DE202024104160U1 - Cover element for a sensor arrangement, sensor arrangement, roof module and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Blendenelement (18) für eine Sensoranordnung (16), aufweisend mindestens ein optisches Element (21, 30, 31, 38, 39), wobei das Blendenelement (18) durch ein Spritzgussverfahren hergestellt ist, durch das das mindestens eine optische Element (21, 30, 31, 38, 39) in dem Blendenelement (18) integriert ist, wobei das mindestens eine optische Element (21, 30, 31, 38, 39) dazu ausgebildet ist, ein Blickfeld (22, 27, 28, 40, 42) eines Sensorelements (20) zu manipulieren.Aperture element (18) for a sensor arrangement (16), comprising at least one optical element (21, 30, 31, 38, 39), wherein the aperture element (18) is produced by an injection molding process by means of which the at least one optical element (21, 30, 31, 38, 39) is integrated into the aperture element (18), wherein the at least one optical element (21, 30, 31, 38, 39) is designed to manipulate a field of view (22, 27, 28, 40, 42) of a sensor element (20).
Description
Die Erfindung betrifft ein Blendenelement für eine Sensoranordnung. Ferner betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung mit einem solchen Blendenelement. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Dachmodul mit einer solchen Sensoranordnung sowie ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer solchen Sensoranordnung und/oder mit mindestens einem solchen Dachmodul.The invention relates to a cover element for a sensor arrangement. The invention further relates to a sensor arrangement with such a cover element. The invention also relates to a roof module with such a sensor arrangement and to a motor vehicle with at least one such sensor arrangement and/or with at least one such roof module.
Eine Sensoranordnung ist aus der Praxis bekannt und kann bei einem Kraftfahrzeug zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung eingesetzt werden. Hierzu umfasst die Sensoranordnung zumeist ein Sensorelement, das in eine oder mehrere bestimmte Richtungen elektromagnetische Strahlung, beispielsweise in Form von Laserstrahlung, abgibt, so dass die Fahrzeugumgebung, einschließlich Straßenverlauf, Verkehrssituation und dergleichen, von einem System des Fahrzeugs erkannt und verarbeitet werden kann. Das Sensorelement ist beispielsweise in einem Dachbereich des Fahrzeugs oder auch im Bereich des Fahrzeugbugs bzw. Front Ends angeordnet und hinter einem Blendenelement positioniert, das für die von dem Sensorelement abgegebene elektromagnetische Strahlung durchlässig ist. Das Blendenelement kann aus einem Kunststoffwerkstoff gefertigt sein. Dabei sind die Anordnung, Befestigung, Montage und/oder thermische und elektronische Anforderungen stets eine Herausforderung.A sensor arrangement is known from practice and can be used in a motor vehicle to monitor the vehicle environment. For this purpose, the sensor arrangement usually comprises a sensor element that emits electromagnetic radiation, for example in the form of laser radiation, in one or more specific directions, so that the vehicle environment, including the course of the road, traffic situation and the like, can be recognized and processed by a system in the vehicle. The sensor element is arranged, for example, in a roof area of the vehicle or in the area of the vehicle's front end and is positioned behind a cover element that is permeable to the electromagnetic radiation emitted by the sensor element. The cover element can be made of a plastic material. The arrangement, fastening, assembly and/or thermal and electronic requirements are always a challenge.
Die Sensorelemente (Kameras, Radar-Sensoren und Lidar-Sensoren) werden von den Herstellern als separate Einheiten produziert. Dies führt zu verschiedenen Herausforderungen, die entweder einzeln oder in Kombination auftreten können. Erstens haben die Sensorelemente oft eine unnötig hohe IP-Klasse für die Umgebung, in der sie eingesetzt werden. Dies bedeutet höhere Kosten und ein zusätzliches Gewicht, das vermieden werden könnte. Zweitens erfordert die Montage der Sensoren aufgrund von Toleranzen oft eine mehrstufige Kalibrierung, was den Installationsprozess kompliziert und zeitaufwendig macht. Drittens kommt es zu einem Leistungsverlust, wenn ein zweites Schutzgehäuse erforderlich ist, sei es aus Gründen der IP-Ausführung oder aus konzeptionellen Gründen. Schließlich, wenn ein zweites Schutzgehäuse nicht möglich oder notwendig ist, entstehen zusätzliche Herausforderungen. Dazu gehören die Notwendigkeit zusätzlicher Schnittstellen wie Dichtungen oder Verklebungen oder die Unmöglichkeit, die Sensoren in ein Trockenraumkonzept zu integrieren. Diese Faktoren erschweren die Umsetzung und erhöhen die Komplexität der gesamten Sensorinstallation.The sensor elements (cameras, radar sensors and lidar sensors) are produced by the manufacturers as separate units. This leads to various challenges that can arise either individually or in combination. Firstly, the sensor elements often have an unnecessarily high IP class for the environment in which they are used. This means higher costs and additional weight that could be avoided. Secondly, due to tolerances, the assembly of the sensors often requires multi-step calibration, making the installation process complicated and time-consuming. Thirdly, there is a loss of performance when a second protective housing is required, be it for IP design reasons or for conceptual reasons. Finally, if a second protective housing is not possible or necessary, additional challenges arise. These include the need for additional interfaces such as seals or bonding or the impossibility of integrating the sensors into a dry room concept. These factors complicate implementation and increase the complexity of the overall sensor installation.
