DE102021115340A1

DE102021115340A1 - Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs mit einer Reinigungseinrichtung

Info

Publication number: DE102021115340A1
Application number: DE102021115340.9A
Authority: DE
Inventors: Cédric Langlais; Magnus Sviberg
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2021-06-14
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2022-12-15
Anticipated expiration: 2041-06-15
Also published as: DE102021115340B4; CN115476773A

Abstract

Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs (100) an einem Kraftfahrzeug, mit einem Flächenbauteil (12), dessen Außenoberfläche zumindest bereichsweise die Dachhaut (14) des Fahrzeugdachs (100) bildet und die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls (10) fungiert, und zumindest einem Sensormodul (16), das zumindest einen Umfeldsensor (22), der zur Erfassung der Fahrzeugumgebung elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, ein Gehäuse (18) und eine Reinigungseinrichtung (28) mit zumindest einer Reinigungsdüse (30) umfasst, mittels derer ein Durchsichtsbereich (20), durch den der Umfeldsensor (22) mit einer Fahrzeugumgebung kommuniziert, reinigbar ist. Das zumindest eine Sensormodul (16) einschließlich der Reinigungseinrichtung (28) zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verstellbar ist, und die zumindest eine Reinigungsdüse (30) an einem Trägerbauteil (24) des Sensormoduls (16) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Dachmodule finden im Fahrzeugbau umfassend Verwendung, da diese Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt 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 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 ein Teil eines starren Fahrzeugdachs oder um ein Teil einer öffenbaren Dachbaugruppe handeln.
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 Umfeldsensoren (z. B. Lidar-Sensoren, Radar-Sensoren, (Multi-) Kameras, etc. mitsamt weiterer (elektrischer) Komponenten) bzw. Sensormodulen eingesetzt, die bspw. in das Dachmodul integriert sind, die Umgebung rund um das Kraftfahrzeug erfassen und aus den erfassten Umgebungsdaten bspw. eine jeweilige Verkehrssituation ermitteln. Dachmodule, welche mit einer Vielzahl von Umfeldsensoren ausgestattet sind, sind auch als Roof Sensor Module (RSM) bekannt. Die bekannten Umfeldsensoren senden bzw. empfangen dazu entsprechende elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen oder Radarstrahlen, wobei durch eine entsprechende Signalauswertung ein Datenmodell der Fahrzeugumgebung generiert, und für die Fahrzeugsteuerung genutzt werden kann.
Die Sensormodule, die Umfeldsensoren zur Überwachung und Erfassung der Fahrzeugumgebung umfassen, sind zumeist 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 zumeist als Aufsatz auf das die Dachhaut bildende Flächenbauteil des Dachmoduls aufgesetzt. Während der Benutzung des Umfeldsensors besteht aufgrund von Umfeldeinflüssen (z. B. einer Witterung) das Risiko, dass ein ((teil-) transparenter) Durchsichtsbereich, durch den der Umfeldsensor das Fahrzeugumfeld erfasst, aufgrund von Umwelt- und Wettereinflüssen verschmutzt bzw. für den Umfeldsensor undurchsichtig wird. Zur Reinigung des Durchsichtsbereiches ist der Einsatz einer Reinigungseinrichtung bekannt, mittels derer der Durchsichtsbereich reinigbar ist. Die bekannten Reinigungseinrichtungen sind zumeist, ähnlich zu Sprühdüsen einer Scheiben- oder Scheinwerferwischanlage, in einem Bereich des Dachmodules bzw. des Flächenbauteils auf der Außenoberfläche der Dachkarosserie statisch positioniert, der sich in Richtung einer optischen Achse des Umfeldsensors betrachtet, vor diesem befindet. Die Reinigungsdüsen sind somit also in einem Sichtfeld des Umfeldsensors angeordnet, und ragen zumeist über die Dachhaut hervor. Die Sprühdüsen spüren in Richtung des Fahrtwindes eine Reinigungsflüssigkeit, zumeist mit erhöhtem Druck, auf den Durchsichtsbereich, um diesen zu reinigen.
