DE102021122884A1

DE102021122884A1 - Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs mit einer Reinigungsdüse

Info

Publication number: DE102021122884A1
Application number: DE102021122884.0A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Ehrmann; Dirk Auerswald; Alexander Kilias
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2041-09-04
Also published as: US20230074027A1; DE102021122884B4; CN115743038A

Abstract

Es wird ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs (100) an einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, mit einem Flächenbauteil (12), das zumindest bereichsweise eine Dachhaut (14) des Fahrzeugdachs (100) bildet, die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls (10) fungiert, mit zumindest einem Umfeldsensor (16), der durch einen Durchsichtsbereich (20) zum Erfassen eines Fahrzeugumfeldes elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, und mit zumindest einer Reinigungsdüse (24), durch die der Durchsichtsbereich (20) reinigbar ist. Zumindest ein Strömungsleitelement (27) ist an dem Flächenbauteil (12) angeordnet, durch das Fahrtwind W zumindest bereichsweise auf den Durchsichtsbereich (20) fokussierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Dachmodule finden im Fahrzeugbau umfassend Verwendung, da diese Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt und bei der Montage des Fahrzeugs an das Montageband geliefert werden können. Das Dachmodul bildet an seiner Außenfläche zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs, die ein Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Luftströmung in den Fahrzeuginnenraum verhindert. Die Dachhaut wird von einem oder mehreren Flächenbauteilen gebildet, die aus einem stabilen Material, beispielsweise lackiertem Blech oder lackiertem bzw. durchgefärbtem Kunststoff, gefertigt sein können. Bei dem Dachmodul kann es sich um ein Teil eines starren Fahrzeugdachs oder um ein Teil einer öffenbaren Dachbaugruppe handeln.
Ferner richtet sich die Entwicklung im Fahrzeugbau immer stärker auf autonom bzw. teilautonom fahrende Kraftfahrzeuge. Um der Fahrzeugsteuerung ein autonomes bzw. teilautonomes Steuern des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, wird eine Vielzahl von Umfeldsensoren (z. B. Lidar-Sensoren, Radar-Sensoren, (Multi-) Kameras, etc. mitsamt weiterer (elektrischer) Komponenten) eingesetzt, die bspw. in das Dachmodul integriert sind, die Umgebung rund um das Kraftfahrzeug erfassen und aus den erfassten Umgebungsdaten bspw. eine jeweilige Verkehrssituation ermitteln. Dachmodule, welche mit einer Vielzahl von Umfeldsensoren ausgestattet sind, sind auch als Roof Sensor Module (RSM) bekannt. Die bekannten Umfeldsensoren senden bzw. empfangen dazu entsprechende elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen oder Radarstrahlen, wobei durch eine entsprechende Signalauswertung ein Datenmodell der Fahrzeugumgebung generiert, und für die Fahrzeugsteuerung genutzt werden kann.
Die Umfeldsensoren zur Überwachung und Erfassung der Fahrzeugumgebung sind zumeist am Fahrzeugdach befestigt, da das Fahrzeugdach in der Regel die höchste Erhebung eines Fahrzeugs ist, von der aus die Fahrzeugumgebung gut einsehbar ist. Die Umfeldsensoren sind zumeist als Aufsatz auf das die Dachhaut bildende Flächenbauteil des Dachmoduls aufgesetzt, können alternativ aber auch in einer Öffnung des Dachmoduls zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verstellbar angeordnet sein.
Während der Benutzung des Umfeldsensors besteht aufgrund von Umgebungseinflüssen (z. B. einer Witterung) das Risiko, dass ein ((teil-) transparenter) Durchsichtsbereich, durch den der Umfeldsensor das Fahrzeugumfeld erfasst, verschmutzt bzw. für den Umfeldsensor undurchsichtig wird. Zur Reinigung des Durchsichtsbereiches ist der Einsatz von Reinigungsdüsen bekannt, mittels derer der Durchsichtsbereich reinigbar ist. Die bekannten Reinigungsdüsen sind zumeist, ähnlich zu Sprühdüsen einer Scheibenwischanlage, in einem Bereich des Dachmodules bzw. des Flächenbauteils statisch angeordnet, der sich in Richtung einer optischen Achse des Umfeldsensors betrachtet, vor diesem befindet. Dabei können die Reinigungsdüsen grundsätzlich im Sichtfeld des Umfeldsensors oder außerhalb des Sichtfeldes angeordnet sein, wobei für eine Erfassungsgenauigkeit des Umfeldsensors eine Anordnung außerhalb des Sichtfeldes wünschenswert ist.
Die bekannten Reinigungseinrichtungen umfassen im Regelfall zumindest eine Reinigungsdüse, durch die mit einem Reinigungsfluid, zum Beispiel einer Flüssigkeit oder einem Gas (wie Druckluft), ein Fluidkegel für die Reinigung des Durchsichtsbereiches erzeugt werden kann. Das Reinigungsfluid ist zumeist mit einem Druck von 2 bis 3 bar oder mehr beaufschlagt, der durch eine Pumpe (im Falle einer Flüssigkeit) oder einen Kompressor (im Falle eines Gases) bereitgestellt wird. Das mit Druck beaufschlagte Reinigungsfluid wird durch die Reinigungsdüse auf die zu reinigende Fläche gesprüht und kann dabei eine Austrittsgeschwindigkeit von 36 km/h (entspricht 10 m/s) erreichen. Aufgrund der favorisierten Anordnung der Reinigungsdüse außerhalb des Sichtfeldes des Umfeldsensors sowie einer damit einhergehenden, verbesserten Reinigungswirkung ist die zumindest eine Reinigungsdüse im Normalfall derart angeordnet, dass eine Hauptaustrittsrichtung der Reinigungsdüse schräg zu der optischen Achse des Umfeldsensors ausgerichtet ist. Insbesondere diese schräge Ausrichtung kann im Falle, dass die Reinigungseinrichtung während der Fahrt des Fahrzeuges verwendet, bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit dazu führen, dass zumindest ein Teil des Reinigungsfluides durch Fahrtwind und ggf. durch hinzukommenden Umgebungswind verweht wird und nicht mehr auf die zu reinigende Oberfläche auftrifft. Hierdurch wird die Reinigungseffektivität der Reinigungseinrichtung negativ beeinflusst. Das Reinigungsfluid wird vielmehr durch Fahrtwind abgelenkt und trifft nicht mehr oder nur noch unzureichend auf den Durchsichtsbereich auf, wobei dieser Negativeffekt umso stärker ist je steiler ein Anstellwinkel zwischen der Hauptaustrittsrichtung und der optischen Achse des Umfeldsensors ausgewählt ist.
