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Die Erfindung betrifft ein Bauteil zur Belüftung des Innenraums eines Fahrzeugs, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils zur Belüftung des Innenraums eines Fahrzeugs, sowie eine Instrumententafel für ein Fahrzeug. Insbesondere sind das Bauteil und die Instrumententafel für Kraftfahrzeuge geeignet.
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Zur Belüftung des Innenraums von Fahrzeugen bzw. Kraftfahrzeugen dienen Bauteile, die einen Luftstrom in den Fahrzeuginnenraum strömen lassen, der zum Beispiel durch einen Wärmetauscher oder durch ein Gebläse erzeugt wird. Derartige Bauteile werden beispielsweise durch eine Instrumententafel oder als Teil einer Instrumententafel gebildet. Weiterhin können verschiedenartige Innenraumverkleidungen, die an unterschiedlichsten Stellen im Fahrzeug angeordnet sind, als Bauteile zur Belüftung des Fahrzeuginnenraums dienen. Auch können Fahrzeugsitze, Sitzpolster, Rückenlehnen, Kopfstützen und sonstige Elemente mit geeigneten Oberflächen im Fahrzeug mit Bauteilen zur Belüftung ausgestattet sein.
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Die Instrumententafel bzw. das Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs hat zumeist Austrittsöffnungen zum Ausströmen der von einem Wärmetauscher bzw. einem zentralen Klimamodul kommenden Luft. Die Austrittsöffnungen der Instrumententafel, die den Innenraum und die Insassen mit Luft versorgen, sind in der Regel an der Frontscheibe und an beiden Seiten sowie in der Mitte der Instrumententafel zentralen neben dem Lenkrad angebracht. Für das Wohlbefinden der Fahrzeuginsassen ist es notwendig, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Fahrzeuginnenraum gering ist, sodass Zugluft vermieden wird.
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EP 1 151 879 B1 beschreibt eine Belüftungsvorrichtung für den Innenraum eines Fahrzeugs mit einem Instrumententafelbauteil, auf dessen Oberfläche ein großflächiger Austrittsbereich mit einer Vielzahl von kleinen Austrittsausnehmungen verteilt ist, um die Strömungsgeschwindigkeit der Luft klein zu halten.
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Die Druckschrift
DE 195 08983 C1 beschreibt eine Vorrichtung zur diffusen Belüftung eines Fahrzeuginnenraums im Bereich eines Armaturenbretts, dessen Oberteil eine Vielzahl von Luftaustrittslöchern aufweist und zusammen mit einem Unterteil einen Luftverteilungsraum begrenzt, der an eine Luftzuführeinrichtung angeschlossen ist.
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DE 10 2015 216 827 A1 beschreibt ein Verfahren zum Temperieren einer mehrschichtigen Software-Touch-Polsterstruktur, die eine gasundurchlässige Obermaterialschicht und eine darunter angeordnete voluminöse, druckelastische Untermaterialschicht aufweist. Durch die gasdurchlässig ausgebildete Untermaterialschicht wird ein gasförmiges Kühlmedium oder Heizmedium hindurch geleitet.
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Die Druckschrift
DE 10 2017 206 304 A1 beschreibt ein formstabiles Integralschaumformteil mit einem zelligen Kern, der als Wärmetauscherbereich ausgebildet ist. In dem Wärmetauscherbereich sind eine Vielzahl von hohlen Zellen des zelligen Kerns miteinander verbunden, um von einem Wärmetauschermedium durchströmt zu werden.
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Die Druckschrift
DE 10 2018 212 610 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils für Fahrzeuge, bei dem eine Klebstoffschicht auf ein Trägerteil aufgebracht wird, und auf der Klebstoffschicht eine Dekorschicht angeordnet wird. Um die Klebstoffschicht zu aktivieren, wird ein temperiertes Fluid durch das Trägerteil geleitet.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Bauteil zur Belüftung des Innenraums eines Fahrzeugs zu schaffen und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, mit dem eine für die Fahrzeuginsassen angenehme Belüftung des Fahrzeuginnenraums ermöglicht wird, wobei die Herstellung schnell und zu reduzierten Kosten erfolgen kann.
