DE102007018017B3

DE102007018017B3 - Umwandelbares Dach für einen Personenkraftwagen

Info

Publication number: DE102007018017B3
Application number: DE102007018017A
Authority: DE
Inventors: Marcus Dipl.-Ing. Papendorf; Gernot Dr.-Ing. Bruder
Original assignee: Magna Car Top Systems GmbH
Current assignee: Magna Car Top Systems GmbH
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2027-04-18
Also published as: EP1982858A1; US7762611B2; US20080258490A1; JP2008265742A; EP1982858B1; DE502008000258D1

Abstract

Dieses umwandelbare Dach ist für einen Personenkraftwagen ausgelegt, und es umfasst in Fahrtrichtung des einen Aufbau aufweisenden Personenkraftwagens gesehen vorzugsweise ein vorderes Dachelement und ein hinteres Dachelement, die mit einem vorderen Dachlenker und einem hinteren Dachlenker einer Dachbewegungseinrichtung versehen sind und aus einer einen Fahrgastraum abdeckenden Schließstellung in eine in einem Raum des Aufbaus versenkte Offenstellung und vice versa bewegbar sind, welche Dachbewegungseinrichtung mit einem Federelement zusammenarbeitet, das das Dach aus der Schließstellung in die Offenstellung zu bewegen sucht. Zur Optimierung des Dachs sind einerseits der vordere Dachlenker und der hintere Dachlenker fest mit dem vorderen Dachelement bzw. hinteren Dachelement verbunden und andererseits an ersten Drehlagern und zweiten Drehlagern des Aufbaus schwenkbeweglich gelagert, wobei zwischen vorderem Dachelement und hinterem Dachelement ein Koppellenker wirksam ist und das Federelement sich zum einen am vorderen Dachlenker und zum anderen unter Zwischenschaltung eines Lenkergetriebes der Dachbewegungseinrichtung am hinteren Dachlenker abstützt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein umwandelbares Dach für einen Personenkraftwagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein bekanntes verstellbares Fahrzeugdach, EP 1 361 966 B1 , umfasst ein vorderes Dachteil und ein hinteres Dachteil, die zwischen einer Schließstellung und einer Ablagestellung bewegbar sind. Hierfür sind eine Dachkinematik und ein als Hydraulikzylinder ausgebildetes Stellelement vorgesehen, welche Dachkinematik als Viergelenk dargestellt ist. Zwischen einem Drehlager an der Karosserie und der Dachkinematik ist ein Federelement eingebaut, das die Dachkinematik in jeder Endposition des Fahrzeugdachs in Richtung der gegenüberliegenden Endpositionen beaufschlagt. Die Dachkinematik ist mit zwei karosserieseitig abgestützten Lenkern und einem dazwischen liegenden C-Säulen-Lenker versehen. Dabei ist ein erster Lenker als Antriebslenker und ein zweiter Lenker mit dem Federelement verbunden.
Aus der DE 100 21 333 C1 geht ein Cabriolet-Fahrzeug mit einem mehrteiligen Fahrzeugdach hervor, das unter Vermittlung einer Mehrgelenkkinematik zwischen einer Schließstellung sowie einer Ablagestellung und umgekehrt verstellbar ist. An der Mehrgelenkkinematik greift eine Spannfeder an, die besagte Mehrgelenkkinematik bei Betätigung eines Bowdenzugs aus einer Totpunktlage löst, damit das Dach bzw. seine Dachteile in eine Schließstellung verbringbar sind.
In der DE 869 159 B wird ein verstellbares Klappverdeck für ein Personen aufnehmbares Kraftfahrzeug mit einem kinematischen Verstellmechanismus gezeigt, der von einem fahrzeugfesten Motor angetrieben wird. Der Verstellmechanismus besitzt einen gelenkig an einer Karosserie gelagerten Hauptspriegel, der unter Zwischenschaltung eines mehrteiligen Antriebsmechanismus von dem Motor zur Verstellung des Klappverdecks zwischen dessen Öffnungs- und Schließposition beaufschlagt wird.
