DE102008062007B4

DE102008062007B4 - bulkhead

Info

Publication number: DE102008062007B4
Application number: DE102008062007.6A
Authority: DE
Inventors: Werner Wolkersdorfer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2023-01-19
Anticipated expiration: 2028-12-13
Also published as: DE102008062007A1

Abstract

Schottwand (1), die in Fahrzeugquerrichtung verläuft und zwischen einem Fahrgastraum (5) und einem dahinter liegenden Heckraum (6), insbesondere einem Motorraum, angeordnet ist, wobei die Schottwand (1) mehrteilig aufgebaut ist, nämlich aus einem unteren Querträger (2), einem Schottwandelement (3) und einem oberen Verstärkungsträger (4), dadurch gekennzeichnet, dass der untere Querträger (2) als Aluminiumdruckgussteil und das Schottwandelement (3) sowie der obere Verstärkungsträger (4) aus einem Leichtmetallblech ausgebildet sind und dass Buchsen und Gewindebolzen in das Aluminiumdruckgussteil mit eingegossen sind.Bulkhead (1) which runs in the transverse direction of the vehicle and is arranged between a passenger compartment (5) and a rear compartment (6) behind it, in particular an engine compartment, the bulkhead (1) being constructed in several parts, namely a lower cross member (2) , a bulkhead element (3) and an upper reinforcement support (4), characterized in that the lower cross member (2) is designed as an aluminum die-cast part and the bulkhead element (3) and the upper reinforcement support (4) are made of light metal sheet and that bushings and threaded bolts are in the aluminum die-cast part are cast in.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Schottwand zwischen einem Fahrgastraum und einem dahinter gelegenen Heckraum, insbesondere einen Motorraum, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer derartigen Schottwand ausgestattetes Kraftfahrzeug.The present invention relates to a bulkhead running in the transverse direction of the vehicle between a passenger compartment and a rear compartment located behind it, in particular an engine compartment. The invention also relates to a motor vehicle equipped with such a bulkhead.

Aus der DE 198 43 025 C1 ist eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Schottwand zwischen einem Fahrgastraum und einem dahinterliegenden Heckraum bekannt, wobei die Schottwand mehrteilig aufgebaut ist, nämlich aus einem unteren Querträger, einem Schottwandelement und einem oberen Verstärkungsträger.From the DE 198 43 025 C1 discloses a bulkhead running in the transverse direction of the vehicle between a passenger compartment and a rear compartment behind it, the bulkhead being constructed in several parts, namely a lower cross member, a bulkhead element and an upper reinforcement member.

Aus der DE 103 09 632 A1 ist eine Schottwand zwischen einem Fahrgastraum und einem in Fahrtrichtung dahinter gelegenen Motorraum eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Schottwand ist dabei als strukturiertes Formteil aus Aluminium gebildet und in eine aus Aluminium bestehende Trägerstruktur der Karosserie des Kraftfahrzeuges integriert. Hierdurch wird eine einerseits sichere und andererseits kostengünstige Schottwand erreicht werden.From the DE 103 09 632 A1 a bulkhead between a passenger compartment and an engine compartment of a motor vehicle located behind it in the direction of travel is known. The bulkhead is formed as a structured molded part made of aluminum and is integrated into an aluminum support structure of the body of the motor vehicle. In this way, a partition wall that is safe on the one hand and inexpensive on the other hand can be achieved.

Aus der EP 1 432 604 B1 ist eine weitere Schottwand zwischen einem Fahrgastraum und einem dahinterliegenden Heckraum bei einem Kraftfahrzeug bekannt, wobei die Schottwand bzgl. einer senkrechten Fahrzeugquerebene und einer waagerechten Fahrzeugquerebene konkav gewölbt ist und den Heckraum von einem Tankraum abtrennt. Darüber hinaus weist die Schottwand entlang von berechneten Kraftflusslinien Verstärkungsstreben in Form höherer Materialdicke auf. Durch die bekannte Schottwand soll die Karosseriesteifigkeit bei gleichzeitiger Massereduktion erhöht werden, weshalb als Werkstoff für die Schottwand ebenfalls eine Aluminiumlegierung in Frage kommt. From the EP 1 432 604 B1 another bulkhead between a passenger compartment and a rear compartment behind it is known in a motor vehicle, the bulkhead being curved concavely with respect to a vertical vehicle transverse plane and a horizontal vehicle transverse plane and separating the rear compartment from a tank compartment. In addition, the bulkhead has reinforcement struts in the form of thicker material along the calculated lines of force flow. The known bulkhead is intended to increase body rigidity while reducing mass at the same time, which is why an aluminum alloy can also be considered as the material for the bulkhead.

