KR20220038751A - 자율 또는 부분 자율 차량 작동용 환경 센서를 가진 루프 모듈 - Google Patents

자율 또는 부분 자율 차량 작동용 환경 센서를 가진 루프 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차, 특히 승용차의 루프(roof) 모듈에 관한 것으로서, 루프 모듈의 외부 가시(visible) 표면을 형성하는 루프 클래딩(cladding); 및 자동차의 자율 또는 부분 자율 작동 동안 차량 환경을 감지하기 위한 환경 센서(34A,34B,36A,36B)를 가진 적어도 하나의 센서 모듈(30A,30B,32A,32B)을 포함한다. 루프 모듈은 환경 센서(34A,34B,36A,36B)를 위한 루프 클래딩 내에 형성된 보기(viewing) 영역(38A,38B,40A,40B); 및 보기 영역(38A,38B,40A,40B)에 마련된 세정(cleaning) 요소를 구비한다.

Description

자율 또는 부분 자율 차량 작동용 환경 센서를 가진 루프 모듈
본 발명은 자동차, 특히 승용차의 루프(roof) 모듈에 관한 것으로서, 루프 모듈은 청구항 1의 전제부의 특징을 포함한다.
실제로, 특히 승용차용 차량 루프를 형성할 수 있는 루프 모듈이 알려져 있고, 차량 루프는 별도의 컴포넌트로서 차량 쉘 구조를 형성하는 차량 섀시의 꼭대기 상에 배치될 수 있다. 이러한 종류의 루프 모듈들은 섀시에 완전히 연결된 루프 클래딩(cladding)을 가진 솔리드(solid) 루프로서 설계될 수 있거나, 루프 개구를 개폐할 수 있는 커버 요소를 포함하는 루프 개방 시스템을 포함할 수 있다.
또한, 루프 모듈로 구현될 수 있는 차량 루프 상에 센서 모듈들을 배치하는 것이 알려져 있고, 센서 모듈들은 자동차를 자율적으로 또는 부분 자율적으로 운행하게 할 수 있고 운전자 보조를 포함한다. 차량 루프는 일반적으로 차량의 가장 높은 지점을 구성하고 이러한 유리한 지점으로부터 차량 환경을 명확하게 볼 수 있기 때문에, 차량 환경을 모니터링하고 감지하기 위한 환경 센서들을 포함하는 센서 모듈들은 차량 루프에 고정된다. 지금까지, 센서 모듈들은 차량 루프 상의 토퍼(topper)로서 설계되었다. 이것은 일반적으로 고객의 요구를 충족시키지 못하는 시각적 외관으로 이어진다. 또한, 환경 센서가 차량 환경을 감지하는 볼 수 있는 영역이 환경 및 날씨 영향들로 인해 더러워지거나 불투명해질 위험이 있다.
본 발명의 목적은 자율 주행 또는 부분 자율 주행 자동차에 사용하기에 적합하고 열악한 조건들 하에서도 환경 센서를 사용할 수 있는 자동차, 특히 승용차용 루프 모듈을 생성하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 1의 특징을 가진 루프 모듈에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 환경 센서용 루프 클래딩 내에 보기(viewing) 영역이 형성되고, 보기 영역에 세정(cleaning) 요소가 마련되는 루프 모듈이 제안된다. 따라서, 환경 센서는 적어도 영역들 내에서 루프 클래딩에 의해 보호되고, 루프 클래딩의 보기 영역은 세정 요소에 의해 깨끗하게 유지될 수 있으므로, 보기 영역은 환경 센서에 대해 투명하게 남아 있다. 예를 들어, 환경에 의해 발생하고 시야를 손상시키는 임의의 종류의 먼지 또는 심지어 눈(snow), 물 및/또는 얼음 및 기타 물질들은 세정 요소에 의해 제거될 수 있다.
본 발명에 의해 의도된 바와 같은 루프 모듈은 특히, 차량 루프를 통합된 방식으로 반영하며, 차량을 자율적으로 또는 부분 자율적으로 운전하는데 필요한 컴포넌트들은 차량 루프 내에 포함된다. 따라서, 본 발명은 차량을 자율적으로 및 부분 자율적으로 운전할 수 있게 하고 루프 클래딩을 통해 적어도 부분적으로 센서 모듈을 덮고 세정 요소를 사용하여 루프 클래딩 상에 제공된 보기 영역의 가능한 요구되는 청소를 가능하게 하는 센서 루프 또는 루프 센서 모듈(RSM)을 제공한다.
