DE19758772B4

DE19758772B4 - Solardeckel für ein Fahrzeugdach

Info

Publication number: DE19758772B4
Application number: DE19758772A
Authority: DE
Inventors: Werner Pätz
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2017-04-19

Abstract

Solardeckel für Fahrzeugdächer mit Solarzellen (10, 10'), die zwischen einem innenliegenden Träger (4, 4') aus Kunststoff und einer außenliegenden Glasdeckschicht (5, 5') angeordnet sind, wobei der Träger (4, 4') wannenförmig mit einem umlaufenden, nach außen weisenden Rand (8, 8') und einer von diesem umschlossenen, einen Boden (7, 7') aufweisenden zentralen Vertiefung ausgebildet ist, in welcher die Solarzellen (10, 10') angeordnet sind, und die durch die Glasdeckschicht (5) nach außen abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (7, 7') des Trägers (4, 4') wenigstens teilweise transparent ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Solardeckel für Fahrzeugdächer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Solardeckel für Fahrzeugdächer ist beispielsweise in der DE 196 30 813 A1 beschrieben. Die Solarzellen bei diesem Solarzellendach dienen zur Stromversorgung von elektrochromen Elementen, die in dem Solardeckel angeordnet sind, dessen außenliegende Glasschicht als Einscheibensicherheitsglas gebildet ist, und dessen innenliegender Träger aus Kunststoff gefertigt ist. Dieser Verbund-Solardeckel erfordert jedoch einen gesonderten Herstellungsschritt zum Anspritzen eines Verstärkungsrands sowie zum Anbringen bzw. Anspritzen von Anschlußelementen in weiteren Arbeitsgängen. Außerdem ist dieser Solardeckel aufgrund der Verwendung eines Einscheibensicherheitsglases für die Glasdeckschicht noch relativ schwergewichtig.
Die DE 40 06 756 A1 zeigt einen Glasdeckel oder Solardeckel für Fahrzeuge mit einer Solarzellenschicht, die auf einer Trägerschicht aufgebracht ist und mit dieser gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zwischen einer Glasinnenschicht und einer Glasaußenschicht angeordnet ist. Die Einheit aus der Solarzellenschicht und der Trägerschicht kann zwischen den ebenen Glasschichten eingelegt sein oder auch mit der Glasaußenschicht und/oder der Glasinnenschicht verbunden und beispielsweise verklebt sein. Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel enthält der Glasdeckel nur eine Glasaußenschicht ohne eine Glasinnenschicht. Die Einheit aus der Solarzellenschicht und der Trägerschicht ist an der Innenseite der Glasaußenschicht angebracht, beispielsweise angeklebt, die somit die allein tragende Schicht des Glasdeckels bildet. Während bei dem Glasdeckel des ersten Ausführungsbeispiels der Außenrand der Einheit aus der Solarzellenschicht und der Trägerschicht von einer umlaufenden Einfassung, beispielsweise einer Polyurethan-Umschäumung, eingefasst und abgedichtet ist, liegt bei dem Glasdeckel des zweiten Ausführungsbeispiels der Außenrand der Einheit aus der Solarzellenschicht und der Trägerschicht frei und ungeschützt.
Aus der DE 41 05 389 C1 ist ein lichtdurchlässiger Deckel für Fahrzeugdächer mit einer lichtdurchlässigen Außenschicht, einer lichtdurchlässigen Innenschicht und einem zwischen diesen mittels zweier Klebefolien verklebten flächig anliegenden Solarverbund bekannt geworden. Die Außenschicht und die Innenschicht sind insbesondere Klarglasplatten. Die Baueinheit aus Außenschicht, Innenschicht und Solarverbund ist randseitig mittels einer Vergußmasse und einem Einfassprofil umgeben.
Aus der DE-GM 85 32 154 ist es bekannt, Solarzellen eines Solarzellenpaneels zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug mit einer biegsamen, weitgehend bruchfester transparenten Abdeckung aus chemisch gehärtetem Dünnglas zu überziehen, das mit den Solarzellen verklebt ist. Bevorzugt hat diese Glasabdeckung eine Dicke von weniger als zwei Millimetern. Durch die Dünnglasabdeckung soll im Vergleich zur Verwendung von Kunststoff eine verkratzfeste Außenfläche für den Solarzellenverbund bereitgestellt werden. Ein Träger für den Solarzellenverbund ist nicht näher beschrieben.
