DE102021122878A1

DE102021122878A1 - Dachmodul mit einer Kühleinrichtung

Info

Publication number: DE102021122878A1
Application number: DE102021122878.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Podolski; Juraj Lehotsky; Bernhard Schieder
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2023-03-09

Abstract

Es wird ein Dachmodul (10) zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug mit einem Flächenbauteil (12) vorgeschlagen, das zumindest bereichsweise eine Dachhaut (14) des Fahrzeugdachs bildet, die als eine äußere Dichtfläche fungiert, mit einem Dachmodulrahmen (15), auf dem das Flächenbauteil (12) angeordnet ist, mit zumindest einem elektrischen und/oder elektronischen Bauteil (16), das in einem Trockenbereich (30) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (22), die zumindest einen Kühllufteinlass (24), zumindest einen ersten Kühlkanal (26), der in einem Nassbereich (28) angeordnet ist und durch den Kühlluft von außen einleitbar ist, und eine Wasserableiteinrichtung (31) umfasst, die zumindest teilweise an dem Flächenbauteil (12) und/oder dem Dachmodulrahmen (15) angeordnet und dazu ausgebildet ist, Wasser, das über den Kühllufteinlass (24) in den ersten Kühlkanal (26) eindringt, zu zumindest einem Abfluss (29) abzuleiten, um derart ein Eindringen von Wasser in den Trockenbereich (30) zu verhindern.

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. 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 beispielsweise in das Dachmodul integriert sind, die die Umgebung rund um das Kraftfahrzeug erfassen und aus den erfassten Umgebungsdaten beispielsweise 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 beispielsweise 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, beispielsweise im Hochsommer, d.h. Umgebungswärme, verursacht werden und zu einer Überhitzung (beispielsweise 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. Dabei ist es wünschenswert, einen zur Kühlung benötigten Kühlluftstrom beispielsweise dadurch bereitzustellen, dass an dem Dachmodul eine oder mehrere Einlassöffnungen vorgesehen sind, die in einen Kühlkanal münden. Die Kühlung der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten erfolgt dadurch, dass Luft von außen eingesaugt und durch den Kühlkanal zum Beispiel zu einem Wärmetauscher geführt wird. Der Wärmetauscher steht wiederum wärmeübertragend mit der elektrischen und/oder elektronischen Komponente in Verbindung und gibt deren Abwärme an den vorbeiströmenden Kühlluftstrom ab. Hierdurch erfolgt eine Kühlung bzw. Wärmeabfuhr von der betreffenden Komponente. Eine Problematik der bekannten Kühleinrichtung ist dabei, dass durch die Lufteinlassöffnung an dem Dachmodul grundsätzlich auch Regen-und Spritzwasser während eines Gebrauchs des Fahrzeuges eindringen kann, dass sich dann in einem Inneren des Kühlkanals befindet. Dieses eindringende Wasser kann zur Schädigung von feuchtigkeitssensiblen Komponenten des Dachmoduls führen und beispielsweise bis zu einem Trockenbereich des Dachmoduls vordringen. Dies gilt es jedoch aufgrund einer gewünschten unterbrechungsfreien und reibungslosen Funktionsweise des Dachmoduls zu verhindern. Aus diesem Grund sind Wassermanagementkonzepte wünschenswert, durch die die vorstehenden Nachteile überwindbar sind.
Der Erfindung liegt daher eine Aufgabe zugrunde, ein Dachmodul vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Nachteile des vorbekannten Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe ist durch ein Dachmodul nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es ist erfindungsgemäß 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, einen Dachmodulrahmen, auf dem das Flächenbauteil angeordnet ist, und zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Bauteil, das in einem Trockenbereich angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Dachmodul ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kühleinrichtung umfasst, die zumindest einen Kühllufteinlass, zumindest einen ersten Kühlkanal, der in einem Nassbereich angeordnet ist und durch den Kühlluft von außen einleitbar ist, und eine Wasserableiteinrichtung umfasst, die zumindest teilweise an dem Flächenbauteil und/oder dem Dachmodulrahmen angeordnet und dazu ausgebildet ist, Wasser, das über den Kühllufteinlass in den ersten Kühlkanal eindringt, zu zumindest einem Abfluss abzuleiten, um derart ein Eindringen von Wasser in den Trockenbereich zu verhindern. Vorzugsweise ist der Abfluss in Bezug zu einer Fahrzeughöhenrichtung tieferliegend als der Kühllufteinlass, d. h., näher zu einem Fahrzeugboden eines das Dachmodul umfassenden Fahrzeuges angeordnet.
Insbesondere bei zukünftigen (teil-) autonom fahrenden Fahrzeugen ist ein flächendeckender Einsatz des erfindungsgemäßen Thermo- und Wassermanagementkonzepts wünschenswert. Hierzu bietet sich die erfindungsgemäße Kühleinrichtung insbesondere für eine gerichtete und kontrollierte Ab- und Ausleitung von eindringendem Wasser und/oder zudem auch für eine Wärmeabfuhr von Umfeldsensoren und/oder weiteren elektrischen oder elektronischen Komponenten an. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Dachmodul um ein Dachsensormodul (Roof Sensor Module).
Unter „zumindest ein“ wird verstanden, dass das Dachmodul eine oder mehrere der betreffenden Komponente umfassen kann.
Das „Flächenbauteil“ bildet erfindungsgemäß eine Abdeckung bzw. ein Cover des Dachmoduls aus, durch das die Dachhaut ausgebildet ist.
Unter dem „Trockenbereich“ wird vorliegend ein Bereich bzw. ein Bauraumabschnitt des Dachmoduls verstanden, in dem eine oder mehrere elektrische und/oder elektronische und/oder mechanische und/oder mechatronische Bauteile bzw. Komponenten angeordnet sein können, die aufgrund ihrer Beschaffenheit und Funktionsweise vor Feuchtigkeit und insbesondere vor Nässe geschützt werden sollen. Das Dachmodul kann mehrere Trockenbereiche umfassen. Der Trockenbereich ist vorzugsweise wasserfrei und es bildet sich bevorzugt keine kondensationsbedingte Nässe aus. Grundsätzlich kann in dem Trockenbereich auch Luft mit einer gewissen Luftfeuchte (z. B. 0 % bis 60 %) vorherrschen, solange ein Auskondensieren der Feuchtigkeit aus der Luft unterbleibt. Es kann beispielsweise feuchte Luft durch den Trockenbereich strömen und aus diesem Wärme abführen. Allerdings sollte vorzugsweise ein Auskondensieren der Feuchtigkeit aus der Luft verhindert sein.
Unter einem „Nassbereich“ ist vorliegend ein Bereich bzw. ein Bauraumabschnitt des Dachmoduls zu verstehen, in dem Komponenten bzw. Bauteile, wie beispielsweise zumindest Teile der Kühleinrichtung, angeordnet sind, die feuchtigkeits- und/oder nässebeständig sind. Das Dachmodul kann mehrere Nassbereiche umfassen. In dem Nassbereich kann also beispielsweise eine Luftfeuchte von 100 % vorherrschen, ohne dass hierdurch die in dem Nassbereich angeordneten Komponenten beschädigt werden würden. Auch kann in dem Nassbereich (Kondensations-) Nässe und Wasser zumindest temporär vorhanden sein, ohne dass hierdurch eine Beschädigung der in dem Nassbereich angeordneten Komponenten befürchtet werden müsste.