Diese Anordnung der Reinigungsdüsen ist allerdings aus mehreren Gründen nachteilig. Zum einen entsprechen die aus der Dachhaut hervorstehenden Reinigungsdüsen oftmals nicht den ästhetischen Anforderungen an ein Fahrzeugdesign und können bspw. für einen Kunden ästhetisch unvorteilhaft wirken. Zum anderen sind die Reinigungsdüsen durch ihre Anordnung vor dem Umfeldsensor zumindest in dessen Sichtfeld. In diesem Sichtfeld verursachen die durch die Reinigungsdüsen bedingten Erhebungen allerdings aufgrund von Sichtfeldabschattung Blindbereiche, in denen der Umfeldsensor die Fahrzeugumgebung nicht hinreichend genau wahrnehmen kann. Da sich diese Blindbereiche mit aufgrund von trigonometrisch-optischen Zusammenhängen mit zunehmendem Abstand von dem Umfeldsensor vergrößern, können so für den Umfeldsensor „tote Winkelbereiche“ im Sichtfeld entstehen, die es zu vermeiden gilt. Ebenfalls führt die bekannte Anordnung der Reinigungsdüse ggf. zu einem aerodynamisch nachteiligen Geräuschverhalten, das durch eine turbulente Strömungsausbildung um die Erhebung der Reinigungsdüsen herum entsteht, und für einen Fahrgast in einem Innenraum des Fahrzeuges als störend wahrgenommen werden kann. Ebenfalls ist es nachteilig, dass die Reinigungsdüsen durch Öffnungen in der Dachhaut montiert werden müssen, wobei diese Öffnungen abgedichtet werden müssen, da sie potenzielle Eintrittsstellen für Wasser darstellen und, bspw. bei nachlassender Dichtungswirkung, zu Korrosionsproblemen führen können. Auch ist der Zusammenbau und die separate Montage der Reinigungsdüsen in der Dachhaut nachteilig, da somit keine Modularisierung und Standardisierung einer betreffenden Baugruppe erfolgen kann. Bspw. müssen die für die Reinigungsdüsen benötigten Öffnungen, im Falle, dass das Fahrzeug ohne Umfeldsensor ausgeliefert werden soll, aufwendig abgedeckt bzw. abgedichtet werden, was einen zusätzlichen Montage- und Zeitaufwand nach sich zieht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Dachmodul vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Nachteile des vorbekannten Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe ist durch ein Dachmodul der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug umfasst ein Flächenbauteil, dessen Außenoberfläche zumindest bereichsweise die Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet und die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls fungiert. Das Dachmodul umfasst zumindest ein Sensormodul, das zumindest einen Umfeldsensor, der zur Erfassung der Fahrzeugumgebung elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, ein Gehäuse und eine Reinigungseinrichtung mit zumindest einer Reinigungsdüse umfasst. Mittels der Reinigungseinrichtung ist ein Durchsichtsbereich, durch den der Umfeldsensor mit einer Fahrzeugumgebung kommuniziert, reinigbar. Der Umfeldsensor blickt vorzugsweise durch den Durchsichtsbereich hindurch. Das erfindungsgemäße Dachmodul ist dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Sensormodul einschließlich der Reinigungseinrichtung zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verstellbar ist, und die zumindest eine Reinigungsdüse an einem (d. h. vorzugsweise zumindest einem) Trägerbauteil des Sensormoduls angeordnet ist.
In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Dachmoduls wird die zumindest eine Reinigungsdüse (vorzugsweise zwei Reinigungsdüsen) im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mehr an dem Flächenbauteil des Dachmoduls montiert, sondern wird derart an das zumindest eine Trägerbauteil des Sensormoduls montiert, dass sie zusammen mit dem Sensormodul eine Baueinheit ausbilden, und bspw. direkt neben oder vor dem Umfeldsensor an dem Trägerbauteil angeordnet ist. Die Reinigungsdüse(n) ist also unmittelbar in der mechanischen Baueinheit des Sensormoduls integriert, so dass eine Modularisierung ermöglicht ist. Die zumindest eine Reinigungsdüse muss vorteilhafterweise nicht mehr separat in eine Öffnung des Flächenbauteils der Dachhaut montiert werden, wodurch der Montageaufwand im Fahrzeugzusammenbau verringert wird. Zudem ist aufgrund der Anordnung bzw. Befestigung der Reinigungsdüse an dem Trägerbauteil des Sensormoduls deren relative Positionierung zu dem Durchsichtsbereich des Umfeldsensors sehr genau und optimal festzulegen und ändert sich in dem montierten Zustand des Dachmoduls nicht mehr. So kann die zumindest eine Reinigungsdüse bspw. optimal zum Fahrtwind und unabhängig von einer Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeuges ausgerichtet und positioniert werden. Durch die Anordnung der Reinigungsdüse an dem Trägerbauteil ist es zudem möglich, die Reinigungsdüsen gegenüber dem Flächenbauteil versetzt anzuordnen, wodurch die Designfreiheit erhöht wird. Auch ragt die Reinigungsdüse nicht mehr, wie im Stand der Technik, permanent über die Dachhaut hervor, was zum einen ästhetische, jedoch aerodynamische Vorteile nach sich zieht. Die zumindest eine Reinigungsdüse kann durch die freie Positionierbarkeit an dem Trägerbauteil außerhalb des Durchsichtsbereiches bzw. des Sichtfeldes des Umfeldsensors angeordnet werden, wodurch es nicht mehr zu Abschattung durch die Reinigungsdüsen kommt. Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Positionierung der zumindest einen Reinigungsdüse an dem Trägerbauteil des Sensormoduls eine Komplexität der Baueinheit bzw. des Sensormoduls reduziert werden. Zudem wird die Menge an benötigten Bauteilen verringert und somit auch ein Gewicht der Sensormoduls reduziert und insgesamt Herstellungskosten eingespart.