Aufgrund der vorstehend genannten Nachteile, die bei herkömmlichen Reinigungseinrichtungen auftreten können, liegt der Erfindung daher eine Aufgabe zugrunde, ein Dachmodul mit zumindest einer Reinigungsdüse vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Nachteile des vorbekannten Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe ist durch ein Dachmodul der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug umfasst ein Flächenbauteil, das zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet, die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls fungiert. Das Dachmodul umfasst zumindest einen Umfeldsensor, der durch einen Durchsichtsbereich zum Erfassen eines Fahrzeugumfeldes um eine optische Achse des Umfeldsensors elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann. Ferner umfasst das Dachmodul zumindest eine Reinigungsdüse, durch die der Durchsichtsbereich reinigbar ist. Die Reinigungsdüse erzeugt dabei vorzugsweise einen Fluidkegel aus einem Reinigungsfluid, der auf den Durchsichtsbereich auftreffen kann, um diesen zu reinigen. Das erfindungsgemäße Dachmodul ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Strömungsleitelement an dem Flächenbauteil angeordnet ist, durch das Fahrtwind (und ggf. hinzukommender (zum Teil turbulenter) Umgebungswind) zumindest bereichsweise (bzw. zumindest abschnittsweise) auf den Durchsichtsbereich fokussierbar ist, um derart den vorzugsweise erzeugten Fluidkegel bzw. Reinigungsstahl ebenfalls auf den Durchsichtsbereich zu fokussieren. Der Fahrtwind wird durch das Strömungsleitelement vorzugsweise auf den Durchsichtsbereich (insbesondere in Form einer gerichteten Strömungsführung) ausgerichtet (d. h., fokussiert). Der Fahrtwind wird vorzugsweise unterstützend, d. h. als Träger für das aus der Reinigungsdüse austretende Reinigungsfluid genutzt, und wird durch das Strömungsleitelement auf den Durchsichtsbereich (oder zumindest Teile davon) ausgerichtet. Somit kann das Reinigungsfluid (bzw. der Düsenstrahl) im Betrieb der Reinigungsdüse mit Hilfe des gezielt auf den Durchsichtsbereich gelenkten Fahrtwindes so beeinflusst werden, dass es die zu reinigende Fläche, d. h. den Durchsichtsbereich wieder optimal (d. h. wie bei Fahrzeugstillstand ohne Fahrtwind) treffen kann. Dabei wird der Fahrtwind nicht notwendigerweise auf eine gesamte Außenoberfläche des Durchsichtsbereiches ausgerichtet bzw. fokussiert, sondern kann durch das zumindest eine Strömungsleitelement auch nur auf einen Teilbereich des Durchsichtsbereiches (z. B. eine Zentrum des Durchsichtsbereiches) gelenkt bzw. gerichtet werden.
Das zumindest eine Strömungsleitelement kann grundsätzlich eine beliebige geometrische Form aufweisen, die vorzugsweise dazu ausgelegt ist, eine Strömung (vorliegend Fahrtwind) entlang einer vorbestimmten Kontur des Strömungsleitelements derart zu leiten, dass die Strömung an der Kontur entlang geführt wird und die Kontur an einem vorbestimmten Ablösebereich in einer tangentialen Richtung (betrachtet zu der Kontur in dem Ablösebereich) verlässt und dadurch unmittelbar in Richtung des Durchsichtsbereiches fokussiert bzw. ausgerichtet wird. Das Dachmodul kann grundsätzlich ein oder mehrere Strömungsleitelemente aufweisen. Unter einem Strömungsleitelement wird vorliegend jegliche Art von Körper verstanden, der zur richtungsgeführten Leitung einer Strömung ausgebildet ist. Das Strömungsleitelement kann beispielsweise in der Art eines Spoilers verstanden werden. Das zumindest eine Strömungsleitelement kann als eine Art Düse verstanden werden, durch die der Fahrtwind kanalisiert und derart auf den Durchsichtsbereich ausgerichtet wird. Hierzu kann das Strömungsleitelement grundsätzlich beliebige Geometrien, Nuten, Öffnungen, Kanäle, Rundungen, Bereiche mit einer konischen Formgebung oder ähnliches aufweisen. Der Fahrtwind kann durch das Strömungsleitelement vorzugsweise derart ausgerichtet werden, dass er zumindest bereichsweise parallel zu einer Hauptaustrittsrichtung des Reinigungsfluides, das aus der Reinigungsdüse austritt, ausgerichtet ist.
Anstelle eine Reinigungsdüse mit einer höheren Austrittsgeschwindigkeit auszulegen, wozu grundsätzlich eine Erhöhung des Düsendruckes notwendig erscheint, kann eine Optimierung der Reinigungswirkung erfindungsgemäß mit einer unveränderten Reinigungsdüse erreicht werden. Erfindungsgemäß ist nämlich zumindest ein Strömungsleitelement vorgesehen, durch das Fahrtwind (und ggf. hinzukommender (zum Teil turbulenter) Umgebungswind) vorzugsweise gezielt zumindest bereichsweise auf den Durchsichtsbereich fokussiert bzw. ausgerichtet werden kann. Somit können weiterhin bekannte Reinigungsdüsen verwendet werden.
Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Lösung auch für Retrofit-Lösungen geeignet und lässt sich beispielsweise mit bestehenden Reinigungsdüsen zumindest teilweise kombinieren. Dadurch, dass das Reinigungsfluid erfindungsgemäß nicht mehr durch Fahrtwind abgelenkt, sondern durch den Fahrtwind sogar noch präziser auf den Durchsichtsbereich ausgerichtet wird, kann die Reinigungswirkung mit einer bestehenden Reinigungsdüse gegenüber dem Stand der Technik erhöht werden. Zudem bedarf es bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht eines höheren Systemdruckniveaus, wodurch sich die Kosten für Zuleitungen, ggf. einen Kompressor, ggf. eine Pumpe und zumindest eine Reinigungsdüse gegenüber dem Stand der Technik nicht erhöhen. Vielmehr wird durch das Anordnen zumindest eines Zusatzelementes in der Form des Strömungsleitelementes die Fahrzeugaußenströmung bzw. der Fahrtwind derart gelenkt, dass das aus der Reinigungsdüse während der Reinigung austretende Reinigungsfluid in einer vorbestimmten (d. h. durch die Strömungskontor des Strömungsleitelementes vorgegebenen) Art und Weise auf den Durchsichtsbereich ausgerichtet bzw. fokussiert wird. Durch den Fahrtwind kann somit vorzugsweise eine Geschwindigkeit, mit der das Reinigungsfluid auf den Durchsichtsbereich auftritt, erhöht werden, da das Reinigungsfluid durch den Fahrtwind mitgetragen wird und sodann durch den Fahrtwind beschleunigt auf den Durchsichtsbereich auftrifft.
Durch das Strömungsleitelement kann der Reinigungsstrahl der zumindest einen Reinigungsdüse im Betriebs- bzw. Reinigungszustand gezielt zumindest bereichsweise auf den Durchsichtsbereich fokussiert und dabei beschleunigt werden. Dieser Effekt kann vorzugsweise mit einer zunehmenden Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht werden, da das Reinigungsfluid immer stärker durch den Fahrtwind beschleunigt wird. Das Reinigungsfluid wird also nicht mehr durch den Fahrtwind abgelenkt, sondern der Fahrtwind wird mittels der Strömungsleitelemente dazu genutzt, das Reinigungsfluid möglichst unmittelbar auf den Durchsichtsbereich zu richten. Die Reinigung des Durchsichtsbereiches kann somit vorzugsweise in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit durch das zumindest eine Strömungsleitelement erheblich verbessert werden. Zudem ist es durch das erfindungsgemäße Strömungsleitelement möglich, auch zumindest teilweise auf die Reinigung zu verzichten oder diese zumindest zu minimieren, da durch das zumindest bereichsweise Fokussieren des Fahrtwindes auf den Durchsichtsbereich bereits durch den Fahrtwind selbst eine Art gasförmiger Reinigungsfluidstrom ausgebildet wird, durch den ein Festsetzen von Schmutzpartikeln und/oder Insekten auf den Durchsichtsbereich minimiert wird und der Durchsichtsbereich insgesamt weniger stark verschmutzt. Hierdurch wird insbesondere die Menge an benötigtem Reinigungsfluid minimiert. Im anderen Worten kann durch das Strömungsleitelement vermindert werden, dass sich beispielsweise Regenwasser und Schmutz an dem Durchsichtsbereich ansammeln, da dieses durch die Fahrtwindströmung, die auf den Durchsichtsbereich gerichtet ist, nicht anhaften kann. Das erfindungsgemäße Prinzip, das durch das Strömungsleitelement erreicht wird, kann grundsätzlich sowohl für die flüssigkeitsbasierte Reinigung als auch für die gasbasierte Reinigung in uneingeschränkt wirksamer Art und Weise genutzt werden.
