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Die Erfindung betrifft ein Dachmodul oder ein Fahrzeugdach für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfassend die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Ein derartiges Dachmodul ist aus der Praxis bekannt und ist insbesondere Bestandteil eines Fahrzeugdachs eines Personenkraftwagens. Das Dachmodul stellt ein separates Bauteil dar, das zur Ausbildung des Fahrzeugdachs auf Dachseitenholme aufsetzbar ist, die Bestandteil einer einen Fahrzeugrohbau bildenden Fahrzeugkarosserie sind.
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Insbesondere zur Befestigung von Dachaufbauten weist das bekannte Dachmodul bezogen auf die vertikale Dachlängsmittelebene beidseits jeweils eine Dachreling auf, die sich in Dachlängsrichtung erstreckt. In der Regel weisen die Dachrelings zumindest vorne und hinten jeweils ein Anbindungselement zur Verbindung mit einer Dachhaut des Dachmoduls auf. Die Dachhaut, welche eine äußere Sichtfläche des Dachmoduls bildet, ist auf einer Dachunterkonstruktion angeordnet, die einen Dachrahmen umfassen kann, der eine Schnittstelle zu dem Fahrzeugrohbau 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 abschnittsweise transparent ausgeführt sein. Alternativ kann das Dachmodul ein Dachöffnungssystem aufweisen, welches ein verstellbares Deckelelement umfasst, mittels dessen eine Dachöffnung wahlweise geöffnet oder geschlossen werden kann. Bei einem Dachmodul mit einem Dachöffnungssystem reicht die Dachhaut bis an die Dachöffnung heran.
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Des Weiteren ist es bekannt, an einem Fahrzeugdach Sensormodule anzuordnen, die ein autonomes bzw. teilautonomes Fahren des betreffenden Kraftfahrzeugs ermöglichen.
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Solche Sensormodule können Umfeldsensoren umfassen, mittels derer eine Fahrzeugumgebung überwacht und erfasst werden kann. Auf Basis der Überwachungs- bzw. Erfassungssignale kann das Kraftfahrzeug in einem autonomen bzw. teilautonomen Fahrmodus mittels einer entsprechenden Steuereinrichtung gesteuert werden. Die Sensormodule, die bei autonom bzw. teilautonom fahrenden Kraftfahrzeugen bisher eingesetzt werden, sind auf die Dachhaut des Kraftfahrzeuges aufgesetzt. Damit bilden die Sensormodule die höchste Erhebung des betreffenden Fahrzeugs. Sensormodule, die als Aufsatz ausgebildet sind, führen aber zu einem Erscheinungsbild, das in der Regel nicht den Kundenanforderungen genügt.
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Aus der
US 2019/0 176 717 A1 ist ein Fahrzeugdach bekannt, das eine Dachhaut und bezogen auf eine vertikale Dachlängsmittelebene beidseits jeweils eine Dachreling umfasst, die sich in Dachlängsrichtung erstreckt. Die Dachrelings nehmen jeweils einen Umfeldsensor zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung auf.
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Die
JP 2016 - 150 624 A beschreibt eine Umgebungsinformationserfassungseinheit, die auf einem Dach eines Fahrzeugs vorgesehen ist und Umgebungsinformationen des Fahrzeugs erfasst.
