WO2021032624A1 - Dachmodul zur bildung eines fahrzeugdachs mit antennenmodul - Google Patents

Dachmodul zur bildung eines fahrzeugdachs mit antennenmodul Download PDF

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WO2021032624A1
WO2021032624A1 PCT/EP2020/072876 EP2020072876W WO2021032624A1 WO 2021032624 A1 WO2021032624 A1 WO 2021032624A1 EP 2020072876 W EP2020072876 W EP 2020072876W WO 2021032624 A1 WO2021032624 A1 WO 2021032624A1
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roof
antenna
module
roof module
antenna module
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PCT/EP2020/072876
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Michael Huelsen
Oliver HEISEL
Andreas Strasser
Thomas Lindner
Max Huber
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Webasto SE
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    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9327—Sensor installation details

Definitions

  • the invention relates to a roof module for forming a vehicle roof on a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • roof modules are widely used in vehicle construction, since these roof modules are prefabricated as separate functional modules and can be delivered to the assembly line when the vehicle is assembled.
  • the roof module can either be part of a rigid vehicle roof or part of an openable roof assembly.
  • Autonomous or partially autonomous vehicles are becoming more and more widespread in vehicle construction.
  • a large number of environment sensors are necessary which detect the environment of the motor vehicle and from this determine the respective traffic situation.
  • the known environment sensors send or receive corresponding electromagnetic signals for this purpose, for example laser beams or radar beams, with a data model of the vehicle environment being able to be generated by a corresponding signal evaluation.
  • the known environment sensors are built into a corresponding sensor housing. This sensor housing is then attached to the top of the vehicle roof in order to offer the environment sensor an observation position as high as possible.
  • the disadvantage of fastening an environment sensor at the highest point on the vehicle roof is that this can interfere with the functionality of transmitter or receiver antennas that are also fastened on the vehicle roof. Because the environment sensor with its sensor housing represents a shading area for the transmitter and receiver antennas that are also attached to the vehicle roof.
  • the object of the present invention is therefore to propose a new roof module which avoids the disadvantages of the previously known prior art described above.
  • the roof module in addition to the at least one environment sensor, also includes an antenna module with which radio signals can be received and / or transmitted.
  • the roof module also contains the antenna module in addition to the environment sensor, so that with a suitable arrangement of antenna modules relative to the environment sensor, the beam path of the antenna module is no longer disturbed by the environment sensor.
  • the roof module can also contain further functional elements, for example luminous elements or the like.
  • the antenna module In order to ensure adequate weather protection for the antenna module, the antenna module must be protected from harmful environmental influences, for example moisture and air currents. This can be ensured in a particularly simple manner in that the antenna module is arranged under the roof skin of the vehicle roof formed by the surface component.
  • the antenna module makes it possible, in particular, for the antenna module to be fastened in a dry area that is reliably protected from moisture, dirt and air currents.
  • the surface component should be made of a material that is permeable to the radio signals of the antenna module, for example plastic or glass.
  • antennas may be necessary that can receive or transmit radio signals in different frequency ranges.
  • the various antenna modules required for this can easily be integrated together into the roof module.
  • an antenna module is arranged between two environment sensors.
  • an antenna module comprises an electronic circuit board with a radio antenna integrated thereon and a ground plate attached at a predetermined distance from the radio antenna.
  • the vehicle occupants are also enabled to receive radio signals from the vehicle, for example to send or receive WiFi signals or Bluetooth signals to the mobile radio devices of the vehicle occupants.
  • So-called radio modules with which radio signals can be received or sent from the vehicle interior are common. If this functionality is desired for a vehicle, the corresponding data module can also include a radio modem.
  • the radio modem and the antenna module each form separate components.
  • the radio modem is integrated into the antenna module so that one assembly realizes the functionality of both the antenna module and the functionality of the radio modem.
  • metallic body elements for example carrier plates or sheet metal frames, which have a corresponding have mechanical stability.
  • the antenna module is arranged on the outwardly facing side of the body element.
  • the radio modem is arranged on the inwardly facing side of the body element so that the body element does not interfere with the radiation area of the radio modem into the vehicle interior.
  • the environment sensors or antenna modules When fastening the environment sensors or antenna modules on the vehicle roof, a high level of precision is required, which affects both the positioning of the individual environment sensors or antenna modules on the vehicle roof and the position of the environment sensors or antenna modules relative to one another.
  • all environment sensors and all antenna modules of the roof module can then be preassembled on the common carrier element and then fastened together with the carrier element on the vehicle roof.
  • the carrier element can then have recordings prefabricated with appropriate precision for fixing the surroundings sensors or antenna modules, so that at least the necessary positioning results.
  • the carrier element enables an antenna module to be attached between two environment sensors.
