DE102020102304A1

DE102020102304A1 - Dachmodul mit Dachhaut

Info

Publication number: DE102020102304A1
Application number: DE102020102304.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Huelsen; Oliver Heisel
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2021-08-05
Also published as: US20210241752A1; US11922920B2; CN113200051A

Abstract

Es wird ein Dachmodul für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfassend eine Dachhaut (16) und eine Dachunterkonstruktion, gekennzeichnet durch Mittel zur Schallerzeugung, die von der Dachhaut (16) überdeckt sind, und/oder Mittel zur Aufnahme von Schall, die von der Dachhaut (16) überdeckt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dachmodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfassend die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Dachmodul ist aus der Praxis bekannt und insbesondere Bestandteil eines Fahrzeugdachs eines Personenkraftwagens. Das Dachmodul, das ein separates Bauteil darstellt, ist auf Dachseitenholme aufsetzbar, die Bestandteil einer einen Fahrzeugrohbau bildenden Fahrzeugkarosserie sind, und bildet so zusammen mit den Dachseitenholmen das Fahrzeugdach aus. Das Dachmodul weist eine Dachunterkonstruktion auf, die einen Dachrahmen umfassen kann, der eine Schnittstelle des Dachmoduls zu den Dachseitenholmen bildet. Auf der Dachunterkonstruktion ist eine Dachhaut angeordnet, welche eine äußere Sichtfläche des Dachmoduls bildet. Das Dachmodul kann als reines Festdachelement ausgebildet sein, das bei einem Panoramadach einen transparenten Dachabschnitt aufweist, der einen Dachdurchsichtsbereich bildet. Zur Ausbildung des Dachdurchsichtsbereichs kann die Dachhaut bereichsweise transparent ausgeführt sein. Alternativ kann das Dachmodul mit einem Dachöffnungssystem versehen sein, welches ein verstellbares Deckelelement aufweist, mittels dessen eine Dachöffnung wahlweise geöffnet oder geschlossen werden kann. Bei einem Dachmodul mit Dachöffnungssystem reicht die Dachhaut bis an die Dachöffnung heran.
Insbesondere bei Kraftfahrzeugen, die mittels eines Elektromotors angetrieben sind, und/oder bei autonom fahrenden Kraftfahrzeugen besteht das Problem, dass das Fahrzeug im Fahrbetrieb für die Umgebung kaum hörbar ist, so dass es zu einem Risiko für andere Verkehrsteilnehmer wird. Bei autonom fahrenden Fahrzeugen besteht zudem das Problem, dass Umgebungsgeräusche beim Fahrverhalten nicht hinreichend berücksichtigt werden. Auch dies kann zu einer Gefahr für andere Verkehrsteilnehmer werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dachmodul der einleitend genannten Gattung zu schaffen, das es ermöglicht, die Geräuschkommunikation des betreffenden Fahrzeugs mit der Fahrzeugumgebung zu verbessern.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Dachmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung wird also ein Dachmodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, vorgeschlagen, umfassend eine Dachhaut und eine Dachunterkonstruktion, wobei zusätzlich Mittel zur Schallerzeugung, die von der Dachhaut teilweise oder vollständig überdeckt sind, und/oder Mittel zur Aufnahme von Schall, die von der Dachhaut teilweise oder vollständig überdeckt sind, integriert sind.
Durch die Integration der Schallerzeugungsmittel und/oder der Schallaufnahmemittel ermöglicht das Dachmodul nach der Erfindung in integrierter Weise eine Kommunikation des betreffenden Kraftfahrzeugs mit der Fahrzeugumgebung, wobei sich das optische Erscheinungsbild gegenüber einem Dachmodul ohne die erfindungsgemäßen Mittel nicht oder allenfalls geringfügig ändert.
