Die Erfindung betrifft ein Dachmodul mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Dachmodul ist aus der Praxis bekannt und kann bei einem Personenkraftwagen ein Fahrzeugdach bilden, das als separate Baueinheit auf eine einen Fahrzeugrohbau bildende Fahrzeugkarosserie aufgesetzt ist. Ein solches Dachmodul kann als Festdach mit einer durchgängig karosseriefesten Dachhaut ausgebildet sein oder auch ein Dachöffnungssystem aufweisen, welches ein Deckelelement umfasst, mittels dessen eine Dachöffnung wahlweise geschlossen oder geöffnet werden kann. Das Dachmodul kann mit Sensormodulen versehen sein, die ein autonomes oder teilautonomes, Fahrerassistenzsysteme nutzendes Fahren des betreffenden Fahrzeugs ermöglichen. Die Sensormodule, die Umfeldsensoren wie Radarsensoren zur Überwachung und Erfassung der Fahrzeugumgebung aufweisen, sind am Fahrzeugdach befestigt, da dieses in der Regel die höchste Erhebung des betreffenden Fahrzeugs ist, von der aus die Fahrzeugumgebung gut einsehbar ist. Die Umfeldsensoren, die auf das Fahrzeugdach aufgesetzt sind, beeinträchtigen aber das Erscheinungsbild des Dachmoduls. Insbesondere genügt das durch die Umfeldsensoren resultierende Fahrzeugdach auch keinen hohen Anforderungen hinsichtlich Aerodynamik, was sich auch im Energieverbrauch des betreffenden Fahrzeugs niederschlägt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ein Sensormodul umfassendes Dachmodul zu schaffen, bei dem eine Radarantenne so integriert ist, dass das Dachmodul hohen Ansprüchen hinsichtlich optischem Erscheinungsbild und hinsichtlich Aerodynamik genügt. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Dachmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung hat also ein Dachmodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, zum Gegenstand, umfassend eine Dachhaut und mindestens ein Sensormodul mit einem Umfeldsensor, der eine Radarantenne umfasst. Die Radarantenne ist auf ein flächiges Substrat des Dachmoduls in Form eines Dünnfilms aufgebracht und bildet damit eine strukturierte, leitfähige Beschichtung auf dem flächigen Substrat. Der insbesondere laserstrukturierte Dünnfilm, der die Radarantenne bildet, ist zur Auswertung bzw. Steuerung der von ihm empfangenen Signale bzw. der von ihm abgegebenen Signale mit einer Steuer- und Auswerteeinheit verbunden. Als Träger für die Radarantenne kann ein bei einem Dachmodul ohnehin zur Verfügung stehendes flächiges Substrat genutzt werden. Damit sind für die Integration der Radarantenne in das Dachmodul hinsichtlich der Formgebung keine Modifizierungen erforderlich. Vielmehr können bestehende Formen genutzt werden, wobei gleichzeitig zusätzlich die Radarantenne als Bestandteil des Umfeldsensors in das Dachmodul integriert ist. Neben dem Radarsensor, der die Radarantenne aufweist, kann das Dachmodul nach der Erfindung auch mit weiteren Umfeldsensoren bzw. Sensormodulen mit Umfeldsensoren versehen sein. Diese Umfeldsensoren können in vielfältiger Weise ausgebildet sein und beispielsweise einen LiDAR-Sensor, einen optischen Sensor , wie eine Kamera, oder dergleichen umfassen.

Grundsätzlich kann das flächige Substrat, auf dem die Radarantenne angeordnet ist, aus Kunststoff oder auch aus Glas gebildet sein. Beispielsweise besteht das flächige Substrat aus einem Polycarbonatwerkstoff oder PMMA.

Mit der Erfindung wird ein Sensordach bzw. Roof Sensor Module (RSM) bereitgestellt, das das autonome bzw. teilautonome Fahren des betreffenden Fahrzeugs ermöglicht. In einem autonomen Fahrmodus fährt das betreffende Fahrzeug selbständig zumindest ohne wesentliche Eingriffe eines Fahrers. Im teilautonomen Fahrmodus ist das Dachmodul nach der Erfindung beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems.

Das im Sinne der Erfindung ausgebildete Dachmodul stellt in integrierter Weise ein Fahrzeugdach dar, in dem Komponenten aufgenommen sind, die zum autonomen bzw. teilautonomen Fahren des betreffenden Fahrzeugs erforderlich sind. Das Dachmodul, in dem eine Vielzahl funktionaler Elemente integriert ist, kann als kompakte Baueinheit auf Seiten eines Fahrzeugherstellers zur Ausbildung eines Fahrzeugdachs mit einer Fahrzeugkarosserie bzw. einem Fahrzeugaufbau verbunden werden.

