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Die Erfindung betrifft ein Dachmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Dachmodul.
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Derartige Dachmodule finden im Fahrzeugbau umfassend Verwendung. Beispielsweise werden Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt und am Montageband mit einer Dachrahmenstruktur (welche ein Teil der Karosseriestruktur ist) verbunden. Das Dachmodul bildet 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 entsprechende elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen oder Radarstrahlen, wobei durch eine entsprechende Signalauswertung ein Datenmodell der Fahrzeugumgebung generiert und für die Fahrzeugsteuerung genutzt werden kann. Um die Umfeldsensoren vor schädlichen Umwelteinflüssen, beispielsweise Feuchtigkeit und Luftströmung, zu schützen, sind die Umfeldsensoren zumeist in ein oder mehrere Gehäuse eingebaut, die einen Trockenbereich des Dachmoduls definieren, in den keine Feuchtigkeit eindringen kann.
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Insofern eine Ein- und Ausfahrbarkeit des Umfeldsensors gewährleistet werden soll, um bspw. ästhetischen Aspekten gerecht zu werden und den Umfeldsensor zusätzlich in einem nicht aktiven Zustand vor Umgebungseinflüssen zu schützen, besteht die Problematik, dass ein Eindringen von Feuchtigkeit in das Dachmodul (und in den Dachraum des Fahrzeuges), jedoch vor allem in den Trockenbereich des Dachmoduls stets verhindert werden muss, um die Funktionsfähigkeit des Umfeldsensors (oder einer Vielzahl von Umfeldsensoren) zu gewährleisten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Dachmodul vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Probleme des vorbekannten Standes der Technik löst.
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Diese Aufgabe ist durch ein Dachmodul der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug umfasst ein Flächenbauteil, dessen Außenoberfläche zumindest bereichsweise die Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet, und eine Öffnung, in der mindestens ein Umfeldsensor angeordnet ist, der zur Erfassung der Fahrzeugumgebung elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann. Das Dachmodul ist dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Umfeldsensor zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verstellbar ist und dass eine die Öffnung umlaufende Dichtungsanordnung, die mindestens einen Ablauf umfasst, dazu ausgebildet ist, durch die Öffnung eintretende Flüssigkeit an dem mindestens einen Ablauf zusammenzuführen.
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Insbesondere im Falle, wenn der mindestens eine Umfeldsensor ein- oder ausgefahren wird, kann es dazu kommen, dass bspw. Regenwasser oder sonstige Feuchtigkeit (Flüssigkeit) in die Öffnung des Dachmoduls eintritt. Diese Flüssigkeit kann durch die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung stets sicher abgeführt werden, so dass ein Flüssigkeitseintritt in das Dachmodul (bspw. in einen Trockenbereich, in dem der Umfeldsensor angeordnet ist) oder den Dachraum des Fahrzeuges verhindert werden kann. Unter „mindestens einen Umfeldsensor“ wird verstanden, dass das Dachmodul einen oder mehrere Umfeldsensoren umfassen kann.
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Ein Vorteil dieses erfindungsgemäßen Dachmoduls ist ein funktionssicheres und einfaches Wassermanagement für den Fall, dass in die Öffnung in dem Dachmodul bspw. Regelwasser oder sonstige Flüssigkeit eindringt. Diese Flüssigkeit kann dann nämlich durch den mindestens einen Ablauf abgeführt werden. Durch die umlaufende, d. h. um die gesamte Öffnung unterbrechungsfrei bzw. durchgängig angeordnete Dichtungsanordnung ist es möglich, eintretende Flüssigkeit unabhängig von ihrem Eintrittsort stets an dem mindestens einen Ablauf zusammenzuführen und von dort aus dem Dachmodul abzuleiten. Hierzu weist die Dichtungsanordnung eine Geometrie bzw. Formgebung auf, die es ermöglicht, dass Wasser unabhängig von seinem Eintrittsort, um die Öffnung herum betrachtet, stets zu dem mindestens einen Ablauf geleitet wird. Wohin die Ableitung der Flüssigkeit im Fahrzeug (bspw. entlang der Fahrzeugkarosserie) geführt ist, ist grundsätzlich beliebig, hängt jedoch insbesondere damit zusammen, wo der Umfeldsensor im Dachmodul (in Fahrzeuglängs- und Breitenrichtung betrachtet) angeordnet ist. Beispielsweise kann das durch den Ablauf die Dichtungsanordnung verlassende Wasser seitlich entlang einer sogenannten A-Säule des Fahrzeuges abgeführt werden. Allgemein gesprochen kann die Ableitung des Wassers grundsätzlich sowohl entlang der Längsrichtung, Breitenrichtung und/oder Höhenrichtung des Fahrzeuges abgeführt werden. Der Ablauf (Auslass) ist vorzugsweise ein starrer, rohrförmiger Anschlussstutzen, der an eine oder mehrere an der Karosserie des Fahrzeuges vorgesehene Wasserableitungen anschließbar ist.
