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Die Erfindung betrifft eine Verdeckwanne für ein Cabriolet-Fahrzeug zur Aufnahme eines Verdecks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine gattungsbildende Verdeckwanne für ein Cabriolet-Fahrzeug zur Aufnahme eines Verdecks ist aus der
US 6 183 030 B1 bekannt. Diese Verdeckwanne besteht aus einer Bodenplatte, bei der sich zur Bildung einer Aufnahmemulde für das Verdeck zum einen heckseitig eine Rückwand senkrecht nach oben erstreckt und zum anderen an der heckabgewandten Seite eine vordere Wand ebenso senkrecht nach oben erstreckt, wobei diese vordere Wand nach vorne in eine Rücksitzwand unter Bildung einer nach unten offene Rinne übergeht, wobei diese offene Rinne einen U-förmigen Querschnitt aufweist und einen Schaumkern zur Erhöhung der Steifigkeit der heckseitigen Karosseriestruktur aufnimmt. Nach unten wird die offene Rinne mittels einer unteren Platte verschlossen. Die Verdeckwanne wird aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff hergestellt.
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Nachteilig an dieser bekannten Verdeckwanne gemäß der
US 6 183 030 B1 ist die aufwändige Konstruktion der heckseitigen Struktur aus Verdeckwanne, Schaumkern und unteren Platte, um eine erhöhte Steifigkeit dieser Struktur zu erreichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine Verdeckwanne der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher ebenso eine erhöhte Steifigkeit der heckseitigen Karosseriestruktur eines Cabriolet-Fahrzeugs, insbesondere von dessen Karosserie erreicht wird, ohne die oben genannten Nachteile aufzuweisen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verdeckwanne mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Eine solche Verdeckwanne für ein Cabriolet-Fahrzeug zur Aufnahme eines Verdecks, bei der die Verdeckwanne aus einem Kunststoffwerkstoff hergestellt ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
- – die Verdeckwanne mit einem Verdeckwannenbodenteil sowie in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden und an dem Verdeckwannenbodenteil randseitig angeordneten Verdeckwannenseitenteilen ausgebildet ist,
- – die Verdeckwannenseitenteile jeweils ein vorderes und ein hinteres Seitenelement umfassen,
- – die vorderen Seitenelemente jeweils ein äußeres und ein inneres Element umfassen, und
- – zumindest das Verdeckwannenbodenteil und die inneren Elemente der vorderen Seitenelemente aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sind.
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Mit einer solchen erfindungsgemäßen Verdeckwanne werden belastungsspezifisch nur die Bereiche aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt, die zur Erhöhung der Steifigkeit der Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs beitragen, so dass dadurch eine solche Verdeckwanne zu einem Strukturbauteil der Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs wird. Das Verdeckwannenbodenteil sowie die inneren Elemente der vorderen Seitenelemente weisen gegenüber den anderen Teilen der Verdeckwanne eine höhere Festigkeit auf, die zu einer verbesserten Biege- und Torsionssteifigkeit der Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs beitragen. Als Faser für den verwendeten Faserverbundwerkstoff eignen sich Glas-, Kohlenstoff- oder Basaltfasern, wobei der Faservolumengehalt sowie die Faserorientierung belastungsspezifisch angepasst werden kann. Die nicht faserverstärkten Bereiche der erfindungsgemäßen Verdeckwanne können aus unverstärkten Kunststoffwerkstoffen hergestellt werden.
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Die Erfindung führt zu einer gewichtsoptimierten Verdeckwanne, die als Strukturbauteil zur Erhöhung bzw. Unterstützung der Fahrzeugsteifigkeit und der Fahrzeugfestigkeit führt.
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Zur strukturellen Nutzung der Verdeckwanne werden die inneren Elemente der vorderen Seitenelemente der Verdeckwannenseitenteile jeweils mit einem Hauptlager des von der Verdeckwanne aufzunehmenden Verdecks verbunden, so dass hierdurch die Verdeckwanne über dieses Hauptlager mit der Struktur der Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs, bspw. mit einer B-Säule und/oder einer Rückwand verbunden ist.
