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Die Erfindung betrifft ein Dachmodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfassend die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.
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Aus der Praxis sind Dachmodule bekannt, die insbesondere bei einem Personenkraftwagen ein Fahrzeugdach bilden können, welches als separates Bauteil auf eine einen Fahrzeugrohbau bildende Fahrzeugkarosserie aufsetzbar ist. Solche Dachmodule können als Festdach mit durchgängig karosseriefester Dachhaut ausgebildet sein oder auch ein Dachöffnungssystem aufweisen, das ein Deckelelement umfasst, mittels dessen eine Dachöffnung wahlweise geschlossen oder geöffnet werden kann.
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Des Weiteren ist es bekannt, an einem Fahrzeugdach, das auch als Dachmodul ausgebildet sein kann, Sensormodule aufzusetzen, die ein autonomes oder teilautonomes Fahren des betreffenden Kraftfahrzeugs ermöglichen. Die Sensormodule, die zur Überwachung und Erfassung der Fahrzeugumgebung Umfeldsensoren aufweisen, sind am Fahrzeugdach befestigt, da das Fahrzeugdach in der Regel die höchste Erhebung eines Fahrzeugs ist, von der aus die Fahrzeugumgebung gut einsehbar ist. Die Sensormodule sind bisher als Aufsatz des betreffenden Fahrzeugs ausgebildet. Dies führt zu einem optischen Erscheinungsbild, das in der Regel nicht den Kundenanforderungen entspricht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gemäß der einleitend genannten Art ausgebildetes Dachmodul für ein Kraftfahrzeug mit einem optisch ansprechenden Erscheinungsbild bei gleichzeitig guten Wartungsmöglichkeiten zu schaffen.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Dachmodul mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung wird also ein Dachmodul vorgeschlagen, bei dem ein Sensormodul, das mindestens einen Umfeldsensor umfasst, hinter und/oder unter einer Wartungsblende angeordnet ist, die lösbar mit der Dachhaut verbunden ist. Die Wartungsblende, die eine Öffnung der Dachhaut verschließen kann, kann in optisch ansprechender Weise hinsichtlich Form- und/oder Farbgebung an die Dachhaut angepasst sein. Durch Entfernen der Wartungsblende von der Dachhaut ist das Sensormodul zu Montage-, Wartungs- und/oder Austauschzwecken zugänglich. Auch die Dachhaut kann das Sensormodul zumindest teilweise übergreifen. Damit ist gewährleistet, dass das Sensormodul integrierter Bestandteil des Dachmoduls ist, dessen äußeres Erscheinungsbild durch die Dachhaut und die mit dieser verbundenen Wartungsblende vorgegeben ist.
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Die Dachhaut des Dachmoduls nach der Erfindung kann grundsätzlich einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Ein Durchsichtsbereich, der für den Umfeldsensor, d. h. für die von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängen transparent ist, kann sowohl von der Dachhaut als auch von der Wartungsblende gebildet sein, welche ebenfalls einteilig oder mehrteilig ist.
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Das Dachmodul nach der Erfindung ist insbesondere ein Fahrzeugbauelement, das in integrierter Weise Funktionalitäten für ein autonomes bzw. teilautonomes Fahren des betreffenden Fahrzeugs zur Verfügung stellt und hierfür erforderliche Komponenten, wie das Sensormodul mit dem Umfeldsensor, aufnimmt. Mit der Erfindung wird also ein Sensordach bzw. Roof Sensor Module bereitgestellt, das sowohl das autonome bzw. teilautonome Fahren des betreffenden Fahrzeugs ermöglicht als auch hinsichtlich Montagefreundlichkeit auf Seiten eines Herstellers eines autonom oder teilautonom fahrenden Fahrzeugs vorteilhaft ausgebildet ist, da es eine Baueinheit bilden kann, in der eine Vielzahl funktionaler Elemente integriert ist und die modulartig mit einer Fahrzeugkarosserie bzw. einem Fahrzeugrohbau zur Ausbildung eines Fahrzeugdachs verbindbar ist. Bei einem teilautonom fahrenden Fahrzeug unterstützen Fahrassistenzsysteme einen Fahrer. Ein autonom fahrendes Fahrzeug fährt im Wesentlichen selbständig. Ferner kann das Dachmodul nach der Erfindung als reines Festdach ausgebildet sein oder auch ein Dachöffnungssystem aufweisen, das ein verlagerbares Deckelelement zum wahlweisen Schließen oder Freigeben einer Dachöffnung umfasst.