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Insbesondere soll eine Instrumententafel für ein Fahrzeug geschaffen werden, die eine wirksame und angenehme Belüftung des Fahrzeuginnenraums bietet und schnell und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch das Bauteil zur Belüftung des Innenraums eines Fahrzeugs gemäß Patentanspruch 1, durch das Verfahren zur Herstellung eines Bauteils zur Belüftung des Innenraums eines Fahrzeugs gemäß Patentanspruch 8, und durch die Instrumententafel gemäß Patentanspruch 13.
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Weitere vorteilhafte Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Gemäß der Erfindung wird ein Bauteil zur Belüftung des Innenraums eines Fahrzeugs geschaffen, umfassend ein Basiselement, das eine erste geschlossene Schicht und eine zweite geschlossene Schicht umfasst, zwischen denen eine offenporige Zwischenschicht angeordnet ist, einen Luftzufuhranschluss zur Zufuhr von Luft zur Belüftung des Innenraums eines Fahrzeugs in das Basiselement, wobei das Basiselement einen Luftleitkanal zur Leitung der zugeführten Luft durch die offenporige Zwischenschicht in den Fahrzeuginnenraum bildet, und die zweite geschlossene Schicht eine Vielzahl von Öffnungen zum Ausströmen der dem Basiselement zugeführten Luft in den Fahrzeuginnenraum nach Durchströmen der offenporigen Zwischenschicht umfasst.
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Durch die Erfindung wird eine angenehme Belüftung des Fahrzeuginnenraums ermöglicht. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, das Basiselement, das auch als Grundträger bezeichnet wird bzw. einen Grundträger bildet, zur Luftleitung zu nutzen. Dadurch wird es durch die Erfindung möglich, dass für die Belüftung eines Fahrzeuginnenraums, zum Beispiel durch eine Instrumententafel, kein separater Luftverteilerkasten benötigt wird. Zudem ist es nicht mehr notwendig, einen separaten Einsatz in die Instrumententafel zu integrieren.
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Bevorzugt ist das Basiselement bzw. der Grundträger mit seiner offenporigen Zwischenschicht im Spritzguss-Integralverfahren hergestellt.
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Dadurch wird das Gewicht des Grundträgers reduziert. Verfahrensbedingt entsteht dabei zwischen den äußeren geschlossenen Schichten eine hohle Zwischenschicht mit Kunststofffäden. Die Oberfläche des Grundträgers ist folglich nicht luftdurchlässig, während die Zwischenschicht offenporig bzw. luftdurchlässig gestaltet werden kann.
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Vorteilhafterweise wird die im Spritzguss-Integralverfahren entstehende Zwischenschicht als Luftleitkanal für die Belüftung des Fahrzeuginnenraums genutzt.
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Vorteilhaft ist die offenporige Zwischenschicht zur Versteifung des Basiselements oder Grundträgers ausgebildet. Insbesondere wird dadurch der Abstand zwischen den beiden geschlossenen Schichten konstant gehalten, um zum Beispiel bei einem erhöhten Luftdruck im Innenraum des Basiselements ein Ausbeulen in Richtung des Fahrzeuginnenraums zu verhindern, oder auch um allgemein eine feste bzw. steife Struktur zu erzielen, die gegen Beschädigungen besser geschützt ist. Dadurch können die äußeren beiden Schichten dünn und besonders leicht ausgestaltet werden und dennoch eine hohe Stabilität gewährleisten. Das Gewicht wird weiter reduziert.
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Zur Versteifung dienen insbesondere die Kunststofffäden, die beim Spritzguss-Integralverfahren nach der Aushärtung des Kunststoffs entstehen. Besonders bevorzugt beträgt die Steifigkeit des Grundträgers mehr als 1000 MPa.
