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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugdach nach Anspruch 1.
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Ein Kraftfahrzeugdach ist hinreichend bekannt. Es umfasst im Wesentlichen eine Dachaußenhaut mit einer Öffnung für ein Schiebedach und einen Verstärkungsrahmen, der im wesentlichen unterhalb der Dachaußenhaut um die Öffnung herum angebracht ist.
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Im Rohbau des Kraftfahrzeuges wird der Verstärkungsrahmen fest mit der Dachaußenhaut verbunden. Dazu weisen sowohl der Verstärkungsrahmen als auch die Dachaußenhaut um die Öffnung für das Schiebedach eine Abstellung nach unten auf. Die Dachaußenhaut wird um die Abstellung des Verstärkungsrahmens herum gebördelt. Gemäß dem Stand der Technik ist vorgesehen, dass der Verstärkungsrahmen einteilig ausgestaltet ist, da beim Bördeln sonst die Lage eines aus Einzelteilen bestehenden Verstärkungsrahmens nicht haltbar ist. Gemäß dem Stand der Technik wird ferner davon ausgegangen, dass nur der aus der Abstellung eines einteiligen Verstärkungsrahmens und der Abstellung der Dachaußenhaut gebildete Bördelflansch eine definierte Länge und Lage aufweist, so dass keine sichtbaren Wellen in der Dachaußenhaut entstehen.
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Als nachteilig erweist es sich jedoch, dass der Verstärkungsrahmen aus einem Stück gefertigt wird. Hierdurch entstehen hohe Fertigungskosten, insbesondere dadurch, dass der Verstärkungsrahmen entsprechend aus einem Halbzeug, insbesondere einem Blech, gepresst werden muss, welches in seinen Abmessungen dem Verstärkungsrahmen entspricht, wobei jedoch der Innenbereich des Verstärkungsrahmens herausgeschnitten wird und entsprechend als Abfall anfällt. Es besteht demnach ein geringer Materialnutzungsgrad, der noch dadurch erhöht wird, dass die Dachöffnungen immer größer werden und damit der Abfall der eingesetzten Blechplatinen steigt. Soweit beispielsweise Aluminiumblech statt Stahlblech eingesetzt wird, sind die Kosten für den Abfall noch höher, da ein Aluminiumblech in der Regel teurer als ein Stahlblech ist.
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Aus der
DE 10 2005 047 390 B4 ist bereits ein Verstärkungsrahmen für ein Kraftfahrzeugdach mit einer Dachöffnung bekannt, der aus vier Verstärkungsrahmenelementen zusammengesetzt ist, Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, ein verbessertes Kraftfahrzeugdach vorzuschlagen, insbesondere ein Kraftfahrzeugdach vorzuschlagen, welches kostengünstiger ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Kraftfahrzeugdach mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es wurde überraschend festgestellt, dass der Verstärkungsrahmen mindestens ein erstes Verstärkungsrahmenelement und ein zweites Verstärkungsrahmenelement umfassen kann, wobei jedes Verstärkungsrahmenelement mit einer ersten Verbindungsanordnung und einer zweiten Verbindungsanordnung ausgestattet ist, wobei die Verstärkungsrahmenelemente durch die Verbindungsanordnungen verbunden sind. Mit anderen Worten wurde festgestellt, dass ein mehreiliger Verstärkungsrahmen, sofern seine einzelnen Verstärkungsrahmenelemente über geeignete Verbindungsanordnungen vor dem Einbau in das Kraftfahrzeugdach zu einem Verstärkungsrahmen zusammengefügt sind, über vergleichbare Eigenschaften wie ein einteiliger Verstärkungsrahmen verfügt, gleichwohl aber günstiger hergestellt werden kann, insbesondere da die für die Verstärkungsrahmenelemente zu verwendenden Halbzeuge durchaus kleiner sein können und daher deutlich weniger Verschnitt erzeugt wird, als es bei der Herstellung eines einteiligen Verstärkungsrahmens mit den gleichen Abmessungen der Fall ist. Überraschend wurde ferner festgestellt, dass sich mit dem mehrteiligen Verstärkungsrahmen vergleichbare Toleranzen wie mit dem einteiligen Verstärkungsrahmen einhalten lassen. Hierdurch können insbesondere Ausstrahlungen an der Dachaußenhaut, sprich eine nicht erwünschte Wellenbildung in der Dachaußenhaut durch Bördeln, vermieden werden.
