EP1697155A1 - Bauteil eines verstellmechanismus für ein fahrzeug-dach eines cabriolets - Google Patents

Bauteil eines verstellmechanismus für ein fahrzeug-dach eines cabriolets

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Publication number
EP1697155A1
EP1697155A1 EP04816259A EP04816259A EP1697155A1 EP 1697155 A1 EP1697155 A1 EP 1697155A1 EP 04816259 A EP04816259 A EP 04816259A EP 04816259 A EP04816259 A EP 04816259A EP 1697155 A1 EP1697155 A1 EP 1697155A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
designed
component according
vehicle roof
sheet metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04816259A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heino Feussahrens
Hans-Joachim Emmelmann
Winfried Bunsmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valmet Automotive Oy
Original Assignee
Wilhelm Karmann GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wilhelm Karmann GmbH filed Critical Wilhelm Karmann GmbH
Publication of EP1697155A1 publication Critical patent/EP1697155A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J7/00—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs
    • B60J7/08—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs of non-sliding type, i.e. movable or removable roofs or panels, e.g. let-down tops or roofs capable of being easily detached or of assuming a collapsed or inoperative position
    • B60J7/12—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs of non-sliding type, i.e. movable or removable roofs or panels, e.g. let-down tops or roofs capable of being easily detached or of assuming a collapsed or inoperative position foldable; Tensioning mechanisms therefor, e.g. struts
    • B60J7/1226—Soft tops for convertible vehicles
    • B60J7/1265—Soft tops for convertible vehicles characterised by kinematic movements, e.g. using parallelogram linkages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J7/00—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs
    • B60J7/08—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs of non-sliding type, i.e. movable or removable roofs or panels, e.g. let-down tops or roofs capable of being easily detached or of assuming a collapsed or inoperative position
    • B60J7/12—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs of non-sliding type, i.e. movable or removable roofs or panels, e.g. let-down tops or roofs capable of being easily detached or of assuming a collapsed or inoperative position foldable; Tensioning mechanisms therefor, e.g. struts

Definitions

  • the invention relates to a component of an adjustment mechanism for a vehicle roof of a convertible that is adjustable between a first position and a second position.
  • Adjustment mechanisms for vehicle roofs of convertibles which are well known in practice, have linkages, the individual linkage parts of which are articulated at different articulation points and are subject to certain design constraints due to the available installation space for the linkage kinematics. Depending on a current load situation, different forces and moments are introduced into the individual rod parts at the articulation points.
  • the previously used rod parts are made as full cross-section steel stamped or bent parts or forged parts, as full cross-section injection molded parts fiber-reinforced plastic or as a hollow cross-section formed from preformed, such as bent or embossed and then welded steel sheets.
  • the rod parts designed in the manner described above are known to be characterized by an unfavorable component-weight-rigidity ratio and cause undesirably high production costs.
  • DE 101 34 439 AI discloses a pivotable linkage for an openable vehicle roof and a method for producing such a linkage by means of internal high-pressure forming from a hollow semifinished product, which linkage can be produced with a more favorable component-weight-rigidity ratio compared to the aforementioned linkage parts.
  • component shaping that is adapted to the respective application or is carried out in accordance with the load by means of an internal high-pressure molding method cannot be implemented in any desired manner, since component shaping can only be carried out with an aspect ratio of up to approximately 20%.
  • the present invention has for its object to provide a component of an adjustment mechanism for an adjustable vehicle roof of a convertible, which can be produced both inexpensively and with a favorable component weight-rigidity ratio.
  • the component according to the invention of an adjustment mechanism for a vehicle roof of a convertible which is adjustable between a first position and a second position and which is exposed to changing loads depending on its position is characterized by a favorable component weight-rigidity ratio, since it is topological and for a predefined design space / or topographically to the the component is adapted to the loads acting on it, that at least approximately even stress distribution is present in the component, at least in critical load situations, and that the component is designed to use less material in low-load areas than in higher-load areas or with a recess.
