용되고, 및/또는 센서 모듈들 및 컴포넌트들은 루프 만입 평면을 넘어서 돌출하지 않거나 부분적으로만 돌출하는 방식으로 연결 및 통합된다.
센서 모듈은 루프 모듈로서 구성된 루프 자체의 프레임 또는 보우(bow)에 의해 또는 차체 쉘에 의해 형성될 수 있는 지지 구조 연결되거나 통합된다.
본 발명에 따른 루프의 특정 실시예에서, 센서 모듈은 하강된 위치에서 지지 구조 상에 배치되고, 이 경우에 지지 구조는 센서 모듈을 위한 하강된 장착 베이스를 구비할 수 있다.
센서 모듈 또는 자율 주행을 구현하는데 필요한 기타 차량 요소들의 브래킷 및 기타 구성 요소들도 루프 내에 통합될 수 있다. 보호를 위해, 루프 스킨의 일부일 수 있는 덮개 또는 후드(hood)가 센서 모듈 자체에 제공될 수 있고 제1 접촉의 평면을 정의할 수 있다.
본 발명에 따른 루프의 특정 실시예에서, 센서 모듈은 루프 스킨에 의해 덮이고, 따라서 센서 모듈에 대한 보호를 형성한다. 루프 스킨은 단일 요소이거나 여러 부분들로 구성될 수 있다.
센서 모듈의 상부 경계면은 기준 루프 만입 평면에 수직으로 약 12.5cm, 즉 약 5인치 이하만큼 상승되는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 접촉의 평면과 기준 루프 만입 평면은 12.5cm의 최대 거리를 가지는 것이 바람직하다. 가장 넓은 의미의 루프-장착 구조를 형성하는 센서 모듈은, 센서 모듈이 없는 루프의 루프 라인을 형성하게 될 가상선인 루프 베이스라인 위로 약간만 돌출한다.
센서 모듈은 특히 본 발명에 따른 루프의 통합된 부분이고, 예를 들어 단일 요소이거나 여러 부분들로 구성된 루프 스킨으로 덮인다. 환경 센서가 차량 주변, 즉 차량 환경을 감지할 수 있도록 하기 위해, 환경 센서를 위한 윈도우가 루프 스킨에 제공되는 것이 유리하고, 이러한 윈도우는 적어도 환경 센서에 의해 사용되는 파장들에 대해 예컨대, 200nm와 2,000nm 사이의 파장 범위와 레이더 방사선에 대해 투명하다.
필요한 파장 범위들을 투과시켜 별도의 윈도우나 별도의 윈도우 영역이 불필요해지는 방식으로 루프 스킨의 재료가 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 루프는 순전히 솔리드(solid) 루프일 수 있거나 루프 개구를 임으로 개폐할 수 있는 커버 요소를 포함하는 루프 개방 시스템이 마련될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 루프는 승용차의 루프이다.
또한, 본 발명은 전술한 종류의 루프를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 발명의 주제의 다른 이점들과 유리한 구성들은 상세한 설명, 도면 및 청구범위로부터 명백하다.
본 발명에 따른 루프를 포함하는 승용차의 예시적인 구성이 도면에 개략적으로 도시되어 있으며, 아래의 상세한 설명에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 루프를 포함하는 차량의 정면도이다.
도 2는 차량의 측면도이다.
도 3은 루프 사이드 빔의 영역서 차량의 루프를 통한 단면도이다.
도 4는 전방 헤더(header)의 영역에서 루프를 통한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량 루프의 대안적인 실시예의 전방 좌측 루프 부분의 사시도이다.
도 6은 센서 모듈의 영역에서 도 5의 차량 루프를 통한 단면도이다.
도 7은 센서 모듈의 영역에서 본 발명에 따른 차량 루프의 다른 실시예의 사시 단면도이다.
도 8은 센서 모듈의 영역에서 차량 루프를 통한 단면도이다.
도 1 내지 도 4는 승용차로서 구성되고 차체 쉘 구조인 차체(12), 차체(12) 상에 배치된 차량 루프(14)를 구비하는 자동차(10)를 도시한다. 차량 루프(14)는 소위, 루프 센서 모듈(RSM)로서 구성되고 따라서 자동차(10)를 자율적으로 운전할 수 있게 하는 센서 시스템이 마련된 루프 모듈(16)을 포함한다.
특히, 도 3 및 도 4에서 볼 수 있는 루프 모듈(16)은, 지지 프레임을 형성하는 지지 구조(18), 및 솔리드 루프 요소를 형성하고 부분적으로 투명할 수 있는 루프 스킨(20)을 구비하고, 루프 스킨(20)은 외부 루프 스킨을 형성한다.
