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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dachmodul für ein Fahrzeugdach eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige, aus dem Serienbau von Personenkraftwagen bekannte Dachmodule sind üblicher Weise zumindest teilweise transparent ausgebildet, so dass Umgebungslicht in den Innenraum des Personenkraftwagens eindringen kann. Um diesen Lichteinfall in den Innenraum bedarfsgerecht einzustellen, ist es ebenso bekannt, dem Dachmodul ein verstellbares Abdeckelement, beispielsweise in Form eines Rollos, zuzuordnen. Dieses Abdeckelement ist beispielsweise lichtundurchlässig oder weist eine geringere Lichtdurchlässigkeit auf als das Dachmodul in dessen transparentem Bereich.
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Die herkömmlichen Dachmodule weisen die Nachteile auf, dass der Lichteinfall in den Innenraum die Fahrzeuginsassen und insbesondere den Fahrer blenden kann. Dies ist prinzipiell durch das Abdeckelement zu verhindern. Befindet sich jedoch das Abdeckelement in seiner Schließstellung, so ist die Sicht vom Innenraum nach außen beeinträchtigt und der eigentlich gewünschte Effekt, einerseits einen Lichteinfall und andererseits einen Blick nach außen zu ermöglichen, geht verloren. Ist beispielsweise der vordere, sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Dachquerträger in Fahrzeuglängsrichtung relativ weit vorne angeordnet, so kann zudem die Sicht des Fahrers beeinträchtigt sein.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dachmodul der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass dieses einerseits einen Lichteinfall bei gleichzeitiger Vermeidung einer Blendung zulässt und andererseits eine besonders gute Sicht vom Innenraum nach außen gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch ein Dachmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Dachmodul zu schaffen, welches einerseits einen Lichteinfall bei gleichzeitiger Vermeidung einer Blendung zulässt und andererseits eine besonders gute Sicht vom Innenraum nach außen gewährleistet, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Dachmodul eine Sandwich-Struktur aufweist, welche zwei zumindest in einem jeweiligen Teilbereich transparente, in zumindest teilweiser gegenseitiger Überdeckung angeordnete Decklagen sowie wenigstens ein zwischen den Decklagen angeordnetes Kernmaterial umfasst.
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Das Kernmaterial, welches die Decklagen voneinander beabstandet, weist demzufolge eine Mehrzahl von durch jeweilige Wandungsbereiche des Kernmaterials voneinander getrennte Zellen auf. Die Zellen gewährleisten dabei eine besonders gute Sicht vom Innenraum des Kraftwagens nach außen, da Fahrzeuginsassen über die transparenten Teilbereiche und durch die Zellen hindurch nach außen schauen können. Mit anderen Worten weisen die Zellen eine jeweilige Durchtrittsöffnung für Licht auf, welche vom Innenraum nach außen bzw. umgekehrt verläuft. Die die Zellen begrenzenden Wandungsbereiche, welche auch als Stege bezeichnet werden, können für eine optische Versperrung oder Abschattung sorgen und hierdurch einen unerwünscht hohen und ungünstigen Einfall von Licht über die transparenten Teilbereiche, welche vorzugsweise in zumindest teilweiser gegenseitiger Überdeckung angeordnet sind, in den Innenraum vermeiden. Dadurch kann auch eine Blendung von Fahrzeuginsassen verhindert werden.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Teil der Wandungsbereiche in einem gemeinsamen Punkt, insbesondere im Innenraum des Kraftwagens, fluchten. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei gezeigt, wenn der Punkt ein Augpunkt des Insassen, insbesondere des Fahrers, des Kraftwagens ist. Mit anderen Worten ist zumindest der Teil der Wandungsbereiche, welche auch als Rippen des Kernmaterials bezeichnet werden, auf einen Fahrersichtpunkt oder auf mehrere Fahrersichtpunkte ausgerichtet. Dadurch ist eine besonders gute Sicht nach außen bei gleichzeitiger sehr guter Versperrung der transparenten Teilbereiche gegen einen übermäßigen Lichteinfall gewährleistet.
