DE102019129885B4 - Roof module with roof skin and surroundings sensor - Google Patents

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Abstract

Dachmodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfassend eine Dachhaut, die eine äußere Sichtfläche des Dachmoduls bildet, und mindestens ein Sensormodul (20), das eine Radarantenne umfasst und in einem autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges ein Fahrzeugumfeld erfasst, gekennzeichnet durch ein flächiges Substrat, auf dem eine strukturierte Beschichtung in Form eines Dünnfilms (32) angeordnet ist, der die Radarantenne bildet und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (36) verbunden ist, wobei das Substrat von einem Durchsichtsbereich für einen Umfeldsensor (50) gebildet ist.Roof module for a motor vehicle, in particular for a passenger car, comprising a roof skin, which forms an outer visible surface of the roof module, and at least one sensor module (20), which comprises a radar antenna and detects a vehicle environment in autonomous or semi-autonomous driving mode of the motor vehicle, characterized by a Flat substrate on which a structured coating in the form of a thin film (32) is arranged, which forms the radar antenna and is connected to a control and evaluation unit (36), the substrate being formed by a transparent area for a surroundings sensor (50).

Description

Die Erfindung betrifft ein Dachmodul mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a roof module having the features of the preamble of patent claim 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.Such a roof module is known from practice and can form a vehicle roof in a passenger car, which is placed as a separate structural unit on a vehicle body forming a vehicle shell. Such a roof module can be designed as a fixed roof with a roof skin that is continuously fixed to the bodywork or also have a roof opening system which includes a cover element, by means of which a roof opening can be selectively closed or opened. The roof module can be provided with sensor modules that enable autonomous or semi-autonomous driving of the relevant vehicle using driver assistance systems. The sensor modules, which have environment sensors such as radar sensors for monitoring and detecting the vehicle environment, are attached to the vehicle roof, since this is usually the highest elevation of the vehicle in question, from which the vehicle environment can be easily viewed. However, the environment sensors that are placed on the vehicle roof impair the appearance of the roof module. In particular, the vehicle roof resulting from the surroundings sensors also does not meet high requirements in terms of aerodynamics, which is also reflected in the energy consumption of the vehicle in question.

Aus Druckschrift JP 2019-009712 A ist ein Fahrzeugdach bekannt, das eine Dachhaut aus Metall umfasst, auf der eine dielektrische Schicht angeordnet ist. Auf der dielektrischen Schicht ist eine Antennenstruktur angeordnet, welche von einer durchgängigen Deckschicht überzogen ist.From pamphlet JP 2019-009712 A a vehicle roof is known which comprises a roof skin made of metal on which a dielectric layer is arranged. An antenna structure, which is covered by a continuous cover layer, is arranged on the dielectric layer.

Aus Druckschrift DE 10 2016 210 366 B3 ist ein Antennen-Dachmodul für ein Kraftfahrzeug bekannt. Dieses Antennen-Dachmodul umfasst eine primäre Antennenanordnung sowie eine Radarantennenanordnung eines Radarsensors.From pamphlet DE 10 2016 210 366 B3 an antenna roof module for a motor vehicle is known. This antenna roof module includes a primary antenna arrangement and a radar antenna arrangement of a radar sensor.

Aus Druckschrift DE 102 42 526 A1 sind Fahrzeugteile aus Kunststoff mit integrierten Antennenelementen bekannt. Die Antennenelemente werden im Rahmen eines Lackierverfahrens zwischen einer Lackschicht und einem Kunststoffträger eingebracht.From pamphlet DE 102 42 526 A1 vehicle parts made of plastic with integrated antenna elements are known. The antenna elements are inserted between a layer of lacquer and a plastic carrier as part of a painting process.

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.The object of the invention is to create a roof module that includes a sensor module and in which a radar antenna is integrated in such a way that the roof module satisfies high demands in terms of visual appearance and aerodynamics.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Dachmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the roof module having the features of patent claim 1 .

