-
Die
Erfindung betrifft ein einstückiges oder mehrschichtiges
flächenartiges Karosserieteil zur Befestigung an einem
Fahrzeug, wobei das Karosserieteil eine Fläche mit einer
Vielzahl von gleichartigen ersten Ausformungen aufweist.
-
Weiterhin
betrifft die Erfindung ein Wandungsbauteil.
-
Weiterhin
betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug.
-
Weiterhin
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines gattungsgemäßen
Karosserieteils.
-
Bisher
werden Dachschalen und sonstige Karosserieteile als zweischalige
Stahlblechkonstruktion mit ca. 0,8 mm Außen blech und 1
mm Innenblech oder als zweischalige Aluminiumblechkonstruktion mit
ca. 1,2 mm Außenblech und 1,5 mm Innenblech oder als zweischalige
Kunststoffkonstruktion mit ca. jeweils 3 mm Wanddicke ausgeführt.
Allen Varianten gemeinsam ist eine Außenhaut mit einer ebenen
Außenfläche. Die
DE
1 133 640 beschreibt ein Wandungsbauteil für Wagenkästen
von Kraftfahrzeugen. Das Wandungsbauteil besteht aus paarweise miteinander
verbundenen Schalen, von denen die eine mit napfartigen Vertiefungen
versehen ist und die andere eine im Wesentlichen gleichmäßig
durchlaufende Oberfläche aufweist.
-
Dieses
Wandungsbauteil ist insofern nachteilig, als dass es aufwendig in
der Herstellung ist und einen hohen Beitrag zum Fahrzeuggewicht
liefert.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Karosserieteil bereitzustellen,
das die Herstellung eines weniger aufwendigen Wandungsbauteils und eine
Verringerung des Fahrzeuggewichts ermöglicht.
-
Folglich
ist es auch eine Aufgabe der Erfindung, ein in der Herstellung weniger
aufwendiges Wandungsbauteil bereitzustellen.
-
Darüber
hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, für das Karosserieteil
ein Herstellungsverfahren bereitzustellen, mit dem das Karosserieteil
material- und zeitsparender als mit dem herkömmlichen Herstellungsverfahren
hergestellt werden kann.
-
Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche
gelöst.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
-
Die
Erfindung baut auf einem gattungsgemäßen Karosserieteil
dadurch auf, dass das Karosserieteil ein selbsttragendes Karosserieteil
ist.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils hat
das Karosserieteil bei mindestens zehn Prozent der ersten Ausformungen
eine Wandstärke, die in einem Flächenbereich einer
jeden dieser ersten Ausformungen im Wesentlichen konstant ist.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils,
hat das Karosserieteil bei mindestens zehn Prozent der ersten Ausformungen eine
Wandstärke, die in einem die jeweilige erste Ausformung
umgebenden Ringbereich im Wesentlichen gleich groß ist
wie in einem Flächenbereich der jeweiligen ersten Ausformung,
wobei eine Ringbreite des Ringbereichs etwa so groß ist,
wie der Radius des Flächenbereichs der jeweiligen ersten
Ausformung.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils,
weisen mindestens zehn Prozent der ersten Ausformungen in Aufsicht
eine zueinander im Wesentlichen gleiche Grundform auf.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils,
weisen mindestens zehn Prozent der ersten Ausformungen im Querschnitt eine
zueinander im Wesentlichen gleiche Grundform auf.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
weist eine Aufsicht der ersten Ausformungen im Wesentlichen eine
punktsymmetrische Form auf, insbesondere im Wesentlichen eine Kreisform
oder im Wesentlichen eine polygonale, insbesondere eine Sechseckform
auf.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
weist ein Querschnitt der Ausformungen im Wesentlichen eine kreissegmentartige
Form auf.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
sind die ersten Ausformungen auf dem Karosserieteil regelmäßig
angeordnet.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
sind die ersten Ausformungen auf dem Karosserieteil unregelmäßig
angeordnet.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
gehören mindestens zehn Prozent der ersten Ausformungen
jeweils zu mindestens einer Dreiergruppe von zueinander benachbarten
ersten Ausformungen gehören. Jede der ersten Ausformungen
der Dreiergruppe weist eine Mittelachse auf, wobei die drei Mittelachsen
der Dreiergruppe im Wesentlichen gleich weit voneinander entfernt
angeordnet sind.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
sind die Ausformungen mindestens auf einer Seitenfläche
des Karosserieteils im Wesentlichen auf der gesamten Seitenfläche
verteilt.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
sind in einer Teilfläche des Karosserieteils erste Ausformungen
mit mindestens zwei unterschiedlichen Flächenausdehnungen
angeordnet, insbesondere mit mindestens drei unterschiedlichen Flächenausdehnungen
angeordnet.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
sind in einer Teilfläche des Karosserieteils erste Ausformungen
mit mindestens zwei unterschiedlichen Tiefenausdehnungen angeordnet,
insbesondere mit mindestens drei unterschiedlichen Tiefenausdehnungen
angeordnet.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
ist eine größte jeweilige Ausdehnung der ersten
Ausformungen kleiner als 50 mm, insbesondere kleiner als 30 mm,
insbesondere kleiner als 20 mm, insbesondere kleiner als 10 mm, insbesondere
kleiner als 5 mm, insbesondere kleiner als 3 mm.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
ist ein Verhältnis einer maximalen Ausdehnung der jeweiligen
Ausformungen senkrecht zum flächenartigen Karosserieteil
zu einer Materialstärke des Karosserieteils am Ort der
Ausformung kleiner als 6, insbesondere kleiner als 5, insbesondere
kleiner als 4.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
ist ein Verhältnis einer maximalen Ausdehnung der jeweiligen
Ausformungen in einer tangentialen Richtung zum Karosserieteil zu
einer maximalen Ausdehnung der Ausformung senkrecht zum flächenartigen
Karosserieteil größer als 2, insbesondere größer
als 3, insbesondere größer als 4.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
ist das Karosserieteil dazu vorgesehen, einen Teil der Außenhaut
eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugdachs, zu bilden.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
ist das Karosserieteil dazu vorgesehen, einen Teil einer zurückziehbaren
oder einfahrbare Dachschale eines Kabrioletts (RHT = Rectractable
Hardtop) zu bilden.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
ist ein größter Durchmesser der ersten Ausformungen
kleiner als ein Fünfzigstel, insbesondere als ein Hundertstel,
insbesondere als ein Zweihundertstel einer maximalen Ausdehnung des
Karosserieteils.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
ist das Karosserieteil dazu vorgesehen, so am Fahrzeug befestigt
zu werden, dass die ersten Ausformungen in einem Zustand des Fahrzeugs
mit geschlossenem Dach auf einer Außenfläche des
Fahrzeugs mit bloßem Auge erkennbar sind.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
sind mindestens zehn Prozent der ersten Ausformungen – von
einer Sichtseite des Karosserieteils aus betrachtet – konvex.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
sind mindestens zehn Prozent der ersten Ausformungen – von
einer Sichtseite des Karosserieteils aus betrachtet – konkav.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Karosserieteils
weist das Karosserieteil in mindestens einem Luftgeschwindigkeitsbereich
einen aerodynamischen Reibungswiderstand auf, der niedriger ist,
als wenn die sonst unveränderte Oberfläche des
Karosserieteils keine ersten Ausformungen aufweisen würde
und stattdessen glatt wäre.
-
Die
Erfindung baut auf einem gattungsgemäßen Wandungsbauteil
für ein Fahrzeug dadurch auf, dass das Wandungsbauteil
ein Karosserieteil gemäß einer der oben beschriebenen
Ausführungsformen aufweist.
-
Die
Erfindung baut auf einem gattungsgemäßen Fahrzeug
dadurch auf, dass es ein Karosserieteil gemäß einer
der oben beschriebenen Ausführungsformen aufweist.
-
Die
Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren
dadurch auf, dass die ersten Ausformungen gleichzeitig mit einer
großflächigen Urformung oder mit einer großflächigen
Umformung des Karosserieteils erzeugt werden. Dabei erfasst die großflächige
Urformung beziehungsweise Umformung einen Teil des Karosserieteils,
wobei eine größte Ausdehnung dieses Teils des
Karosserieteils mindestens zwanzig Mal so groß ist, wie
eine größte Ausdehnung der einzelnen ersten Ausformung.
-
Darüber
hinaus sind folgende Weiterbildungen vorteilhaft:
Das Karosserieteil
kann mindestens einen Krümmungsradius aufweisen, der mindestens
fünfzig mal größer sind, als einmaximaler
Krümmungsradius der ersten Ausformungen. Ein Rand des Karosserieteils kann
erste Ausformungen aufweisen, deren Aufsicht eine Form aufweist,
die ein Bruchstück einer regelmäßigen
Form, insbesondere ein Bruchstück einer Kreisform oder
einer sechseckigen Form, darstellt. Alternativ oder zusätzlich
kann das Karosserieteil einen Rand mit ersten Ausformungen aufweist,
deren Aufsicht vollständig die gleiche Form hat, wie die
Aufsicht, die eine Vielzahl von ersten Ausformungen haben, die in
einem mittleren – von den Rändern des Karosserieteils
entfernten – Flächenbereich des Karosserieteils
angeordnet sind. Die ersten Ausformungen können bei einem
Urformen, insbesondere bei einem Gießen, Laminieren und/oder
Aushärten, des Karosserieteils hergestellt worden sein.
Die ersten Ausformungen können bei einem Umformen, insbesondere
Prägen, Schmieden, Pressen, Tiefen, Ziehen, Tiefziehen,
Streckziehen, Karosserieziehen, Walzen, Bohren, Fräsen
oder Ätzen des Karosserieteils hergestellt worden sein.
Das Karosserieteil kann aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung,
aus Stahl oder aus einer nichtrostenden Stahllegierung bestehen.
-
Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand
besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
-
Es
zeigt:
-
1A eine
schematische perspektivische Darstellung ei nes Fahrzeugdachs mit
einer Dachschale;
-
1B eine
schematische perspektivische Ausschnittvergrößerung
der 1A eines Teils der Dachschalenoberfläche
mit runden Ausformungen;
-
1C eine
schematische perspektivische Ausschnittver größerung
der 1A eines Teils der Dachschalenoberfläche
mit sechseckigen Ausformungen;
-
2A eine
schematische Querschnittsansicht der 1A entlang
der Schnittlinie C-C;
-
2B eine
schematische Ausschnittsvergrößerung der 2A.
-
Im
Folgenden werden Ausführungsformen der in den Figuren dargestellten
Anordnungen beschrieben, welche in einer gemeinsamen Ausführungsform
verwirklicht sein können.
-
Die 1A und 1B zeigen
eine schematische perspektivische Darstellung eines Fahrzeugdachs 10 mit
einem Fensterausschnitt 12 für ein Heckfenster 14 und
einem Dachteil 16 als erfindungsgemäßes
Karosserieteil 16. Das Dachteil 16 kann ein Teil
eines am übrigen Fahrzeug 18 unbeweglich befestigten
Dachs 10, ein Teil eines abnehmbaren Hardtops 10 oder
eine zurückziehbare oder einfahrbare Dachschale 16 eines
Kabrioletts 18 sein.
-
In
einem linken oberen Eckbereich 20 der Dachschale 16 sind
eine Vielzahl gleichartiger Ausformungen 22 netzartig ange ordnet.
Ein Querschnitt der Ausformungen 22 entlang der Schnittlinie
C-C ist in den 2A und 2B dargestellt.
Die Ausformungen 22 sind integraler Bestandteil der Form
des Karosserieteils 16. Typischerweise ist der größte Durchmesser 19 der
Ausformungen 22 kleiner als ein Fünfzigstel einer
maximalen Ausdehnung 21 des Karosserieteils 16.
-
Das
Karosserieteil 16 hat bei den Ausformungen 22 eine
Wandstärke 26, die in einem die jeweilige erste
Ausformung 22 umgebenden, gedachten Ringbereich 23 im
Wesentlichengleich groß ist wie in einem Flächenbereich 25 der
jeweiligen Ausformung 22. Dabei ist die Ringbreite 27 des
Ringbereichs 23 etwa so groß wie der Radius 29 des
Flächenbereichs 25 der jeweiligen Ausformung 22.
-
Die
Ausformungen 22 können so auf dem Dachteil 16 oder
einer sonstigen Außenfläche 31 des Fahrzeugs 18 angeordnet
sein, dass sie von einem Betrachter mit bloßem Auge leicht
wahrgenommen werden können. Deshalb können die
Ausformungen 22 auch als Stilmittel für eine gestalterisch
ansprechende Formgebung eingesetzt werden. Hier werden auch solche
Ausformungen 22 als mit dem bloßen Auge wahrnehmbar
verstanden, die direkt hinter einer (in den 2A und 2B nicht
dargestellten) in ihrer Dicke im Wesentlichen gleichförmigen
Lackschicht 24, Textilschicht 24, Kunststoffschicht 24 oder sonstigen
Schicht 24 liegen.
-
Die
Ausformungen 22 können alle als nach außen
gerichtete Ausbuchtungen 22, also konvex, ausgeführt
sein. Durch die Anbringung der Ausbuchtungen 22 wird eine
Steifigkeit oder ein Widerstandsmoment des Karosserieteils 16 im
Vergleich zu einem Karosserieteil 16 aus gleichem Material
und gleicher Wandstärke 26, aber ohne Ausbuchtungen 22 erheblich
erhöht. Dies liegt daran, dass in den Ausbuchtungen 22 Zug-
und Druckkräfte trotz des einstückigen oder mehrschichtigen
Aufbaus in stärkerem Maße in unterschiedlichen
Richtungen quer zur Fläche des Karosserieteils 16 vermittelt
werden können. Die Ausbuchtungen 22 wirken damit
etwa so wie Teile eines dreidimensionalen Fachwerks. Unter einem
mehrschichtigen Aufbau wird hier eine im Wesentlichen laminare Anordnung
von mehreren miteinander verbundenen Materialschichten verstanden.
-
Die
Ausbuchtungen 22 können auf ihrer Rückseite
einen Hohlraum, also eine Einbuchtung, Eindrückung oder
Prägung aufweisen. Damit kann die Materialdicke 26 über
einen Querschnitt der Ausbuchtungen 22 näherungsweise
konstant sein. Die Aussteifungswirkung bleibt trotz der rückseitigen
Einbuchtungen im Wesentlichen erhalten. Die Aussteifungswirkung
kann so ohne Hinzufügung von zusätzlichem Material
erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist es, die Ausbuchtungen
versetzt oder sogar in zueinander unregelmäßigen
Abständen 30 anzuordnen, damit keine Biegeachsen 32 mit
einem niedrigen Widerstandsmoment verbleiben.
-
Das
erhöhte Widerstandsmoment beziehungsweise die erhöhte
Biegesteifigkeit kann dazu genutzt werden, eine Wandstärke 26 des
Karosserieteils 16 zu verringern, beispielsweise von 0,8
mm auf 0,4 mm. Alternativ kann das Karosserieteil 16 mittels der
Ausformungen 22 mit einem so hohen Widerstandsmoment versehen
werden, dass es in größerem Maße als selbsttragendes
Karosserieteil 16 verwendet werden kann. Unter einem selbstragenden Karosserieteil 16 wird
hier ein Karosserieteil 16 verstanden, bei dem wegen der
Vielzahl von Ausformungen 22 zumindest bereichsweise auf
eine Trag- oder Stützkonstruktion für das Karosserieteil 16 verzichtet werden
kann. Mit der Verringerung der Wandstärke 26 des
Karosserieteils 16 beziehungsweise der Einsparung der Trag-
oder Stützkonstruktion kann eine Verringerung des Fahrzeuggewichts,
der Herstellungskosten und des Kraftstoffverbrauchs erreicht werden.
-
Eine
aus mechanischer Sicht vergleichbare Wirkung erhält man,
wenn ein Teil der Ausformungen 22 oder sogar alle Ausformungen 22 – wie
in 2B dargestellt – als nach innen gerichtete
Dellen 22, Eindrückungen 22 oder Prägungen 22,
also konkav, ausgebildet sind. Die Tiefe der konkaven Ausformungen beträgt
beispielsweise 2 mm.
-
Konkave
Ausformungen 22 können beispielsweise so ausgebildet
werden, dass ihr Hohlvolumen 33 die Gestalt eines Zylinder-
oder Kugelsegments hat. Dann können sich in den konkaven
Ausformungen 22 – bei passender Luftgeschwindigkeit relativ
zu dem Dachteil 16 – kleine Luftwirbel bilden, die
eine Strömung des Fahrtwinds auf Abstand zu dem Karosserieteil 16 halten
und die Strömung des Fahrwinds längs des Karosserieteils 16 am
Karosserieteil 16 vorbeiführen. Das Funktionsprinzip
der kleinen Luftwirbel gleicht dem von Rollen eines Rollenlagers
beziehungsweise Kugeln eines Kugellagers. Konkave Ausformungen 22 bieten
also neben der höheren Steifigkeit des Karosserieteils 16 den
zusätzlichen Vorteil eines geringeren aerodynamischen Reibungswider stands
in dem Luftgeschwindigkeitsbereich, in dem sich die kleinen Luftwirbel
bilden.
-
Die
Figuren 1A und 1C zeigen
in einem rechten oberen Eckbereich 35 der Dachschale 16 eine
Anordnung von Ausformungen 22 auf dem Dachteil, die einen
im Wesentlichen sechseckigen Grundriss 34 aufweisen.
-
Unabhängig
von der Form des Grundrisses 34 der Ausformungen 22 können
die Ausformungen 22 auf dem Karosserieteil 16 wabenartig
angeordnet sein. So kann eine größtmögliche
Anzahl von Ausformungen 22 auf dem Karosserieteil 16 angebracht sein
und eine höchstmögliche Steifigkeit erreicht werden.
In diesem Fall gehören die Ausformungen 22 jeweils
zu mindestens einer Dreiergruppe 36 von zueinander benachbarten
Ausformungen 22. Jede der Ausformungen 22 der
Dreiergruppe 36 weist eine zum Karosserieteil 16 senkrechte
Mittelachse 42 auf. Die drei Mittelachsen 42 der
Dreiergruppe 36 sind im Wesentlichen gleich weit voneinander
entfernt angeordnet, so dass deren Schnittpunkte mit der sichtbaren
Oberfläche des Karosserieteils 16 ein gedachtes im
Wesentlichen gleichseitiges Dreieck aufspannen.
-
Hier
wird ein Grundriss 34 als gleich bezeichnet, wenn die Form
der zu vergleichenden Grundrisse 34 im geometrischen Sinn ähnlich
ist, aber nicht notwendigerweise kongruent ist. 1B zeigt
im einem Randbereich 42 des Karosserieteils 16 Ausformungen 22,
die zwar einen gleichen Grundriss 34 haben, aber unterschiedliche
Flächenausdehnungen. Ebenso können sich auch die
Höhen benachbarter Ausbuchtungen beziehungsweise Tiefen 40 benachbarter
Einbuchtungen 22 unterscheiden.
-
Die
ersten Ausformungen 22 können gleichzeitig mit
einer großflächigen Urformung oder mit einer großflächigen
Umfor mung des Karosserieteils 16 erzeugt werden. Dabei
erfasst die großflächige Urformung beziehungsweise
Umformung einen Teil des Karosserieteils 16, wobei eine
größte Ausdehnung 21 dieses Teils des
Karosserieteils 16 mindestens zwanzig Mal so groß ist,
wie eine größte Ausdehnung 19 der einzelnen
Ausformung 22.
-
Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die
Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
-
- 10
- Fahrzeugdach
- 12
- Fensterausschnitt
- 14
- Heckfenster
- 16
- Karosserieteil
- 18
- Fahrzeug
- 19
- Durchmesser
einer Ausformung
- 20
- linker
oberer Eckbereich der Dachschale
- 21
- maximale
Ausdehnung des Karosserieteils
- 22
- Ausformung
- 23
- Ringbereich
- 24
- Lackschicht,
Textilschicht, Kunststoffschicht oder sonstige Schicht
- 25
- Flächenbereich
- 26
- Wandstärke
- 27
- Ringbreite
- 28
- Materialdicke
- 29
- Radius
des Flächenbereichs
- 30
- Abstand
zwischen Ausformungen
- 31
- Außenfläche
des Fahrzeugs
- 32
- Biegeachsen
mit einem niedrigen Widerstandsmoment
- 33
- Hohlvolumen
der Ausformung
- 34
- Grundriss
einer Ausformung
- 35
- linker
oberer Eckbereich der Dachschale
- 36
- Dreiergruppe
von zueinander benachbarten Ausformungen
- 38
- Randbereich
des Karosserieteils
- 40
- Vertiefung
- 42
- Mittelachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-