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Insbesondere ist das Bauteil als Instrumententafel ausgebildet.
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Bevorzugt werden die Vielzahl von Öffnungen zum Ausströmen der Luft in den Fahrzeuginnenraum durch eine Perforation bzw. eine perforierte Oberfläche an der Außenseite des Basiselements gebildet.
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Vorteilhafterweise ist an der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite des Basiselements ein luftdurchlässiges und/oder perforiertes Oberflächenmaterial zur Darbietung einer ansprechenden Optik und Haptik befestigt.
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Insbesondere umfasst das Oberflächenmaterial eine druckelastische Abstandsschicht, die insbesondere als ein Abstandsgewirke ausgebildet ist, und vorteilhaft eine darüberliegende Dekorschicht, welche die Oberfläche des Bauteils an der Fahrzeuginnenseite bildet.
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Der Grundträger wird zur Luftleitung genutzt. Durch die Perforierung der Oberfläche des Grundträgers sowie zum Beispiel des darauf kaschierten Abstandsgewirkes und der darüberliegenden Oberfläche, die zum Beispiel durch die Dekorschicht gebildet wird, entstehen Belüftungslöcher zum Ausströmen der Luft in den Fahrzeuginnenraum.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils zur Belüftung des Innenraums eines Fahrzeugs geschaffen, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Basiselements, das eine erste geschlossene Schicht und eine zweite geschlossene Schicht umfasst, zwischen denen eine offenporige Zwischenschicht angeordnet ist; Ausbilden der offenporigen Zwischenschicht als Luftleitkanal zum Leiten von Luft für die Belüftung des Innenraums eines Fahrzeugs; Anbringen eines Luftzufuhranschlusses zur Zufuhr der Luft für die Belüftung des Innenraums des Fahrzeugs in die offenporige Zwischenschicht des Basiselements; und Ausbilden einer Vielzahl von Öffnungen in der zweiten geschlossenen Schicht, zum Ausströmen der dem Basiselement zugeführten Luft in den Fahrzeuginnenraum nach Durchströmen der offenporigen Zwischenschicht.
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Bevorzugt wird das Basiselement mit seiner offenporigen Zwischenschicht im Spritzguss-Integralverfahren hergestellt.
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Vorteilhaft wird die offenporige Zwischenschicht zur Versteifung des Basiselements ausgebildet.
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Zum Beispiel wird die Vielzahl von Öffnungen durch Perforieren gebildet.
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Insbesondere wird mit dem Verfahren ein erfindungsgemäßes Bauteil hergestellt. Das Bauteil ist zum Beispiel als Instrumententafel ausgebildet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Instrumententafel für ein Kraftfahrzeug geschaffen, die ein erfindungsgemäßes Bauteil umfasst und/oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
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Vorteile, Details und Merkmale, die im Zusammenhang mit der Vorrichtung, dem Verfahren oder der Instrumententafel beschrieben sind, gelten auch für die jeweils anderen Aspekte der Erfindung.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 eine Schnittansicht eines Bauteils zur Belüftung des Innenraums eines Fahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als schematische Darstellung, und
- 2 eine schematische Darstellung einer Instrumententafel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Draufsicht in einem Fahrzeuginnenraum;
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In 1 ist ein Teilbereich eines Bauteils 10 zur Belüftung des Innenraums eines Kraftfahrzeugs als Schnittansicht schematisch dargestellt.