Besonders wirkungsvoll erweist sich das erfindungsgemäße zumindest eine Strömungsleitelement, wenn die zumindest eine Reinigungsdüse, in Blickrichtung des Umfeldsensors entlang seiner optischen Achse betrachtet, links und/oder rechtsseitig von diesem angeordnet ist. Dabei ist eine jeweilige Hauptaustrittsrichtung der zumindest eine Reinigungsdüse vorzugsweise schräg (d. h., ≠ 0°, beispielsweise in einem Winkelbereich von ± 55° bis 85°) zu der optischen Achse ausgerichtet. Eine derartige seitliche Anordnung der zumindest einen Reinigungsdüse kann von Vorteil sein, da beispielsweise ein Querträger des Dachrahmens durchlöchert werden muss, um die Reinigungsdüse vor dem Umfeldsensor anzuordnen. Ferner ist in Blickrichtung des Umfeldsensors betrachtet für die seitliche Anordnung der zumindest einen Reinigungsdüse nur ein geringer Bauraum notwendig, was stets von Vorteil ist. Besonders bevorzugt sind dabei zumindest zwei Reinigungsdüsen vorgesehen, die rechts- und linksseitig und voneinander beabstandet, vorzugsweise symmetrisch zu der optischen Achse des Umfeldsensors, außerhalb des Sichtfeldes des Umfeldsensors an dem Flächenbauteil angeordnet sind. In dieser Ausgestaltung ist es zum einen möglich, einen optimalen Überschneidungsbereich der Fluidkegel auszubilden, da die Fluiddüsen von beiden Seiten auf den Durchsichtsbereich vorzugsweise spiegelsymmetrisch gegenüber der optischen Achse ausgerichtet werden können. Zum anderen ist es möglich, bspw. bei einem groß dimensionierten Durchsichtsbereich, jeweils eine Halbfläche des Durchsichtsbereiches mittels einer der beiden Reinigungsdüsen sowie die andere Halbfläche des Durchsichtsbereiches mit der anderen der beiden Reinigungsdüsen zu reinigen. Auch ist diese seitliche Anordnung bevorzugt, da die Reinigungsdüsen vorzugsweise nicht in einem Sichtfeld des Umfeldsensors angeordnet sind und somit die Erfassung der Fahrzeugumgebung nicht negativ beeinflussen. Das erfindungsgemäße Strömungsleitelement hat bei einer derart seitlichen Anordnung der zumindest einen Reinigungsdüse auch einen besonders großen reinigungstechnischen Verbesserungseffekt, da im Normalfall (d. h., ohne ein erfindungsgemäßes Strömungsleitelement) bei einer derartig seitlichen Anordnung aufgrund des schrägen Anstellwinkels das Reinigungsfluid durch Fahr- und Umgebungswind (insbesondere bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit) besonders stark beeinflusst bzw. abgelenkt wird. Dies kann durch das Strömungsleitelement vermieden werden, da durch das Strömungsleitelement eine gezielte Strömungsführung des Fahrtwindes auf den Durchsichtsbereich erfolgt.
Weiterhin ist das erfindungsgemäße Strömungsleitelement insbesondere bei einer starren Anordnung außen auf dem Flächenbauteil von Vorteil, da eine Querversteifung des Fahrzeugdaches bzw. des Flächenbauteils nicht durch Löcher (z. B. in einem Querträger oder ähnlichem, wie sie für Düsen notwendig wären) negativ beeinflusst wird. Im einfachsten Fall kann das Strömungsleitelement bspw. auf das Flächenbauteil aufgeklebt, aufgelötet oder aufgeschweißt sein, wobei sich eine derartige Art der Befestigung insbesondere für einen Retrofit eignet.
Unter „zumindest einen Umfeldsensor“ wird verstanden, dass das Dachmodul einen oder mehrere Umfeldsensoren umfassen kann. Unter „zumindest eine Reinigungsdüse“ wird verstanden, dass das Dachmodul eine oder mehrere Reinigungsdüsen umfassen kann. Ein Sichtfeld des Umfeldsensors erstreckt sich vorzugsweise in Form eines Kegels mit einem sensorspezifischen Kegelöffnungswinkel symmetrisch um die optische Achse des Umfeldsensors herum.
Vorzugsweise umfasst das Dachmodul zumindest zwei Reinigungsdüsen die beabstandet voneinander an dem Flächenbauteil (vorzugsweise auch ein- und ausfahrbar) angeordnet sind. Zum Zwecke der Reinigung kann das Dachmodul ferner eine oder mehrere Schlauchleitungen und/oder einen Tank für Reinigungsflüssigkeit oder Reinigungsgas aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, dass ein in einem Fahrzeug vorhandener Tank für Reinigungsfluid zur Reinigung der Front- und Heckscheiben als Reservoir für die Reinigungsflüssigkeit verwendet wird.
Das Dachmodul nach der Erfindung kann eine Baueinheit bilden, in der Einrichtungen zum autonomen oder teilautonomen, durch Fahrassistenzsysteme unterstützten Fahren integriert sind und die auf Seiten eines Fahrzeugherstellers als Einheit auf einen Fahrzeugrohbau aufsetzbar ist. Ferner kann das Dachmodul nach der Erfindung als reines Festdach oder auch als Dach mitsamt Dachöffnungssystem ausgebildet sein. Zudem kann das Dachmodul zur Nutzung bei einem Personenkraftwagen oder bei einem Nutzfahrzeug ausgelegt sein. Das Dachmodul kann vorzugsweise als Baueinheit in Form eines Dachsensormoduls (Roof Sensor Modul (RSM)) bereitgestellt sein, in der die Umfeldsensoren vorgesehen sind, um als zulieferbare Baueinheit in einen Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie eingesetzt zu werden.
