DE102016104195A1

DE102016104195A1 - Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugdachs und ein Fahrzeugdach

Info

Publication number: DE102016104195A1
Application number: DE102016104195.5A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schreiber; Dominik Hölzel; Martin Sommer
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2016-03-08
Publication date: 2017-09-14

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugdachs (3) umfasst ein Bereitstellen eines ersten, metallischen Elements (10) mit einer Oberfläche (12) sowie ein Aufrauen zumindest eines Teils der Oberfläche (12) und dadurch Ausbilden einer vorgegebenen Oberflächenstruktur auf der Oberfläche (12) des ersten Elements (10). Das Verfahren umfasst weiter ein Aufbringen eines zweiten, nichtmetallischen Elements (20) auf dem aufgerauten Teil der Oberfläche (12) und Ausbilden einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element (10, 20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugdachs und ein Fahrzeugdach, die dazu geeignet sind, auf einfache Weise eine zuverlässige und sichere Verbindung zwischen zwei Elementen für ein Fahrzeugdach zu ermöglichen und dadurch einen betriebssicheren Zustand des Fahrzeugdachs zu realisieren.
Einige Kraftfahrzeuge weisen öffnungsfähige Fahrzeugdächer oder Dachsysteme auf, die mittels zugehöriger Mechaniken geöffnet und geschlossen werden können. Beispielsweise sind verschiebbare Deckel in dem Fahrzeugdach angeordnet, um wahlweise eine Öffnung in dem Fahrzeugdach freizugeben oder zu verschließen. Solche Fahrzeugdächer weisen unter anderem eine Vielzahl von Komponenten auf, die mit weiteren Komponenten verbunden sind. Dabei ist eine zuverlässige und sichere Verbindung zweier Komponenten erstrebenswert. Das Dokument DE 102012222739 A1 beschreibt eine Möglichkeit, einen Bauteilverbund mit einem ersten und einem zweiten Bauteil herzustellen.
Gegebenenfalls weisen Komponenten eines öffnungsfähigen Fahrzeugdachs scharfe Kanten oder spitze Ecken auf, sodass darauf zu achten ist, dass solche Ecken und Kanten benachbarte Bauteile nicht beschädigen. Eine Möglichkeit besteht darin, gefährliche Ecken und Kanten mit einer Schutzschicht oder einem Schutzelement zu versehen, um eine Beschädigung umgebender Bauteile zu verhindern. Auch in einem solchen Zusammenhang ist eine zuverlässige Verbindung des Schutzelements mit dem zu entschärfenden Element erstrebenswert.
Es ist eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugdachs sowie ein korrespondierendes Fahrzeugdach zu schaffen, die dazu geeignet sind, auf einfache und kostengünstige Weise eine zuverlässige Verbindung zwischen zwei Elementen eines Fahrzeugdachs auszubilden und dadurch einen betriebssicheren Zustand des Fahrzeugdachs zu realisieren.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugdachs umfasst ein Bereitstellen eines ersten metallischen Elements mit einer Oberfläche und ein Aufrauen zumindest eines Teils der Oberfläche und dadurch Ausbilden einer vorgegebenen Oberflächenstruktur auf der Oberfläche des ersten Elements. Das Verfahren umfasst weiter ein Aufbringen eines zweiten nichtmetallischen Elements auf dem aufgerauten Teil der Oberfläche und Ausbilden einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element.
Mittels des beschriebenen Verfahrens ist es auf einfache und kostengünstige Weise möglich, einen sicheren und zuverlässigen Halt zwischen dem ersten, metallischen und dem zweiten, nichtmetallischen Element auszubilden, welche für den Einsatz an oder in einem Fahrzeugdach eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sind. Beispielsweise sind das erste und zweite Element Komponenten einer Mechanik zum Bewegen und Führen eines Deckels in dem Fahrzeugdach.
Das beschriebene Verfahren ermöglicht es aufgrund der kontrolliert aufgerauten Oberfläche des ersten Elements und des nachfolgenden Aufbringens des zweiten Elements eine stabile und zuverlässige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Element auszubilden und somit zu einem betriebssicheren Zustand des Fahrzeugdachs beizutragen. Mittels Aufrauen eines Teils der Oberfläche des ersten Elements wird die Oberflächenstruktur gezielt so verändert, dass in einem Makrobereich zum Beispiel kleine Hinterschneidungen auf der zuvor beispielsweise glatten Oberfläche ausgebildet werden, die eine zuverlässige und formschlüssige Verbindung mit dem aufzubringenden zweiten Element ermöglichen. Somit können auf einfache Weise zum Beispiel scharfe Kanten des ersten Elements mittels des zweiten Elements abgedeckt werden und dadurch Beschädigungen von angrenzenden Komponenten, wie Dichtungen, vermieden oder zumindest entgegengewirkt werden.
