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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein festes Dach (Hardtop) für ein Cabriolet-Fahrzeug.
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Ein
derartiges Hardtop ist üblicherweise mehrgliedrig
und klappbar ausgestaltet und weist dann zumindest zwei relativ
zueinander verstellbare Dachabschnitte auf, die sich bei geschlossenem Hardtop
oberhalb eines Passagierraums des Cabriolets jeweils über die
gesamte Dachbreite sowie in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Grundsätzlich ist jedoch
auch eine eingliedrige Bauweise mit nur einem Dachabschnitt denkbar.
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Bei
geschlossenem Hardtop ist es wünschenswert,
wenn das Hardtop zur Steigerung des Insassenschutzes genutzt werden
kann, beispielsweise im Crashfall, insbesondere in Verbindung mit einem Überschlag
des Fahrzeugs. Zu diesem Zweck muss der wenigstens eine Dachabschnitt
eine entsprechend hohe Steifigkeit besitzen, um die gegebenenfalls
auftretenden Kräfte
aufnehmen bzw. übertragen
zu können.
Zu diesem Zweck kann bei einem herkömmlichen Hardtop der jeweilige
Dachabschnitt aus mehreren Blechformteilen zusammengebaut sein,
die beispielsweise Querholme, Längsholme und
Diagonalträger
bilden können,
mit deren Hilfe eine tragende Dachstruktur bereitgestellt werden kann.
Der Aufwand zur Herstellung eines derartigen Dachabschnitts ist
aufgrund der großen
Einzelteilzahl, der damit einhergehenden Montagezeit und im Hinblick
auf sich aufaddierende Herstellungstoleranzen relativ groß. Gleichzei tig
führen
Materialdopplungen und Verbindungstechniken zu einem relativ hohen
Gewicht für
das Hardtop.
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Aus
der
EP 1 138 581 A2 ist
es bekannt, bei einer Tragrahmenstruktur für eine selbsttragende Rohbaukarosserie
einen Dachträger
oder eine Türsäule, insbesondere
eine A-Säule
oder eine B-Säule als
dünnwandiges
Stahlgussteil auszubilden. Ein derartiges Karosseriebauteil, das
nicht – wie
bisher üblich – aus mehreren
Blechteilen zusammengebaut ist, sondern aus dünnwandigem Stahlguss besteht, kann
eine erhebliche Gewichtseinsparung, zum Beispiel in der Größenordnung
von etwa 25%, erreichen. Des Weiteren können Wanddicke sowie Formgebung nahezu
beliebig an die jeweiligen Festigkeitserfordernisse angepasst werden.
Insbesondere lassen sich dadurch Wandstärken erreichen, die bei vergleichbaren,
herkömmlichen
Karosseriebauteilen aus Blech auftreten. Ebenso lassen sich sehr
komplexe Bauteile in einem einzigen Stück herstellen, so dass der Aufwand
für das
Zusammenbauen mehrerer einzelner Blechbauteile entfällt.
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Aus
der WO 03/031252 A1 ist es außerdem bekannt,
ein als dünnwandiges
Stahlgussteil ausgebildetes Karosseriebauteil so auszugestalten,
dass es eine im wesentlichen fachwerkartige Hülle besitzt, die zumindest
teilweise durch einen Kern aus Metallschaum oder aus metallischen
Hohlkugeln gefüllt und
somit verstärkt
ist. Das auf diese Weise aufgebaute Karosseriebauteil ist vorzugsweise
eine Dachsäule,
insbesondere eine A-Säule bei
einem Cabriolet.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
ein Hardtop der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, die insbesondere eine vereinfachte Herstellung des Hardtops
ermöglicht.