Grundsätzlich kann der Umfeldsensor des Dachmoduls nach der Erfindung in vielfältiger Weise ausgebildet sein und insbesondere einen Lidar-Sensor, einen Radarsensor, einen optischen Sensor, wie eine Kamera, und/oder dergleichen umfassen. Lidar-Sensoren arbeiten beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 905 nm oder auch von etwa 1.550 nm. Der Werkstoff der Dachhaut in dem Durchsichtsbereich sollte für den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent sein, und sollte materialseitig daher in Abhängigkeit der von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlänge(n) ausgewählt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Umfeldsensor, in Fahrtrichtung betrachtet, in einem frontseitigen, vorzugsweise mittigen Bereich der Dachhaut angeordnet. Eine Blickrichtung des Umfeldsensors ist vorzugsweise im Wesentlichen (± 10 %) in die Fahrtrichtung ausgerichtet. Die zumindest eine Reinigungsdüse ist in dieser Ausführung, in der Blickrichtung des Umfeldsensors betrachtet, bugseitig vor dem Durchsichtsbereich angeordnet und das zumindest eine Strömungsleitelement ist, in der Blickrichtung des Umfeldsensors betrachtet, bugseitig vor der zumindest einen Reinigungsdüse angeordnet. Diese Ausführungsform dient insbesondere der Klarstellung einer jeweiligen relativen Lage des Umfeldsensors relativ zu der Reinigungsdüse sowie der Reinigungsdüse zu dem Strömungsleitelement. Der Umfeldsensor ist vorliegend vorzugsweise in einem Front- bzw. Bugbereich (bezogen auf die Fahrtrichtung) des Dachmoduls, beispielsweise hinter dem vorderen Dachholm (des Dachmoduls), durch den ein vorderer Windfang definiert ist, angeordnet. Die Reinigungsdüse ist bugseitig vor dem Durchsichtsbereich des Umfeldsensors angeordnet und vorzugsweise rechts- und/oder linksseitig (betrachtet in der Blickrichtung) von dem Durchsichtsbereich platziert. Die Reinigungsdüse hat also vorzugsweise einen geringeren Abstand zu dem vorderen Dachholm als der Durchsichtsbereich des Umfeldsensors. Das Strömungsleitelement ist vor der Reinigungsdüse angeordnet. Das Strömungsleitelement hat vorzugsweise einen geringeren Abstand zu dem vorderen Dachholm als die Reinigungsdüse. Das Strömungsleitelement bildet in dieser Anordnung also vorzugsweise einen dachseitigen Frontspoiler aus. Durch diese Anordnung des Strömungsleitelementes ist es möglich, Fahrtwind derart zu fokussieren, dass er frontseitig auf den Durchsichtsbereich auf treffen kann, wobei eine Hauptrichtung der Strömungsführung des Fahrtwindes vorzugsweise im Wesentlichen parallel (d. h. 0° ± 15 %) zu einer Hauptaustrittsrichtung (Hauptkegelachse) des Reinigungsfluides aus der Reinigungsdüse ausgerichtet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Umfeldsensor, in einer Fahrtrichtung betrachtet, in einem heckseitigen, vorzugsweise mittigen Bereich der Dachhaut angeordnet. In dieser Anordnung ist eine Blickrichtung des Umfeldsensors vorzugsweise im Wesentlichen (± 10 %) entgegen der Fahrtrichtung ausgerichtet. Die zumindest eine Reinigungsdüse ist, in der Blickrichtung des Umfeldsensors betrachtet, heckseitig vor dem Durchsichtsbereich angeordnet. Das zumindest eine Strömungsleitelement ist, in der Blickrichtung des Umfeldsensors betrachtet, hinter dem zumindest einen Umfeldsensor angeordnet. Diese Ausführungsform kann je nach Dachmodul alternativ oder ergänzend vorhanden sein. So können beispielsweise ein Umfeldsensor bugseitig an dem Dachmodul und ein weiterer Umfeldsensor heckseitig an dem Dachmodul angeordnet sein. Die Ausführungsform dient insbesondere der Klarstellung einer jeweiligen relativen Lage des Umfeldsensors relativ zu der Reinigungsdüse sowie der Umfeldsensor zu dem Strömungsleitelement. Der Umfeldsensor ist vorzugsweise in einem Heckbereich des Dachmoduls (bezogen auf die Fahrtrichtung), beispielsweise hinter dem heckseitigen Dachholm, durch den ein hinterer Windfang definiert ist, angeordnet. Die Reinigungsdüse ist in der Blickrichtung des Umfeldsensors heckseitig vor dem Durchsichtsbereich des Umfeldsensors angeordnet und vorzugsweise rechts- und/oder linksseitig (betrachtet in seiner Blickrichtung) von diesem platziert. Die Reinigungsdüse hat also vorzugsweise einen geringeren Abstand zu dem heckseitigen Dachholm als der Durchsichtsbereich des Umfeldsensors. Das Strömungsleitelement ist in Fahrtrichtung betrachtet heckseitig vor dem Umfeldsensor angeordnet. Das Strömungsleitelement bildet in dieser Anordnung also vorzugsweise einen dachseitigen Heckspoiler aus. Das Strömungsleitelement hat vorzugsweise einen größeren Abstand zu dem heckseitigen Dachholm (des Dachmoduls) als der Umfeldsensor. Das Strömungsleitelement ist also mehr in Richtung eines Zentrums des Dachmoduls bzw. des Flächenbauteils angeordnet. Durch diese Anordnung des Strömungsleitelementes ist es möglich, Fahrtwind derart zu lenken, dass dieser zumindest teilweise auf den Durchsichtsbereich des Umfeldsensors umgelenkt und auf diesen fokussiert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Umfeldsensor, in einer Fahrtrichtung betrachtet, in einem heckseitigen Eckbereich der Dachhaut angeordnet. Der Umfeldsensor weist in dieser Anordnung eine Blickrichtung entgegen und quer zu der Fahrtrichtung auf. Die zumindest eine Reinigungsdüse ist, in der Blickrichtung des Umfeldsensors betrachtet, heckseitig vor dem Durchsichtsbereich in dem heckseitigen Eckbereich angeordnet. Das zumindest eine Strömungsleitelement ist, in der Fahrtrichtung betrachtet, an einem Seitenbereich der Dachhaut, vorzugsweise im Bereich eines Seitenholms des Dachmoduls vor dem zumindest einen Umfeldsensor angeordnet. Unter dem Begriff „quer“ wird vorliegend eine von 0° abweichende Ausrichtung, also nicht parallel zu der Fahrtrichtung, verstanden. Der Umfeldsensor kann beispielsweise ± 90°, vorzugsweise ± 45°, quer zu der Fahrtrichtung ausgerichtet sein. Diese Ausführungsform kann je nach Dachmodul alternativ oder ergänzend vorhanden sein. Die Reinigungsdüse ist in der Blickrichtung des Umfeldsensors vor dem Durchsichtsbereich des Umfeldsensors angeordnet und vorzugsweise rechts- und/oder linksseitig (betrachtet in seiner Blickrichtung) von diesem platziert und vorzugsweise seitlich auf diesen ausgerichtet. Die Reinigungsdüse hat also vorzugsweise einen geringeren Abstand zu dem jeweiligen Seitenholm bzw. heckseitigen Holm als der Durchsichtsbereich des Umfeldsensors. Das Strömungsleitelement ist in Fahrtrichtung betrachtet vor dem Umfeldsensor angeordnet im Bereich des jeweiligen Seitenholms angeordnet. Das Strömungsleitelement bildet in dieser Anordnung also vorzugsweise einen dachseitigen Seitenspoiler aus und steht vorzugsweise in einer Fahrzeugbreitenrichtung y seitlich über das Dachmodul hervor. Das Strömungsleitelement hat vorzugsweise einen kleineren Abstand zu dem bugseitigen Dachholm (des Dachmoduls) als der Umfeldsensor. Das Strömungsleitelement ist also näher zu dem bugseitigen Dachholm des Dachmoduls bzw. des Flächenbauteils angeordnet. Durch diese Anordnung des Strömungsleitelementes ist es möglich, Fahrtwind derart seitlich zu lenken, dass dieser zumindest teilweise auf den Durchsichtsbereich des Umfeldsensors umgelenkt und auf diesen fokussiert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Umfeldsensor, in einer Fahrtrichtung betrachtet, in einem Seitenbereich der Dachhaut angeordnet. Eine Blickrichtung des Umfeldsensors ist quer zu der Fahrtrichtung ausgerichtet. Die zumindest eine Reinigungsdüse ist, in der Blickrichtung des Umfeldsensors betrachtet, seitlich vor dem Durchsichtsbereich in dem Seitenbereich (des jeweiligen Seitenholms des Dachmoduls) angeordnet. Das zumindest eine Strömungsleitelement ist, in der Fahrtrichtung betrachtet, an einem Seitenbereich der Dachhaut vor dem zumindest einen Umfeldsensor angeordnet. Unter dem Begriff „quer“ wird vorliegend eine Ausrichtung des Umfeldsensors verstanden, in der die optische Achse vorzugsweise im Wesentlichen (± 20 %) orthogonal zu der Fahrtrichtung ausgerichtet ist. Diese Ausführungsform kann je nach Dachmodul alternativ oder ergänzend vorhanden sein. Der Umfeldsensor ist vorzugsweise in einem Seitenbereich des Dachmoduls (bezogen auf die Fahrtrichtung), beispielsweise in Richtung eines Zentrums des Dachmoduls versetzt zu dem Seitenholm, angeordnet. Die Reinigungsdüse ist in der Blickrichtung des