DE102016010638A1

DE102016010638A1 - Kraftfahrzeug mit Tragstruktur

Info

Publication number: DE102016010638A1
Application number: DE102016010638.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Tabbert; Steffen Diehl
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2018-03-08

Abstract

Eine Ausführungsform der Erfindung ist eine Tragstruktur (12), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein erstes äußeres flächenförmiges Gebilde (13), ein zweites äußeres flächenförmiges Gebilde (14), eine Verbindungsstruktur (15) zwischen dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde (13, 14), wobei die Verbindungsstruktur (15) an dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde (13, 14) fixiert ist und ein Zwischenraum (16) zwischen dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde (13, 14) mit der Verbindungsstruktur (15) zum Durchleiten eines Fluides dient, wobei das erste und zweite äußere flächenförmige Gebilde (13, 14) aus einem luftundurchlässigen Material ausgebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tragstruktur, ein Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur und ein Kraftfahrzeug.
Tragstrukturen werden in den verschiedensten technischen Anwendungen eingesetzt, um Kräfte zur Lagerung von Gegenständen aufzunehmen. Kraftfahrzeuge weisen beispielsweise einen Sitz auf mit einem Sitzteil und einem Rückenteil. Das Rückenteil weist eine steife Tragstruktur als eine Scheibe oder einen Rahmen auf. In nachteiliger Weise kann durch diese Tragstruktur keine Luft geleitet werden. Die aus einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs in den Innenraum eingeleitete Luft wird nur an wenigen Öffnungen zum Einleiten der Luft in den Innenraum von der Klimaanlage durch diese wenigen Öffnungen in den Innenraum eingeleitet. Dadurch treten Zugerscheinungen und punktuelle hohe Temperaturunterschiede innerhalb des Innenraums auf, weil die erwärmte und/oder gekühlte Luft aus dem Innenraum nicht großflächig in den Innenraum, sondern nur begrenzt auf kleine Teilräume innerhalb des Innenraums in den Innenraum eingeleitet wird.
Die CN 204915391 U zeigt eine Platte mit Waben für einen Rahmen eines Rückenteiles eines Sitzes.
Die DE 1 965 574 A zeigt eine Heizung und/oder Lüftung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit durch ein Gebläse geförderter Luft, die durch Kanäle, Leitungen o. dgl. in das Fahrzeuginnere geleitet wird, wobei die Mündungen der Kanäle, Leitungen o. dgl. hinter flächigen Verkleidungsteilen des Fahrzeuginneren oder hinter Polsterteilen im Fahrzeuginneren angeordnet sind und die geförderte Luft in den Verkleidungsteilen oder Polsterteilen allseitig verteilt wird und aus diesen durch eine Vielzahl von Öffnungen austritt.
Die WO 2010/107766 A1 zeigt eine Komponente für ein Fahrgestell eines Fahrzeuges mit einer äußeren und inneren Schicht aus verstärkten steifen zellenartigen Schaumkunststoff sowie eine oder weitere Schichten aus einem verstärkten Strukturmaterial.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Tragstruktur, ein Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur und ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, bei der die Tragstruktur einfach in der Herstellung ist, gut recycelt werden kann und ein Durchleiten von Luft durch die Tragstruktur ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Tragstruktur, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein erstes äußeres flächenförmiges Gebilde, ein zweites äußeres flächenförmiges Gebilde, eine Verbindungsstruktur zwischen dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde, wobei die Verbindungsstruktur an dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde fixiert ist und ein Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde mit der Verbindungsstruktur zum Durchleiten eines Fluides dient, wobei das erste und zweite äußere flächenförmige Gebilde wenigstens teilweise, insbesondere vollständig und/oder mit einem Massen- oder Volumenanteil von wenigstens 70%, 80%, 90% oder 95%, aus einem steifen und/oder luftundurchlässigen Material ausgebildet sind. Die Steifigkeit des Materials des ersten und zweiten flächenförmigen Gebildes kann sich auch aus der Dicke der Wandungen des ersten und zweiten flächenförmigen Gebildes ergeben. Tragstrukturen dienen zur Befestigung von Gegenständen und aus diesem Grund ist es erforderlich, dass Tragstrukturen ausreichend große Kräfte aufnehmen können, das heißt eine insgesamt steife Ausbildung der Tragstruktur vorhanden ist. Hierzu ist es notwendig, dass das erste und zweite äußere flächenförmigen Gebilde eine steife, das heißt nicht biegbare Struktur bzw. Werkstoffstruktur aufweist und deshalb aus einem luftundurchlässigen Material ausgebildet ist, das heißt beispielsweise nicht aus einem luftdurchlässigen