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Die Erfindung betrifft ein Dachsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Dachsystem ist aus der
EP 2 528 803 B1 bekannt und in Form einer Dachanordnung für einen Personenkraftwagen vorgesehen. Die bekannte Dachanordnung weist ein als Befestigungsblech bezeichnetes Trägerblech auf, das ein Dachelement in Form eines Deckels trägt. Das Befestigungsblech ist zur Befestigung des Deckels im Bereich der Dachöffnung vorgesehen. Das Befestigungsblech ist abschnittsweise mit einem Kunststoffwerkstoff umspritzt. Dabei bildet der Kunststoffwerkstoff auf einer Oberseite des Trägerblechs eine Entwässerungsrinne aus. Auf einer Unterseite des Trägerblechs bildet der Kunststoffwerkstoff eine Sichtblende aus. Bei der bekannten Dachanordnung weist das Trägerblech eine Ausnehmung auf, die zwischen der Oberseite und der Unterseite durchgängig in Form einer Bohrung erstreckt ist. Der Kunststoffwerkstoff durchfließt die Ausnehmung beim Umspritzen des Trägerblechs. Bei der Herstellung der Dachanordnung muss die Ausnehmung aus dem Trägerblech herausgetrennt werden.
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Aus der
EP 1 249 286 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausformen eines Hinterschnitts beim Durchsetzfügen flächig aufeinander liegender Bauteile bekannt. Das Verfahren sieht die Verwendung eines unterstützenden Wirkmediums vor, durch das im Formraum einer Matrize ein allseitig wirkender Innendruck aufgebaut wird.
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Aus der
DE 10 2015 225 955 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines aus zumindest zwei Werkstoffen bestehenden Hybridbauteils bekannt, bei welchem ein aus einem ersten Werkstoff bestehendes erstes Werkstück ungeformt wird, so dass zumindest eine Erhebung mit einem Hinterschnitt entsteht. Weiter ist vorgesehen, dass ein zweiter Werkstoff appliziert wird, so dass mit Hilfe des Hinterschnitts eine formschlüssige Verbindung zwischen dem aus dem ersten Werkstoff bestehenden ersten Werkstück und dem zweiten Werkstoff entsteht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dachsystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, das eine einfache Herstellung und gleichzeitig eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Trägerblech und der Sichtblende ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Dachsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird insbesondere eine einfache Herstellung des Dachsystems ermöglicht, da gegenüber dem Stand der Technik auf ein Heraustrennen von Ausnehmungen aus dem Trägerblech verzichtet werden kann. Gleichzeitig gewährleistet die erfindungsgemäße Lösung dennoch eine ausreichend mechanisch beanspruchbare und damit zuverlässige Verbindung zwischen dem Trägerblech und der Sichtblende. Zu diesem Zweck sieht die erfindungsgemäße Lösung eine abschnittsweise Umformung des Trägerblechs unter Ausbildung des wenigstens einen Umformabschnitts vor. Die auf diese Weise ausgebildete erste Hinterschneidung an der Unterseite des Trägerblechs gewährleistet eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoffwerkstoff der Sichtblende und dem Trägerblech. Diese formschlüssige Verbindung wirkt zusätzlich zu einer beim Aufspritzen des Kunststoffwerkstoffs ausgebildeten stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Sichtblende und dem Trägerblech. Der wenigstens eine Umformabschnitt weist im Vergleich zu den Abmaßen des Trägerblechs vorzugsweise eine lokal begrenzte, insbesondere punktuelle, Ausdehnung auf. Der wenigstens eine Umformabschnitt kann insbesondere mittels eines Präge-, Drück- oder Walzverfahrens ausgebildet sein. Die wenigstens eine an der Unterseite des Trägerblechs angeordnete erste Hinterschneidung kann insbesondere in Form einer Einwölbung und/oder einer Auswölbung ausgebildet sein. Vorzugsweise weist das Trägerblech mehrere lokal begrenzte und entlang einer Erstreckung der Sichtblende beabstandet voneinander angeordnete Umformabschnitte auf, die jeweils wenigstens eine erste Hinterschneidung an der Unterseite des Trägerblechs ausbilden. Auf diese Weise kann die Sichtblende über ihre gesamte Länge hinweg formschlüssig an dem Trägerblech