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.The subject matter of the invention is therefore a roof module for a motor vehicle, in particular for a passenger car, comprising a roof skin and at least one sensor module with a surroundings sensor which comprises a radar antenna. The radar antenna is applied to a flat substrate of the roof module in the form of a thin film and thus forms a structured, conductive coating on the flat substrate. The thin film, which is in particular laser-structured and forms the radar antenna, is connected to a control and evaluation unit in order to evaluate or control the signals it receives or the signals it emits. A flat substrate that is available in any case with a roof module can be used as a carrier for the radar antenna. This means that no modifications are required to integrate the radar antenna into the roof module in terms of shape. Instead, existing shapes can be used, with the radar antenna also being integrated into the roof module as part of the surroundings sensor. In addition to the radar sensor, which has the radar antenna, the roof module according to the invention can also be provided with other surroundings sensors or sensor modules with surroundings sensors. These environmental sensors can be designed in a variety of ways and include, for example, a LiDAR sensor, an optical sensor, such as a camera, or the like.

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.In principle, the flat substrate on which the radar antenna is arranged can be made of plastic or of glass. For example, the flat substrate consists of a polycarbonate material or 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.With the invention, a sensor roof or roof sensor module (RSM) is provided, which enables autonomous or semi-autonomous driving of the vehicle in question. In an autonomous driving mode, the vehicle in question drives independently, at least without significant intervention by a driver. In the semi-autonomous driving mode, the roof module according to the invention is part of a driver assistance system, for example.

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.The roof module designed according to the invention represents a vehicle roof in an integrated manner, in which components are accommodated that are required for autonomous or semi-autonomous driving of the vehicle in question. The roof module, in which a variety of functional elements is integrated, can be used as a compact unit by a vehicle manufacturer to form a Vehicle roof are connected to a vehicle body or a vehicle body.

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.Furthermore, the roof module according to the invention can be used in particular in a passenger car. However, it can also form a vehicle roof or be part of a vehicle roof in the case of a commercial vehicle, such as a delivery van or a truck tractor.

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.The substrate, which represents the carrier for the radar antenna or the thin film forming the radar antenna, can, as already explained above, be formed by the most varied of areas or elements of the roof module. For example, the substrate is formed by the roof skin, which can also represent a housing for the sensor module.

Bei dem Dachmodul 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.In the roof module according to the invention, the substrate is formed by a see-through area, behind which another environment sensor is arranged. The see-through area, which can be part of the roof skin, must be transparent for the wavelengths used by this environment sensor. In the case of a so-called LiDAR sensor, the wavelength used is preferably 905 nm or also around 1550 nm. If the environment sensor is a camera, the wavelength range used can be in the visible light range and/or in the infrared range. In particular, the see-through area is designed in such a way that signals lying in a wavelength range between 300 nm and 2000 nm can pass through. Transparency for radar radiation should also be ensured, particularly when the radar antenna formed by the thin film and the flat substrate on which the radar antenna is arranged are located behind the see-through area, or the see-through area carries the radar antenna on its inside.

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 nicht von Anspruch 1 erfassten Ausführungsform des Dachmoduls Bestandteil der Signallichtanordnung.For safety reasons, it is advantageous if a signal light arrangement is integrated into the roof module according to the invention, which indicates a driving mode of the vehicle in question, i.e. indicates an activation state of the sensor module, so that it can be seen from the vehicle surroundings whether the vehicle in question is in a autonomous driving mode. Such a signal light arrangement is often referred to as ADS (Autonomous Drive Signal) light. In an embodiment of the roof module not covered by claim 1, the substrate of the roof module according to the invention, on which the radar antenna is arranged, is part of the signal light arrangement.

Beispielsweise umfasst die Signallichtanordnung eine ein Fensterelement bildende, transparente Abdeckung, durch die das Signallicht erkennbar ist und die das Substrat für die Radarantenne bildet.For example, the signal light arrangement includes a transparent cover forming a window element through which the signal light can be seen and which forms the substrate for the radar antenna.

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.In order to minimize the risk of damaging the radar antenna, the structured coating that forms the radar antenna is arranged on a side of the transparent cover that faces a light source of the signal light arrangement, ie that faces away from the vehicle environment. The transparent cover, which can be formed by the roof skin, or the window element formed by this, forms the flat substrate in this case.

Bei einer weiteren speziellen Ausführungsform des Dachmoduls, die nicht von Anspruch 1 erfasst ist, bildet eine Lichtquelle der Signallichtanordnung das flächige Substrat für die strukturierte Beschichtung. Die Lichtquelle ist in diesem Falle beispielsweise von einem LED-Feld gebildet.In a further special embodiment of the roof module, which is not covered by claim 1, a light source of the signal light arrangement forms the flat substrate for the structured coating. In this case, the light source is formed by an LED field, for example.

Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform des Dachmoduls, die ebenfalls nicht von Anspruch 1 erfasst ist, 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.In a further alternative embodiment of the roof module, which is also not covered by claim 1, the substrate is formed by a flat light guide element of the signal light arrangement. When the signal light arrangement is activated, light emitted by a light source is coupled into the planar light-guiding element, which then emits the light in the direction of the surroundings of the vehicle.

Denkbar ist es auch, dass das flächige Substrat, auf dem die Radarantenne angeordnet ist, von einem flächigen Diffusorelement der Signallichtanordnung gebildet ist.It is also conceivable that the flat substrate on which the radar antenna is arranged is formed by a flat diffuser element of the signal light arrangement.

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.Furthermore, it is conceivable that the substrate is formed by an optical component, such as a lens, a scattering element or the like, which is part of the signal light arrangement.

Die Erfindung hat auch ein Kraftfahrzeug zum Gegenstand, das ein Dachmodul der vorstehend beschriebenen Art umfasst.The subject of the invention is also a motor vehicle comprising a roof module of the type described above.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the subject matter of the invention can be found in the description, the drawing and the patent claims.

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

  • 1 eine perspektivische Draufsicht auf ein Fahrzeugdach mit einen Dachmodul;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Signallichtanordnung des Dachmoduls nach 1 mit einer Radarantenne;
  • 3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in 1 dargestellten Art;
  • 4 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in 1 dargestellten Art;
  • 5 einen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in 1 dargestellten Art;
  • 6 eine schematische perspektivische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in 1 dargestellten Art;
  • 7 einen Schnitt durch eine sechste Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in 1 dargestellten Art;
  • 8 einen Schnitt durch eine siebte Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in 1 dargestellten Art;
  • 9 einen Schnitt durch eine achte Ausführungsform einer Signallichtanordnung eines Dachmoduls der in 1 dargestellten Art; und
  • 10 eine schematische perspektivische Darstellung eines Sensormoduls eines Dachmoduls der in 1 dargestellten Art.
Exemplary embodiments of a roof module are shown schematically simplified in the drawing and are explained in more detail in the following description. It shows:
  • 1 a perspective plan view of a vehicle roof with a roof module;
  • 2 a schematic representation of a signal light arrangement of the roof module 1 with a radar antenna;
  • 3 a section through a second embodiment of a signal light arrangement of a roof module in 1 depicted species;
  • 4 a section through a third embodiment of a signal light arrangement of a roof module in 1 depicted species;
  • 5 a section through a fourth embodiment of a signal light arrangement of a roof module in 1 depicted species;
  • 6 a schematic perspective view of a fifth embodiment of a signal light arrangement of a roof module in 1 depicted species;
  • 7 a section through a sixth embodiment of a signal light arrangement of a roof module in 1 depicted species;
  • 8th a section through a seventh embodiment of a signal light arrangement of a roof module in 1 depicted species;
  • 9 a section through an eighth embodiment of a signal light arrangement of a roof module in 1 depicted species; and
  • 10 a schematic perspective view of a sensor module of a roof module in 1 shown type.

In 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.In 1 a vehicle roof 10 of a motor vehicle designed as a passenger car is shown, which has a roof module 12 which is placed on a vehicle shell 14 . The roof module 12 is embodied as a fixed roof and comprises a roof skin with a transparent roof area 16 that is framed by a non-transparent area 18 that also forms a roof panel that extends to a front edge and a rear edge of the roof module 12 .

Der Nichtdurchsichtsbereich 18 bildet in einem bugseitigen Randbereich des Dachmoduls 12 eine Abdeckung für Sensormodule 20A, 20B und 22 aus, wobei die Sensormodule 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.The non-see-through area 18 forms a cover for sensor modules 20A, 20B and 22 in a front edge area of the roof module 12, with the sensor modules 20A and 20B each comprising a LiDAR sensor as an environmental sensor and the sensor module 22 comprising a camera as an environmental sensor, which works in the visible wavelength range and works in the infrared range. For the sensor modules 20A, 20B and 22, the non-see-through area 18 designed as a plastic screen forms a sensor see-through area that is transparent at least for the wavelength used in each case.

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.A signal light arrangement 24A or 24B is arranged between sensor module 20A and sensor module 22 and between sensor module 20B and sensor module 22;

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.At the rear of the roof viewing area 16, the roof module 12 includes in its rear edge area, in addition to further sensor modules for detecting the vehicle surroundings, a further signal light arrangement 26 which displays the driving mode of the vehicle in question.

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.The roof module 12 thus represents a sensor roof module or a roof sensor module (RSM), which is equipped with devices that enable autonomous driving of the motor vehicle in question.

Im Bereich der bugseitigen Signallichtanordnungen 24A und 24B umfasst das Dachmodul 12, wie 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.In the area of the bow-side signal light assemblies 24A and 24B includes the roof module 12, such as 2 as can be seen, in each case a window element 28 which is received by the roof skin forming the non-see-through region 18 or is formed by the latter itself. An LED field 30 is arranged behind the window element 28, which is formed from a multiplicity of LEDs and represents a so-called LED array. A structured coating in the form of a conductive thin film 32 is arranged on the LED field 30 . The LED field 30 thus forms a substrate for the thin film 32. The thin film 32 is a radar antenna, which is connected via a signal and control line 34 to an evaluation and control unit 36, which is shown very schematically.

Eine Radarantenne der vorstehend beschriebenen Art kann auch im Bereich der heckseitigen Signallichtanordnung ausgebildet sein.A radar antenna of the type described above can also be formed in the area of the rear signal light arrangement.

In 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.In 3 a signal light arrangement 24 of the type described above is shown which, behind a transparent window element 28, comprises a light guide element 38 which is formed from a polymer such as polycarbonate or PMMA and which is provided with a light source 40 at the edge. On the side facing away from the window element 28, the light guide element 38 is provided with a coating 42, which is designed as a reflector or diffusing element and serves to direct light that was coupled into the light guide element 38 from the light source 40, according to a light path 44 from the light guide element 38 decouple in the direction of the vehicle environment.

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.The light-guiding element 38 can also have a decoupling element that has a diffuser structure, is a microstructured surface of the light-guiding element itself, is a microstructured coating, or is printed on the light-guiding element.

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.On the side facing the window element 28, the light guide element 38 is provided with a structured coating which is formed from a conductive thin film 32 and which has a radar surface represents tenne. The thin film 32 is connected to an evaluation and control unit 36 . According to the arrows 46 shown in dashed lines, radar signals can be transmitted and received by means of the thin film 32 forming the radar antenna. The thin film 32 is transparent to light that is coupled out of the light-guiding element 38 according to the light path 44 .

In 4 ist eine Signallichtanordnung 24 dargestellt, die eine weitere alternative Ausführungsform bildet und sich von der Ausführungsform nach 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.In 4 A signal light assembly 24 is shown forming a further alternative embodiment and differing from the embodiment shown in FIG 3 differs in that the light guide element 38 has no reflector coating on the side facing away from the window element 28 . Rather, an LED field 30 is arranged on the side of the light-guiding element 38 facing away from the window element 28, the light of which is coupled into or through the light-guiding element 38 when activated and is extensively and diffusely scattered and emitted through the thin film 32 and the window element 28 in accordance with the light path 44 becomes.

Im Übrigen entspricht die Signallichtanordnung nach 4 derjenigen nach 3, weswegen auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird.For the rest, the signal light arrangement corresponds to 4 that after 3 , which is why reference is made to the relevant description.

In 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Signallichtanordnung 24 dargestellt, die sich von der Signallichtanordnung nach 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.In 5 a further embodiment of a signal light arrangement 24 is shown, which differs from the signal light arrangement according to FIG 4 differs in that no LED field is arranged on the side of the light-guiding element 38 facing away from the window element 28, but rather reflector optics 48 which emit light emitted by a light source 40 in the direction of the light-guiding element 38 and the window element 28.

Im Übrigen entspricht die Signallichtanordnung nach 5 derjenigen nach 4.For the rest, the signal light arrangement corresponds to 5 that after 4 .

In 6 ist eine Signallichtanordnung 24 dargestellt, die weitgehend derjenigen nach 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.In 6 a signal light arrangement 24 is shown, which largely according to that 2 corresponds, but differs from this in that it has a window element 28, which has a thin film 30 on its inside, i.e. on its side facing an LED field 30, which is designed as a structured metal coating of the window element 28 and has a Forms radar antenna, which is part of an environment sensor designed as a radar sensor.

Der Dünnfilm 30 ist hierzu mit einer Auswerte- und Steuereinheit 36 verbunden. Im Übrigen entspricht die Signallichtanordnung nach 6 derjenigen nach 2.For this purpose, the thin film 30 is connected to an evaluation and control unit 36 . For the rest, the signal light arrangement corresponds to 6 that after 2 .

In 7 ist eine Signallichtanordnung 24 dargestellt, die im Wesentlichen der Signallichtanordnung nach 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.In 7 a signal light arrangement 24 is shown, which essentially corresponds to the signal light arrangement 3 corresponds, but differs from this in that the window element 28 has a thin film 32 on its side facing the planar light-guiding element 38, which is designed as a structured metal coating and represents a radar antenna. The thin film 32 is connected to an evaluation and control unit.

Im Übrigen entspricht die Signallichtanordnung nach 7 derjenigen nach 3.For the rest, the signal light arrangement corresponds to 7 that after 3 .

In 8 ist eine Signallichtanordnung 24 dargestellt, die im Wesentlichen derjenigen nach 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.In 8th a signal light arrangement 24 is shown, which is essentially the same as that shown in FIG 4 corresponds, but differs from this in that it has a structured thin film 32, which is arranged on the inside of the window element 28 and forms a radar antenna of a radar sensor, which is connected to an evaluation and scattering unit. The light guide element 38 does not carry a thin film.

Im Übrigen entspricht die Signallichtanordnung nach 8 derjenigen nach 4.For the rest, the signal light arrangement corresponds to 8th that after 4 .

In 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 9 a signal light arrangement 24 is shown which has a window element 28 which is arranged in front of a reflector optics 48 which is provided with a light source 40 . On the inside, the window element 28 carries a metallic, conductive thin film 32, which consists of a structured coating of the window element 28, which represents a flat substrate, and forms a radar antenna. The thin film 32 is connected to an evaluation and control unit 36 and is therefore part of an environment sensor or a sensor module with an environment sensor.

In 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.In 10 a sensor module 20 is shown that includes an environment sensor 50 that includes a LiDAR sensor and/or a camera system that operates in the visible wavelength range and in the infrared range. As a cover, sensor module 20 includes a window element 28 that is transparent to the wavelength ranges used by environment sensor 50 .

An seiner Innenseite trägt das Fensterelement 28 des in 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.On its inside, the window element 28 of the in 10 Sensor module 20 shown has a metallic thin film 32, which is designed as a structured coating and represents a radar antenna of a radar sensor, which is a further environment sensor of the relevant roof module.

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.In the above-described embodiments, the thin film 32, which is formed from a laser-structured, conductive coating, is thus formed on a transparent substrate, which has a dual function, namely on the one hand the formation of a substrate for the thin film and on the other hand the formation of a functional element of the concerned Signal light arrangement or the sensor module, in particular as a housing or Window element, as a light guide element, as a diffuser element or as another optical element of a signal light arrangement or as a housing or window element of a further environment sensor, which can be designed in particular with a LiDAR sensor and/or a camera system.

Das flächige Substrat für die Radarantenne kann aus einem anorganischen oder organischen Glas oder auch aus einem anorganischen oder organischen Polymer bestehen, beispielsweise aus einem Polycarbonat oder aus PMMA.The flat substrate for the radar antenna can consist of an inorganic or organic glass or an inorganic or organic polymer, for example a polycarbonate or PMMA.

Die Herstellung der jeweiligen Radarantenne bzw. des diese bildenden Dünnfilms kann durch eine Laserstrukturierung einer Beschichtung des Substrats erfolgen.The respective radar antenna or the thin film forming it can be produced by laser structuring of a coating of the substrate.

Bei dem Dachmodul nach der Erfindung ist es möglich, einen Radarsensor in Kombination 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.With the roof module according to the invention, it is possible to combine a radar sensor with other sensors and/or other light elements, so that there is a dual function. The radar antenna can be applied directly to a transparent substrate of the roof module, which is made of glass or plastic. In addition, the radar antenna formed from the thin film requires essentially no additional installation space, since components that are already present are used as the substrate. The arrangement of the radar antenna on the roof module gives the assigned sensor an unobstructed view of the surroundings.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Fahrzeugdachvehicle roof
1212
Dachmodulroof module
1414
Fahrzeugrohbaubody shell
1616
Dachdurchsichtsbereichroof viewing area
1818
Nichtdurchsichtsbereichnon-see-through area
20, 20A, 20B20, 20A, 20B
Sensormodulsensor module
2222
Sensormodulsensor module
24, 24A, 24B24, 24A, 24B
Signallichtanordnungsignal light arrangement
2626
Signallichtanordnungsignal light arrangement
2828
Fensterelementwindow element
3030
LED-FeldLED field
3232
Dünnfilmthin film
3434
Signal- und Steuerleitungsignal and control line
3636
Auswerte- und SteuereinheitEvaluation and control unit
3838
Lichtleitelementlight guide element
4040
Lichtquellelight source
4242
Beschichtungcoating
4444
Leuchtpfadlight path
4646
Radarsignaleradar signals
4848
Reflektoroptikreflector optics
5050
Umfeldsensorenvironment sensor

Claims (3)

Dachmodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfassend eine Dachhaut, die eine äußere Sichtfläche des Dachmoduls bildet, und mindestens ein Sensormodul (20), das eine Radarantenne umfasst und in einem autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges ein Fahrzeugumfeld erfasst, gekennzeichnet durch ein flächiges Substrat, auf dem eine strukturierte Beschichtung in Form eines Dünnfilms (32) angeordnet ist, der die Radarantenne bildet und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (36) verbunden ist, wobei das Substrat von einem Durchsichtsbereich für einen Umfeldsensor (50) gebildet ist.Roof module for a motor vehicle, in particular for a passenger car, comprising a roof skin, which forms an outer visible surface of the roof module, and at least one sensor module (20), which comprises a radar antenna and detects a vehicle environment in autonomous or semi-autonomous driving mode of the motor vehicle, characterized by a Flat substrate on which a structured coating in the form of a thin film (32) is arranged, which forms the radar antenna and is connected to a control and evaluation unit (36), the substrate being formed by a transparent area for a surroundings sensor (50). Dachmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat von der Dachhaut gebildet ist.roof module claim 1 , characterized in that the substrate is formed by the roof skin. Kraftfahrzeug, umfassend ein Dachmodul nach Anspruch 1 oder 2.Motor vehicle, comprising a roof module claim 1 or 2 .
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