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Das Bauteil 10 bildet eine Instrumententafel 11 eines Kraftfahrzeugs 100 bzw. einen Teilbereich davon, wie in 2 gezeigt. In der Instrumententafel 11 bzw. Armaturenbrett sind Anzeigeinstrumente 101 und in der Figur nicht dargestellte Bedieneinheiten für das Fahrzeug 100 angeordnet.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst das Bauteil 10 bzw. die Instrumententafel 11 eine erste geschlossene Schicht 12 und eine zweite geschlossene Schicht 13, die in einem Abstand zur ersten geschlossenen Schicht 12 angeordnet ist, sodass zwischen den beiden Schichten 12, 13 ein Zwischenraum 14 ausgebildet ist. Die beiden Schichten 12, 13 sind luftdicht bzw. aus einem luftdichten Material gefertigt, wobei jedoch in der zweiten geschlossenen Schicht 13 eine Vielzahl von Öffnungen 15 vorgesehen ist, sodass Luft L aus dem Zwischenraum 14 durch die Öffnungen 15 in den Innenraum 16 des Kraftfahrzeugs entweichen kann.
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In dem Zwischenraum 14 zwischen den beiden Schichten 12, 13 befindet sich eine offenporige Zwischenschicht, die luftdurchlässig ist. Die beiden Schichten 12, 13 sind somit außen an beiden Seiten der offenporigen Zwischenschicht 17 angeordnet und bilden dort jeweils eine äußere geschlossene Schicht. Die Schichtanordnung aus den beiden äußeren geschlossenen Schichten 12, 13 und der dazwischen angeordneten, offenporigen Zwischenschicht 17 bildet ein Basiselement bzw. einen Grundträger 18 der Instrumententafel 11.
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Die Zwischenschicht 17 des Grundträgers 18 weist eine Vielzahl von Kunststofffäden 24 auf, die sich zwischen den beiden äußeren Schichten 12, 13 erstrecken und dem Grundträger 18 eine Steifigkeit und Stabilität verleihen. Sie bilden zum Beispiel eine Schaumstruktur, die luftdurchlässig ist.
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Die mit den Ausströmöffnungen 15 versehene äußere Schicht 13 ist an der Seite der Zwischenschicht 17 angeordnet, die dem Fahrzeuginnenraum 16 zugewandt ist. Die erste geschlossene Schicht 12 ist an der gegenüberliegenden Seite der Zwischenschicht 17 angeordnet und bildet somit die Rückseite des Grundträgers 18.
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Der Grundträger 18 ist mit einem Luftzufuhranschluss 19 versehen, um durch eine Luftleitung 20 Luft, die zur Belüftung des Fahrzeuginnenraums dient, in den Zwischenraum 14 und damit in die offenporige Zwischenschicht 17 zu führen. Die über den Luftzufuhranschluss 19 in den Grundträger 18 geführte Luft L wird von einem Klimagerät erzeugt, das in der Figur nicht dargestellt ist. In dem Klimagerät des Fahrzeugs wird mithilfe eines Wärmetauschers die Luft temperiert, sodass warme oder kalte Luft L über die Luftleitung 20 durch Druckdifferenz in das Bauteil 10 gelangt. Der Luftzufuhranschluss 19 ist als Druckluftanschluss ausgebildet.
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Der Luftzufuhranschluss bzw. Druckluftanschluss 19 ist an der Rückseite des Grundträgers 18 angeordnet, d. h. an der ersten geschlossenen Schicht 12, sodass die vom Klimagerät des Fahrzeugs kommende Luft L durch die erste geschlossene Schicht 12 in den Zwischenraum 14 strömen kann.
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Der Zwischenraum 14 zwischen der ersten Schicht 12 und der zweiten Schicht 13 bildet einen Luftleitkanal, durch den die über die Luftleitung 20 zugeführte Luft L durch die offenporige Zwischenschicht 17 hindurch zu den Ausströmöffnungen 15 geleitet wird, die in den Fahrzeuginnenraum 16 münden, sodass die Luft L dorthin ausströmt. Der Grundträger 18 wird auf diese Weise zur Luftleitung genutzt, das heißt er bildet einen Luftleitkanal.
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Die dem Fahrzeuginnenraum 16 zugewandte zweite Schicht 13 bildet mit ihren Öffnungen 15 eine perforierte Oberfläche 13a, die ein großflächiges Ausströmen der Luft L in den Fahrzeuginnenraum 16 ermöglicht.
