DE102005015203B4

DE102005015203B4 - Fahrzeugdach mit einer Dachhaut und einer formstabilen Verkleidungsschale

Info

Publication number: DE102005015203B4
Application number: DE102005015203.1A
Authority: DE
Inventors: Richard Harders; Bernd Reichert; Horst Karg
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-04-02
Filing date: 2005-04-02
Publication date: 2021-11-04
Anticipated expiration: 2025-04-03
Also published as: DE102005015203A1

Abstract

Fahrzeugdach mit einer Dachhaut und einer formstabilen Verkleidungsschale, mit in einem zwischen diesen gebildeten Hohlraum angeordneten Luftführungskanälen (1, 2, 18), die mit einer fahrzeugseitigen Heiz- und/ oder Klimaanlage verbunden sind, und mit Deformationselementen, wobei die Luftführungskanäle (1, 2, 18) zumindest oberhalb eines Insassensitzbereiches zugleich als Deformationselemente ausgebildet sind, die im Falle eines Kopfaufpralls auf die Verkleidungsschale (4) Aufprallenergie aufnehmen, und wobei die Luftführungskanäle (18) in Richtung ihrer Längserstreckung mit wenigstens einer quer zur Verkleidungsschale (4) angeordneten Rippe (19) mit einer Sollbruchlinie (20) versehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugdach mit einer Dachhaut und einer formstabilen Verkleidungsschale, zwischen denen neben anderen Komponenten Deformationselemente und/ oder Luftführungskanäle angeordnet sind.
Fahrzeugdächer, in denen zwischen der Dachhaut und einer formstabilen Verkleidungsschale, die fahrzeuginnenseitig die Dachhaut abdeckt und einen Dachhimmel bildet, elektrische Leitungen, Airbags, Deformationselemente und/ oder Luftführungskanäle untergebracht sind, sind bekannt.
Bei einem Fahrzeugüberschlag, einem sog. Rollover, besteht die Gefahr, dass die Insassen mit dem Kopf auf das Fahrzeugdach oder andere harte Strukturen, z.B. einen Schiebedachrand, aufprallen, wobei die Kopffreiheit noch durch eine Deformation des Fahrzeugdaches in Richtung des Fahrzeuginnenraumes eingeschränkt wird, und sich erheblich verletzen. Zur Reduzierung der bei einem Aufprall gegebenen Verletzungsgefahr sind Fahrzeugdachkonstruktionen bekannt geworden, bei denen das Fahrzeugdach mit einer Airbageinrichtung versehen ist, deren wenigstens einer Airbag bei einem Fahrzeugüberschlag großflächig als Aufprallschutz in den Fahrzeuginnenraum aufblasbar ist, wie es beispielsweise in der DE 100 39 803 A1 und der DE 196 32 222 A1 beschrieben ist.
Es ist auch bekannt, zur Verringerung der Verletzungsgefahr und Reduzierung der Schwere von Verletzungen Deformationselemente aus Kunststoff oder Metall zwischen der Verkleidungsschale und der Dachhaut anzuordnen, die bei einem Aufprall eines Fahrzeuginsassen auf den Dachhimmel bzw. die Verkleidungsschale Aufprallenergie abbauen und dem Fahrzeuginsassenschutz dienen. Die Deformationselemente werden fahrzeugspezifisch und -positionsabhängig ausgelegt, so dass deren Deformationsverhalten nicht auf andere Fahrzeugtypen übertragbar ist. Als Deformationselemente kommen kompakte Vollkörper aus Schaumstoff, Hohlkörper oder offene Strukturen zum Einsatz.
Des Weiteren sind Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen im Fahrzeugdach ein Luftkanalsystem angeordnet ist, das mit einer Heizungs- und Klimaanlage verbunden ist. So beschreibt die DE 297 06 751 U1 einen Dachhimmel für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs mit einer Verkleidungsschale mit integrierten Luftführungskanälen und Austrittsdüsen. Die WO 99/48712 offenbart eine Belüftungseinrichtung mit einem insbesondere U-förmigen angeordneten Plastik-Luftkanal aus einem einseitig offenen Profil, das mit der offenen Profilseite dachhautseitig am Dachhimmel (Verkleidungsschale) durch Kleben, Schweißen oder dergleichen befestigt ist. Der auf diese Weise gebildete Luftkanal erstreckt sich mit seinen beiden Schenkeln entlang der Dachseiten, wobei ein Querkanal die Schenkel verbindet, und ist über einen Versorgungsluftkanal in einem Dachträger mit einer fahrzeugseitigen Heizungs- und/ oder Klimaanlage verbunden. Im Bereich des gebildeten Luftkanals sind an der Verkleidungsschale fahrzeuginnenseitig Luftausströmer angeordnet.
