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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer in einer Dachöffnung eines Kraftfahrzeugdaches aufgenommenen Dachschließeinrichtung gemäß Anspruch 1.
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Es ist bekannt, Kraftfahrzeuge mit Dachschließeinrichtungen zu versehen, die in Kraftfahrzeugdächern befindliche Dachöffnungen dauerhaft oder zweitweise verschließen bzw. öffnen. Entsprechende Dachschließeinrichtungen umfassen dabei Festdachsysteme oder insbesondere Schiebedachsysteme, die mit transparenten oder transluzenten Deckeln versehen sind. Die bekannten, mit Dachschließeinrichtungen versehenen Kraftfahrzeugdächer selbst bestehen aus Metall, so dass ein entsprechend ausgestattetes Kraftfahrzeug vergleichsweise schwer ist und einen in fahrdynamischer Hinsicht nachteilig hoch gelegenen Massenschwerpunkt ausweist. Darüber hinaus müssen die zur Aufnahme der Dachschließeinrichtungen vorgesehenen Ränder im Kraftfahrzeugdach im Rahmen des Kraftfahrzeugfertigungsprozesses insbesondere durch Tiefziehen und/oder Bördeln vorbereitet werden, was einen erhöhten und nicht gewünschten Fertigungsaufwand mit sich bringt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit einer in einer Dachöffnung eines Kraftfahrzeugdaches aufgenommenen Dachschließeinrichtung gelöst, bei dem das Kraftfahrzeugdach aus einem Kohlenstofffaserverbundwerkstoff gebildet ist, an dessem der Dachschließeinrichtung zugewandter Rand ein Dichtungsmittel stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden ist. Der Begriff „Kraftfahrzeugdach“ umfasst dabei Dächer von Kraftfahrzeugen im wörtlichen Sinne, aber auch im Dachbereich eines Kraftfahrzeuges befindliche Dachhäute.
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In vorteilhafter Weise ist mit der erfindungsgemäßen Lösung ein Kraftfahrzeug geschaffen, das ein Kraftfahrzeugdach geringer Masse bietet. Darüber hinaus kann das aus dem Kohlenstofffaserverbundwerkstoff bestehende Kraftfahrzeugdach einwirkende Lasten sowohl bei einem normalen Betrieb als auch bei einer Unfallsituation des Kraftfahrzeuges im Rahmen gesetzlicher Vorschriften, insbesondere Unfall- bzw. Crashvorschriften, aufnehmen.
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Erfindungsgemäß ist ein Dichtungsmittel an dem der Dachschließeinrichtung zugewandten Rand vorgesehen, so dass in vorteilhafter Weise ein seitliches Eindringen von Wasser, Feuchtigkeit, Schmutz und dergleichen in das Kraftfahrzeugdach vermieden wird. Dies führt im Ergebnis zu einer verbesserten mechanischen Langlebigkeit, insbesondere Integrität der Verbindung von Kohlenstofffasern in der sie umgebenden Harzmatrix, und Erhaltung einer ästhetisch ansprechenden Gestaltung bzw. Optik des Kraftfahrzeugdaches.
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Darüber hinaus wird durch das vorgesehene Dichtungsmittel das Risiko einer Kontaktkorrosion zwischen dem aus Kohlenstofffaserverbundwerkstoff bestehenden Kraftfahrzeugdach und einem etwaigen in dem Rand vorgesehenen Bauteil anderen elektrochemischen Lösungspotenzials, beispielsweise einem aus Metall bestehenden Rahmen der Dachschließeinrichtung, verringert oder sogar gänzlich vermieden.
