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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faltdachanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einem Faltdach, in welches zumindest ein Solar- oder Fotovoltaik-Modul integriert ist.
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Hintergrund
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Zur Verbesserung der CO2-Bilanz sowie zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs von Kraftfahrzeugen, aber auch zur Gewinnung elektrischer Energie ist bereits vorgeschlagen worden, beispielsweise das Dach eines Kraftfahrzeuges mit fotovoltaischen Modulen zu bestücken, die solare Energie in elektrische Energie umwandeln.
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In der
DE 196 47 730 C1 wird beispielsweise eine Faltdachanordnung eines Fahrzeugs mit einem faltbaren Verdeck beschrieben, welches wenigstens teilweise beidseits in Längsführungen geführt und in Fahrzeuglängsrichtung in einem Abstand zueinander angeordnete Querspriegel enthält, wobei an der Oberseite des Verdecks flächige Verstärkungselemente vorgesehen sind, die mindestens teilweise mit Solarzellen belegt sind.
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In der Handhabung einer solchen Faltdachanordnung erweisen sich derartige flächige Verstärkungselemente jedoch mitunter als nachteilig. Diese können beispielsweise beim Öffnen und Schließen des Verdecks in den vorgesehenen Längsführungen verkanten. Zudem schränken in sich starr ausgebildeten Verstärkungselemente die Flexibilität des Verdecks hinsichtlich einer denkbaren Vielzahl unterschiedlicher Faltanordnungen ein. Auch hinsichtlich Herstellungs- und Montagekosten sowie hinsichtlich des Montageaufwands bei der Herstellung der Faltdachanordnung erweisen sich flächige Verstärkungselemente mitunter als nachteilig.
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Es ist daher Ziel der vorliegenden Erfindung, eine hinsichtlich ihrer Handhabbarkeit verbesserte Faltdachanordnung mit integrierten Solarmodulen bereitzustellen, die zudem ein geringes Gewicht aufweist und mit geringerem Montage- und Kostenaufwand herstellbar ist.
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Erfindung
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mittels einer Faltdachanordnung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie mittels eines Kraftfahrzeugs nach Patentanspruch 14 gelöst. Einzelne vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Faltdachanordnung weist ein Verdeck auf, welches mehrere, in einer Öffnungsstellung aufeinander oder aneinander faltbare und in sich flexibel ausgebildete Verdecksegmente aufweist. So ist zum Öffnen des Verdecks vorgesehen, die mit- und untereinander verbundenen Verdecksegmente in einen Randbereich einer Dachöffnung des Kraftfahrzeugs zu verschieben und/oder zu verschwenken.
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Zumindest einige, bevorzugt sämtliche Verdecksegmente weisen zumindest ein flexibles Solarmodul bzw. eine vergleichbare Solarzellenanordnung auf.
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Die flexiblen Verdecksegmente und/oder Solarmodule sind insbesondere flexibel deformierbar ausgebildet. Sie sind bis zu einem vorgegebenen Grad biegbar und/oder in sich faltbar, ggf. auch dehnbar ausgebildet. Hierbei ist unter der Deformierbarkeit der Segmente und Module eine reversible Veränderung ihrer Außenkontor und -geometrie zu verstehen.
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Indem die einzelnen Verdecksegmente und darin integrierte Solarmodule in sich flexibel ausgestaltet sind, kann eine benutzerfreundliche, leicht handhabbare sowie wenig störanfällige Faltdachanordnung geschaffen werden, die sich ferner aufgrund der verwendeten, flexiblen Segmente und Solarmodule auch durch ein geringes Gewicht und eine einfache Montage auszeichnet.
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Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, dass das zumindest eine Solarmodul zwischen einer äußeren, im Wesentlichen UV-transparenten Schicht und einer inneren, flexiblen Schicht eingebettet ist. Das Solarmodul oder Solarpanel ist hierbei insbesondere als Dünnschicht-Solarmodul ausgebildet, wobei die funktionale fotovoltaische Halbleiterschicht von Vorteil nur einige wenige Mikrometer dick ist. Die äußere Schicht muss generell nicht zwingend auf den UV-Spektralbereich abgestimmt sein, sondern kann je nach Ausgestaltung und Sensitivität der dahinterliegenden fotovoltaischen Schicht alternativ oder ergänzend in anderen spektralen Bereichen und/oder Bändern im Wesentlichen transparent ausgebildet sein.
