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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Deckel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Gattungsgemäße Deckel, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, dienen zum Verschließen einer Öffnung in einer Fahrzeugkarosserie, also beispielsweise einer Öffnung in einem Fahrzeugdach oder zum Verschließen der Öffnung eines Seitfensters, eines Heckfensters oder einer Windschutzscheibe.
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Bekannte Deckel zum Verschließen einer Öffnung in einer Fahrzeugkarosserie weisen eine Randumschäumung auf, die Dichtungsprofile ausbildet und die Verstärkungsprofile, sogenannte ”Deckelinnenbleche”, aufnimmt, um den Deckel zu versteifen. Die Deckelinnenbleche sind teilweise oder vollständig in die Randumschäumung eingebettet. Entsprechende Deckel können in die Öffnung der Fahrzeugkarosserie fest eingefügt, beispielsweise eingeklebt oder mit der Karosserie verschraubt werden. Bei Deckeln, die die Öffnung der Fahrzeugkarosserie wahlweise verschließen oder freigeben können, was eine Verlagerung des Deckels relativ zu der Öffnung in der Fahrzeugkarosserie notwendig macht, sind weiterhin Halteelemente oder Haltewinkel vorgesehen, mittels welcher der Deckel mit einem Verlagerungsmechanismus, der an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, verbunden wird. Solche Haltewinkel können ebenfalls in die Randumschäumung eingeschäumt, oder mit dem Deckelinnenblech verbunden sein oder das Deckelinnenblech kann entsprechende Haltewinkel ausbilden.
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Um die notwendige Steifigkeit des Deckels zu erreichen, sind bekannte Deckelinnenbleche aus Stahl oder aus Magnesiumdruckguss hergestellt.
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Nachteilig an bekannten Deckeln ist das relativ hohe Deckelgewicht, was insbesondere beim Einbau des Deckels im Dachbereich einer Fahrzeugkarosserie oberhalb des Schwerpunkts des Fahrzeugs die Fahrdynamik besonders negativ beeinflusst.
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Bei der Verwendung von Deckelinnenblechen aus Magnesiumdruckguss wird zwar eine gewisse Gewichtsreduzierung erzielt, solche Materialien sind aber sehr teuer.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Deckel zum Verschließen einer Öffnung in einer Fahrzeugkarosserie zu schaffen, bei welchem gegenüber bekannten Deckeln eine Gewichtsreduzierung erzielt wird, ohne dass die Fertigungskosten unverhältnismäßig hoch sind.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Deckel gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1.
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Bei einem erfindungsgemäßen Deckel ist an dem Deckel ein CFK-Laminatelement angeordnet. Unter einem CFK-Laminat ist ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff-Verbundwerkstoff (umgangssprachlich oft nur als ”Carbon” bezeichnet) zu verstehen, bei welchem Kohlenstofffasern, meist in mehreren Lagen, als Verstärkung in eine Kunststoff-Matrix eingebettet werden. Der Begriff ”Laminat” soll dabei klarstellen, dass Matten aus Kohlenstofffasern miteinander verbunden werden.
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Die Verwendung von CFK-Laminatelementen bietet den Vorteil, dass erfindungsgemäße Deckel zum Verschließen einer Öffnung in einer Fahrzeugkarosserie einerseits besonders leicht realisiert werden können, und andererseits die Herstellungskosten im Vergleich zu besonders leichten Metallen wie Magnesium noch vergleichsweise günstig sind.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das CFK-Laminatelement als Befestigungselement zum festen oder verlagerbaren Verbinden des Deckels mit der Fahrzeugkarosserie ausgebildet.
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Das CFK-Laminatelement kann als Verstärkungsprofil, insbesondere als Verstärkungsrahmen zur Verstärkung des Deckels ausgebildet sein.
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Vorzugsweise weist der Deckel eine transparente Scheibe auf.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das CFK-Laminatelement direkt mit der transparenten Scheibe verbunden. Beispielsweise kann das CFK-Laminatelement an die Scheibe des Deckels angeklebt sein. Der Deckel kann vorzugsweise zusätzlich zu dem CFK-Laminatelement noch eine Randumschäumung aufweisen. Dies bietet den Vorteil, dass das CFK-Laminatelement und auch noch weitere Teile an den Deckel angeschäumt werden können. Die Randumschäumnung kann aber einen gegenüber Randumschäumungen bekannter Deckel reduzierten Querschnitt aufweisen, da das CFK-Laminatelement bereits eine wesentliche Versteifung des Deckels darstellt. Das CFK-Laminatelement kann aber auch an die Scheibe des Deckels angeschäumt sein, ohne dass eine komplette Randumschäumung ausgebildet wird.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das CFK-Laminatelement an die Scheibe des Deckels laminiert. Mit der Ausformung des CFK-Laminatelements kann also vorteilhafterweise in selben Verfahrensschritt die Verbindung mit dem Deckel realisiert werden.
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Das CFK-Laminatelement kann im verbauten Zustand des Deckels eine senkrecht zum Fahrzeuginnenraum hin ausgerichtete Blende ausbilden, sodass keine separate Blende für Sichtschutzzwecke angebaut werden muss. In ähnlicher Weise kann das CFK-Laminatelement auch eine Wasserrinne ausbilden.
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Vorzugsweise bildet das CFK-Laminatelement einen Vorsprung aus zum Hintergreifen einer Randlinie der Öffnung der Fahrzeugkarosserie. Ein solches Hintergreifen verhindert ein Abheben des Deckels durch Windkräfte.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Öffnung der Fahrzeugkarosserie eine Fahrzeugdachöffnung, wobei der Deckel zum festen Verschließen der Öffnung oder zum wahlweisen Öffnen oder Verschließen der Öffnung ausgebildet sein kann.
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In das CFK-Laminatelement kann ein Halteelement eingebettet sein.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 einen Querschnitt durch eine Vorderkante eines erfindungsgemäßen Glasdeckels;
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2 einen Schnitt durch eine Seitenkante eines erfindungsgemäßen Glasdeckels;
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3 ein erfindungsgemäßes Glasfestelement mit einer Randumschäumung;
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4 ein erfindungsgemäßes Glasfestelement ohne Randumschäumung; und
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5 ein erfindungsgemäßes Glasfestelement mit einer direkten Verbindung zwischen CFK-Laminatelement und Glasscheibe.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Deckel 10 zum Verschließen einer Öffnung in einer Fahrzeugkarosserie in einer Schnittbilddarstellung durch die Vorderkante (in Fahrtrichtung) des Deckels 10. Der Deckel 10 weist eine transparente Scheibe 14 auf, an der ein CFK-Laminatlement 12 angeordnet ist. Das CFK-Laminatelement 12 kann dabei an die Scheibe 14 angeklebt oder auf die Scheibe 14 auflaminiert sein. Unter ”Auflaminieren” ist dabei zu verstehen, dass während der Ausbildung des CFK-Laminatelements 12, also während der Ausformung des Verbundmaterials, das CFK-Laminatelement 12 gleichzeitig mit der Scheibe 14 verbunden wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass entsprechende Karbonfasermatten zusammen mit einem flüssigen Kunstharz und der Scheibe 14 in eine entsprechende Form eingegeben werden, und nach einem Aushärten des Materials der Deckel 10 samt angeformtem CFK-Laminatelement 12 aus dieser Form entnommen wird.
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Das CFK-Laminatelement 12 ersetzt eine Randumschäumung beispielsweise aus einem PU-Schaum (Polyurethan). Das CFK-Laminatelement 12 kann dabei als kompletter Rahmen um die Randbereiche des Deckels 10 ausgeführt werden. Dies bringt im Vergleich zu einem randumschäumten Glasdeckel neben einer Gewichtsreduzierung auch einen Steifigkeitsvorteil, da der sogenannte Scharniereffekt umgangen wird. Unter Scharniereffekt ist dabei zu verstehen, dass bei einer Randumschäumung, welche den Glasdeckel umgibt und ein vierteiliges Deckelinnenblech aufweist mit Verstärkungen entlang der Deckelvorder- und Hinterkante, sowie Haltewinkeln entlang der Seitenkanten, die Verstärkungen entlang ihrer Längsachsen unter Krafteinfluss verkippt werden. Wegen der Steifigkeit des CFK-Laminatelements 12 kann ferner auch die Dicke der Scheibe (14) reduziert werden. Durch die höhere Steifigkeit des CFK-Laminatelements 12 gegenüber einer Randumschäumung kann auch auf ein Deckelinnenblech verzichtet werden, was insbesondere gegenüber bekannten Deckeln mit Deckelinnenblechen aus Stahl zu einem beträchtlichen, im Vergleich zu Deckelinnenblechen aus Magnesiumdruckguss immer noch zu einem (wenn auch kleineren) Gewichtsvorteil, und im letzteren Falle insbesondere zu einem einen Kostenvorteil führt. Grundsätzlich kann bei den erfindungsgemäßen Deckeln der Laminataufbau des CFK-Laminatelements 12 belastungsgerecht ausgelegt, und somit zusätzlich Gewicht eingespart werden. Unter einer belastungsgerechten Auslegung ist dabei zu verstehen, dass, im Gegensatz beispielsweise zu spritzgegossenen Materialien mit einem Faseranteil, bei dem CFK-Laminatelement 12 die Faserstruktur und Faserausrichtung so gewählt werden kann, dass die Fasern in der Hauptbelastungsrichtung im Wesentlichen auf Zug belastet werden.
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Neben einer entsprechenden Versteifungswirkung der CFK-Laminatelemente 12 können diese auch weitere Funktionen übernehmen. So ist beispielsweise das CFK-Laminatelement 12 der 1 mit einem Vorsprung 16 versehen, welcher dazu dient, eine Randlinie einer Öffnung einer Fahrzeugkarosserie zu hintergreifen bzw. zu untergreifen. Dies bietet den Vorteil, dass bei einem verlagerbaren Deckel 10, mittels dessen eine Öffnung in einer Fahrzeugkarosserie wahlweise verschlossen oder geöffnet werden kann, ein Abheben des Deckels 10 im Bereich der Vorderkante des Deckels 10 verhindert wird. Durch eine Verschiebung des Deckels 10 in Fahrtrichtung nach hinten wird der Vorsprung 16 dann von der Randlinie der Dachöffnung gelöst, und kann nach oben bewegt werden. Der Deckel 10 wird daher zur Freigabe der Öffnung in einem Fahrzeugdach zunächst an seiner nicht dargestellten Hinterkante, die keinen Vorsprung aufweist, angehoben, und so weit nach hinten verlagert, bis kein Untergreifen des Vorsprungs 16 mehr stattfindet. Dann wird auch der Bereich des Deckels 10 mit dem Vorsprung 16 nach oben verlagert, sodass der komplette Deckel 10 von der Öffnung nach oben abgehoben und nach hinten verlagert werden kann. Alternativ kann auch eine Verlagerung des Deckels 10 nach unten und dann hinter die Öffnung in dem Fahrzeugdach stattfinden.
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2 zeigt einen Querschnitt durch eine Seitenkante des Glasdeckels 10. Der Deckel der 2 kann der Deckel 10 der 1 sein. Auch hier ist wiederum ein CFK-Laminatelement 12 an einer transparenten Scheibe 10 angeordnet. Neben der Versteifungsfunktion dient das CFK-Laminatelement 12 auch zur Aufnahme eines Haltewinkels 20 (Halteelement) mittels dessen der Deckel 10 fest oder verlagerbar an eine Fahrzeugkarosserie angebunden werden kann. Das Halteelement 20 kann dabei beispielsweise aus einem Metall gefertigt und mit einer entsprechenden dachfesten Bewegungsmechanik des Fahrzeugdachs verbunden sein. Das CFK-Laminatelement 12 bildet weiterhin eine Blende 18 aus, die im Wesentlichen senkrecht nach unten, also in Richtung Fahrzeuginnenraum, ausgerichtet ist. Die Blende 18 dient dazu, die Sicht vonaußen auf Bereiche, die verdeckt werden sollen, abzuschirmen. Solche Bereiche umfassen beispielsweise die Antriebsmechanik für den Deckel 10. Typische Längen für die Blende 18 liegen im Bereich von 1 bis 5 cm.
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Beim erfindungsgemäßen Deckel 10 der 3 ist eine Scheibe 14, beispielsweise wie bei den anderen dargestellten Ausführungsformen aus einem Einscheibensicherheitsglas oder einem Verbundglas, nicht nur mit einem CFK-Laminatelement 12 versehen, sondern auch ergänzend mit einer Randumschäumung 26. Die Randumschäumung 26 bildet dabei eine Wasserrinne 22 aus, um Wasser, welches von der Oberseite der Scheibe 14 herunterfließt, zu sammeln, und gezielt weiterzuleiten. Alternativ kann die Wasserrinne 22 auch durch das CFK-Laminatelement 12 selbst ausgebildet werden. Der Deckel 10 der 3 ist ein Glasfestelement mit CFK-Rahmen, welches also – im Gegensatz zu den Deckeln 10 der 1 und 2 – nicht verlagerbar, sondern fest eine Öffnung einer Fahrzeugkarosserie verschließt. Zur karosseriefesten Anbringung des Deckels 10 weist das CFK-Laminatelement 12 mindestens eine Bohrung 28 auf, mittels welcher der Deckel 10 mit einer Fahrzeugkarosserie verschraubt werden kann. Die Anbindung des CFK-Laminatelements 12 erfolgt einerseits durch die Anschäumung des ausgehärteten CFK-Laminatelements 12 mittels der Randumschäumung 26 an die Scheibe 14. Ergänzend ist eine zusätzliche Verklebung 24 vorgesehen, mittels welcher das CFK-Laminatelement 12 vor oder nach Ausführung der Randumschäumung 26 oder während der Ausführung der Randumschäumung 26 mit der Scheibe 14 verklebt wird. Damit kann das CFK-Laminatelement 12 vor Anbringen der Randumschäumung 26 bereits an der Scheibe 14 fixiert werden. Die Verklebung 24 verstärkt den Kraftschluss zwischen CFK-Laminatelement 12 und Scheibe 14. Die Anbindung des CFK-Laminatelements 12 kann aber ohne eine zusätzliche Verklebung 24 nur über die Randumschäumung 26 erfolgen. In jedem Fall stellt die Anbindung des CFK-Laminatelements 12 an den Deckel 10 der 3 eine Gewichtsersparnis und eine Kostenreduzierung dar, da das CFK-Laminatelement 12 die bisher üblichen ein- oder mehrteiligen Deckelinnenbleche ersetzt.
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Bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Deckels 10 gemäß der 4 ist ebenfalls ein karosserie- bzw. dachfest montierbarer Deckel 10 dargestellt, bei welchem, im Unterschied zu der Ausführungsform der 3, auf eine Randumschäumung völlig verzichtet wurde. Hier findet die Verbindung zwischen CFK-Laminatelement 12 und einer Glasscheibe 14 ausschließlich über Verklebungen 24 statt. Gegenüber der Variante der 3 führt das vollständige Ersetzen der Randumschäumung 26 durch das CFK-Laminatelement 12 der 4 zu einer weiteren Gewichtsersparnis.
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Eine weitere alternative Befestigungsform zur Befestigung eines CFK-Laminatelements ist in der 5 abgebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Deckel 10 der 5 ist die Anbindung eines CFK-Laminatelements 12 mit einer Scheibe 14 über einen direkten Verbund erfolgt. Darunter ist zu verstehen, dass während der Ausbildung und Ausformung des CFK-Laminatelements 12 die Verklebung mit der Scheibe 14 stattfindet. Während also das Matrixmaterial beispielsweise aus Duromeren wie Epoxidharz oder Thermoplasten, in welches die Kohlenstofffasern eingebettet werden, noch flüssig oder zumindest nicht vollständig ausgehärtet ist, wird dieses mit der Glasscheibe 14 in Verbindung gebracht, sodass nach dem Aushärten der Matrix in einem Prozess sowohl die Ausformung des CFK-Laminatelements 12 als auch dessen Anbindung an die Scheibe 14 erfolgt ist. Gegenüber der Ausführungsform der 4 beispielsweise erübrigt sich somit ein separates Ankleben des CFK-Laminatelements 12.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Deckel
- 12
- CFK-Laminatelement
- 14
- Scheibe
- 16
- Vorsprung
- 18
- Blende
- 20
- Halteelement
- 22
- Wasserrinne
- 24
- Verklebung
- 26
- Randumschäumung
- 28
- Bohrung