Des Weiteren ist das Dachmodul nach der Erfindung insbesondere bei einem Personenkraftwagen einsetzbar. Es kann aber auch bei einem Nutzfahrzeug, wie einem Lieferwagen oder einer Lkw-Zugmaschine, ein Fahrzeugdach bilden oder Teil eines Fahrzeugdachs sein.

Das Substrat, das den Träger für die Radarantenne bzw. den die Radarantenne bildenden Dünnfilm darstellt, kann, wie bereits oben dargelegt, von verschiedensten Bereichen bzw. Elementen des Dachmoduls gebildet sein. Beispielsweise ist das Substrat von der Dachhaut gebildet, die auch ein Gehäuse des Sensormoduls darstellen kann.

Bei einer speziellen Ausführungsform des Dachmoduls nach der Erfindung ist das Substrat von einem Durchsichtsbereich gebildet, hinter dem ein weiterer Umfeldsensor angeordnet ist. Der Durchsichtsbereich, der Bestandteil der Dachhaut sein kann, muss für die von diesem Umfeldsensor genutzte Wellenlängen transparent sein. Im Falle eines so genannten LiDAR-Sensors beträgt die genutzte Wellenlänge vorzugsweise 905 nm oder auch etwa 1550 nm. Wenn der Umfeldsensor eine Kamera ist, kann der genutzte Wellenlängenbereich im Bereich sichtbaren Lichts und/oder im Infrarotbereich liegen. Der Durchsichtsbereich ist insbesondere so ausgelegt, dass Signale durchtreten können, die in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 2000 nm liegen. Auch eine Durchlässigkeit für Radarstrahlung sollte gewährleistet sein, insbesondere wenn die von dem Dünnfilm gebildete Radarantenne und das flächige Substrat, auf dem die Radarantenne angeordnet ist, hinter dem Durchsichtsbereich liegt, oder der Durchsichtsbereich an seiner Innenseite die Radarantenne trägt.

Aus Sicherheitsgründen ist es vorteilhaft, wenn in das Dachmodul nach der Erfindung eine Signallichtanordnung integriert ist, die einen Fahrmodus des betreffenden Fahrzeugs anzeigt, das heißt die einen Aktivierungszustand des Sensormoduls anzeigt, so dass für die Fahrzeugumgebung erkennbar ist, ob sich das betreffende Fahrzeug in einem autonomen Fahrmodus befindet. Häufig wird eine derartige Signallichtanordnung ADS (Autonomous Drive Signal)-Licht genannt. Das Substrat des Dachmoduls nach der Erfindung, auf dem die Radarantenne angeordnet ist, ist bei einer speziellen Ausführungsform des Dachmoduls nach der Erfindung Bestandteil der Signallichtanordnung.

Beispielsweise umfasst die Signallichtanordnung eine ein Fensterelemenl bildende, transparente Abdeckung, durch die das Signallicht erkennbar ist und die das Substrat für die Radarantenne bildet.

Um das Risiko einer Beschädigung der Radarantenne zu minimieren, ist die strukturierte Beschichtung, die die Radarantenne bildet, an einer Seite der transparenten Abdeckung angeordnet, die einer Lichtquelle der Signallichtanordnung zugewandt ist, das heißt die der Fahrzeugumgebung abgewandt ist. Die transparente Abdeckung, die von der Dachhaut gebildet sein kann, bzw. das durch diese gebildete Fensterelement bildet in diesem Falle also das flächige Substrat.

Bei einer weiteren speziellen Ausführungsform des Dachmoduls nach der Erfindung bildet eine Lichtquelle der Signallichtanordnung das flächige Substrat für die strukturierte Beschichtung. Die Lichtquelle ist in diesem Falle beispielsweise von einem LED- Feld gebildet.

Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform des Dachmoduls nach der Erfindung ist das Substrat von einem flächigen Lichtleitelement der Signallichtanordnung gebildet. Licht, das von einer Lichtquelle abgegeben wird, wird bei einer Aktivierung der Signallichtanordnung in das flächige Lichtleitelement eingekoppelt, welches dann das Licht in Richtung Fahrzeugumgebung abgibt.

Denkbar ist es auch, dass das flächige Substrat, auf dem die Radarantenne angeordnet ist, von einem flächigen Diffusorelement der Signallichtanordnung gebildet ist.

Ferner ist es denkbar, dass das Substrat von einem optischen Bauelement, wie einer Linse, einem Streuelement oder dergleichen, gebildet ist, das Bestandteil der Signallichtanordnung ist.