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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 des Sensormoduls 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 1550 nm. Der Werkstoff der Dachhaut in dem Durchsichtsbereich sollte für den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent sein und sollte materialseitig daher in Abhängigkeit von der/den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereiche(n) ausgewählt sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Dichtungsanordnung zur Zusammenführung der eintretenden Flüssigkeit mindestens einen trichterförmigen Abschnitt, der in den Ablauf mündet. In dieser Ausführungsform weist die Dichtungsanordnung also vorzugsweise eine trichter- oder V-förmigen Bereich oder Abschnitt auf, in dem das durch die Öffnung eintretende Wasser unabhängig von dessen Eintrittsort um die Öffnung herum zusammenläuft. Der Bereich ist vorzugsweise konisch zulaufend ausgestaltet. An dem spitzen Endbereich des trichterförmigen Abschnittes ist der Ablauf vorgesehen, so dass das Wasser an der Mündungsstelle abgeführt werden kann. Durch die trichterförmige Ausgestaltung ist es insbesondere möglich, eine Schrägstellung des Fahrzeuges entlang zumindest einer Fahrzeuglängsachse oder Fahrzeugbreitenachse auszugleichen, je nachdem ob der Umfeldsensor in Fahrzeuglängenrichtung oder Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet ist. Die trichter- oder V-förmige Ausgestaltung des Abschnittes bezieht sich vorzugsweise auf eine Betrachtung von einer Seitenansicht des Umfeldsensors bzw. mit anderen Worten in einer Ebene, die parallel zu der optischen Achse des Umfeldsensors und normal zu der Drehachse des Umfeldsensors, um die sich der Umfeldsensor beim Ein- und/oder Ausfahren dreht, ausgerichtet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Dichtungsanordnung zwei Abläufe, die in einer Blickrichtung einer optischen Achse des Umfeldsensors betrachtet rechts- und linksseitig des Umfeldsensors, vorzugsweise spiegelsymmetrisch zueinander, angeordnet sind. Ferner umfasst die Dichtungsanordnung in dieser Ausführungsform zur Zusammenführung der umlaufend durch die Öffnung eintretenden Flüssigkeit, in der Blickrichtung der optischen Achse des Umfeldsensors betrachtet, rechts- und linksseitig des Umfeldsensors jeweils einen trichterförmigen Abschnitt, der jeweils in einen der beiden Abläufe mündet. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn das Fahrzeug bspw. in der Fahrzeuglängsrichtung und/oder in der Fahrzeugbreitenrichtung eine (temporäre) Schrägstellung aufweist. Im beispielhaften Fall, dass der Umfeldsensor mit seiner optischen Achse in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist (z. B. an dem frontseitigen Dachendbereich des Dachmoduls angeordnet ist), kann je nachdem, wie das Fahrzeug gegenüber einer Horizontalen geneigt ist, durch die Öffnung eintretendes Wasser entweder rechts- oder linksseitig (in Fahrzeugbreitenrichtung) abgeführt werden.
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Mit anderen Worten ist es insbesondere aufgrund der Anordnung des Umfeldsensors im Dach bevorzugt, wenn zwei Abläufe bzw. Abflüsse (bspw. in einer Fahrzeuglängsrichtung betrachtet rechts- und linksseitig des Umfeldsensors) zur Verfügung stehen. Derart kann über beide Abläufe eine Wasserableitung erfolgen, was insbesondere für den Fall, dass sich das Fahrzeug in einer Schrägstellung befindet (d. h. einen Neigungswinkel gegenüber einer Horizontalen hat), den Vorteil hat, dass ein unterbrechungsfreier Ablauf von durch die Dichtungsanordnung aufgefangener Flüssigkeit erfolgen kann. Der Neigungswinkel eines Fahrzeuges kann im Betrieb bspw. 15° bis 17° erreichen, so dass auch in einer solchen Schrägstellung sichergestellt werden muss, dass z. B. beim Ausfahren des Umfeldsensors in die ausgefahrene Stellung durch die Öffnung eintretendes Wasser in diesem Schrägzustand abfließen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Dichtungsanordnung einen ersten Dichtungsabschnitt, der umlaufend um die Öffnung angeordnet und zumindest dazu ausgebildet ist, die Öffnung in der eingefahrenen Stellung des Umfeldsensors mittels Anlage des ersten Dichtungsabschnittes an einem ersten Gegendichtungsabschnitt des Umfeldsensors abzudichten und die Öffnung in der ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors mittels Anlage des ersten Dichtungsabschnittes an einem zweiten Gegendichtungsabschnitt des Umfeldsensors abzudichten. Besonders bevorzugt ist es, wenn der erste Dichtungsabschnitt eine Schlauchdichtung umfasst, die in einem Randbereich der Öffnung angeordnet und vorzugsweise einstückig ausgebildet ist. Der erste Dichtungsabschnitt bildet also vorzugsweise eine sogenannte Primärdichtung, die dazu vorgesehen ist, grundsätzlich das Eindringen von Feuchtigkeit in die Öffnung zu verhindern. Derartige Dichtungen werden bspw. auch bei Schiebedächern oder Ähnlichem eingesetzt. Der erste Dichtungsabschnitt ist bspw. auf einen Randbereich um die Öffnung herum aufgesteckt oder aufgeklebt, oder auf sonstige Art und Weise flüssigkeitsdicht mit diesem verbunden. Die einstückige Ausführung des ersten Dichtungsabschnittes ist vorteilhaft, da somit eine umlaufende Dichtigkeit entlang des gesamten Außenumfangs der Öffnung sichergestellt werden kann. Vorzugsweise ist die Schlauchdichtung ring- oder rechteckförmig (je nach Querschnitt der Öffnung) ausgestaltet. Der erste Dichtungsabschnitt ist vorzugsweise dazu ausgelegt, einen konstruktionsbedingt benötigten Spalt zwischen dem Umfeldsensor und der Bauraum-Öffnung zumindest im eingefahrenen sowie im ausgefahrenen Zustand des Umfeldsensors vollständig abzudichten, so dass keine Feuchtigkeit in die Öffnung eindringen kann.
