Die Erfindung betrifft ein Dachmodul eines Kraftfahrzeugs, das eine Dachunterkonstruktion, eine Dachhaut und ein Sensormodul mit einem Umfeldsensor zur Erfassung eines Fahrzeugumfelds umfasst.

In der Fahrzeugtechnik finden autonom bzw. teilautonom fahrende Kraftfahrzeuge immer weitere Verbreitung. Um ein hohen Sicherheitsansprüchen genügendes autonomes bzw. teilautonomes Fahren des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, muss eine Fahrzeugsteuerung mit einer Vielzahl von Umfeldsensoren verbunden sein, mit denen die Umgebung des Kraftfahrzeuges erfasst wird, so dass auf Basis des jeweiligen Messergebnisses die vorliegende Verkehrssituation ermittelt und analysiert werden kann. Es ist bekannt, dass Sensormodule mit Umfeldsensoren zur Überwachung der Fahrzeugumgebung am Fahrzeugdach befestigt sind, da das Fahrzeugdach in der Regel die höchste Erhebung eines Fahrzeugs ist, von der aus das Fahrzeugumfeld gut einsehbar ist.

Bei bisher bekannten Fahrzeugdächem mit Umfeldsensoren wird ein Sensormodul eingesetzt, das auf eine Dachhaut aufgesetzt wird, wodurch ein wenig harmonisches Erscheinungsbild resultiert. Zudem genügt das resultierende Fahrzeugdach keinen hohen Anforderungen hinsichtlich Aerodynamik, was sich wiederum im Energieverbrauch des betreffenden Fahrzeugs niederschlägt.

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

Die Erfindung nutzt also den Grundgedanken, eine Dachhaut, die eine äußere Sichtfläche des Dachmoduls bildet, in einen Zentralabschnitt und einen Randabschnitt zu unterteilen, welcher an den Zentralabschnitt angrenzt und dessen Gefälle größer ist als das Gefalle des Zentralabschnitts und der für den Umfeldsensor bzw. für die von dem Umfeldsensor genutzte Wellenlänge transparent ist. Damit kann der Umfeldsensor durch den Randabschnitt mit dem großen Gefälle "schauen", was es wiederum ermöglicht, dass der Umfeldsensor zumindest teilweise unterhalb einer von der Dachhaut definierten Dachfläche angeordnet ist.

Durch die Nutzung bzw. Positionierung des Umfeldsensors im Bereich des Randabschnitts, der eine abfallende Dachlinie bildet, kann der Randabschnitt als Fenster genutzt werden, das für den Umfeldsensor bzw. die von dem Umfeldsensor genutzte Wellenlänge durchlässig ist. Somit kann der Umfeldsensor in harmonischer Weise in den Dachaufbau integriert werden, was große Vorteile hinsichtlich Design, Optik, Crashsicherheit, funktionale Integration von Reinigungselementen, Heizelementen, Kühlelementen und/oder dergleichen bietet.

Der Umfeldsensor des Dachmoduls nach der Erfindung kann in vielfältiger Weise ausgebildet sein und beispielsweise ein Lidar-Sensor, ein Radar-Sensor, ein optischer Sensor wie eine Kamera oder dergleichen sein.

Mit dem Dachmodul nach der Erfindung wird erreicht, dass Außenecken und Außenkanten und insbesondere in diesem Bereich abfallende Dachlinien genutzt werden, um den Umfeldsensor so anzuordnen, dass er ein integrierter fester Bestandteil des Dachmoduls ist, der nur einen geringen Bauraum benötigt. Der abfallende Randabschnitt, der für den Umfeldsensor transparent ist, stellt den nötigen Sichtbereich zur Verfügung. Insbesondere können ohnehin vorhandene Elemente bzw. Bereiche der Dachhaut genutzt werden, die Umfeldsensor bzw. das Sensormodul, das den Umfeldsensor umfasst, verblenden. Der Randabschnitt, der gekrümmt bzw. gewölbt sein kann und der gegenüber dem ebenfalls in der Regel gekrümmten bzw. gewölbten Zentralabschnitt das größere Gefälle aufweist, ist insbesondere aus einem für die von dem Umfeldsensor genutzte Strahlung bzw. Wellenlänge durchgängigen Werkstoff gefertigt und kann beispielsweise eine Blende darstellen, die aus Glas oder Kunststoff gefertigt ist. Damit ist der Randabschnitt der Dachhaut eine Blende, welche wiederum ein Sichtfenster für den Umfeldsensor bildet. Der Randabschnitt kann einstückig mit dem Zentralabschnitt ausgebildet sein.