Auch Dachmodule finden im Fahrzeugbau bereits umfassend Verwendung, da diese Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt sind und bei der Montage des Fahrzeugs an das Montageband geliefert werden können. Das Dachmodul bildet an seiner Außenfläche zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs, die ein Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Luftströmung in den Fahrzeuginnenraum verhindert. Die Dachhaut wird beispielsweise von einem oder mehreren Flächenbauteilen gebildet, die aus einem stabilen Material, beispielsweise lackiertem Blech oder lackiertem bzw. durchgefärbtem Kunststoff, gefertigt sein können. Bei dem Dachmodul kann es sich um einen Teil eines starren Fahrzeugdachs oder um einen Teil einer öffenbaren Dachbaugruppe handeln.Roof modules are also already widely used in vehicle construction, as these roof modules are prefabricated as separate functional modules and can be delivered to the assembly line when the vehicle is assembled. The roof module forms a roof skin of the vehicle roof on its outer surface, at least in some areas, which prevents moisture or air flow from penetrating the vehicle interior. The roof skin is formed, for example, by one or more surface components that can be made of a stable material, such as painted sheet metal or painted or colored plastic. The roof module can be part of a rigid vehicle roof or part of an openable roof assembly.
Ferner richtet sich die Entwicklung im Fahrzeugbau immer stärker auf autonom bzw. teilautonom fahrende Kraftfahrzeuge. Um der Fahrzeugsteuerung ein autonomes bzw. teilautonomes Steuern des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, wird eine Vielzahl von Sensorelementen, insbesondere Umfeldsensoren (z. B. Lidar-Sensoren, Radar-Sensoren, (Multi-)Kameras etc. mitsamt weiteren (elektrischen) Komponenten) eingesetzt, die in das Dachmodul integriert sind, die Umgebung rund um das Kraftfahrzeug erfassen und aus den erfassten Umgebungsdaten beispielsweise eine jeweilige Verkehrssituation ermitteln. Dachmodule, welche mit einer Vielzahl von Umfeldsensoren ausgestattet sind, sind auch als Roof Sensor Modules (RSM) bekannt. Die bekannten Umfeldsensoren senden und/oder empfangen elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen oder Radarstrahlen, wobei durch eine Signalauswertung ein Datenmodell der Fahrzeugumgebung generiert und für die Fahrzeugsteuerung genutzt werden kann.Furthermore, developments in vehicle construction are increasingly focused on autonomous or semi-autonomous vehicles. In order to enable the vehicle control system to control the vehicle autonomously or semi-autonomously, a large number of sensor elements are used, in particular environmental sensors (e.g. lidar sensors, radar sensors, (multi) cameras, etc., together with other (electrical) components) that are integrated into the roof module, record the environment around the vehicle and use the recorded environmental data to determine, for example, a respective traffic situation. Roof modules that are equipped with a large number of environmental sensors are also known as roof sensor modules (RSM). The known environmental sensors send and/or receive electromagnetic signals, for example laser beams or radar beams, whereby a data model of the vehicle environment can be generated by signal evaluation and used for vehicle control.
Es ist eine Aufgabe, ein verbessertes Blendenelement und/oder eine verbesserte Sensoranordnung und/oder ein verbessertes Dachmodul und/oder ein verbessertes Kraftfahrzeug vorzugschlagen.It is an object to propose an improved panel element and/or an improved sensor arrangement and/or an improved roof module and/or an improved motor vehicle.
Die Aufgabe wird durch ein Blendenelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch eine Sensoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Ebenso wird die Aufgabe durch ein Dachmodul mit mindestens einer solchen Sensoranordnung gemäß Anspruch 14 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer solchen Sensoranordnung und/oder mindestens einem solchen Dachmodul gemäß Anspruch 15 gelöst.The object is achieved by a panel element with the features of claim 1. Furthermore, the object is achieved by a sensor arrangement with the features of
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus mindestens zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Es versteht sich, dass die zu dem Blendenelement gemachten Ausführungen sich in äquivalenter Weise auf die erfindungsgemäße Sensoranordnung und/oder das erfindungsgemäße Dachmodul und/oder auf das Kraftfahrzeug beziehen, ohne für diese bzw. dieses nochmals redundant genannt zu werden. Hierbei versteht es sich insbesondere, dass sprachübliche Umformungen und/oder ein sinngemäßes Ersetzen von jeweiligen Begrifflichkeiten im Rahmen der üblichen sprachlichen Praxis, insbesondere das Verwenden von durch die allgemein anerkannte Sprachliteratur gestützten Synonymen, von dem vorliegenden Offenbarungsgehalt umfasst sind, ohne in ihrer jeweiligen Ausformulierung explizit erwähnt zu werden.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. The scope of the invention includes all combinations of at least two features disclosed in the description, the claims and/or the figures. It is understood that the The statements made with regard to the cover element refer in an equivalent manner to the sensor arrangement according to the invention and/or the roof module according to the invention and/or to the motor vehicle, without being mentioned again redundantly for these or the latter. It is particularly understood that customary linguistic transformations and/or a corresponding replacement of respective terms within the scope of usual linguistic practice, in particular the use of synonyms supported by generally accepted language literature, are included in the present disclosure content without being explicitly mentioned in their respective formulation.
Vorliegend ist ein Blendenelement für eine Sensoranordnung vorgeschlagen, aufweisend mindestens ein optisches Element, wobei das Blendenelement durch ein Spritzgussverfahren hergestellt ist, durch das das mindestens eine optische Element in dem Blendenelement integriert ist, wobei das mindestens eine optische Element dazu ausgebildet ist, ein Blickfeld eines Sensorelements zu manipulieren.In the present case, a diaphragm element for a sensor arrangement is proposed, comprising at least one optical element, wherein the diaphragm element is produced by an injection molding process by which the at least one optical element is integrated in the diaphragm element, wherein the at least one optical element is designed to manipulate a field of view of a sensor element.
