Zahnriemen für ein bewegliches Dachelement eines Fahrzeugs, System für ein Fahrzeugdach und Verfahren zum Herstellen eines Zahnriemens für ein bewegliches Dachelement

Die Erfindung betrifft einen Zahnriemen für ein bewegliches Dachelement eines Fahrzeugs, beispielsweise für einen Deckel eines öffnungsfähigen Daches oder für ein Rollo. Die

Erfindung betrifft weiterhin ein System für ein Fahrzeugdach mit einem Zahnriemen sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Zahnriemens für ein bewegliches Dachelement.

Ein Dach eines Kraftfahrzeugs kann transparent ausgebildet sein. Ein Rollo kann angeordnet sein, um die Intensität der Sonneneinstrahlung zu reduzieren, die durch das transparente Dach ins Fahrzeuginnere gelangt. Das Fahrzeugdach kann unbeweglich mit der Karosserie verbunden sein oder kann einen Deckel aufweisen, der relativ zum übrigen Fahrzeugdach bewegbar ist. Dieser Deckel kann beispielsweise eine

Dachöffnung in einer Schließstellung des Deckels verschließen oder in weiteren Stellungen die Dachöffnung zumindest

teilweise freigeben. Ein Zahnriemen kann vorgesehen sein, um eine Bewegung eines Antriebs auf das Rollo und/oder den

Deckel zu übertragen. Aus der DE 10157015 AI ist

beispielsweise bekannt, einen Antriebsschlitten mit einem Zahnriemen zu koppeln.

Es ist wünschenswert, einen Zahnriemen für ein bewegliches Dachelements eines Fahrzeugs anzugeben, der einen

verlässlichen Betrieb ermöglicht und dabei kostengünstig ist. Es ist weiterhin wünschenswert, ein Verfahren zum Herstellen eines Zahnriemens für ein bewegliches Dachelement eines Fahrzeugs anzugeben, das einen robusten und kostengünstigen Zahnriemen ermöglicht.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist ein

Zahnriemen für ein bewegliches Dachelement eines Fahrzeugs einen Zahnriemenkörper aus Kunststoff auf. Der

Zahnriemenkörper besteht beispielsweise vollständig aus

Kunststoff oder weist größtenteils Kunststoff auf und weitere Materialien, die beispielsweise zur Verstärkung des

Zahnriemenkörpers dienen. Beispielsweise weist der

Zahnriemenkörper eine Armierung auf. Beispielsweise weist der Zahnriemenkörper eine Metallseele auf, die von dem Kunststoff umgeben ist. Der Zahnriemen weist ein Kupplungselement auf. Der Zahnriemen weist eine Schnittstelle auf zur Kopplung des Zahnriemens mit dem beweglichen Dachelement. Die

Schnittstelle ist mittels des Kupplungselements gebildet. Das Kupplungselement und der Zahnriemenkörper sind formschlüssig miteinander gekoppelt. Insbesondere weist der Zahnriemen eine Schmelzverbindung auf, die das Kupplungselement und den

Zahnriemenkörper miteinander verbindet.

Der Zahnriemen dient im Betrieb insbesondere zur Betätigung eines gegenüber einem Fahrzeugaufbaus beweglichen

Dachelements. Der Zahnriemen überträgt eine Antriebskraft von einem Antrieb auf das bewegliche Dachelement. Der Zahnriemen kann auch als Antriebskabel bezeichnet werden. Der Zahnriemen ist aus einem flexiblen Kunststoff gebildet, der eine

Verzahnung aufweist, die mit einem Antriebszahnrad des

Antriebs in Eingriff steht. Der Zahnriemen ist zug- und drucksteif ausgebildet. Um das bewegliche Dachelement mit dem Zahnriemen koppeln zu können, ist die Schnittstelle

vorgesehen. Um die nötige Zug- und Druckfestigkeit im Bereich der Schnittstelle zu gewährleisten ist das Kupplungselement vorgesehen. Das Kupplungselement ist ein zunächst zum

Zahnriemenkörper separat ausgebildetes Bauteil, das mit dem Zahnriemenkörper formschlüssig verbunden wird. Somit ist eine robuste und kostengünstige Alternative zur Umspritzung möglich. Das Kupplungselement ist beispielsweise als

werkzeugfallendes Teil realisierbar. Die Geometrie der

Schnittstelle ist mit einer hohen Flexibilität gestaltbar. Der Zahnriemen muss nur minimal bearbeitet werden.

Beispielsweise muss der Zahnriemenkörper lediglich im Bereich der Schnittstelle aufgeschmolzen werden, sodass sich der Zahnriemenkörper und das Kupplungselement formschlüssig miteinander verbinden.

