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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
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Derartige bekannte Kraftfahrzeuge umfassen beispielsweise ein Fahrzeugdach, das mindestens ein Flächenbauteil aufweist, das zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet, die als eine äußere Dichtfläche fungiert, mindestens ein elektrisches und/oder elektronisches und/oder elektromagnetisches Bauteil, das im Bereich des Fahrzeugdachs angeordnet ist und durch einen Durchsichtsbereich elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, und mindestens eine Reinigungseinrichtung mit einer Reinigungsdüse.
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Ferner sind Dachmodule bekannt, durch die das Fahrzeugdach zumindest bereichsweise gebildet wird. Diese Dachmodule sind als separate Funktionsmodule vorgefertigt und können bei der Montage des Fahrzeuges an das Montageband geliefert werden. 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.
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Ebenfalls 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 weiteren (elektrischen) 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 elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen oder Radarstrahlen, wobei durch eine Signalauswertung ein Datenmodell der Fahrzeugumgebung generiert und für die Fahrzeugsteuerung genutzt werden kann.
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Die Umfeldsensoren zur Überwachung und Erfassung der Fahrzeugumgebung sind zumeist am Fahrzeugdach befestigt, da das Fahrzeugdach in der Regel die höchste Erhebung eines Fahrzeuges 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. Für eine bestmögliche Betriebsweise, Sicherheit und Verfügbarkeit eines autonomen und/oder teilautonomen Fahrmodus ist eine hohe und möglichst stetige Verfügbarkeit der Umfeldsensoren und/oder der sonstigen elektrischen und/oder elektronischen und/oder elektromagnetischen Bauteile von großer Bedeutung.
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Während eines Betriebes der Bauteile, insbesondere der Umfeldsensoren, besteht allerdings 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. Auch kann sich bei hohen Temperaturen ein betreffendes Bauteil stark erwärmen und derart aufgrund von Überhitzung ausfallen. Zur Reinigung des Durchsichtsbereiches ist der Einsatz von Reinigungseinrichtungen bekannt, durch die der Durchsichtsbereich reinigbar ist. Die bekannten Reinigungseinrichtungen sind, ähnlich zu Sprühdüsen einer Scheibenwischanlage, in einem Bereich des Dachmoduls 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. Auch sind Temperiereinrichtungen bekannt, durch die ein betreffendes Bauteil temperiert, insbesondere gekühlt werden kann. Dabei wird beispielsweise ein Luftstrom an dem mindestens einen Bauteil derart vorbeigeführt, dass eine vom Bauteil erzeugte Abwärme zumindest teilweise durch diesen aufgenommen und abgeführt werden kann.
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Die bekannten Reinigungseinrichtungen umfassen im Regelfall mindestens eine Reinigungsdüse, durch die mit einem Reinigungsfluid, zum Beispiel einer Flüssigkeit oder einem Gas (z. B. Druckluft), ein Fluidkegel für die Reinigung des Durchsichtsbereiches erzeugt werden kann. Bei bekannten Reinigungseinrichtungen kann das Reinigungsfluid beispielsweise mit einem Druck von 2 bis 3 bar oder mehr beaufschlagt sein, 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 beispielsweise eine Austrittsgeschwindigkeit von 36 km/h (entspricht 10 m/s) erreichen. Ein Nachteil ist, dass die im Stand der Technik zum Einsatz kommenden, zusätzlichen Komponenten, wie z. B. ein Kompressor und ein Drucklufttank, zu einer Gewichtszunahme des Gesamtfahrzeuges führen. Zudem benötigen diese Komponenten zusätzlichen Bauraum, insbesondere im Dachbereich und/oder im sonstigen Kraftfahrzeug, was im Automobilbereich ebenfalls nachteilig ist. Auch die bekannten Temperiereinrichtungen benötigen eine Vielzahl von Komponenten, wie beispielsweise Kühllüfter etc. Auch hierfür ist Bauraum notwendig. Zudem führen die Komponenten zu einer Gewichtzunahme für das Gesamtfahrzeug, die es zu vermeiden gilt.
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Aufgrund der vorstehend genannten Nachteile besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Nachteile des vorbekannten Standes der Technik vermeidet und bei dem insbesondere Gewichts- und/oder Bauraumeinsparungen ermöglicht sind.
