DE102013205183A1

DE102013205183A1 - Lüftungskanäle in Fahrzeugbauteilen

Info

Publication number: DE102013205183A1
Application number: DE102013205183A
Authority: DE
Inventors: Robert S. Sawyer; Mukesh Kumar; Martha E. Nefcy
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2013-10-02
Also published as: US20130257106A1; CN203267722U; US8641134B2

Abstract

Ein Lüftungskanal für ein Fahrzeug wird mit einen langgestreckten, hohlen Bauteil zur Verwendung als Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie blasgeformt. Das Bauteil weist eine Innenwand auf, die einen langgestreckten Hohlraum definiert, der mit ersten und zweiten Zugangslöchern an jeweiligen Längspositionen auf dem Bauteil in Verbindung steht. Ein aus einem wärmeisolierenden Material bestehender Blasschlauch wird in den inneren Hohlraum eingeführt. Eine Aufblasgasquelle wird mit einem Mundstückabschnitt des Blasschlauchs verbunden. Der Blasschlauch wird erwärmt und im inneren Hohlraum zu einer aufgeweiteten Gestalt aufgeblasen, um den gegen die Innenwand anliegenden und die ersten und zweiten Zugangslöcher überspannenden Lüftungskanal zu bilden. Der Lüftungskanal ist an einem der Zugangslöcher als Lufteinlass ausgelegt. Der Lüftungskanal ist an dem anderen der Zugangslöcher als Luftauslass ausgelegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Lüftungskanäle für Heizungs-, Lüftungs- und Klimasysteme (HVAC) und insbesondere die Bildung eines Lüftungskanals in einem Karosseriebauteil eines Fahrzeugs.
In einem typischen HVAC-System eines Fahrzeugs wird mittels eines Hauptgebläses mit ein oder mehr kleinen Hilfsgebläsen ein Klimasystem-Luftstrom erzeugt. Der Luftstrom wird von verborgenen Kanälen zu verschiedenen Registern im Fahrgastraum geleitet. Der Luftstrom kann beispielsweise zu einer allgemeinen Region im Fahrgastraum (wie etwas bei einem Bodenregister), direkt auf die Sitzposition des Fahrzeuginsassen (wie bei einem Armaturenregister) oder bei beschlagenen Scheiben direkt auf die Glasfenster gerichtet werden.
Die Verpackung der Kanäle in dem zur Verfügung stehenden Innenraum kann eine Herausforderung darstellen. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, einen Luftstrom von oberhalb der unteren Grundlinie der Fenster (d.h. von einer Stelle über dem oberen Rand der Türen oder der Armaturentafel) zur Abhilfe bei beschlagenen Fensterscheiben oder zur Bereitstellung eines direkten kühlenden Luftstroms auf das Gesicht eines Insassen zu richten. Herkömmliche Kanäle wurden häufig als deutliche Elemente auf der Außenseite des Rahmens oder anderer Bauteile wie beispielsweise einer Dachsäule angebracht. Der Kanal wird dann zur Fertigstellung mit einem Verkleidungsstück abgedeckt, damit er nicht zu sehen ist, wenn er durch sichtbare Bereiche wie die Dachsäule oder einen Türschweller geführt wird. Aus Stilgründen sind aber häufig dünnere Dachsäulen wünschenswert. Verbessertes Fahrzeugstyling, verringertes Gesamtgewicht und effiziente Nutzung des Verpackungsraums lassen sich somit erreichen, wenn ein Lüftungskanal in dem hohlen Innenraum einer Dachsäule untergebracht wird.
Eine typische Dachsäule oder anderes Bauteil, das zur Unterbringung eines Lüftungskanals verwendet werden könnte, kann üblicherweise aus gestanzten oder hydrogeformten Metallkörpern bestehen. Die wärmeisolierenden Eigenschaften dieser Metallkörper reichen für eine Verwendung als HVAC-Kanäle nicht aus. Die Einführung eines vorgefertigten Lüftungskanals in ein geformtes Bauteil kann aufgrund der unregelmäßigen Formen des Bauteils und aufgrund des notwendigen zusätzlichen Arbeitsaufwands unpraktisch sein. Es ist auch bekannt, eine isolierte Beschichtung auf den Innenraum eines Bauteils aufzubringen, um ein Bauteil, wie beispielsweise eine Dachsäule, in einen HVAC-Kanal zu verwandeln. Die Verwendung von Beschichtungen war aber aufgrund von Einschränkungen in Bezug auf die Bildung eines beschichteten Bauteils, die Notwendigkeit für teuere Materialien und/oder Verarbeitung und die Unmöglichkeit, nur einen Teil des Bauteils zur Verwendung als Kanal abzutrennen, nur begrenzt erfolgreich.
In einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Lüftungskanals für ein Fahrzeug bereitgestellt. Ein langgestrecktes hohles Bauteil wird für einen Teil einer Fahrzeugkarosserie bereitgestellt, worin das Bauteil eine Innenwand aufweist, die einen langgestreckten Hohlraum definiert, der mit ersten und zweiten Zugangslöchern in jeweiligen Längspositionen auf dem Bauteil in Verbindung steht. Ein Blasschlauch wird in den inneren Hohlraum eingeführt, worin der Blasschlauch aus einem wärmeisolierenden Material besteht und einen Blasenabschnitt und einen Mundstückabschnitt aufweist. Eine Aufblasgasquelle ist mit dem Mundstückabschnitt verbunden. Der Blasschlauch wird erwärmt und im inneren Hohlraum zu einer aufgeweiteten Gestalt aufgeblasen, um den gegen die Innenwand anliegenden und die ersten und zweiten Zugangslöcher überspannenden Lüftungskanal zu bilden. Der Lüftungskanal ist an einem der Zugangslöcher als Lufteinlass ausgelegt. Der Lüftungskanal ist an dem anderen der Zugangslöcher als Luftauslass ausgelegt.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Bauteils und eines Blasschlauchs der vorliegenden Erfindung vor der Einführung in das Bauteil.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die das Gerät zum Erwärmen und Aufblasen des Blasschlauchs nach seiner Einführung in das Bauteil zeigt.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Bauteils mit einem darin geformten Lüftungskanal.
4 ist ein Querschnitt durch einen in ein Bauteil eingeführten Blasschlauch vor dem Aufblasen.
5 ist ein Querschnitt durch den Blasschlauch aus 4 nach dem Aufblasen.
6 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Einführung des Blasschlauchs von einem Ende des Bauteils zeigt.
7 zeigt eine Fahrzeugkarosserie mit Bauteilen, die erfindungsgemäße Lüftungskanäle aufweisen.
Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile des Standes der Technik, indem sie einen Kanal aus einem isolierenden Material in dem vorgeformten Bauteil durch Verwendung des Bauteils als Form in einem Blasformverfahren, das den Kanal erzeugt, erzeugt. Bezugnehmend auf 1 weist ein Bauteil 10 die Form eines langgestreckten hohlen Rohrs mit einer einen langgestreckten Hohlraum definierenden Innenwandfläche 11 auf. Das Bauteil 10 weist erste und zweite Enden 12 und 13 auf, die jeweils offen oder geschlossen sein können. Das Bauteil 10 kann aus einem hydrogeformten Rohr, zusammengeschweißten gestanzten Abschnitten bestehen oder mit anderen herkömmlichen Techniken geformt werden. Das Bauteil 10 ist mit einem ersten Zugangsloch 15 und einem zweiten Zugangsloch 16 gezeigt, die durch die Wand 11 geführt sind und mit dem inneren Hohlraum in Verbindung stehen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Zugangslöcher durch Öffnungen in den Enden 12 und 13 vorgesehen werden, statt dass sie durch Öffnungen bereitgestellt werden, die in einen Zwischenabschnitt des Bauteils 10 geschnitten oder anderweitig geformt sind. Das Bauteil 10 kann typischerweise eine gebogene oder andere komplexe Gestalt von Ende zu Ende aufweisen, statt wie in 1 gezeigt gerade zu sein. Auf jeden Fall sind erste und zweite Zugangslöcher 15 und 16 an jeweiligen Längspositionen auf dem Bauteil 10 angeordnet, um zumindest einen Luftstromeinlass und einen Luftstromauslass vorzusehen.
Ein Blasschlauch 20, der blasgeformt werden kann und einen Mundstückabschnitt 21 und einen Blasenabschnitt 22 aufweist, wird zur Bildung des erfindungsgemäßen Lüftungskanals in den inneren Hohlraum des Bauteils 10 eingeführt. Der Blasschlauch 20 wirkt wie ein Ballon, der in dem Bauteil 10 in einem ursprünglich nicht aufgeblasenen Zustand eingeführt wird und der dann unter Verwendung des Bauteils 10 als Form zum Einschränken der Ausweitung des Blasschlauchs 20 aufgeweitet wird, wodurch ein Kanal in einem gewünschten Abschnitt des Bauteils 10 gebildet wird. Der Blasschlauch 20 besteht aus einem wärmeisolierenden Material, vorzugsweise einem Polymer, wie beispielsweise Polyurethan, Polypropylen und/oder Polyethylen. Besonders bevorzugt wird ein geschäumtes Polyurethan verwendet. Der Blasschlauch 20 ist ausreichend schmal und flexibel, damit er leicht in ein Bauteil 10 eingeführt werden kann, das verschiedene Gestalten von Ende zu Ende aufweisen kann, u.a. auch Kurven und/oder Biegungen.
