DE102009037786B4

DE102009037786B4 - Klappdach für PKW

Info

Publication number: DE102009037786B4
Application number: DE102009037786.7A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2029-08-19
Also published as: DE102009037786A1

Abstract

Klappdach für PKW aus festem Material,
das aus einem vorderem Dachteil (2), einem hinterem Dachteil (3) und einem Heckteil (4), das eine hoch klappbare beziehungsweise ausführungsabhängig eine in ein unteres Heckklappenteil (6) versenkbare Heckscheibe (5) umfasst, besteht,
wobei das geöffnete Klappdach zusammengefaltet in eine Position derart abgelegt wird, dass das vordere Dachteil (2) den Kofferraum formschlüssig abdeckt
dadurch gekennzeichnet,
dass beim Öffnen des Klappdaches hintere Seitenscheiben (10) in ein Dachpaket, das aus dem vorderem Dachteil (18), dem hinterem Dachteil (19) und dem Heckteil (4) besteht, geklappt werden und bei geöffnetem Klappdach das zusammengefaltete Dachpaket als Kofferraumdeckel hoch klappbar ist.

Description

Beschreibung und Aufgabenstellung
Die Erfindung betrifft ein faltbares Hardtop für PKW, das insbesondere dafür geeignet ist, Zweivolumenfahrzeuge mit Heckklappe so auszustatten, dass diese als offene Fahrzeuge nutzbar sind.
Stand der Technik
Es sind Klappverdecke aus festem Material bekannt, bei denen ein Dachteil, das mit einem Heckteil, welches die Heckscheibe umfasst und mit der Karosserie mittels Scharnieren verbunden ist, mit weiteren Scharnieren verbunden ist, mittels linker und rechter Gelenkhebel parallel geführt gegen das Heck des PKW verschwenkt wird. Diese Klappdächer werden im Kofferraum, der zu diesem Zweck mit einer Klappe ausgerüstet ist, die sowohl in wie gegen die Fahrtrichtung geöffnet werden kann, eingeschwenkt und gelagert. Klappdächer der beschriebenen Bauart bedingen die Ausführung des PKW als Dreivolumenfahrzeug und bei viersitzigen Autos sehr lange Kofferräume und extrem schräg stehende Dachsäulen, weshalb bereits entsprechende Fahrzeuge realisiert sind, bei denen das Dachteil dergestalt zweiteilig ausgeführt wird, dass ein vorderes Dachteil mittels linker und rechter Viergelenkführungen über ein hinteres Dachteil verschwenkt wird. Das Kofferraumvolumen wird bei einer Fahrt mit geöffnetem Dach konstruktionsbedingt stark eingeschränkt.
Klappverdecke in der oben beschriebenen Ausführung werden im folgenden Text als „Klappdächer mit Achtgelenkkinematik“ bezeichnet. Zum Stand der Technik sind nächstkommend die Druckschriften US 3 271 067 A , DE 10 2005 028 802 A1 , DE 103 33 600 A1 , DE 100 06 290 C1 sowie DE 10 2006 011 144 A1 bekannt.
Figurenliste
Die Erfindung wird an Hand folgender Zeichnungen erläutert:

1 zeigt eine Seitenansicht eines PKW mit geschlossenem Faltdach,
2 zeigt eine Seitenansicht eines PKW mit geöffnetem Faltdach,
3 zeigt eine Draufsicht eines PKW mit geschlossenem Faltdach,
4 zeigt eine Draufsicht auf Details und einen Schnitt,
5 zeigt eine Draufsicht auf das zusammengefaltete Dachpaket und einen Schnitt,
6 zeigt ein Detail in Seiten- und Frontansicht,
7 zeigt eine Ausführung der Mechanisierung des Faltdaches.

