DE10339182B4

DE10339182B4 - Instrumententafel mit integrierten HVAC- und Elektroniksystemen

Info

Publication number: DE10339182B4
Application number: DE10339182A
Authority: DE
Inventors: Jay West Bloomfield DeAvis Baker; Myron Dearborn Lemecha; Jin Troy Zhou; Andrew Zachary Plymouth Glovatsky; Richard Keith Dearborn McMillan; Daniel Roger Plymouth Vander Sluis
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: GB2392423A; GB0316937D0; US20040041432A1; DE10339182A1; US7000969B2; GB2392423B

Abstract

Instrumententafel-Baugruppe (10) für ein Kraftfahrzeugcockpit, die eine Fahrzeugquerstruktur (20) umfasst, an der die Instrumententafel angeordnet ist, wobei
– die Fahrzeugquerstruktur (20) einen Träger mit einem U-förmigen Querschnitt umfasst, der
• Vertiefungen (23) – gebildet durch mindestens einen lang gestreckten Kanal (22) mit einer Bodenwand (26) und mindestens zwei aufrecht stehenden Seitenwänden (27)
• Vorsprünge (25) über die Länge der Fahrzeugquerstruktur (20) sowie
• ebene Flächen (24) aufweist, wobei
– HVAC-Komponenten in einer oder mehreren Vertiefungen (23) innerhalb der Fahrzeugquerstruktur (20) angeordnet sind,
– ein oberes Gehäuse (34) und ein unteres Gehäuse (36) vorgesehen sind, die zur Aufnahme einer oder mehrerer HVAC-Komponenten mindestens teilweise im Kanal (22) verschachtelt sind,
– mindestens eine Flachdrahtsammelleitung (50) auf den ebenen Flächen (24) der Fahrzeugquerstruktur (20) angeordnet ist und
– eine Instrumententafelsichtfläche an mindestens einem Teil der Fahrzeugquerstruktur (20) befestigt ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine integrierte Kraftfahrzeuginstrumententafel. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Instrumententafelbaugruppe für ein Kraftfahrzeugcockpit, die aus einer Fahrzeugquerstruktur besteht, die eine HVAC (Heizung, Ventilation und Klimatisierung) und Flachdraht sowie bestückte steife oder flexible Leiterplattenelektronik in einem einzigen integrierten Cockpitsystem integriert. Die Struktur bietet dem Fahrzeug Steilheit und Abstützung, stellt eine mechanische Trassierung und Verankerung der Elektronik- und HVAC-Komponenten bereit und sorgt für die Wärmeableitung für die an der Fahrzeugquerstruktur befestigten Elektronik.
Konventionelle Instrumententafelbaugruppen verwenden eine Metall- oder Plastwerkstoffstruktur als Fahrzeugquerträger. Komponenten für den Betrieb des Fahrzeugs, wie z. B. das HVAC-System oder das Radiosteuersystem und die zugehörige Verdrahtung, sind in am Träger befestigten Kästen untergebracht. Zum Befestigen der Kästen am Fahrzeugquerträger ist eine spezielle Halterung erforderlich, die an den Fahrzeugquerträger geschweißt oder geschraubt werden muss. Diese Kästen und die damit verbundenen konventionellen Runddrähte erhöhen die Kosten der Instrumententafelbaugruppe und nutzen einen großen Teil des Raumes innerhalb der Instrumententafelbaugruppe ineffizient.
In der DE 100 04 020 A1 ist eine Steuerschaltungsanordnung in einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs mit einer flexiblen gedruckten Leiterplatte beschrieben, die hinter dem Armaturenbrett angeordnet ist. Die Steuerschaltungsanordnung umfasst eine Niedrigstromsteuerverkabelung der Armaturenbrettschalter, die sich auf dem Armaturenbrett befinden, wobei die flexible gedruckte Leiterplatte mit einer Abzweigdose mittels eines flexiblen Flachkabels oder einer gedruckten Leiterplatte verbunden ist. Bei dieser Anordnung wird der Freiraum auf Grund der Anwesenheit der Klimaanlage, deren Motor und deren Kanäle begrenzt.
Die DE 100 39 576 A1 beschreibt eine Heizungs- oder Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem Luftführungsgehäuse, in und/oder an dem Komponenten der Anlage angeordnet sind.
