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Die Erfindung betrifft ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße Dachmodule finden im Fahrzeugbau umfassend Verwendung, da diese Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt und bei der Montage des Fahrzeuges 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.
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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 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 Modules (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 bisher zumeist als Aufsatz des betreffenden Fahrzeugdachs ausgebildet. Dies führt zu einem optischen Erscheinungsbild, das in der Regel nicht den Kundenanforderungen entspricht. Zudem besteht das Risiko, dass ein Durchsichtsbereich, durch den der Umfeldsensor das Fahrzeugumfeld erfasst, aufgrund von Umwelt- und Wettereinflüssen verschmutzt bzw. für den Umfeldsensor undurchsichtig oder gar (z. B. durch Hagelschlag) beschädigt wird.
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Aus diesem Grund ist es wünschenswert, eine Ein- und Ausfahrbarkeit des Umfeldsensors zu gewährleisten, um bspw. ästhetischen Aspekten gerecht zu werden und den Umfeldsensor zusätzlich in einem nicht aktiven Zustand vor Umgebungseinflüssen zu schützen. Aufgrund unterschiedlichster Fahrzeugtypen und Designanforderungen besteht die Problematik, dass ein zur Verfügung stehender Bauraum für die zugehörige Verfahrmechanik aufgrund der restlichen an das Dachmodul gestellten Anforderungen (z. B. Vorsehen eines Schiebe- oder Panoramadachs) nur gering ist und sich zumeist auf einen äußeren Randbereich des Dachmoduls beschränkt. Daher ist es wünschenswert, je nach Bauraumanforderung eine geeignete, platzsparende Verfahrmechanik bereitzustellen. Außerdem kommt es bei bekannten Verfahrmechaniken über die Lebenszeit oftmals zu Abnutzungserscheinungen, die eine Schwergängigkeit hervorrufen können. Deshalb soll die bereitgestellte Verfahrmechanik darüber hinaus hinsichtlich ihres Abnutzungsverhaltens optimiert sein.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Dachmodul vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Anforderungen erfüllt.
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Diese Aufgabe ist durch ein Dachmodul 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 sämtliche Kombinationen aus mindestens zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Es versteht sich, dass die zu dem Dachmodul gemachten Ausführungen sich in äquivalenter Weise auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug beziehen, ohne für dieses redundant genannt zu werden. 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 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 mindestens einen Umfeldsensor, durch den in einem autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges ein Fahrzeugumfeld erfassbar ist. Das erfindungsgemäße Dachmodul umfasst eine Verstellkinematik mit einem Antrieb. Die Verstellkinematik ist dazu ausgebildet, den Umfeldsensor von einer eingefahrenen Stellung in eine ausgefahrene Stellung, in der der Umfeldsensor über die Dachhaut hervorsteht, um das Fahrzeugumfeld zu erfassen, zu verstellen, und den Umfeldsensor zumindest in der ausgefahrenen Stellung derart zu fixieren, dass der Umfeldsensor gegenüber einer äußeren Kraft unbeweglich ist. Die Verstellkinematik umfasst einen Schlitten, der durch den Antrieb entlang einer Antriebsachse eines Spindelantriebes beweglich ist und der eine Kulissenbahn umfasst, in der ein Führungsstift beweglich ist, durch dessen Bewegung entlang der Kulissenbahn der mindestens eine Umfeldsensor von der eingefahrenen Stellung in die ausgefahrene Stellung verstellbar ist. Die Verstellkinematik umfasst einen Führungshebel, der mit seinem einen Ende drehbar mit dem Dachmodul, insbesondere mit einer Trägerstruktur und/oder einer Rahmenstruktur und/oder einem sonstigen Karosseriebauteil des Dachmoduls, und mit seinem anderen Ende drehbar mit dem mindestens einen Umfeldsensor verbunden und der Führungsstift fix an dem Führungshebel angeordnet ist, wobei die Verstellkinematik einen Leithebel umfasst, der an seinem einen Ende drehbar mit dem Dachmodul, insbesondere mit einem Trägerbauteil des Dachmoduls oder einem sonstigen Karosseriebauteil, und mit seinem anderen Ende drehbar mit dem mindestens einen Umfeldsensor, insbesondere mit einem Gehäuse des Umfeldsensors verbunden ist.