Aus der EP 0 472 788 B1 ist ein Kunstharzfenster für Kraftfahrzeuge bekannt, das aus einer Platte aus transparentem oder halbtransparentem Kunstharz besteht und von einem Rahmen umschlossen ist, der einstückig durch einen Spritzgußvorgang hergestellt ist, aus demselben Harz besteht wie die Platte und dieser die notwendiger Steifigkeit verleihen soll.
Aus der DE 35 38 986 C2 ist ein Solargenerator bekannt, der als gewölbter Verbund mit sandwichartig von einem Träger aus einer Glasscheibe und einer außenliegende Glasscheibe aus Weißglas gebildet ist.
Aus der DE 36 40 168 C2 ist ein Fahrzeug-Schiebedach bekannt, dessen Deckel einstückig mit einem Deckelrahmen aus Kunststoff gebildet ist.
Ein weiteres Fahrzeug-Schiebedach mit einem Deckel aus Kunststoff ist aus der DE 43 34 012 C1 bekannt. An der Unterseite des Kunststoffdeckels ist ein Steg einstückig durch Spritzgießen gemäß dem Gasinnendruckverfahren gebildet.
Aus der DE 44 06 097 A1 ist eine transparente Kunststoffscheibe bekannt, die zur Erhöhung der Kratzfestigkeit, Abriebsfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Umweltbeständigkeit auf einer oder auf beiden Seiten mit einer dünnen Glasfolie mit einer Dicke von etwa 30 bis 500 μm belegt ist.
Schließlich zeigt die US 6 262 358 B1 ein Solarzellenmodul mit zwischen zwei Glasscheiben aufgenommenen Solarzellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Solardeckel zu schaffen, der die Vorteile eines Glasdeckels (hohe Transparenz, Glanz und Kratzfestigkeit) und eines Kunsstoffdeckels (geringes Gewicht, robuste mechanische Eigenschaften) mit denen eines Solardeckels (Energieerzeugung) verbindet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach ist der innenliegende Kunststoffträger des Solardeckels nicht wie beim Stand der Technik als ebene bzw. gewölbte Schicht eines Deckelverbunds gebildet, sondern in Gestalt einer Wanne, in welche die Solarzellen eingesetzt sind. Die Kombination aus transparenter Glasdeckschicht und einem zumindest teilweise transparenten Boden dieser Wanne ermöglicht einen Solardeckel, durch den Licht in den Fahrzeuginnenraum gelangen kann.
Der erfindungsgemäße wannenförmige Träger läßt sich problemlos als Kunststoffspritzteil herstellen, auf welchem die Solarzellen angeordnet werden, woraufhin der Raum über den Solarzellen mit einem transparenten Klebstoff ausgegossen oder durch eine transparente Folienschicht ausgefüllt und schließlich die Glasdeckschicht aufgebracht und mit dem Klebstoff bzw. der Folienschicht verbunden wird.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Profilausbildung des Solardeckelträgers ist dieser alleine ohne die Glasdeckschicht in der Lage, die tragende Funktion des Solardeckels zu übernehmen, so daß die Glasdeckschicht beliebig dünn gebildet werden kann, um im wesentlichen lediglich die Verkratzfestigkeit des überwiegend aus Kunststoff bestehenden Solardeckels zu gewährleisten. Dadurch ist auch sichergestellt, daß der erfindungsgemäße Solardeckel ein geringes Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Verbunddeckeln hat, bei denen der Glasanteil des Solardeckels für die Festigkeit des Deckels relativ groß sein muß.
Während der erfindungsgemäße Kunststoffträger bevorzugt einstückig gebildet ist, kann er grundsätzlich auch mehrteilig ausgelegt sein.
Die Kunststoffmasse des wannenförmigen Trägers kann derart eingefärbt sein, daß das Sonnenlicht daran gehindert wird, ungedämpft durch die Solarzellenzwischenräume hindurchzutreten. Diese Transmissionsverringerung kann beispielsweise auch durch Einbetten einer beschichteten Folie entweder in den wannenförmigen Träger oder zwischen den Solarzellen und dem Trägerboden erzielt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Solardeckels in seiner Schließ-Stellung im Verbund mit einem Fahrzeugdach im Querschnitt, und
2 eine aufgeschnittene Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Solardeckels.
