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Die Erfindung betrifft ein Heizsystem für ein Fahrzeug zur Abgabe von Wärmestrahlung in einen Innenraum des Fahrzeugs, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Heizsystem.
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Zur Verbesserung der Effizienz und des Komforts eines Heizungssystems in einem Fahrzeug können Strahlungsheizungen eingesetzt werden. Aufgrund der dabei hohen erforderlichen Temperaturen eines Heizelements zur Erzeugung der Wärmeenergie ist neben dem Heizelement selbst eine bedeckende Schicht notwendig, die eine Verbrennung bei Berührung ausschließt. Strahlungsheizungen sind grundsätzlich im Stand der Technik bekannt:
- Die US 2017/0080779 A1 betrifft ein Heizsystem für ein Fahrzeug, wobei das Heizsystem in dem Fahrzeug angeordnet ist, um einem Insassen des Fahrzeugs Wärme zuzuführen. Das Heizsystem umfasst eine Heizung zum berührungslosen Heizen, wobei Strahlungswärme abgegeben wird, eine Heizung für Kontaktheizung, und eine Steuervorrichtung, die den Betrieb der Heizung für die Kontaktheizung und der Heizung für die berührungslose Heizung steuert, wobei die Steuervorrichtung eine von der Heizung für die Kontaktheizung bereitgestellte Heizleistung und eine von der Heizung bereitgestellte Heizleistung für die berührungslose Heizung einstellt und die Vorgänge steuert, die umschaltbar sind zwischen einem berührungslosen Heizprioritätsmodus, um die Heizleistung der Heizung für die berührungslose Heizung größer zu machen als die Heizleistung der Heizung für die Kontaktheizung und einem Kontaktheiz-Prioritätsmodus, um die Heizleistung des Heizgeräts für die Kontaktheizung größer zu machen als die Heizleistung des Heizgeräts für die berührungslose Heizung.
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Eine weitere Funktionsschnittstelle im Bereich eines Fußbodenraums ist der Knie-Airbag, welcher ebenfalls im direkten Umfeld der Fußraumabdeckung verortet ist. Dieser öffnet sich im Crashfall in der Regel über eine Klappe und breitet sich typischerweise zuerst nach unten zum Boden hin und anschließend in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten und nach oben aus. Dieser Airbagbereich nimmt eine größere Fläche in Anspruch, sodass konstruktiv eine Lösung identifiziert werden muss, die eine darüber liegende Heizung inkl. Schichtaufbau ermöglicht.
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Die
US 2002/0171230 A1 betrifft eine solche knieschützende Airbag-Vorrichtung, umfassend einen Airbag, um die Knie eines Passagiers zu schützen; und einen Gehäuseabschnitt, der an der Unterseite eines am Fahrzeug befestigten Elements und vor den Knien des sitzenden Beifahrers zur Aufnahme des Airbags eingeklappt angeordnet ist, wobei der Gehäuseabschnitt eine Öffnung zum Vorragen des Airbags in Richtung des Fahrzeughecks aufweist, wobei der Airbag so angeordnet ist, dass er sich ausdehnt, wenn er mit dem Aufblasgas gespeist wird, und er aus dem Gehäuseabschnitt in Richtung des Fahrzeughecks herausragt, und wobei der Airbag Folgendes umfasst: Einen unteren Expansionsabschnitt, der stromaufwärts des aufblasenden Gasstroms liegt, um sich aus der Öffnung des Gehäuseabschnitts in Richtung des Fahrzeughecks auszudehnen, um die vorderen Seiten der Knie zu bedecken; und einen oberen Expansionsabschnitt, der mit dem unteren Expansionsabschnitt in Verbindung steht und stromabwärts des Gasstroms liegt, um von dem unteren Expansionsabschnitt entlang der nach hinten gerichteten Fläche des am Fahrzeug befestigten Elements nach oben herauszuragen, um die Öffnung in dem Fahrzeugseitenteil und zumindest den Bereich über der hervorstehenden Öffnung abzudecken.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein als Fußraumabdeckung ausgebildetes Heizsystem zur Erzeugung von Wärmestrahlung für einen Fahrzeuginnenraum so auszubilden, dass eine Funktion eines Knie-Airbags möglichst nicht behindert wird.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Heizsystem für ein Fahrzeug zur Abgabe von Wärmestrahlung in einen Innenraum des Fahrzeugs, wobei das Heizsystem eine Fußraumabdeckung ausbildet, und eine Trägerstruktur, ein an der Trägerstruktur angeordnetes Heizelement zur Erzeugung von Wärmestrahlung, und eine Isolationsschicht zum Isolieren der vom Heizelement erzeugten Wärme gegenüber der vom Innenraum des Fahrzeugs abzuwendenden Seite des Heizsystems aufweist, wobei die Fußraumabdeckung zumindest bereichsweise eine Austrittsmöglichkeit für einen sich aufblasenden, hinter der Fußraumabdeckung angeordneten, Airbag aufweist.
