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Die
Erfindung betrifft ein Bauteil für
einen Träger
eines Fahrzeugs, insbesondere für
einen Querträger.
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Aus
der
DE 100 64 522
A1 ist ein Querträger zum
Anordnen zwischen den A-Säulen
eines Kraftfahrzeugs mit einem im Wesentlichen rohrartigen Grundkörper bekannt,
in dem wenigstens ein Kanal vorgesehen ist. Um ein verbessertes
Leichtbauteil zur Verfügung
zu stellen, das einfach, mit wenigen Arbeitsschritten und daher
kostengünstig
herzustellen ist, ist der Grundkörper
innen mit Kunststoff ausgekleidet zur Bildung von aus Kunststoff
bestehenden Kanalwänden.
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Weitere
Ausführungsformen
für Querträger mit
integrierten Luftführungen
und zugehörigen
Luftführungs-
und Luftleitelementen sind in den folgenden noch nicht veröffentlichten
Druckschriften beschrieben. So ist beispielsweise in der DE 10 2004 048
206.3 ein Querträger
mit einer integrierten und demontierbaren Klappe beschrieben. In
der DE 10 2004 010 605.3 ist ein in den Querträger integriertes Luftleitelement
beschrieben. In der 10 2004 010 616.9 ist ein Querträger mit
einer integrierten Luftleit- und Absperreinrichtung beschrieben
und in der DE 10 2004 013 984.9 ist ein in Austrittsöffnungen
des Querträgers
integriertes Luftleitelement beschrieben.
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Zusammenfassend
weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Querträger zumindest eine
teilweise integrierte Luftführung
und teilweise angefügte
Klimaanlagenteile auf. Derartige Querträger lassen jedoch noch Wünsche offen,
insbesondere in Hinblick auf die Anzahl der Teile und die damit
in Verbindung stehenden Herstellungskosten sowie den erforderlichen
großen
Bauraum.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Bauteil für einen
Träger
zur Verfügung
zu stellen, welches besonders platz- und bauraumsparend ausgebildet
ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Bauteil für
einen Träger
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass bedingt durch die räumliche
Anordnung und Anfügung
der Klimaanlage und deren Komponenten, wie Luftführung, Luftverteiler, Luftmischer und
Filter, der Mischkammer entlang der Querachse (auch Y-Achse genannt)
am Querträger
zwischen den A-Säulen
des Fahrzeugs ein zu großer
Bauraum erforderlich ist, der reduziert werden sollte. Daher sollte
ohnehin vorhandener Bauraum besonders einfach genutzt werden. Hierzu
ist vorgesehen, dass ein Bauteil, insbesondere ein Verbund- oder
Hybridbauteil, einen Grundkörper
umfasst, der sich in Querrichtung und in mindestens eine weitere
Richtung erstreckt, wobei entlang der Ausrichtungen des Grundkörpers mehrere
Klimaanlagenmodule integriert sind. Eine derartige Ausführung des
Bauteils stellt infolge der hohen Integration und der damit verbundenen
minimalen oder gar keinen Abstände
der Klimaanlagenmodule einen kleinen Bauraum sicher. Zudem weist ein
derartiges Bauteil nur wenige Schnittstellen auf, so dass auch die
Anzahl der Dichtungen, z. B. der Schaumdichtungen, reduziert ist.
Auch ermöglicht eine
derartige Ausführung
des Bauteils eine große Gestaltungsfreiheit,
da an das Basisbauteil eine Vielzahl von Anbauten angefügt werden
können.
Zudem kann ein derartiges Bauteil einfach und kostengünstig in
wenigen Schritten hergestellt, montiert und demontiert werden.
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Vorzugsweise
erstreckt sich der Grundkörper über die
gesamte Fahrzeugbreite entlang der Querachse (auch Y-Achse genannt).
Zusätzlich
kann sich der Grundkörper
zumindest teilweise entlang der Längsachse des Fahrzeugs (auch
X-Achse genannt), z. B. längs
nach vorne in den Bereich der Windschutzscheibe und/oder nach hinten
in den Fahrzeuginnenraum, und/oder zumindest teilweise entlang der
Vertikalachse (auch Z-Achse genannt), z. B. vertikal nach oben und/oder
unten, erstrecken. In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das
Bauteil über
die gesamte Fahrzeugbreite in Querrichtung und in Längsrichtung
schräg
nach unten bzw. oben in Richtung des Fuß- bzw. Fondbereichs.