Die „Kühleinrichtung“ kann neben den Kühllufteinlass und dem zumindest ersten Kühlkanal auch weitere Kühlkomponenten, insbesondere weitere Kühlkanäle, Kühllufteinlässe und/oder Kühlluftauslässe umfassen, die gemeinsam die Kühleinrichtung ausbilden. Die Kühleinrichtung erstreckt sich erfindungsgemäß vorzugsweise sowohl in dem Nassbereich als auch in dem Trockenbereich des Dachmoduls, so dass weitere Komponenten der Kühleinrichtung vorzugsweise in dem Trockenbereich angeordnet sind. 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. Zusätzlich zu der Temperierungsfunktion ermöglicht die erfindungsgemäße Kühleinrichtung zudem ein Wassermanagement bzw. eine Wasserableitung von in das Dachmodul eindringendem Wasser. Somit ist die vorliegende Kühleinrichtung auch als eine Temperierungs- und Wassermanagementeinrichtung zu verstehen. Der zumindest erste Kühlkanal ist vorzugsweise durch einen Hohlkanal definiert, der von dem Dachmodulrahmen und dem Flächenbauteil begrenzt ist. Der Hohlkanal ist vorzugsweise dadurch gebildet, dass der Dachmodulrahmen und das Flächenbauteil fertigungstechnisch verbunden (z. B. verklebt, verschraubt, vernietet, verlötet und/oder verschweißt) sind. Der Hohlkanal ist vorzugsweise in seinem Querschnitt betrachtet geschlossen. Der zumindest erste Kühlkanal umfasst somit vorzugsweise einen geschlossenen rohrartigen Querschnitt. Grundsätzlich kann der erste Kühlkanal auch als rohrförmiges Zusatzbauteil zwischen dem Dachmodulrahmen und dem Flächenbauteil angeordnet und mit dem Lufteinlass verbunden sein.
Der „Kühllufteinlass“ beschreibt vorliegend einen Bereich des Dachmoduls, der vorzugsweise an dem Flächenbauteil vorgesehen ist, in den Luft zum Temperieren des zumindest einen Bauteils von außen (aus der Umgebung) einströmen kann. Der Kühllufteinlass kann im einfachsten Fall als eine Art Schlitz oder Öffnung in dem Flächenbauteil ausgebildet sein, die vorzugsweise durch ein Lüftungsgitter oder eine Art Abdeckung verdeckt sein kann. Auch kann der Kühllufteinlass grundsätzlich durch mehrere Öffnungen oder Schlitze in dem Flächenbauteil ausgebildet sein. Der Kühllufteinlass ist vorzugsweise in einem Bereich des Flächenbauteils vorgesehen, der in dem bestimmungsgemäßen Gebrauch des Dachmoduls (d. h. in einem montierten Zustand auf einem Dachkarosserierahmen eines Kraftfahrzeuges) in Fahrtrichtung betrachtet vorzugsweise an einem seitlichen Bereich (d. h. parallel zu einem Dachseitenholm des Kraftfahrzeuges) des Flächenbauteils ausgebildet ist. Der Kühllufteinlass ist also seitlich an dem Flächenbauteil vorgesehen, so dass in dieser Positionierung ein Eindringen von zum Beispiel Regenwasser in Fahrtrichtung betrachtet minimiert ist. Mit anderen Worten ist der Kühllufteinlass als ein seitlicher Lufteinlass bzw. Luftauslass ausgebildet und idealerweise in einer im Wesentlichen (d. h., 90° ± 15 %) senkrechten Wand des Flächenbauteils integriert, um derart ein direktes Einfallen von Regen in den Kühlkanal zu verhindern. Vorzugsweise kann das Dachmodul auch zumindest einen Kühlluftauslass umfassen, der beispielsweise gegenüberliegend zu dem Kühllufteinlass an dem Dachmodul vorgesehen sein kann. So kann es möglich sein, Luft in den Kühllufteinlass einzusaugen, durch zumindest den ersten Kühlkanal und vorzugsweise weitere Kühlkanäle zu leiten, dabei entlang des Strömungspfades Abwärme des zumindest einen Bauteils aufzunehmen und die aufgewärmte Luft wieder aus dem Luftauslass in die Umgebung auszuleiten.
Die „Wasserableiteinrichtung“ beschreibt erfindungsgemäß eine Komponente der Kühleinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Wasser, das über den Kühllufteinlass in den ersten Kühlkanal eindringt, zu zumindest einem Abfluss abzuleiten, um derart ein Eindringen von Wasser in den Trockenbereich zu verhindern. Die Ausgestaltung der Wasserableiteinrichtung ist grundsätzlich beliebig. Vorzugsweise bildet die Wasserableiteinrichtung konstruktiv eine Überleitung zwischen dem Nassbereich und dem Trockenbereich des Dachmoduls aus, so dass sichergestellt ist, dass, nachdem Wasser über die Wasserableiteinrichtung in den Abfluss abgeleitet wurde, kein oder nur ein sehr geringes Maß (< 10 %) Restwasser oder eine Restfeuchte in den Trockenbereich gelangen kann. Die Wasserableiteinrichtung kann vorzugsweise durch eine oder mehrere Komponenten ausgebildet sein. Umfasst die Wasserableiteinrichtung mehrere Komponenten, ist es bevorzugt, wenn diese Komponenten derart ausgestaltet sind, dass sie in ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch ineinandergreifend, sich ergänzend und/oder komplementär zueinander ausgebildet sind.
Der „Abfluss“ (die Abführeinrichtung) beschreibt eine Wasserableitvorrichtung, die im einfachsten Fall beispielsweise durch einen an der Wasserableiteinrichtung angeordneten oder mit dieser verbundenen Ablaufstutzen ausgebildet sein kann. Der Abfluss ist vorzugsweise dazu eingerichtet, Wasser nach außen aus dem Dachmodul bzw. dem Kraftfahrzeug auszuleiten. Der Abfluss kann vorzugsweise einen oder mehrere Schläuche aufweise, die vorzugsweise entlang eines Karosserierahmens des Fahrzeuges verlegt sein können. Vorzugsweise ist der Abfluss dazu ausgebildet, das Wasser heckseitig in einem Bodenbereich des Fahrzeuges nach außen abzuleiten. Auch eine Ausleitung des Wassers an anderen Stellen des Dachmoduls und/oder des Fahrzeuges nach außen ist grundsätzlich möglich.
Bei dem „elektrischen und/oder elektronischen Bauteil“ kann es sich um ein solches handeln, das mit einem Umfeldsensor des Dachmoduls zusammenwirkt. 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.