Beispielsweise weist eine Oberfläche des Kupplungselements eine Strukturierung auf. Der Kunststoff bildet mit der

Strukturierung einen Formschluss. Alternativ oder zusätzlich weist das Kupplungselement gemäß Ausführungsformen eine

Ausnehmung auf. Der Kunststoff reicht durch die Ausnehmung von einer Seite des Kupplungselements zu einer

gegenüberliegenden Seite des Kupplungselements. So ist eine verlässliche Verbindung zwischen dem Zahnriemenkörper und dem Kupplungselement möglich, die eine Übertragung von

ausreichend hohen Zug- und Druckkräften ermöglicht.

Gemäß Ausführungsformen ist das Kupplungselement aus einem Metall gebildet. Beispielsweise ist das Kupplungselement als Blechstanzteil ausgebildet.

Gemäß einer Ausführungsform weist ein System für ein

Fahrzeugdach das bewegliche Dachelement auf. Das System weist den Zahnriemen nach mindestens einer der beschriebenen

Ausführungsformen auf. Das System weist einen Antrieb auf. Der Zahnriemen ist mit dem Antrieb und dem beweglichen Dachelement gekoppelt, um eine Bewegung des Antriebs in eine Bewegung des Dachelements zu übertragen. Der Antrieb ist beispielsweise ein Elektromotor, dessen Rotation mittels des Zahnriemens in eine lineare Verschiebung des beweglichen Dachelements übertragen wird. Das bewegliche Dachelement ist beispielsweise ein Rollo, ein Dachhimmel und/oder ein Deckel einer Schiebedachanordnung.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum

Herstellen eines Zahnriemens für ein bewegliches Dachelement ein Bereitstellen eines Zahnriemenkörpers aus Kunststoff. Ein Kupplungselement wird bereitgestellt. Das Kupplungselement und der Zahnriemenkörper werden aufeinander positioniert. Ein Teil des Kunststoffs wird in einem Bereich aufgeschmolzen, in dem das Kupplungselement und der Zahnriemenkörper aufeinander positioniert sind. Der Kunststoff wird in dem Bereich

umgeschmolzen, in dem er aufgeschmolzen wird, sodass der Kunststoff das Kupplungselement hintergreift. Dadurch wird eine formschlüssige Kopplung des Kupplungselements und des Zahnriemenkörpers ausgebildet.

Beispielsweise wird der Kunststoff mittels Ultraschall oder Induktion aufgeschmolzen. Es ist auch möglich, das

Kupplungselement zu erwärmen, bevor es auf dem

Zahnriemenkörper positioniert wird. Der aufgeschmolzene

Kunststoff hintergreift beispielsweise die Strukturierung der Oberfläche des Kupplungselements oder gelangt durch eine Ausnehmung des Kupplungselements hindurch. Nachdem der

Kunststoff wieder abgekühlt ist und fest geworden ist, ist die formschlüssige Kopplung ausgebildet. Die Geometrie des Bereichs, in dem der Kunststoff aufgeschmolzen wurde, kann durch den aufgeschmolzenen Kunststoff gestaltet werden, beispielsweise kann eine Riemenspitze ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen wird der Kunststoff in dem Bereich umgeformt, um eine im Vergleich zur ursprünglichen Geometrie geänderte Geometrie aus dem Kunststoff auszubilden. Dadurch ist es möglich ein zusätzliches Funktionselement an den

Zahnriemen auszubilden. Gemäß weiteren Ausführungsformen wird hierzu zusätzliches Material zu geschmolzenen Kunststoff zugefügt, um das zusätzliche Funktionselement auszubilden. Beispielsweise wird zusätzlicher Kunststoff zugefügt. Das zusätzliche Funktionselement ist beispielsweise eine

Führungsfläche, eine Zahnriemenspitze, ein Federelement, ein Überlauf und/oder ein weiteres Element, das an den Zahnriemen benötigt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden in Verbindung mit den Figuren

erläuterten Beispielen. Gleiche, gleichartige oder

gleichwirkende Elemente können figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Aufsicht auf ein Fahrzeugdach gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Zahnriemenkörpers und eines Kupplungselements vor der Kopplung gemäß einem Ausführungsbeispiel ,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Zahnriemens gemäß einem Ausführungsbeispiel, Figur 4 eine schematische Darstellung des Zahnriemens und einer Rollokupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel, Figur 5 eine schematische Darstellung eines Unterteils eines Werkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Figur 6 eine schematische Darstellung eines Oberteils eines Werkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Figuren 7 bis 10 verschiedene Verfahrensstadien während der Herstellung des Zahnriemens gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Figur 11 eine schematische Darstellung des Kupplungselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und

Figur 12 einen Zahnriemen gemäß dem weiteren

Ausführungsbeispiel . Figur 1 zeigt ein Fahrzeugdach 100 eines Kraftfahrzeugs.