  • the antenna module can be attached to the lens hood itself so that it is positioned in the desired position in the two environment sensors. If the antenna module is a separate component, it can be releasably attached to the carrier element. Alternatively, the antenna module can also be integrated into the carrier element. For this purpose, the antenna module can be permanently attached to the surface of the carrier element. The antenna module can be manufactured particularly cost-effectively if it is printed onto a surface of the carrier element.
  • the antenna module can also be injected into a plastic part of the roof module.
  • the antenna module is encapsulated with the plastic of the injection-molded plastic component.
  • the antenna module can be injected into the carrier element. It is also conceivable to inject the antenna module into a surface component made of plastic that forms the roof skin of the vehicle.
  • the roof module comprises at least one front antenna module and at least one rear antenna module.
  • the front antenna module can then receive or transmit radio signals from the area of the vehicle.
  • the rear antenna module can receive radio signals from the area behind the vehicle or send them to the rear.
  • the type of radio services served by the antenna module is fundamentally arbitrary. It is advantageous if the antenna module radio signals and / or mobile radio signals and / or WiFi signals and / or Bluetooth signals and / or GPS signals and / or car-to-car communication signals (DSRC) and / or car-to-car X communication signals (DSRC) can receive and / or send.
  • DSRC car-to-car communication signals
  • DSRC car-to-car X communication signals
  • the roof module according to the invention offers particularly great advantages with regard to the car-to-car communication signals or with regard to the car-to-X communication signals.
  • the antenna module should preferably be designed in the manner of a DSRC patch antenna.
  • the type of environment sensor that is installed in the roof module according to the invention is also basically arbitrary.
  • the roof module according to the invention offers particularly great advantages in the case of environment sensors which are designed in the form of a lidar sensor and / or in the form of a radar sensor and / or in the form of a camera sensor and / or in the form of a multi-camera sensor .
  • the roof module according to the invention can be used both in passenger cars and in commercial vehicles such as delivery vans or tractors for trucks. It can be designed as a pure fixed roof or also be provided with a roof opening system and thus form a closable roof opening.
  • the roof module according to the invention preferably forms a structural unit which comprises in an integrated manner devices for autonomous driving or for partially autonomous driving supported by vehicle assistance systems and which can be placed on a vehicle shell on page 20 of a vehicle manufacturer.
  • the invention also relates to a motor vehicle with a roof module of the type described above.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a roof module in a schematic longitudinal section
  • FIG. 2 shows the roof module according to FIG. 1 when arranged on a vehicle roof in a schematic view from above;
  • FIG. 3 shows the beam path of the antenna module in the roof module according to FIG. 1 in a schematic side view
  • 4 shows a second embodiment of a roof module when arranged on a vehicle roof in a schematic view from above;
  • FIG. 5 shows the roof module according to FIG. 4 in a schematic side view
  • 6 shows a carrier element for fixing an antenna module in a roof module in a perspective side view
  • FIG. 7 shows the carrier element according to FIG. 6 in a side view
  • FIG. 8 shows the carrier element according to FIG. 6 in a view from the front
  • FIG. 9 shows a second embodiment of a carrier element in a view from the front.
  • the roof module 01 comprises a surface component 02 which forms the roof skin 03 of a vehicle.
  • a cover 04 is provided on the ends of the surface component 02 facing the front of the vehicle.
  • the surface component 02 and the cover 04 protect a dry area 05 in the roof module 01.
  • An environment sensor 06 for example a lidar sensor or a radar sensor, and an antenna module 07 are arranged in the dry area 05. Both the environment sensor 06 and the antenna module 07 are attached to a body element 08 which delimits the dry area 05 at the bottom.
  • the beam path of the electronic signals 09 emitted by the environment sensor 06 which can be laser beams, for example, is indicated by dash-dotted lines in FIG. 1.
  • the beam path of the radio signals 10 that can be received or transmitted by the antenna module 07 is also indicated by dashed lines in FIG. 1.
  • the radiation of the radio signals 10 by the sensor housing of the environment sensor 06 is essentially not shaded, since the antenna module 07 and the environment sensor 06 in the roof module 01 are arranged next to one another at the same height of the vehicle roof.
  • the surface component 02 consists of plastic in order not to interfere with the passage of the radio signals 10 of the antenna module 07.
  • the roof module 01 contains a radio modem 11 which is attached to the underside of the body element 08.
  • the beam path of the radio signals 12 emitted or received by the radio modem 11 is also indicated by dashed lines in FIG.
  • 2 shows a vehicle 13, on the vehicle roof 14 of which the roof module 01 is fastened on the side facing the front of the vehicle.
  • the roof module 01 comprises three environment sensors 06 and two antenna modules 07, the antenna modules 07 each being arranged between two adjacent environment sensors 06.
  • FIG. 3 shows the vehicle 13 in the area of the vehicle roof 14 in a schematic side view.
  • the beam path of the radio signals 10 of the antenna module 07 can be seen.
  • the radio signals 12 of the radio modem 11 achieve complete radio coverage for the vehicle interior.
