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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer tragenden Struktur für ein Fahrzeugdach nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der
FR 2 949 417 A1 , der
DE 1 630 373 A , der
DE 1 804 687 A , der
JP 2002 -
248943 A und
DE 103 47 847 B3 ist jeweils bereits ein Kraftfahrzeug mit einer tragenden Struktur für ein Fahrzeugdach bekannt, die zwei diagonal verlaufende, sich in einem mittleren Knotenpunkt kreuzende Streben aufweist. Bei der aus der
DE103 47 847 B3 bekannten tragenden Struktur ist zudem der mittlere Knotenpunkt über eine zentrale Tragsäule am Fahrzeugboden abgestützt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einer optisch möglichst ansprechenden und leichten, tragenden Struktur für ein Fahrzeugdach zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird mit einem Kraftfahrzeug mit einer tragenden Struktur für ein Fahrzeugdach mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß umfasst die tragende Struktur für ein Fahrzeugdach eines Kraftfahrzeugs eine erste Strebe und eine zweite Strebe, wobei die erste Strebe das obere Ende der linken A-Säule mit dem oberen Ende der rechten C-Säule verbindet, und die zweite Strebe das obere Ende der rechten A-Säule mit dem oberen Ende der linken C-Säule verbindet. Die beiden Streben kreuzen sich in einem mittleren Dachknoten. Beide Streben sind einstückig aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt. Durch den Einsatz faserverstärkter Kunststoffe weist die tragende Struktur eine hohe Steifigkeit bei einem geringen Gewicht auf. So lassen sich die heutigen Anforderungen an einen modernen Leichtbau erfüllen. Die diagonal verlaufenden und sich kreuzenden Streben tragen ebenfalls zu der hohen Steifigkeit bei. Durch die einteilige Ausführung kann der mittlere Dachknoten beanspruchungsgerecht ausgelegt werden und stellt keine Schwachstelle dar. Auch erzeugen die beiden sich kreuzenden Streben eine eigentümliche, besondere Anmutung, da eine solche Gestaltung einer tragenden Struktur bisher nicht in heutigen Fahrzeugen realisiert ist. Die tragende Struktur ist optisch so ansprechend, dass keine Verkleidung der tragenden Struktur mit einem Dachhimmel erforderlich ist, wie dies praktisch bei allen heutigen Fahrzeugen der Fall ist.
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Bevorzugt ist die tragende Struktur ausschließlich über die oberen Enden der A- und C-Säulen mit der restlichen Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden. Die tragende Struktur ist durch die Verwendung eines faserverstärkten Kunststoffs so steif, dass keine weiteren Abstützungen erforderlich sind. Eine zentrale Tragsäule, die den Dachknoten abstützt, ist anders als beim Stand der Technik nicht erforderlich.
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Günstigerweise werden für die tragende Struktur glasfaser- oder kohlefaserverstärkte Kunststoffe verwendet. Diese weisen eine hohe Steifigkeit bei einem relativ geringen Gewicht auf. Dabei haben kohlefaserverstärkte Kunststoffe gegenüber glasfaserverstärkten Kunststoffen noch einen zusätzlichen Gewichtsvorteil. Auch weisen kohlefaserverstärkte Kunststoffe eine schönere Oberfläche auf, die insbesondere das sportliche Image des Kraftfahrzeugs unterstreicht.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Fahrzeugdach zumindest größtenteils aus Glas. In diesem Fall ist vom Fahrzeugäußeren aus durch das Glasdach hindurch die tragende Struktur sichtbar. Die tragende Struktur ist somit nicht nur Bestandteil der Fahrzeugkarosserie, sondern zugleich Gestaltungselement. Sie beeinflusst das Erscheinungsbild des Gesamtfahrzeugs von außen. Aufgrund ihrer eigentümlichen Struktur verhilft sie dem Kraftfahrzeug zu einem einzigartigen Erscheinungsbild. Bei Verwendung eines Glasdachs ist die tragende Struktur auch auf der Fahrzeuginnenseite nicht mit einem Dachhimmel verkleidet. Somit kann durch das Glasdach hindurch der Fahrzeuginnenraum eingesehen werden. Umgekehrt können die Passagiere des Kraftfahrzeugs aus dem Fahrzeuginnenraum durch das Fahrzeugdach hindurch die Umgebung sehen. Die tragende Struktur beeinträchtigt dabei aufgrund ihrer Form die Sicht nur geringfügig.