Dabei umfassen die Komponente Gebläse, gegebenenfalls Filter, wenigstens einen Wärmetauscher, Luftstromsteuerelemente, Aktuatoren und gegebenenfalls Sensoren. Die Komponenten sind mit einer Steuerelektronik verbunden, in die von einer Bedieneinheit Steuersignale eingebbar sind. Die Steuerelektronik ist über elektrische Leitungen und/oder Lichtleiter mit wenigstens einigen der Komponenten der Anlage verbunden. Die Steuerelektronik ist in der Nähe des Luftführungsgehäuses und bevorzugt direkt auf dem Gehäuse angeordnet. Dadurch wird der Bauraum für die Klimaanlage zwar verkleinert, jedoch nur in begrenztem Umfang.
Eine in der US 5,979,965 offenbarte Struktur eines Fahrzeugs weist ein Basisteil auf, welches durch eine Instrumententafel definiert ist, die sich quer durch das Fahrzeug erstreckt. In das Basisteil ist eine Vielzahl von Kanälen eingeformt. Ein Messgerätebereich, in dem sich Messgeräte befinden, und ein Airbagbereich, in dem ein Airbag platziert ist, sind im Basisteil ebenso ausgebildet wie ein Kabelstrangbereich, auf dem sich ein flacher Kabelstrang in Fahrzeugquerrichtung befindet. Das Basisteil, in dem eine Vielzahl von Kanälen integriert ist, ist ein von der Instrumententafel getrennter Körper, wodurch eine allgemeine Nutzung der Kanäle für verschiedene Instrumententafelgrößen möglich ist. Die Klimaanlage ist über ein Steuerteil an dem Basisteil angebracht. Ein großer Teil des Raumes innerhalb der Instrumententafelbaugruppe wird jedoch bei dieser Anordnung weiterhin ineffizient genutzt.
Die Erfindung wendet sich diesen Nachteilen zu, indem sie eine verbesserte Instrumententafelbaugruppe bereitstellt, für die eine metallgeformte Fahrzeugquerstruktur verwendet wird, die das HVAC-System und die Instrumententafelelektronik in ein einziges Cockpitsystem integriert.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung wird eine Kraftfahrzeuginstrumententafelbaugruppe für ein Cockpit eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Die Baugruppe enthält eine Fahrzeugquerstruktur, die mindestens einen Teil des Cockpits zum Abstützen der Instrumententafel umfasst. Die Struktur bildet eine Vielzahl von Vertiefungen und Vorsprüngen längs der Struktur sowie eine Vielzahl von allgemein ebenen Flächen. Eine Vielzahl von HVAC-Komponenten sind für ein eng toleriertes Befestigen in einer oder mehreren der Vielzahl von Vertiefungen innerhalb der Struktur ausgeführt, und mindestens eine Flachdrahtsammelleitung ist auf den allgemein ebenen Flächen der Struktur befestigt. Außerdem ist eine Instrumententafelsichtfläche an mindestens einem Teil der Struktur befestigt.
Die Fahrzeugquerstruktur umfasst einen lang gestreckten, aus einer Bodenwand und einer Vielzahl aufrecht stehender Seitenwände bestehenden Träger. Die Seitenwände bilden mindestens einen lang gestreckten, sich über mindestens einen Teil des lang gestreckten Trägers erstreckenden Kanal. Die Bodenwand ist für ein eng toleriertes Befestigen mindestens eines Teils eines HVAC-Gehäuses angepasst, und das Gehäuse ist für das Halten einer Vielzahl von HVAC-Komponenten ausgelegt. Mindestens eine der aufrecht stehenden Seitenwände bildet eine Vielzahl von ebenen Flächen. Mindestens eine der ebenen Flächen ist zum Aufnehmen einer Flachdrahtsammelleitung entlang mindestens eines Teils der Länge des lang gestreckten Trägers ausgelegt.
Mit dem Fachgebiet vertrauten Personen werden Vorteile der Erfindung aus der nachfolgenden Beschreibung und bildlichen Darstellung der Vorzugsausgestaltungen der Erfindung noch offenkundiger.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht der integrierten Instrumententafelbaugruppe entsprechend einer Vorzugsausgestaltung der Erfindung.
2 ist eine Explosionsdarstellung der integrierten Instrumententafelbaugruppe entsprechend einer Vorzugsausgestaltung der Erfindung.
3 ist eine die elektrischen Komponentenanschlüsse darstellende perspektivische Ansicht der oberen Flächen der Fahrzeugquerträgerstruktur entsprechend einer Vorzugsausgestaltung der Erfindung.
