DE202012010533U1

DE202012010533U1 - Roof frame for a roof of a motor vehicle and cars with such a roof frame

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Publication number: DE202012010533U1
Application number: DE201220010533
Authority: DE
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2012-11-27
Anticipated expiration: 2022-11-03

Abstract

Dachrahmen (10) für ein Dach eines Kraftwagens (12), mit einer Innenschale (20) als erstem Schalenelement (20) und mit einer Außenschale (18) als zweitem Schalenelement (28), welche unter Ausbildung eines Hohlquerschnitts (21) mit der Innenschale (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Schalenelement (18, 20) aus einem metallischen Werkstoff und das andere Schalenelement (18) aus wenigstens einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist.Roof frame (10) for a roof of a motor vehicle (12), with an inner shell (20) as the first shell element (20) and with an outer shell (18) as the second shell element (28), which forms a hollow cross-section (21) with the inner shell (20) is connected, characterized in that one of the shell elements (18, 20) is formed from a metallic material and the other shell element (18) is formed from at least one fiber-reinforced plastic.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dachrahmen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie einen Kraftwagen mit einem solchen Dachrahmen.The invention relates to a roof frame according to the preamble of claim 1 and a motor vehicle with such a roof frame.

Derartige Dachrahmen sind aus dem Serienbau von Personenkraftwagen hinlänglich bekannt. Der Dachrahmen ist dabei in Schalenbauweise ausgebildet und weist als erstes Schalenelement eine Innenschale und als zweites Schalenelement eine Außenschale auf. Die Schalenelemente (Innenschale und Außenschale) sind unter Ausbildung eines Hohlquerschnitts miteinander verbunden.Such roof frames are well known from the mass production of passenger cars. The roof frame is designed in shell construction and has as first shell element an inner shell and second shell element as an outer shell. The shell elements (inner shell and outer shell) are connected together to form a hollow cross-section.

Herkömmlicherweise sind die Schalenelemente jeweils aus einem metallischen Werkstoff gebildet und über jeweilige Fügflansche miteinander verschweißt. Dadurch ist eine steife und leichte Konstruktion des Dachrahmens realisierbar.Conventionally, the shell elements are each formed from a metallic material and welded together via respective Fügflansche. This makes a stiff and lightweight construction of the roof frame feasible.

Ein solcher Dachrahmen in Schalenbauweise ist beispielsweise der DE 10 2005 011 834 B4 als bekannt zu entnehmen. Dieser offenbart einen seitlichen Dachrahmen für ein Kraftfahrzeug, wobei der seitliche Dachrahmen aus einem Vorderteil und einem Rückteil zusammengesetzt ist.Such a roof frame in shell construction is for example the DE 10 2005 011 834 B4 to be known as known. This discloses a side roof frame for a motor vehicle, wherein the side roof frame is composed of a front part and a rear part.

Die EP 1 302 605 A2 offenbart eine verstärkte Struktur eines metallischen Elements, wobei das metallische Element auf einer Seite eine Öffnung aufweist. Das metallische Element ist mittels aus einem Kunstharz gebildeten Elements verstärkt. Deformationen der Öffnung sollen durch Verstärkungsmittel vermieden werden, indem die Öffnung mittels des aus dem Kunstharz gebildeten Elements geschlossen wird, wodurch ein rechteckiger geschlossener Querschnitt der Struktur gebildet wird. Alternativ kann eine Verstärkungsrippe als das aus dem Kunstharz gebildete Element vorgesehen sein, welche im Innern der Öffnung angeordnet ist.The EP 1 302 605 A2 discloses a reinforced structure of a metallic element, wherein the metallic element has an opening on one side. The metallic element is reinforced by means of a member formed of a synthetic resin. Deformations of the opening are to be avoided by reinforcing means by closing the opening by means of the element formed of the synthetic resin, whereby a rectangular closed cross-section of the structure is formed. Alternatively, a reinforcing rib may be provided as the member formed of the synthetic resin, which is disposed inside the opening.