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Aus der
DE 20 2017 006 640 U1 ist eine Dachreling für ein Kraftfahrzeug bekannt, das eine Tragstruktur zur Verbindung der Dachreling mit dem Kraftfahrzeug und eine Dekorblende umfasst, welche die Tragstruktur überdeckt, wobei das Dachreling ein Sensorelement aufweist, das von der Deckorblende verdeckt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dachmodul oder ein Fahrzeugdach der einleitend genannten Gattung zu schaffen, das bei einem autonom oder teilautonom fahrenden Kraftfahrzeug zur Erfassung und Überwachung der Umgebung einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Dachmodul oder das Fahrzeugdach mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und das Dachmodul oder das Fahrzeugdach mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst.Mit der Erfindung wird also ein Dachmodul oder ein Fahrzeugdach vorgeschlagen, das bei einem Kraftfahrzeug einsetzbar ist und das Dachrelings umfasst, in die jeweils mindestens ein Umfeldsensor zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung integriert ist. Diese integrative Lösung zur Aufnahme von Umfeldsensoren in das Dachmodul bzw. das Fahrzeugdach führt zu einem Dachsensormodul bzw. Roof Sensor Module (RSM), welches hinsichtlich Design entsprechend klassischer Fahrzeugdächer mit Dachrelings gestaltet werden kann. Den Umfeldsensoren wird so ein großes, nicht verdecktes Blickfeld zur Verfügung gestellt, da die Dachrelings Dachaufbauten darstellen und gegenüber der Dachhaut erhöht sind. Bei einer speziellen Ausführungsform des Dachmoduls nach der Erfindung weisen die Dachrelings jeweils mindestens eine Verbindungsanordnung auf, über die sie an die Dachhaut angebunden sind, wobei die Verbindungsanordnung den betreffenden Umfeldsensor aufnimmt. Zweckmäßigerweise umfassen die Dachrelings jeweils mindestens zwei, insbesondere als Relingfuß ausgebildete Verbindungsanordnungen, und zwar jeweils eine bugseitige, vorne angeordnete Verbindungsanordnung und eine heckseitige, hinten angeordnete Verbindungsanordnung. Über die Verbindungsanordnungen sind die beiden Dachrelings an der Dachhaut befestigt.
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Bei einer weiteren speziellen Ausführungsform des Dachmoduls nach der Erfindung umfassen die Verbindungsanordnungen jeweils ein Trägerelement und ein Abdeckelement. Das Trägerelement kann zur Lagerung bzw. Aufnahme des betreffenden Umfeldsensors dienen. Das Abdeckelement stellt insbesondere eine Blende dar, die auf das Trägerelement aufgesetzt ist und das optische Erscheinungsbild der betreffenden Verbindungsanordnung vorgibt.
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Damit die Umfeldsensoren die Fahrzeugumgebung erfassen können, weisen die Abdeckelemente vorzugsweise jeweils einen Sensordurchsichtsbereich auf. Dieser ist zweckmäßigerweise für die von dem betreffenden Sensor genutzte Wellenlänge transparent.
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Die Umfeldsensoren, die von den Dachrelings aufgenommen sind, können in vielfältiger Weise ausgebildet sein. Grundsätzlich kann es sich um Sensoren handeln, die elektromagnetische Strahlung nutzen und/oder mit akustischen Signalen arbeiten. Beispielsweise umfassen die Umfeldsensoren einen LiDAR-Sensor, einen Radarsensor, einen optischen Sensor, wie eine Kamera, und/oder dergleichen. Wenn der Umfeldsensor ein LiDAR-Sensor ist, arbeitet dieser vorzugsweise in einem Wellenlängenbereich von 905 nm oder auch von etwa 1550 nm. Eine als Umfeldsensor genutzte Kamera kann im Wellenlängenbereich sichtbaren Lichts und/oder im Infrarotbereich arbeiten. Der Sensordurchsichtsbereich des Abdeckelements ist insbesondere für diese Wellenlängen, insbesondere für einen Wellenlängenbereich zwischen 200 nm und 2000 nm transparent. Auch eine Transparenz des Sensordurchsichtsbereichs für Radarstrahlen ist zweckmäßigerweise realisiert.
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Das Abdeckelement kann nach einem Spritzgießverfahren oder auch nach einem Spritzprägeverfahren hergestellt sein.
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Das Trägerelement der Verbindungsanordnungen kann jeweils grundsätzlich ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und bildet vorzugsweise eine Schnittstelle zu der Dachhaut bzw. einer Dachunterkonstruktion.
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Bei einer speziellen Ausführungsform des Dachmoduls nach der Erfindung ist das Trägerelement, das mit dem Abdeckelement versehen ist, käfigartig bzw. mit einer Gitterstruktur ausgebildet. Die käfigartige Struktur bzw. Gitterstruktur nimmt den mindestens einen Umfeldsensor auf.
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Beispielsweise umfasst das Trägerelement eine einen Trägerboden bildende Trägerplatte, auf der der mindestens eine Umfeldsensor angeordnet ist und an die sich die Gitterstruktur anschließt, so dass der Umfeldsensor innerhalb der Gitterstruktur angeordnet ist.