  • Fig. 4 shows a second embodiment of a roof module 15 according to the invention in a view from above.
  • the roof module 15 in turn comprises three environment sensors 06, two antenna modules 07 and a radio modem 11 on the side facing the front of the vehicle.
  • three further environment sensors 06 and two further antenna modules 07 are provided in the roof module 15 on the side facing the vehicle.
  • the roof module 15 forms an antenna module 16 for receiving radio signals, an antenna module 17 for receiving mobile radio signals and an antenna module 18 for receiving GPS signals.
  • the antenna modules 07 are designed in the form of DSRC patch antennas and are used in particular for car-to-car communication or car-to-X communication.
  • FIG. 5 shows the roof module 15 with the antenna module 07 in a side view.
  • the radio signals 10 of the antenna modules 07 can be seen as dashed lines. Due to the arrangement of antenna modules both on the side facing the rear of the vehicle and on the side facing the front of the vehicle, good radio coverage is enabled both forwards and backwards despite the shading by the vehicle roof.
  • the antenna module 20 is in the manner of a DSRC patch antenna designed and particularly suitable for car-to-car communication or car-to-X communication.
  • the carrier element 19 is made of plastic and contains a receptacle 21 into which the antenna module 20 can be inserted from above in a fixed manner.
  • the carrier element 19 also includes two receptacles 22 and 23, to which two environment sensors (not shown in FIG. 6) can be attached.
  • the area between the two receptacles 22 and 23 is designed in the manner of a lens hood 24.
  • the antenna module 20 is therefore already fixed to the lens hood 24.
  • FIG. 7 shows the carrier element 19 when the antenna module 20 is inserted into the receptacle 21 from above.
  • Fig. 8 shows the carrier element 19 with the two receptacles 22 and 23 in a view from the front.
  • the lens hood 24 is shown in partial section. This shows the antenna module 20 which is inserted into the receptacle 21 from above.
  • FIG. 9 shows a second embodiment 25 of a carrier element for installation in a roof module.
  • the carrier element 25 in turn contains two receptacles 26 and 27, to each of which an environment sensor (not shown in FIG. 9) can be attached.
  • an antenna module 28 is printed onto the plastic surface of the carrier element 25.
  • radio signal (antenna module)

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dachmodul (01, 15) zur Bildung zumindest eines Teils des Fahrzeugdachs (14) an einem Kraftfahrzeug (13), mit einem Flächenbauteil (02), dessen Außenoberfläche zumindest bereichsweise die Dachhaut (03) des Fahrzeugdachs (14) bildet, wobei das Dachmodul (01, 15) zumindest einen Umfeldsensor (06) umfasst, der zur Erfassung der Fahrzeugumgebung elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann. Das Dachmodul (01, 15) umfasst zumindest ein Antennenmodul (07, 16, 17, 18, 20), mit dem Funksignale empfangen und/oder gesendet werden können.

Description

Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs mit Antennenmodul
Die Erfindung betrifft ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Dachmodule finden im Fahrzeugbau breite Verwendung, da diese Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt und bei der Montage des Fahrzeuges an das Montageband geliefert werden können. Bei dem Dachmodul kann es sich dabei entweder um ein Teil eines starren Fahrzeugdachs handeln oder um ein Teil einer öffenbaren Dachbaugruppe.
Im Fahrzeugbau finden autonom bzw. teilautonom fahrende Kraftfahrzeuge immer weitere Verbreitung. Um in der Fahrzeugsteuerung ein autonomes bzw. teilautonomes Steuern des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, sind eine Vielzahl von Umfeldsensoren notwendig, die die Umgebung des Kraftfahrzeuges erfassen und daraus die jeweilige Verkehrssituation ermitteln. Die bekannten Umfeldsensoren senden bzw. empfangen dazu entsprechende elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen oder Radarstrahlen, wobei durch eine entsprechende Signalauswertung ein Datenmodel] der Fahrzeugumgebung generiert werden kann. Um die Umfeldsensoren vor schädlichen Umwelteinflüssen, beispielsweise Feuchtigkeit und Luftströmungen, zu schützen, sind die bekannten Umfeldsensoren in einem entsprechenden Sensorgehäuse eingebaut. Dieses Sensorgehäuse wird dann auf der Oberseite des Fahrzeugdachs befestigt, um dem Umfeldsensor eine möglichst hochgelegene Beobachtungsposition zu bieten. Nachteilig an der Befestigung eines Umfeldsensors an der höchsten Stelle des Fahrzeugdachs ist es, dass dadurch die Funktionalität von ebenfalls auf dem Fahrzeugdach befestigten Sender- bzw. Empfangsantennen