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Für eine möglichst
Bauraum sparende Integration der Klimaanlagenmodule in dem Bauteil
werden Hohlräume
des Bauteils zur Integration genutzt. Hierzu ist der Grundkörper aus
mindestens zwei Teilen, insbesondere zwei Halbschalen gebildet,
die Hohlräume
bilden. Die Halbschalen sind metallische Halbkörperelemente, die als Basishohlstruktur
dienen. Der Grundkörper
bildet im zusammengebauten Zustand der beiden Teile eine tragende
Basishohlstruktur oder einen Hohlkörper. Für eine möglichst einfache Herstellung,
Montage und Demontage sind die zwei Teile in der YZ-Ebene oder in
der YX-Ebene form- und kraftschlüssig
miteinander und gegebenenfalls voneinander trennbar verbunden. Beispielsweise
sind die Teile an den Rändern
durch Fügen, insbesondere
Schweißen,
Nieten, Clipsen miteinander verbunden.
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Für eine möglichst
hohe Integration mehrerer Klimaanlagenmodule erstreckt sich der
Grundkörper
in mindestens zwei Richtungen, vorzugsweise in Quer- und in Längsrichtung
und weist bevorzugt eine T-Form auf. Eine T-Form ermöglicht einen
symmetrischen Aufbau. Auch kann das Bauteil je nach Ausstattung
des Fahrzeugs asymmetrisch aufgebaut sein. Unter einem asymmetrischen
Aufbau wird eine weitgehend einseitige Integration und Anfügung von Klimaanlagenmodulen
am Grundkörper
verstanden. Beispielweise ist bei einer Anordnung des Bauteils zwischen
den A-Säulen
des Fahrzeugs auf der Beifahrerseite eine höhere Integration als auf der
Fahrerseite vorgesehen. Zusätzlich
kann der Grundkörper
weitere Abzweigstrukturen aufweisen. Beispielsweise weist der Grundköper eine
Kreuzform auf. In diesem Fall erstreckt sich der Grundkörper sowohl
in Querrichtung als auch bevorzugt mittig in Längsrichtung nach vorne und
nach hinten oder in Vertikalrichtung nach oben und nach unten.
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Mit
anderen Worten: Die Basishohlstruktur folgt den Kraftpfaden für ein Cockpit,
die Abzweigstrukturen stehen annähernd
senkrecht oder schräg
zu der Basishohlstruktur. Je nach Ausführung des Bauteils weist dieses
einen zentralen Bereich auf, von dem sich Seitenarme und/oder Tunnelableitungen
erstrecken. Zur Bildung einer Hohlstruktur weisen die Seitenarme
und/oder Tunnelableitungen einen Querschnitt auf, der sich aus zwei
Halbkörpern, insbesondere
zwei halbschalenförmigen
Elementen, z. B. zwei U-Schalen, zwei Z-Schalen oder anderen Schalenformen,
zusammensetzt. Für
eine hinreichend gute Festigkeit ist der Grundkörper aus einem Material mit
hohem E-Modul, insbesondere aus Metall, z. B. aus Aluminium, Magnesium,
Stahl, Titan oder auch aus einem Composit-Material, z. B. einem Kunststoff-Kunststoff-Hybrid
gebildet. Vorzugsweise ist der Grundkörper als ein Fertigteil, insbesondere ein
separates vorgefertigtes Bauteil ausgeführt, welches zumindest teilweise
mit Kunststoff ausgekleidet ist. Dies ermöglicht einen flexiblen Aufbau
und eine leichte Montage. Ferner können verschiedene Teile derart
ausgebildet sein, dass sie in verschiedenen Baureihen verwendet
werden können.