Beispielsweise ist das Fahrzeugdach 100 zumindest teilweise transparent, sodass Licht von außerhalb ins Innere des

Fahrzeugs gelangen kann. Das Kraftfahrzeug weist ein System 200 auf. Ein Rollo 103 ist vorgesehen, das beweglich

angeordnet ist, um die Intensität des eintreffenden Lichts beeinflussen zu können. Beispielsweise ist das Rollo 103 auf der einen Seite aufgerollt und kann abgerollt werden, sodass das Rollo 103 das Fahrzeugdach 100 teilweise von Innen bedeckt. Das Rollo 103 ist somit ein Beispiel für ein

bewegliches Dachelement 104. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist das bewegliche Dachelement 104 beispielsweise ein

Schiebehimmel, der relativ zum Fahrzeugdach verschiebbar ist. Gemäß wiederum weiteren Ausführungsbeispielen ist das Dachelement 104 ein Deckel, der eine Dachöffnung des

Fahrzeugdachs 100 wahlweise verschließen kann oder zumindest teilweise freigeben kann. Um das bewegliche Dachelement 104, im dargestellten Beispiel das Rollo 103, verschieben zu können, ist ein Antrieb 119 vorgesehen, insbesondere ein elektrischer Antriebsmotor. Der Antrieb 119 ist mithilfe von einem oder mehreren Zahnriemen 105 und mithilfe von einer oder mehreren Rollokupplungen 118 mit dem Rollo 103 gekoppelt. Beispielsweise verlaufen die Zahnriemen 105 in entsprechenden Führungsrohren und die

Rollokupplungen 118 sind an Führungsschienen 122 angeordnet. Beispielsweise sind in den Führungsschienen 122

Führungsschlitten angeordnet, die die Bewegung des Rollos 103 führen.

Der Zahnriemen 105 ist insbesondere ein Polymerkabel, das einen reibungsarmen Kontakt zu dem Führungsrohr ermöglicht. Der Zahnriemen 105 ist flexibel.

Figur 2 zeigt ein Ende eines Zahnriemenkörpers 106 des

Zahnriemens 105. Der Zahnriemenkörper 106 ist beispielsweise ein extrudiertes Polymerelement mit einer Verzahnung. Der Zahnriemenkörper 106 ist aus einem Kunststoff 107 gebildet, insbesondere aus einem Polymer.

Ein Kupplungselement 108, insbesondere aus einem Metall, ist vorgesehen, um eine Schnittstelle 101 (Figur 3) für die

Rollokupplung 118 zu bilden. Das Kupplungselement 108 ist länglich entlang der Längsachse L des Zahnriemenkörpers 106 ausgedehnt. Quer zur Längsachse L weist das Kupplungselement 108 eine Oberseite 114 und eine gegenüberliegende Unterseite 115 auf. Das Kupplungselement 108 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Ausnehmungen 113 auf, die von der Unterseite 115 zur Oberseite 114 reichen. Gemäß weiteren Ausführungsformen sind mehr oder weniger als drei

Ausnehmungen 113 vorgesehen. Zudem ist die Form der

Ausnehmungen nicht zwingend wie im dargestellten

Ausführungsbeispiel rund, die Form kann auch eckig oder oval oder anders ausgebildet sein.

Eine Oberfläche 111, vorzugsweise die Unterseite, des

Kupplungselements 108 ist gemäß Ausführungsformen

strukturiert, um nachfolgend eine gute Verbindung mit dem Kunststoff 107 des Zahnriemenkörpers 106 eingehen zu können.

Quer zur Längsrichtung L weist das Kupplungselement 108 zudem einen zurückgesetzten Bereich 125 auf.

Figur 3 zeigt das Ende des Zahnriemens 105 aus Figur 2, nachdem das Kupplungselement 108 mit dem Zahnriemenkörper 106 verbunden wurde. In einem Bereich 102, in dem das

Kupplungselement 108 angeordnet ist, wurde der Kunststoff 107 des Zahnriemenkörpers 106 aufgeschmolzen, sodass der

Kunststoff 107 nun das Kupplungselement 108 umgibt. Somit ist ein Formschluss zwischen dem Zahnriemenkörper 106 und dem Kupplungselement 106 ausgebildet. Eine Schmelzverbindung 110 ist ausgebildet, um das Kupplungselement 108 mit dem

Zahnriemenkörper 106 zu verbinden. Der Zahnriemen 105 weist im Bereich 102 eine Schnittstelle 101 zur Kopplung mit dem beweglichen Dachelement 104 auf. Die Schnittstelle 101 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen zurückgesetzten Bereich 112 ausgebildet, der mit dem zurückgesetzten Bereich 125 des Kupplungselements 108 korrespondiert. Der Kunststoff 107 durchdringt beispielsweise die Ausnehmungen 113. Alternativ oder zusätzlich gelangt der Kunststoff 107 in die Strukturierung der Oberfläche 111.