In 1 ist die Dachhaut eines Fahrzeugs mit 1 bezeichnet. Die Dachhaut 1 ist im Bereich einer Dachöffnung, die durch den erfindungsgemäßen Solardeckel verschließbar ist, einwärts umgeschlagen und umgreift in diesem Bereich einen Verstärkungsrahmen 2. Der Solardeckel ist insgesamt mit 3 bezeichnet und besteht aus einem Träger 4 aus Kunststoff, einer Glasdeckschicht 5 und einem zwischen dieser Glasdeckschicht 5 und dem Träger 4 angeordneten Solarpaket 6. Die Glasdeckschicht 5 ist wesentlich dünner als der Kunststoffträger 4, der wannenförmig ausgebildet ist und einen Boden 7 sowie einen einstückig mit diesem ausgebildeten umlaufenden Rand 8 aufweist, der im Querschnitt in etwa eine U-Form aufweist. In den U-förmigen Rand 8 ist eine Dichtung 9 in Gestalt einer Hohlkammerdichtung eingesetzt. die als Auflage für die Glasdeckschicht 5 sowie zum Dehnungsausgleich zwischen den unterschiedlichen Materialien der Glasdeckschicht 5 und des Trägers 4 dient. Das Solarpaket B weist Solarzellen 10 auf, von denen in 1 lediglich eine einzige randseitig angeordnete Solarzelle 10 gezeigt ist, und einen transparenten Klebstoff 11, in welchen die Solarzellen 10 eingebettet sind. Der Klebstoff 11 füllt den gesamten Hohlraum um die Solarzellen 10 aus, der durch den Träger 4 und die Glasdeckschicht 5 unter Einschluß der Solarzellen 10 festgelegt ist.
Der Träger 4 für den Solardeckel 3 ist außerdem bevorzugt – wie im Ausführungsbeispiel dargestellt – einstückig mit einem Verstärkungsprofil 12 gebildet, das sich an den Rand 8 des Trägers anschließt und Zur Innenseite des Fahrzeugs bzw. nach unten von diesem vorspringt. Das Verstärkungsprofil 12 ist allgemein U-förmig bzw. rinnenförmig, wobei diese Rinne unter anderem die Funktion einer Wasserrinne für den Deckel 3 übernimmt. Seitlich vorstehend ist an das U-förmige Verstärkungsprofil 12 eine Stützkante 13 angeformt, die im Querschnitt L-Form hat und mit ihrem freien Schenkel aufwärts bzw. nach außen vorspringt.
Der U-förmige bzw. rinnnenförmige Teil des Verstärkungsprofils 12 dient als Einsteckprofil für eine Deckelranddichtung 16, die ein mit Widerhaken versehenes Verankerungsteil 16D aufweist, das kraftschlüssig in den Rinne abschnitt des Verstärkungsprofils 12 einsteckbar ist. An das Verankerungsteil 18D schließt sich in Aufwärtsrichtung ein Dichtungsteil für den Solardeckel 3 an. Dieses umfaßt zum einen einen kürzeren Schenkel 16A, welcher der Kontur des Verstärkungsprofils 12 im Übergangsbereich zum Rand 8 des Trägers 4 folgt und sich bis zur Unterseite der Glasdeckschicht 5 erstreckt, die seitlich über die umlaufende Dichtung 9 vorsteht. Der Schenkel 16A liegt gegen die Unterseite der Glasdeckschicht 5 an. Ein parallel zu dem Schenkel 16A verlaufender weiterer Schenkel 16B des Dichtungsteils verläuft im wesentlichen parallel zum Schenkel 16A, ist jedoch länger als dieser und liegt am seitlichen Rand der Glasdeckschicht 5 an, gegen welchen Rand er durch die einwärts umgeschlagene Dachhaut 1 gedrückt wird, wenn sich der Solardeckel 3 in der in 1 gezeigten Schließstellung befindet.
Die Deckelranddichtung 16 umfaßt außerdem ein Hohlkammerteil 16C, der seitlich außerhalb von den Dichtungsschenkeln 16A und 16B liegt und eine aufstellbare Dichtlippe 16E umfaßt, die bei geschlossenem Solardeckel 3 von unten gegen die umgeschlagene Dachhaut 4 drückt, wobei die Hohlkammer 18 in dieser Stellung geringfügig eingedrückt ist, um den dichtenden Kontakt gegenüber dem Rand der Dachhaut 1 zu gewährleisten. Im übrigen ruht das Hohlkammerteil 16C auf der seitlich vorspringenden Stützkante 13 des Verstärkungsprofils 12 und wird von dessen vertikalem Steg im unteren Teil von außen her begrenzt.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Solardeckels, der insgesamt mit der Bezugsziffer 19 bezeichnet ist. Soweit der Solardeckel 19 von 2 mit dem Solardeckel 3 von 1 übereinstimmt, werden identische Bezugsziffern verwendet, die durch einen Apostroph ergänzt sind.
