DE10163822A1

DE10163822A1 - Dachmodul für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10163822A1
Application number: DE2001163822
Authority: DE
Inventors: Jochem Fischer; Anton Gorodnitschin
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2021-12-23
Also published as: DE10163822B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dachmodul (10) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, welches zwischen Seitenteile (2, 3) einer Fahrgastzelle (1) unterhalb einer sich zwischen Längsholmen (7, 8) der Seitenteile (2, 3) erstreckenden Dachhaut montierbar ist. Das Dachmodul (10) umfasst einen Tragrahmen (16), der sich aus in Richtung der Längsholme (7, 8) verlaufenden Längsstreben (11, 12) und wenigstens zwei die Längsstreben (11, 12) miteinander verbindenden Querstreben (13, 14, 15) zusammensetzt. Der Tragrahmen (16) erstreckt sich zwischen den Längsholmen (7, 8). Die Längsstreben (11, 12) und die Querstreben (13, 14, 15) sind im Querschnitt U-förmig konfigurierte Schalungen (17) mit inneren Aussteifungen (18), insbesondere in Form einer Kunststoffverrippung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dachmodul für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, einbaufertig vorgefertigte Dachmodule getrennt von der Fahrzeugkarosserie herzustellen und erst am Montageband in der Automobilfabrik mit der Fahrzeugkarosserie zu verbinden. Der Vorteil der Modulbauweise liegt in der erheblichen Verkürzung der Montagezeit.

Es zählen dabei Dachmodule zum Stand der Technik, bei denen die Dachhaut Bestandteil des Dachmoduls ist und somit das Dachmodul einschließlich der Dachhaut zwischen oder auf die Seitenteile der Fahrgastzelle montiert ist.

Wenn die Außenhaut und damit auch die Dachhaut eines Kraftfahrzeugs in der gleichen Farbe lackiert sein soll, ist es von Vorteil, die Dachhaut zusammen mit der übrigen Außenhaut des Kraftfahrzeugs zu lackieren und das Dachmodul nachträglich unterhalb der Dachhaut zu montieren.

Die in Serie befindlichen unterhalb der Dachhaut montierbaren Dachmodule oder auch Dachhimmel bestehen zum Teil aus Kunststoff, der auch glasfaserverstärkt sein kann, und größtenteils nur aus Schaummaterial, um einerseits das Kraftfahrzeug zu verstärken und andererseits die Insassen gegen einen Kopfaufschlag bei einem Unfall zu schützen. Ein Dachmodul, das einen vollumfänglichen Schutz für die Anforderungen der FMVSS 201 (Federal Motor Vehicle Safety Standard: Occupant protection in imperiar impact) aufweist und gleichzeitig den Dachbereich in gewichtssparendere Bauweise aussteift, ist nicht bekannt.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Dachmodul für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das bei gewichtssparender Bauweise den Dachbereich eines Kraftfahrzeugs verbessert aussteift und gleichzeitig hinreichenden Schutz für die Insassen bei einem Kopfaufprall auf das Dachmodul bietet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Dachmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Wesentlich bei der Erfindung ist, dass wenigstens zwei in Richtung der Längsholme verlaufende Längsstreben über zwei Querstreben miteinander verbunden sind und einen sich zwischen den Längsholmen der Seitenteile erstreckenden Tragrahmen bilden. Ein Dachmodul mit einem solchen Tragrahmen, das sowohl in Längs- als auch in Querrichtung des Kraftfahrzeugs ausgeprägte Aussteifungen in Form von Längsstreben und Querstreben aufweist, trägt bei geringem Gewicht zu einer Steifigkeitserhöhung im Bereich eines Kraftfahrzeugdachs bei. Mit dem erfindungsgemäßen Dachmodul können die üblichen Verstärkungen unterhalb der Dachhaut kleiner dimensioniert sein, da das Dachmodul nicht nur eine energieabsorbierende Funktion hat, sondern auch als Strukturbauteil der Fahrgastzelle eine aussteifende und damit tragende Funktion hat. Über die Seitenteile der Fahrgastzelle ist eine Kraftübertragung auf die Längsstreben und damit auch auf die Querstreben des Tragrahmens möglich, der bei einem Unfall zusätzliche Sicherheit für die Insassen des Kraftfahrzeugs bietet.