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Somit sind die Wandungsbereiche an wenigstens einer optischen Achse ausgerichtet und ermöglichen insbesondere für den Fahrer vorzugsweise eine besonders gute Sicht nach schräg oben in die Umgebung, so dass er beispielsweise eine Ampel sehr gut vom Innenraum aus sehen kann. Bei der Sicht des Fahrers nach schräg oben sind gegebenenfalls nur noch die schmalen Wandungsbereiche sichtbar und es entsteht eine sehr gute Sicht auf Ampeln und auf die vordere Umgebung. Dies ist besonders vorteilhaft bei Kraftwagen, welche einen vorderen Dachquerträger aufweisen, der sehr weit vorne angeordnet ist. Das Dachmodul gewährleistet somit eine zusätzliche Durchsichtmöglichkeit und führt zudem zu einem sehr guten Raumeindruck.
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Durch den Abstand der Augen des Fahrers ist es möglich, auch bei leicht schräg stehenden Wandungsbereichen seitlich, d. h. links und rechts an den Wandungsbereichen vorbeizuschauen und trotzdem infolge der binokularen Sicht ein vollständiges Bild zu sehen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine schematische Draufsicht auf ein Dachmodul für ein Fahrzeugdach eines Personenkraftwagens, welches eine Sandwich-Struktur mit zwei zumindest in einem jeweiligen Teilbereich transparenten, in zumindest teilweiser gegenseitiger Überdeckung angeordneten Decklagen und mit wenigstens einem zwischen den Decklagen angeordneten Kernmaterial aufweist, über das die Decklagen voneinander beabstandet sind und das eine Mehrzahl von durch jeweilige Wandungsbereiche des Kernmaterials voneinander getrennte Zellen aufweist;
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2 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Dachmoduls;
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3 eine schematische Perspektivansicht eines Personenkraftwagens mit dem Dachmodul gemäß 1;
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4 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Kernmaterials;
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5 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Kernmaterials;
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6 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht auf eine weitere Ausführungsform des Kernmaterials;
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7 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Kernmaterials;
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8 eine schematische Perspektivansicht auf eine weitere Ausführungsform des Kernmaterials;
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9 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines Personenkraftwagens in einer weiteren Ausführungsform des Dachmoduls;
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10 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht des Personenkraftwagens gemäß 9;
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11 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht vom Innenraum des Personenkraftwagens gemäß 9 und 10 aus über das Dachmodul an die Umgebung des Personenkraftwagens; und
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12 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht vom Innenraum des Personenkraftwagens aus über das Dachmodul an die Umgebung.
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1 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Dachmodul 10 für ein in 3 gezeigtes Fahrzeugdach 12 eines perspektivisch dargestellten Personenkraftwagens 14. Wie in Zusammenschau mit 3 erkennbar ist, weist das Dachmodul 10 eine Sandwich-Struktur mit zwei zumindest in einem jeweiligen Teilbereich transparenten Decklagen 16, 18 und mit einem zwischen den Decklagen 16, 18 angeordneten Kernmaterial 20 auf. Die Decklagen 16, 18 sind dabei in gegenseitiger Überdeckung angeordnet, wobei sich ihre jeweiligen transparenten Teilbereiche gegenseitig überdecken oder überlappen. Die Decklagen 16, 18 sind über das Kernmaterial 20 voneinander beabstandet. Durch das Kernmaterial 20, welches beispielsweise kraftschlüssig mit den beiden Decklagen 16, 18, verbunden ist, sind diese entsprechend abgestützt und ausgesteift. Alternativ oder zusätzlich kann das Kernmaterial 20 mit der jeweiligen Decklage 16, 18 auch stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, sein.
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Wie aus 1 erkennbar ist, weist das Kernmaterial 20 eine Mehrzahl von Zellen 22 auf, von denen der Übersicht halber lediglich ein Teil mit dem Bezugszeichen 22 versehen sind. Die Zellen 22 sind dabei durch jeweilige Wandungsbereiche 24 des Kernmaterials 20 voneinander getrennt. Ebenfalls der Übersicht wegen ist lediglich ein Teil der Wandungsbereiche 24 mit dem Bezugszeichen 24 versehen.
