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Die
Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fahrzeugklimatisierung durch
gezielte Luftzufuhr bzw. Luftabfuhr, insbesondere mittels eines
Gebläses und/oder
einer Klimatisierungsanlage in den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs,
und betrifft eine Luftführungseinrichtung
für ein
Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige
Luftführungseinrichtungen
sind grundsätzlich
bekannt. In der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 42 805 A1 werden
verschiedene Konzepte der Luftführung
in Fahrzeugen beschrieben. So ist dort beschrieben, die Luft in
separaten, beispielsweise unter dem Fahrzeugdach verlegten Luftkanälen von
einer Heizungs- und/oder Klimaanlage bis zu einem oder mehreren
Auslassöffnungen
im Fahrzeugdach zu führen.
Zur Luftführung
können auch
entlang der Längserstreckung
einseitig offene, U-förmig
ausgebildete Plastik-Luftkanäle
dienen, die mit ihrer offenen Seite mit der dem Fahrgastraum abgewandten
Fahrzeughimmel-Rückseite
verbunden sind.
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Hinsichtlich
der Luftzufuhr zum Fahrzeugdachbereich ist außerdem in der
DE 102 42 805 A1 erwähnt, dass
die Luftkanäle
in Hohlräumen
verlegt sind, die in der tragenden Fahrzeugkarosserie bereits vorhanden
sind (wie zum Beispiel die A-Säulen), wobei
die
DE 102 42 805
A1 darauf gerichtet ist, die Dachträgerstruktur selbst als integrale
Bestandteile des Luftkanals zu nutzen.
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Dieser
Ansatz optimiert zwar die Ausnutzung des für die Verlegung der Luftkanäle erforderlichen Bauraums.
Allerdings ist dabei die Gestaltungsfreiheit und strömungstechnische
Optimierung der Luftführung
stark eingeschränkt,
weil sich die Ausgestaltung der Luftkanäle nach den Geometrien der
tragenden Karosserieteilen richten muss, die ihrerseits nach Festigkeits-
und Steifigkeitskriterien ausgelegt sind.
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Vor
diesem Hintergrund liegt nun der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Luftführungseinrichtung
anzugeben, die in der Gestaltung des Luftkanals einen großen Spielraum
lässt und
die zusätzlich
zu einer erhöhten
Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie beiträgt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Luftführungseinrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Demgemäß ist eine
gattungsgemäße Luftführungseinrichtung
vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Hohlraum von
einem Karosserieabschnitt und einem diesen überdeckenden, flächigen Versteifungselement
begrenzt ist.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht unter
anderem darin, insbesondere flächige
und anderweitig kaum zur Karosseriesteifigkeit beitragende Karosserieabschnitte
dadurch zu stärken
und zu versteifen, dass zwischen diesen und dem Versteifungselement
ein Bauraum oder Hohlraum geschaffen wird, in dem der Luftkanal
verlegt ist. Dabei kann das Versteifungselement einerseits in seiner
Geometrie sehr weitgehend nach den Erfordernissen der Luftkanalgestaltung,
also mit großem
Gestaltungsspielraum hinsichtlich der Form und des Querschnitts,
aber andererseits vorteilhafterweise auch nach den zur Karosserieversteifung
in diesen Bereichen günstigen
Bauraum- oder Hohlraum-Querschnitten optimiert werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche
sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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Eine
konstruktiv bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
der Karosserieabschnitt ein Bodenblech ist. Dies verbessert ganz
erheblich das Crashverhalten des Fahrzeugs und lässt besonders weiten Spielraum
für die
geometrische Gestaltung von Luftkanal und Versteifungselement.
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Gemäß einer
dazu bevorzugten konstruktiven Weiterbildung der Erfindung ist das
Versteifungselement ein profiliertes Blech, das beispielsweise eine
im Querschnitt u-förmige
Wölbung
aufweist, unter der sich der Luftkanal erstreckt.
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Wie
schon erwähnt,
ermöglicht
die Erfindung eine strömungstechnische
Optimierung des Luftkanals. Durch den so verminderten Strömungswiderstand können zum
Beispiel die zur Luftbewegung vorgesehenen Vorrichtungen, wie zum
Beispiel ein Gebläse,
entsprechend geringer und kostengünstiger dimensioniert werden.
Ein dazu geeigneter und kostengünstiger
Luftkanal kann einen rechteckigen Innenquerschnitt aufweisen. Der
Luftkanal kann besonders kostengünstig
aus temperatur- und formbeständigem
Kunststoff gefertigt sein.
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Eine
besonders einfach zu montierende Ausgestaltung der Erfindung sieht
vor, dass der Luftkanal integrale Befestigungselemente aufweist,
mit denen er an dem Karosserieabschnitt und/oder dem Versteifungselement
befestigt ist. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die
Befestigung flüssigkeitsdicht
ausgebildet ist. Dann kann nämlich
die erfindungsgemäße Luftführungseinrichtung
bereits montiert werden, bevor die Karosserie bzw. das Fahrzeug
weiteren Fertigungsschritten in flüssigen Medien – beispielsweise
einer Tauchlackierung – unterzogen
wird.