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Der erste Gegendichtungsabschnitt ist beispielsweise durch ein Deckelteil eines Gehäuses des Umfeldsensors, das diesen umschließt, gebildet. Genauer gesagt, wird der erste Gegendichtungsabschnitt vorzugsweise durch den äußeren Randbereich des plattenförmigen Deckelteils des Umfeldsensors ausgebildet, der vorzugsweise an einer Dichtungslippe des ersten Dichtungsabschnittes im eingefahrenen Zustand des Umfeldsensors umlaufend um die Öffnung feuchtigkeitsdicht anliegt. Der Deckelteil schließt im eingefahrenen Zustand des Umfeldsensors vorzugsweise flächenbündig mit der Dachhaut des Dachmoduls ab, bildet also eine plane Fläche mit dieser aus. Der zweite Gegendichtungsabschnitt kann auch mittels einer Mehrzahl an Einzelprofilen ausgebildet sein, die jeweils zumindest abschnittsweise (das heißt, nicht notwendigerweise das gesamte Gehäuse umlaufend) an dem Gehäuse angeordnet sind. Der zweite Gegendichtungsabschnitt ist derart ausgeführt, dass dieser vorzugsweise an einer Dichtungslippe des ersten Dichtungsabschnittes im ausgefahrenen Zustand des Umfeldsensors umlaufend um die Öffnung feuchtigkeitsdicht anliegt, so dass keine Feuchtigkeit in die Öffnung eindringen kann. Der erste Dichtungsabschnitt sowie der erste und zweite Gegendichtungsabschnitt bilden zusammen die erste (primäre) Dichtungsbarriere (Hauptdichtung) aus.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Umfeldsensor das Gehäuse und die Dichtungsanordnung einen zweiten Dichtungsabschnitt, der sich flexibel beweglich zwischen dem ersten Dichtungsabschnitt und dem Gehäuse erstreckt und an dem der mindestens eine Ablauf angeordnet ist. Der zweite Dichtungsabschnitt bildet vorzugsweise eine sekundäre Dichtungsbarriere aus, die ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Öffnung auch dann verhindert, wenn Feuchtigkeit durch die erste Dichtungsbarriere gelangt ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass zum einen eine redundante Abdichtung der Öffnung ermöglicht ist, was insbesondere die Sicherheit bei der Abdichtung erhöht. Zum anderen ist durch die flexible Beweglichkeit des zweiten Dichtungsabschnittes bei einer Bewegung des Umfeldsensors von dem eingefahrenen in den ausgefahrenen Zustand eine unterbrechungsfreie Abdichtung der Öffnung möglich. Im Falle, dass nämlich der erste Dichtungsabschnitt beim Ein- oder Ausfahren des Umfeldsensors zeitweise zumindest abschnittsweise (um die Öffnung betrachtet) einen Dichtkontakt zu dem ersten oder zweiten Gegendichtungsabschnitt verliert und so grundsätzlich ein Eindringen von Wasser in die Öffnung möglich wäre, kann die Abdichtung durch den zweiten Dichtungsabschnitt sichergestellt werden. Dieser kann sich durch die einseitige Anordnung an dem Gehäuse des Umfeldsensors flexibel mit dem Umfeldsensor mitbewegen, so dass kein Verlust von Dichtungskontakt auftritt.
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Vorzugsweise ist der zweite Dichtungsabschnitt im Wesentlichen sackförmig ausgebildet und umläuft die Öffnung entlang ihres gesamten Außenumfangs unterbrechungsfrei. Der zweite Dichtungsabschnitt bildet also eine Art Nassbereich aus, der die Öffnung vollständig umgibt. Der zweite Dichtungsabschnitt bildet also eine wasserabführende Manschette um die Öffnung im Dachmodul aus. Der zweite Dichtungsabschnitt hat vorzugsweise die Form eines ringbundförmigen Sackes oder einer Rinne. Unter der Formulierung „im Wesentlichen sackförmig“ ist zu verstehen, dass der zweite Dichtungsabschnitt vorzugsweise nach oben (in Dachrichtung betrachtet) geöffnet ist, so dass Wasser, welches in die Öffnung eintritt, in den sackförmigen Dichtungsabschnitt fließen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Dichtungsabschnitt aus einem flexiblen, mattenförmigen Material, vorzugsweise aus Gummi oder einem feuchtigkeitsdichten Textil, hergestellt. Bei dem zweiten Dichtungsabschnitt kann es sich auch um eine Art Faltenbalg handeln, so dass die flexible Beweglichkeit gewährleistet werden kann. Auch eine Manschette, die aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) gefertigt ist, ist vorstellbar. Materialseitig sind insbesondere die Feuchtigkeitsdichtigkeit sowie die flexible Beweglichkeit des Materials vorteilhaft.