Vorliegend ist es also möglich, mindestens ein optisches Element für ein Sensorelement direkt in dem Blendenelement zu integrieren. Hiermit sind unterschiedliche Blickfelder (Field of View (FoV)), insbesondere je nach Anwendungsfall und Sensorelement, darstellbar. Dies führt zu einer Ersparnis von Gewicht und Kosten gegenüber herkömmlichen Blendenelementen. Ferner macht die vorliegende Technik die Integration des Sensorelements in das Blendenelement bzw. die Anbringung des Sensorelements an dem Blendenelement möglich. Vorliegend kann auf den Einsatz eines weiteren Blendenelements verzichtet werden, da das mindestens eine optische Element nun direkt in das Blendenelement integrierbar ist. Durch die Integration des mindestens einen optischen Elements in das Blendenelement kann eine Verschiebung des Blickfeldes nach außen, betrachtet in einer Blickrichtung des Sensorelements, erreicht werden. Dies führt zu einer Verbesserung einer Abdeckung durch das Sensorelement, was insbesondere für Nahfeld-Sensorelemente, die ein Blickfeld vor einem Fahrzeug (in Fahrtrichtung betrachtet) und hinter einem Fahrzeug (in Fahrtrichtung betrachtet) erfassen. Durch das vorliegende Blendenelement kann somit eine Sensorperformance maximiert bzw. ein Leistungsverlust reduziert werden.In the present case, it is therefore possible to integrate at least one optical element for a sensor element directly into the aperture element. This makes it possible to display different fields of view (FoV), in particular depending on the application and sensor element. This leads to a saving in weight and costs compared to conventional aperture elements. Furthermore, the present technology makes it possible to integrate the sensor element into the aperture element or to attach the sensor element to the aperture element. In the present case, the use of a further aperture element can be dispensed with, since the at least one optical element can now be integrated directly into the aperture element. By integrating the at least one optical element into the aperture element, a shift of the field of view outwards, viewed in a viewing direction of the sensor element, can be achieved. This leads to an improvement in coverage by the sensor element, which is particularly important for near-field sensor elements that capture a field of view in front of a vehicle (viewed in the direction of travel) and behind a vehicle (viewed in the direction of travel). The aperture element can therefore maximize sensor performance or reduce performance loss.
In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine optische Element eine optische Linse, insbesondere eine optische Fischaugen-Linse, aufweist. Auch weitere optische Elemente sind vorstellbar. Eine Fischaugen-Linse kann insbesondere bei einer Anwendung von Fisheye-Kameras vorteilhaft sein, um beispielsweise ein seitliches Blickfeld (quer zur Fahrtrichtung eines Fahrzeuges) zu erfassen.In a further aspect, it is proposed that the at least one optical element has an optical lens, in particular an optical fisheye lens. Other optical elements are also conceivable. A fisheye lens can be particularly advantageous when using fisheye cameras, for example to capture a lateral field of view (transverse to the direction of travel of a vehicle).
In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass das mindesten eine optische Element aus einem ersten Werkstoff vorgefertigt ist und das Blendenelement aus einem zweiten Werkstoff durch das Spritzgussverfahren gefertigt ist, wobei das optische Element vorzugsweise in das Blendenelement eingelegt und dadurch in das Blendenelement integriert ist, wobei der erste und der zweite Werkstoff gleich oder unterschiedlich sind. Bei dem Spritzgussverfahren wird das optische Element vorzugsweise in die Spritzgussform eingelegt und anschließend mit einem Spritzguss-Werkstoff umspritzt, um dadurch das optische Element in das Blendenelement zu integrieren. Das optische Element ist vorzugsweise bereits vor dem Einlegen in die Spritzgussform vorgefertigt und wird beispielsweise als Bauteil zugekauft, um dadurch eine hohe Präzision und/oder eine spezielle Werkstoffzusammensetzung zu gewährleisten.In a further aspect, it is proposed that the at least one optical element is prefabricated from a first material and the aperture element is manufactured from a second material by the injection molding process, wherein the optical element is preferably inserted into the aperture element and thereby integrated into the aperture element, wherein the first and the second material are the same or different. In the injection molding process, the optical element is preferably inserted into the injection mold and then overmolded with an injection molding material in order to integrate the optical element into the aperture element. The optical element is preferably prefabricated before being inserted into the injection mold and is purchased, for example, as a component in order to ensure high precision and/or a special material composition.
In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass das Blendenelement aus einem Spritzgusswerkstoff durch ein Spritzgussverfahren gefertigt ist, und dass das mindestens eine optische Element unmittelbar aus dem Spritzgusswerkstoff hergestellt ist und einen integralen Bestandteil des Blendenelements ausbildet. Das mindestens eine optische Element kann also gemeinsam mit dem Blendenelement durch das Spritzgussverfahren ausgebildet werden, und muss somit nicht als vorgefertigte Komponente bereitgestellt werden.In a further aspect, it is proposed that the aperture element is made from an injection-molded material by an injection-molding process, and that the at least one optical element is made directly from the injection-molded material and forms an integral part of the aperture element. The at least one optical element can therefore be formed together with the aperture element by the injection-molding process, and thus does not have to be provided as a prefabricated component.