Die DE 201 12 267 U1 befasst sich mit Kupplungsmechanismen für eine in einem Fahrzeug angeordnete Dachluke, mit der eine Dachöffnung verschließbar ist. In Längsrichtung des Fahrzeugs gesehen sind die Kupplungsmechanismen an der Vorderseite und der Rückseite der Dachluke angeordnet, welche Kupplungsmechanismen sind zwischen einer festen Dachkonstruktion und der Dachluke wirksam, dergestalt, dass die Dachluke sowohl vorne wie auch hinten anhebbar ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein umwandelbares Dach für einen Personenkraftwagen zu schaffen, zu dessen Betätigung einfache technische Mittel geeignet sind, die sich bei guter Funktion aufwandsökonomisch realisieren lassen.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass das Zusammenwirken der Dachelemente des umwandelbaren Dachs mit dem Koppellenker und der Abstützung des Federelements sowohl an dem vorderen Dachlenker wie auch unter Zwischenschaltung des Lenkergetriebes an dem hinteren Dachlenker eine herausragende Steuerung der Dachelemente sichergestellt ist. Dabei setzt das Lenkergetriebe zwischen den Dachlenkern der beiden Dachelemente in der besonderen technischen Ausprägung Maßstäbe für die Technologie beweglicher Dächer im Kraftfahrzeugbau. Auch deshalb weil die Betätigung des Dachs bzw. der Dachelemente von der Schließstellung in die Offenstellung und umgekehrt einfach ist. So bewirkt das Federelement in Verbindung mit dem Lenkergetriebe, dass das Dach bzw. die Dachelemente in sämtlichen Stellungen von Schließstellung in Offenstellung und in die andere Richtung eine Art statischen Gleichgewichtszustand einnehmen, was dazu beiträgt, dass sich das Dach manuell leichtgängig bzw. mit relativ kleinen Aktuatoren, vorzugsweise kostengünstige und wenig Bauraum beanspruchende Elektromotoren niedriger Leistung und folglich hohem Bedienkomfort, betätigen lässt. Schließlich sind sämtliche Bauteile des umwandelbaren Dachs mit vertretbarem Aufwand herstellbar und in einen Personenkraftwagen integrierbar.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher erläutert wird.
Es zeigen
1 eine Teilseitenansicht eines Personenkraftwagens mit einem umwandelbaren Dach in einer Schließstellung,
2 eine Ansicht entsprechend 1, jedoch das Dach in einer ersten Zwischenstellung,
3 eine Ansicht entsprechend 1, jedoch das Dach in einer zweiten Zwischenstellung,
4 eine Ansicht entsprechend 1, jedoch das Dach in einer dritten Zwischenstellung,
5 eine Ansicht entsprechend 1, jedoch das Dach in einer Offenstellung.
Ein Personenkraftwagen 1 umfasst in dem dargestellten Bereich eine Aufbau 2 mit einer Windschutzscheibenvorrichtung 3 und einem Dach 4, das in Fahrtrichtung A gesehen ein vorderes Dachelement 5 und ein hinteres Dachelement 6 aufweist. Die Windschutzscheibenvorrichtung 3 besitzt einen Windschutzscheibenrahmen 7, der eine Windschutzscheibe 8 aufnimmt und mit einem oberen quer zur Fahrzuglängsrichtung B-B verlaufenden Rahmenabschnitt 9 an das vordere Dachelement 5 anschließt. Das hintere Dachelement 6 umgibt Abschnittsweise eine aufrecht stehende Heckseibe 10, die schwenk- und/oder höhenverstellbar ausgebildet sein kann. Das Dach 4 ist umwandelbar ausgeführt und von einer Schließstellung Schst – 1 – in eine abgesenkte Offenstellung Ost – 5 – und vice versa verstellbar, wobei das Dach 4 in der Schließstellung Schst einen Fahrgastraum 11 überspannt und in der Offenstellung Ost in einem Raum 12 abgelegt ist, der benachbart einem Triebwerkraum 13 angeordnet ist. Der Fahrgastraum 11 ist über an Längsseiten des Personenkraftwagens 1 vorgesehene Türen zugänglich, wovon in 1 lediglich eine Türscheibe 14 angedeutet ist.