Die Mittel zur Schallerzeugung dienen beispielsweise zur Abgabe von Warnsignalen in Gefahrensituationen und/oder zur Abgabe eines hörbaren Fahr- bzw. Motorgeräuschs des betreffenden Fahrzeugs und/oder zur Kommunikation mit anderen Verkehrsteilnehmern, z. B. über Sprache, und/oder zur Erzeugung sonstiger Geräusche. Insbesondere bei autonom fahrenden Kraftfahrzeugen und/oder Fahrzeugen mit Elektroantrieben erhöht sich damit die Verkehrssicherheit. Es kann mit der Umgebung und mit anderen Verkehrsteilnehmern aktiv kommuniziert werden, beispielsweise zu Beginn oder am Ende einer Fahrt, wobei Anordnungen, Bestätigungen, Wünsche und dergleichen ausgesprochen werden können. Auch eine Kommunikation mit sehbehinderten Verkehrsteilnehmern ist möglich.
Die Mittel zur Schallerzeugung, die von der Dachhaut überdeckt sind und geräuscherzeugende Komponenten darstellen, umfassen beispielsweise mindestens einen Lautsprecher, der im Fahrbetrieb des betreffenden Fahrzeugs Geräusche, wie ein Standard-Fahrgeräusch oder auch Warnsignale, abgegeben kann.
Alternativ oder zusätzlich können die Mittel zur Schallerzeugung auch als sogenannter Körperschalllautsprecher ausgebildet sein und insbesondere einen Vibrationserzeuger umfassen, welcher einen Körper des Dachmoduls in Schwingungen versetzen kann, welche wiederum an der Fahrzeugaußenseite akustisch wahrnehmbar sind. Der Körper, der von dem Vibrationserzeuger in Schwingung versetzbar ist, ist beispielsweise die Dachhaut. In diesem Falle ist also der Vibrationserzeuger mit der Dachhaut gekoppelt. Denkbar ist es natürlich auch, mittels des Vibrationserzeugers andere Dachkomponenten, beispielsweise einen Deckel eines Sensors und/oder einer Antenne, eine Blende und/oder dergleichen in Schwingungen zu versetzen.
Um die Geräusche, die von den Schallerzeugungsmitteln abgegeben werden, im Fahrzeuginnenraum gering zu halten, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des Dachmoduls nach der Erfindung zwischen der Dachhaut und einem Dachinnenhimmel, der die Unterseite des Dachmoduls bildet, eine akustische Dämmeinrichtung angeordnet. Die akustische Dämmeinrichtung kann eine Dämmmatte sein, die aus einem Schaumwerkstoff gefertigt sei kann. Denkbar ist es auch, dass eine Doppelwand- bzw. Sandwich-Dachhaut eingesetzt wird, die eine Körperschallanregung der außenliegenden Schicht der Dachhaut nach innen dämpft.
Das Dachmodul nach der Erfindung ist insbesondere ein Sensordachmodul bzw. Roof Sensor Module (RSM), welches in montiertem Zustand Bestandteil eines autonom oder teilautonom fahrenden Kraftfahrzeugs ist. In diesem Fall umfasst das Dachmodul nach der Erfindung vorzugsweise eine Einrichtung zum autonomen Fahren oder teilautonomen Fahren des Kraftfahrzeugs, die mindestens ein Sensormodul mit mindestens einem Umfeldsensor zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung umfasst, wobei das Sensormodul vorzugsweise von der Dachhaut überdeckt ist.
Bei einem im vorstehenden Sinne als Sensordachmodul ausgebildeten Dachmodul sind die Mittel zur Schallerzeugung und/oder die Mittel zur Aufnahme von Schall vorzugsweise ebenfalls Bestandteil der Einrichtung zum autonomen Fahren oder teilautonomen Fahren des Kraftfahrzeugs.
Im vorliegenden Zusammenhang ist eine Blende oder ein Gehäuse des Sensormoduls, die bzw. das auf eine Basisdachhaut aufgesetzt ist, auch als Bestandteil der Dachhaut anzusehen. Die Mittel zur Schallerzeugung und/oder die Mittel zur Aufnahme von Schall können also grundsätzlich auch unter der Blende bzw. in dem Gehäuse des Sensormoduls angeordnet sein, wobei sie dann von dem Dachhautbereich überdeckt sind, der von der Blende bzw. dem Gehäuse gebildet ist.
