-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Heizungs-, Lüftungs- und Klima(HLK)-Anlage mit einer strukturellen Luftleitung, die in einer Dachstruktur eines Fahrzeugs integriert ist.
-
STAND DER TECHNIK
-
In Kraftfahrzeugen sind HLK-Anlagen zum Heizen und Kühlen der Fahrgastkabine des Fahrzeugs inbegriffen. Größere Geländelimousinen (Sport Utility Vehicles - SUV) weisen typischerweise eine oben angeordnete Luftleitung auf, die über der ersten und dritten Sitzreihe angeordnet ist. Die Luftleitungen bilden keinen Bestandteil der Dachstruktur und befinden sich typischerweise unter den Querträgern der Dachstruktur und über dem Dachhimmel. Die Luftleitungen weisen Auslassöffnungen auf, welche Luft in die Fahrgastkabine leiten.
-
KURZDARSTELLUNG
-
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Fahrzeugkarosseriestruktur beabstandete Dachschienen und eine strukturelle Luftleitung auf. Die Luftleitung weist mindestens zwei Bögen auf, die zwischen den Dachschienen verbunden sind und einen ersten und einen zweiten Kanal definieren. Ein verbindendes Element ist zwischen den Bögen verbunden und definiert einen dritten Kanal, welcher den ersten und zweiten Kanal miteinander in Fluidverbindung bringt. Zumindest einer der Bögen definiert eine Auslassöffnung, die zum Leiten von Luft in eine Kabine ausgelegt ist.
-
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist ein Fahrzeug Dachschienen, einen sich zwischen den Schienen erstreckenden hinteren Querholm und eine strukturelle Luftleitung, die sich vor dem hinteren Querholm befindet, auf. Die Luftleitung weist einen strukturellen Körper auf, der einen offenen Kanal definiert und einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist, die jeweils mit einer der Schienen verbunden sind. Eine Komponente ist dichtend an Flansche des Körpers gefügt und ummantelt den Körper, um eine Luftkammer zu definieren.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Fahrzeug Dachschienen und eine strukturelle Luftleitung, welche einen strukturellen Körper mit mindestens vier Befestigungsabschnitten aufweist, die jeweils an einer der Dachschienen angebracht sind, auf. Eine Auslassöffnung ist in einem Boden des Körpers definiert. In der Auslassöffnung ist ein Luftverschluss angeordnet. Eine Komponente ist dichtend an einen oberen Teil des Körpers gefügt, sodass der Körper und die Komponente derart zusammenwirken, dass sie eine Luftkammer definieren.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine Teilansicht von oben eines Fahrzeugs, das eine strukturelle Luftleitung aufweist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
- 2 ist eine perspektivische Teilansicht eines hinteren Abschnitts des Fahrzeugs, bei welcher die Verkleidungskomponenten weggelassen wurden, um eine HLK-Zusatzanlage zu zeigen.
- 3 ist eine schematische Ansicht des Fahrzeugs, welche einen Querschnitt der strukturellen Luftleitung aus 1 und einen Abschnitt einer Fahrgastkabine darstellt.
- 4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Teilansicht eines Dachs eines Fahrzeugs, das eine strukturelle Luftleitung mit einer Abdeckung aufweist.
- 5 ist eine schematische Ansicht des Fahrzeugs aus 4, welche einen Querschnitt der strukturellen Luftleitung und einen Abschnitt einer Fahrgastkabine darstellt.
- 6 ist eine auseinandergezogene perspektivische Teilansicht eines Dachs eines Fahrzeugs, das eine strukturelle Luftleitung gemäß einer anderen Ausführungsform aufweist.