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Als
ein mögliches
Klimaanlagenmodul ist ein Luftführungskanal
in dem Grundkörper
integriert, der durch mindestens einen der Hohlräume des Körpers gebildet ist. Hierzu
ist der metallische Grundkörper zumindest
teilweise mit Kunststoff ausgekleidet, wobei die Hohlräume des
Grundkörpers
einen Strömungskanal
für ein
durchströmendes
Medium, insbesondere einen Luftführungskanal
bilden. In einer möglichen
Ausführungsform
erstreckt sich der Luftführungskanal
von einem zentralen, insbesondere mittigen Bereich des Grundkörpers aus
in Y-Richtung über
Seitenarme und/oder in Z- oder X-Z-Richtung über Tunnelableitungen zu mindestens
einer Seite, zum Boden und/oder zur Windschutzscheibe. D.h. der
Luftführungskanal
erstreckt sich in den Hohlräumen
der Basisstruktur oder des Grundkörpers wenigstens quer zur Fahrtrichtung
(= Y-Achse) und zusätzlich
in Z-Richtung oder schräg
in X-Z-Richtung. Für eine möglichst
gute Verteilung der klimatisierten Luft im Fahrzeuginnenraum sind
am Anfang und Ende des Grundkörpers,
insbesondere am Anfang und Ende der Seitenarme und/oder Tunnelableitungen
mehrere Strömungsöffnungen
zum Eintritt und/oder Austritt von Luft vorgesehen.
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In
einer einfachen Ausführungsform
des Bauteils ist der Luftführungskanal
in Form einer Kunststoffauskleidung des Grundkörpers gebildet. Das Bauteil
ist als ein Hybrid- oder Verbundbauteil ausgebildet. Unter einem
Hybridbauteil wird insbesondere ein Metall-Kunststoff-Bauteil verstanden. Dabei
wird der metallische Grundkörper
als ein Fertigteil hergestellt. Die Kunststoffauskleidung erfolgt
in Hybrid-Technik, z. B. IMA-Verfahren (IMA = in-mould assembly)
oder PMA-Verfahren (PMA = post-mould assembly) oder in anderer Weise,
z. B. Einkleben oder Clipsen eines fertigen Kunststoffteils. Beim PMA-Verfahren
wird das Kunststoffteil nach dem Spritzgießprozess mittels eines mechanischen
Fügeverfahrens,
z. B. mit Hilfe eines Stempels (so genannte „Kragen") in den metallischen Grundkörper, ein
Metallblech eingedrückt.
Durch ihre spezielle Form sorgen diese Kragen im fertigen Bauteil
für einen
festen Verbund mit dem Kunststoff. Durch die Integration der Kunst stoffbauteile
in die Basishohlstruktur und somit in den Grundkörper wird der Grundkörper nochmals
versteift und gefestigt. Somit übernehmen
die Kunststoffbauteile eine tragende und zwar versteifende Funktion
und weitere Klimaanlagenfunktionen wie Luftverteilung und Luftführung.
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In
einer weiteren Ausführungsform
für eine hohe
Integration ist als ein weiteres Klimaanlagenmodul ein Luftmischer
integriert. Dabei ist der Luftmischer in einem der Hohlräume des
Grundkörpers, insbesondere
im zentralen Bereich des Grundkörpers
und/oder an Strömungsausgangsöffnungen
des Grundkörpers
gebildet. Zusätzlich
ist als ein weiteres Klimaanlagenmodul ein Luftverteiler integriert,
der ebenfalls durch einen der Hohlräume des Grundkörpers gebildet
ist. Der Verdampfer, die Heizeinrichtung, der Luftmischer und/oder
der Luftverteiler bilden ein Thermomodul zur Temperatursteuerung,
d.h. zur Lufttemperierung und Konditionierung, z. B. Wärme, Kälte und
Filter. An das vorzugsweise mittig angeordnete Thermomodul schließt sich
ein Strukturmodul an, welches durch den Luftführungskanal gebildet ist. Das
Bauteil setzt sich somit aus einem Thermomodul zur Lufttemperierung
und Konditionierung und einem Strukturmodul zur Luftverteilung und Luftführung zusammen.
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Für eine gleichmäßige und
individuell einstellbare Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums ist im
Grundkörper
mindestens ein Luftleitelement, z. B. eine Luftleit-, Luftverteil-
und/oder Luftmengensteuereinrichtung, zur Steuerung der Durchflussmenge und
zur Luftverteilung integriert. Je nach Funktion ist das Luftleitelement
als eine Düse,
eine Klappe, insbesondere eine Schmetterlings-Klappe, eine Schaukel-Klappe,
eine Walzen-Klappe und/oder eine Jalousie- oder Rollbandklappe beziehungsweise
-kassette ausgebildet. Je nach Aufbau des Bauteils kann das Luftleitelement
im Luftführungskanal
und/oder am Anfang oder am Ende des Luftführungskanals angeordnet sein.