Bezug oder aus einem biegbaren Kunststoff mit Poren bzw. Schaumstoff. Das erste und zweite äußere flächenförmige Gebilde kann dadurch ausreichend große Kräfte aufnehmen für eine insgesamt steife Tragstruktur. Aufgrund der Luftundurchlässigkeit des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes kann die Luft aus dem Zwischenraum ferner gezielt durch entsprechende Öffnungen in die Umgebung, insbesondere in einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs, eingeleitet werden. Außerdem ermöglicht die Luftundurchlässigkeit des ersten und zweiten flächenförmigen Gebildes das gezielte Durchleiten des Fluides durch den Zwischenraum, weil kein Fluid durch das erste und zweite flächenförmige Gebilde strömt.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die Verbindungsstruktur wenigstens teilweise, insbesondere vollständig und/oder mit einem Massen- oder Volumenanteil von wenigstens 70%, 80%, 90% oder 95%, aus einem luftundurchlässigen Material ausgebildet. Die Verbindungsstruktur kann somit zur Führung und Leitung des Fluides dienen. Die Verbindungsstruktur ist somit beispielsweise keine luftdurchlässige Zwischenlage, beispielsweise aus Schaumstoff, sondern aus einem luftundurchlässigen Material ausgebildet. Dadurch kann die Verbindungsstruktur entsprechende Kräfte aufnehmen und außerdem zum gezielten Leiten oder Führen von Luft in dem Zwischenraum dienen. Die Verbindungsstruktur begrenzt somit aufgrund der Luftundurchlässigkeit gezielt wenigstens einen Kanal zum Durchleiten von Luft in dem Zwischenraum.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist das Fluid, insbesondere ausschließlich, in wenigstens einem Hohlraum außerhalb der Verbindungsstruktur vorhanden. Der Hohlraum ist begrenzt von dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde, das heißt den Innenseiten des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes, und zusätzlich von der Verbindungsstruktur, sodass in dem Zwischenraum zwischen den beiden Innenseiten des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes sowie außerhalb der Verbindungsstruktur, insbesondere ausschließlich, das Fluid vorhanden ist. Das Fluid ist somit insbesondere nicht in der Verbindungsstruktur selbst vorhanden.
In einer zusätzlichen Variante begrenzt die Verbindungsstruktur zwischen dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde wenigstens einen Kanal, vorzugsweise eine Vielzahl an Kanälen, zum Durchleiten des Fluides durch den wenigstens einen Kanal. Mittels der von der Verbindungsstruktur begrenzten Kanäle kann somit die Luft gezielt durch den Zwischenraum geleitet und geführt werden.
In einer ergänzenden Variante ist die Verbindungsstruktur waben- oder zellenförmig ausgebildet. Eine waben- oder zellförmige Verbindungsstruktur weist somit einerseits eine geringe Masse pro Flächeneinheit auf und andererseits kann dadurch die Verbindungsstruktur zur gezielten Aussteifung der Tragstruktur eingesetzt werden und zusätzlich den wenigstens einen Kanal begrenzen.
Vorzugsweise ist zwischen und/oder an den Waben oder Zellen der Verbindungsstruktur der wenigstens eine Kanal ausgebildet.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist das Fluid in dem Zwischenraum in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde durch die Tragstruktur leitbar aufgrund der Geometrie der Verbindungsstruktur. Eine Richtung parallel zu dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde ist vorzugsweise eine Richtung einer Tangente an der Innenseite des ersten und/oder zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes. Im Wesentlichen parallel hierzu bedeutet dabei vorzugsweise, dass das Fluid in einer Richtung mit einer Abweichung von weniger als 30°, 20°, 10° oder 5° zu dieser parallelen Richtung durch den Zwischenraum durchleitbar ist aufgrund der Geometrie der Verbindungsstruktur.
In einer ergänzenden Variante sind das erste und zweite äußere flächenförmige Gebilde und die Verbindungsstruktur wenigstens teilweise, insbesondere vollständig und/oder zu einem gemeinsamen Massen- oder Volumenanteil von wenigstens 70%, 80%, 90% oder 95%, aus dem gleichen Material ausgebildet, vorzugsweise Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, oder Kunststoff, oder Kunststoff, insbesondere faserverstärkter Kunststoff. Die Tragstruktur ist damit im Wesentlichen aus dem gleichen Material ausgebildet, sodass in vorteilhafter Weise die Tragstruktur einfach recycelt werden kann.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung sind das erste und/oder zweite äußere flächenförmige Gebilde wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, gekrümmt ausgebildet. Zweckmäßig weist das erste und/oder zweite äußere flächenförmige Gebilde Vertiefungen, Auswölbungen und/oder eine konvexe und/oder konkave Innenseite und/oder Außenseite auf.