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Bei der äußeren Kraft kann es sich bspw. um eine Windkraft oder eine ähnliche Belastung handeln, die in dem ausgefahrenen Zustand des mindestens einen Umfeldsensors von außerhalb des Fahrzeuges auf diesen einwirkt. Eine auf den Umfeldsensor wirkende Kraft kann bspw. verursachen, dass der Umfeldsensor um mindestens einen Aufhängungspunkt an dem Dachmodul (bzw. an einer Rahmenkonstruktion des Dachmoduls) ein Drehmoment erfährt, das den Umfeldsensor in Richtung der eingefahrenen Stellung zurückdrückt. Ein solches Drehmoment wird allerdings mittels der erfindungsgemäßen Verstellkinematik derart über eine oder mehrere Komponenten abgeleitet, dass der Umfeldsensor in der ausgefahrenen Stellung fixiert bleibt, somit also nicht zurück in Richtung der eingefahrenen Stellung gedrückt werden kann. Mit anderen Worten besteht also ein Vorteil der erfindungsgemäßen Verstellkinematik darin, dass sie zumindest in dem ausgefahrenen Zustand eine bestmögliche Fixierung der Endlage (Endstellung) ermöglicht. Durch diese Fixierung ist es möglich, verschiedene einzuhaltende (Bewegungs-)Toleranzen des Umfeldsensors einzuhalten sowie einen Sensorblickwinkel im Betrieb des Umfeldsensors (dauerhaft) zu stabilisieren. Zudem bietet die erfindungsgemäße Fixierung des Umfeldsensors zumindest hinsichtlich der ausgefahrenen Stellung einen Schutz von Beschädigungen (z. B. durch ein plötzliches Einklappen des Sensors aufgrund einer äußeren Krafteinwirkung). Des Weiteren werden Vibrationen, die zu Störsignalen in der Auswertung der Umfeldsensorsignale führen können, vermieden sowie aerodynamische Einflüsse bei der Auswertung vernachlässigbar. Unter „mindestens ein Umfeldsensor“ wird verstanden, dass das Dachmodul einen oder mehrere Umfeldsensoren umfassen kann.
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Erfindungsgemäß wird die Stabilisierung des Umfeldsensors zumindest in der ausgefahrenen Stellung dadurch erreicht, dass der Führungshebel einerseits an dem Dachmodul drehbar fixiert ist und andererseits über den Führungsstift beweglich mit dem Schlitten gekoppelt ist. Ein Rückgleiten des Umfeldsensors wird durch die Selbsthemmung des Schlittens auf der Spindel des Spindelantriebes verhindert. Solange der Antrieb nicht betätigt wird, wird der Schlitten nicht entlang der Spindel bewegt. Somit bewegt sich auch der an dem Führungshebel fixierte Führungsstift nicht auf der Kulissenbahn.
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Dadurch können Kräfte, die von einer äußerlich einwirkenden Winddruckbelastung auf den Umfeldsensor verursacht sind, über den Führungshebel auf dessen Lagerung am Dachmodul, insbesondere auf ein Trägerbauteil des Dachmoduls abgeleitet werden. Hierdurch bleibt der Umfeldsensor auf bei äußerer Krafteinwirkung in der ausgefahrenen Stellung fixiert. Der Schlitten umfasst vorzugsweise ein Durchgangsgewinde, durch das er in die Spindel eingreift und auf dieser beweglich und insbesondere linear bzw. translatorisch geführt ist. Der Schlitten ist bei Nichtbetätigung des Antriebes vorzugsweise selbsthemmend.
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Bei der erfindungsgemäßen Verstellkinematik entsteht ein geringeres Maß an Abnutzung, da ein Verstellen des Umfeldsensors vorzugsweise durch mindestens eine, vorzugsweise mehrere miteinander verbundene Drehbewegung(en) um mehrere Drehpunkte erfolgt. Derartige Drehbewegungen sind gegenüber einer Linearverstellung auch schmutzunempfindlicher, was insbesondere hinsichtlich einer erreichbaren Lebenszeit vorteilhaft ist. Ebenfalls ist bei der erfindungsgemäßen Verstellkinematik das Risiko einer ungewünschten Geräuschentwicklung, wie beispielsweise eines Quietschens oder eines anderen klemmenden Geräuschs verringert. Eine derartige Geräuschentwicklung entsteht oftmals aufgrund von Abnutzungserscheinungen. Insgesamt kann erfindungsgemäß eine stabile und robuste Verstellkinematik bereitgestellt werden.