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Dabei ist vorgesehen, dass der Verstärkungsrahmen ein erstes Verstärkungsrahmenelement, ein zweites Verstärkungsrahmenelement, ein drittes Verstärkungsrahmenelement und ein viertes Verstärkungsrahmenelement umfasst, wobei die Verstärkungsrahmenelemente durch Verbindungsanordnungen verbunden sind. Grundsätzlich kann der Verstärkungsrahmen aus beliebig vielen Verstärkungsrahmenelementen hergestellt sein. Bei der üblichen etwa rechteckförmigen Gestalt, hat es sich unter Aspekten der Materialeinsparung jedoch als vorteilhaft herausgestellt, den Verstärkungsrahmen aus vier Verstärkungsrahmenelementen herzustellen. Insofern bildet jedes Verstärkungsrahmenelement eine Seite des Verstärkungsrahmens, wobei die Verstärkungsrahmenelemente im Bereich der Verstärkungsrahmenecken mittels der jeweiligen Verbindungsanordnung miteinander verbunden sind.
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Die Verbindungsanordnung zweier verbundener Verstärkungsrahmenelemente umfasst eine dem einen Verstärkungsrahmenelement zuzuordnende Überlappungsfläche und eine dem anderen Verstärkungsrahmenelement zuzuordnende Überlappungsfläche, wobei die Überlappungsflächen mittels mindestens einem Verbindungsmittel, vorzugsweise mehreren Verbindungsmitteln, miteinander verbunden sind. Die Ausgestaltung der Verbindungsanordnung als Überlappungsflächen, die mit entsprechenden Verbindungsmittel, wie beispielsweise Clinchverbindungen, miteinander verbunden sind, kann in vorteilhafter Art und Weise in einem Werkzeug, beispielsweise einer Presse, vorgenommen werden, welches beispielsweise ebenfalls die Durchstellung der Abstellungen an den Verstärkungsrahmenelementen und/oder Fertigschneiden des Verstärkungsrahmens vornimmt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorgeschlagenen Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verbindungsmittel als Clinchverbindung, Stanzniet oder Schweißpunkt ausgestaltet ist. Eine Clinchverbindung oder eine Stanzniet stellen kalte Verbindungsverfahren dar und führen entsprechend zu wenig Materialveränderungen. Ferner können Clinchverbindungen in einem Arbeitsgang mit dem Fertigschneiden und/oder dem Durchstellen der Abstellungen in einem Werkzeug durchgeführt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorgeschlagenen Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Überlappungsfläche zwischen 3 und 300 cm2 groß ist. Eine derart ausgestaltete Überlappungsfläche bietet ausreichend Fläche für mehrere Verbindungsmittel.
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Die Verstärkungsrahmenelemente sind mit Abstellungen ausgestattet, die sich zu einer umlaufenden Abstellung des Verstärkungsrahmens ergänzen, wobei im Bereich der Verbindungsanordnungen kein Überlappungsbereich der angrenzenden Abstellungen der Verstärkungsrahmenelementen vorgesehen ist, damit die Bördelung/Falzung der Dachaußenhaut an den Verstärkungsrahmen ohne Ausstrahlungen (Oberflächenfehler wie z. B. Dellen, Welligkeiten, etc.) ausgeführt werden kann.
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Die Dachaußenhaut um die Öffnung ist mit einer Abstellung ausgestattet, wobei der Verstärkungsrahmen mit einer Abstellung ausgestattet ist, wobei die Abstellungen mittels Bördeln miteinander verbunden sind. Der Bördelflansch wird im Wesentlichen aus den Abstellungen von Dachaußenhaut und Verstärkungsrahmen gebildet und kann mit dem vorgeschlagenen Verstärkungsrahmen derart ausgestaltet sein, dass keine oder zumindest in einem vernachlässigbaren Maße Ausstrahlungen an der Dachaußenhaut, sprich eine nicht erwünschte Wellenbildung in der Dachaußenhaut,
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugdachs vorzuschlagen, insbesondere ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugdachs vorzuschlagen.
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Dadurch, dass die Verstärkungsrahmenelemente vor der Verbindung mit der Dachaußenhaut verbunden werden, der mehrteilige Verstärkungsrahmen also bereits als Ganzes mit der Dachaußenhaut verbunden wird, können Toleranzen eingehalten werden, die eigentlich nur mit einem einteiligen Verstärkungsrahmen erzielt werden können. Hierdurch können insbesondere Ausstrahlungen an der Dachaußenhaut, sprich eine nicht erwünschte Wellenbildung in der Dachaußenhaut, vermieden oder zumindest drastisch reduziert werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen:
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1 ein Kraftfahrzeugdach gemäß dem Stand der Technik in einer perspektivischen Darstellung;
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2 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugdach in einer perspektivischen Darstellung;
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3 ein Verstärkungsrahmen in einer perspektivischen Darstellung für ein Kraftfahrzeugdach gemäß dem Stand der Technik;
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4 ein Verstärkungsrahmen in einer Explosionsdarstellung für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugdach;
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5 ein Verstärkungsrahmen in einer perspektivischen Darstellung für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugdach;
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6 eine Detaildarstellung auf Verbindungsanordnung zweier Verstärkungsrahmenelemente;
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7 eine Detaildarstellung auf Verbindungsanordnung zweier Verstärkungsrahmenelemente;
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8 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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9 ein Bördelflansch zwischen Dachaußenhaut und Verstärkungsrahmen.