Schließlich geht aus der DE 10 2009 006 130 A1 ein Verbundbauteil aus mindestes drei unterschiedlichen Materialschichten hervor, welches einen Schichtaufbau mit einer Trägerschicht oder Trägerstruktur aus Metall und/oder faserverstärktem Kunststoff, eine Haftvermittlerschicht aus Elastomer und einer Dickschicht aus kohlenstofffaser- oder kohlenstoffmischfaserverstärktem Kunststoff aufweist. Dabei sind der Kunststoff und die Anordnung der Kohlenstofffasern oder Kohlenstoffmischfasern so gewählt, dass die Kohlenstofffasern oder Kohlenstoffmischfasern an der Oberfläche der Deckschicht optisch sichtbar sind.Finally, leave the DE 10 2009 006 130 A1 a composite component made of at least three different material layers, which has a layer structure with a carrier layer or carrier structure of metal and / or fiber-reinforced plastic, an adhesion promoter layer of elastomer and a thick layer of carbon fiber or carbon mixed fiber reinforced plastic. In this case, the plastic and the arrangement of the carbon fibers or carbon mixed fibers are chosen so that the carbon fibers or carbon mixed fibers are optically visible on the surface of the cover layer.

Es hat sich gezeigt, dass herkömmliche Dachrahmen ein sehr hohes Gewicht aufweisen, insbesondere, wenn sie zur Realisierung einer sehr hohen Steifigkeit einer Karosserie des Kraftwagens mit einer sehr hohen Steifigkeit ausgestaltet und beispielsweise entsprechend verstärkt werden. Eine solche hohe Steifigkeit ist insbesondere bei offenen Personenkraftwagen wie beispielsweise Cabriolets oder Roadstern von Vorteil, da diesen ein festes, die Karosserie aussteifendes Dach fehlt.It has been found that conventional roof frames have a very high weight, in particular if they are designed to realize a very high rigidity of a body of the motor vehicle with a very high rigidity and for example reinforced accordingly. Such a high rigidity is particularly advantageous in open passenger cars such as convertibles or roadsters, since these lack a solid, the body stiffening roof.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dachrahmen für ein Dach eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, sowie einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem solchen Dachrahmen derart weiterzuentwickeln, dass bei geforderter Steifigkeit, Festigkeit und Funktionalität ein besonders geringes Gewicht des Dachrahmens realisierbar ist. Da es sich bei dem Dachrahmen um eine Komponente fern vom Fahrzeug-Schwerpunkt handelt, wirkt sich ein geringes Gewicht nicht nur positiv auf Beschleunigungs- und Verbrauchsverhalten aus, sondern besonders positiv auf das Schwingungsverhalten und das Fahrerlebnis insbesondere in Kurvenfahrten des Gesamt-Fahrzeuges aus.It is therefore an object of the present invention to develop a roof frame for a roof of a motor vehicle, especially a passenger car, and a motor vehicle, especially a passenger car, with such a roof frame such that at required stiffness, strength and functionality, a particularly low weight of the roof frame feasible is. Since the roof frame is a component far from the vehicle center of gravity, a low weight not only has a positive effect on acceleration and consumption behavior but also has a particularly positive effect on the vibration behavior and the driving experience, especially when cornering the entire vehicle.