Das zumindest eine Trägerbauteil des Sensormoduls kann (bspw. (teil-) integraler) Bestandteil des Gehäuses sein, im dem der Umfeldsensors angeordnet ist. Alternativ kann das zumindest eine Trägerbauteil auch ein zusätzliches Flächenbauteil oder ein sonstiges Profilbauteil sein, das unmittelbar oder mittelbar (z. B. mittelbar über Montageprofile) an dem Gehäuse des Umfeldsensors befestigt ist. Umfasst das zumindest eine Trägerbauteil einen Profilabschnitt, kann dieser bspw. auch umlaufend um das Gehäuse angeordnet sein. Das zumindest eine Trägerbauteil ist vorzugsweise gegenüber dem Gehäuse fix angeordnet, d. h. unbeweglich. Das zumindest eine Trägerbauteil kann auch zwei oder mehrere Trägerbauteile umfassen, die als verschiedene (Gehäuse-) Abschnitte an dem Gehäuse des Umfeldsensors ausgebildet oder angeordnet sein können.
Unter der Formulierung „zumindest ein/eine“ wird vorliegend verstanden, dass das erfindungsgemäße Dachmodul eines oder mehrere Sensormodule umfassen kann und/oder das Sensormodul einen oder mehrere Umfeldsensoren umfassen kann und/oder die Reinigungseinrichtung eine oder mehrere Reinigungsdüsen umfassen kann.
Vorzugsweise umfasst die Reinigungseinrichtung mehrere Reinigungsdüsen. Besonders bevorzugt umfasst die Reinigungseinrichtung zumindest zwei Reinigungsdüsen die beabstandet voneinander an dem Trägerbauteil oder an verschiedenen Trägerbauteilen angeordnet sind. Die Reinigungseinrichtung kann ferner eine oder mehrere Schlauchleitungen und/oder einen Tank für Reinigungsflüssigkeit aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, dass ein in einem Fahrzeug vorhandener Tank für Reinigungsflüssigkeit zur Reinigung der Front- und Heckscheiben als Reservoir für die Reinigungsflüssigkeit der Reinigungseinrichtung verwendet wird.
Das Dachmodul nach der Erfindung kann eine Baueinheit bilden, in der Einrichtungen zum autonomen oder teilautonomen, durch Fahrassistenzsysteme unterstützten Fahren integriert sind und die auf Seiten eines Fahrzeugherstellers als Einheit auf einen Fahrzeugrohbau aufsetzbar ist. Ferner kann das Dachmodul nach der Erfindung als reines Festdach oder auch als Dach mitsamt Dachöffnungssystem ausgebildet sein. Zudem kann das Dachmodul zur Nutzung bei einem Personenkraftwagen oder bei einem Nutzfahrzeug ausgelegt sein. Das Dachmodul kann vorzugsweise als Baueinheit in Form eines Dachsensormoduls (Roof Sensor Modul (RSM)) bereitgestellt sein, in der die Umfeldsensoren vorgesehen sind, um als zulieferbare Baueinheit in einen Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie eingesetzt zu werden.
Grundsätzlich kann der Umfeldsensor des Sensormoduls des Dachmoduls nach der Erfindung in vielfältiger Weise ausgebildet sein und 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 1.550 nm. Der Werkstoff der Dachhaut in dem Durchsichtsbereich sollte für den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent sein, und sollte materialseitig daher in Abhängigkeit der von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlänge(n) ausgewählt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet das Trägerbauteil eine Trägerplatte aus, die zumindest teilweise an einer Unterseite des Gehäuses angeordnet ist, und in der ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors zumindest teilweise flächenbündig mit dem Flächenbauteil verläuft. Die Trägerplatte kann bspw. an der Unterseite des Gehäuses (in einer Richtung des Fahrzeugbodens betrachtet) unmittelbar oder mittelbar montiert sein und derart einen Abschluss ausbilden, mit der eine Öffnung in dem Flächenbauteil des Dachmoduls, in der das Sensormodul ein- und ausfahrbar angeordnet ist, in der ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors vorzugsweise vollständig verschließbar ist. Das Trägerbauteil hat in diesem Fall (ggf. zusammen mit dem Gehäuse einen Querschnitt, der flächenmäßig im Wesentlichen (d. h. mit einer Maximalabweisung von ± 10 %) dem Querschnitt der Öffnung entspricht.