4 ist eine die elektrischen Komponentenanschlüsse darstellende perspektivische Ansicht der unteren Flächen der Fahrzeugquerträgerstruktur entsprechend einer Vorzugsausgestaltung der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die 1 und 2 zeigen eine erste Vorzugsausgestaltung einer integrierten Instrumententafelbaugruppe 10 für das Cockpit eines Fahrzeugs. 1 zeigt die vollständig montierte integrierte Instrumententafelbaugruppe 10. 2 zeigt die integrierte Instrumententafelbaugruppe 10 in Explosionsdarstellung, die besonders die verschiedenen Komponenten der integrierten Instrumententafelbaugruppe 10 zeigt. Bezug nehmend auf 2 umfasst die integrierte Instrumententafelbaugruppe 10 vorzugsweise eine Fahrzeugquerstruktur 20, eine HVAC-Baugruppe 30, eine Flachdrahtsammelleitung 50 und bestückte Elektronikteile 60. Die bestückten Elektronikteile können steife Leiterplatten oder elektronische flexible Substrate sein.
Die Fahrzeugquerstruktur 20 ist vorzugsweise ein einteiliger lang gestreckter Träger mit mindestens teilweise einem Abschnitt mit allgemein U-förmigem Querschnitt, der einen lang gestreckten Kanal 22 in der Fahrzeugquerstruktur 20 bildet. Der Kanal besteht vorzugsweise aus einer Bodenwand 26 und mindestens zwei aufrecht stehenden Seitenwänden 27. Vorzugsweise bilden die aufrecht stehenden Seitenwände eine Vielzahl allgemein ebener Flächen 24, und die Bodenwand 26 bildet ebenfalls eine Vielzahl allgemein ebener Flächen. Die allgemein ebenen Flächen 24 enthalten die Flachdrahtsammelleitung 50 und die bestückten Elektronikteile 60 und stellen Wärmeableitungspunkte für den Flachdrahtschaltungsaufbau bereit. Die allgemein ebenen Flächen 24 müssen nicht völlig eben sein. Die Flächen können zueinander einen beliebigen Winkel und/oder eine beliebige Krümmung besitzen und können trotzdem einen flexiblen Substratschaltungsaufbau enthalten. Der Kanal 22 bildet einen Raum, der zur Aufnahme von Hauptkomponenten für den Betrieb des Fahrzeugs ausgelegt ist. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird, ist der Kanal 22 vorzugsweise zum Aufnehmen von HVAC-Komponenten ausgelegt, und in einer Vorzugsausgestaltung kann er als das untere Gehäuse des HVAC-Systems dienen. Die Fahrzeugquerstruktur 20 enthält eine Vielzahl von strukturellen Rippen, die sich seitlich über die Struktur zur Bereitstellung einer Seitenstrukturabstützung erstrecken. Die Fahrzeugquerstruktur 20 enthält außerdem längs der Struktur eine Vielzahl von Vertiefungen 23 und Vorsprüngen 25. Die Fahrzeugquerstruktur 20 verläuft vorzugsweise über die gesamte Breite des Fahrzeugcockpits und verbindet die beiden A-Säulen des Fahrzeugs, wodurch Steifheit des Fahrzeugs und verbessertes Schwingungsverhalten herbeigeführt werden. Die Fahrzeugquerstruktur 20 kann mit der Auflage der Karosserie über Schweißteile oder Schrauben starr verbunden sein. Die Fahrzeugquerstruktur 20 ist zwar vorzugsweise aus Magnesium für Niedergewichtsanwendungen hergestellt, kann aber auch aus hochfestem Strukturmaterial, wie z. B. Stahl oder Aluminium, gefertigt sein.
Die HVAC-Baugruppe 30 für die integrierte Instrumententafelbaugruppe 10 umfasst vorzugsweise ein HVAC-Kanalnetz 32, ein oberes HVAC-Gehäuse 34 und ein unteres HVAC-Gehäuse 36. Das obere HVAC-Gehäuse 34 und das untere HVAC-Gehäuse 36 sind zur Bildung eines luftdichten HVAC-Gehäuses zusammengefügt und stellen so einen inneren Durchlass dar, durch den erwärmte oder gekühlte Luft strömt. Im inneren Durchlass umfasst die HVAC-Baugruppe 30 außerdem Komponenten wie z. B. einen Lüfterwirbelkäfig 40, einen Heizerkern 42, einen Verdampfer 44 und eine Mischtür 46. Eine oder mehrere HVAC-Komponenten sind für ein eng toleriertes Befestigen in einer oder mehreren Vertiefungen in der Fahrzeugquerstruktur 20 ausgelegt. Im Lüfterwirbelkäfig 40 befindet sich ein Ventilator (nicht dargestellt) zur Förderung der Luft durch den inneren Durchlass zum Fahrgastraum. Der Heizerkern 42 besteht aus einer Reihe von Durchlässen, durch die Verbrennungsmotorkühlmittel strömt. Der Heizerkern 42 wird mit ansteigender Verbrennungsmotortemperatur heiß und stellt eine Wärmequelle für das HVAC-System bereit, wenn erwärmte Luft gewünscht wird. Im Gegensatz dazu stellt der Verdampfer 44 eine Kühlquelle bereit, wenn gekühlte Luft gewünscht wird. Die Mischtür 46 ist durch den Fahrzeugführer steuerbar und für das Mischen erwärmter und gekühlter Luft im inneren Durchlass ausgelegt, bis die gewünschte Lufttemperatur im Fahrgastraum erreicht ist.