gehalten sein. Das Trägerblech ist vorzugsweise aus einem Stahlblech gefertigt. Das Dachelement ist vorzugsweise ein aus Glas gefertigtes Glaselement. Vorzugsweise ist das Dachelement mit der die Entwässerungsrinne bildenden Umspritzung mit dem Trägerblech zusammengefügt. Im Rahmen der Beschreibung werden die Begriffe „aufspritzen“, „umspritzen“ und „umschäumen“ synonym und insoweit gegeneinander austauschbar verwendet. Entsprechendes gilt für die Begriffe „Aufspritzung“, „Umspritzung“ sowie „Umschäumung“. Die besagten Begriffe können lediglich je nach verwendetem Kunststoffwerkstoff unterschiedlich gebraucht werden. Der Kunststoffwerkstoff zur Ausbildung der Entwässerungsrinne und/oder der Sichtblende ist vorzugsweise Polyurethan.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist in besonders vorteilhafter Weise geeignet für ein Dachsystem in Form eines Schiebehebedachsystems, wobei das Dachelement zum öffenbaren Verschließen der Dachöffnung verlagerbar sein kann. Eine dahingehende Einschränkung der erfindungsgemäßen Lösung besteht selbstverständlich nicht. Demnach eignet sich die erfindungsgemäße Lösung auch für Dachsysteme mit einem stationär angeordneten Dachelement.
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In Ausgestaltung der Erfindung bildet der Umformabschnitt wenigstens eine zweite Hinterschneidung aus, mittels derer ein Formschluss zwischen der Entwässerungsrinne und dem Trägerblech gebildet ist. Der auf diese Weise zwischen der Entwässerungsrinne und dem Trägerblech ausgebildete Formschluss wirkt zusätzlich zu einer stoffschlüssigen Verbindung, die bei einem Aufspritzen bzw. Aufschäumen des Kunststoffwerkstoffs der Entwässerungsrinne auf das Trägerblech ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine besonders beanspruchbare Verbindung zwischen dem Trägerblech und der Entwässerungsrinne gebildet. Die erste Hinterschneidung und die zweite Hinterschneidung sind mittels ein- und desselben Umformverfahrens und vorzugsweise mittels eines einzigen Umformschritts ausgebildet.
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Weiter gemäß der Erfindung ist der Umformabschnitt fluiddicht. Fluiddicht meint, dass der Umformabschnitt keine durchgängige Öffnung zwischen der Oberseite und der Unterseite des Trägerblechs aufweist. Dies im Unterschied zu einer Ausnehmung. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann einem ungewollten Durchtritt von Wasser von der Oberseite auf die Unterseite des Trägerblechs und damit einhergehenden Undichtigkeiten des Dachsystems entgegengewirkt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Umformabschnitt mittels eines Verfahrens zum Durchsetzfügen von Blechen ausgebildet. Solche Verfahren zum Durchsetzfügen werden üblicherweise zum Verbinden von Blechen ohne Verwendung eines Zusatzwerkstoffs verwendet und zählen zur Verfahrensgruppe des Fügens durch Umformen. Durchsetzfügeverfahren sind im Bereich der Fertigungstechnik als solche grundsätzlich bekannt und können auch als Druckfügen, Clinchen oder Press Joining bezeichnet werden. Solche Verfahren zum Durchsetzfügen sind kostengünstig und mit einfachen Mitteln umsetzbar. Dies ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Umformabschnitt einen Querschnitt mit einer schwalbenschwanzartigen Gestalt auf. Eine solche Querschnittsgestalt kann insbesondere mit einem Verfahren zum Durchsetzfügen besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. Dabei hat sich gezeigt, dass die schwalbenschwanzartige Gestalt des Querschnitts einen besonders vorteilhaften Formschluss zwischen dem Trägerblech und der Sichtblende und/oder dem Trägerblech und der Entwässerungsrinne gewährleistet.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
- 1 zeigt in perspektivischer und teilweise abgeschnittener Darstellung einen Dachbereich eines Personenkraftwagens mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dachsystems,
- 2 in abgeschnittener, vergrößerter Detaildarstellung das Dachsystem nach 1 im Bereich eines seitlich angeordneten Trägerblechs,
- 3 eine schematische, vergrößerte Schnittdarstellung eines Bereichs A nach 2 und
- 4 in schematischer Blockdiagramm-Darstellung ein Verfahren zur Herstellung des Dachsystems nach den 1 bis 3.