  • the design of the component is carried out in such a way that the component is designed in all areas at least approximately only with the material required in the respective area and with which the permissible stresses and deformations are within the permissible tolerance range.
  • Such a design of a component which is optimized as a function of critical load situations with regard to a component weight-rigidity ratio cannot be achieved to the desired extent with the method proposed in DE 101 34 439 AI for a predefined design space due to the limited stretching ratio.
  • a component designed according to the invention therefore has an improved component weight-rigidity ratio compared to a component manufactured by means of internal high-pressure forming and to a conventionally implemented component of an adjusting mechanism of a vehicle roof of a convertible, since the material used depends on the particular application one available Space or in a predefined design space is optimally distributed.
  • a component designed according to the invention can be produced using conventional, inexpensive production methods, such as stamping, bending, casting, milling or the like, since any component contours with component wall thicknesses that vary in this way can be produced using these production methods and cannot be realized using the IHU method.
  • a component according to the invention as a single part produced by sheet metal forming, which is preferably designed at least in some areas with an open profile and which is designed with a topology and / or topography adapted to the applied loads.
  • the component from a plurality of individual parts which are connected to one another, preferably welded to one another and at least partially constructed with an open profile and which, in the joined state, form at least partially a closed profile, each of the individual parts with the loads applied to them adapted topology and / or topography.
  • Fig.l a first embodiment of a component designed according to the invention, which is designed in low-stress areas with several recesses;
  • FIG. 2 shows the component shown in FIG. 1, which is designed with a reinforcing element in the region of a recess;
  • FIG. 3 shows the component shown in FIG. 1 with two reinforcing elements
  • Fig. 4 shows the component shown in Fig. 1 designed according to the invention, which is made of two individual parts designed as sheet metal parts.
  • a component 1 of an adjustment mechanism, not shown in the drawing and known per se, for a vehicle roof of a convertible that is adjustable between a first position and a second position is shown.
  • the component 1 or the rod part is produced by a sheet metal forming process and has two flanged edges 3 both in the area of its outer contour and in the area of several cutouts, the stock exchange delr capable 3 are each provided as reinforcing parts of component 1.
  • Component 1 of the adjustment mechanism is moved when the vehicle roof is opened or closed and transmits the forces emanating from a drive between the vehicle roof and the vehicle body of the convertible, the drive being able to take place both by motor from a drive device and manually by an operator.
  • the resulting forces occurring in the three-dimensional linkage parts for predefined or critical load situations are determined during a multi-body simulation analysis, from which both the resulting forces and the resulting moments in the pivot points between the individual three-dimensional linkage parts be determined.
  • the theoretically determined component geometries of the individual components of the adjustment mechanism are created in accordance with the topology optimization and / or the topography optimization and taking into account production-related aspects of a linkage part of an adjustment mechanism for a vehicle roof of a cabriolet, after which a control calculation of the production-oriented and dependent a favorable component weight-rigidity ratio, optimized components are carried out by means of a reference stress analysis, so that the result is weight-optimized components which are secured with regard to the required load resistance.
  • the component 1 shown in FIG. 1 is designed with the recesses 2 in the low-load areas for weight reduction ascertained during the multi-body simulation analysis for the critical load situations, the component 1 in areas with higher loads, such as in the area of articulation pivot points 7, with the Wall 4 and the flanged edges 3 is designed.
  • the component designed as a sheet steel part represents a considerably lighter version of a rod part of an adjusting mechanism of a vehicle roof, which is used for the optimization of the weight considered critical load situations has a uniform stress distribution over the entire component structure.
  • the component 1 shown in FIG. 1 should not have the desired strength in certain load states, there is the possibility of carrying out the component 1 in cross-sectional areas that are underdimensioned in terms of strength with reinforcing parts 5 or 5A and 5B shown in FIGS. 2 and 3 ,
  • the reinforcing parts 5A and 5B are firmly connected to the flanged edges 3 of the component 1, preferably by means of welding, gluing or the like.