- 7 ist eine Teilansicht von oben eines Fahrzeugs, das eine strukturelle Luftleitung gemäß einer weiteren Ausführungsform aufweist.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Vorliegend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaften Charakters sind und andere Ausführungsformen unterschiedliche und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; manche Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind vorliegend offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass unterschiedliche Merkmale, die unter Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, welche nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen aus dargestellten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Unterschiedliche Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten dabei für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
-
Ein Fahrzeug 20 wie etwa ein SUV weist, unter Bezug auf die 1 und 2, ein Paar länglicher Karosserieflanken 22 auf, die auf entgegengesetzten Seiten des Fahrzeugs ausgebildet sind. Ein Paar beabstandeter Dachschienen 24 erstreckt sich längs entlang des Fahrzeugs und befindet sich an einem oberen Abschnitt der Karosserieflanken 22. Zur Karosseriestruktur gehören Säulen wie etwa A-Säulen 25, B-Säulen 26, C-Säulen 27 und D-Säulen 28, die sich von den Dachschienen 24 nach unten erstrecken und in einem (nicht abgebildeten) Seitenschweller auslaufen. Zu der Karosseriestruktur kann eine Vielzahl von Querträgern gehören, wie etwa ein Windschutzscheibenrahmen 30, ein Dachbogen 32 und ein hinterer Querholm 34, die sich jeweils zwischen den Dachschienen 24 erstrecken. Die Karosseriestruktur definiert eine Fahrgastkabine 36, die zum Aufnehmen von Insassen des Fahrzeugs 20 ausgelegt ist.
-
Das Fahrzeug 20 weist eine HLK-Anlage zum Heizen und Kühlen der Fahrgastkabine 36 auf. Viele SUVs mit drei Sitzreihen enthalten Lüftungsöffnungen im Armaturenbrett sowie oben angeordnete Lüftungsöffnungen oberhalb der zweiten und dritten Sitzreihe. Die Lüftungsöffnungen im Armaturenbrett können ein Bestandteil einer HLK-Hauptanlage sein, und die oben angeordneten Lüftungsöffnungen können ein Bestandteil einer HLK-Zusatzanlage sein. Jede der HLK-Anlagen kann ein eigenes HLK-Gehäuse und einen eigenen Gebläsemotor aufweisen und in der Lage sein, unabhängig von den anderen zu funktionieren.
-
Das Fahrzeug 20 weist ein HLK-Zusatzgehäuse 40 auf, das mit einem Karosserieteil 38 in der Nähe des Radkastens verbunden ist. Das Gehäuse 40 kann hinter den Verkleidungskomponenten der Fahrgastkabine 36 verborgen sein. Ein Gebläse 42 ist im Inneren des Gehäuses 40 angeordnet und versorgt die HLK-Zusatzanlage mit Leistung. Eine Zuleitung 44 leitet Luft in eine strukturelle Luftleitung 50, welche im oberen Teil der Fahrgastkabine 36 angeordnet ist. Die Luftleitung 50 ist derart angeordnet, dass Luft bei der zweiten und dritten Sitzreihe eingeblasen wird.
-
Typischerweise weisen Fahrzeuge einen strukturellen Querträger auf, bspw. Dachbögen, die sich zwischen den Dachschienen und einer separaten Luftleitungsanordnung, die unter den Querträgern getragen wird, erstrecken. Indem man aus den Luftleitungen 50 ein strukturelles Teil macht, lassen sich die Querträger und die Luftleitung in eine einzelne Mehrzweckkomponente integrieren, welche die mehreren separaten Komponenten ersetzt. Diese Integrierung kann die Kopffreiheit vergrößern, die Anzahl von Einzelteilen reduzieren, Kosten senken und Fertigungseffizienzen verbessern. Im hier verwendeten Sinne bedeutet der Ausdruck „strukturell“, dass die jeweilige Komponente oder Komponenten tragend sind oder anderweitig eine Stütze für die Fahrzeugkarosserie bereitstellen. Indem man aus der Luftleitung ein strukturelles Teil macht, lässt sich die Anzahl der Dachbögen reduzieren.
