SE512389C2 - Arrangemang vid karosstruktur för fordon - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 512389 2 hos fordonet. Dessutom kan tvärbalken utgöra ett fäst- element för olika säkerhetssystem i fordonet, t.ex. krock- kuddar och knäskydd.

Genom att tvärbalken är inspänd mællan fordonets sidor utgör den normalt ett bärelement för fordonets instrument- bräda, vilken på sedvanligt sätt inrymmer kombiinstrument, audioanläggning, handskfack etc. Instrumentbrädan är också utformad med luftdistributionskanaler, normalt i form av en defrosterkanal och en ventilationskanal, för matning av luft in till fordonskupén. Ofta uppbär tvärbalken även fordonets klimatenhet, vilken i. sin tur innefattar' de komponenter som krävs t.ex. för generering av tempererad luft eller för filtrering av luft. Klimatenheten omges av ett hölje eller hus som inrymmer dessa komponenter och som då monteras fast i tvärbalken.

I samband med dagens fordon utgör tvärbalken i ökande monteringsprocessen kring instrumentbrädan, flertal monteras på eller i anslutning till tvärbalken. utsträckning en bas för varvid ett komponenter då Det traditionella arrangemanget med nämnda tvärbalk och mellanbräda medför vissa problem och nackdelar. Främst kan noteras att dagens fordon med traditionella tvärbalks- konstruktioner inte är utformade med någon samordning och integrering vad beträffar inbyggnaden i fordonet. Med detta menas att området kring tvärbalken och mellanbrädan utgör en komplex del av fordonet, där en mängd olika komponenter måste samordnas, dels vad beträffar dess konstruktion och funktion och dels vad beträffar sättet på vilket de skall monteras i fordonet. Komponenter hörande till ett flertal olika teknikområden måste då samordnas i denna del av fordonet. På så vis fås ett mycket komplext arrangemang som normalt uppvisar en låg integrationsgrad. Detta påverkar 10 15 20 25 30 35 512, 389 3 fordonets tillverkning, vikt och kostnad på ett negativt sätt.

Enligt det traditionella tänkandet, vilket tillämpas av flertalet biltillverkare, alltså tvärbalks- arrangemanget med hjälp av flera olika separata komponenter som normalt utvecklas av olika tekniska avdelningar eller klimatanläggning, mOntQraS underleverantörer, t.ex. fordonets mellanvägg och luftkanaler. Dessa komponenter monteras sedan ihop så att de bildar en komplett förtillverkad struktur. Därefter kan denna kompletta struktur monteras i fordonet, i anslutning till instrumentbrädan.

Ett ytterligare problem hänför sig till det faktum att tvärbalken är relativt tung, vilket i sin tur bl.a. beror på att den måste dimensioneras i enlighet med belastningen från instrumentbrädan, styrsystemet och i vissa fall även klimatenheten. Särskilt måste tvärbalken kunna motstå vibrationer som uppstår på grund av rattens massa och styrsystemet. De uppställda kraven avseende krocksäkerhet kräver också att tvärbalken dimensioneras så att den kan ta upp stora laster vid en eventuell kollision, dels laster inifrån bilen (d.v.s. från styrsystemet etc.) och dels laster utifrån.

I vissa fall uppstår ett särskilt problem på grund av det faktum att klimatenheten hänger ned från tvärbalken och därför ger upphov till en hög belastning på tvärbalken.

Klimatenhetens relativt höga vikt, c:a 12 kg, bidrar givetvis till denna höga belastning. Tvärbalken måste således dimensioneras för att bära upp klimatenheten, samt även för att motstå vibrationer som uppstår till följd av att tvärbalken svänger tillsammans med klimatenheten. 10 15 20 25 30 35 512 389 4 REnoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN: Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förbättrat arrangemang vid en karosstruktur för ett fordon, i synnerhet för att tillhandahålla ett arrangemang med låg vikt, hög hållfasthet, en enkel inbyggnad i ett fordon och som dessutom uppvisar en höggradig funktionell integrering av komponenter i området kring instrumentbrädan i ett fordon. Detta ändamål uppnås medelst ett arrangemang vars särdrag framgår av efterföljande patentkrav 1.