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Diese Aufgabe ist durch ein Kraftfahrzeug nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In den Rahmen der Erfindung fallen zudem sämtliche Kombinationen aus mindestens zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Hierbei versteht es sich insbesondere, dass sprachübliche Umformungen und/oder ein sinngemäßes Ersetzen von jeweiligen Begrifflichkeiten im Rahmen der üblichen sprachlichen Praxis, insbesondere das Verwenden von durch die allgemein anerkannte Sprachliteratur gestützten Synonymen, von dem vorliegenden Offenbarungsgehalt umfasst sind, ohne in ihrer jeweiligen Ausformulierung explizit erwähnt zu werden.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst ein Fahrzeugdach, das mindestens ein Flächenbauteil aufweist, das zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet, die als eine äußere Dichtfläche fungiert, mindestens ein elektrisches und/oder elektronisches und/oder elektromagnetisches Bauteil, das im Bereich des Fahrzeugdachs angeordnet ist und durch einen Durchsichtsbereich elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, und mindestens eine Reinigungseinrichtung mit einer Reinigungsdüse und/oder eine Temperiereinrichtung zum Temperieren des mindestens einen Bauteils. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein Luftfederungssystem zur Federung und/oder Niveauregulierung des Kraftfahrzeuges umfasst, das mit der Reinigungseinrichtung zumindest pneumatisch gekoppelt ist. Die Reinigungseinrichtung ist derart dazu ausgebildet, den Durchsichtsbereich durch Druckluft, die durch das Luftfederungssystem bereitgestellt ist, zu reinigen. Alternativ oder ergänzend ist das Luftfederungssystem mit der Temperiereinrichtung pneumatisch gekoppelt, die derart dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Bauteil durch Druckluft, die durch das Luftfederungssystem bereitgestellt ist, zu temperieren, insbesondere zu kühlen.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik kann durch die erfindungsgemäße Lösung auf die zusätzlichen Komponenten, die ansonsten für eine Druckluftreinigung im Fahrzeug zu integrieren sind, verzichtet werden. Alternativ oder ergänzend kann eine Temperierung des mindestens einen Bauteils durch die Nutzung der Druckluft des Luftfederungssystems verbessert werden. Hierdurch kann zum einen Bauraum, zum anderen Gewicht eingespart werden. Ferner verringert sich der notwendige Integrations- bzw. Montageaufwand. Insbesondere können aufgrund der synergetischen Nutzung der durch das Luftfederungssystem bereitgestellten Druckluft jedoch die ansonsten notwendigen Druckluftkomponenten eines Reinigungssystems entfallen, wodurch Herstellungskosten eingespart werden können. Besondere Auswirkungen auf den Bauraum und das Gewicht werden dadurch erreicht, dass auf einen weiteren Kompressor und/oder Druckluftspeicher verzichtet werden kann. Ebenfalls sind gegenüber dem Stand der Technik weniger Druckluftleitungen zu verbauen, was den Montageaufwand reduziert. Besonders bevorzugt kann die Reinigungseinrichtung nämlich über mindestens eine Zuleitung mit dem Luftfederungssystem verbunden sein. Diese Zuleitung kann beispielsweise als ein Bypass ausgebildet sein. Mit anderen Worten ist es gemäß der Erfindung vorgesehen, das im Fahrzeug bereits anderweitig vorhandene, integrierte Luftfederungs- und/oder Fahrzeugniveauregelungssystem synergetisch dazu zu nutzen, den für die Reinigungseinrichtung benötigten Luftdruck, insbesondere als Luftmassenstrom, zur Verfügung zu stellen. Durch den Druckluftstrom kann der Durchsichtsbereich dann effektiv gereinigt werden, ohne dass hierzu zusätzliche Komponenten im Fahrzeug integriert werden müssen. Ebenfalls ist es erfindungsgemäß möglich, durch die pneumatische Kopplung zwischen dem Luftfederungssystem und der Reinigungseinrichtung vorzugsweise stets eine vorbestimmte Menge an Druckluft vorzuhalten, um diese stets für Reinigungszwecke des Durchsichtsbereiches einsetzen zu können. Hierdurch werden vorzugsweise technische Großkomponenten, wie Kompressor und/oder Luftdrucktank und/oder -reservoir, für beide Anwendungen, d. h. für das Federn und/oder Niveauregulieren des Kraftfahrzeuges und für das Reinigen des Durchsichtsbereiches genutzt. Besonders bevorzugt ist ein Kompressor des Luftfederungssystems dazu ausgebildet bzw. dimensioniert, einen vorbestimmt hohen Luftdruck und/oder Luftmassenstrom zu erzeugen, so dass dieser beide Anwendungen vorzugsweise zeitgleich ermöglicht. Besonders bevorzugt kann auch ein Druckluftreservoir als Pufferspeicher eingesetzt sein. Die Erfindung ermöglicht also vorzugsweise die gemeinsame und/oder koordinierte Nutzung bereits im Fahrzeug vorhandener Komponenten des Luftfederungssystems für die Druckluftreinigung und/oder die druckluftbasierte Temperierung des mindestens einen Bauteils. Die durch das Luftfederungssystem bereitgestellte Druckluft bzw. der bereitgestellte Druckluftstrom kann vorzugsweise alternativ oder ergänzend (d. h. „und/oder“) dazu verwendet werden, eine von dem mindestens einen Bauteil erzeugte Abwärme abzuführen, um das mindestens eine Bauteil zu kühlen. Hierzu kann der Druckluftstrom vorzugsweise durch einen Kühlkanal strömen, der mit dem mindestens einen Bauteil, beispielsweise durch einen Wärmetauscher und/oder eine Heatpipe und/oder über ein Wärmeübertragungselement, in wärmeleitender Verbindung steht. Auch kann der Druckluftstrom an einem oder mehreren Kühlkörpern vorbeiströmen, um dabei die Abwärme des Bauteils aufzunehmen.