또한, 루프 모듈(16)에는 자동차(10)의 자율 주행을 구현하기 위해 차량 주변을 감지할 수 있는 환경 센서(24)를 각각 포함하는 4개의 센서 모듈들(22)이 마련된다. 자동차(10)의 컨트롤러에 의해 환경 센서들(24)의 측정 신호들을 평가함으로써 현재의 교통 상황이 결정될 수 있고 그 결과 자동차(10)는 교통 상황에 자율적으로 적응하고 그에 따라 거동할 수 있다. 센서 모듈들(22)은 루프 모듈(16)의 코너 영역 내에 각각 배치되고 그 일체형 부분이다. 또한, 센서 모듈들(22)은 각각 루프 스킨(20)에 의해 덮인다.
센서 모듈들(22)의 환경 센서들(24)은 각각 다양한 방식들로 구성될 수 있고, 예를 들어, 라이다 센서, 레이더 센서, 카메라(모노/다중/다중 초점 및/또는 스테레오 카메라) 및/또는 임의의 다른 적절한 센서를 포함할 수 있다.
센서 모듈들(22)은 지지 구조(18) 상에, 즉 루프 프레임 상에 배치되고, 루프 스킨(20)의 윈도우 컷-아웃(25)을 통해 차량 주변의 정의된 영역을 각각 모니터링할 수 있고, 윈도우 컷-아웃(25)은 환경 센서들에 의해 사용되는 파장들에 대해 투명하게 되어 있다.
각각의 센서 모듈(22)의 영역 내에서, 루프 스킨(20)은 각각의 센서 모듈(22)의 구조적 높이로 인해 돌출부를 형성한다.
상부 경계면(26)이 주로 기준 루프 만입 평면(28) 아래에 적어도 위치되록, 각각의 센서 모듈(22)의 구조적 높이가 선택된다. 기준 루프 만입 평면(28)은, 각각의 센서 모듈(22)과 연관되는 루프 사이드 빔(32)과 접선 접촉하고, 루프의 가로 방향으로 25°의 각도(α)만큼 루프의 길이방향으로 약 5°의 각도(β)만큼 수평면에 대해 기울어진 가상 평면이다.
더욱이, 센서 모듈(22)의 구조적 높이는 상부 경계면들(26)이 기준 루프 만입 평면에 대해 약 12.5cm 이하만큼 상승되는 방식으로 선택된다. 결과적으로, 센서 모듈들(22)의 상부 경계면(26)은 또한 루프 베이스라인(A) 약간 위에만 위치된다. 결과적으로, 루프 베이스라인(A)은 센서 모듈들로 인한 루프 스킨의 임의의 돌출부를 갖지 않을, 센서 모듈이 없는 차량 루프의 루프 라인에 상응하는 라인이다.
루프 만입 평면들(28,30) 아래에 많은 부분이 위치된 센서 모듈들(22)의 낮은 구조는, 자동차(10)가 전복되는 사고 상황에서 차량 내부의 방향으로 센서 모듈들(22)이 밀리게 되는 위험이 낮기 때문에, 실질적으로 임의의 부가적인 보강없이 차량 루프(14)를 설계할 있다.
도 5 및 도 6은 차체 상에 배치되고 소위, 루프 센서 모듈(RSM)로서 구성되어 차량(10)이 자율적으로 주행할 수 있게 하는 센서 시스템을 가진 루프 모듈(16)을 포함하는 차량 루프(14')를 도시한다.
도 1 내지 도 4에 따른 실시예와 유사하게, 본 실시예에 따른 차량 루프(14')는 루프 모듈(16)의 코너 영역들 내에 배치된 4개의 센서 모듈들(22)을 포함하고, 각각의 센서 모듈은 자동차의 자율 주행을 구현하기 위해 차량 주변을 감지할 수 있는 환경 센서(24)를 포함한다. 루프 모듈(16)의 일체형 부품인 센서 모듈들(22)은 각각 루프 스킨(20)의 단차(step)(40) 뒤에 배치되고 루프 스킨(20)에 의해 덮인다. 돌출부를 구성하는 단차(40)는 센서 모듈(22)의 구조적 높이 때문이다.
도 5 및 도 6에 따른 실시예에서, 센서 모듈들(22)의 환경 센서들(24)은 또한 다양한 방식들로 구성될 수 있고, 예를 들어, 라이다 센서, 레이더 센서, 카메라 및/또는 임의의 다른 적절한 센서를 포함한다. 센서 모듈들(22)은 각각 루프 모듈(16)의 일부인 루프 프레임에 의해 형성된 지지 구조(미도시) 상에 배치된다.
