WO2022263167A1 - Dachmodul zur bildung eines fahrzeugdachs mit einem sensormodul - Google Patents

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Definitions

  • Roof module for forming a vehicle roof with a sensor module
  • 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 used extensively in vehicle construction, since these roof modules are prefabricated as separate function modules and can be delivered to the assembly line during assembly of the vehicle.
  • the roof module On its outer surface, the roof module forms at least partially a roof skin of the vehicle roof, which prevents moisture or air flow from penetrating into the vehicle interior.
  • the roof skin is formed by one or more surface components that can be made of a stable material, such as painted sheet metal or painted or colored plastic.
  • the roof module can be part of a rigid vehicle roof or part of an openable roof assembly.
  • the known environment sensors transmit or receive corresponding electromagnetic signals, for example laser beams or radar beams, with a data model of the vehicle environment being generated by a corresponding signal evaluation and being able to be used for the vehicle control.
  • the sensor modules which include environment sensors for monitoring and detecting the vehicle environment, are usually attached to the vehicle roof on the assembly side, since the vehicle roof is generally the highest elevation of a vehicle from which the vehicle environment is clearly visible.
  • the sensor modules are usually mounted directly on the roof body or on the vehicle roof and are covered by a cover or panel in order to connect aerodynamically and visually with the roof skin.
  • the environment sensor is protected from external influences in a sensor housing and is also protected by the cover.
  • a (partially) transparent see-through area is provided on the cover to detect the vehicle's surroundings, through which the surroundings sensor can send and receive electromagnetic signals.
  • the roof-side body part of the roof module on which the environment sensor is mounted and the cover in which the viewing area is provided may only be mounted within a small tolerance limit in order to prevent, for example, part of the field of vision of the environment sensor is covered by an area of the cover that is outside the tolerance limit or the see-through area is not functionally aligned with the field of view of the surroundings sensor.
  • the cover and the see-through area must be dimensioned, for example, larger than they would theoretically be functionally necessary. Due to the highly precise coordination of the individual components, it is only possible to integrate further components with great design effort.
  • sealing the various components is complex and usually requires the use of a large number of sealing elements.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a roof module which avoids the disadvantages of the prior art described above. This problem is solved by a roof module according to the teaching of claim 1 .
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
  • the roof module according to the invention for forming a vehicle roof on a motor vehicle comprises a surface component whose outer surface at least partially forms the roof skin of the vehicle roof and which functions as an outer sealing surface of the roof module.
  • the roof module includes at least one sensor module, which includes at least one environment sensor for detecting a vehicle environment while the motor vehicle is driving autonomously or partially autonomously, and a cover that covers the at least one environment sensor and forms part of the roof skin of the vehicle roof.
  • the roof module according to the invention is characterized in that the at least one environment sensor is arranged on the cover.
  • the configuration of the roof module according to the invention has the advantage that the arrangement or attachment of the surroundings sensor to the cover simplifies a chain of tolerances compared to the prior art. It is no longer necessary, as in the prior art, to align the cover both with respect to a roof body on the roof module side and with respect to a placement of the surrounding field sensor on the roof body relative thereto.
  • the environment sensor only has to be placed relative to the cover (while maintaining a predetermined first tolerance).
  • the cover together with the environment sensor can then only be placed opposite the roof body or the surface component of the sensor module (within a second tolerance that is independent of the first tolerance). According to the invention, the tolerance chain is therefore simplified or shortened compared to the prior art.
  • the arrangement of the surroundings sensor on the cover according to the invention simplifies sealing of the roof module, so that fewer seals are required overall and the labor costs on the assembly side are reduced.
  • the environment sensor is arranged in a sensor housing and is attached to the cover by means of the sensor housing, it may only be necessary to seal the cover from the surface component of the roof module.
  • An interior space within the cover then preferably forms a dry area into which no moisture can penetrate, so that the surroundings sensor is optimally protected against environmental influences.
  • the roof module can include one or more sensor modules.
  • a sensor module can also include at least one, ie one or more, surroundings sensors.
  • the cover preferably includes a (partially) transparent see-through area through which the surroundings sensor can detect the surroundings of the vehicle within a field of view of the surroundings sensor. Basically, depending on the application, the cover can have different dimensions and shapes.
  • the cover In the installed state, the cover preferably (inside) encloses a space within which the surroundings sensor is arranged and which forms a dry area.
  • the arrangement according to the invention or attachment of the environment sensor to the cover makes it easy to align the environment sensor with respect to the viewing area, since this only requires a tolerance range to be observed within which the environment sensor is to be arranged relative to the cover.
  • an outer surface of the cover preferably forms at least partially the roof skin of the vehicle roof and acts as an outer sealing surface.
  • the cover which can also be referred to as a panel, is, for example, a shaped sheet metal part on which the surroundings sensor, for example together with a sensor housing, can be mounted.
  • the surroundings sensor is therefore preferably attached directly to the cover or fixed to it.
  • the surroundings sensor is not attached directly to the roof skin or the surface component. Only the cover is preferably attached directly or indirectly to the surface component.