Uppfinningen innefattar en lastbärande struktur son\ är anordnad huvudsakligen tvärs fordonets längsriktning och soul är infäst. i respektive sida av fordonet, samt ett klimatsystem innefattande en klimatenhet med komponenter för behandling av luft. Uppfinningen kännetecknas av att åtminstone en del av klimatenheten är funktionellt inte- grerad med nämnda balkstruktur. Det kan noteras att de laster som avses tas upp av den lastbärande strukturen utgörs dels av laster som verkar på fordonets kaross (och som påverkar dess hållfasthet och styvhet) och laster som uppstår till följd av att olika komponenter monteras på nämnda struktur.

Genom uppfinningen tillhandahålls ett arrangemang där klimatenheten kan integreras med luftdistributionskanaler som i sin tur utgör en del av nämnda lastbärande struktur.

Enligt en föredragen utföringsform inrättas klimatenhetens hölje så att den bidrar till en förstyvande funktion och en hög hållfasthet.

Arrangemanget enligt uppfinningen uppvisar en stor integrationsgrad, d.v.s. arrangemanget kan förtillverkas av olika delar till en enda funktionellt integrerad komponent som sedan monteras in i ett fordon. En sådan funktionell integrering kan exempelvis utgöras av att en mellanbräda i 10 15 20 25 30 35 512 389 5 fordonet åtminstone delvis utgör sidovägg hos ett hölje till klimatsystemet .

Till skillnad från traditionell fordonsteknik, där tvärbalken och mellanbrädan arrangeras med hjälp av flera olika separata komponenter som packas ihop och monteras på plats i fordonet, baseras den föreliggande uppfinningen på grundtanken att hela den tvärgående balkstrukturen utgör en med den övriga fordonskarossen integrerad del.

Genom uppfinningen fås en lägre vikt, enklare tillverkning och enklare montering i ett fordon. Ett enklare arrangemang med färre mellanväggar fås hos karosstrukturen enligt uppfinningen eftersom exempelvis mellanbrädan samtidigt kan utgöra en vägg i klimatenheten.

Enligt uppfinningen kan vikten minskas avsevärt jämfört med konventionella system med lägre grad av integration. Trots den låga vikten medger uppfinningen att de högt ställda kraven på hållfasthet och styvhet som råder i samband med dagens personbilar kan uppfyllas.

Ytterligare fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av de efterföljande beroende patentkraven.

Med begreppet "klimatenhet" menas här ett urval av de komponenter, i form av värmeväxlare, fläkt, filter, evaporator och komponenter för luftreglering, som kan utnyttjas för generering och behandling av tempererad luft samt ett hölje som inrymmer dessa komponenter.

Med begreppet "klimatsystem" menas här det system som utgörs av klimatenheten samt ett antal kanaler, panelmun- stycken etc. för distribution av luft till önskade punkter i fordonet. w x \ 10 15 20 25 30 35 512 389 6 Med begreppet "funktionell integrering" avses här det faktum att ett visst element i fordonet arrangeras på så vis att det har åtminstone två funktioner, vilket kan exemplifieras med att mellanväggen samtidigt utgör sidovägg hos klimatenhetens hölje. Nämnda begrepp syftar således inte blott på att två komponenter monteras intill varandra eller tillverkas i ett enda stycke.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen kommer i det följande att förklaras närmare med hänvisning till ett föredraget utföringsexempel och de bifogade figurerna, där figur 1 är en schematisk perspektivvy av ett arrangemang enligt den föreliggande uppfinningen, och figur 2 är en tvärsnittsvy genom arrangemanget enligt figur 1.