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Die Wandungsbereich 24, welche auch als Stege oder Rippen des Kernmaterials 20 bezeichnet werden, können dabei zumindest im Wesentlichen gerade oder geradlinig verlaufen. Die Wandungsbereiche 24 können auch eine beliebig andere Geometrie aufweisen. Beispielsweise können die Wandungsbereiche 24 zumindest teilweise bogenförmig oder kreisbogensegmentförmig verlaufen. Entsprechend dazu können die Zellen 22 zumindest bereichsweise eckig, rund, oval ausgebildet sein und/oder eine anderweitige Form aufweisen.
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Das Kernmaterial 20 selbst bzw. dessen Wandungsbereiche 24 können dabei aus einem undurchsichtigen, d. h. lichtundurchlässigen, oder aus einem partiell lichtdurchlässigen, d. h. aus einem transluzenten Material gebildet sein.
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Wie ferner aus 1 erkennbar ist, fluchtet wenigstens ein Teil der Wandungsbereiche 24 in einen diesem Teil der Wandungsbereiche gemeinsamen Punkt. Durch diese gezielte Ausrichtung der Wandungsbereiche 24 ist ein sogenannter Versperrungsgrad des Kernmaterials 20 beeinflussbar, welcher das einfallende Licht bzw. die Beschattung des Innenraums bestimmt. So ist es möglich, dass zwar Licht in den Innenraum einfällt, jedoch keine Blendung der Fahrzeuginsassen eintritt. Insbesondere ist ein diffuser Lichteintrag darstellbar, so dass ein helles und lichtes Interieur des Personenkraftwagens 14 ohne Blendung von Fahrzeuginsassen geschaffen ist. In umgekehrter Richtung ist eine besonders gute Sicht vom Innenraum nach außen zu realisieren.
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Ein Teil der Zellen 22 kann vollständig verschlossen, d. h. abgedeckt werden, so dass über diesen Teil kein Licht in den Innenraum einfallen kann. Dadurch ist eine hohe thermische Isolation und eine vollständige Beschattung in einem entsprechenden und beispielsweise für die Sicht nach außen nicht relevanten Teilbereich darstellbar. In den Zellen 22 eingeschlossene Luft ist dabei ein sehr guter Isolator, so dass durch das Dachmodul 10 auch eine sehr gute, thermische Isolation des Innenraums realisiert ist. Dadurch kann der Energieaufwand für die Klimatisierung des Innenraums gering gehalten werden.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass zumindest in einem Teil der Zellen 22 ein Isoliermaterial, beispielsweise ein Aerogel, angeordnet ist. Derartige Isoliermaterialien sind vorzugsweise in für die Sicht vom Innenraum nach außen nicht relevanten Teilbereichen des Dachmoduls 10 vorgesehen.
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Die Wandungsbereiche 24 sind vorzugsweise an wenigstens einem Augpunkt und somit an wenigstens einer optischen Achse des Fahrers ausgerichtet. Mit anderen Worten fluchtet zumindest ein Teil der Wandungsbereiche 24 in den diesem Teil gemeinsamen Augpunkt. Dadurch kann beispielsweise eine sehr gute Sicht des Fahrers nach schräg oben realisiert werden, so dass er Ampeln sehr gut erkennen kann. Gleichzeitig ist das Dachmodul 10 außer entlang der optischen Achse, d. h. außer in Richtung der Ampelsicht, weitgehend versperrt und verhindert so eine unerwünscht starke, direkte Sonneneinstrahlung in den Innenraum.
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Zudem kann vorgesehen sein, dass die Transparenz der Decklagen 16, 18 über die Fläche des Dachmoduls 10 variiert, so dass beispielsweise in einem ersten Teilbereich die Durchsicht für den Fahrer in Richtung von Ampeln vollständig gegeben ist, während in anderen Teilbereichen die Transparenz gegenüber dem ersten Teilbereich geringer ist und Licht von außen diffus in den Innenraum gelangt, um eine Blendung von Fahrzeuginsassen und insbesondere des Fahrers zu vermeiden. Eine derartige variierende Transparenz kann beispielsweise durch das Aufbringen von Folien, einem Lack und/oder durch das Verwenden von Einlegern zwischen den Decklagen 16, 18 realisiert werden.