gestört werden kann. Denn der Umfeldsensor mit seinem Sensorgehäuse stellt für die ebenfalls auf dem Fahrzeugdach befestigten Sender- bzw. Empfangsantennen einen Abschattungsbereich dar. Ist die Fahr- zeugantenne zum Empfang von Mobilfunkdaten bzw. zum Empfang von Radarsignalen, beispielsweise auf der zum Fahrzeug heckweisen Seite des Fahrzeugdachs, befestigt, so wird der Abstrahl winkel der Fahrzeugantenne durch einen auf der zur Front des Fahrzeuges weisenden Seite des Fahrzeugdachs befestigten Umfeldsensor eingeschränkt. Die einzige Möglichkeit zur Vermeidung dieser Abschattung durch den Umfeldsensor bestand bisher darin, die Fahrzeugantenne entsprechend nach oben zu verlängern, was jedoch aus Designgründen unerwünscht ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein neues Dachmodul vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Nachteile des vorbekannten Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch ein Dachmodul nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im erfindungsgemäßen Dachmodul ist es vorgesehen, dass das Dachmodul neben dem zumindest einen Umfeldsensor zusätzlich ein Antennenmodul umfasst, mit dem Funksignale empfangen und/oder gesendet werden können. Mit dem Ergebnis beinhaltet also das Dachmodul neben dem Umfeldsensor auch das Antennenmodul, so dass bei geeigneter Anordnung von Antennenmodulen relativ zum Umfeldsensor der Strahlengang des Antennenmoduls durch den Umfeldsensor nicht mehr gestört wird. Selbstverständlich kann das Dachmodul neben dem Umfeldsensor und dem Antennenmodul auch noch weitere Funktionselemente, beispielsweise Leuchtelemente oder ähnliche, enthalten. Um einen ausreichenden Witterungsschutz des Antennenmoduls zu gewährleisten, muss das Antennenmodul vor schädlichen Umwelteinflüssen, beispielsweise Feuchtigkeit und Luftströmungen, geschützt werden. Dies kann besonders einfach dadurch gewährleistet werden, dass das Antennenmodul unter der vom Flächenbauteil gebildeten Dachhaut des Fahrzeugdachs angeordnet ist. Dadurch ist es insbesondere möglich, dass das Antennenmodul in einem Trockenbereich befestigt ist, der zuverlässig vor Feuchtigkeit, Verschmutzung und Luftströmungen geschützt ist. Um den Strahlengang des Antennenmoduls nicht in unerwünschter Weise zu stören, sollte das Flächenbauteil aus einem für die Funksignale des Antennenmoduls durchlässigen Werkstoff, beispielsweise Kunststoff oder Glas, hergestellt sein.
Abhängig vom Funktionsumfang des jeweiligen Fahrzeuges können Antennen notwendig sein, die in unterschiedlichen Frequenzbereichen Funksignale empfangen bzw. senden können. Die dafür notwendigen verschiedenen Antennenmodule können in einfacher Weise gemeinsam in das Dachmodul integriert werden.
Im Hinblick auf die optimale Ausnutzung des im Dachmodul vorhandenen Bauraums ist es vorteilhaft, wenn jeweils ein Antennenmodul zwischen zwei Umfeldsensoren angeordnet ist.
In welcher Weise die Antennenmodule konstruktiv ausgebildet sind, ist grundsätzlich beliebig. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass ein Antennenmodul eine Elektronikplatine mit einer darauf integrierten Funkantenne und eine in einem vorgegebenen Abstand zur Funkantenne angebrachte Masseplatte umfasst.
In vielen Fahrzeugen ist es vorgesehen, dass auch den Fahrzeuginsassen ein Funkempfang zum Fahrzeug hin ermöglicht wird, beispielsweise WiFi-Signale oder Bluetooth- Signale zu den Mobilfünkgeräten der Fahrzeuginsassen zu senden bzw. zu empfangen. Dafür sind sogenannte Funkmoduls üblich, mit denen Funksignale aus dem Fahrzeuginnenraum empfangen bzw. gesendet werden können. Soweit diese Funktionalität für ein Fahrzeug gewünscht wird, kann das entsprechende Datenmodul auch ein Funkmodem umfassen.
In der einfachsten Bauform bei Verwendung von Funkmodems ist es vorgesehen, dass Funkmodem und das Antennenmodul jeweils separate Bauteile bilden. Im Hinblick auf eine hohe Kosteneffizienz ist es vorteilhaft, wenn das Funkmodem in das Antennenmodul integriert ist, so dass eine Baugruppe die Funktionalität sowohl des Antennenmoduls als auch der Funktionalität des Funkmodems realisiert.
Zur Befestigung des Dachmoduls am Fahrzeug dienen häufig metallische Karosserieelemente, beispielsweise Trägerbleche oder Blechrahmen, die eine entsprechende mechanische Stabilität aufweisen. Um die Funktionalität des Antennenmoduls beim Senden bzw. Empfangen von Funksignalen von außerhalb des Fahrzeuges nicht zu behindern, ist es vorteilhaft, wenn das Antennenmodul auf der nach außen weisenden Seite des Karosserieelements angeordnet ist. Zugleich ist es vorteilhaft, wenn das Funkmodem auf der nach innen weisenden Seite des Karosserieelements angeordnet ist, um den Abstrahlbereich des Funkmodems in den Fahrzeuginnenraum hinein nicht durch das Karosserieelement zu stören.