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Besonders bevorzugt ist der zweite Dichtungsabschnitt in Form eines Wassersacks ausgebildet und bildet hierdurch eine sekundäre Dichtung zwischen der Dachhaut und dem Sensormodul aus. Der zweite Dichtungsabschnitt bildet vorzugsweise eine sekundäre Trennebene zwischen einem Außenumfang der Öffnung und dem Gehäuse des Sensors, so dass keine Feuchtigkeit in die Öffnung eintreten kann und auch eine Barriere gegen Wind und sonstige Umwelteinflüsse während der Bewegung (dem Ein- und Ausfahren des Umfeldsensors) ausgebildet wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform bildet der zweite Dichtungsabschnitt zur Zusammenführung der eintretenden Flüssigkeit zumindest bereichsweise den mindestens einen trichterförmigen Dichtungsabschnitt aus, der in den Ablauf mündet. Der zweite Dichtungsabschnitt ist also zumindest an einem der Seitenbereiche der Öffnung in einer Draufsicht auf dieser Seite trichter- oder V-förmig ausgeführt. Der trichter- oder V-förmige Bereich des zweiten Dichtungsabschnittes weist an seinem unteren Ende (in Richtung des Bodens) den Ablauf auf, aus dem das in den zweiten Dichtungsabschnitt eintretende Wasser ablaufen kann. Der zweite Dichtungsabschnitt hat also vorzugsweise eine trichter- oder V-förmige Vertiefung in dem ansonsten als Manschette ausgebildeten Wassersack. Vorzugsweise hat der Wassersack beidseitig, in Blickrichtung entlang der optischen Achse des Umfeldsensors betrachtet, trichter- oder V-förmige Vertiefungen. An dieser Stelle wird auf die obenstehenden Ausführungen zu der Dichtungsanordnung verwiesen. Der zweite Dichtungsabschnitt bildet derart eine Art Kanal, der um die Öffnung herum verläuft. Der Kanal hat vorzugsweise an mindestens einem der Seitenbereiche des Umfeldsensors, die parallel zu der optischen Achse des Sensors ausgerichtet sind, ein V-förmige Vertiefung, in der sich eine Tiefe des Kanals, in Seitenansicht betrachtet, vorzugsweise konisch mittig hin zu einem tiefsten Punkt zulaufend ändert. An dem tiefsten Punkt ist der Ablauf angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Dichtungsabschnitt entlang eines ersten Randbereiches mit einem Randabschnitt des ersten Dichtungsabschnittes feuchtigkeitsdicht verbunden. Besonders bevorzugt ist es, wenn der zweite Dichtungsabschnitt entlang des ersten Randbereiches über eine Steckverbindung, eine Schweißverbindung oder über eine Klebeverbindung mit dem ersten Randabschnitt des ersten Dichtungsabschnittes feuchtigkeitsdicht verbunden ist. Bei dem ersten Randbereich des ersten Dichtungsabschnittes handelt es sich vorzugsweise um eine Art Dichtlippe oder alternativ um eine zusätzliche Schlauchdichtung, an der der zweite Dichtungsabschnitt entlang des ersten Randbereichs befestigt werden kann. Der erste Randbereich des zweiten Dichtungsabschnittes kann also mit dem Randabschnitt des ersten Dichtungsabschnittes entweder reversibel lösbar mittels einer Steckverbindung oder nicht reversibel verscheißt oder verklebt oder auf sonstige Art und Weise feuchtigkeitsdicht und fest verbunden werden. Bspw. ist eine Verbindung mittels VHF-Schweißens möglich. Besonders bevorzugt umfasst der erste Randbereich des zweiten Dichtungsabschnittes eine Aufsteckprofilierung, z. B. eine U-förmige (vorzugsweise flexible) Steckleiste auf, die auf einen korrespondierende Dichtlippe des ersten Dichtungsabschnittes aufgesteckt werden kann. Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß also die gleiche primäre Abdichtung (mittels des ersten Dichtungsabschnittes) wie bei einem eingefahrenen Umfeldsensor verwendet werden. Zusätzlich zu dem vorzugsweise als Schlauchdichtung ausgeführten ersten Dichtungsabschnitt ist noch eine zusätzliche Dichtlippe angebracht, gegen die das Aufsteckprofil drückt.
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Diese Ausführungsform hat montageseitig den Vorteil, dass der Umfeldsensor nachträglich in das Dachmodul bzw. in die Öffnung eingebaut und dann der zweite Dichtungsabschnitt an dem ersten Dichtungsabschnitt des Dachmoduls befestigt werden kann. Das Aufsteckprofil ist vorzugsweise derart korrespondierend mit dem Randabschnitt des ersten Dichtungsabschnittes ausgeführt, dass nach dem Aufstecken eine feste Verbindung hergestellt ist, die sich auch bei einem mit Wasser gefüllten zweiten Dichtungsabschnitt (bspw. wenn der Wassersack vollständig gefüllt ist) nicht löst. Ein solches Aufsteckprofil bzw. eine solche Aufsteckprofilleiste kann bspw. aus Kunststoff und/oder einem Gummi mit versteifenden Metalleinlagen ausgebildet sein und ist vorzugsweise mit dem mattenförmigen Rand des zweiten Dichtungsabschnittes fest verbunden, z. B. verscheißt oder verklebt. Durch diese Aufführungsform kann eine Montage von außerhalb sowie innerhalb des Fahrzeuges erfolgen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Dichtungsabschnitt entlang eines zweiten Randbereiches des zweiten Dichtungsabschnittes mit dem Gehäuse des Umfeldsensors feuchtigkeitsdicht verbunden. Besonders bevorzugt ist der zweite Dichtungsabschnitt entlang des zweiten Randbereiches über eine Steckverbindung, eine Schweißverbindung oder über eine Klebeverbindung mit dem Gehäuse feuchtigkeitsdicht verbunden. Der erste Randbereich des zweiten Dichtungsabschnittes verläuft im Wesentlichen entlang bzw. korrespondierend zu einem Außenumfang der Öffnung. Zur Ausformung der dreidimensional ausgestalteten, die Öffnung umschließenden Manschette ist der zweite Dichtungsabschnitt also mit seinem zweiten Randbereich, der dem ersten Randbereich gegenüberliegt, an dem Gehäuse des Umfeldsensors angeordnet. An dem Gehäuse bzw. an Bestandteilen des Gehäuses ist zur Befestigung des zweiten Randbereichs vorzugsweise mindestens ein Profilabschnitt angeordnet, an dessen Enden vorzugsweise jeweils Dichtlippen oder sonstige Dichtungen vorgesehen sind, um den durch den zweiten Dichtungsabschnitt in montiertem Zustand gebildeten Nassbereich gegenüber dem Gehäuse bzw. dem Umfeldsensor feuchtigkeitsdicht abzudichten. Der Profilabschnitt kann bspw. hakenförmig oder im Wesentlichen S-förmig ausgeführt sein und vorzugsweise umlaufend um das Gehäuse von diesem auskragen. Der Profilabschnitt kann bspw. aus einem Kunststoff, einem Metall oder einem Polycarbonat hergestellt sein. Auch für die Befestigung des zweiten Randbereiches des zweiten Dichtungsabschnittes ist eine Steckverbindung aus Montagesicht vorteilhaft, wobei eine derartige Steckverbindung grundsätzlich äquivalent zu dem vorstehend Genannten ausgeführt sein kann.