Somit ist die formschlüssige Verbindung zwischen dem

Zahnriemenkörper 106 und dem Kupplungselement 108

ausgebildet .

Figur 4 zeigt den Zahnriemen 105, der mittels der

Schnittstelle 101 mit der Rollokupplung 118 gekoppelt ist. Die Schnittstelle 101 bildet eine universell verwendbare Schnittstelle und kann an unterschiedliche Kupplungen für unterschiedliche Dachelemente 104 verwendet werden. Durch den Zahnriemen 105 mit dem Kupplungselement 108 und der

Schnittstelle 101 ist es möglich, den Zahnriemen 105 aus Kunststoff mit bereits bestehenden herkömmliche

Rollokupplungen 118 zu verwenden.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle 101 am Ende des Zahnriemens 105 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, die Schnittstelle 101 mittig entlang der Längsachse L am Zahnriemenkörper 106 anzuordnen.

Nachfolgend wird anhand der Figuren 5 bis 10 ein

Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung des Zahnriemens 105 beschrieben.

Figur 5 zeigt ein Unterteil 120 eines Werkzeugs zum Verbinden des Zahnriemenkörpers 106 mit dem Kupplungselement 108. Figur 6 zeigt ein korrespondierendes Oberteil 121 des

Werkzeugs mit einem Vorsprung 123. Der Vorsprung 123

korrespondiert mit dem zurückgesetzten Bereich 112 der

Schnittstelle 101. Zunächst wird der Zahnriemenkörper 106, der den Kunststoff

107 aufweist, in das Unterteil 120 eingelegt, wie in Figur 7 dargestellt .

Figur 8 zeigt das Bereitstellen des Kupplungselements 108. Das Kupplungselement 108 wird ebenfalls in das Unterteil 120 auf den Zahnriemenkörper 106 aufgelegt. Nachfolgend wird das Oberteil 121 aufgebracht.

Der Zahnriemenkörper 106 wird im Bereich des

Kupplungselements 108 aufgeschmolzen. Beispielsweise wird der Kunststoff 107 mittels Ultraschall und/oder Induktion

aufgeschmolzen. Auch ein Schweißen zum Schmelzen des

Kunststoffs 107 ist möglich. Beispielsweise wird zusätzlicher Kunststoff zugeführt. Es ist auch möglich, das

Kupplungselement 108 zu erwärmen, bevor es wie in Figur 8 gezeigt, in das Werkzeug mit dem Unterteil 120 eingelegt wird. Das vorerhitzte Kupplungselement 108 schmilzt dann im Werkzeug den Kunststoff 107 auf.

Die Form des Zahnriemens 105 im Bereich 102, insbesondere die Form der Schnittstelle 101 wird durch die Form des Unterteils 120 und die Form des Oberteils 121 vorgegeben. Somit ist beispielsweise die Schnittstelle 101 mit dem zurückgesetzten Bereich 112 ausbildbar, wie in Figur 10 dargestellt.

Figuren 11 und 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kupplungselements 108 und der formschlüssigen Verbindung mit dem Zahnriemenkörper 106.

Wie in Figur 11 dargestellt entspricht das Kupplungselement

108 im Wesentlichen dem Kupplungselement wie in den vorhergehenden Figuren geschildert. Anstatt des

zurückgesetzten Bereichs 125 weist das Kupplungselement 108 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 11 und 12 einen vorspringenden Bereich 117 auf. Dieser springt im

betriebsfertigen Zustand quer zur Längsachse L über den

Zahnriemenkörper 106 hervor.

Figur 12 zeigt das Kupplungselement 108 in Verbindung mit dem Zahnriemenkörper 106 und der Rollokupplung 118. Die

Rollokupplung 118 ist mit dem vorspringenden Bereich 117 gekoppelt. Der Kunststoff 107 des Zahnriemenkörpers 106 durchdringt die Ausnehmungen 113 von der Unterseite 115 zur Oberseite 114 des Kupplungselements 108. An der Oberseite 114 sind Hintergreifungen 124 ausgebildet.