Umfeldsensors vor dem Durchsichtsbereich des Umfeldsensors angeordnet und vorzugsweise rechts- und/oder linksseitig (betrachtet in seiner Blickrichtung) von diesem platziert und vorzugsweise seitlich auf diesen ausgerichtet. Die Reinigungsdüse hat also vorzugsweise einen geringeren Abstand zu dem jeweiligen Seitenholm als der Durchsichtsbereich des Umfeldsensors. Das Strömungsleitelement ist in Fahrtrichtung betrachtet vor dem Umfeldsensor angeordnet im Bereich des jeweiligen Seitenholms angeordnet. Das Strömungsleitelement bildet in dieser Anordnung also vorzugsweise einen dachseitigen Seitenspoiler aus und steht vorzugsweise in einer Fahrzeugbreitenrichtung y seitlich über das Dachmodul hervor. Das Strömungsleitelement hat vorzugsweise einen kleineren Abstand zu dem bugseitigen Dachholm (des Dachmoduls) als der Umfeldsensor. Das Strömungsleitelement ist also näher zu dem bugseitigen Dachholm des Dachmoduls bzw. des Flächenbauteils angeordnet. Durch diese Anordnung des Strömungsleitelementes ist es möglich, Fahrtwind derart seitlich zu lenken, dass dieser zumindest teilweise auf den Durchsichtsbereich des Umfeldsensors umgelenkt und auf diesen fokussiert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine Strömungsleitelement an der Dachhaut starr (d. h., feststehend und unbeweglich) gegenüber der Dachhaut angeordnet oder durch die Dachhaut selbst ausgebildet. Das Strömungsleitelement kann also vorzugsweise ortsfest an der Dachhaut verklebt, verlötet oder verschweißt oder auf sonstige Art und Weise mit der Dachhaut verbunden (z. B. verschraubt, vernietet oder verbolzt) sein. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass das Strömungsleitelement auch nachträglich auf der Dachhaut platziert werden kann. Dies hat für den Retrofit große Vorteile, da somit bestehende Reinigungseinrichtungen mit dem erfindungsgemäßen Strömungsleitelement aufgerüstet werden können. Alternativ oder ergänzend kann das Strömungsleitelement auch durch die Dachhaut bzw. das Flächenbauteil selbst ausgebildet sein, wobei in einem solchen Fall bereits bei der Herstellung (z. B. beim Tiefziehen) des Flächenbauteils eine Kontur und/oder Form des Strömungsleitelementes (bspw. in der Urform als Negativ) definiert sein muss. Diese integrale Ausführung des Strömungsleitelements hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Bauteile benötigt sind, die montiert werden müssen, sondern das Strömungsleitelement bereits unmittelbar bei der Herstellung ausgebildet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine Strömungsleitelement durch einen Verstellantrieb zwischen einer eingefahrenen Stellung und zumindest einer ausgefahrenen Stellung verstellbar. Die Ein- und Ausfahrbarkeit des zumindest einen Strömungsleitelements hat den Vorteil, dass das Strömungsleitelement nicht immer über das Flächenbauteil hervorragt, sondern lediglich bei Verwendung der zumindest einen Reinigungsdüse zur Reinigung ausgefahren werden kann. Beispielsweise kann das zumindest eine Strömungsleitelement erst ab einer gewissen Fahrzeuggeschwindigkeit ausgefahren werden, ab der sich eine Fokussierung des Fahrtwindes auf den Durchsichtsbereich für die Reinigungswirkung positiv bemerkbar macht. Durch die Ein- und Ausfahrbarkeit wird insbesondere ein optisches Erscheinungsbild bzw. Styling des Dachmoduls und des Kraftfahrzeuges verbessert, da die durch das zumindest eine Strömungsleitelement hervorgerufenen „optischen Störkonturen“ lediglich im Reinigungsfall das Erscheinungsbild des Kraftfahrzeuges beeinflussen. Das Strömungsleitelement kann auch geschwindigkeitsabhängig und/oder abhängig von einem vorbestimmten Reinigungsprogramm in verschiedene ausgefahrene Stellungen (zwischen der eingefahrenen Stellung und einer maximalen, ausgefahrenen Stellung) verstellt werden, um so beispielsweise ein geschwindigkeitsoptimiertes Ableiten des Fahrtwindes zu ermöglichen. Der Verstellantrieb kann beispielsweise einen Elektromotor4 und/oder einen hydraulischen und/oder einen pneumatischen Antrieb und/oder einen mechanischen Antrieb umfassen. Auch kann der Verstellantrieb einen Bowdenzug und/oder ein Steigungskabel und/oder ein oder mehrere Hebelelemente und/oder ein ein- oder mehrstufiges Getriebe und/oder eine Rückstellfeder und/oder ähnliches aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Verstellantrieb durch die zumindest eine Reinigungsdüse aktivierbar sein. In dieser Ausführungsform kann die Reinigungsdüse beispielsweise bei einem Start eines Reinigungsvorgangs ein Signal an den Verstellantrieb übermitteln, durch das der Verstellantrieb dazu veranlasst wird, das zumindest eine Strömungsleitelement auszufahren. Alternativ oder ergänzend kann auch die zumindest eine Reinigungsdüse ein- und ausfahrbar sein. Wenn die Reinigungsdüse ausgefahren wird, um einen Reinigungsvorgang zu starten kann dann ein Signal erzeugt und an den Verstellantrieb übermittelt werden, durch das der Verstellantrieb dazu veranlasst wird, das zumindest eine Strömungsleitelement auszufahren. Auch ist es grundsätzlich denkbar, dass sich die zumindest eine Reinigungsdüse und das zumindest eine Strömungsleitelement einen gemeinsamen Verstellantrieb teilen und somit zeitgleich oder auch zeitlich versetzt (z. B. durch ein Schaltgetriebe) ein- und ausgefahren werden können. Mit anderen Worten kann die zumindest eine Reinigungsdüse vorzugsweise dazu ausgebildet sein, das Ein- und Ausfahren des Strömungsleitelementes unmittelbar oder mittelbar zu steuern.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Reinigungsdüse in dem zumindest einen Strömungsleitelement integriert. Die zumindest eine Reinigungsdüse kann bspw. in das Strömungsleitelement eingeführt sein, so dass das Strömungsleitelement ein Gehäuse der zumindest einen Reinigungsdüse ausbildet. Ist das Strömungsleitelement integral mit der Dachhaut ausgeführt, kann die Reinigungsdüse dann auf einfache Art und Weise in ein derartiges Strömungsleitelement eingesteckt sein. Auch ist eine Ausgestaltung aus separates Bauteil bevorzugt, wobei in diesem Fall vorzugsweise zumindest ein Teil eines Gehäuses der zumindest einen Reinigungsdüse als das zumindest eine Strömungsleitelement fungiert. Eine derartig ausgeführte Reinigungsdüse kann mitsamt dem Strömungsleitelement ein- und ausfahrbar ausgeführt sein. Mit anderen Worten kann die zumindest eine Reinigungsdüse mitsamt dem Strömungsleitelement zwischen einer eingefahrenen Stellung und zumindest einer ausgefahrenen Stellung verstellbar sein. Die Ausführungsform ist besonders bauraum- und platzsparend, da keine separate, beabstandete Anordnung des Strömungsleitelementes von der zumindest eine Reinigungsdüse notwendig ist. Vorzugsweise kann also zumindest ein Teil eines Gehäuses in dem ausgefahrenen Zustand der zumindest einen Reinigungsdüse als Fahrtwind-Spoiler, durch den ein Fahrwind unmittelbar auf den Durchsichtsbereich fokussiert wird, ausgeführt sein. Mit anderen Worten wird bei der Reinigung das zumindest eine Gehäuse der zumindest einen Reinigungsdüse ausgeklappt bzw. ausgefahren und bildet zumindest abschnittsweise einen Spoiler (das Strömungsleitelement) aus, der den Fahrtwind zumindest bereichsweise auf den Durchsichtsbereich fokussiert. Hierfür kann das Gehäuse, bspw. der Deckelteil und oder Seitenwände des Gehäuses aerodynamisch geformt sein und bspw. eine oder mehrere Wölbungen, Kanäle, Luftführungsspalte und/oder andere formgebende Elemente aufweisen. Die aerodynamische Formgebung des Gehäuses kann durch eines oder mehrere Bauteile, die an dem Gehäuse montiert sein können, bereitgestellt sein. Alternativ kann die aerodynamische Formgebung auch durch die integrale Ausgestaltung des Gehäuses bereitgestellt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Reinigungsdüse außerhalb eines Sichtfeldes des Umfeldsensors angeordnet. Die zumindest eine Reinigungsdüse ist relativ zu der optischen Achse vorzugsweise derart ausgerichtet, dass ein bei der Reinigung erzeugbarer Fluidkegel mit seiner Hauptaustrittsrichtung (seiner Kegelachse) unter einem schrägen Anstellwinkel auf den Durchsichtsbereich trifft. Der Durchsichtbereich selbst kann eine gewölbte Form aufweisen. Diese Ausführungsform ist von Vorteil, da hierdurch der Umfeldsensor bei der Erfassung der Fahrzeugumgebung nicht negativ von der zumindest einen Reinigungsdüse beeinflusst wird.