Das erfindungsgemäße Dachmodul ist von Vorteil, da es neben der Temperierung des zumindest einen Bauteils zusätzlich ein Wassermanagement von in die Kühleinrichtung eindringendem Wasser ermöglicht. Hierdurch wird verhindert, dass Wasser in den Trockenbereich des Dachmoduls vordringt und dort ggf. eine Schädigung des zumindest einen Bauteils verursacht. Hierzu weist das erfindungsgemäße Dachmodul die Wasserableiteinrichtung und den Abfluss auf, durch deren Zusammenspiel eine effektive Ab- und Ausleitung von Wasser aus dem Dachmodul ermöglicht ist. Somit kann selbst im Falle, dass eine große Menge an Wasser unbeabsichtigt, z. B. während einer Reinigung des Dachmoduls mit einem Hochdruckreiniger, über den Kühllufteinlass in den ersten Kühlkanal gelangt, sichergestellt werden, dass dieses Wasser nicht bis in den Trockenbereich gelangt, sondern über die Wasserableiteinrichtung dem Abfluss zugeführt 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, beispielsweise 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 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 das Flächenbauteil mit dem Dachmodulrahmen unverlierbar verbunden. Das Flächenbauteil ist mit dem Dachmodulrahmen also vorzugsweise fest verbunden. Alternativ kann das Flächenbauteil mit dem Dachmodulrahmen auch integral (d. h., einstückig) verbunden sein. Das Flächenbauteil ist vorzugsweise mit dem Dachmodulrahmen verklebt. Das Flächenbauteil und/oder der Dachmodulrahmen weist vorzugsweise einen Montageflansch auf, durch den das Flächenbauteil vorzugsweise unterbrechungsfrei entlang seines äußeren Randbereiches mit dem Dachmodulrahmen verklebt werden kann. Das unterbrechungsfreie Verkleben hat den Vorteil, dass keine Dichtung zwischen dem Flächenbauteil und dem Dachmodulrahmen angeordnet werden muss, da diese Dichtungswirkung bereits hinreichend durch die Klebenaht ausgebildet ist. Die Klebenaht verhindert also vorzugsweise ein Eindringen von Wasser entlang des Berührbereiches zwischen dem Flächenbauteil und dem Dachmodulrahmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wasserableiteinrichtung als Zusatzbauteil zumindest teilweise an dem Flächenbauteil und/oder dem Dachmodulrahmen angeordnet. Alternativ kann die Wasserableiteinrichtung auch an dem Flächenbauteil und/oder dem Dachmodulrahmen integral (d. h., einstückig) ausgebildet sein. Die Wasserableiteinrichtung kann also entweder als Zusatzbauteil ausgeführt sein und beispielsweise vor dem Zusammenfügen des Flächenbauteils und des Dachmodulrahmens in eine entsprechende (insbesondere bodenseitige) Öffnung des Dachmodulrahmens eingesteckt oder mit dem Dachmodulrahmen auf sonstige Weise verbunden sein. Alternativ und bevorzugt ist die Wasserableiteinrichtung jedoch an dem Flächenbauteil und/oder dem Dachmodulrahmen einstückig ausgebildet. Die Wasserableiteinrichtung wird also vorzugsweise bereits während des Spritzgussprozesses an dem Flächenbauteil und/oder dem Dachmodulrahmen ausgebildet. Es ist dabei möglich, dass ein Teil der Wasserableiteinrichtung an dem Flächenbauteil und ein komplementärer anderer Teil der Wasserableiteinrichtung an dem Dachmodulrahmen integral ausgebildet sind, wobei sich diese beiden Teile in komplementärer Weise (z. B. in Form einer Steckverbindung) beim Zusammenfügen des Flächenbauteils und des Dachmodulrahmens ergänzen. An dem Flächenbauteil und/oder dem Dachmodulrahmen sind durch den Spritzguss vorzugsweise auch mehrere Wandabschnitte ausgebildet, die sich im zusammengefügten Zustand der beiden Komponenten vorzugsweise derart miteinander ergänzen, dass sie den ersten Kühlkanal ausbilden, der vorzugsweise, im Querschnitt betrachtet, geschlossen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wasserableiteinrichtung zumindest abschnittsweise nach der Art eines Rohres ausgebildet, dessen Längsachse in einem Winkel zwischen 70° und 130°, vorzugsweise 75° bis 115°, besonders bevorzugt 85° bis 95°, zu einer Hauptebene des Dachmodulrahmens ausgerichtet ist. Auch weitere Winkelbereiche z. B. 80° bis 95°, 87° bis 93°, 88° bis 92° sind denkbar. Besonders bevorzugt weist die Längsachse einen Winkel von 90° zu der Hauptebene des Dachmodulrahmens auf. Vorzugsweise ist eine jeweilige Stellung der Längsachse durch eine Hauptentformungsrichtung beim Spritzgussprozess definiert, und bestimmt sich vorzugsweise aufgrund geometrischer Vorgaben für das jeweilige Spritzgussbauteil (d. h., den Dachmodulrahmen und/oder das Flächenbauteil). Die rohrförmige bzw. rohrartige Wasserableiteinrichtung ragt vorzugsweise aus dem Dachmodulrahmen hervor, so dass zumindest ein Rohrwandabschnitt der Wasserableiteinrichtung als Ableitfläche für das eindringende Wasser fungiert und derart ein Eindringen von Wasser in den Trockenbereich verhindert ist. Die Wasserableiteinrichtung ist also vorzugsweise als Rohrabschnitt bzw. Rohrstutzen ausgebildet und steht vorzugsweise gegenüber der Hauptebene des Dachmodulrahmens in Richtung eines Bodens eines entsprechenden Kraftfahrzeuges hervor. Die Wasserableiteinrichtung ist also vorzugsweise rohrförmig ausgeführt und weist vorzugsweise eine innere Mantelfläche auf. Zumindest ein Wandbereich dieser inneren Mantelfläche bildet den Rohrwandabschnitt aus, an dem eindringendes Wasser zu dem Abfluss abgeleitet werden kann. Beispielhaft umfasst das Flächenbauteil also eine Schnittstelle (die Wasserableiteinrichtung) in Form eines abgewinkelten Rohres, welches den Übergang aus dem Nassbereich in den Trockenbereich darstellt, wobei in dem Trockenbereich vorzugsweise ein weiterer Kühlkanal angeordnet ist. Die Wasserableiteinrichtung fungiert also vorzugsweise als Überleitung zwischen dem ersten Kühlkanal und zumindest einem weiteren Kühlkanal und bildet vorzugsweise eine Trennbarriere zwischen dem Nassbereich und dem Trockenbereich aus. Besonders bevorzugt lässt sich das abgewinkelte Rohr als Teil des Flächenbauteils in einteiliger Form spritzgussgerecht darstellen. Insbesondere im Falle, dass Wasser direkt bzw. unmittelbar aus einer seitlichen Richtung durch Hochdruck in den Kühllufteinlass eingebracht wird (z. B. im Reinigungsfall), trifft das Wasser zumindest auf den Rohrwandabschnitt bzw. auf einen Rohrwandabschnitt der rohrförmigen Wasserableiteinrichtung auf. Dabei wird ein betreffender Wasserstrahl, insbesondere bei einem Auftreffwinkel von 90° ± 15 %, relativ zu der Rohrwand komplett ausgebremst bzw. gebrochen. Danach kann das Wasser vorzugsweise senkrecht bzw. vertikal abfließen und derart in den Abfluss gelangen. Der Abfluss