In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass der erste und/oder der zweite Werkstoff bzw. der Spritzgusswerkstoff mindestens eines von einem Polycarbonat, einem Polymethylmethacrylat, einem Cycloolefin-Copolymer und einem Glas aufweist. Auch andere Werkstoffe und Werkstoffmischungen sind denkbar, so dass die Auflistung nicht einschränkend zu verstehen ist.In a further aspect, it is proposed that the first and/or the second material or the injection molding material comprises at least one of a polycarbonate, a polymethyl methacrylate, a cycloolefin copolymer and a glass. Other materials and material mixtures are also conceivable, so that the list is not to be understood as restrictive.
In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass das Blendenelement zumindest bereichsweise einen Lichtfilter für ein Sensorelement und/oder einen Sichtfilter aufweist. Wahlweise kann für das Sensorelement, beispielsweise einen Lidar-Sensor, ein Lichtfilter durch das Blendenelement bereitgestellt werden, der beispielsweise nur für die von dem Sensorelement genutzten Längenwellen durchlässig bzw. transparent ist, jedoch für das menschliche Auge intransparent ist.In a further aspect, it is proposed that the aperture element has a light filter for a sensor element and/or a visual filter at least in some areas. Optionally, a light filter can be provided for the sensor element, for example a lidar sensor, through the aperture element, which light filter is, for example, only permeable or transparent to the long wavelengths used by the sensor element, but is opaque to the human eye.
In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass das Blendenelement mindestens einen Anbringungsabschnitt zum Anbringen des Blendenelements an einer Sensoranordnung und/oder an einem Kraftfahrzeug aufweist und/oder dass das Blendenelement mindestens einen Halteabschnitt zum Halten mindestens eines Sensorelements aufweist.In a further aspect, it is proposed that the cover element has at least one attachment section for attaching the cover element to a sensor arrangement and/or to a motor vehicle and/or that the Aperture element has at least one holding section for holding at least one sensor element.
In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass das Blendenelement eine erste Spritzgusskomponente und eine zweite Spritzgusskomponente aufweist und als ein Zwei-Komponenten-Spritzgussbauteil (2K-Spritzguss) ausgebildet ist, wobei die erste Spritzgusskomponente eine äußere Sichtfläche des Blendenelements ausbildet, in die das mindestens eine optische Element integriert ist. Alternativ kann die zweite Spritzgusskomponente eine äußere Sichtfläche des Blendenelements ausbilden und dazu eingerichtet sein, ein Blickfeld des Sensorelements einzuschränken. Die erste Spritzgusskomponente stellt vorzugsweise eine äußere Designfläche dar, die von einem Nutzer bei Betrachtung des Blendenelements gesehen werden kann. Durch die Integration des mindestens einen optischen Elements in die erste Spritzgusskomponente kann ein ungestörtes optisches Erscheinungsbild gewährleistet werden. Ferner kann auf Dichtungen an der äußeren Sichtfläche verzichtet werden. Durch die 2K-Technologie können somit jegliche Schnittstellen kaschiert werden.In a further aspect, it is proposed that the cover element has a first injection-molded component and a second injection-molded component and is designed as a two-component injection-molded component (2K injection molding), wherein the first injection-molded component forms an outer visible surface of the cover element, into which the at least one optical element is integrated. Alternatively, the second injection-molded component can form an outer visible surface of the cover element and be designed to restrict a field of view of the sensor element. The first injection-molded component preferably represents an outer design surface that can be seen by a user when looking at the cover element. By integrating the at least one optical element into the first injection-molded component, an undisturbed optical appearance can be ensured. Furthermore, seals on the outer visible surface can be dispensed with. The 2K technology can thus conceal any interfaces.
In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass die zweite Spritzgusskomponente mindestens einen Anbringungsabschnitt zum Anbringen des Blendenelements an einer Sensoranordnung und/oder an einem Kraftfahrzeug aufweist und/oder dass die zweite Spritzgusskomponente mindestens einen Halteabschnitt zum Halten mindestens eines Sensorelements aufweist und/oder dass die zweite Spritzgusskomponente eine Dichtungsfläche zur Abdichtung zumindest eines Teils der Sensoranordnung aufweist. Der Anbringungsabschnitt kann beispielsweise einen Schraubdom zum Anbringen des Blendenelements an dem Fahrzeug und/oder der Sensoranordnung aufweisen. Die zweite Spritzgusskomponente bildet ferner eine Dichtungsfläche aus, um einen Trockenbereich für das Sensorelement (und ggf. weitere Komponenten) bereitzustellen. Durch die vorliegende Ausführung können zusätzliche Befestigungen, Toleranzen und Kalibrierung entfallen. Ferner können Veränderungen optischer Pfade des Sensorelements minimiert werden, da Änderung durch relative Bewegung/thermische Ausdehnung zwischen dem Sensorelement und dem Blendenelement, insbesondere durch die direkte Anbringbarkeit des Sensorelements an dem Blendenelement, minimiert werden können. Der Halteabschnitt kann als Spritzgusskomponente ausgebildet sein, um das Sensorelement zumindest bereichsweise zu halten und/oder zu umspritzen. Das Sensorelement kann so beispielsweise auch direkt an dem Blendenelement im Spritzgussprozess selbst angeordnet werden. Es können so Schnittstellen zur Dichtung reduziert werden. Ferner wird ein Bauraumaufwand reduziert. Dies erlaubt kleinere Abmaße und eine nahtlose Integration. Ebenfalls kann eine Vernebelung (Fogging) oder eine Verschmutzung in einem Zwischenraum verhindert werden, da vorliegend der Zwischenraum durch das 2K-Spritzgussverfahren hermetisch abgeschlossen ist. Dabei kann ein Trockenraum oder ein Nassraum ermöglicht werden.In a further aspect, it is proposed that the second injection-molded component has at least one attachment section for attaching the cover element to a sensor arrangement and/or to a motor vehicle and/or that the second injection-molded component has at least one holding section for holding at least one sensor element and/or that the second injection-molded component has a sealing surface for sealing at least part of the sensor arrangement. The attachment section can, for example, have a screw dome for attaching the cover element to the vehicle and/or the sensor arrangement. The second injection-molded component also forms a sealing surface in order to provide a dry area for the sensor element (and possibly other components). The present embodiment makes it possible to eliminate additional fastenings, tolerances and calibration. Furthermore, changes in optical paths of the sensor element can be minimized, since changes due to relative movement/thermal expansion between the sensor element and the cover element, in particular due to the direct attachability of the sensor element to the cover element, can be minimized. The holding section can be designed as an injection-molded component in order to hold and/or overmold the sensor element at least in part. The sensor element can also be arranged directly on the cover element in the injection-molded process itself, for example. This means that interfaces to the seal can be reduced. Furthermore, the installation space required is reduced. This allows for smaller dimensions and seamless integration. Fogging or contamination in an intermediate space can also be prevented, since the intermediate space is hermetically sealed by the 2K injection-molded process. This can enable a dry room or a wet room.