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Zur Verbindung mit einem Bordnetz und/oder einer Steuereinrichtung des betreffenden Kraftfahrzeuges weist das Trägerelement bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Dachmoduls oder des Fahrzeugdachs nach der Erfindung mindestens eine als Öffnung ausgebildete Leitungsdurchführung für mindestens eine Leitung auf, die mit dem Umfeldsensor verbunden ist. Die Leitung kann eine elektrische Leitung und/oder einen Thermokanal zur Führung eines Kühl- und/oder Heizfluids umfassen, über die eine Betriebstemperatur des Umfeldsensors eingestellt werden kann.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Trägerelement oder ein Element des Trägerelements eine Schnittstelle zu einem Relingholm hat. Das Trägerelement, das die tragende Einheit der Verbindungsanordnung ist, dient dann also zur Fixierung eines Relingholms, der sich in Dachlängsrichtung erstreckt. Die Schnittstelle ist insbesondere an einer in Dachlängsrichtung weisenden Stirnseite des Trägerelements ausgebildet.
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Bei einer speziellen Ausführungsform des Dachmoduls oder des Fahrzeugdachs nach der Erfindung umfasst mindestens eine der Dachrelings eine Signalleuchte, die insbesondere anzeigt, ob sich das betreffende Fahrzeug in einem autonomen Fahrmodus befindet, und die auch als ADS (Autonomous Drive Signal) -Licht bezeichnet wird. Die Signalleuchte ist beispielsweise in Form eines LED-Felds, eines LED-Streifens oder sonstiger LED-Anordnungen an der betreffenden Dachreling ausgebildet. Insbesondere kann das Signallicht auch an dem Abdeckelement der Verbindungsanordnung angeordnet sein.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Dachrelings und insbesondere die Verbindungsanordnungen jeweils weitere Funktionselemente für den bzw. die jeweiligen Umfeldsensoren umfassen. Diese Funktionselemente können Einrichtungen für ein Thermomanagement, das heißt zum Heizen und/oder Kühlen des betreffenden Umfeldsensors und/oder des betreffenden Abdeckelements, Enteisungseinrichtungen, Reinigungseinrichtungen, wie Reinigungsdüsen, und/oder auch Sensoren zur Überwachung des Funktionszustandes des betreffenden Abdeckelements, wie Schmutzdetektoren, umfassen.
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Mit der Erfindung wird ein Dachsensormodul bzw. Roof Sensor Module (RSM) bereitgestellt, das ein autonomes bzw. teilautonomes Fahren des betreffenden Fahrzeugs ermöglicht.
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Ein Fahrzeug, das mit dem Dachmodul oder dem Fahrzeugdach nach der Erfindung ausgestattet ist und als autonom fahrendes Fahrzeug ausgebildet ist, fährt in einem autonomen Fahrmoduls selbständig zumindest ohne wesentliche Eingriffe eines Fahrers. In einem teilautonomen Fahrmodus eines Kraftfahrzeuges bildet das Dachmodul bzw. das Fahrzeugdach nach der Erfindung beispielsweise einen Teil eines Fahrerassistenzsystems.
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Das Dachmodul oder das Fahrzeugdach nach der Erfindung bildet in integrierter Weise ein Bauteil, in dem Komponenten aufgenommen sind, die zum autonomen bzw. teilautonomen Fahren des betreffenden Fahrzeugs erforderlich sind. Das Dachmodul oder das Fahrzeugdach, das eine Vielzahl funktionaler Elemente aufweisen kann, bildet eine kompakte Baueinheit, die auf Seiten eines Fahrzeugherstellers zur Ausbildung des Fahrzeugdachs mit einer Fahrzeugkarosserie bzw. einem Fahrzeugrohbau verbunden werden kann, der Dachseitenholme umfasst, zwischen denen das Dachmodul bzw. das Fahrzeugdach aufgenommen wird.
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Das Dachmodul oder das Fahrzeugdach nach der Erfindung kann mit einer durchgängig festen Dachhaut oder auch mit einem Dachöffnungssystem versehen sein, das mit einem Deckelelement eine Dachöffnung der Dachhaut wahlweise freigibt oder verschließt. Die Dachhaut kann zudem einen Dachdurchsichtsbereich bilden, der einen transparenten Festdachabschnitt darstellt.