Bei der Befestigung der Umfeldsensoren bzw. der Antennenmodule auf dem Fahrzeugdach ist eine hohe Präzision erforderlich, die sowohl die Positionierung der einzelnen Umfeldsensoren bzw. Antennenmodule auf dem Fahrzeugdach als auch die Position der Umfeldsensoren bzw. Antennenmodule relativ zueinander betrifft. Um diese exakte Positionierung der Antennenmodule bzw. Umfeldsensoren zu erleichtern, ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest ein Umfeldsensor und zumindest ein Antennenmodul auf einem gemeinsamen Trägerelement befestigt sind. Im Ergebnis können dann beispielsweise alle Umfeldsensoren und alle Antennenmodule des Dachmoduls auf dem gemeinsamen Trägerelement vormontiert und anschließend dann gemeinsam mit dem Trägerelement auf dem Fahrzeugdach befestigt werden. Das Trägerelement kann dann mit entsprechender Präzision vorgefertigte Aufnahmen zur Fixierung der Umfeldsensoren bzw. Antennenmodule aufweisen, so dass sich zumindest die notwendige Positionierung ergibt.
Wie viele Umfeldsensoren bzw. Antennenmodule auf dem Trägerelement befestigt sind, ist grundsätzlich beliebig. Bei einer bevorzugten Ausfiihrungsvariante ist es vorgesehen, dass das Trägerelement die Befestigung eines Antennenmoduls zwischen zwei Umfeldsensoren ermöglicht.
Für bestimmte Umfeldsensoren ist es erforderlich, dass Streulicht vermieden wird. Deshalb ist es bekannt, zwischen den einzelnen Umfeldsensoren Streulichtblenden anzuordnen. Sobald eine solche Streulichtblende vorgesehen werden soll, kann diese vorteilhaft in das Trägerelement integriert werden. An die Streulichtblende selbst kann das Antennenmodul befestigt werden, so dass es die gewünschte Positionierung in den beiden Umfeldsensoren erhält. Soweit das Antennenmodul ein separates Bauteil darstellt, kann es lösbar am Trägerelement befestigt werden. Alternativ dazu kann das Antennenmodul auch in das Trägerelement integriert werden. Dazu kann das Antennenmodul unlösbar auf der Oberfläche des Trägerelements angebracht sein. Besonders kostengünstig lässt sich das Antennenmodul herstellen, wenn es auf einer Oberfläche des Trägerelements aufgedruckt ist.
Alternativ zum Aufdrucken des Antennenmoduls kann diese auch in ein Kunststoffteil des Dachmoduls eingespritzt werden. Dazu wird das Antennenmodul mit dem Kunststoff des spritzgegossenen Kunststoffbauteils umspritzt. Insbesondere kann das Antennenmodul in das Trägerelement eingespritzt werden. Denkbar ist auch das Einspritzen des Antennenmoduls in ein Flächenbauteil aus Kunststoff, das die Dachhaut des Fahrzeugs bildet.
Um eine möglichst vollständige Funkabdeckung zu erreichen, ist es vielfach nicht ausreichend, die Funksignale nur von einer Position des Fahrzeugs zu senden bzw. zu empfangen. Insbesondere durch Abschattungen kann es zu großen Störbereichen kommen, die die Funktionalität des Antennenmoduls unzulässig stören. Um dies zu vermeiden, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Dachmodul zumindest ein vorderes Antennenmodul und zumindest ein hinteres Antennenmodul umfasst. Das vordere Antennenmodul kann dann Funksignale aus dem Bereich des Fahrzeuges empfangen bzw. senden. Das hintere Antennenmodul kann Funksignale aus dem Bereich hinter dem Fahrzeug empfangen bzw. nach hinten senden.
Welche Art von Funkdiensten von dem Antennenmodul bedient werden, ist grundsätzlich beliebig. Vorteilhaft ist es, wenn das Antennenmodul Radiosignale und/oder Mobilfunksignale und/oder WiFi-Signale und/oder Bluetooth-Signale und/oder GPS- Signale und/oder Car-to-Car-Kommunikationssignale (DSRC) und/oder Car-to-X- Kommunikationssignale (DSRC) empfangen und/oder senden kann.