In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass die erste Spritzgusskomponente und die zweite Spritzgusskomponente aus dem gleichen Werkstoff oder aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, wobei die erste Spritzgusskomponente und/oder die zweite Spritzgusskomponente vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem Polycarbonat, einem Polymethylmethacrylat oder einem Cycloolefin-Copolymer, oder aus Glas hergestellt ist/sind.In a further aspect, it is proposed that the first injection-molded component and the second injection-molded component are made of the same material or of different materials, wherein the first injection-molded component and/or the second injection-molded component is/are preferably made of a plastic, in particular a polycarbonate, a polymethyl methacrylate or a cycloolefin copolymer, or of glass.
Das Blendenelement kann neben der ersten Spritzgusskomponente und der zweiten Spritzgusskomponente weitere Flächenbauteile und/oder Komponenten aufweisen. Die erste und die zweite Spritzgusskomponente können zusammen vorzugsweise einen Einsatz, beispielsweise ein Fenster, ausbilden, der in ein weiteres Flächenbauteil des Blendenelements eingesetzt oder an dem Blendenelement angeordnet ist. Die erste und die zweite Spritzgusskomponente können auch integral mit einem weiteren Flächenbauteil des Blendenelements ausgebildet sein.In addition to the first injection-molded component and the second injection-molded component, the panel element can have further surface components and/or components. The first and second injection-molded components can together preferably form an insert, for example a window, which is inserted into a further surface component of the panel element or is arranged on the panel element. The first and second injection-molded components can also be formed integrally with a further surface component of the panel element.
Unter „Zwei-Komponenten-Spritzgussbauteil“ wird vorliegend vorzugsweise das halbfertige oder fertige Produkt verstanden, das durch das Zusammensetzen und/oder Zusammenfügen und/oder Anspritzen der ersten Spritzgusskomponente und der zweiten Spritzgusskomponente hergestellt wird. Es handelt sich bei dem Blendenelement also vorliegend um ein Bauteil, das aus zwei verschiedenen Komponenten hergestellt ist. Das 2K-Spritzgussverfahren, auch als Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren oder 2K-Spritzgießen bezeichnet, ist vorzugsweise eine Technik des Spritzgussverfahrens, bei der zwei Kunststoffkomponenten oder Materialien in einem einzigen Spritzgusszyklus kombiniert werden. Es ermöglicht die Herstellung von Bauteilen oder Produkten, die aus zwei verschiedenen oder auch gleichen Materialien bestehen und/oder unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Das Verfahren wird mit einer speziellen Spritzgussmaschine durchgeführt, die über zwei getrennte Einspritzaggregate verfügt. Jedes Aggregat ist mit einer eigenen Schnecke und einer Düse ausgestattet. Die beiden Komponenten, oft unterschiedlich gefärbte Kunststoffe oder Materialien mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften, werden in den beiden Aggregaten vorbereitet. Der Spritzgussprozess erfolgt vorzugsweise in mehreren Schritten: Zunächst wird die erste Spritzgusskomponente in die Form eingespritzt und anschließend wird die Form geöffnet, um Platz für die zweite Spritzgusskomponente zu schaffen. Dann wird die zweite Spritzgusskomponente eingespritzt, wobei sie sich mit der bereits vorhandenen ersten Spritzgusskomponente verbindet. Die Form wird abgekühlt und das fertige Bauteil wird entnommen. Das 2K-Spritzgussverfahren bietet mehrere Vorteile, darunter die Möglichkeit, komplexe Bauteile mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen oder Materialkombinationen herzustellen. Es ermöglicht auch eine effizientere Fertigung, da die Herstellung von Bauteilen mit verschiedenen Funktionen oder Eigenschaften in einem einzigen Schritt erfolgt, anstatt separate Teile zusammenfügen zu müssen. Dies führt zu Kosteneinsparungen, einer verbesserten Produktqualität und verkürzten Produktionszeiten.In the present case, a “two-component injection-molded component” is preferably understood to mean the semi-finished or finished product that is produced by assembling and/or joining and/or injecting the first injection-molded component and the second injection-molded component. The panel element in the present case is therefore a component that is made from two different components. The 2K injection molding process, also referred to as a two-component injection molding process or 2K injection molding, is preferably an injection molding technique in which two plastic components or materials are combined in a single injection molding cycle. It enables the production of components or products that consist of two different or the same materials and/or have different properties. The process is carried out using a special injection molding machine that has two separate injection units. Each unit is equipped with its own screw and nozzle. The two components, often differently colored plastics or materials with different physical properties, are prepared in the two units. The injection molding process preferably takes place in several steps: First, the first injection molded component is injected into the mold and then the mold is opened to make room for the second injection molded component. The second injection molded component is then injected, joining with the already existing first injection molded component. The mold is cooled and the finished part is removed. The 2K injection molding process offers several advantages, including the ability to produce complex parts with different surface structures or material combinations. It also enables more efficient manufacturing, as parts with different functions or properties can be produced in a single step instead of having to join separate parts together. This leads to cost savings, improved product quality and reduced production times.