Vorteilhaft sind die Längsstreben und die Querstreben im Querschnitt U-förmig konfigurierte Schalungen mit inneren Aussteifungen. Während ein Tragrahmen selbstverständlich auch durch Rohre oder ähnliche langgestreckte Konstruktionselemente gebildet sein kann, bieten U-förmig konfigurierte Schalungen mit inneren Aussteifungen einen deutlichen Gewichtsvorteil.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist nach den Merkmalen des Patentanspruchs 2 vorgesehen, dass die Schalungen aus Metall, insbesondere aus Stahl, sind. Selbstverständlich kommt als Werkstoff auch ein geeignetes Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung in Frage.

Die Aussteifungen in den U-förmig konfigurierten Schalungen können ebenfalls aus Metall sein oder aber auch durch eine Kunststoffverrippung gebildet sein, wie dies nach den Merkmalen des Patentanspruchs 3 vorgesehen ist. Eine Hybridbauweise des Dachmoduls, das heißt eine Kombination von Schalungen aus Metall mit Aussteifungen in Form von Kunststoffverrippungen ermöglichen eine leichte, aber dennoch steife Konfiguration des Dachmoduls, die in vorteilhafter Weise zur Reduzierung des Fahrzeuggesamtgewichts beiträgt. Der wesentliche Vorteil dieser Konfiguration ist, dass durch die Schalung in Metall einerseits und die Schenkel der Schalung miteinander verbindenden Kunststoffverrippungen andererseits ein biege- und torsionssteifer Verbund geschaffen wird.

Es ist dabei auch denkbar, dass sich die Kunststoffverrippungen nicht nur in dem von der Schalung begrenzten Innenraum erstreckt, sondern sich auch über den Innenraum hinaus erstreckt, um als Aufnahme für in das Dachmodul integrierte Funktionselemente zu dienen. Derartige Funktionselemente können beispielsweise Beleuchtungselemente, Haltegriffe, Elektronikbauteile, Antennenkomponenten, Rücklichter, Spiegel, Sonnenblenden, Lautsprecher oder sonstige Bedienelemente sein, die in das Dachmodul integrierbar sind und vollständig vormontierbar sind.

Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 4 sind die Querstreben zwischen den A-, B- und C-Säulen der Seitenteile angeordnet. Da bei einem Seitenaufprall die seitlich an dem Seitenteil angreifenden Kräfte über die A-, B- und C-Säule auf den oberen Längsholm der Seitenteile übertragen werden, ist es von Vorteil, den Dachbereich insbesondere in diesen Krafteinleitungsbereichen besonders auszusteifen. Die bislang üblichen Verstärkungen zwischen den A-, B- und C-Säulen können kleiner dimensioniert sein, so dass in diesen Bereichen prinzipiell nur noch dünne Streben erforderlich sind, um die Dachhaut in ihrer Lage zu orientieren.

In vorteilhafter Weise ist an den Längsseiten des Dachmoduls jeweils ein in Längsrichtung verlaufendes Rohr vorgesehen (Patentanspruch 5). Dieses Rohr dient einerseits der zusätzlichen Aussteifung des Dachmoduls, insbesondere wenn sich das Rohr von der A-Säule bis zur C-/D-Säule erstreckt.

Dem Rohr kommt eine zusätzliche Funktion zu, wenn in das Dachmodul Airbags integriert sind (Patentanspruch 6), die über die Rohre mit einer Druckgasquelle gekoppelt sind. Die Rohre dienen damit sowohl zur Aussteifung im Bereich der Längsholme eines Kraftfahrzeugs und gleichzeitig als Schusskanal für die Zuführung des Druckgases von einer Druckgasquelle zu den Airbags (Patentanspruch 7).

Die tragende Funktion des erfindungsgemäßen Dachmoduls wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 durch eine Energie absorbierende Funktionen ergänzt, indem auf der dem Fahrgastraum zugewandten Seite des Dachmoduls ein Energie absorbierendes Element angeordnet ist. Dieses Energie absorbierende Element kann insbesondere ein Schaummaterial sein (Patentanspruch 9).