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Gemäß 1 weist ein Personenkraftwagen K einen Dachbereich 1 auf, der einen nicht näher bezeichneten Fahrzeuginnenraum überspannt. Der Dachbereich 1 weist eine in etwa rechteckig ausgeformte Dachöffnung D auf, in die ein Dachsystem 2 mit einem Dachelement 3 eingesetzt ist. Das Dachsystem 2 ist auf noch näher beschriebene Weise fest im Bereich der Dachöffnung D mit dem Dachbereich 1 verbunden.
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Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Dachelement 3 als stationäres Dachelement gestaltet. Eine solche Gestaltung ist jedoch nicht zwingend. Bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform kann das Dachelement 3 zum wenigstens abschnittsweisen Freigeben der Dachöffnung D relativ zu dem Dachbereich 1 entlang einer Fahrzeuglängsrichtung X und einer Fahrzeughochrichtung Z verlagerbar sein. Dementsprechend kann das Dachsystem 2 als Schiebehebedachsystem ausgestaltet sein.
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Das Dachelement 3 ist bei der gezeigten Ausführungsform aus Glas gefertigt und kann auch als Glasdeckel 3 bezeichnet werden. Der Glasdeckel 3 ist mittels eines anhand 1 nicht näher ersichtlichen aus Stahl gefertigten Trägerblechs 4 (2) im Bereich der Dachöffnung D auf grundsätzlich bekannte Weise an dem Dachbereich 1 befestigt. Das Trägerblech 4 ist insbesondere an einander in Fahrzeugquerrichtung Y gegenüberliegenden seitlichen Bereichen des Glasdeckels 3 angeordnet, wobei nähere Einzelheiten anhand der vergrößerten Detaildarstellung der 2 ersichtlich sind.
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Das Trägerblech 4 weist eine in Fahrzeughochrichtung Z obenliegende Oberseite 5 und eine untenliegende Unterseite 6 auf, wobei die anhand 2 ersichtliche Formgebung des Trägerblechs 4 als rein exemplarisch zu verstehen ist.
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Das Trägerblech 4 ist in Fahrzeugquerrichtung zu beiden Seiten des Glasdeckels 3 erstreckt. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform kann das Trägerblech in Form eines Trägerrahmens den Glasdeckel 3 seitlich umlaufend und somit zusätzlich an einer Vorderkante und einer Hinterkante des Glasdeckels 3 jeweils in Fahrzeugquerrichtung Y erstreckt sein.
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Das Dachsystem 2 weist bei der gezeigten Ausführungsform eine spiegelsymmetrische Gestaltung in Bezug auf eine vertikal orientierte Mittellängsebene des Kraftfahrzeugs K auf. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird der weitere Aufbau des Dachsystems 2 daher unter Bezugnahme auf den anhand 2 ersichtlichen seitlichen Bereich des Dachsystems 2 erläutert. Das zu diesem Bereich Offenbarte gilt in entsprechender Weise für den in Fahrzeugquerrichtung Y gegenüberliegenden seitlichen Bereich des Dachsystems 2.
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Wie anhand 2 ersichtlich ist, weist das Dachsystem 2 eine Entwässerungsrinne 7 auf, die aus einem Kunststoffwerkstoff W gebildet ist. Zur Ausbildung der Entwässerungsrinne 7 wird der Kunststoffwerkstoff W auf die Oberseite 5 des Trägerblechs 4 aufgespritzt. Vorliegend handelt es sich bei dem Kunststoffwerkstoff W um Polyurethan, so dass auch von einem Aufschäumen des Kunststoffwerkstoffs W gesprochen werden kann. Im Bereich der Kunststofftechnik sind Verfahren zur Ausbildung von aufgeschäumten Strukturen wie der vorliegenden Entwässerungsrinne 7 als solche grundsätzlich bekannt. Der Kunststoffwerkstoff W der Entwässerungsrinne 7 ist mittels des Aufschäumens stoffschlüssig mit der Oberseite 5 verbunden. Gleichzeitig fungiert der Kunststoffwerkstoff W als Anbindung zwischen dem Glasdeckel 3 und dem Trägerblech 4. Mit anderen Worten ausgedrückt bildet der Kunststoffwerkstoff W eine Art Klebeverbindung zwischen dem Glasdeckel 3 und dem Trägerblech 4 aus. Die Entwässerungsrinne 7 ist dazu vorgesehen, Wasser, das von außen in die seitlichen Bereiche des Dachsystems 2 gelangt, zu sammeln und definiert abzuleiten.