Die Trägerplatte muss nicht ein durchgehendes Flächenbauteil sein, sondern kann auch mittels eines Profilabschnittes, der an dem Gehäuse (vorzugsweise integral) ausgebildet ist oder an diesem (vorzugsweise umlaufend) angeordnet oder befestigt ist, in Querschnittsbetrachtung, eine durchgehende Fläche ausbilden, mit der die Öffnung in der ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors, vorzugsweise vollständig, verschließbar ist. Die zumindest eine Reinigungsdüse ist in diesem Ausführungsfall vorzugsweise unterhalb des Durchsichtsbereiches des Umfeldsensors auf der Trägerplatte (z. B. vor dem Umfeldsensor und/oder rechts- und/oder linksseitig neben (betrachtet in Richtung einer optischen Achse des Umfeldsensors) montiert. Die zumindest eine Reinigungsdüse ist vorzugsweise relativ zu der Trägerplatte translatorisch unbeweglich, d. h., ortsfest montiert, kann allerdings in einigen Ausführungsfällen grundsätzlich um eine Drehachse zumindest segmentweise drehbar sein, um so bspw. in verschiedene Richtungen ein Reinigungsfluid auf den Durchsichtsbereich zu sprühen. Mittels der Trägerplatte ist das Sensormodul vorzugsweise an einer Rahmenstruktur des Dachmoduls drehbar gelagert, um derart zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung, vorzugsweise um zumindest eine Achse beweglich, verstellbar zu sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet das Trägerbauteil eine Abdeckung aus, die zumindest teilweise an einer Oberseite des Gehäuses (betrachtet in Richtung des Fahrzeugbodens) angeordnet ist, und in der eingefahrenen Stellung des Umfeldsensors vorzugsweise flächenbündig mit dem Flächenbauteil verläuft. Die Abdeckung kann bspw. an der Oberseite des Gehäuses (in einer Richtung des Fahrzeugbodens betrachtet) unmittelbar oder mittelbar montiert sein und derart einen oberen Abschluss ausbilden, mit dem die Öffnung in dem Flächenbauteil des Dachmoduls, in der das Sensormodul ein- und ausfahrbar angeordnet ist, in der eingefahrenen Stellung des Umfeldsensors vorzugsweise vollständig verschließbar ist. Das als Abdeckung ausgebildete Trägerbauteil hat in diesem Fall (ggf. zusammen mit dem Gehäuse einen Querschnitt, der flächenmäßig im Wesentlichen (d. h. mit einer Maximalabweisung von ± 10 %) dem Querschnitt der Öffnung entspricht. Die Abdeckung muss grundsätzlich nicht ein durchgehendes Flächenbauteil sein, sondern kann auch mittels eines Profilabschnittes, der an dem Gehäuse (vorzugsweise integral) ausgebildet ist oder an diesem (vorzugsweise umlaufend) angeordnet oder befestigt ist, in Querschnittsbetrachtung, eine durchgehende Fläche ausbilden, mit der die Öffnung in der eingefahrenen Stellung des Umfeldsensors vorzugsweise vollständig verschließbar ist. Die zumindest eine Reinigungsdüse ist in diesem Ausführungsfall vorzugsweise oberhalb des Durchsichtsbereiches des Umfeldsensors an der Abdeckung (z. B. vor dem Umfeldsensor und/oder rechts- und/oder linksseitig neben (betrachtet in Richtung einer optischen Achse des Umfeldsensors) von unten (in Richtung des Fahrzeugbodens betrachtet), d. h., dachinnenseitig montiert. Die zumindest eine Reinigungsdüse ist vorzugsweise relativ zu der Abdeckung translatorisch unbeweglich, d. h., ortsfest montiert, kann allerdings in einigen Ausführungsfällen grundsätzlich um eine Drehachse zumindest segmentweise drehbar sein, um so bspw. in verschiedene Richtungen ein Reinigungsfluid auf den Durchsichtsbereich zu sprühen. Mittels der Abdeckung kann das Sensormodul, alternativ zu der Lagerung mittels der Trägerplatte vorzugsweise an einer Rahmenstruktur des Dachmoduls drehbar gelagert um derart zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung, vorzugsweise um zumindest eine Achse beweglich, verstellbar zu sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Trägerbauteil einen zumindest abschnittsweise über das Gehäuse hervorstehenden Bereich. Vorzugsweise ist die zumindest eine Reinigungsdüse in dem zumindest abschnittsweise über das Gehäuse hervorstehenden Bereich angeordnet. Das Trägerbauteil ist also vorzugsweise derart ausgestaltet, dass es gegenüber einem Grundquerschnitt des Gehäuses, in dem der Umfeldsensor angeordnet ist zumindest mit einem Abschnitt hervorsteht, an dem die Reinigungsdüse befestigt ist. Vorzugsweise kragt das Trägerbauteil, bspw. als die Abdeckung, aus der Oberseite des Gehäuses, im Wesentlichen in Blickrichtung des Umfeldsensors, aus. Die zumindest eine Reinigungsdüse ist in diesem Falle an dem auskragenden Abschnitt angeordnet. Auch die Trägerplatte oder eine oder mehrere Trägerbauteil-Seitenwände können über die Grundfläche des Gehäuses, vorzugsweise im Wesentlichen in Blickrichtung des Umfeldsensors, herausragen. Unter „im Wesentlichen in Blickrichtung des Umfeldsensors“ wird verstanden, dass das zumindest eine Trägerbauteil grundsätzlich auf eine gekurvte oder gekrümmte Formgebung aufweisen kann, sich jedoch grundsätzlich parallel zu der Blickrichtung des Umfeldsensors (d. h., parallel zu der optischen Achse) erstreckt und über das Gehäuse hervorsteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet das Trägerbauteil eine über das Gehäuse hervorstehende Seitenwandung aus. Vorzugsweise ist die zumindest eine Reinigungsdüse an der Seitenwandung angeordnet. Die zumindest eine Reinigungsdüse ist also vorzugsweise, entlang einer optischen Achse des Umfeldsensors betrachtet, links und/oder rechtsseitig (im Falle von zumindest zwei Reinigungsdüsen, bspw. links- und rechtsseitig) von dem Umfeldsensor in der Seitenwandung fixiert. In dieser Ausgestaltung ist die zumindest eine Reinigungsdüse also an einer gegenüber der Gehäusegrundfläche, vorzugsweise im Wesentlichen in Blickrichtung des Umfeldsensors, hervorstehenden Seitenwand angeordnet, die eines des zumindest einen Trägerbauteils ausbildet. Das Sensormodul hat in dieser Ausführungsform vorzugsweise zusätzlich die Abdeckung und die Trägerplatte. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die zumindest eine Seitenwandung durch die Trägerplatte oder die Abdeckung ausgebildet ist, diese also bspw. in Form eines U-förmigen Bleches ausgebildet ist. Eine Anordnung der Reinigungsdüse an einer hervorstehenden Seitenwand des Trägerbauteils hat den Vorteil, dass hierdurch eine Sprührichtung der Reinigungsdüse gegenüber einer Montage an der Abdeckung oder der Trägerplatte anders gewählt werden kann.