In einer zusätzlichen Variante ist Verbindungsstruktur ohne dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde biegbar.
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur, insbesondere einer in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Tragstruktur, mit den Schritten: zur Verfügung stellen eines ersten äußeren flächenförmigen Gebildes, zur Verfügung stellen eines zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes, zur Verfügung stellen einer Verbindungsstruktur, Fixieren der Verbindungsstruktur an Innenseiten des ersten und zweiten flächenförmigen Gebildes, wobei die Verbindungsstruktur vor und/oder während des Fixierens an den Innenseiten des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes gebogen und/oder verformt wird, so dass sich die Form der Verbindungsstruktur an die Form der Innenseiten des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes anpasst. Für die Herstellung unterschiedlicher Tragstrukturen, das heißt Tragstrukturen mit einer unterschiedlichen Form des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes, ist es ausreichend, nur eine identisch ausgebildete Verbindungsstruktur vorzusehen und zur Verfügung zu stellen. Die Verbindungsstruktur ist biegbar und während des, vorzugsweise stoffschlüssigen, Fügens an die Innenseiten des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes verformt sich die Verbindungsstruktur dahingehend, dass die Verbindungsstruktur die Geometrie der Innenseiten der ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde annimmt und dadurch entsprechend ausgebildet ist für die Herstellung der Tragstruktur. Unterschiedliche Tragstrukturen können damit nur mit einer einheitlichen identischen Verbindungsstruktur hergestellt werden. Lediglich die Größe der Verbindungsstruktur, welche beispielsweise durch Trennen oder Abschneiden entsprechend verändert werden kann, muss möglicherweise angepasst werden.
In einer weiteren Ausgestaltung werden das erste und zweite äußere flächenförmige Gebilde und die Verbindungsstruktur wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus dem gleichen Material zur Verfügung gestellt.
Zweckmäßig werden das erste und zweite äußere flächenförmige Gebilde im Wesentlichen steif ausgebildet zur Verfügung gestellt, insbesondere aufgrund der Dicke und/oder der Art des Materials. Das erste und zweite flächenförmige Gebilde ist im Wesentlichen steif, das heißt nicht biegbar ausgebildet. Zur Anpassung der Tragfähigkeit bzw. der Größe von der Tragstruktur aufzunehmenden Kräfte wird die Dicke und/oder die Art des Materials des ersten und zweiten flächenförmigen Gebildes entsprechend angepasst. Je größer die von der Tragstruktur aufzunehmenden Kräfte sind, desto großer wird beispielsweise die Dicke des ersten und zweiten flächenförmigen Gebildes ausgebildet, das heißt entsprechend die Dicke des ersten und zweiten flächenförmigen Gebildes zur Verfügung gestellt. ☐Vorzugsweise werden das erste und zweite flächenförmige Gebilde wenigstens Vorzugsweise werden das erste und zweite flächenförmige Gebilde wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, gekrümmt zur Verfügung gestellt.
Erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, umfassend eine Karosserie, wenigstens einen Antriebsmotor, insbesondere einen Verbrennungsmotor und/oder Elektromotor, wenigstens eine Tragstruktur, wobei die wenigstens eine Tragstruktur als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Tragstruktur ausgebildet ist.
In einer weiteren Variante ist das erste äußere flächenförmige Gebilde einteilig ausgebildet.
In einer weiteren Variante ist das zweite äußere flächenförmige Gebilde einteilig ausgebildet.
Zweckmäßig ist die Verstärkungsstruktur einteilig oder mehrteilig ausgebildet. In dem Zwischenraum können somit auch mehrere Teilverstärkungsstrukturen angeordnet sein und die Teilverstärkungsstrukturen sind an dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde fixiert und optional sind die Teilverstärkungsstrukturen miteinander unmittelbar fixiert.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Fluid Luft, insbesondere aus einer Klimaanlage ausgeleitete temperierte, vorzugsweise gekühlte oder erwärmte, Luft.
In einer ergänzenden Variante ist das Fluid an wenigstens einer Öffnung an einem Rand aus der Tragstruktur ausleitbar und/oder einleitbar und/oder die Tragstruktur umfasst wenigstens eine Öffnung zum Ausleiten des Fluides und/oder zum Einleiten des Fluides, insbesondere an einem Rand der Tragstruktur und/oder an einer Außenseite wenigstens eines flächenförmigen Gebildes.