본 발명에 따른 루프 모듈은, 복수의 기능적 요소들이 통합되고 차량 루프를 구현하기 위한 모듈 방식으로 차량 섀시 또는 차량 쉘 구조에 연결될 수 있는 구성 유닛을 형성할 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 루프 모듈의 센서 모듈의 환경 센서는 다양한 방식들로 설계될 수 있고, 라이다 센서, 레이더 센서, 카메라와 같은 광학 센서 등을 포함할 수 있다. 라이다 센서들은 예를 들어, 905nm 또는 1,550nm의 파장 범위에서 작동한다. 보기 영역 내의 루프 클래딩 재료는 적어도 하나의 환경 센서에 의해 사용되는 파장 범위에 대해 투명해야 한다. 따라서, 사용되는 파장에 따라 환경 센서를 선택해야 한다.
본 발명에 따른 루프 모듈의 바람직한 실시예에서, 세정 요소는 작동 시 외부로부터 보기 영역을 타격하는 유체 콘(fluid cone)을 생성하는 유체 노즐을 포함한다. 유체 노즐은 노즐을 통해 분무될 수 있는 세정 유체를 루프 클래딩의 보기 영역 상에 공급할 수 있으므로, 의도된 영역을 세정 및/또는 건조할 수 있다.
루프 클래딩의 보기 영역은 루프 클래딩의 단차(step) 상에 형성될 수 있으며, 유체 노즐은 단차 앞의 루프 클래딩 상에 배치되는 것이 바람직하다. 차량의 전방에서 루프 클래딩의 끝단 영역 내에 보기 영역이 형성되면, 유체 노즐은 단차 앞의 차량의 전방의 루프 클래딩 상에 위치된다. 차량의 후방에서 루프 클래딩 내의 단차에 보기 영역이 형성되면, 유체 노즐은 단차 뒤의 루프 클래딩 상에 위치된다.
또한, 단차는 유체 노즐에 의해 루프의 보기 영역으로 전달되는 세정 유체에 대한 안내 표면의 역할을 할 수 있으므로, 세정 유체는 차량 사이드를 향해 그리고 차량 중심으로부터 멀어지게 안내되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 단차는 특히 보기 영역이 형성되고 차량의 후방을 향해 굴곡되는 끝단 표면을 형성한다. 기류는 끝단 표면 상의 세정 유체를 사이드들로 안내한다. 후방 영역 내에 배치된 단차에서의 곡률은 반대 방향들 즉, 차량의 전방으로 향할 수 있다.
본 발명에 따른 루프 모듈의 특정 실시예에서, 유체 노즐은 작동을 위해 추출가능하고, 노즐 바(bar) 상에 형성되며, 특히 유체에 의해 및/또는 리턴력(return force)에 반하는 다른 구동 수단에 의해 가해지는 압력에 의해 추출된다.
루프 개구를 가진 루프 모듈 내에서 세정 유체가 루프 개구를 통해 차량 내부로 들어갈 위험을 줄이기 위해, 추출가능한 유체 노즐은 작동 시 콘 축이 차량의 전면을 향하고 및/또는 주행 방향을 가로지르는 방향을 향하는 유체 콘을 생성하는 것이 유리하다.
분명히, "유체 콘"이라는 용어는 이러한 맥락에서 가장 넓은 의미로 이해되어야 하며 또한 피라미드 모양, 수류(water stream) 모양 또는 임의의 다른 모양과 같이 완전히 콘형이 아닌 스프레이 형태들을 포함한다. 각각의 스프레이 형태는 유체 노즐의 개념화에 따라 다르다.
정의된 형태로 유체 노즐에 의해 적용된 유체를 드레인할 수 있고, 특정 차량 영역들이 의도하지 않게 유체에 노출되는 것을 방지하기 위해, 본 발명에 따른 루프 모듈의 바람직한 실시예는 유체를 위한 편향(deflection) 요소를 포함한다.
전술한 바와 같이, 가이드 표면은 루프 클래딩 상에 형성된 편향 요소를 형성할 수 있다. 예를 들어, 환경 센서를 위한 보기 영역을 형성하는 단차의 끝단 표면은 그러한 가이드 표면이다.
본 발명에 따른 루프 모듈의 특정 실시예에서, 편향 요소는, 작동 시에 유체 노즐을 추출하는 추출 요소를 포함한다. 특히, 이러한 종류의 추출 요소는 유체가 중요한 차량 영역들 또는 심지어 차량 환경 내에 있게 될 통행인을 의도하지 않게 타격하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 루프 모듈은 완전히 솔리드(solid)-루프 요소일 수 있거나 루프 개방 시스템의 루프 덮개 요소에 의해 개폐될 수 있는 루프 개구를 포함할 수도 있다. 루프 개방 시스템은 스포일러(spoiler) 루프, 외부의 오므림가능(reatractable) 루프 또는 리프트-앤-슬라이드(lift-and-slide) 오므림가능 루프일 수 있다.
루프 개방 시스템이 윈드 디플렉터를 포함하는 경우, 유체 노즐에 의해 전달되는 유체가 루프 개구를 통해 차량 내부로 들어가지 않게 하는 방식으로 사용될 수 있다. 이를 위해, 윈드 디플렉터는 유체 수집 요소 및/또는 드레인 요소를 포함하거나 형성할 수 있다. 유체 수집 요소 및/또는 드레인 요소는 예를 들어, 디플렉터 라멜라(lamella) 또는 바람 디플렉터 네트(net)와 같은 윈드 디플렉터 요소에 의해 구현된다.
본 발명에 따른 루프 모듈의 다른 특별한 실시예에서, 루프 클래딩은 차량의 전방 윈드실드 카울(cowl)을 형성하고 세정 요소 상에 배치되는 전방 루프 바이저(visor)를 포함한다. 또한, 루프 바이저는 센서 모듈을 위한 상부 커버일 수 있고, 환경 센서를 위한 보기 영역을 제공한다.
일반적으로, 본 발명에 따른 루프 모듈의 루프 클래딩은 하나 이상의 조각들로 제조될 수 있다. 보기 영역은 별도의 컴포넌트에 의해 또는 루프 클래딩에 의한 하나의 조각으로 형성될 수 있다.
본 발명의 주제의 다른 이점들 및 유리한 실시예들은 상세한 설명, 도면 및 청구범위로부터 도출될 수 있다.
본 발명에 따른 루프 모듈의 예시적인 실시예는 개략적으로 단순화된 방식으로 도면들에 도시되어 있으며, 이하의 설명에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 루프 모듈을 가진 차량 루프의 전체 사시도이다.
도 2는 차량 루프의 전방 영역의 평면도이다.
도 3은 차량 루프의 전방 좌측 섹션의 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 섹션의 평면도이다.
도 5는 차량 루프의 중앙 전면 섹션의 정면도이다.
도면들 참조하면, 승용차로 구현된 자동차의 차량 루프(10)가 도시되어 있으며, 차량 루프(10)는 수직 길이방향 차량 중심 평면에 대한 2개의 사이드들 상의 길이방향 루프 빔(baem)(16)을 포함하는 차량 쉘 구조(14)의 꼭대기 상에 배치된 루프 모듈(12)을 포함한다.
루프 모듈(12)은 차량의 자율 주행을 가능하게 하는 디바이스들이 장착된 루프 센서 모듈(RSM)이다.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 루프 모듈(12)은 차량의 길이방향으로 이동가능한 덮개 요소(20)에 의해 개폐될 수 있는 루프 개구(18)를 포함한다. 이를 위해, 덮개 요소(20)는 루프 모듈(12)의 지지 구조인 루프 프레임(22)의 컴포넌트인 가이드 레일(21)의 양 사이드들 상에 보관된다. 루프 개구(18)의 후방으로, 루프 모듈(12)은 솔리드-루프 요소를 형성하는 루프 클래딩 섹션(24)을 포함한다.
루프 개구(18)의 전방으로, 루프 모듈(12)은, 루프 바이저이고 자동차의 전방 윈드실드 카울을 형성하는 루프 클래딩 섹션(26)을 포함하며, 전방 윈드쉴드 카울은 횡방향(transverse) 루프 방향으로 연장하고 윈드실드(28)의 프레임의 횡방향인 레그(leg)이다.
환경 센서(34A,34B,36A,36B)를 각각 포함하는 다수의 센서 모듈들(30A,30B,32A,32B)은 루프 클래딩 섹션(26) 아래에 배치된다. 환경 센서들(34A,34B)은 각각 905nm 또는 1,550nm의 파장으로 작동하는 라이다 센서로서 구현된다. 2개의 환경 센서들(36A,36B)은 각각 모노/다중/다초점 및/또는 스테레오 카메라로서 구현될 수 있는 카메라를 형성한다. 환경 센서들(36A,36B)의 카메라들은 가시광선 및 근적외선 범위에서 기능한다.
루프 클래딩 섹션(26)은 각각의 센서 모듈(30A,30B,32A,32B)의 영역 내에서 각각 보기 영역(38A,38B,40A,40B)을 형성하고; 보기 영역(38A,38B,40A,40B)은 300nm와 2,000nm 사이의 파장, 특히 레이더 방사에 투명하다.
루프 클래딩 섹션(26)에 의해 형성된 바이저는, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 길이방향 차량 중심 평면에 대해 대칭이고 길이방향 차량 중심 평면으로부터 후방을 향해 연장하는 단차(42)를 구비한다. 보기 영역들(38A,38B)은 루프 모듈(12)의 상응하는 전방 코너 영역 내에서 단차(42)의 끝단 표면 상에 배치된다. 보기 영역들(40A,40B)은 차량 길이방향 중심 평면에에 가까운 루프 클래딩 섹션(26)의 상부 사이드 상에서 서로 대칭적으로 형성된다.
보기 영역들(38A,38B)을 깨끗하게 유지할 수 있도록, 루프 모듈(12)은 단차(42)의 전방에 유체 노즐(44A,44B)을 포함하고, 상응하는 보기 영역들(38A,38B)은 각각의 유체 노즐(44A,44B)을 통해 가압 세정 유체를 받을 수 있다. 사용시, 유체 노즐들(44A,44B)은 각각 단차(42)의 에지 아래에 남아 있으면서 각각의 보기 영역(38A,38B)을 완전히 덮는 유체 또는 스프레이 콘(46)을 생성한다. 유체 콘(46)을 형성하고 단차(42)를 통해, 세정 유체는 루프 개구부(18)가 개방되어 있을 때 세정 유체가 차량 내부로 들어가는 위험을 감수하지 않으면서 상응하는 차량의 작동 중에 차량 사이드를 향해 이송된다(도 1 및 도 2의 화살표 Y 참조). 또한, 루프 개구(18)의 전방 에지 영역 내에 배치된 추출가능한 윈드 디플렉터(58)는 유체 수집 요소 및/또는 드레인 요소로서 기능한다.
중간 보기 영역들(40A,40B)의 경우, 루프 모듈(12)은 각각 노즐 바(52A,52B)의 끝단에 형성된 유체 노즐(50A,50B)이 각각 마련되는 세정 요소(48A,48B)를 포함한다. 노즐 바들(52A,52B)은 도면에 도시된 작동 위치로 추출될 수 있다. 즉, 세정 유체에 의해 노즐 바(52A,52B) 상에 가해지고 특히 리턴 스프링에 의해 가해지는 리턴력에 의해 노즐 바들(52A,52B) 상에 작용하는 압력으로 추출될 수 있다.
작동 중에, 유체 노즐들(50A,50B)은 각각의 보기 영역(40A,40B)을 덮고 차량 전방을 향해 전방으로 그리고 세로방향에 차량 방향으로 횡방향으로 경사진 콘 축을 가진 유체 또는 스프레이 콘(54)을 각각 생성한다. 이것은 유체 콘(54)을 형성하는 세정 유체가 덮개 요소(20)가 개방될 때 차량의 작동 동안 루프 개구(18)를 통해 차량 내부로 들어가는 위험을 최소화한다. 더욱이, 유체 노즐들(50A,50B)에 의해 전달되는 세정 유체는 도 1에 도시된 화살표 X에 따라 단차(42)의 끝단 표면을 따라 측방향 외측으로 드레인된다.
또한, 루프 모듈(12)은 각각의 보기 영역(38A,40A)과 보기 영역(38B,40B) 사이의 2개의 사이드들의 각각의 위에 있는 조명 판유리(56A,56B)를 포함하고, 조명 판유리(56A,56B)는 차량의 자율 주행 모드가 활성화되어 있는지 여부를 표시하는 ADS(자율 주행 신호) 라이트들에 할당된다.