Im Ausführungsbeispiel der Figuren 2 bis 10 ist das

Kupplungselement 108 zumindest an der Oberseite 114 und an der Unterseite 115 jeweils vollständig von dem Kunststoff 107 bedeckt. Im Gegensatz dazu ist das Kupplungselement 108 im Ausführungsbeispiel der Figuren 11 und 12 an der Oberseite 114 nur teilweise mit dem Kunststoff 107 bedeckt. Auch

Kombinationen der Ausführungsbeispiele sind möglich,

beispielsweise eine Schnittstelle 101 mit einem

zurückgesetzten Bereich 112 wie in Figur 3 dargestellt und einer Schmelzverbindung 110 wie in Figur 12 dargestellt, die die Seite 114 nur teilweise bedeckt.

Anmeldungsgemäß wird das Kupplungselement auf den

Zahnriemenkörper 106, der aus einem Thermoplast gebildet ist, aufgeschmolzen beziehungsweise mit dem Zahnriemenkörper 106 verschweißt. Dadurch ist es möglich, den Zahnriemenkörper 106 kostengünstig als Meterware bereitzustellen. In einem separaten Schritt wird der Zahnriemenkörper 106

konfektioniert und das Kupplungselement 108 aufgebracht.

Das Kupplungselement 108 ist beispielsweise ein

Blechstanzteil mit den Aussparungen 113 und/oder der

Strukturierung beziehungsweise mit Konturen an der Oberfläche 111 zur Verbindung mit dem Zahnriemenkörper 106. Das

Kupplungselement 108 wird auf den Zahnriemenkörper 106 aufgepresst und verschmolzen. Ein Formschluss zum

Zahnriemenkörper wird durch das aufgeschmolzene

beziehungsweise das verschweißte Kunststoffmaterial 107 des Zahnriemenkörpers 106 gebildet. Hierfür sind die Ausnehmungen 113 und/oder die strukturierte Oberfläche 111 vorgesehen. Ein Kontakt zur Führungsschiene 112 des Kupplungselements 108 wird durch das aufgeschmolzene Kunststoffmaterial 107 des Zahnriemenkörpers 106 verhindert.

Die längliche Ausdehnung des Kupplungselements 108 sorgt für eine gute Kraftübertragung, insbesondere im Hinblick auf die Abzugsfestigkeit, und eine gute Abstützung in der

Führungsschiene 122. Eine ausreichend gute Führung und

Zentrierung des Kupplungselements 108 im Fügewerkzeug mit dem Unterteil 120 und dem Oberteil 121 für eine ausreichende Wiederholgenauigkeit ist möglich. Eine unzulässige

Querschnittsveränderung durch den Schmelzvorgang kann

verringert werden durch entsprechende Kavitäten im Werkzeug. Zudem ist es möglich, durch eine entsprechende Gestaltung des Werkzeugs die Spitze des Zahnriemens 105 zu formen. Verschiedene Ausführungsformen des Kupplungselements 108 sind möglich. Beispielsweise ist das Kupplungselement 108 als Stanzteil ausgebildet. Das Kupplungselement 108 ist gemäß weiteren Ausführungsbeispielen als Kunststoff umspritztes Teil mit Metalleinleger ausgebildet. Das Kupplungselement 108 ist gemäß weiteren Ausführungsformen als Stanzteil mit einem mittels einer Schnapp- oder Steckverbindung verbundenen

Kunststoffteil ausgebildet, das beispielsweise ebenfalls verschmolzen ist.

Somit ist eine robuste und kostengünstige Alternative zu einer Umspritzung des Kupplungselements 108 ermöglicht. Der Zahnriemenkörper 106 kann als Meterware bereitgestellt werden, insbesondere von verschiedenen Lieferanten. Das

Kupplungselement kann als werkzeugfallendes Teil

bereitgestellt werden. Die Geometrie der Schnittstelle 101 kann mit einer hohen Flexibilität gestaltet werden. Der

Zahnriemenkörper 106 muss nur minimal bearbeitet werden. Auf seitliche Bestanzungen kann verzichtet werden. Dadurch können größere Zugträger in den Zahnriemenkörper 106 integriert werden. Somit ist eine höhere Zug- und Druckfestigkeit realisierbar . Verschiedene Formen der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Zahnriemenkörper 106 und dem Kupplungselement 108 sind möglich. Zusätzlich zu dem Beschriebenen ist beispielsweise auch ein seitliches Umgreifen möglich, bei dem der Kunststoff 107 am Rand des Kupplungselements 108 von der Unterseite 115 zu der Oberseite 114 gelangt.