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 Fahrzeugs an das Montageband geliefert werden können. Das Dachmodul bildet dabei an seiner Außenfläche zumindest bereichsweise die Dachhaut des Fahrzeugdachs, die ein Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Luftströmung in den Fahrzeuginnenraum verhindert. Die Dachhaut wird von einem Flächenbauteil gebildet, das aus einem stabilen Material, beispielsweise lackiertem Blech oder lackiertem bzw. durchgefärbtem Kunststoff gefertigt ist. Bei dem Dachmodul kann es sich dabei entweder um ein Teil eins starren Fahrzeugdachs handeln oder um ein Teil einer öffenbaren Dachbaugruppe.

Im Fahrzeugbau finden autonom bzw. teilautonom fahrende Kraftfahrzeuge immer weitere Verbreitung. Um 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 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 bekannten Umfeldsensoren in entsprechende Sensorgehäuse eingebaut. Dieses Sensorgehäuse kann dann auf der Oberseite der vom Dachmodul gebildeten Dachhaut befestigt werden, um dem Umfeldsensor eine Rundumsicht zu ermöglichen.

Nachteilig an der Befestigung eines Sensorgehäuses auf dem Dachmodul ist es, dass die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeuges durch das separate Sensorgehäuse negativ beeinflusst werden. Auch wird die Fahrzeugoptik durch das separat auf der Dachhaut des Dachmoduls angebrachte Sensorgehäuse negativ beeinflusst.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Dachmodul vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Nachteile des vorbekannten Standes der Technik vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch ein Dachmodul der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Dachmodul ist dadurch charakterisiert, dass der Umfeldsensor unter der vom Flächenbauteil gebildeten Dachhaut angeordnet ist. Der Umfeldsensor ist insofern also als Bauteil in das Dachmodul integriert und wird nicht mit einem separaten Gehäuse auf der Oberseite des Dachmoduls befestigt. Dadurch wird die Aerodynamik des Dachmoduls erheblich verbessert und ein ansprechenderes Fahrzeugdesign ermöglicht. Um einen Wärmestau im Inneren des Dachmoduls durch die vom Umfeldsensor abgegebene Abwärme oder durch von außen, beispielsweise durch Sonnenstrahlung, eingeleitete Wärme zu vermeiden, ist erfmdungsgemäß weiterhin vorgesehen, dass das Dachmodul eine Kühleinrichtung umfasst. Durch die Kühleinrichtung kann die vom Umfeldsensor abgegebene Abwärme oder sonstige Wärme abgeführt und dadurch eine unzulässig hohe Betriebstemperatur des Umfeldsensors vermieden werden.

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 auf einen Fahrzeugrohbau aufsetzbar ist.

Ferner kann das Dachmodul nach der Erfindung als reines Festdach oder auch mit einem Dachöffnungssystem ausgebildet sein. Zudem kann das Dachmodul zur Nutzung bei einem Personenkraftwagen oder bei einem Nutzfahrzeug ausgelegt sein. Um den Umfeldsensor vor Beschädigungen durch Feuchtigkeit zu schützen, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der Umfeldsensor in einer vor Feuchtigkeit geschützten Trockenabteilung des Dachmoduls angeordnet ist. Die erfindungsgemäß vorgesehene Kühleinrichtung sorgt dafür, dass die vom Umfeldsensor abgegebene Abwärme aus der Trockenabteilung abgeführt wird. Ein Wärmestau in der Trockenabteilung wird auf diese Weise zuverlässig ausgeschlossen.

In welcher Weise die Abwärme aus der Trockenabteilung im Dachmodul abgeführt wird, ist grundsätzlich beliebig. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Kühleinrichtung zumindest ein Wärmeleitelement umfasst, dem die vom Umfeldsensor abgegebene Abwärme aus der Trockenabteilung abgeleitet werden kann.

Im Hinblick auf einen möglichst widerstandsfreien Wärmeübergang der vom Umfeldsensor abgegebenen Abwärme auf das Wärmeleitelement ist es besonders vorteilhaft, wenn der Umfeldsensor eine Kühlfläche aufweist. Der Umfeldsensor kann dann durch diese Kühlfläche auf dem Wärmeleitelement zur Anlagen kommen, um einen Wärmeübergang mit geringem Leitwiderstand zu realisieren. Welche Art von Wärmeleitelement zur Wärmeleitung verwendet wird, ist grundsätzlich beliebig. Besonders effektiv kann die Wärmeleitung realisiert werden, wenn das Wärmeleitelement in der Art einer Heatpipe oder in der Art eines Blechteils ausgebildet ist. Bei einer Heatpipe handelt es sich um einen mit Kühlflüssigkeit gefüllten Hohlkörper, der beispielsweise aus Kupfer besteht. Die Kühlflüssigkeit zirkuliert dabei im Inneren des Hohlkörpers, um dadurch die Wärmeleitung effektiver zu gestalten. Der Kühlmittelkreislauf kann offen oder auch geschlossen sein.