Das vordere Dachelement 5 ist mit einem vorderen Dachlenker 15 und das hintere Dachelement 6 ist mit einem hinteren Dachlenker 16 versehen, welche Dachlenker 5 und 6 Bestandteil einer Dachbewegungseinrichtung 17 sind. Der vordere Dachlenker 15 ist mit einem ersten etwa horizontal verlaufenden Dachlenkerabschnitt 18 am vorderen Dachelement 5 fest angebracht und mit einem zweiten aufrechten Dachlenkerabschnitt 19 an einem ersten Drehlager DLI des Aufbaus 2 angelenkt. Und der hintere Dachlenker 16 ist mit einem ersten horizontal ausgerichteten Dachlenkerabschnitt 20 am hinteren Dachelement 6 befestigt und mit einem zweiten aufrechten Dachlenkerabschnitt 21 an einem zweiten Drehlager DLII am Aufbau 2 schwenkbar gelagert. Darüber hinaus ist zwischen dem vorderen Dachelement 5 und dem hinteren Dachelement 6 ein Koppellenker 22 wirksam.
Ein Federelement 23 steht in Wirkverbindung mit dem vorderen Dachlenker 15 und unter Zwischenschaltung eines Lenkergetriebes 24 mit dem hinteren Dachlenker 16, und zwar derart, dass das Federelement 23 das Dach 4 aus der Schließstellung Schst in die Offenstellung Ost und aus der Offenstellung Ost in die Schließstellung Schst zu bewegen sucht. Dabei nehmen das Dach 4 bzw. die Dachelemente 4 und 5 eine Art statischen Gleichgewichtszustand ein, so dass die zuletzt genannten manuell oder mit eine Aktuator in Gestalt eines Elektromotors 25 in sämtlichen möglichen Stellungen von der Schließstellung Schst in die Offenstellung Ost funktionsgerecht bewegbar sind. Der Elektromotor 25 kann am Lenkergetriebe 24 z. B. am zweiten Drehlager DLII oder einer anderen geeigneten Position angeordnet werden.
Das Lenkergetriebe 24 umfasst einen Umlenkhebel 26 und einen Steuerhebel 27. Der Umlenkhebel 26 ist über ein drittes Drehlager DLIII am Aufbau 2 gelagert und mittels eines ersten Gelenks G1 mit dem Federelement 23 sowie eines zweiten Gelenks G2 mit einem ersten Ende 28 des Steuerhebels 27 verbunden. Ein zweites Ende 29 des Steuerhebels 27 arbeitet über ein drittes Gelenk G3 mit dem hinteren Dachlenker 16 zusammen. Ein erstes Ende 30 des Federelements 23 ist an dem besagten ersten Gelenk G1 gelagert; ein zweites Ende 31 an einem vierten Gelenk G4 des vorderen Dachlenkers 15.
Nach 1 liegt in der Schließstellung Schst des Dachs 4 und in Fahrtrichtung A gesehen das viert Gelenk G4 vor dem ersten Drehlager DLI und das dritte Gelenk G3 vor dem zweiten Drehlager DLII, was durch die horizontalen Abstände AhI und AhII veranschaulicht ist. Dabei ist eine Mittellängsachse 32 des Federelements 23 aufrecht oder leicht geneigt angeordnet. Im Ausführungsbeispiel verläuft die Mittellängsachse 32 entgegen der Fahrtrichtung A geneigt, und sie schließt einen spitzen Winkel α mit einer Senkrechten 33 ein. Das vierte Gelenk G4, das die Mittellängsachse 32 des Federelements 23 schneidet, liegt oberhalb des ersten Drehlagers DLI – HI –, ebenso ist das dritte Gelenk G3 oberhalb des zweiten Drehlagers DLII – HII – angeordnet.
Das dritte Drehlager DLIII, das erste Gelenk G1 und das zweite Gelenk G2 des Umlenkhebels 26 werden durch Seitenschnittpunkte SI, SII und SIII eines Dreiecks 34 bestimmt. Das zweite Gelenk G2, das dritte Drehlager DLIII und das dritte Gelenk G3 liegen – 1 – auf einer gemeinsamen Geraden 35. Dabei verläuft die Gerade 35 aufrecht oder mit geringer Neigung – Winkel β – in Fahrtrichtung A. Das vierte Gelenk G4 ist an einer Abwinkelung 36 des vorderen Dachlenkers 15 vorgesehen; das dritte Gelenk G3 an einer zweiten Abwinkelung 37 des hinteren Dachlenkers 16 – 2 –.