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Das
Versteifungselement kann mit der Karosserie lösbar, zum Beispiel durch Schrauben,
oder aber auch als Montageteil ausgestaltet und/oder unlösbar, zum
Beispiel mittels Klebung, Nieten oder Schweißung, verbunden sein.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 im Querschnitt eine erfindungsgemäße Luftführungseinrichtung
(b) im Vergleich mit einer traditionellen, grundsätzlich bekannten
Luftführungseinrichtung
(a),
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2 eine
leicht modifizierte erfindungsgemäße Luftführungseinrichtung nach 1b in
detaillierter und größerer Darstellung,
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3 in
gegenüber 2 verkleinertem Maßstab die
Luftführungseinrichtung
im Längsschnitt entlang
der Linie III-III,
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4 einen
Schnitt entlang der Linie IV-IV in 3 und
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5 Befestigungselemente
für den
Luftkanal.
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In
den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elementesofern
nichts anderes angegeben ist – mit
denselben Bezugszeichen versehen worden.
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1a zeigt
schematisch eine grundsätzlich bekannte
Luftführungseinrichtung,
bei der ein Luftkanal 101 auf einem Tragblech 102 zwischen
zwei Querträgern 104, 105 einer
Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. Das Tragblech kann als Hohlkörper ausgebildet
sein, weist aber in jedem Fall nur eine vergleichsweise geringe
Querschnittsfläche 106 auf.
Die sich so insgesamt ergebende Bauhöhe ist mit 107 bezeichnet.
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Der 1b zeigt
demgegenüber
prinzipiell eine Ausgestaltung nach dem erfindungsgemäßen Konzept.
Hier ist ein längs
geschlossener Luftkanal 1 auf einem als Bodenblech oder
Tragblech flach ausgebildeten Karosserieabschnitt 2 zum
Beispiel durch Schweißen
fixiert. Über
dem Luftkanal befindet sich (im Wesentlichen parallel zu dem Bodenblech)
ein Versteifungselement 3, das sich im hier gezeigten Ausführungsbeispiel
bis zu den beiden Querträgern 4, 5 erstreckt.
Karosserieabschnitt und Versteifungselement bilden einen geschlossenen
Kanal oder Hohlraum 9 zur Aufnahme des Luftkanals 1.
Im Bereich des entsprechenden Karosserieabschnitts bewirkt der Kanal 9 aufgrund
seiner Geometrie eine erhebliche Erhöhung der Karosseriesteifigkeit.
Die sich so ergebende Bauhöhe 7 entspricht
dennoch der Bauhöhe 107.
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Wie
aus der detaillierteren Darstellung in 2 hervorgeht,
kann die zuvor beschriebene Anordnung modifiziert werden, indem
zum Beispiel das Versteifungselement vergleichsweise schmal und
zur Überbrückung eines
Absatzes 10 im Bodenblech ausgebildet wird. Das Ausführungsbeispiel
nach 2 umfasst drei Hauptelemente, nämlich den
Luftkanal 11, den Karosserieabschnitt 12 (Bodenblech) und
das Versteifungselement 13. Das Versteifungselement ist
in Form eines flachen, in Einbaulage um 180° gedrehten "U" ausgestaltet.
Die Schenkel 13a, 13b des Versteifungselements 13 sind
in unterschiedlicher Höhe
abgewinkelt, um Verbindungsflansche 13c, 13d zur
Verbindung mit Abschnitten des Bodenblechs zu bilden, die auf verschiedenen
Ebenen liegen. Die Flansche 13c, 13d können mit
dem Bodenblech 12 an Verbindungsstellen 15, 16 zum Beispiel
verklebt, verschweißt
oder verschraubt sein.
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Der
Luftkanal 11 hat rohr- oder schachtförmige Gestalt und eine im Wesentlichen
rechteckige innere Querschnittsfläche 17. Er besteht
aus einem temperatur- und formbeständigen Kunststoff und weist
als integrale Bestandteile durch Anspritzen ausgeformte Befestigungselemente 20, 21, 22 auf. Diese
durchdringen Öffnungen 25, 26 in
dem Versteifungselement bzw. eine Öffnung 27 in dem Karosserieabschnitt 12 und
können
durch verschiedene an sich bekannte Befestigungsteile mit dem Versteifungselement
bzw. dem Karosserieabschnitt verbunden sein.
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Zur
mechanischen und akustischen Entkopplung sind die Befestigungselemente 20, 21, 22 zum
Beispiel durch geeignete Geometrien dämpfend und/oder federnd ausgestaltet.
Das Versteifungselement 11 kann profiliert sein und zusätzliche
Materialverstrebungen oder Materialfalzungen 11a, 11b aufweisen,
durch die die Steifigkeit des Versteifungselements weiter erhöht wird.