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Bevorzugt sind an dem Glasdach auf der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite Leuchtstreifen angebracht. Diese elektrischen Leuchtstreifen können den Innenraum des Kraftfahrzeugs beleuchten. Sie können aber auch durch das Fahrzeugdach aus Glas hindurch nach außen leuchten. Auf diese Weise können spezielle Muster am Fahrzeugdach erzeugt werden, die insbesondere in einer dunklen Umgebung gut sichtbar sind. So können beispielsweise Flaggen oder andere Muster mit den Leuchtstreifen erzeugt werden, die dem Kraftfahrzeug eine unverwechselbare Signatur auf dem Fahrzeugdach verleihen. Auch können die Leuchtstreifen Symbole bilden, die zur Kommunikation mit der Umgebung gezielt eingesetzt werden können, indem sie beispielsweise ein- und ausgeschaltet werden.
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Vorteilhafterweise wird einen Teil des Fahrzeugdachs von einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs gebildet, die sich nach hinten fortsetzt und so den vorderen Abschnitt des Fahrzeugdachs bildet. Dies ist eine besonders einfache und damit kostengünstige Möglichkeit, zumindest den vorderen Teil des Fahrzeugdachs aus Glas zu bilden. Idealerweise erstreckt sich die Frontscheibe bis zum mittleren Dachknoten.
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Das Fahrzeugdach ist günstigerweise mit der tragenden Struktur verklebt. Dies ist insbesondere bei einem Fahrzeugdach aus Glas eine einfache und im Fahrzeugbau bewährte Möglichkeit, Glas mit der Karosserie - beziehungsweise hier mit der tragenden Struktur - zu verbinden. Dabei kann der Klebstoff entweder sehr sauber aufgebracht sein, sodass er durch das Glasdach hindurch sichtbar sein kann, ohne das optische Erscheinungsbild zu beeinträchtigen, oder das Glasdach weist im Bereich der Klebestellen eine undurchsichtige Fritte auf, die die Klebestellen verdeckt, sodass sie von außen nicht sichtbar sind.
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Zur Erhöhung der Steifigkeit der Karosserie des Kraftfahrzeugs kann zusätzlich beidseitig jeweils ein seitlicher Dachholm vorgesehen sein. Der linke, seitliche Dachholm verbindet dabei das das obere Ende der linken A-Säule mit dem oberen Ende der linken C-Säule, und der rechte, seitliche Dachholm verbindet das obere Ende der rechten A-Säule mit dem oberen Ende der rechten C-Säule.
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Bevorzugt ist eine Heckklappe des Kraftfahrzeugs an dem mittleren Dachknoten angelenkt. Die Heckklappe bildet dann in der geschlossenen Stellung einen hinteren Abschnitt des Fahrzeugdachs. Die Anlenkung der Heckklappe ist damit im Vergleich zu bekannten Kraftfahrzeugen außerordentlich weit vorne. Dies beeinflusst die Bewegungskinematik. Beim Öffnen der Heckklappe schwenkt diese mit ihrem hinteren, unteren Randbereich nur in sehr geringem Maße nach hinten. Die Person, die die Heckklappe öffnet, muss dieser also nicht ausweichen, indem er einen Schritt nach hinten macht. Allerdings schwenkt die Heckklappe beim Öffnen weit nach oben. Die Heckklappe ist insgesamt sehr groß, da sie auch den hinteren Bereich des Fahrzeugdachs bildet. Bei geöffneter Heckklappe ist somit die Öffnung in der Karosserie zum Be- und Entladen sehr groß, sodass der Heckbereich des Kraftfahrzeugs sehr bequem be- und entladen werden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, anhand dessen die Erfindung im Folgenden näher beschrieben wird. Die einzelnen Figuren zeigen in schematischer Darstellungsweise:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Personenkraftfahrzeugs mit einer tragenden Struktur für ein Fahrzeugdach aus Glas und
- 2 eine Draufsicht auf das in 1 gezeigte Personenkraftfahrzeug.
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In der 1 ist ein kleiner, dreitüriger Personenkraftwagen gezeigt, der beidseitig jeweils eine Seitentür 1 aufweist. Die Seitentüren 1 sind vorne jeweils an den A-Säulen 2, 2' angelenkt, die sich nach oben bis zum Fahrzeugdach erstrecken. Sie bilden die seitliche Begrenzung der Frontscheibe 3 und grenzen jeweils an den vorderen Randbereich der Seitentüren 1 an. Der Personenkraftwagen weist keine B-Säule auf. B-Säulen unterteilen normalerweise eine seitliche Türausschnittsöffnung in eine vordere und eine hintere Öffnung, die mit einer vorderen und einer hinteren Seitentür verschließbar sind. Bei zwei- und dreitürigen Kraftfahrzeugen erstrecken sie sich in Fahrtrichtung gesehen hinten im Anschluss an die Seitentür zwischen einem Seitenschweller und einem mittleren Abschnitt des Fahrzeugdachs.