In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass zwei optische Elemente in dem Blendenelement integriert sind, wobei eines der zwei optischen Elemente dazu ausgebildet ist, ein Blickfeld eines Senders eines Sensorelements zu manipulieren, und wobei ein anderes der zwei optischen Elemente, insbesondere unabhängig von dem einen der zwei optischen Elemente, dazu ausgebildet ist, ein Blickfeld eines Empfängers des Sensorelements zu manipulieren.In a further aspect, it is proposed that two optical elements are integrated in the aperture element, wherein one of the two optical elements is designed to manipulate a field of view of a transmitter of a sensor element, and wherein another of the two optical elements, in particular independently of the one of the two optical elements, is designed to manipulate a field of view of a receiver of the sensor element.
In einem weiteren Aspekt wird eine Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug beansprucht, aufweisend ein Sensorelement, das zur Ermittlung eines Messsignals elektromagnetische Strahlung in mindestens einer Messrichtung abgibt und/oder erfasst, mindestens ein Blendenelement, das in der mindestens einen Messrichtung vor dem Sensorelement angeordnet ist und das für die elektromagnetische Strahlung durchlässig ist. Das Blendenelement bildet vorzugsweise einen Durchsichtsbereich aus, durch den das mindestens eine Sensorelement die elektromagnetische Strahlung senden und/oder empfangen kann. Das Sensorelement ist vorzugsweise derart relativ zu dem und/oder an dem Blendenelement angeordnet, dass es durch dieses hindurchblickt. Besonders bevorzugt ist das Sensorelement dazu eingerichtet, das Messsignal in der Messrichtung abzugeben und/oder zu empfangen. Die Messrichtung definiert insbesondere eine Hauptmessrichtung, die bei einem optischen Messelement vorzugsweise einer optischen Achse entspricht. Bevorzugt definiert die Messrichtung eine Hauptkegelachse, um welche sich ausgehend von dem Sensorelement ein kegelförmiges Erfassungsfeld öffnet. Ein Kegelöffnungswinkel ist vorzugsweise sensorspezifisch und kann vorliegend mittels des mindestens einen optischen Elements, beispielsweiser einer Linse, manipuliert, insbesondere vergrößert oder verkleinert werden. Das mindestens eine Sensorelement ist vorzugsweise zumindest ein Teil eines Umfeldsensors, insbesondere eines Lidar-Sensors und/oder eines Radar-Sensors und/oder eines Kamera-Sensors und/oder eines Multikamera-Sensors und/oder eines Ultraschallsensors und/oder dergleichen. In a further aspect, a sensor arrangement for a motor vehicle is claimed, comprising a sensor element which emits and/or detects electromagnetic radiation in at least one measuring direction in order to determine a measuring signal, at least one aperture element which is arranged in front of the sensor element in the at least one measuring direction and which is permeable to the electromagnetic radiation. The aperture element preferably forms a see-through area through which the at least one sensor element can send and/or receive the electromagnetic radiation. The sensor element is preferably arranged relative to and/or on the aperture element in such a way that it looks through it. The sensor element is particularly preferably designed to emit and/or receive the measuring signal in the measuring direction. The measuring direction defines in particular a main measuring direction which, in the case of an optical measuring element, preferably corresponds to an optical axis. The measuring direction preferably defines a main cone axis around which a conical detection field opens up starting from the sensor element. A cone opening angle is preferably sensor-specific and can be manipulated, in particular enlarged or reduced, by means of the at least one optical element, for example a lens. The at least one sensor element is preferably at least a part of an environment sensor, in particular a lidar sensor and/or a radar sensor and/or a camera sensor and/or a multi-camera sensor and/or an ultrasonic sensor and/or the like.
Grundsätzlich kann das Sensorelement auch eine Antenne oder ein Lichtemissionsmodul umfassen. Lidar-Sensoren arbeiten beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 905 nm oder auch von etwa 1550 nm. Der Werkstoff des Blendenelements, das vorzugsweise einen Durchsichtsbereich ausbildet, durch den der Lidar-Sensor hindurchblickt, ist vorzugsweise für den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent und daher in Abhängigkeit von den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlänge(n) ausgewählt. Ein Sichtfeld des Umfeldsensors erstreckt sich vorzugsweise in Form eines Kegels mit einem sensorspezifischen Kegelöffnungswinkel symmetrisch um die optische Achse des Umfeldsensors herum.In principle, the sensor element can also comprise an antenna or a light emission module. Lidar sensors operate, for example, in a wavelength range of 905 nm or also of around 1550 nm. The material of the aperture element, which preferably forms a see-through area through which the lidar sensor looks, is preferably transparent for the wavelength range used by the environment sensor and is therefore selected depending on the wavelength(s) used by the environment sensor. A field of view of the environment sensor preferably extends in the form of a cone with a sensor-specific cone opening angle symmetrically around the optical axis of the environment sensor.