Die Erfindung hat auch ein Kraftfahrzeug zum Gegenstand, das ein Dachmodul der vorstehend beschriebenen Art umfasst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Ausführungsbeispiele eines Dachmoduls nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Draufsicht auf ein Fahrzeugdach mit einen Dach modul nach der Erfindung;

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Signallichtanordnung des Dachmoduls nach Figur 1 mit einer Radarantenne; Figur 3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in Figur 1 dargestellten Art;

Figur 4 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in Figur 1 dargestellten Art;

Figur 5 einen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in Figur 1 dargestellten Art;

Figur 6 eine schematische perspektivische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in Figur 1 dargestellten Art;

Figur 7 einen Schnitt durch eine sechste Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in Figur 1 dargestellten Art;

Figur 8 einen Schnitt durch eine siebte Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in Figur 1 dargestellten Art;

Figur 9 einen Schnitt durch eine achte Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in Figur 1 dargestellten Art; und Figur 10 eine schematische perspektivische Darstellung eines Sensormoduls eines Dachmoduls der in Figur 1 dargestellten Art. In Figur 1 ist ein Fahrzeugdach 10 eines als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs dargestellt, welches ein Dachmodul 12 aufweist, welches auf einen Fahrzeugrohbau 14 aufgesetzt ist. Das Dachmodul 12 ist als Festdach ausgebildet und umfasst eine Dachhaut mit einem Dachdurchsichtsbereich 16, der von einem Nichtdurchsichtsbereich 18 umrahmt ist, der auch eine Dachblende bildet, die bis an einen vorderen Rand und an einen hinteren Rand des Dachmoduls 12 reicht.

Der Nichtdurchsichtsbereich 18 bildet in einem bugseitigen Randbereich des Dachmoduls 12 eine Abdeckung für Sensormodule 20A, 20B und 22 aus, wobei die Sensormo- dule 20A und 20B jeweils als Umfelsensor einen LiDAR-Sensor umfassen und das Sensormodul 22 als Umfeldsensor eine Kamera umfasst, die im sichtbaren Wellenlängenbereich und im Infrarotbereich arbeitet. Für die Sensormodule 20A, 20B und 22 bildet der als Kunststoffblende ausgebildete Nichtdurchsichtsbereich 18 jeweils einen Sensordurchsichtsbereich aus, der zumindest für die jeweils genutzte Wellenlänge transparent ist.

Zwischen dem Sensormodul 20A und dem Sensormodul 22 und zwischen dem Sensormodul 20B und dem Sensormodul 22 ist jeweils eine Signallichtanordnung 24A bzw. 24B angeordnet, die einen Betriebsmodus des betreffenden Fahrzeugs für die Fahrzeugumgebung anzeigen kann und als so genanntes ADS-Licht ausgebildet ist.

Heckseitig von dem Dachdurchsichtsbereich 16 umfasst das Dachmodul 12 in seinem heckseitigen Randbereich neben weiteren Sensormodulen zur Erfassung des Fahrzeugumfelds eine weitere Signallichtanordnung 26, die den Fahrmodus des betreffenden Fahrzeugs anzeigt.

Das Dachmodul 12 stellt damit ein Sensordachmodul bzw. ein Roof Sensor Module (RSM) dar, welches mit Vorrichtungen ausgestattet ist, die ein autonomes Fahren des betreffenden Kraftfahrzeuges ermöglichen.

Im Bereich der bugseitigen Signallichtanordnungen 24A und 24B umfasst das Dachmodul 12, wie Figur 2 zu entnehmen ist, jeweils ein Fensterelement 28, das von der den Nichtdurchsichtsbereich 18 bildenden Dachhaut aufgenommen ist oder von dieser selbst gebildet ist. Hinter dem Fensterelement 28 ist ein LED-Feld 30 angeordnet, welches aus einer Vielzahl von LED gebildet ist und ein so genanntes LED-Array darstellt. Auf dem LED-Feld 30 ist eine strukturierte Beschichtung in Form eines leitfähigen Dünnfilms 32 angeordnet. Das LED-Feld 30 bildet also ein Substrat für den Dünnfilm 32. Der Dünnfilm 32 ist eine Radarantenne, welche über eine Signal- und Steuerleitung 34 mit einer stark schematisch dargestellten Auswerte- und Steuereinheit 36 verbunden ist.

Eine Radarantenne der vorstehend beschriebenen Art kann auch im Bereich der heckseitigen Signallichtanordnung ausgebildet sein.

