DE102005011832B4

DE102005011832B4 - Luftführungseinrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102005011832B4
Application number: DE102005011832A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Carle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2025-03-16
Also published as: DE102005011832A1

Abstract

Luftführungseinrichtung für ein Fahrzeug, bestehend aus
– einem Luftkanal (11), der außen einen geschlossenen Mantel und innen einen Luftkanal-Hohlraum aufweist,
– einem flächigen Karosserieabschnitt (12) und
– einem flächigen Versteifungselement (13) zur Versteifung des flächigen Karosserieabschnitts, wobei
der flächige Karosserieabschnitt und das flächige Versteifungselement einen Karosseriehohlraum (9) ausbilden,
– der Luftkanal (11) im Karosseriehohlraum (9) angeordnet ist,
– der Luftkanal (11) integrale Befestigungsvorrichtungen (20, 21, 22) aufweist, mit denen der Luftkanal (11) am flächigen Karosserieabschnitt (12) oder am flächigen Versteifungselement (13) der am flächigen Karosserieabschnitt (12) und am flächigen Versteifungselement (13) befestigt ist und
– diese Befestigung flüssigkeitsdicht ausgebildet ist.

Description

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.
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.
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.
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.
In der US 3,919926 A ein Verstärkungselement offenbart, das zusammen mit dem Karosserieboden einen Hohlraum ausbildet, in dem ein L-förmiger Luftkanal eingebracht ist, der zusammen mit dem Karosserieboden einen Hohlraum ausbildet.
In der DE 102 51 945 B3 ist eine Tragstruktur mit einer Hohlkammerplattenstruktur offenbart.
In der DE 197 52 264 C1 ist ein Luftkasten mit Luftkanälen offenbart.
Nachteilig bei diesen Aufbauten ist es, dass sie nicht dazu geeignet sind Luftführungseinrichtungen mit großer Gestaltungsfreiheit bereits beim Karosseriebau zu integrieren.
Vor diesem Hintergrund liegt nun der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Luftführungseinrichtung anzugeben, deren Luftkanal flüssigkeitsdicht aufgebaut ist und die in der Gestaltung des Luftkanals einen großen Spielraum lässt und die zusätzlich zu einer erhöhten Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie beiträgt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Luftführungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß ist eine Luftführungseinrichtung vorgesehen, deren Hohlraum von einem Karosserieabschnitt und einem diesen überdeckenden, flächigen Versteifungselement begrenzt ist und die einen separaten ganz ummantelten Luftkanal aufweist, der über integrale Befestigungsvorrichtungen mit dem Karosserieabschnitt bzw. mit dem Versteifungselement verbunden ist.
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.
Ferner weist der Luftkanal integrale Befestigungselemente auf, 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.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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.
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.
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.
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.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 im Querschnitt eine erfindungsgemäße Luftführungseinrichtung (b) im Vergleich mit einer traditionellen, grundsätzlich bekannten Luftführungseinrichtung (a),
2 eine leicht modifizierte erfindungsgemäße Luftführungseinrichtung nach 1b in detaillierter und größerer Darstellung,
3 in gegenüber 2 verkleinertem Maßstab die Luftführungseinrichtung im Längsschnitt entlang der Linie III-III,
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in 3 und
5 Befestigungselemente für den Luftkanal.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elementesofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Bezugszeichenliste

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

Claims

Luftführungseinrichtung für ein Fahrzeug, bestehend aus – einem Luftkanal (11), der außen einen geschlossenen Mantel und innen einen Luftkanal-Hohlraum aufweist, – einem flächigen Karosserieabschnitt (12) und – einem flächigen Versteifungselement (13) zur Versteifung des flächigen Karosserieabschnitts, wobei der flächige Karosserieabschnitt und das flächige Versteifungselement einen Karosseriehohlraum (9) ausbilden, – der Luftkanal (11) im Karosseriehohlraum (9) angeordnet ist, – der Luftkanal (11) integrale Befestigungsvorrichtungen (20, 21, 22) aufweist, mit denen der Luftkanal (11) am flächigen Karosserieabschnitt (12) oder am flächigen Versteifungselement (13) der am flächigen Karosserieabschnitt (12) und am flächigen Versteifungselement (13) befestigt ist und – diese Befestigung flüssigkeitsdicht ausgebildet ist.
Luftführungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Karosserieabschnitt (12) als Bodenblech ausgebildet ist.
Luftführungseinrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (13) als profiliertes Blech ausgebildet ist.
Luftführungseinrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (11) einen rechteckigen Innenquerschnitt aufweist.
Luftführungseinrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (11) zumindest teilweise aus temperatur- und formbeständigem Kunststoff besteht.
Luftführungseinrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (13) unlösbar mit dem Karosserieabschnitt (12) verbunden ist.
Luftführungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (13) als lösbar mit dem Karosserieabschnitt (12) verbundenes Montageteil ausgebildet ist.