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Weiter weist das Dachsystem 2 eine Sichtblende 8 auf, die an der Unterseite 6 des Trägerblechs 4 angeordnet ist. Mittels der Sichtblende 8 werden in Fahrzeugquerrichtung Y seitliche Bereiche des Trägerblechs abgedeckt. Diese Bereiche sind somit vom Fahrzeuginnenraum aus gesehen nicht sichtbar. Auf diese Weise können insbesondere Fügestellen zwischen dem Trägerblech 4 und dem Dachbereich 1 optisch abgedeckt werden.
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Die Sichtblende 8 ist aus einem Kunststoffwerkstoff gebildet, der vorliegend dem Kunststoffwerkstoff W der Entwässerungsrinne 7 entspricht. Zur Ausbildung der Sichtblende 8 wird der Kunststoffwerkstoff W auf die Unterseite 6 des Trägerblechs 4 aufgeschäumt. Hierbei wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen einem Fußabschnitt 9 der Sichtblende 8 und der Unterseite 6 des Trägerblechs 4 ausgebildet.
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Um eine verbesserte mechanische Anbindung der Sichtblende 8 an das Trägerblech 4 zu gewährleisten, weist das Trägerblech 4 wenigstens einen mittels eines Umformverfahrens ausgebildeten Umformabschnitt 10 auf. Der Umformabschnitt 10 ist anhand der vergrößerten Schnittdarstellung eines Bereichs A (2) im Detail ersichtlich. Der Umformabschnitt 10 bildet wenigstens eine an der Unterseite 6 des Trägerblechs 4 angeordnete erste Hinterschneidung 11 aus. Mittels der ersten Hinterschneidung 11 ist ein Formschluss zwischen der Sichtblende 8 und dem Trägerblech 4 ausgebildet. Der Formschluss ist im Bereich des Fußabschnitts 9 der Sichtblende 8 ausgebildet und wirkt zusätzlich zu der vorbeschriebenen stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Kunststoffwerkstoff W und der Unterseite 6.
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Wie weiter anhand 3 ersichtlich ist, bildet der Umformabschnitt 10 wenigstens eine zweite Hinterschneidung 12 aus, mittels derer ein Formschluss zwischen der Entwässerungsrinne 7 und dem Trägerblech 4 gebildet ist. Der Formschluss im Bereich der zweiten Hinterschneidung 12 wirkt zusätzlich zu der vorbeschriebenen stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Kunststoffwerkstoff W und der Oberseite 5. Hierdurch wird eine verbesserte mechanische Anbindung der Entwässerungsrinne 7 an das Trägerblech 4 ermöglicht.
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Bei der gezeigten Ausführungsform ist die erste Hinterschneidung in Form einer in Dickenrichtung des Trägerblechs 4 aus der Unterseite 6 heraustretenden Auswölbung gestaltet. Demgegenüber ist die Oberseite 5 im Bereich der zweiten Hinterschneidung 12 in Dickenrichtung eingewölbt.
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Beim Aufschäumen des Kunststoffwerkstoffs W auf die Oberseite 5 umfließt der Kunststoffwerkstoff W die zweite Hinterschneidung 12, erstarrt auf grundsätzlich bekannte Weise und bildet auf diese Weise den Formschluss aus. Entsprechendes gilt für das Aufschäumen des Kunststoffwerkstoffs W auf die Unterseite 6. Auch hier umfließt der Kunststoffwerkstoff W den Umformabschnitt 10 im Bereich der ersten Hinterschneidung 11, erstarrt und bildet auf diese Weise den vorbeschriebenen Formschluss aus.