Soweit als Wärmeleitelement ein Blechteil vorgesehen ist, kann dieses bevorzugt in der Art eines Trägerblechs ausgebildet werden. Das Trägerblech kann dabei beispielsweise Bestandteil des Fahrzeugrohbaus oder des Fahrzeugrahmens sein. Auch kann das Trägerblech Bestandteil des Dachmodulrahmens oder eines Dachmodulträgerelements sein. Durch das Trägerblech kann die Abwärme in vielen Fallen so effektiv abgeleitet werden, dass eine aktive Kühlung, beispielsweise mit einem Kühllüfter entfallen kann. Über das Trägerblech kann die Wärme in andere Fahrzeugbereiche abgeleitet werden. Soweit das Wärmeleitelement in der Art eines Trägerblechs ausgebildet ist, kann dieses zur Befestigung des Umfeldsensors im Dachmodul genutzt werden. Auf diese Weise kann dann auch ein sehr effektiver Wärmeübergang vom Umfeldsensor auf das Trägerblech realisiert werden.

An welcher Stelle des Umfeldsensors die Wärme über das Wärmeleitelement abgeleitet wird, ist grundsätzlich beliebig. Gemäß einer ersten Variante kommt das Wärmeleitelement an einer Kühlfläche an der Unterseite des Umfeldsensors zur Anlage. Dadurch wird eine besonders einfache Montage ermöglicht. Alternativ dazu kann das Wärmeleitelement auch an einer Kühlfläche an zumindest einer Seitenfläche des Umfeldsensors zur Anlage kommen. Beispielsweise kann das Wärmeleitelement ein L-förmig oder U- förmig ausgebildetes Ende aufweisen, das den Umfeldsensor an zwei oder drei Seitenflächen umgreift. Durch den seitlichen Kontakt zwischen Umfeldsensor und Wärmeleitelement kann vertikaler Bauraum eingespart werden.

Soweit der Umfeldsensor zum Schutz vor Feuchtigkeit in einer Trockenabteilung angeordnet ist, kann die Kühlung des Umfeldsensors dadurch vereinfacht werden, dass das Dachmodul zusätzlich eine von der Trockenabteilung des Dachmoduls abgeteilte Nassabteilung umfasst. In dieser Nassabteilung wird dann die Kühleinrichtung angeordnet, da ein Medienaustausch durch die Nassabteilung eine besonders effektive Abfuhr der Abwärme ermöglicht.

Soweit die Trockenabteilung zur Aufnahme des Umfeldsensors und die Nassabteilung zur Aufnahme der Kühleinrichtung unmittelbar zueinander benachbart sind, ist es vorteilhaft, wenn die Trockenabteilung des Dachmoduls mit Dichtungen gegenüber der Nassabteilung abgedichtet wird, um das Eindringen von Feuchtigkeit aus der Nassabteilung in die Trockenabteilung zuverlässig auszuschließen.

Mit welchem Übertragungsmedium die Abwärme vom Dachmodul unter Verwendung der Kühleinrichtung abgeführt wird, ist grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft kann dies durch Verwendung der Umgebungsluft erfolgen, so dass es sich bei der Kühleinrichtung um eine Luftkühlung handelt. Um dies zu realisieren, kann die Wandung der Nassabteilung des Dachmoduls zumindest eine Öffnung vorzugsweise mindestens zwei Öffnungen aufweisen. Durch die Öffnung, insbesondere durch eine erste Öffnung kann dann Frischluft in die Nassabteilung eingefördert werden. Durch Erwärmung der Frischluft kann Abwärme aufgenommen werden. Anschließend wird die erwärmte Frischluft dann durch die Öffnung, insbesondere durch eine zweite Öffnung aus der Nassabteilung ausgefordert und Abwärme aus dem Dachmodul abgefuhrt. Die Luftströmung wird dabei verbessert, wenn für das Einströmen und das Ausströmen der Luft jeweils zumindest eine separate Öffnung vorhanden ist.

Um die Kühlluftströmung zu verstärken, kann die Kühleinrichtung einen Kühllüfter umfassen, der die Kühlluft aktiv durch das Dachmodul hindurchfordert.

Um den Wärmeübergang auf die Kühlluft zu verbessern, kann die Kühleinrichtung zusätzlich einen Kühlkörper umfassen.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Kühlkörper Kühlrippen aufweist, um dadurch die zur Kühlung zur Verfügung stehende Oberfläche des Kühlkörpers zu erhöhen. Solche Kühlkörperrippen sind relativ kompakt und weisen eine große Kühlfläche zum Wärmeübergang auf.

Alternativ zur Kühlung der Kühleinrichtung mit Kühlluft kann die Kühleinrichtung auch über eine Schnittstelle an dem Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs angeschlossen sein. Auf diese Weise kann der Kühlkreislauf des Fahrzeugs genutzt werden, um die Abwärme aus dem Dachmodul abzuführen. Im Hinblick auf ein effektives Temperaturmanagement im Dachmodul ist es vorteilhaft, wenn das Dachmodul zumindest einen Temperatursensor umfasst, mit dem die Temperatur im Dachmodul gemessen werden kann.