Es versteht sich, dass die Reinigungseinrichtung auch mehrere Reinigungsdüsen umfassen kann, die bspw. an verschiedenen Trägerbauteilen montiert bzw. befestigt sind. Es ist z. B. möglich, ein der Reinigungsdüsen an der Abdeckung anzuordnen und eine andere der Reinigungsdüsen an der Trägerplatte anzuordnen. Grundsätzlich ist eine freie Anordnung und Auswahl der Anzahl der Reinigungsdüsen an der Trägerplatte und/oder der Abdeckung und/oder einer Seitenwandung(en) möglich. Hierdurch kann der Durchsichtsbereich vorzugsweise aus mehreren Reinigungswinkeln gereinigt werden. Hierdurch kann eine optimale Reinigungswirkung erzielt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Reinigungsdüse derart ausgerichtet, dass ein bei der Reinigung erzeugter Fluidkegel von außen, vorzugsweise in Gegenfahrtrichtung (bzw. in Fahrtwindrichtung), auf den Durchsichtsbereich trifft. Der durch die zumindest eine Reinigungsdüse erzeugte Fluidkegel kann vorzugsweise mittels segmentweiser Drehung der Reinigungsdüse um eine Drehachse auf verschiedene Austreffpunkte auf dem Durchsichtsbereich gelenkt werden, um somit bspw. auch partielle Verschmutzungen des Durchsichtsbereiches effektiv reinigen zu können. Der Reinigungskegel weist dabei eine Hauptachsrichtung auf, entlang derer das Reinigungsfluid mit seiner höchsten Geschwindigkeit (dem größten Impuls) auf den Durchsichtsbereich auftrifft, wobei hier die Reinigungswirkung am effektivsten ist. Das Reinigungsfluid kann vorzugsweise eine wässrige, seifenlaugehaltige Lösung oder auch ein komprimiertes Gas sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Reinigungsdüse derart an dem Trägerbauteil angeordnet, dass sie gemeinsam mit dem zumindest einen Umfeldsensor zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung verstellbar ist. Das zumindest eine Trägerbauteil ist also derart an dem Gehäuse des Umfeldsensors befestigt, dass das zumindest eine Trägerbauteil mitsamt dem Umfeldsensor zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung verstellbar ist. Das zumindest eine Trägerbauteil ist also gegenüber dem Gehäuse unbeweglich, jedoch mitsamt dem Gehäuse verstellbar. So ist eine Reinigung mittels der Reinigungseinrichtung sowohl im eingefahrenen Zustand als auch im ausgefahrenen Zustand des Umfeldsensors grundsätzlich möglich. Auch ein Reinigen während einer Ein- oder Ausfahrbewegung ist möglich, da die Positionierung der Reinigungsdüsen relativ zu dem Durchsichtsbereich vorzugsweise ortsfest ist. Hierdurch wird ein hohes Maß an Design- und Auslegungsfreiheit für den Reinigungsprozess ermöglicht. Es ist bspw. möglich, den Durchsichtsbereich, z. B. bei widrigen Umgebungsbedingungen, in dem eingefahrenen Zustand des Umfeldsensors zu reinigen, da hier der Reinigungsprozess aufgrund der vorzugsweisen vollständigen Anordnung des Sensormoduls innerhalb des Dachmoduls unabhängig von Umgebungseinflüssen erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Reinigungsdüse ortsfest, und vorzugsweise drehbar, in dem Trägerbauteil angeordnet. Die Reinigungsdüse ist also translatorisch relativ zu dem Durchsichtsbereich und/oder dem Gehäuse unbeweglich, kann jedoch rotatorisch gegenüber dem Durchsichtsbereich zumindest segmentweise um eine Drehachse beweglich sein. Dies ist vorteilhaft, da hierdurch die Auftreffrichtung des Reinigungsfluides auf dem Durchsichtsbereich durch Drehung der Reinigungsdüse um eine Drehachse steuerbar ist. Die Reinigung kann so effektiver gestaltet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Trägerbauteil derart, vorzugsweise aerodynamisch, geformt, dass das Trägerbauteil einen Windabweiser und/oder eine wasserableitende Schräge ausbildet. Unter dem Begriff „Windabweiser“ wird vorliegend eine Ausformung bzw. Formgebung des Trägerbauteils verstanden, die dazu eingerichtet ist, einen auf das Sensorbauteil auftreffenden Wind (bzw. Fahrtwind) über eine gezielte Strömungsführung durch das Trägerbauteil abzuleiten, so dass dieser bspw. nicht mehr auf den Durchsichtsbereich gerichtet ist. Hierdurch kann eine durch die aerodynamische Formgebung des Trägerbauteil (oder mehrerer Trägerbauteile) vorzugsweise eine Situation von Windstille in einem Bereich vor dem Durchsichtsbereich (in