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Das Dachmodul 10 kann außerdem wenigstens ein verstellbares Abdeckelement, beispielsweise in Form eines Rollos, aufweisen, welches beispielsweise lichtundurchlässig ist oder gegenüber den transparenten Teilbereichen des Dachmoduls 10 eine geringere Lichtdurchlässigkeit aufweist, so dass der Lichteinfall in den Innenraum bedarfsgerecht einstellbar ist. Bei dem Abdeckelement kann es sich auch um eine relativ zu dem Dachmodul 10 dreh- und/oder klappbare Sonnenblende handeln. Alternativ oder zusätzlich kann das Abdeckelement in wenigstens einer der Decklagen 16, 18 und/oder zwischen den Decklagen 16, 18 angeordnete und in einem Medium, insbesondere einer Flüssigkeit, aufgenommene und lichtundurchlässige Partikel umfassen, welche sich bei Anlegen einer elektrischen Spannung in einer Vorzugsrichtung ausrichten und welche sich ohne das Anlegen der elektrischen Spannung zumindest im Wesentlichen willkürlich in der Flüssigkeit verteilen. Das Dachmodul 10 ist somit dimmbar, indem durch Anlegen der elektrischen Spannung ein höherer Lichteinfall über das Dachmodul 10 in den Innenraum als bei deaktivierter elektrischer Spannung realisierbar ist.
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Je nach Dicke der Sandwich-Struktur ist eine entsprechende Größe der Zellen 22 zu wählen, damit sich ein vorgebbarer Beschattungseffekt einstellt. Je dünner die Sandwich-Struktur ist, desto kleiner sind die Zellen 22 auszugestalten. Des Weiteren ist es möglich, dass die Sandwich-Struktur unterschiedliche Dicken aufweist. Mit anderen Worten weist die Sandwich-Struktur wenigstens zwei Bereiche auf, welche sich in dem jeweiligen Abstand zwischen den Decklagen und somit in der sich zwischen den Decklagen 16, 18 erstreckenden Dicke des Kernmaterials 20 voneinander unterscheiden. Hierbei ist es beispielsweise möglich, in Dachbereichen, die für die Kopffreiheit nicht relevant sind, die Sandwich-Struktur dicker auszugestalten als in für die Kopffreiheit relevanten Dachbereichen. Durch diese dickere Ausgestaltung der Sandwich-Struktur können die Zellen 22 auch entsprechend groß ausgestaltet werden, so dass die Anzahl an Wandungsbereichen 24 gering gehalten werden kann. Dies kommt der Sicht nach außen zugute.
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Das Kernmaterial 20 kann, beispielsweise zur Herstellung eines Prototypen, durch ein Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt werden. Ebenso möglich ist es, das Kernmaterial 20, beispielsweise bei einer Serienherstellung, durch ein Spritzgussverfahren herzustellen. Das Kernmaterial 20 ist beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt. Durch eine entsprechende Anordnung der Wandungsbereiche 24 kann eine hinterschnittfreie Ausgestaltung des Kernmaterials 20 realisiert werden.
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Das Kernmaterial 20 kann auch beispielsweise aus einer dreidimensional gefalteten Pappe (3D-gefalteten Pappe) oder aus gefalteten Blechen mit entsprechendem Lochbild gebildet sein.
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Des Weiteren ist es möglich, wenigstens ein Trägerelement des Dachmoduls 10 in das Kernmaterial 20 zu integrieren. Beispielsweise kann wenigstens ein Querspriegel in das Kernmaterial 20 integriert sein und so als Lastpfad dienen.
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Um das Dachmodul 10 mit dem Rohbau des Personenkraftwagens 14 zu fügen, ist beispielsweise vorgesehen, dass das Dachmodul 10 mit entsprechenden Rohbauteilen verklebt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Dachmodul 10 kraftschlüssig mit dem Rohbau verbunden werden. Eine solche kraftschlüssige Verbindung kann beispielsweise über den in das Kernmaterial 20 integrierten Querspriegel erfolgen.