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Auf der durch die zweite Schicht 13 gebildeten Oberfläche des Grundträgers 18 sind eine Abstandsschicht 21 und eine optisch ansprechende Oberflächenschicht 22 kaschiert. Die Abstandsschicht 21 wird zum Beispiel durch ein Abstandsgewirk, ein Gewebe und/oder einen Schaum gebildet. Sie hat die Funktion, eine gute Haptik zu gewährleisten. Durch die Kaschierung werden die Abstandsschicht 21 sowie das Oberflächenmaterial bzw. die Oberflächenschicht 22 auf den Grundträger 18 verklebt.
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Zur Gewährleistung der guten Haptik ist die Abstandsschicht 21 elastisch bzw. druckelastisch ausgebildet, wobei sie dennoch eine ausreichende Festigkeit bzw. Härte aufweist, um sich nicht zu weich anzufühlen. Die Abstandsschicht 21 ist leicht nachgiebig bzw. federnd, wodurch sich die angenehme Haptik ergibt.
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Die dekorative Oberflächenschicht 22 bildet im fertigen Bauteil eine sichtbare Oberfläche. Sie bildet somit eine Dekorschicht, die beispielsweise eine Kunststoffhaut, eine Kunst- oder Echtlederschicht sein kann. Weiterhin kann die Dekorschicht auch als eine textile Ware oder Textilstruktur ausgebildet sein, insbesondere als ein Gewebe, Gestrick und/oder Gewirke.
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Die Abstandsschicht 21 und die Oberflächenmaterialschicht 22 sind luftdurchlässig und weisen hierzu eine Vielzahl von durchgehenden Öffnungen 23 auf, die zum Beispiel durch eine Perforation ausgebildet sein können. Dadurch kann die aus den Austrittsöffnungen 15 der zweiten Schicht 13 austretende Luft durch die darüber liegenden Schichten 21, 22 in den Fahrzeuginnenraum 16 strömen.
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Nachfolgend wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des Bauteils beschrieben:
- Der Grundträger bzw. das Basiselement 18 wird im Spritzguss-Integralverfahren bzw. SGI-Verfahren gefertigt. Das SGI-Verfahren ist im Stand der Technik bekannt und zum Beispiel in der eingangs genannten Druckschrift DE 10 2018 212 610 A1 beschrieben. Zum Erzeugen von Bauteilen im SGI-Verfahren wird zwischen zwei Werkzeughälften, die eine Kavität ausbilden, eine schäumfähige Kunststoffmasse in diese Kavität eingebracht. Die Kunststoffmasse füllt dabei die Kavität im Wesentlichen vollständig aus und erstarrt von den Außenbereichen der Kunststoffmasse zu dem Innenbereich der Kunststoffmasse hin. Sobald die Kunststoffmasse einen bestimmten Erstarrungsgrad erreicht hat, verliert sie ihre Schäumfähigkeit. Dieser Effekt wird dahingehend ausgenutzt, dass zuerst eine vorbestimmte Zeit abgewartet wird, bis die Randbereiche erstarrt sind und sich somit die äußere Wandung des Basiselements bzw. des Grundträgers 18 gebildet hat, welche die äußeren Schichten 12, 13 bildet.
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Danach wird das Werkzeug um den sogenannten SGI-Hub auseinandergefahrenen, sodass die Kavität eine Volumenvergrößerung erfährt. Dabei werden die äu-ßeren Wandungen ebenfalls auseinandergefahrenen, sodass sich der dazwischenliegende innere Bereich der Kunststoffmasse vergrößert. In den inneren Bereich des Bauteils zwischen den äußeren Wandungen kann jetzt die noch nicht erstarrte Kunststoffmasse aufschäumen.