Das Luftleitelement ist bevorzugt aus Kunststoff gefertigt, insbesondere
als Spritzgussteil, wobei direkt am Luftleitelement elastische Dichtkanten
vorgesehen sein können.
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Zur
Konditionierung der Luft ist als Klimaanlagenmodul eine Lufttemperierungs-
und Luftkonditionierungseinheit, z. B. Heizkörper und Verdampfer, in oder
an einem der Hohlräume
des Grundkörpers integriert
bzw. angefügt.
Vorzugsweise ist die Lufttemperierungs- und Luftkonditionierungseinheit
mittig an den Grundkörper
angefügt
oder zumindest teilweise in diesen, insbesondere im Thermomodul
des Grundkörpers
integriert. Über
das im zentralen Bereich des Grundkörpers integrierte Thermomodul wird
dann die konditionierte Luft über
das Strukturmodul – dem
Luftführungskanal – in den
Fahrzeuginnenraum, z. B. dem Fuß-
und Bodenraum zur Belüftung,
dem Bereich der Windschutzscheibe zur Entfrostung, dem Fontbereich
zur Belüftung,
zugeführt.
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Zusätzlich kann
als Klimaanlagenmodul ein Filter in oder an einem der Hohlräume des
Grundkörpers
integriert bzw. angefügt
sein. Beispielsweise ist der Filter zum Filtern von Geruch und Partikel
im Thermomodul des Grundkörpers
zumindest teilweise integriert oder angefügt. Auch kann eine Feuchtigkeits-Regelung
und/oder ein Duftmanagement Bestandteil des Thermomoduls sein.
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Für eine weitergehende
Bauraum sparende Funktion des Bauteils können weitere Funktionsmodule,
insbesondere ein Head-up-Display, eine Audio- und/oder Kommunikationseinheit, eine
Navigationseinheit und/oder eine Bedien- und Informationseinheit,
sowie Medienleitungen und Verkabelungen in oder an einem der Hohlräume des
Grundkörpers
integriert bzw. angefügt
sein.
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Für eine möglichst
einfache und Kosten sparende Herstellung ist der Grundkörper als
ein Fertigteil (= separates vorgefertigtes Bauteil) ausgeführt, wel ches
zumindest teilweise zur Bildung des Thermomoduls mit den integrierten
Klimaanlagenmodulen, mit Kunststoff ausgekleidet ist. Alternativ
kann das Thermomodul mit den Klimaanlagenmodulen auch als ein Fertigteil
ausgeführt
sein. Dieses wird in oder an den Grundkörper integriert bzw. angefügt. Dabei
ist das Thermomodul zumindest teilweise aus Kunststoff gebildet,
wobei das Thermomodul als, aus Kunststoff-Einbauteilen und/oder
als, aus ein- oder angespritzten
Kunststoffteilen bestehend, ausgeführt ist und vorzugsweise eine
Versteifungsstruktur für den
Grundkörper
bildet.
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Vorzugsweise
wird das Bauteil als Querträger
für ein
Fahrzeug verwendet. Somit übernimmt das
Bauteil sowohl tragende als auch die Klimatisierung betreffende
Funktionen. Aufgrund der hohen Integration von Klimaanlagenmodulen
in dem Grundkörper
des Bauteils wird das Bauteil auch als Thermo-Struktur-Modul bezeichnet.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 einen
Schnitt durch ein sich in zwei Ausrichtungen erstreckendes Bauteil
für einen
Querträger
mit integrierten Klimaanlagenmodulen,
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2 bis 4 verschiedene
Ausführungsformen
für ein
sich in mindestens zwei Ausrichtungen erstreckendes Bauteil mit
integrierten Klimaanlagenmodulen,
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5 einen
perspektivische Ansicht für
eine Ausführungsform
eines Bauteils,
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6, 7 einen
Vertikalschnitt durch ein Bauteil mit integrierten Luftführungskanälen,
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8 eine
perspektivische Detailansicht eines als Querträger ausgebildeten Bauteils
mit mehreren angefügten
Funktionsmodulen,
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9 eine