Welche Art von Umfeldsensor in das Dachmodul eingebaut ist, ist grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Lidar-Sensoren und/oder Radar-Sensoren und/oder Kamera-Sensoren und/oder Multikamera-Sensoren.
Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zudem beziehen sich sämtliche Ausführungsformen und Ausfiihrungsbeispiele des Dachmoduls vollumfänglich auf ein Kraftfahrzeug, das ein solches Dachmodul aufweist.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugdaches mit einem erfindungsgemäßen Dachmodul;
2 ein erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dachmoduls mit einer in ein Strömungsleitelement integrierten Reinigungsdüse in einem bugseitigen Bereich des Dachmoduls;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dachmoduls mit einem ein- und ausfahrbaren Strömungsleitelement und einer Reinigungsdüse in einem bugseitigen Bereich des Dachmoduls;
4 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dachmoduls mit einer ein- und ausfahrbaren, in ein Strömungsleitelement integrierten Reinigungsdüse mitsamt Verstellmechanik in einem bugseitigen Bereich des Dachmoduls;
5 ein vierte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dachmoduls mit zwei Reinigungsdüsen in seitlicher Anordnung zu einem Durchsichtsbereich in einem bugseitigen Bereich des Dachmoduls; und
6 eine Vergleichsdarstellung, die einen Vergleich zwischen einer Reinigung mit einem Strömungsleitelement und ohne ein Strömungsleitelement zeigt.

In 1 ist ein Fahrzeugdach 100 eines Fahrzeugs (nicht komplett gezeigt) dargestellt, das ein Dachmodul 10 umfasst. Das Dachmodul 10 ist vorzugsweise als Baueinheit in einen Dachrahmen 104 des Fahrzeuges eingesetzt bzw. auf die zumindest zwei Querholme 102 sowie zumindest zwei Längsholme 106 der Fahrzeugkarosserie, durch die der Dachrahmen 104 gebildet wird, aufgesetzt. Das Dachmodul 10 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein Panoramadach 108 auf.
Das Dachmodul 10 umfasst ein Flächenbauteil 12 zur Bildung einer Dachhaut 14 des Fahrzeugdaches 100. In einem frontseitigen Bereich des Fahrzeugdaches 100 bzw. des Dachmoduls 10 (betrachtet in einer Fahrzeuglängsrichtung x, die einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges entspricht) ist symmetrisch zu der Fahrzeuglängsachse ein Umfeldsensor 16 angeordnet. Der Umfeldsensor 16 ist unmittelbar hinter einem vorderen Querholm 102, der einen dachseitigen Windlauf in einem Anschluss an eine nicht näher gezeigte Windschutzscheibe des Fahrzeuges definiert, angeordnet. Der Umfeldsensor 16 kann ein- und ausfahrbar oder starr an dem Flächenbauteil 12 angeordnet sein. Der Umfeldsensor 16 ist vorliegend von dem Flächenbauteil 12 überdeckt in einem Inneren des Dachmoduls 10 angeordnet. Der Umfeldsensor 16 ist in einem Sensorgehäuse 18 angeordnet, das einen Trockenbereich ausbildet, in dem der Umfeldsensor 16 feuchtigkeitsdicht angeordnet ist. Der Umfeldsensor 16 ist vorliegend ein Lidar-Sensor. Es können jedoch auch andere Sensortypen, z. B. (Multidirektional-) Kameras, die beim (teil-) autonomen Fahren Verwendung finden, zum Einsatz kommen.
Das Dachmodul 10 umfasst einen Durchsichtsbereich 20, der beispielsweise aus einem, vorzugsweise bruchsicheren, Kunststoff, Glas oder sonstigen (teil-) transparenten Material hergestellt sein kann. Der Umfeldsensor 16 ist entlang einer optischen Achse 22 ausgerichtet, die im Falle von 1 parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet ist. Um die optische Achse herum erstreckt sich kegelförmig ein Sichtfeld 23 des Umfeldsensors 16, in dem der Umfeldsensor 16 elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, um so eine Fahrzeugumgebung zu erfassen. Vorliegend ist der Durchsichtsbereich 20 in dem Flächenbauteil 12 angeordnet und bspw. in der Art eines Fensters in dieses eingelassen. Der Durchsichtsbereich 20 ist vorliegend gewölbt geformt und schmiegt sich einer Form des umliegenden Flächenbauteils an, so dass eine flächenbündige Kontur entsteht.
Das Dachmodul 10 umfasst ferner zumindest eine Reinigungsdüse 24, mittels derer der Durchsichtsbereich 20 reinigbar ist. In den 1, 5, und 6 ist das Dachmodul 10 mit zwei Reinigungsdüsen 24 gezeigt, die jeweils durch einen Zufuhrkanal (nicht dargestellt) mit einem Reinigungsfluid (bspw. eine Flüssigkeit oder ein Gas) gespeist werden. Die beiden Reinigungsdüsen 24 sind in einer Blickrichtung des Umfeldsensors 16 betrachtet rechts und linksseitig von dem Umfeldsensors außerhalb des kegelförmigen Sichtfeldes 23 vor dem Durchsichtsbereich 20 positioniert und weisen vorzugsweise eine zueinander angewinkelte Stellung auf, so dass der Durchsichtsbereich 20 aus zwei verschiedenen Richtungen gereinigt werden kann. Bei dem Reinigungsfluid kann es sich bspw. um eine wässrige Seifenlauge handeln. Alternativ ist auch eine Reinigung mit Druckluft oder einem sonstigen unter Druck stehenden Gas denkbar. Bei dem Austritt des Reinigungsfluides aus den Reinigungsdüsen 24 wird jeweils ein Fluidkegel 26 erzeugt, der auf den Durchsichtsbereich 20 trifft und diesen reinigt (siehe 5). Die Fluidkegel 26 können sich dabei vorzugsweise zumindest bereichsweise in einem Überschneidungsbereich des Durchsichtsbereiches 20 überschneiden (siehe 5).
