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Die Erfindung bezieht sich auf ein Hardtop-Fahrzeugdach mit
mindestens zwei starren Dachteilen nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
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Aus der Druckschrift DE 196 42 154 A1 ist ein dreiteiliges
Hardtop-Fahrzeugdach bekannt, dessen drei Dachteile in einer
kinematischen Kette aneinander gekoppelt sind, wobei das
hintere Dachteil über eine Stellkinematik mit der
Fahrzeugkarosserie, das mittlere Dachteil über eine Viergelenkkinematik mit
dem hinteren Dachteil und das vordere Dachteil über ein
Drehgelenk mit dem mittleren Dachteil verbunden ist. Zur Überführung
des Fahrzeugdaches von der Schließposition in die
Öffnungsposition, in der die Dachteile in einem heckseitigen Ablageraum
verstaut sind, wird das mittlere Dachteil in eine parallele
Position unterhalb des hinteren Dachteiles und das vordere
Dachteil um das Drehgelenk unter das mittlere Dachteil verstellt.
Das gesamte Dachteilpaket, bestehend aus allen drei
übereinander angeordneten Dachteilen, wird anschließend nach hinten in
den Ablageraum hineingeklappt.
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Generell besteht bei Cabriolet-Fahrzeugen das Problem, dass bei
höheren Fahrgeschwindigkeiten auf der Dachaußenseite ein
Unterdruck entsteht, welcher das geschlossene Fahrzeugdach anzuheben
droht. Aus diesem Grund ist eine Verriegelung zwischen
benachbarten Dachteilen zweckmäßig, um die Steifigkeit und dadurch
den Widerstand gegen Anheben des Daches zu erhöhen. Zur
Verriegelung ist üblicherweise eine zusätzliche
Verriegelungseinrichtung zwischen den Dachteilen erforderlich, die eine separate
Verriegelungskinematik und ein eigenes Stellglied erfordert.
Hierdurch erhöht sich der Gesamtaufwand für die Konstruktion,
für die Montage und auch für die Energieversorgung zur
Betätigung des Daches.
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Darüber hinaus bietet es Vorteile, das Fahrzeugdach auch in der
abgelegten Position im heckseitigen Ablageraum zu fixieren, um
unerwünschte Dachbewegungen, beispielsweise bei Stößen auf das
Fahrzeug, zu verhindern.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, benachbarte Dachteile
eines mehrteiliges Hardtop-Fahrzeugdaches mit geringem
konstruktiven und energetischem Aufwand in Schließposition
und/oder in Öffnungs- bzw. Ablageposition sicher zu verriegeln.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des
Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige
Weiterbildungen an.
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Die Dachkinematik umfasst zusätzlich zu der Stellkinematik
zwischen benachbarten Dachteilen auch eine Arretierkinematik, über
die die Stellkinematik in zumindest einer Endposition,
gegebenenfalls in beiden Endpositionen des Fahrzeugdaches, also
sowohl in Schließposition als auch in Öffnungsposition, zu
arretieren ist. Dadurch wird jegliche Relativbewegung zwischen den
benachbarten Dachteilen verhindert. Bei geschlossenem
Fahrzeugdach wird bei hohen Fahrgeschwindigkeiten ein unbeabsichtigtes
Anheben der Dachteile unterbunden. Bei einer Arretierung in
Ablageposition sind die aneinander grenzenden Dachteile relativ
zueinander fixiert, wodurch jede Relativbewegung der Dachteile
zueinander verhindert ist, so dass Klappergeräusche und Stöße
auf das abgelegte Fahrzeugdach, die von Schwingbewegungen des
Dachteilpakets herrühren, vermieden werden.
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Die Arretierung der Stellkinematik ist über eine Betätigung des
Aktuators der Dachkinematik sowohl herzustellen als auch wieder
aufzuheben. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass mit nur
einem einzigen, gemeinsamen Aktuator sowohl eine Betätigung der
Stellkinematik für die Relativbewegung aneinander grenzender
Dachteile als auch die Arretierung der Dachteile und auch das
Lösen der Arretierung durchgeführt werden kann. Zusätzliche
Maßnahmen, insbesondere zusätzliche energiekonsumierende
Stellglieder für die Betätigung der Arretierkinematik werden nicht
benötigt. Der Aktuator übernimmt somit eine Doppelfunktion: Zum
einen wird die Arretierstellung in einer oder in beiden
Endpositionen des Fahrzeugdaches hergestellt und wieder gelöst, zum
anderen wird das Fahrzeugdach zwischen seinen Endpositionen
überführt.
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Die Arretierkinematik umfasst in einer zweckmäßigen Ausführung
zwei Kulissenbahnen, von denen eine erste Kulissenbahn fest mit
einem der Dachteile und eine zweite Kulissenbahn fest mit einem
Bauteil der Stellkinematik verbunden ist. Ein Führungsbolzen,
welcher von dem Aktuator betätigt wird, ist in beiden
Kulissenbahnen geführt. Die Kulissenbahnen sind in der Weise zueinander
angeordnet, dass sie sich in der Schließposition und auch in
der Öffnungsposition des Fahrzeugdaches kreuzen. Auf Grund der
sich kreuzenden Anordnung der Kulissenbahnen in den
Endpositionen des Fahrzeugdaches wird eine Blockierung der
Relativbewegung der Dachteile zueinander im Falle von äußeren eingeprägten
Kräften, die auf eines der Dachteile wirken, erreicht. Das
Überführen in die Arretierstellung bzw. das Lösen der
Arretierstellung ist dagegen ohne Probleme über eine Betätigung des
Aktuators möglich, da eine der beiden Kulissenbahnen zumindest
näherungsweise bei Erreichen einer der Endpositionen in der
Wirkrichtung des Aktuators verläuft. Die zweite Kulissenbahn
dagegen liegt in dieser Position des Daches zweckmäßig
zumindest näherungsweise vertikal zur Bewegungsrichtung eines
Bauteils der Stellkinematik. Der in beide Kulissenbahnen
einragende Führungsbolzen verhindert somit in den Endpositionen des
Daches ein unbeabsichtigtes Verstellen der Dachteile zueinander.
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Vorteilhaft ist die Stellkinematik zwischen den aneinander
grenzenden Dachteilen als Viergelenkkinematik mit zwei
Hauptlenkern ausgeführt, wobei jeder Hauptlenker an seinen beiden
Enden gelenkig mit beiden Dachteilen gekoppelt ist. In einen
der beiden Hauptlenker ist eine Kulissenbahn eingebracht, die
über den Führungsbolzen am Aktuator mit der zweiten, dachfesten
Kulissenbahn zusammenwirkt. Die Integration der Kulissenbahn in
den Hauptlenker ermöglicht eine sehr kompakte Bauform. Der
betreffende Hauptlenker ist dadurch sowohl Teil der
Stellkinematik als auch Teil der Arretierkinematik.
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Die dachfeste Kulissenbahn weist insbesondere stirnseitige
Rastabschnitte sowie einen mittleren, die Rastabschnitte
verbindenden Überführungsabschnitt auf. Die Rastabschnitte sind
den Endpositionen des Fahrzeugdaches zugeordnet; in diesen
Positionen des Daches liegt der Führungsbolzen in den äußeren
Rastabschnitten, welche insbesondere gegenüber dem mittleren
Überführungsabschnitt abgewinkelt verlaufen, um eine sichere
Arretierung der Stellkinematik zu erreichen.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist der Aktuator
an dem gleichen Dachteil wie die dachfeste Kulissenbahn
angeordnet. Im Falle eines als hydraulischer Stellzylinder
ausgebildeten Aktuators ist dieser vorteilhaft schwenkbar mit dem
betreffenden Dachteil gekoppelt, so dass bei einer Elongation
bzw. einem Einziehen des Stellzylinders der mit dem
Stellzylinder verbundene Führungsbolzen die Bewegungskurve in der
dachfesten Kulissenbahn nachzufahren in der Lage ist. Die
Integration des Aktuators und der Arretierkinematik in ein gemeinsames
Dachteil zeichnet sich durch ein kompaktes Baumaß aus.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren
Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu
entnehmen. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Seitenansicht auf ein dreiteiliges Hardtop-
Fahrzeugdach in Schließstellung, wobei ein vorderes
Dachteil und ein mittleres Dachteil über eine
Dachkinematik gekoppelt und relativ zueinander zu
verstellen sind,
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Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung von vorderem und
mittlerem Dachteil in einer Zwischenposition bei der
Überführung zwischen Schließ- und Öffnungsstellung,
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Fig. 3 eine detaillierte Ansicht der Dachkinematik zwischen
vorderem und mittlerem Dachteil, die sich in ihrer
Schließposition befinden,
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Fig. 4 eine weitere detaillierte Ansicht der Dachkinematik
in einer Zwischenposition des Fahrzeugdaches,
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Fig. 5 eine weitere detaillierte Ansicht der Dachkinematik,
wobei das vordere Dachteil in eine Position unterhalb
des mittleren Dachteiles verstellt ist.
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In den folgenden Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
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Das in Fig. 1 in Schließstellung dargestellte Hardtop-
Fahrzeugdach 1 umfasst drei in sich starre Dachteile 2, 3 und
4, die in der Schließposition in Fahrzeuglängsrichtung
hintereinander liegend angeordnet sind und eine gemeinsame
Dachaußenhaut bilden. Die Dachteile sind zwischen der gezeigten
Schließposition und einer Ablage- bzw. Öffnungsposition zu verstellen,
in welcher die Dachteile 2, 3 und 4 in einem heckseitigen
Ablageraum 5 verstaut sind. Zur Überführung des Fahrzeugdaches 1
zwischen Schließ- und Öffnungsposition ist eine Dachkinematik
vorgesehen, über die jedes der Dachteile 2, 3 und 4 zu
verstellen ist. Dargestellt ist in Fig. 1 eine Dachkinematik 6
zwischen vorderem Dachteil 2 und mittlerem Dachteil 3, welche eine
Relativbewegung zwischen diesen beiden Dachteilen ermöglicht.
Über weitere, in Fig. 1 nicht dargestellte Dachkinematiken ist
auch das aus vorderem Dachteil 2 und mittlerem Dachteil 3
gebildete Dachteilpaket relativ zum hinteren Dachteil 4 bzw. zur
Fahrzeugkarosserie zu verstellen und außerdem das hintere
Dachteil 4 aus der gezeigten Schließposition in die
Öffnungsposition im Ablageraum 5 zu überführen.
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Die Dachkinematik 6 zwischen vorderem und mittlerem Dachteil 2
bzw. 3 ist über einen Aktuator 7 zu betätigen, welcher
insbesondere als hydraulischer Stellzylinder ausgebildet ist und am
mittleren Dachteil 3 gehalten ist. Die Dachteilkinematik 6 ist
im Wesentlichen ebenfalls am mittleren Dachteil 3 gehalten;
über einzelne Lenker der Dachkinematik 6 ist das vordere
Dachteil 2 mit dem mittleren Dachteil 3 verbunden.
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Wie der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 2 zu entnehmen,
umfasst die Dachkinematik 6 zwischen vorderem und mittlerem
Dachteil 2 bzw. 3 eine Stellkinematik 8, welche die
Positionsänderung des vorderen Dachteiles 2 in Bezug auf das mittlere
Dachteil 3 ermöglicht, sowie eine Arretierkinematik 9, über die die
Stellkinematik 8 in den Endpositionen des Fahrzeugdaches
(Schließposition und Öffnungsposition) zu arretieren ist,
wodurch jegliche Relativbewegung zwischen vorderem und mittlerem
Dachteil 2 und 3 verhindert wird.
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Die Stellkinematik 8 ist als Viergelenkkinematik ausgeführt und
umfasst zwei Hauptlenker 10 und 11, die jeweils sowohl mit dem
vorderen Dachteil 2 als auch mit dem mittleren Dachteil 3
gelenkig gekoppelt sind. Auf Seiten des vorderen Dachteiles 2 ist
fest mit diesem Dachteil verbunden ein Zwischenlenker 12
vorgesehen, an dem die beiden Hauptlenker 10 und 11 über Drehgelenke
10a, 11a gelenkig angreifen. Über weitere Drehgelenke 10b und
11b sind die Hauptlenker 10 und 11 gelenkig mit dem mittleren
Dachteil 3 verbunden.
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Ein Stellelement 7a des Aktuators 7 greift am ersten
Hauptlenker 10 mit Abstand zu dessen Drehgelenk 10b am mittleren
Dachteil 3 an. Bei einem Ausfahren bzw. Einziehen des
Stellelementes 7a wird der erste Hauptlenker 10 um sein Drehgelenk 10b am
mittleren Dachteil 3 verschwenkt, wobei über den Zwischenlenker
12 am vorderen Dachteil 2 eine Bewegungsübertragung auf den
zweiten Hauptlenker 11 erfolgt. Zweckmäßig ist der Aktuator 7
über ein Drehgelenk 7b schwenkbar am mittleren Dachteil 3
gehalten, wodurch der Aktuator 7 in der Lage ist, während des
Einfahrens bzw. Ausfahrens seines Stellelementes 7
Drehbewegungen relativ zum mittleren Dachteil 3 auszuführen.
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Die Arretierkinematik 9 besteht aus einer ersten Kulissenbahn
13 in einem Kulissenteil 15, welches fest mit dem mittleren
Dachteil 3 verbunden ist, sowie einer zweiten Kulissenbahn 14,
welche in den ersten Hauptlenker 10 der Stellkinematik 8
eingebracht ist. Bei einer Bewegung der Stellkinematik 8 führen auch
die beiden Kulissenbahnen 13 und 14 eine Relativbewegung
zueinander aus. Die Kulissenbahnen 13 und 14 sind über einen
Führungsbolzen 16 am Stellelement 7a des Aktuators 7 gekoppelt;
der Führungsbolzen 16 ragt sowohl in die erste Kulissenbahn 13
als auch in die zweite Kulissenbahn 14 ein. Bei einer
Betätigung des Aktuators 7 ist die Bewegung des Führungsbolzens 16
durch die dachfeste Kulissenbahn 13 vorgegeben. Zugleich bewegt
sich der Führungsbolzen 16 entlang der zweiten Kulissenbahn 14
im ersten Hauptlenker 10 der Stellkinematik 8.
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Die dachfeste erste Kulissenbahn 13 besteht aus stirn- bzw.
endseitigen, äußeren Rastabschnitten 13a und einem mittleren,
die Rastabschnitte 13a verbindenden Überführungsabschnitt 13b.
Der Überführungsabschnitt 13b ist teilkreisförmig ausgebildet.
Die Rastabschnitte 13a sind geradlinig ausgebildet und
gegenüber dem mittleren Überführungsabschnitt 13b nach außen
abgewinkelt.
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Die zweite Kulissenbahn 14 im Hauptlenker 10 weist einen
geradlinigen und einen gebogenen Abschnitt auf.
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In den Fig. 3 bis 5 sind sowohl die Stellkinematik 8 als auch
die Arretierkinematik 9 in einer vergrößerten Ansicht
dargestellt, jedoch in einer bezogen auf die Fig. 1 und 2
gegenüberliegenden Perspektive auf das Fahrzeugdach. In Fig. 3, die die
Schließposition des Daches zeigt, liegt das vordere Dachteil 2
auf der rechten Bildseite, rechts vom mittleren Dachteil 3.
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In der gezeigten Schließposition der Fig. 3 liegt der
Führungsbolzen 16, welcher von dem Stellelement 7a des Aktuators 7
bewegt wird, in einer Arretierposition an einem stirnseitigen
Ende des Rastabschnittes 13a der dachfesten Kulissenbahn 13.
Zugleich liegt der Führungsbolzen 16 am stirnseitigen Ende des
geradlinig ausgeführten Abschnittes der Kulissenbahn 14 im
Hauptlenker 10 der Stellkinematik 8. In dieser Position ist die
Stellkinematik 8 über die Arretierkinematik 9 festgesetzt. Eine
durch die Gewichtskraft des vorderen Dachteiles 2 oder eine
sonstige eingeprägte, auf das Dachteil 2 wirkende Kraft
ausgelöste Verstellbewegung des vorderen Dachteiles 2 gegenüber dem
mittleren Dachteil 3 ist nicht möglich, da derartige
eingeprägte Kräfte zwar zu einem Drehmoment um das fest mit dem
mittleren Dachteil 3 verbundene Drehgelenk 10b des Hauptlenkers 10
führen, dieses Drehmoment jedoch auf Grund der Rast- bzw.
Arretierposition des Führungsbolzens 16 im Rastabschnitt 13a in
Bezug auf eine Wirklinie 17 durch das Drehgelenk 10b und den
Führungsbolzen 16 zu keiner Bewegung führt, da der Führungsbolzen
16 bei einer derartigen Drehbewegung gegen die Wandung im
Rastabschnitt 13a laufen würde. Auf diese Weise ist sichergestellt,
dass die Stellkinematik 8 in Schließposition des Fahrzeugdaches
arretiert ist. Die Arretierung erfolgt unabhängig vom
Kräftezustand des Aktuators 7, so dass auch bei einem kraftfreien
Aktuator 7 die Arretierung wirksam ist.
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Der Rastabschnitt 13a verläuft zumindest näherungsweise in
Richtung einer Wirklinie 18, welche die Stellrichtung des
Stellelementes 7a des Aktuators 7 repräsentiert. Dadurch ist es
möglich, den Führungsbolzen 16 bei einer Betätigung des
Aktuators 7 und translatorischen Verschiebung des Stellelementes 7a
aus seiner Arretier- bzw. Raststellung im Rastabschnitt 13a zu
entfernen und die Arretierung der Stellkinematik 8 aufzuheben.
Der Führungsbolzen 16 bewegt sich daraufhin aus dem äußeren
Rastabschnitt 13a in den mittleren Überführungsabschnitt 13b.
Diese Situation ist in Fig. 4 dargestellt, die eine
Zwischenposition des Fahrzeugdaches bei der Überführung von Schließ- in
Ablagestellung zeigt und in der das vordere Dachteil 2 bereits
aus der gemeinsamen Dachebene relativ zum mittleren Dachteil 3
nach unten versetzt ist.
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In der in Fig. 5 gezeigten Öffnungsposition des Daches, in
welcher das vordere Dachteil 2 in einer parallelen Position auf
der Unterseite des mittleren Dachteiles 3 liegt, befindet sich
die Stellkinematik 8 ebenfalls in einer Arretierstellung, in
welcher der Führungsbolzen 16 im gegenüberliegenden, äußeren
Rastabschnitt 13a der Kulissenbahn 13 liegt. Beide
Rastabschnitte 13a sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet.
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Auch der zweite Rastabschnitt 13a verläuft näherungsweise in
Wirk- bzw. Stellrichtung 18 des Stellelementes 7a des Aktuators
7, das in Öffnungsposition des Daches vollständig eingezogen
ist. Eine Drehung um das fest mit dem mittleren Dachteil 3
gekoppelte Drehgelenk 10b des ersten Hauptlenkers 10 ist
verhindert, da die Gewichtskraft des mittleren Dachteiles 2 oder eine
sonstige eingeprägte Kraft ein Moment um die Drehachse des
Drehgelenkes 10b erzeugt, welches jedoch über den
Führungsbolzen 16 von den Wandseiten des Rastabschnittes 13a aufgenommen
wird. Zum Lösen der Arretierung wird das Stellelement 7a des
Aktuators 7 wieder ausgefahren, so dass der Führungsbolzen 16
seine Rastposition im äußeren Rastabschnitt 13a verlässt, was
aufgrund des Verlaufes des Rastabschnittes 13a etwa in Richtung
der Wirk- und Stellrichtung 18 des Aktuators problemlos
durchgeführt werden kann.
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Mit der vorbeschriebenen Erfindung können die Funktionen
Bewegungssteuerung und Verriegelung zusammengefasst werden. Analog
zu der Anwendung auf das vordere und mittlere Dachteil ist auch
eine Anwendung auf die Dachkinematik zwischen mittlerem und
hinterem Dachteil bzw. zwischen hinterem Dachteil und
Fahrzeugkarosserie möglich.