In Fahrtrichtung A gesehen ist eine mittlere Länge LmI des vorderen Dachelementes 5, gemessen entlang einer zwischen einer oberen Dachlinie 38 und einer unteren Dachlinie 39 verlaufenden mittleren vorderen Dachlinie 40 größer als die Länge LmII einer entsprechend mittleren hinteren Dachlinie 41 des hinteren Dachelements 6. Dabei kann die Länge LmI vier- bis fünfmal größer sein als die Länge LmII.
Der Koppelenker 22 wirkt über eine fünftes Gelenk G5 und ein sechstes Gelenke 6 mit dem vorderen Dachelement 5 und dem hinteren Dachelement 6 zusammen. Das fünfte Gelenk G5 und das sechste Gelenk G6 sind jeweils benachbart von rückwärtigen Bereichen BrI und BrII des vorderen Dachelements 5 und des hinteren Dachelements 6 angeordnet, wobei der Koppellenker 22 in etwa horizontal bzw. relativ flach ausgerichtet ist.
In 1 nimmt das Dach 4 die Schließstellung Schst ein und das Federelement 23 beaufschlagt den Dachlenker 15 des vorderen Dachelements 16 und stützt sich am Umlenkhebel 26 ab, der die Federkraft des besagten Federelements 23 über den Steuerlenker 27 auf den hinteren Lenkerhebel 16 des hintern Dachteils 6 überträgt. Der hintere Lenkerhebel 16 wird bei dieser Gegebenheit ebenfalls mit Federkraft in Richtung Offenstellung Ost beaufschlagt. Anders ausgedrückt, die Federkraft des Federelements sucht beide Dachteile 5 und 6 zu bewegen.
2 gibt wieder, dass das Dach 4 ca. zwanzig Prozent geöffnet ist und der wirksame Hebelarm des Federelements 23 zum vorderen Dachelement 5 und zum hinteren Dachelement 6 kleiner wird; dementsprechend verringert sich auch die erforderliche Antriebskraft.
In 3 ist das Dach 4 etwa sechzig Prozent geöffnet und die Wirklinie WL des Federelements 23 zum vorderen Dachelement 5 und zum hinteren Dachelement 6 hat sich umgekehrt. Jetzt bremst das Federelement 23 beide Dachelement 5 und 6 ab, dergestalt, dass letztere ihre vorgesehene stabile Lage beibehalten und nicht in unerwünschter Weise sich in die Offenstellung Ost bewegen. Dabei überfährt der Steuerlenker 27 das zweite Drehlager DLII des hinteren Dachlenkers 16.
Die 4 veranschaulicht, dass das Dach 4 ungefähr achtzig Prozent geöffnet ist, und die 5 zeigt, dass sich das Dach 4 in der Offenstellung Ost befindet. In dieser Stellung übt das Federelement 23 einen maximalen wirksamen Hebelarm aus, und zwar damit die größte Kraft, hervorgerufen durch Gewicht und Lage des Dachs 4, ausgeglichen wird.

Claims

Umwandelbares Dach für einen Personenkraftwagen, das in Fahrtrichtung des einen Aufbau aufweisenden Personenkraftwagens gesehen ein vorderes Dachelement und ein hinteres Dachelement umfasst, die mit einem vorderen Dachlenker und einem hinteren Dachlenker einer Dachbewegungseinrichtung versehen sind und aus einer einen Fahrgastraum abdeckenden Schließstellung in eine in einem Raum des Aufbaus versenkte Offenstellung und vice versa bewegbar sind, welche Dachbewegungseinrichtung mit einem Federelement zusammenarbeitet, das das Dach aus der Schließstellung in die Offenstellung zu bewegen sucht, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Dachlenker (15) und der hintere Dachlenker (16) einerseits fest mit dem vorderen Dachelement (5) bzw. hinteren Dachelement (6) verbunden sind und andererseits an ersten Drehlagern (DLI) und zweiten Drehlagern (DLII) des Aufbaus (2) schwenkbeweglich gelagert sind, wobei zwischen vorderem Dachelement (5) und hinterem Dachelement (6) ein Koppellenker (22) wirksam ist und das Federelement (23) sich zum einen am vorderen Dachlenker (15) und zum anderen unter Zwischenschaltung eines Lenkergetriebes (24) der Dachbewegungseinrichtung (17) am hinteren Dachlenker (16) abstützt.