Ein Fahrzeug, das mit dem Sensordachmodul ausgebildet ist und ein autonom fahrendes Fahrzeug darstellt, fährt in einem autonomen Fahrmodus selbstständig zumindest ohne wesentliche Eingriffe eines Fahrers. Bei einem Kraftfahrzeug, das in einem teilautonomen Fahrmodus betrieben wird, kann das Dachmodul nach der Erfindung beispielsweise einen Teil eines Fahrerassistenzsystems bilden. Das Sensordachmodul bzw. Roof Sensor Module (RSM) bildet in integrierter Weise ein Bauteil, in dem Komponenten aufgenommen sind, die zum autonomen bzw. teilautonomen Fahren des betreffenden Kraftfahrzeugs erforderlich sind. Das Dachmodul, das eine Vielzahl funktionaler Elemente umfassen kann, stellt eine kompakte Baueinheit dar, die auf Seiten eines Fahrzeugherstellers zur Ausbildung eines Fahrzeugdachs mit einer Fahrzeugkarosserie bzw. einem Fahrzeugrohbau verbunden werden kann, der Dachseitenholme umfasst, zwischen denen das Dachmodul aufgenommen wird.
Die Mittel zur Aufnahme von Schall sind insbesondere in Form eines Mikrofons ausgebildet und können in Wirkverbindung mit einer Steuereinheit der Einrichtung zum autonomen Fahren oder teilautonomen Fahren des Kraftfahrzeuges Umfeld- bzw. Verkehrssituationen erkennen. Beispielsweise können andere Fahrzeuge anhand ihres Geräuschverhaltens detektiert werden. Auch können Krankenwagen, Polizisten, Passanten oder sonstige Geräusche abgebende Personen bzw. Gegenstände analysiert werden, so dass eine Interaktion zwischen dem Fahrzeug und der Umgebung auf Basis eines Geräuschaustauschs möglich ist.
Grundsätzlich kann das Dachmodul nach der Erfindung eine durchgängig feste Dachhaut aufweisen oder auch mit einem Dachöffnungssystem versehen sein, welches mittels eines Deckelelements eine Dachöffnung, die in dem Dachmodul ausgebildet ist, wahlweise freigeben oder verschließen kann. Zudem kann an der Dachhaut ein Dachdurchsichtsbereich ausgebildet sein, der einen transparenten Festdachabschnitt darstellt.
Das Dachmodul nach der Erfindung ist insbesondere Bestandteil eines Personenkraftwagens, kann aber auch bei einem Nutzfahrzeug eingesetzt werden, das beispielsweise als Lieferwagen, als kleinbusartiges, autonom fahrendes Fahrzeug, wie ein sogenannter People Mover, oder auch als LKW-Zugmaschine ausgebildet ist. Auch ein Einsatz des Dachmoduls bei einem schienengebundenen oder wassergebundenem Fahrzeug ist denkbar
Die Erfindung hat auch ein Kraftfahrzeug zum Gegenstand, das ein Dachmodul der vorstehend beschriebenen Art umfasst und das insbesondere als autonom oder teilautonom fahrendes Fahrzeug ausgebildet ist. Grundsätzlich kann das Fahrzeug ein beliebiges straßen-, schienen- oder wassergebundenes Fahrzeug sein. Es ist aber vorzugsweise als Personenkraftwagen oder als Nutzfahrzeug ausgebildet und kann mit einem Elektroantrieb und/oder einem Verbrennungsmotor ausgestattet sein.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Ausführungsbeispiele eines Kraftfahrzeugs mit einem Dachmodul nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine Draufsicht auf einen Dachbereich eines Kraftfahrzeugs, der mit einem Dachmodul nach der Erfindung versehen ist;
2 einen Längsschnitt durch den in 1 dargestellten Dachbereich;
3 eine perspektivische Frontansicht einer alternativen Ausführungsform eines Dachmoduls nach der Erfindung;
4 eine 3 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Dachmoduls nach der Erfindung; und
5 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Dachmoduls nach der Erfindung.

In den 1 und 2 ist ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, welches als Personenkraftwagen ausgebildet ist und ein Fahrzeugdach 12 aufweist, das bezogen auf eine vertikale Dachlängsmittelebene beidseits jeweils einen Dachholm 14 umfasst und ein Dachmodul 16 aufweist, welches zwischen den beiden Dachholmen 14 angeordnet und fest mit diesen verbunden ist. Die Dachholme 14 sind Bestandteil eines Fahrzeugrohbaus. Das Kraftfahrzeug 10 ist mit einem Elektromotor und/oder mit einem Verbrennungsmotor als Antrieb ausgestattet.