ist vorzugsweise an einer tiefsten Stelle der Wasserableiteinrichtung (an einer Stelle mit der größten Entfernung zu der Hauptebene des Dachmodulrahmens) angeordnet, so dass das Wasser aus energetischer Hinsicht zu dieser Stelle geleitet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die rohrförmige Wasserableiteinrichtung eine Überleitung zwischen dem ersten Kühlkanal und zumindest einem in einem Trockenbereich angeordneten zweiten Kühlkanal aus, durch die ein Eindringen von Wasser in den zweiten Kühlkanal verhindert ist. Der zweite Kühlkanal kann vorzugsweise in der Art eines Zusatzbauteils an einem Montageabschnitt der Wasserableiteinrichtung angeordnet oder mit diesem verbunden sein. Bei dem Trockenbereich kann es sich um den Trockenbereich handeln, in dem das zumindest eine Bauteil angeordnet ist, oder um einen davon getrennten Trockenbereich. Die Wasserableiteinrichtung bildet vorzugsweise die Überleitung zwischen dem ersten Kühlkanal und dem zweiten Kühlkanal. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der erste Kühlkanal über die Wasserableiteinrichtung mit dem zweiten Kühlkanal dicht verbunden ist, so dass ein gemeinsamer Strömungspfad durch die beiden Kühlkanäle ausgebildet ist. Die Überleitung kann beispielsweise durch ein winkliges Rohrelement ausgebildet sein, durch das der erste Kühlkanal mit dem zweiten Kühlkanal verbunden ist. Der Strömungspfad für die Kühlluft ist vorzugsweise dadurch definiert, dass die Kühlluft durch den Kühllufteinlass eingezogen, über den ersten Kühlkanal und die Wasserableiteinrichtung in den zweiten Kühlkanal geleitet wird, und dann vorzugsweise wieder aus dem Kühlluftauslass austreten kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die rohrförmige Wasserableiteinrichtung in der Art eines sickenartigen Siphons ausgebildet. Die Wasserableiteinrichtung bildet also vorzugsweise eine Art Siphon aus. Die Wasserableiteinrichtung kann hierzu vorzugsweise ein U- oder S-förmiges Rohr aufweisen, das vorzugsweise auch als die Überleitung zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlkanal fungiert. Der Siphon weist dabei einen Rohrabschnitt auf, der, bezogen auf weitere Komponenten der Kühleinrichtung, am weitesten von der Hauptebene des Dachmodulrahmens beabstandet ist. An dieser tiefsten Stelle ist vorzugsweise der Abfluss ausgebildet. Der Abfluss weist dabei vorzugsweise einen gegenüber dem ersten und dem zweiten Kühlkanal geringer dimensionierten Querschnitt auf, so dass der Abfluss für den Kühlluftstrom aufgrund seiner Dimensionierung einen im Verhältnis zu den beiden Kühlluftkanälen höheren Einströmwiderstand ausbildet, so dass der Kühlluftstrom entlang der Hauptströmungsrichtung durch den ersten und zweiten Kühlkanal ausgerichtet bleibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abfluss an der Wasserableiteinrichtung ausgebildet oder mit dieser auf sonstige Weise unmittelbar oder mittelbar verbunden. Der Abfluss kann vorzugsweise als Ablaufstutzen an der Wasserableiteinrichtung vorgesehen sein. Auch kann der Ablauf durch einen oder mehrere Schläuche mit der Wasserableiteinrichtung verbunden sein, um derart beispielsweise das Wasser an einer von dem Dachmodul entfernten Stelle des Kraftfahrzeuges auszuleiten. Auch kann der Ablauf beispielsweise ein Ventil oder Ähnliches aufweisen, das für Wasser zumindest in eine Richtung durchlässig ist, jedoch ein Eindringen von Luft verhindert. Dadurch wird verhindert, dass ungewünscht Kühlluft in den Abfluss gelangt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wasserableiteinrichtung dazu ausgebildet, zumindest abschnittsweise eine sich zwischen dem Flächenbauteil und dem Dachmodulrahmen erstreckende Wand auszubilden, die als ein Umleitelement für eine Strömungsführung des ersten Kühlkanals dient. Die Wasserableiteinrichtung kann also zumindest auch einen Wandabschnitt aufweisen, der sich zwischen dem Flächenbauteil und dem Dachmodulrahmen in einer im Wesentlichen (± 15 %) vertikalen Ausrichtung erstreckt. Hierdurch wird beispielsweise der erste Kühlkanal, der vorzugsweise durch einen Hohlkanal ausgebildet ist, der wandseitig durch das Flächenbauteil und den Dachmodulrahmen begrenzt ist, innerhalb des Dachmoduls zumindest in einer Richtung abgeschlossen, so dass die Kühlluft durch die Wand umgeleitet und vorzugsweise über die Wasserableiteinrichtung in den zweiten Kühlkanal strömen muss. Die Wand dient zudem vorzugsweise dazu, Wasser, das im Wesentlichen (± 15 %) horizontal durch den Kühllufteinlass in den ersten Kühlkanal gelangt, abzubremsen und über die Wasserableiteinrichtung zu dem Abfluss zu führen. Die Wand bildet vorzugsweise eine vertikale Verlängerung, zumindest eines Wandabschnittes, der Wasserableiteinrichtung aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Dachmodulrahmen des jeweiligen Dachkarosserieholmes eines Kraftfahrzeuges, auf den das Dachmodul über den Dachmodulrahmen als Baueinheit montiert (bzw. geklebt und/oder verschraubt) ist, eine das Dachmodul entlang seines äußeren Randes umlaufende Dichtung angeordnet, die ein Eindringen von Wasser zwischen dem Dachmodul und dem Dachkarosserierahmen verhindert. Diese Dichtung verläuft in einem Randbereich zwischen dem Dachmodul und dem Dachkarosserierahmen und bildet vorzugsweise eine Art Rinne aus, die zumindest entlang der beiden Seitenholme des Dachkarosserierahmens verläuft. Diese Rinne dient als Eintrittsbarriere für Wasser und ist ausgebildet, Wasser, das sich in der Rinne ansammelt, vorzugsweise heckseitig, an dem Fahrzeug aus der betreffenden Rinne auszuleiten. Die jeweilige Rinne ist bezogen auf eine Hauptebene des Dachmodulrahmens vorzugsweise tiefer als ein unterer Randabschnitt des Kühllufteinlasses angeordnet, so dass zwischen der jeweiligen Rinne und dem Kühllufteinlass eine Art Stufe bereitgestellt ist, die ein Eindringen von Wasser über dem Kühllufteinlass in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals verringert.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kühllufteinlass derart an dem Flächenbauteil ausgebildet, dass zwischen einem äußeren Rand (einer Abbruchkante) des Flächenbauteils und einem unteren Randabschnitt des Kühllufteinlasses eine erste Stufenbarriere ausgebildet ist, die ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals verringert. Der äußere Rand des Flächenbauteils ist bezogen auf die Hauptebene des Dachmodulrahmens vorzugsweise tiefer angeordnet als der untere Randabschnitt des Kühllufteinlasses. Der Kühllufteinlass ist also nicht unmittelbar als ein Ausschnitt an dem unteren bzw. äußeren Rand des Flächenbauteils vorgesehen, sondern von dem unteren bzw. äußeren Rand des Flächenbauteils beabstandet.