Grundsätzlich kann das Dachmodul nach der Erfindung als reines Festdach ausgebildet sein oder ein Dachöffnungssystem umfassen. Es kann so ausgelegt sein, dass es als Baueinheit, die in integrierter Weise Einrichtungen zum autonomen oder teilautonomen, Fahrassi stenzsysteme nutzenden Fahren umfasst, aufSeiten eines Fahrzeugherstellers auf einen Fahrzeugrohbau aufsetzbar ist. Das Dachmodul kann zur Nutzung bei einem Personenkraftwagen oder bei einem Nutzfahrzeug ausgelegt sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Dachmoduls nach der Erfindung bildet der Randabschnitt mit dem gegenüber dem Zentralabschnitt größeren Gefalle einen vorderen Windlauf oder einen hinteren Windlauf des betreffenden Fahrzeugs.

Zusätzlich oder alternativ kann der Randabschnitt mit dem gegenüber dem Zentralabschnitt größeren Gefälle bezogen auf eine vertikale Dachlängsmittelebene einen seitlichen Randstreifen bilden, der bei montiertem Dachmodul an einen Dachseitenholm einer Fahrzeugkarosserie grenzt.

Der Randabschnitt ist von dem Zentralabschnitt derart abgegrenzt, dass die Grenzlinie beispielsweise durch einen inneren der Dachmitte zugewandten Rand des Sensormoduls definiert ist. Denkbar ist es auch, dass die Grenzlinie durch einen inneren Rand einer separaten Blende definiert ist.

Das Dachmodul nach der Erfindung ist vorzugsweise derart gestaltet, dass der Randabschnitt bzw. die von dem Randabschnitt gebildete Dachlinie im Bereich des Umfeldsensors um einen Mindestwinkel abfallt. Der Umfeldsensor sendet im Betrieb einen Signalkegel aus, der ausgehend von einer horizontalen Ebene nach unten einen Öff- nungswinkel hat, der vorzugsweise kleiner ist als das Gefälle des Randabschnitts. Damit hat der Umfeldsensor ein ungestörtes Blickfeld, welches nicht durch sonstige Fahrzeug- bzw. Dachkomponenten gestört ist.

Bei einer speziellen Ausführungsform des Dachmoduls nach der Erfindung beträgt der Öffnungswinkel des Signalkegels ausgehend von einer horizontalen Ebene nach unten zwischen 15° und 20°, wobei das Gefalle des Randabschnitts mindestens 4°, insbesondere mindestens 6° größer ist. Je nach Anwendungsfall kann der Öffnungswinkel des Signalkegels nach unten aber auch größer als 20° oder kleiner als 15° sein.

Das Sensormodul mit dem Umfeldsensor ist vorzugsweise so in dem Dachmodul integriert, dass es eine feste Verbindung mit der Dachunterkonstruktion hat. Die Dachunterkonstruktion kann von einem Daehrahmen und/oder einem Querspriegel gebildet sein oder auch bei einer speziellen Ausführungsform des Dachmoduls nach der Erfindung Bestandteil des Fahrzeugrohbaus sein, auf den das Dachmodul montierbar ist. Eine Blende bzw. ein Gehäuse des Sensormoduls ragt durch die Anordnung in dem Randabschnitt nicht oder nur geringfügig über eine virtuelle Dachlinie heraus, die bei einem Dachmodul ohne Sensormodul gegeben wäre. Damit hat das Dachmodul nach der Erfindung keine wesentlichen Aufbauten bzw. Vorsprünge, die das Erscheinungsbild stören könnten. Denkbar ist es auch, dass das Sensormodul an der Dachhaut bzw. einem Randabschnitt desselben befestigt ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel eines Dachmoduls nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Dachmodul nach der