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Bevorzugt ist das Heizelement als Schicht ausgebildet und bildet mit der Trägerstruktur und der Isolationsschicht einen Schichtaufbau. Vorteilhaft kann das Heizsystem ein separiertes Bauteil sein, welches in das Fahrzeuginterieur integriert werden kann. Die Trägerstruktur bildet dabei eine mechanisch tragende Grundstruktur aus, um weitere Schichten mechanisch aufnehmen zu können. Unter den weiteren Schichten befindet sich insbesondere die Isolationsschicht und eine Schicht mit dem Heizelement. Dies erlaubt vorteilhaft den Einsatz effizienter Maßnahmen zur Energieeinsparung (und damit ein Reichweitengewinn insbesondere bei Elektrofahrzeugen), sowie eine Komfortsteigerung für den Kunden. Eine Fußraumabdeckung kann so damit mit der zusätzlichen Funktionalität einer Strahlungsheizung ausgestattet werden. Die Trägerstruktur kann als eine Gitterstruktur ausgebildet sein. Eine solche Struktur des Grundträgers als Gitterstruktur in Form von Segmenten unterteilt erlaubt eine ausreichende Steifigkeit bei geringem Gewicht und niedriger Wärmekapazität.
Die Trägerstruktur wird bevorzugt als Spritzgussbauteil gefertigt (mit Material beispielsweise aus PP, oder PC, oder ABS), welches Befestigungselemente wie Clipse, Haken, oder Schraubdome aufweist, sodass das Heizsystem an ein weiteres bestehendes Bauteil im Fahrzeuginnenraum permanent, optional reversibel lösbar, befestigt werden kann. Weiterhin kann das Heizsystem eine Dekorschicht aufweisen. Die Dekorschicht kann auch als Oberware ausgeführt sein, beispielsweise ein Textil umfassen oder aus Folie gefertigt sein, und aus dem Material PE, PP, Baumwolle (Textil), PVC, TPO, PP, PE, oder Ähnliches sein. Die Dekorschicht dient insbesondere dazu, einen direkten Kontakt des Heizelements mit einem Körperteil zu verhindern, um Verbrennungen am Körperteil zu vermeiden. Außerdem kann die Dekorschicht zur Innenraumgestaltung passend ausgebildet sein, um einen designtechnisch fließenden Übergang von weiteren Innenbauelementen zum Heizsystem zu ermöglichen.
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Würde das Heizsystem in der Funktion einer Fußraumabdeckung statisch im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet werden, so könnte der Airbag zum Schutz eines Knies des Insassen, der den Fußraum belegt, nicht seine schützende Wirkung entfalten, vielmehr würde er durch die Fußraumabdeckung blockiert werden. Zur Lösung dieses Problems dient die Austrittsmöglichkeit für den sich aufblasenden Airbag, die es ermöglicht, dass dieser in den Fußraum des Fahrzeugs beim Aufblasen eintreten kann und sich schützend vor die Beine, insbesondere die Knie, des Insassen entfalten kann.