Diese Aufgabe wird durch einen Dachrahmen für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a roof frame for a motor vehicle, in particular a passenger car, with the features of claim 1 and by a motor vehicle, especially a passenger car, with the features of claim 10. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um einen Dachrahmen für ein Dach eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sowohl eine hohe Steifigkeit als auch ein besonders geringes Gewicht des Dachrahmens realisierbar sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eines der Schalenelemente aus einem metallischen Werkstoff und das andere Schalenelement aus wenigstens einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Der erfindungsgemäße Dachrahmen ist somit in Schalenbauweise und als Hybrid-Bauteil ausgebildet, bei welchem sich die Vorteile beider Werkstoffe, d. h. des metallischen Werkstoffs und des faserverstärkten Kunststoffs, nutzen lassen. Im Vergleich zu einem in Schalenbauweise und aus Stahl gebildeten Dachrahmen kann so eine Gewichtsreduktion realisiert werden. Die Steifigkeit kann dabei nur dann beibehalten werden, wenn ausreichend Bauraum zur Verfügung steht. Ist dies nicht der Fall, so können die daraus resultierenden Nachteile hinsichtlich Schwingungsverhalten (NVH) durch geeignete Dämpfungsmaßnahmen kompensiert werden. Dies führt zu einem niedrigen Gewicht in schwerpunktsfernen Bereichen einer Karosserie des Personenkraftwagens.In order to develop a roof frame for a roof of a motor vehicle, in particular a passenger car, specified in the preamble of claim 1 type such that both a high rigidity and a particularly low weight of the roof frame can be realized, it is inventively provided that one of the shell elements a metallic material and the other shell element is formed from at least one fiber-reinforced plastic. The roof frame according to the invention is thus formed in shell construction and as a hybrid component, in which the advantages of both materials, d. H. of the metallic material and the fiber-reinforced plastic. In comparison to a roof frame formed in shell construction and made of steel so a weight reduction can be realized. The rigidity can only be maintained if sufficient space is available. If this is not the case, then the resulting disadvantages with respect to vibration behavior (NVH) can be compensated by suitable damping measures. This leads to a low weight in remote areas of a body of the car.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Außenschale aus dem faserverstärkten Kunststoff und die Innenschale aus dem metallischen Werkstoff gebildet. Hierdurch lässt sich als eine Variante eine Außenschale realisieren, die über eine Carbon-Optik die Wertanmutung des Fahrzeugs steigert. Hierzu werden die Kohlenstoffasern des FVK, bzw. CFK so angeordnet, dass sie nach außen sichtbar sind und eine so genannte Sicht-Carbon Oberfläche gebildet wird. In an advantageous embodiment of the invention, the outer shell of the fiber-reinforced plastic and the inner shell of the metallic material are formed. As a result, an outer shell can be realized as a variant, which enhances the perceived value of the vehicle via a carbon look. For this purpose, the carbon fibers of the FRP or CFRP are arranged so that they are visible to the outside and a so-called visual carbon surface is formed.

Um das Gewicht des erfindungsgemäßen Dachrahmens besonders gering zu halten, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das eine Schalenelement aus einem Leichtmetall, insbesondere einer Leichtmetalllegierung, als der metallische Werkstoff gebildet ist. Hierbei handelt es sich bevorzugt um Aluminium bzw. eine Aluminiumlegierung.In order to keep the weight of the roof frame according to the invention particularly low, it is provided in a further embodiment of the invention that the one shell element made of a light metal, in particular a light metal alloy, is formed as the metallic material. This is preferably aluminum or an aluminum alloy.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das andere Schalenelement wenigstens zwei jeweils aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildete und in gegenseitiger Überdeckung angeordnete Schichten umfasst, welche miteinander verbunden, insbesondere verklebt, sind. Infolge dieser Ausgestaltung des anderen Schalenelements aus den wenigstens zwei Schichten können die Eigenschaften des anderen Schalenelements besonders bedarfsgerecht eingestellt werden. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Schichten aus voneinander unterschiedlichen faserverstärkten Kunststoffen gebildet. Hierbei können sich die Schichten beispielsweise hinsichtlich einer jeweiligen Orientierung der Fasern zum Verstärken des entsprechenden Kunststoffs voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten unterscheiden sich die Schichten beispielsweise hinsichtlich ihrer Faserorientierungen. Alternativ oder zusätzlich können sich die Schichten hinsichtlich des jeweiligen Kunststoffs und/oder hinsichtlich der jeweiligen Fasern zum Verstärken des entsprechenden Kunststoffs voneinander unterscheiden.It has proven to be particularly advantageous if the other shell element comprises at least two layers, each formed of a fiber-reinforced plastic and arranged in mutual overlap, which are connected to one another, in particular adhesively bonded. As a result of this configuration of the other shell element from the at least two layers, the properties of the other shell element can be adjusted particularly needs. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the layers are formed from mutually different fiber-reinforced plastics. In this case, the layers may differ, for example, with regard to a respective orientation of the fibers for reinforcing the corresponding plastic. In other words, the layers differ, for example, in terms of their fiber orientations. Alternatively or additionally, the layers may differ from one another with regard to the respective plastic and / or with regard to the respective fibers for reinforcing the corresponding plastic.