andere perspektivische Detailansicht des in 8 dargestellten
Bauteils in Explosionsdarstellung,
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10 einen
Y0-Schnitt durch das Bauteil ohne angefügte Funktionsmodule,
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11 einen
der 10 entsprechenden Schnitt durch eine Variante
des Bauträgers
mit angefügten
Funktionsmodulen,
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12 Z-Schnitt
im Mittenbereich des Bauteils nach 10,
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13 einen
Schnitt im Bereich einer Tunnelanbindung des Bauteils mit einem
Toleranzelement für
die Tunnelstrebe,
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14 eine
perspektivische Ansicht eines Bauteils mit mehreren Integrationen
aus Kunststoff für
Klimaanlagenmodule und Montagehaltern,
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15 eine
perspektivische Ansicht einer mehrteiligen Halbschale für einen
Grundkörper
des Bauteils.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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1 zeigt
ein Bauteil 1 für
einen Träger
eines Fahrzeugs. Das Bauteil 1 umfasst einen Grundkörper 2 mit
mehreren integrierten Klimaanlagenmodu len K1 bis Kn, z. B. einem
Verdampfer K1, einer Heizeinrichtung K2 und einem Luftführungskanal
K3. Der Grundkörper 2 erstreckt
sich dabei in wenigstens zwei Ausrichtungen. In 1 und
in 2 sind zwei Ausführungsbeispiele für eine Erstreckung
des Grundkörpers 2 in
X- und in Z-Richtung
dargestellt. Unter X-Richtung wird dabei die Ausrichtung des Grundkörpers 2 entlang
der Fahrzeuglängsachse verstanden.
Unter Z-Richtung
wird die Ausrichtung des Grundkörpers 2 entlang
der Vertikalachse nach oben oder nach unten verstanden. Bevorzugt
erstreckt sich der Grundkörper 2 in
Querrichtung des Fahrzeugs, d.h. in Y-Richtung, wie in den 3 und 4 dargestellt,
und ist als Querträger
zwischen den A-Säulen
des Fahrzeugs angeordnet. Der Grundkörper 2 dient dabei
nicht nur als tragende Struktur. Durch Integration der Klimaanlagenmodule K1
bis K3 in den und/oder an den Grundkörper 2 wird das Bauteil 1 auch
als Thermo-Struktur-Modul
bezeichnet.
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Wie
in den 1 und 2 dargestellt, ist der Grundkörper 2 aus
mehreren Modulen 2.1 bis 2.2 gebildet. Das Modul 2.1 ist
als Basishohlstruktur ausgebildet, wobei die Hohlräume zur
Luftführung
und Luftverteilung mittels des Luftführungskanals K3 genutzt werden.
Das Modul 2.1 (im weiteren Strukturmodul 2.1 genannt)
folgt dabei den Kraftpfaden für ein
Cockpit und erstreckt sich in Y-Richtung und darüber hinaus in X- und in Z-Richtung
(siehe 1 bis 4).
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An
das Strukturmodul 2.1 können
weitere Module 2.2 angebunden werden. So umfasst das Modul 2.2 Bauteile
oder Komponenten einer Klimaanlage zur Lufttemperierung und Luftkonditionierung, wie
z. B. den Verdampfer K1 und einen Heizkörper K2. Das Modul 2.2 wird
daher im Weiteren auch als Thermomodul bezeichnet. Über eine
oder mehrere Lufteintrittsöffnungen
wird dabei Frischluft oder Umluft dem Verdampfer K1 und der Heizeinrichtung
K2 zur Konditionierung zugeführt. Über den
Luftführungskanal
K3 wird die konditionierte Luft über Luftaustrittsöffnungen 4.2 in
den Fahrzeuginnen raum, z. B. den Fuß- und Bodenbereich I, in den
mittleren Frontbereich II, zur indirekten Belüftung III, in den Windschutzscheibenbereich
IV, an die Seitenfenster V, in den Seiteninnenraumbereich VI und
in den Fondbereich VII geführt.
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5 zeigt
eine perspektivische Darstellung des Bauteils 1 mit einer
Erstreckung des Grundkörpers 2 in
Y-, X- und in Z-Richtung mit mehreren Luftaustrittsöffnungen 4.2 zur
Zuführung
von klimatisierter Luft in den Fahrzeuginnenraum.