  • the roof module according to the invention can form a structural unit in which devices for autonomous or semi-autonomous driving supported by driver assistance systems are integrated and which can be placed as a unit on a vehicle shell by a vehicle manufacturer. Furthermore, the roof module according to the invention can be designed purely as a fixed roof or as a roof with a roof opening system. In addition, the roof module can be designed for use in a passenger car or in a commercial vehicle.
  • the roof module can preferably be provided as a structural unit in the form of a roof sensor module (Roof Sensor Module (RSM)), in which the surrounding field sensors are provided in order to be used as a deliverable structural unit in a roof frame of a vehicle body.
  • RSM Roof Sensor Module
  • the surroundings sensor of the sensor module of the roof module according to the invention can be designed in many different ways and in particular can include a lidar sensor, a radar sensor, an optical sensor such as a camera and/or the like.
  • Lidar sensors work, for example, in a wavelength range of 905 nm or around 1,550 nm.
  • the material of the roof skin in the see-through area should be transparent for the wavelength range used by the surroundings sensor, and the material should therefore depend on the wavelength used by the surroundings sensor (n) be selected.
  • the environment sensor is arranged within a housing, and the housing is net angeord directly or indirectly on the cover.
  • the housing can be a sensor housing, for example, within which the environment sensor is arranged together with other electrical components (e.g. connections, etc.).
  • the environment sensor can be used as an assembly unit, e.g. B. already mounted in the housing before being mounted on the cover, which additionally reduces a mounting requirement.
  • the housing can cover, for example, directly on the cover, z. B. be arranged on an inside wall of the cover, or one or more mounting aids (z. B. mounting profiles or the like) on the cover be attached indirectly.
  • the housing includes at least one mounting surface, by means of which the environment sensor can be mounted on the cover.
  • the mounting surface can preferably be a flat surface of the housing, which preferably corresponds in shape to an inside surface of the cover, ie has the same curvature, for example.
  • the housing can comprise a plurality of mounting surfaces with which the housing can be attached to different counter-mounting surfaces of the cover.
  • the placement of the environment sensor relative to the cover can preferably be simplified.
  • one of the counter-mounting surfaces of the cover with a mounting surface of the housing can serve as a guide (along a mounting axis) for the relative arrangement of the environment sensor with respect to the cover.
  • the mounting surface of the housing is preferably shaped in such a way that it has a number of connection points, by means of which the housing can be connected to the cover.
  • the environment sensor or the housing of the environment sensor is screwed, bolted, glued, welded or the like to the cover.
  • Other types of connection or a mixture of two types of connection are also conceivable. It is only advantageous if the environment sensor or the housing of the environment sensor is (stationarily) firmly connected to the cover in the installed state and has no play in relation to the cover. This prevents the surroundings sensor from being disturbed in its field of vision, since the surroundings sensor can be positioned precisely relative to a see-through area, which is preferably arranged on the cover and no longer changes after the surroundings sensor has been mounted on the cover.
  • At least one mounting profile is arranged on the cover, by means of which the environment sensor is attached to the cover.
  • This at least one assembly profile can preferably serve both as an indirect attachment of the surroundings sensor or the housing of the surroundings sensor to the cover and as a guide or assembly aid for the relative placement of the surroundings sensor on the cover.
  • the mounting profile can be a shaped sheet metal part with one or more profile sections that are angled relative to one another. In the simplest case, the mounting profile can be a corner profile, a T-beam or a U-profile.
  • the cover is arranged on the outer surface of the planar component.
  • the cover, together with the environment sensor mounted on the cover is placed on the roof skin of the roof module, ie it protrudes vertically in relation to it.
  • the cover from is stationary and immovable relative to the roof skin.
  • the surroundings sensors therefore permanently protrude from the outer surface of the roof skin.
  • the cover, together with the environment sensor is mounted on the roof membrane from above. Also attachment of the cover from an interior of the roof module, i. i.e., through the roof skin, for example on one or more spars of the roof module forming a roof frame is possible.
  • the roof module includes an opening in which the surroundings sensor is arranged in such a way that it moves between a retracted position and an extended position in which the environment sensor detects the vehicle environment is adjustable.
  • the cover forms a cover part of the opening, on which the surroundings sensor is mounted and by means of which the opening can be closed.
  • the surroundings sensor can be moved between a retracted position and an extended position.
  • the roof module preferably includes a drive, e.g. B. an electric motor or similar Ches.
  • the environment sensor does not protrude permanently over the roof skin, but can preferably be retracted into the roof module (inside the roof module) if it is not used to detect the vehicle environment.
  • the cover is designed as a cover part which can preferably close the opening in a moisture-tight manner.
  • the cover is therefore retracted and extended together with the surroundings sensor. The movement of the environment sensor for moving in and out is initiated by means of a movement of the cover around and/or along one or more axes.
  • the cover part is flush with the outer surface of the roof skin when the surroundings sensor is in a retracted position.
  • This has aesthetic advantages in particular, but is also advantageous for the aerodynamics of the vehicle.
  • the cover therefore preferably closes in one plane with the roof skin of the vehicle when the surroundings sensor is arranged in the retracted position within the roof module in a roof space of the roof module.