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Schließlich erlaubt die erfindungsgemäße Lösung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeugen ein höheres Maß an gestalterischer Freiheit im Hinblick auf die Integration einer Dachschließeinrichtung: Ein Tiefziehen und/oder Bördeln ist bei Verwendung eines Kohlenstofffaserverbundwerkstoffes nicht mehr erforderlich; vielmehr kann dieser durch eine entsprechende Auswahl der verwendeten Materialien (d.h. der Kohlenstofffasern und/oder des Harzmatrixmaterials, in das diese eingebettet werden) und/oder der Gestaltung seiner Materialstärke, seines Schichten- bzw. Lagenaufbaus (insbesondere hinsichtlich einer unidrektionalen und/oder orthogonalen Ausrichtung der Kohlenstofffasern) und/oder der für die Aufnahme der Dachschließeinrichtung vorgesehenen Kurvenradien der Dachöffnung ausgebildet werden, ohne an die von metallenen Kraftfahrzeugdächern bekannten Restriktionen gebunden zu sein. So ist es erfindungsgemäß insbesondere möglich, deutlich kleinere Kurvenradien oder sogar eckige Übergänge vorzugsehen.
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Insgesamt weist die erfindungsgemäße Lösung die Vorteile einer höheren gestalterischen Freiheit, einer einfachen Herstellbarkeit, einer hohen mechanischen Belastbarkeit, einer hohen elektrochemischen Beständigkeit, einer Verbesserung der Dynamik sowie einer Verringerung des Antriebsenergieverbrauches des entsprechenden Kraftfahrzeuges auf, die in dieser Kombination im Stand der Technik nicht existiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges ist vorgesehen, dass die stoffschlüssige oder formschlüssige Verbindung eine Klebeverbindung, eine Umspritzung oder eine Umschäumung ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise auf an sich bewährte Produktionstechniken zurückgegriffen werden.
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Zur weiteren Verbesserung der Verbindung des Dichtungsmittels an dem Kraftfahrzeugdach kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass der Rand einen Absatz aufweist, der von dem Dichtungsmittel mindestens teilweise umgeben ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich das Dichtungsmittel teilweise über und/oder unter dem Rand. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise die Kontaktfläche zwischen Dichtungsmittel und Kraftfahrzeugdach, mithin ihre innige Verbindung, vergrößert.
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Zur weiteren Verbesserung der gestalterischen Freiheit kann in vorteilhafter Weise ein Applikationsmittel vorgesehen sein, das an dem Dichtungsmittel mindestens teilweise befestigt ist. Das Applikationsmittel ist in besonders bevorzugter Weise eine Zierblende, die im Bereich des Randes der Dachöffnung und an der Außenseite des Kraftfahrzeugdaches vorgesehen ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges ist vorgesehen, dass das Dichtungsmittel aus einer Polyurethanverklebung oder Polyurethanverschäumung ausgebildet ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise auf an sich bewährte Werkstoffe zurückgegriffen werden.
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In bevorzugter Weise weist die Dachschließeinrichtung einen beweglichen und/oder unbeweglichen Deckel auf. Der Deckel selbst kann intransparent, transluzent oder transparent ausgebildet sein. In besonders bevorzugter Weise handelt es sich bei dem Deckel um den Deckel eines öffnenbaren und schließbaren Schiebedaches, das an dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung an dem Dichtungmittel angeordnet. In vorteilhafter Weise dichtet diese gegen den Deckel ab.
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Es sei angemerkt, dass es sich bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen Kohlenstofffaserverbundwerkstoff um jedwede geeignete Form von Kohlenstofffaserverbundwerkstoff handeln kann. So können die darin vorgesehenen Kohlenstofffasern als hochfeste (HT), als sogenannte intermadiate (IM), hochsteife (HM), mit hohem E-Modul (UM), ultra hohem E-Modul (UHM), als sogenannte Ultra Modulus Strength (UMS) oder als hochsteife/hochfeste (HMS) Fasern ausgebildet sein, die als Kurzfasern, Langfasern oder Endlosfasern vorliegen. Die Kohlenstofffasern können erfinungsgemäß insbesondere in Form von Geweben und/oder Geflechten und/oder Gelegen (insbesondere Multiaxialgelegen) angeordnet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kohlenstofffasern aus einer Precursorfaser auf Basis eines nachwachsenden Rohstoffes, bevorzugt aus Lignin, gebildet, da hierdurch die Nachhaltigkeit des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges weiter verbessert wird. Es sei angemerkt, dass die Precursorfaser in vorteilhafter Weise Polyacrylnitril und wenigstens ein Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lignin, Ligninderivaten, Glucanen, Cellulose und beliebigen Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen enthalten kann.