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Folgende Bezugszeichen werden in den Abbildungen verwendet:
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dachaußenhaut
- 2
- Verstärkungsrahmen
- 11
- Öffnung
- 12
- Abstellung
- 21
- erstes Verstärkungsrahmenelement
- 22
- zweites Verstärkungsrahmenelement
- 23
- drittes Verstärkungsrahmenelement
- 24
- viertes Verstärkungsrahmenelement
- 25
- Verbindungsanordnung
- 26
- Abstellung
- 251
- Überlappungsfläche
- 252
- Überlappungsfläche
- 253
- Verbindungsmittel
- 261
- Abstellung des einzelnen Verstärkungsrahmenelementes
- 262
- Abstellung des einzelnen Verstärkungsrahmenelementes
- 263
- ohne Überlappung/kein Überlappungsbereich
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugdach umfasst im Wesentlichen eine Dachaußenhaut 1 mit einer Öffnung 11 für ein Schiebedach, sowie einen Verstärkungsrahmen 2. In einem montierten Zustand säumt der Verstärkungsrahmen 2 die Öffnung 11 unterhalb der Dachaußenhaut 1.
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Bei der Dachaußenhaut 1 handelt es sich im Wesentlichen um ein flächiges Blech. Die Dachaußenhaut 1 bildet im Wesentlichen das Dach einer Kraftfahrzeuges. Um die Öffnung 11 der Dachaußenhaut ist eine vorzugsweise umlaufende Abstellung 12 zur Verbindung mit dem Verstärkungsrahmen 2 vorgesehen. Es können auch einzelne Abstellungen vorgesehen sein.
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Der Verstärkungsrahmen 2 umfasst mindestens ein erstes Verstärkungsrahmenelement 21 und ein zweites Verstärkungsrahmenelement 22. Vorzugsweise umfasst der Verstärkungsrahmen ein erstes Verstärkungsrahmenelement 21, ein zweites Verstärkungsrahmenelement 22, ein drittes Verstärkungsrahmenelement 23 und ein viertes Verstärkungsrahmenelement 24. Die Verstärkungsrahmenelemente sind zu einem im Wesentlichen rechteckförmigen Rahmen verbunden. Jeweils zwei Verstärkungsrahmenelemente sind mittels einer Verbindungsanordnung 25 miteinander verbunden. Ein aus beispielsweise vier Verstärkungsrahmenelementen zusammengesetzter Verstärkungsrahmen umfasst beispielsweise vier Verbindungsanordnungen 25. Die Verbindungsanordnung kann beispielsweise eine erste, dem einen zu verbindenden Verbindungsrahmenelement zugeordnete Überlappungsfläche 251 und eine zweite, dem anderen zu verbindenden Verbindungsrahmenelement zugeordnete Überlappungsfläche 252 umfassen. Ferner umfasst die Verbindungsanordnung mindestens ein Verbindungsmittel 253. Die Überlappungsflächen können für Verbindungstechniken wie beispielsweise Clinchen, Stanznieten, Schweißen, etc. genutzt werden. Als Verbindungsmittel 253 kommt entsprechend eine Clinchverbindung, eine Stanzniet und/oder ein Schweißpunkt in Frage. Vorzugsweise ist die Überlappungsfläche 251 bzw. 252 so groß ausgestaltet, dass mehreren Verbindungsmitteln ausreichend Platz zur Verfügung steht, konkret etwa, dass mehrere Clinchungen in die Überlappungsflächen nebeneinander eingebracht werden können. Eine bevorzugte Größe der Überlappungsfläche liegen zwischen 3 und 300 cm2.
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Ferner umfassen die Verstärkungsrahmenelemente Abstellungen 261, 262, die sich am Verstärkungsrahmen gewissermaßen zu einer Abstellung 26 komplettieren, die zur Bördelverbindung mit der Abstellungen 12 der Dachaußenhaut 1 eingerichtet ist. Der Übersicht halber sind nur zwei Abstellungen mit einem Bezugszeichen versehen, obgleich vorzugsweise vorgesehen ist, dass jedes Verstärkungsrahmenelement mit einer Abstellung ausgestattet ist.
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Zwischen den Abstellungen 261, 262 angrenzender Verstärkungsrahmenelemente ist bewusst kein Überlappungsbereich vorgesehen. Diese Maßnahme dient im Wesentlichen dazu, dass die Bördelung/Falzung der Dachaußenhaut an den Verstärkungsrahmen ohne Ausstrahlungen (Oberflächenfehler wie z. B. Dellen, Welligkeiten, etc.) ausgeführt werden kann.
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Zur Herstellung eines Fahrzeugdachs, insbesondere eines erfindungsgemäßen Fahrzeugdaches, kann vorgesehen sein, dass die Verstärkungsrahmenelemente zunächst in einem entsprechenden Werkzeug gefertigt werden. Als Herstellungsverfahren für die Verstärkungsrahmenelemente kommt bevorzugt Tiefziehen oder Pressen in Frage. Als Material der Verstärkungsrahmenelemente kommt vorzugsweise Stahlblech oder Aluminium in Frage.
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Anschließend werden die Verstärkungsrahmenelemente in einem weiteren Werkzeug beschnitten, insbesondere werden nicht bauteilrelevante Bereiche abgetrennt.
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Hierauf folgend werden den Verstärkungsrahmenelemente in einem weiteren Werkzeug zu einem Verstärkungsrahmen zusammengefügt. Hierzu werden die Verstärkungsrahmenelemente zunächst zueinander positioniert und an jedem Verstärkungsrahmenelement vorgesehenen Überlappungsflächen mit den Überlappungsflächen der jeweils angrenzenden Verstärkungsrahmenelemente mittels der Verbindungsmittel verbunden. Insbesondere werden jeweils an den angrenzenden Verstärkungsrahmenelementen Überlappungsflächen übereinander gelegt und beispielsweise durch Clinchen, Stanzen, Schweißen, etc. miteinander verbunden.
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Es kann alternativ vorgesehen sein, dass die Positionierung und das Verbinden der Verstärkungsrahmenelemente in separaten Werkzeugen erfolgt.
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In einem weiteren Werkzeug werden die Abstellungen der Verstärkungsrahmenelemente durch Umbiegung einzelner Abschnitte der Verstärkungsrahmenelemente gebildet, so dass sich gewissermaßen eine durchgängige Abstellung 26 an dem Verstärkungsrahmen 2 ergibt.
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Zwischen den Abstellungen der angrenzenden Verstärkungsrahmenelemente ist bewusst kein Überlappungsbereich vorgesehen. Diese Maßnahme dient im Wesentlichen dazu, dass die Bördelung/Falzung der Dachaußenhaut an den Verstärkungsrahmen ohne Ausstrahlungen (Oberflächenfehler wie z. B. Dellen, Welligkeiten, etc.) ausgeführt werden kann.
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In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird der Verstärkungsrahmen 2 mit der Dachaußenhaut 1 verbunden. Die Verbindung kann mittels Bördeln der Abstellung 26 des Verstärkungsrahmens 2 mit der Abstellung 12 der Dachaußenhaut erfolgen.
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Zusammenfassend können Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrzeugdaches bzw. seiner Herstellung wie folgt beschrieben werden.
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Die Toleranzsituation zwischen dem Kraftfahrzeugdach und dem hier vorgeschlagenen mehrteiligen Verstärkungsrahmen 2 ist mit einem einteiligen Verstärkungsrahmen gemäß dem Stand der Technik vergleichbar. Durch die geringen Toleranzen können Ausstrahlungen bzw. Wellen auf der Dachaußenhaut 1 durch den Bördelprozess vermieden werden.
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In der 8 sind die einzelnen Verfahrensschritte schematisch dargestellt. Die Ziffern stehen dabei für folgende Verfahrensschritte:
- I erstes Werkzeug – Umformung + evt. Beschnitt
- II zweites Werkzeug – Beschneiden
- III drittes Werkzeug – Positionieren/Fügen der vier Verstärkungsrahmenelemente
- IV viertes Werkzeug – Durchstellen
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Die Abfolge berücksichtigt, dass für den dritten Verfahrensschritt das Positionieren und Fügen der Verstärkungsrahmenelemente in einem Werkzeug durchgeführt werden. Wie bereits oben angedeutet, können hierfür auch separate Werkzeuge in Frage kommen.
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Insbesondere durch die oben genannten Maßnahmen können die Nachteile der Einzelteilfertigung überwunden und die Vorteile des einteiligen Verstärkungsrahmens erreicht werden. Letztendlich können für die einzelnen Verstärkungsrahmenelemente wesentlich kleinere Blechhalbzeuge eingesetzt werden, als es für den einteiligen Verstärkungsrahmen der Fall ist. Insofern kann eine Kostenoptimierung durch Abfallvermeidung bzw. Reduzierung vorgenommen werden.