Blickrichtung des Umfeldsensors betrachtet) hergestellt werden. Somit wirkt der ankommende Wind sich nicht mehr negativ auf den Reinigungsprozess aus, da bspw. ein Verwehen des Reinigungsfluides verhindert werden kann. Die Reinigung wird dadurch effektiver. Unter dem Begriff „wasserabweisende Schräge“ wird vorliegend verstanden, dass das zumindest einen Trägerbauteil derart geformt sein kann, dass das Reinigungsfluid (mitsamt der gelösten Schmutzpartikel) mittels des Trägerbauteils von dem Sensormodul abgeleitet werden kann, so dass eine schnelle Trocknung des Durchsichtsbereiches ermöglicht ist und eine Bildung von Staunässe verhindert wird. Es ist auch möglich ein Trägerbauteil als wasserabweisende Schräge und ein anderes Trägerbauteil als Windabweiser auszuführen, um die Vorteile beider Ausführungen zu verbinden. Grundsätzlich ist auch noch eine andere aerodynamische Formgebung des Trägerbauteils möglich. Die Abdeckung und/oder die Trägerplatte kann bspw. genutzt werden, um die Aerodynamik und/oder den Reinigungsvorgang sowie das Wassermanagement während des Reinigungsvorgangs zu optimieren. Auch eine freie Formgebung des Trägerbauteils, z. B. die Ausbildung von Kanälen, Schrägen oder (Dicht-) Lippen für das Wassermanagement sind denkbar.
Welche Art von Umfeldsensor in das Dachmodul eingebaut ist, ist grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäß vorgesehene Kühlung im Dachmodul bei Verwendung von Lidar-Sensoren und/oder Radar-Sensoren und/oder Kamera-Sensoren und/oder Multikamera-Sensoren.
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. Zudem beziehen sich sämtliche Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele des Dachmoduls vollumfänglich auf ein Kraftfahrzeug, dass ein solches Dachmodul aufweist.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugdaches mit einem erfindungsgemäßen Dachmodul;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Sensormoduls in einer ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors;
3 das erste Ausführungsbeispiel des Sensormoduls in einer eingefahrenen Stellung des Umfeldsensors;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Sensormoduls in einer ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors; und
5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Sensormoduls in einer perspektivischen Ansicht des Sensormoduls.

In 1 ist ein Fahrzeugdach 100 dargestellt, das ein Dachmodul 10 umfasst. Das Dachmodul 10 umfasst ein Flächenbauteil 12 zur Bildung der Dachhaut 14 des Fahrzeugdaches 100 eines Fahrzeugs (nicht komplett gezeigt). In einem frontseitigen Bereich des Fahrzeugdaches 100 bzw. des Dachmoduls 10, betrachtet in einer Fahrzeuglängsrichtung x, ist symmetrisch zu der Fahrzeuglängsachse ein Sensormodul 16 angeordnet. Das Sensormodul 16 ist unmittelbar hinter einem vorderen Querholm 102, der einen dachseitigen Windlauf des Fahrzeuges definiert, angeordnet. Das Sensormodul 16 umfasst ein Gehäuse 18, mittels dessen das Sensormodul 16 ein- und ausfahrbar in einer Öffnung 17 in dem flächenbauteil 12 des Dachmoduls 10 drehbar um eine Drehachse 19 gelagert ist. In 1 ist das Sensormodul 16 in der eingefahrenen Stellung gezeigt.
Das Dachmodul 10 ist vorzugsweise als Baueinheit in einen Dachrahmen 104 des Fahrzeuges eingesetzt bzw. auf die zumindest zwei Querholme 102 sowie zumindest zwei Längsholme 106, durch die der Dachrahmen 104 gebildet wird, aufgesetzt. Das Dachmodul 10 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein Panoramadach 108 auf.
Das Sensormodul 16 bzw. das Gehäuse 18 des Sensormoduls 16 umfasst einen Durchsichtsbereich 20, der beispielsweise aus einem vorzugsweise bruchsicheren Kunststoff oder sonstigen (teil-) transparenten Material hergestellt sein kann. Ferner umfasst das Sensormodul 16 einen Umfeldsensor 22, der in einem Inneren Gehäuses 18 des Sensormoduls 16 angeordnet ist. Das Gehäuse 18 bildet einen Trockenbereich aus, in dem der Umfeldsensor 22 feuchtigkeitsdicht angeordnet ist. Über zumindest ein Trägerbauteil 24 ist das Sensormodul 16 bzw. das Gehäuse 18 des Umfeldsensors 22 drehbar um die Drehachse 19 mit einer Rahmenstruktur 110 des Dachmoduls drehbar verbunden bzw. an der Rahmenstruktur 110 gelagert (siehe 2).