  • the sensor module includes a viewing area through which the environment sensor detects the vehicle environment, which is arranged on the cover, during the autonomous or semi-autonomous ferry operation of the motor vehicle.
  • the type of environment sensor installed in the roof module is fundamentally arbitrary.
  • the cooling provided according to the invention in the roof module is particularly advantageous when using lidar sensors and/or radar sensors and/or camera sensors and/or multi-camera sensors.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a vehicle roof with a roof module according to the invention
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of an arrangement of a sensor module on a cover in a sectional view with the Elmfeld sensor retracted;
  • Figure 3 shows the first embodiment of the arrangement of the sensor module on the
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of an arrangement of a sensor module on a cover in a schematic view.
  • FIG. 1 shows a vehicle roof 100 that includes a roof module 10 .
  • the roof module 10 includes a surface component 12 for forming a roof skin 14 of the vehicle roof 100 of a vehicle (not shown in its entirety), the outer surface of which forms the roof skin 14 of the vehicle roof 100 at least in certain areas.
  • the roof skin 14 serves as an outer sealing surface of the roof module 10.
  • a sensor module 16 is arranged symmetrically to the vehicle longitudinal axis.
  • the sensor module 16 is arranged directly behind a front cross member 102, which defines a roof-side cowl of the vehicle.
  • the roof module 10 is preferably used as a structural unit in a roof frame 104 of the vehicle or placed on the at least two transverse bars 102 and at least two longitudinal bars 106, through which the roof frame 104 is formed.
  • the roof module 10 in the exemplary embodiment shown has a panorama roof 108 .
  • the sensor module 16 includes an environment sensor 18, which is arranged in a housing 20, which forms a dry area in which the environment sensor 18 is arranged in a moisture-tight manner. Surroundings sensor 18 is set up to detect a vehicle surrounding field during autonomous or semi-autonomous ferry operation of the motor vehicle.
  • the sensor module 16 also includes a cover 22, by means of which the sensor module 16 is mounted on the outer surface of the roof skin 14 or on the surface component 12 (see FIGS. 1 and 4).
  • the sensor module 16 can also be retracted and extended in an opening 24 within the roof module 10 between a retracted position (see FIG. 2) and an extended position (see FIG. 3) and can be extended.
  • the environment sensor 18 is mounted on the cover 22, for example by means of its housing 20, for example screwed, bolted, glued and/or clamped to it. Mounting by means of at least one mounting profile 23 can also be possible, as is shown in FIGS. 2 and 3. If the environment sensor 18 can be moved in and out between the retracted position (see FIG. 2) and the extended position (see FIG. 3), the cover 22 forms a cover part 25 on which the environment sensor 18 is mounted. In the retracted position, the cover part 25 is flush with the outer surface of the roof skin 14 .
  • the cover part 25 is rotatably fastened to a roof frame structure of the roof module about an axis of rotation 27, and can preferably be moved between the retracted position and the extended position via a drive, not shown in detail.
  • environment sensor 18 is firmly mounted on a respective underside 29 of cover 22 by means of housing 20, which includes at least one mounting surface 28.
  • the cover 22 (and preferably also the housing 20 of the surroundings sensor 18) includes a see-through area 26, which can be made, for example, from a preferably unbreakable plastic or some other (partially) transparent material.
  • the surroundings sensor 22 is presently a lidar sensor, which is placed behind the viewing area 26 in such a way that the surroundings sensor 18 can transmit and/or receive electromagnetic signals through the viewing area 26 with as little interference as possible.
  • Surroundings sensor 18 is aligned along an optical axis 30 which, in the case of FIG. 1, is aligned parallel to the longitudinal direction x of the vehicle.

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Abstract

Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs (100) an einem Kraftfahrzeug, mit einem Flächenbauteil (12), dessen Außenoberfläche zumindest bereichsweise die Dachhaut (14) des Fahrzeugdachs (100) bildet und die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls (10) fungiert, und zumindest einem Sensormodul (16), das zumindest einen Umfeldsensor (18) zum Erfassen eines Fahrzeugumfeldes während eines autonomen oder teilautonomen Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges und eine Abdeckung (22) umfasst, die den zumindest einen Umfeldsensor (18) abdeckt und einen Teil der Dachhaut (14) des Fahrzeugdaches (100) ausbildet. Der zumindest eine Umfeldsensor (18) ist an der Abdeckung (22) angeordnet.

Description

Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs mit einem Sensormodul
Die Erfindung betrifft ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraft fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Dachmodule finden im Fahrzeugbau umfassend Verwendung, da diese Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt und bei der Montage des Fahr zeugs an das Montageband geliefert werden können. Das Dachmodul bildet an seiner Außenfläche zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs, die ein Ein dringen von Feuchtigkeit bzw. Luftströmung in den Fahrzeuginnenraum verhindert. Die Dachhaut wird von einem oder mehreren Flächenbauteilen gebildet, die aus einem stabi len Material, beispielsweise lackiertem Blech oder lackiertem bzw. durchgefärbtem Kunststoff, gefertigt sein können. Bei dem Dachmodul kann es sich um ein Teil eines starren Fahrzeugdachs oder um ein Teil einer öffenbaren Dachbaugruppe handeln.