Durch die unterschiedlichen Faserorientierungen ist es beispielsweise möglich, das andere Schalenelement zumindest im Wesentlichen um beispielsweise bezogen auf sein Unfallverhalten isotrop, d. h. richtungsunabhängig auszugestalten. Darüber hinaus ist es durch die voneinander unterschiedliche Ausgestaltung der Schichten möglich, die jeweiligen Schichten auf einen jeweiligen Zweck bzw. auf die Erfüllung einer jeweiligen Aufgabe auszulegen und entsprechend daran anzupassen. Beispielsweise ist es möglich, die äußere, von der Innenschale abgewandte der Schichten auf die Realisierung einer besonders hochwertigen und somit sehr gut lackierfähigen Oberfläche auszulegen, Darüber hinaus ist es möglich, die innere Schicht, über die das andere Schalenelement mit dem einen Schalenelement beispielsweise verbunden ist, entsprechend auf die Realisierung einer festen Verbindung auszulegen. Dies bedeutet, dass durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Schichten die jeweiligen Eigenschaften der Schichten und somit des anderen Schalenelements bedarfsgerecht eingestellt werden können.Due to the different fiber orientations, it is possible, for example, for the other shell element to be at least substantially isotropic, for example based on its accident behavior. H. independent of direction. In addition, it is possible by the different design of the layers to interpret the respective layers to a particular purpose or to the fulfillment of a particular task and to adapt accordingly. For example, it is possible to design the outer, facing away from the inner shell of the layers on the realization of a particularly high quality and thus very good paintable surface, Moreover, it is possible, the inner layer, via which the other shell element is connected to the one shell element, for example to design accordingly for the realization of a fixed connection. This means that due to the different design of the layers, the respective properties of the layers and thus of the other shell element can be adjusted as needed.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die äußere Schicht aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff und die innere Schicht aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff gebildet sind. Hierdurch kann die äußere Schicht und somit das andere Schalenelement mit einer sehr hochwertigen und sogenannten Class-A-Oberfläche ausgestaltet werden. Die innere Schicht gewährleistet einen besonders festen Zusammenhalt des anderen Schalenelements mit dem einen Schalenelement, so dass ein steifer und stabiler Verbund aus den Schalenelementen gebildet ist. Zusätzlich kann durch die Ausführung der inneren Schicht in glasfaserverstärktem Kunststoff eine elektrische Isolierung zwischen der äußeren Schicht und dem anderen Schalenelement aus Metall realisiert werden. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Korrosionsbeständigkeit des Dachrahmens aus.It has been found to be particularly advantageous if the outer layer of a carbon fiber reinforced plastic and the inner layer of a glass fiber reinforced plastic are formed. In this way, the outer layer and thus the other shell element can be configured with a very high-quality and so-called Class A surface. The inner layer ensures a particularly firm cohesion of the other shell element with the one shell element, so that a rigid and stable composite of the shell elements is formed. Additionally, by designing the inner layer in glass fiber reinforced plastic, electrical insulation between the outer layer and the other metal shell element can be realized. This has an advantageous effect on the corrosion resistance of the roof frame.

Zur Realisierung einer besonders festen Verbindung der Schalenelemente miteinander ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Schalenelemente über jeweilige Fügflansche stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Hierdurch ist eine großflächige und somit feste Verbindung realisierbar. Um das Gewicht gering zu halten, sind die Schalenelemente vorzugsweise miteinander verklebt.To realize a particularly strong connection of the shell elements with each other, it is advantageously provided that the shell elements are connected to one another via respective joining flanges materially. As a result, a large-scale and thus solid connection can be realized. In order to keep the weight low, the shell elements are preferably glued together.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Schalenelemente insbesondere zusätzlich zur stoffschlüssigen Verbindung auch mechanisch, insbesondere kraftschlüssig, miteinander verbunden sind. Hierzu sind die Schalenelemente beispielsweise miteinander vernietet, so dass eine feste sowie schnell herzustellende Verbindung realisierbar ist.Advantageously, it can be provided that the shell elements are in particular in addition to the material connection also mechanically, in particular non-positively connected to each other. For this purpose, the shell elements are riveted, for example, with each other, so that a solid as well as quickly produced connection can be realized.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Dachrahmen als vorderer, sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckender Dachrahmen ausgebildet. Der vordere, sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Dachrahmen kann aufgrund seiner Erstreckung den Aufbau, insbesondere die Karosserie, des Kraftwagens gut aussteifen.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the roof frame is designed as a front, extending in the vehicle transverse direction roof frame. The front, extending in the vehicle transverse direction roof frame can stiffen the structure well, especially the body of the motor vehicle due to its extension.

