-
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. Beispielsweise werden Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt und am Montageband mit einer Dachrahmenstruktur (welche ein Teil der Karosseriestruktur ist) verbunden. Das Dachmodul bildet 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) 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.
-
Für eine bestmögliche sowie zuverlässige Betriebsweise, Sicherheit und Verfügbarkeit des autonomen oder teil-autonomen Fahrmodus ist eine möglichst ununterbrochene bzw. stetige Verfügbarkeit der Umfeldsensoren sowie der weiteren (elektrischen) Komponenten von Nöten. Eine bestehende Problematik, durch die der (zeitweise) Ausfall eines Umfeldsensors hervorgerufen werden kann, ist bspw. die Entstehung eines Wärmestaus um den Umfeldsensor, durch welchen dieser überhitzen und infolgedessen ausfallen kann. Ein derartiger Wärmestau kann nicht nur von einer betriebsbedingten Eigenabwärme des Umfeldsensors, sondern alternativ oder in Ergänzung auch durch ein heißes Außenklima, bspw. im Hochsommer, d.h. Umgebungswärme, verursacht werden und zu einer Überhitzung (bspw. auch nur einzelner elektronischer Komponenten des Umfeldsensors) führen. Ein heißes Außenklima bzw. eine starke Solareinstrahlung kann, insbesondere aufgrund der exponierten Lage der Umfeldsensoren auf der Oberseite der Dachhaut, zu einem starken Aufheizen der gesamten Dachhaut führen.
-
Zur Vermeidung dieser wärmebedingten Probleme ist es daher wünschenswert, einem eventuell entstehenden Wärmestau durch den Einsatz einer Kühleinrichtung vorzubeugen. Die Vorteile eines Einsatzes derartiger Kühleinrichtungen sind zwar grundsätzlich bekannt, findet allerdings bei heutigen Dachmodulen für den autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb noch keine flächendeckende Anwendung, so dass zum momentanen Zeitpunkt zumindest teilweise noch keine unterbrechungsfreie Verfügbarkeit der Umfeldsensoren durch eine effektive Wärmeableitung von den Umfeldsensoren, Antennen und weiteren elektronischen Komponenten gewährleistet werden kann.
-
Einige technische Ansätze von Kühleinrichtungen sehen außenliegend an der Dachhaut angeordnete Lufteinlässe, beispielsweise in Form von Kühlergrills, und teilweise sogar außenliegend an der Dachhaut angeordnete Kühllüfter vor. Durch diese außenliegenden Kühlrippen und/oder Kühllüfter wird zwar ein zur Kühlung der elektrischen Komponenten des Dachmoduls benötigter Luftstrom grundsätzlich bereitgestellt. Allerdings können durch eine derartige Anordnung auch leicht Fremdpartikel und Verunreinigungen in den Lüftungsraum gelangen und beispielsweise zu einer Beeinträchtigung der Kühlleistung führen. Darüber hinaus erfordern bekannte Kühleinrichtungen bzw. Klimakonzepte für eine Dachmodul grundsätzlich eine zusätzliche Vielzahl an Bauteilen, die montiert und gewartet werden müssen, wodurch ein betreffender Aufwand für die Montage und Wartung erhöht ist. Zudem erfordern bestehende Ansätze grundsätzlich einen großen Bauraum, der jedoch im Automobilbereich als knappe Ressource zur Verfügung steht. Ist kein ausreichender Bauraum vorhanden, wird bei bekannten Kühlkonzepten eine Kühleinrichtung auch zumindest teilweise in eine oder mehrere Anbauten an dem Dachmodul ausgelagert. Dies widerspricht zum einen einem gewünschten optischen Erscheinungsbild des Dachmoduls. Zum anderen resultieren derartige Ansätze in Nachteilen hinsichtlich einer gewünschten Robustheit bei der Auslegung von Komponenten des Dachmoduls und erschweren oftmals eine Bereitstellung einer geforderten Dichtigkeit sowie Schmutzfestigkeit (bspw. eines Lüfters) des Dachmoduls. Zudem sind bei bestehenden Lösungsansätzen stets Entwässerungskonzepte notwendig, die jedoch oftmals komplex ausgestaltet werden müssen.
-
Diese Nachteile sollen durch die integrierte, bauraumoptimierte, produktions- und zusammenbauoptimierte Lösung dieser Erfindung beseitigt oder reduziert werden.
-
Der Erfindung liegt daher eine Aufgabe zugrunde, ein Dachmodul vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Nachteile des vorbekannten Standes der Technik vermindert.
-
Diese Aufgabe ist durch ein Dachmodul nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Es ist erfindungsgemäße ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Dachmodul umfasst ein Flächenbauteil, das zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet, die als eine äußere Dichtfläche fungiert. Ferner umfasst das Dachmodul einen Dachmodulrahmen, auf dem das Flächenbauteil angeordnet ist, und zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Bauteil. Zudem umfasst das Dachmodul eine Kühleinrichtung, durch die eine von dem elektronischen Bauteil abgegebene Abwärme und/oder von außen eingeleitete Wärme abführbar ist. Das Dachmodul ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung zumindest einen Kühlkanal umfasst und als einstückige oder mehrteilige Baueinheit (bzw. als Einsatzbauteil) in einem Randbereich des Dachmoduls angeordnet ist, oder dass der zumindest eine Kühlkanal durch einen Hohlkanal definiert ist, der in dem Randbereich des Dachmoduls angeordnet und von dem Dachmodulrahmen und dem Flächenbauteil begrenzt ist.
-
Der zumindest eine Kühlkanal ist vorzugsweise dazu ausgebildet, dass durch ihn ein Kühlfluidstrom zur Kühlung des zumindest einen elektronischen Bauteils strömen kann. Der zumindest eine Kühlkanal weist also vorzugsweise entlang seiner Längsrichtung betrachtet keine Löcher oder sonstige Öffnungen auf, sondern ist als rohrförmiger, vorzugsweise einstückiger Kanal ausgebildet. Hierzu sind der Dachmodulrahmen und das Flächenbauteil vorzugsweise jeweils als flächige, durchgängige und bevorzugt einstückige Elemente gefertigt. Bei dem Kühlfluidstrom kann es sich vorzugsweise um einen Kühlluftstrom handeln. Allerdings ist grundsätzlich auch der Einsatz eines anderen Kühlmittels denkbar. Der zumindest eine Kühlkanal kann bevorzugt in dem Hohlkanal, der in dem Randbereich zwischen dem Dachmodulrahmen und dem Flächenbauteil ausgebildet ist, als zu montierende Baueinheit angeordnet sein.
-
Insbesondere bei zukünftigen (teil-) autonom fahrenden Fahrzeugen ist ein flächendeckender Einsatz des erfindungsgemäßen Thermomanagementkonzepts wünschenswert. Hierzu bietet sich die erfindungsgemäße Kühleinrichtung insbesondere für eine Wärmeabfuhr von Umfeldsensoren und weiteren elektrischen oder elektronischen Komponenten an. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Dachmodul um ein Dachsensormodul (Roof Sensor Module). Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht auch, dass vorzugsweise weniger Lufteinlässe und/oder Auslässe (insofern benötigt) vorzusehen sind und diese zudem optimaler (entlang des Randbereiches) positioniert werden können, wodurch ein Styling und ein optisches Erscheinungsbild des Dachmoduls verbessert ist.