Ferner richtet sich die Entwicklung im Fahrzeugbau immer stärker auf autonom bzw. teilautonom fahrende Kraftfahrzeuge. Elm der Fahrzeugsteuerung ein autonomes bzw. teilautonomes Steuern des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, wird eine Vielzahl von Elm feldsensoren (z. B. Lidar-Sensoren, Radar-Sensoren, (Multi-) Kameras, etc. mitsamt weiterer (elektrischer) Komponenten) bzw. Sensormodulen eingesetzt, die bspw. in das Dachmodul integriert sind, die Umgebung rund um das Kraftfahrzeug erfassen und aus den erfassten Umgebungsdaten bspw. eine jeweilige Verkehrs Situation ermitteln. Dach module, welche mit einer Vielzahl von Umfeldsensoren ausgestattet sind, sind auch als Roof Sensor Module (RSM) bekannt. Die bekannten Umfeldsensoren senden bzw. emp fangen dazu entsprechende elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen o- der Radarstrahlen, wobei durch eine entsprechende Signalauswertung ein Datenmodell der Fahrzeugumgebung generiert, und für die Fahrzeugsteuerung genutzt werden kann. Die Sensormodule, die Umfeldsensoren zur Überwachung und Erfassung der Fahr zeugumgebung umfassen, sind in der Regel montageseitig am Fahrzeugdach befestigt, da das Fahrzeugdach in der Regel die höchste Erhebung eines Fahrzeugs ist, von der aus die Fahrzeugumgebung gut einsehbar ist. Die Sensormodule sind dabei zumeist unmit telbar auf der Dachkarosserie bzw. auf dem Fahrzeugdach montiert und werden mittels einer Abdeckung bzw. Blende überdeckt, um sich aerodynamisch und visuell mit der Dachhaut zu verbinden. Der Umfeldsensor ist dabei von äußeren Einflüssen geschützt in einem Sensorgehäuse angeordnet und ferner durch die Abdeckung geschützt. Zur Er fassung der Fahrzeugumgebung ist an der Abdeckung ein (teil-) transparenter Durch sichtsbereich vorgesehen, durch den der Umfeldsensor elektromagnetische Signale sen den und empfangen kann.
Eine Problematik bei der momentanen Anordnung des Umfeldsensors besteht darin, dass bei dem Design, der Auslegung sowie der Fertigung der verschiedenen Komponen ten verschiedene Toleranzen einzuhalten sind, die allesamt aufeinander abzustimmen sind. So dürfen beispielsweise der dachseitige Karosserieteil des Dachmoduls, auf dem der Umfeldsensor montiert wird, und die Abdeckung, in der der Durchsichtsbereich vor gesehen ist, nur innerhalb einer geringen Toleranzgrenze montiert sein, um zu verhin dern, dass bspw. ein Teil des Blickfeldes des Umfeldsensors durch einen außerhalb der Toleranzgrenze angeordneten Bereich der Abdeckung verdeckt ist oder der Durchsichts bereich gegenüber dem Blickfeld des Umfeldsensors nicht fünktionsgenau ausgerichtet ist. Um diese Toleranzproblematik zu umgehen, müssen die Abdeckung sowie der Durchsichtsbereich bspw. größer dimensioniert sein, als diese theoretisch funktional notwendig wäre. Durch die hochgenaue Abstimmung der Einzelkomponenten aufeinan der ist es zum nur unter hohem Designaufwand möglich, weitere Bauteile zu integrie ren. Ferner ist bei der momentanen Anordnung des Umfeldsensors eine Abdichtung der verschiedenen Komponenten aufwendig und macht zumeist den Einsatz einer Vielzahl von Dichtelementen notwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Dachmodul vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Nachteile des vorbekannten Standes der Technik vermeidet. Diese Aufgabe ist durch ein Dachmodul der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraft fahrzeug umfasst ein Flächenbauteil, dessen Außenoberfläche zumindest bereichsweise die Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet und die als eine äußere Dichtfläche des Dach moduls füngiert. Das Dachmodul umfasst zumindest ein Sensormodul, das zumindest einen Umfeldsensor zum Erfassen eines Fahrzeugumfeldes, während eines autonomen oder teilautonomen Fährbetriebes des Kraftfahrzeuges, und eine Abdeckung umfasst, die den zumindest einen Umfeldsensor abdeckt und einen Teil der Dachhaut des Fahr zeugdaches ausbildet. Das erfindungsgemäße Dachmodul ist dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Umfeldsensor an der Abdeckung angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dachmoduls hat den Vorteil, dass durch die Anordnung bzw. Befestigung des Umfeldsensors an der Abdeckung eine Toleranzkette gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht wird. So ist es nämlich nicht mehr, wie im Stand der Technik, notwendig, die Abdeckung sowohl gegenüber einer dachmodul seitigen Dachkarosserie als auch gegenüber einer dazu relativen Platzierung des Um feldsensors auf der Dachkarosserie auszurichten. Hingegen muss der Umfeldsensor le diglich noch gegenüber der Abdeckung relativ (unter Einhaltung einer vorbestimmten ersten Toleranz) platziert werden. Die Abdeckung mitsamt dem Umfeldsensor kann dann lediglich noch gegenüber der Dachkarosserie bzw. dem Flächenbauteil des Sensor moduls platziert (innerhalb einer, von der ersten Toleranz unabhängigen, zweiten Tole ranz) werden. Die Toleranzkette ist erfmdungsgemäß also gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht bzw. verkürzt. Ferner vereinfacht sich durch die erfindungsgemäße Anordnung des Umfeldsensors an der Abdeckung eine Abdichtung des Dachmoduls, so dass insgesamt weniger Dichtungen benötigt werden und sich montageseitig der Ar beitsaufwand verringert. So kann es beispielsweise in einem Fall, indem der Umfeld sensor in einem Sensorgehäuse angeordnet ist und mittels des Sensorgehäuses an der Abdeckung befestigt ist, nur noch notwendig sein, die Abdeckung gegenüber den Flä chenbauteil des Dachmoduls abzudichten. Ein Innenraum innerhalb der Abdeckung bil det dann vorzugsweise einen Trockenbereich aus, in den keine Feuchtigkeit eindringen kann, so dass der Umfeldsensor optimal vor Umgebungseinflüssen geschützt ist. Unter „zumindest einen“ wird verstanden, dass das Dachmodul einen oder mehrere Sensormo- dule und umfassen kann. Ferner kann ein Sensormodul auch zumindest einen, d. h. ei nen oder mehrere, Umfeldsensoren umfassen.