Der erfindungsgemäße Dachrahmen ist somit besonders vorteilhaft für offene Personenkraftwagen wie Cabriolets oder Roadster, welche keine seitlichen Dachrahmen sowie kein festes, die Karosserie aussteifendes Dach aufweisen. Der erfindungsgemäße Dachrahmen kann zur Realisierung einer steifen sowie besonders leichten Karosserie beitragen, da der Einsatz von zusätzlichen Verstärkungselementen zur Kompensation des fehlenden, festen Dachs gering gehalten werden kann.The roof frame according to the invention is thus particularly advantageous for open passenger cars such as convertibles or roadsters, which have no lateral roof frame and no fixed, the body stiffening roof. The roof frame according to the invention can contribute to the realization of a rigid and particularly lightweight body, since the use of additional reinforcing elements can be kept low to compensate for the missing, solid roof.

Zur Erfindung gehören auch ein Kraftwagen, insbesondere ein Personenkraftwagen und insbesondere ein offener Personenkraftwagen mit einem erfindungsgemäßen Dachrahmen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Dachrahmens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftwagens anzusehen und umgekehrt. Der Dachrahmen kann dabei zur Realisierung eines besonders leichten sowie steifen Aufbaus, insbesondere Karosserie, des Kraftwagens beitragen, ohne eine unerwünscht hohe Anzahl an kosten- und gewichtsintensiven Verstärkungselementen einsetzen zu müssen.The invention also includes a motor vehicle, in particular a passenger car and in particular an open passenger car with a roof frame according to the invention. Advantageous embodiments of the roof frame according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the motor vehicle according to the invention and vice versa. The roof frame can contribute to the realization of a particularly light and rigid construction, in particular the body of the motor vehicle, without having to use an undesirably high number of cost and weight-intensive reinforcing elements.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine schematische Querschnittsansicht eines in Schalenbauweise und als Hybrid-Bauteil ausgebildeten, vorderen und sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Dachrahmens für ein Dach eines offenen Personenkraftwagens, mit einer zumindest im Wesentlichen aus Aluminium gebildeten Innenschale und einer aus zwei voneinander unterschiedlichen, faserverstärkten Kunststoffen gebildeten Außenschale, welche über jeweilige Fügflansche mit der Innenschale zumindest verklebt ist; 1 a schematic cross-sectional view of a trained in shell construction and as a hybrid component, front and extending in the vehicle transverse roof frame for a roof of an open passenger car, with a formed at least substantially aluminum inner shell and a two different, fiber-reinforced plastics outer shell formed over respective Fügflansche is at least glued to the inner shell;

2 eine schematische Draufsicht des Dachrahmens; 2 a schematic plan view of the roof frame;

3 eine schematische Unteransicht des Dachrahmens, wobei die Innenschale nicht dargestellt ist; 3 a schematic bottom view of the roof frame, wherein the inner shell is not shown;

4 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Dachrahmens gemäß 3; und 4 a detail of a schematic perspective view of the roof frame according to 3 ; and

5 eine schematische Perspektivansicht eines offenen Personenkraftwagens in Form eines Roadsters mit dem Dachrahmen. 5 a schematic perspective view of an open passenger car in the form of a roadster with the roof frame.

1 bis 5 zeigen einen Dachrahmen 10 für ein Dach eines in 5 gezeigten, offenen Personenkraftwagen 12. Wie anhand von 5 erkennbar ist, handelt es sich bei dem Dachrahmen 10 um einen sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden, vorderen Dachrahmen 10, welcher eine Scheibenöffnung 14 für eine Windschutzscheibe 16 des offenen Personenkraftwagens 12 in Fahrzeughochrichtung nach oben hin begrenzt. 1 to 5 show a roof frame 10 for a roof of an in 5 shown, open passenger cars 12 , As based on 5 can be seen, it is the roof frame 10 around a front roof frame extending at least substantially in the vehicle transverse direction 10 which is a disc opening 14 for a windshield 16 of the open passenger car 12 limited in vehicle vertical direction upwards.