Das Dachmodul 16 umfasst eine Dachhaut 18, die auf einem Dachrahmen 20 angeordnet ist, der eine Trägerstruktur bzw. eine Dachunterkonstruktion des Dachmoduls 16 darstellt und eine Schnittstelle desselben zu dem Fahrzeugrohbau bzw. den Dachholmen 14 bildet.
Das Dachmodul 16 ist ein Sensordachmodul bzw. Roof Sensor Module (RSM), das mit einer Einrichtung ausgestattet ist, die ein autonomes Fahren des Kraftfahrzeugs 10 ermöglicht und die in den vier Eckbereichen des Dachmoduls 16 jeweils ein Sensormodul 22 umfasst, das mindestens einen Umfeldsensor 24 aufweist, mittels dessen zur Realisierung des autonomen Fahrens des Kraftfahrzeugs 10 die Fahrzeugumgebung erfasst werden kann. Die Sensormodule 22 sind auf dem Dachrahmen 20 angeordnet und mit einer hier nicht näher dargestellten Steuereinrichtung verbunden, welche mit den Antriebs- und Steuereinrichtungen des Fahrzeugs gekoppelt ist. Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, sind die Sensormodule 22 von der Dachhaut 18 überdeckt, wobei die Dachhaut 18 im Bereich der Sensormodule 22 jeweils eine Seitenwand 26 ausbildet, die einen Sensordurchsichtsbereich für den jeweiligen Umfeldsensor 24 bildet. Die Dachhaut 18 mit ihren Seitenwänden 26 bildet also eine Blende für die Sensormodule 22.
Die Umfeldsensoren 24 können in vielfältiger Weise ausgebildet sind und beispielsweise einen LiDAR-Sensor, einen Radar-Sensor, eine Kamera und/oder einen sonstigen geeigneten Sensor umfassen. Die Seitenwände 26 der Dachhaut 18, die Sensordurchsichtsbereiche bilden, sind für die von den Umfeldsensoren genutzten Wellenlängen und insbesondere für elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 200 nm und 2000 nm und/oder auch für Radarstrahlung transparent.
Zur Kommunikation mit der Fahrzeugumgebung weist das Dachmodul 16 bezogen auf die vertikale Dachlängsmittelebene beidseits jeweils einen Lautsprecher 28 und ein Mikrofon 30 auf. Die Lautsprecher 28, die Mittel zur Schallerzeugung darstellen, und die Mikrofone 30, die Mittel zur Aufnahme von Schall darstellen, sind ebenfalls von der Dachhaut 18 überdeckt und stellen Bestandteile der Einrichtung zum autonomen Fahren des Kraftfahrzeugs 10 dar. Sie sind daher ebenfalls mit der Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs 10 verbunden, welche Sensorsignale der Umfeldsensoren 24 und auch Geräuschsignale, die mittels der Mikrofone 30 aufgenommen werden, bei der Steuerung des Kraftfahrzeugs 10 berücksichtigt. Durch die Auswertung der Messsignale der Umfeldsensoren 24 und der Mikrofone 30 kann die Steuereinrichtung eine jeweilige Verkehrssituation erkennen, so dass sich das Kraftfahrzeug 10 autonom bzw. selbstständig an die jeweilige Verkehrssituation anpassen und entsprechend verhalten kann. Über die Lautsprecher 28 werden im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs Fahrgeräusche für die Umgebung hörbar gemacht und/oder bei Bedarf Warnsignale abgegeben.
In 3 ist ein Dachmodul 40 dargestellt, welches eine alternative Ausführungsform darstellt, aber weitgehend dem Dachmodul nach 3 entspricht. Das Dachmodul 40 unterscheidet sich von dem Dachmodul nach den 1 und 2 dadurch, dass es Lautsprecher 28 und/oder Mikrofone 30 umfasst, die Bestandteil der Sensormodule 22 sind und zusammen mit dem jeweiligen Umfeldsensor 24 auf einem gemeinsamen Sensorträger angeordnet sind, der auf den Dachrahmen 20 aufgesetzt ist. Entsprechend den Lautsprechern der Ausführungsform nach den 1 und 2 sind die Lautsprecher 28 und/oder Mikrofone 30 Bestandteil der Einrichtung zum autonomen Fahren des Kraftfahrzeuges.