각각의 센서 모듈(22)과 연관된 루프 사이드 빔(32)과 접선으로 접촉하고 루프의 가로 방향으로 25°의 각도만큼 그리고 루프의 길이방향으로 5°의 각도만큼 수평면에 대해 경사진 가상 평면인, 기준 루프 만입 평면(28) 아래에 각각의 센서 모듈(22) 및 루프 스킨(20)의 상부 경계면(26)이 위치되는 방식으로, 센서 모듈들(22)의 구조적 높이 및 루프 스킨(20)의 결과적인 단차(40)가 선택된다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 루프 스킨(20)은 센서 모듈(22)의 영역 내의 단차 상에 형성되고 기준 루프 만입 평면(28)에 수직인 16mm의 거리(d)를 가진 제1 접촉점(44)을 구비한다. 제1 접촉점(44)은 기준 루프 만입 평면(28)에 평행하게 향하고 기준 루프 만입 평면(28) 아래에 위치된 제1 접촉의 루프 스킨 평면을 정의한다. 기준 루프 만입 평면(28)에 평행하게 접근하는 테스트 플런저가 충돌 테스트에서 차량과 접촉하는 제1 접촉의 실제 평면은 기준 루프 만입 평면(28)과 일치한다.
도 7 및 도 8은 루프 센서 모듈(RSM)로서 구성된 루프 모듈(16)을 또한 포함하는 차량 루프(14")를 도시한다.
차량 루프(14")는 또한 각각의 코너 영역 내에서 센서 모듈(22)을 포함하고, 각각의 센서 모듈(22)은 차량 환경을 검출하기 위한 적어도 하나의 환경 센서(24)를 포함한다. 센서 모듈(22)의 영역 내에서, 루프 스킨(20)은 센서 모듈(22)을 덮는 범프(bump)(42)를 형성한다. 루프 스킨(20)의 범프(42)는 센서 모듈(22)의 상부 하우징 부분을 형성하고 따라서 루프 모듈(16)의 일부인 지지 구조(18) 상에 위치된 센서 모듈(22)의 일부이다.
충돌 테스트에서, 루프 스킨(20)의 범프(42)는, 루프 사이드 빔(32)과 접선 접촉하고 루프의 가로 방향으로 25°의 각도만큼 그리고 루프의 세로 방향으로 5°의 각도만큼 수평면에 대해 경사진 기준 루프 만입 평면(28)에 평행하게 형성된 제1 접촉 평면(E)을 정의하는 제1 접촉점(44)을 형성한다. 제1 접촉 평면(E)은 기준 루프 만입 평면(28)에 대해 38mm의 거리를 가진다.
10...자동차 12...차체
14...차량 루프 16...루프 모듈
18...지지 구조 20...루프 스킨
22...센서 모듈 24...환경 센서
25...윈도우 컷-아웃 26...경계면
28...루프 만입 평면 32...루프 사이드 빔
34...가로 루프 빔 38...보강
40...단차 42...범프
44...제1 접촉점

Claims (10)

  1. 자동차용 루프(roof)로서,
    지지 구조(18), 상기 지지 구조(18)를 적어도 부분적으로 덮는 루프 스킨(20), 차체(12)의 일부인 루프 사이드 빔(baem)들(32), 및 차량 환경을 감지하기 위한 환경 센서(24)를 포함하는 적어도 하나의 센서 모듈(22)을 구비하고,
    상기 센서 모듈(22)은 상기 지지 구조(18) 상에 배치되고, 상기 루프 사이드 빔들(32)의 하나와 접선 접촉하고 루프의 가로방향으로 제1 각도(α)만큼 그리고 루프의 길이방향으로 제2 각도(β)만큼 수평면에 대해 경사진 기준 루프 만입(indentation) 평면(28) 아래에 위치되고,
    상기 루프는 상기 차체(12)의 꼭대기 상에 배치될 수 있는 컴팩트한 루프 모듈(16)과 하나의 유닛으로 통합되고,
    상기 지지 구조(18)는 루프 프레임이고, 상기 센서 모듈(22)은 상기 유닛의 일부인 상기 루프 프레임 상의 상기 루프 모듈(16)의 코너 영역 내에 배치되는, 자동차용 루프.
  2. 청구항 1에서,
    상기 제1 각도(α)는 20°내지 30°인, 자동차용 루프.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에서,
    상기 제2 각도(β)는 2°내지 10°인, 자동차용 루프.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에서,
    상기 센서 모듈(22)은 루프 스킨(skin)(20)에 의해 덮이는, 자동차용 루프.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에서,
    상기 센서 모듈(22)의 상부 경계면(26)은 상기 기준 루프 만입 평면(28)에 수직으로 12.5cm 이하만큼 상승되는, 자동차용 루프.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에서,
    상기 지지 구조(18)는 상기 센서 모듈(22)의 영역 내에서 하강되는, 자동차용 루프.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에서,
    상기 루프 스킨(20)은 환경 센서용 윈도우를 형성하는,자동차용 루프.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 루프를 포함하는, 자동차.
  9. 청구항 1에서,
    상기 제1 각도(α)는 25°인, 자동차용 루프.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에서,
    상기 제2 각도(β)는 5°인, 자동차용 루프.
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