Weitere Kraftfahrzeugkarosserien mit einer zwischen einem Fahrgastraum und einem dahinter gelegenen Heckraum angeordneten Schottwand sind bspw. aus der DE 100 36 790 B4 , der US 2006 / 0 108 831 A1 und der US 5 788 322 A bekannt.Other motor vehicle bodies with a bulkhead arranged between a passenger compartment and a rear compartment located behind it are, for example, from DE 100 36 790 B4 , the U.S. 2006/0 108 831 A1 and the U.S. 5,788,322 A known.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Schottwand der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere konstruktiv anders aufgebaut ist.The present invention deals with the problem of specifying an improved or at least another embodiment for a bulkhead of the generic type, which in particular has a different structural design.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Schottwand mehrteilig auszubilden und zwar aus einem flächigen Schottwandelement sowie einem oberen und unteren Querträger. Die Schottwand trennt dabei in üblicher Weise einen Fahrgastraum von einem dahinterliegenden Heckraum, bspw. von einem Motorraum, und dient darüber hinaus zur Queraussteifung der Karosserie, was insbesondere zum Personeninsassenschutz bei Unfällen wichtig ist. Detailliert besteht die mehrteilige Schottwand aus einem unteren Querträger, dem Schottwandelement sowie einem oberen Verstärkungsträger, wobei der untere Querträger als Aluminiumdruckgussteil und das Schottwandelement sowie der obere Verstärkungsträger aus einem Leichtmetallblech, bspw. aus Aluminium, ausgebildet sind. Durch den mehrteiligen Aufbau der erfindungsgemäßen Schottwand, kann diese in besonders beanspruchten Bereichen verstärkt ausgebildet werden, während sie in weniger stark belasteten Bereichen schwächer und damit gewichtsoptimiert ausgeführt werden kann. Durch die Verwendung von Leichtmetall, bspw. in der Form von Leichtmetallblech oder Leichtmetalldruckgussteilen, kann für die gesamte Schottwand ein vergleichsweise geringes Gewicht erreicht werden, was insbesondere im modernen Sportwagenbau von großem Vorteil ist. Als Leichtmetalle kommen dabei bspw. das oben genannte Aluminium oder Magnesium in Betracht. Durch die Ausbildung des unteren Querträgers als Aluminiumdruckgussteil, kann dieser mit vergleichsweise geringen Stückkosten hergestellt werden, wobei Druckgussteile allgemein den großen Vorteil besitzen, glatte, saubere Flächen und Kanten aufzuweisen. Darüber hinaus erlaubt das Druckgussverfahren generell geringere Wandstärken als andere Verfahren, wobei bei Aluminiumdruckguss Wandstärken von sogar unter einem 1 mm möglich sind. Die durch Druckgussteile erreichbaren Toleranzen liegen üblicherweise bei +/- 0,05 bis +/- 0,15 mm, sodass in diesem Zusammenhang auch von einem Genau- oder Fertigguss gesprochen wird. Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, weitere Teile, wie bspw. Buchsen, Gewindebolzen, etc. mit einzugießen und dadurch kostengünstig in das Aluminiumdruckgussteil zu integrieren.The invention is based on the general idea of designing a bulkhead running in the transverse direction of the vehicle in multiple parts, specifically consisting of a flat bulkhead element and an upper and lower cross member. The bulkhead separates in the usual way a passenger compartment from a rear compartment behind it, for example from an engine compartment, and also serves to stiffen the body transversely, which is particularly important for the protection of occupants in the event of an accident. In detail, the multi-part bulkhead consists of a lower cross member, the bulkhead element and an upper reinforcement member, the lower cross member being a die-cast aluminum part and the bulkhead element and the upper reinforcement member made of a light metal sheet, e.g. aluminum. Due to the multi-part structure of the bulkhead according to the invention, it can be made stronger in areas subject to particularly high loads, while it can be designed to be weaker and thus weight-optimized in areas subject to less high loads. Through the use of light metal, eg. The above-mentioned aluminum or magnesium, for example, can be considered as light metals. By designing the lower cross member as an aluminum die-cast part, it can be manufactured with comparatively low unit costs, with die-cast parts generally having the great advantage of having smooth, clean surfaces and edges. In addition, the die-casting process generally allows lower wall thicknesses than other processes, with aluminum die-casting wall thicknesses of even less than 1 mm being possible. The tolerances that can be achieved with die-cast parts are usually +/- 0.05 to +/- 0.15 mm, so that in this context it is also referred to as precision or finish casting. According to the invention, it is also provided that other parts, such as bushings, threaded bolts, etc., are cast in and thereby integrated into the aluminum die-cast part at low cost.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist der Leichtmetalldruckguss und/oder das Leichtmetallblech Aluminium auf. Aluminium ist insbesondere im Kraftfahrzeugbau von großem Vorteil, da dort einerseits korrosionsbeständige Werkstoffe eingesetzt werden sollen, die andererseits zudem ein geringes Gewicht aufweisen. Durch die sich an der Luft sehr schnell bildende dünne Oxidschicht, wird das Aluminium vor einer weiteren Oxidation geschützt und dadurch äußerst korrosionsbeständig. Werden dem Aluminium weitere Legierungselemente, wie bspw. Magnesium oder Silizium zulegiert, lassen sich dessen Eigenschaften, in diesem Fall die Möglichkeit einer spanabhebenden Bearbeitung, günstig beeinflussen.In an advantageous development of the solution according to the invention, the light metal die-cast and/or the light metal sheet has aluminum. Aluminum is of particular advantage in motor vehicle construction, since on the one hand corrosion-resistant materials are to be used there, which on the other hand also have a low weight. The thin oxide layer that forms very quickly in the air protects the aluminum from further oxidation and makes it extremely corrosion-resistant. If additional alloying elements, such as Mag If alloyed with nesium or silicon, its properties, in this case the possibility of machining, can be favorably influenced.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist der untere Querträger Aussteifungskonturen, insbesondere Verstärkungsrippen, auf. Diese Aussteifungskonturen können dabei bereits in der Druckgussform vorhanden sein, sodass diese in einem Guss, d. h. in einem gemeinsamen Arbeitsschritte, zusammen mit dem unteren Querträger hergestellt werden. Die genaue Lage, Positionierung, Orientierung und Stärke der einzelnen Aussteifungskonturen lässt sich dabei mittels moderner Finitelementprogramme exakt vorherberechnen, sodass die Aussteifungskonturen, respektive die Verstärkungsrippen, ausschließlich an den Orten platziert werden müssen, an denen die hohen aufzunehmenden Belastungen auch tatsächlich auftreten. Durch den Einsatz von derartigen Finite-Elemente-Programmen kann somit ein bzgl. seiner Steifigkeitseigenschaften und ein bzgl. seines Gewichts optimierter Querträger geschaffen werden.In an advantageous further development of the solution according to the invention, the lower cross member has reinforcement contours, in particular reinforcement ribs. These stiffening contours can already be present in the die-casting mold, so that they can be cast in one piece, i. H. be manufactured in a common work step, together with the lower cross member. The exact location, positioning, orientation and strength of the individual stiffening contours can be precisely calculated in advance using modern finite element programs, so that the stiffening contours or the reinforcing ribs only have to be placed at the locations where the high loads to be absorbed actually occur. By using such finite element programs, it is thus possible to create a cross member that is optimized in terms of its stiffness properties and in terms of its weight.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to identical or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch

1 eine erfindungsgemäße Schottwand mit einer zusätzlichen Rückansicht eines zur Schottwand gehörenden unteren Querträgers,
2 die Schottwand in einer Explosionsdarstellung,
3 die Schottwand in einer Einbausituation.

Show, each schematically

1 a bulkhead according to the invention with an additional rear view of a lower cross member belonging to the bulkhead,
2 the bulkhead in an exploded view,
3 the bulkhead in an installation situation.

Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße, üblicherweise in Fahrzeugquerrichtung verlaufende (vgl. 3) Schottwand 1 einen mehrteiligen Aufbau auf. Insgesamt weist die erfindungsgemäße Schottwand 1 drei Hauptelemente auf, nämlich einen unteren Querträger 2, ein Schottwandelement 3 sowie einen oberen Verstärkungsträger 4 (vgl. insbesondere 2). Der untere Querträger 2 ist dabei erfindungsgemäß als Leichtmetalldruckgussteil ausgebildet, während das Schottwandelement 3 sowie der obere Verstärkungsträger 4 aus einem Leichtmetallblech, insbesondere aus einem Aluminiumblech, ausgebildet sind.According to the 1 , has an inventive, usually running in the vehicle transverse direction (cf. 3 ) Bulkhead 1 has a multi-part structure. Overall, the bulkhead 1 according to the invention has three main elements, namely a lower cross member 2, a bulkhead element 3 and an upper reinforcing member 4 (see. In particular 2 ). According to the invention, the lower crossbeam 2 is designed as a light metal die-cast part, while the bulkhead element 3 and the upper reinforcement beam 4 are made from a light metal sheet, in particular from an aluminum sheet.