Besonders große Vorteile bietet das erfindungsgemäße Dachmodul im Hinblick auf die Car-to-Car-Kommunikations- bzw. im Hinblick auf die Car-to-X- Kommunikationssignale. Um diese abbilden zu können, sollte das Antennenmodul bevorzugt in der Art einer DSRC-Patchantenne ausgebildet sein. Welche Art von Umfeldsensor in das erfindungsgemäße Dachmodul eingebaut wird, ist grundsätzlich ebenfalls beliebig. Besonders große Vorteile bietet das erfindungsgemäße Dachmodul bei Umfeldsensoren, die in der Art eines Lidar-Sensors und/oder in der Art eines Radar-Sensors und/oder in der Art eines Kamera-Sensors und/oder in der Art eines Multikamera-Sensors ausgebildet sind.
Grundsätzlich kann das Dachmodul nach der Erfindung sowohl bei Personenkraftwagen als auch bei Nutzfahrzeugen, wie Lieferwägen oder Zugmaschinen für LKW, zum Einsatz kommen. Es kann als reines Festdach ausgebildet sein oder auch mit einem 15 Dachöffnungssystem versehen sein und damit eine verschließbare Dachöffnung ausbilden.
Des Weiteren bildet das Dachmodul nach der Erfindung vorzugsweise eine Baueinheit, die in integrierter Weise Einrichtungen zum autonomen Fahren oder zum teilautonomen, durch Fahrzeugassistenzsysteme unterstützten Fahren umfasst und die auf Seiten 20 eines Fahrzeugherstellers auf einen Fahrzeugrohbau aufsetzbar ist. Die Erfindung hat auch ein Kraftfahrzeug mit einem Dachmodul der vorstehend beschriebenen Art zum Gegenstand.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Dachmoduls im schematisierten Längsschnitt;
Fig. 2 das Dachmodul gemäß Fig. 1 bei Anordnung auf einem Fahrzeugdach in schematisierter Ansicht von oben;
Fig. 3 den Strahlengang des Antennenmoduls im Dachmodul gemäß Fig. 1 in schematisierter seitlicher Ansicht; Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines Dachmoduls bei Anordnung auf einem Fahrzeugdach in schematisierter Ansicht von oben;
Fig. 5 das Dachmodul gemäß Fig. 4 in schematisierter seitlicher Ansicht; Fig. 6 ein Trägerelement zur Fixierung eines Antennenmoduls in einem Dachmodul in perspektivischer seitlicher Ansicht;
Fig. 7 das Trägerelement gemäß Fig. 6 in seitlicher Ansicht;
Fig. 8 das Trägerelement gemäß Fig. 6 in Ansicht von vorne; und Fig. 9 eine zweite Ausführungsform eines Trägerelements in Ansicht von vorne.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dachmoduls 01. Das Dachmodul 01 umfasst ein Flächenbauteil 02, das die Dachhaut 03 eines Fahrzeuges bildet. An den zur Fahrzeugfront weisenden Enden des Flächenbauteils 02 ist eine Abdeckung 04 vorgesehen. Das Flächenbauteil 02 und die Abdeckung 04 schützen einen Trockenbereich 05 im Dachmodul 01.
Im Trockenbereich 05 sind ein Umfeldsensor 06, beispielsweise ein Lidar-Sensor oder ein Radar-Sensor und ein Antennenmodul 07 angeordnet. Sowohl Umfeldsensor 06 als auch Antennenmodul 07 sind auf einem Karosserieelement 08 befestigt, das den Trockenbereich 05 nach unten hin begrenzt. Der Strahlengang der vom Umfeldsensor 06 abgegebenen elektronischen Signale 09, bei dem es sich beispielsweise um Laserstrahlen handeln kann, ist in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet. Der Strahlengang der vom Antennenmodul 07 empfangbaren bzw. sendbaren Funksignale 10 ist in Fig. 1 ebenfalls strichliniert angedeutet. Man erkennt, dass die Abstrahlung der Funksignale 10 durch das Sensorgehäuse des Umfeldsensors 06 im Wesentlichen nicht abgeschattet wird, da das Antennenmodul 07 und der Umfeldsensor 06 im Dachmodul 01 nebeneinander auf der gleichen Höhe des Fahrzeugdachs angeordnet sind. Das Flächenbauteil 02 besteht dabei aus Kunststoff, um den Durchgang der Funksignale 10 des Antennenmoduls 07 nicht zu stören.