Ferner ist in der DE 100 50 168 C1 ein Dachmodul für ein Kraftfahrzeug mit einer Dachhaut und einem formstabilen Dachhimmel (Verkleidungsschale) mit zwei miteinander verbundenen plattenförmigen Hohlkörpern und einer Schaumpolsterung beschrieben. Die beiden Hohlkörper sind jeweils in ihrem Inneren mit Versteifungselementen verstärkt, bilden den tragenden Teil der Verkleidungsschale und dienen der Luftführung, so dass keine separaten Luftführungskanäle an der Dachhaut oder unter der Verkleidungsschale bzw. dem Dachhimmel angebracht werden müssen.
Es sei erwähnt, dass in bestimmten Ländern Insassenschutzmaßnahmen gefordert und durch verschiedene Sicherheitsvorschriften definiert werden. In den USA sind das die FMVSS 201 - Vorschriften für den Insassenschutz.
Aus der DE 101 63 685 A1 ist eine Belüftungsvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt. Demzufolge ist unterhalb einer Instrumententafel-Verkleidung ein freier Deformationsraum vorgesehen. Bei einem Kopfaufprall wird die Instrumententafel-Verkleidung in den freien Deformationsraum hinein verformt. Die Deformation des potentiellen Kopfaufprallbereiches wird durch den Personenausströmer-Luftzufuhrkanal nicht wesentlich behindert. Aus der US 6 779 835 B2 ist ein Energieabsorptionselement bekannt, das entlang des Dachrahmens verläuft.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeugdach mit einer Dachhaut und einer formstabilen Verkleidungsschale so zu gestalten, dass zwischen diesen angeordnete Deformationselemente und Luftführungskanäle raumsparend angeordnet sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung besteht darin, dass bei einem Fahrzeugdach mit einer Dachhaut und einer formstabilen Verkleidungsschale, bei dem in einem zwischen diesen gebildeten Hohlraum mit einer fahrzeugseitigen Heiz- und/ oder Klimaanlage verbundene Luftführungskanäle und Deformationselemente angeordnet sind, die Luftführungskanäle zumindest oberhalb eines Insassensitzbereiches zugleich als Deformationselemente ausgebildet sind und im Falle eines Kopfaufpralls auf die Verkleidungsschale Aufprallenergie aufnehmen und abbauen. Die Luftführungskanäle integrieren in sich die Funktion von Deformationselementen und können damit die Sicherheitsvorschriften für einen Insassenschutz erfüllen, beispielsweise die Anforderungen der o. g. FMVSS 201. Separate Deformationselemente erübrigen sich damit, zumindest jedoch wird deren Anzahl verringert. Das führt vorteilhaft zu einer Bauraumersparnis, so dass der eingesparte Bauraum entweder anderweitig genutzt werden kann, oder, wodurch die Luftführungskanäle optimiert angeordnet werden können. Auch können die nutzbaren Kanalquerschnitte generell vergrößert werden. Zudem wird die Teilevielfalt verringert, Kosten werden gesenkt, und es kann das Gewicht im Dachbereich reduziert werden.
Die Luftführungskanäle können neben geschlossenen Hohlprofilen mit technologischen Vorteilen auch aus gewichtsparenden einseitig offenen Profilen gebildet sein, die dann mit der offenen Profilseite durch Kleben, Schweißen oder dergleichen dachhautseitig an der Verkleidungsschale befestigt sind. Um einen für einen Aufprallenergieabbau ausreichend großen Deformationsraum zu erhalten, kann der Querschnitt des jeweiligen Luftführungskanals oberhalb des jeweiligen Insassensitzbereiches vergrößert sein.
Die Luftführungskanäle sind vorteilhaft so gestaltet, dass deren Deformation in vorbestimmter Weise erfolgt. Dazu können die von der Verkleidungsschale abstehenden Seitenwandungen der Luftführungskanäle eine geringere Wandstärke aufweisen als eine im Wesentlichen parallel zur Verkleidungsschale und/ oder zur Dachhaut angeordnete Wandung, und/ oder es kann auch wenigstens eine von der Verkleidungsschale abstehende Seitenwandung parallel zu dieser mit einer Sollknicklinie, insbesondere einer Sicke oder Kerbe, versehen sein. Erfindungsgemäß sind die Luftführungskanäle in Richtung ihrer Längserstreckung mit quer zur Verkleidungsschale angeordneten Rippen mit einer Sollknicklinie versehen sein, damit mehr Aufprallenergie aufgenommen werden kann. Zur weiteren Verbesserung des Deformationsverhaltens können die Luftführungskanäle auf ihrer der Dachhaut zugewandten Seite mit einem deformierbaren Schaumstoff, insbesondere einem geschlossenzelligen PUR-Schaum der Dichte 30 g/ I, belegt sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