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet der Dachmodulrahmen entlang seines äußeren Randbereiches einen im Querschnitt stufenförmigen Montageflansch aus, durch den der Dachmodulrahmen auf einen Karosseriedachrahmen eines Kraftfahrzeuges montierbar ist und der eine zweite Stufenbarriere ausbildet, die ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals verringert. Durch den Montageflansch des Dachmodulrahmens ist dieser auf der Dachkarosserie eines Kraftfahrzeuges bzw. auf zumindest zwei Längsholmen sowie zumindest einem Querholm eines Dachkarosserierahmens montierbar. Vorzugsweise kann der Montageflansch eine Vielzahl von Montageabschnitten umfassen, durch die eine Befestigung des Dachmoduls auf dem Dachkarosserierahmen ermöglicht ist. Über den Montageflansch kann das Dachmodul vorzugsweise mit dem Dachkarosserierahmen verschraubt, vernietet, verbolzt und/oder verklebt sein. Der Montageflansch ist vorzugsweise stufenförmig ausgebildet, wobei sich die Stufe vorzugsweise weg in Richtung Boden von der Hauptebene des Dachmodulrahmens erstreckt. Durch die Stufe ist es möglich, den Dachmodulrahmen auf den Dachkarosserierahmen einfach aufzusetzen. Der Montageflansch ist vorzugsweise entlang des gesamten Randbereiches des Dachmodulrahmens ausgebildet, so dass der Dachmodulrahmen vorzugsweise unterbrechungsfrei auf den Dachkarosserierahmen montierbar ist. Der stufenförmige Montageflansch bildet eine Stufe in einem Inneren des ersten Kühlkanals aus, die unmittelbar nach dem Kühllufteinlass (betrachtet in einer Kühlluftströmungsrichtung) ausgebildet ist. Durch die Stufe wird Wasser, das in den Kühllufteinlass beispielsweise über den unteren Randabschnitt des Kühllufteinlasses abtropft, davon abgehalten, betrachtet in einer Kühlluftströmungsrichtung, weiter in ein Inneres des ersten Kühlkanals vorzudringen. Besonders bevorzugt bildet der stufenförmige Montageflansch eine umlaufende Rinne an dem äußeren Randbereich des Dachmodulrahmens aus, über die eindringendes Wasser aufgefangen und vorzugsweise über einen beispielsweise heckseitigen Auslass aus dem Dachmodul ausgeleitet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Flächenbauteil und/oder dem Dachmodulrahmen ein sockelartiger Flanschabschnitt ausgebildet, durch den das Flächenbauteil mit dem Dachmodulrahmen unverlierbar verbunden ist und der eine dritte Stufenbarriere ausbildet, die ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals verringert. Über den sockelartigen Flanschabschnitt ist eine einfache Befestigung des Flächenbauteils an dem Dachmodulrahmen möglich. Der sockelartige Flanschabschnitt ist vorzugsweise durch einen entsprechend dimensionierten und geformten Schieber eines Spritzguss-Formwerkzeuges an dem Flächenbauteil und/oder dem Dachmodulrahmen ausgebildet, so dass der sockelartige Flanschabschnitt vorzugsweise einstückig an dem Flächenbauteil und/oder dem Dachmodulrahmen ausbildet sein kann. Der sockelartige Flanschabschnitt kann beispielsweise eine Stufenhöhe von 1 bis 10 mm, vorzugsweise 4 bis 6 mm, aufweisen, so dass durch diese Stufenhöhe die dritte Stufenbarriere ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist eine Stufenhöhe beispielsweise durch eine Klebenaht zusätzlich erhöht. Der Flanschabschnitt ist also vorzugsweise stufenförmig ausgebildet, wobei sich die Stufe vorzugsweise in Richtung einer Dachhaut von der Hauptebene des Dachmodulrahmens erstreckt. Der Flanschabschnitt ist vorzugsweise entlang des gesamten Randbereiches des Flächenbauteils ausgebildet, so dass das Flächenbauteil vorzugsweise unterbrechungsfrei auf den Dachmodulrahmen montierbar ist. Der stufenförmige Flanschabschnitt bildet eine Stufe in einem Inneren des ersten Kühlkanals aus, die nach der zweiten Stufenbarriere (betrachtet in einer Kühlluftströmungsrichtung) ausgebildet ist. Durch diese dritte Stufe wird Wasser, das in den Kühllufteinlass eingedrungen und die zweite Stufenbarriere überwunden hat, davon abgehalten, betrachtet in einer Kühlluftströmungsrichtung, weiter in ein Inneres des ersten Kühlkanals vorzudringen. Besonders bevorzugt läuft Wasser, das die dritte Stufenbarriere nicht überwinden kann, wieder über die zweite Stufenbarriere zurück und kann vorzugsweise über einen Auslass aus dem Dachmodul geleitet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Dachmodulrahmen und/oder dem Flächenbauteil zumindest ein Sockelaufsatz ausgebildet, der zumindest eine vierte Stufenbarriere ausbildet, die ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals verringert. Als weitere Sicherheitsmaßnahme, um ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals zu verhindern, können zumindest an dem Dachmodulrahmen auch noch weitere stufenförmige Sockelaufsätze ausgebildet sein. Diese können als Zusatzbauteile, die auf dem Dachmodulrahmen beispielsweise aufgeklebt sind, oder auch einstückig mit dem Dachmodulrahmen ausgebildet sein. Der Sockelaufsatz kann beispielsweise eine Stufenhöhe von 1 bis 10 mm, vorzugsweise 4 bis 6 mm aufweisen, so dass durch diese Stufenhöhe die dritte Stufenbarriere ausgebildet ist. Der Sockelaufsatz ist also vorzugsweise stufenförmig ausgebildet, wobei sich die Stufe vorzugsweise in Richtung einer Dachhaut von der Hauptebene des Dachmodulrahmens erstreckt. Der stufenförmige Sockelaufsatz bildet eine weitere Stufe in einem Inneren des ersten Kühlkanals aus, die vorzugsweise vor oder nach der dritten Stufenbarriere (betrachtet in einer Kühlluftströmungsrichtung) ausgebildet ist. Durch diese vierte Stufe wird Wasser, das in den Kühllufteinlass eingedrungen, die zweite Stufenbarriere und ggf. (je nach Anordnung des Sockelaufsatzes) auch die dritte Stufenbarriere überwunden hat, davon abgehalten, betrachtet in einer Kühlluftströmungsrichtung, weiter in ein Inneres des ersten Kühlkanals vorzudringen. Besonders bevorzugt läuft Wasser, das die vierte Stufenbarriere nicht überwinden kann, wieder zurück bis über die zweite Stufenbarriere und kann vorzugsweise über einen Auslass aus dem Dachmodul geleitet werden. Grundsätzlich sind auch andere Barrieren und Hindernisse denkbar, durch die Wasser gehindert wird, in den Trockenbereich zu fließen. Beispielsweise können elektrische und/oder elektronische Komponenten die in dem zweiten Kühlkanal angeordnet sind, auch höherliegend angeordnet sein, um somit weiter vor Wasser geschützt zu sein.