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Es ist daher eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass eine Fußraumabdeckung mit der Funktion eines Wärmestrahlung abgebenden Heizsystems insbesondere für einen Fahrer oder Beifahrer des Fahrzeugs kompatibel mit dem Einbau eines Airbags für Beine, insbesondere Knie, eines Insassen ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Austrittsmöglichkeit durch eine drehbewegliche Lagerung der Trägerstruktur oder zweier Abschnitte der Trägerstruktur zueinander ausgebildet, sodass ein um die Lagerung drehbeweglicher Teil der Trägerstruktur dem sich aufblasenden Airbag weichen kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die drehbewegliche Lagerung durch ein Scharnier ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der um die Lagerung drehbewegliche Teil der Trägerstruktur durch ein Fangseil oder Fangband in seiner maximalen Auslenkung begrenzt.
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Hierbei erhält die Trägerstruktur (ausgebildet als Gitterstruktur oder flächig-geschlossen) eine Scharnierung, die im Falle eines Spritzgussverfahrens zur Herstellung der Trägerstruktur dabei direkt abgebildet werden kann - beispielsweise ausgebildet als Filmscharnier mit eingelegter Polyamidmatte. Die Scharnierung ist so ausgebildet, dass die Trägerstruktur durch die auftretende Kraft des sich aufblasenden Airbags zum Boden hin aufscharniert und dem Airbag den notwendigen Entfaltungsfreiraum gibt. Das aufscharnierende Teil der Trägerstruktur kann dabei beispielsweise mittels eines Fangbandes in seinem maximalen Winkel begrenzt werden, sodass sich keine freien Objekte im Fußraum bewegen können. Das Fangband kann dabei bspw. an der Struktur der Instrumententafel befestigt werden. Die Schichten über der scharnierenden Trägerstruktur (Isolation, Heizelement) können bspw. in diesem Bereich bewusst geschwächt (z.B. geschlitzt) werden, sodass diese ebenfalls der Scharnierbewegung folgen. Alternativ können diese Schichten auch durch geeignete Materialauswahl lediglich durch ihre Verformung den notwendigen Weg des Airbags freigeben.
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Zur Sicherstellung des Scharnierens sind bevorzugt außerdem zusätzliche Befestigungspunkte direkt hinter der Scharnierung angeordnet, sodass die Kraft des Airbags gezielt dort an der Trägerstruktur wirkt, wo aufscharniert werden soll. Außerdem kann zugunsten hoher Steifigkeit eine Anbindung am fixen Ende der Fußraumabdeckung notwendig sein. Im Falle, dass diese Anbindung beispielsweise an einer Instrumententafel des Fahrzeugs vorgenommen wird, muss sie so ausgeführt werden, dass sie sich unter Kraft des Airbags löst und aufscharniert wird. Hier können beispielsweise Clipse eingesetzt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Trägerstruktur an einem Deckel des Airbags angeordnet, und der Deckel des Airbags drehbeweglich gegenüber dem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet, sodass sich beim Aufblasen des Airbags der Deckel des Airbags öffnet und mit dem Deckel die Trägerstruktur mitbewegt wird.
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Die Verbindung der Fußraumabdeckung kann hinten direkt am Deckel des Airbags erfolgen, welcher beim Auslösen ebenfalls aufscharniert. Dadurch ist keine zusätzliche Kraft erforderlich, um die Anbindung an beispielsweise eine Instrumententafel zu lösen. Mit dem Airbag-Deckel öffnet und löst sich damit auch die Verbindung zur Fußraumabdeckung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Austrittsmöglichkeit dadurch ausgebildet, dass die Trägerstruktur ein oder mehrere Trägerelemente mit einer jeweiligen Sollbruchstelle aufweist, die so ausgeführt sind, dass der sich aufblasende Airbag die jeweilige Sollbruchstelle durchbricht.