Insgesamt ist das erfindungsgemäße Dachmodul mit einer geeigneten Aufprall dämpfenden Verkleidung ausgestattet, die so konfiguriert ist, dass Anforderungen der FMVSS 201 für die Sicherheit der Fahrzeuginsassen eingehalten werden können. Das Dachmodul kann farblich und designmäßig auf das jeweilige Kraftfahrzeug abgestimmt sein und wird nach der Fertigstellung mit der Karosserie durch eine Karosserieöffnung wie für ein Heck- oder Frontfenster in eine bereits fertig lackierte Fahrgastzelle eingefahren und an dafür vorgesehenen Montagepunkten an der Karosserie fixiert. Die im Dachbereich vorhandene Hybridstruktur nimmt die bei einem Seitencrash oder Rollover des Kraftfahrzeugs entstehenden Kräfte auf und schützt die Insassen im Bereich des Kopfes vor großen Verzögerungen und reduziert die Kopfbeschleunigung auf Mindestmaß, so dass gesetzliche Anforderungen erfüllt werden können. Die Flächenkräfte des Kopfes werden zusätzlich mit einem Schaummaterial gedämmt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielene näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs mit einem Dachmodul;
Fig. 2 einen Schnitt durch den Eckbereich eines Kraftfahrzeugdachs im Bereich der B-Säule und
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Dachmoduls.
Fig. 1 zeigt eine Fahrgastzelle 1 eines nicht näher dargestellten Personenkraftwagens. Die Fahrgastzelle 1 umfasst zwei Seitenteile 2, 3 mit je einer A- Säule 4, einer B-Säule 5 und einer C-Säule 6. Die oberen Enden der A-, B-, C-Säulen 4, 5, 6 sind jeweils über sich in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckende Längsholme 7, 8 miteinander verbunden. Zwischen den Längsholmen 7, 8 erstreckt sich in nicht näher dargestellter Weise eine Dachhaut 9 (vgl. Fig. 2). Unterhalb der Dachhaut 9 ist ein Dachmodul 10 zwischen die Längsholme 7, 8 der Seitenteile 2, 3 montiert. Das Dachmodul 10 umfasst zwei benachbart zu den Längsholmen 7, 8 und in Richtung der Längsholme 7, 8 verlaufende Längsstreben 11, 12 und die Längsstreben 11, 12 miteinander verbindende Querstreben 13, 14, 15. Die Querstreben 13, 14, 15 erstrecken sich jeweils zwischen den A-Säulen 4, B-Säulen 5 und C- Säulen 6 der Seitenteile 2, 3. Die Längsstreben 11, 12 und Querstreben 13, 14 bilden einen sich zwischen den Längsholmen 7, 8 erstreckenden Tragrahmen 16. Die Längsstreben 11, 12 und Querstreben 13, 14, 15 des Tragrahmens 16 bestehen aus im Querschnitt U-förmig konfigurierten Schalungen 17, die zur Dachhaut 9 hin offen sind. Die Schalungen 17 sind mit inneren Aussteifungen in Form einer Kunststoffverrippung 18 verstärkt.
In der perspektivischen Darstellung der Fig. 1 ist weiter der Blick auf die dem Fahrgastraum 19 abgewandte Seite 20 eines Energie absorbierenden Elements 21 aus einem Schaummaterial gegeben (vgl. auch Fig. 2). In diesem Ausführungsbeispiel ist das Energie absorbierende Element 21 unterhalb des Tragrahmens 16 montiert und schützt Personen in der Fahrgastzelle 19 bei einem Anprall an dem Kraftfahrzeugdach.
Fig. 2 verdeutlicht den Aufbau des Dachmoduls durch eine Schnittdarstellung im Bereich der B-Säule 5 eines Kraftfahrzeugs. Das im Querschnitt gezeichnete Dachmodul 10 ist unterhalb der Dachhaut 9 montiert. Zum Schutz der Insassen des Kraftfahrzeugs ist auf der dem Fahrgastraum 19 zugewandten Seite des Dachmoduls 20 das Energie absorbierende Element 21 in Form eines Schaummaterials angeordnet. Die B-Säule 5 ist zudem mit einer Innenverkleidung 22 aus Energie absorbierenden Material gepolstert.
Zwischen dem Energie absorbierenden Element 21 des Dachmoduls 10 und der Dachhaut 9 verläuft der Tragrahmen 16 mit der im Schnitt durch die Aussteifung 18 gezeichneten Querstrebe 14. Die Aussteifung 18 in Form einer Kunststoffverrippung besitzt mehrere, sich in diesem Ausführungsbeispiel vertikal erstreckende Kunststoffrippen 23, welche die Schalungen 17 aussteifen.
An seinen Längsseiten 24 benachbart zu den am oberen Ende der A-, B- und C-Säulen 4, 5, 6 verlaufenden Längsholmen 7, 8 erstreckt sich in dem Dachmodul 10 ein Rohr 25. Das Rohr 25 steift das Dachmodul 10 aus und dient gleichzeitig als Schusskanal für in das Dachmodul 10 integrierte Airbags 26. Die Airbags 26 stehen über das Rohr 25 mit einer nicht näher dargestellten Druckgasquelle in Verbindung.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Dachmoduls 27 in Rahmenbauweise, wobei eine Reihe von Funktionselementen in dieses Dachmodul 27 integriert sind. Im Bereich einer hinteren Querstrebe 28 ist eine hintere Bremsleuchte 29 und in nicht näher dargestellter Weise eine Antenne befestigt. In den Längsstreben 30, 31 befinden sich Griffaufnahmen 32 sowie vormontierte Beleuchtungsmittel 33. In der mittleren Querstrebe 34 ist ebenfalls ein Beleuchtungsmittel 33 angeordnet. An der vorderen Querstrebe 35 sind Sonnenblenden 36 und ein Spiegel 37 gehaltert. Die Längsstreben 30, 31 sind in ihrer Längserstreckung an den Verlauf der nicht näher dargestellten Längsholme der Fahrgastzelle angepasst und an ihren Enden 38 in Richtung auf die A-Säule bzw. C-Säule geneigt. In Fortsätzen an den Enden 38 können Airbags 39 integriert sein. Der gesamte Tragrahmen ist wiederum mit einem Energie absorbierenden Element 40 auf seiner dem Fahrgastraum zugewandten Seite verkleidet. Wie bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 ist auch bei dieser Variante eine U-förmige Konfiguration der Querstreben 28, 34, 35 und Längsstreben 30, 31 gegeben mit einer zur Dachhaut hin offenen Schalung 41 und einer innerhalb der Schalung 41 angeordneten Aussteifung 42 in Form einer Kunststoffverrippung. In diesem Ausführungsbeispiel bildet die Kunststoffverrippung eine Vielzahl von viereckig oder im Bereich zur Verschalung 41 in dreieckig konfigurierten Kammern, die zur Dachhaut hin offen sind. Bezugszeichenaufstellung 1 Fahrgastzelle
2 Seitenteile
3 Seitenteile
4 A-Säule
5 B-Säule
6 C-Säule
7 Längsholm
8 Längsholm
9 Dachhaut
10 Dachmodul
11 Längsstrebe v. 10
12 Längsstrebe v. 10
13 Querstrebe v. 10
14 Querstrebe v. 10
15 Querstrebe v. 10
16 Tragrahmen v. 9
17 Schalungen
18 Aussteifung in 17
19 Fahrgastraum
20 Seite v. 21
21 Energie absorbierendes Element
22 Innenverkleidung
23 Kunststoffrippen
24 Längsseite
25 Rohr
26 Airbag
27 Dachmodul
28 hintere Querstrebe v. 27
29 hintere Bremsleuchte
30 Längsstrebe v. 27
31 Längsstrebe v. 27
32 Griffaufnahmen
33 Beleuchtungsmittel
34 mittlere Querstrebe v. 27
35 vordere Querstrebe v. 27
36 Sonnenblenden
37 Spiegel
38 Ende v. 30, 31
39 Airbag
40 Energie absorbierendes Element
41 Schalung
42 Aussteifung