Der Umfeldsensor 22 ist vorliegend ein Lidar-Sensor. Es können auch andere Sensortypen, z. B. (Multidirektional-) Kameras zum Einsatz kommen. Der Umfeldsensor 22 ist entlang einer optischen Achse 26 ausgerichtet, die im Falle von 1 parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet ist.
Das Sensormodul 16 umfasst ferner eine Reinigungseinrichtung 28, mittels derer der Durchsichtsbereich 20 reinigbar ist. Die Reinigungseinrichtung 28 umfasst vorliegend zumindest eine Reinigungsdüse 30 (siehe 2 bis 4), die jeweils durch einen Zufuhrkanal (nicht dargestellt) mit einem Reinigungsfluid (bspw. eine Flüssigkeit oder ein Gas) gespeist werden. Die zumindest eine Reinigungsdüse 30 ist vorzugsweise derart ausgerichtet, dass der Durchsichtsbereich 20 über seine gesamte Erstreckung gereinigt werden kann. Bei dem Reinigungsfluid kann es sich bspw. um eine wässrige Seifenlauge handeln. Alternativ ist auch eine Reinigung mit Druckluft oder einem sonstigen unter Druck stehenden Gas denkbar. Bei dem Austritt des Reinigungsfluides aus der zumindest einen Reinigungsdüse 30 wird ein Fluidkegel 32 erzeugt, der auf den Durchsichtsbereich 20 trifft und diesen reinigt (siehe schematisch in den 2 bis 4). Die zumindest eine Reinigungsdüse 30 kann vorzugsweise einen Düsenkopf aufweisen, der um eine Drehachse zumindest segmentweise drehbar ist, so dass ein Auftreffwinkel auf den Durchsichtsbereich 20 durch Drehung des Düsenkopfes um die Drehachse einstellbar ist (nicht näher gezeigt).
Die zumindest eine Reinigungsdüse 30 ist erfindungsgemäß an dem zumindest einen Trägerbauteil 24 befestigt. Die zumindest eine Reinigungsdüse 30 ist gegenüber dem Trägerbauteil 24 ortsfest. Bei dem zumindest einen Trägerbauteil 24 kann es sich um eine Abdeckung 34, eine Trägerplatte 36 und/oder um eine oder mehrere Seitenwände 38 (siehe 5) handeln, die jeweils über einem Grundquerschnitt des Gehäuses 18 entlang der Blickrichtung des Umfeldsensors 22 betrachtet parallel zu der optischen Achse 26 des Umfeldsensors 22 über das Gehäuse 18 hervorstehen. In den in 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen ist das zumindest eine Trägerbauteil 24 aus der Abdeckung 34 und der Trägerplatte 36 gebildet. In der 5 ist das zumindest eine Trägerbauteil in Form von zwei Seitenwänden 38 gebildet.
Die Reinigungsdüse 30 ist im Falle von 2 an der Trägerplatte 36 unterhalb des Durchsichtsbereiches 20, in Blickrichtung des Umfeldsensors 22 betrachtet, vor diesem angeordnet. In dieser Positionierung der zumindest einen Reinigungsdüse 30 wird ein Blickfeld 40 des Umfeldsensors nicht gestört. Die Trägerplatte 36 verschließt in der in 2 gezeigten, ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors 22 zumindest abschnittsweise die Öffnung 17 in der Dachhaut 14. Der Umfeldsensor 22 steht über die Dachhaut 14 hervor. Die Reinigung des Durchsichtsbereiches 20 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel in der ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors 22. In 3 erfolgt die Reinigung des Durchsichtsbereiches 20 hingegen in der eingefahrenen Stellung des Umfeldsensors 22. In diesem Fall schließt die Abdeckung 34 flächenbündig mit der Dachhaut 14 bzw. dem Flächenbauteil 12 ab, steht also nicht über diese hervor. Der Umfeldsensor 22 ist also vollständig in das Dachmodul 10 eingefahren.
Alternativ ist die Reinigungsdüse 30 ist im Falle von 4 an der Abdeckung 34 oberhalb des Durchsichtsbereiches 20, in Blickrichtung des Umfeldsensors 22 betrachtet, vor diesem angeordnet. In dieser Positionierung der zumindest einen Reinigungsdüse 30 wird ein Blickfeld 40 des Umfeldsensors nicht gestört. Die Trägerplatte 36 verschließt in der in 4 gezeigten, ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors 22 zumindest abschnittsweise die Öffnung 17 in der Dachhaut 14. Der Umfeldsensor 22 steht über die Dachhaut 14 hervor. Die Reinigung des Durchsichtsbereiches 20 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel in der ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors 22.