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Auch ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Verdeckwanne zusammen mit einem Verdeck ein Verdeckmodul bildet, welches als Modul in die Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs eingebaut wird. Auch in diesem Fall ist zum Transport des Verdeckmoduls das Hauptlager des Verdecks mit den inneren Elementen der vorderen Seitenelemente der Verdeckwannenseitenteile verbunden und damit ist bereits vor dem Einbau in die Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs eine strukturelle Nutzung der erfindungsgemäßen Verdeckwanne gegeben.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Verdeckwanne mehrteilig aus dem Verdeckwannenbodenteil und den randseitig angeordneten Verdeckwannenseitenteilen hergestellt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Verdeckwannenbodenteil mit den weiteren Teilen lösbar verbunden ist, so dass für Wartungs- oder Montagearbeiten, wenn sich bspw. unter der Verdeckwanne der Motorbereich des Cabriolet-Fahrzeugs befindet, dieses Verdeckwannenbodenteil aus dem heckseitigen Karosseriebereich entnommen werden kann. Hierzu bietet sich bspw. eine Schraubverbindung an, wobei die anderen Teile, welche nicht mit dem Verdeckwannenbodenteil verbunden sind, auch eine Klebe-, Steck- oder Schweißverbindung aufweisen können.
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Falls eine Demontage des Verdeckwannenbodenteils nicht erforderlich ist, können alle Teile der Verdeckwanne anstelle einer lösbaren Verbindung auch durch Kleben oder Schweißen verbunden werden.
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Schließlich ist es alternativ erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verdeckwanne einteilig aus dem Verdeckwannenbodenteil und den randseitig angeordneten Verdeckwannenseitenteilen hergestellt ist.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verdeckwannenbodenteil an seinem heckseitigen Rand mit einem Verstärkungsprofil ausgebildet. Auch dieses Verstärkungsprofil kann zur Erhöhung der Steifigkeit des Verdeckwannenbodenteils faserverstärkt ausgebildet werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn weiterbildungsgemäß die inneren Seitenaußenteile mit in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden unidirektionalen Verstärkungsfasern verstärkt sind.
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Des Weiteren ist nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Verdeckwannenbodenteil rechteckförmig mit diagonal verlaufenden unidirektionalen Verstärkungsfasern verstärkt.
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Mit solchen unidirektionalen Verstärkungsfasern können die inneren Seitenaußenteile und das Verdeckwannenbodenteil belastungsgerecht verstärkt werden.
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Alternativ ist es weiterbildungsgemäß auch möglich, dass das Verdeckwannenbodenteil mit einem eine Sandwich-Struktur aufweisenden Verbundschichtstoff aus in einer Faserschicht eingebetteter Kernschicht aufgebaut ist. Damit kann bei einem solchen flächigen Bauteil, wie es das Verdeckwannenbodenteil darstellt, eine hohe Plattensteifigkeit erzielt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Verdeckwanne gemäß der Erfindung mit einer Sicht auf deren Unterseite,
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2 eine perspektivische Teildarstellung der Verdeckwanne nach 1 mit einem Hauptlager eines aufzunehmenden Verdecks,
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3 eine perspektivische Darstellung der Verdeckwanne gemäß 1 mit Verstärkungsfasern,
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4 eine perspektivische Darstellung der Verdeckwanne gemäß 1 mit einem in einer Sandwich-Struktur aufgebauten Verdeckwannenbodenteil, und
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5 eine Schnittdarstellung des Verdeckwannenbodenteils der Verdeckwanne gemäß 4.
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Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Verdeckwanne 1 dient zur Aufnahme eines Verdecks eines Cabriolet-Fahrzeugs und umfasst mehrere Komponenten, nämlich ein Verdeckwannenbodenteil 2, welches am heckseitigen Rand ein hinteres Verstärkungsprofil 2.1 aufweist, und in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verlaufende Verdeckwannenseitenteile 3, die sich in Fahrzeugquerichtung (y-Richtung) an das Verdeckwannenbodenteil 2 anschließen. Im vorderen Bereich des Verdeckwannenbodenteils 2, also in heckabgewandter Richtung befindet sich eine Wartungsöffnung 4.
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Die beiden Verdeckwannenseitenteile 3 weisen einen in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) verlaufenden U-förmigen Querschnitt auf, wobei der Mittelbereich der U-Form sich konusförmig in Richtung des Hecks des Cabriolet-Fahrzeugs verjüngt. In diese durch die U-Form gebildete Rinne wird das Gestänge des Verdecks des Cabriolet-Fahrzeugs abgelegt.
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Die beiden Verdeckwannenseitenteile 3 sind in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) jeweils in ein vorderes Seitenelement 3.1 und in ein hinteres Seitenelement 3.2 geteilt, wobei die vorderen Seitenelemente 3.1 jeweils ein äußeres Element 3.11 und ein inneres Element 3.12 umfassen.
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Die Verdeckwanne 1 wird dadurch zu einem strukturellen Bauteil der Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs, dass das Verdeckwannenbodenteil 2 sowie die inneren Elemente 3.12 der vorderen Seitenelemente 3.11 aus einem Faserverbundkunststoff (FVK) hergestellt werden. Als Fasern können anorganische Fasern, wie bspw. Glas- oder Basaltfasern oder organische Fasern, wie bspw. Kohlenstofffasern verwendet werden. Das Verdeckwannenbodenteil 2 sowie die inneren Elemente 3.12 der vorderen Seitenelemente 3.1 weisen somit gegenüber den anderen aus einem unverstärkten Kunststoffwerkstoff hergestellten Komponenten der Verdeckwanne 1 eine höhere Steifigkeit und Festigkeit auf.
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Zur Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit des Verdeckwannenbodenteils 2 sowie der inneren Elemente 3.12 der vorderen Seitenelemente 3.1 können gemäß 3 unidirektionale Verstärkungsfasern verwendet werden. So werden die inneren Elemente 3.12 mit in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verlaufenden unidirektionalen Verstärkungsfasern 5 hergestellt, während in dem rechteckförmigen Verdeckwannenbodenteil 2 ein oder mehrere Stränge von unidirektionalen Verstärkungsfasern 6.1 und 6.2 diagonal verlaufen.
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Ferner kann zusätzlich auch das hintere Verstärkungsprofil 2.1 des Verdeckwannenbodenteils 2 mit in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) verlaufenden unidirektionalen Verstärkungsfasern 7 ausgebildet sein.
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Schließlich können auch noch die weiteren Komponenten der Verdeckwanne 1 faserverstärkt ausgebildet werden, falls dies ebenso zur Verbesserung der strukturellen Steifigkeit der Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs erforderlich ist. Die strukturelle Steifigkeit kann mit dem eingesetzten Faservolumengehalt sowie der Faserorientierung in den jeweiligen Komponenten eingestellt werden. Die nicht faserverstärkten Komponenten der Verdeckwanne 1 bestehen bspw. aus unverstärkten Kunststoffwerkstoffen.
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Die 4 zeigt eine Verdeckwanne 1, bei der das Verdeckwannenbodenteil 2 aus einem Faserverbundschichtstoff mit einer Sandwich-Struktur aufgebaut ist. Wie aus 5 ersichtlich, besteht diese Sandwich-Struktur aus einer in Faserschichten 8 als Deckschichten eingebetteten Kernschicht 9, wobei die Faserschichten 8 in eine Matrix eingebettet sind. Die Kernschicht 9 kann aus einem oder mehreren Kernschichtmaterialen wie beispielsweise Waben- oder Schaumwerkstoffe ausgeführt sein, bzw. mit einem mit Fasern unverstärkten oder verstärkten Harz hergestellt werden.
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Damit dient diese erfindungsgemäße Verdeckwanne 1 nicht nur zur Aufnahme eines Verdecks des Cabriolet-Fahrzeugs, sondern erhöht aufgrund der belastungsspezifisch faserverstärkten Komponenten, d. h. nämlich des Verdeckwannenbodenteils 2 und der inneren Elemente 3.12 der Verdeckwanne 1 die Steifigkeit und Festigkeit der Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs.
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Damit werden bei der erfindungsgemäßen Verdeckwanne 1 belastungsspezifisch nur die Bereiche aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt, die zur Erhöhung der Steifigkeit der Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs beitragen und damit eine verbesserte Biege- und Torsionssteifigkeit der Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs bewirken. Dies führt zu einer gewichtsoptimierten Verdeckwanne 1, die gleichzeitig als Strukturbauteil der Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs dient.
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Zur strukturellen Nutzung der Verdeckwanne 1 werden die inneren Elemente 3.12 der vorderen Seitenelemente 3.1 der Verdeckwannenseitenteile 3 gemäß 2 mittels jeweils eines Flansches 3.121 der vorderen Seitenelemente 3.12 mit einem Hauptlager 10 des von der Verdeckwanne 1 aufzunehmenden Verdecks verbunden, so dass hierdurch die Verdeckwanne 1 über dieses Hauptlager mit der Struktur der Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs, bspw. mit einer B-Säule und/oder einer Rückwand verbunden ist. Ferner werden auch die hinteren Seitenelemente 3.2 der Verdeckwannenseitenteile 3 mit der Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs verbunden.
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Auch ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Verdeckwanne 1 zusammen mit einem Verdeck ein Verdeckmodul bildet, welches als Modul in die Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs eingebaut wird. Auch in diesem Fall ist zum Transport eines solchen Verdeckmoduls das Hauptlager 10 des Verdecks mit den Flanschen 3.121 der inneren Elemente 3.11 der vorderen Seitenelemente 3.1 der Verdeckwannenseitenteile 3 verbunden, so dass bereits vor dem Einbau in die Karosserie des Cabriolet-Fahrzeugs eine strukturelle Nutzung der erfindungsgemäßen Verdeckwanne gegeben ist.
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Die Verdeckwanne 1 kann mehrteilig aus dem Verdeckwannenbodenteil 2 und den randseitig angeordneten Verdeckwannenseitenteilen 3, die ihrerseits jeweils aus den Komponenten vorderes Seitenelement 3.1, welches seinerseits aus dem äußeren Element 3.11 und dem inneren Element 3.12 besteht, und hinteres Seitenelement 3.2 hergestellt werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Verdeckwannenbodenteil 2 mit den weiteren Komponenten lösbar verbunden ist, so dass für Wartungs- oder Montagearbeiten, wenn sich bspw. unter der Verdeckwanne 1 der Motorbereich des Cabriolet-Fahrzeugs befindet, dieses Verdeckwannenbodenteil 2 aus dem heckseitigen Karosseriebereich entnommen werden kann. Hierzu bietet sich bspw. eine Schraubverbindung an, wobei die anderen Komponenten, welche nicht mit dem Verdeckwannenbodenteil 2 verbunden sind, auch eine Klebe-, Steck- oder Schweißverbindung aufweisen können.
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Falls die Herausnehmbarkeit des Verdeckwannenbodenteils 2 nicht erforderlich ist, können alle Komponenten der Verdeckwanne 1 anstelle einer lösbaren Verbindung auch durch Kleben, Nieten oder Schweißen verbunden werden.
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Schließlich ist es alternativ auch möglich anstelle der mehrteiligen Realisierung der Verdeckwanne 1 diese einteilig aus dem Verdeckwannenbodenteil 2 und den randseitig angeordneten Verdeckwannenseitenteilen 3 sowie dem heckseitigen Verstärkungsprofil 2.1 herzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verdeckwanne
- 2
- Verdeckwannenbodenteil
- 2.1
- Verstärkungsprofil des Verdeckwannenbodenteils 2
- 3
- Verdeckwannenseitenteil
- 3.1
- vorderes Seitenelement des Verdeckwannenseitenteils 3
- 3.11
- äußeres Element des vorderen Seitenelementes 3.1
- 3.12
- inneres Element des vorderen Seitenelementes 3.1
- 3.121
- Flansch des inneren Elementes 3.12
- 3.2
- hinteres Seitenelement des Verdeckwannenseitenteils
- 4
- Wartungsöffnung des Verdeckwannenbodenteils 2
- 5
- Verstärkungsfasern des inneren Seitenaußenteile 3.12,
- 6.1
- Verstärkungsfasern des Verdeckwannenbodenteils 2
- 6.2
- Verstärkungsfasern des Verdeckwannenbodenteils 2
- 7
- Verstärkungsfasern des Verstärkungsprofils 2.1
- 8
- Faserschicht
- 9
- Kernschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6183030 B1 [0002, 0003]