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Das Gehäuse kann bspw. auch mehrere Gehäuseabschnitte umfassen, das heißt, nicht nur rein box- oder kastenförmig ausgeführt sein, sondern bspw. noch einen Deckelabschnitt und oder einen Verbindungsabschnitt umfassen, mittels dessen das Gehäuse drehbar um die Drehachse des Umfeldsensors an einer Rahmenstruktur des Dachmoduls gehalten ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform definiert der zweite Dichtungsabschnitt einen die Öffnung umlaufenden Nassbereich des Dachmoduls und bildet eine Trennbarriere zu einem Trockenbereich des Dachmoduls aus, in dem der Umfeldsensor angeordnet ist. Diese Ausführungsform stellt insbesondere heraus, dass durch das Vorsehen des zweiten Dichtungsabschnittes eine vorzugsweise hermetische Abschirmung des Trockenbereiches von dem Nassbereich gewährleistet werden kann. Durch diese Unterteilung in Nassbereich und Trockenbereich ist es möglich, bspw. die für das Verstellen des Umfeldsensors benötigte Mechanik sowie sonstige elektrische Anschlüsse (z. B. Stecker) sowie insgesamt den Umfeldsensor mitsamt seinem Gehäuse in dem Trockenbereich anzuordnen, in dem keinerlei Kontakt mit Feuchtigkeit herrscht. Hierdurch ist es möglich auf ansonsten benötigten „Durchbrüche“ durch eine Dichtebene (z. B. zum Anschließen einer Antriebseinrichtung des Umfeldsensors) zu verzichten, da sämtliche Kabel und sonstige feuchtigkeitssensible Bauteile vollständig in dem Trockenbereich angeordnet sein können. Hierdurch werden Problemstellen verhindert und die Fehleranfälligkeit reduziert. Ebenfalls kann auf teure und aufwändigere Abdichtungsklassen (IP-Klassen), die ansonsten in einem feuchten Milieu benötigt würden, verzichtet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Gegendichtungsabschnitt mindestens einen Profilabschnitt, der an dem Umfeldsensor bzw. an dem Gehäuse des Umfeldsensors angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Profilabschnitt umlaufend um das Gehäuse des Umfeldsensors angeordnet und steht von diesem zumindest bereichsweise hervor. Der Profilabschnitt dient vorzugsweise dazu, den zweiten Randbereich des zweiten Dichtungsabschnittes mit dem Gehäuse des Umfeldsensors fest und feuchtigkeitsdicht zu verbinden.
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Der mindestens eine Profilabschnitt ist in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest bereichsweise derart geformt, dass während eines Verstellens des Umfeldsensors von eingefahrener Stellung in ausgefahrene Stellung ein vorzugsweise stetiger Dichtungskontakt zwischen dem ersten Dichtungsabschnitt und dem zweiten Gegendichtungsabschnitt besteht. Durch diese zumindest abschnittsweise Ausgestaltung des Profilabschnittes wird gewährleistet, dass zumindest um einen Teilbereich der Öffnung der Dichtungskontakt zu der primären Abdichtung (erster Dichtungsabschnitt zu Gehäuse des Umfeldsensors) auch bei einer Bewegung des Umfeldsensors um seine Drehachse nicht verloren geht. Der Profilabschnitt ist vorzugsweise in einem parallel zu der Drehachse des Umfeldsensors verlaufenden Randbereich der Öffnung derart ausgestaltet. Die Ausgestaltung kann bspw. durch eine weg von dem Gehäuse weisende konkave, gekurvte Formung des Profilabschnittes erreicht werden, deren Krümmung sich aus dem normalen Abstand zu der Drehachse des Umfeldsensors ableiten lässt. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, wenn der Dichtungskontakt zu der primären Dichtung seitlich und im parallel zu der Drehachse des Umfeldsensors verlaufenden Bereich um die Öffnung während der Ein- oder Ausfahrbewegung des Umfeldsensors nicht verloren geht. Dies ist insbesondere möglich, da sich der Umfeldsensor lediglich um seine eigene Drehachse dreht.