Im Übrigen entspricht das Dachmodul 40 dem Dachmodul nach den 1 und 2, weswegen auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird.
In 4 ist ein Dachmodul 50 dargestellt, welches ebenfalls weitgehend entsprechend dem Dachmodul nach den 1 und 2 ausgebildet ist, sich von diesem aber dadurch unterscheidet, dass es als Mittel zur Schallerzeugung keine Lautsprecher, sondern Vibrationsgeber 52 umfasst, die Bestandteil der Sensormodule 22 sind und im Bereich der Sensormodule 22 an die Unterseite der Dachhaut 18 angebunden sind. Die Vibrationsgeber 52, die Bestandteil der Einrichtung zum autonomen Fahren sind, können die Dachhaut 18 im Bereich der Sensormodule 22 so in Schwingungen versetzen, dass durch die Dachhaut 18 Geräusche abgegeben werden. Es erfolgt also eine Körperschallanregung.
Im Übrigen entspricht das Dachmodul 50 demjenigen nach den 1 und 2, weswegen auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird.
In 5 ist ein Dachmodul 60 dargestellt, welches wiederum weitgehend demjenigen nach den 1 und 2 entspricht, sich von diesem aber dadurch unterscheidet, dass es anstelle der Lautsprecher als Mittel zur Schallerzeugung einen Vibrationsgeber 52 umfasst, der in einem zentralen Abschnitt an die Unterseite der Dachhaut 18 angebunden ist und bei Aktivierung durch die Steuereinrichtung der Einrichtung zum autonomen Fahren des betreffenden Fahrzeugs die Dachhaut 18 in Schwingungen versetzen kann, so dass die Dachhaut 16 ein Geräusch mit einer gewünschten Frequenz abgibt. Um einen Fahrzeuginnenraum gegenüber diesen Geräuschen abzuschirmen, weist das Dachmodul 60 eine Dämmschicht 62 aus Schaumstoff oder dergleichen auf.
Im Übrigen entspricht das Dachmodul 60 demjenigen nach den 1 und 2, weswegen wiederum auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
12: Fahrzeugdach
14: Dachholm
16: Dachmodul
18: Dachhaut
20: Dachrahmen
22: Sensormodul
24: Umfeldsensor
26: Seitenwand
28: Lautsprecher
30: Mikrofon
40: Dachmodul
50: Dachmodul
52: Vibrationsgeber
60: Dachmodul
62: Dämmschicht

Claims

Dachmodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfassend eine Dachhaut (16) und eine Dachunterkonstruktion, gekennzeichnet durch Mittel zur Schallerzeugung, die von der Dachhaut (16) überdeckt sind, und/oder Mittel zur Aufnahme von Schall, die von der Dachhaut (16) überdeckt sind.
Dachmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Schallerzeugung mindestens einen Lautsprecher (28) umfassen.
Dachmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Schallerzeugung einen Vibrationserzeuger (52) umfassen.
Dachmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationserzeuger (52) mit der Dachhaut (16) gekoppelt ist.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Dachhaut (16) und einem Dachinnenhimmel, der eine Dachmodulunterseite bildet, eine akustische Dämmeinrichtung (62) angeordnet ist.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum autonomen Fahren oder teilautonomen Fahren des Kraftfahrzeugs, die mindestens ein Sensormodul (22) mit mindestens einem Umfeldsensor (24) zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung umfasst, wobei das Sensormodul (22) vorzugsweise von der Dachhaut (16) überdeckt ist.
Dachmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Schallerzeugung und/oder die Mittel zur Aufnahme von Schall Bestandteil der Einrichtung zum autonomen Fahren oder teilautonomen Fahren des Kraftfahrzugs sind.
Dachmodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfeldsensor und die Mittel zur Schallerzeugung und/oder die Mittel zur Aufnahme von Schall mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, die Bestandteil der Einrichtung zum autonomen Fahren oder teilautonomen Fahren des Kraftfahrzeugs ist.
Kraftfahrzeug, umfassend ein Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es als Antrieb einen Elektromotor umfasst.