Erfindungsgemäß weist das Dachmodul 10 zumindest ein Strömungsleitelement 27 auf, das an dem Flächenbauteil 12 starr (siehe 2), ein-oder ausfahrbar (siehe 3 und 4) angeordnet oder durch das Flächenbauteil 12 integral ausgebildet ist. Durch das Strömungsleitelement 27 ist es möglich, Fahrtwind W zumindest bereichsweise auf den Durchsichtsbereich 20 zu fokussieren, so dass der Fluidkegel 26 der jeweiligen Reinigungsdüse 24 von dem Fahrtwind W erfasst und in Richtung des Durchsichtsbereiches 20 beschleunigt bzw. getragen wird. Es wird also eine Umlenkströmung 25 des Fahrtwindes W unmittelbar auf den Durchsichtsbereich verursacht, die im Wesentlichen durch eine Strömungskontur des Strömungsleitelementes 27 beeinflusst ist. Die geometrische Ausgestaltung des Strömungsleitelementes 27 ist grundsätzlich beliebig. So kann das Strömungsleitelement 27 beispielsweise eine längliche Keilform (siehe 1 bis 5 in teilweise verschiedenen Ansichten des Keils), eine gekurvte Keilform aufweisen oder auch als eine gekurvte Außenkontur eines seitlichen Bereiches des Dachmoduls 10 ausgeformt sein. Das Strömungsleitelement 27 kann zur zumindest bereichsweisen Kanalisierung des Fahrtwindes auch, wie in 2 angedeutet, einen Kanalabschnitt 29 umfassen, der das Strömungsleitelement 27 zumindest abschnittsweise (bspw. in Form einer Durchgangsbohrung) durchdringt. Der Kanalabschnitt 29 kann konisch zulaufend ausgeführt sein, um derart den Fahrtwind düsenartig in Richtung des Durchsichtsbereiches zu beschleunigen.
Die Reinigungsdüse 24 kann in dem Strömungsleitelement 27 integriert sein, wobei das Strömungsleitelement 27 in diesem Fall ein Gehäuse 28 der Reinigungsdüse 24 ausbildet (siehe 2 und 4). Das Gehäuse 28 bzw. das Strömungsleitelement 27 kann mitsamt der integrierten, z. B. eingesteckten Reinigungsdüse 24, wie in 2, starr auf dem Flächenbauteil 12 angeordnet sein. Grundsätzlich kann die Reinigungsdüse 24 auch von dem Strömungsleitelement 27 beabstandet in einem eigenen Gehäuse 28 angeordnet sein (siehe 5 und 6). Alternativ oder ergänzend kann eines der Strömungsleitelemente 27 auch beispielsweise an der Rahmenstruktur 110 verfahrbar montiert bzw. an dieser verfahrbar gelagert sein, so dass das Strömungsleitelement 27 gemeinsam mit der zumindest eine Reinigungsdüse 24 zwischen einer eingefahrenen Stellung und zumindest einer ausgefahrenen Stellung (siehe beide Stellungen in 4) verfahrbar sind. Auch eine Ein- und Ausfahrbarkeit des Strömungsleitelementes 27 ohne eine integrierte Reinigungsdüse 24 ist möglich, wie diese aus 3 hervorgeht. Gemäß 4 ist das Strömungsleitelement 27 mitsamt der Reinigungsdüse 24 um eine Drehachse 30 zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung drehbar.
Die Verfahrbarkeit zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung wird durch einen Verstellantrieb 34 bereitgestellt. Ein beispielhafter Verstellantrieb 34 ist schematisch in der 4 dargestellt. Durch den Verstellantrieb 34 ist es möglich, das Strömungsleitelement 27 derart zu verstellen, dass zumindest eine Deckelteil 36 des Strömungsleitelementes 27 oder auch ein Deckelteil 36 des Gehäuses 28 (für den Fall, dass die Reinigungsdüse 24 in dem Strömungsleitelement 27 integriert ist) in der eingefahrenen Stellung der zumindest einen Reinigungsdüse 24 flächenbündig mit der Außenoberfläche der Dachhaut 14 des Fahrzeugdaches abschließt (sieh jeweilige Stellung in den 3 und 4). In der ausgefahrenen Stellung des zumindest einen Strömungsleitelement 27 steht das Strömungsleitelement 27 hingegen zumindest teilweise über der Außenoberfläche der Dachhaut 14 des Fahrzeugdaches 100 hervor, so dass das Strömungsleitelement derart in dem ausgefahrenen Zustand als (Fahrt-) Wind-Spoiler wirkt, durch den der Fahrtwind W unmittelbar auf den Durchsichtsbereich 20 fokussiert wird. Durch die Fokussierung des Fahrtwindes W ist eine effektivere Reinigung des Durchsichtsbereiches 20 möglich. Die Umlenkströmung 25 ist durch das Strömungsleitelement 27 derart auf den Durchsichtsbereich fokussiert, dass diese vorzugsweise zumindest bereichsweise parallel zu einer Auftreffrichtung des Reinigungsfluides ausgerichtet ist.
Der Verstellantrieb 34 umfasst im Falle von 4 einen pneumatischen Antrieb 38, der beispielsweise in der Art eines Druckregelventils ausgeführt sein kann. Das Strömungsleitelement 27 ist ferner in einer der Stellungen (also entweder in der eingefahrenen Stellung oder der ausgefahrenen Stellung) durch eine Vorspannfeder 40 vorgespannt, so dass der Antrieb 38 zum Verstellen in die jeweils andere Stellung eine Gegenkraft gegen die Vorspannfeder 40 erzeugen muss. Eine Rückstellung des Strömungsleitelementes 27 in die vorgespannte Ausgangsstellung erfolgt dann ohne den Antrieb 38 durch die Rückstellkraft der Vorspannfeder 40. Auch andere Arten von Antrieben sind grundsätzlich denkbar und können je nach Ausführung des Dachmoduls 10 vorteilhaft sein.
Zusammenfassend zeigt 2 das Strömungsleitelement 27 mit integrierter Reinigungsdüse 24 in einer starren Anordnung auf dem Flächenbauteil 12. Der Umfeldsensor 16 ist in Fahrtrichtung x betrachtet hinter dem vorderen Querholm 102 unter der Dachhaut 14 angeordnet. Das Strömungsleitelement 27 ist in Blickrichtung des Umfeldsensors 16 betrachtet bugseitige vor diesem angeordnet.
3 zeigt das Strömungsleitelement 27 in einer ein- und ausfahrbaren Konfiguration. Die Reinigungsdüse 24 ist von dem Strömungsleitelement 27 beabstandet. Der Umfeldsensor 16 ist in Fahrtrichtung x betrachtet hinter dem vorderen Querholm 102 unter der Dachhaut 14 angeordnet. Die Reinigungsdüse 24 ist in Blickrichtung des Umfeldsensors 16 betrachtet bugseitig vor diesem angeordnet. Das Strömungsleitelement 27 ist in Blickrichtung des Umfeldsensors 16 betrachtet vor der Reinigungsdüse 24 angeordnet.
4 das Strömungsleitelement 27 mit integrierter Reinigungsdüse 24 in einer ein- und ausfahrbaren Konfiguration an dem Flächenbauteil 12. Der Umfeldsensor 16 ist in Fahrtrichtung x betrachtet hinter dem vorderen Querholm 102 unter der Dachhaut 14 angeordnet. Das Strömungsleitelement 27 mitsamt der Reinigungsdüse 24 ist in Blickrichtung des Umfeldsensors 16 betrachtet bugseitige vor diesem angeordnet.
5 zeigt eine Draufsicht von oben auf den bugseitigen Bereich des Dachmoduls 10. In der Blickrichtung des Umfeldsensors 16 betrachtet ist rechts- und linksseitig bugseitig vor dem Durchsichtsbereich 20 jeweils eine Reinigungsdüse 24 angeordnet. Bugseitig von den Reinigungsdüsen 24 ist in der Blickrichtung des Umfeldsensors 16 betrachtet das Strömungsleitelement 27 angeordnet.