  • the component 1 shown in FIG. 4 represents a further development with respect to the embodiments of the component according to FIGS. 1 to 3 in that it is designed in cross section as a hollow profile which is formed from two individual parts 1A and 1B which each correspond to the component 1 shown in FIG. 1 and which are welded to one another in the region of the flanged edges 3 in a joint region 6.
  • the component 1 designed in this way according to FIG. 4 has a considerably more favorable component weight-rigidity ratio compared to a rod part made of solid material.
  • the component 1 or the individual parts 1A and 1B are formed in areas with low loads only with less use of material or with smaller wall thicknesses than in areas with higher loads. In this way, on the one hand, a reduction in weight is achieved in comparison with components made of solid material with a constant wall thickness, and at the same time a higher rigidity is achieved in comparison with components made with recesses.
  • This procedure represents a compromise between the desired weight optimization and the required stiffness of the components of an adjustment mechanism depending on the critical load situations, which leads to a weight saving in comparison to conventionally designed components of adjustment mechanisms, taking into account the respective application at hand.
  • a component designed according to the invention which is optimized topologically and / or topographically at least for critical load conditions with regard to its component weight and the applied component loads, as a cast part or as a milled part, which preferably consists of an aluminum or magnesium alloy.
  • the exemplary embodiments of the component according to the invention shown in the drawing represent only highly schematic and partial weight and a component load for a predefined design space are optimized component structures that are designed over their component length with a different cross-sectional design adapted as a function of the load situations considered during the weight optimization.
  • the components 1 can also be designed at a suitable point in all areas with reinforcing beads, flat spots and embossed areas.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

Es wird ein Bauteil (1) eines Verstellmechanismus für ein zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verstellbar ausgeführtes Fahrzeugdach eines Cabriolets beschrieben. Das Bauteil (1) ist in Abhän­gigkeit seiner Lage wechselnden Belastungen ausgesetzt und ist für einen vordefinierten Designraum topologisch und/oder topographisch derart an die auf das Bauteil (1) einwirkenden Belastungen angepasst, dass im Bauteil (1) wenigstens in kritischen Lastsituationen wenigstens annähernd eine gleichmässige Spannungsverteilung vor­liegt und dass das Bauteil (1) in niedrig belasteten Bereichen mit einem geringeren Materialeinsatz als in höher belasteten Bereichen oder mit einer Aussparung (2) ausgeführt ist.

Description

Bauteil eines Verstellmechanismus für ein'- - Fahrzeug- dach eines Cabriolets
Die Erfindung betrifft ein Bauteil eines Verstell- mechanismus für ein zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verstellbar ausgeführtes Fahrzeugdach eines Cabriolets.
Aus der Praxis hinlänglich bekannte Verstellmechanismen für Fahrzeugdächer von Cabriolets weisen Gestänge auf, deren einzelne Gestängeteile an verschiedenen Gelenkpunkten gelenkig miteinander verbunden sind und aufgrund vorhandener Bauräume für die Gestängekinematik bestimmten Gestaltungszwängen unterliegen. An den Gelenkpunkten werden jeweils in Abhängigkeit einer aktuellen Belastungssituation unterschiedliche Kräfte und Momente in die einzelnen Gestängeteile eingeleitet.
Dabei greifen in geschlossenem Zustand, in geöffnetem bzw. in vollständig abgelegtem Zustand eines Fahrzeugdaches eines Cabriolets sowie in Stellungen des Fahrzeugdaches zwischen diesen beiden Positionen, die aufgrund ungünstiger Hebelverhältnisse jeweils kritische Lastsituationen für die Gestängeteile darstellen, hohe Belastungen an den Gestängeteilen an, so dass an die Festigkeit der Gestängeteile hohe Anforderungen gestellt sind. Die bisher eingesetzten Gestängeteile sind als Vollquerschnitt-Stahl-Stanzbiegeteile oder Schmiedeteile, als Vollquerschnitt-Spritzgussteile aus faserverstärktem Kunststoff oder als Hohlquerschnitt- Teile aus vorgeformten, wie gebogenen oder geprägten und anschließend verschweißten Stahlblechen ausgebildet.