Um das Blendenelement vor Beschädigungen und Verschleiß schützen zu können, ist es bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Sensoranordnung nach der Erfindung an seiner der Fahrzeugumgebung zugewandten Außenseite mit einer Schutzbeschichtung versehen. Die Schutzbeschichtung kann aus einem ein- oder zweischichtig aufgetragenen Lacksystem bestehen, das einen Kratz-, Witterungs- und/oder Chemikalienschutz bietet. Das verwendete Lacksystem kann thermisch aushärtend sein oder auch ein Lacksystem sein, das unter Verwendung von UV-Strahlung aushärtet. Denkbar ist es, dass das Lacksystem nach einem Sprühverfahren oder nach einem Flutbeschichtungs-Verfahren aufgetragen wird. Vorzugsweise hat die Schutzbeschichtung einen Brechungsindex, der kleiner ist als derjenige des spritzgegossenen Kunststoffwerkstoffs des Blendenelements. Damit kann das Transmissionsverhalten des Blendenelements verbessert werden.In order to protect the cover element from damage and wear, in an expedient embodiment of the sensor arrangement according to the invention it is provided with a protective coating on its outside facing the vehicle environment. The protective coating can consist of a paint system applied in one or two layers that offers protection against scratches, weather and/or chemicals. The paint system used can be thermally curing or can be a paint system that cures using UV radiation. It is conceivable that the paint system is applied using a spraying process or a flood coating process. The protective coating preferably has a refractive index that is lower than that of the injection-molded plastic material of the cover element. This can improve the transmission behavior of the cover element.
Die Sensoranordnung nach der Erfindung kann grundsätzlich an einer beliebigen Stelle eines Kraftfahrzeugs und/oder eines Dachmoduls angeordnet sein und für unterschiedliche Zwecke ausgelegt sein. Beispielsweise ist die Sensoranordnung in einem Fahrzeugdach, insbesondere in einem Dachmodul, durch das das Fahrzeugdach zumindest bereichsweise gebildet wird, integriert und derart bevorzugt Bestandteil eines Systems zum autonomen oder teilautonomen Fahren des betreffenden Fahrzeugs. In diesem Falle bildet das Blendenelement vorzugsweise ein Außenhautelement des Fahrzeugdachs, das heißt insbesondere einen gegenüber dem Fahrzeugaufbau unbeweglichen Festdachabschnitt. Denkbar ist es aber auch, dass die Sensoranordnung nach Art eines Doms auf einem Fahrzeugdach und/oder dem Dachmodul angeordnet ist. Dann bildet das Blendenelement zumindest einen Bestandteil eines Gehäuses der Sensoranordnung, das das Sensorelement aufnimmt. Besonders bevorzugt können das Kraftfahrzeug und/oder das Dachmodul mehrere Sensoranordnungen und/oder mehrere Blendenelemente umfassen. Bei einer alternativen Ausführungsform bildet das Blendenelement ein Außenhautelement eines Fahrzeugbugs oder eines Fahrzeughecks. Dann kann die Sensoranordnung auch Bestandteil eines Abstandshaltesystems, eines Parkassistenten und/oder einer sonstigen Sicherheitseinrichtung des betreffenden Fahrzeugs sein.The sensor arrangement according to the invention can in principle be arranged at any location on a motor vehicle and/or a roof module and can be designed for different purposes. For example, the sensor arrangement is integrated in a vehicle roof, in particular in a roof module by which the vehicle roof is formed at least in part, and thus preferably forms part of a system for autonomous or semi-autonomous driving of the vehicle in question. In this case, the panel element preferably forms an outer skin element of the vehicle roof, that is to say in particular a fixed roof section that is immovable relative to the vehicle body. However, it is also conceivable that the sensor arrangement is arranged in the manner of a dome on a vehicle roof and/or the roof module. is arranged. The cover element then forms at least one component of a housing of the sensor arrangement, which accommodates the sensor element. The motor vehicle and/or the roof module can particularly preferably comprise several sensor arrangements and/or several cover elements. In an alternative embodiment, the cover element forms an outer skin element of a vehicle front or a vehicle rear. The sensor arrangement can then also be part of a distance keeping system, a parking assistant and/or another safety device of the vehicle in question.
In einem weiteren Aspekt wird ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das ein Flächenbauteil, welches zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet, die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls fungiert, und mindestens eine Sensoranordnung nach einem beliebigen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst.In a further aspect, a roof module for forming a vehicle roof on a motor vehicle is proposed, which comprises a surface component which at least partially forms a roof skin of the vehicle roof, which functions as an outer sealing surface of the roof module, and at least one sensor arrangement according to any embodiment of the invention.
Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ebenfalls versteht es sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele sich in äquivalenter oder zumindest ähnlicher Art und Weise auf sämtliche Ausführungen der Erfindung beziehen, ohne jeweils separat genannt zu werden.It is understood that the embodiments and examples mentioned above and to be explained below can be designed not only individually, but also in any combination with one another, without departing from the scope of the present invention. It is also understood that the embodiments and examples mentioned above and to be explained below relate in an equivalent or at least similar manner to all embodiments of the invention, without each being mentioned separately.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einem Dachmodul und einem Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung; -
2 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Blendenelements; -
3 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Blendenelements; -
4 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Blendenelements; -
5 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Blendenelements; -
6 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Blendenelements; und -
7 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Blendenelements.