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Das Dachmodul oder das Fahrzeugdach nach der Erfindung ist insbesondere Bestandteil eines Personenkraftwagens, kann aber auch bei einem Nutzfahrzeug eingesetzt werden, das beispielsweise als Lieferwagen oder auch als LKW-Zugmaschine ausgebildet ist.
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Die Erfindung hat zudem ein Fahrzeugdach zum Gegenstand, das eine Dachhaut und bezogen auf eine Dachlängsmittelebene beidseits jeweils eine Dachreling umfasst. Die Dachrelings können entsprechend den oben beschriebenen Dachrelings des Dachmoduls oder das Fahrzeugdach ausgebildet sein, weswegen auf die diesbezüglich genannten Merkmale verwiesen wird, die je nach Ausführungsform realisiert sein können.
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Ferner hat die Erfindung eine Dachreling für ein Fahrzeugdach zum Gegenstand, die entsprechend den oben beschriebenen Dachrelings ausgebildet sein können, weswegen ebenfalls auf die diesbezügliche obige Beschreibung und die genannten Merkmale verwiesen wird, die einzeln oder in Kombination realisiert sein können.
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Die Erfindung hat auch ein Kraftfahrzeug zum Gegenstand, das ein Dachmodul der vorstehend beschriebenen Art oder ein Fahrzeugdach der oben beschriebenen Art oder eine Dachreling der oben beschriebenen Art umfasst. Das Kraftfahrzeug kann grundsätzlich ein beliebiges straßen-, schienen- oder wassergebundenes Fahrzeug sein, ist aber vorzugsweise ein Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug.
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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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Ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs mit einem Dachmodul nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine perspektivische Draufsicht auf einen Dachbereich eines Kraftfahrzeuges, der mit einem Dachmodul mit Dachrelings versehen ist;
- 2 eine Verbindungsanordnung einer der Dachrelings;
- 3 ein Abdeckelement der Verbindungsanordnung;
- 4 ein Trägerelement der Verbindungsanordnung; und
- 5 einen LiDAR-Sensor, der in die Verbindungsanordnung integriert ist.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, welches ein Fahrzeugdach 12 umfasst, das mit einem Dachmodul 14 versehen ist, das zwischen zwei sich in Dachlängsrichtung erstreckenden Dachseitenholmen 16 aufgenommen ist, die Bestandteil einer einen Fahrzeugrohbau bildenden Fahrzeugkarosserie sind.
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Das Dachmodul 14 umfasst eine Dachhaut 18, die durchgängig geschlossen oder auch zur Ausbildung eines Panoramadachs teilweise transparent ausgebildet ist. Entlang der Dachseitenholme 16 erstreckt sich bezogen auf die vertikale Dachlängsmittelebene beidseits jeweils eine Dachreling 20, über die auf dem Fahrzeugdach 10 Aufbauten, wie eine Dachbox, ein Fahrradträger oder dergleichen, befestigt werden können.
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Die Dachrelings 20 umfassen jeweils einen Relingholm 22, der bugseitig bzw. vorne und heckseitig bzw. hinten jeweils mit einer Verbindungsanordnung 24 versehen ist, die die betreffende Dachreling 20 an die Dachhaut 18 anbindet.
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Das Dachmodul 18 ist als Dachsensormodul bzw. Roof Sensor Module (RSM) ausgebildet, das mit Vorrichtungen ausgestattet ist, die ein autonomes Fahren des Kraftfahrzeuges 10 ermöglichen. Hierzu weist das Dachmodul 14 eine Sensorik auf, die in den vier Verbindungsanordnungen 24 jeweils ein Sensormodul 26 mit mehreren Umfeldsensoren 28 und 30 umfasst. Der Umfeldsensor 28 ist als LiDAR-Sensor ausgebildet.
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Die Umfeldsensoren 30 stellen jeweils eine Kamera dar, die als Infrarotkamera und/oder als Kamera ausgebildet ist, die mit Wellenlängen sichtbaren Lichts arbeitet.