Umwandelbares Dach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkergetriebe (24) einen Umlenkhebel (26) und einen Steuerhebel (27) umfasst.
Umwandelbares Dach nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkhebel (26) über ein drittes Drehlager (DLIII) mit dem Aufbau (2), über ein erstes Gelenk (G1) mit dem Federelement (23) und über eine zweites Gelenk (G2) mit einem ersten Ende (23) des Steuerhebels (27) verbunden ist, dessen zweites Ende (29) mittels eines dritten Gelenks (G3) mit dem hinteren Dachlenker (16) zusammenarbeitet.
Umwandelbares Dach nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (23) über ein erstes Ende (30) an dem ersten Gelenk (G1) und über ein zweites Ende (31) mit einem vierten Gelenk (G4) am vorderen Dachlenker (15) angreift.
Umwandelbares Dach nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schließstellung (Schst) des Dachs (4) und in Fahrtrichtung (A) gesehen das vierte Gelenk (G4) vor dem ersten Drehlager (DLI) liegt.
Umwandelbares Dach nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Schließstellung (Schst) des Dachs (4) und in Fahrtrichtung (A) gesehen dritte Gelenk (G3) vor dem zweiten Drehlager (DLII) liegt.
Umwandelbares Dach nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Fahrtrichtung (A) gesehen eine Mittellängsachse (32) des Federelements (23) in etwa aufrecht stehend oder leicht geneigt angeordnet ist.
Umwandelbares Dach nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellängsachse (32) des Federelements (23) entgegen der Fahrtrichtung (A) geneigt ist und einen spitzen Winkel (α) mit einer Senkrechten (33) einschließt.
Umwandelbares Dach nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Fahrtrichtung (A) gesehen das vierte Gelenk (G4) oberhalb des ersten Drehlagers (DLI) liegt.
Umwandelbares Dach nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gelenk (G1) oberhalb des zweiten Drehlagers (DLII) liegt.
Umwandelbares Dach nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des dritten Drehlagers (DLIII), des ersten Gelenks (G1) und des zweiten Gelenks (G2) des Umlenkhebels (26) durch Seitenschnittpunkte (SI, SII und SIII) eines Dreiecks (34) bestimmt wird.
Umwandelbares Dach nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gelenk (G2), das dritte Drehlager (DLIII) und das dritte Gelenk (G3) im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Geraden (35) liegen.
Umwandelbares Dach nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerade (35) aufrecht oder mit geringer Neigung, vorzugsweise in Fahrtrichtung (A) verläuft.
Umwandelbares Dach nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Gelenk (G4) an einer ersten Abwinkelung (36) des vorderen Dachlenkers (15) angeordnet ist.
Umwandelbares Dach nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gelenk (G3) an einer zweiten Abwinkelung (37) des hinteren Dachlenkers (16) angeordnet ist.
Umwandelbares Dach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Fahrtrichtung (A) gesehen eine mittlere Länge LmI des vorderen Dachelements (5) größer ist als eine mittlere Länge (LmII) des hinteren Dachelements (6).
Umwandelbares Dach nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Länge (LmI) des vorderen Dachelements (5) in etwa vier- bis fünfmal größer ist als die mittlere Länge (LmII) des hinteren Dachelements (6).
Umwandelbares Dach nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppellenker (22) über ein fünftes Gelenk (G5) und ein sechstes Gelenk (G6) mit dem vorderen Dachelement (5) und hinteren Dachelement (6) zusammenwirkt.
Umwandelbares Dach nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Gelenk (G5) und das sechste Gelenk (G6) jeweils benachbart von rückwärtigen Bereichen (BrI und BrII) des vorderen Dachelements (5) und des hinteren Dachelements (6) angeordnet sind.
Umwandelbares Dach nach den Ansprüche 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppellenker (22) horizontal bzw. relativ flach ausgerichtet ist.
Umwandelbares Dach nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dach (4) bzw. die Dachelemente (5 und 6) manuell betätigbar sind.
Umwandelbares Dach nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dach (4) bzw. die Dachelemente (5 und 6) mittels eines Aktuators betätigbar sind.
Umwandelbares Dach nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator am Lenkergetriebe (24) angreift.
Umwandelbares Dach nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator bspw. durch einen Elektromotor (25) mit relativ niedriger Leistung gebildet wird.