-
1 a schematic representation of a motor vehicle with a roof module and an embodiment of the sensor arrangement; -
2 a schematic view of a sensor arrangement with an embodiment of the present aperture element; -
3 a schematic view of a sensor arrangement with an embodiment of the present aperture element; -
4 a schematic view of a sensor arrangement with an embodiment of the present aperture element; -
5 a schematic view of a sensor arrangement with an embodiment of the present aperture element; -
6 a schematic view of a sensor arrangement with an embodiment of the present aperture element; and -
7 a schematic view of a sensor arrangement with an embodiment of the present aperture element.
In
Das Dachmodul 10 umfasst ferner mindestens eine Sensoranordnung 16. Die Sensoranordnung 16 umfasst ein Blendenelement 18, das vorzugsweise einen Teil eines Sensorgehäuses 19 ausbildet, in welchem ein Sensorelement 20 angeordnet ist. Das Blendenelement 18 ist vorzugsweise ein Teil des Sensorgehäuses 19 oder an diesem angeordnet. Das Blendenelement 18 kann in anderen Ausführungen auch eine Öffnung in dem Flächenbauteil 11, vorzugsweise feuchtigkeitsdicht, überdecken. Das Blendenelement 18 bildet einen Durchsichtsbereich, insbesondere ein Fenster, durch das das Sensorelement 20 hindurchblickt. Das Sensorelement 20 ist vorliegend ein Lidar-Sensor, der Laserlicht in eine Fahrzeuglängsrichtung x abgibt und reflektiertes Laserlicht aus dem Fahrzeugumfeld durch den Durchsichtsbereich zurückempfängt. Das Laserlicht durchläuft vorzugsweise in Form von elektromagnetischen Signalen das Blendenelement 18. Der Lidar-Sensor ist dazu eingerichtet, die elektromagnetischen Signale zu senden und/oder zu empfangen und beispielsweise durch eine Auswerteeinrichtung derart auszuwerten, dass daraus eine erfasste Fahrzeugumgebung rekonstruiert werden kann. Die Fahrzeuglängsrichtung x ist orthogonal zu einer Fahrzeugbreitenrichtung y ausgerichtet. Es können auch andere Sensorelemente 20, beispielsweise eine Kamera (siehe
Das Blendenelement 18 weist, wie ein den
Das mindestens eine optische Element 21 kann aus einem ersten Werkstoff vorgefertigt sein, und das Blendenelement 18 kann aus einem zweiten Werkstoff durch das Spritzgussverfahren gefertigt sein, wobei das optische Element 21 vorzugsweise in das Blendenelement 18 eingelegt und dadurch in das Blendenelement 18 integriert ist, wobei der erste und der zweite Werkstoff gleich oder unterschiedlich sind. Der erste und/oder der zweite Werkstoff kann/können mindestens eines von einem Polycarbonat, einem Polymethylmethacrylat, einem Cycloolefin-Copolymer und einem Glas aufweisen.The at least one
Gemäß den
Gemäß
Gemäß
Gemäß den
Das Blendenelement 18 weist gemäß
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- DachmodulRoof module
- 1111
- FlächenbauteilSurface component
- 1616
- SensoranordnungSensor arrangement
- 1818
- BlendenelementAperture element
- 1919
- SensorgehäuseSensor housing
- 2020
- SensorelementSensor element
- 2121
- optisches Elementoptical element
- 2222
- BlickfeldField of view
- 2323
- Objektobject
- 2424
- erste Spritzgusskomponentefirst injection molded component
- 2525
- zweite Spritzgusskomponentesecond injection molding component
- 2626
- Zwei-Komponenten-SpritzgussbauteilTwo-component injection-molded component
- 2727
- BlickfeldField of view
- 2828
- BlickfeldField of view
- 2929
- BeschränkungsachseRestriction axis
- 3030
- optisches Elementoptical element
- 3131
- optisches Elementoptical element
- 3232
- AnbringungsabschnittMounting section
- 3333
- HalteabschnittHolding section
- 3434
- DichtungsabschnittSealing section
- 3535
- AnbindungConnection
- 3636
- TrockenbereichDry area
- 3737
- Nass- oder TrockenbereichWet or dry area
- 3838
- optisches Elementoptical element
- 3939
- optisches Elementoptical element
- 4040
- BlickfeldField of view
- 4141
- SenderSender
- 4242
- BlickfeldField of view
- 4343
- EmpfängerRecipient
- 4444
- MUI-SensorMUI sensor
- 4545
- LaserLaser
- 4646
- SpiegelMirror
- 4747
- MEMS-SensorMEMS sensor
- 100100
- FahrzeugdachVehicle roof
- 102102
- FahrzeugkarosserieVehicle body
- 104104
- KarosseriedachrahmenBody roof frame
- 10001000
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- xx
- FahrzeuglängsrichtungVehicle longitudinal direction
- yy
- FahrzeugbreitenrichtungVehicle width direction
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202024104160.7U DE202024104160U1 (en) | 2024-07-24 | 2024-07-24 | Cover element for a sensor arrangement, sensor arrangement, roof module and motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202024104160.7U DE202024104160U1 (en) | 2024-07-24 | 2024-07-24 | Cover element for a sensor arrangement, sensor arrangement, roof module and motor vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE202024104160U1 true DE202024104160U1 (en) | 2024-08-02 |
Family
ID=92459464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE202024104160.7U Active DE202024104160U1 (en) | 2024-07-24 | 2024-07-24 | Cover element for a sensor arrangement, sensor arrangement, roof module and motor vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE202024104160U1 (en) |
-
2024
- 2024-07-24 DE DE202024104160.7U patent/DE202024104160U1/en active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |