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Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeugdach mit einer Führungsschiene für ein bewegbares
Dachteil gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Ein
gattungsgemäßes Fahrzeugdach
ist aus der
DE 199
56 567 B4 bekannt. Die Führungsschiene ist dort an einem
Seitenholm integral ausgebildet und zum Innenraum hin mittels eines
festen Himmels als Verkleidungsteil abgedeckt. Optional ist am Seitenholm
unterhalb der Führungsschiene
ein Airbag angeordnet, auf dessen Höhe der Himmel mit einer Sollbruchstelle
für dessen
Entfaltung versehen ist. Der Himmel wird nachträglich am Seitenholm mittels eines
Keders befestigt.
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Aus
der
DE 195 05 935
B4 ist ein Seitenholm eines Fahrzeugdachs ohne Führungsschiene
bekannt, der auf seiner Unterseite mit einem Himmel als Verkleidungsteil
abgedeckt ist. Zwischen dem Seitenholm und dem Himmel ist ein Hohlprofil
und ein gitterförmiger
Energieabsorberkörper
als jeweils eigenständiges
Bauteil angeordnet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugdach mit einem
einfach ausgebildeten und einfach zu montierenden Aufprallschutz
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung sieht im Kern vor, dass die Führungsschiene mit einem integral,
d. h. einstückig an
ihrem Profil ausgebildeten verformbaren Aufprallschutz versehen
ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist der Aufprallschutz von wenigstens einer am Profil ausgebildeten
dünnwandigen
doppelten Wand gebil det, die sich zum Fahrzeuginnenraum hin erstreckt
und bei einem Aufprall, beispielsweise eines Kopfes eines Fahrzeuginsassen,
leicht nachgiebig verformbar ist, wohingegen der zur Führung des
bewegbaren Dachteils dienende Teil des Profils der Führungsschiene eine
relativ hohe Steifigkeit gegen Verformung aufweist. Der Begriff „doppelte
Wand” wurde
hier verwendet, weil das Profil der Führungsschiene in seinem der
Führung
der Mechanik des bewegbaren Dachteils dienenden Teil nach unten
bereits durch eine die Führungskanäle und die
wasserführenden Bereiche
begrenzende stabile Bodenwand abgeschlossen wird, bezogen auf welche
die dünnwandige
Wand des verformbaren Aufprallschutzes quasi eine doppelte Wand
bildet.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die doppelte Wand ein vorzugsweise vollständig geschlossenes
Hohlprofil bildet.
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Dieses
Hohlprofil wird vorzugsweise durch mehrere dünnwandige Stege in mehrere
benachbarte Hohlkammern unterteilt. Die Stege sind bezüglich einer
bei einem Unfall zu erwartenden typischen Verformungsrichtung senkrecht
oder unter einem spitzen Winkel geneigt angeordnet, so dass sie
sich zu Beginn leicht und dann mit progressivem Widerstand verformen.
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In
einer oder mehrerer dieser Hohlkammern kann zumindest teilweise
zusätzlich
ein Dämpfungsmaterial
angeordnet sein. Dieses besteht bevorzugt aus einer Ausschäumung aus
einem elastomeren Kunststoffmaterial.
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Zumindest
ein Teil der Hohlkammern kann auch als Aufnahmeraum für elektrische
Leitungen, Leitungen von Klimaanlagen, Kalt- oder Warmwasserleitungen,
als Luftkanal für
klimatisierte Luft oder für
wenigstens einen Airbag dienen, der den seitlichen Kopfbereich zusätzlich schützt. Bei
einer Verwendung als Luftkanal sind in der doppelten Wand des verformbaren
Aufprallschutzes und in einem diese zum Innenraum abdeckenden Verkleidungs-
bzw. Himmelteil Durchlässe
bzw. bezüglich
Auslassmenge und Richtung der Luft einstellbare Ausströmer vorgesehen.
Bei einer Verwendung als Aufnahmeraum für einen Airbag weisen die doppelte
Wand und/oder das Verkleidungsteil in diesem Bereich bevorzugt Soll bruchstellen
auf, die eine rasche ungehinderte Entfaltung des sich aufblasenden
Airbags ermöglichen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Profil der Führungsschiene
im Bereich eines dem Fahrzeuginnenraum zugewandten, an sich relativ steifen
Steges für
eine definierte Verformung bei einem Aufprall mit einer Kerbung
versehen ist. Durch eine derartige Kerbung lässt sich der Aufprallschutz auch
in dem relativ steifen Teil des Profils der Führungsschiene realisieren,
in dem die Führungskanäle und Kabelkanäle für die Mechanik
des bewegbaren Dachteils ausgebildet sind.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele eines
erfindungsgemäßen Fahrzeugdachs
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht auf ein Fahrzeugdach in geschlossenem
Zustand;
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2 einen
schematischen Teillängsschnitt längs der
Schnittlinie II-II in 1 mit einer ersten Ausführungsform
eines Aufprallschutzes in Form mehrerer von einer doppelten Wand
begrenzten Hohlkammern;
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3 als
Variante zur 2 eine zweite Ausführungsform
des Aufprallschutzes mit mittels eines Dämpfungsmaterials ausgeschäumten Hohlkammern;
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4 als
Variante zur 2 eine dritte Ausführungsform
des Aufprallschutzes mit einer mittels eines Dämpfungsmaterials ausgeschäumten Hohlkammer
und zwei Leitungen führenden
Hohlkammern;
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5 als
Variante zur 2 eine vierte Ausführungsform
des Aufprallschutzes mit als Luftleitungskanäle dienenden Hohlkammern;
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6 die
erste Ausführungsform
gemäß 2 in
einer ersten Verformungsphase nach einem Kopfaufprall;
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7 die
erste Ausführungsform
gemäß 2 in
einer zweiten Verformungsphase nach einem Kopfaufprall; und
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8 als
Variante zur 2 eine fünfte Ausführungsform des Aufprallschutzes
mit einer als Aufnahmeraum für
einen Airbag dienenden Hohlkammer.
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Das
in 1 gezeigte Fahrzeug 10 ist mit einem
Fahrzeugdach 12 versehen, das einen Fahrzeuginnenraum 20 nach
oben begrenzt. Im festen Fahrzeugdach 12 ist eine Dachöffnung 16 ausgebildet, die
mittels eines bewegbaren Dachteils 14 verschlossen oder
zumindest teilweise freigegeben werden kann.
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Das
bewegbare Dachteil 14 ist zu diesem Zweck mittels einer
dem Fachmann bekannten – hier nicht
dargestellten – Mechanik
mit seiner Hinterkante über
das feste Fahrzeugdach 12 in eine Lüfterposition ausstellbar und
an seitlich der Dachöffnung 16 angeordneten
Führungsschienen 22 verschiebbar
gelagert. Zur Führung
der nicht dargestellten Gleitelemente und Antriebsschlitten des
bewegbaren Dachteils 14 sind am Profil 24 der
Führungsschiene 22 in einem
ersten oberen Bereich mit relativ stabilen Profilwänden Führungskanäle 26 ausgebildet.
In einem benachbart einem Führungskanal 26 angeordneten Kabelkanal 28 wird
ein zug- und drucksteifes Antriebskabel geführt, das zur Betätigung des
bewegbaren Dachteils 14 mit einem nicht dargestellten elektrischen
Antrieb verbunden ist und hier ebenfalls nicht dargestellt ist.
Zum relativ steifen oberen Bereich des Profils 24 gehört noch
ein sich an den Kabelkanal 28 anschließend nach innen zum Fahrzeuginnenraum 20 erstreckender
horizontaler Steg 32 und ein sich nach außen zum
Seitenholm 18 erstreckender horizontaler Steg 30, über den
die Führungsschiene 22 beispielsweise
mit Schrauben 31 an einem Flansch des Seitenholms 18 befestigt
ist.
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In
der bis hierher beschriebenen Form wäre die Führungsschiene 22 trotz
des zum Fahrzeuginnenraum 18 an den inneren Steg 32 und
nach unten angrenzenden weichen Verkleidungsteils 50 bei
einem durch einen Unfall bedingten Aufprall eines Insassen insbesondere
mit dessen Kopf ein hartes Hindernis, das zu erheblichen Verletzungen
führen
kann. Um die Führungsschiene 22 für solch
einen Fall zu verbessern ist vorgesehen, das Profil 24 der
Führungsschiene 22 nach
innen und unten, also an den Flächen,
die dem Fahrzeuginnenraum 20 zugewandt sind, mit einem
in das Profil 24 integrierten verformbaren Aufprallschutz 34 zu
versehen.
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Der
Aufprallschutz 34 wird dabei, wie in den 2 bis 8 dargestellt,
vor allem von wenigstens einer am Profil 24 ausgebildeten
dünnwandigen
doppelten Wand 35 bzw. 38 gebildet, die sich von
der inneren Kante des Steges 32 bis zum äußeren horizontalen
Steg 30 in einem Bogen nach unten zum Fahrzeuginnenraum 20 hin
erstreckt und bei einem Aufprall, beispielsweise eines Kopfes eines
Fahrzeuginsassen, leicht nachgiebig verformbar ist, wohingegen der
zur Führung
des bewegbaren Dachteils 14 dienende Teil des Profils 24 der
Führungsschiene 22 – also der
Bereich der Führungskanäle 26,
des Kabelkanals 28 und der Stege 30 bzw. 32 – eine relativ hohe
Steifigkeit gegen Verformung aufweist.
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Zur
zusätzlichen
progressiven Erhöhung
der Steifigkeit der doppelten Wand 35 bzw. 38 sind
in den Ausführungsbeispielen
gemäß den 2 bis 8 zwei
ebenfalls dünnwandige
Stege 36 bzw. 37 vorgesehen, die von der Unterseite
des steiferen Profilteils der Führungsschiene 22,
nämlich
von der Unterseite des Bodens des Führungskanals 26 und
von der Unterseite der Wand des Kabelkanals 28 schräg geneigt nach
außen
zur doppelten Wand 35 bzw. 38 verlaufen und die
einen vorteilhaften weiteren Bestandteil des Aufprallschutzes 34 bilden.
Mit der doppelten Wand 35 bzw. 38 schließen die
Stege 36 bzw. 37 auf der inneren Seite einen spitzen
Winkel B bzw. C ein, so dass die Stege gegenüber einer wahrscheinlichen Aufprallrichtung
A in etwa senkrecht oder unter einem spitzen Winkel geneigt verlaufen
(siehe 2, 6 und 7).
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Die
Stege 36 bzw. 37 bilden in dem Teil des Profils 24,
das den Aufprallschutz 34 bildet, gemeinsam mit der Unterseite
des steiferen Teils des Profils 24 und den doppelten Wänden 35 bzw. 38 von
innen nach außen
drei Hohlkammern 40, 41 und 42. Die am weitesten
innen liegende Hohlkammer 40 bildet mit ihrer begrenzenden
Wand 35 ausgehend vom inneren Rand des Steges 32 eine
nach innen zum Fahrzeuginnenraum 20 hin vorspringende Ausbauchung, die
eine relativ weiche Verformung bei einem nur leichten Aufprall ermöglicht.
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Bei
der in 3 gezeigten Ausführungsform sind alle drei Hohlkammern 40, 41, 42 mit
einem Dämpfungsmaterial 43 vorzugsweise
vollständig ausgefüllt, das
beispielsweise aus einem geschäumten
elastomeren Kunststoffmaterial besteht.
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Durch
die Gaseinschlüsse
beim Schäumvorgang
ist das Volumen des Dämpfungsmaterials 43 in jedem
Fall kompressibel. Die Hohlkammern 40, 41, 42 sind
dadurch in der Lage, bei einer Verformung der Wände 35 und 38 und
der Stege 36 und 37 zusätzlich Energie zu absorbieren.
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Bei
der in 4 gezeigten Ausführungsform ist nur die am weitesten
innen liegende Hohlkammer 40 mit einem Dämpfungsmaterial 43 ausgeschäumt, während die
Hohlkammern 41 und 42 zur Führung von Leitungen 44 bzw. 45 dienen.
Bei den Leitungen 44 und 45 kann es sich sowohl
um elektrische Leitungen (Versorgungs- oder Signalleitungen) als
auch um Leitungen zur Führung
von Flüssigkeiten
(Kältemittel,
Wasser) für
eine Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums 20 handeln.
Das Profil 24 der Führungsschiene 22 kann
hierzu an seiner den Hohlkammern 41, 42 zugewandten
Unterseite mit zusätzlichen
Haltestegen versehen sein. Die Leitungen 44, 45 sind
in jedem Fall nahe der Unterseite des steiferen Teils der Führungsschiene 22 angeordnet,
so dass sie im Crashfall zum einen einer Verformung der Wände 35, 38 und
der Stege 36, 37 nicht entgegenstehen und zum
anderen auch durch deren Deformation selbst nicht zerstört werden.
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Einen
weiteren Zusatznutzen des integrierten Aufprallschutzes 34 zeigt
die 5. Dort dienen die Hohlkammern 40 und 41 jeweils
als Luftkanal 49, über
den. je nach Anforderung gekühlte
oder erwärmte
Luft zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums 20 transportiert
wird. Die Wand 35 beziehungsweise 38 ist zu diesem Zweck
an ihrer dem Fahrzeuginnenraum 20 zugewandten Unterseite
mit mehreren Durchlässen 39 versehen,
die in Form von Bohrungen oder Schlitzen ausgeführt sein können. Deckungsgleich zu diesen
Durchlässen 39 sind
im Verkleidungsteil 50 Ausströmer 52 bzw. 54 vorgesehen,
mittels welchen die Menge und die Richtung der austretenden klimatisierten
Luft gesteuert werden kann.
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In
den 6 und 7 sind zwei Phasen einer vom
Fahrzeuginnenraum 20 ausgehenden Verformung des Aufprallschutzes 33, 34,
beispielsweise durch Aufprall eines Kopfes in der Aufprallrichtung
A, dargestellt. In der in 6 dargestellten
ersten Phase der Verformung wird zunächst das Verkleidungsteil 50 und
dann die dahinter liegende Wand 35 nach außen und
oben gedrückt.
Die Wand 35 nimmt dabei in etwa die in 6 gezeigte
Position 35' an,
in der sie eine nach oben über
den Steg 32 hinausragenden Schlaufe bildet. Gleichzeitig
hat auch der Steg 36 bereits eine Verformung nach oben
und außen
in die mit 36' bezeichnete
Position erfahren.
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Bei
einem noch stärkeren
Aufprall, wie er in 7 dargestellt ist, schließt sich
an die erste Phase der Verformung eine zweite Phase an, bei der
die Wand 35 zusätzlich
in die mit 35'' bezeichnete
Position und der Steg 36 zusätzlich in die mit 36'' bezeichnete Position verformt
wird. Entscheidend ist jedoch, dass in dieser zweiten Phase ein
weiteres Element eines in die Führungsschiene 22 integrierten
Aufprallschutzes wirksam wird, nämlich
die in den 2 und 7 dargestellte
Einkerbung im steiferen Bereich des Profils 24 zwischen
der Wand des Kabelkanals 28 und dem inneren Steg 32.
Diese Einkerbung 33 führt
dazu, dass der gesamte Steg 32 bei der weiteren Verformung
nach oben gebogen wird und dabei zusätzlich Energie absorbiert.
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Bei
der in 8 gezeigten Ausführungsform ist in der am weitesten
innen liegenden Hohlkammer 40 ein Airbag 46 angeordnet,
der sich bei einem Aufprall, ausgelöst durch einen bekannten Crashsensor, auffaltet.
Um das rasche ungehinderte Auffalten des Airbags 46 zu
ermöglichen,
ist zum einen in der Wand 35 eine Sollbruchstelle 47 und
zum anderen deckungsgleich dazu in der Wand des Verkleidungsteil 50 eine
Sollbruchstelle 48 vorgesehen.
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Durch
die Führungsschiene
mit dem in das Profil 24 integrierten Aufprallschutz 34 bzw. 33 wird die
Sicherheit der Fahrzeuginsassen deutlich verbessert, ohne dass sich
der Aufwand bei der Montage des öffnungsfähigen Fahrzeugdaches
durch eine nachträgliche
Anbringung von deformierbaren Elementen zusätzlich erhöht. Wandstärken und -formen in den Ausführungsbeispielen
sind nur als beispielhaft anzusehen. Eine genaue Abstimmung nimmt
der Fachmann mittels einer Berechnung vor, beispielsweise über die
Methode der finiten Elemente (FEM).
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- Fahrzeugdach
- 14
- Dachteil
- 16
- Dachöffnung
- 18
- Seitenholm
- 20
- Fahrzeuginnenraum
- 22
- Führungsschiene
- 24
- Profil
(von 22)
- 26
- Führungskanal
(in 22)
- 28
- Kabelkanal
(in 22)
- 30
- (äußerer) Steg
(an 22)
- 31
- Schraube
- 32
- (innerer)
Steg (an 22)
- 33
- Kerbung
- 34
- Aufprallschutz
(an 22)
- 35
- Wand
(von 34)
- 36
- Steg
(von 34)
- 37
- Steg
(von 34)
- 38
- Wand
(von 34)
- 39
- Durchlass
- 40
- Hohlraum
(von 34)
- 41
- Hohlraum
(von 34)
- 42
- Hohlraum
(von 34)
- 43
- Dämpfungsmaterial
- 44
- Leitung
- 45
- Leitung
- 46
- Airbag
- 47
- Sollbruchstelle
(in 35)
- 48
- Sollbruchstelle
(in 50)
- 49
- Luftkanal
- 50
- Verkleidungsteil
- 52
- Ausströmer
- 54
- Ausströmer