Durch den erfindungsgemäßen mehrteiligen Aufbau, kann die Schottwand 1 in exakt den Bereichen verstärkt werden, die für eine zuverlässige Aussteifung der Fahrgastzelle und damit für einen hohen Personeninsassenschutz ausgesteift werden müssen. Generell wird eine derartige Schottwand 1 üblicherweise zwischen einem Fahrgastraum 5 sowie einem dahinterliegenden Heckraum 6, bspw. einem Motorraum, angeordnet und dient somit als Trennwand (vgl. 3). Denkbar ist hierbei selbstverständlich aber auch der Einsatz einer derartigen Schottwand 1 zwischen dem Fahrgastraum 5 und einem in Fahrtrichtung davor liegenden Frontraum.Due to the multi-part structure according to the invention, the bulkhead 1 can be reinforced in exactly those areas that have to be reinforced for reliable reinforcement of the passenger compartment and thus for a high level of passenger protection. In general, such a bulkhead 1 is usually arranged between a passenger compartment 5 and a rear compartment 6 behind it, e.g. an engine compartment, and thus serves as a partition (cf. 3 ). Of course, it is also conceivable to use such a bulkhead 1 between the passenger compartment 5 and a front compartment in front of it in the direction of travel.

Erfindungsgemäß ist nun die Schottwand 1 in allen ihren Bereichen aus Leichtmetall ausgebildet, insbesondere aus Aluminium, welches für den Einsatz beim Kraftfahrzeugbau besonders prädestiniert ist, da es einerseits leicht und andererseits korrosionsbeständig ist. Durch die Ausbildung des unteren Querträgers 2 als Leichtmetalldruckgussteil, kann dieser zudem vergleichsweise kostengünstig, das heißt insbesondere mit geringen Stückkosten, hergestellt werden. Eine Verbindung der einzelnen Komponenten der Schottwand 1, das heißt des unteren Querträgers 2, des Schottwandelements 3 und des oben liegenden Verstärkungsträgers 4 erfolgt dabei bspw. über ein Verschweißen, ein Verkleben oder ein Verclinchen. Sämtliche genannte Verfahren lassen sich dabei industriell zuverlässig und gleichzeitig kostengünstig einsetzen.According to the invention, the bulkhead 1 is made of light metal in all its areas, in particular aluminum, which is particularly predestined for use in motor vehicle construction since it is light on the one hand and corrosion-resistant on the other. Due to the design of the lower cross member 2 as a light metal die-cast part, it can also be produced comparatively inexpensively, that is to say in particular with low unit costs. A connection of the individual components of the bulkhead 1, that is to say the lower cross member 2, the bulkhead element 3 and the reinforcement beam 4 lying on top, takes place here, for example, by welding, gluing or clinching. All the methods mentioned can be used industrially reliably and at the same time inexpensively.

Der untere Querträger 2 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und weist Aussteifungskonturen 7, welche insbesondere als sogenannte Verstärkungsrippen ausgebildet sind, auf (vgl. 1). Aussteifungskonturen 7 sind dabei ebenfalls einstückig mit dem Querträger 2 verbunden, insbesondere in einem gemeinsamen Herstellungsschritt zusammen mit diesem hergestellt. Bspw. können sie bereits als Negativkontur in einem entsprechenden Druckgusswerkzeug vorgesehen werden. Die Lage, Positionierung, Stärke und Orientierung der einzelnen Steifungskonturen 7 kann dabei bspw. mittels eines Finite-Elemente-Programms berechnet werden, sodass eine Anordnung derselben an lediglich den Stellen erfolgt, an denen die dort auftretenden Belastungen eine zusätzliche Aussteifung erfordern.The lower cross member 2 is preferably designed in one piece and has stiffening contours 7, which are designed in particular as so-called reinforcing ribs (cf. 1 ). Reinforcement contours 7 are also connected in one piece to the cross member 2, in particular produced together with it in a common production step. For example, they can already be provided as a negative contour in a corresponding die-casting tool. The location, positioning, strength and orientation of the individual stiffening contours 7 can be calculated, for example, using a finite element program, so that they are only arranged at those points where the loads occurring there require additional stiffening.