In Figur 3 ist eine Signallichtanordnung 24 der vorstehend beschriebenen Art dargestellt, die hinter einem transparenten Fensterelement 28 ein Lichtleitelement 38 umfasst, das aus einem Polymer, wie Polycarbonat oder PMMA, gebildet ist und das am Rand mit einer Lichtquelle 40 versehen ist. An der dem Fensterelement 28 abgewandten Seite ist das Lichtleitelement 38 mit einer Beschichtung 42 versehen, die als Reflektor oder Streuelement ausgebildet ist und dazu dient, Licht, das von der Lichtquelle 40 in das Lichtleitelement 38 eingekoppelt wurde, entsprechend einem Leuchtpfad 44 aus dem Lichtleitelement 38 in Richtung Fahrzeugumgebung auszukoppeln.

Das Lichtleitelement 38 kann auch ein Auskopplungselement aufweisen, das eine Diffusorstruktur hat, eine mikrostrukturierte Oberfläche des Lichtleitelements selbst ist, eine mikrostrukturierte Beschichtung ist oder eine Bedruckung des Lichtleitelements ist.

An der dem Fensterelement 28 zugewandten Seite ist das Lichtleitelement 38 mit einer strukturierten Beschichtung versehen, die aus einem leitfähigen Dünnfilm 32 gebildet ist und die eine Radarantenne darstellt. Der Dünnfilm 32 ist mit einer Auswerte- und Steuereinheit 36 verbunden. Gemäß der gestrichelt dargestellten Pfeile 46 können mittels des die Radarantenne bildenden Dünnfilms 32 Radarsignale abgegeben und empfangen werden. Der Dünnfilm 32 ist transparent für Licht, das gemäß dem Leuchtpfad 44 aus dem Lichtleitelement 38 ausgekoppelt wird.

In Figur 4 ist eine Signallichtanordnung 24 dargestellt, die eine weitere alternative Ausführungsform bildet und sich von der Ausführungsform nach Figur 3 dadurch unterscheidet, das das Lichtleitelement 38 an der dem Fensterelement 28 abgewandten Seite keine Reflektorbeschichtung aufweist. Vielmehr ist an der dem Fensterelement 28 abgewandten Seite des Lichtleitelements 38 ein LED-Feld 30 angeordnet, dessen Licht bei Aktivierung in bzw. durch das Lichtleitelement 38 eingekoppelt und flächig und diffus gestreut und durch den Dünnfilm 32 und das Fensterelement 28 entsprechend dem Leuchtpfad 44 abgegeben wird.

Im Übrigen entspricht die Signallichtanordnung nach Figur 4 derjenigen nach Figur 3, weswegen auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird.

In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Signallichtanordnung 24 dargestellt, die sich von der Signallichtanordnung nach Figur 4 dadurch unterscheidet, dass an der dem Fensterelement 28 abgewandten Seite des Lichtleitelements 38 kein LED-Feld, sondern eine Reflektoroptik 48 angeordnet ist, die Licht, das von einer Lichtquelle 40 abgegeben wird, in Richtung des Lichtleitelements 38 und des Fensterelements 28 abgibt.

Im Übrigen entspricht die Signallichtanordnung nach Figur 5 derjenigen nach Figur 4.

In Figur 6 ist eine Signallichtanordnung 24 dargestellt, die weitgehend derjenigen nach Figur 2 entspricht, sich von dieser aber dadurch unterscheidet, dass sie ein Fensterelement 28 aufweist, das an seiner Innenseite, das heißt an seiner einem LED-Feld 30 zugewandten Seite einen Dünnfilm 30 trägt, der als strukturierte Metall-Beschichtung des Fensterelements 28 ausgebildet ist und eine Radarantenne bildet, die Bestandteil eines als Radarsensor ausgebildeten Umfeldsensors ist.

Der Dünnfilm 30 ist hierzu mit einer Auswerte- und Steuereinheit 36 verbunden. Im Übrigen entspricht die Signallichtanordnung nach Figur 6 derjenigen nach Figur 2.

In Figur 7 ist eine Signallichtanordnung 24 dargestellt, die im Wesentlichen der Signallichtanordnung nach Figur 3 entspricht, sich von dieser aber dadurch unterscheidet, dass das Fensterelement 28 an seiner dem flächigen Lichtleitelement 38 zugewandten Seite einen Dünnfilm 32 trägt, der als strukturierte Metallbeschichtung ausgebildet ist und eine Radarantenne darstellt. Der Dünnfilm 32 ist mit einer Auswerte- und Steuereinheit verbunden.