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6 und 7 zeigen
weitere Ausführungsbeispiele
für das
Strukturmodul 2.1 mit alternativen Ausführungsformen für den Luftführungskanal K3
als Ein- oder Mehrkammerkanal. Bei einer Ausführung als Mehrkammerkanal wird
Kalt- oder Frischluft in einem ersten Kammerkanal K3.1 und Warmluft in
einem zweiten Kammerkanal K3.2 geführt. Am Ende des Luftführungskanals
K3 wird die in den getrennten Kammerkanälen K3.1 und K3.2 geführte Frischluft
bzw. Warmluft an den Luftaustrittsöffnungen 4.2 gemischt
und als konditionierte Luft dem Fahrzeuginnenraum zugeführt. Bei
einer Ausführung als
Einkammerkanal K3.1 oder K3.2 wird in diesen Luftführungskanälen bereits
konditionierte Luft, d.h. aus Kaltluft und Warmluft gemischte Luft
geführt.
In 7 sind schematisch integrierte Luftleitelemente 6 wie
beispielsweise Absperr- oder Dosierorgane, insbesondere Luftklappen
dargestellt, die den Lufteinlass und/oder -auslass in unterschiedliche
Bereiche des Grundkörpers 2 und/oder
des Fahrzeuginnenraums steuern oder regeln.
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8 zeigt
eine perspektivische Ansicht für ein
Bauteil 1 mit einem sich in Y-Richtung und in Z-Richtung
erstreckenden Strukturmodul 2.1 und mit, in ein Thermomodul 2.2 integrierten
Klimaanlagenmodulen K1 bis K3. Teile des Luftführungskanals K3 sind sowohl
in das Strukturmodul 2.1 als auch in das Thermomodul 2.2 integriert.
Dazu ist das Strukturmodul 2.1 aus zwei Teilen 2a und 2b,
insbesondere aus zwei Halbschalen gebildet, die Hohlräume bil den. Der
Grundkörper 2 bildet
somit eine tragende Basishohlstruktur. Durch die Verwendung des
Grundkörpers 2 als
Querträger
und die Ausrichtung des Grundkörpers 2 in
Y- und in Z-Richtung weist der Grundkörper 2 eine T-Form auf, welche
für einen symmetrischen
Aufbau geeignet ist. Die Integration der Klimaanlagenmodule K1 bis
K3 in den Grundkörper 2 erfolgt
dabei je nach Funktion symmetrisch oder asymmetrisch. Ein symmetrischer
Aufbau, insbesondere des Luftführungskanals
ist in der Herstellung besonders kostengünstig. In Z-Richtung weist der
T-förmige
Grundkörper 2 eine
integrierte Tunnelstrebe 2c auf. Zusätzlich zu den Klimaanlagenmodulen
K1 bis K3 ist als ein weiteres Klimaanlagenmodul K4 ein Filter zum
Filtern der Luft, integriert in ein Gehäuse, welches einen Teil des
Thermomoduls 2.2 bildet, vorgesehen.
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Bei
den beiden, das Strukturmodul 2.1 des Grundkörpers 2 bildenden
Halbschalen 2a und 2b handelt es sich jeweils
um eine Metallstruktur, die beispielsweise mittels Strangpressen,
Walzprofilieren oder Rollen und nachfolgendem Bearbeiten, wobei
unter anderem die längsseitigen
Enden umgeformt werden, hergestellt ist. Andere Herstellungsarten,
wie insbesondere Tiefziehen, sind ebenfalls möglich. Die integrierten Klimaanlagenmodule
K1, K2 und/oder K4 werden in fertige Kunststoff-Einbauteile des
Thermomoduls 2.2 ein- oder angefügt, wobei die Kunststoff-Einbauteile
des Thermomoduls als ein- oder angespritzte Kunststoffteile an den
Grundkörper 2 angefügt werden,
z. B. gespritzt, geklebt oder geclipst. Die ein- oder angespritzten
oder gefügten
Kunststoffteile bilden zusätzliche
eine Versteifungsstruktur für
den Grundkörper 2.
Der Grundkörper 2 und
die integrierten Klimaanlagenmodule K1 bis K4 können als ein separates vorgefertigtes
Bauteil ausgeführt
sein. Dies ermöglicht
eine einfache und kostengünstige
Herstellung sowie Montage.
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Das
Bauteil 1 kann über
eine Anbindung 8.1, z. B. eine Schelle oder seitlich angebrachte
Konsolen, im Kraftfahrzeug, z. B. an der A-Säule, befestigt wer werden. Zur
Begrenzung einer Verformung der Endbereiche durch zu große Krafteinwirkung,
beispielsweise von Montageschrauben, sind Stützkörper im Innenraum des Bauteils 1,
insbesondere des Grundkörpers 2 angeordnet.
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Die
beiden metallischen Halbschalen 2a, 2b sind in
bekannter Art und Weise zusammengefügt. Der Innenraum zwischen
den beiden Halbschalen 2a und 2b ist hohl, so
dass die direkte Durchführung
von Luft möglich
ist. Damit ist ein Teil des Belüftungssystems
direkt in den Grundkörper 2 integriert.
Die Halbschalen 2a, 2b weisen hierzu mehrere Luftaustrittsöffnungen 4.2 für einen
Luftaustritt in den Fahrzeuginnenraum, z. B. in den Fuß- oder
Bodenbereich I, zur Frontmittelbelüftung II, zur indirekten Belüftung III,
in den Windschutzscheibenbereich IV (= Defrostabgang), in den Seitenscheibenbereich
V, in den Seiteninnenraumbereich VI und/oder in den Fondbereich
VII auf. Darüber
hinaus ist in dem mittigen oder zentralen Bereich des Grundkörpers 2 mit
dem größten Hohlraum
als weitere Klimaanlagenmodule K5 bis K6 ein Luftmischer LM und
ein Luftverteiler LV gebildet. Der Luftverteiler LV setzt sich im
Wesentlichen aus Verteilkanälen
und/oder Luftleitelementen 6 zusammen. Im Unterschied zum
Luftverteiler LV, weist der Luftmischer LM, Luftleitelemente 6 auf,
die auch der Mischung unterschiedlich konditionierter Luft, beispielsweise
von Warm- und Kaltluft dienen, auf. Je nach Art und Aufbau des Bauteils 1 kann
der Luftmischer LM und der Luftverteiler LV integraler Bestandteil
des Thermomoduls 2.2 und/oder des Strukturmoduls 2.1 sein.
Insbesondere grenzt der Luftmischer LM unmittelbar an den Verdampfer
K1 und an die Heizeinrichtung K2 an. Alternativ kann der Luftmischer
LM auch an einem der Strömungsausgänge 4.2 angeordnet
sein, wenn der Luftführungskanal
K3 als Mehrkammerkanal ausgebildet ist.
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Zur
Einstellung der in den Fahrzeuginnenraum strömenden Luft sind in den Luftaustrittsöffnungen 4.2 Luftleitelemente 6 angeordnet.
Als Luftleitelemente 6 dienen beispielsweise Düsen, z.
B. Mittel- und Seitendüsen,
Klappen, z. B. Schmetterlings-Klappen, Schaukel-Klappen und/oder
Walzenklappen. Durch den mittigen Hohlraum des Luftführungskanals
K3, der unmittelbar an das Thermomodul 2.2 angrenzt, ist
zudem eine Luftmischung über den
Luftmischer LM (Klimaanlagenmodul K5) ermöglicht, wobei die vom Heizmodul
K2 zugeführte
Warmluft mit zugeführter
Kalt- oder Frischluft vermischt wird und auf die Abzweigstrukturen
des Luftführungskanals 3 über den
Luftverteiler LV (Klimaanlagenmodul K6) entlang der Ausrichtungen
des Grundkörpers 2 verteilt
wird.
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Zusätzlich können an
den Grundkörper 2 weitere
Funktionsmodule, z. B. eine Audio- und Kommunikationseinheit F1,
eine Navigationseinheit und/oder eine Bedien- und Informationseinheit
F2 oder ein Head-up-Display F5, angefügt oder integriert sein. Hierzu
umfasst der Grundkörper 2 entsprechende
Anbindungen 8.2 bzw. 8.3. Die Anbindung 8.2 ist
dabei als ein integriertes Einschubfach und die Anbindung 8.3 als
ein Halter ausgebildet. Darüber
hinaus können
weitere Kunststoffintegrationen als Anbindungen 8.5, 8.6 zur
Montage einer Instrumententafel F3 oder einer Lenkung F4 vorgesehen
sein.
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9 zeigt
das Bauteil 1 gemäß 8 in
Explosionsdarstellung. Zusätzlich
zu den in 8 dargestellten Komponenten
ist in der 9 eine Anbindung 8.7 für das Thermomodul 2.2 zur
Aufnahme der Klimaanlagenmodule K1 und K2 dargestellt. Zur besseren
Veranschaulichung zeigt 9 nur einen Teil des Thermomoduls 2.2,
vorliegend nur eine halbschalige Seite eines mittig getrennten Thermomoduls 2.2.
Die Luftleitelemente 6 im zentralen Belüftungsbereich sind ohne vorgelagerte
Lamellenklappen dargestellt.
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10 zeigt
einen Y0-Schnitt durch das Bauteil 1 ohne angefügte Funktionsmodule
F1 und F2. Der Grundkörper 2 ist
mit den integrierten Klimaanlagenmodulen K1, K2 und K3, sowie einem
Luftmischmodul K5 und Luftverteilmodulen K6 dargestellt. Dabei sind
zur Steuerung und Führung
der Luft in dem Luftführungskanal
K3 in die betreffenden Bereiche des Fahrzeuginnenraums mehrere Luftleitelemente 6 beispielsweise
in Form von Klappen, wie Schmetterlingsklappen oder Flügelklappen
vorgesehen. Als zusätzliches
Klimaanlagenmodul K7 ist im Thermomodul 2.2 des Bauteils 1 eine
zusätzliche Heizeinheit,
beispielsweise eine elektrische Heizeinheit wie ein PTC-Zuheizer, vorgesehen.
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11 zeigt
einen der 10 entsprechenden Schnitt durch
eine Variante des Bauträgers 1 mit den
am Strukturmodul 2.1 angefügten Funktionsmodulen F1 (=
Audio- und Kommunikationseinheit) und F2 (= Bedien- und Informationseinheit).
Im mittleren Bereich ist ein weiteres Luftverteilmodul K6 in Form einer
Mittenbelüftungsdüse mit einem
Luftleitelement 6 dargestellt.
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12 zeigt
einen Z-Schnitt im Mittenbereich des Bauteils 1 nach 10 mit
den angefügten Funktionsmodulen
F1 (= Audio- und Kommunikationseinheit) und F5 (=Head up Display) über deren Anbindungen 8.2 bzw. 8.3.
Die integrierte Tunnelstrebe 2c des Strukturmoduls 2.1 umfasst
als Klimaanlagenmodul K3 einen integrierten Warmluftkanal.
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Die 13 zeigt
im Detail einen Schnitt im Bereich der Tunnelstrebe 2c mit
einem Toleranzausgleichselement 10. Um Verspannungen zu
reduzieren wird mittels des Toleranzausgleichselements 10 ein
Toleranzausgleich in Y-Richtung
bewirkt. Das Toleranzausgleichselement 10 umfasst eine
Schraube 10.1 und eine Schweißmutter 10.2 sowie
ein Ausgleichselement 10.3 mit Doppelgewinde, insbesondere
mit einem Rechts- und einem Links-Gewinde. Die Tunnelstrebe 2c mittels
des Toleranzelements 10 über einen Halter 12 und
einer Verstärkung 13,
beispielsweise in Form eines Blechs und an einem Tunnel 14 befestigt.
Vorliegend ist das Toleranzelement 10 im linken Teil vor
der Montage und im rechten Teil der 13 im
montierten Zustand dargestellt. Optional kann die Montage auch nur
einseitig mit einem Toleranzelement 10 erfolgen.
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14 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Bauteils 1 mit mehreren
Integrationen aus Kunststoff und Anbindungen 8.8 als Montagehalter.
Darüber
hinaus ist der aus den beiden gefügten Halbschalen 2a und 2b gebildete
Luftführungskanal
K3 dargestellt.
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15 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer mehrteiligen Halbschale 2a des
Strukturmoduls 2.1, bestehend aus einem oberen Teil 2a' und einem unteren
Teil 2a'' für einen
Grundkörper 2 des
Bauteils 1. Die Teile der Halbschale 2a werden
im Fügebereich
F aneinander gefügt,
z. B. geschweißt. 15 zeigt
zwei in z-Richtung unterschiedlich lange Teile 2a'' die zu einem Grundkörper 2 zusammengefügt werden
können.
Dadurch ist es möglich
durch Austausch eines Teils 2a'' der
Halbschale 2a beziehungsweise des Grundkörpers 2 eine
einfache Anpassung an unterschiedliche Fahrzeugabmessungen in z-Richtung
vorzunehmen, ohne Wesentliche Teile oder Bereiche des Grundkörpers 2 zu
verändern.