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Hierzu kann die Trägerstruktur einen Rahmen mit Gitter und einer Sollbruchstelle stirnseitig aufweisen, bevorzugt mit Verschraubung vorne. Die Besonderheit bei dieser Variante sind einzelne Stege in einer als Gitterstruktur ausgebildeten Trägerstruktur, die für ausreichend Stabilität des Gesamtaufbaus sorgen und eine verteiltere Auflagefläche bieten als bei einer Aussparung. Die Stege besitzen bevorzugt am hinteren Ende zum Rahmensegment eine Sollbruchstelle, sodass sich diese bei auslösendem Airbag vom Rahmensegment lösen. Dies kann beispielsweise durch eine Schwächung mittels Verjüngung erreicht werden. Am anderen Ende ist dann insbesondere eine Scharnierung vorgesehen (beispielsweise abgebildet innerhalb Spitzgussprozess - beispielsweise ein Filmscharnier mit eingelegter Polyamidmatte), sodass sich die Stege auslenken können, sich aber nicht von dem Grundaufbau separieren. Damit kann sich der Aufbau auslenken und sich der Airbag entfalten. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es aufgrund der Airbaggröße erforderlich ist, eine Gitterstruktur über dem Materialaufbau vorzusehen, um ein Verformen oder Beschädigen der Trägerstruktur durch eine Person zu vermeiden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Austrittsmöglichkeit dadurch ausgebildet, dass die Trägerstruktur eine Aussparung aufweist, und die Isolationsschicht und das Heizelement zumindest im Bereich der Aussparung so flexibel sind, dass der sich aufblasende Airbag die Isolationsschicht und das Heizelement mitbewegen kann.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Heizsystem wie oben und im Folgenden beschrieben.
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Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Fahrzeugs ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Heizsystem vorstehend gemachten Ausführungen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1: Ein Heizsystem im prinzipiellen Aufbau gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 2: Das Heizsystem der 1 im Schnitt.
- 3: Ein Heizsystem mit einer Austrittsmöglichkeit für einen Airbag gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 4: Ein Heizsystem mit einer Austrittsmöglichkeit für einen Airbag gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 5: Ein Heizsystem mit einer Austrittsmöglichkeit für einen Airbag gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 6 A-C: Ein Heizsystem mit einer Austrittsmöglichkeit für einen Airbag gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Heizsystems für ein Fahrzeug zur Abgabe von Wärmestrahlung in einen Innenraum des Fahrzeugs. Das Heizsystem ist eine im Vergleich zu einer konventionellen eine umgestaltete Fußraumabdeckung unter einer Instrumententafel des Fahrzeugs zur Funktionalisierung mit Strahlungsheizung. Das Heizsystem weist eine Kunststoff-Trägerstruktur 1 in Gitterstruktur auf, welche durch Spritzgussverfahren hergestellt ist. An geeigneter bzw. notwendiger Stelle ist die Trägerstruktur 1 durch einen Durchbruch für den Auslass von Lüftungsluft in den Innenraum des Fahrzeugs unterbrochen. Für den Ausschnitt des Luftauslasses ist ein Rahmensegment innerhalb der Kunststoff-Trägerstruktur 1 vorhanden, das ein Umbug der Dekorschicht ermöglicht. Zum Durchbruch hin führen Luftleitungskanäle, die in die Kunststoff-Trägerstruktur 1 integriert sind, das heißt beim Spritzgießen bereits mit gefertigt wurden. Das Heizsystem der 1 ist der Übersichtlichkeit halber nur im oberen Bereich gezeichnet dargestellt. Die Gitterstruktur der Kunststoff-Trägerstruktur 1 dehnt sich weiter nach unten in der Zeichenebene aus.
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2 zeigt den Schnitt A-A des Heizsystems, wie in 1 angedeutet. Ein an der Trägerstruktur 1 angeordnetes Heizelement 3 mit Heizlitzen auf Vliesstoff dient zur Erzeugung von Wärmestrahlung für den Fahrzeuginnenraum (in der Zeichenebene wird die Wärmestrahlung nach unten durch eine Dekorschicht abgegeben), eine Isolationsschicht 5 verhindert jedoch einen signifikanten Fluss der vom Heizelement 3 erzeugten Wärme zu der vom Innenraum des Fahrzeugs abgewandten Seite des Heizsystems. Eine Dekorschicht (gestrichelt in 2 angedeutet) verhindert bei Kontakt mit dem aktiven Heizsystem Verbrennungen einer Person. Die Dekorschicht verläuft außerdem bereichsweise in einen Durchbruch hinein, der als Luftauslass dient. Im Bereich des Durchbruchs sind die Trägerstruktur 1 sowie das Heizelement 3 unterbrochen. Die Isolationsschicht 5 und das Heizelement 3 sind durch eine an der Trägerstruktur 1 angeordnete Spritzgussstruktur getrennt. Dadurch entstehen am Heizelement 3 bei mechanischer Beanspruchung geringere Verformungen, wodurch dieses vor Beschädigungen geschützt wird.