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Unter „mindestens ein/eine“ wird vorliegend verstanden, dass das Kraftfahrzeug eine oder mehrere der betreffenden Komponente umfassen kann. Die Formulierung „mindestens ein Bauteil“ wird äquivalent zu „mindestens ein elektrisches und/oder elektronisches und/oder elektromagnetisches Bauteil“ verwendet. Unter der Formulierung „im Bereich des Fahrzeugdachs“ wird vorliegend versanden, dass das mindestens eine Bauteil an dem und/oder auf dem Fahrzeugdach angeordnet sein kann. Auch kann das mindestens eine Bauteil unterhalb des Fahrzeugdachs angeordnet und von diesem übergriffen sein. Auch kann das mindestens eine Bauteil in dem Fahrzeugdach umfasst sein. Der Durchsichtsbereich kann beispielsweise in einem Abschnitt des mindestens einen Flächenbauteils ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann der Durchsichtsbereich auch in einem Gehäuse des mindestens einen Bauteils vorgesehen sein, durch das das Bauteil an dem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Das mindestens eine Bauteil kann vorzugsweise auch beweglich, beispielsweise ein- und/oder ausfahrbar, an dem Fahrzeugdach angeordnet sein. Ein Sichtfeld bzw. der Sende- und/oder Empfangsbereich des mindestens einen Bauteils erstreckt sich vorzugsweise kegelförmig, insbesondere mit einem sensorspezifischen Kegelöffnungswinkel, symmetrisch um die optische Achse des mindestens einen Bauteils herum.
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Grundsätzlich kann das mindestens eine Bauteil einen Umfeldsensor, 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 1550 nm. Der Werkstoff des Durchsichtsbereiches ist vorzugsweise für den von dem mindestens einen Bauteil genutzten Wellenlängenbereich transparent und materialseitig daher in Abhängigkeit von den genutzten Wellenlänge(n) ausgewählt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind/ist die Reinigungseinrichtung, insbesondere die Reinigungsdüse, und/oder die Temperiereinrichtung durch mindestens eine pneumatische Zuleitung mit dem Luftfederungssystem gekoppelt. Besonders bevorzugt dient die mindestens eine Zuleitung gleichzeitig als Kühlkanal der Temperiereinrichtung und wird vorzugsweise derart an dem mindestens einen Bauteil vorbeigeführt, dass sie mit diesem in wärmeübertragendem Kontakt ist, um derart eine Wärmeübertragung bzw. Wärmeabfuhr zu ermöglichen. Besonders bevorzugt umfasst die mindestens eine Zuleitung im Bereich des mindestens einen Bauteils einen wärmeleitenden Werkstoff, insbesondere ein Metall. Besonders bevorzugt ist das Luftfederungssystem über die Zuleitung mit der Reinigungseinrichtung und der Temperiereinrichtung verbunden, so dass nur eine einzige Zuleitung notwendig ist, um beide Anwendungsfälle abzudecken. Wie die mindestens eine Zuleitung innerhalb des Kraftfahrzeuges verlegt ist, ist grundsätzlich beliebig. Besonders bevorzugt erscheint ein Verlegen der Zuleitung in den Karosserieholmen oder durch die Karosserieholme. Hierdurch ist eine einfache Führung der Zuleitung bis zum Fahrzeugdach möglich. Die Zuleitung kann auch als Bypass ausgebildet sein. Die Kühlung des mindestens einen Bauteils kann vorzugsweise über einen Bypass zu der Zuleitung erfolgen, so dass die Reinigungseinrichtung und die Temperiereinrichtung parallel zueinander, jedoch auch getrennt voneinander verwendet werden können. Eine Regelung bzw. Steuerung, ob ein durch das Luftfederungssystem bereitgestellter Druckluftstrom für die Reinigungseinrichtung und/oder die Temperiereinrichtung verwendet wird, erfolgt vorzugsweise über mindestens ein insbesondere elektrisch ansteuerbares Regelventil.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Luftfederungssystem in einem Heckraum und/oder einem Bodenraum und/oder einem Motorraum des Kraftfahrzeuges angeordnet, insbesondere beabstandet von der mindestens einen Reinigungseinrichtung und/oder der mindestens einen Temperiereinrichtung angeordnet. Das Luftfederungssystem ist beispielsweise im Bereich der Fahrzeugreifen vorgesehen. Ein Kompressor des Luftfederungssystems kann beispielsweise an einem Fahrzeugboden oder in einem bodenseitigen Heckbereich des Kraftfahrzeuges vorgesehen sein. Insbesondere sind jedoch die Komponenten des Luftfederungssystems nicht im Dachbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet, da in diesem Bereich nur sehr wenig Bauraum verfügbar ist und zum anderen die Anwendung des Luftfederungssystems unmittelbar im Bereich der Fahrzeugreifen bzw. des Fahrwerks des Fahrzeuges benötigt ist. Die Komponenten des Luftfederungssystems sind also vorzugsweise beabstandet von dem Fahrzeugdach angeordnet und mit der mindestens einen Reinigungseinrichtung