Dadurch, dass ein formschlüssiger Verbund zwischen der aufgerauten Oberfläche und dem zweiten Element ausgebildet ist, wird mittels des beschriebenen Verfahrens zu einem sicheren und langlebigen Schutz für Komponenten beigetragen, die mit dem ersten Element zusammenwirken und/oder benachbart angeordnet sind. Aufgrund des Aufrauens zumindest eines Teils der Oberfläche des ersten Elements wird eine Kontaktfläche zu dem aufzubringenden zweiten Element vergrößert, welche sich vorteilhaft auf eine Haftkraft des zweiten Elements an dem ersten Element auswirkt.
Insbesondere kann auf diese Weise eine Haftkraft einer Kunststoffkomponente, welche beispielsweise das zweite Element realisiert, an einer Metallkomponente, welche das erste Element realisiert, vergrößert werden. Es ist somit mittels des beschriebenen Verfahrens möglich, eine formschlüssige Anbindung mit hoher Festigkeit zu erreichen und zu einer positions- und verlustsicheren Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element beizutragen.
Im Vergleich zu zwei verbundenen Komponenten, von denen keine eine gezielt aufgeraute Oberfläche aufweist, können das erste und/oder das zweite Element zum Beispiel geometrisch dünner oder schmaler ausgestaltet werden und zusätzlich eine gewünschte Haftkraft der beiden Elemente zueinander beibehalten werden. Somit kann insbesondere ein bündiges Absichern von Kanten des ersten Elements mittels des zweiten Elements erzielt werden, sodass das zweite Element zum Ausbilden einer gewünschten Haftkraft nicht zwangsläufig Kanten der Oberfläche des ersten Elements umschließen muss.
Folglich ist es mittels des beschriebenen Verfahrens weiter möglich, einen platzsparenden Aufbau von Elementen des Fahrzeugdachs zu ermöglichen und zu einer Material- und Kostenersparnis beizutragen. Es ist nicht notwendig, das erste metallische Element in zusätzlichen Verfahrensschritten vorzubereiten, um beispielsweise seitlich angebrachte Ausnehmungen oder Bohrungen an dem ersten Element vorzusehen, die ein Haften des zweiten Elements an dem ersten Element ermöglichen.
Mittels des beschriebenen Verfahrens ist es möglich auf zusätzliche Befestigungen unter Verwendung von Ausnehmungen, Verschraubungen und/oder Klebungen zu verzichten. Das Verfahren ermöglicht somit eine Reduzierung der Anzahl an Bearbeitungs- und Montageschritten und führt darüber hinaus zu einer Material- und Gewichtersparnis bei einer Konstruktion des Fahrzeugdachs.
Alternativ kann die beschriebene formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element zusätzlich zu haltenden Ausnehmungen, Verschraubungen und/oder Klebungen ausgebildet werden, um eine deutlich höhere Haftkraft und Festigkeit zu erzielen, die zu einem besonders stabilen und sicheren Halt beitragen und hohen Krafteinwirkungen standhalten können.
Beispielsweise ist das erste Element als Hebel, Lenker oder Schlitten ausgebildet, welches an einer vorgegebenen Position eine oder mehrere Kunststoff-Umspritzungen aufweist, die das zweite Element realisieren. Das erste Element kann auch als Führungsschiene ausgebildet sein, welche ein Bewegen von Dachkomponenten, wie einen Deckel, ein Rollo oder ein Schiebehimmel, ermöglicht. Das zweite Element ist dann gegebenenfalls als Dachrahmen realisiert, welcher gemäß dem beschriebenen Verfahren an vorgegebenen Positionen mit der Führungsschiene formschlüssig verbunden ist.
Ein metallisches Element kann, zum Beispiel aufgrund eines Stanzvorgangs, einseitig scharfe Kanten aufweisen, die in einem montierten Zustand des Fahrzeugdachs als Kontaktkonturen zu angrenzenden Komponenten, wie Dichtungen, angeordnet sind und die ohne Schutzelement einen funktionstüchtigen Zustand der angrenzenden Komponenten gefährden. In diesem Zusammenhang wird ein Element als „metallisch“ bezeichnet, wenn es aus Metall gebildet ist oder zumindest Metall aufweist. Dies beinhaltet Materialien, wie Aluminium, Stahl, Kupfer und auch Legierungen.