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Auch ein geeignetes Matrixmaterial kann frei gewählt werden und insbesondere aus einem duroplastischem Material, beispielsweise einem Epoxidharz, einem Polyester, einem Vinylester oder Bismaleimid (BMI) bestehen. Alternativ kann vorgesehen sein, die Matrix aus einem Elastomer, bevorzugt Polyurethan (PUR), auszubilden.
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In besonders bevorzugter Weise sind die Kohlenstofffasern in einer thermoplastischen Matrix eingebettet, so dass die zuvor beschriebenen Vorteile um eine erleichterte Recyclebarkeit des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges ergänzt werden. Die thermoplastische Matrix kann insbesondere aus einem Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyamid (PA), insbesondere einem PA 6 oder PA 6.6, Polyethersulfon (PES), Polybisphenylsulfon (PSF), Polyethylenimin (PEI), Polyphenylensulfid (PPS) oder Polyetheretherketon (PEEK) bestehen.
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Nachstehend folgt eine Kurzbeschreibung von Figuren der vorliegenden Erfindung.
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1 ist eine schematische Seitenansicht eines Ausschnittes eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges mit einer geschlossenen Dachschließeinrichtung.
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2 ist eine alternative Ausführungsform zu der in 1 gezeigten Vorrichtung.
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Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine detaillierte, nicht präjudizierende, insbesondere einschränkende, Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Gleiche Elemente sind mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit nichts anderes angegeben wird.
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In der 1 ist ein Teilbereich eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges 1 in schematischer, nicht maßstäblicher Seitenansicht gezeigt. Der hier gezeigte Teilbereich des Kraftfahrzeuges 1 umfasst einen Teil eines aus einem Kohlenstofffaserverbundwerkstoff gebildeten Kraftfahrzeugdaches 5, in dem eine Dachöffnung 10 mittels einer Dachschließeinrichtung 15 geschlossen ist. Die Dachschließeinrichtung 15 weist einen Deckel 20 auf, an dem stirnseitig eine Dichtung 25 angebracht ist. Des Weiteren ist ein an sich bekannter Lagerrahmen 30 vorgesehen, der mittels zweier Kleberaupen 35 an der Unterseite des Kraftfahrzeugdaches 5 befestigt ist.
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Wie 1 zu entnehmen ist, befindet sich an dem der Dachschließeinrichtung 15 zugewandten Rand 40 des Kraftfahrzeugdaches 5 ein Dichtungsmittel 45, gegen das die Dichtung 25 des Deckels 20 anliegt. Mithin ist die Dachöffnung 10 durch den Deckel 20, die Dichtung 25 und das Dichtungsmittel 45 geschlossen.
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Für den Fall, dass die Dachschließeinrichtung 15 ein nicht öffnenbares Dachsystem, beispielsweise ein Festdachsystem mit einem feststehenden Deckel 20 umfasst, so ist die Dachöffnung 10 dauerhaft geschlossen.
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Für den Fall, dass die Dachschließeinrichtung 15 ein Schiebedachsystem umfasst, so zeigt die 1 die Dachschließeinrichtung 15 temporär geschlossen. Durch einen geeigneten, hier nicht gezeigten Mechanismus kann der Deckel 20 von dem Dichtungsmittel 45 entfernt werden, sodass die Dachöffnung 10 zeitweise geöffnet ist (hier nicht gezeigt).