-
Die strukturelle Luftleitung 50, unter Bezug auf die 1 und 3, weist einen strukturellen Körper 52 auf, der sich zwischen den Dachschienen 24 erstreckt und sich zwischen dem hinteren Querholm 34 und dem Dachbogen 32 befindet, welcher oberhalb der zweiten und dritten Sitzreihe anzuordnen ist. In einer oder mehreren Ausführungsformen weist der Körper 52 einen ersten Bogen 54, einen zweiten Bogen 56 und einen dritten Bogen 58 auf, die sich jeweils zwischen den Dachschienen 24 erstrecken. Der erste Bogen 54 kann einen ersten Befestigungsabschnitt 64 aufweisen, welcher an der Dachschiene auf der Fahrgastseite angebracht wird, und einen zweiten Befestigungsabschnitt 67, der an der Seitenschiene auf der Fahrerseite angebracht wird. Der zweite Bogen 56 und der dritte Bogen 58 können ähnliche Befestigungsabschnitte aufweisen, die an den Dachschienen 24 angebracht werden. Der strukturelle Körper 52 kann aus einer Metalllegierung wie etwa Stahl oder Aluminium, Kunststoff, einem Verbundmaterial oder anderen geeigneten Material bestehen. Die Luftleitung 50 kann durch Schweißen, Befestigungselemente, Haftmittel oder ein sonstiges fachbekanntes Fügeverfahren an den Dachschienen 24 angebracht werden.
-
Jeder Bogen kann ein offenes Oberteil, entgegengesetzte Seitenwände 66 und eine untere Wand 68 aufweisen, die zusammenwirken, um einen offenen Kanal 70 zu definieren. Die Bögen können einen U-förmigen, C-förmigen oder röhrenförmigen Querschnitt aufweisen. Ein Flansch 74 kann sich von einem oberen Teil 72 jeder der Seitenwände nach außen erstrecken. Dank der Flansche 74 kann der strukturelle Körper 52 mit einer Komponente wie etwa einer Dachplatte oder Abdeckung verbunden werden, wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird. Die Bögen 54, 56 und 58 sind strukturelle Elemente, die eine seitliche Abstützung zwischen den Dachschienen 24 bereitstellen, um eine seitliche Verschiebung der Fahrzeugflanken 22 verringern. Die Bögen der Luftleitung 50 treten an die Stelle traditioneller Querträger, die sich typischerweise in diesem Bereich des Fahrzeugs befinden.
-
Der erste Bogen 54 kann anhand eines vorderen verbindenden Elements 60 mit dem zweiten Bogen 56 verbunden sein, und der zweite Bogen 56 kann anhand eines hinteren verbindenden Elements 62 mit dem dritten Bogen 58 verbunden sein. Die verbindenden Elemente 60, 62 können einen U-förmigen, C-förmigen oder röhrenförmigen Querschnitt aufweisen. Die verbindenden Elemente können die gleichen Querschnitte wie die Bögen aufweisen. Die verbindenden Elemente 60, 62 definieren zudem offene Kanäle 82, die einen Luftstrom zwischen dem ersten, zweiten und dritten Bogen ermöglichen. Darüber hinaus, dass sie die Bögen in Fluidverbindung miteinander bringen, können die verbindenden Elemente der Dachstruktur auch zusätzliche Festigkeit verleihen.
-
Eine Dachplatte 84 kann an die Flansche 74 angebracht werden, um das offene Oberteil des strukturellen Körpers 52 abzudecken. Gummiharz oder eine andere Haft- oder Dichtverbindung kann durchgehend entlang der Flansche 74 aufgetragen werden, um zwischen der Dachplatte 84 und dem strukturellen Körper 52 eine luftdichte Abdichtung auszubilden. Die Dachplatte 84 und der strukturelle Körper 52 wirken zusammen, um eine Luftkammer 86 der strukturellen Luftleitung 50 zu definieren. Der strukturelle Körper 52 definiert die Seiten 92 und den Boden 94 der Luftkammer 86, und eine untere Fläche der Dachplatte 84 definiert eine Oberseite 90 der Luftkammer 86.