Unter Einsatz des beschriebenen Verfahrens ist es nicht erforderlich, solche scharfen Kanten des ersten Elements in einem kostspieligen Schleifprozess abzuschleifen oder anzuprägen, um angrenzende Bauteile zu schützen. Darüber hinaus liefert ein solches Anprägen einer scharfen Kante in einem dazu befähigten Werkzeug zumeist nur eine geringe Qualität, sodass mittels des beanspruchten Verfahrens eine zeitsparende und kostengünstige Möglichkeit realisiert wird, eine zuverlässige Verbindung zwischen zwei Elementen auszubilden und stabile und sichere Elemente eines Fahrzeugdachs anzufertigen.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Bereitstellen einer pumpfähigen Substanz mit vorgegebenen Materialeigenschaften und ein Aufbringen der bereitgestellten Substanz mittels Spritzgießens auf dem aufgerauten Teil der Oberfläche des ersten Elements und dadurch Ausbilden des zweiten Elements an dem ersten Element.
Das zweite Element ist beispielsweise als schützendes Kunststoffelement realisiert, welches im Bereich der vorgegeben aufgerauten Oberfläche des ersten Elements mittels Spritzgießen aufgebracht wird. Beim Auftragen der bereitgestellten Substanz dringt oder fließt diese in die vorgegebene Oberflächenstruktur ein und bildet dadurch das zweite Element aus, welches einen sicheren und stabilen Formschluss mit dem ersten Element realisiert. Aufgrund einer solchen formschlüssigen Verbindung des ersten und zweiten Elements ist eine relativ große Haftkraft der beiden Elemente realisiert, die eine zuverlässige und langlebige Anbindung des zweiten Elements an dem ersten Element ermöglicht. Entsprechend große Kraftbelastungen können mit einer solchen Verbindung kompensiert werden, sodass selbst ein teilweises Aufbrechen des aus Kunststoff gefertigten zweiten Elements nicht zu einem Aufbrechen der Bindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element führt.
Mittels Spritzgießens kann das zweite Element maschinell und prozesssicher an vorgegebenen Positionen mit gewünschter Geometrie ausgebildet werden und auf einfache und zeitsparende Weise ein platzsparendes und kostengünstiges Schutzelement für das erste Element realisieren. Mittels eines dazu befähigten Spritzwerkzeugs kann das zweite Element bündig zu Kanten und Flächen des ersten Elements ausgebildet werden oder auch schmaler oder breiter als dieses, wenn eine solche Ausgestaltung nutzbringend für eine jeweilige Anwendung im oder an dem Fahrzeugdach ist. Zu diesem Zweck weist das Spritzwerkzeug gegebenenfalls ein Ober- und ein Unterwerkzeug mit vorgegebenen Kavitäten und/oder Ausnehmungen auf, die eine spätere Form des zweiten Elements vorgeben. Im Rahmen des Verfahrens wird das erste Element dann zum Beispiel zwischen dem Ober- und Unterwerkzeug eingespannt und mit der bereitgestellten Substanz an- beziehungsweise umspritzt.
Aufgrund der einfachen Formgebung des zweiten Elements mittels Spritzgießens kann dieses zum Beispiel bündig so ausgebildet werden, dass das zweite Element in Bezug auf eine Dicke des ersten Elements nicht aufträgt, wie es üblicherweise der Fall ist, wenn ein Schutzelement eine Seite einer zu entschärfenden Komponente umschließt. Somit können mittels des beschriebenen Verfahrens Dichtungen schlanker als üblicherweise ausgeführt und benötigte Bauräume reduziert sowie die Lebensdauer von Dichtsystemen erhöht werden.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein thermisches Ausbilden der formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Element.
Das zweite Element kann, zum Beispiel als thermoplastischer Kunststoff, auf der aufgerauten Oberfläche des ersten Elements angeordnet und mittels Wärmebehandlung kontrolliert aufgeschmolzen werden, sodass das zweite Element eine formschlüssige Verbindung mit dem ersten Element eingeht und ein Metall-Kunststoff-Hybridverbund ausgebildet wird. Mit Hilfe von vorgegebenem Druck kann das teilwiese aufgeschmolzene zweite Element dazu veranlasst werden, in die zuvor ausgebildete Oberflächenstruktur des ersten Elements zu fließen und nach Aushärten eine Art mechanische Verklammerung mit dem ersten Element ausbilden. Dabei kann ein Erwärmen durch das erste Element erfolgen, welches beispielsweise mittels Induktion, unter Verwendung von Laserstrahlung oder anderweitig erhitzt wird, um das zweite Element im Kontaktbereich vorgegeben aufzuschmelzen.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Verfahren ein Bereitstellen des ersten Elements als eine Komponente einer Schiebedachmechanik.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Bereitstellen des ersten metallischen Elements als eine Führungsschiene.
Das erste Element ist beispielsweise als eine aus Aluminium gefertigte Führungsschiene ausgebildet, deren Oberfläche im Rahmen des Verfahrens gezielt an einer oder mehreren Positionen aufgeraut wird, welche mit dem zum Beispiel als Kunststoffdachrahmen realisierten zweiten Element formschlüssig verbunden wird. Ein solcher Kunststoffrahmen kann im Prozess des Spritzgießens teilweise oder vollständig mit der aufgerauten Führungsschiene verbunden werden oder er wird vorgefertigt bereitgestellt und mittels Erhitzen thermisch an die aufgeraute Führungsschiene angebunden. Auf diese Weise ist mittels des beschriebenen Verfahrens zum Beispiel eine stabile, sichere und platzsparende Konstruktion einer Deckelmechanik realisierbar.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Aufrauen zumindest eines Teils der Oberfläche des ersten Elements ein Ausbilden von Hinterschneidungen auf der Oberfläche des ersten Elements.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Aufrauen zumindest eines Teils der Oberfläche des ersten Elements ein Bearbeiten mittels eines Lasers.
Ein Aufrauen der Oberfläche des ersten Elements beinhaltet zum Beispiel ein Ausbilden von Hinterschneidungen und/oder weiteren vorgegebenen Strukturen, die beispielsweise durch Laserstrahlstrukturierung ausgebildet werden. Mittels eines solchen Verfahrens findet im Wesentlichen kein Materialabtrag statt, sondern lediglich eine vorgegebene Verformung beziehungsweise Veränderung der Oberflächenstruktur des ersten Elements.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Aufrauen zumindest eines Teils der Oberfläche des ersten Elements ein Bearbeiten mittels Stoßvorgängen.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Aufrauen zumindest eines Teils der Oberfläche des ersten Elements ein Bearbeiten mittels Rollen und/oder Wälzen.
Diese Weiterbildungen des Verfahrens repräsentieren weitere Möglichkeiten, die Oberfläche des ersten Elements kontrolliert aufzurauen, um eine gewünschte Oberflächenstruktur auszubilden und zu einer erhöhten Haftkraft zwischen dem ersten und zweiten Element beizutragen.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeugdach umfasst ein erstes metallisches Element mit einer Oberfläche, die zumindest teilweise aufgeraut ist und eine vorgegebene Oberflächenstruktur aufweist, und ein zweites nichtmetallisches Element, das auf dem aufgerauten Teil der Oberfläche angeordnet und mit dem ersten Element formschlüssig verbunden ist.
Das beschriebene Fahrzeugdach ist insbesondere mit einem der zuvor beschriebenen Verfahren herstellbar, so dass sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale und Eigenschaften auch für das Fahrzeugdach offenbart sind und umgekehrt.
Gemäß einer Weiterbildung des Fahrzeugdachs ist das erste Element als eine Komponente einer Schiebedachmechanik, insbesondere als eine Führungsschiene, ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung des Fahrzeugdachs ist das zweite Element als eine Kunststoffkomponente ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung des Fahrzeugdachs ist die Oberfläche des ersten Elements mittels eines Lasers und/oder eines Stoßvorgangs und/oder mittels Wälzen oder Rollen vorgegeben aufgeraut, so dass die Oberflächenstruktur Hinterschneidungen aufweist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Fahrzeugdach in perspektivischer Ansicht,
2A ein Ausführungsbeispiel einer formschlüssigen Verbindung eines metallischen ersten Elements und eines nichtmetallischen zweiten Elements des Fahrzeugdachs,
2B das Ausführungsbeispiel nach 2A in einer weiteren Ansicht,
2C ein weiteres Ausführungsbeispiel einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element des Fahrzeugdachs,
2D ein weiteres Ausführungsbeispiel einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element des Fahrzeugdachs,
3A schematische Darstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element,
3B eine weitere schematische Darstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element,
4A ein Ausführungsbeispiel des ersten und des zweiten Elements als Komponenten eines Dachsystems eines Fahrzeugdachs,
4B das erste Element nach 4A in einer weiteren Ansicht.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht schematisch ein Dachsystem 1 für ein Kraftfahrzeug 2, das ein Fahrzeugdach 3 umfasst, in dem das Dachsystem 1 mit einem Deckel 5 integriert ist. Der Deckel 5 ist beispielsweise als Glasdeckel ausgebildet oder weist einen solchen auf und ist relativ zum Fahrzeugdach 3 verschiebbar ausgebildet, um wahlweise eine Dachöffnung in dem Fahrzeugdach 3 freizugeben und zu verschließen.
Wie anhand der nachfolgenden 2A bis 4B näher erläutert wird, weist das Dachsystem 1 ein metallisches, erstes Element 10 und ein nichtmetallisches, zweites Element 20 auf, die formschlüssig miteinander verbunden sind und auf einfache und kostengünstige Weise, einen betriebssicheren Zustand des Fahrzeugdachs 3 ermöglichen. Zu diesem Zweck weist das erste Element 10 eine Oberfläche 12 auf, die an einer oder mehreren Positionen kontrolliert aufgeraut ist und eine vorgegebene Oberflächenstruktur aufweist. Das zweite Element 20 ist im Bereich der aufgerauten Oberfläche 12 auf oder an dem ersten Element 10 angeordnet und mit diesem formschlüssig verbunden.
Das Dachsystems 1 repräsentiert einen Teil des Fahrzeugdachs 3, welches insbesondere in Bezug auf die Ausgestaltung des ersten und des zweiten Elements 10 und 20 zeit- und materialsparend sowie kostengünstig und widerstandsfähig realisierbar ist und dadurch zu einem zuverlässigen und betriebssicheren Zustand des Fahrzeugdachs 3 beiträgt.
Im Folgenden beziehen sich Begriffe, wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „rechts“ und „links“ und dergleichen, auf Positionen oder Richtungsangaben eines betriebsbereiten Kraftfahrzeugs 2. In Bezug auf das eingezeichnete Koordinatensystem weist das Kraftfahrzeug 2 eine Längsachse in X-Richtung („vorne“, „hinten“) auf, während eine Vertikale durch die Z-Richtung („oben“, „unten“) repräsentiert ist. Quer zur X- und Z-Richtung ist die Y-Richtung („rechts“, „links“) eingezeichnet.
2A zeigt ein Ausführungsbeispiel des ersten Elements 10 in Ausgestaltung eines Ausstellhebels und repräsentiert eine Komponente einer Schiebedachmechanik zum Aufstellen und Verschieben des Deckels 5. Das zweite Element 20 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mehrteilige Kunststoffkomponente ausgebildet und als Schutzelement an gegenüberliegenden Stirnflächen des ersten Elements 10 angeordnet.
Das metallische erste Element 10 weist, zum Beispiel aufgrund eines Stanzvorgangs, an seinen Stirnflächen eine oder mehrere scharfe Kanten auf, die in einem montierten Zustand des Fahrzeugdachs 3 als Kontaktkonturen zu angrenzenden Komponenten, wie Dichtungen, angeordnet sein und ohne Schutzelement einen funktionstüchtigen Zustand der angrenzenden Komponenten gefährden können. Mittels des zweiten Elements 20 können solche scharfen Kanten des ersten Elements 10 auf einfache Weise abgedeckt und entschärft werden, sodass Beschädigungen benachbarter oder zusammenwirkender Elemente entgegengewirkt wird. Somit ist es nicht erforderlich, scharfen Kanten des ersten Elements 10 in einem kostspieligen Schleifprozess abzuschleifen oder anzuprägen, um angrenzende Bauteile zu schützen.
Das zweite Element 20 ist beispielsweise mittels Spritzgießen auf der Oberfläche 12 des ersten Elements ausgebildet, indem eine bereitgestellte Substanz mit vorgegebenen Materialeigenschaften (zum Beispiel hinsichtlich Viskosität und/oder auszubildender Härte und Elastizität des zweiten Elements 20) zumindest auf einen aufgerauten Teil der Oberfläche 12 aufgetragen wurde. Im Rahmen des Spritzgießens dringt oder fließt die Substanz in die vorgegebene Oberflächenstruktur ein, härtet aus und bildet dadurch das zweite Element 20 aus, welches aufgrund dieses Verbindens einen sicheren und stabilen Formschluss mit dem ersten Element 10 realisiert.
Eine solche formschlüssige Verbindung des ersten und zweiten Elements 10 und 20 beinhaltet eine relativ große Haftkraft, sodass eine zuverlässige und langlebige Anbindung des zweiten Elements 20 an dem ersten Element 10 ausgebildet ist. Das zweite Element 20 kann bündig zu Kanten und Flächen des ersten Elements 10 (2B) ausgebildet werden oder auch schmaler (2C) oder breiter (2D) als dieses. Dabei bezieht sich die Dicke in diesem Ausführungsbeispiel auf eine seitliche Erstreckung in Richtung der eingezeichneten y-Achse. Mittels Spritzgießens kann eine einfache Formgebung des zweiten Elements 20 erreicht werden, sodass das zweite Element als Schutzelement gezielt an zu entschärfenden Seiten oder Kanten des ersten Elements 10 ausgebildet werden kann.
2B illustriert einen Querschnitt in der y-z-Ebene entlang der in 2A eingezeichneten gestrichelten Linie. Anhand dieser Darstellung ist zu erkennen, dass das zweite Element 20 so ausgestaltet werden kann, dass es bündig mit Seitenflächen des ersten Elements 10 abschließt. Aufgrund der aufgerauten Oberfläche 12 und der formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Element 10 und 20 ist eine zuverlässige Haftkraft zwischen den beiden Elementen 10 und 20 realisiert, die einer großen Kraftbelastung standhalten kann. Aufgrund der kontrolliert aufgerauten Oberfläche 12 und der formschlüssig ausgebildeten Verbindung ist es nicht erforderlich, dass zum Beispiel das zweite Element 20 das erste Element 10 an den Seitenflächen teilweise umschließt oder das zweite Element 20 sich in vorgegebene Ausnehmungen des ersten Elements 10 erstreckt, um einen zuverlässigen Halt zu gewährleisten. Eine solche zuverlässige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Element 10 und 20 ist somit auch trotz geometrisch kleiner Stirnflächen des ersten Elements 10 ohne zusätzliche Maßnahmen zur Befestigung möglich.
Somit können mittels der beschriebenen Ausgestaltung der beiden Elemente 10 und 20 und eines korrespondieren Verfahrens zum Herstellen des Fahrzeugdachs 3 platzsparende Anordnungen für das Dachsystem 1 realisiert werden. Unter anderem können Dichtungen, die mit den beiden Elementen 10 und 20 zusammenwirken, schlanker als üblicherweise ausgeführt werden, sodass benötigte Bauräume reduziert werden. Durch einen solchen zuverlässigen Schutz für benachbarte Komponenten wird auch ein Beitrag für eine erhöhte Lebensdauer von Dichtsystemen geleistet.
Im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen einer der beschriebenen Ausgestaltungen des ersten und zweiten Elements 10 und 20 kann auf zusätzliche Befestigungen unter Verwendung von Ausnehmungen, Verschraubungen und/oder Klebungen verzichtet werden, sodass eine Reduzierung der Anzahl an Bearbeitungs- und Montageschritten und außerdem eine Material- und Gewichtsersparnis bei einer Konstruktion des Fahrzeugdachs 3 realisierbar ist. Dies betrifft beispielsweise das Material und Gewicht von Verklebungen und Schrauben, die in einer Vielzahl verwendet werden würden.
Alternativ kann die beschriebene formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element 10 und 20 zusätzlich zu weiteren haltenden Maßnahmen, wie Ausnehmungen, Verschraubungen und/oder Klebungen, ausgebildet werden, um eine besonders hohe Haftkraft und Festigkeit zwischen dem ersten und zweiten Element 10 und 20 zu erzielen. Entsprechend hält eine solche Ausgestaltung des zugehörigen Dachsystems 1 und des Fahrzeugdachs 3 hohen Kraftbelastungen stand und trägt zu einem sicheren und langlebigen Betriebszustand bei. Eine solche Ausgestaltung der beiden Elemente 10 und 20 ist schematisch in 2D illustriert.
3A illustriert schematisch in einer Aufsicht in Richtung der z-Achse die formschlüssige Verbindung des ersten metallischen Elements 10 und des zweiten nichtmetallischen Elements 20, die im Rahmen eines Herstellungsverfahrens ausgebildet wird. Die vorgegeben ausgebildete Oberflächenstruktur auf der Oberfläche 12 des ersten Elements 10 weist Hinterschneidungen 16 auf, die als mechanische Verankerungen wirken und in einem Formschluss mit dem zweiten Element 20 einen zuverlässigen und stabilen Halt ausbilden.
Das Aufrauen zumindest eines Teils der Oberfläche 12 des ersten Elements 10 und Ausbilden einer gewünschten Oberflächenstruktur, zum Beispiel mit Hinterschneidungen 16, kann unter anderem mittels eines Lasers erfolgen. Mit Hilfe von Laserstrahlung kann die Oberfläche 12 vorgegeben strukturiert werden. Im Rahmen eines solchen Prozesses findet im Wesentlichen kein Materialabtrag statt, sondern lediglich eine vorgegebene Verformung beziehungsweise Veränderung der Oberflächenstruktur des ersten Elements 10. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberfläche 12 mittels kontrollierten Stoßvorgängen und/oder mittels Rollen und/oder Wälzen bearbeitet werden, um eine vergrößerte Kontaktfläche zu dem nachfolgend aufzubringenden zweiten Element 20 auszubilden und zu einer erhöhten Haftkraft zwischen dem ersten und zweiten Element 10 und 20 beizutragen als im Vergleich zu einer unbearbeiteten, glatten Oberfläche.
Eine Bearbeitung der Oberfläche 12 mittels Laserstrahlung kann in Abhängigkeit des jeweiligen Materials des ersten Elements 10 mit unterschiedlichen Bearbeitungsgeschwindigkeiten erfolgen. Beispielsweise kann ein zuverlässiges Aufrauen der Oberfläche 12 eines aus Aluminium gefertigten ersten Elements 10 mit einer Bearbeitungsgeschwindigkeit von 2–3 cm²/s durchgeführt werden. Darüber hinaus sind weitere Parameter und Materialeigenschaften der beiden Elemente 10 und 20 zu berücksichtigen, wie eine Materialdicke und eine Oberflächenbeschaffenheit.
Mittels der beschriebenen Möglichkeiten können unter anderem vorgegebene Oberflächenstrukturen mit einer Strukturtiefe von 0,1–0,8 mm auf der Oberfläche 12 des ersten Elements 10 ausgebildet werden, welche eine zuverlässige und sichere formschlüssige Verbindung der beiden Elemente 10 und 20 ermöglicht. Die Strukturtiefe bezieht sich dabei zum Beispiel auf die Vertikale in z-Richtung. Darüber hinaus kann auch eine gröbere Strukturierung der Oberfläche 12 nutzbringend sein, um einen zuverlässigen und stabilen Halt des zweiten Elements 20 an dem ersten Element 10 auszubilden. Eine auszubildende Strukturtiefe ist somit nicht auf den angegebenen Wertebereich beschränkt.
In 3B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, welches eine gezielt ausgebildete Strukturierung zumindest eines Teils der Oberfläche 12 des ersten Elements 10 schematisch illustriert. In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Element 10 als Führungsschiene 14 ausgestaltet, welche einen vorgegeben aufgerauten Teil der Oberfläche 12 aufweist. In einem weiteren Schritt kann das zweite Element 20 formschlüssig mit der aufgerauten Oberfläche 12 verbunden werden und in den Bereich der Hinterschneidungen 16 eindringen beziehungsweise einfließen. Eine weitere schematische Darstellung einer so vorbearbeiteten Führungsschiene 14 ist in 4B illustriert.
4A zeigt zum Beispiel einen vorderen oder hinteren Teil des Dachsystems 1 mit dem ersten Element 10, das nach den 3B und 4B als ein, zum Beispiel aus Aluminium gefertigte, Führungsschiene 14 realisiert ist. Das zweite Element 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Dachrahmen 7, beispielsweise aus Kunststoff, ausgestaltet. Der Dachrahmen 7 kann, zum Beispiel als thermoplastischer Kunststoff, auf der aufgerauten Oberfläche 12 des Führungsschiene 14 angeordnet und mittels Wärmebehandlung kontrolliert aufgeschmolzen werden, sodass der Dachrahmen 7 eine formschlüssige Verbindung mit der Führungsschiene 14 eingeht und eine Metall-Kunststoff-Hybridverbindung ausgebildet wird. Mit Hilfe von vorgegebenem Druck kann der teilweise aufgeschmolzene Dachrahmen 7 dazu veranlasst werden, in die vorgegeben aufgeraute Oberflächenstruktur der Führungsschiene 14 zu fließen und nach Aushärten eine Art mechanische Verklammerung mit der Führungsschiene 14 ausbilden. Dabei kann das Erwärmen und Aufschmelzen des Dachrahmens 7 durch die Führungsschiene 14 erfolgen, welche mittels Laserstrahlung oder anderweitig erhitzt wird, um den Dachrahmen im Kontaktbereich vorgegeben aufzuschmelzen.
Dieses Ausführungsbeispiel weist darauf hin, dass das erste und zweite Element 10 und 20 insbesondere dazu ausgebildet sind, einen stabilen und zuverlässigen Halt zu- oder miteinander auszubilden und zu einem sicheren Betriebszustand des Dachsystems 1 und des Fahrzeugdachs 3 beizutragen. Es ist somit nicht zwingend erforderlich, das zweite Element 20 als Schutzelement für scharfe Kanten oder Ecken des ersten Elements 10 vorzusehen, aber eine solche Ausbildung repräsentiert eine vorteilhafte Ausgestaltung der beschriebenen Elemente 10 und 20.
Die beschriebenen Ausgestaltungen der beiden Element 10 und 20 sowie ein dazu korrespondierendes Herstellungsverfahren ermöglichen insbesondere eine zeitsparende und kostengünstige Konstruktion des Dachsystems 1 und realisiert zum Beispiel eine zuverlässige und sichere Funktion einer Deckelmechanik, welche das erste und zweite Element 10 und 20 umfasst.
Mittels der beschriebenen formschlüssigen Kunststoff-Metall-Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element 10 und 20 werden eine hohe Festigkeit und eine zuverlässige Dichtigkeit erreicht. Somit kann beispielsweise auf einen Einsatz einer Dichtschnur verzichtet werden, welche gegebenenfalls zur Abdichtung der Kontaktstelle zwischen dem ersten und zweiten Element 10 und 20, insbesondere bei einer Ausgestaltung als metallische Führungsschiene 14 und Kunststoff-Dachrahmen 7, verwendet wird. Eine solche Dichtschnur ist kostspielig und wird in der Regel teilweise manuell positioniert und aufgebracht, sodass eine reproduzierbare Prozesssicherheit nur bedingt gewährleistet werden kann.
Darüber hinaus wird mittels der beschriebenen Verbindung des ersten und zweiten Elements 10 und 20 ein Verlust von Kleinelementen, wie Schrauben, reduziert, welche für ein alternatives Befestigen von Elementen eingesetzt werden und mittels der beschriebenen Form der Befestigung nicht erforderlich sind. Somit können Bohrungen und Ausnehmungen an dem ersten und/oder zweiten Element 10 und 20 entfallen, was zu einer konstruktiven Vereinfachung des Dachsystems 1 und des Fahrzeugdachs 3 führt.
Bezugszeichenliste

1: Dachsystem
2: Kraftfahrzeug
3: Fahrzeugdach
5: Deckel
7: Dachrahmen
10: erstes Element
12: Oberfläche des ersten Elements
14: Führungsschiene
16: Hinterschneidungen
20: zweites Element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012222739 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugdachs (3), umfassend – Bereitstellen eines ersten, metallischen Elements (10) mit einer Oberfläche (12), – Aufrauen zumindest eines Teils der Oberfläche (12) und dadurch Ausbilden einer vorgegebenen Oberflächenstruktur auf der Oberfläche (12) des ersten Elements (10), und – Aufbringen eines zweiten, nichtmetallischen Elements (20) auf dem aufgerauten Teil der Oberfläche (12) und Ausbilden einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element (10, 20).
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend – Bereitstellen einer pumpfähigen Substanz mit vorgegebenen Materialeigenschaften, und – Aufbringen der bereitgestellten Substanz mittels Spritzgießens auf dem aufgerauten Teil der Oberfläche (12) und dadurch Ausbilden des zweiten Elements (20) an dem ersten Element (10).
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, umfassend Aufbringen des zweiten Elements (20) auf dem aufgerauten Teil der Oberfläche (12) und thermisches Ausbilden der formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element (10, 20).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend Bereitstellen des ersten Elements (10) als eine Komponente einer Schiebedachmechanik.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend Bereitstellen des ersten Elements (10) als eine Führungsschiene (14).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend Aufrauen zumindest eines Teils der Oberfläche (12) und dadurch Ausbilden von Hinterschneidungen (16) auf der Oberfläche (12) des ersten Elements (10).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend Aufrauen zumindest eines Teils der Oberfläche (12) des ersten Elements mittels eines Lasers.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend Aufrauen zumindest eines Teils der Oberfläche (12) des ersten Elements mittels eines Stoßvorgangs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend Aufrauen zumindest eines Teils der Oberfläche (12) des ersten Elements mittels Rollen und/oder Wälzen.
Fahrzeugdach (3), umfassend – ein erstes metallisches Element (10) mit einer Oberfläche (12), die zumindest teilweise aufgeraut ist und eine vorgegebene Oberflächenstruktur aufweist, und – ein zweites nichtmetallisches Element (20), das auf dem aufgerauten Teil der Oberfläche (12) angeordnet und mit dem ersten Element (10) formschlüssig verbunden ist.
Fahrzeugdach (3) nach Anspruch 10, bei dem das erste Element (10) eine Komponente, insbesondere eine Führungsschiene (14), einer Schiebedachmechanik ist.
Fahrzeugdach (3) nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das zweite Element (20) eine Kunststoffkomponente ist.
Fahrzeugdach (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Oberfläche (12) des ersten Elements (10) mittels eines Lasers und/oder mittels eines Stoßvorgangs und/oder mittels Wälzen oder Rollen vorgegeben aufgeraut ist und die Oberflächenstruktur Hinterschneidungen (16) aufweist.