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Das Dichtungsmittel 45 ist mit dem Rand 40 des Kraftfahrzeugdaches 5 stoffschlüssig verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung selbst ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Umspritzung, doch kann diese auch durch jede andere geeignete Maßnahme, insbesondere Kleben oder Umschäumen, geschaffen werden. Es sei angemerkt, dass die entsprechende Verbindung auch als formschlüssige Verbindung vorgesehen sein kann. Wie der 1 entnommen werden kann befindet sich das Dichtungsmittel 45 nicht nur an der dem Deckel 20 zugewandten Stirnseite sowie der Unterseite des Kraftfahrzeugdaches 5, sondern auch zu einem gewissen Teil oberhalb desselben. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine allseitige Abdichtung des Randes 40 geschaffen, die bei geeigneter Auswahl des für das Dichtungsmittel 45 vorgesehenen Materials ein Eindringen von insbesondere Feuchtigkeit und Schmutz verhindert und somit insbesondere einer Delamination des Kohlenstofffaserverbundwerkstoffes entgegenwirkt. Ein entsprechend geeigneter Werkstoff für das Dichtungsmittel 45 ist Polyurethan.
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In 2 ist eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes gezeigt. Der dem Deckel 20 benachbarte Abschnitt des Kraftfahrzeugdaches 5 weist einen Absatz 50 auf, welcher von dem Dichtungsmittel 45 umgeben ist. Das Dichtungsmittel 45 schließt mit der Oberseite des Kraftfahrzeugdaches 5 bündig ab und ist, ebenso wie der benachbarte Abschnitt des Kraftfahrzeugdaches 5, kraftfahrzeugaußenseitig von einem als Blende ausgebildeten Applikationsmittel 55 abgedeckt. Das Applikationsmittel 55 kann als ein die Ästhetik des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges 1 erhöhendes bzw. verbesserndes Gestaltungselement wirken. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann die Dachschließeinrichtung 15 als ein Festdachsystem oder öffnenbare es Dachsystem ausgebildet sein. Insofern wird auf die vorherigen Ausführungen verwiesen.
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Die zuvor offenbarten Dichtungsmittel 45 weisen an ihren dem Deckel 20 zugewandten Seiten jeweils eine im Wesentlichen ebene Oberfläche auf. Dies ist jedoch nicht zwingend; vielmehr kann vorgesehen sein, diese Fläche, und/oder jede andere Fläche des Dichtungsmittels 45, nicht eben und/oder mit Aufnahmen auszubilden.
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Gemäß der zuvor offenbarten Ausführungsformen ist lediglich eine einzige, an dem Deckel 20 befindliche Dichtung 25 vorgesehen. Es sei jedoch angemerkt, dass alternativ oder kumulativ auch eine hier nicht gezeigte Dichtung an dem Dichtungsmittel 45 vorgesehen sein kann.
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Wie zuvor offenbart ist das Dichtungsmittel 45 mit dem Rand 40 des aus einem Kohlensoffasernverbundwerkstoff ausgebildeten Kraftfahrzeugdaches 5 stoffschlüssig verbunden. Es versteht sich, dass die stoffschlüssige Verbindung oder formschlüssige Verbindung unmittelbar auf dem sowohl das Matrixmaterial als auch die Kohlenstofffasern aufweisenden Kraftfahrzeugdach 5 erfolgen kann. Alternativ oder kumulativ kann vorgesehen sein, das Kraftfahrzeugdach 5 vor Aufbringung des Dichtungsmittels 45 mechanisch, insbesondere durch Aufrauhen, oder chemisch, insbesondere durch Aufbringung eines Haftvermittlers (Primer), zu behandeln.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 5
- Kraftfahrzeugdach
- 10
- Dachöffnung
- 15
- Dachschließeinrichtung
- 20
- Deckel
- 25
- Dichtung
- 30
- Lagerrahmen
- 35
- Kleberaupe
- 40
- Rand
- 45
- Dichtungsmittel
- 50
- Absatz
- 55
- Applikationsmittel