-
Die Erfindung sieht also in einer Alternative vor, das die Kühleinrichtung derart ausgestaltet ist, dass der ein oder die mehreren für ein Thermomanagement benötigten Luftkühlkanäle besonders bevorzugt als Baueinheit in das Dachmodul eingesetzt werden können. Eine derartige Baueinheit kann sehr kompakt ausgeführt sein, lässt sich einfach und kosteneffizient vorfertigen und sich besonders einfach das Dachmodul montieren, da beispielsweise lediglich ein Einlegen und ggf. Befestigen der Baueinheit in dem Randbereich zwischen dem Dachmodulrahmen und dem Flächenbauteil für die Montage notwendig ist. Auch ist es möglich, eine derartige Baueinheit, bspw. im Defektfall, einfach zu ersetzen, da eine derartige Baueinheit austauschbar ist. Auch ist die Wartungsfähigkeit und Zugänglichkeit zu der Kühleinrichtung erfindungsgemäße erleichtert. Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung kann also vorzugsweise als Baueinheit auf dem Dachmodulrahmen angeordnet werden, bevor dieser mit dem Flächenbauteil verbunden wird. Die Kühleinrichtung bildet somit einen zwischen dem Dachmodulrahmen und dem Flächenbauteil integrierten Bestandteil des Dachmoduls aus. Das Dachmodul ist bevorzugt als gesamthafte Baueinheit auf einem Karosseriedachrahmen montierbar. Außerdem ist es besonders bevorzugt möglich, auf dem als Baueinheit ausgeführten zumindest einen Kühlkanal Befestigungen und/oder Anbindungen für weitere Komponenten (beispielsweise ein Kabelbaum, Leitungen für Reinigungsfluid, Leitungen für Druckluft, einen Drucklufttank, Ventile/Verteiler, Pumpen, Ansteuerungen, elektronische Baugruppen, Sensormodule, Antennen, etc.) vorzusehen, so dass hierdurch eine Montage bzw. Anbringung der betreffenden Komponenten erleichtert ist. Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung ist besonders bevorzugt einstückig ausgeführt und kann somit als eine einzige Baueinheit in dem Randbereich des Dachmoduls angeordnet werden. Alternativ kann die Kühleinrichtung beispielsweise auch aus zwei oder mehreren Bestandteilen zusammengesetzt sein, die als eine Art Baugruppen zusammengefügt sein können. Auch durch eine derartige Baugruppe mit nur wenigen Bestandteilen kann die Montage vereinfacht werden.
-
In einer erfindungsgemäßen Alternative ist der zumindest eine Kühlkanal durch einen Hohlkanal definiert, der in dem Randbereich des Dachmoduls angeordnet und von dem Dachmodulrahmen und dem Flächenbauteil begrenzt ist. Der Kühlkanal ist also vorzugsweise ein integraler Bestandteil des Dachmoduls. Der zumindest eine Kühlkanal ist vorzugsweise also als ein rohrartiger Hohlraum ausgebildet, dessen Wände durch den Dachmodulrahmen und das Flächenbauteil ausgebildet sind. Der zumindest eine Kühlkanal umfasst vorzugsweise einen geschlossenen rohrartigen Querschnitt. Der Kühlkanal muss daher nicht als separates Montagebauteil und auch nicht als Baueinheit in das Dachmodul eingesetzt sein. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn ein konstruktiv ohnehin vorhandener Hohlraum bzw. Hohlkanal in dem Randbereich zwischen dem Dachmodulrahmen und dem Flächenbauteil dem als der zumindest eine Kühlkanal nutzbar ist. Dieser durch die konstruktive Formgebung des Dachmodulrahmens und des Flächenbauteils vorgegebene Hohlkanal kann somit als Teil der Kühleinrichtung für das Thermomanagement des zumindest einen elektronischen Bauteils (z. B. ein Umfeldsensor, eine Antennen und/oder eine sonstige elektronische Komponenten des Dachmoduls) verwendet werden. Der Hohlkanal ist vorzugsweise dadurch gebildet, dass der Dachmodulrahmen und das Flächenbauteil fertigungstechnisch zusammengefügt (z. B. verklebt, verschraubt, vernietet, verlötet und/oder verscheißt) sind. Der Dachmodulrahmen und das Flächenbauteil sind vorzugsweise durchgängig und vorzugsweise unterbrechungsfrei miteinander verbunden, so dass derart der durchgängige Hohlkanal gebildet ist, der den zumindest einen Kühlkanal definieren kann oder in dem der zumindest einen Kühlkanal vorzugsweise als Baueinheit angeordnet sein kann. Somit können konstruktive Gegebenheiten des Dachmoduls synergetisch für das Thermomanagement des zumindest einen elektronischen Bauteils effektiv genutzt werden. Dies ist vorteilhaft, da durch die Nutzung des zumindest einen Hohlkanals als Teil der Kühleinrichtung weniger zusätzliche Komponenten (z. B. weitere Kühlkanäle etc.) benötigt werden, was nicht nur eine Materialeinsparung, sondern auch eine Produktionszeiteinsparung sowie Gewichtseinsparung nach sich zieht. Somit ist eine sehr kompakte Auslegung, Dimensionierung und Anordnung der Kühleinrichtung möglich.
-
Erfindungsgemäße kann der zumindest eine Kühlkanal also entweder als separates Bauteil, vorzugsweise als separate Baueinheit zwischen dem Dachmodulrahmen und dem Flächenbauteil angeordnet sein oder unmittelbar durch einen Hohlkanal, der zwischen dem Dachmodulrahmen und dem Flächenbauteil aufgrund einer vorbestimmten Formgebung existiert, gebildet sein. Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung hat den Vorteil, dass die Anordnung in dem Randbereich des Dachmoduls bauraumoptimiert ist. Insbesondere im Falle, dass das Dachmodul transparente Dachfenster umfasst, ist einen Anordnung der Kühleinrichtung in dem Randbereich von großem Vorteil, da somit die Dachfensteröffnungen nicht von dem Bauraum der Kühleinrichtung beeinflusst sind und vorzugsweise bis an den Randbereich angrenzend dimensioniert sein können. So ist beispielsweise eine Ausbildung eines Panoramadaches ermöglicht. Durch die erfindungsgemäße Lösung, insbesondere durch die ist es möglich die Abwärme von mehreren elektronischen Bauteilen, die entlang der Randkontur in dem Dachmodul verbaut sind, durch einen gemeinsamen Kühlkanal abgeführt werden kann, der formmä-ßig dieser Randkontur folgt. Somit kann es beispielsweise möglich sein, mit nur einem Kühlkanal, der sich entlang der gesamten Randkontur des Dachmoduls erstreckt, die Abwärme von sämtlichen elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen des Dachmoduls gemeinsam abzuführen. Hierdurch werden gegenüber bekannten Konzepten Bauteile eingespart und auch eine Montage der Kühleinrichtung erheblich verbessert. Insbesondere erlaubt die Erfindung eine einfache Produktion des vorzugsweise integrierten Kühlkanals, eine einfache Montage des Kühlkanals als komplette Baugruppe bzw. Baueinheit, die vorzugsweise Befestigungen zur Vormontage weiterer Komponenten umfasst, und somit die einfache Integration der Kühleinrichtung in einem einzigen Arbeitsgang in der Produktionslinien.