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Dieses
Problem wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen
ringförmig
geschlossenen Rahmen des Dachabschnitts, der zwei Längsholme
und zwei Querholme umfasst, als einstückiges oder integrales dünnwandiges
Stahlgussteil auszubilden. Durch diese Bauweise entfällt zunächst der Montageaufwand
für das
Zusammenfügen
der Längs-
und Querholme. Zum anderen besitzt das Dünnwandgussteil eine große Formtreue,
was zu relativ engen Herstellungstoleranzen führt und den Einbau in das Hardtop
vereinfacht. Des Weiteren ist es möglich, den gegossenen Rahmen
mit einer hinreichenden Steifigkeit zu versehen, wobei gleichzeitig ein
vergleichsweise geringes Gewicht erzielt werden kann. Insbesondere
ist es möglich,
den Rahmen zumindest bereichsweise mit einer fachwerkartigen Struktur
zu versehen, die außerdem
bionisch optimiert sein kann. Eine derartige Optimierung kann beispielsweise
mittels FEM-Technik, also mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode durchgeführt werden.
Somit kann der Rahmen bei geringem Gewicht sehr hohe Festigkeitswerte
erhalten.
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Von
besonderem Interesse ist dabei, dass der Rahmen bereits in sich
mit einer hinreichenden Festigkeit versehen sein kann, wodurch innerhalb des
Rahmens keine weiteren Träger,
insbesondere Diagonalträger,
erforderlich sind. Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung
kann der Rahmen außen eine
schalenartige Verkleidung tragen, die einen plattenförmigen Einsatz
aus einem transparenten Material, insbesondere aus Glas, umschließt und haltert. Mit
anderen Worten, das Hardtop ist in dem mit dem gegossenen Rahmen
ausgestatteten Dachabschnitt mit einem Dachfenster versehen, was
bisher aufgrund der erforderlichen Träger oder Aussteifungselemente,
wie zum Beispiel Diagonalträger,
nicht möglich
war. Mit Hilfe des entsprechend ausgelegten, selbsttragend ausgestalteten
gegossenen Rahmens verbleibt innerhalb des Rahmens ein Freiraum,
was die Anbringung eines Dachfensters in diesem Dachabschnitt ermöglicht.
Ein Hardtop mit Dachfenster kann für das damit ausgestattete Cabriolet
ein verkaufsförderndes
Merkmal mit erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung sein.
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Bei
einem mehrgliedrigen Hardtop, das zumindest zwei Dachabschnitte,
nämlich
einen bei geschlossenem Hardtop oben an eine Windschutzscheibe nach
hinten anschließenden
Himmelabschnitt sowie einen bei geschlossenem Hardtop an den Himmelabschnitt
nach hinten und nach unten anschließenden Heckabschnitt, aufweist,
ist der gegossene Rahmen vorzugsweise beim Himmelabschnitt vorgesehen.
Grundsätzlich
sind jedoch auch Ausführungsformen
möglich,
bei denen kumulativ oder alternativ zum Himmelabschnitt der Heckabschnitt
mit dem gegossenen Rahmen ausgestattet ist.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei
sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche
Bauteile beziehen.
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Die
einzige
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1 zeigt
eine stark vereinfachte perspektivische Explosionsdarstellung eines
Hardtops nach der Erfindung.
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Entsprechend 1 umfasst
ein erfindungsgemäßes Hardtop 1 bei
einer bevorzugten Ausführungsform
zwei Dachabschnitte, nämlich
einen Himmelabschnitt 2 sowie einen Heckabschnitt 3.
Die beiden Dachabschnitte 2, 3 sind dabei jeweils
mittels einer geschweiften Klammer gekennzeichnet.
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Das
klappbare Hardtop gehört üblicherweise zu
einem hier nicht gezeigten Cabriolet-Fahrzeug, wobei sich die Dachabschnitte 2, 3 bei
geschlossenem Hardtop oberhalb eines Passagierraums des Cabriolets
erstrecken. Bei geöffnetem
Hardtop 1 sind die Dachabschnitte 2, 3 in
einem dafür
am Cabriolet ausgebildeten Stauraum untergebracht. Im Unterschied
zu einem Softtop, das in der Regel eine Außenhaut aus Stoff aufweist
und daher auch Stoffdach genannt wird, bildet das Hardtop 1 im
geschlossenen Zustand ein festes Dach für das Cabriolet.