-
Eine Einlassöffnung 78 ist in dem strukturellen Körper 52 definiert und mit der Zuleitung 44 verbunden, um die Luftkammer 86 mit dem HLK-Gehäuse 40 in Fluidverbindung zu bringen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Einlassöffnung 78 in der unteren Wand 68 des dritten Bogens 58 definiert, kann sich in anderen Ausführungsformen jedoch auch an anderen Stellen befinden. Der strukturelle Körper 52 definiert zumindest eine Auslassöffnung 76, die einen Luftstrom von der Luftkammer 86 in die Fahrgastkabine 36 ermöglicht. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist ein Paar Auslassöffnungen in der unteren Wand 68 des ersten Bogens 54 definiert, und ein Paar Auslassöffnungen ist in der unteren Wand 68 des dritten Bogens 58 definiert. Die konkrete Anordnung der Auslassöffnungen kann je nach Konfiguration der Fahrgastkabine 36 variieren.
-
In jeder der Auslassöffnungen 76 ist ein Luftverschluss 96 angeordnet. Der Luftverschluss 96 kann einen röhrenförmigen Abschnitt aufweisen, welcher in der Auslassöffnung 76 aufgenommen wird und sich nach unten durch ein Loch im Dachhimmel 98 erstreckt. Um einen Rand des röhrenförmigen Körpers kann eine Blende ausgebildet sein, um das Loch im Dachhimmel 98 zu verbergen. Der Luftverschluss 96 kann eine Vielzahl Flügel 97 aufweisen, dank derer ein Benutzer den Luftstrom in einer gewünschten Richtung ausrichten und den Luftverschluss 96 schließen kann.
-
Die offenen Kanäle 70, 82 der Dachbögen bzw. der verbindenden Elemente können einzelne Durchlässe 88 der Luftkammer 86 bilden. In der dargestellten Ausführungsform stehen alle Kanäle in Fluidverbindung miteinander und bilden allesamt Durchlässe der Luftkammer, obwohl sich an dem zweiten Bogen 56 keine Auslassöffnungen befinden. In anderen Ausführungsformen können Kanäle, die keine Auslassöffnungen bedienen, durch ein blockierendes Element oder eine Wand von der Luftkammer getrennt werden. Beispielsweise kann der Kanal des Bogens 56 von der Luftkammer 86 getrennt werden, da der Kanal keine Auslassöffnung bedient. Ein Beispiel dafür wird in 6 gezeigt und unten ausführlicher beschrieben.
-
Ein Fahrzeug 100, unter Bezug auf die 4 und 5, weist ein Paar beabstandeter Dachschienen 112 und eine zwischen den Dachschienen 112 verbundene strukturelle Luftleitung 114 auf. Die strukturelle Luftleitung 114 weist einen strukturellen Körper 116 mit einem ersten Bogen 118, einem zweiten Bogen 120, einem dritten Bogen 122 und verbindenden Elementen 123 und 125 auf, die im Verhältnis zu dem Körper 52 ähnlich oder identisch sind. Die Bögen und die verbindenden Elemente können offene Kanäle 124 definieren. Die Bögen und die verbindenden Elemente können auch Flansche 126 zum Verbinden des oberen Teils des strukturellen Körpers 116 mit einer Abdeckung 128 aufweisen. Die Abdeckung 128 weist eine untere Seite 130 auf, die anhand von Gummiharz 134 oder einer anderen dichtenden Verbindung dichtend an die Flansche 126 gefügt wird. Die Abdeckung 128 wirkt mit dem strukturellen Körper 116 zusammen, um eine Luftkammer 136 zu definieren, die dazu ausgelegt ist, Luft in die Fahrgastkabine zu verteilen. Die Abdeckung 128 definiert eine obere Seite 138 der Luftkammer, und der strukturelle Körper 116 definiert die Seiten 140 und den Boden 142 der Luftkammer. Die Abdeckung 128 kann derart geformt sein, dass sie sich an die Form des strukturellen Körpers 116 anpasst. Beispielsweise kann die Abdeckung 128 Quersegmente 148 aufweisen, die über den Bögen 118, 120, 122 angeordnet sind, und ein Paar Längssegmente 150, welche über den verbindenden Elementen 123, 125 angeordnet sind. Bei der Abdeckung 128 kann es sich um eine strukturelle Komponente oder eine nichtstrukturelle Komponente handeln, und sie kann aus einem beliebigen geeigneten Material wie etwa einer Metalllegierung, Kunststoff oder einem Verbundmaterial ausgebildet sein. Die Dachplatte 144 erstreckt sich zwischen den Dachschienen 112 und ist über der Abdeckung 128 angeordnet. Gummiharz 146, oder eine andere dichtende Verbindung, fügt eine obere Seite 132 der Abdeckung 128 an eine untere Seite der Dachplatte 144.
-
6 stellt eine strukturelle Luftleitung 151 dar, die eine modifizierte Variante der Luftleitung 114 ist. Hier sind die Kanäle 152 eines zweiten Bogens 154 kein Bestandteil der Luftkammer 160 der Luftleitung 151. Die Kanäle 152 werden durch ein Trennstück 158 vom Kanal 156 eines verbindenden Elements 157 getrennt. Bei dem Trennstück 158 kann es sich um eine Wand des verbindenden Elements oder um ein separates blockierendes Element handeln, bspw. eine Platte, das an dem verbindenden Element 157 angebracht ist. Die Kanäle 152 sind von der Luftkammer 160 getrennt, weil sie keine Auslassöffnungen bedienen.
-
Die Abdeckung 162 ist derart geformt, dass sie nur Kanäle abdeckt, die Durchlässe der Luftkammer 160 bilden. Daher weist die Luftkammer 160 ein Paar Querdurchlässe 164 auf, welche durch einen vorderen Bogen 172 und einen hinteren Bogen 174 definiert werden, und einen Längsdurchlass 166, der durch das verbindende Element 157 definiert wird. Gummiharz 168 kann auf die Abdeckung 162 aufgetragen werden, um die Abdeckung 162 mit einer Dachplatte zu verbinden. Gummiharz 170 kann auf Flansche des zweiten Bogens 154 aufgetragen werden, um den zweiten Bogen 154 direkt mit der Dachplatte zu verbinden.
-
Die Form und Auslegung der strukturellen Luftleitung, unter Bezug auf 7, kann je nach Platzeinschränkungen, strukturellen Einschränkungen und Kabinenkonfiguration variieren. Das Fahrzeug 180 weist eine x-förmige strukturelle Luftleitung 182 auf, die zwischen einem Paar beabstandeter Dachschienen 184 verbunden ist. Die Luftleitung 182 kann Quersegmente 186 aufweisen, die jeweils mit einer der Dachschienen 184 verbunden sind, und abgewinkelte Segmente 188, die zwischen den Quersegmenten 186 verbunden sind. Die abgewinkelten Segmente 188 sind an einem Mittelabschnitt miteinander verbunden, um jedes der Segmente in Fluidverbindung miteinander zu bringen. In unteren Wänden der Quersegmente 186 können Auslassöffnungen 190 definiert sein. Die Luftleitung 182 kann mit einer Dachplatte verbunden sein, um die Luftleitung abzudichten, oder sie kann eine Abdeckung aufweisen, welche die Luftleitung abdichtet, wie oben in den vorausgehenden Ausführungsformen beschrieben.
-
Zwar werden oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, doch wird damit nicht die Absicht verfolgt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, welche von den Ansprüchen umfasst werden. Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende, nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen auszubilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt werden. Obwohl verschiedene Ausführungsformen eventuell so beschrieben wurden, dass sie gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen aus dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften Vorteile bereitstellen oder bevorzugt werden, wird der Durchschnittsfachmann doch erkennen, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die sich nach der spezifischen Anwendung und Umsetzung richten. Zu diesen Attributen können unter anderem Folgende zählen: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. Daher liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen aus dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.