Um eine Kraftübertragung zwischen der erfindungsgemäßen Schottwand 1 und einer Kraftfahrzeugkarosserie bewirken zu können, ist die Schottwand 1 über den unteren Querträger 2 an ein Bodenblech, an einem Mitteltunnel 8 und an seitliche B-Säulen des Kraftfahrzeuges angebunden. Eine Anbindung kann hier ebenfalls bspw. mittels eines Verschweißens, eines Verschraubens, eines Verklebens oder eines Verclinchens erfolgen. Betrachtet man die 2 und 3, so kann man erkennen, dass das Schottwandelement 3 zusammen mit dem unteren Querträger 2 seitlich des Mitteltunnels 8 einen geschlossenen Hohlquerschnitt bilden und dadurch ein besonders hohes Widerstandsmoment aufweisen. Über den oberen Verstärkungsträger 4 ist die Schottwand 1 üblicherweise an eine nicht gezeigte Verdeckablage des Kraftfahrzeuges angebunden, sodass die Schottwand 1 vorzugsweise an allen vier Rändern fest, das heißt insbesondere schubsteif, mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden ist.In order to be able to transmit power between the bulkhead 1 according to the invention and a motor vehicle body, the bulkhead 1 is connected via the lower cross member 2 to a floor panel, to a center tunnel 8 and to the side B pillars of the motor vehicle. A connection can also be made here, for example, by means of welding, screwing, gluing or clinching. Looking at the 2 and 3 , So you can see that the bulkhead element 3 together with the form a closed hollow cross-section on the lower cross member 2 on the side of the center tunnel 8 and thus have a particularly high section modulus. The bulkhead 1 is usually connected to a convertible top shelf (not shown) of the motor vehicle via the upper reinforcement beam 4, so that the bulkhead 1 is preferably firmly connected to the motor vehicle body on all four edges, ie in particular in a shear-resistant manner.

Durch den erfindungsgemäßen mehrteiligen Aufbau der Schottwand 1, kann diese optimal an individuell auftretende Belastungen angepasst werden, wobei zugleich ein im Vergleich zu herkömmlichen Schottwänden reduziertes Gewicht erreicht werden kann, im Kraftfahrzeugbau und insbesondere im Sportwagenbau von großem Vorteil ist. Selbstverständlich können dabei die einzelnen Komponenten der Schottwand 1, wie bspw. der untere Querträger 2, neben Aluminium weitere Legierungselemente aufweisen, welche insbesondere die Bearbeitung oder die Steifigkeit der derart hergestellten Bauteile verbessern.Due to the multi-part structure of the bulkhead 1 according to the invention, it can be optimally adapted to individually occurring loads, while at the same time a reduced weight can be achieved in comparison to conventional bulkheads, which is of great advantage in motor vehicle construction and in particular in sports car construction. Of course, the individual components of the bulkhead 1, such as the lower cross member 2, can have other alloying elements in addition to aluminum, which in particular improve the processing or the rigidity of the components produced in this way.

Claims

Bulkhead (1) which runs in the transverse direction of the vehicle and is arranged between a passenger compartment (5) and a rear compartment (6) behind it, in particular an engine compartment, the bulkhead (1) being constructed in several parts, namely a lower cross member (2) , a bulkhead element (3) and an upper reinforcement support (4), characterized in that the lower cross member (2) is designed as an aluminum die-cast part and the bulkhead element (3) and the upper reinforcement support (4) are made of light metal sheet and that bushings and threaded bolts are in the aluminum die-cast part are cast in.

bulkhead after claim 1 , characterized in that the light metal sheet has aluminum.

bulkhead after claim 1 or 2 , characterized in that the cross member (2), the bulkhead element (3) and the reinforcing member (4) are welded, glued or clinched together.

bulkhead after one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the lower cross member (2) is formed in one piece.

bulkhead after one of the Claims 1 until 4 , characterized in that at least the lower cross member (2) has stiffening contours (7), in particular reinforcing ribs.

bulkhead after one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the bulkhead (1) is connected via the lower cross member (2) to a floor panel, to a central tunnel (8) and to lateral B-pillars of the motor vehicle.

bulkhead after claim 6 , characterized in that the bulkhead element (3) and the lower cross member (2) form a closed cross-section to the side of the center tunnel (8).

bulkhead after one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the bulkhead (1) via the upper reinforcement beam (4) is connected to a top shelf of the motor vehicle.

Motor vehicle with a bulkhead (1) according to one of Claims 1 until 8th .