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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 Module (RSM)) bereitgestellt sein, in der die Umfeldsensoren vorgesehen sind, um als zulieferbare Baueinheit in einen Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie eingesetzt zu werden.
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Grundsätzlich kann der Umfeldsensor nach der Erfindung in vielfältiger Weise ausgebildet sein und insbesondere einen Lidar-Sensor, einen Radar-Sensor, 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 der Dachhaut sollte in einem Durchsichtsbereich, durch welchen der Umfeldsensor während der Erfassung des Fahrzeugumfeldes hindurchblickt, für den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent sein und materialseitig in Abhängigkeit der von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlänge(n) ausgewählt sein.
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Erfindungsgemäß umfasst die Verstellkinematik einen Schlitten, der entlang der Antriebsachse (d. h. translatorisch) durch den Antrieb beweglich ist. Der Schlitten umfasst die Kulissenbahn, in der der Führungsstift (vorzugsweise gleitend) beweglich ist, mittels dessen Bewegung entlang der Kulissenbahn (d. h. translatorisch) der Umfeldsensor von der eingefahrenen Stellung in die ausgefahrene Stellung verstellbar ist. Der Schlitten ist vorzugsweise auf einer Linearbahn (z. B. ähnlich einer Schiene) geführt. Bei der Kulissenbahn handelt es sich vorzugsweise um einen vordefinierten Schlitz in dem Schlitten, durch dessen Form und Länge ein gewünschter Bewegungsablauf abgebildet werden kann. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Kulissenbahn zwei zueinander im Wesentlichen parallele Bahnabschnitte und einen rampenförmigen Bahnabschnitt (mit einem rampenförmigen Verlauf) umfasst. Auch andere Formen der Kulissenbahnen sind grundsätzlich möglich. Bevorzugt ist es auch, wenn die beiden parallelen Bahnabschnitte (wovon vorzugsweise einer an einem unteren Ende, der andere an einem oberen Ende des rampenförmigen Bahnabschnittes angeordnet ist) jeweils einen Anschlag für den Führungsstift ausbilden. Ein Vorteil einer Kulissensteuerung besteht darin, dass hierdurch ein geschwindigkeitsoptimiertes Verstellen des Umfeldsensors möglich ist, jedoch zugleich ein geringer Bauraum für die Verstellmechanik benötigt wird. Durch den ersten Anschlag (an einem unteren Ende der Kulissenbahn) ist der Umfeldsensor (in Anschlagstellung des Führungsstiftes) in der eingefahrenen Stellung fixiert. Durch den zweiten Anschlag (an einem oberen Ende der Kulissenbahn) ist der Umfeldsensor (in Anschlagstellung des Führungsstiftes) in der ausgefahrenen Stellung fixiert. Der Führungsstift ist vorzugsweise gegen ein Herausfallen aus der Kulissenbahn (bspw. mittels eines überstehenden Wulstes (ähnlich eines Niets) oder mittels eines Splintes) gesichert.
