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Die
Erfindung betrifft einen Instrumententräger mit den Merkmalen im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Instrumententräger, die
aufgrund ihrer Erstreckung zwischen den A-Säulen eines Personenkraftwagens
auch als Querträger
bezeichnet werden, sind üblicherweise
aus Rohren, Profilquerschnitten oder Pressschalen hergestellt. Dabei
werden diverse Halter oder Gussbauteile an den Instrumententräger angebracht,
um weitere Funktionskomponenten mit dem Instrumententräger koppeln
zu können,
wie beispielsweise einen Airbag, ein Klimagerät oder eine Halterung für die Lenkung.
Darüber
hinaus müssen Instrumententräger selbstverständlich Schwingungsvorgaben
erfüllen
und darüber
hinaus hohen statischen Ansprüchen
genügen,
um die Fahrgastzelle hinreichend aussteifen zu können. Ferner ist es bekannt,
in die Instrumententräger
Luftführungskanäle zu integrieren.
Beispielsweise ist aus der
DE
299 16 467 U1 ein Instrumententräger bekannt, welcher aus einem
Tragprofil mit integrierter Luftführung besteht. Das Tragprofil
ist in zumindest mittelbar miteinander verbundene Profilabschnitte
gegliedert, die konfigurativ und werkstoffmäßig auf die Beanspruchungen auf
der Fahrerseite und der Beifahrerseite abgestimmt sind. Auf diese
Weise sind unterschiedliche Querschnittskonfigurationen und Materialpaarungen möglich.
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Ein
in einen Instrumententräger
eingebetteter Luftführungskanal
muss zur lagegenauen Positionierung in seinen insgesamt sechs Freiheitsgraden eindeutig fixiert
sein. Die sechs Freiheitsgrade setzen sich im kartesischen Koordinatensystem
aus drei translatorischen und drei rotatorischen Freiheitsgraden
zusammen. Die lagegenaue Fixierung ist zwingend erforderlich, um
an dem einen Ende des Luftführungskanals
eine Luftzuführung
anschließen
zu können
und am anderen Ende den sogenannten Mannausströmer lagegenau montieren zu
können. Die
exakte Ausrichtung des Luftführungskanals
ist auch erforderlich, um Strömungsgeräusche zu
vermeiden, die insbesondere an Anschlussstellen des Luftführungskanals
vermieden werden müssen,
da es gerade durch lateralen Versatz aneinander grenzender Bauteile
zu störenden
Verwirbelungen im Strömungskanal
kommen kann.
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Es
ist bekannt, den Luftführungskanal
entlang seiner Mantelfläche
umfangsseitig punktuell mit der Innenwand des Instrumententrägers in
Kontakt zu bringen, wodurch er in fünf von sechs Freiheitsgraden
eindeutig lageorientierbar ist. Die Begrenzung des sechsten Freiheitsgrads,
d.h. die Translation in +Y/–Y-Richtung, d.h. quer
zur Fahrtrichtung bzw. in Längsrichtung
des Querträgers
erfolgt dadurch, dass ein Luftauslass des Luftführungskanals an einer entsprechenden Öffnung im
Instrumententräger
anliegt. Als nachteilig hieran wird angesehen, dass der Luftführungskanal
gewissermaßen
mit seinem Luftauslass in die dafür vorgesehene Öffnung im Instrumententräger eingefädelt werden
muss, was bei der Montage aufwändig
macht und damit Kosten verursacht.
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Hiervon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Instrumententräger gemäß den Merkmalen
im Oberbegriff des Patentanspruchs hinsichtlich der Montage des
Luftführungskanals
zu vereinfachen.
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Die
Aufgabe ist bei einem Instrumententräger mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wesentlich
ist, dass der Luftführungskanal zur
Fixierung quer zur Fahrtrichtung eine Zunge mit Rastnase aufweist,
wobei die Zunge durch Verlagerung quer zur Fahrtrichtung mit einer
Flanschplatte verrastbar ist. Durch dieses Verrasten wird die letztmögliche Bewegung
eines im Übrigen
lageorientierten Luftführungskanals
unterbunden, da sich der Luftführungskanal
nach dem Verrasten nicht mehr in +Y/–Y-Richtung verlagern kann.