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Das hier gezeigte Fahrzeugdach wird aber ohne B-Säulen nur von den A-Säulen 2 und von C-Säulen 4, 4' getragen. Die C-Säulen 4, 4' bilden die hintere seitliche Begrenzung der Fahrgastzelle. Die oberen Enden der A-Säulen 2, 2' und die oberen Enden der C-Säulen 4, 4' sind mit einer tragenden Struktur 5 für das Fahrzeugdach verbunden.
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Diese tragende Struktur 5 besteht aus zwei diagonal verlaufenden, einander in einem mittleren Dachknoten 8 sich kreuzenden Streben 6 und 7. Die erste Strebe 6 verläuft vom oberen Ende der linken A-Säule 2 zum oberen Ende der rechten C-Säule 4', die zweite Strebe 7 verläuft vom oberen Ende der rechten A-Säule 2' zum oberen Ende der linken C-Säule 4. Die beiden Streben 6 und 7 der tragenden Struktur bestehen einstückig aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff (CFK). Aufgrund der Formgebung der tragenden Struktur 5 und des CFK-Materials weist die tragende Struktur 5 eine sehr hohe Steifigkeit bei einem geringen Gewicht auf.
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Auf die tragende Struktur 5 ist ein großes, vorderes Glasdach 9 aufgeklebt, das den Großteil des vorderen und mittleren Bereichs des Fahrzeugdachs bildet. Dieses vordere Glasdach erstreckt sich nach hinten bis zum mittleren Dachknoten 8. Zwischen dem seitlichen Randbereich des Fahrzeugdachs und den Streben 6 und 7 erstreckt sich das vordere Glasdach 9 sogar beidseitig bis zu den C-Säulen 4, 4'.
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Der verbleibende hintere Abschnitt des Fahrzeugdachs wird von einer Heckklappe 10 gebildet. Diese Heckklappe 10 ist um eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Schwenkachse am mittleren Dachknoten 8 angelenkt. Die Heckklappe 10 besteht aus einem oberen, sich primär horizontal erstreckenden Dachabschnitt, der hinteren Bereich des Fahrzeugdachs bildet, und aus einem primär senkrecht erstreckenden Heckabschnitt, der die Hecköffnung hinten verschließt. Der sich primär horizontal erstreckende Dachabschnitt weist ein hinteres Glasdach 11 auf, das oberflächenbündig an das vordere Glasdach 9 anschließt. Bei geschlossener Heckklappe 10 ist somit der Übergang zwischen dem vorderen Glasdach 9 und dem hinteren Glasdach 11 kaum sichtbar. Durch die Glasdächer 9 und 11 hindurch ist vom Fahrzeugäußeren die formschöne, tragende Struktur 5 sichtbar. Die Passagiere im Fahrzeuginnenraum können durch die Glasdächer 9 und 11 hindurch die Umgebung sehen. Die Sicht wird durch die tragende Struktur 5 nur geringfügig eingeschränkt.
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An den Glasdächern 9 und 11 sind jeweils auf der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite elektrische Leuchtstreifen 12 angebracht, die auf dem Fahrzeugdach das Muster der Fahne von Großbritannien, den sogenannten „Union Jack“, bilden. In der Nacht oder in einer dunklen Umgebung können diese Leuchtstreifen 12 eingeschaltet werden, sodass sie durch die Glasdächer 9 und 11 hindurch nach außen leuchten. Dadurch ist die Fahne gut sichtbar und stellt ein deutlich wahrnehmbares Alleinstellungsmerkmal für den Kleinwagen dar.
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Das obere Ende der linken A-Säule 2 ist zusätzlich mit einem linken Dachseitenholm 13 mit dem oberen Ende der linken C-Säule 4 verbunden. Entsprechend ist das obere Ende der rechten A-Säule 2' mit einem rechten Dachseitenholm mit dem oberen Ende der rechten C-Säule 4' verbunden. Zudem sind die oberen Enden der beiden A-Säulen 2, 2' über einen oberen Windlauf miteinander verbunden, der die obere Begrenzung der Frontscheibe 3 bildet. Die Dachseitenholme und der obere Windlauf erhöhen die Steifigkeit der Karosserie des Kleinwagens. Beide Dachseitenholme und der obere Windlauf sind mit einer einteiligen, U-förmigen Abdeckung 13 aus Kunststoff verkleidet, die seitlich und vorne den Randbereich des von außen sichtbaren Fahrzeugdachs bildet.