Die Abdeckung umfasst vorzugsweise einen (teil-) transparenten Durchsichtsbereich, durch den der Umfeldsensor das Fahrzeugumfeld innerhalb eines Blickfeldes des Um feldsensors erfassen kann. Die Abdeckung kann grundsätzlich, je nach Anwendungsfall, verschieden dimensioniert und geformt sein. Vorzugsweise umschließt die Abdeckung in montiertem Zustand (Innen-) einen Raum, innerhalb dessen der Umfeldsensor ange ordnet ist, und der einen Trockenbereich ausbildet. Durch die erfindungsgemäße Anord nung bzw. Befestigung des Umfeldsensors an der Abdeckung ist es einfach, den Um feldsensor gegenüber des Durchsichtsbereiches auszurichten, da hierzu lediglich ein To leranzbereich einzuhalten ist, innerhalb dessen der Umfeldsensor relativ zu der Abde ckung anzuordnen ist. Eine Außenoberfläche der Abdeckung bildet in montiertem Zu stand des Dachmoduls vorzugsweise zumindest bereichsweise die Dachhaut des Fahr zeugdachs und fungiert als eine äußere Dichtfläche. Die Abdeckung, die auch als Blende bezeichnet werden kann, ist bspw. ein geformter Blechteil, an dem der Umfeld sensor, bspw. mitsamt einem Sensorgehäuse, montiert sein kann. Der Umfeldsensor ist also, anders als im Stand der Technik, vorzugsweise unmittelbar, an der Abdeckung be festigt bzw. an dieser fixiert. Der Umfeldsensor ist hingegen nicht unmittelbar an der Dachhaut bzw. dem Flächenbauteil befestigt. Lediglich die Abdeckung ist vorzugsweise unmittelbar oder mittelbar mit am der Flächenbauteil befestigt.
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 Fahr zeugrohbau 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 Nutz fahrzeug ausgelegt sein. Das Dachmodul kann vorzugsweise als Baueinheit in Form ei nes Dachsensormoduls (Roof Sensor Modul (RSM)) bereitgestellt sein, in der die Um feldsensoren vorgesehen sind, um als zulieferbare Baueinheit in einen Dachrahmen ei ner Fahrzeugkarosserie eingesetzt zu werden. Grundsätzlich kann der Umfeldsensor des Sensormoduls des Dachmoduls nach der Er findung in vielfältiger Weise ausgebildet sein und insbesondere einen Lidar-Sensor, ei nen Radarsensor, einen optischen Sensor, wie eine Kamera, und/oder dergleichen um fassen. Lidar-Sensoren arbeiten beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 905 nm oder auch von etwa 1.550 nm. Der Werkstoff der Dachhaut in dem Durchsichtsbe reich sollte für den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent sein, und sollte materialseitig daher in Abhängigkeit der von dem Umfeldsensor genutz ten Wellenlänge(n) ausgewählt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Umfeldsensor innerhalb eines Gehäuses angeordnet, und das Gehäuse ist unmittelbar oder mittelbar an der Abdeckung angeord net. Bei dem Gehäuse kann es sich bspw. um ein Sensorgehäuse handeln, innerhalb des sen der Umfeldsensor mitsamt weiteren elektrischen Komponenten (z. B., Anschlüsse, etc.) angeordnet ist. Derart kann der Umfeldsensor als Montageeinheit, z. B. bereits vor montiert in dem Gehäuse, an der Abdeckung montiert werden, was einen Montageauf wand zusätzlich verringert. Das Gehäuse kann beispielsweise unmittelbar an der Abde ckung, z. B. an einer innenseitigen Wandung der Abdeckung angeordnet sein, oder über eine oder mehrere Montagehilfen (z. B. Montageprofile oder ähnliches) an der Abde ckung mittelbar befestigt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gehäuse zumindest eine Montage fläche, mittels derer der Umfeldsensor an der Abdeckung montierbar ist. Bei der Monta gefläche kann es sich vorzugsweise um eine plane Oberfläche des Gehäuses handeln, die mit einer innenseitigen Oberfläche der Abdeckung vorzugsweise formmäßig korres pondiert, d. h., bspw. eine gleiche Krümmung aufweist. Es ist auch möglich, dass das Gehäuse mehrere Montageflächen umfasst, mit