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Das Kernmaterial 20 kann auch eine tragende Struktur beispielsweise mit einem vorderen und mit seitlichen Dachrahmen mit entsprechenden Durchbrüchen umfassen. Die Sandwich-Struktur ist dann gegebenenfalls so anzupassen, dass die Dachrahmen mit integriert werden oder dass die Sandwich-Struktur erst durch das Fügen der Decklagen 16, 18 entsteht.
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Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn insbesondere lokal Energie aufnehmende Einleger wie beispielsweise Schaumelemente in die Sandwich-Struktur und insbesondere zwischen die Decklagen 16, 18 integriert werden. Durch diese Deformationselemente weist das Dachmodul 10 ein vorteilhaftes Unfallverhalten insbesondere für einen Kopfaufprall aufweist.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Dachmoduls 10. Wie aus 2 erkennbar ist, sind die Zellen 22 als zumindest im Wesentlichen sechseckige Waben ausgebildet. Hierdurch können eine besonders hohe Steifigkeit sowie ein besonders geringes Gewicht dargestellt werden bei gleichzeitiger Realisierung einer sehr guten Durchsicht durch das Dachmodul 10.
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4 und 5 zeigen weitere Ausführungsformen des Kernmaterials 20, wobei sich die Wandungsbereiche 24 netzartig erstrecken. Ein erster Teil der Wandungsbereiche 24 erstreckt sich zumindest im Wesentlichen konzentrisch, während sich ein zweiter Teil der Wandungsbereiche 24 vom innersten der Wandungsbereiche 24 des ersten Teils strahlenförmig nach außen wegerstreckt.
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Gemäß 6 weist das Kernmaterial 20 eine Wabenform auf, wobei die Wabenform der einzelnen Zellen 22 ungleichmäßig ist.
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Gemäß 7 ist das Kernmaterial 20 als feines Gitter ausgebildet, wobei die Zellen 22 durch kleine ovale Röhren gebildet sind. Diese ovalen Röhren bieten eine sehr gute Versperrung gegenüber Sonnenlicht bei hochstehender Sonne. Bei tiefstehender Sonne jedoch kann das Licht sehr gut und erwünschterweise durch die Röhren hindurch in den Innenraum einfallen.
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Das Kernmaterial 20 gemäß 8 ist aus Acrylglas gebildet und im Querschnitt zumindest im Wesentlichen nach Art einer Sinus-Welle ausgestaltet. Die Zellen 22 sind zumindest im Wesentlichen als sechseckige Waben ausgebildet. Die Wabenstruktur kann das Sonnenlicht brechen und sorgt einerseits für eine gute Beschattung und andererseits für eine sehr gute Durchsicht.
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9 bis 12 zeigen eine weitere Ausführungsform des Kernmaterials 20. In 9 bis 12 ist auch der Fahrer des Personenkraftwagens 14 dargestellt und mit 26 bezeichnet. Wie insbesondere aus 11 und 12 zu erkennen ist, gewährleistet das Kernmaterial 20 infolge der entsprechenden Ausrichtung der Wandungsbereiche 24 eine sehr gute Sicht vom Innenraum aus nach schräg oben an die Umgebung, so dass der Fahrer 26 in 11 und 12 dargestellte Ampeln 28 sehr gut erkennen kann. Gleichzeitig gewährleistet das Kernmaterial 20 – wie insbesondere aus 9 und 10 erkennbar ist – eine sehr gute Versperrung, so dass ungünstig von außen in den mit 30 bezeichneten Innenraum einfallendes Licht vermieden und somit eine sehr gute Beschattung des Innenraums 30 ermöglicht sind. Eine Blendung des Fahrers 26 kann dadurch vermieden werden. 11 veranschaulicht dabei die Sicht des Fahrers 26 vom Innenraum 30 über das Dachmodul 10 an die Umgebung des Personenkraftwagens 14 über das rechte Auge des Fahrers 26, während 12 die Sicht des Fahrers 26 über das Dachmodul 10 nach außen über sein linkes Auge veranschaulicht.