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3 zeigt ein Heizsystem für ein Fahrzeug, wie in 1 und 2 gezeigt, das so ausgebildet ist, dass zumindest bereichsweise eine Austrittsmöglichkeit für einen sich aufblasenden, hinter der Fußraumabdeckung angeordneten, Airbag (in 3 angedeutet durch ein Rechteck mit abgerundeten Ecken links oben in der Zeichnung) integriert ist. Diese Austrittsmöglichkeit ist hierbei durch eine drehbewegliche Lagerung zweier Abschnitte der Trägerstruktur 1 zueinander ausgebildet, wobei ein Scharnier 7 eine Drehbewegung eines vorderen Teils der Trägerstruktur 1 mit den weiteren daran angeordneten Schichten erlaubt. Dieser sich wegdrehende Teil der Trägerstruktur 1 erlaubt eine ungehinderte Ausdehnung des sich aufblasenden Airbags. Die Bewegung des drehbeweglichen Teils wird jedoch durch ein Fangband 15 aus Polyamid in seiner maximalen Auslenkung begrenzt. 3 und 4 zeigen dabei das Heizsystem in Form der Fußraumabdeckung in unterschiedlichen Zuständen. In 3 ist das Fangband 15 in einem Stapel aufgelegt, wenn der Airbag zündet und sich aufbläst, dreht sich der freie Teil der Fußraumabdeckung um das Scharnier 7 so weit, bis das Fangband 15 gestrafft ist. Das Polyamid des Fangbands 15 nimmt dabei etwas Energie auf und verhindert eine völlig abrupte Bremsung der Fußraumabdeckung. Die sich aufblasende Hülle des Airbags kann sich jedoch nun in den Fußbodenraum des Fahrzeugs wie in 4 angedeutet ausdehnen.
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5 zeigt eine weitere Option zur Umsetzung einer Austrittsmöglichkeit für den Airbag: Hierbei ist die Trägerstruktur 1 an einem Deckel 9 des Airbags angeordnet, wobei der Deckel 9 des Airbags drehbeweglich gegenüber dem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet ist, sodass sich beim Aufblasen des Airbags der Deckel 9 des Airbags öffnet und mit dem Deckel 9 die Trägerstruktur 1 mitbewegt wird.
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6 in den Teilbildern A bis C zeigt wiederum eine weitere Option zur Umsetzung der Austrittsmöglichkeit für den Airbag: Hierbei ist die Austrittsmöglichkeit dadurch ausgebildet, dass die Trägerstruktur 1 ein oder mehrere Trägerelemente 11 mit einer jeweiligen Sollbruchstelle aufweist, die so ausgeführt sind, dass der sich aufblasende Airbag die jeweilige Sollbruchstelle durchbricht. Diese Variante ist in den Teilbildern 6 (A) und 6 (B) skizziert. Während in 6 (A) der Airbag noch nicht ausgelöst wurde, ist dies in 6 (B) bereits geschehen, und ein Deckel 9 wurde durch das Auslösen des Airbags auf die Strebe mit der Sollbruchstelle gedrückt, sodass diese durchbrochen wurde und die Fußraumabdeckung dem Deckel 9 folgend eine weitere Expansion des Airbags freigibt. Für den Fall, dass Streben mit Sollbruchstelle nicht notwendig sind, da beispielsweise der Airbag sehr klein ausgeführt wird, bietet es sich auch an, wie in 6 (C) skizziert, diese Streben mit der Sollbruchstelle herauszulassen und in die Trägerstruktur 1 eine Aussparung 13 zu integrieren, und die Isolationsschicht 5 und das Heizelement 3 zumindest im Bereich der Aussparung 13 so flexibel zu gestalten, dass der sich aufblasende Airbag die Isolationsschicht 5 und das Heizelement 3 mitbewegen kann.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 20170080779 A1 [0002]
- US 20020171230 A1 [0004]