Zusätzlich enthält das Dachmodul 01 ein Funkmodem 11, das auf der Unterseite des Karosserieelements 08 befestigt ist. Der Strahlengang der vom Funkmodem 11 abgegebenen bzw. empfangenen Funksignale 12 ist in Fig. 1 ebenfalls strichliniert angedeutet. Durch die Anordnung des Funkmodems 11 auf der zum Fahrzeuginnenraum gerichteten Seite des Karosserieelements 08 werden die Funksignale 12 nicht gestört. Fig. 2 zeigt ein Fahrzeug 13, an dessen Fahrzeugdach 14 ein der zur Fahrzeugfront weisenden Seite das Dachmodul 01 befestigt ist. Man erkennt in Figur 2 die Anordnung des Umfeldsensors 06 und des Antennenmoduls 07 und des Funkmodems 11 in ihrer relativen Lage zueinander. Insgesamt umfasst das Dachmodul 01 drei Umfeldsensoren 06 und zwei Antennenmodule 07, wobei die Antennenmodule 07 jeweils zwischen zwei benachbarten Umfeldsensoren 06 angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt das Fahrzeug 13 im Bereich des Fahrzeugdachs 14 in schematisierter seitlicher Ansicht. Man erkennt den Strahlengang der Funksignale 10 des Antennenmoduls 07. Durch die Anordnung des Dachmoduls 01 am höchsten Punkt des Fahrzeugdachs 14 kann eine im Wesentlichen vollständige Abdeckung des Funkbereichs sowohl nach vorne als auch nach hinten erreicht werden. Die Funksignale 12 des Funkmodems 11 erreichen eine vollständige Funkabdeckung für den Fahrzeuginnenbereich.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Dachmoduls 15 in Ansicht von oben. Das Dachmodul 15 umfasst wiederum drei Umfeldsensoren 06, zwei Antennenmodule 07 und ein Funkmodem 11 an der zur Fahrzeugfront weisenden Seite. Zusätzlich sind im Dachmodul 15 auf der zum Fahrzeug heckweisenden Seite drei weitere Umfeldsensoren 06 und zwei weitere Antennenmodule 07 vorgesehen. Zusätzlich bildet das Dachmodul 15 ein Antennenmodul 16 zum Empfang von Radiosignalen, ein Antennenmodul 17 zum Empfang von Mobilfunksignalen und ein Antennenmodul 18 zum Empfang von GPS-Signalen. Die Antennenmodule 07 sind dabei in der Art von DSRC-Patchantennen ausgebildet und dienen insbesondere der Car-to-Car- Kommunikation bzw. der Car- to-X- Kommunikation.
Fig. 5 zeigt das Dachmodul 15 mit dem Antennenmodul 07 in seitlicher Ansicht. Man erkennt die Funksignale 10 der Antennenmodule 07 als strichlinierte Andeutung. Aufgrund der Anordnung von Antennenmodulen sowohl auf der zum Fahrzeugheck weisenden Seite als auch auf der zur Fahrzeugfront weisenden Seite wird trotz der Abschattung durch das Fahrzeugdach eine gute Funküberdeckung sowohl nach vome als auch nach hinten ermöglicht.
Fig. 6 zeigt ein Trägerelement 19 zur Befestigung eines Antennenmoduls 20 in einem erfindungsgemäßen Dachmodul. Das Antennenmodul 20 ist dabei in der Art einer DSRC-Patchantenne ausgebildet und besonders für die Car-to-Car-Kommunikation bzw. Car-to-X-Kommunikation geeignet. Das Trägerelement 19 besteht aus Kunststoff und beinhaltet eine Aufnahme 21 , in die das Antennenmodul 20 von oben fixierend eingesteckt werden kann. Das Trägerelement 19 umfasst darüber hinaus zwei Aufnah- men 22 und 23, an denen zwei in Fig. 6 nicht dargestellte Umfeldsensoren befestigt werden können. Der Bereich zwischen den beiden Aufnahmen 22 und 23 ist dabei in der Art einer Streulichtblende 24 ausgebildet. Das Antennenmodul 20 ist also bereits an der Streulichtblende 24 fixiert.
Fig. 7 zeigt das Trägerelement 19 beim Einstecken des Antennenmoduls 20 von oben in die Aufnahme 21.
Fig. 8 zeigt das Trägerelement 19 mit den beiden Aufnahmen 22 und 23 in Ansicht von vorne. Die Streulichtblende 24 ist dabei im Teilschnitt dargestellt. Man erkennt dadurch das Antennenmodul 20, das von oben in die Aufnahme 21 eingesteckt ist.
Fig. 9 zeigt eine zweite Ausführungsform 25 eines Trägerelements zum Einbau in einem Dachmodul. Das Trägerelement 25 beinhaltet wiederum zwei Aufnahmen 26 und 27, an denen jeweils ein in Fig. 9 nicht dargestellter Umfeldsensor befestigt werden kann. Im Bereich hinter der in Fig. 9 im Teilschnitt dargestellten Streulichtblende ist ein Antennenmodul 28 auf die Kunststoffoberfläche des Trägerelements 25 aufgedruckt.