Die in der vorbeschriebenen Art und Weise ausgeführten Gestängeteile sind bekannterweise durch ein ungünstiges Bauteilgewicht-Steifigkeits-Verhältnis gekennzeichnet und verursachen unerwünscht hohe Fertigungskosten.
Aus der DE 101 34 439 AI ist ein schwenkbares Gestänge für ein öffnungsfähiges Fahrzeugdach sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Gestänges mittels Innenhochdruckumformen aus hohlem Halbzeug bekannt, welches Gestänge im Vergleich zu den vorgenannten Gestängeteilen mit einem günstigeren Bauteilgewicht-Steifigkeits-Verhältnis herstellbar ist.
Nachteilig dabei ist jedoch, dass eine an den jeweilig vorliegenden Anwendungsfall angepasste bzw. belastungsgerecht ausgeführte Bauteilformung mittels In- nenhochdrucku form-Verfahren nicht in beliebiger Art und Weise realisierbar ist, da eine Bauteilumformung nur mit einem Streckverhältnis bis etwa 20% durchführbar ist.
Darüber hinaus sind bei den aus dem Stand der Technik vorgeschlagenen mittels Innenhochdruckumformen hergestellten Bauteilen Anbindungen von zusätzlichen Teilen an die fertig umgeformten Bauteile nur mit er- höhtem fertigungstechnischen Aufwand realisierbar, da diese unter Umständen nicht mittels kostengünstigen Punktschweißverfahren sondern mit aufwändigeren und kostenintensiveren Schweißverfahren, bei welchen die zu befestigenden Anbindungen über an die Ränder gelegten Schweißnähte an den Gestängeteilen befestigt werden, durchzuführen sind. Dies resultiert aus der Tatsache, dass die bei Punktschweißverfahren erforderlichen Schweißzangen aufgrund der mit geschlossenem Bauteilquerschnitt ausgeführten Gestängeteilen in kleinen Durchmesserbereichen nicht an für den Punktschweißpro- zess erforderlichen Positionen anordenbar sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil eines Verstellmechanismus für ein verstellbar ausgeführtes Fahrzeugdach eines Cabriolets zur Verfügung zu stellen, welches sowohl kostengünstig als auch mit einem günstigen Bauteilgewicht- Steifigkeits-Verhältnis herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Bauteil gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Bauteil eines Verstellmechanismus für ein zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verstellbar ausgeführtes Fahrzeugdach eines Cabriolets, welches in Abhängigkeit seiner Lage wechselnden Belastungen ausgesetzt ist, ist durch ein günstiges Bauteilgewicht-Steifigkeits-Verhältnis gekennzeichnet, da es für einen vordefinierten Designraum topologisch und/oder topographisch derart an die auf das Bauteil einwirkenden Belastungen angepasst ist, dass im Bauteil wenigstens in kritischen Lastsituationen wenigstens annähernd eine gleichmäßige Spannungsverteilung vorliegt und dass das Bauteil in niedrig belasteten Bereichen mit einem geringeren Materialeinsatz als in höher belasteten Bereichen oder mit einer Aussparung ausgeführt ist.