FÖREDRAGNA uwrönmcsfomarn: Uppfinningen är i synnerhet avsedd att utnyttjas i samband med ett fordon och utgör ett funktionellt integrerat och lastupptagande arrangemang vid en instrumentbräda hos fordonet. Av figur 1 och 2 framgår uppfinningens principi- ella uppbyggnad och dess nwntering i ett fordon 1 (som illustreras med streckade linjer). I Enligt en föredragen utföringsfornlär uppfinningen.uppbyggd kring en karosstruktur 2 som i sin tur är uppbyggd av ett flertal komponenter. Främst kan nämnas att karosstrukturen 2 innefattar en lastbärande struktur i form av en vindrutebalk 3. Denna vindrutebalk 3 har en utsträckning huvudsakligen tvärs mot fordonets 1 längsriktning och överbryggar avståndet mellan fordonets 1 sidopartier.

Vidare har vindrutebalken 3 ett huvudsakligen lådformigt tvärsnitt. Enligt vad som framgår särskilt tydligt av figur vi 10 15 20 25 30 35 512,3s9 7 2 är vindrutebalken 3 utformad så att den avgränsar en ventilationskanal 4, vilken har sin utsträckning huvudsakligen mellan vindrutebalkens 3 ändpartier.

Ventilationskanalen 4 utmynnar i tre luftutlopp 5, 6, 7, ett vid vardera ändparti av' vindrutebalken 3 samt ett utlopp 7 i mitten av vindrutebalken 3.

Vidare avgränsar vindrutebalken 3 en tvärgående defroster- kanal 8, vilken i sin tur innefattar ett luftutlopp 9 som är riktat mot fordonets 1 vindruta när vindrutebalken 3 är monterad. Dessutom innefattar karosstrukturen 2 ett plenum 10 som utgör ett avtätat utrymme i form av en hylla, vilken sträcker sig tvärs mot fordonets 1 längsriktning och är placerad längst bak i dess motorrum. vindrutebalken 3 är åtminstone delvis funktionellt integrerad med en klimatenhet 11, som på ett sätt som i sig är förut känt ingår i. ett klimatsystem som innefattar komponenter för generering av tempererad luft och för behandling (t.ex. filtrering) av luft. Klimatsystemet innefattar också kanaler för distribution av luft i fordonet 1. De ovannämnda komponenterna kan. exempelvis utgöras av en fläkt, ett luftfilter, en evaporator och en värmeväxlare. Klimatenheten ll är förbunden med och inrättad att mata luft till ventilationskanalen 4 och defrosterkanalen 8. ' Klimatenheten 11 är utformad med ett hölje 12 som inrymmer de ovannämnda komponenterna, eller åtminstone vissa av dessa komponenter. Höljet 12 är företrädesvis förbundet med tvâ stödben 13, 14. Vidare är höljet 12 huvudsakligen lådformigt och är positionerat under vindrutebalken 3 och intill ett ytterligare element i form av en mellanbräda 15.

Denna mellanbräda 15 utgör företrädesvis en funktionellt integrerad del av den tvärgående karosstrukturen 2 och är huvudsakligen formad som en plåt med en utsträckning som Ihi lm IHI HIHHIHHHHI IHM *Hmmm m|m|||mlm|mm| mm mm' |m ' mmnmmummmm | m mmmmmmmmmmnm mmm m m mm m m mmmmmmmmmmmmm mmm m mm m mm mm . mm mmm-mmm-mmmmmmmm m..m_..m..mmm....m mmmmmmm. mmmmf. 10 15 20 25 30 35 512 589 8 löper huvudsakligen tvärs mot fordonets 1 längsriktning. På ett sätt som är känt i sig syftar mellanbrädan 15 till att avskilja fordonets 1 kupé från dess motorrum.

Enligt utföringsformen är klimatenheten 11 utformad så att dess stödben 13, 14 är fast förbundna med någon karossdel, företrädesvis fordonets golv 16 (se figur 2). Alternativt kan själva höljet 12 vara så utformat att det är ihopbyggt med golvet 16 (d.v.s. utan att man utnyttjar några särskilda stödben). Enligt en ytterligare alternativ utföringsform kan klimatenheten 12 även utformas så att den inte vilar mot golvet 16. Genom att den utformas som en del av den tvärgående lastbärande strukturen får den ändå en lastupptagande och förstyvande funktion.