denen das Gehäuse an verschiedenen Gegenmontageflächen der Abdeckung befestigt sein kann. Hierdurch kann die Platzie rung des Umfeldsensors relativ zu der Abdeckung vorzugsweise vereinfacht sein. So kann beispielsweise eine der Gegenmontageflächen der Abdeckung mit einer Montage flächen des Gehäuses als Führung (entlang einer Montageachse) zur relativen Anord nung des Umfeldsensors zu der Abdeckung dienen. Die Montagefläche des Gehäuses ist vorzugsweise derart geformt, dass sie mehrere Anbindungsstellen aufweist, mittels de rer das Gehäuse mit der Abdeckung verbunden werden kann. Besonders bevorzugt ist der Umfeldsensor bzw. das Gehäuse des Umfeldsensors mit der Abdeckung ver schraubt, verbolzt, verklebt, verscheißt oder ähnliches. Auch andere Verbindungsarten oder eine Mischung zweier Verbindungsarten ist denkbar. Es ist lediglich vorteilhaft, wenn der Umfeldsensor bzw. das Gehäuse des Umfeldsensors in montiertem Zustand (orts-) fest mit der Abdeckung verbunden ist, und kein Spiel gegenüber der Abdeckung aufweist. Dadurch wird verhindert, dass der Umfeldsensor in seinem Blickfeld gestört wird, da eine genaue relative Platzierung des Umfeldsensors gegenüber einem vorzugs weise an der Abdeckung angeordneten Durchsichtsbereich möglich ist, die sich nach der Montage des Umfeldsensors an der Abdeckung nicht mehr ändert.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Abdeckung zumindest ein Montage profil angeordnet, mittels dessen der Umfeldsensor an der Abdeckung befestigt ist. Die ses zumindest eine Montageprofil kann vorzugsweise sowohl als mittelbare Befestigung des Umfeldsensors bzw. des Gehäuses des Umfeldsensors an der Abdeckung als auch einer Führung bzw. Montagehilfe bei der relativen Platzierung des Umfeldsensors an der Abdeckung dienen. Bei dem Montageprofil kann es sich je nach Anwendungsfall und Design des Dachmoduls um einen geformten Blechteil mit einer oder mehreren ge genübereinander abgewinkelten Profilabschnitten handeln. Im einfachsten Fall kann es sich bei dem Montageprofil um ein Eckprofil, einen T-Träger oder ein U-Profil handeln.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abdeckung auf der Außenoberfläche des Flächenbauteils angeordnet. In dieser Ausführungsform ist die Abdeckung mitsamt dem an der Abdeckung montierten Umfeldsensor auf der Dachhaut des Dachmoduls aufge setzt, steht also gegenüber dieser vertikal hervor. In dieser Ausführungsform ist die Ab deckung gegenüber der Dachhaut ortsfest und unbeweglich angeordnet. Die Umfeld sensoren stehen in dieser Ausführungsform also permanent gegenüber der Außenober- fläche der Dachhaut hervor. Die Abdeckung ist in diesem Fall mitsamt dem Umfeld sensor von oben auf die Dachhaut montiert. Auch eine Befestigung der Abdeckung von einem Inneren des Dachmoduls, d. h., durch die Dachhaut hindurch, bspw. an einem o- der mehreren einen Dachrahmen bildenden Holmen des Dachmoduls ist möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Dachmodul eine Öffnung, in der der Umfeldsensor derart angeordnet ist, dass er zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung, in der der Umfeldsensor das Fahrzeugumfeld erfasst, ver stellbar ist. In dieser Ausführungsform bildet die Abdeckung einen Deckelteil der Öff nung aus, an dem der Umfeldsensor montiert ist, und mittels dessen die Öffnung ver schließbar ist. In dieser Ausführungsform kann der Umfeldsensor als zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verfahren werden. Hierzu um fasst das Dachmodul vorzugsweise einen Antrieb, z. B. einen Elektromotor oder ähnli ches. Der Umfeldsensor ragt in dieser Ausführungsform also nicht permanent über die Dachhaut hervor, sondern kann, insofern er nicht für die Erfassung der Fahrzeugumge bung verwendet wird, vorzugsweise in das