Als Dach umfasst der offenen Personenkraftwagen 12 vorliegend ein in 5 nicht erkennbares Klappdach mit zumindest im Wesentlichen eigensteifen Dachelementen, wobei das Klappdach unter Bewegen der Dachelemente relativ zueinander zwischen einer in 5 gezeigten Offenstellung und einer Schließstellung verlagerbar ist.As roof covers the open passenger car 12 present in 5 unrecognizable folding roof with at least substantially inherently rigid roof elements, wherein the folding roof with moving the roof elements relative to each other between a in 5 shown open position and a closed position is displaced.

In der Schließstellung ist dabei das Klappdach am vorderen Dachrahmen 10 abgestützt und an diesem arretiert.In the closed position is the hinged roof on the front roof frame 10 supported and locked to this.

Wie aus 1 erkennbar ist, ist der Dachrahmen 10 in Schalenbauweise ausgebildet und umfasst als erstes Schalenelement eine Außenschale 18 sowie als zweites Schalenelement eine Innenschale 20.How out 1 is recognizable, is the roof frame 10 formed in shell construction and comprises as the first shell element an outer shell 18 and as a second shell element an inner shell 20 ,

Die Innenschale 20 ist vorliegend zumindest im Wesentlichen aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung und somit aus einem metallischen Werkstoff gebildet, während die Außenschale 18 aus zwei voneinander unterschiedlichen, faserverstärkten Kunststoffen gebildet ist. Die Innenschale 20 und die Außenschale 18 sind dabei über jeweilige Fügflansche 22, 24 miteinander verklebt und somit miteinander verbunden. Zusätzlich können die Außenschale und die Innenschale 20 auch mechanisch miteinander gefügt sein. Dies bedeutet, dass die Außenschale 18 und die Innenschale 20 zusätzlich zum Verkleben beispielsweise auch miteinander vernietet und dadurch kraftschlüssig miteinander verbunden sein können. Dadurch ist ein besonders stabiler Zusammenhalt der Schalenelemente (Außenschale 18 und Innenschale 20) gewährleistet.The inner shell 20 is presently formed at least substantially of aluminum or an aluminum alloy and thus of a metallic material, while the outer shell 18 is formed of two mutually different, fiber-reinforced plastics. The inner shell 20 and the outer shell 18 are here via respective joining flanges 22 . 24 glued together and thus interconnected. In addition, the outer shell and the inner shell 20 also be mechanically joined together. This means that the outer shell 18 and the inner shell 20 in addition to bonding, for example, riveted to each other and thereby can be positively connected to each other. As a result, a particularly stable cohesion of the shell elements (outer shell 18 and inner shell 20 ) guaranteed.

Wie besonders gut aus 1 erkennbar ist, ist die Außenschale 18 aus einer ersten, äußeren Schicht 26 und aus einer zweiten, inneren Schicht 28 gebildet. Die äußere Schicht 26 ist dabei auf einer der Innenschale 20 abgewandten Außenseite der Außenschale 18 angeordnet, während die Innenschale 28 der Innenschale 20 zugewandt ist.How very good 1 recognizable is the outer shell 18 from a first, outer layer 26 and a second, inner layer 28 educated. The outer layer 26 is on one of the inner shell 20 opposite outer side of the outer shell 18 arranged while the inner shell 28 the inner shell 20 is facing.

Der Fügflansch 24 der Außenschale 18 dient dabei zur Auflage der Windschutzscheibe 16. Mit anderen Worten ist die Windschutzscheibe 16 in ihrem in die Scheibenöffnung 14 eingesetzten Zustand über den Fügflansch 24 der Außenschale 18 am Dachrahmen 10 abgestützt.The joining flange 24 the outer shell 18 serves to support the windshield 16 , In other words, the windscreen 16 in her in the disc opening 14 inserted state via the joining flange 24 the outer shell 18 on the roof frame 10 supported.

Die Schichten 26, 28 sind dabei in vollständiger, gegenseitiger Überdeckung angeordnet und über eine in 1 schematisch dargestellte und zwischen den Schichten 26, 28 angeordnete Klebeschicht 30 flächig miteinander verklebt.The layers 26 . 28 are arranged in complete, mutual overlap and about one in 1 shown schematically and between the layers 26 . 28 arranged adhesive layer 30 glued together flat.