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Erfindungsgemäß umfasst die Verstellkinematik einen Spindelantrieb mit dem entlang der Antriebsachse beweglichen Schlitten, an der der Führungshebel angeordnet ist, durch den der Umfeldsensor von der eingefahrenen in die ausgefahrene Stellung verstellbar ist. Durch den Spindelantrieb ist es möglich, eine Linearbewegung des Schlittens auf der Antriebsspindel entlang der Antriebsachse in eine (komplexe) translatorische und/oder rotatorische Bewegung des Umfeldsensors zu übertragen. Der Schlitten dreht sich während der Linearbewegung entlang der Antriebsachse relativ zu der Spindelstange vorzugsweise nicht um die Antriebsachse. Der Schlitten ersetzt in vorliegendem Fall vorzugsweise eine Spindelmutter, wie sie bei klassischen Spindelantrieben verwendet wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Antrieb einen Motor mit einem Antriebsritzel, das vorzugsweise beweglich mit der Spindel des Spindelantriebes gekoppelt ist. Der Antrieb kann auch unmittelbar mit der Spindel gekoppelt sein. Dabei kann die Spindel beispielsweise eine Ausgangswelle des Antriebes bilden. Bei dem Motor handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromotor.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Führungshebel an seinem einen Ende, vorzugsweise in Form eines Festlagers, um eine Drehachse drehbar mit dem Dachmodul verbunden. An seinem anderen Ende ist der Führungshebel vorzugsweise um eine Drehachse drehbar mit dem Umfeldsensor (bzw. einem Gehäuse des Umfeldsensors) verbunden. Der Führungshebel ist vorzugsweise nicht mit dem Leithebel gekoppelt, sondern von diesem beabstandet. Der Führungshebel dient insbesondere zusammen mit dem Leithebel dazu, den Umfeldsensor nach Krafteinleitung durch den Antrieb von der eingefahrenen Stellung in die ausgefahrene Stellung zu verstellen. Mittels des Führungshebels vollführt der Umfeldsensor also eine Bewegung in der Vertikalrichtung sowie eine Drehbewegung. Durch den Leithebel wird auch ein hinterer Teil des Umfeldsensors von der eingefahrenen in die ausgefahrene Stellung bewegt. Beide Hebel vollführen für die Verstellung des Umfeldsensors vorzugsweise eine reine Drehbewegung um ihre jeweiligen Lagerpunkte, die jedoch vorzugsweise in eine komplexe translatorisch/rotatorische Bewegung des Umfeldsensors übersetzt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Umfeldsensor ein Gehäuse, mit dem er ein- und ausfahrbar in einer Öffnung der Dachhaut bzw. des Flächenbauteils angeordnet ist. Ferner ist eine die Öffnung umlaufende Dichtungsanordnung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Öffnung zu verhindern und eine Vorspannkraft gegenüber der Verstellkinematik zu erzeugen, durch die der Umfeldsensor zumindest in der ausgefahrenen Stellung fixiert ist. Erfindungsgemäß umfasst der Umfeldsensors bzw. ein Gehäuse des Umfeldsensors eine umlaufende Dichtung, beispielsweise eine Ringbunddichtung, durch die möglichst gleichmäßig eine Vorspannkraft in die Verstellkinematik eingebracht werden kann. Alternativ oder ergänzend zu der Dichtung kann an dem Gehäuse mindestens ein Anschlag vorgesehen sein, durch den der Umfeldsensor in einer jeweiligen Endlage gehalten ist. Ein derartiger Anschlag kann beispielsweise als Profil an dem Gehäuse ausgebildet sein. Ein Anschlag in der eingefahrenen Stellung kann beispielsweise durch einen Gehäusedeckel bereitgestellt sein. Der Gehäusedeckel schließt vorzugsweise flächenbündig mit dem umliegenden Flächenbauteil ab, wenn sich der Umfeldsensor in der eingefahrenen Stellung befindet. Ein derartiger Anschlag schlägt vorzugsweise an dem Flächenbauteil selbst oder an einer Trägerstruktur, die an dem Flächenbauteil angeordnet ist, oder an einem Dachmodulrahmen an.
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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.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtungsanordnung dazu eingerichtet, das Eindringen von Feuchtigkeit mindestens in der eingefahrenen Stellung und in der mindestens einen ausgefahrenen Stellung zu verhindern. Das Gehäuse weist eine derartige Formgebung auf, dass es mindestens in der eingefahrenen Stellung und in der mindestens einen ausgefahrenen Stellung jeweils feuchtigkeitsdicht an der Dichtungsanordnung anliegt. Hierzu kann das Gehäuse beispielsweise mindestens einen gekurvten und/oder abgeschrägten Wandabschnitt umfassen, so dass ein Anliegen des betreffenden Wandabschnittes an der Dichtungsanordnung auch während der Ein- und Ausfahrbewegung möglich ist.