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Indem das flexibel ausgebildete Dünnschicht-Solarmodul zwischen zwei flexiblen Schichten, etwa einer äußeren Schutzfolie und einer inneren Verkleidungsschicht eingebettet ist, kann das Solarmodul vor Verschmutzung, insbesondere gegen Feuchtigkeit und Staub hinreichend geschützt werden.
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Nach einer Weiterbildung hiervon ist vorgesehen, dass die innere Schicht als Folie, als Gewirke, als Gewebe und/oder als Vlies ausgebildet ist und/oder wenigstens eine Folie, ein Gewirke, ein Gewebe und/oder ein Vlies aufweist. So kann beispielsweise die innere Schicht unmittelbar als Bestandteil der Fahrzeuginnenraumverkleidung ausgebildet sein und unmittelbar als Trägerschicht für das Solarmodul fungieren.
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Die innere Schicht kann aber auch in sich mehrere Schichten, wie etwa eine innenliegende Folie mit einem dem Innenraum zugewandten Verkleidungsstoff aufweisen. Bevorzugt ist vorgesehen, das Solarmodul zwischen äußerer und innerer Schicht zu verkapseln. Hierbei kommen für die innere und/oder äußere Schicht beispielsweise Laminierfolien oder Gießharze infrage.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das flexible Verdeck wahlweise zum Verschließen einer in einer festen Dachhaut ausgebildeten Dachöffnung ausgebildet ist. Die einzelnen, in etwa rechteckig ausgebildeten Verdecksegmente können hierbei beispielsweise eine im Wesentlichen rechteckig ausgebildete Öffnung in der Dachhaut des Fahrzeugs verschließen. Sie sind hierbei bevorzugt am in Fahrzeugquerrichtung liegenden Seitenrand der Dachöffnung geführt und können durch Verschieben und Aufeinanderfalten in Fahrzeuglängsrichtung die Dachöffnung je nach Bedarf wahlweise freigeben oder verschließen.
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Alternativ hierzu kann aber auch vorgesehen sein, dass das Verdeck als aufklappbares oder aufschwenkbares Fahrzeugdach ausgebildet ist und beispielsweise als Cabriolet-Verdeck fungiert, welches bei Bedarf entweder abgenommen oder in eine eingeklappte Stellung überführbar ist.
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Nach einer Weiterbildung weist das Verdeck zumindest an seinen in Fahrzeugquerrichtung liegenden Endabschnitten einen Keder auf, mittels dessen das Verdeck bevorzugt an den Rändern einer in einer festen Dachhaut vorgesehenen Dachöffnung verschiebbar gehalten ist. Mittels des in das Verdeck eingelassenen Keders kann sowohl in Fahrzeugquerrichtung als auch in Fahrzeuglängsrichtung eine zur Stabilisierung des Verdecks erforderliche Quer- oder Längsspannung erzeugt und aufrechterhalten werden, die etwa einem Flattern des Verdecks etwa bei aufkommendem Fahrtwind entgegenwirkt.
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Nach einer Weiterbildung hiervon ist ferner vorgesehen, dass der Keder von der äußeren und der inneren Schicht, zwischen welchen das zumindest eine Solarmodul eingekapselt ist, eingebettet ist. Hierbei kann insbesondere vorgesehen werden, dass die innere und die äußere Schicht zum Beispiel einstückig ausgebildet und im Bereich des randseitigen Keders aufeinander oder umgeschlagen werden. Hierbei kann es sich ferner als vorteilhaft erweisen, wenn ein am randseitigen Keder gebildeter Überlappungsbereich durch unmittelbares, etwa stoff-, form- und/oder kraftschlüssiges Verbinden von innerer und äußerer Schicht gebildet wird.
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Auf diese Art und Weise wird der randseitige Keder von den zwischen innerer und äußerer Schicht eingekapselten Solarmodulen räumlich separiert. Durch die stellenweise Verbindung von innerer und äußerer Schicht können ferner einzelne Taschen oder Aufnahmebereiche sowohl für den Keder als auch für die Solarmodule geschaffen werden. Dies bewirkt neben einer Trennung einzelner Solarmodule und des randseitigen Keders auch eine räumliche Fixierung der Solarmodule innerhalb des von innerer und äußerer Schicht aufgespannten Flächengebildes.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die innere und äußere Schicht aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Die Schichten sind hierbei im Randbereich zur Bildung eines Überlappungsbereichs aufeinander gefaltet und im Bereich der Überlappung, insbesondere im Bereich der hierbei gebildeten Materialdopplung, Tripplung oder gar Vierfachlage durchgehend miteinander verbunden. Um eine ausreichende Wasser- und Staubdichtigkeit zu erhalten, ist hierbei insbesondere vorzusehen, den Überlappungsbereich durch ein nach innen weisendes Umschlagen des Randes zumindest einer der Schichten zu bilden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind ferner die äußere und die innere Schicht bei einer Konfiguration mit geschlossenem Verdeck im Bereich der Dachöffnung liegend, zumindest entlang einer in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Fügestelle unmittelbar miteinander verbunden. Die bevorzugt in Fahrzeugquerrichtung durchgehend ausgebildete Fügestelle stellt eine Trennung benachbarter und zueinander verschwenkbarer oder knickbarer Verdecksegmente dar.
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Ferner kann durch die Fügestellen das Falt- oder Knickverhalten des Verdecks vorgegeben werden. Die Fügestellen können hierbei beispielsweise äquidistant in Fahrzeuglängsrichtung zueinander angeordnet sein.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass zwischen äußerer und innerer Schicht in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete und in Fahrzeuglängsrichtung zwischen benachbarten Solarmodulen liegende strukturverstärkende und/oder eine Wölbung in das Verdeck einbringende Querspriegel vorgesehen sind.
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Die Querspriegel können ähnlich den Solarmodulen ebenfalls zwischen innerer und äußerer Schicht eingebettet sein. Es kann ferner vorgesehen werden, die Querspriegel im Bereich einer Fügestelle von innerer und äußerer Schutzschicht vorzusehen, oder sogar beidseits der Querspriegel eine entsprechende, am jeweiligen Querspriegel entlang verlaufende Fügestelle von innerer und äußerer Schicht vorzusehen.
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Von Vorteil ist nach einer Weiterbildung vorgesehen, die äußere und die innere Schicht an den Fügestellen und/oder an den randseitigen Überlappungsbereichen wasserfest oder wasserdicht, bevorzugt auch staubdicht miteinander zu verschweißen, zu verkleben und/oder zu vernähen. Das konkrete Fügeverfahren ist hierbei entsprechend der Materialwahl für die äußere und innere Schicht auszuwählen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest einzelne Verdecksegmente und/oder dass das von den Verdecksegmenten (13) gebildete Verdeck (12) aufwickelbar ausgebildet ist, bzw. sind. Die mechanische Flexibiltät der einzelnen Segmente (13) und ihre Verbindung untereinander ermöglicht das Aufwickeln des Verdecks zu einer platzsparenden und aerodynamisch ausgebildeten Rolle.
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Es kann hierbei ferner vorgesehen werden, das Verdeck etwa mittels einer am Rand der zu verdeckenden Dachöffnung drehbar gelagerten Wickelwelle mittels einer Kraftspeichereinrichtung, wie z. B. einer Drehfeder und/oder mittels eines elektrischen Antriebs auf- und/oder abzuwickeln.
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In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass die äußere Schicht ein Gießharz auf Basis von Polyurethan oder Silikon und/oder eine Laminierfolie auf Basis von Ethylen-Vinylacetat (EVA), auf Basis von thermoplastischen Polyurethan (PUR), auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB) oder auf Basis eines Ionomers aufweist. Sämtliche jener Materialien sind hierbei in einer derartigen Schichtdicke zu verwenden, die ein Falten und/oder Biegen bzw. flexibles Deformieren des Verdecks und seiner Verdecksegmente in zumindest einer Richtung, bevorzugt mit einer in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Knick- oder Biegeachse ermöglichen.
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In einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, welches eine zuvor beschriebene Faltdachanordnung aufweist.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der Faltdachanordnung mit geschlossenem Verdeck,
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2 die Faltdachanordnung gemäß 1 mit geöffnetem Verdeck,
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3 einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung des Verdecks in Fahrzeugquerrichtung,
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4 eine zweite Ausgestaltung zur Einbindung eines randseitigen Keders in das Verdeck,
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5 eine weitere Ausgestaltung eines durch Überlappung gebildeten Randbereichs von innerer und äußerer Schutzschicht,
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6 die Konfiguration gemäß 5 mit zusätzlich hierin eingebettetem Keder,
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7 eine ausschnittsweise Darstellung einer geschlossenen Faltdachanordnung mit in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Querspriegeln und
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8 ein durch mehrere unmittelbare Fügestellen von innerer und äußerer Schicht gebildete Segmentierung des Verdecks.
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Detaillierte Beschreibung
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In 1 ist eine Faltdachanordnung 10 mit einem geschlossenen Verdeck 12 gezeigt, welches eine durch Überführen in seine in 2 gezeigte Öffnungsstellung 12' eine Dachöffnung 14 einer festen Dachhaut 16 bzw. eines Dachrahmens 16 verschließt. Nach vorn angrenzend an den Dachrahmen 16 ist in 2 ferner eine Windschutzscheibe 18 angedeutet.
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Die in ihre Öffnungsstellung gemäß 2 überführte Faltdachanordnung 10' weist mehrere entgegen der Fahrtrichtung, also rechts in 2 liegende, aufeinander gestapelte bzw. aufeinander gefaltete Verdecksegmente 13, 13', 13'' auf. Das Verdeck 12 als Ganzes, vor allem aber seine einzelnen Verdecksegmente 13, 13', 13'' sind hierbei flexibel deformierbar ausgebildet und weisen zumindest ein integriertes Solarmodul 20, bevorzugt ein Dünnschicht-Solarmodul auf, welches zumindest von einer äußeren Schutzschicht 24 überzogen ist.
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Verschiedene Ausgestaltungen des Segment- oder Verdeckaufbaus sind in den 3 bis 8 dargestellt. In der Ausgestaltung gemäß 3 ist ein flexibel deformierbares oder faltbares Dünnschicht-Solarmodul 20 in eine randseitig umgeschlagenen, aber ansonsten durchgehenden UV-transparenten Folie 24 eingeschlagen bzw. von dieser eingekapselt. Die Folie 24 kann hierbei z. B. auf das Modul laminiert sein.
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Zur mechanischen Stabilisierung des Verdecks und zur seitlichen Führung an der zugeordneten Dachöffnung 14 ist ferner ein zwischen innerer und äußerer Schicht 24 eingebetteter randseitiger Keder 22 vorgesehen. Unmittelbar angrenzend an den Keder 22 sind die aufeinanderliegenden Schichten 24 zur Bildung einer Fügestelle 32 in Kederlängsrichtung miteinander verbunden. Je nach Ausbildung des Schichtmaterials ist hierbei ein Vernähen, Verschweißen oder Verkleben vorgesehen. Bevorzugt ist die Fügestelle Wasser- und staubdicht ausgebildet.
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In der Ausgestaltung gemäß 4 ist für die äußere Schicht 24 eine UV-transparente Folie vorgesehen, während die innere, dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Schicht 26 nicht notwendigerweise transparent auszubilden ist, sondern bevorzugt als Komponente der Innenraumverkleidung, insbesondere des Dachhimmels fungiert.
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Es ist hierbei im Randbereich des hier in Fahrzeugquerrichtung (y). geschnitten dargestellten Verdecks 12 vorgesehen, dass zumindest die äußere, UV-transparente Folie 24 den randseitigen und stabilisierenden Keder 22 nahezu vollständig umschließt und mit einem Endabschnitt einen Überlappungsbereich 28 mit der inneren Schicht 26 bildet. Auf diese Art und Weise kann angrenzend an den Keder 22 eine Materialverdreifachung und eine entsprechend der Überlappung der Schichten in sich stabilisierte Fügestelle 28 geschaffen werden.
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Diese ist vergleichbar der Fügestelle 32 gemäß 3 ausgebildet. Sie ist ferner entsprechend der für die innere 26 und die äußere 24 Schichten vorzusehenden Materialien bspw. durch Vernähen, Verschweißen und/oder durch Verkleben zu bilden, insbesondere um von den Schichten 24, 26, gebildete und zur Aufnahme für die Solarmodule 20 vorgesehenen Aufnahmebereiche nach außen hin abzudichten.
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In den 5 und 6 ist eine weitere Ausgestaltung zur Bildung eines randseitigen Überlappungsbereichs 30 gezeigt, wobei hier die innere bzw. untenliegende Schicht 26 über den Rand hinweg nach oben umgeschlagen und mit ihrem freien Ende wiederum nach unten und nach innen geschlagen mit der in Überlappung hierzu angeordneten äußeren Schicht 24 eine Materialvervierfachung bildet.
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Die freien Enden von innerer Schicht 26 und äußerer Schicht 24 weisen nach außen, sind aber durch den nach oben umgeschlagenen randseitigen und in 6 den Keder 22 umschlagenden Bereich der inneren Schicht 26 vor Umwelteinflüssen weitgehend geschützt.
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Die Ausgestaltung gemäß 7 zeigt einen Querschnitt in Fahrzeuglängsrichtung (x), wobei zwischen einzelnen, benachbart zueinander zwischen innerer und äußerer Schicht 26, 24 jeweils eingebetteten oder hierin eingekapselten Dünnschicht-Solarmodulen 20 einzelne Querspriegel 40 vorgesehen sind. Die Querspriegel 40 bilden eine Strukturverstärkung des Verdecks 12 und können insbesondere eine Wölbung im Verdeck 12 hervorrufen. Mittels der Querspriegel 40 kann insbesondere bei geschlossenem Verdeck 12 eine gewünschte Flächenspannung im Verdeck 12 erzeugt werden, die bei auftretendem Fahrtwind einem Flattern des Verdecks 12 entgegenwirkt.
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Ergänzend zu den Querspriegeln 40 oder unabhängig hiervon kann nach der Ausgestaltung gemäß 8 ferner vorgesehen werden, die innere Schicht 26 und die äußere Schicht 24 zwischen den einzelnen, beabstandet zueinander angeordneten Solarmodulen 20 unmittelbar miteinander entlang vorgegebener, bevorzugt in Fahrzeugquerrichtung verlaufender Fügestellen 42, 44 zu verbinden. Die Fügestellen 42, 44 können beispielsweise durch Verschweißen, Verkleben und/oder Vernähen von innerer und äußerer Schicht 26, 24 gebildet werden. In der Darstellung nach 8 ist beispielsweise die Fügestelle 42 als Naht, die Fügestelle 44 hingegen als Verklebung oder Verschweißung ausgebildet.
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Neben einer strukturverstärkenden Wirkung können die Fügestellen vorgegebene Soll-, Knick- oder Biegelinien für das Öffnen des Verdecks 12 bereitstellen.
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Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltung der Erfindung zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Erfindung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Erfindung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Patentansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Faltdachanordnung
- 12
- Verdeck
- 13
- Verdecksegment
- 14
- Dachöffnung
- 16
- Dachhaut/Dachrahmen
- 18
- Windschutzscheibe
- 20
- Solarmodul
- 22
- Keder
- 24
- Schutzschicht
- 26
- Schutzschicht/Innenraumverkleidung
- 28
- Randseitige Überlappung
- 30
- Randseitige Überlappung
- 32
- Fügestelle
- 40
- Querspriegel
- 42
- Fügestelle
- 44
- Schweiß-/Klebestelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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