Das bedeutet, dass die Gestaltung des Bauteils derart belastungsgerecht ausgeführt ist, dass das Bauteil in allen Bereichen wenigstens annähernd nur mit dem Materialaufwand ausgeführt ist, der in dem jeweiligen Bereich erforderlich ist und mit dem die zulässigen Spannungen und Verformungen im zulässigen Toleranzbereich liegen. Eine derartige Gestaltung eines in Abhängigkeit von kritischen Lastsituationen hinsichtlich eines Bauteilgewicht-Steifigkeits-Verhältnisses optimierten Bauteiles ist mit dem in der DE 101 34 439 AI vorgeschlagenen Verfahren für einen vordefinierten Designraum aufgrund des limitierten Streckverhältnisses nicht im erwünschten Umfang realisierbar.
Ein erfindungsgemäß ausgeführtes Bauteil weist daher im Vergleich zu einem mittels Innenhochdruckum- form-Verfahren hergestellten Bauteil und zu einem herkömmlich ausgeführten Bauteil eines Verstellmechanismus eines Fahrzeugdaches eines Cabriolets jeweils ein verbessertes Bauteilgewicht-Steifigkeits-Verhältnis auf, da das eingesetzte Material in Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsfalles in einem zur Verfügung stehenden Bauraum bzw. in einem vordefinierten Designraum optimal verteilt ist.
Ein erfindungsgemäß ausgeführtes Bauteil ist mit herkömmlichen kostengünstigen Herstellverfahren, wie Stanzen, Biegeumformen, Gießen, Fräsen oder dergleichen herstellbar, da mit diesen Herstellverfahren beliebige Bauteilkonturen mit derart variierenden Bauteilwandstärken fertigbar sind, die mittels IHU-Verfahren nicht realisierbar sind.
So besteht beispielsweise die Möglichkeit, ein erfindungsgemäßes Bauteil als ein einziges durch Blechumformen hergestelltes Teil auszuführen, welches vorzugsweise wenigstens bereichsweise mit einem offenen Profil ausgebildet ist und das mit an die anliegenden Belastungen angepasster Topologie und/oder Topographie ausgeführt ist.
Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, das Bauteil aus mehreren miteinander verbundenen, vorzugsweise miteinander verschweißten und wenigstens bereichsweise mit einem offenen Profil ausgeführten Einzelteilen herzustellen, die in gefügtem Zustand wenigstens bereichsweise ein geschlossenes Profil ausbilden, wobei jedes der Einzelteile für sich mit an die anliegenden Belastungen angepasster Topologie und/oder Topographie ausgeführt ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiele .
Es zeigt:
Fig.l ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgeführten Bauteiles, welches in niedrig belasteten Bereichen mit mehreren Aussparungen ausgeführt ist;
Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Bauteil, welches im Bereich einer Aussparung mit einem Verstärkungselement ausgeführt ist;
Fig. 3 das in Fig. 1 gezeigte Bauteil mit zwei Verstärkungselementen; und
Fig. 4 das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäß ausgeführte Bauteil, welches aus zwei jeweils als Blechteil ausgeführten Einzelteilen hergestellt ist.
Bezug nehmend auf Fig. 1 ist ein Bauteil 1 eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten und an sich bekannten Verstellmechanismus für ein zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verstellbar ausgeführtes Fahrzeugdach eines Cabriolets dargestellt. Das Bauteil 1 bzw. das Gestängeteil ist durch ein Blechumformverfahren hergestellt und weist sowohl im Bereich seiner äußeren Kontur als auch im Bereich mehrerer Aussparungen 2 Bördelränder 3 auf, wobei die Bör- delränder 3 jeweils als Verstärkungsteile des Bauteiles 1 vorgesehen sind.
Das Bauteil 1 des Verstellmechanismus wird beim Öffnen oder beim Schließen des Fahrzeugdaches bewegt und überträgt die von einem Antrieb ausgehenden Kräfte zwischen dem Fahrzeugdach und der Fahrzeugkarosserie des Cabriolets, wobei der Antrieb sowohl motorisch von einer Antriebseinrichtung als auch händisch von einer Bedienperson erfolgen kann.