Demnach weist der Solardeckel 19 ebenfalls einten wannenförmigen Träger 4' mit einem im wesentlichen flachen Boden 7' und einem umlaufenden Rand 8' sowie eine Glasdeckschicht 5' auf. Zwischen der Glasdeckschicht 5' und dem Boden 7' sind Solarzellen 10' angeordnet. Auf der Innenseite des umlaufenden Randes 8' sind unmittelbar an den Boden 7' anschließend sowie voneinander beabstandet zur Wanneninnenseite hin verrundete Vorsprünge 20 angeformt, die als Abstandhalter für die Solarzellen 10' und als Auflagen für die Glasdeckschicht 5' bestimmt sind, Der zwischen der Glasdeckschicht 5' und dem Boden 7' um die Solarzeilen 10' verbleibende Hohlraum ist wie bei der ersten Ausführungsform von 1 mit einem transparenten Klebstoff ausgegossen und/oder mit einer transparenten Klebfolienschicht ausgefüllt.
Ein wesentlicher Unterschied der zweiten Ausführungsform von 2 gegenüber der ersten Ausführungsform von 1 betrifft die Anordnung der Glasdeckschicht 5' innerhalb des wannenförmigen Trägers 4'. Die Glasdeckschicht 5 liegt auf den Vorsprüngen 20 auf und grenzt seitlich umlaufend an die Innenseite des Randes 8' des Trägers 4' in etwa an.
Ein weiterer wesentlicher Unterschied der beiden Ausführungsformen besteht in der Ausbildung des Verstärkungsprofils 12, das gemäß 2 unmittelbar unterhalb des umlaufenden Randes 8' eine Hohlkammer 23 mit in etwa quadratischem Querschnitt umfaßt, an die sich nach oben ein vertikaler Wandabschnitt 24 anschließt, der zusammen mit dem umlaufenden Rand 8' des Trägers 4' eine nach oben offene Rinne festlegt, die zum einen als Wasserrinne dienen kann und zum anderen eine Steckaufnahme für eine Dichtung 26 bildet. Seitlich vom vertikalen Wandabschnitt 24 steht horizontal verlaufend ein Aufsteckrand 25 für die Dichtung 26 vor. Die Dichtung 26 weist ein Verankerungsteil 26D mit Widerhaken auf, das in die durch den vertikalen Wandabschnitt 24 und den umlaufenden Rand 8 des Trägers festgelegte Rinne eingesteckt ist. In seitlicher Richtung nach außen hat die Dichtung 26 zwei Hohlkammern 26A und 26B, deren unten liegende Wandungen der Kontur des Aufsteckrands 25 folgen. Seitlich an die Hohlkammer 26A angeformt erstreckt sich in Aufwärtsrichtung eine Dichtlippe 26E. Mit einem horizontalen Lappen 26F, der sich in Verlängerung an die obere Wand der Hohlkammer 26B anschließt, übergreift die Dichtung 25 die Oberseite des umlaufenden Rands 8' des wannenförmigen Trägers 4' und den Außenrand der Glasdeckschicht 5'.
Eine Variante des einstückig ausgebildeten und einstückig mit dem Träger 4' verbundenen Verstärkungsprofils 12' geht aus dem rechten Teil von 2 hervor. Demnach ist in Verlängerung der unterhalb des Bodens 7' liegenden vertikalen Wandung der Hohlkammer 23 eine Sichtblende 30 gebildet und ein Haltewinkel 31 steht von der Innenseite der Sichtblende vor und ist einstückig mit dieser gebildet. Die Sichtblende 30 sowie der Haltewinkel 31 stellen zwei Beispiele für integrierte Funktionselemente des erfindungsgemäßen Solardeckels dar, die beim Stand der Technik üblicherweise als getrennte Elemente ausgebildet sind und nachträglich am Solardeckel angebracht werden müssen.