und/oder der mindestens einen Temperiereinrichtung lediglich über die mindestens eine Zuleitung verbunden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kraftfahrzeug eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Druckluftausstoß aus der mindestens einen Reinigungsdüse derart zu steuern, dass dieser gepulst und/oder getaktet und/oder gerichtet und/oder intervallweise und/oder unterbrechungsfrei erfolgt. Die Steuereinrichtung kann alternativ oder ergänzend auch dazu ausgebildet sein, eine Luftmenge der von dem Luftfederungssystem bereitgestellten Druckluft zu steuern und/oder zu regeln, die beispielsweise an dem mindestens einen Bauteil vorbeigeleitet wird, um dieses zu kühlen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Luftfederungssystem mindestens eine pneumatische Federeinrichtung und/oder eine Luftfederungssteuereinrichtung und/oder mindestens einen Kompressor und/oder mindestens einen Drucklufttank und/oder Druckluftspeicher und/oder mindestens einen Ventilblock, insbesondere einen Solenoid-Ventilblock, und/oder einen Druckluftsensor und/oder ein Altimeter. Auch weitere technische und/oder pneumatische Komponenten sind vorstellbar, durch die eine umfassende Funktionsweise des Luftfederungssystems ermöglicht wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Luftfederungssteuereinrichtung dazu ausgebildet, die pneumatische Federeinrichtung zu steuern, um das Kraftfahrzeug, insbesondere ein Fahrwerk, pneumatisch zu federn und/oder ein Niveau und/oder eine Lage des Kraftfahrzeuges gegenüber einem Umgebungsboden zu regulieren. Hierbei kommt im Fahrzeugbau vorzugsweise eine vorwählbare und/oder elektronische Luftfederung zum Einsatz. Diese kann vorzugsweise eine automatisch einstellbare Vorspannung ermöglichen. Dadurch kann vorzugsweise eine Höhe des Fahrzeugkörpers eingestellt bzw. unabhängig von der Zuladung gehalten werden (Niveauregulierung). Zu beachten ist, dass die Federung bei großer Last bzw. Zuladung vorzugsweise härter wird. Bei Bussen ist es beispielsweise üblich, den Fahrzeugkörper für erleichtertes Ein- und Aussteigen durch Entleeren der Federbälge auf der Seite der Türen zeitweise abzusenken (Kneeling). Der Fahrzeugkörper stützt sich dann beispielsweise auf mechanische Notlauffedern, die für den Fall, dass der Luftdruck ausfällt, bevorzugt vorgesehen sind. Besonders bevorzugt umfasst die Luftfederungssteuereinrichtung die Steuereinrichtung. Hierdurch kann eine Steuerung vorgesehen sein, die synergetisch die Ansteuerung des Kompressors und/oder der Ventile der Luftfederung und/oder der Ventile der Reinigungseinrichtung und/oder der Temperiereinrichtung übernimmt. Hierdurch kann auf einen redundanten Einsatz mehrerer Steuerungen verzichtet werden. Insgesamt wird das Kraftfahrzeug dadurch technisch schlanker ausgeführt. Die Funktionen der Steuereinrichtung können beispielsweise durch ein Softwareupdate der Luftfederungssteuereinrichtung in diese integriert werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass die Steuerungseinrichtung und/oder die Luftfederungssteuereinrichtung aus mehreren Bestandteilen bzw. Teilsteuerungen besteht, die vorzugsweise miteinander kommunizieren und/oder aufeinander abgestimmt die verschiedenen Funktionsweisen (Luftfederung und/oder Reinigung und/oder Temperierung) steuern. Dadurch kann eine optimale Nutzung des Kompressors und/oder des Druckluftspeichers bzw. -tanks bzw. -reservoirs ermöglicht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Ventilblock des Luftfederungssystems derart insbesondere um weitere Arbeitsanschlüsse erweitert, dass die mindestens eine Reinigungsdüse pneumatisch mit diesem vorzugsweise unmittelbar, d. h. ohne eine Zwischenschaltung weiterer Bauteile, verbunden ist. Diese Ausführungsform ist montageseitig von Vorteil, da keine weiteren Ventile verbaut werden müssen. Vielmehr kann ein vorzugsweise um mindestens einen weiteren Arbeitsanschluss erweiterter Ventilblock des Luftfederungssystems direkt mit der Reinigungseinrichtung und/oder der Temperiereinrichtung verbunden werden. Die Ansteuerung der Reinigungseinrichtung zur Reinigung des Durchsichtsbereiches und/oder der Temperiereinrichtung zur Kühlung des mindestens einen Bauteils kann dann über die Ansteuerung des Ventilblocks erfolgen. Die Luftfederungssteuereinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, den Ventilblock anzusteuern, so dass hierdurch auch die Funktionalitäten der Reinigungseinrichtung und/oder der Temperiereinrichtung durch die Luftfederungssteuereinrichtung steuerbar sind. Bei dieser Ausgestaltung kann vorzugsweise auf die zusätzliche Steuereinrichtung