Insgesamt wird durch die Vielzahl an Stufenbarrieren ein Eindringen von Wasser immer weiter in das Innere des Kühlkanals stufenweise verhindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine von dem elektrischen und/oder elektronischen und/oder mechanischen und/oder mechatronischen Bauteil abgegebene Abwärme mit der Kühleinrichtung aus dem Trockenbereich abgeführt werden. Bei einer abzuführenden Wärme kann es sich um eine von außen eingeleitete Umgebungswärme, um eine Abwärme von weiteren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten oder um eine Abwärme des zumindest einen elektrischen und/oder elektronischen und/oder mechanischen und/oder mechatronischen Bauteils handeln. Die Wärmeabfuhr von dem zumindest einen Bauteil kann unmittelbar, beispielsweise durch Anordnung des Bauteils an dem oder in dem zweiten Kühlkanal, oder mittelbar beispielsweise über zumindest ein Wärmeleitelement und/oder eine Heatpipe und/oder ein Wärmeübertragungselement und/oder einen Wärmetauscher und/oder eine Wärmepumpe und/oder ein Kühlelement mit einer Vielzahl von Kühlrippen erfolgen.
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 (Multi-) Kamera-Sensoren umfasst sind.
Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Dachmodul als Baueinheit über den Dachmodulrahmen auf eine Dachrahmenstruktur eines Kraftfahrzeuges montierbar. Das Dachmodul ist also vorzugsweise in einem Stück auf eine Dachrahmenstruktur montierbar.
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.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:

1 eine erste schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dachmoduls;
2 eine zweite schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dachmoduls;
3 eine dritte schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dachmoduls;
4 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dachmoduls mit transparentem Flächenbauteil;
5 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dachmoduls ohne transparentem Flächenbauteil;
6 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dachmoduls von unten;
7 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dachmoduls von unten;
8 eine schematische, isolierte erste Ansicht des Flächenbauteils;
9 eine schematische, isolierte zweite Ansicht des Flächenbauteils;
10 eine schematische, isolierte dritte Ansicht des Flächenbauteils von unten;
11 eine erste Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemä-ßen Flächenbauteils;
12 eine zweite Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flächenbauteils;
13 eine dritte Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flächenbauteils von unten;
14 eine erste Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemä-ßen Dachmoduls;
15 eine zweite Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dachmoduls;
16 eine dritte Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dachmoduls;
17 eine vierte Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dachmoduls;
18 eine fünfte Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dachmoduls;
19 eine sechste Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dachmoduls;
20 eine siebte Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dachmoduls;
21 eine achte Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dachmoduls;
22 eine neunte Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dachmoduls; und
23 eine zehnte Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dachmoduls.

In 1 ist ein Fahrzeugdach 100 eines Fahrzeugs (nicht komplett gezeigt) dargestellt, das ein erfindungsgemäßes Dachmodul 10 umfasst. Das Dachmodul 10 ist 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 einen 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 den 14 bis 23 in jeweils andersartig ausgerichteten Detail- sowie teilweise in Schnittansichten in einem jeweils zusammengefügten, vorliegend verklebten, Zustand 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 beispielhaft ein elektrisches und/oder elektronisches Bauteil 16 in Form eines Umfeldsensors 17 angeordnet. Der Umfeldsensor 17 ist unmittelbar hinter einem vorderen Karosseriequerholm 102, der einen dachseitigen Windlauf in einem Anschluss an eine nicht näher gezeigte Windschutzscheibe 110 des Fahrzeuges definiert, angeordnet. Der Umfeldsensor 17 kann ein- und ausfahrbar oder starr an dem Flächenbauteil 12 angeordnet sein. Vorliegend ist der Umfeldsensor 17 unter dem Flächenbauteil 12 angeordnet und wird von diesem überdeckt. 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 Werkstoff hergestellt sein kann. Der Umfeldsensor 17 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 elektrischen und/oder elektronischen Bauteil 16, beispielsweise dem Umfeldsensor 17, abgegebene Abwärme und/oder von außen eingeleitete Wärme abführbar ist. Hierzu weist die Kühleinrichtung 22 zumindest einen Kühllufteinlass 24 und zumindest einen ersten Kühlkanal 26 auf. In den dargestellten Figuren weist das Dachmodul 10 zwei Kühllufteinlässe 24 auf, die in der Fahrtrichtung x betrachtet, in einem bugseitigen Seitenbereich, in einem im Wesentlichen vertikal verlaufenden Wandabschnitt 27 des Flächenbauteils 12, angeordnet sind (siehe beispielsweise 10 und 11). Der erste Kühlkanal 26 ist vorliegend durch zueinander komplementäre Wandabschnitte des Flächenbauteils 12 und des Dachmodulrahmens 15 ausgebildet, die gemeinsam einen im Querschnitt geschlossenen Hohlkanal definieren, der den ersten Kühlkanal 26 bildet. Der erste Kühlkanal 26 ist in einem Nassbereich 28 des Dachmoduls 10 angeordnet, in den beispielsweise auch Feuchtigkeit und Wasser gelangen kann. Vorliegend weist das Dachmodul 10 zwei erste Kühlluftkanäle 26 auf, die in der Fahrtrichtung x betrachtet, rechts- und linksseitig angeordnet und parallel zu der Fahrzeugbreitenrichtung y ausgerichtet sind (siehe 10, aus der die durch das Flächenbauteil 12 gebildeten Kanalwände hervorgehen).
Ferner ist die erfindungsgemäße Kühleinrichtung 22 dazu eingerichtet, Wasser, das durch den Kühllufteinlass 24 unbeabsichtigt (z. B., durch Regen und während einer Reinigung) in den ersten Kühlkanal 26 eindringt, zu zumindest einem Abfluss 29 abzuleiten, um derart ein Eindringen des Wassers in einen Trockenbereich 30 des Dachmoduls 10 zu verhindern. Hierzu weist das Dachmodul 10 eine Wasserableiteinrichtung 31 auf, die zumindest teilweise an dem Flächenbauteil 12 und/oder dem Dachmodulrahmen 15 angeordnet ist. Die Wasserableiteinrichtung 31 kann einstückig mit dem Flächenbauteil 12 und/oder dem Dachmodulrahmen 15 ausgebildet sein oder als Zusatzbauteil zumindest in den Dachmodulrahmen (beispielsweise in eine nicht näher gezeigte Öffnung) einsetzbar sein. Vorliegend ist ein erster Teil der Wasserableiteinrichtung 31 an dem Flächenbauteil 12 einstückig ausgebildet (siehe beispielsweise 13). Ein hierzu komplementärer zweiter Teil der Wasserableiteinrichtung 31 ist als Zusatzbauteil an dem ersten Teil der Wasserableiteinrichtung 31 montiert bzw. auf diesen aufgesteckt (siehe beispielsweise 6, 7, 16 und 17). Vorliegend ist der Abfluss 29 als eine Art rohrförmiger Stutzen ausgebildet, der bezogen auf eine Hauptebene 32 des Dachmodulrahmens 15 (siehe 15) an einer Stelle der Wasserableiteinrichtung angeordnet ist, die von der Hauptebene 32 am weitesten beabstandet ist, also die tiefste Stelle der Kühleinrichtung 22 bildet. Der erste Teil der Wasserableiteinrichtung 31 ist in der Art eines Rohres, d. h. als Rohrabschnitt 33 (siehe beispielhaft 12, 13 und 20) an dem Flächenbauteil durch Spritzguss ausgeformt. Eine Längsachse 34 ist vorliegend in einem Winkeln von 90° zu der Hauptebene 32 des Dachmodulrahmens 15 ausgerichtet (siehe 11, 12 und 16). Der Rohrabschnitt 33 ragt ausgehend von der Hauptebene 32 in eine Bodenrichtung hervor, so dass zumindest ein Rohrwandabschnitt 35 der Wasserableiteinrichtung 31 als Ableitfläche für das eindringende Wasser fungiert und derart ein Eindringen von Wasser in den Trockenbereich 30 verhindert ist (siehe beispielhaft 20).