Dachmodul (in ein Inneres des Dachmoduls) eingefahren werden. Dies hat zum einen den Vorteil, dass der Umfeldsensor hierdurch noch einfacher vor Umwelteinflüssen geschützt werden kann. Zum anderen ist es de signseitig vorteilhaft, da eine flach verlaufende Dachform, gegenüber einer Dachform mit einzelnen Erhebungen, ästhetisch ansprechender erscheint und auch aerodynamisch vorteilhaft ist. Die Abdeckung ist in dieser Ausführungsform als Deckelteil ausgebildet, der die Öffnung vorzugsweise feuchtigkeitsdicht verschließen kann. Die Abdeckung wird in dieser Ausführungsform also mitsamt dem Umfeldsensor ein- und ausgefahren. Die Bewegung des Umfeldsensors zum Ein- und Ausfahren wird mittels einer Bewe gung der Abdeckung um und/oder entlang einer oder mehrere Achsen eingeleitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform schließt der Deckelteil in einer eingefahrenen Stellung des Umfeldsensors flächenbündig mit der Außenoberfläche der Dachhaut ab. Dies hat insbesondere ästhetische Vorteile, ist jedoch auch für eine Aerodynamik des Fahrzeuges von Vorteil. Die Abdeckung schließt also vorzugsweise in einer Ebene mit der Dachhaut des Fahrzeuges ab, wenn der Umfeldsensor in der eingefahrenen Stellung innerhalb des Dachmoduls in einem Dachraum des Dachmoduls angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Sensormodul einen Durchsichtsbe reich, durch den der Umfeldsensor während des autonomen oder teilautonomen Fährbe triebes des Kraftfahrzeuges das Fahrzeugumfeld erfasst, der an der Abdeckung angeord net ist. Welche Art von Umfeldsensor in das Dachmodul eingebaut ist, ist grundsätzlich belie big. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäß vorgesehene Kühlung im Dachmo dul bei Verwendung von Lidar- Sensoren und/oder Radar- Sensoren und/oder Kamera- Sensoren und/oder Multikamera-Sensoren. Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Aus führung sformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfin dung zu verlassen. Zudem beziehen sich sämtliche Ausführungsformen und Ausfüh rungsbeispiele des Dachmoduls vollumfänglich auf ein Kraftfahrzeug, dass ein solches Dachmodul aufweist.
Eine Ausfühmngsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugdaches mit einem erfin- dungsgemäßen Dachmodul; Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anordnung eines Sensormoduls an einer Abdeckung in einer Schnittansicht bei eingefahrenem Elmfeld sensor;
Figur 3 das erste Ausführungsbeispiel der Anordnung des Sensormoduls an der
Abdeckung in einer Schnittansicht bei ausgefahrenem Elmfeldsensor; und Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anordnung eines Sensormoduls an einer Abdeckung in einer schematischen Ansicht.
In Figur 1 ist ein Fahrzeugdach 100 dargestellt, das ein Dachmodul 10 umfasst. Das Dachmodul 10 umfasst ein Flächenbauteil 12 zur Bildung einer Dachhaut 14 des Fahr zeugdaches 100 eines Fahrzeugs (nicht komplett gezeigt), dessen Außenoberfläche zu- mindest bereichsweise die Dachhaut 14 des Fahrzeugdachs 100 bildet. Die Dachhaut 14 dient als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls 10. In einem frontseitigen Bereich des Fahrzeugdaches 100 bzw. des Dachmoduls 10, betrachtet in einer Fahrzeuglängs richtung x, ist symmetrisch zu der Fahrzeuglängsachse ein Sensormodul 16 angeordnet. Das Sensormodul 16 ist unmittelbar hinter einem vorderen Querholm 102, der einen dachseitigen Windlauf des Fahrzeuges definiert, angeordnet.
Das Dachmodul 10 ist vorzugsweise als Baueinheit in einen Dachrahmen 104 des Fahr zeuges eingesetzt bzw. auf die zumindest zwei Querholme 102 sowie zumindest zwei Längsholme 106, durch die der Dachrahmen 104 gebildet wird, aufgesetzt. Das Dach modul 10 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein Panoramadach 108 auf.