verzichtet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Reinigungseinrichtung, insbesondere der mindestens einen Reinigungsdüse ein Ansteuerventil pneumatisch zugeordnet, das dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Reinigungsdüse insbesondere individuell anzusteuern. Alternativ oder ergänzend, d. h. und/oder, ist der Temperiereinrichtung ein Ansteuerventil pneumatisch zugeordnet, das dazu ausgebildet ist, einen Druckluftvolumenstrom der Temperiereinrichtung insbesondere individuell zu regeln bzw. zu steuern. Obgleich in dieser Ausgestaltung mehrere Ansteuerventile benötigt sind, kann dies vorteilhaft sein, wenn beispielsweise ein hoher Individualisierungsgrad zwischen den verschiedenen Komponenten Luftfederungssystem, Reinigungseinrichtung und/oder Temperiereinrichtung gewünscht ist. So ist es beispielsweise möglich, durch ein jeweiliges Ansteuerventil nur eine einzelne Reinigungsdüse anzusteuern, da beispielsweise nur ein Teilbereich des Durchsichtsbereiches verschmutzt ist. Auch ist es möglich, beispielsweise einen Bypass zu öffnen, durch den Druckluft zur Temperierung des mindestens einen Bauteils abgezweigt wird, ohne dass hierzu die weiteren Komponenten in Betrieb genommen werden müssen. Es kann auch bevorzugt sein, einem oder mehreren Ansteuerventilen eine Drossel vor- oder nachzuschalten, um derart beispielsweise ein anderes Druckniveau in einem betreffenden pneumatischen Pfad zu ermöglichen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die Reinigungseinrichtung auf einem anderen Druckniveau zu betreiben als das Luftfederungssystem und/oder die Temperiereinrichtung. Insbesondere für die Temperiereinrichtung kann eine derartige Drossel von Vorteil sein, wenn beispielsweise eine Kühlung mit einer im Vergleich zu dem Luftfederungssystem dekomprimierten Druckluft erfolgen soll. Die Ansteuerventile umfassen vorzugsweise mehrere Arbeitsanschlüsse, so dass beispielsweise nachträglich noch ein weiterer Druckluftverbraucher, beispielsweise eine weitere Reinigungsdüse, angeschlossen werden kann. Hierdurch wird ein Retrofit vereinfacht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kraftfahrzeug ein zusätzliches Druckluftreservoir bzw. einen zusätzlichen Drucklufttank bzw. -speicher, das/der insbesondere druckluftanschlussseitig mit dem Luftfederungssystem, insbesondere mit dessen Kompressor oder dessen Druckluftspeicher, pneumatisch gekoppelt ist und das/der insbesondere arbeitsanschlussseitig mit der mindestens einen Reinigungseinrichtung, insbesondere der Reinigungsdüse, und/oder der Temperiereinrichtung pneumatisch gekoppelt ist. Ein derartiger zusätzlicher Tank kann beispielsweise für eine Bereitstellung einer unterbrechungsfreien Versorgung vorteilhaft sein. Ebenfalls können durch ein derartiges Druckluftreservoir unterschiedliche Druckniveaus bereitgestellt sein. Hierzu kann eingangsseitig am Reservoir beispielsweise eine Drossel vorgesehen sein, durch die der vom Kompressor bereitgestellte Druck auf ein vorbestimmtes Druckniveau entspannt wird. Zudem kann eine vorbestimmte Druckluftmenge insbesondere für die Reinigungseinrichtung und/oder die Temperiereinrichtung bereitgestellt werden, ohne dass hierdurch eine Funktion der Luftfederung beeinträchtigt wäre. Besonders bevorzugt sind in dieser Ausführungsform weitere Ansteuerventile vorgesehen, durch die eine Ansteuerung und/oder eine Druckreduzierung und/oder eine Volumenstromregelung zwischen dem Kompressor und dem zusätzlichen Druckluftreservoir ermöglicht ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Temperiereinrichtung mindestens einen Kühlkanal, durch den die von dem Luftfederungssystem bereitgestellte Druckluft strömt, um derart das mindestens eine Bauteil zu kühlen. Der Kühlkanal kann vorzugsweise durch die mindestens eine Zuleitung bereitgestellt sein. Auch ein Vorsehen weiterer Komponenten zur Wärmeabfuhr von dem mindestens einen Bauteil, insbesondere Wärmeleitrohre, Wärmetauscher, Wärmeleitelemente und/oder Kühlkörper, ist denkbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das mindestens eine elektrische und/oder elektronische und/oder elektromagnetische Bauteil eine Antenne und/oder einen Messsensor und/oder eine Kommunikationseinrichtung und/oder eine Beleuchtungseinrichtung. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das mindestens eine elektrische und/oder elektronische und/oder elektromagnetische Bauteil einen Umfeldsensor, insbesondere einen Lidar-Sensor und/oder einen Radar-Sensor und/oder einen Kamera-Sensor und/oder einen Multikamera-Sensor und/oder einen Ultraschallsensor. Es versteht sich, dass das Bauteil auch jeweils mehrere der zuvor genannten Komponenten umfassen kann. Bei der Antenne kann es sich um eine elektrische oder magnetische Antenne handeln. Bei dem Messsensor kann es sich beispielhaft um einen Temperatursensor, einen Feuchtigkeitssensor, einen GPS-Sensor, einen Beschleunigungssensor und/oder um einen vergleichbaren Messsensor handeln. Bei der Kommunikationseinrichtung kann es sich um eine WLAN-Schnittstelle, um eine LTE-Schnittstelle oder um eine sonstige Nah-, Mittel- oder Langstrecken-Kommunikationsschnittstelle handeln. Durch die Kommunikationseinrichtung ist das Kraftfahrzeug dazu ausgebildet, mit einer Fahrzeugumgebung zu kommunizieren und insbesondere Daten zu senden und/oder zu empfangen. Die Beleuchtungseinrichtung kann ein oder mehrere Leuchtmittel umfassen. Die Leuchtmittel sind insbesondere dazu ausgebildet, einen (teil-)autonomen Fahrbetrieb und/oder verschiedene Fahrbetriebssituationen des Kraftfahrzeuges anzuzeigen. Grundsätzlich kann der Umfeldsensor nach der Erfindung in vielfältiger Weise ausgebildet sein und einen Lidar-Sensor, einen Radar-Sensor, einen optischen Sensor, wie eine Kamera oder eine Multikamera, einen Ultraschallsensor und/oder dergleichen umfassen. Lidar-Sensoren arbeiten beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 905 nm oder auch von etwa 1550 nm. Ein Werkstoff in einem Durchsichtsbereich des Umfeldsensors ist vorzugsweise für einen von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent und materialseitig in Abhängigkeit von der/den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlänge(n) ausgewählt. Es versteht sich, dass lediglich eine Signalerfassungseinheit, beispielsweise ein optischer Sensor und/oder ein Fotochip, an der Fahrzeugkarosserie angeordnet sein kann. Hiervon getrennt kann in einem anderen Bereich des Kraftfahrzeuges beispielsweise eine Auswerteelektronik, insbesondere bezeichnet als Kamerakontrolleinheit (Camera Control Unit (CCU)), angeordnet sein, die dazu eingerichtet ist, die durch den optischen Sensor erfassten Signale auszuwerten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrzeugdach als ein Dachmodul, insbesondere als ein Dachsensormodul (Roof Sensor Modul (RSM)) ausgebildet, das als Baueinheit an einem Fahrzeugkarosserierahmen des Kraftfahrzeuges anordenbar ist. Das Dachmodul kann also 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 (RSM) bereitgestellt sein, in der die Umfeldsensoren vorgesehen sind, um als zulieferbare Baueinheit an einem Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie angeordnet zu werden.
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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.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeuges mit einem Fahrzeugdach und einer Reinigungseinrichtung;
- 2 eine erste exemplarische Darstellung einer Kopplung zwischen einem Luftfederungssystem und einer Reinigungseinrichtung;
- 3 eine zweite exemplarische Darstellung einer Kopplung zwischen einem Luftfederungssystem und einer Reinigungseinrichtung;
- 4 eine dritte exemplarische Darstellung einer Kopplung zwischen einem Luftfederungssystem und einer Reinigungseinrichtung; und
- 5 eine vierte exemplarische Darstellung einer Kopplung zwischen einem Luftfederungssystem und einer Reinigungseinrichtung.
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In 1 ist ein Fahrzeugdach 100 eines Kraftfahrzeuges 1000 (nicht komplett gezeigt) dargestellt. Das Fahrzeugdach 100 ist als ein Dachmodul 10 ausgebildet. Das Dachmodul 10 ist vorzugsweise als Baueinheit an einem Dachrahmen 104 des Fahrzeuges 1000 angeordnet. Das Dachmodul 10 ist auf mindestens zwei Querholme 102 sowie mindestens 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.
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Das Dachmodul 10 umfasst ein Flächenbauteil 12 zur Bildung einer Dachhaut 14 des Fahrzeugdachs 100. In einem frontseitigen Bereich des Fahrzeugdachs 100 bzw. des Dachmoduls 10 (betrachtet in einer Fahrzeuglängsrichtung x, die einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges entspricht) ist symmetrisch zu der Fahrzeuglängsachse ein elektrisches und/oder elektronisches und/oder elektromagnetisches Bauteil 16 angeordnet. Das Bauteil 16 ist unmittelbar hinter dem vorderen Querholm 102, der einen dachseitigen Windlauf in einem Anschluss an eine nicht näher gezeigte Windschutzscheibe des Fahrzeuges 1000 definiert, angeordnet. Das mindestens eine Bauteil 16 umfasst einen Umfeldsensor 18, der ein- und ausfahrbar oder starr an dem Flächenbauteil 12 angeordnet sein kann. Der Umfeldsensor 18 ist vorliegend derart im Dachbereich des Kraftfahrzeuges 1000 angeordnet, dass er von dem Flächenbauteil 12 übergriffen ist. Der Umfeldsensor 18 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.