In 5 sind zwei Reinigungsdüsen 30 vorgesehen, die an den Seitenwänden 38 (bzw. Seitenwandungen) rechts- und linksseitig, in Blickrichtung des Umfeldsensors parallel zu der optischen Achse 26 betrachtet, von diesem angeordnet sind. Die zwei Reinigungsdüsen 30 erzeugen jeweils einen Fluidkegel 32, der sich in einem Überschneidungsbereich 42 auf dem Durchsichtsbereich 20 überschneidet. Hierdurch wird die Reinigungsleistung der Reinigungsdüsen 30 gesteigert. Die Reinigungsdüsen 30 stören in dieser Anordnung nicht das Sichtfeld bzw. Blickfeld 40 des Umfeldsensors 22, ermöglichen aber eine effektive Reinigung des Durchsichtsbereiches 20. Die Seitenwände 38 dienen vorliegend als Windfang bzw. Windabweiser, mittels derer ein Fahrtwind, der auf den Durchsichtsbereich 20 des Umfeldsensors 22 gerichtet ist, von diesem abgelenkt werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Dachmodul
12: Flächenbauteil
14: Dachhaut
16: Sensormodul
17: Öffnung
18: Gehäuse
19: Drehachse
20: Durchsichtsbereich
22: Umfeldsensor
24: Trägerbauteil
26: optische Achse
28: Reinigungseinrichtung
30: Reinigungsdüse
32: Fluidkegel
34: Abdeckung
36: Trägerplatte
38: Seitenwand
40: Blickfeld des Umfeldsensors
42: Überschneidungsbereich
100: Fahrzeugdach
102: Querholm
104: Dachrahmen
106: Längsholm
108: Panoramadach
110: Rahmenstruktur

Claims

Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs (100) an einem Kraftfahrzeug, mit einem Flächenbauteil (12), dessen Außenoberfläche zumindest bereichsweise die Dachhaut (14) des Fahrzeugdachs (100) bildet und die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls (10) fungiert, und zumindest einem Sensormodul (16), das zumindest einen Umfeldsensor (22), der zur Erfassung der Fahrzeugumgebung elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, ein Gehäuse (18) und eine Reinigungseinrichtung (28) mit zumindest einer Reinigungsdüse (30) umfasst, mittels derer ein Durchsichtsbereich (20), durch den der Umfeldsensor (22) mit einer Fahrzeugumgebung kommuniziert, reinigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Sensormodul (16) einschließlich der Reinigungseinrichtung (28) zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verstellbar ist, und die zumindest eine Reinigungsdüse (30) an einem Trägerbauteil (24) des Sensormoduls (16) angeordnet ist.
Dachmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (24) eine Trägerplatte (36) ausbildet, die zumindest teilweise an einer Unterseite des Gehäuses (18) angeordnet ist, und in der ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors (22) zumindest teilweise flächenbündig mit dem Flächenbauteil (12) verläuft.
Dachmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (24) eine Abdeckung (34) ausbildet, die zumindest teilweise an einer Oberseite des Gehäuses (18) angeordnet ist, und in der eingefahrenen Stellung des Umfeldsensors (22) vorzugsweise flächenbündig mit dem Flächenbauteil (12) verläuft.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (24) einen zumindest abschnittsweise über das Gehäuse (18) hervorstehenden Bereich umfasst, und die zumindest eine Reinigungsdüse (30) in dem zumindest abschnittsweise über das Gehäuse (18) hervorstehenden Bereich angeordnet ist.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (24) eine über das Gehäuse (18) hervorstehende Seitenwandung (38) ausbildet, und die zumindest eine Reinigungsdüse (30) an der Seitenwandung (38) angeordnet ist.
Dachmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Reinigungsdüse (30) unterhalb des Durchsichtsbereiches (20) angeordnet ist.
Dachmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Reinigungsdüse (30) oberhalb des Durchsichtsbereiches (20) angeordnet ist.
Dachmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Reinigungsdüse (30), entlang einer optischen Achse (26) des Umfeldsensors (22) betrachtet, links und/oder rechtsseitig von dem Umfeldsensor (22) in der Seitenwandung (38) fixiert ist.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Reinigungsdüse (30) derart ausgerichtet ist, dass ein bei der Reinigung erzeugter Fluidkegel (32) von außen, vorzugsweise in Gegenfahrtrichtung, auf den Durchsichtsbereich (20) trifft.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Reinigungsdüse (30) derart an dem Trägerbauteil angeordnet ist, dass sie gemeinsam mit dem zumindest einen Umfeldsensor (22) zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung verstellbar ist.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Reinigungsdüse (30) ortsfest, und vorzugsweise drehbar, in dem Trägerbauteil (24) angeordnet ist.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (24) derart geformt ist, dass das Trägerbauteil (24) einen Windabweiser und/oder eine wasserableitende Schräge ausbildet.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Umfeldsensor (22) in der Art eines Lidar-Sensors und/oder in der Art eines Radar-Sensors und/oder in der Art eines Kamera-Sensors und/oder in der Art eines Multikamera-Sensors ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug, umfassend ein Dachmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.