Bezugszeichenliste
01 Dachmodul
02 Flächenbauteil 03 Dachhaut
04 Abdeckung
05 Trockenbereich
06 Umfeldsensor
07 Antennenmodul 08 Karosserieelement
09 elektromagnetisches Signal (Umfeldsensor)
10 Funksignal (Antennenmodul)
11 Funkmodem
12 F unksignal (F unkmodem) 13 Fahrzeug
14 Fahrzeugdach
15 Dachmodul
16 Antennenmodul
17 Antennenmodul 18 Antennenmodul
19 Trägerelement
20 Antennenmodul
21 Aufnahme
22 Aufnahme 23 Aufnahme
24 Streulichtblende
25 Trägerelement
26 Aufnahme
27 Aufnahme 28 aufgedrucktes Antennenmodul

Claims

Patentansprüche
1. Dachmodul (01, 15) zur Bildung zumindest eines Teils des Fahrzeugdachs (14) an einem Kraftfahrzeug (13), mit einem Flächenbauteil (02), dessen Außenoberfläche zumindest bereichsweise die Dachhaut (03) des Fahrzeugdachs (14) bildet, wobei das Dachmodul (01, 15) zumindest einen Umfeldsensor (06) umfasst, der zur Erfassung der Fahrzeugumgebung elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Dachmodul (01, 15) zumindest ein Antennenmodul (07, 16, 17, 18, 20) umfasst, mit dem Funksignale empfangen und/oder gesendet werden können.
2. Dachmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenmodul (07, 16, 17, 18, 20) unter der vom Flächenbauteil (02) gebildeten Dachhaut (03) angeordnet ist.
3. Dachmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenbauteil (02) aus einem für die Funksignale des Antennenmoduls (07, 16, 17, 18, 20) durchlässigen Werkstoff hergestellt ist.
4. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dachmodul (01, 15) mehrere Antennenmodule (07, 16, 17, 18, 20) umfasst, wobei die einzelnen Antennenmodule (07, 16, 17, 18, 20) jeweils in unterschiedlichen Frequenzbereichen Funksignale empfangen und/oder senden können.
5. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenmodule (07) zwischen zwei Umfeldsensoren (06) angeordnet ist.
6. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenmodul (07) eine Elektronikplatine mit einer darauf integrierten Funkantenne und eine in einem vorgegebenen Abstand zur Funkantenne angebrachte Masseplatte umfasst.
7. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das
Dachmodul (01, 15) ein Funkmodem (11) umfasst, mit dem Funksignale aus dem Fahrzeuginnenraum empfangen und/oder gesendet werden können.
8. Dachmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkmodem in das Antennenmodul integriert ist.
9. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das
Dachmodul (01, 15) zumindest ein metallisches Karosserieelement (08) umfasst, wobei das Antennenmodul (07) auf der nach außen weisenden Seite des Karosserieelements angeordnet ist und/oder wobei das Funkmodem (11) auf der nach innen weisenden Seite des Karosserieelements (08) angeordnet ist.
10. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Umfeldsensor und das Antennenmodul (20, 28) auf einem gemeinsamen Trägerelement (19, 25) befestigt sind.
11. Dachmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Trägerelement (19, 25) zwei Umfeldsensoren befestigt sind, wobei das Antennenmodul (20, 28) zwischen den beiden Umfeldsensoren befestigt ist.
12. Dachmodul nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (19, 25) eine Streulichtblende (24) zwischen den beiden Umfeldsensoren umfasst.
13. Dachmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenmodul (20) im Bereich der Streulichtblende (24) befestigt ist.
14. Dachmodul nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenmodul (20) lösbar am Trägerelement (19) befestigt ist.
15. Dachmodul nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenmodul (28) unlösbar auf einer Oberfläche des Trägerelements (25) angebracht ist.
16. Dachmodul nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenmodul (28) auf eine Oberfläche des Trägerelements (25) aufgedruckt ist.
17. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Dachmodul zumindest ein spritzgegossenes Kunststoffbauteil umfasst, wobei das Antennenmodul in den Kunststoff des spritzgegossenen Kunststoffbauteils eingespritzt ist.
18. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Dachmodul (15) zumindest ein vorderes Antennenmodul (07) und zumindest ein hinteres Antennenmodul (07) umfasst, wobei das vordere Antennenmodul (07) Funksignale aus dem Bereich vor dem Fahrzeug empfangen und/oder senden kann, und wobei das hintere Antennenmodul (07) Funksignale aus dem Bereich hinter dem Fahrzeug empfangen und/oder senden kann.
19. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Antennenmodul (07, 16, 17, 18, 20) Radiosignale und/oder Mobilfunksignale und/oder WiFi-Signale und/oder Bluetooth-Signale und/oder GPS-Signale und/oder Car-to-Car-Kommunikationssignale (DSRC) und/oder Car-to-X- Kommunikationssignale (DSRC) empfangen und/oder gesendet werden können.
20. Dachmodul nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenmodul (20, 28) in der Art einer DSRC-Patchantenne ausgebildet ist.
21. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfeldsensor (06) in der Art eines Lidar-Sensors und/oder in der Art eines Radar- Sensors und/oder in der Art eines Kamera-Sensors und/oder in der Art eines Multi- kamera-Sensors ausgebildet ist.
22. Kraftfahrzeug, umfassend ein Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 21.
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