Erfindung;

Figur 2 einen Schnitt durch das Dachmodul entlang der Linie II-II in Figur 1 ;

Figur 3 einen Schnitt durch das Dachmodul entlang der Linie III-III in Figur 1 ; Figur 4 einen Schnitt durch das Dachmodul entlang der Linie IV-IV in Figur 1,

Figur 5 einen Figur 4 entsprechenden Schnitt durch eine alternative Ausfüh- rungsform; und

Figur 6 einen Schnitt durch eine weitere Ausfuhrungsform eines Fahrzeugdachs. In Figur 1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeugdach 10 dargestellt, das als Dachmodul ausgebildet ist und als Einheit auf eine Fahrzeugkarosserie aufgesetzt ist, von der in Figur 1 bezogen auf eine vertikale Dachlängsmittelebene beidseits jeweils eine A-Säule 12, B-Säule 14 und C-Säule 16 dargestellt sind, die über einen jeweiligen Dachlängsholm 18 miteinander verbunden sind. Die Dachlängsholme 18 begrenzen das Dachmodul bzw. Fahrzeugdach 10 seitlich.

Das Dachmodul 10 umfasst, wie beispielsweise Figur 4 zu entnehmen ist, eine Dachunterkonstruktion 20, welche einen Dachrahmen bildet und die Steifigkeit des Dachmoduls 10 vorgibt, sowie eine Dachhaut 22, die eine äußere Sichtfläche des Dachmoduls 10 bildet. Bezogen auf die vertikale Dachlängsmittelebene sind bei der vorliegenden beispielhaften Konfiguration beidseits jeweils drei Sensormodule 24 A, 26A, 28A bzw. 24B, 26B, 28B vorgesehen. Zudem ist bugseitig und fahrzeugmittig ein Sensormodul 30 und heckseitig und fahrzeugmittig ein Sensormodul 31 vorgesehen. Die Sensormodule 24A, 24B, 26A, 26B, 28 A, 28B, 30 und 31 umfassen jeweils einen Umfeldsensor 32, mittels dessen zur Realisierung eines autonomen Fahrens des betreffenden Fahrzeugs die Fahrzeugumgebung erfasst werden kann. Durch Auswertung der Messsignale der Umfeldsensoren 32 mittels einer Steuereinrichtung ist damit eine jeweilige Verkehrssituation ermittelbar, so dass sich das betreffende Fahrzeug autonom bzw. teilautonom an die Verkehrssituation anpassen kann. Die Umfeldsensoren 32 der Sensormodule 24A, 24B, 26A, 26B, 28A, 28B, 30 und 31 können in vielfältiger Weise ausgebildet sein und beispielsweise einen Lidar-Sensor, einen Radar-Sensor, einen Kamera (Mono-/Multi- /Multi-Fokal- und/oder Stereo-Kamera) und/oder einen sonstigen geeigneten Sensor umfassen. Wie anhand der Figuren 2, 3 und 4 dargestellt ist, senden die Umfeldsensoren 32 jeweils einen Signalkegel 34 aus, der einen den jeweiligen Erfordernissen angepassten Öffnungswinkel hat. Die Dachhaut 22 des Dachmoduls 10 hat einen Zentralabschnitt 36, der gewölbt ausgebildet ist und damit ausgehend von einer Dachmitte sowohl in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten und vorne als auch in Fahrzeugquerrichtung beidseits einer Kurvenbahn folgend abfallend ist. In Fahrzeuglängsrichtung grenzt vorne bzw. bugseititg an den Zentralabschnitt 36 ein gewölbter Randabschnitt 38, der angrenzend an eine Windschutzscheibe 40 einen vorderen Windlauf bildet und der ein größeres Gefalle als der Zentralabschnitt 36 hat. Unterhalb des Randabschnitts 38, der den vorderen Windlaufbildet, sind die drei Sensormodule 24 A, 24B und 30 angeordnet, wobei die Sen- sormodule 24A und 24B in den Eckbereichen des Dachmoduls 10 und das Sensormodul 30 mittig bezogen auf die Dachmodul quererstreckung angeordnet sind. Entsprechend sind einem heckseitigen Randbereich 44, der einen hinteren Windlauf bildet, die drei Sensormodule 28A, 28B und 31 zugeordnet.