In einer zusätzlichen Variante ist an dem ersten und/oder zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde wenigstens eine Öffnung zum Ausleiten des Fluides und/oder zum Einleiten des Fluides ausgebildet.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Abstand zwischen den Innenseiten des ersten und zweiten flächenförmigen Gebildes im Wesentlichen konstant, insbesondere weist der Abstand einen Unterschied von weniger als 30%, 20%, 10% oder 5% auf.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist das erste und/oder zweite äußeren flächenförmige Gebilde im Wesentlichen steif, d. h. im Wesentlichen nicht biegbar, ausgebildet.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist das erste und/oder zweite äußeren flächenförmige Gebilde als eine Scheibe und/oder Platte ausgebildet und/oder als ein im Wesentlich zweidimensionales Gebilde ausgebildet.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist das erste und/oder zweite äußeren flächenförmige Gebilde und/oder die Verbindungsstruktur keine Schaumstruktur.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist an dem ersten und/oder zweiten äußeren flächenförmige Gebilde wenigstens ein Befestigungsmittel zur Verbindung der Tragstruktur mit einem anderen Bauteil fixiert. Das Befestigungsmittel, vorzugsweise aus Metall ausgebildet, ist beispielsweise ein Stutzen und/oder eine Platte und/oder eine Bohrung mit einem Innengewinde. Vorzugsweise wird das Befestigungsmittel nicht als Bestandteil des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes betrachtet.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde von der Verbindungsstruktur und wenigstens einem Hohlraum ausgefüllt, insbesondere bildet wenigstens ein Hohlraum wenigstens einen Kanal zum Durchleiten des Fluides, vorzugsweise bildet wenigstens ein Hohlraum, vorzugsweise mehrere Hohlräume, keinen Kanal zum Durchleiten des Fluides. Der Hohlraum kann somit wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, zum Durchleiten des Fluides als wenigstens eine Kanal fungieren.
In einer Variante ist die Tragstruktur mit einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt.
In einer weiteren Ausgestaltung werden das erste und/oder zweite äußeren flächenförmigen Gebilde und/oder die Verbindungsstruktur mit Prägen und/oder Biegen aus einer Rohplatte und/oder mit Spritzgießen und/oder mit Thermoformen hergestellt.
Vorzugsweise wird die Verbindungsstruktur an dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig, insbesondere mit Schweißen und/oder Kleben, fixiert.
In einer Variante ist die Verbindungsstruktur eine dreidimensionale Struktur, insbesondere ist die Dicke der Verbindungsstruktur wenigstens um das 2-, 3-, 5-, oder 7-Fache größer als die Dicke der Wandungen der Verbindungsstruktur.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die Verbindungsstruktur vor der Fixierung an den Innenseiten des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes eben ausgebildet und nach der Fixierung an den Innenseiten des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, gekrümmt ausgebildet.
In einer zusätzlichen Variante wird das in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Verfahren dahingehend ausgeführt, dass die Tragstruktur als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Tragstruktur ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung bildet die wenigstens eine Tragstruktur an dem Kraftfahrzeug eine Tragstruktur für einen Sitz, insbesondere ein Rückenteil und/oder ein Sitzteil, des Sitzes und/oder eine Tragstruktur für eine elektronisches Bauteil, vorzugsweise ein Radio oder ein Bildschirm, des Kraftfahrzeuges, so dass das elektronische Bauteil mittels Wärmeleitung zwischen dem elektronischen Bauteil und der Tragstruktur temperierbar ist. Das elektronische Bauteil liegt beispielsweise unmittelbar auf einem flächenförmigen Gebilde auf.
In einer weiteren Variante ist, vorzugsweise erwärmte oder gekühlte, Luft aus einer Klimaanlage und/oder mittels eines Gebläses durch den Zwischenraum an der wenigstens eine Tragstruktur durchleitbar.
Vorzugsweise umfasst das Kraftfahrzeug einen Luftleitung bzw. einen Luftkanal zum Leiten von Luft aus der Klimaanlage in den Zwischenraum an der wenigstens eine Tragstruktur.
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges,
2 einen Längsschnitt einer Tragstruktur,
3 einen Querschnitt einer Verstärkungsstruktur der Tragstruktur in einem ersten Ausführungsbeispiel,
4 einen Schnitt A-A gemäß 3 der Tragstruktur in dem ersten Ausführungsbeispiel,
5 einen Querschnitt der Verstärkungsstruktur der Tragstruktur in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
6 einen Schnitt B-B gemäß 5 der Tragstruktur in dem zweiten Ausführungsbeispiel,
7 einen Querschnitt der Verstärkungsstruktur der Tragstruktur in einem dritten Ausführungsbeispiel,
8 einen Schnitt C-C gemäß 7 der Tragstruktur in dem dritten Ausführungsbeispiel,
9 einen Querschnitt der Verstärkungsstruktur der Tragstruktur in einem vierten Ausführungsbeispiel,
10 einen Schnitt D-D gemäß 9 der Tragstruktur in dem vierten Ausführungsbeispiel.
Ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Karosserie 2 weist einen Innenraum 8 auf und innerhalb des Innenraumes 8 sind zwei Vordersitze 9 und mehrere Rücksitze 10 zur Aufnahme von Passagieren des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Der Vordersitz 9 weist ein Rückenteil 28 und ein Sitzteil 29 auf. Das Kraftfahrzeug 1 ist durch zwei Antriebsmotoren 5, nämlich ein Verbrennungsmotor 6 und/oder ein Elektromotor 7, angetrieben. Der Innenraum 8 ist von einer Karosserie 2 des Kraftfahrzeugs 1 begrenzt bzw. eingeschlossen und ein oberer Endbereich des Innenraums 8 ist von einem Dachhimmel 3 begrenzt. Die Sicht nach außen in Richtung nach vorne aus dem Innenraum 8 ist durch eine Frontscheibe 4 gewährleistet. Eine Klimaanlage 11 dient zum Temperieren des Innenraumes 8. Die Klimaanlage 11 umfasst einen Wärmeübertrager als Heizung zum Einleiten von erwärmter Luft in den Innenraum 8 und einen Verdampfer eines Kältekreises zum Einleiten von gekühlter Luft in den Innenraum 8 auf.
Eine Tragstruktur 12 ist an einer Rückseite des Rückenteils 28 der Vordersitze 9 des Kraftfahrzeugs 1 befestigt. Die Tragstruktur 12 ist im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet und bildet die gesamte Rückseite des Rückenteils 28 der Vordersitze 9. Die Tragstruktur 12 umfasst ein erstes äußeres flächenförmiges Gebilde 13, ein zweites äußeres flächenförmiges Gebilde 14 und eine Verbindungsstruktur 15. Das erste und zweite flächenförmige Gebilde 13, 14 und die Verbindungsstruktur 15 sind aus dem gleichen Material, nämlich faserverstärktem Kunststoff, insbesondere faserverstärktem thermoplastischem, Kunststoff ausgebildet. Das erste und zweite flächenförmige Gebilde 13, 14 weisen jeweils eine Innenseite 19 und eine Außenseite 20 auf. An den Innenseiten 19 der flächenförmigen Gebilde 13, 14 ist die zellen- oder wabenförmige Verbindungsstruktur 15 fixiert (2). Der Abstand zwischen den Innenseiten 19 der beiden flächenförmigen Gebilde 13, 14 als einer Dicke 21 der Verbindungsstruktur 15 ist im Wesentlichen konstant, das heißt die Geometrie der beiden flächenförmigen äußeren Gebilde 13, 14 ist diesbezüglich im Wesentlichen identisch. Zwischen den Innenseiten 19 der flächenförmigen äußeren Gebilde 13, 14 ist ein Zwischenraum 16 vorhanden und in diesem Zwischenraum 16 ist die Verbindungsstruktur 15 ausgebildet. Der Zwischenraum 16 außerhalb der Verbindungsstruktur 15 bildet einen Hohlraum 17 mit Kanälen 18 zum Durchleiten von Luft aus der Klimaanlage 11. Die Dicke 22 der Wandungen der Verbindungsstruktur 15 ist wesentlich kleiner als die Dicke 21 der Verbindungsstruktur 15, sodass die Verbindungsstruktur 15 aufgrund der waben- oder zellenförmigen Geometrie eine dreidimensionale Struktur ist.