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Besonders bevorzugt ist die Verstellkinematik dazu eingerichtet, das Gehäuse derart zwischen der eingefahrenen Stellung und der mindestens einen ausgefahrenen Stellung zu verstellen, dass das Gehäuse mit jeweils einem Gegendichtungsabschnitt bzw. Anschlag in der eingefahrenen Stellung und in der mindestens einen ausgefahrenen Stellung feuchtigkeitsdicht an der Dichtungsanordnung anliegt. Hierzu ist die Hebelanordnung vorzugsweise derart ausgelegt, dass ein Anliegen des Gehäuses während der Ein- und Ausfahrbewegung an der Dichtungsanordnung möglich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der jeweilige Gegendichtungsabschnitt integral an dem Gehäuse ausgebildet. Alternativ oder ergänzend ist der jeweilige Gegendichtungsabschnitt bzw. Anschlag jeweils als zusätzliches Montagebauteil an dem Gehäuse angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Leithebel drehbar und ortsfest mit einem Trägerbauteil des Dachmoduls und/oder drehbar und mit einem Gehäuse des Umfeldsensors verbunden. Bevorzugt ist auch der Führungshebel drehbar und ortsfest mit einem Trägerbauteil des Dachmoduls und/oder drehbar und mit einem Gehäuse des Umfeldsensors verbunden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Führungshebel von dem Leithebel beabstandet an dem Dachmodul und/oder an dem Gehäuse angeordnet. Vorzugsweise haben die beiden Hebel also keine gemeinsamen Lagerstellen. Vielmehr sind vorzugsweise sämtliche Lagerstellen voneinander beabstandet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Führungshebel und der Leithebel an ihrem jeweiligen Ende an unterschiedlichen, insbesondere voneinander beabstandeten Lagerstellen mit dem Dachmodul drehbar verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Führungshebel und der Leithebel an ihrem jeweiligen Ende an unterschiedlichen, insbesondere voneinander beabstandeten Lagerstellen mit dem Gehäuse des Umfeldsensors drehbar verbunden.
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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. Zudem beziehen sich sämtliche Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele des Dachmoduls vollumfänglich auf ein Kraftfahrzeug, das mindestens ein solches Dachmodul aufweist.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigt:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugdachs mit einem erfindungsgemäßen Dachmodul;
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verstellkinematik in einer ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors;
- 3 das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verstellkinematik in einer eingefahrenen Stellung des Umfeldsensors;
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dachmoduls;
- 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dachmoduls; und
- 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dachmoduls .
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In 1 ist ein Fahrzeugdach 100 eines Fahrzeuges dargestellt, das ein Dachmodul 10 umfasst. Das Dachmodul 10 umfasst ein Flächenbauteil 12 zur Bildung der Dachhaut 14 des Fahrzeugdachs 100 des Fahrzeuges (nicht komplett gezeigt). In einem in einer Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet frontseitigen, mittleren Dachbereich des Fahrzeugdachs 100 bzw. des Dachmoduls 10 ist ein Umfeldsensor 16 (vorliegend ein Lidar-Sensor) angeordnet. Es können auch andere Sensortypen, z. B. Multidirektional-Kameras und/oder Ultraschallsensoren und/oder sonstiges zum Einsatz kommen.
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Der Umfeldsensor 16 ist unmittelbar hinter einem vorderen Querholm 102, der einen dachseitigen Windlauf des Fahrzeuges definiert, angeordnet. Das Dachmodul 10 umfasst ferner eine Verstellkinematik 18. Durch die Verstellkinematik 18 ist es möglich, den Umfeldsensor 16 von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position, in der der Umfeldsensor 16 zumindest teilweise über die Dachhaut 14 hervorsteht, zu verstellen und ferner den Umfeldsensor 16 zumindest in der ausgefahrenen Stellung derart zu fixieren, dass der Umfeldsensor 16 gegenüber einer äußeren Kraft F unbeweglich ist. Bei der Kraft F kann es sich bspw. um eine Luftwiderstandskraft handeln, die auf den Umfeldsensor 16 in der ausgefahrenen Stellung wirkt. Alternativ oder ergänzend kann es sich auch bspw. um eine Windkraft oder um eine sonstige äußere Kraft handeln.
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Das Dachmodul 10 ist vorzugsweise als Baueinheit in einen Dachrahmen 104 des Fahrzeuges eingesetzt bzw. auf die mindestens zwei Querholme 102 sowie mindestens zwei Längsholme 106, durch die der Dachrahmen 104 gebildet wird, aufgesetzt. Das Dachmodul 10 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein Panoramadach 108 auf.