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Die Verwendung des sogenannten SGI-Bauteils als Basiselement bzw. Grundträger bei der Herstellung eines mehrschichtigen Kunststoffbauteils wie zum Beispiel einer Instrumententafel bietet den Vorteil, dass der innere, geschäumte Bereich Poren bzw. Alveolen bzw. Zellen aufweist, durch die ein Fluid hindurchströmen kann. Es entsteht somit eine dichte Außenfläche bzw. Außenwandung und ein dazwischenliegender zelliger Kern.
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Durch die Herstellung des Grundträgers oder Basiselements 18 mit dem Spritzguss-Integralverfahren entstehen die äußeren geschlossenen Schichten 12, 13 und dazwischen die eine hohle Zwischenschicht 17 mit den Kunststofffäden 24. Die Oberfläche des Grundträgers 18 ist nicht luftdurchlässig. Die durch das SGI-Verfahren fertigungsbedingt entstandene offenporige Zwischenschicht 17 wird zur Luftleitung genutzt. Insbesondere wird eine Gewichtsreduzierung erreicht.
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An die offenporige Zwischenschicht 17 des mit dem SGI-Verfahren gefertigten Grundträgers 18 wird von unten die Luftleitung 20 angeschlossen. In die Oberseite des Grundträgers 18 werden die Öffnungen 15 eingebracht, welche die Luft L aus dem Grundträger 18 entweichen lassen und somit ein Ausströmen ermöglichen. Je nach Größe der eingebrachten Löcher 18 kann die ausströmende Luftmasse eingestellt werden.
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Auf die Oberfläche des Grundträgers 18 wird das Abstandsgewirke 21 und die darüberliegenden Oberflächenschicht 22 kaschiert. Durch Perforierung der Oberfläche des Grundträgers 18 sowie des darauf kaschierten Abstandsgewirkes 21 und der darüberliegenden Oberfläche 22 entstehen die Öffnungen 23 als Belüftungslöcher.
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Die Öffnungen 15 werden zum Beispiel so in dem Bauteil 10 angeordnet, dass die ausströmende Luft die Frontscheibe des Kraftfahrzeugs anströmt, um sie von Beschlag und/oder Eis zu befreien. Auch können die Öffnungen 15 derart angeordnet werden, dass sie eine indirekte Raumbelüftung des Fahrzeuginnenraums über die Instrumententafel 11 bewirken.
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Die bei der Herstellung der Instrumententafel 11 im Spritzguss entstandene offenporige Zwischenschicht 17 wird zur Luftleitung bzw. als Luftleitkanal für die Belüftung des Fahrzeuginnenraums genutzt. Sie hat die Funktion, die in den Grundträger 18 einströmende Luft L zu den Ausströmöffnungen 15 zu führen, sodass sie von dort in den Fahrzeuginnenraums 16 strömt.
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Dadurch entfällt insbesondere bei der Herstellung einer Instrumententafel die Notwendigkeit einen separaten Luftverteilerkasten vorzusehen. Darüber hinaus entfällt die Notwendigkeit, einen separaten Einsatz für die Luftverteilung in die Instrumententafel zu integrieren.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bauteil
- 11
- Instrumententafel
- 12
- erste geschlossene Schicht
- 13
- zweite geschlossene Schicht
- 13a
- perforierte Oberfläche
- 14
- Zwischenraum
- 15
- Öffnungen
- 16
- Innenraum
- 17
- Zwischenschicht
- 18
- Basiselement bzw. Grundträger
- 19
- Luftzufuhranschluss
- 20
- Luftleitung
- 21
- Abstandsschicht
- 22
- Oberflächenschicht
- 23
- Öffnungen
- 24
- Kunststofffäden
- 100
- Kraftfahrzeug
- 101
- Anzeigeinstrumente
- L
- Luft zur Innenraumbelüftung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1151879 B1 [0004]
- DE 19508983 C1 [0005]
- DE 102015216827 A1 [0006]
- DE 102017206304 A1 [0007]
- DE 102018212610 A1 [0008, 0047]