Karosstrukturen 2 är inrättad att uppbära (ej visade) kompletterande komponenter, t.ex. styrkolonn, pedalställ, audioanläggning och liknande. Vid slutmontering av fordonet 1 förses karosstrukturen 2 med ett instrumentbrädeslock 17 som monteras så att det täcker karosstrukturen 2. Enligt uppfinningen har instrumentbrädeslocket 17 huvudsakligen inte någon lastbärande funktion, utan uppbär endast mindre komponenter, t.ex. panelmunstycken 18, 19, 20 genom vilka luft från ventilationskanalen 4 matas in i fordonets 1 kupé.

En grundläggande princip bakom uppfinningen är att karosstrukturen 2 är inrättad så att den medger en höggradig funktionell integrering, så att åtminstone en del av klimatenheten, t.ex. väggarna hos dess hölje 12, är funktionellt integrerad med vindrutebalken 3 eller mellanbrädan 15. På så vis kan höljets 12 väggar t.ex. dess övre begränsningsväggar) samtidigt utgöra begränsnings- väggar hos ventilationskanalen 4 och/ eller defrosterkanalen 8. Ett annat exempel på denna funktionella integrering är att vindrutebalken 3 är anordnad så att en viss vägg kan ha 'il 10 15 20 25 30 35 512 589 9 två olika funktioner, t.ex. den skiljevägg 21 (se figur 2) som avgränsar ventilationskanalen 4 från defrosterkanalen 8 kan utgöras av en enda vägg istället för som vid känd teknik där dessa två kanaler normalt monteras som två separata enheter i en tvärbalk (och således uppvisar två mellanväggar). Vidare utgör företrädesvis höljets 12 bakre vägg samtidigt en del av mellanbrädan 15.

Ett ytterligare exempel på den funktionella integreringen är att höljet 12 samtidigt kan utgöra ljudabsorbent eller ljudisolering för begränsning av nmtorljud i. fordonets kupé. Vidare utgör ventilationskanalen 4 och defroster- kanalen 8"lastupptagande komponenter som ingår i den tvärgående vindrutebalken 3. Även klimatenheten 11 utgör en förstyvande komponent (förutom att den är inrättad för behandling av luft) integrerad med vindrutebalken 3. Vidare kan stödbenen 13, 14 samtidigt fungera som sidoväggar hos klimatenhetens hölje 12. genom att den är funktionellt Således gäller att åtminstone någon del av klimatsystemet ingår som en bärande strukturdetalj i karosstrukturen 2 enligt uppfinningen, vilket bidrar till hög lastupptagning och minskad vikt hos den kompletta fordonskarossen. Genom att i synnerhet klimatenhetens 11 hölje 12 är funktionellt integrerat med vindrutebalken 3 inrättas höljet 12 som en lådkonstruktion med en förstyvande funktion. Detta bidrar till en förhöjd hållfasthet hos strukturen.

Det integrerade arrangemanget enligt figurerna tillverkas lämpligen genom sammanfogning av ett antal olika delar. De i karosstrukturen 2 ingående delarna, d.v.s. vindrutebalken 3, ventilationskanalen 4, defrosterkanalen 8, klimat- enhetens hölje 12, stödbenen 13, 14, plenum 10 och nællanbrädan 15, tillverkas företrädesvis av glasfiber- armerad polypropylen och formas lämpligen genom i sig förut 10 15 20 25 30 35 512 389- 10 känd varmpressning. Genom detta materialval och genom den ovan beskrivna funktionella integrationen ges en avsevärd viktbesparing jämfört med tidigare arrangemang med lägre grad av integration. Genonrmaterialvalet kan arrangemanget enligt uppfinningen också göras återvinningsbart, vilket givetvis ger miljömässiga fördelar.

De olika delarna samanfogas företrädesvis genonlsvetsning.

Efter att delarna har sammanfogats erhålles en komplett, integrerad struktur som kan levereras till en biltill- verkare och sedan monteras in i fordonet 1 som en enda enhet i samband med en process för fordonstillverkning.