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Es versteht sich, dass das Dachmodul auch mehrere Öffnungen, mehrere Umfeldsensoren sowie mehrere Dichtungsanordnungen (jeweils mindestens eine pro Öffnung und Umfeldsensor) umfassen kann, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Es versteht sich, dass die vorgenannten Ausführungsformen und die nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander verwendet werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Dachmoduls in einem auf einem Fahrzeugdach montierten Zustand;
- 2 eine Schnittansicht eines Umfeldsensors in einem eingefahrenen Zustand entlang einer Fahrzeuglängsrichtung;
- 3 eine Schnittansicht eines Umfeldsensors in einem ausgefahrenen Zustand entlang einer Fahrzeuglängsrichtung;
- 4 eine Detailansicht eines Teilbereiches der in 3 gezeigten Darstellung;
- 5 eine perspektivische Ansicht eines Teilbereiches eines erfindungsgemäßen Dachmoduls;
- 6 eine Unteransicht eines Teilbereiches eines erfindungsgemäßen Dachmoduls;
- 7 eine Schnittansicht eines Umfeldsensors in einem eingefahrenen Zustand entlang einer Fahrzeugbreitenrichtung; und
- 8 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.
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In 1 ist ein Fahrzeugdach 100 dargestellt, das ein Dachmodul 10 umfasst. Das Dachmodul 10 umfasst ein Flächenbauteil 12 zur Bildung der Dachhaut 14 des Fahrzeugdaches 100 eines Fahrzeugs (nicht komplett gezeigt). In einem frontseitigen, mittleren Dachbereich des Fahrzeugdaches 100 bzw. des Dachmoduls 10, betrachtet in einer Fahrzeuglängsrichtung x, befindet sich eine Öffnung 16, in der ein Umfeldsensor 18 angeordnet ist. Die Öffnung 16 bzw. der Umfeldsensor 18 sind mittig (in Fahrzeugbreitenrichtung y) unmittelbar hinter einem vorderen Querholm 102, der einen dachseitigen Windlauf des Fahrzeuges definiert, angeordnet.
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Das Dachmodul 10 ist als Baueinheit in einen Dachrahmen 104 einer Fahrzeugkarosserie 200 eingesetzt und weist dabei selbst eine Rahmenstruktur auf, mit der die Montage des Dachmoduls 10 an dem Dachrahmen 104 gewährleistet ist. Der Dachrahmen 104 wird durch mindestens zwei der Querholme 102 (front- und heckseitig) sowie mindestens zwei sich in der Fahrzeuglängsrichtung x erstreckende Längsholme 106 gebildet. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Dachmodul 10 bspw. auch als Panoramadach mit einer Durchsichtsöffnung für den Fahrgastbereich ausgeführt sein.
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Der Umfeldsensor 18 (bspw. ein Lidar-Sensor) ist zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung um eine Drehachse 20 des Umfeldsensors verstell- bzw. verdrehbar. In 1 ist der Umfeldsensor 18 in der ausgefahrenen Stellung dargestellt. Die Verstellbarkeit des Umfeldsensors 18 von der eingefahrenen in die ausgefahrene Stellung und umgekehrt ist vorzugsweise mittels eines elektrischen Antriebes (nicht gezeigt) bereitgestellt.
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Der Umfeldsensor 18 ist dazu ausgebildet, bspw. mittels einer Auswerte- und Steuereinheit eine Fahrzeugumgebung um das Fahrzeug herum mittels elektromagnetischer Signale zu erfassen. Hierfür ist der Umfeldsensor 18 dazu ausgerichtet, in einem Sichtfeld des Umfeldsensors 18, das sich kegelförmig um eine optische Achse 22 des Umfeldsensors 18 erstreckt, zu senden und/oder zu empfangen.
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Um ein Eindringen von (Regen-)Wasser in die Öffnung 16 zu verhindern, was Schäden an dem Umfeldsensor 10 und/oder weiteren elektrischen Komponenten sowie im Innenraum des Fahrzeuges hervorrufen könnte, weist das Dachmodul 10 erfindungsgemäß eine Dichtungsanordnung 24 auf. Beim Ein- und/oder Ausfahren des Umfeldsensors 18 kann es aufgrund der Drehbewegung um die Drehachse 20 des Umfeldsensors 18 zu einem Eindringen von Wasser zwischen (d. h. in einem Randbereich) dem Umfeldsensor 18 und der Öffnung 16 kommen. Zur Ableitung dieses eintretenden Wassers ist die Dichtungsanordnung 24 dazu ausgebildet, das durch die Öffnung 16 eintretende Wasser derart zusammenzuführen, dass dieses vorzugsweise rechts- und linksseitig (betrachtet in der Fahrzeuglängsrichtung x) über in Holmen 204a, 204b der Fahrzeugkarosserie 200 vorgesehen Abflusskanäle 202 aus dem Fahrzeug abgeführt bzw. ausgeleitet werden kann. Diese Wasserausleitung ist in 1 mittels zweier strichlinierter Pfeile, die entlang der Holme 204a, 204b verlaufen, angedeutet, wobei einer der Abflusskanäle 202 durch den Holm 204b verdeckt ist. Bei den Holmen 204a, 204b kann es sich bspw. um eine A-Säule des Fahrzeuges, in anderen Ausführungen jedoch auch um eine B-, C- oder D-Säule handeln.