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In dem Flächenbauteil 12 ist im Bereich des Umfeldsensors 18 ein Durchsichtsbereich 20, der beispielsweise aus einem vorzugsweise bruchsicheren Kunststoff, Glas oder sonstigen (teil-)transparenten Material hergestellt sein kann, vorgesehen. Der Umfeldsensor 18 ist entlang einer optischen Achse 22 ausgerichtet, die im Falle von 1 parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet ist. Um die optische Achse 22 herum erstreckt sich kegelförmig ein Sichtfeld des Umfeldsensors 18, in dem er durch den Durchsichtsbereich 20 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 12 an, so dass eine flächenbündige Kontur entsteht.
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Ferner umfasst das Kraftfahrzeug 1000 mindestens eine Reinigungseinrichtung 23 mit mindestens einer Reinigungsdüse 24. Durch die Reinigungseinrichtung 23, insbesondere die Reinigungsdüse 24, ist der Durchsichtsbereich 20 mittels Druckluft reinigbar. Zur Kühlung des mindestens einen Bauteils 16, insbesondere des Umfeldsensors 18, umfasst das Kraftfahrzeug 1000 ferner eine nicht näher gezeigte Temperiereinrichtung 25, die dazu eingerichtet ist, eine von dem mindestens einen Bauteil 16 generierte Abwärme abzuführen, um dieses zu kühlen. Die Temperiereinrichtung 25 wird vorliegend mittels Druckluft betrieben, so dass keine Erzeugung eines erzwungenen Luftstromes mittels eines Ventilators notwendig ist.
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Es sei darauf verwiesen, dass in den 2 bis 5 sämtliche pneumatische Verbindungen in einer dickeren Strichstärke eingezeichnet sind als die schematisch eingezeichneten elektrischen Kommunikationsverbindungen.
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Erfindungsgemäß umfasst das Kraftfahrzeug 1000 ein Luftfederungssystem 110 zur Federung und/oder Niveauregulierung des Kraftfahrzeuges 1000, das mit der Reinigungseinrichtung 23 pneumatisch gekoppelt ist. Das Luftfederungssystem 110 ist vorliegend in einem Motorraum des Kraftfahrzeuges 1000 angeordnet. Die Reinigungseinrichtung 23 ist derart dazu ausgebildet ist, den Durchsichtsbereich 20 durch Druckluft, die durch einen Kompressor 112 des Luftfederungssystems 110 bereitgestellt ist, zu reinigen. In Ergänzung ist das Luftfederungssystem 110 mit der Temperiereinrichtung 25 pneumatisch gekoppelt. Die Temperiereinrichtung 25 ist derart dazu ausgebildet, das mindestens eine Bauteil 16 durch Druckluft, die durch den Kompressor 112 des Luftfederungssystems 110 bereitgestellt ist, zu temperieren, insbesondere zu kühlen. Eine Zuleitung 114 verbindet das Luftfederungssystem 110 pneumatisch mit der Reinigungseinrichtung 23, insbesondere mit der Reinigungsdüse 24. Vorliegend ist die Temperiereinrichtung 25 über einen Bypass 116, der von der Zuleitung 114 abzweigt, mittelbar mit dem Luftfederungssystem 110 pneumatisch verbunden (siehe 2). Die wärmeübertragende Verbindung zwischen dem Bauteil 16 und der Temperiereinrichtung 25 erfolgt vorliegend beispielhaft über ein Wärmeleitrohr 26.
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In einer Alternative ist die Temperiereinrichtung 25 nicht über einen gesonderten Anschluss mit dem Luftfederungssystem 110 verbunden, sondern eine Zuleitung 114, die das Luftfederungssystem 110 mit der Reinigungseinrichtung 23, insbesondere der Reinigungsdüse 24 pneumatisch verbindet, ist derart an dem mindestens einen Bauteil 16 entlanggeführt, dass eine Übertragung der Abwärme des Bauteils 16 auf den durch die Zuleitung 114 fließenden Druckluftstrom ermöglicht ist.
