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Die Erfindung betrifft ein Dachrahmenbauteil eines Dachöffnungssystems eines Fahrzeugs.
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Dachöffnungssysteme in der Art von z. B. Schiebedächern oder Spoilerdächern von Kraftfahrzeugen enthalten Dachrahmenbauteile oder Schiebedachrahmen, die beispielsweise aus Stahl hergestellt sind und hohe Festigkeit aufweisen und nach dem Einbau an der Fahrzeug-Dachstruktur die Festigkeit des Fahrzeugrohbaus erhöhen können. Ein solches Dachrahmenbauteil aus dem Werkstoff Stahl weist jedoch ein vergleichsweise hohes Gewicht auf. Durch die Verwendung von Kunststoff wie z. B. einem Thermoplast anstelle von Stahl für ein solches Dachrahmenbauteil kann zwar das Gewicht reduziert werden, jedoch ist für die notwendige Festigkeit eine massivere Gestaltung erforderlich, der aber begrenzter Bauraum am Fahrzeugdach entgegen steht.
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Ein aus der
DE 40 12 635 A1 bekanntes Dachrahmenbauteil enthält eine Rahmengrundstruktur aus Kunststoff, die im Bereich stärkerer Belastungen Verstärkungsblechteile aufweist. Solche metallischen Verstärkungsbleche können zwar die Festigkeit des Dachrahmenbauteils erhöhen, wirken aber der Gewichtsersparnis durch den Einsatz von Kunststoff entgegen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Dachrahmenbauteil zu schaffen, das hinsichtlich seines Aufbaus mit niedrigem Gewicht bei hoher Festigkeit verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Dachrahmenbauteil erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Dachrahmenbauteil aus zumindest einem Organoblech gebildet ist oder zumindest ein Organoblech aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein Organoblech ist ein an sich bekanntes Bauteil aus einem faserverstärkten Halbzeug mit thermoplastischer Matrix, wobei die Faserverstärkung von Endlosfasern gebildet ist. Als Endlosfasern werden Fasern, wie z. B. Glasfasern oder Carbonfasern, mit praktisch unbegrenzter Länge bezeichnet, die beispielsweise in Rovings oder Fasergeweben verarbeitet werden.
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Bei der Verwendung eines Organoblechs bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Dachrahmenbauteils wird somit die vergleichsweise niedrige Dichte eines Thermoplast-Kunststoffes mit der Steifigkeit eines faserverstärkten Organoblechs kombiniert. Damit lassen sich leichte und steife Dachrahmenbauteile wie z. B. Lager- und Montagerahmen von Dachmodulen und Dachsystemen bei begrenztem Bauraum oder auch Verstärkungsrahmen von Deckeln von Schiebedächern oder dergleichen herstellen. Das Dachrahmenbauteil kann somit ein einfaches längliches Rahmenteil oder eine komplexe Rahmenstruktur mit mehreren miteinander verbundenen oder einstückig hergestellten Rahmenabschnitten sein.
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Insbesondere kann das Dachrahmenbauteil bzw. das Organoblech zur Aufnahme großer oder übermäßiger Belastungen im Crashfall ausgelegt werden. Die Festigkeit des Dachrahmenbauteils ist an die Dachstruktur anpassbar, so dass z. B. die erforderliche Gesamtfestigkeit des Fahrzeugdaches bei an die Dachstruktur angebrachtem Dachrahmenbauteil erzielt wird. Ein Organoblech kann aufgrund seiner hohen Festigkeit die von der Dachstruktur bei einem Unfall eingeleiteten Kräfte sicher aufnehmen. Zweckmäßigerweise können zusätzlich zu randseitigen Auflageabschnitten des Dachrahmenbauteils am Organoblech weitere Befestigungspunkte oder dergleichen gebildet werden oder Bauteile hierfür beim Herstellen des Dachrahmenbauteils wie z. B. beim Spritzgießen, Spritzprägen oder Pressen eingearbeitet werden.
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In bevorzugter Gestaltung enthält das eine thermoplastische Matrix aufweisende Organoblech zumindest einen Profilabschnitt oder eine Profilstruktur. Als Profilabschnitt oder Profilstruktur wird jede nicht flächige Gestaltung des Organoblechs bezeichnet, z. B. in der Form von zwei winklig zueinander stehenden Abschnitten oder Wandabschnitten des Organoblechs. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Organoblech am Profilabschnitt mehrwandig und insbesondere nutförmig gebildet ist. Hierdurch kann bei entsprechender Anpassung an die vorherrschende Richtung der Krafteinleitung und Kraftabstützung eine hohe Festigkeit erzielt werden. Der Profilabschnitt oder die Profilstruktur des Organoblechs ist im Querschnitt insbesondere wie ein U-Profil, ein Doppel-U-Profil, ein W-U-Profil oder ein Z-Profil gebildet. Weitere Profilgestaltungen sind selbstverständlich möglich.
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Eine hohe Festigkeit wird auch erzielt, wenn zwei miteinander verbundene Organobleche im Querschnitt ein Hohlprofil bilden. Des weiteren können auch zumindest zwei Organobleche zumindest abschnittsweise doppel- oder mehrlagig angeordnet sein und insbesondere miteinander fest und flächig verbunden sein.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest eine Verstärkungsstruktur aus Thermoplast-Kunststoff an das zumindest eine Organoblech angeformt ist. Das Anformen erfolgt z. B durch Spritzgießen oder Pressen eines vorbereiteten Thermoplast-Formlings in der Werkzeugform beim Umformen des Organoblechs. Weitere Funktionsteile können eingeformt werden.
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Eine jeweilige Verstärkungsstruktur kann an das Organoblech bevorzugt beidseits bzw. an eine Oberseite und eine Unterseite des Organoblechs angeformt werden. Insbesondere ist eine solche Verstärkungsstruktur an einem Profilabschnitt oder einer Profilstruktur des Organoblechs angeformt und erhöht hierdurch die Festigkeit an diesen Stellen. Durch die Verstärkungsstruktur wird insbesondere eine Relativbewegung oder Relativverformung von nebeneinander angeordneten Profilwandabschnitten verhindert. Zweckmäßigerweise enthält die Verstärkungsstruktur Verstärkungsrippen oder ähnliche Aussteifungen. Die Verstärkungsrippen können bezüglich der Längserstreckung des Dachrahmenbauteils z. B. Querrippen, Längsrippen oder Diagonalrippen in einfacher oder gekreuzter Anordnung sein.
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Eine sehr hohe Festigkeit ergibt sich des weiteren, wenn Endlosfasern eines Gewebes oder einer Matte des Organoblechs überwiegend in Längsrichtung der Rahmenabschnitte des Dachrahmenbauteils ausgerichtet sind. Auftretende Zugkräfte können durch die auf Zug belastbaren Endlosfasern sicher aufgenommen werden.
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Das Dachrahmenbauteil kann eine Rahmenanordnung eines Dachöffnungssystems mit zumindest einem festen oder bewegbaren Deckel oder einen Verstärkungsrahmen eines solchen Deckels bilden und ist insbesondere als U-förmiger oder geschlossener Rahmen gebildet.
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Des weiteren kann in bevorzugter Gestaltung das Dachrahmenbauteil als Rahmenanordnung mit einer Rahmenquerversteifung gebildet sein, die zwei sich gegenüber liegende äußere Rahmenabschnitte zwischen zwei Rahmenöffnungen verbindet. Dieses Dachrahmenbauteil kann, da es bei schematischer Betrachtung grundsätzlich die Form einer „8” aufweist, auch als 8-Rahmenprofil bezeichnet werden. Dabei kann die Rahmenquerversteifung auch als Organoblech gebildet sein, die insbesondere eine Verstärkungsstruktur der beschriebenen Art aufweist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Dachrahmenbauteile unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 in einer perspektivischen Draufsicht ein Dachrahmenbauteil;
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2 in einer perspektivischen Draufsicht die Unterseite des Dachrahmenbauteils der 1;
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3 in einer Querschnittsansicht einen seitlichen Rahmenabschnitt des Dachrahmenbauteils der 1 entlang der Schnittlinie A-A in seiner Anordnung an einem Dachlängsholm einer Fahrzeugdachstruktur;
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4 in einer Querschnittsansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rahmenabschnitts eines Dachrahmenbauteils in seiner Anordnung an einem Dachlängsholm einer Fahrzeugdachstruktur;
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5 in einer Querschnittsansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rahmenabschnitts eines Dachrahmenbauteils in seiner Anordnung an einem Dachlängsholm einer Fahrzeugdachstruktur; und
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6 in einer perspektivischen Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Dachrahmenbauteils.
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Ein Dachrahmenbauteil 1 (siehe 1 und 2) eines Fahrzeugs wie eines PKW bildet einen Lager- und Montagerahmen eines Dachmoduls oder Dachsystems, an dem zumindest ein Deckel zum Verschließen einer Dach- oder Rahmenöffnung 2 mittels einer nicht dargestellten Lagereinrichtung bewegbar oder auch fest angebracht ist. Die Rahmenöffnung 2 ist von einem linken und einem rechten Rahmenlängsabschnitt 3 bzw. 4 und einem vorderen und hinteren Rahmenquerabschnitt 5 bzw. 6 des Dachrahmenbauteils 1 in einstückiger Bauweise umgeben. Ein solches Dachrahmenbauteil 1 wird an einer Dachstruktur der Fahrzeugkarosserie angebracht und bildet z. B. ein Schiebedach oder Spoilerdach oder dergleichen. In den 3 bis 5 ist jeweils ein Dachlängsholm 7 der Fahrzeugdachstruktur schematisch dargestellt, an dem der Rahmenlängsabschnitt 3 eines Dachrahmenbauteils 1 angebracht ist.
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Das erfindungsgemäße Dachrahmenbauteil 1 ist aus einem Organoblech 8 hergestellt, wobei das Organoblech z. B. als einstückiges Teil die Rahmenlängsabschnitte 3 und 4 und die Rahmenquerabschnitte 5 und 6 bildet. In alternativer Gestaltung können auch mehrere und insbesondere vier Organobleche das Dachrahmenbauteil 1 bilden, indem z. B. jeder Rahmenlängsabschnitt 3 und 4 und jeder Rahmenquerabschnitt 5 und 6 aus einem Organoblech gebildet ist und die Organobleche an den Eckbereichen des Dachrahmenbauteils 1 z. B. überlappend miteinander verbunden sind.
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Das Organoblech 8 bzw. das Dachrahmenbauteil 1 ist zumindest über einen Längenabschnitt des Rahmenlängsabschnitts 3 als ein in 3 dargestelltes Profil gebildet. Am Außenrand 9 des Dachrahmenbauteils 1 bildet es einen flachen Befestigungssteg 10, mit dem es mittels einer Kleberaupe 11 oder dergleichen an einem Flansch 12 des Dachlängsholmes 7 befestigt wird. Einwärts vom Befestigungssteg 10 ist eine mehrwandige Profilstruktur 13 gebildet, an der das Organoblech 8 mit drei in etwa parallelen Wandabschnitten 14, 15 und 16 gebildet ist, die ein äußeres nach oben offenes U-Profil 17 und unmittelbar daneben ein nach unten offenes U-Profil 18 bilden. Der innere Wandabschnitt 16 erstreckt sich am Dachrahmenbauteil 1 tiefer hinab als die beiden benachbarten Wandabschnitte 14 und 15 und geht in einen in etwa horizontalen Bauteilschenkel 19 über, der sich zum die Rahmenöffnung 2 begrenzenden Innenrand 20 hin erstreckt und an dieser Stelle eine Anlagefläche 21 für ein Befestigungsblech 22 oder Crashblech bildet, das einerseits am Dachlängsholm 7 mittels Verschraubungen an mehreren Bohrungen 23 befestigt ist und andererseits mittels Verschraubungen an mehreren Bohrungen 24, die in dem Bauteilschenkel 19 des Organoblechs 8 gebildet sind, mit dem Organoblech 8 verbunden ist. Der Bauteilschenkel 19 enthält nahe des Innenrandes 20 mehrere Bohrungen 25 (siehe 1 und 2), an denen z. B. eine Führungsschiene (nicht dargestellt) einer Lagereinrichtung für einen bewegbaren Deckel befestigt werden kann.
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Eine hohe Festigkeit gegen Verformung bei übermäßiger Krafteinleitung wie z. B. bei einem Unfall, bei dem Kräfte insbesondere seitlich auf den Rahmenlängsabschnitt 3, 4 einwirken, wird durch die Anordnung der mehrwandigen Profilstruktur 13 mit den drei in etwa parallelen Wandabschnitten 14, 15 und 16 des Organoblechs 8 bereitgestellt.
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Bei dem in den 1 und 2 dargestellten Dachrahmenbauteil 1 erstreckt sich diese Profilstruktur 13 mit den beiden U-Profilen 17 und 18 an jedem seitlichen Rahmenlängsabschnitt 3 und 4 von nahezu dem hinteren Eckbereich 26 nach vorne und entlang einer Biegung 27 in den vorderen Rahmenquerabschnitt 5 und auf etwa einem Drittel seiner Länge einwärts gegen die Rahmenmitte hin.
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Das Dachrahmenbauteil 1 weist des weiteren zumindest eine Verstärkungsstruktur auf, die z. B Verstärkungsrippen aus einem Thermoplast-Kunststoff enthält. Das in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des Dachrahmenbauteils 1 enthält an seiner Oberseite 28 eine Verstärkungsstruktur 29, die in dem nach oben offenen U-Profil 17 angeordnet ist und Verstärkungsrippen 30 aufweist, die beispielsweise als Querrippen quer zur Längserstreckung des U-Profils 17 und/oder als sich kreuzende Diagonalrippen gebildet sind. Eine weitere Verstärkungsstruktur 31 ist an der Unterseite 32 des Dachrahmenbauteils 1 in dem nach unten offenen U-Profil 18 angeordnet und enthält gleichfalls Verstärkungsrippen 33, die auch als Querrippen und/oder Diagonalrippen gebildet sein können. Die Verstärkungsstrukturen 29 und 31 bzw. die Verstärkungsrippen 30 und 33 sind mit der Kunststoffmatrix des Organoblechs 8 fest verbunden.
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Die mehrwandige Profilstruktur 13 mit den beiden U-Profilen 17 und 18 in Verbindung mit der zumindest einen Verstärkungsstruktur 29 und 31 bietet somit höchsten Verformungswiderstand bei vergleichsweise geringem Gewicht.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (siehe 4) ist an dem Organoblech 8 des Dachrahmenbauteils 1 ein zusätzliches Organoblech 34 unter Bildung eines Hohlprofils 35 angebracht. Das zusätzliche Organoblech 34 ist mit einem Außenschenkel 36 an der Oberseite des Befestigungssteges 10 des Organoblechs 8 angebracht und mit einem Innenschenkel 37 am Bauteilschenkel 19 des Organoblechs 8 gegenüber der Anlagefläche 21 befestigt. Das im Querschnitt insbesondere geschlossene Hohlprofil 35 wird einerseits von dem oberen Außenschenkel 36 und einer in etwa vertikalen Zwischenwand 38 des zusätzlichen Organoblechs 34 und andererseits von der Außenwand 39 und einem unteren Schenkel 40 des Organoblechs 8 gebildet und bietet eine hohe Festigkeit gegen Verformung.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (siehe 5) ist gegenüber dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Profilstruktur 13 des Organoblechs 8 in eine annähernd Z-förmige Struktur abgewandelt, bei der die Verlängerung des Befestigungssteges 10 einen oberen Wandabschnitt 41 der Profilstruktur 13 bildet, der nach einer Umbiegung in einen nach außen verlaufenden mittleren Wandabschnitt 42 und im weiteren Verlauf in einen nach innen gerichteten unteren Wandabschnitt 43 übergeht. In der Nut des von dem oberen Wandabschnitt 41 und dem mittleren Wandabschnitt 42 gebildeten oberen U- oder V-Profils 44, das sich nach außen hin öffnet, ist eine äußere Verstärkungsstruktur 45 mit Verstärkungsrippen 46 angeordnet. In der Nut des von dem mittleren Wandabschnitt 42 und dem unteren Wandabschnitt 43 gebildeten unteren U- oder V-Profils 47, das sich nach innen hin öffnet, ist eine innere Verstärkungsstruktur 48 mit Verstärkungsrippen 49 angeordnet. Die beiden Verstärkungsstrukturen 45 und 48 sind grundsätzlich entsprechend den beiden zu 3 beschriebenen Verstärkungsstrukturen 29 und 31 aufgebaut und mit dem Organoblech 8 verbunden.
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Weitere Abwandlungen und Gestaltungen der Profilstruktur 13 mit derselben Anzahl von Wandabschnitten oder auch zusätzlichen Wandabschnitten, die im Querschnitt auch länger oder kürzer gebildet sein können, sind grundsätzlich möglich und entsprechend der aufzunehmenden Kräfte zu gestalten, wobei eine Vielzahl von nebeneinander angeordneter Wandabschnitte die Festigkeit und Steifigkeit des Dachrahmenbauteils bzw. des Organoblechs bei geringem Gewicht erhöhen können. Die zumindest eine Verstärkungsstruktur ist insbesondere an der speziellen Profilstruktur des Organoblechs angebracht bzw. mit dieser verbunden, kann aber auch an flächigen Abschnitten angeordnet sein.
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Das Dachrahmenbauteil 1 ist insbesondere ein geschlossenes Rahmenbauteil mit vier Rahmenseitenteilen wie den Rahmenlängsabschnitten 3 und 4 und den Rahmenquerabschnitten 5 und 6, kann jedoch auch nur eine Rahmenstruktur mit einem Rahmenteil wie einem Rahmenseitenteil sein. Ebenso kann das erfindungsgemäße Dachrahmenbauteil 1 z. B. in U-Form mit drei Rahmenseitenteilen gebildet sein oder ein geschlossenes Rahmenbauteil ist zusätzlich durch ein inneres Rahmenquerbauteil unterteilt und bildet z. B. einen Lager- und Montagerahmen eines Dachsystems mit zwei hinter einander angeordneten Rahmenöffnungen für zwei Deckel. 6 zeigt ein solches Dachrahmenbauteil, das z. B. das in 1 dargestellte Dachrahmenbauteil 1 enthält, das um eine zweite geschlossene hintere Rahmenanordnung 50 ergänzt ist, die eine hintere Rahmenöffnung 51 umschließt.
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Bei der Herstellung des Dachrahmenbauteils 1 werden die Endlosfasern des Halbzeugs des Organoblechs 8, 34 insbesondere derart angeordnet, dass sie entlang der Längserstreckung der einzelnen Rahmenabschnitte ausgerichtet sind. Die Fasern werden dann bei Krafteinleitung im wesentlichen auf Zug beansprucht und können solchen Zugkräften widerstehen.
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Das Befestigungsblech 22 ist an dem Organoblech 8 bzw. dessen Bauteilschenkel 19 zur Aufnahme hoher Kräfte fest anbringbar, wobei aufgrund der hohen Festigkeit des Organoblechs die Gefahr eines Ausbrechens des unmittelbaren Befestigungsbereichs des Bauteilschenkels 19 gegenüber einem bekannten Dachrahmenbauteil aus einfachem unverstärktem Thermoplast-Kunststoff deutlich reduziert ist.
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Die in der Beschreibung und anhand der Ausführungsbeispiele sowie in den Figuren offenbarten einzelnen Merkmale der Erfindung können in beliebigen technisch zweckmäßigen Anordnungen und Gestaltungen mit dem Erfindungsgegenstand in seiner allgemeinen Form kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug-Dachrahmenbauteil
- 2
- Rahmenöffnung
- 3
- linker Rahmenlängsabschnitt
- 4
- rechter Rahmenlängsabschnitt
- 5
- vorderer Rahmenquerabschnitt
- 6
- hinterer Rahmenquerabschnitt
- 7
- Dachlängsholm
- 8
- Organoblech
- 9
- Außenrand
- 10
- Befestigungssteg
- 11
- Kleberaupe
- 12
- Flansch
- 13
- Profilstruktur
- 14
- Wandabschnitt
- 15
- Wandabschnitt
- 16
- Wandabschnitt
- 17
- U-Profil
- 18
- U-Profil
- 19
- Bauteilschenkel
- 20
- Innenrand
- 21
- Anlagefläche
- 22
- Befestigungsblech
- 23
- Bohrung
- 24
- Bohrung
- 25
- Bohrung
- 26
- Eckbereich
- 27
- Biegung
- 28
- Oberseite
- 29
- Verstärkungsstruktur
- 30
- Verstärkungsrippe
- 31
- Verstärkungsstruktur
- 32
- Unterseite
- 33
- Verstärkungsrippe
- 34
- Organoblech
- 35
- Hohlprofil
- 36
- Außenschenkel
- 37
- Innenschenkel
- 38
- Zwischenwand
- 39
- Außenwand
- 40
- Schenkel
- 41
- oberer Wandabschnitt
- 42
- mittlerer Wandabschnitt
- 43
- unterer Wandabschnitt
- 44
- oberes U- oder V-Profil
- 45
- äußere Verstärkungsstruktur
- 46
- Verstärkungsrippe
- 47
- unteres U- oder V-Profil
- 48
- innere Verstärkungsstruktur
- 49
- Verstärkungsrippe
- 50
- hintere Rahmenanordnung
- 51
- hintere Rahmenöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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