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Zur Zusammenführung des Wassers, das um die Öffnung 16 herum eintreten kann, umfasst die Dichtungsanordnung 24 mindestens einen trichterförmigen Abschnitt 26, der an seinem konisch zulaufenden Ende in einen Ablauf 28 mündet (siehe 8). In 8 ist die Dichtungsanordnung 24 lediglich schematisch in vereinfachter Form gezeigt, aus der jedoch der trichterförmige Abschnitt 26 eindeutig erkennbar ist. Der trichterförmige Abschnitt 26 verläuft gemäß 8 beidseitig (rechts- und linksseitig von dem Umfeldsensor 18) jeweils parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung x im Falle, dass der Umfeldsensor 16 in einem Frontbereich des Fahrzeuges angeordnet und mittels seiner optischen Achse 22 in der Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet ist. Im Falle einer seitlichen Anordnung des Umfeldsensors 18, d. h. einer Ausrichtung der optischen Achse 22 des Umfeldsensors 18 entlang der Fahrzeugbreitenrichtung y, ist der mindestens eine trichterförmige Abschnitt 26 vorzugsweise parallel zu der Fahrzeugbreitenrichtung y ausgerichtet.
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2 zeigt eine Schnittansicht eines Teilbereiches des Dachmoduls 10, der parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung (y = 0-Schnitt) verläuft. Der Umfeldsensor 18 ist in dieser Schnittansicht in der eingefahrenen Stellung dargestellt. Demgegenüber ist der Umfeldsensor 18 in einer ähnlichen Schnittansicht in der ausgefahrenen Stellung abgebildet, in der der Umfeldsensor 18 mit einem Durchsichtsbereich 30 über die Dachhaut 14 hervorragt und in dieser Position eine Fahrzeugumgebung wahrnehmen bzw. erfassen kann. Der Durchsichtsbereich 30 ist derart ausgelegt, dass er für von dem Umfeldsensor 18 genutzte Wellenlängenbereiche transparent ist.
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Der Umfeldsensor 18 umfasst ein Gehäuse 32 mit einem Sensorgehäuse 34, in dem der Umfeldsensor 18 angeordnet ist, und einem Deckelteil 36. Der Deckelteil 36 des Gehäuses 32 ist über eines oder mehrere Profile an dem Gehäuse 32 des Umfeldsensors 18 befestigt. In der eingefahrenen Position des Umfeldsensors 18 schließt der Deckelteil 36 flächenbündig mit der Dachhaut 14 ab. Der Umfeldsensor 18 ist mittels des Gehäuses 32 bzw. mittels an dem Gehäuse befestigten Profilen an einer Trägerstruktur 38 des Dachmoduls 10 um die Drehachse 20 drehbar gelagert.
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Die die Öffnung 16 umgebende Dichtungsanordnung 24 weist einen ersten Dichtungsabschnitt 40 sowie einen zweiten Dichtungsabschnitt 42 auf. Der erste Dichtungsabschnitt 40 ist als Schlauchdichtung ausgeführt. Die Schlauchrichtung ist auf einen die Öffnung 18 umlaufenden Randbereich in der Dachhaut 14 aufgesteckt (siehe Detailansicht in 4). Der erste Dichtungsabschnitt 40 dient als primäre Dichtungsbarriere zur Abdichtung eines aus konstruktiven Gründen bestehenden Spaltes zwischen der Öffnung 16 und dem Gehäuse 32 des Umfeldsensors 18.
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Der erste Dichtungsabschnitt 40 ist dazu ausgebildet, die Öffnung 16 in der eingefahrenen Stellung des Umfeldsensors 18 mittels Anlage des ersten Dichtungsabschnittes 40 (d. h. durch Anlage mindestens einer Dichtlippe der Schlauchdichtung) an einem ersten Gegendichtungsabschnitt 44 des Umfeldsensors 18 abzudichten (siehe 2) und die Öffnung 16 in der ausgefahrenen Stellung des Umfeldsensors 18 mittels Anlage des ersten Dichtungsabschnittes 40 (d. h., durch Anlage mindestens einer Dichtlippe der Schlauchdichtung) an einem zweiten Gegendichtungsabschnitt 46 des Umfeldsensors 18 abzudichten (siehe 3 und 4). Der erste Gegendichtungsabschnitt 44 wird durch einen den Deckelteil 36 umlaufenden Rand ausgebildet. Der zweite Gegendichtungsabschnitt 46 wird durch einen Profilabschnitt 48 ausgebildet, der an dem Sensorgehäuse 34 des Umfeldsensors 18 vorzugsweise umlaufend angeordnet ist. Die geometrische Ausgestaltung des Profilabschnittes 48 kann sich entlang des Umfangs des Sensorgehäuses 34 unterscheiden. Beispielsweise kann der mindestens eine Profilabschnitt 48 an einem zu der Drehachse 20 des Umfeldsensors 18 parallel verlaufenden Sensorgehäusebereich derart geformt sein, dass während eines Verstellens des Umfeldsensors 18 von eingefahrener Stellung in ausgefahrene Stellung ein stetiger Dichtungskontakt zwischen dem ersten Dichtungsabschnitt 40 und dem zweiten Gegendichtungsabschnitt 46, d. h. dem Profilabschnitt 48 in diesem Bereich besteht. Hierzu kann der Profilabschnitt 48, wie dies in den Schnittansichten in den 2 und 3 zu erkennen ist, abschnittsweise konkav (in Richtung weg von dem Sensorgehäuse 34 gesehen) geformt sein. An den Seitenbereichen des Sensorgehäuses 34 (parallel zu der optischen Achse 22 des Umfeldsensors 18) kann der Profilabschnitt in einem spitzen Anstellwinkel zu dem Sensorgehäuse 34 (zu einer Vertikalen) ausgeformt sein, so dass in diesem Seitenbereichen der Dichtungskontakt zwischen dem ersten Dichtungsabschnitt 40 und dem zweiten Gegendichtungsabschnitt 46 vorzugsweise während des Ein- und Ausfahrens des Umfeldsensors 18 nicht verloren geht (siehe 7).