Dadurch wird es insbesondere möglich, dass die Temperatur im Bereich des Umfeldsensors gemessen wird, um die Temperatur des Umfeldsensors auf ein zulässiges Maß zu begrenzen bzw. eine möglichst rasche Abkühlung unterhalb einer Solltemperatur zu erreichen.

Die Kühlleistung der Kühleinrichtung kann dann besonders vorteilhaft in Abhängigkeit der mit dem Temperatursensor gemessenen Temperatur gesteuert oder geregelt werden, um eine gewünschte Solltemperatur oder eine gewünschte Grenztemperatur nicht zu überschreiten oder möglichst schnell von einem erhöhten Temperaturbereich auf einen Solltemperaturbereich zu kühlen.

Welche Art von Umfeldsensor in das Dachmodul eingebaut ist, ist grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäß vorgesehene Kühlung im Dachmodul bei Verwendung von Lidar-Sensoren und/oder Radar-Sensoren und/oder Kamera-Sensoren und/oder Multikamera-Sensoren.

Eine Ausfuhrungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigt:

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Dachmodul im schematisierten Querschnitt;

Figur 1 zeigt ein Dachmodul 01 im Querschnitt, wobei in Figur 1 nur die Teile des Dachmoduls 01 dargestellt sind, die zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind. Das Dachmodul 01 umfasst ein Flächenbauteil 02 zur Bildung der Dachhaut 03 eines Fahrzeugs. Unterhalb der vom Flächenbauteil 02 gebildeten Dachhaut 03 ist ein Umfeldsensor 04 vorgesehen, der an der zur Fahrzeugvorderseite weisenden Seite elektromagnetische Signale 15 zur Erfassung der Fahrzeugumgebung senden und/oder empfangen kann.

Der Umfeldsensor 04 ist in einer vor Feuchtigkeit geschützten Trockenabteilung 05 angeordnet, die nach außen hin feuchtigkeitsdicht gekapselt ist. Auf diese Weise ist der Umfeldsensor 04 vor dem Eindringen von Feuchtigkeit zuverlässig geschützt. Hinter der Trockenabteilung 05 ist im Dachmodul 01 eine Nassabteilung 06 vorgesehen, die von der Trockenabteilung 05 abgekapselt ist. In der Nassabteilung 06 befindet sich eine Kühleinrichtung 07 zur Abfuhr von Abwärme aus dem Dachmodul 01. Zwischen der Kühleinrichtung 07 und dem Umfeldsensor 04 erstreckt sich ein Wärmeleitelement 08, das in der Art einer Heatpipe oder eines Blechteils, beispielsweise eines Trägerblechs, ausgebildet sein kann. Der Umfeldsensor 04 ist mit einer Kühlfläche 09 auf der zur Trockenabteilung 05 weisenden Innenseite des Wärmeleitelements 08 befestigt. Auf diese Weise kann die vom Umfeldsensor 04 abgegebene Abwärme sehr effektiv auf das Wärmeleitelement 08 übertragen werden. Durch Wärmefluss im Wärmeleitelement 08 wird die Abwärme dann zur Kühleinrichtung 07 in der Nassabteilung 06 übertragen. Die Kühleinrichtung 07 umfasst dabei einen Kühlkörper 10 mit einer Vielzahl von Kühlrippen 11. Der Kühlkörper 10 ist mit seiner nach unten weisenden Standfläche auf der zur Nassabteilung 06 weisenden Innenseite des Wärmeleitelements 08 fixiert, so dass die im Wärmeleitelement 08 übergeleitete Abwärme mit geringem Widerstand auf dem Kühlkörper 10 übergeht. Dadurch erwärmen sich die Kühlrippen 11 des Kühlkörpers 10. Mit einem Kühllüfter 12 kann durch Öffnungen 13 Frischluft in die Nassabteilung 06 eingefördert werden, so dass die Frischluft an den Kühlrippen 11 vorbeiströmt. Dabei erwärmt sich die Frisch- luft unter Aufnahme der vom Umfeldsensor 04 erzeugten Abwärme. Die erwärmte Frischluft strömt anschließend durch Öffnungen 14 aus der Nassabteilung 06 aus, so dass dadurch die Wärme vollständig aus dem Dachmodul 01 ausgefordert ist.

Mit einem in Figur 1 nicht dargestellten Temperatursensor kann die Temperatur der erwärmten Frischluft, die durch die Öffnungen 14 ausströmt, gemessen werden. Abhängig von der gemessenen Temperatur der erwärmten Kühlluft kann die Leistung des Kühllüfters 12 erhöht oder abgesenkt werden.

Bezugszeichenliste

01 Dachmodul

02 Flächenbauteil

03 Dachhaut 04 Umfeldsensor

05 Trockenabteilung

06 Nassabteilung

07 Kühleinrichtung

08 Wärmeleitelement 09 Kühlfläche

10 Kühlkörper

11 Kühlrippe

12 Kühllüfter

13 Öffnung 14 Öffnung

15 elektromagnetische Signale