1 stellt einen mit einem Klappdach ausgerüsteten PKW (1) in Seitenansicht in geschlossenem Zustand dar. Das Klappdach ist hier bei einem Kombinationsfahrzeug, für das beispielhaft eine Länge von 4,7 m, ein Radstand von 2,85 bei Frontantrieb und eine für diesen Fahrzeugtyp übliche Sitzergonomie angenommen werden, dreiteilig ausgeführt und gliedert sich in ein vorderes Dachteil (2), ein hinteres Dachteil (3) und ein Heckteil (4). Das Heckteil (4) umfasst eine hochklappbare Heckscheibe (5) bzw. das obere Teil einer zwei-teiligen Heckklappe, die in strichlierter Darstellung (5ii) in aufgeklappter Position gezeigt wird. Außerdem ist das Fahrzeug mit einem herab klappbaren, oder seitlich angeschlagenen unteren Heckklappenteil (6) ausgestattet, dessen geöffnete Position (6ii) ebenfalls strichliert dargestellt ist. Das Heckklappenteil (6) kann einen Scheibenwischer des Standes der Technik enthalten, welcher beim Ausschalten auf eine Ablage einschwenkt, wo er arretiert.
2 stellt diesen mit Klappdach ausgerüsteten PKW (1) in Seitenansicht in offenem Zustand dar. Das dreiteilige Dach ist zu einem Paket zusammengefaltet, das den Kofferraum des Fahrzeuges überdeckt. Die Mechanik des Ablegens eines vorderen Dachteils auf ein hinteres Dachteil ist in unterschiedlichen Ausführungen Stand der Technik, so dass sie hier nicht weiter beschrieben wird. Das Dach ist soweit längs verschoben, dass die hintere Kante des vorderen Dachteils (2) an dem Heckklappenteil (6) anstößt.
Die längsverschiebbare Basis der Achtgelenkkinematik ist an linken und rechten Schienen (7) geführt, die ihrerseits mit der Karosserie mittels Gelenken (8) klappbar verbunden sind. Das Fahrzeug ist in einer strichlierten Darstellung mit geöffnetem Kofferraum dargestellt; hierzu werden das Dachpaket (2, 3, 4, 7) nach oben und das Heckklappenteil (6) nach unten geklappt. Das Fahrzeug ist als ein Dreitürer gezeigt, so dass die Seitenscheiben (9) vor den Radkästen (24) voll versenkbar ausgeführt werden können; ihre versenkte Position (9ii) ist strichliert dargestellt. Der Glasaufbau ist zudem durch ein Dreieck (23), das die Gürtellinie unterbricht, ausgestattet, an dessen Innenseite die oberen Gurtpunkte befestigt sein können, was es erlaubt, die versenkbaren Seitenscheiben (9) großflächiger zu gestalten.
Fünftürige Fahrzeuge lassen sich sowohl bei einer Bauweise als SUV, Kombi oder Monovolumen mittels gegenläufig öffnender Türen realisieren (sog. operadoors).
3 zeigt das Fahrzeug in der Draufsicht. Der Fensteraufbau ist nach hinten einziehend, also in der Aufsicht wie ein lang gezogenes Trapez gestaltet Auch der Querschnitt des Fensteraufbaus ist trapezförmig. Der Einzug des Aufbaus verläuft im Wesentlichen über den hinteren Radkästen (24). Das vordere Dachteil (2) ist deckungssymmetrisch mit dem Karosserieausschnitt, den der Fensteraufbau im hinteren Teil des Fahrzeuges ausfüllt, so dass das vordere Dachteil (2), wenn das Klappdach zusammengefaltet hinter den Rücksitzen (11) liegt, als Deckel den Kofferraum formschlüssig abdeckt; diese Position (2i) ist in der Darstellung geschwärzt hervorgehoben. Neben dem Vorteil einer Vereinfachung der Mechanik gegenüber bekannten faltbaren Hardtops, entsteht so der weitere Vorteil, dass das Kofferraumvolumen bei geöffnetem Dach relativ gering eingeschränkt wird. Zudem ist ein fliehender Fensteraufbau aerodynamisch günstig. Das Fahrzeug hat bei geöffnetem Dach die Anmutung und Proportionen eines offenen Dreivolumenfahrzeuges.
Andere Geometrien des Fensteraufbaus sind ebenso erfindungsgemäß, doch erfordern sie separate Abdeckungen des zusammengefalteten Daches, bzw. von Spalten, die sich aufgrund des Trapezquerschnitts des Aufbaus an den Seiten des Kofferraumes zwischen Dach und Karosserie bei einem parallelen Fensteraufbau bilden.
4 zeigt die beiden Schienen (7), die zur Führung der Basis der Achtgelenkkinematik dienen, in Draufsicht und die hinteren Seitenscheiben (10). Die Schienen (7) folgen im vorderen Teil dem trapezförmigen Verlauf des Kofferraumausschnittes, im hinteren Teil sind sie auf der Länge, die das Heckteil zum Verschieben benötigt, parallel. Die hinteren Seitenscheiben (10) müssen in dem Bereich, der über den Radkästen (24) und hinter der Rücksitzbank (11) liegt, herab geklappt werden; sie sind in herab geklappten Zustand dargestellt Die hinteren Seitenscheiben (10) werden durch einen Aktuator bewegt, der hier als Schere (12) dargestellt ist, die die Seitenscheiben (10) zwischen den hinteren Eckpunkten verspannt. Bei geschlossenem Aufbau liegt sie vor der Oberkante der Heckscheibe (5) formschlüssig am hinteren Dachteil (2) an. Die gekröpften Hebelscharniere (13), an denen die hinteren Seitenscheiben (10) in das Fahrzeuginnere klappen. sind in separater Darstellung in einem Querschnitt gezeigt; die Hebel sind als Längsprofile ausgebildet, die bei geschlossenem Aufbau einen Teil der Kofferraumverkleidung ausbilden und dabei die Schienen (7) mit der Karosserie verriegeln. Die Schienen (7) liegen formschlüssig auf den verkleideten Radkästen (24) auf. Darüber hinaus wird auch das Heckteil (4) bei geschlossenem Dach mit der Karosserie verriegelt. Die Verriegelungen können passiv mittels Schnappverschlüssen oder Permanentmagneten auf Druck erfolgen oder durch bekannte Aktuatoren elektropneumatisch/ elektromechanisch aktiviert werden.
5 zeigt die Aufsicht des zusammengefalteten Dachpaketes. Der hintere parallel verlaufende Teil der Schienen (7) eröffnet die Möglichkeit, die beiden zu verschiebenden Schlitten (14a, 14b), an denen die jeweils linken und rechten zwei unteren Gelenke der Achtgelenkkinematik situiert sind, innen liegend zu fuhren. Hierdurch wird erreicht, die Schale, die das Heckteil (4) ausbildet, unter die eingeklappten Seitenscheiben (10) zu schieben, indem sie in die Schlitze zwischen dem trapezförmigen Karosserieausschnitt und den zur Fahrzeuglängsachse parallelen Teilen der Schienen (7) einschwenkt In dem nebenstehenden Querschnitt durch das Dachpaket ist dessen Stapelung separat dargestellt. Die trapezförmige Ausbildung der Dachteile (2, 3) und des Heckteiles (4) erlaubt eine besonders Raum sparende Stauung der einzelnen Schalen über- und ineinander. Das zusammengefaltete Paket ist zum einen durch die Querverspannung durch das eingeklappte Heckteil (4i) stabilisiert, zum anderen wird vorgeschlagen, dass das aufliegende vordere Dachteil (2i) mit den beiden Schienen (7) verriegelt.
6 zeigt einen optionalen Überrollbügel. Der Fahrzeugaufbau verhält sich, weil die hintere Spritzwand fehlt, relativ zu Dreivolumencabrios torsionskritischer. Dies wird hier durch einen stabilisierenden Rahmen (15) ausgeglichen, der hinter der Rücksitzbank (11) steht. Er verfugt über eine Traverse am Fahrzeugboden, eine weitere verschiebbare Traverse (16) und einen portalförmigen teleskopartig gelagerten Auszug (17). Die verschiebbare Traverse (16) wird bei geöffnetem Dach dazu instrumentalisiert, Intrusionen des Dachpaketes im Fall eines Heckaufpralles abzufangen. Hierzu verriegelt sie mit dem vorderen Dachteil (2) mittels einer Mechanik, die der Verriegelung des Dachteils (2) mit dem Frontscheibenrahmen entspricht. Beim Hochklappen des Paketes zum Öffnen des Kofferraumes wird diese Verriegelung gelöst. Wenn das Fahrzeug bei geschlossenem Aufbau mit vor geklappter Rücksitzbank (11) genutzt wird, wird die verschiebbare Traverse (16) in eine Fuge des Kofferraumbodens herab geschoben, womit eine plane Ladefläche entsteht. Bei dieser Position der Traverse (16) ist das Öffnen des Daches dadurch unterbunden, dass die entsprechenden Aktuatoren totgeschaltet sind. Der portalförmige Auszug (17) hat vier definierte Positionen. Bei geschlossenem Aufbau fährt er bis zu Dachfläche hoch und verriegelt mit dem hinteren Dachteil (3) in der Position A, bei geöffnetem Dach kann er an der verschiebbaren Traverse (16) anliegen (Position B) oder bis zu einer Höhe ausfahren, in der er als Windschott dient (Position C), indem ein Netzgeweberollo zwischen dem Auszug und der verschiebbaren Traverse verspannt wird. Analog hierzu kann ein weiteres reißfestes und seitengeführtes Netzrollo als Laderaumabdeckung zwischen der verschiebbaren Traverse (16) und dem mit dem hinteren Dachteil (3) verriegelten Auszug (17) verspannt werden.
Von einer bekannten Sensorik ausgelöst, fährt der portalförmige Auszug (17) bei geöffnetem Dach als Überrollbügel in die Position D aus, sobald die Gefahr eines Fahrzeugüberschlages droht, bzw. sich das Auto überschlägt. Der realisierbare Auszugsbereich eines zweiteiligen Teleskops reicht an diesem Einbauort deutlich über die Höhe des geschlossenen Fahrzeugdaches hinaus, so dass eine zusätzliche Sicherheit gegen Längsachsenumdrehungen und bei Querüberschlägen gegeben ist.
Das Zusammenfalten des Dachaufbaus erfolgt indem zunächst das vordere Dachteil (2) über den hinteren Aufbau verschwenkt bzw. verschoben wird, der noch durch den verriegelten Auszug (17) und/oder die stehenden hinteren Seitenscheiben (10) stabilisiert bleibt, dann die Seitenscheiben (10) eingeklappt werden, und schließlich die Achtgelenkkinematik längs verschoben und dabei eingeklappt wird. Das Schließen des Faltdaches geschieht in umgekehrter Folge. Es bestehen zahlreiche unterschiedliche Möglichkeiten, diesen Vorgang zu mechanisieren. 7 zeigt eine Ausführung, bei der die Längsverschiebung dazu instrumentalisiert wird, das Zusammenfalten der Achtgelenkkinematik zu bewirken und ihren Bewegungsablauf zu steuern. Bei manchen Ausführungen mit nur kurzen Dachflächen kann die Schrägstellung des Heckteils (4) ein Anheben des Daches über die Köpfe der Rücksitzpassagiere hinweg verursachen (bspw. bei Monovolumenfahrzeugen mit aufrechten Sitzpositionen). Bei anderen Ausführungen muss der Prozess mehrstufig gestaltet werden, so dass zunächst das Dach etwas nach vorne verschoben wird, um das Einschwenken des Heckteils (4) in die Karosserie zu ermöglichen, das Dach dann nach hinten über das Heck des Pkw hinweg einknickt und anschließend seine Linearverschiebung erfolgt, um Kollisionen mit dem Kopfraum zu vermeiden. Hierzu ist das Heckteil (4) mit Zapfen (18) in zwei Schiebekulissen (19) gelagert; eine ist als Detail in vereinzelter Darstellung neben der sonstigen Zeichnung gezeigt. Das Verschieben wird durch linke und rechte Linearaktuatoren (20) bewirkt, die an ihren jeweils beiden Enden in Drehgelenken gelagert und am Frontende unterhalb der Schienen (7) befestigt sind. Der Linearaktuator (20) greift am inneren Lenkhebel (21) an, der einen Überstand aufweist, der so abgewinkelt ist, dass der Linearaktuator (20) auch noch unterhalb der eingeklappten Achtgelenkkinematik liegt, wenn das Heckteil (4) in seinem Verschubbereich vollkommen nach vorne verschoben ist Die Achtgelenkkinematik kann von Federn unterstützt werden, so dass die Kräfte, die für die Verschiebung aufgewendet werden müssen, gering bleiben und zudem durch Vorspannung ein Impuls gegeben ist, der das Öffnen beim Anschieben aus einer horizontalen Lage heraus erleichtert; diese Federn können in einer einfachen Ausführung Stahlspiralfedern an mindestens zwei, vorzugsweise acht Gelenkpunkten sein.
Vorteile
Gegenüber bekannten faltbaren Hardtops bestehen Vorteile.

1. Die Abdeckung des Kofferraumes erfolgt formschlüssig durch das vordere Dachteil, ohne dass weitere mechanische Teile einer Abdeckung bewegt werden müssen.
2. Ein innovativer Fahrzeugtyp wird realisiert, der als ein so genannter „crossover“ die bisher unvereinbaren Eigenschaften eines Kombis oder SUVs, der eine dreisitzige Rücksitzbank üblicher Breite und ein variables Ladevolumen hinter seiner Heckklappe aufweist, mit den Eigenschaften und Qualitäten eines eleganten viersitzigen Cabriolets verbindet.

Claims

Klappdach für PKW aus festem Material, das aus einem vorderem Dachteil (2), einem hinterem Dachteil (3) und einem Heckteil (4), das eine hoch klappbare beziehungsweise ausführungsabhängig eine in ein unteres Heckklappenteil (6) versenkbare Heckscheibe (5) umfasst, besteht, wobei das geöffnete Klappdach zusammengefaltet in eine Position derart abgelegt wird, dass das vordere Dachteil (2) den Kofferraum formschlüssig abdeckt dadurch gekennzeichnet, dass beim Öffnen des Klappdaches hintere Seitenscheiben (10) in ein Dachpaket, das aus dem vorderem Dachteil (18), dem hinterem Dachteil (19) und dem Heckteil (4) besteht, geklappt werden und bei geöffnetem Klappdach das zusammengefaltete Dachpaket als Kofferraumdeckel hoch klappbar ist.
Klappdach für PKW nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenscheiben (10) über gekröpfte Hebelscharniere (13) jeweils mit einer linken und einer rechten Schiene (7) entlang der Richtung der Fahrzeuglängsachse verbunden sind.
Klappdach für PKW nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klappdach an den Schienen (7) geführt wird, die an hinter einer Rücksitzbank (11) angeordneten Gelenken (8) schwenkbar gelagert sind.
Klappdach für PKW nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsablauf bei Öffnen des Klappdaches dergestalt gesteuert wird, dass während des Öffnungsvorgangs das Heckteil (4) zunächst so weit nach vorne verschoben wird, dass das Einschwenken des Heckteils (4) in die Karosserie ermöglicht wird, das Klappdach dann nach hinten über das Heck des PKW hinweg einknickt und anschließend seine Linearverschiebung auf den Schienen (7) erfolgt, und dass das Klappdach hierzu eine von linken und rechten Viergelenken ausgebildete Achtgelenkkinematik aufweist, wobei linke und rechte Schlitten (14) des Achtgelenks durch linke und rechte Linearaktuatoren (20) längsverschoben werden.
Klappdach für PKW nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein den torsionskritischen Fahrzeugaufbau stabilisierender Rahmen (15) hinter der Rücksitzbank (11) einen portalförmigen teleskopartig gelagerten Auszug (17) aufnimmt, der bei geschlossenem Klappdach ausgefahren das Klappdach abstützt und mit dem hinteren Dachteil (3) verriegelt und der bei geöffnetem Klappdach abgesenkt und im Fall eines Überschlagunfalls als ein sensorisch ausgelöster Überrollbügel ausfährt.
Klappdach für PKW nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Traverse (16) verschiebbar geführt wird, die bei geöffnetem Klappdach mit dem vorderen Dachteil (2) mit einer sonst für die Verrieglung des vorderen Dachteils (2) mit dem Frontscheibenrahmen genutzten Mechanik verriegelt, und dass die Traverse (16) bei geöffnetem Klappdach Intrusionen der Teile des Dachpaketes im Fall eines Heckaufpralles abfängt, und dass die Traverse (16) bei geschlossenem Klappdach nach unten auf das Niveau des Kofferraumbodens absenkbar ist.