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Der zweite Dichtungsabschnitt 42 ist entlang eines ersten Randbereiches 50 des zweiten Dichtungsabschnittes 42 mit einem Randabschnitt 52 des ersten Dichtungsabschnittes 40 feuchtigkeitsdicht verbunden (siehe insbesondere Detailansicht in 4). Der Randabschnitt 52 ist vorzugsweise als Dichtungslippe ausgestaltet. Der zweite Dichtungsabschnitt 42 ist mittels seines ersten Randbereiches 50 mit dem Randabschnitt 52 fest verbunden (bspw. verschweißt). Alternativ kann auch eine Steck- oder Klebeverbindung eingesetzt werden. Der zweite Dichtungsabschnitt 42 ist entlang eines zweiten Randbereiches 54 des zweiten Dichtungsabschnittes 42 mit dem Gehäuse 32, genauer gesagt mit dem Profilabschnitt 48, der an dem Gehäuse angeordnet ist, feuchtigkeitsdicht verbunden. Vorliegend ist der zweite Dichtungsabschnitt 42 mittels einer Steckverbindung 56 auf dem Profilabschnitt 48 feuchtigkeitsdicht und fest aufgesteckt. Alternativ ist ein Verscheißen, Verkleben oder eine andere Verbindungsart möglich.
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Der zweite Dichtungsabschnitt 42 ist aus einem flexiblen, mattenförmigen Material, vorzugsweise aus Gummi oder einem feuchtigkeitsdichten Textil, hergestellt und vorliegend in Form eines Wassersacks 58 ausgebildet. Der Wassersack 58 umläuft als in sich geschlossene Barriere bzw. Manschette die Öffnung 16. Der zweite Dichtungsabschnitt 42 bildet zur Zusammenführung der eintretenden Flüssigkeit zumindest bereichsweise den mindestens einen trichterförmigen Abschnitt 26 aus, der jeweils in den Ablauf 28 mündet. Vorliegend bildet der zweite Dichtungsabschnitt 42 rechts- und linksseitig (in der Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet) jeweils den trichterförmigen Abschnitt 26 aus, der jeweils in den Ablauf 28 mündet (siehe 7).
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Durch die in sich geschlossene Manschette des zweiten Dichtungsabschnittes 42, der als Wassersack 58 ausgestaltet ist, wird eine sekundäre Dichtungsbarriere definiert, die das Eindringen von Flüssigkeit in den Innenbereich des Dachmoduls 10, wo der Umfeldsensor 18 angeordnet ist, auch dann verhindert, wenn die primäre Dichtungsbarriere (der erste Dichtungsabschnitt 40) nicht abdichtet. Somit definiert der zweite Dichtungsabschnitt 42 einen die Öffnung 16 umlaufenden Nassbereich 60 des Dachmoduls 10 und wirkt als eine Trennbarriere zu einem Trockenbereich 62 des Dachmoduls 10, in dem der Umfeldsensor 18 angeordnet ist. In diesem Trockenbereich 62 sind bspw. auch elektrische Anschlüsse 64 des Umfeldsensors 18 (siehe die in 6 dargestellte Unteransicht) angeordnet. Es sei erwähnt, dass in 6 der durch den zweiten Dichtungsabschnitt 42 ausgebildete Nassbereich 60 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Man blickt also von einem Inneren des Fahrzeuges von unten auf das Dachmodul 10. Ebenfalls in dem Trockenbereich 62 ist eine nicht weiter beschriebene Verstellkinematik 66 des Umfeldsensors 18 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeugdach
- 102
- Querholm
- 104
- Dachrahmen
- 200
- Fahrzeugkarosserie
- 202
- Abflusskanäle
- 204a, 204b
- Holme
- 10
- Dachmodul
- 12
- Flächenbauteil
- 14
- Dachhaut
- 16
- Öffnung
- 18
- Umfeldsensor
- 20
- Drehachse des Umfeldsensors
- 22
- optische Achse des Umfeldsensors
- 24
- Dichtungsanordnung
- 26
- trichterförmige Abschnitt
- 28
- Ablauf
- 30
- Durchsichtsbereich
- 32
- Gehäuse
- 34
- Sensorgehäuse
- 36
- Deckelteil
- 38
- Trägerstruktur
- 40
- erster Dichtungsabschnitt
- 42
- zweiter Dichtungsabschnitt
- 44
- erster Gegendichtungsabschnitt
- 46
- zweiter Gegendichtungsabschnitt
- 48
- Profilabschnitt
- 50
- erster Randbereich
- 52
- Randabschnitt
- 54
- zweiter Randbereich
- 56
- Steckverbindung
- 58
- Wassersack
- 60
- Nassbereich
- 62
- Trockenbereich
- 64
- elektrische Anschlüsse
- 66
- Verstellkinematik