Die Schichten 26, 28 sind vorliegend aus voneinander unterschiedlichen, faserverstärkten Kunststoffen gebildet. Hierbei ist die äußere Schicht 26 aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere kohlefaserverstärkten Kunststoff (CFK) gebildet, während die innere Schicht 28 aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) gebildet ist. Hierdurch können die Schichten 26, 28 auf die Erfüllung jeweiliger Aufgaben gezielt und bedarfsgerecht ausgelegt werden.The layers 26 . 28 in the present case are formed from mutually different, fiber-reinforced plastics. Here is the outer layer 26 made of a fiber-reinforced plastic, especially carbon fiber reinforced plastic (CFRP), while the inner layer 28 made of a glass fiber reinforced plastic (GRP) is formed. This allows the layers 26 . 28 be designed for the fulfillment of respective tasks targeted and needs-based.

Durch die entsprechende Ausgestaltung der Schichten 26, 28 ist es beispielsweise möglich, eine sehr hochwertige Oberfläche 32 der äußeren Schicht 26 und somit der Außenschale 18 in sogenanntem Sichtcabon Class-A-Güte herzustellen, wodurch die Wertanmutung der Oberfläche 32 und somit eine Außenseite der Außenschale 18 sehr hoch ist.By the appropriate design of the layers 26 . 28 For example, it is possible to have a very high quality surface 32 the outer layer 26 and thus the outer shell 18 to produce Class A quality in so-called Sichtcabon, thus enhancing the appearance of the surface 32 and thus an outer side of the outer shell 18 is very high.

Wie anhand von 1 erkennbar ist, ist die Außenschale 18 über die Innenschicht 28 mit der Innenschale 20 verbunden. Dies bedeutet, dass die Innenschicht 28 als Kontaktlage der Außenschale 18 zur aus Aluminium bzw. der Aluminiumlegierung gebildeten Innenschale 20 dient. Durch die entsprechende Ausgestaltung der Schalen 18, 20 kann dabei die Innenschale 20 auf die Realisierung einer besonders festen und stabilen Verbindung der Außenschale 18 mit der Innenschale 20 durch Verkleben ausgelegt werden, so dass also die Innenschale 20 einen sehr guten Haftgrund bereitstellt, an welchem ein Klebstoff zum Verkleben der Außenschale 18 mit der Innenschale 20 sehr gut haften kann. Zusätzlich wird durch die Innenschicht 28 die Außenschicht 26 elektrisch von der Innenschale 20 aus Metall isoliert, was die Korrosionsbeständigkeit des Dachrahmens steigert.As based on 1 recognizable is the outer shell 18 over the inner layer 28 with the inner shell 20 connected. This means that the inner layer 28 as contact position of the outer shell 18 for the inner shell formed from aluminum or aluminum alloy 20 serves. Due to the appropriate design of the shells 18 . 20 can thereby the inner shell 20 on the realization of a particularly strong and stable connection of the outer shell 18 with the inner shell 20 be designed by gluing, so that is the inner shell 20 provides a very good primer to which an adhesive for bonding the outer shell 18 with the inner shell 20 can stick very well. In addition, through the inner layer 28 the outer layer 26 electrically from the inner shell 20 insulated from metal, which increases the corrosion resistance of the roof frame.

Die Außenschale 18 und die Innenschale 20 sind dabei unter Ausbildung eines geschlossenen Hohlquerschnitts 21 des Dachrahmens 10 miteinander verbunden, wobei sich der geschlossene Hohlquerschnitt 28 zumindest über einen Teil und vorzugsweise zumindest über einen überwiegenden Teil der in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Längerstreckung des Dachrahmens 10 erstreckt.The outer shell 18 and the inner shell 20 are doing to form a closed hollow section 21 of the roof frame 10 connected to each other, wherein the closed hollow cross-section 28 at least over a part and preferably at least over a predominant part of the longitudinal direction of the roof frame extending in the vehicle transverse direction 10 extends.

Darüber hinaus kann durch die Ausgestaltung des Dachrahmens 10 als Hybrid-Bauteil ein sehr geringes Gewicht sowie eine hohe Steifigkeit des Dachrahmens 10 realisiert werden.In addition, by the design of the roof frame 10 as a hybrid component a very low weight and high rigidity of the roof frame 10 will be realized.