Erfahrungsgemäß werden bei Cabriolets in den Verstellmechanismus bzw. in das Verstellgestänge des Fahrzeugdaches sowohl bei vollständig geschlossenem Fahrzeugdach als auch in abgelegtem Zustand des Fahrzeugdaches aufgrund ungünstiger Hebelverhältnisse die höchsten Belastungen eingeleitet, so dass diese Betriebszu- stände des Verstellmechanismus die für eine Festigkeitsberechnung der einzelnen Bauteile des Verstellmechanismus relevanten Lastsituationen bzw. kritische Lastfälle darstellen. Darüber hinaus können jedoch auch in verschiedenen Stellungen eines Fahrzeugdaches zwischen den beiden vorgenannten Endstellungen während einer Öffnungsphase oder einer Schließphase kritische Lastsituationen aufgrund ungünstiger Hebelverhältnisse auftreten, die bei der Dimensionierung der Gestängeteile eines Verstellmechanismus berücksichtigt werden.
Das bedeutet, dass die während der kritischen Lastsituationen auftretenden Belastungen zur belastungsgerechten Gestaltung des Bauteiles 1, d. h. zur Optimierung einer Topologie und auch zur Optimierung einer Topographie des Bauteiles 1 mittels numerischer Berechnungsmethoden, herangezogen werden.
Dabei wird zunächst während einer so genannten Kinematikentwicklung unter Berücksichtigung von vorhandenen Bauräumen und unter Umständen auch von Designvorgaben eine zweidimensionale Linienkinematik mit Hilfe von zweidimensionalen Gestängeteilen entwickelt. Im An- schluss daran wird mit Hilfe dreidimensionaler Gestängeteile sowohl eine kollisionsfreie Schachtelung der Gestängeteile als auch eine Kinematik bestimmt.
Anhand der ermittelten Kinematik der dreidimensionalen Gestängeteile werden während einer Mehrkörpersi- mulations-Analyse die in den dreidimensionalen Gestängeteilen auftretenden resultierenden Kräfte für vordefinierte bzw. für kritische Lastsituationen ermittelt, woraus sowohl die resultierenden Kräfte als auch die resultierenden Momente in den Gelenkdrehpunkten zwischen den einzelnen dreidimensionalen Gestängeteilen bestimmt werden. Mit diesen für die vordefinierten Lastzustände des Verstellmechanismus eines Fahrzeugdaches eines Cabriolets ermittelten Randbedingungen wird mittels geeigneter Berechnungsmethoden, die mittels an sich bekannter Programmalgorithmen durchgeführt werden, eine derartige Topologieoptimierung und/oder eine derartige Topographieoptimierung der einzelnen Gestängeteile, d. h. vorliegend auch des Bauteils 1 durchgeführt, womit jeweils Bauteile eines Verstellmechanismus mit in Abhängigkeit der vordefinierten Lastsituationen gestaltoptimierten Geometrien und mit einem günstigen Bauteilgewicht-Steifigkeits-Verhältnis zur Verfügung stehen.
Daran anschließend werden die theoretisch ermittelten Bauteilgeometrien der einzelnen Bauteile des Verstellmechanismus nach Vorgabe der Topologieopti ie- rung und/oder der Topographieoptimierung und unter Berücksichtigung fertigungsgerechter Gesichtspunkte eines Gestängeteils eines Verstellmechanismus für ein Fahrzeugdach eines Cabriolets erstellt, wobei anschließend eine Kontrollrechnung der fertigungsgerecht ausgeführten und in Abhängigkeit eines günstigen Bauteilgewicht- Steifigkeits-Verhältnisses optimierten Bauteile mittels einer Vergleichsspannungsanalyse durchgeführt wird, so dass als Endergebnis gewichtsoptimierte und hinsichtlich einer erforderlichen Belastungsbeständigkeit abgesicherte Bauteile zur Verfügung stehen.