-
Bei den elektrischen oder elektronischen Bauteilen kann es sich um solche handeln, die mit einem Umfeldsensor des Dachmoduls zusammenwirken. Alternativ oder ergänzend kann es sich auch um Bauteile handeln, die sich lediglich in physischer Baunähe (d. h., in einem angrenzenden Bauraum) des Umfeldsensors befinden und diesen quasi passiv durch ihre Abwärme aufheizen können. Somit kann effektiv verhindert werden, dass der Umfeldsensor durch umliegende Komponenten aufgeheizt wird. Es wird somit sichergestellt, dass der Umfeldsensor thermisch stabil funktioniert. Grundsätzlich kann es sich bei dem zumindest einen elektronischen Bauteil auch um eine Recheneinheit und/oder eine Auswerteeinheit und/oder eine Antenne (bzw. ein Antennenmodul) und/oder eine Lichtquelle (bzw. ein Lichtmodul) und/oder eine sonstige Abwärme erzeugende Elektronik handeln.
-
Unter „zumindest ein“ wird verstanden, dass das Dachmodul ein oder mehrere der betreffende Komponente umfassen kann. Bei der von außen eingeleiteten Umgebungswärme kann es sich bspw. auch um eine Abwärme von weiteren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten handeln, die in dem Dachmodul verbaut sind. Die „Kühleinrichtung“ kann neben dem zumindest einen Kühlkanal auch weitere Kühlkomponenten, insbesondere weitere Kühlkanäle, Kühllufteinlässe und/oder Kühlluftauslässe umfassen, die gemeinsam die Kühleinrichtung ausbilden. Die Kühleinrichtung ist also in ihrer Gesamtheit dazu vorgesehen, eine oder mehrere elektrische und/oder elektronische und/oder mechanische und/oder mechatronische Bauteile, die in dem Dachmodul angeordnet sind, zu kühlen bzw. zu temperieren (dies kann, je nach Umgebungsbedingungen, ggf. auch ein Heizen von Komponenten bedeuten). Die Kühleinrichtung umfasst dabei sämtliche Komponenten, die direkt oder indirekt an der Temperierung des Dachmoduls mitwirken.
-
Der erfindungsgemäße Kühlkanal weist vorzugsweise eine sich in einer Längsrichtung des Kühlkanals erstreckende Form bzw. einen Verlauf auf, der dem Randbereich des Dachrahmens und/oder des Flächenbauteils angepasst bzw. nachgebildet oder durch diesen ausgebildet ist. Der zumindest eine Kühlkanal kann im einfachsten Fall geradlinig und im Wesentlichen (d. h. ± 10 %) parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sein. Alternativ kann der Kühlkanal auch einen L-förmigen Längsverlauf aufweisen. Ebenso ist es möglich, dass der Kühlkanal entlang des gesamten Randbereiches ausgebildet ist und beispielsweise einen rechteckartigen Längsverlauf (ggf. mit jeweils abgerundeten Ecken) umfasst.
-
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, bspw. auf die aus Quer- und Längsholm gebildete Dachrahmenstruktur, aufsetzbar ist. Die Längsholme erstrecken sich im Wesentlichen entlang einer Längsrichtung des Kraftfahrzeuges. Die Querholme erstrecken sich vorzugsweise in einer Fahrzeugbreitenrichtung des Kraftfahrzeuges, d. h., quer vorzugsweise senkrecht und im Wesentlichen horizontal zu der Fahrrichtung des Kraftfahrzeuges.
-
Vorzugsweise kann das Dachmodul durch den Dachmodulrahmen mit der Dachrahmenstruktur eines Kraftfahrzeuges verbunden, beispielsweise verklebt, verschraubt und/oder verbolzt sein. Ferner kann das Dachmodul nach der Erfindung als reines Festdach oder auch als Dach mitsamt Dachöffnungssystem ausgebildet sein. das Dachmodul auf die Dachrahmenstruktur, die Teil einer Fahrzeugkarosserie bildet, aufsetzbar oder in diese einsetzbar ist. Das Dachmodul kann zur Nutzung bei einem Personenkraftwagen oder bei einem Nutzfahrzeug ausgelegt sein. Das Dachmodul kann vorzugsweise als Baueinheit in Form eines Roof Sensor Module (RSM) bereitgestellt sein, in der die Umfeldsensoren und weitere elektrische Komponenten für das (teil-) autonome Fahren vorgesehen sind.
-
Denkbar ist es auch, dass das Dachmodul ein oder mehrere Antennenmodule und/oder weitere elektrische Komponenten umfasst. Es kann ferner möglich sein, dass das Dachmodul einen oder mehrere Umfeldsensoren und/oder ein oder mehrere Antennenmodule und/oder weitere elektrische oder elektronische Bauteile umfasst, wobei durch die erfindungsgemäße Kühleinrichtung zumindest eine ausgewählte (der vorgenannten) Komponenten gekühlt werden kann.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dachmodulrahmen durch zumindest einen Querholm und zumindest zwei Längsholme ausgebildet. Der zumindest eine Querholm und die zumindest zwei Längsholme definieren den Randbereich. Der Randbereich wird vorzugsweise in seiner Breite durch eine Breite des zumindest einen Querholms und eine jeweilige Breite der zumindest zwei Längsholme definiert. Die Längsholme erstrecken sich vorzugsweise im Wesentlichen (d. h., ± 10 %) entlang einer Längsrichtung des Kraftfahrzeuges. Die Querholme erstrecken sich vorzugsweise in einer Fahrzeugbreitenrichtung des Kraftfahrzeuges, d. h., quer vorzugsweise senkrecht und im Wesentlichen horizontal zu der Fahrrichtung des Kraftfahrzeuges. Der zumindest eine Querholm kann vorzugsweise als schalenartiges Blechteil ausgebildet sein. Der Querholm kann vorzugsweise zumindest zwei zueinander schräg (vorzugsweise senkrecht) verlaufende Wandabschnitte aufweisen. Der Querholm kann in seinem Querschnitt (senkrecht zu seiner Längserstreckung) L- oder S-förmig ausgebildet sein, wobei die beiden Schenkellängen dann eine jeweilige Höhe des jeweiligen Wandabschnitts definieren. Die Längsholme können vorzugsweise jeweils zumindest zwei zueinander schräg (vorzugsweise senkrecht) verlaufende Wandabschnitte aufweisen. Die Längsholme können in ihrem jeweiligen Querschnitt (jeweils senkrecht zu ihrer Längserstreckung) L- oder S-förmig ausgebildet sein, wobei die jeweiligen beiden Schenkellängen eine jeweilige Höhe des jeweiligen Wandabschnitts definieren. Der Dachmodulrahmen kann vorzugsweise als in sich versteiftes Schalenbauteil ausgebildet sein. Auch kann der Dachmodulrahmen in der Art einer ausgebildet und beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise einem Blech gefertigt sein. Das Flächenbauteil kann vorzugsweise zumindest abschnittsweise zumindest zwei zueinander schräg (vorzugsweise senkrecht) verlaufende Wandabschnitte aufweisen. Das Flächenbauteil kann in diesem Bereich einen L-, S- oder U-förmigen Querschnitt (jeweils senkrecht zu ihrer Längserstreckung) ausbilden, wobei die beiden Schenkellängen eine jeweilige Höhe des jeweiligen Wandabschnitts definieren.