Die Wasserableiteinrichtung 31 ist ferner derart ausgebildet, dass sie zumindest abschnittsweise eine sich zwischen dem Flächenbauteil 12 und dem Dachmodulrahmen 15 erstreckende Wand 36 ausbildet, die als ein Umleitelement für eine Strömungsführung einer Kühlluft innerhalb des ersten Kühlkanals 26 wirkt. Die Wand 36 kann beispielsweis als Versteifungsrippe des Flächenbauteils 12 ausgebildet sein, wie dies beispielhaft aus den 11, 12 und 19 hervorgeht. Durch die Wand 36 wird in montiertem Zustand des Dachmoduls 10 der erste Kühlkanal 26 in seiner Längserstreckung begrenzt, so dass einströmende Kühlluft durch die Wand 36 dazu gezwungen wird, nach unten in Richtung Boden in die rohrförmige Wasserableiteinrichtung 31 einzuströmen.
Der zweite Teil der Wasserableiteinrichtung 31 wird durch einen rohrartigen Aufsatz 37 ausgebildet (siehe Schnittansicht in den 20 und 21), der auf den Rohrabschnitt 33 aufgesteckt ist. Die Montage des rohrartigen Aufsatzes 37 erfolgt vorzugsweise von unten. Das senkrechte Rohr bildet hier eine ideale Schnittstelle, um Wasserdichtigkeit und Toleranzen in einem mehrteiligen Kanal (hier den ersten und zweiten Kühlkanälen) zu gewährleisten. An den rohrartigen Aufsatz 37 der Wasserableiteinrichtung 31 schließt sich unmittelbar ein zweiter Kühlkanal 38 an, der in dem Trockenbereich 30 des Dachmoduls 10 angeordnet ist. Der Trockenbereich 30 ist frei von Wasser. Hierzu ist die Wasserableiteinrichtung 31 bzw. der rohrartige Aufsatz 37 in der Art eines Siphons ausgeführt, durch den verhindert ist, dass Wasser in den zweiten Kühlkanal 38 einfließt. Die Kühleinrichtung 22 ist vorzugsweise und vorliegend in zwei Ebenen strukturiert. In der ersten oberen Ebene ist der erste Kühlkanal 26 vorgesehen. In einer zweiten unteren Ebene ist der zweite Kühlkanal 38 angeordnet und in seiner Längserstreckung parallel zu dieser Ebene ausgerichtet. Die erste obere Ebene weist einen geringeren Abstand zur Hauptebene 32 als die zweite untere Ebene auf. Durch die beiden Ebenen ist eine klare Trennung zwischen dem Nassbereich 28 und dem Trockenbereich 30 möglich. Eine Überführung zwischen den beiden Ebenen wird durch die Wasserableiteinrichtung 31 ausgebildet.
Wie insbesondere aus den 15 und 16 zu entnehmen ist, ist zwischen einem äußeren Rand 39 des Flächenbauteils 12 und dem Karosserielängsholm 106 eine Dichtung 40 vorgesehen. Der dadurch ausgebildete Dichtbereich ist in der Art einer Rinne ausgebildet (siehe insbesondere 16), in der sich Wasser sammeln und vorzugsweise über einen nicht näher gezeigten Ablauf aus dem Dachmodul 10 ausgeleitet werden kann. Diese Rinne bildet vorliegend einen äußeren Wasserkanal aus, der das Dachmodul 10 umläuft. Der äußere Wasserkanal dient als Hauptbarriere, um ein Eindringen von Sammelwasser in den Kühllufteinlass 24 zu vermindern.
Zum weiteren Wassermanagement ist der Kühllufteinlass 24 derart an dem Flächenbauteil 12 ausgebildet, dass zwischen einem äußeren Rand 39 des Flächenbauteils 12 und einem Randabschnitt 41 des Kühllufteinlasses 24 eine erste Stufenbarriere ausgebildet ist, die ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals 26 verringert. Hierzu ist der äußere Rand 39 näher an der Hauptebene 32 angeordnet als der Randabschnitt 41 des Kühllufteinlasses 24 (siehe 16).
Ferner bildet der Dachmodulrahmen 15 entlang seines äußeren Randbereiches einen im Querschnitt stufenförmigen Montageflansch 42 aus, durch den der Dachmodulrahmen 15 auf dem Karosseriedachrahmen 104 montiert bzw. verklebt ist. Hierzu ist zwischen dem Montageflansch 42 und dem Karosseriedachrahmen 104 eine umlaufende erste Klebenaht 43 vorgesehen (siehe 15). Der Montageflansch 42 bildet eine zweite Stufenbarriere aus, die ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals 26 verringert, so dass Wasser das die erste Stufenbarriere überwunden hat, an der zweite Stufenbarriere aufgehalten werden kann. Die zweite Stufenbarriere ist in der Art einer dachmodulinnenseitigen Rinne ausgebildet, die vorzugsweise einen Auslass aufweist, mit dem Wasser, das sich in der Rinne ansammelt aus dem Dachmodul ausgeleitet werden kann.
Weiterhin ist an dem Flächenbauteil 12 und/oder dem Dachmodulrahmen 15 ein sockelartiger Flanschabschnitt 44 ausgebildet ist, durch den das Flächenbauteil 12 mit dem Dachmodulrahmen 15 unverlierbar verbunden ist. Der Flanschabschnitt 44 bildet eine dritte Stufenbarriere aus, die ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals 26 verringert. So kann Wasser, das auch die zweite Stufenbarriere überwunden hat, ggf. durch die dritte Stufenbarriere aufgehalten werden. Das aufgehaltene Wasser kann vorzugsweise zurück über die zweite Stufenbarriere fließen und aus dem Dachmodul 10 ausgeleitet werden. Der Flanschabschnitt 44 ist einstückig an dem Flächenbauteil 12 ausgebildet, wie dies beispielhaft aus den 10 und 12 zu entnehmen ist.
Auch kann an dem Dachmodulrahmen 15 und/oder dem Flächenbauteil 12 zumindest ein Sockelaufsatz 45 ausgebildet sein, der zumindest eine vierte Stufenbarriere ausbildet, die ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals 26 weiterhin verringert. So kann Wasser, das auch die dritte Stufenbarriere überwunden hat, ggf. durch die vierte Stufenbarriere aufgehalten werden (siehe 19 und 20). Das aufgehaltene Wasser kann vorzugsweise zurück über die dritte und zweite Stufenbarriere zurückfließen und aus dem Dachmodul 10 ausgeleitet werden. Der Sockelaufsatz 45 kann einstückig an dem Flächenbauteil 12 oder dem Dachmodulrahmen 15 ausgebildet sein. Es können auch mehrere Sockelaufsätze 45 ausgebildet sein.