10...차량 루프 12...루프 모듈
14...차량 쉘 구성 16...세로 루프 빔
18...루프 개구 20...덮개 요소
21...가이드 레일 22...루프 프레임
24...루프 클래딩 섹션 26...루프 클래딩 섹션
28...윈드실드 30A,30B...센서 모듈
32A,32B...센서 모듈 34A,34B...환경 센서
36A,36B...환경 센서 38A,38B...보기 영역
40A,40B...보기 영역 42...단차
44A,44B...유체 노즐 46...유체 콘
48A,48B...세정 요소 50A,50B...유체 노즐
52A,52B...노즐 바 54...유체 콘
56A,56B...조명 창유리 58...윈드 디플렉터

Claims (12)

  1. 자동차, 특히 승용차의 루프(roof) 모듈로서,
    상기 루프 모듈의 외부 가시(visible) 표면을 형성하는 루프 클래딩(cladding);
    상기 자동차의 자율 또는 부분 자율 작동 동안 차량 환경을 감지하기 위한 환경 센서(34A,34B,36A,36B)를 가진 적어도 하나의 센서 모듈(30A,30B,32A,32B);
    상기 환경 센서(34A,34B,36A,36B)를 위해 상기 루프 클래딩 내에 형성된 보기(viewing) 영역(38A,38B,40A,40B); 및
    상기 보기 영역(38A,38B,40A,40B)에 마련된 세정(cleaning) 요소를 구비하는, 루프 모듈.
  2. 청구항 1에서,
    상기 세정 요소는, 작동 시, 외부로부터 상기 보기 영역(38A,38B,40A,40B)을 타격(strike)하는 유체 콘(cone)(46,54)을 생성하는 유체 노즐(44A,44B,50A,50B)을 구비하는, 루프 모듈.
  3. 청구항 2에서,
    상기 보기 영역(38A,38B,40A,40B)은 상기 루프 클래딩의 단차(step)(42) 또는 경사면에 형성되고,
    상기 유체 노즐(44A,44B)은 상기 단차(42) 또는 상기 경사면 상에 배치되는, 루프 모듈.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에서,
    상기 유체 노즐(50A,50B)은 작동을 위해 추출가능(extractable)하고, 바람직하게 리턴력(return force)에 대해 유체 또는 구동 수단에 의해 가해지는 압력으로 추출되는 노즐 바(bar)(52A,52B) 상에 배치되는, 루프 모듈.
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에서,
    상기 유체 노즐(50A,50B)은 콘 축(cone axia)이 차량 전방을 향하고 및/또는 콘 축이 루프의 길이방향을 교차하는 방향으로 적어도 부분적으로 향하는 유체 콘(54)을 생성하는, 루프 모듈.
  6. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에서,
    상기 유체 노즐(44A,44B,50A,50B)에 의해 전달되는 유체를 위한 편향(deflection) 유닛을 구비하는, 루프 모듈.
  7. 청구항 2 내지 청구항 6 중 어느 한 항에서,
    상기 편향 유닛은 상기 루프 클래딩 상에 형성된 가이드 표면을 포함하는, 루프 모듈.
  8. 청구항 6에서,
    상기 편향 유닛은, 작동 시, 상기 유체 노즐을 추출하는 추출 요소를 포함하는, 루프 모듈.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에서,
    루프 개방 시스템의 덮개 요소(20)에 의해 개폐되는 루프 개구(18)를 포함하는, 루프 모듈.
  10. 청구항 9에서,
    상기 루프 개방 시스템의 윈드 디플렉터는 유체 수집 요소 및/또는 드레인 요소를 포함하거나 형성하는, 루프 모듈.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에서,
    상기 루프 클래딩은 차량의 전방 윈드실드 카울(cowl)을 형성하고 상기 세정 요소 상에 배치되는 전방 루프 바이저(visor)를 포함하고, 및/또는
    상기 세정 요소가 배치되는 후방 루프 바이저를 포함하고, 및/또는
    상기 세정 요소가 배치되는 측면 루프 바이저를 포함하는, 루프 모듈.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 따른 루프 모듈을 포함하는, 차량.
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