Beide Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Solardeckels gemäß 1 und 2 zeichnen sich demnach durch einen wannenförmigen Kunststoffträger als Tragelement für die Solarzellen aus, der durch eine kratzfeste Glasdeckschicht abgedeckt ist, wobei der jeweilige Träger im Spritzgußverfahren zusammen mit dem Verstärkungsprofil und den weiteren Funktionselementen einstückig gebildet ist. Besondere Stabilität erlangt der Träger insbesondere durch das randseitig umlaufende Verstärkungsprofil, das außerdem funktionell als Träger für eine Dichtung 16, 26 gegenüber der Dachhaut 1 eines Fahrzeugs und ggfs. für eine Dichtung 9 gegenüber der Glasdeckschicht 5 ausgebildet ist. Aufgrund der durch das Verstärkungsprofil verliehenen zusätzlichen Stabilität und der Verwendung von Kunststoff kann der Träger insgesamt relativ leichtgewichtig ausgebildet sein. Da die Stabilität des Solardeckels wesentlich vom Träger bestimmt wird, kann die Glasdeckschicht extrem dünn gebildet sein, so daß sie im wesentlichen nur die Funktion einer kratzfesten Schutzabdeckung für die Solarzellen erfüllt.
Während als Kunststoff für den wannenförmigen Träger des erfindungsgemäßen Solardeckels grundsätzlich auch ein transparentes Material in Betracht kommt, ist ein wenigstens teilweise transmissionsreduziertes Material bevorzugt, damit des Sonnenlicht nicht ungedämpft durch die Solarzellenzwischenräume auf die Insassen strahlt. Gegebenenfalls kann die Transmissionsreduzierung auch durch eine beschichtete Folie erreicht werden, die in den Boden des Trägers oder zwischen dem Boden und den darüberliegenden Solarzellen eingebettet ist.
Während der Träger des erfindungsgemäßen Solardeckels bevorzugt einstückig gebildet ist, kann er auch mehrteilig ausgelegt sein und beispielsweise in einer Form beim Einbetten der Solarzellen vom Klebstoff mit zusammengeklebt wird.
Bezugszeichenliste

1: Dachhaut
2: Verstärkungsrahmen
3: Solardeckel
4: Träger
5: Glasdeckschicht
6: Solarpaket
7: Boden
8: Rand
9: Dichtung
10, 10': Solarzellen
11: Klebstoff
12: Verstärkungsprofil
13: Stützkante
16: Deckelranddichtung
16A, B: Schenkel von 16
16C: Hohlkammerteil
16D: Verankerungsteil
16E: Dichtlippe
19: Solardeckel
20: verrundete Vorsprünge
23: Hohlkammer
24: Wandabschnitt
25: Aufsteckrand
26: Dichtung
26A, B: Hohlkammern
26D: Verankerungsteil
26E: Dichtlippe
26F: horizontaler Lappen
30: Sichtblende
31: Haltewinkel

Claims

Solardeckel für Fahrzeugdächer mit Solarzellen (10, 10'), die zwischen einem innenliegenden Träger (4, 4') aus Kunststoff und einer außenliegenden Glasdeckschicht (5, 5') angeordnet sind, wobei der Träger (4, 4') wannenförmig mit einem umlaufenden, nach außen weisenden Rand (8, 8') und einer von diesem umschlossenen, einen Boden (7, 7') aufweisenden zentralen Vertiefung ausgebildet ist, in welcher die Solarzellen (10, 10') angeordnet sind, und die durch die Glasdeckschicht (5) nach außen abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (7, 7') des Trägers (4, 4') wenigstens teilweise transparent ausgebildet ist.
Solardeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (7, 7') des Trägers (4, 4') aus einem lichttransmissionsreduzierten bzw. teilweise absorbierenden Material besteht bzw. solches enthält.
Solardeckel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Trägers (4, 4') aus einem gefärbten teiltransparenten Kunststoffmaterial besteht.
Solardeckel nach Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der teiltransparente Boden (7, 7') des Trägers (4, 4') eine transmissionsreduzierende Folie enthält bzw. mit einer solchen abgedeckt ist.
Solardeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen (10, 10') lediglich einen Teil der Fläche des Bodens (7, 7') des Trägers (4, 4') einnehmen, vor allem einen Randbereich unter Freilassen eines zentralen Bodenbereichs.
Solardeckel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wannenförmige Träger (4) ein Kunststoffspritzteil ist.
Solardeckel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Hohlraum zwischen der Glasdeckschicht (5, 5') und den auf dem Boden (7, 7') des wannenförmigen Trägers (4, 4') ggf. unter Abstand zu diesem Boden (7, 7') angeordneten Solarzellen (10, 10') mit einem transparenten Klebstoff ausgegossen und/oder durch eine transparente Klebefolienschecht ausgefüllt ist.