1: eine Draufsicht auf eine Verkleidungsschale als Bestandteil eines Fahrzeugdaches,
2: einen Schnitt A - A durch das Fahrzeugdach eines Dachholmes, vergrößert,
3: einen Teilschnitt A - A mit deformiertem Luftführungskanal,
4: einen Schnitt B - B durch das Fahrzeugdach, und
5: einen Schnitt A - A mit einer alternativen Ausführung eines Fahrzeugdaches.

In 1 ist die Anordnung von Luftführungskanälen 1 und 2 auf einer ein Fahrzeugdach eines PKW (3, 2) mitbildenden Verkleidungsschale 4 dargestellt, wobei diese und die Luftführungskanäle 1 und 2 eine Vormontageeinheit bilden. Im Montagezustand derselben am Fahrzeugrohbau sind die Luftführungskanäle 1, 2 über die in das Luftkanalsystem des Fahrzeugs eingebundene Dachträgerstruktur mit einem nicht dargestellten, im Cockpit des Fahrzeugs angeordneten Klimagerät verbunden. Die Luftkanäle 1 sind im Wesentlichen oberhalb von Insassensitzbereichen parallel zu den Dachholmen 5 angeordnet und durch einen Querkanal/ Luftführungskanal 2 etwa in der Mitte des Fahrzeugdaches 3 miteinander verbunden. In der Verkleidungsschale 4, die fahrzeuginnenraumseitig mit einer Dekorschicht (6, 2) versehen ist, sind nicht gezeigte Luftausströmer zur Belüftung und/ oder Klimatisierung des Fahrzeuginnenraumes angeschlossen, die über die Luftkanäle 1 und 2 versorgt werden.
Das in 2 gezeigte Fahrzeugdach 3 weist eine Dachhaut 7, die mit dem Dachholm 5 bzw. dem Seitenteil des Fahrzeugs verbunden ist, die Verkleidungsschale 4 mit den Luftführungskanälen 1 und 2, die ebenfalls mit dem Seitenteil bzw. dem Dachholm 5 verbunden ist, sowie einen Anordnungsraum 9 für einen Kopfairbag 10 auf, der durch ein mit dem Dachholm 5 verbundenes offenes Hohlprofil 8 gebildet ist. An dem fahrzeuginnenseitigen Schenkel des Hohlprofils 8 ist ein Dachhaltegriff 11 mittels Schraubverbindungen 12 angeordnet. Die Luftführungskanäle 1 sind in dem zwischen der Dachhaut 7 und der Verkleidungsschale 4 gebildeten Zwischenraum angeordnet und zugleich als Deformationselemente ausgebildet, die im Falle eines fahrzeuginnenseitigen Kopfaufpralls auf die Verkleidungsschale 4 Aufprallenergie aufnehmen.
Der im wesentlichen rechteckförmige Querschnitt des aus einem Aluminium-Hohlprofil gefertigten Luftführungskanals 1 weist in der von der Verkleidungsschale 4 abstehenden fahrzeuginnenseitigen Seitenwandung S eine parallel zur Verkleidungsschale 4 eingebrachte Sicke 13 als Sollknickstelle auf, die zudem in einem verdünnten Wandbereich ausgebildet ist. Zudem ist auch in der auf dem Verkleidungsteil 4 aufliegenden Wandung 14 eine Sicke 15 als Sollknicklinie eingebracht.
Bei einem Kopfaufprall auf die Verkleidungsschale 4 im seitlichen Abstand vom Dachholm 5 (Pfeil P, 3) wird der Luftführungskanal 1 unter Energieaufnahme deformiert, wobei die stattfindende Deformierung durch die Sicken 13 und 15 als Sollknicklinien gesteuert wird und im wesentlichen in der in 3 gezeigten Weise und mit einem vorbestimmten Deformationsweg auf die Dachhaut 7 zu vonstatten geht, wobei der Luftführungskanal 1 zur Anlage an dieser gelangt und diese ebenfalls unter Energieaufnahme deformiert. Durch diese gezielte Deformation wird Aufprallenergie entsprechend einer optimierten Kurve der Beschleunigung über der Zeit (a - t - Kurve) mit einem Anfangspik abgebaut, um die Schwere auftretender Verletzungen zu minimieren.
4 zeigt die Ausbildung des Luftführungskanals 2. Dieser weist an seinen beiden Seitenwänden S jeweils eine Sicke 16 auf, die parallel zur Verkleidungsschale 4 ausgebildet sind. In dem zwischen dem Luftführungskanal 2 und der Dachhaut 7 gebildeten Raum ist ein deformierbarer Schaumstoff 17 aus PUR-Schaum der Dichte 30 g/ I angeordnet und vermittels eines Klebstoffes am Luftführungskanal 2 befestigt. In strichpunktierten Linien ist das durch einen Kopfaufprall innenseitig deformierte Fahrzeugdach 3 dargestellt, wobei der unter Energieaufnahme deformierte Schaumstoff 17 eine Deformation der Dachhaut 7 verhindert hat.
In 5 ist eine weitere Ausführung eines Luftführungskanals gezeigt. Dieser Luftführungskanal 18 ist aus einem einseitig offenen Kunststoffprofil (Polypropylen) gefertigt und weist entlang seiner Seitenwände und quer zur Verkleidungsschale 4 eine Rippe 19 auf, die mit einer deformationssteuernden Sicke 20 versehen ist. Die fahrzeuginnenseitige Seitenwand 21 ist ebenfalls deformationssteuernd und zwar S-förmig ausgebildet. Die Seitenwände und die Rippe 19 sind an ihrem freien Ende abgewinkelt und mit der Abwinklung auf dem Verkleidungsteil 4 mit einer Klebstoffschicht dichtend befestigt. Auch in dieser Darstellung ist in strichpunktierten Linien ein Deformationszustand angedeutet.
Bezugszeichenliste