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Die 2 und 3 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verstellkinematik 18 mitsamt dem Umfeldsensor 16 in der ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors 16 (siehe 2) und der eingefahrenen Stellung des Umfeldsensors 16 (siehe 3). Der Umfeldsensor 16 umfasst einen Durchsichtsbereich 20, der beispielsweise aus einem vorzugsweise bruchsicheren Kunststoff oder einem sonstigen (teil-)transparenten Material hergestellt sein kann. Ferner umfasst der Umfeldsensor 16 ein Gehäuse 22.
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Die Verstellkinematik 18 umfasst einen Antrieb 24, der in den vorliegenden Figuren jeweils schematisch dargestellt ist. Bei dem Antrieb 24 kann es sich beispielsweise um einen Elektromotor oder um einen sonstigen Aktuator handeln.
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Der Antrieb 24 umfasst vorliegend als eine Ausgangswelle eine Spindel 60 eines Spindelantriebes 54. Auf der Spindel 60 ist ein Schlitten 28 beweglich geführt, indem in dem Schlitten 28 vorzugsweise ein Durchgangsgewinde vorgesehen ist, mit dem der Schlitten 28 mit der Spindel 60 zusammenwirkt. Durch eine durch den Antrieb 24 initiierte Drehung der Spindel 60 um eine Antriebsachse 30 wird der Schlitten 28 translatorisch entlang der Antriebsachse 30 verfahren. Dabei wird der Schlitten 28 vorzugsweise zwischen einer ersten Anschlagstellung und einer zweiten Anschlagstellung verfahren. Die Beiden Anschlagstellung definieren sich vorzugsweise über jeweilige Endpunkte einer in dem Schlitten 28 vorgesehenen Kulissenbahn 32, innerhalb derer ein Führungsstift 34 gleitend geführt ist. Der Führungsstift 34 ist an einem Führungshebel 40 fixiert.
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Der Führungshebel 40 ist an seinem einen Ende mit einer Rahmenstruktur 36 oder einer sonstigen Trägerstruktur des Dachmoduls 10 oder eines sonstigen Karosseriebauteils des Kraftfahrzeuges drehbar um einen Lagerpunkt F 1 verbunden. Mit seinem anderen Ende ist der Führungshebel 40 mit dem Gehäuse 22 des Umfeldsensors 16 drehbar um einen Lagerpunkt F2 verbunden. Dadurch, dass der Führungshebel 40 an seinem einen Ende ortsfest fixiert, jedoch drehbar um den Lagerpunkt F1 mit dem Dachmodul 10 verbunden, und über den Führungsstift 34 bewegungstechnisch mit der Bewegung des Schlittens 28 entlang der Spindel 60 gekoppelt ist, wird eine Bewegung des Schlittens 28 entlang der Antriebsachse 30 bzw. eine Bewegung bzw. ein Gleiten des Führungsstiftes 34 in der Kulissenbahn 32 der Schlittens 32 in eine Drehbewegung des Führungshebels 40 um den Lagerpunkt F1 übersetzt. Ausgehend von der eingefahrenen Stellung erfolgt eine Drehung des Führungshebels 40 um den Lagerpunkt F1 so lange, bis sich der Führungsstift in der oberen Anschlagstellung befindet (siehe 2).