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Kühlkanal umlaufend an dem Dachmodulrahmen ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform ist der zumindest eine Kühlkanal vorzugsweise einstückig und umlaufend um den gesamten Dachmodulrahmen ausgebildet. Der zumindest eine Kühlkanal ist also vorzugsweise entlang des gesamten Randbereichs angeordnet oder wird durch den Hohlkanal, der sich entlang des gesamten Randbereiches erstreckt, ausgebildet. Diese Ausführungsform ist von Vorteil, da vorzugsweise der gesamte Randbereich für den Kühlkanal zur Verfügung steht und somit umlaufend um das Dachmodul bzw. um den Dachmodulrahmen eine Wärmeabführung ermöglicht ist. Dies ist insbesondere für Dachsensormodule zum (teil-) autonomen Fahren vorteilhaft, da in derartigen Dachmodulen eine Vielzahl an elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen zur Erfassung des Fahrzeugumfeldes entlang des gesamten Randbereiches des Dachmoduls angeordnet sind. Der Randbereich bietet sich hierfür aufgrund seiner exponierten Lage besonders für die Anordnung an. Durch das Bereitstellen der Kühleinrichtung in diesem Randbereich kann eine entstehende Abwärme und/oder Umgebungswärme effizient und vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zu einem jeweiligen Entstehungsort abgeführt werden. Auch kann es alternativ bevorzugt sein, wenn der zumindest eine Kühlkanal derart geformt ist, dass er zumindest in einem Abschnitt des Randbereich angeordnet ist oder zumindest ein Abschnitt des Randbereiches den Hohlkanal ausbildet, durch den der zumindest eine Kühlkanal definiert ist. Dies bietet sich beispielsweise an, wenn fahrzeugspezifisch nur Teile des Randbereiches für eine Anordnung von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen genutzt werden und somit auch nur in diesen Teilbereichen des Randbereiches eine Wärmeabführung erforderlich ist.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Kühlkanal zumindest aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildet. Der Kühlkanal ist also vorzugsweise nicht als ein materialhomogenes Rohr ausgebildet, sondern weist zwei verschiedene Werkstoffe auf. Dies kann insbesondere hinsichtlich einer Wärmeabführung von Vorteil sein, da je nach Werkstoffzusammensetzung eine Wärmeleitrichtung definierbar ist, die sich in Richtung eines steilsten Gradienten einer Wärmeleitfähigkeitsverteilung entlang des Verlaufes des Kühlkanals ergibt. Vorzugsweise ist dabei zumindest eine (in Richtung des Fahrzeuginneren weisende) Unterseite des zumindest einen Kühlkanals aus einem metallischen Werkstoff, bspw. Aluminium oder einer metallischen Legierung, und ist vorzugsweise aus einem Blech (z. B. einem Stanz- oder Tiefziehblech) gefertigt. Hingegen ist vorzugsweise eine (weg von dem Fahrzeuginneren weisende) Oberseite des zumindest einen Kühlkanals aus Kunststoff ausgebildet und vorzugsweise (insbesondere irreversible) feuchtigkeitsdicht mit der Unterseite des Luftkühlkanals fest verbunden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Kühlkanal aus zwei Halbschalen zusammengesetzt, wobei eine erste der zwei Halbschalen aus einem Kunststoff hergestellt ist und eine zweite der zwei Halbschalen aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise einem Blech, hergestellt ist. Diese Ausgestaltung ist besonders von Vorteil, wenn der zumindest eine Kühlkanal durch einen Hohlkanal definiert ist, der in dem Randbereich zwischen dem Dachmodulrahmen und dem Flächenbauteil ausgebildet ist. Der Dachmodulrahmen ist nämlich aufgrund von Steifigkeits- und Festigkeitsanforderung oftmals aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, bzw. als ein gestanztes oder tiefgezogenes Blech ausgeformt, wohingegen das Flächenbauteils oftmals aus Kunststoff gefertigt ist, der beispielsweise (teil-) transparent oder farbig sein kann. Somit ergibt sich in einer Ausbildung des Kühlkanal als der Hohlkanal unmittelbar eine Zusammensetzung des Kühlkanals aus zwei Werkstoffen. Die erste Halbschale des Kühlkanals kann dabei vorzugsweise durch den Dachmodulrahmen ausgebildet sein, der wie oben erwähnt vorzugsweise zwei schräg zueinander verlaufenden Wandabschnitte aufweist, durch die die erste Halbschalte ausgebildet ist. Die zweite Halbschale des Kühlkanals kann vorzugsweise durch das Flächenbauteil ausgebildet sein, das wie oben erwähnt vorzugsweise zwei schräg zueinander verlaufenden Wandabschnitte aufweist, durch die die zweite Halbschalte ausgebildet ist. Die erste Halbschale und die zweite Halbschale korrespondieren dabei derart miteinander, dass in dem zusammengefügten Zustand der Hohlkanal ausgebildet ist. Auch kann es sein, dass der zumindest eine Kühlkanal, der als Baueinheit in dem Randbereich bzw. dem Hohlkanal angeordnet werden kann, aus zwei verschiedenen Materialien hergestellt ist. So kann beispielsweise ein derartiger Kühlkanal als eine Art Rohr ausgebildet sein, das aus zwei Halbschalen ausgebildet ist, die sich in ihrem Material unterscheiden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauteil in einer vor Feuchtigkeit geschützten Trockenabteilung des Dachmoduls angeordnet und die von dem elektrischen und/oder elektronischen Bauteil abgegebene Abwärme kann mit der Kühleinrichtung aus der Trockenabteilung abgeführt werden. Somit ist es möglich, das elektrische und/oder elektronische Bauteil geschützt vor Feuchtigkeit beispielsweise in einem Gehäuse oder ähnlichem anzuordnen. Eine Wärmeabfuhr von einem derartigen Gehäuse kann entweder unmittelbar an den Kühlkanal erfolgen, indem das Gehäuse beispielsweise mit dem Kühlkanal über zumindest eine Fläche in direktem Kontakt ist. Alternativ kann das Gehäuse auch mit einem Wärmeleitelement mit dem Kühlkanal wärmeübertragend verbunden sein. Hierdurch ist eine freiere Platzierung des elektrische und/oder elektronische Bauteils in dem Bauraum des Dachmoduls möglich. Durch eine Abgrenzung zwischen einer Trockenabteilung und einer durch die Kühleinrichtung gebildeten Nassabteilung ist es möglich, den Kühlfluidstrom beispielsweise anzufeuchten, um somit eine Menge an aufnehmbarer Wärme zu steigern.
-
Es ist also bevorzugt, dass das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauteil durch zumindest ein Wärmeleitelement unmittelbar oder mittelbar wärmeübertragend mit dem zumindest einen Kühlkanal verbunden ist. Auch kann es bevorzugt sein, wenn die zumindest eine Kühleinrichtung zumindest ein Kühllüfter und/oder zumindest ein Kühlkörper und/oder zumindest einen Wärmetauscher und/oder zumindest eine Wärmepumpe und/oder zumindest ein Wärmeleitrohr umfasst. Auch weitere aus dem Thermomanagement bekannte Komponenten (z. B. ein Kompressor oder ein Kondensator) sind grundsätzlich vorstellbar.
-
Alternativ oder ergänzend kann die Kühleinrichtung also einen oder mehrere Kühllüfter aufweisen, um somit, beispielsweise bei lediglich geringen Geschwindigkeiten des Fahrzeuges, oder bei einem Anschluss an den Kühlkreislauf des Fahrzeuges, einen Luftstrom in dem Kühlkanal der Kühleinrichtung mittels des einen oder der mehreren Kühllüfter erzeugen zu können. Vorzugsweise ist der eine oder die mehreren Kühllüfter derart regelbar, dass verschiedene Volumenströme durch den Kühlkanal beziehungsweise die Kühlkanäle eingestellt werden können. Die Kühllüfter sind vorzugsweise in den Kühlkanal integriert.
-
Alternativ oder ergänzend kann das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauteil zumindest bereichsweise an dem Kühlkanal angeordnet und/oder über ein Wärmeleitelement in wärmeleitender Verbindung mit dem Kühlkanal sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauteil beispielsweise mittels seines (Metall-) Gehäuses in unmittelbarem, wärmeleitendem Kontakt mit dem vorzugsweise aus Metall ausgebildeten Teil des Kühlkanal ist, so dass eine verlustfreie Wärmeübertragung möglich ist. Hierbei kann das (Metall-) Gehäuse des zumindest einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteils, das vorzugsweise den Trockenraum bildet, beispielsweise über eine plantarer Anlagefläche an einer Außenseite des Querholms oder des Längsholms des Dachmodulrahmens angeordnet sein. Um Wärmeübertragungsverluste zu verhindern, kann zwischen den Anlageflächen vorzugsweise eine Wärmeleitpaste aufgebracht sein.
-
Alternativ zu einer unmittelbaren Anordnung des zumindest einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteils an dem Kühlkanal kann es auch bevorzugt sein, eine Wärmeübertragung zwischen dem zumindest einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und dem Kühlkanal durch ein oder mehrere Wärmeleitelemente bereitzustellen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommt als Wärmeleitelement eine Wärmesenke und/oder ein Wärmetauscher und/oder eine Wärmepumpe und/oder ein Blechteil und/oder ein Wärmeleitrohr (Heatpipe) zum Einsatz und/oder das Wärmeleitelement kann mit einer Wärmeleitpaste oder einem anderen wärmeleitenden Material verbunden sein. Es versteht sich, dass auch eine Mischung der zuvor aufgezählten Wärmeleitelemente, d. h. nicht nur Wärmeleitelemente einer Art, zum Einsatz kommen können. Es versteht sich zudem, dass sämtliche wärmeerzeugenden Komponenten des Dachmoduls mit zumindest einem Wärmeleitelement aufgeführt sein können. So kann bspw. auch das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauteil eines oder mehrere Wärmeleitelemente umfassen. In jedem Fall bildet das Wärmeleitelement eine Wärmeübertragungsbrücke zwischen dem zumindest einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und dem zumindest einen Kühlkanal, so dass möglichst verlustfrei die Abwärme beziehungsweise die Umgebungswärme an den zumindest einen Kühlkanal übergeben wird. Der Einsatz eines Wärmeleitelements hat den Vorteil, dass hierdurch ein Maß an Designfreiheit erhöht wird, da das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauteil nicht unmittelbar an dem Kühlkanal angeordnet sein muss, sondern im Vergleich dazu freier positioniert werden kann.
-
Ebenfalls kann es zur Effizienzsteigerung der Wärmeübertragung zwischen dem zumindest einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und dem Kühlkanal sowie auch zur Steigerung der Wärmeleitung innerhalb des Kühlkanals von Vorteil sein, dass die Kühleinrichtung einen Kühlkörper umfasst, der vorzugsweise eine Vielzahl von Kühlrippen aufweist. Beispielsweise kann es sich bei den Kühlkörper um ein metallisches Bauteil (vorzugsweise aus Aluminium) handeln, welches zur Vergrößerung seiner Wärmeabgabe-Oberfläche eine Vielzahl von Einkerbungen oder Erhebungen aufweist, um möglichst viel Wärme, die von dem zumindest einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil abgegeben wird, an den im Kühlkanal strömenden Kühlfluidstrom weiterzuleiten. Besonders bevorzugt ist der Kühlkörper unmittelbar an der Wärmeübertragungsfläche zwischen dem zumindest einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und dem Kühlkanal angeordnet (im Falle einer unmittelbaren Anordnung des Umfeldsensors an dem Kühlkanal). Alternativ kann der Kühlkörper beispielsweise auch an einer Wärmeeinleitungsstelle des Wärmeleitelements angeordnet sein, um von diesem möglichst effizient die Wärme abzuleiten.
-
Es kann auch bevorzugt sein, wenn an vorbestimmten Positionen des Kühlkanals Dämmmaterial zur akustischen Dämpfung oder Dämpfung von Vibration angebracht ist. Ein derartiges Dämmmaterial ist vorzugsweise zumindest an der zum Fahrzeuginneren weisenden Unterseite des Dachmodulrahmens, auf dem die Kühleinrichtung angeordnet oder ausgebildet ist, angeordnet.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Kühlkanal dazu ausgebildet, eine Kühlfluidzufuhr von außerhalb des Dachmoduls zu erhalten. So ist es beispielsweise möglich, dass das Dachmodul eine oder mehrere Einlassöffnungen, bspw. in Form von Lüftungsschlitzen, umfasst, durch die Frischluft von außen in das Dachmodul geführt werden kann. Diese zumindest eine Einlassöffnung kann vorzugsweise bugseitig im Bereich eines bugseitigen Querholms oder Längsholms des Dachmodulrahmens in einem seitlichen Bereich des Dachmoduls parallel zu zumindest einem der zumindest zwei Längsholme vorgesehen sein. Eine seitliche Kühlfluidzufuhr (Einlassöffnung) ist dabei von Vorteil, da nicht so einfach Regenwasser in den Kühlkanal eindringen kann.
-
Bevorzugt ist in einer solchen Einlassöffnung eine Art Gitter oder Filter verbaut, durch das bzw. den Partikel aus der eingesaugten Umgebungsluft abgefangen werden können und so nicht in den Kühlkanal gelangen. Eine derartige Anordnung zumindest eines Lufteinlasses hat den Vorteil, dass bei einer Bewegung des Fahrzeuges ein fahrbewegungsbedingt erzwungener Luftstrom ausgebildet wird, so dass vorzugsweise zumindest ab einer vorbestimmten Grenzgeschwindigkeit des Fahrzeuges keine zusätzlichen, geräuschemittierenden Lüfter zur Ausbildung des Kühlfluidströmung benötigt werden. Somit ist ein geräuscharmer Betrieb durch Vermeidung oder zumindest durch Verminderung des Einsatzes von Kühllüftern im Dachbauraum möglich.