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Grundsätzlich kann der Umfeldsensor des Sensormoduls des Dachmoduls nach der Erfindung in vielfältiger Weise ausgebildet sein und insbesondere einen LiDAR-Sensor, einen Radarsensor, einen optischen Sensor, wie eine Kamera, und/oder dergleichen umfassen. LiDAR-Sensoren arbeiten beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 905 nm oder auch von etwa 1550 nm. Eine Kamera, die für einen autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb eines Fahrzeugs benutzt wird, arbeitet im Wellenlängenbereich sichtbaren Lichts und/oder im nahen Infrarotbereich. Der Werkstoff der Dachhaut und/oder der Wartungsblende in dem Durchsichtsbereich für den Umfeldsensor muss für den von dem betreffenden Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent sein, das heißt er muss in Abhängigkeit von der von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlänge ausgewählt werden.
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Um sicherzustellen, dass der Betrieb des Sensormoduls nicht durch Feuchtigkeit und/oder Schmutz gestört wird, liegt die Wartungsblende bei einer bevorzugten Ausführungsform des Dachmoduls nach der Erfindung über eine Dichteinrichtung an der Dachhaut an. Die Dichteinrichtung ist zweckmäßigerweise eine Kunststoffprofildichtung, eine Gummiprofildichtung oder Elastomerprofildichtung.
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Die Befestigung der einteiligen oder mehrteiligen Wartungsblende an der Dachhaut kann in vielfältiger Weise erfolgen und beispielsweise eine Rast-, eine Schraub- und/oder eine Klebeverbindung umfassen. Bei einer mehrteiligen Wartungsblende können die einzelnen Teile, die einzeln oder zusammen über Fixiermittel, wie Rastmittel, Schraubmittel und/oder Klebemittel, an der Dachhaut, einer Dachrahmenstruktur oder einer sonstigen Trägerstruktur befestigt sein können, ebenfalls miteinander verrastet, verschraubt und/oder verklebt sein. Zumindest liegen die einzelnen Teile vorzugsweise dichtend aneinander an. Die Fixierung der Wartungsblende kann an der Dachhaut selbst und/oder einer anderen Dachmodulstruktur, beispielsweise an einer Dachrahmenstruktur, erfolgen.
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Des Weiteren kann die Wartungsblende, die das Sensormodul verblendet, mindestens eine Aussparung aufweisen, die von einer Reinigungseinrichtung durchgriffen ist, mittels der ein Durchsichtsbereich für den Umfeldsensor von Schmutz, Eis, Regenwasser, Reinigungsmitteln und/oder dergleichen befreit werden kann. Der Durchsichtsbereich kann an der Wartungsblende selbst oder auch an anderen Bereichen der Dachhaut ausgebildet sein. Die Reinigungseinrichtung, die eine Fluiddüse zur Applikation einer Reinigungsflüssigkeit oder zur Applikation von Reinigungsluft umfassen kann, ist beispielsweise an einer Trägerplatte befestigt, auf der auch der Umfeldsensor angeordnet sein kann. Die Trägerplatte kann bei einer speziellen Ausführungsform als Kühlkörper für den Umfeldsensor dienen und/oder auch zur Fixierung von weiteren funktionalen Einrichtungen, wie Flüssigkeitsleitungen der Reinigungseinrichtung, Kühlmittelleitungen oder dergleichen, umfassen.
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Um Wasser, das unter die Dachhaut eindringt oder bei einer Fehlfunktion im Dachmodul freigesetzt wird, auffangen zu können, kann das Dachmodul nach der Erfindung mit einer Auffangwanne versehen sein, die unter dem Sensormodul angeordnet ist. An die Auffangwanne kann ein Ablauf angeschlossen sein, der die gesammelten Flüssigkeiten in definierter Weise, beispielsweise über die seitlichen Fahrzeugsäulen in die Radkästen abführt.
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Zur Erhöhung der Stabilität und auch zur Lagerung von Funktionselementen kann das Dachmodul nach der Erfindung einen Dachrahmen umfassen, auf dem das Sensormodul angeordnet ist und an den vorzugsweise auch die Dachhaut angebunden ist.
