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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Verbundbauteil mit wenigstens einem Verbindungselement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2007 046 187 A1 ist ein derartiges als Dachmodul dienendes Fahrzeug-Verbundbauteil bekannt geworden, bei dem in einer Kunststoff-Randschicht Blech-Einleger, Gewinde-Inserts oder Einschraub-Dome zur Befestigung von Bauteilen angeordnet sind.
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Aus der
DE 22 03 336 A ist ein auf eine Glasscheibe aufgeklebtes, als Verbindungselement dienendes Trägerbauteil bekannt.
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Die die Kräfte zwischen dem Fahrzeug-Verbundbauteil und dem Verbindungselement übertragende Verbindungsfläche ist bei einem Crash (Unfall, Zusammenprall, Aufprall, Überschlag) des Fahrzeugs extremen Belastungen ausgesetzt, wobei die Relativbewegung zwischen dem Fahrzeug-Verbundbauteil und dem Verbindungselement so groß werden kann, dass sich das Fahrzeug-Verbundbauteil komplett vom Verbindungselement löst. Bei einem als Dachmodul oder sonstiges Außenhaut-Bauteil ausgebildeten Fahrzeug-Verbundbauteil hätte dies schwerwiegende Folgen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug-Verbundbauteil zu schaffen, dessen Verbindungselemente besonders sicher befestigt sind.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist am Fahrzeug-Verbundbauteil wenigstens eine zusätzliche Vorrichtung vorgesehen, die die Kräfte aufnimmt, die bei einem Unfall eine Relativbewegung an der Verbindungsfläche zwischen dem Fahrzeug-Verbundbauteil und dem ersten Verbindungselement bewirken (oder bei Nicht-Vorhandensein der zusätzlichen Vorrichtung bewirken würden). Durch diese zusätzliche Vorrichtung wird die Verbindungsfläche am ersten Verbindungselement entweder vor einem Teil der Aufprall-bedingten Kräfte verschont oder die Kräfte übertragende Fläche des ersten Verbindungselements wird durch die bei Überschreiten der durch sie übertragbaren Kräfte durch die erst dann wirksam werdende zusätzliche Verbindungsfläche am weiteren Verbindungselement quasi „vergrößert”. Vor einem Totalversagen, also einem Abreißen oder Herausreißen des ersten Verbindungselements von dem bzw. aus dem Fahrzeug-Verbundbauteil muss bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung zusätzlich die Haltekraft der zusätzlichen Verbindungsfläche am weiteren Verbindungselement überwunden werden. Hierdurch wird die Sicherheit wesentlich verbessert.
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Das Fahrzeug-Verbundbauteil wird beispielsweise von einem Dachmodul eines Fahrzeugs gebildet, wobei die ersten Verbindungselemente insbesondere von Blecheinlegern gebildet werden, die die Verbindung zum festen Fahrzeugdach oder – im Falle eines öffnungsfähigen Dachteils – zu einer Betätigungsmechanik desselben herstellen.
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Das Fahrzeug-Verbundbauteil ist bevorzugt als mehrlagiges Verbundbauteil hergestellt und die wenigstens eine Verbindungsfläche befindet sich dann bevorzugt zwischen zwei Lagen des Verbundbauteils. Besonders bevorzugt ist eine Ausbildung des Fahrzeug-Verbundbauteils als „Composite-Leichtbauteil”. Als solches wird ein mehrlagiges Bauteil aus wenigstens zwei, bevorzugt aus wenigstens drei miteinander verbundenen Lagen aus unterschiedlichen Materialien bezeichnet, wobei wenigstens eine Lage (= Distanzschicht) aus einem Material und/oder einer Anordnung mit relativ großem Volumen bei relativ geringem Gewicht besteht.
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Das Composite-Leichtbauteil weist im Bereich der Distanzschicht bevorzugt einen Sandwich-Aufbau auf, bei dem zwischen einer unteren und einer oberen Decklage aus Kunststoff oder Leichtmetall eine spezifisch leichtere Schicht aus einem Kunststoff, einem Schaum und/oder einer Wabenstruktur angeordnet ist.
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Erfindungsgemäße Fahrzeug-Verbundbauteile können beispielsweise für Dachmodule ohne Öffnungssysteme, Dachmodule mit Öffnungssystemen (Schiebedächer, Hebedächer, Schiebehebedächer, außen geführte Schiebedächer, Panoramadächer, Spoilerdächer, Lamellendächer, Nachrüstdächer und dergleichen), für Deckel von Dachöffnungssystemen, für Dachschalen von Hardtop-Cabriolet-Dächern (auch „Retractable Hardtops” = „RHT” genannt), für Windabweiser-Lamellen, für Spoiler, für Heckdeckel, Motorhauben, Türen oder Kotflügel, Abdeckblenden sowie für die Außenverkleidung der A-, B-, C- und D-Säulen verwendet werden.
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Die wenigstens eine zusätzliche Vorrichtung ist in einem Ausführungsbeipiel als wenigstens eine Verformungszone am Fahrzeug-Verbundbauteil ausgebildet. Durch diese Verformungszone wird Aufprallenergie im Fahrzeug-Verbundbauteil selbst aufgenommen, wodurch die Verbindungsflächen zwischen dem ersten Verbindungselement und dem Fahrzeug-Verbundbauteil entlastet werden. Diese Verformungszonen am dem Fahrzeug-Verbundbauteil sind auch mit den anderen, im Folgenden angeführten zusätzlichen Vorrichtungen kombinierbar.
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Eine weitere Ausführungsform einer zusätzlichen Vorrichtung ist als weiteres Verbindungselement ausgebildet, das mittels wenigstens einer zusätzlichen Verbindungsfläche mit dem Fahrzeug-Verbundbauteil und durch ein Koppelelement mit dem ersten Verbindungselement verbunden ist. Das Koppelelement kann in einer Variante als Material-einheitlicher Bestandteil des ersten Verbindungselements ausgebildet sein oder in einer zweiten Variante als separates Koppelelement hergestellt und am ersten Verbindungselement befestigt sein. Bei der Materialeinheitlichen Ausbildung kann das Koppelelement beispielsweise als Verbindungsstreifen gemeinsam mit dem ersten Verbindungselement und gegebenenfalls auch mit dem weiteren Verbindungselement aus einem Blech heraus gestanzt werden. Bei einer separaten Herstellung des Koppelelements kann dieses als Band, Leine, Drahtseil oder ähnliches aus einem beliebigen reißfesten Material hergestellt und durch eine beliebige mechanische Befestigung, wie beispielsweise Schrauben oder Klemmen, am ersten Verbindungselement befestigt sein.
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In einer weiteren Variante ist die wenigstens eine zusätzliche Vorrichtung als wenigstens ein formschlüssiges Element am ersten Verbindungselement ausgebildet. Formschlüssige Elemente können beispielsweise durch ausgestanzte und mit Bezug auf die Verbindungsfläche rechtwinklig abgebogene Zacken am ersten Verbindungselement realisiert werden. Diese Ausführungsform ist auch kombinierbar mit den Ausführungsformen, die ein weiteres Verbindungselement vorsehen, wobei derartige Formschlusselemente auch am weiteren Verbindungselement vorgesehen sein können. Alle vorstehend angeführten Ausführungsformen sind auch kombinierbar mit der ersten Ausführungsform, die eine Verformungszone am Fahrzeug-Verbundbauteil vorsieht. Die Verformungszone ist dabei jeweils außerhalb der Befestigungsflächen der ersten und der weiteren Verbindungselemente angeordnet. Die formschlüssigen Elemente greifen zweckmäßigerweise insbesondere in eine Verstärkungsgewebeschicht des Fahrzeug-Verbundbauteils ein. Hierdurch wird die Haltekraft der Verbindungselemente durch die vollflächige gitterförmige Struktur der Verstärkungsgewebeschicht auf die gesamte Fläche des Fahrzeug-Verbundbauteils verteilt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Fahrzeug-Verbundbauteile unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 in einer perspektivischen Ansicht den oberen Teil eines Fahrzeugs mit einem als Dachmodul ausgebildeten erfindungsgemäßen Fahrzeug-Verbundbauteil;
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2 ein bekanntes Fahrzeug-Verbundbauteil gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Querschnittansicht;
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3 ein bekanntes Fahrzeug-Verbundbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Querschnittansicht;
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4 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug-Verbundbauteil gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Querschnittansicht gemäß der Schnittlinie IV-IV in 1 in unverformtem Zustand;
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5 das Fahrzeug-Verbundbauteil gemäß 4 in einem durch einen Seitenaufprall verformten Zustand;
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6 einen Horizontal-Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug-Verbundbauteil gemäß der Schnittlinie VI-VI in 4;
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7 eine vergrößerte schematische Detaildarstellung eines ersten Verbindungselements mit einem weiteren Verbindungselement und einer ersten Ausführungsform eines zwischen diesen angeordneten Koppelelements;
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8 eine vergrößerte schematische Detaildarstellung eines ersten Verbindungselements mit einem weiteren Verbindungselement und einer zweiten Ausführungsform eines zwischen diesen angeordneten Koppelelements;
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9 eine vergrößerte schematische Detaildarstellung eines ersten Verbindungselements mit unmittelbar daran angeordneten formschlüssigen weiteren Verbindungselementen;
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10 das erste Verbindungselement gemäß 9 mit den unmittelbar daran angeordneten formschlüssigen weiteren Verbindungselementen in einer Seitenansicht, und
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11 eine vergrößerte schematische Detaildarstellung eines ersten Verbindungselements mit einem weiteren Verbindungselement und einer weiteren Ausführungsform mit zwei zwischen diesen angeordneten Koppelelementen.
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Ein Fahrzeug 1, wie beispielsweise ein in 1 gezeigter Personenkraftwagen, weist im Bereich seines Fahrzeugdachs 4 zwischen einer Frontscheibe 2 und einer Heckscheibe 3 und zwischen den Seitenholmen 6 ein als Dachmodul 5 ausgebildetes Fahrzeug-Verbundbauteil 10 auf.
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Das Fahrzeug-Verbundbauteil 10 setzt sich zusammen aus wenigstens einer Außenschicht 102, wenigstens einer Distanzschicht 104 und wenigstens einer Innenschicht 106. Zwischen der Distanzschicht 104 und der Innenschicht 106 ist bevorzugt eine Verstärkungsgewebeschicht 108 angeordnet, die sich Gitter-förmig bevorzugt über die gesamte Fläche des Fahrzeug-Verbundbauteils 10 erstreckt.
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In den 2 und 3 sind analog zum eingangs zitierten Stand der Technik bekannte Ausführungsformen einer Befestigung eines ersten Verbindungselements 12 am Fahrzeug-Verbundbauteil 10 dargestellt. In der Ausführungsform gemäß 2 ist das erste Verbindungselement 12 mit einer horizontalen Verbindungsfläche 14 zwischen der Verstärkungsgewebeschicht 108 und der Innenschicht 106 angeordnet. Das erste Verbindungselement 12 ragt mit einem nach unten vorstehenden Schenkel aus dem Fahrzeug-Verbundbauteil 10 hervor und dient dort zur Befestigung des Fahrzeug-Verbundbauteils 10 an einem karosseriefesten Teil, wie beispielsweise an einem Dachrahmen oder, sofern es sich um ein bewegbares Dachteil des Dachmoduls 5 handelt, zur Befestigung an dessen Betätigungsmechanik.
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In der zweiten bekannten Ausführungsform gemäß 3 ist das erste Verbindungselement 12 mit einer Verbindungsfläche 16 an der Unterseite der Innenschicht 106 angeklebt.
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Die Verbindungsflächen 14 bzw. 16 dienen der Übertragung der Haltekräfte vom ersten Verbindungselement 12 auf das Fahrzeug-Verbundbauteil 10 beziehungsweise umgekehrt. Bei einem durch einen Unfall des Fahrzeugs 10 bedingten Zusammenstoß, Aufprall oder Überschlag können die auf eines dieser beiden Bauteile einwirkenden Kräfte zu einer derart großen Relativverschiebung zwischen diesen Bauteilen führen, dass sich die Bauteile voneinander lösen. Die ersten Verbindungselemente 12 können auch zur Befestigung zusätzlicher Bauteile wie beispielsweise Sonnenblenden oder Handgriffe, am Fahrzeug-Verbundbauteil 10 dienen.
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In den 4 bis 10 sind verschiedene Ausführungsformen für eine zusätzliche Vorrichtung gezeigt, mittels der die Gefahr einer Ablösung an den Verbindungsflächen 14 bzw. 16 der ersten Verbindungselemente 12 zum Fahrzeug-Verbundbauteil 10 minimiert werden kann.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 und 5 sind am Fahrzeug-Verbundbauteil 10 Verformungszonen 50 vorgesehen, die beispielhaft durch eine Sollbruchstelle 52 in Form einer Kerbe an der Innenseite ausgebildet sind. Wie in 5 dargestellt, führt dies bei einer Krafteinwirkung von der Seite, symbolisiert durch den Pfeil C, zu einer Verformung des Fahrzeug-Verbundbauteils 10 im Bereich der Verformungszonen 50, wodurch bereits ein großer Teil der Aufprallenergie durch dessen Verformung im Fahrzeug-Verbundbauteil 10 selbst absorbiert wird und nicht zu einer Belastung der Verbindungsflächen 14 führt. Die Verformungszonen 50 sind selbstverständlich außerhalb des Bereichs der Verbindungsflächen 14 angeordnet.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist das als gelochte Blechscheibe ausgebildete erste Verbindungselement 12 mit einem weiteren Verbindungselement 20 verbunden. Das weitere Verbindungselement 20 ist benachbart zum ersten Verbindungselement 12 angeordnet und mittels einer Verbindungsfläche 22 mit dem Fahrzeug-Verbundbauteil 10 verbunden. Die Verbindung wird dabei bevorzugt durch eine Einbettung des Verbindungselements 12 zwischen den Schichten des Fahrzeug-Verbundbauteils 10 erreicht, so wie dies in 2 dargestellt ist. Das erste Verbindungselement 12 ist mittels eines Koppelelements 24 mit dem weiteren Verbindungselement 20 verbunden. Das Koppelelement 24 ist in der Ausführungsform gemäß 7 bevorzugt Material-einheitlich mit dem ersten Verbindungselement 12, beispielsweise durch Ausstanzen aus einem Blech, hergestellt. Im gleichen Arbeitsgang kann auch das weitere Verbindungselement 20 Material-einheitlich durch Ausstanzen hergestellt sein. Optional ist auch eine andere Form der Verbindung des in diesem Fall als Blechstreifen ausgebildeten Koppelelements 24 mit dem ersten Verbindungselement 12 oder dem weiteren Verbindungselement 20 möglich, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß 8 ist abweichend zum Ausführungsbeispiel gemäß 7 ein weiteres Verbindungselement 30 vorgesehen, das mittels einer Verbindungsfläche 32 mit dem Fahrzeug-Verbundbauteil 10 verbunden ist, wobei ein Koppelelement 34 in diesem Fall als Crash-Leine separat ausgebildet und am ersten Verbindungselement 12 mechanisch befestigt ist. Die Befestigung erfolgt beispielsweise durch Schrauben oder Festklemmen. Der Abstand des weiteren Verbindungselements 30 ist in diesem Fall etwas größer gewählt als beim weiteren Verbindungselement 20 gemäß 7. In beiden Fällen haben die Koppelelemente 24 bzw. 34 eine durch eine Schlaufe geschaffene Bewegungsmöglichkeit, die einen Relativweg zwischen dem ersten Verbindungselement 12 und dem weiteren Verbindungselement 20 bzw. 30 erlaubt, so dass bei einer Belastung der Verbindungsfläche 14 am ersten Verbindungselement 12 infolge einer durch einen Aufprall bedingten Krafteinwirkung die Verbindungsflächen 22 bzw. 32 an den weiteren Verbindungselementen 20 bzw. 30 nicht sofort mitbelastet werden.
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In den 9 und 10 ist eine weitere Ausführungsform einer zusätzlichen Vorrichtung für die Aufnahme Aufprall-bedingter Kräfte gezeigt. Am ersten Verbindungselement 12 sind in diesem Fall formschlüssige Elemente 40 ausgebildet, die sich intensiver in das benachbarte Material des Fahrzeug-Verbundbauteils 10 einklammern und dadurch ebenfalls zu einer Entlastung der durch die Verbindungsfläche 14 zu übertragenden Kräfte beitragen. Wie in 10 zu sehen, sind die formschlüssigen Elemente 40 beispielsweise in Form von aus dem Blech des ersten Verbindungselements 12 in dessen Randbereich ausgestanzten Zacken ausgebildet, die um 90° umgebogen sind und bevorzugt in die Maschen der Verstärkungsgewebeschicht 108 eingreifen. Derartige formschlüssige Elemente 40 können, wie in 8 angedeutet, auch an den weiteren Verbindungselementen 30 beziehungsweise 20 vorgesehen sein.
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Die in den 7 bis 10 separat dargestellten ersten Verbindungselemente 12 und weiteren Verbindungselemente 20 bzw. 30 sind bevorzugt in gleicher Weise zwischen den Schichten des Fahrzeug-Verbundbauteils 10 befestigt, wie dies in 2 gezeigt ist, wobei das Fahrzeug-Verbundbauteil 10 auch mehr oder weniger als die dort gezeigten vier Schichten aufweisen kann und die Einbettung der Verbindungsflächen 14 bzw. 22 oder 32 auch zwischen anderen Schichten als den dort gezeigten erfolgen kann.
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In 11 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der das erste Verbindungselement 12 und das weitere Verbindungselement 20 abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäß 7 von zwei Koppelelementen 24, 26 verbunden sind. Ein Koppelelement 26 wird dabei von einer sehr kurzen, bevorzugt Material-einheitlichen Verbindung zwischen dem weiteren Verbindungselement 20 und dem ersten Verbindungselement 12 gebildet, die bei einer Krafteinwirkung auf die Verbindungsfläche 14, die deren Haltekräfte übersteigt zunächst zusätzlich wirksam wird, die jedoch als Sollbruchstelle wirkt, wenn die einwirkenden Kräfte eine weitere Schwelle übersteigen. In diesem Falle wird das beispielsweise in Form eines Drahtseils ausgebildete weitere Koppelelement 24 wirksam, das in Form einer losen Schlaufe zwischen dem weiteren Verbindungselement 20 und dem ersten Verbindungselement 12 angeordnet ist und eine vollständige Ablösung des Fahrzeug-Verbundbauteils 10 vom ersten Verbindungselement 12 und insbesondere auch vom weiteren Verbindungselement 20 verhindert.
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Das weitere Verbindungselement 20 ist bevorzugt mit einem in seiner Oberfläche vergrößerten Element, wie beispielsweise einer Gewindestange 28, in eine Kunststoff-Schaumschicht des Fahrzeug-Verbundbauteils 10 eingebettet und dadurch besonders intensiv formschlüssig mit diesem verbunden. Das als weitere Koppelelement 24 wirksame Drahtseil ist bevorzugt an dieser Gewindestange 28, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder durch eine formschlüssige Verbindung oder eine Klemmverbindung befestigt.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es insbesondere möglich, die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander zu kombinieren, so dass auch derartige Anordnungen von der Erfindung umfasst sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Frontscheibe
- 3
- Heckscheibe
- 4
- Fahrzeugdach
- 5
- Dachmodul
- 6
- Seitenholm
- 10
- Fahrzeug-Verbundbauteil
- 102
- Außenschicht
- 104
- Distanzschicht
- 106
- Innenschicht
- 108
- Verstärkungsgewebeschicht
- 12
- (erstes) Verbindungselement
- 14
- Verbindungsfläche (von 12)
- 16
- Verbindungsfläche (von 12; Klebefläche)
- 20
- (weiteres) Verbindungselement
- 22
- Verbindungsfläche (von 20)
- 24
- Koppelelement
- 26
- (weiteres) Koppelelement
- 28
- Gewindestange
- 30
- (weiteres) Verbindungselement
- 32
- Verbindungsfläche (von 30)
- 34
- Koppelelement
- 40
- formschlüssiges Element
- 50
- Verformungszone
- 52
- Sollbruchstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007046187 A1 [0002]
- DE 2203336 A [0003]