6 zeigt eine Vergleichsansicht zwischen einer Reinigung durch eine Reinigungsdüse 24 unter Verwendung eines Strömungsleitelementes 27 und ohne ein Strömungsleitelement 27 in einer Draufsicht von oben. Der Umfeldsensor 16 ist dabei in einem bugseitigen Bereich des Dachmoduls 10 angeordnet. Ein idealer Fluidkegel 26 der ersten Reinigungsdüse 24 (auf der linken Seite der Figur) ist mit durchgehenden Linien angezeigt. Ein idealer Fluidkegel 26 der zweiten Reinigungsdüse 24' (auf der rechten Seite der Figur) ist ebenfalls mit durchgehenden Linien angezeigt. Diese Fluidkegel 26 entsprechen solchen, wenn der Durchsichtsbereich 20 windfrei, d. h., ohne den Einfluss von Fahrtwind W gereinigt wird. Mit einer eng gestrichelten Linie ist im Vergleich für die erste Reinigungsdüse 24 ein durch den Fahrtwind W gestörter Fluidkegel 26` angezeigt. Wie zu erkennen ist, trifft der gestörte Fluidkegel 26' den Durchsichtsbereich im Verhältnis zu dem idealen Fluidkegel 26 nur noch anteilig, so dass die Reinigungswirkung der ersten Reinigungsdüse 24 infolgedessen abnimmt. Auf der linken Seite der Figur ist hingegen das Strömungsleitelement 27 angeordnet. Durch das Strömungsleitelement 27 wird der Fahrtwind zumindest bereichsweise auf den Durchsichtsbereich 20 fokussiert, so dass der Durchsichtsbereich 20 im Wesentlichen windfrei ist. Als Folge ist ein Fluidkegel 26" (gezeigt als Strich-Punkt-Linie) unter dem Einfluss des Strömungsleitelementes 27 gegenüber seinem Idealzustand derart auf den Durchsichtsbereich 20 gelenkt, dass durch das Strömungsleitelement 27 die Reinigungswirkung an einen windfreien Optimalfall angenähert werden kann. Das Strömungsleitelement 27 kann gemäß 6 auch beweglich ausgeführt sein, um derart beispielsweise je nach Einströmrichtung des Fahrwindes und/oder ggf. eines hinzukommenden Seitenwindes ausgerichtet zu sein. Hierzu kann das Strömungsleitelement 27 beispielsweise mittels einer Haltefeder 42 oder ähnlichem beweglich gegenüber einem Lagerpunkt angeordnet sein. In 6 ist eine derartige Haltefeder 42 stilisiert angedeutet.
Bezugszeichenliste

10: Dachmodul
12: Flächenbauteil
14: Dachhaut
16: Umfeldsensor
18: Sensorgehäuse
20: Durchsichtsbereich
22: optische Achse
23: Sichtfeld
24: Reinigungsdüse
25: Umlenkströmung
26: Fluidkegel
27: Strömungsleitelement
28: Gehäuse der Reinigungsdüse
29: Kanalabschnitt
30: Drehachse
34: Verstellantrieb
36: Deckelteil
38: Antrieb
40: Vorspannfeder
42: Haltefeder
100: Fahrzeugdach
102: Querholm
104: Dachrahmen
106: Längsholm
108: Panoramadach
110: Rahmenstruktur
W: Fahrtwind
x: Fahrzeuglängsrichtung, Fahrtrichtung
y: Fahrzeugbreitenrichtung

Claims

Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs (100) an einem Kraftfahrzeug, mit einem Flächenbauteil (12), das zumindest bereichsweise eine Dachhaut (14) des Fahrzeugdachs (100) bildet, die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls (10) fungiert, mit zumindest einem Umfeldsensor (16), der durch einen Durchsichtsbereich (20) zum Erfassen eines Fahrzeugumfeldes elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, und mit zumindest einer Reinigungsdüse (24), durch die der Durchsichtsbereich (20) reinigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Strömungsleitelement (27) an dem Flächenbauteil (12) angeordnet ist, durch das Fahrtwind W zumindest bereichsweise auf den Durchsichtsbereich (20) fokussierbar ist.
Dachmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Umfeldsensor (16), in Fahrtrichtung x betrachtet, in einem frontseitigen, vorzugsweise mittigen Bereich der Dachhaut (14) angeordnet ist und eine Blickrichtung des Umfeldsensors (16) in die Fahrtrichtung ausgerichtet ist, die zumindest eine Reinigungsdüse (24), in der Blickrichtung des Umfeldsensors (16) betrachtet, bugseitig vor dem Durchsichtsbereich (20) angeordnet ist, und das zumindest eine Strömungsleitelement (27), in der Blickrichtung des Umfeldsensors (16) betrachtet, bugseitig vor der zumindest einen Reinigungsdüse (24) angeordnet ist.
Dachmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Umfeldsensor (16), in einer Fahrtrichtung x betrachtet, in einem heckseitigen, vorzugsweise mittigen Bereich der Dachhaut (14) angeordnet ist und eine Blickrichtung des Umfeldsensors (16) entgegen der Fahrtrichtung ausgerichtet ist, die zumindest eine Reinigungsdüse (24), in der Blickrichtung des Umfeldsensors (16) betrachtet, heckseitig vor dem Durchsichtsbereich (20) angeordnet ist, und das zumindest eine Strömungsleitelement (27), in der Blickrichtung des Umfeldsensors (16) betrachtet, heckseitig hinter dem zumindest einen Umfeldsensor (16) angeordnet ist.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Umfeldsensor (16), in einer Fahrtrichtung x betrachtet, in einem heckseitigen Eckbereich der Dachhaut (14) angeordnet ist und eine Blickrichtung des Umfeldsensors (16) entgegen und quer zu der Fahrtrichtung ausgerichtet ist, die zumindest eine Reinigungsdüse (24), in der Blickrichtung des Umfeldsensors (16) betrachtet, heckseitig vor dem Durchsichtsbereich (20) in dem heckseitigen Eckbereich angeordnet ist, und das zumindest eine Strömungsleitelement (27), in der Fahrtrichtung x betrachtet, an einem Seitenbereich der Dachhaut (14) vor dem zumindest einen Umfeldsensor (16) angeordnet ist.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Umfeldsensor (16), in einer Fahrtrichtung x betrachtet, in einem Seitenbereich der Dachhaut (14) angeordnet ist und eine Blickrichtung des Umfeldsensors (16) quer zu der Fahrtrichtung ausgerichtet ist, die zumindest eine Reinigungsdüse (24), in der Blickrichtung des Umfeldsensors (16) betrachtet, seitlich vor dem Durchsichtsbereich (20) in dem Seitenbereich angeordnet ist, und das zumindest eine Strömungsleitelement (27), in der Fahrtrichtung x betrachtet, an einem Seitenbereich der Dachhaut (14) vor dem zumindest einen Umfeldsensor (16) angeordnet ist.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Strömungsleitelement (27) an der Dachhaut (14) starr gegenüber der Dachhaut (14) angeordnet oder durch die Dachhaut (14) ausgebildet ist.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Strömungsleitelement (27) durch einen Verstellantrieb (34) zwischen einer eingefahrenen Stellung und zumindest einer ausgefahrenen Stellung verstellbar ist.
Dachmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellantrieb (34) durch die zumindest eine Reinigungsdüse (24) aktivierbar ist.
Dachmodul nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellantrieb (34) einen hydraulischen, pneumatischen und/oder mechanischen Antrieb umfasst.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Reinigungsdüse (24) in dem zumindest einen Strömungsleitelement (27) integriert ist.
Dachmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil eines Gehäuses (28) der zumindest einen Reinigungsdüse (24) als das zumindest eine Strömungsleitelement (27) fungiert.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Reinigungsdüse (24) zwischen einer eingefahrenen Stellung und zumindest einer ausgefahrenen Stellung verstellbar ist.
Dachmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Reinigungsdüse (24) außerhalb eines Sichtfeldes (23) des Umfeldsensors (16) angeordnet ist.
Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Umfeldsensor (16) in der Art eines Lidar-Sensors und/oder in der Art eines Radar-Sensors und/oder in der Art eines Kamera-Sensors und/oder in der Art eines Multikamera-Sensors ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug, umfassend ein Dachmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.