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Das Sensormodul kann direkt auf dem Dachrahmen oder über eine Trägerplatte auf dem Dachrahmen befestigt sein, und zwar über eine kraftschlüssige Verbindung, wie eine Rastverbindung, eine Schaubverbindung und/oder eine magnetische Verbindung.
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Die Erfindung hat auch ein Kraftfahrzeug mit einem Dachmodul der vorstehend beschriebenen Art zum Gegenstand.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Ausführungsbeispiele eines Dachmoduls nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeugdach eines Kraftfahrzeuges nach der Erfindung;
- 2 einen schematischen Schnitt durch das Fahrzeugdach entlang der Linie II-II in 1;
- 3 einen 2 entsprechenden Schnitt, der die Montage eines Sensormoduls veranschaulicht;
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Eckbereichs des Fahrzeugdachs mit einem Sensormodul;
- 5 einen 2 entsprechenden Schnitt einer alternativen Ausführungsform eines Fahrzeugdachs; und
- 6 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Fahrzeugdachs.
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In 1 ist ein Ausschnitt eines Kraftfahrzeuges 10 dargestellt, welches als Personenkraftwagen ausgebildet ist und eine einen Rohbau darstellende Fahrzeugkarosserie umfasst, auf welche ein Dachmodul 14 aufgesetzt ist. Das Dachmodul 14 bildet damit ein Fahrzeugdach, welches von seitlichen Dachlängsholmen 16 begrenzt ist, die Bestandteil der Fahrzeugkarosserie sind.
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Das Dachmodul 14 umfasst eine Dachhaut 18, welche in einem zentralen Bereich einen transparenten Festdachabschnitt 20 ausbildet, durch den Licht in einen Fahrzeuginnenraum eintreten kann. Die Dachhaut 18 ist an einem Dachrahmen 22 befestigt, der eine Trägerstruktur des Dachmoduls 14 und eine Schnittstelle des Dachmoduls 14 zu der Fahrzeugkarosserie 12 darstellt.
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Das Dachmodul 14 ist ein Sensordachmodul bzw. ein Roof Sensor Module (RSM), welches mit Vorrichtungen ausgestattet ist, die ein autonomes Fahren des Kraftfahrzeuges 10 ermöglichen. In seinen vier Eckbereichen weist das Dachmodul 14 hierzu jeweils ein Sensormodul 24 auf, welches mit mindestens einem Umfeldsensor 26 versehen ist, mittels dessen zur Realisierung eines autonomen Fahrens des Kraftfahrzeugs 10 die Fahrzeugumgebung erfasst werden kann. Durch Auswertung der Messsignale der Umfeldsensoren mittels einer Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs 10 ist damit eine jeweilige Verkehrssituation ermittelbar, so dass sich das Kraftfahrzeug 10 autonom bzw. selbständig an die Verkehrssituation anpassen und entsprechend verhalten kann. Die Sensormodule 24 sind jeweils auf dem Dachrahmen 22 angeordnet und weitgehend von der Dachhaut 18 übergriffen.
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Die Umfeldsensoren 26 der Sensormodule 24 können jeweils in vielfältiger Weise ausgebildet sein und beispielsweise einen LiDAR-Sensor, einen Radar-Sensor, eine Kamera (Mono-/Multi-/Multi-Fokal- und/oder Stereo-Kamera) und/oder einen sonstigen geeigneten Sensor umfassen.
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Bei der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform ist die Dachhaut 18 im Wesentlichen durchgängig ausgebildet, wobei sie im Bereich der Sensormodule 24 jeweils eine Öffnung 28 aufweist, die mittels einer lösbar fixierten Wartungsblende 30 verschlossen ist. Die Wartungsblende 30 bildet einen für den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparenten Durchsichtsbereich 33. Insbesondere ist der Durchsichtsbereich 33 für Wellenlängen zwischen 200 nm und 2000 nm und insbesondere auch für Radarstrahlung transparent. Ein LiDAR-Sensor, der als Umfeldsensor nutzbar ist, verwendet beispielsweise eine Wellenlänge von 905 nm und/oder eine Wellenlänge von 1550 nm.