Således är det uppfinningsenliga arrangemanget lämpligt vid masstillverkning av fordon. Dessutom bidrar integreringen av karosstrukturen enligt uppfinningen, genom samman- svetsning av de olika delarna, till en minskning av störande oljud och gnissel.

Vid slutmontering av fordonet 1 anordnas karosstrukturen 2 så att den blir förbunden med den övriga karossen hos fordonet 1. Exempelvis kan respektive ändparti av vindrutebalken 3 monteras fast vid respektive sida av fordonet 1, men vindrutebalken 3 eller mellanväggen 15 kan även fästas vid golvet 16 så att karosstrukturen 2 utgör en med det övriga fordonet 1 integerad del.

Uppfinningen är inte begränsad till det ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsexemplet, utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan uppfinningen utnyttjas vid olika slags fordon, t.ex. personbilar och lastbilar.

Ett flertal olika material kan utnyttjas för de i karosstrukturen 2 ingående delarna. Vad gäller plast- material kan såväl termoplaster som härdplaster utnyttjas.

Dessutom kan i princip delarna tillverkas exempelvis av 10 15 512389 ll stålplåt, aluminium eller magnesium, eller legeringar innefattande dessa material. Även kombinationer av olika material hos olika komponenter kan föreligga. Exempelvis kan mellanbrädan 15 tillverkas av stâlplåt medan klimatenhetens hölje 12 kan vara av kompositmaterial.

Vidare gäller att vindrutebalken 3 förutom. de visade ventilations- och defrosterkanalerna 4 respektive 8 även kan vara utformad med t.ex. en (ej visad) kanal för elektriska kablage.

Slutligen gäller att vindrutebalken 3 inte nödvändigtvis behöver ha en utsträckning från sida till sida hos fordonet 1 utan kan vara infäst i fordonet 1 via dess golv 16.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 512 389 12 107699 PA 1998-05-27 PATENTKRAV:

1. Arrangemang vid karosstruktur (2) för ett fordon (1), innefattande en lastbärande struktur (3, 15) anordnad huvudsakligen tvärs fordonets (1) längsriktning samt ett klimatsystem innefattande en klimatenhet (ll) med komponenter för behandling av luft, vilken klimatenhet (11) innefattar ett hölje (12) som åtminstone delvis inrymer nämnda komponenter för behandling av luft, k ä n n e - t e c k n a t d. ä r a xn att klimatenheten (ll) är funktionellt integrerad med nämnda struktur (3, 15), varvid nämnda struktur (3, 15) innefattar en mellanbräda (15) som avskiljer fordonets kupé från dess motorrum och som samtidigt åtminstone delvis utgör sidovägg hos nämnda hölje (12).

2. Arrangemang enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä 1: a v, att nämnda hölje (12) är utformat som ett förstyvande och. kraftupptagande element för laster som påverkar nämnda struktur (3, 15).

3. Arrangemang enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v , att nämnda struktur (3, 15) är fast anordnad i anslutning till fordonets (1) respektive sida.

4. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att mellanbrädan (15) utgör en funktionellt integrerad del av nämnda lastbärande struktur (3, 15). 10 15 20 25 i 512 389 13

5. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda klimat- system innefattar kanaler (4, 8) för distribution av luft, vilka kanaler (4, 8) är integrerat utformade i. nämnda struktur (3).

6. Arrangemang enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda kanaler (4, 8) för distribution av luft innefattar en defrosterkanal (8) och en ventilations- kanal (4).

7. Arrangemang enligt något av patentkrav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att nämnda hölje (12) åtminstone delvis utgör begränsningsvägg hos någon av nämnda kanaler (4, 8).

8. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda hölje (12) är fast förbundet med en karossdel (16) hos fordonet (1).

9. Arrangemang enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v , att nämnda karossdel (16) utgörs av fordonets (1) golv (16).

10. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda struktur (3, 14) och klimatenhet (11) är tillverkade huvudsakligen av glasfiberarmerad polypropylen.