-
Alternativ oder ergänzend ist der zumindest eine Kühlkanal vorzugsweise dazu ausgebildet, an einen fahrzeuginternen Klimakreislauf eines Kraftfahrzeuges angeschlossen zu sein. Bevorzugt umfasst der zumindest eine Kühlkanal stromabwärts in einer Wärmeabfuhrrichtung betrachtet, eine Schnittstelle zu dem Klimakreislauf des Kraftfahrzeuges, so dass der Kühlfluidstrom, nachdem er die Abwärme des zumindest einen elektronischen Bauteils und/oder die von außen eingeleitete Umgebungswärme aufgenommen hat, in den Klimakreislauf des Kraftfahrzeuges geführt werden kann. Dadurch kann die Abwärme des zumindest einen elektronischen Bauteils und/oder die Umgebungswärme über den Klimakreislaufes des Fahrzeuges abgeführt werden. Die abgeführte Abwärme kann beispielsweise dazu genutzt werden, einen Innenraum des Fahrzeuges (je nach Temperatur) zu kühlen oder zu heizen. Hierfür kann der Kühlkanal bspw. über ein oder mehrere schlauchartige Verbindungen mit dem Kühlkreislauf des Fahrzeuges verbunden sein. Der Kühlkreislauf des Fahrzeuges kann bspw. auch einen Teilkreislauf ausbilden, der parallel zu einer Innenraumkühlung ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, für die Kühlung des zumindest einen elektronischen Bauteils eine andere Kühlleistung als für den Fahrzeuginnenraum bereitzustellen.
-
Beispielsweise ist es auch möglich, dass die Kühleinrichtung sowohl eine Kühlfluidzufuhr (Eintrittsöffnung) von außen als auch einen Anschluss an den Klimakreislauf des Fahrzeuges aufweist und je nach Situation zwischen den beiden Kühlfluidzufuhr-Möglichkeiten entschieden werden kann. So ist es beispielsweise möglich, zwischen einer Kühlfluidzufuhr von außen und der Nutzung des Klimakreislaufs des Kraftfahrzeuges umzuschalten. Wenn bspw. kühle Außentemperaturen vorherrschen, kann eine reine Kühlfluidzuvor von außen erfolgen, um die Leistung des Klimakreislaufs und somit auch den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges, zu senken.
-
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Kühlfluid bzw. die Kühlluft vorher angefeuchtet ist, um somit eine größere Menge an Wärme aufnehmen zu können. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Kühlkreislauf thermische Komponenten, wie z. B. einen oder mehrere Kondensatoren und Verdampfer umfasst. In einem solchen Fall ist es ebenso bevorzugt, dass das zumindest eine elektronische Bauteil in einem Trockenbereich, z. B. in einem feuchtigkeitsdichten Gehäuse, angeordnet ist, das eine Feuchtigkeitsbarriere zu der als Nassbereich ausgebildeten Kühleinrichtung bildet. Dies hat den Vorteil, dass der Kühlkanal in dem Nassbereich angeordnet ist und dort mehr Wärme durch die Nutzung feuchter Kühlluft aufnehmen kann und dennoch eine Trennung zu dem Trockenbereich aufweist.
-
Zum leistungsstarken Anschluss der Kühleinrichtung an den Klimakreislauf des Fahrzeuges ist es besonders bevorzugt, wenn der Kühlkanal stromabwärts in einer Wärmeabfuhrrichtung betrachtet eine Schnittstelle zu dem Klimakreislauf des Kraftfahrzeuges umfasst, so dass der Kühlfluidstrom, nachdem er die Abwärme des zumindest einen elektronischen Bauteils und/oder die von außen eingeleitete Umgebungswärme aufgenommen hat, in den Klimakreislauf des Kraftfahrzeuges geführt (und vorzugsweise dort entfeuchtet und/oder gekühlt) werden kann. Diese Schnittstelle kann bspw. als rohr- oder schlauchartiger Anschluss ausgebildet sein und einen möglichst verlustfreien Übergang von der die Abwärme enthaltenden Kühlluft auf den Klimakreislauf sicherstellen. Unter der Formulierung „stromabwärts in einer Wärmeabfuhrrichtung“ wird die Richtung verstanden, in der der Kühlfluidstrom an dem Umfeldsensor vorbeifließt, um die Wärme abzuführen. Dabei hat der Kühlfluidstrom nach stromabwärts des Umfeldsensors, d. h. nach der Aufnahme der Abwärme, eine höhere Temperatur als stromaufwärts des Umfeldsensors.
-
Alternativ oder ergänzend zu einem Anschluss an den Kühlkreislauf des Kraftfahrzeuges kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Kühlkanal stromabwärts in einer Wärmeabfuhrrichtung betrachtet einen Kühlfluidausgang umfasst, so dass der Kühlfluidstrom, nachdem er die Abwärme des zumindest einen elektronischen Bauteils und/oder die von außen eingeleitete Umgebungswärme aufgenommen hat, in die Umgebung ausgeleitet werden kann. Der Kühlfluidausgang kann konstruktiv in Form von einem oder mehreren Luftaustrittschlitzen bereitgestellt sein, die heckseitig in dem Flächenbauteil und/oder dem Dachmodulrahmen vorgesehen sind. Vorzugsweise ist der Kühlfluidausgang in einem seitlichen, heckseitigen Bereich des hinteren Querholms des Dachmodulrahmens, d. h. parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung, vorgesehen. Allerdings sind auch andere Anordnungen des Kühlfluidausgangs möglich und können je nach Dachmodultyp zumindest konstruktiv von Vorteil sein. In dieser Ausführung wird der Luftstrom vorzugsweise dadurch erzeugt, dass die Luft bei einem sich bewegenden Fahrzeug in die Luftzufuhr, z. B. durch bugseitige Luftzufuhrschlitze in einem der Längsholme des Dachrahmens, eingeleitet wird, durch die Kühleinrichtung beziehungsweise den Kühlkanale oder die Kühlkanäle zu der Luftausfuhr strömt und dort, vorzugsweise heckseitig, wieder aus dem Dachrahmen austritt. In dieser Ausführungsform ist vorzugsweise keine aktive Luftstromerzeugung durch einen Kühllüfter notwendig, so dass ein geräuscharmer Betrieb der Kühleinrichtung gewährleistet wird.
-
Es ist bevorzugt, dass die Kühleinrichtung eine Regelung aufweist, mittels derer eine Kühlleistung der Kühleinrichtung regelbar ist. Die Regelung kann bspw. in dem Dachmodul integriert, oder Teil der Regelung des Klimakreislaufes des Fahrzeuges sein. Die Regelung empfängt vorzugsweise von einem oder mehreren Temperatursensoren und/oder Drucksensoren eines oder mehrere Signale, um daraus den jeweiligen Kühlstatus der Kühleinrichtung zu ermitteln. Dadurch ist es möglich, dass die Kühlleistung der Kühleinrichtung je nach Abwärme des Umfeldsensors beziehungsweise je nach abzuführender Umgebungswärme regelbar ist und somit stets eine optimale Wärmeabfuhr gewährleistet werden kann. Die Temperatur und/oder Drucksensoren sind vorzugsweise sowohl in dem Kühlkanal stromaufwärts und stromabwärts des Umfeldsensors und/oder in der Nähe beziehungsweise in unmittelbarer Umgebung um den Umfeldsensor angeordnet. Mit anderen Worten, ist es vorzugsweise möglich, den Volumenstrom und/oder die Temperatur des Kühlfluidstroms je nach Bedarf und je nach situativ erzeugter Abwärme zu regeln (vergleichbar mit der Regelung der Klimaanlage für den Innenraum).
-
Welche Art von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen durch die erfindungsgemäße Kühleinrichtung gekühlt wird, ist grundsätzlich beliebig. Vorzugsweise umfasst das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauteil einen Umfeldsensor, der in dem Dachmodul umfasst ist, und der zur Erfassung der Fahrzeugumgebung durch einen Durchsichtsbereich elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann. Welche Art von Umfeldsensor dabei zum Einsatz kommt, ist grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäß vorgesehene Kühlung im Dachmodul in denen Lidar-Sensoren und/oder Radar-Sensoren und/oder Kamera-Sensoren und/oder Multikamera-Sensoren umfasst sind.
-
Die Erfindung betrifft vorzugsweise ein Kraftfahrzeug, das ein erfindungsgemäßes Dachmodul aufweist.
-
Es versteht sich, dass die vorgenannten Ausführungsformen und die nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander verwendet werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. So können sich die bezüglich des Dachmoduls genannten vorteilhaften Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele in äquivalenter Form auf ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Dachmodul beziehen.
-
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dachmoduls;
- 2 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dachmoduls, das als Baueinheit auf einem Karosseriedachrahmen montierbar ist;
- 3 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dachmoduls in isolierter Darstellung;
- 4 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dachmoduls in einer Explosionsdarstellung;
- 5 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung;
- 6 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Randbereiches des erfindungsgemäßen Dachmoduls;
- 7 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des Randbereiches des erfindungsgemäßen Dachmoduls mit einem Kühllüfter; und
- 8 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des Randbereiches des erfindungsgemäßen Dachmoduls mit einem Wärmeleitelement.
-
In 1 ist ein Fahrzeugdach 100 eines Fahrzeugs (nicht komplett gezeigt) dargestellt, das ein erfindungsgemäßes Dachmodul 10 umfasst. Das Dachmodul 10 ist, wie dies aus 2 durch die gestrichelte Andeutung hervorgeht, als separate Baueinheit in einen Dachkarosserierahmen 104 des Fahrzeuges eingesetzt bzw. auf die zumindest zwei Karosseriequerholme 102 sowie zumindest zwei Karosserielängsholme 106 der Fahrzeugkarosserie 1000, durch die der Dachkarosserierahmen 104 gebildet ist, aufgesetzt. Das Dachmodul 10 in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein Panoramadach 108 auf.
-
Das Dachmodul 10 umfasst ein erfindungsgemäßes Flächenbauteil 12 zur Bildung einer Dachhaut 14 des Fahrzeugdaches 100, die als eine äußere Dichtfläche fungiert. Das Dachmodul 10 umfasst ferner Dachmodulrahmen 15, auf dem das Flächenbauteil 12 angeordnet bzw. an dem das Flächenbauteil 12 unverlierbar befestigt, zumeist verklebt, ist. Die beiden Hauptbestandteile des Dachmoduls 10, nämlich das Flächenbauteil 12 und der Dachmodulrahmen 15 sind in 4 in einer Explosionsdarstellung gezeigt.
-
In einem frontseitigen Bereich des Dachmoduls 10 (betrachtet in einer Fahrzeuglängsrichtung x, die einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges entspricht) ist symmetrisch zu der Fahrzeuglängsachse x in 1 beispielhaft ein elektrisches und/oder elektronisches Bauteil 16 in Form eines Umfeldsensors 17 angeordnet. Der Umfeldsensor 17 ist unmittelbar hinter einem vorderen Karosseriequerholme 102, der einen dachseitigen Windlauf in einem Anschluss an eine nicht näher gezeigte Windschutzscheibe des Fahrzeuges definiert, angeordnet. Der Umfeldsensor 17 kann ein- und ausfahrbar oder starr an dem Flächenbauteil 12 angeordnet sein. Der Umfeldsensor 17 ist vorliegend ein Lidar-Sensor. Es können auch andere Sensortypen, z. B. (Multidirektional-) Kameras, die beim (teil-) autonomen Fahren Verwendung finden, zum Einsatz kommen. Auch können andere elektrische und/oder elektronische Bauteile 16 in dem Dachmodul 10 verbaut sein.
-
Das Dachmodul 10 (und/oder der Umfeldsensor 17) umfasst einen Durchsichtsbereich 18, der beispielsweise aus einem, vorzugsweise bruchsicheren, Kunststoff, Glas oder sonstigen (teil-) transparenten Material hergestellt sein kann. Der Umfeldsensor 16 ist entlang einer optischen Achse 20 ausgerichtet, die im Falle von 1 parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet ist. Um die optische Achse 20 herum erstreckt sich kegelförmig ein Sichtfeld des Umfeldsensors 17, in dem der Umfeldsensor 17 elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, um so eine Fahrzeugumgebung zu erfassen.
-
Das erfindungsgemäße Dachmodul 10 umfasst ferner eine Kühleinrichtung 22, durch die eine von dem elektronischen Bauteil 16, beispielsweise dem Umfeldsensor 17, abgegebene Abwärme und/oder von außen eingeleitete Wärme abführbar ist. Die Kühleinrichtung 22 ist gemäß der Erfindung in einem Randbereich 24 des Dachmoduls 10, der zwischen dem Dachmodulrahmen 15 und dem Flächenbauteil 12 gebildet ist, angeordnet. Der Randbereich 24 umrahmt im Falle der 1 und 2 das jeweilige Panoramadach 108. Der Randbereich 24 des Dachmoduls 10 definiert sich dadurch, dass der Dachmodulrahmen 15 durch zumindest einen Querholm 26 und zumindest zwei Längsholme 28 ausgebildet ist (siehe 4). Im Falle der 4 weist der Dachmodulrahmen 15 drei Querholme 26 und zwei Längsholme 28 auf, die den Dachmodulrahmen 15 bilden. Wie zu erkennen ist, weist der Dachmodulrahmen 15 eine nicht nur flächige, sondern dreidimensional ausgebildete Form auf, die wobei sich die jeweiligen Querholme 26 und Längsholme 28 in Richtung einer Dachmodulmitte hin aufwölben, um so Steifigkeits- und Festigkeitsanforderungen zu erfüllen und vorzugsweise eine Befestigungsplattform für das Flächenbauteil 12 bereitzustellen. Die Querholme 26 und Längsholme 28 weisen ihn ihrem jeweiligen Querschnitt (betrachtet senkrecht zu ihrer Längserstreckung) eine S-Förmige Kontur auf, wie diese auch aus 6 beispielhaft hervorgeht. Ferner ist an den Querholmen 26 und Längsholmen 28 eine Vielzahl von Montageschnittstellen 30 vorgesehen, die beispielsweise entlang einer Abrisskante des Dachmodulrahmens 15 und entlang des vorgewölbten Bereiches jeweils beabstandet voneinander angeordnet sind. Durch die Montageschnittstellen 30 kann vorzugsweise das Flächenbauteil 12, welches entsprechende Gegenschnittstellen (nicht gezeigt) aufweisen kann, an dem Dachmodulrahmen 15 befestigt, zum Beispiel verschraubt, vernietet, verschweißt oder verbolzt, sein. Im Falle der 6 bis 8 sind die beiden Bauteile über Klebenäte 31 umlaufend und durchgängig (unterbrechungsfrei) verbunden.