1: Luftführungskanal
2: Luftführungskanal/ Querkanal
3: Fahrzeugdach
4: Verkleidungsschale
5: Dachholm
6: Dekorschicht
7: Dachhaut
8: Hohlprofil
9: Anordnungsraum
10: Kopfairbag
11: Dachhaltegriff
12: Schraubverbindung
13: Sicke
14: Wandung
15: Sicke
16: Sicke
17: Schaumstoff
18: Luftführungskanal
19: Rippe
20: Sicke
21: Seitenwand
S: Seitenwand

Claims

Fahrzeugdach mit einer Dachhaut und einer formstabilen Verkleidungsschale, mit in einem zwischen diesen gebildeten Hohlraum angeordneten Luftführungskanälen (1, 2, 18), die mit einer fahrzeugseitigen Heiz- und/ oder Klimaanlage verbunden sind, und mit Deformationselementen, wobei die Luftführungskanäle (1, 2, 18) zumindest oberhalb eines Insassensitzbereiches zugleich als Deformationselemente ausgebildet sind, die im Falle eines Kopfaufpralls auf die Verkleidungsschale (4) Aufprallenergie aufnehmen, und wobei die Luftführungskanäle (18) in Richtung ihrer Längserstreckung mit wenigstens einer quer zur Verkleidungsschale (4) angeordneten Rippe (19) mit einer Sollbruchlinie (20) versehen sind.
Fahrzeugdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungskanäle (1, 2) aus Metall- oder Kunststoff-Hohlprofilen oder aus einseitig offenen Profilen (18) gebildet sind, wobei letztere mit der offenen Profilseite durch Kleben oder Schweißen dachhautseitig an der Verkleidungsschale (4) befestigt sind.
Fahrzeugdach nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungskanäle (1, 2) oberhalb eines Insassensitzbereiches einen größeren Querschnitt aufweisen als in benachbarten Bereichen.
Fahrzeugdach nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der von der Verkleidungsschale (4) abstehenden Seitenwandungen (S, 21) der Luftführungskanäle (1, 2, 18) eine geringere Wandstärke aufweist als eine parallel zur Verkleidungsschale (4) angeordnete Wandung.
Fahrzeugdach nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der von der Verkleidungsschale (4) abstehenden Seitenwandungen (S, 21) parallel zu dieser mit einer Sollknicklinie versehen ist.
Fahrzeugdach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchlinien durch Sicken (20) oder Kerben gebildet sind.
Fahrzeugdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungskanäle (2) auf ihrer der Dachhaut (7) zugewandten Seite mit einem deformierbaren Schaumstoff (17), und zwar einem geschlossenporigen PUR-Schaum der Dichte 30 g/ I, belegt sind, wobei dieser aufgeklebt ist.
Fahrzeugdach nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungskanäle (1, 2, 18) und die Verkleidungschale (4), mit weiteren Versorgungskomponenten zu einer Vormontageeinheit verbunden sind.