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Das Luftfederungssystem 110 umfasst vorliegend mindestens eine pneumatische Federeinrichtung 118, eine Luftfederungssteuereinrichtung 120, einen Drucklufttank 122 und/oder mindestens einen Ventilblock 124, insbesondere einen Solenoid-Ventilblock, mindestens einen Druckluftsensor 126 und mindestens ein Altimeter 128. Ferner ist das Luftfederungssystem 110 mit einem Airbag-System 130 gekoppelt, so dass auch eine für die Funktion des Airbags notwenige Druckluft durch das Luftfederungssystem 110 bereitgestellt ist. Gemäß 2 ist die Reinigungseinrichtung 23 durch die Zuleitung 114 unmittelbar mit dem Ventilblock 124 verbunden. Hierzu ist der Ventilblock 124 um mindestens einen Arbeitsanschluss erweitert. Über einen weiteren Arbeitsanschluss ist der Ventilblock 124 mit der pneumatischen Federeinrichtung 118 pneumatisch verbunden. Über einen weiteren Arbeitsanschluss ist der Ventilblock 124 mit dem Airbag-System 130 pneumatisch verbunden. An einem Drucklufteingang ist der Ventilblock 124 mit dem Drucklufttank 122 pneumatisch verbunden. Der Drucklufttank 122 ist mit dem Kompressor 112 pneumatisch verbunden. Die Luftfederungssteuereinrichtung 120 erhält eine Vielzahl von Eingangssignalen 132, die beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Information über ein Bremsen des Fahrzeuges, eine Information über ein Öffnen und/oder Schließen von Fahrzeugtüren und/oder weitere Informationen umfassen können. Ferner kann das Luftfederungssystem 110 über ein Bedienpanel 134 verfügen.
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Die Luftfederungssteuereinrichtung 120 ist dazu ausgebildet, die pneumatische Federeinrichtung 118 zu steuern, um das Kraftfahrzeug 1000 pneumatisch zu federn und/oder ein Niveau und/oder eine Lage des Kraftfahrzeuges 1000 gegenüber einem Umgebungsboden zu regulieren. Das Kraftfahrzeug 1000 umfasst vorliegend eine Steuereinrichtung 28, die dazu ausgebildet ist, einen Druckluftausstoß aus der mindestens einen Reinigungsdüse 24 derart zu steuern, dass dieser gepulst und/oder getaktet und/oder gerichtet und/oder intervallweise und/oder unterbrechungsfrei erfolgt. Ferner kann die Steuereinrichtung 28 beispielsweise eine Druckluftzufuhr zu dem Bypass 116 steuern. Vorliegend ist die Steuereinrichtung 28 in der Luftfederungssteuereinrichtung 120 umfasst, so dass nur eine einzige Steuerung vorgesehen ist.
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Wie in 3 dargestellt, kann die mindestens eine Zuleitung 114 auch mit dem Drucklufttank 122 pneumatisch verbunden sein. Hierbei ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Drucklufttank 122 und der mindestens einen Reinigungseinrichtung 23, insbesondere der mindestens einen Reinigungsdüse 24, ein Ansteuerventil 30 angeordnet ist. Das Ansteuerventil 30 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, von der Steuereinrichtung 28 und/oder Luftfederungssteuereinrichtung 120 mindestens ein Steuersignal zu empfangen, insbesondere angesteuert zu werden. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, einen Druckluftdurchfluss durch die Zuleitung 114 zu steuern bzw. zu regeln, insbesondere die Zuleitung 114 zu öffnen und/oder zu schließen. Gemäß 2 ist ein gemeinsames Ansteuerventil 30 für beide Reinigungsdüsen 24 vorgesehen. In Abwandlung hierzu ist es auch möglich, dass jeder Reinigungsdüse 24 ein eigenes Ansteuerventil 30 zugeordnet ist (siehe 4).
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Kraftfahrzeug 1000 ein zusätzliches Druckluftreservoir 136, das insbesondere druckluftanschlussseitig mit dem Kompressor 112 pneumatisch gekoppelt ist und das arbeitsanschlussseitig mit der mindestens einen Reinigungseinrichtung 23, insbesondere der Reinigungsdüse 24, pneumatisch gekoppelt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dachmodul
- 12
- Flächenbauteil
- 14
- Dachhaut
- 16
- elektrisches und/oder elektronisches und/oder elektromagnetisches Bauteil
- 18
- Umfeldsensor
- 20
- Durchsichtsbereich
- 22
- optische Achse
- 23
- Reinigungseinrichtung
- 24
- Reinigungsdüse
- 25
- Temperiereinrichtung
- 26
- Wärmeleitrohr
- 28
- Steuereinrichtung
- 30
- Ansteuerventil
- 100
- Fahrzeugdach
- 102
- Querholm
- 104
- Dachrahmen
- 106
- Längsholm
- 108
- Panoramadach
- 110
- Luftfederungssystem
- 112
- Kompressor
- 114
- Zuleitung
- 116
- Bypass zur Temperierungseinrichtung
- 118
- Federeinrichtung
- 120
- Luftfederungssteuereinrichtung
- 122
- Drucklufttank
- 124
- Ventilblock
- 126
- Druckluftsensor
- 128
- Altimeter
- 130
- Airbag-System
- 132
- Eingangssignale
- 134
- Bedienpanel
- 136
- zusätzliches Druckluftreservoir
- 1000
- Kraftfahrzeug
- x
- Fahrzeuglängsrichtung, Fahrtrichtung
- y
- Fahrzeugbreitenrichtung