-
Erfindungsgemäß kann die Kühleinrichtung 22 in zwei alternativen Bauweisen ausgeführt sein. In einer ersten Bauweise umfasst die Kühleinrichtung 22 zumindest einen Kühlkanal 32 und ist als einstückige oder mehrteilige Baueinheit in dem Randbereich 24 des Dachmoduls 10 angeordnet. Eine derartige Ausführung der Kühleinrichtung 22 ist beispielhaft in 5 gezeigt, wobei der Kühlkanal 32 hier als das Dachmodul 10 bzw. den Randbereich 24 des Dachmoduls 10 umlaufender Kanal ausgeführt sind. Diese umlaufende Kühleinrichtung 22 kann als Baueinheit (bezogen auf 4) in einem Hohlraum 34 (siehe 6) angeordnet bzw. befestigt werden, der zwischen dem Dachmodulrahmen 15 und dem Flächenbauteil 12 ausgebildet ist.
-
Zur Ausbildung des Hohlraumes 34 weisen die Querholme 26 und Längsholme 28 vorzugsweise jeweils zumindest zwei schräg zueinander verlaufende Wandabschnitte 36 auf (siehe 4 und 6). Diese Wandabschnitte 36 definieren vorzugsweise ein erste Halbschale, die den Hohlraum 34 anteilig umgibt. Durch eine entsprechende Ausformung des Flächenbauteils 12, das in dem Randbereich 24 vorzugsweise einen U-förmigen Querschnitt (betrachtet senkrecht zu ihrer Längserstreckung) aufweist (siehe 6), wird eine zweite Halbschale gebildet, die gemeinsam mit der ersten Halbschale den Hohlraum 34 umgrenzt. Hierzu weist das Flächenbauteil ebenfalls zumindest zwei zueinander schräg verlaufende Wandabschnitte 38 auf (siehe 6). Aufgrund der Längserstreckung des Randbereiches 24 ist derart ein Hohlkanal innerhalb des Randbereiches 24 ausgebildet.
-
In einer alternativen Ausführungsform der Kühleinrichtung 22 ist der zumindest eine Kühlkanal 32 durch den Hohlkanal 34 selbst definiert, der in dem Randbereich 24 zwischen dem Dachmodulrahmen 15 und dem Flächenbauteil 12 ausgebildet ist. In diesem Fall muss keine Baueinheit im Sinne der 5 zwischen dem Dachmodulrahmen 15 und dem Flächenbauteil 12 montiert werden.
-
Vorzugsweise kann das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauteil 16 in einer vor Feuchtigkeit geschützten Trockenabteilung 40 des Dachmoduls 10 angeordnet sein (siehe schematisch in 8). Dabei kann die von dem elektrischen und/oder elektronischen Bauteil 16 abgegebene Abwärme mit der Kühleinrichtung 22 aus der Trockenabteilung 40 abgeführt werden. Hierzu ist das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauteil 16 durch zumindest ein Wärmeleitelement (und/oder einen Wärmetauscher) 42 unmittelbar oder mittelbar wärmeübertragend mit dem zumindest einen Kühlkanal 32 verbunden (siehe 8). Bevorzugt ist das Bauteil 16 beispielsweise über ein oder mehrere Wärmeleitrohre 44 mit dem Wärmetauscher 42 verbunden (siehe 8).
-
Zur Erzeugung eines erzwungenen Luftstromes kann in dem Kühlkanal 32 zumindest ein Kühllüfter 46 und/oder zumindest ein Kühlkörper angeordnet sein (siehe 7). Auch kann die Kühleinrichtung 22 zumindest eine Kühleinlassöffnung 48 aufweisen, die mit dem zumindest einen Kühlkanal 32 verbunden ist. Durch die Kühleinlassöffnung 48 ist der zumindest eine Kühlkanal 32 dazu ausgebildet, eine Kühlfluidzufuhr von außerhalb des Dachmoduls 10 zu erhalten. Zudem kann die Kühleinrichtung 22 zumindest eine Kühlauslassöffnung bzw. einen Kühlfluidausgang 50 aufweisen. Der zumindest eine Kühlkanal 32 umfasst also vorzugsweise stromabwärts in einer Wärmeabfuhrrichtung WA betrachtet den Kühlfluidausgang 50, so dass ein Kühlfluidstrom, nachdem er die Abwärme des zumindest einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteils 16 und/oder die von außen eingeleitete Wärme aufgenommen hat, nach außen in eine Umgebung ausleitbar ist (siehe 3 und 5).
-
Die beispielhaft in 5 gezeigte als einteilige Baueinheit ausgebildete Kühleinrichtung 22 umfasst mehrere Kühlkanäle 32 (bzw. Kühlkanalabschnitte) die miteinander gesamthaft verbunden sind. Die Kühleinrichtung 22 umfasst zwei Kühleinlassöffnung 48, die bugseitig (in der Fahrtrichtung x vorne) in einem Seitenbereich des Dachmoduls 10 angeordnet und durch Lüftungsgitter 52 verschlossen sind (siehe 3). In einem mittigen Teil (betrachtet entlang des Längsholms 28) sind auf jeder Dachseite (rechts- und linksseitig in der Fahrtrichtung x) Wärmetauscher 42 zwischen den Kanalabschnitten des Kühlkanals 32 integriert, um Wärme von dem Bauteil 16 abzuführen. Nachgeschaltet (in der Wärmeabfuhrrichtung WA) ist jeweils ein Kühllüfter 46 in dem Kühlkanal 32 angeordnet. Zudem weist die Kühleinrichtung 22 zwei heckseitig angeordnete Kühlauslassöffnungen 50 auf, durch die die aufgewärmte Abluft das Dachmodul 10 wieder verlassen kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Dachmodul
- 12
- Flächenbauteil
- 14
- Dachhaut
- 15
- Dachmodulrahmen
- 16
- elektrisches und/oder elektronisches Bauteil
- 17
- Umfeldsensor
- 18
- Durchsichtsbereich
- 20
- optische Achse
- 22
- Kühleinrichtung
- 24
- Randbereich
- 26
- Querholm
- 28
- Längsholm
- 30
- Montageschnittstelle
- 31
- Klebenäte
- 32
- Kühlkanal
- 34
- Hohlraum
- 36
- Wandabschnitte des Dachmodulrahmens
- 38
- Wandabschnitte des Flächenbauteils
- 40
- Trockenabteilung
- 42
- Wärmeleitelement, Wärmetauscher
- 44
- Wärmeleitrohr
- 46
- Kühllüfter
- 48
- Kühleinlassöffnung
- 50
- Kühlauslassöffnung, Kühlfluidausgang
- 52
- Lüftungsgitter
- 100
- Fahrzeugdach
- 102
- Karosseriequerholme
- 104
- Dachkarosserierahmen, Dachrahmenstruktur
- 106
- Karosserielängsholme
- 108
- Panoramadach
- 1000
- Fahrzeugkarosserie
- x
- Fahrzeuglängsrichtung, Fahrtrichtung
- y
- Fahrzeugbreitenrichtung
- WA
- Wärmeabfuhrrichtung
