DE102008062007B4

DE102008062007B4 - Schottwand

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.

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.
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.
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.
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.
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.
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.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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.
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.
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.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
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.

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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

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.
Schottwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetallblech Aluminium aufweist.
Schottwand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2), das Schottwandelement (3) und der Verstärkungsträger (4) miteinander verschweißt, verklebt oder verclincht sind.
Schottwand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Querträger (2) einstückig ausgebildet ist.
Schottwand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der untere Querträger (2) Aussteifungskonturen (7), insbesondere Verstärkungsrippen, aufweist.
Schottwand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottwand (1) über den unteren Querträger (2) an ein Bodenblech, an einen Mitteltunnel (8) und an seitliche B-Säulen des Kraftfahrzeugs angebunden ist.
Schottwand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schottwandelement (3) und der untere Querträger (2) seitlich des Mitteltunnels (8) einen geschlossenen Querschnitt bilden.
Schottwand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottwand (1) über den oberen Verstärkungsträger (4) an eine Verdeckablage des Kraftfahrzeugs angebunden ist.
Kraftfahrzeug mit einer Schottwand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.