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Wie weiter anhand 3 ersichtlich ist, ist der Umformabschnitt 10 fluiddicht, so dass keine durchgängige Verbindung zwischen der Oberseite 5 und der Unterseite 6 vorliegt. Hierdurch kann etwaigen Undichtigkeiten und einem ungewollten Eindringen von Wasser entgegengewirkt werden. Ein solches Eindringen wäre beispielsweise dann denkbar, wenn zwischen einer nicht näher bezeichneten Unterseite der Entwässerungsrinne 7 und der Oberseite 5 ein Spalt vorliegt. Ein solcher Spalt kann beispielsweise dann auftreten, wenn das Aufschäumen des Kunststoffwerkstoffs W nicht vollständig korrekt erfolgt ist.
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In dem anhand 3 ersichtlichen Querschnitt weist der Umformabschnitt 10 eine symmetrische Gestalt auf. Die Symmetrie bezieht sich bei der gezeigten Ausführungsform auf eine nicht näher bezeichnete und parallel zur Dickenrichtung des Trägerblechs 4 erstreckte Achse. Vorliegend weist der Querschnitt eine schwalbenschwanzartige Gestalt auf. Hierbei ist der Umformabschnitt 10 an der Unterseite 6 in Dickenrichtung des Trägerblechs 4 ausgewölbt und unter Ausbildung der ersten Hinterschneidung 11 - und einer zu dieser symmetrischen weiteren ersten Hinterschneidung 11' - quer zur Dickenrichtung ausgestellt. An der Oberseite 5 ist der Umformabschnitt 10 demgegenüber in Dickenrichtung des Trägerblechs 4 ausgehend von der ansonsten glattwandigen Oberseite 5 eingewölbt und unter Ausbildung der zweiten Hinterschneidung 12 - und einer hierzu symmetrischen weiteren zweiten Hinterschneidung 12' - quer zur Dickenrichtung ausgestellt. Hierdurch wird im Ergebnis der schwalbenschwanzartige Querschnitt des Umformabschnitts 10 gebildet.
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Der Umformabschnitt 10 kann durch Prägen, Eindrücken, Einwalzen oder dergleichen in das Trägerblech eingeformt sein. Eine trennende und insbesondere spanabhebende Bearbeitung des Trägerblechs 4 findet bei der Ausbildung des Umformabschnitts 10 hingegen nicht statt.
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Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Umformabschnitt 10 mittels eines Verfahrens zum Durchsetzfügen von Blechen ausgebildet. Solche Verfahren zum Durchsetzfügen sind im Bereich der Fertigungstechnik als solche grundsätzlich bekannt und können auch als Druckfügen, Clinchen oder Press Joining bezeichnet werden. Das Durchsetzfügen dient hierbei jedenfalls in erster Linie der Ausbildung des Umformabschnitts 10. Das heißt, dass nicht notwendigerweise eine Fügeverbindung ausgebildet werden muss.
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Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform kann das Trägerblech 4 wenigstens abschnittsweise mehrlagig gestaltet und insoweit aus mehreren aufeinandergeschichteten Blechen gebildet sein. Ein solch schichtweiser Aufbau des Trägerblechs kann insbesondere im Bereich des Fußabschnitts 9 der Sichtblende 8 vorliegen. Bei einer solchen Gestaltung des Trägerblechs 4 kann mittels des Durchsetzfügens zusätzlich eine Fügeverbindung zwischen den einzelnen Blechlagen ausgebildet sein. Dem Umformabschnitt 10 kann bei einer solchen Gestaltung demnach eine besonders vorteilhafte Mehrfachfunktion zukommen.
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Anhand 4 ist das bereits anhand des Dachsystems 2 jedenfalls in Teilen erläuterte Verfahren zur Herstellung nochmals schematisch verdeutlicht. Das Verfahren zur Herstellung des Dachsystems 2 sieht insbesondere einen Schritt a) und einen Schritt b) vor. Der Schritt a) umfasst das Umformen des Trägerblechs 4, wobei der wenigstens eine Umformabschnitt 10 ausgebildet wird, der die wenigstens eine an der Unterseite 6 des Trägerblechs 4 angeordnete erste Hinterschneidung 11 ausbildet. Der Schritt b) umfasst das Ausbilden der Sichtblende. Hierbei wird der Kunststoffwerkstoff W im Bereich der ersten Hinterschneidung 11 stoffschlüssig und formschlüssig auf die Unterseite 6 des Trägerblechs 4 aufgespritzt. Weitere Einzelheiten des Verfahrens zur Herstellung des Dachsystems 2 ergeben sich unmittelbar und eindeutig aus der Beschreibung des Dachsystems 2.