Wie in 2 gezeigt wurde der Blasschlauch 20 so in das Bauteil 10 eingeführt, dass das Mundstück 21 über ein erstes Zugangsloch 15 zugänglich ist. Der Blasschlauch 20 kann über das Ende 12 oder über das Zugangsloch 15 eingeführt worden sein. Eine Strahlungswärmequelle 25 kann zum Erwärmen des Blasschlauchs 20 vor und/oder nach der Einführung in das Bauteil 10 verwendet werden. Eine Druckgasquelle 26 liefert eine Aufblasgasquelle über eine Düse 27, nachdem die Düse 27 am Mundstückabschnitt 21 befestigt wurde. Das Aufblasgas kann bei Bedarf auch erwärmt werden. Durch Aufbringen von Wärme und Injektion des Aufblasgases wird der Blasschlauch 20 zu einer Form zur Bildung des Lüftungskanals aufgeweitet, so dass die Wände des Blasschlauchs 20 sich aufweiten und an der Innenwand des Bauteils anliegen. Nach der Aufweitung überspannt der Blasschlauch 20 die ersten und zweiten Zugangslöcher. Nach Abkühlen des Lüftungskanals und des Bauteils wird ein Lufteinlass an einem der Zugangslöcher 15 und 16 und ein Luftauslass am anderen der Zugangslöcher 15 und 16 konfiguriert.
3 zeigt den Blasschlauch 20 nach der Aufweitung in den Lüftungskanal in Berührung mit der Innenwand des Bauteils 10. Entsprechende Löcher 30 und 31 sind im Lüftungskanal durch die Zugangslöcher 15 bzw. 16 als Lufteinlass und Luftauslass konfiguriert. Das Loch 31 kann ferner als Luftauslass konfiguriert werden, indem eine Diffusorplatte 32 auf dem Bauteil 10 in einer die Löcher 16 und 31 überdeckenden Position angebracht wird. Das Loch 30 kann als Lufteinlass konfiguriert werden, indem es mit einem Lüftungskanal verbunden wird, der entlang eines Luftstroms vom Gebläse (nicht gezeigt) verläuft, z.B. ein Lüftungskanal, der hinter einer Armaturentafel verborgen ist.
4 zeigt einen Querschnitt an der Position der Linie A-A in 1, wobei der Blasschlauch 20 in das Bauteil 10 eingeführt ist. Erfindungsgemäß kann das Bauteil 10 auch andere Gegenstände aufweisen, die durch den inneren Hohlraum verlaufen, wie beispielsweise ein Drahtbündel 35, welche das Bauteil 10 als Leitung nutzt. 4 zeigt den Blasschlauch 20 in seinem Anfangszustand und 5 zeigt die Lüftungskanal nach der Aufweitung. Insbesondere ist ein resultierender Lüftungskanal 36 an einer Innenwand des Bauteils 10 und an dem Drahtbündel 35 angeordnet.
6 zeigt eine Ausführungsform, in der eine Öffnung an einem Ende des Bauteils als Zugangsloch verwendet wird. Insbesondere weist ein Bauteil 40 ein erstes geöffnetes Ende 41 zur Aufnahme eines Blasschlauchs 42 mit einem Mundstückabschnitt 43 an einem distalen Ende auf. Der Blasschlauch 42 wird in einen Hohlraum 44 in dem Bauteil 40 über das offene Ende 41 eingeführt. Ein Zugangsloch 45 kann an einer Position vorgesehen werden, die in Längsrichtung von dem offenen Ende 41 getrennt ist, so dass nach dem Aufblasen der Blasschlauch 42 den Abstand zwischen dem offenen Ende 41 und dem Zugangsloch 45 überbrückt. Das Zugangsloch 45 kann entweder vor oder nach der Aufweitung des Blasschlauchs 42 in dem gewünschten Lüftungskanal geformt werden. Alternativ kann ein offenes Ende 46 des Bauteils 40 als zweites Zugangsloch verwendet werden, insbesondere wenn ein Lüftungskanal das Bauteil 40 vollständig durchquert.
7 zeigt die Anwendung der vorliegenden Erfindung in einer Fahrzeugkarosserie 50. Eine Armaturentafel 51 in einem Fahrgastraum 52 enthält ein HVAC-System 53 mit einem Gebläse zur Bereitstellung eines Luftstroms zu Luftverteilungskanälen 54 und 55. Zur Bereitstellung eines Luftstroms über einer Fenstergrundlinie 56 ist eine Dachsäule 57 aus einem langgestreckten hohlen Rohr mit einem Lüftungskanal 58 ausgestattet, der durch Aufweitung eines Blasschlauchs wie oben beschrieben geformt wird. Ein Lufteinlass 60 ist an einem Ende des Kanals 58 zur Verbindung mit dem Kanal 54 ausgelegt. Ein Luftauslass 61, beispielsweise ein Diffusionsregister, ist am anderen Ende des Lüftungskanals 58 konfiguriert.
Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen Bereichen einer Fahrzeugkarosserie verwendet werden, wie beispielsweise als Türschweller-Bauteil 65. Ein Lüftungskanal 66 wurde in einem Schwellerbauteil 65 zwischen einem Lufteinlassende 67 und einem Luftauslassende 68 geformt. Ein Koppler 70 ist am Schweller 65 an einem Lufteinlassende 67 befestigt. Der Koppler 70 erstreckt sich von dem entsprechenden Zugangsloch nach außen und ist mit dem Kanal 55 verbunden. Ein Luftauslass-Zugangsloch am gegenüberliegenden Ende 68 weist ein Register 71 auf, welche das Zugangsloch abdeckt und einen Luftstrom zu einem hinteren Sitzbereich des Fahrgastraums 62 liefert.

Claims

Gerät für ein Fahrzeug, umfassend: ein langgestrecktes hohles Bauteil für einen Teil einer Fahrzeugkarosserie, worin das Bauteil eine Innenwand aufweist, die einen langgestreckten Hohlraum definiert, der mit ersten und zweiten Zugangslöchern in jeweiligen Längspositionen auf dem Bauteil in Verbindung steht; einen Lüftungskanal in dem Bauteil, der aus einem wärmeisolierenden Material besteht und anfänglich in dem langgestreckten Hohlraum als Blasschlauch mit einem Blasenabschnitt und einem Mundstückabschnitt angeordnet wird, worin der Lüftungskanal an der Innenwand anliegt und die ersten und zweiten Zugangslöcher überspannt, indem der Blasschlauch in dem inneren Hohlraum zu einer aufgeweiteten Gestalt aufgeblasen wird; einen Lufteinlass an einem der Zugangslöcher; und einen Luftauslass an dem jeweils anderen der Zugangslöcher.
Gerät nach Anspruch 1, worin das wärmeisolierende Material aus einem Polymer besteht.
Gerät nach Anspruch 2, worin das Polymer aus Polyurethan-Schaumstoff besteht.
Gerät nach Anspruch 1, worin der Lufteinlass einen Koppler umfasst, der auf dem Bauteil befestigt ist und sich von dem einen Zugangsloch nach außen erstreckt.
Gerät nach Anspruch 1, worin der Luftauslass einen Diffusor umfasst, der auf dem Bauteil befestigt ist und das jeweils andere Zugangsloch abdeckt.
Gerät nach Anspruch 1, worin das Bauteil eine Dachsäule des Fahrzeugs umfasst.
Gerät nach Anspruch 1, worin das Bauteil einen Türschweller des Fahrzeugs umfasst.