Die Tragstruktur 12 weist eine Öffnung 24 an einem Rand 27 an der Unterseite zum Einleiten von gekühlter und/oder erwärmter Luft aus der Klimaanlage 11 auf. Hierzu ist ein nicht dargestellter Luftkanal bzw. eine Luftleitung von der Klimaanlage 11 zu der Öffnung 24 geführt zum Einleiten der Luft in den Zwischenraum 16 und damit in die Kanäle 18. Die Tragstruktur 12 weist außerdem Öffnungen 25 zum Ausleiten der temperierten Luft in den Innenraum 8 auf. Die Öffnungen 24 sind an einem oberen Endbereich an dem Rand 27 der Tragstruktur 12 ausgebildet und vorzugsweise sind hier mehrere obere Öffnungen 25 ausgebildet und zusätzlich weist das erste flächenförmige Gebilde 13 eine Vielzahl von Öffnungen 25 zum Ausleiten der temperierten Luft in den Innenraum 8 in dem Bereich vor den Rücksitzen 10 und hinter den Vordersitzen 9 auf. Die temperierte Luft aus der Klimaanlage 11 kann dadurch an einer Vielzahl von Öffnungen 25 gleichmäßig in den Innenraum 8 eingeleitet werden. Ferner kann dadurch zusätzlich der Innenraum 8 auch entsprechend temperiert werden, da insbesondere auch das erste flächenförmige Gebilde 13 die Temperatur der temperierten Luft aus der Klimaanlage 11 annimmt und dadurch zusätzlich eine großflächige Temperierung der Luft in dem Innenraum 8 mittels Wärmeleitung von dem ersten flächenförmigen Gebilde 13 zu der Luft in dem Innenraum 8 oder umgekehrt ausgeführt werden kann. Die Luft in dem Zwischenraum 16 kann in einer Richtung 23 parallel zu dem ersten und zweiten flächenförmigen Gebilde 13, 14 in der Zeichenebene von 2 durch den Zwischenraum 16, das heißt die Kanäle 18, geleitet werden und zusätzlich auch in einer Richtung senkrecht zu der Zeichenebene von 2 und parallel zu dem ersten und zweiten flächenförmigen Gebilde 13, 14. Hierzu ist die Geometrie der Verbindungsstruktur 15 entsprechend ausgebildet, um das Durchleiten der Luft durch die Kanäle 18 entsprechend zu ermöglichen.
In 3 und 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für die Geometrie der Verbindungsstruktur 15 dargestellt. Die Verbindungsstruktur 15 ist waben- bzw. zellenförmig ausgebildet, sodass dadurch die Verbindungsstruktur 12 eine entsprechend große Erhöhung der Steifigkeit der Tragstruktur 12 ermöglicht. Die einzelnen Waben 26 oder Zellen 26 sind in dem Schnitt gemäß 3 sechseckig ausgebildet.
In 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für die Geometrie der Tragstruktur 12 abgebildet. Die sechseckigen Waben 26 der Tragstruktur 12 weisen in dem Schnitt gemäß 5 einen Abstand zueinander auf, sodass dadurch die Tragstruktur 12 in einer Richtung, siehe Pfeil und Biegeachse, biegbar ist.
In 7 und 8 ist ein drittes Ausführungsbeispiel für die Geometrie der Tragstruktur 12 abgebildet. Die wabenförmige Tragstruktur 12 weist Waben 26 oder Zellen 26 auf in der Form eines Halbkreises, der durch entsprechende Stege verbunden ist, sodass dadurch die Tragstruktur 12 an zwei Biegeachsen, siehe auch die zwei Pfeile, biegbar ist.
In 9 und 10 ist ein viertes Ausführungsbeispiel für die Geometrie der Verbindungsstruktur 15 abgebildet. In Abänderung von dem dritten Ausführungsbeispiel weist die Tragstruktur 12 nur in einer Ebene die teilkreisförmigen Waben 26 oder Zellen 26 mit dem Verbindungssteg auf. Die Tragstruktur 12 kann an zwei Biegeachsen, siehe auch die zwei Pfeile, gebogen werden.
Für die Herstellung der Tragstruktur 12 werden zunächst die beiden flächenförmigen Gebilde 13, 14 mittels Spritzgießen aus faserverstärktem thermoplastischem Kunststoff hergestellt. Für unterschiedliche Kraftfahrzeuge 1 mit entsprechend unterschiedlichen Rückenteilen 28 der Rücksitze 10 werden hierzu entsprechend unterschiedliche erste und zweite flächenförmige Gebilde 13, 14 mit unterschiedlichen Spritzgusswerkzeugen hergestellt. Die Verbindungsstruktur 15 wird ebenfalls mittels Spritzgießen aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt. Aufgrund der Dicke der Wandungen der Verbindungsstruktur 15 und der Geometrie der Verbindungsstruktur 15 ist jedoch die Verbindungsstruktur 15 nach der Herstellung biegbar. Die beiden flächenförmigen Gebilde 13, 14 sind nach der Herstellung steif, das heißt nicht biegbar. Zur Herstellung von Tragstrukturen 12 mit einer unterschiedlichen Geometrie können somit die identischen Verbindungsstrukturen 15 mittels entsprechendem Verformen und/oder Biegen an die Geometrie der Innenseiten 19 des ersten und zweiten flächenförmigen Gebildes 13, 14 entsprechend angepasst werden. Die Fixierung der Verbindungsstruktur 15 an den Innenseiten 19 des ersten und zweiten flächenförmigen Gebildes 13, 14 erfolgt beispielsweise mittels Kleben oder Thermoschweißen.
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Tragstruktur 12, dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Tragstruktur 12 und dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die Tragstruktur 12 ist aus dem gleichen Material ausgebildet, sodass dadurch die Tragstruktur 12 besonders einfach recycelt werden kann. Für die Herstellung unterschiedlicher Tragstrukturen 12 werden lediglich unterschiedliche flächenförmige Gebilde 13, 14 benötigt, jedoch können hierzu identische Verbindungsstrukturen 15 an den flächenförmigen Gebilden 13, 14 fixiert werden, da die Verbindungsstruktur 15 biegbar ist. Dadurch können in vorteilhafter Weise für die Herstellung unterschiedlicher Tragstrukturen 12 für unterschiedliche Kraftfahrzeuge 1 mit unterschiedlichen Vordersitzen 9 identische Verbindungsstrukturen 15 verwendet werden. Die Tragstruktur 12 ermöglicht auch das Durchleiten von temperierter Luft aus der Klimaanlage 11 und das gezielte Einleiten dieser Luft in den Innenraum 8 durch die Öffnungen 25 an der Tragstruktur 12. Dadurch kann die Klimatisierung des Innenraums 8 des Kraftfahrzeugs 1 verbessert werden, insbesondere ist eine besonders gleichmäßige Abgabe temperierter Luft in den Innenraum 8, insbesondere in einen Bereich des Innenraums 8 vorderhalb der Rücksitze 10, möglich. Die Tragstruktur 12 kann in anderen Anwendungen auch in dem Kraftfahrzeug 1 eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Tragstruktur 12 elektronische Bauteile (nicht dargestellt), beispielsweise ein Radio, einen Bildschirm und/oder ein Navigationsgerät, tragen und zusätzlich die Abwärme dieser elektronischen Bauteile aufnehmen, indem gekühlte Luft durch diese Tragstruktur 12 durchgeleitet wird, sodass dadurch diese elektronischen Bauteile, welche an dem ersten und/oder flächenförmigen Gebilde 13, 14 aufliegen, dadurch zusätzlich temperiert werden. Hierzu wird beispielsweise die Luft durch nur eine Öffnung 24 temperiert in die Tragstruktur 12 eingeleitet und durch nur eine Öffnung 25 aus der Tragstruktur 12 wieder ausgeleitet, wobei diese Luft vorzugsweise nicht in den Innenraum 8, sondern in die Umgebung an dem Kraftfahrzeug 1 geleitet wird, um dadurch keine unnötige Temperierung des Innenraums 8 zu ermöglichen. Durch derartige Tragstrukturen 12 zur Temperierung von elektronischen Bauteilen wird von der Klimaanlage 11 gezielt Luft mit einer Temperatur durchgeleitet, die zur entsprechenden Temperierung des elektronischen Bauteils (nicht dargestellt) notwendig ist, beispielsweise im Winter das elektronische Bauteil auf eine entsprechende Betriebstemperatur zu erwärmen und/oder bei höheren Außentemperaturen eine gezielte lokale Kühlung des elektronischen Bauteils mittels der Tragstruktur 12 und der durch die Tragstruktur 12 durchgeleiteten temperierten Luft zu ermöglichen. Die Temperatur der Luft zur Temperierung des elektronischen Bauteiles ist vorzugsweise unabhängig von der Temperatur der in den Innenraum 8 eingeleiteten Luft zur Temperierung des Innenraumes 8. An der Tragstruktur 12 ist vorzugsweise auch wenigstens ein Befestigungsmittel (nicht dargestellt), beispielsweise ein Stutzen mit einem Innengewinde, fixiert. Mittels dieses Befestigungsmittels, vorzugsweise zwei Befestigungsmitteln, kann die Tragstruktur an dem übrigen Kraftfahrzeug 1 befestigt werden.
Es wurde wenigstens ein Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei zu beachten ist, dass eine große Anzahl an Varianten hierzu existieren. Es sollte auch wahrgenommen werden, dass das Ausführungsbeispiel oder die Ausführungsbeispiele nur Beispiele sind und damit nicht beabsichtigt ist, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit bzw. Ausführbarkeit oder den Aufbau in irgendeiner Weise zu beschränken. Die oben stehende Beschreibung vermittelt den Fachmann mit einer geeigneten Anleitung zur Ausführung von wenigstens einem Ausführungsbeispiel. Es ist zu verstehen, dass verschiedene Veränderungen gemacht werden können in der Funktion und der Anordnung der beschriebenen Komponenten in einer beispielhaften Ausführungsform ohne vom Schutzumfang der nachstehenden Ansprüche und sowie den Äquivalenten der nachstehenden Ansprüche abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Karosserie
3: Dachhimmel
4: Frontscheibe
5: Antriebsmotor
6: Verbrennungsmotor
7: Elektromotor
8: Innenraum
9: Vordersitz
10: Rücksitz
11: Klimaanlage
12: Tragstruktur
13: Erstes flächenförmiges Gebilde
14: Zweites flächenförmiges Gebilde
15: Verbindungsstruktur
16: Zwischenraum
17: Hohlraum
18: Kanal
19: Innenseite des ersten und zweiten flächenförmigen Gebildes
20: Außenseite des ersten und zweiten flächenförmigen Gebildes
21: Dicke der Verbindungsstruktur
22: Dicke der Wandung der Verbindungsstruktur
23: Richtung parallel zu erste und zweiten flächenförmige Gebilde
24: Öffnung zum Einleiten von Fluid
25: Öffnung zum Ausleiten von Fluid
26: Wabe, Zelle
27: Rand der Tragstruktur
28: Rückenteil
29: Sitzteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 204915391 U [0003]
DE 1965574 A [0004]
WO 2010/107766 A1 [0005]

Claims

Tragstruktur (12), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend – ein erstes äußeres flächenförmiges Gebilde (13), – ein zweites äußeres flächenförmiges Gebilde (14), – eine Verbindungsstruktur (15) zwischen dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde (13, 14), wobei die Verbindungsstruktur (15) an dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde (13, 14) fixiert ist und ein Zwischenraum (16) zwischen dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde (13, 14) mit der Verbindungsstruktur (15) zum Durchleiten eines Fluides dient, wobei das erste und zweite äußere flächenförmige Gebilde (13, 14) aus einem luftundurchlässigen Material ausgebildet sind.
Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstruktur (15) aus einem luftundurchlässigen Material ausgebildet ist.
Tragstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid, insbesondere ausschließlich, in wenigstens einem Hohlraum (17) außerhalb der Verbindungsstruktur (15) vorhanden ist.
Tragstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstruktur (15) zwischen dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde (13, 14) wenigstens einen Kanal (18), vorzugsweise eine Vielzahl an Kanälen (18), begrenzt zum Durchleiten des Fluides durch den wenigstens einen Kanal (18).
Tragstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstruktur (15) waben- oder zellenförmig ausgebildet ist.
Tragstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen und/oder an den Waben (26) oder Zellen (26) der Verbindungsstruktur (15) der wenigstens eine Kanal (18) ausgebildet ist.
Tragstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid in dem Zwischenraum (16) in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde (13, 14) durch die Tragstruktur (12) leitbar ist aufgrund der Geometrie der Verbindungsstruktur (15).
Tragstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite äußere flächenförmige Gebilde (13, 14) und die Verbindungsstruktur (15) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus dem gleichen Material ausgebildet sind, vorzugsweise Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, oder Kunststoff, oder Kunststoff, insbesondere faserverstärkter Kunststoff.
Tragstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite äußere flächenförmige Gebilde (13, 14) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, gekrümmt ausgebildet sind.
Tragstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstruktur (15) ohne dem ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebilde (13, 14) biegbar ist.
Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur (12), insbesondere einer Tragstruktur (12) gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: – zur Verfügung stellen eines ersten äußeren flächenförmigen Gebildes (13), – zur Verfügung stellen ein zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes (14), – zur Verfügung stellen einer Verbindungsstruktur (15), – Fixieren der Verbindungsstruktur (15) an Innenseiten (19) des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes (13, 14), wobei die Verbindungsstruktur (15) vor und/oder während des Fixierens an den Innenseiten (19) des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes (13, 14) gebogen und/oder verformt wird, so dass sich die Form der Verbindungsstruktur (15) an die Form der Innenseiten (19) des ersten und zweiten äußeren flächenförmigen Gebildes (13, 14) anpasst.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite äußere flächenförmige Gebilde (13, 14) und die Verbindungsstruktur (15) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus dem gleichen Material zur Verfügung gestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite äußere flächenförmige Gebilde (13, 14) im Wesentlichen steif ausgebildet zur Verfügung gestellt werden, insbesondere aufgrund der Dicke und/oder der Art des Materials.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite flächenförmige Gebilde (13, 14) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, gekrümmt zur Verfügung gestellt werden.
Kraftfahrzeug (1), umfassend – eine Karosserie (2), – wenigstens einen Antriebsmotor (5), insbesondere einen Verbrennungsmotor (6) und/oder Elektromotor (7), – wenigstens eine Tragstruktur (12), dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Tragstruktur (12) als eine Tragstruktur (12) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.