Das Sensormodul 16 umfasst einen Umfeldsensor 18, der in einem Gehäuse 20 ange ordnet ist, das einen Trockenbereich ausbildet, in dem der Umfeldsensor 18 feuchtig keitsdicht angeordnet ist. Der Umfeldsensor 18 ist dazu eingerichtet, ein Fahrzeugum feld während eines autonomen oder teilautonomen Fährbetriebes des Kraftfahrzeuges zu erfassen. Ferner umfasst das Sensormodul 16 erfindungsgemäß eine Abdeckung 22, mittels derer das Sensormodul 16 auf der Außenoberfläche der Dachhaut 14 bzw. auf dem Flächenbauteil 12 montiert ist (siehe Figuren 1 und 4). Alternativ kann das Sensor modul 16 auch ein- und ausfahrbar in einer Öffnung 24 innerhalb des Dachmoduls 10 zwischen einer eingefahrenen Stellung (siehe Figur 2) und einer ausgefahrenen Stellung (siehe Figur 3) ein- und ausfahrbar angeordnet sein. In beiden Fällen ist der Umfeld sensor 18, beispielsweise mittels seines Gehäuses 20, an der Abdeckung 22 montiert, zum Beispiel mit dieser verschraubt, verbolzt, verklebt und/oder verklemmt. Ebenfalls kann auch eine Montage mittels zumindest eines Montageprofils 23 möglich sein, wie dies in den Figuren 2 und 3 angezeigt ist. Ist der Umfeldsensor 18 zwischen der einge fahrenen Stellung (siehe Figur 2) und der ausgefahrenen Stellung (siehe Figur 3) ein- und ausfahrbar, bildet die Abdeckung 22 einen Deckelteil 25 aus, an dem der Umfeld sensor 18 montiert ist. In der eingefahrenen Stellung schließt der Deckelteil 25 flächen bündig mit der Außenoberfläche der Dachhaut 14 ab. Der Deckelteil 25 ist in den ge zeigten Fällen an einer Dachrahmenstruktur des Dachmoduls um einen Drehachse 27 drehbar befestigt, und kann vorzugsweise über einen nicht näher gezeigten Antrieb zwi schen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung bewegt werden. Der Umfeldsensor 18 ist mittels des Gehäuses 20, das zumindest eine Montagefläche 28 um fasst, in jedem der gezeigten Fälle an einer jeweiligen Unterseite 29 der Abdeckung 22 fest montiert. Die Abdeckung 22 (und vorzugsweise ebenfalls das Gehäuse 20 des Umfeldsensors 18) umfasst einen Durchsichtsbereich 26, der beispielsweise aus einem, vorzugsweise bruchsicheren, Kunststoff oder einem sonstigen (teil-) transparenten Material hergestellt sein kann. Der Umfeldsensor 22 ist vorliegend ein Lidar-Sensor, der hinter dem Durch- sichtsbereich 26 derart platziert ist, dass der Umfeldsensor 18 den Durchsichtsbereich 26 hindurch elektromagnetische Signale, möglichst störungsfrei, senden und/oder emp fangen kann. Der Umfeldsensor 18 ist dabei entlang einer optischen Achse 30 ausge richtet, die im Falle von Figur 1 parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet ist.
Bezugszeichenliste
10 Dachmodul
12 Flächenbauteil
14 Dachhaut 16 Sensormodul
18 Umfeldsensor
20 Gehäuse
22 Abdeckung
23 Montageprofil 24 Öffnung
25 Deckelteil
26 Durchsichtsbereich
27 Drehachse
28 Montagefläche 29 Unterseite der Abdeckung
30 optische Achse
100 Fahrzeugdach
102 Querholm
104 Dachrahmen 106 Längsholm
108 Panoramadach

Claims

Patentansprüche
1. Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs (100) an einem Kraftfahrzeug, mit ei nem Flächenbauteil (12), dessen Außenoberfläche zumindest bereichsweise die Dachhaut (14) des Fahrzeugdachs (100) bildet und die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls (10) fungiert, und zumindest einem Sensormodul (16), das zumin dest einen Umfeldsensor (18) zum Erfassen eines Fahrzeugumfeldes während eines autonomen oder teilautonomen Fährbetriebes des Kraftfahrzeuges und eine Abde ckung (22) umfasst, die den zumindest einen Umfeldsensor (18) abdeckt und einen Teil der Dachhaut (14) des Fahrzeugdaches (100) ausbildet, dadurch gekennzeich net, dass der zumindest eine Umfeldsensor (18) an der Abdeckung (22) angeordnet ist.
2. Dachmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Umfeldsensor (18) innerhalb eines Gehäuses (20) angeordnet ist, und dass das Ge- häuse (20) unmittelbar oder mittelbar an der Abdeckung (22) angeordnet ist.
3. Dachmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zumin dest eine Montagefläche (28) umfasst, mittels derer der zumindest eine Umfeld sensor (18) an der Abdeckung (22) montierbar ist.
4. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Umfeldsensor (18) mit der Abdeckung (22) verschraubt, verbolzt, verklebt oder verscheißt ist.
5. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckung (22) zumindest ein Montageprofil (23) angeordnet ist, mittels dessen der Umfeldsensor (18) an der Abdeckung (22) befestigt ist.
6. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (22) auf der Außenoberfläche des Flächenbauteils (12) angeordnet ist.
7. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Dachmodul (10) eine Öffnung (24) umfasst, in der der zumindest eine Umfeld sensor (18) derart angeordnet ist, dass er zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung, in der der zumindest eine Umfeldsensor (18) das Fahrzeugumfeld erfasst, verstellbar ist, und dass die Abdeckung (22) einen Deckel- teil (25) der Öffnung (24) ausbildet, an dem der zumindest eine Umfeldsensor (18) montiert ist.
8. Dachmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelteil (25) in einer eingefahrenen Stellung des zumindest einen Umfeldsensors (18) flächenbün dig mit der Außenoberfläche der Dachhaut (14) abschließt.
9. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Sensormodul (16) einen Durchsichtsbereich (26), durch den der zu mindest eine Umfeldsensor (18) während des autonomen oder teilautonomen Fähr betriebes des Kraftfahrzeuges das Fahrzeugumfeld erfasst, umfasst, der an der Ab deckung (22) angeordnet ist.
10. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Umfeldsensor (18) in der Art eines Lidar-Sensors und/oder in der Art eines Radar-Sensors und/oder in der Art eines Kamera- Sensors und/oder in der Art eines Multikamera-Sensors ausgebildet ist.
11. Kraftfahrzeug, umfassend ein Dachmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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