Zudem umfasst die Kühleinrichtung 22 vorliegend mehrere zweite Kühlkanäle 38 und auch mehrere Wasserableiteinrichtungen 31, die gesamthaft Teile der Kühleinrichtung 22 definieren.
Wenn Wasser sämtliche Stufenbarrieren überwunden hat, weil es beispielsweise seitlich mittels eines Druckstrahls in den Kühllufteinlass 24 gespritzt wurde, prallt es auf die Wand 36. An dieser wird der Wasserstrahl gebrochen, d. h. verliert seinen Impuls. Das Wasser fließt sodann über die jeweilige Wasserableiteinrichtung 31 zu dem Abfluss 29 und kann aus dem Dachmodul 10 ausgeleitet werden, ohne in den Trockenbereich 30 bzw. den zweiten Kühlkanal 38 zu gelangen. Im weiteren Verlauf des zweiten Kühlkanals 38 sind dann vorzugsweise sämtliche Komponenten, wie Kühlkörper und/oder Lüfter platziert, um vor Wasser geschützt zu sein.
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: Kühllufteinlass
26: erster Kühlkanal
27: vertikaler Wandabschnitt
28: Nassbereich
29: Abfluss
30: Trockenbereich
31: Wasserableiteinrichtung
32: Hauptebene
33: Rohrabschnitt, erster Teil der Wasserableiteinrichtung
34: Längsachse
35: Rohrwandabschnitt
36: Wand
37: rohrartigen Aufsatz, zweiter Teil der Wasserableiteinrichtung
38: zweiter Kühlkanal
39: äußerer Rand des Flächenbauteils
40: Dichtung
41: Randabschnitt
42: Montageflansch
43: erste Klebenaht
44: Flanschabschnitt
45: Sockelaufsatz
100: Fahrzeugdach
102: Karosseriequerholm
104: Dachkarosserierahmen, Dachrahmenstruktur
106: Karosserielängsholm
108: Panoramadach
110: Windschutzscheibe
1000: Fahrzeugkarosserie
x: Fahrzeuglängsrichtung, Fahrtrichtung
y: Fahrzeugbreitenrichtung

Claims

Dachmodul (10) zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug mit einem Flächenbauteil (12), das zumindest bereichsweise eine Dachhaut (14) des Fahrzeugdachs bildet, die als eine äußere Dichtfläche fungiert, mit einem Dachmodulrahmen (15), auf dem das Flächenbauteil (12) angeordnet ist, mit zumindest einem elektrischen und/oder elektronischen Bauteil (16), das in einem Trockenbereich (30) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (22), die zumindest einen Kühllufteinlass (24), zumindest einen ersten Kühlkanal (26), der in einem Nassbereich (28) angeordnet ist und durch den Kühlluft von außen einleitbar ist, und eine Wasserableiteinrichtung (31) umfasst, die zumindest teilweise an dem Flächenbauteil (12) und/oder dem Dachmodulrahmen (15) angeordnet und dazu ausgebildet ist, Wasser, das über den Kühllufteinlass (24) in den ersten Kühlkanal (26) eindringt, zu zumindest einem Abfluss (29) abzuleiten, um derart ein Eindringen von Wasser in den Trockenbereich (30) zu verhindern.
Dachmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenbauteil (12) mit dem Dachmodulrahmen (15) unverlierbar verbunden oder integral verbunden ist.
Dachmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserableiteinrichtung (31) als Zusatzbauteil zumindest teilweise an dem Flächenbauteil (12) und/oder dem Dachmodulrahmen (15) angeordnet ist oder an dem Flächenbauteil (12) und/oder dem Dachmodulrahmen (15) integral ausgebildet ist.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserableiteinrichtung (31) zumindest abschnittsweise nach der Art eines Rohres ausgebildet ist, dessen Längsachse (34) in einem Winkel zwischen 70° und 130°, vorzugsweise 75° bis 115°, besonders bevorzugt 85° bis 95°, zu einer Hauptebene des Dachmodulrahmens (15) ausgerichtet ist und das von dem Dachmodulrahmen (15) hervorragt, so dass zumindest ein Rohrwandabschnitt (35) der Wasserableiteinrichtung (31) als Ableitfläche für das eindringende Wasser fungiert und derart ein Eindringen von Wasser in den Trockenbereich (30) verhindert ist.
Dachmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Wasserableiteinrichtung (31) eine Überleitung zwischen dem ersten Kühlkanal (26) und zumindest einem in einem Trockenbereich (30) angeordneten zweiten Kühlkanal (38) ausbildet, durch die ein Eindringen von Wasser in der zweite Kühlkanal (38) verhindert ist.
Dachmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Wasserableiteinrichtung (31) in der Art eines sickenartigen Siphons ausgebildet ist.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfluss (29) an der Wasserableiteinrichtung (31) ausgebildet oder mit dieser verbunden ist.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserableiteinrichtung (31) dazu ausgebildet ist, zumindest abschnittsweise eine sich zwischen dem Flächenbauteil (12) und dem Dachmodulrahmen (15) erstreckende Wand (36) auszubilden, die als ein Umleitelement für eine Strömungsführung des ersten Kühlkanals (26) wirkt.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühllufteinlass (24) derart an dem Flächenbauteil (12) ausgebildet ist, dass zwischen einem äußeren Rand (39) des Flächenbauteils (12) und einem Randabschnitt (41) des Kühllufteinlasses (24) eine erste Stufenbarriere ausgebildet ist, die ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals (26) verringert.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dachmodulrahmen (15) entlang seines äußeren Randbereiches einen im Querschnitt stufenförmigen Montageflansch (42) ausbildet, durch den der Dachmodulrahmen (15) auf einen Karosseriedachrahmen (104) eines Kraftfahrzeuges (1000) montierbar ist und der eine zweite Stufenbarriere ausbildet, die ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals (26) verringert.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flächenbauteil (12) und/oder dem Dachmodulrahmen (15) ein sockelartiger Flanschabschnitt (22) ausgebildet ist, durch den das Flächenbauteil (12) mit dem Dachmodulrahmen (15) unverlierbar verbunden ist und der eine dritte Stufenbarriere ausbildet, die ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals (26) verringert.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Dachmodulrahmen (15) und/oder dem Flächenbauteil (12) zumindest ein Sockelaufsatz (45) ausgebildet ist, der zumindest eine vierte Stufenbarriere ausbildet, die ein Eindringen von Wasser in ein Inneres des zumindest ersten Kühlkanals (26) verringert.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem elektrischen und/oder elektronischen Bauteil (16) abgegebene Abwärme mit der Kühleinrichtung (22) aus dem Trockenbereich (30) abgeführt werden kann.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauteil (16) einen Umfeldsensor (17), insbesondere einen Lidar-Sensor und/oder einen Radar-Sensor und/oder einen Kamera-Sensor und/oder einen Multikamera-Sensor, umfasst, der zur Erfassung der Fahrzeugumgebung durch einen Durchsichtsbereich (18) elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Baueinheit über den Dachmodulrahmen (15) auf eine Dachrahmenstruktur (104) eines Kraftfahrzeuges montierbar ist.
Kraftfahrzeug, umfassend ein Dachmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche.