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Die Erfindung betrifft ein Cabrioletfahrzeug mit einem karosseriefesten vorderen Dachabschnitt, einem karosseriefesten hinteren Dachabschnitt und einem bewegbaren Dachelement, das über mindestens ein Gelenk an die Karosserie des Fahrzeugs gekoppelt ist und von einer Ablageposition in einem hinteren Fahrzeugbereich in eine Abdeckposition zwischen dem vorderen Dachabschnitt und dem hinteren Dachabschnitt bewegbar ist, derart, dass in der Abdeckposition eine Stirnfläche des Dachelements an eine Stirnfläche des vorderen Dachabschnitts anschließt und das Dachelement in einem Grenzpunkt zwischen einer Außenoberfläche des vorderen Dachabschnitts und einer Außenoberfläche des Dachelements eine Tangentialebene definiert.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Dachaufbau für ein Cabrioletfahrzeug sowie ein Verfahren zum Öffnen des Dachs eines Cabrioletfahrzeugs der eingangs genannten Art.
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Cabrioletfahrzeuge erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Ein Cabriolet (Cabrio) ist ein Fahrzeug, das entweder über kein Dach verfügt oder aber bei dem das Dach in eine Position bewegbar ist, in der der Fahrgastraum nach oben geöffnet ist. Auch ein Fahrzeug, dessen Dach nur abschnittsweise geöffnet werden kann, soll hier als Cabrio bezeichnet werden. Cabrioverdecke lassen sich gemäß ihrer Bauart einteilen in Faltverdecke und Hardtops. Ein Hardtop ist ein im Wesentlichen starres Verdeck oder umfasst mehrere starre Segmente, während ein Faltverdeck typischerweise einen zusammenklappbaren mit einem Stoff bespannten Rahmen aufweist. Bei der Konzipierung eines Cabrioverdecks stellt sich dem Konstrukteur die Aufgabe, sicherzustellen, dass das Verdeck im geschlossenen Zustand des Cabrios fest an die Karosserie anbindet, um Schwingungen, Klappergeräusche, Undichtigkeiten oder ein nicht beabsichtigtes Öffnen des Verdecks während der Fahrt zu vermeiden. Insbesondere ist typischerweise eine sichere Verbindung zwischen dem Verdeck einerseits und der linken und der rechten A-Säule der Karosserie andererseits zu gewährleisten. Zu diesem Zweck ist das Cabrioverdeck typischerweise mit mindestens zwei Schlössern versehen. Diese Schlösser sind dazu ausgelegt, mit den beiden A-Säulen beziehungsweise mit einer die linke A-Säule mit der rechten A-Säule verbindenden horizontalen Strebe in Eingriff zu treten und dadurch das Cabrioverdeck aktiv an die A-Säulen beziehungsweise an die horizontale Strebe, gegebenenfalls unter Ausübung großer Kräfte, anzuschließen. Insbesondere dienen die Schlösser dazu, das Cabrioverdeck in horizontaler Richtung an die A-Säulen anzukoppeln, das heißt, sie üben horizontal gerichtete Kräfte aus. Die von den Schlössern insgesamt aufzubringende Kraft beträgt typischerweise bis zu 200 Newton. Die Schlösser sind entsprechend massereich (über 1 Kilogramm) und voluminös.
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Es gibt Bestrebungen, den zur sicheren Anbindung des Cabrioverdecks an die Karosserie im geschlossenen Zustand des Cabrios erforderlichen Aufwand zu reduzieren. In dem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, dass das Dachelement derart an die Karosserie des Fahrzeugs gekoppelt ist, dass das Dachelement ausgehend von der Abdeckposition in einer zu der Tangentialebene im Wesentlichen parallelen und einen Abstand zwischen der Stirnfläche des vorderen Dachabschnitts und der Stirnfläche des Dachelements vergrößernden Öffnungsrichtung bewegbar ist, wobei die Bewegung des Dachelements relativ zur Karosserie nur einen Freiheitsgrad aufweist. Dieser Lösung liegt die Idee zu Grunde, einen Großteil der Kraft, mit der das Dachelement zum sicheren Verschließen an die Stirnfläche des vorderen Dachabschnitts gedrückt werden muss, durch den primären Schließmechanismus selbst (das heißt über das Gelenk, das Dachelement und den vorderen Dachabschnitt) zu erzeugen, um auf zusätzliche Vorrichtungen zur Krafterzeugung, wie beispielsweise Schlösser zum Anziehen des Dachelements an den vorderen Dachabschnitt, verzichten zu können. Das Dachelement kann somit einfacher, weniger massereich und flacher gestaltet sein. Dadurch, dass die Bewegung des Dachelements relativ zur Karosserie nur einen Freiheitsgrad besitzt, wird eine besonders hohe mechanische Stabilität ermöglicht. Die Tangentialebene kann insbesondere eine gemeinsame Tangentialebene des Dachelements und des vorderen Dachabschnitts sein. Die Öffnungsrichtung gilt als im Wesentlichen parallel zur Tangentialebene, sofern sie mit der Tangentialebene einen Winkel von nicht mehr als 20 Grad, vorzugsweise aber nicht mehr als 10 Grad bildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bilden die Öffnungsrichtung und die Tangentialebene einen Winkel von nicht mehr als 5 Grad.
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Ein gattungsgemäßes Cabrioletfahrzeug ist aus der
EP 1 112 879 A2 bekannt. Das dort beschriebene Cabrioletfahrzeug weist ein vorderes Dachelement und ein hinteres Heckelement auf. Das vordere Dachelement ist mittels einer Hebeleinrichtung an der Karosserie schwenkbar gelagert. Zum öffnen des Fahrzeugdachs wird das vordere Dachelement, nachdem es an seinem Vorderrand aus einem Riegeleingriff an einen Windfang entriegelt worden ist, über zwei Hebel nach hinten in Richtung zum Stauraum verschwenkt und abgesenkt. In der Endschwenkposition ist das Dachelement in den Verdeckkasten in einer im Wesentlichen wagerechten Stellung abgelegt.
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Die
DE 10 2004 075 898 A1 offenbart ein zweiteiliges Cabrioverdeck, mit einem vorderen Segment und einem hinteren Segment, wobei nur das hintere Segment um 180 Grad gedreht wird. Das vordere Segment wird nicht gedreht.
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Die
DE 10 2006 052 852 A1 beschreibt eine Fahrzeugkarosserie mit einem Dach, welches mit einem unteren Karosserieabschnitt durch Arme verbunden ist, die sich in einer geschlossenen Konfiguration des Dachs innerhalb des Fahrgastraums befinden und die durch Spalte auf beiden Seiten eines Rückfensters in eine offene Konfiguration bewegbar sind.
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Aus der
DE 196 49 751 A1 geht ein Dachaufbau für Fahrzeuge hervor, der ein vorderes und ein hinteres Dachelement umfasst. Das vordere Dachelement ist durch Zurückschwenken über einen Überrollbügel hinweg in eine heckseitige Ablagestellung verlagerbar.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine möglichst kompakte Gestaltung des Viergelenks und eine möglichst geringe Beeinträchtigung der Fahrerzelle des Fahrzeugs zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße Cabrioletfahrzeug baut auf dem Stand der Technik dadurch auf, dass die Ablageposition und die Abdeckposition des Dachelements gegeneinander um 180 Grad plusminus 30 Grad um eine horizontale Achse gedreht sind. Dies ermöglicht ein Überführen des Dachelements von der Abdeckposition in die Ablageposition im Wesentlichen durch eine Rotation um eine karosseriefeste horizontale Achse.
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Die Öffnungsrichtung kann insbesondere von der Stirnfläche des vorderen Dachabschnitts zu dem Gelenk zeigen. Hierdurch wird ermöglicht, bei geschlossenem Zustand des Cabrioverdecks auf effiziente Weise über das Gelenk eine von dem Gelenk zu der Stirnfläche zeigende Kraft auf das Cabrioverdeck auszuüben, wodurch dieses gegen die Stirnfläche gepresst wird. Zumindest ein Großteil der Kraft, mit der das Verdeck an die Stirnfläche gedrückt wird, kann somit über das Gelenk ausgeübt werden. Das Gelenk kann beispielsweise hinter Kopfstützen der Fahrersitze oder hinter Kopfstützen der Rücksitze, falls vorhanden, angeordnet sein.
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Die Öffnungsrichtung kann im Wesentlichen horizontal sein. Die Öffnungsrichtung wird als im Wesentlichen horizontal angesehen, sofern sie mit der Horizontalen (das heißt, mit der Erdoberfläche) einen Winkel von weniger als 5 Grad oder weniger als 2 Grad definiert. In diesem Fall befinden sich die Stirnfläche und das Gelenk auf gleicher Höhe relativ zu der Grundfläche, auf der das Fahrzeug steht.
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Das Gelenk kann ein Viergelenk aufweisen. Hierdurch kann eine besonders einfache Ausführungsform realisiert werden.
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Das Viergelenk kann einen Lenker aufweisen, der von einem Motor über ein hydraulisches Getriebe oder ein Zahnradgetriebe antreibbar ist. Hierdurch wird ein automatisches öffnen beziehungsweise Schließen des Dachelements ermöglicht.
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Das Cabrioletfahrzeug weist vorteilhafterweise eine Arretiervorrichtung zum Arretieren eines Lenkers des Viergelenks auf. Die Arretiervorrichtung ermöglicht, das Dachelement an den vorderen Dachabschnitt angedrückt zu halten, wobei eine zuvor über einen Motor oder durch menschliche Kraft aufgebaute Andrückspannung zwischen dem Dachelement und dem vorderen Dachabschnitt aufrechterhalten wird.
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Vorteilhafterweise können der vordere Dachabschnitt und das Dachelement jeweils ein Sicherungselement aufweisen, wobei das Sicherungselement des vorderen Dachabschnitts und das Sicherungselement des Dachelements dazu ausgelegt sind, miteinander in Eingriff zu treten, wenn sich das Dachelement in seiner Abdeckposition befindet, um auf das Dachelement eine Gegenkraft zu einer auf das Dachelement wirkenden in die Öffnungsrichtung zeigenden Kraft zu übertragen. Die beiden komplementären Sicherungselemente verhindern somit, dass das Dachelement aktiv geöffnet wird.
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Das Cabrioletfahrzeug kann eine Windschutzscheibe, die nach oben von einem Rand oder einer Strebe begrenzt ist, aufweisen, wobei der vordere Dachabschnitt durch den Rand beziehungsweise die Strebe gebildet wird. Der vordere Dachabschnitt kann somit im Vergleich zum Dachelement sehr viel kürzer sein. Die obere Strebe verbindet typischerweise die beiden A-Säulen des Cabrioletfahrzeugs.
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Das Dachelement kann ein Hardtop oder ein Faltverdeck sein. Es kann zum Beispiel eine oder mehrere im Wesentlichen ebenen starre Dachplatten oder ein mit einem Stoff bespanntes zusammenklappbares Gestell aufweisen.
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Der erfindungsgemäße Dachaufbau ist dazu vorgesehen, auf einen geeigneten Fahrzeugrumpf montiert zu werden, um ein erfindungsgemäßes Cabrioletfahrzeug herzustellen.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum öffnen des Dachs eines Cabrioletfahrzeugs wird das Dachelement ausgehend von der Abdeckposition in einer zu der Tangentialebene im Wesentlichen parallelen und einen Abstand zwischen der Stirnfläche des vorderen Dachabschnitts und der Stirnfläche des Dachelements vergrößernden Öffnungsrichtung bewegt. Diese Bewegung impliziert, dass das Dachelement, wenn es sich in seiner Abdeckposition befindet, über das Gelenk derart stark an die vordere Stirnfläche gedrückt werden kann, dass eine aktive Schließverbindung zwischen dem Dachelement und dem vorderen Dachteil entbehrlich sein kann. Die Bewegung des Dachelements wird vorzugsweise von dem Gelenk vorgegeben. Das Verfahren baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass das Dachelement durch Schwenken um 180 Grad plusminus 30 Grad um eine horizontale Achse in die Ablageposition überführt wird.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenteilansicht eines erfindungsgemäßen Cabrioletfahrzeugs in geschlossenem Zustand;
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2 eine schematische Seitenteilansicht des Cabrioletfahrzeugs aus 1 in offenem Zustand;
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3 eine reduzierte schematische Draufsicht auf das Cabrioletfahrzeug aus 1 in geschlossenem Zustand.
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4 eine reduzierte schematische Draufsicht auf das Cabrioletfahrzeug aus 1 in offenem Zustand.
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5 eine reduzierte schematische Seitenansicht des Cabrioletfahrzeugs aus 1 in geschlossenem Zustand.
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6 eine reduzierte schematische Seitenansicht des Cabrioletfahrzeugs aus 1 in offenem Zustand.
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7 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In den Zeichnungen bezeichnen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten, die zur Vermeidung von Wiederholungen zumindest teilweise nur einmal erläutert werden.
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1 ist eine schematische Seitenansicht des oberen Bereichs eines erfindungsgemäßen Cabrioletfahrzeugs 10. Eine Windschutzscheibe 12 ist an ihrem oberen Rand von einer im Wesentlichen horizontalen, senkrecht zur Bildebene verlaufenden Strebe 14 eingefasst. Die Strebe 14 ist einstückig mit einer linken A-Säule 48 und einer entsprechenden (nicht dargestellten) rechten A-Säule 48 ausgebildet. Die Strebe 14 bildet einen vorderen Dachabschnitt. In dem gezeigten geschlossenen Zustand des Fahrzeugs schließt an eine Stirnfläche 16 des vorderen Dachabschnitts 14 eine komplementäre Stirnfläche 18 eines bewegbaren Dachelements 20 an. Das Dachelement 20 kann insbesondere ein Hardtop oder ein zusammenfaltbares Faltdach sein. Ein hinterer Bereich 26 des Fahrzeugs 10 ist zur Aufnahme des Dachelements 20 im geöffneten Zustand des Fahrzeugs vorgesehen. Das Dachelement 20 schließt an einen hinteren Dachabschnitt 24 an. Das Dachelement 20 ist mittels eines Viergelenks 30, 32, 34, 36 bewegbar an die Karosserie des Fahrzeugs 10 gekoppelt. Das Viergelenk 32, 34, 36, 30 weist einen ersten Lenker 32 und einen zweiten Lenker 36 auf, die jeweils um Achsen 38 und 44 schwenkbar auf einem karosseriefesten Lager 30 gelagert sind. Der erste Lenker 32 und der zweite Lenker 36 sind mittels einer als Strebe ausgebildeten Koppel 34 gekoppelt. Die Koppel 34 ist einstückig mit einem Träger 46 ausgebildet, welcher starr mit dem Dachelement 20 verbunden ist. Der erste Lenker 32 oder der zweite Lenker 36 ist über ein nicht dargestelltes Getriebe, beispielsweise über ein Zahnradgetriebe oder einen hydraulischen Mechanismus, antreibbar. Der hintere Dachabschnitt 24 schließt an eine linke B-Säule 28 und an eine entsprechende (nicht dargestellte) rechte B-Säule an. Die Abstände zwischen den vier Achsen 38, 40, 42, 44 des Viergelenks sind so bemessen, dass sich bei einem Schwenken des Lenkers 32 um die Achse 38 eine Bewegung des Dachelements 20 ergibt, bei der ein Punkt 54 der Stirnfläche 18 des Dachelements 20 den als Punktlinie dargestellten Weg 50 beschreibt. Der Weg 50 liegt in einer zur Bildebene parallelen Ebene. Er weist einen ersten Abschnitt (Anfangsweg) 52 auf, dessen Richtungsvektor 64 (dargestellt in 3 bis 6) im Wesentlichen parallel zu einer Geraden ist, die die Stirnfläche 16 mit dem Gelenk 32, 34, 36, 38 verbindet. Die von dem Viergelenk an die Stirnfläche 18 des Dachelements 20 übertragene Kraft ist im Wesentlichen tangential zur momentanen erlaubten Bewegungsrichtung der Stirnfläche 18. In dem dargestellten geschlossenen Zustand des Fahrzeugs 10 ist diese Kraft senkrecht zu den beiden komplementären aneinander anschließenden Stirnflächen 16 und 18. Somit kann das Dachelement 20 mittels des Viergelenks 30, 32, 34, 36 mit einer Kraft an die Stirnfläche 16 gedrückt werden, die hinreichend groß ist, um auf eine Schlossverbindung zwischen dem vorderen Dachteil 14 und dem Dachelement 20 zu verzichten. In diesem Zusammenhang kann nützlich sein, dass das Viergelenk 30, 32, 34, 36 an eine (nicht dargestellte) Arretiervorrichtung gekoppelt ist. Die Arretiervorrichtung erlaubt ein Anpressen des Dachelements 20 gegen die Stirnfläche 16, ohne dass hierfür die Mitwirkung eines zum Antrieb des Lenkers 32 oder des Lenkers 36 vorgesehenen Getriebes erforderlich wäre. Nach Schließen des Dachelements 20 werden das Dachelement 20 und der vordere Dachabschnitt 14 vorteilhafterweise über nicht dargestellte Sicherungen miteinander verbunden, um ein unbeabsichtigtes Öffnen des Dachelements 20, insbesondere im Falle eines Defektes beispielsweise der Arretiervorrichtung, zu verhindern. Ein derartiges mechanisches Sicherungssystem kann sehr viel weniger aufwendig, weniger massereich und weniger voluminös als ein Schloss sein, welches für ein aktives Zusammenziehen der Stirnflächen 16 und 18 erforderlich wäre. Der Weg 50 des Punktes 54 ist, abgesehen von dem besprochenen hier im Wesentlichen horizontalen Anfangsabschnitt 52, in etwa kreisförmig, doch sind selbstverständlich andere Wege vorstellbar.
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Die interne Bewegung des Viergelenks 30, 32, 34, 36 wird im folgenden kurz erläutert. Ausgehend von dem dargestellten Zustand, in welchem sich das Dachelement 20 in seiner Abdeckposition befindet, wird zum Öffnen des Dachelements 20 die Achse 40 zunächst nach hinten (in der Abbildung nach rechts) bewegt. Die durch die Koppel 34 an die Achse 40 gekoppelte Achse 42 bewegt sich dabei zunächst in horizontaler Richtung ebenfalls nach hinten, wobei der von den Achsen 40 und 42 jeweils zurückgelegte horizontale Weg pro Winkeländerung des Lenkers 32 bezüglich der Achse 38 maximal in der Abdeckposition ist. Die Bewegung der Koppel 34, und damit die Bewegung des Dachelements 20, ist die Überlagerung einer Rotationsbewegung um die Achse 44 oder um die Achse 38 und einer Translationsbewegung in zunächst horizontaler Richtung. In einer Anfangsphase des Öffnungsvorgangs dominiert die Translationsbewegung. In einer anschließenden Schwenkphase dominiert die Rotationsbewegung. Diese führt letztendlich dazu, dass das Dachelement 20 eine in 2 gezeigte Position einnimmt, in der das Dachelement bezüglich seiner Anfangsposition (der Abdeckposition) um etwa 180° um eine horizontale quer zu Fahrtrichtung verlaufende Achse gedreht ist. Während des Öffnungsvorgangs vergrößert sich zunächst der Winkel zwischen der Koppel 34 und dem Lenker 32, und die Achse 40 wandert nach unten. Dabei gelangen die Lenker 32 und 36 in die in 2 skizzierte Stellung, in der sie sich gegenseitig überkreuzen.
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2 veranschaulicht einen geöffneten Zustand des Cabrioletfahrzeugs 10 aus 1. Das Dachelement 20 ist in einem hinteren Bereich des Fahrzeugs 10 abgelegt. Um das Dachelement 20 von seiner in 1 gezeigten Position in die hier dargestellte Ablageposition zu überführen, kann vorgesehen sein, dass der hintere Dachabschnitt 24 eine nicht dargestellte Luke aufweist, die derart dimensioniert ist, dass das Dachelement durch sie hindurchtreten kann. Die Luke kann mit einem Deckel verschließbar sein. Ist das Dachelement 20 zusammenfaltbar, so kann es in einem zusammengefalteten Zustand verstaut werden.
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3 beziehungsweise 4 zeigt eine schematische reduzierte Draufsicht auf das Cabrioletfahrzeug aus 1 in geschlossenem beziehungsweise offenem Zustand. Nur der karosseriefeste vordere Dachabschnitt 14 und das bewegbare Dachelement 20 sind dargestellt. In geschlossenem Zustand haben eine Außenoberfläche 56 des vorderen Dachabschnitts 14 und eine Außenoberfläche 58 des Dachelements 20 eine gemeinsame Grenzlinie 68. Die Grenzlinie 68 weist insbesondere den Grenzpunkt 60 auf, in dem eine in 5 und 6 dargestellte gemeinsame Tangentialebene 62 der beiden Außenoberflächen 56 und 58 die beiden Außenoberflächen 56 und 58 berührt. Bei Öffnen des Cabrioverdecks bildet sich zwischen dem vorderen Dachabschnitt 14 und dem Dachelement 20 ein Abstand 66.
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5 beziehungsweise 6 zeigt die Konfiguration aus 3 beziehungsweise 4 in einer schematischen Seitenansicht. Ausgehend von der in 5 dargestellten Abdeckposition wird das Dachelement 20 in der zu der Tangentialebene 62 parallelen und den Abstand 66 zwischen der Stirnfläche 16 des vorderen Dachabschnitts 14 und der Stirnfläche 18 des Dachelements 20 vergrößernden Öffnungsrichtung 64 bewegt.
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Das Flussdiagramm in 7 illustriert ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Öffnen eines Dachelements eines in 1 und 2 skizzierten Cabrios. Das Verfahren beginnt in Schritt 300. Zunächst werden die Fensterscheiben des Fahrzeugs gesenkt (Schritt 301), um ein späteres Reiben des Dachelements an den oberen Rändern der Fensterscheiben zu vermeiden. Danach oder gleichzeitig wird das Dachelement entsichert (Schritt 302). Insbesondere wird eine das Dachelement an den vorderen Dachabschnitt bindende Sicherung gelöst. Auch eine Arretierung des Viergelenks, welches das Dachelement an die Karosserie koppelt, wird gelöst. Anschließend wird das Dachelement in horizontaler Richtung nach hinten bewegt (Schritt 303). Im nachfolgenden Schritt 304 wird das Dachelement um etwa 180 Grad um eine horizontale senkrecht zur Fahrtrichtung verlaufende Achse geschwenkt (Schritt 304), wodurch das Dachelement in seine Ablageposition überführt wird. Daraufhin wird das Dachelement in seiner Ablageposition gesichert (Schritt 305). Gleichzeitig oder anschließend werden die Fensterscheiben wieder gehoben (Schritt 306). Das Verfahren endet in Schritt 307. Durch Bewegungsumkehr (Zeitumkehr) ergibt sich ein entsprechendes Verfahren zum Schließen des Dachelements.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Cabrioletfahrzeug
- 12
- Windschutzscheibe
- 14
- vorderer Dachabschnitt
- 16
- Stirnfläche
- 18
- Stirnfläche
- 20
- Dachelement
- 22
- Fahrerzelle
- 24
- hinterer Dachabschnitt
- 26
- hinterer Bereich
- 28
- B-Säule
- 30
- Lager
- 32
- erster Lenker
- 34
- Koppel
- 36
- zweiter Lenker
- 38
- Achse
- 40
- Achse
- 42
- Achse
- 44
- Achse
- 46
- Träger
- 48
- A-Säule
- 50
- Weg
- 52
- Anfangsweg
- 54
- Punkt
- 56
- Außenoberfläche
- 58
- Außenoberfläche
- 60
- Grenzpunkt
- 62
- Tangentialebene
- 64
- Öffnungsrichtung
- 66
- Abstand
- 68
- Grenzlinie