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3 zeigt
in gegenüber 2 verkleinertem
Maßstab
die Luftführungseinrichtung
im Längsschnitt
entlang der Linie III-III. Man erkennt, wie sich der Luftkanal 11 von
dem Frontbereich der Fahrzeugkarosserie bis zum Heckbereich erstreckt
und über mehrere
der beschriebenen Befestigungselemente 22 fixiert ist.
Diese können,
wie nachfolgend anhand der 5 noch näher erläutert, je
nach und Funktion Bedarf unterschiedlich ausgestaltet sein und zum Beispiel über an der
Karosserie verrastende Elemente verfügen. Der Luftkanal 11 ist
an beiden Enden mit Verschlusskappen 30, 31 versehen,
die über
umlaufende, als Verrastelemente dienende Sicken 32, 33 gestülpt sind.
Die Sicken können
zu einem späteren Montagezeitpunkt
zur dichtenden Verbindung mit anderen Montageteilen, zum Beispiel
luftführenden Schläuchen, dienen.
Das Versteifungselement 13 weist in Längsansicht eine wannenförmige oder
annähernd
u-förmige
Gestalt auf und trägt
dadurch auch in dieser Raumrichtung (Fahrzeuglängsrichtung L) zu einer Karosserieversteifung
bei.
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4 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in 3. Daraus
wird deutlich, dass der Luftkanal 11 zumindest in seinem
vertikalen Erstreckungsbereich nur mit dem Versteifungselement 13 mechanisch
verbunden ist. Diese Verbindung ist durch ein Befestigungselement 35 realisiert,
das den Luftkanal 11 in einer Weise fixiert, dass er mechanisch
und akustisch von der Fahrzeugkarosserie entkoppelt ist. Das Versteifungselement
kann hier durch Schweißnähte 36 oder
aber auch durch Nieten oder andere Fügeverfahren mit dem Karosserieabschnitt 12 verbunden
sein.
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5 zeigt
schließlich
Gestaltungsmöglichkeiten
der erwähnten
Befestigungselemente. Das als integraler Fortsatz des Luftkanals 11 ausgebildete Befestigungselement 40 hat
einen schmalen Schaft 41, an den sich eine pilzförmige Erweiterung 42 anschließt. Diese
durchdringt federnd bei der Montage eine korrespondierende Montagebohrung 43 des
Karosserieabschnitts 12 und entspannt sich danach, so dass
ein Herausrutschen des Befestigungselements verhindert ist. Von
der Seite der Schaftwurzel her erstreckt sich ein federnder Fortsatz 44.
Der von diesem erzeugte Gegendruck fixiert das Befestigungselement,
lässt aber
dennoch eine leichte federelastische Bewegung – zum Beispiel zur Dämpfung oder Minderung
akustomechanischer Koppelungen – zu. Diese
Konstruktion ist flüssigkeitsdicht,
so dass erforderlichenfalls die Karosserie anschließend in
Tauchbäder – zum Beispiel
zur Veredelung oder Lackierung – gebracht
werden kann, ohne dass Flüssigkeit
durch die Bohrung 43 eindringt.
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In
einer alternativen Ausgestaltung ist als integraler Fortsatz des
Luftkanals 11 ein Befestigungselement 50 zapfenförmig ausgebildet
und durchdringt eine Öffnung 51 in
dem Versteifungselement 13. An dessen Außenseite
ist eine Scheibe 52 oder Mutter dichtend aufgebracht bzw.
aufgeschraubt.
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Mit
der vorliegenden Erfindung ist also eine Luftführungseinrichtung geschaffen,
die bei freier, strömungsoptimierter
Gestaltung des Luftkanals zusätzlich
einen Beitrag zur Erhöhung
der Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie und Verbesserung von deren
Crashverhalten leistet.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern
auf vielfältige
Weise modifizierbar.
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- 1
- Luftkanal
- 2
- Karosserieabschnitt
- 3
- Versteifungselement
- 4,
5
- Querträger
- 7
- Bauhöhe
- 9
- Hohlraum
- 10
- Absatz
- 11
- Luftkanal
- 11a,
11b
- Materialfalzungen
- 12
- Karosserieabschnitt
- 13
- Versteifungselement
- 13a,
13b
- Schenkel
- 13c,
13d
- Verbindungsflansche
- 15,
16
- Verbindungsstellen
- 17
- Querschnittsfläche
- 20,21,22
- Befestigungselemente
- 25,26
- Öffnungen
- 27
- Öffnung
- 30,
31
- Verschlusskappen
- 32,
33
- Sicken
- 35
- Befestigungselement
- 36
- Schweißnähte
- 40
- Befestigungselement
- 42
- Erweiterung
- 43
- Montagebohrung
- 44
- Fortsatz
- 50
- Fortsatz
- 51
- Öffnung
- 52
- Scheibe
- 101
- Luftkanal
- 102
- Tragblech
- 104
- Querträger
- 105
- Querträger
- 106
- Querschnittsfläche
- 107
- Bauhöhe