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Zur Halterung der Umfeldsensoren 28 und 30 und zur Anbindung an die Dachhaut 18 umfassen die Verbindungsanordnungen 24 jeweils ein insbesondere in 4 dargestelltes Trägerelement 32, welches als Boden eine Trägerplatte 34 aufweist, auf der die Umfeldsensoren 28 und 30 angeordnet sind und die mit Ausnehmungen 36 zur Fixierung der Umfeldsensoren 28 und 30 versehen sind. Zudem weist die Trägerplatte 34 eine als Leitungsdurchführung dienende rechteckige Aussparung 38 auf, über die Steuer- und/oder Signalleitungen von den Umfeldsensoren 28 und 30 zu einer Steuereinheit des Kraftfahrzeuges 10 geführt sind. Auf der käfigartig ausgebildeten Trägerplatte 34 ist eine Gitterstruktur 40 angeordnet, die zwei vertikale Streben 42 umfasst, welche über eine obere Querstrebe 44 miteinander verbunden sind. Des Weiteren umfasst die Gitterstruktur 40 zwei gekrümmte Längsstreben 46, die mit der Trägerplatte 34 an deren der Querstrebe 44 abgewandten Rand verbunden sind. Der aus der Trägerplatte 34, den Streben 42 und der Querstrebe 44 gebildete Rahmen bildet eine Schnittstelle des Trägerelements 32 zu dem betreffenden Relingholm 22.
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Auf der Trägerplatte 34 bzw. der Gitterstruktur 40 ist ein in 3 in Alleinstellung dargestelltes Abdeckelement 48 angeordnet, welches als Zweikomponenten-Spritzgießteil ausgebildet ist. Das Abdeckelement 48 umfasst zwei Seitenwände 50, die oben über eine gekrümmte Decke 52 miteinander verbunden sind.
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Eine erste Materialkomponente des Abdeckelements 48 ist schwarz, das heißt blickdicht ausgebildet und bildet einen Abschnitt 54, der als Sensordurchsichtsbereich für den als LiDAR-Sensor ausgebildeten Umfeldsensor 28 dient. Der besseren Verständlichkeit halber ist der Abschnitt 54 in 2 teiltransparent dargestellt. Unterhalb des Abschnitts 54 ist von einer zweiten Materialkomponente ein im Wesentlichen U-förmiger, glasklarer Abschnitt 56 ausgebildet, der als Sensordurchsichtsbereich für die beiden Umfeldsensoren 30 dient, die als Kamera ausgebildet sind. Die beiden Abschnitte 54 und 56 sind jeweils aus einem Polycarbonatwerkstoff gefertigt. Die Fertigung erfolgt in einem Zweikomponenten-Spritzgießwerkzeug oder in einem Zweikomponenten-Spritzprägewerkzeug.
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Wie 5 zu entnehmen ist, umfasst der Umfeldsensor 28 ein Trägerkreuz 58, das an der Trägerplatte 34 des Trägerelements 32 befestigt werden kann und auf dem die eigentliche Sensoreinheit des Umfeldsensors 28 angeordnet ist.
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Das Abdeckelement 48 weist an seiner Decke 52 ein LED-Feld 60 auf, mittels dessen ein so genanntes ADS-Licht realisiert ist, das anzeigt, ob sich das Kraftfahrzeug in einem autonomen Fahrmodus befindet.
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Zudem umfassen die Verbindungsanordnungen 24 jeweils eine Reinigungsdüse 62 an der Stirnseite und eine Thermomanagementeinheit 64 zum Kühlen und/oder Heizen der Umfeldsensoren 28 und 30 und des Abdeckelements 48.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Fahrzeugdach
- 14
- Dachmodul
- 16
- Dachseitenholm
- 18
- Dachhaut
- 20
- Dachreling
- 22
- Relingholm
- 24
- Verbindungsanordnung
- 26
- Sensormodul
- 28
- Umfeldsensor
- 30
- Umfeldsensor
- 32
- Trägerelement
- 34
- Trägerplatte
- 36
- Ausnehmung
- 38
- Aussparung
- 40
- Gitterstruktur
- 42
- Strebe
- 44
- Querstrebe
- 46
- Längsstrebe
- 48
- Abdeckelement
- 50
- Seitenwand
- 52
- Decke
- 54
- Abschnitt
- 56
- Abschnitt
- 58
- Trägerkreuz
- 60
- LED-Feld
- 62
- Reinigungsdüse
- 64
- Thermomanagementeinheit