Die Innenschale 20 ist aus Aluminiumblech und beispielsweise durch Tiefziehen gebildet und weist ein besonders geringes Gewicht auf.The inner shell 20 is made of aluminum sheet and formed for example by deep drawing and has a very low weight.

Durch die anhand von 1 bis 4 geschilderte Ausgestaltung des Dachrahmens 10 in Schalenbauweise und als Hybrid-Bauteil kann gegenüber einer Herstellung aus Stahl eine signifikante Gewichtsreduktion sowie eine sehr hohe Wertanmutung des Personenkraftwagens 12 realisiert werden. Durch den geschilderten Multi-Material-Einsatz kann der Dachrahmen 10 auch hinsichtlich seiner Eigenschaften vor dem Hintergrund entsprechend Anforderungen bedarfsgerecht, gezielt sowie lokal unterschiedlich ausgestaltet werden.By the basis of 1 to 4 described embodiment of the roof frame 10 in shell construction and as a hybrid component can be compared to a production of steel, a significant weight reduction and a very high perceived value of the passenger car 12 will be realized. Through the described multi-material use, the roof frame 10 Also in terms of its properties against the background according to requirements as needed, targeted and locally designed differently.

Mittels des Dachrahmens 10 ist auch eine hohe Steifigkeit der Karosserie des offenen Personenkraftwagens 12 darstellbar, wobei insbesondere das Fehlen eines festen Fahrzeugdaches beim Personenkraftwagens 12 mittels des Dachrahmens 10 zumindest teilweise auch ohne den Einsatz von kosten- und gewichtsintensiven Verstärkungselementen kompensiert werden kann.By means of the roof frame 10 is also a high rigidity of the body of the open passenger car 12 representable, in particular the absence of a solid vehicle roof in the passenger car 12 by means of the roof frame 10 at least partially without the use of cost and weight-intensive reinforcing elements can be compensated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Dachrahmenroof frame
1212: Offener PersonenkraftwagenOpen passenger car
1414: Scheibenöffnungwindow opening
1616: WindschutzscheibeWindshield
1818: Außenschaleouter shell
2020: Innenschaleinner shell
2121: Querschnittcross-section
2222: FügflanscheFügflansche
2424: FügflanscheFügflansche
2626: Äußere SchichtOuter layer
2828: Innere SchichtInner layer
3030: Klebeschichtadhesive layer
3232: Oberflächesurface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005011834 B4 [0004]
EP 1302605 A2 [0005]
DE 102009006130 A1 [0006]

Claims

Roof frame ( 10 ) for a roof of a motor vehicle ( 12 ), with an inner shell ( 20 ) as the first shell element ( 20 ) and with an outer shell ( 18 ) as a second shell element ( 28 ), which under formation of a hollow cross section ( 21 ) with the inner shell ( 20 ), characterized in that one of the shell elements ( 18 . 20 ) of a metallic material and the other shell element ( 18 ) is formed of at least one fiber-reinforced plastic.

Roof frame ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the outer shell ( 18 ) of the fiber-reinforced plastic and the inner shell ( 20 ) is formed from the metallic material.

Roof frame ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the one shell element ( 20 ) of a light metal, in particular a light metal alloy, as the metallic material is formed.

Roof frame ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the other shell element ( 18 ) at least two layers (each formed of a fiber-reinforced plastic and arranged in mutual overlap) ( 26 . 28 ), which are interconnected, in particular glued, are.

Roof frame ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the layers ( 26 . 28 ) are formed from mutually different fiber-reinforced plastics.

Roof frame ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the outer of the layers ( 26 . 28 ) made of a fiber-reinforced plastic and the inner layers ( 26 . 28 ) is formed of a glass fiber reinforced plastic.

Roof frame ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the shell element ( 18 . 20 ), in particular via respective joining flanges ( 22 . 24 ), materially connected to each other, in particular glued together.

Roof frame ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the shell elements ( 18 . 20 ) are mechanically connected, in particular non-positively.

Roof frame ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the roof frame ( 10 ) as a front, extending in the vehicle transverse direction roof frame ( 10 ) is trained.

Car ( 12 ) with a roof frame ( 10 ) according to any one of the preceding claims.