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Um den Umfeldsensor 16 während der Ein- und Ausfahrbewegung zu stabilisieren und ihn zusätzlich nicht nur rotatorisch, sondern auch translatorisch ein- bzw. auszufahren, ist der Umfeldsensor 16 bzw. das Gehäuse 22 über einen Leithebel 50 ebenfalls mit dem Dachmodul 10 verbunden. Der Leithebel 50 ist mit seinem einen Ende über einen Lagerpunkt F3 drehbar mit dem Gehäuse 22 des Umfeldsensors 16 verbunden. Mit seinem anderen Ende ist der Leithebel 50 mit einer Rahmenstruktur 36 oder einer sonstigen Trägerstruktur des Dachmoduls 10 oder eines sonstigen Karosseriebauteils des Kraftfahrzeuges drehbar um einen Lagerpunkt F4 verbunden. Der Führungshebel 40 ist von dem Leithebel 50 beabstandet und vorzugsweise an unterschiedlichen Rahmenstrukturen bzw. Trägerbauteilen 36, oder zumindest an unterschiedlichen Stellen eines Trägerbauteils 36 angeordnet. Der Führungshebel 40 ist vorzugsweise von dem Leithebel 50 beabstandet drehbar mit dem Gehäuse 22 verbunden. Vorzugsweise ist der Führungshebel 40 in einem durchsichtsbereichseitigen Abschnitt des Gehäuses 22 vorgesehen, wohingegen der Leithebel 50 in einem durchsichtsbereichsfernen Abschnitt des Gehäuses 22 vorgesehen ist. Die Fixierung des Umfeldsensors 16 in der ausgefahrenen Stellung erfolgt vorzugsweise über die Selbsthemmung des Schlittens 28 auf der Spindel 60 des Spindelantriebes.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dachmoduls 10. Der mindestens eine Umfeldsensor 16 ist mit dem Gehäuse 22 ein- und ausfahrbar in einer Öffnung 62 der Dachhaut 14 bzw. des Flächenbauteils 12 angeordnet. An der Öffnung 62 ist eine die Öffnung 62 umlaufende Dichtungsanordnung 64 vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Öffnung 62 zu verhindern. Die Dichtungsanordnung 64 kann beispielsweise eine Steckdichtung umfassen, die auf einen Rand der Öffnung aufgesteckt ist. Die Dichtungsanordnung 64 kann eine Ringbunddichtung umfassen. Die Dichtungsanordnung 64 ist dazu eingerichtet, das Eindringen von Feuchtigkeit mindestens in der eingefahrenen Stellung und in der mindestens einen ausgefahrenen Stellung zu verhindern. Hierzu weist das Gehäuse 22, wie aus 4 erkennbar, beidseitig eine abgeschrägte Formgebung auf. Durch eine derartige Formgebung kann das Gehäuse mindestens in der eingefahrenen Stellung und in der mindestens einen ausgefahrenen Stellung jeweils feuchtigkeitsdicht an der Dichtungsanordnung 64 anliegen. Ferner ist die die Verstellkinematik 18 dazu eingerichtet, das Gehäuse 22 derart zwischen der eingefahrenen Stellung und der mindestens einen ausgefahrenen Stellung zu verstellen, dass das Gehäuse 22 mit jeweils einem Gegendichtungsabschnitt 66 in der eingefahrenen Stellung und in der mindestens einen ausgefahrenen Stellung feuchtigkeitsdicht an der Dichtungsanordnung 64 anliegt. Vorliegend sind die Gegendichtungsabschnitte 66 integral an dem Gehäuse ausgebildet.
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5 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 4 in einer eingefahrenen Stellung bzw. in einem geschlossenen Zustand. 6 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß den 4 und 5 in einer schematischen Ansicht von oben, in der erkennbar ist, dass die Dichtungsanordnung 64 umlaufend gestaltet ist. Insbesondere aus 5 ist erkennbar, dass ein abschließendes Deckelelement des Gehäuses 22, das in der geschlossenen Stellung flächenbündig mit dem umliegenden Flächenbauteil 12 abschließt, ebenfalls als Gegendichtungsabschnitt 66 fungiert. Das Deckelelement ist gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 bis 6 integral mit dem Gehäuse 22 ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dachmodul
- 12
- Flächenbauteil
- 14
- Dachhaut
- 16
- Umfeldsensor
- 18
- Verstellkinematik
- 20
- Durchsichtsbereich
- 22
- Gehäuse
- 24
- Antrieb
- 28
- Schlitten
- 30
- Antriebsachse
- 32
- Kulissenbahn
- 34
- Führungsstift
- 36
- Rahmenstruktur des Dachmoduls
- 40
- Führungshebel
- 50
- Leithebel
- 54
- Spindelantrieb
- 60
- Spindel
- 62
- Öffnung
- 64
- Dichtungsanordnung
- 66
- Gegendichtungsabschnitt
- 100
- Fahrzeugdach
- 102
- Querholm
- 104
- Dachrahmen
- 106
- Längsholm
- 108
- Panoramadach
- F1
- Lagerpunkt
- F2
- Lagerpunkt
- F3
- Lagerpunkt
- F4
- Lagerpunkt
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugbreitenrichtung