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Vorzugsweise
ist das Hardtop 1 somit mehrgliedrig ausgestaltet, wobei
es zweckmäßig ist,
das Hardtop 1 außerdem
klappbar auszubilden. In diesem Fall sind die einzelnen Dachabschnitte 2, 3 relativ
zueinander verstellbar, um das Hardtop 1 zwischen einer
geschlossenen Position und einer geöffneten Position verstellen
zu können.
Bei geschlossenem Hardtop 1 schließt sich der Himmelabschnitt 2 oben
an eine nicht gezeigte Windschutzscheibe des Cabriolets nach hinten
an, während
sich der Heckabschnitt 3 hinten an den Himmelabschnitt 2 nach
hinten und unten anschließt. Üblicherweise
ist dabei der Heckabschnitt 3 direkt am Cabriolet verstellbar
gelagert, während
der Himmelabschnitt 2 in der Regel indirekt über den
Heckabschnitt 3 am Cabriolet gelagert ist.
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Die
Dachabschnitte 2, 3 erstrecken sich in Fahrzeuglängsrichtung
und außerdem
jeweils über die
gesamte, quer zur Fahrzeuglängsrichtung
gemessene Dachbreite bzw. wird die Dachbreite durch die Dachabschnitte 2, 3 definiert.
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Zumindest
einer der Dachabschnitte 2, 3, hier der Himmelabschnitt 2,
weist einen ringförmig geschlossenen
Rahmen 4 auf.
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Dieser
Rahmen 4 ist dabei durch zwei seitlich angeordnete Längsholme 5 und
zwei die Enden der Längsholme 5 miteinander
verbindende Querholme 6 gebildet. Erfindungsgemäß ist nun
dieser Rahmen 4 mit seinen Längsholmen 5 und seinen
Querholmen 6 als einstückiges
dünnwandiges
Stahlgussteil ausgestaltet. Das bedeutet, dass der Rahmen 4 einschließlich Längsholmen 5 und
Querholmen 6 in einem Stück als Gussteil hergestellt
werden kann. Bei einem dünnwandigen
Gussteil werden in der Regel Wandstärken zwischen 1,0 und 4,0 mm,
insbesondere zwischen 1,5 und 3,0 mm erzielt. Mittels moderner Berechnungsmethoden
kann für
den Rahmen 4 bzw. für
dessen Holme 5, 6 eine Raumform ermittelt werden,
welche die erwünschten
Festigkeitswerte besitzt und gleichzeitig ein vergleichsweise geringes Gewicht
für den
Rahmen 4 ermöglicht.
Insbesondere kann dabei zumindest ein Bereich des Rahmens 4 eine
Fachwerkstruktur aufweisen, wobei die Positionierung und Dimensionierung
einzelner Fachwerkträger
bionisch optimiert sein können.
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Im
vorliegenden Fall ist der Rahmen 4 so ausgelegt, dass er
in sich die gewünschten
Steifigkeitswerte aufweist, so dass zwischen den Holmen 5, 6 keine
zusätzlichen
Versteifungselemente, wie zum Beispiel Diagonalträger, erforderlich
sind. Der Rahmen 4 schließt somit mit seinen Holmen 5, 6 eine Dachöffnung 7 ein.
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Der
Rahmen 4 ist an seiner Außenseite mit einer schalenartigen
Verkleidung 8 versehen, die zum Beispiel aus Kunststoff
oder aus Blech hergestellt sein kann. Diese Verkleidung 8 bildet
dabei die Außenhaut
des Hardtops 1 im Bereich des Himmelabschnitts 2.
Der Rahmen 4 dient dabei als Träger für diese Verkleidung 8.
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Bei
der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform weist die Verkleidung 8 einen
plattenförmigen
Einsatz 9 auf, der aus einem transparenten Material besteht.
Beispielsweise ist der Einsatz 9 aus Plexiglas oder aus
einem anderen transparenten Kunststoff hergestellt; bevorzugt wird
jedoch eine Variante, bei welcher der Einsatz 9 aus Glas
hergestellt ist. Mit anderen Worten, in die Verkleidung 8 ist
ein Dachfenster, nämlich
der Einsatz 9, integriert. Der Einsatz 9 ist dabei
von der Verkleidung 8 gehaltert und allseitig umschlossen.
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Grundsätzlich kann
alternativ oder zusätzlich auch
der Heckabschnitt 3 mit einem derartigen gegossenen Rahmen
ausgestattet sein, wobei dann der Heckabschnitt 3 eine
derartige Verkleidung aufweist, die ihrerseits einen transparenten
Einsatz enthalten kann. Beim Heckabschnitt 3 bildet der
transparente Einsatz dann die Heckscheibe des Hardtops 1.
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Bevorzugt
wird jedoch die in 1 gezeigte Ausführungsform,
bei welcher der Heckabschnitt 3 keinen solchen ringförmigen Rahmen
aufweist. Stattdessen ist der Heckabschnitt 3 an jeder
Fahrzeugseite mit einem C-Säulenabschnitt 10 versehen.
Dieser C-Säulenabschnitt 10 umfasst
dabei jeweils einen Säulenrahmen 11 sowie
eine Säulenverkleidung 12. Der
jeweilige Säulenrahmen 11 besitzt
eine ringförmig
geschlossene Kontur, wobei er jeweils eine Seitenöffnung 13 einfasst.
Erfindungsgemäß können die Säulenrahmen 11 jeweils
als dünnwandiges
Stahlgussteil ausgestaltet sein. Auch hier kann durch eine entsprechende
Formgebung des Gussteils ein hinreichend stabiler Säulenrahmen 11 bereitgestellt
werden, der – wie
hier – eine
solche Seitenöffnung 13 ringförmig umschließt. Auch
hier können
Gewichtsvorteile erzielt werden.
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Die
jeweilige Säulenverkleidung 12 ist
außen am
zugehörigen
Säulenrahmen 11 angebracht,
so dass auch hier der Säulenrahmen 11 einen
Träger
für die
Säulenverkleidung 12 bildet.
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Bei
der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform enthält jede
Säulenverkleidung 12 ebenfalls
einen plattenförmigen
Einsatz 14 aus einem transparenten Material. Auch hier
kann für
diesen Einsatz 14 ein transparenter Kunststoff, vorzugsweise
jedoch Glas, verwendet werden. Mit Hilfe dieser Einsätze 14 kann
somit ein zusätzliches
Seitenfenster in den jewei ligen C-Säulenabschnitt 10 integriert werden.
Ermöglicht
wird dies durch den gegossenen Rahmen 11, der die Seitenöffnung 13 frei
von zusätzlichen
Versteifungselementen halten kann und dabei dennoch die gewünschte Steifigkeit
besitzt.
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Die
hier gezeigten C-Säulenabschnitte 10 sind
außerdem
dazu vorgesehen, eine Heckscheibe 15 des Hardtops 1 zu
tragen. Die C-Säulenabschnitte 10 unterstützen dabei
die Heckscheibe 15 an ihrer jeweiligen Fahrzeugseite. In 1 sind
außerdem
zusätzliche
Elemente 16 dargestellt, die jeweils einem der C-Säulenabschnitte 10 zugeordnet
sind und an deren Säulenrahmen 11 und/oder
an deren Säulenverkleidung 12 befestigt
werden.
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Bei
der hier gezeigten Ausführungsform
ist der transparente Einsatz 9 des Himmelabschnitts 2 fest
eingebaut. Ebenso ist es bei einer Weiterbildung möglich, den
Einsatz 9 als Hebe- und/oder
Schiebefenster auszugestalten. Entsprechendes gilt dann auch grundsätzlich für den Heckabschnitt 3.