Claims

1. Dachmodul für ein Kraftfahrzeug, welches zwischen Seitenteile (2, 3) einer Fahrgastzelle (1) unterhalb einer sich zwischen Längsholmen (7, 8) der Seitenteile (2, 3) erstreckenden Dachhaut (9) montierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass von in Richtung der Längsholme (7, 8) verlaufenden Längsstreben (11, 12; 30, 31) und wenigstens zwei die Längsstreben (11, 12; 30, 31) miteinander verbindenden Querstreben (13, 14, 15; 28, 34, 35) ein sich zwischen den Längsholmen (7, 8) erstreckender Tragrahmen (16) gebildet ist, wobei die Längsstreben (11, 12; 30, 31) und die Querstreben (13, 14, 15; 28, 34, 35) als im Querschnitt U-förmig konfigurierte Schalungen (17, 41) mit inneren Aussteifungen (18, 42) konfiguriert sind.

2. Dachmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalungen (17, 41) aus Metall sind.

3. Dachmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Aussteifungen (18, 42) aus einer Kunststoffverrippung gebildet sind.

4. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstreben (13, 14, 15; 28, 34, 35) zwischen den A-, B- und C-Säulen (4, 5, 6) der Seitenteile (2, 3) angeordnet sind.

5. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an seinen Längsseiten (24) jeweils ein in Längsrichtung verlaufendes Rohr (25) vorgesehen ist.

6. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in das Dachmodul (27) Airbags (26, 39) integriert sind.

7. Dachmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Airbags (26, 39) über die Rohre (25) mit einer Druckgasquelle verbunden sind.

8. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf seiner dem Fahrgastraum (19) zugewandten Seite ein Energie absorbierendes Element (21, 40) angeordnet ist.

9. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Energie absorbierende Element (21, 40) ein Schaummaterial ist.