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Wie 2 zu entnehmen ist, sind die Umfeldsensoren 26 jeweils auf einer Trägerplatte 31 angeordnet. Die Trägerplatten 31 sind mittels Schrauben 32 auf dem Dachrahmen 22 verschraubt oder Bestandteil desselben. An den Trägerplatten 31 sind des Weiteren jeweils Reinigungsdüsen 34 befestigt, die die betreffende Wartungsblende 30 durchgreifen und zur Reinigung der Außenseite der Wartungsblende 30 in dem Durchsichtsbereich 33 für den Umfeldsensor 26 dienen. Um Reinigungsflüssigkeit zu den Reinigungsdüsen 34 zu führen, sind Zuführschläuche oder dergleichen vorgesehen, die an der Trägerplatte 31 und/oder an dem Dachrahmen 22 befestigt sind.
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Unterhalb des Dachrahmens 22 bzw. unterhalb des Sensormoduls 24 ist eine Auffangwanne 36 angeordnet, mittels der etwaig eindringendes Spritzwasser oder dergleichen gesammelt und über eine Leitung 38 abgeführt werden kann.
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Die Wartungsblende 30 liegt über eine umlaufende Dichtung 40 auf der Dachhaut 18 auf. Zudem ist die Wartungsblende 30 über Rasthaken 42 lösbar an der Dachhaut 18 fixiert.
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Wie 3 zu entnehmen ist, wird bei der Montage das Sensormodul 24 über die Öffnung 28 unter die Dachhaut 18 geschoben (Schritt A). Die Wartungsblende ist hierbei abgenommen. Anschließend wird das Sensormodul 24 mittels der Schrauben 32 an dem Dachrahmen 22 fixiert, die von unten durch korrespondierende Öffnungen des Dachrahmens 22 in die Trägerplatte 31 des Sensormoduls 24 eingeschraubt werden (Schritt B). Anschließend wird die Wartungsblende 30 aufgesetzt und über die Rasthaken 42 an der Dachhaut 18 verrastet (Schritt C). Zusätzlich können Fixierschrauben vorgesehen sein, die die Wartungsblende beispielsweise an der Trägerplatte 31 oder an dem Dachrahmen 22 fixiert.
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Anhand 5 ist eine alternative Ausführungsform eines Dachmoduls dargestellt, das im Wesentlichen dem Dachmodul nach den 1 bis 4 entspricht, sich von diesem aber dadurch unterscheidet, dass es eine Wartungsblende 30' aufweist, die haubenartig ausgebildet ist und sowohl das Sensormodul 24 übergreift als auch einen Durchsichtsbereich 44 für den Umfeldsensor 26 ausbildet. Mit seinem umlaufenden Rand greift die Wartungsblende 30' von oben in eine eine Dachhautöffnung umgreifende Nut 46 ein, in welcher zudem eine Dichtung 48 angeordnet ist. Die Wartungsblende 30' schließt damit die Dachhautöffnung bzw. bildet ein Segment der Dachhaut 18.
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Im Übrigen entspricht diese in 5 dargestellte Ausführungsform der Ausführungsform nach den 1 bis 4.
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Anhand 6 ist eine weitere alternative Ausführungsform eines Dachmoduls dargestellt, welches weitgehend demjenigen nach 5 entspricht, sich von diesem aber dadurch unterscheidet, dass es eine durchgängige Dachhaut 18 aufweist, die im Bereich der Sensormodule 24 keine Öffnung hat. Im Bereich der Sensormodule 24 ist die Dachhaut 18 insbesondere in einstückiger Weise als Wanne 50 ausgebildet, in der das betreffende Sensormodul 24 befestigt ist. Die Wanne 50 ist von einer umlaufenden Nut 46 begrenzt, in welche wiederum entsprechend der Ausführungsform nach 5 eine Wartungsblende 30' mit ihrem umlaufenden Rand eingesetzt ist. Zwischen dem umlaufenden Rand der Wartungsblende 30' und dem Nutboden bzw. den Nutflanken der Nut 46 ist eine Dichtung 48 angeordnet.
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Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 6 derjenigen nach 5.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Fahrzeugkarosserie
- 14
- Dachmodul
- 16
- Dachlängsholm
- 18
- Dachhaut
- 20
- Festdachabschnitt
- 22
- Dachrahmen
- 24
- Sensormodul
- 26
- Umfeldsensor
- 28
- Öffnung
- 30, 30'
- Wartungsblende
- 31
- Trägerplatte
- 32
- Schraube
- 33
- Durchsichtsbereich
- 34
- Reinigungsdüse
- 36
- Auffangwanne
- 38
- Leitung
- 40
- Dichtung
- 42
- Rasthaken
- 44
- Durchsichtsbereich
- 46
- Nut
- 48
- Dichtung
- 50
- Wanne
