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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Dachmodul für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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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.
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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.
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Wenn
die Außenhaut
und damit auch die Dachhaut eines Kraftfahrzeugs in der gleichen
Farbe lackiert sein soll, ist es von Vorteil, die Dachhaut zusam men
mit der übrigen
Außenhaut
des Kraftfahrzeugs zu lackieren und das Dachmodul nachträglich unterhalb
der Dachhaut zu montieren.
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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 Interior Impact) aufweist und gleichzeitig
den Dachbereich in gewichtssparender Bauweise aussteift, ist nicht
bekannt.
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Durch
die
DE 34 29 880 C2 zählt eine
auswechselbare Dachkonstruktion zum Stand der Technik, bei der ein
rahmenförmig
ausgebildetes Dachmodul mit einem aus Textilmaterial bestehenden Rollverdeck
zu einer Baueinheit vormontiert ist. Die Dachkonstruktion ist in
einer Ausnehmung des Dachs lösbar
befestigt. Bei Bedarf kann die Dachkonstruktion ausgewechselt werden,
um zum Beispiel durch einen Skiträger oder eine Gepäckbox ersetzt zu
werden.
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Nachteilig
an dieser Dachkonstruktion ist, dass sie das Dach vollständig ersetzt
und deshalb nicht unterhalb der Dachhaut montiert werden kann. Zudem
kann sie farblich vom Lack der Karosserie abweichen, was unerwünscht ist.
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Die
DE 100 15 504 A1 offenbart
ein Dachmodul, das rahmenförmig
ausgeprägt
sein kann und in eine Dachhaut aus Kunststoff eingießbar ist.
Das Dachmodul kann aus Blechteilen bestehen, die Kreuzversteifungen
aufweisen.
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Dieses
Dach wird auch als Hard-Top bezeichnet, das aufgrund seiner Kunststoffdachhaut nur
bedingt die Karosserie aussteift. Ferner wirken die eingegossenen
Dachmodule gewichtssteigernd.
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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.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch ein Dachmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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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 ausstei fende 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.
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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.
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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.
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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.
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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, Elektronikbau teile,
Antennenkomponenten, Rücklichter,
Spiegel, Sonnenblenden, Lautsprecher oder sonstige Bedienelemente
sein, die in das Dachmodul integrierbar sind und vollständig vormontierbar
sind.
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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.
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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.
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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).
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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).
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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.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von in schematischen Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielene
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellung eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs
mit einem Dachmodul;
-
2 einen
Schnitt durch den Eckbereich eines Kraftfahrzeugdachs im Bereich
der B-Säule
und
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3 in
perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Dachmoduls.
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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. 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.
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In
der perspektivischen Darstellung der 1 ist weiter
der Blick auf die dem Fahrgastraum 19 abgewandte Seite 20 eines
Energie absorbierenden Elements 21 aus einem Schaummaterial
gegeben (vgl. auch 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.
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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.
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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.
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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.
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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 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.
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- 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