Im Übrigen entspricht die Signallichtanordnung nach Figur 7 derjenigen nach Figur 3. In Figur 8 ist eine Signallichtanordnung 24 dargestellt, die im Wesentlichen derjenigen nach Figur 4 entspricht, sich von dieser aber dadurch unterscheidet, dass sie einen strukturierten Dünnfilm 32 aufweist, der an der Innenseite des Fensterelements 28 angeordnet ist und eine Radarantenne eines Radarsensors bildet, die mit einer Auswerte- und Streueinheit verbunden ist. Das Lichtleitelement 38 trägt keinen Dünnfilm.

Im Übrigen entspricht die Signallichtanordnung nach Figur 8 derjenigen nach Figur 4.

In Figur 9 ist eine Signallichtanordnung 24 dargestellt, die ein Fensterelement 28 aufweist, welches vor einer Reflektoroptik 48 angeordnet ist, welche mit einer Lichtquelle 40 versehen ist. An der Innenseite trägt das Fensterelement 28 einen metallischen, leitfähigen Dünnfilm 32, der aus einer strukturierten Beschichtung des ein flächiges Substrat darstellenden Fensterelements 28 darstellt und eine Radarantenne bildet. Der Dünnfilm 32 ist mit einer Auswerte- und Steuereinheit 36 verbunden und somit Bestandteil eines Umfeldsensors bzw. eines Sensormoduls mit einem Umfeldsensor.

In Figur 10 ist ein Sensormodul 20 dargestellt, das einen Umfeldsensor 50 umfasst, der einen LiDAR-Sensor und/oder ein Kamerasystem umfasst, das im sichtbaren Wellenlängenbereich und im Infrarotbereich arbeitet. Als Abdeckung umfasst das Sensormodul 20 ein Fensterelement 28, das für die von dem Umfeldsensor 50 genutzten Wellenlängenbereiche transparent ist.

An seiner Innenseite trägt das Fensterelement 28 des in Figur 10 dargestellten Sensormoduls 20 einen metallischen Dünnfilm 32, der als strukturierte Beschichtung ausgebildet ist und eine Radarantenne eines Radarsensors darstellt, der ein weiterer Umfeldsensor des betreffenden Dachmoduls ist.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist also der Dünnfilm 32, der aus einer laserstrukturierten, leitfähigen Beschichtung gebildet ist, jeweils auf einem transparenten Substrat ausgebildet, das eine Doppelfunktion hat, nämlich einerseits die Bildung eines Substrats für den Dünnfilm und andererseits die Bildung eines Funktionselements der betreffenden Signallichtanordnung bzw. des Sensormoduls, insbesondere als Gehäuse- bzw. Fensterelement, als Lichtleitelement, als Diffusorelement oder als sonstiges optisches Element einer Signallichtanordnung oder als Gehäuse- bzw. Fensterelement eines weiteren Umfeldsensors, der insbesondere mit einem LiDAR- Sensor und/oder einem Kamerasystem ausgebildet sein kann.

Das flächige Substrat für die Radarantenne kann aus einem anorganischen oder organi- sehen Glas oder auch aus einem anorganischen oder organischen Polymer bestehen, beispielsweise aus einem Polycarbonat oder aus PMMA.

Die Herstellung der jeweiligen Radarantenne bzw. des diese bildenden Dünnfilms kann durch eine Laserstrukturierung einer Beschichtung des Substrats erfolgen.

Bei dem Dachmodul nach der Erfindung ist es möglich, einen Radarsensor in Kombina- tion mit anderen Sensoren und/oder anderen Lichtelementen zu kombinieren, so dass eine Doppelfunktion vorliegt. Die Radarantenne kann direkt auf ein transparentes Substrat des Dachmoduls aufgebracht sein, das aus Glas oder Kunststoff besteht. Zudem erfordert die aus dem Dünnfilm gebildete Radarantenne im Wesentlichen keinen zusätzlichen Bauraum, da ohnehin vorhandene Bauelemente als Substrat genutzt werden. Die Anordnung der Radarantenne auf dem Dachmodul ermöglicht dem zugeordneten Sensor eine ungehinderte Sicht auf die Umgebung.

Bezugszeichenliste

10 Fahrzeugdach

12 Dachmodul 14 Fahrzeugrohbau

16 Dachdurchsichtsbereich 18 Nichtdurchsichtsbereich

20, 20A, 20B Sensormodul 22 Sensormodul 24, 24A, 24B Signallichtanordnung

26 S ignal lichtanordnung 28 Fensterelement 30 LED-Feld 32 Dünnfilm 34 Signal- und Steuerleitung

36 Auswerte- und Steuereinheit 38 Lichtleitelement 40 Lichtquelle 42 Beschichtung 44 Leuchtpfad

46 Radarsignale 48 Reflektoroptik 50 Umfeldsensor