Bei der vorliegenden beispielhaften Ausfuhrungsform senden die Umfeldsensoren 32 der Sensormodule 24A, 24B und 30 im Betrieb in Bugrichtung jeweils den Signalkegel 34 aus, der, wie den Figuren 2 und 3 zu entnehmen ist, ausgehend von einer horizontalen Ebene nach unten einen Öffnungswinkel von etwa 17° hat. Der vordere Windlauf, der von dem vorderen Randabschnitt 38 des Dachmoduls 10 gebildet ist, hat ausgehend von der horizontalen Ebene ein Gefalle von 24,5°, das heißt der Öffnungswinkel des Signalkegels 34 ist nach unten kleiner als das Gefälle des Randabschnitts 38. Damit haben die Umfeldsensoren 32 in den jeweils vorgesehenen Blickrichtungen ein freies Sichtfeld, das nicht durch sonstige Fahrzeugteile gestört ist und, wie Figur 3 zu entnehmen ist, die Windschutzscheibe 40 durchgreifen kann.

Der vordere Windlauf, den der Randabschnitt 38 ausbildet, ist von einer Blende aus Kunststoff oder Glas gefertigt, der für die Wellenlängen, mit denen die Umfeldsensoren 32 arbeiten, transparent ist.

Wie bereits oben erwähnt, hat das Dachmodul 10 bezogen auf die vertikale Dachlängsmittelebene beidseits ein mittleres Sensormodul 26 A bzw. 26B mit einem jeweiligen Umfeldsensor 32, der beispielsweise ebenfalls als so genannter Lidar-Sensor ausgebildet ist und anhand Figur 4 dargestellt ist. Die Sensormodule 26A und 26B liegen jeweils unterhalb eines Randabschnitts 42 der Dachhaut 22, der sich in Dachquerrichtung an den Zentralabschnitt 36 anschließt und ein Gefälle hat, das größer ist als dasjenige des Zentralabschnits 36, so dass die Umfeldsensoren 32 durch den aus einer Kunststoffblende gebildeten, jeweiligen Randabschnit 42 hindurch die Fahrzeugumgebung in seitlicher Richtung erfassen können. Die seitlichen Randabschnitte 42 grenzen jeweils mit ihren äußeren Rändern an den betreffenden, der Fahrzeugkarosserie zugeordneten Dachlängsholm 18, der außerhalb des Sichtfelds des betreffenden Sensormoduls 26A bzw. 26B liegt.

In Figur 5 ist ein Schnit durch eine alternative Ausführungsform eines Dachmoduls dargestellt, das weitgehend demjenigen nach den Figuren 1 bis 4 entspricht, sich von diesem aber dadurch unterscheidet, dass die Randabschnite 42 der Dachhaut 22 die Dachseitenholme 18 übergreifen, das heißt oberhalb derselben liegen. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zu der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 verwiesen.

Bei der Ausführungsform nach Figur 6 ist das Sensormodul 26 A so angeordnet, dass der Signalkegel 34 des Umfeldsensors 32A zwar oberhalb einer Dachlinie 46 liegt, die von einem bugseitigen Randabschnitt 38 gebildet ist, das Sensormodul 26 A aber teilweise unterhalb der virtuell in Richtung Fahrzeugmitte fortgeführten Dachlinie 46 liegt.

Bezugszeichenliste

10 Kraftfahrzeug

12 A-Säule 14 B-Säule

16 C-Säule 18 Dachlängsholm 20 Dachunterkonstruktion 22 Dachhaut 24 A, B Sensormodul

26A, B Sensormodul 28A, B Sensormodul

30 Sensormodul

31 Sensormodul 32 Umfeldsensor

34 Signalkegel 36 Zentralabschnitt 38 Randabschnitt 40 Windschutzscheibe 42 Randabschnitt

44 Randabschnitt 46 Dachlinie