Das in Fig. 1 dargestellte Bauteil 1 ist in den während der Mehrkörpersimulations-Analyse für die kritischen Lastsituationen ermittelten niedrig belasteten Bereichen zur Gewichtsreduktion mit den Aussparungen 2 ausgeführt, wobei das Bauteil 1 in höher belasteten Bereichen, wie im Bereich von Gelenkdrehpunkten 7, mit der Wandung 4 und den Bördelrändern 3 ausgestaltet ist. Das als Stahlblechteil ausgeführte Bauteil stellt im Vergleich zu einem aus Vollmaterial hergestellten Gestängeteil eine erheblich leichtere Ausführung eines Gestängeteils eines Verstellmechanismus eines Fahrzeugdachs dar, das für die während der Gewichtsop.timierung betrachteten kritischen Lastsituationen eine gleichmäßige Spannungsverteilung über die gesamte Bauteilstruktur aufweist.
Falls das in Fig. 1 dargestellte Bauteil 1 in bestimmten Lastzuständen nicht die gewünschte Festigkeit aufweisen sollte, besteht die Möglichkeit, das Bauteil 1 in hinsichtlich der Festigkeit unterdimensionierten Querschnittsbereichen mit in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Verstärkungsteilen 5 bzw. 5A und 5B ausführen. Die Verstärkungsteile 5A und 5B sind fest mit den Bördelrändern 3 des Bauteiles 1, vorzugsweise über eine Verschweißung, eine Verklebung oder dergleichen, verbunden.
Das in Fig. 4 dargestellte Bauteil 1 stellt in Bezug auf die Ausführungen des Bauteils gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 dahingehend eine Weiterbildung dar, dass es im Querschnitt als ein Hohlprofil ausgeführt ist, das aus zwei Einzelteilen 1A und 1B gebildet ist, die jeweils dem in Fig. 1 dargestellten Bauteil 1 entsprechen und die im Bereich der Bördelränder 3 in einem Stoßbereich 6 miteinander verschweißt sind. Das derart ausgebildete Bauteil 1 gemäß Fig. 4 weist im Vergleich zu einem Gestängeteil aus Vollmaterial ein erheblich günstigeres Bauteilgewicht-Steifigkeits-Verhältnis auf.
Zusätzlich oder alternativ zu den in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten Ausführungsformen kann es bei weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Bauteiles auch vorgesehen sein, dass das Bauteil 1 bzw. die Einzelteile 1A und 1B in niedrig belasteten Bereichen lediglich mit einem geringeren Materialeinsatz bzw. mit geringeren Wandstärken ausgebildet sind als in höher belasteten Bereichen. Dadurch wird einerseits im Vergleich zu aus Vollmaterial hergestellten Bauteilen mit gleich bleibender Wandstärke eine Gewichtsreduzierung erreicht und gleichzeitig im Vergleich zu mit Aussparungen ausgeführten Bauteilen eine höhere Steifigkeit erzielt.
Diese Vorgehensweise stellt einen Kompromiss zwischen einer angestrebten Gewichtsoptimierung und einer in Abhängigkeit der kritischen Lastsituationen stehenden erforderlichen Steifigkeit der Bauteile eines Verstellmechanismus dar, der im Vergleich zu herkömmlich ausgeführten Bauteilen von Verstellmechanismen unter Berücksichtigung des jeweilig vorliegenden Anwendungsfalles zu einer Gewichtsersparnis führt.
Des Weiteren besteht durchaus auch die Möglichkeit, ein erfindungsgemäß ausgeführtes Bauteil, welches topologisch und/oder topografisch zumindest für kritische Lastzustände hinsichtlich ihres Bauteilgewichtes und den anliegenden Bauteilbelastungen optimiert sind, als Gussteil oder als Frästeil auszuführen, welches vorzugsweise aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung besteht.
Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Bauteiles stellen lediglich stark schematisierte und hinsichtlich eines Bau- teilgewichts sowie einer Bauteilbelastung für einen vordefinierten Designraum optimierte Bauteilsstrukturen dar, die über ihre Bauteillänge mit einer in Abhängigkeit der während der Gewichtsoptimierung betrachteten Lastsituationen angepassten unterschiedlichen Querschnittsgestaltung ausgeführt sind.
Des Weiteren können die Bauteile 1 zur Verbesserung des Bauteilgewicht-Steifigkeits-Verhältnisses auch an geeigneter Stelle in sämtlichen Bereichen mit Ver- steifungssicken, Flachstellen sowie Einprägungen ausgeführt sein.
Bezugs zeichen
1 Bauteil
1A, 1B Einzelteil
2 Aussparung
3 Bördelrand
4 Wandung
5 Verstärkungsteil
5A, 5B Verstärkungsteil
6 Stoß
7 Gelenkdrehpunkt

Claims

P a t e n t a n s p r ü ch e
1. Bauteil (1) eines Verstellmechanismus für ein zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verstellbar ausgeführtes Fahrzeugdach eines Cabriolets, welches in Abhängigkeit seiner Lage wechselnden Belastungen ausgesetzt ist und für einen vordefinierten Bauraum topologisch und/oder topographisch derart an die auf das Bauteil (1) einwirkenden Belastungen angepasst ist, dass im Bauteil (1) wenigstens in kritischen Lastsituationen wenigstens annähernd eine gleichmäßige Spannungsverteilung vorliegt und dass das Bauteil (1) in niedrig belasteten Bereichen mit einem geringeren Materialeinsatz als in höher belasteten Bereichen oder mit einer Aussparung (2) ausgeführt ist.
2. Bauteil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens in einem Bereich mit geringerem Materialeinsatz oder im Bereich einer Aussparung (2) ein Verstärkungsteil angeordnet ist.
3. Bauteil nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verstärkungsteil (5; 5A, 5B) wenigstens teilweise als ein fest mit einer Wandung des Bauteils (1) verbundenes Element ausgeführt ist.
4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es als Gussteil ausgeführt ist.
5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es als Frästeil ausgeführt ist.
6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es aus einer Aluminium- oder einer Magnesiumlegierung hergestellt ist.
7. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es als Blechteil ausgeführt ist.
8. Bauteil nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Blechteil aus Stahl hergestellt ist.
9. Bauteil nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bauteil (1) als ein einziges mittels Blechumformen hergestelltes Teil ausgeführt ist, welches vorzugsweise mit einem offenen Profil ausgebildet ist und das mit an die anliegenden Belastungen angepasster Topologie und/oder Topographie ausgeführt ist.
10. Bauteil nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Blechteil (1) aus zwei oder mehreren miteinander verbundenen Einzelteilen (1A, 1B) hergestellt ist.
11. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bauteil (1) aus mehreren miteinander verbundenen, vorzugsweise miteinander verschweißten Einzelteilen (1A, 1B) besteht, die wenigstens bereichsweise ein geschlossenes Profil ausbilden, wobei jedes der Einzelteile (1A, 1B) für sich mit an die anliegenden Belastungen angepasster Topologie und/oder Topographie ausgeführt ist.
12. Bauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verstärkungsteil wenigstens teilweise als ein eine Aussparung (2) umgebender Bördelrand (3) ausgeführt ist.
EP04816259A 2003-12-19 2004-12-15 Bauteil eines verstellmechanismus für ein fahrzeug-dach eines cabriolets Withdrawn EP1697155A1 (de)

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DE10360588A DE10360588B4 (de) 2003-12-19 2003-12-19 Bauteil eines Verstellmechanismus für ein Fahrzeugdach eines Cabriolets
PCT/DE2004/002744 WO2005058627A1 (de) 2003-12-19 2004-12-15 Bauteil eines verstellmechanismus für ein fahrzeug-dach eines cabriolets

Publications (1)

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EP1697155A1 true EP1697155A1 (de) 2006-09-06

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ID=34683774

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