Das vereinfacht die Montage des Luftführungskanals innerhalb des
Instrumententrägers
erheblich.
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Hinsichtlich
der geometrischen Ausführungsform
der Zunge und Rastnase gibt es unterschiedliche Varianten, wobei
es insgesamt als zweckmäßig angesehen
wird, wenn die zur Fixierung vorgesehene Zunge einstückig an
dem Luftführungskanal
ausgebildet ist. Die Zunge und der Luftführungskanal können aus
dem gleichen Kunststoff hergestellt sein.
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Wichtig
ist auch, dass die Zunge so ausgebildet ist, dass sich der verrastete
Luftführungsrichtung weder
in +Y- noch in –Y-Richtung
bewegen kann. Die Zunge ist daher in eine Öffnung in der Flanschplatte des
Instrumententrägers
einsteckbar, wobei die Rastnase in der eingerasteten Position des
Luftführungskanals
an der Außenseite
der Flanschplatte abgestützt
ist, wohingegen eine Stützkonsole
der Zunge an der Innenseite der Flanschplatte anliegt. Durch das
Zusammenspiel von Rastnase und Stützkonsole ergibt sich eine
exakte Lageorientierung in +Y/–Y-Richtung.
Auch eine gegebenenfalls erforderlich werdende Demontage ist durch
einfaches Aufheben der Verrastung leicht möglich, so dass der Führungskanal
beispielsweise beim Entsorgen des Kraftfahrzeugs leicht wieder aus
dem, in der Regel metallischen, Instrumententräger entfernt werden kann. Das
erleichtert das Werkstoffrecycling.
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Hinsichtlich
der Ausführungsform
der Zunge gibt es zunächst
die Variante, dass die Zunge selbst federnd ausgebildet ist. Um
das Einführen
der Zunge in die Öffnung
der Flanschplatte zu erleichtern, kann die Rastnase eine Einführschräge aufweisen.
Die Einführschräge steht
dabei im Winkel zu einer Rastfläche, über welche
die Rastnase an der Außenseite der
Flanschplatte abgestützt
ist.
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Alternativ
kann die Rastnase an der im Wesentlichen starren Zunge federnd ausgebildet
sein. In diesem Fall weist die Rastnase einen Federschenkel auf,
der beim verrasten an der Außenseite
der Flanschplatte abgestützt
ist.
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Einzelheiten
des erfindungsgemäßen Instrumententrägers bezüglich der
Verrastung des Luftführungskanals
mit dem fahrerseitigen Profilabschnitt werden nachfolgend anhand
der schematisch dargestellten Zeichnungen erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
eines Instrumententrägers
in perspektivischer Ansicht mit einem fahrer- und beifahrerseitigen
Profilabschnitt;
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2 eine
vergrößerte Darstellung
des fahrerseitigen Profilabschnitts im Teilschnitt;
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3 einen
Längsschnitt
durch den fahrerseitigen Profilabschnitt der 2;
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4 in
vergrößerter Darstellung
die Zunge an dem Luftführungskanal
gemäß 3 im
Längsschnitt;
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5 eine
weitere Ausführungsform
eines mit einer Zunge versehenen Luftführungskanals innerhalb eines
im Teilschnitt dargestellten Profilabschnitts eines Instrumententrägers;
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6 den
fahrerseitigen Profilabschnitt der 5 im Längsschnitt;
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7 in
vergrößerter Darstellung
die Zunge an dem Luftführungskanal
der 6;
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8 eine
weitere Ausführungsform
eines mit einer Zunge versehenen Luftführungskanals innerhalb eines
im Teilschnitt dargestellten Profilabschnitts eines Instrumententrägers;
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9 in
vergrößerter Darstellung
die Zunge des Luftführungskanals
gemäß der Darstellung
der 8;
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10 eine
weitere Ausführungsform
eines mit einer Zunge versehenen Luftführungskanals innerhalb eines
im Teilschnitt dargestellten Profilabschnitts eines Instrumententrägers;
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11 in
vergrößerter Darstellung
einen Ausschnitt der 10;
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12 eine
weitere Ausführungsform
eines mit einer Zunge versehenen Luftführungskanals innerhalb eines
im Teilschnitt dargestellten Profilabschnitts eines Instrumententrägers und
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13 den
Luftführungskanal
der 12 im Längsschnitt.
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1 zeigt
einen Instrumententräger 1,
der sich zwischen nicht näher
dargestellten A-Säulen
eines Personenkraftwagens erstreckt. Der Instrumententräger 1 gliedert
sich in einen fahrer- und beifahrerseitigen Profilabschnitt 2, 3.
Der beifahrerseitige Profilabschnitt 3 ist ein Rohrprofil
und ausschließlich auf
die Beanspruchungen auf der Beifahrerseite abgestellt. Der fahrerseitige
Profilabschnitt 2 ist ein im Querschnitt rechteckig konfiguriertes
Kastenprofil, das endseitig über
Flanschplatten 4, 5 einerseits mit dem beifahrerseitigen
Profilabschnitt 3 und andererseits mit der nicht näher dargestellten
A-Säule
verbunden wird.
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Wie
die Darstellung der 2 zeigt, ist im Inneren des
fahrerseitigen Profilabschnitts 2 ein Luftführungskanal 6 aus
Kunststoff angeordnet. Der Luftführungskanal 6 leitet
Luft von einem mittig des Instrumententrägers 1 angeordneten
Klimagerät über einen
Lufteinlass 7 im Luftführungskanal 6 zu
dessen Luftauslass 8, der benachbart der fahrerseitigen A-Säule an der
dem Lufteinlass 7 gegenüberliegenden
Seite angeordnet ist. Entsprechende Öffnungen 9, 10 für den Lufteintritt
und den Luftaustritt sind in dem im Übrigen geschlossenen fahrerseitigen
Profilabschnitt 2 angeordnet.
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Der
Luftführungskanal
weist an seinem mittleren Ende, d.h. an dem der Beifahrerseite zugewandten
Ende eine einstückig
an dem Luftführungskanal 6 ausgebildete
Zunge 11 auf, wie sie in vergrößerter Darstellung in 4 zu
erkennen ist. Die Zunge 11 setzt an der in der Bildebene
der 3 unteren Ecke des Luftführungskanals 6 an
und ist in einem Übergangsabschnitt
leicht nach unten abgekröpft und
setzt sich dann parallel zur Unterseite 13 des Luftführungskanals 6,
d.h. in +Y-Richtung fort. Die Zunge 11 trägt an ihrem äußeren Ende
eine Rastnase 14, die als Halbkuppel ausgebildet ist. Der
kuppelförmige
Bereich dient hierbei als Einführschräge 15. Beim
Einführen
der Zunge 11 in die dafür
vorgesehene Öffnung 16 in
der Flanschplatte 4 federt die Zunge 4, bedingt
durch die Elastizität
des verwendeten Kunststoffwerkstoffes nach oben, so dass eine im Winkel
zur Einführschräge 15 stehende
Rastfläche 17 der
Rastnase 14 an der Außenseite 18 der Flanschplatte 4 zur
Anlage gelangt. Gleichzeitig erfolgt eine innenseitige Abstützung an
der Flanschplatte 4 über
eine Stützkonsole 19,
die einstückig
an der Zunge 11 ausgebildet ist. 2 zeigt,
dass die Stützkonsole 19 durch
zwei vertikal verlaufende Wangen gebildet ist, die sich seitlich
eines im rechten Winkel zu den Wangen verlaufenden Mittelabschnitts der
Zunge 11 erstrecken. Zu diesem Mittelabschnitt zählt unter
anderem der in 4 im Schnitt dargestellte Übergangsabschnitt 12.
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Der
Abstand zwischen den der Innenseite 20 der Flanschplatte 4 zugewandten
Stirnflächen 21, der
Stützkonsole 19 und
der Rastfläche 17 ist
so gewählt,
dass er mit möglichst
geringer Toleranz der Wanddicke der Flanschplatte 4 entspricht,
denn dann ist ein Verlagern des Luftführungskanals 6 in +Y/–Y-Richtung
ausgeschlossen.
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Die
nachfolgenden Figuren zeigen weitere Ausführungsformen, wobei die bereits
eingeführten Bezugszeichen
für geometrisch
im Wesentlichen unveränderte
Komponenten beibehalten werden.
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Die
Ausführungsform
der 5 bis 7 zeigt eine Zunge 11,
die sich von der vorhergehenden durch eine abweichende Ausgestaltung
der Rastnase unterscheidet. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform
ist die Rastnase 14a bei dieser Variante als Kuppel ausgebildet,
wobei der vordere Teil der kuppelartigen Rastnase 14a wiederum
als Einführschräge 15 dient.
Eine Rastfläche,
die vollflächig
an der Außenseite 18 der
Flanschpatte 4 anliegt, ist bei dieser Variante nicht vorgesehen.
Allerdings bewirkt auch die kuppelförmige Ausgestaltung, dass die
Zunge 11 nicht selbsttätig
aus der Öffnung 16 herausgleiten
kann. Bei dieser Ausführungsform
kann zudem der Abstand zwischen den Stirnflächen 21 der Stützkonsole 19 und
dem Beginn der Rastnase 14a enger gewählt werden, so dass eine bessere
Zentrierung gegenüber
der Flanschplatte 4 möglich
ist, ohne dass es zu Klemmungen der Zunge 11 kommt.
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Die
Ausführungformen
der 8 bis 13 sehen nicht vor, dass die
Zunge selbst federnd ausgebildet ist, sondern vielmehr dass die
Rastnasen an den Zungen federnd ausgebildet sind. In der Ausführungsform
der 8 ist daher als Rastnase 22 ein schräg nach oben
weisender Federschenkel 22 vorgesehen. Der Federschenkel 22 kann
beim Einführen
in die Flanschplatte in einen den Federschenkel 22 umgebenden
Abschnitt der Zunge 11 eintauchen. Die Öffnung in der Flanschplatte 4 kann
daher schlitzförmig
konfiguriert sein und darüber
hinaus schmaler als bei den Ausführungsformen
der 1 bis 7. Zum Entfernen des entsprechenden
Luftführungskanals 6 muss
lediglich der Federschenkel 22 nach unten gedrückt werden,
so dass er nicht mehr an der Außenwand 18 der
Flanschplatte anliegt. Anschließend
kann der Luftführungskanal 6 in –Y-Richtung
aus dem fahrerseitigen Profilabschnitt 2 entfernt werden.
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In
der Variante der 10 und 11 ist
die Rastnase 23 ein Federschenkel, der nicht nach oben, d.h.
in Z-Richtung, sondern in Fahrtrichtung, d.h. in X-Richtung federnd
ausgebildet ist. Der Federschenkel kann durch eine kleinere Öffnung in
die Flanschplatte 4 eingeklipst werden als bei allen vorhergehenden
Ausführungsformen.
Die Orientierung des Federschenkels bei der Ausführungsform der 10 und 11 ist
unerheblich. Nur zur Illustration wurde bei dieser Variante die
Federrichtung in X-Richtung gewählt,
wobei diese Ausrichtung des Federschenkels auch fertigungstechnische
Vorteile hat.
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Schließlich zeigen
die 12 und 13 eine
Variante, die im Wesentlichen der Ausführungsform der 8 und 9 entspricht.
Allerdings mit dem Unterschied, dass die Rastnase 24 nicht
in horizontaler Richtung, d.h. in der X/Y- Ebene orientiert ist, sondern in der
Hochebene, d.h. der Y/Z-Ebene. Der dargestellte Federschenkel federt
daher in X-Richtung.
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- 1
- Instrumententräger
- 2
- fahrerseitiger
Profilabschnitt v. 1
- 3
- beifahrerseitiger
Profilabschnitt v. 1
- 4
- Flanschplatte
- 5
- Flanschplatte
- 6
- Luftführungskanal
- 7
- Lufteinlass
v. 6
- 8
- Luftauslass
v. 6
- 9
- Öffnung in 1
- 10
- Öffnung in 1
- 11
- Zunge
- 12
- Übergangsabschnitt
v. 1
- 13
- Unterseite
v. 6
- 14
- Rastnase
- 14a
- Rastnase
- 15
- Einführschräge v. 14
- 16
- Öffnung in 4
- 17
- Rastfläche v. 14
- 18
- Außenseite
v. 4
- 19
- Stützkonsole
an 11
- 20
- Innenseite
v. 4
- 21
- Stirnflächen v. 19
- 22
- Rastnase
- 23
- Rastnase
- 24
- Rastnase