Der Kanal 22 der Fahrzeugquerstruktur 20 ist zum Aufnehmen und Abstützen des unteren HVAC-Gehäuses 36, des Lüfterwirbelkäfigs 40, des Heizerkerns 42, des Verdampfers 44 und der Mischtür 46 ausgelegt. Die Bodenwand 26 und die aufrecht stehenden Seitenwände 27 sind für ein eng toleriertes Befestigen mindestens eines Teils des HVAC-Gehäuses ausgelegt. Obwohl die in den 1 und 2 dargestellte Ausgestaltung die Verwendung eines unteren HVAC-Gehäuses 36 zeigt, kann das untere HVAC-Gehäuse aus der integrierten Instrumententafelbaugruppe 10 eliminiert werden. Entsprechend dieser Vorzugsausgestaltung sind das obere HVAC-Gehäuse 34 und die Fahrzeugquerstruktur 20 zur Bildung einer luftdichten Kapselung zusammengefügt. Das obere HVAC-Gehäuse 34 und die Fahrzeugquerstruktur 20 bilden einen inneren Durchlass, durch den Luft strömt. In dieser Ausgestaltung ist die Fahrzeugquerstruktur 20 zur direkten Aufnahme und Abstützung des Lüfterwirbelkäfigs 40, des Heizerkerns 42, des Verdampfers 44 und der Mischtür 46 ausgelegt.
Die 3 und 4 stellen die Art der Befestigung der elektronischen Komponenten an der Fahrzeugquerstruktur 20 dar. Wie zuvor erwähnt, enthält die Fahrzeugquerstruktur 20 eine Vielzahl von ebenen Flächen 24, an denen die Flachdrahtsammelleitung 50 und die bestückten Elektronikteile 60 befestigt sind. Die Flachdrahtsammelleitung 50 ist vorzugsweise ein Kupferflachdraht oder ein an ein flexibles Polymersubstrat montiertes flaches Lichtleitkabel. Die Flachdrahtsammelleitung 50 ist an der Fahrzeugquerstruktur 20 vorzugsweise mit einem Kleber, einer Metallschraube oder einer Plasthalterung befestigt. Die bestückten Elektronikteile 60 sind Bündel von zur Steuerung von Fahrzeugkomponenten, wie z. B. einem Fahrzeugradiosystem, verwendeten elektronischen Komponenten. Die Flachdrahtsammelleitung 50 verläuft über die Fahrzeugquerstruktur 20 und liefert Elektroenergie sowie Daten an die bestückten Elektronikteile 60. Die Flachdrahtsammelleitung 50 und die bestückten Elektronikteile 60 können an fast jeder beliebigen ebenen Fläche auf der Fahrzeugquerstruktur 20 befestigt oder auf andere Weise in sie integriert sein. Diese Flexibilität ermöglicht eine effektive Verwendung der Flächen der Fahrzeugquerstruktur 20.
3 zeigt einen elektrischen Verbinderanschluss 52. Das Fahrzeug enthält im Allgemeinen eine Instrumententafelsichtfläche (nicht dargestellt), die als eine Schnittstelle zwischen dem Fahrzeugführer und den elektronischen Ausstattungen des Fahrzeugs wirkt. Die Instrumententafelsichtfläche enthält Tasten, Drehknöpfe und Schalter für die Steuerung von HVAC, Radio oder elektronischen Ausstattungen für die Navigation durch den Fahrzeugführer. Der Anschluss 52 verbindet die Flachdrahtsammelleitung 50 mit mindestens einer auf der Instrumententafelsichtfläche montierten elektronischen Ausstattung. 3 offenbart außerdem Servicesektionen 54 entlang der Flachdrahtsammelleitung 50, die zusätzliche Bereiche für die elektronischen Ausstattungen auf der Instrumententafel zum Anschluss an die Flachdrahtsammelleitung 50 bereitstellen.
In der Fahrzeugquerstruktur 20 kann außerdem ein zentraler Säulenbereich 62 zur Bereitstellung zusätzlicher Bereiche für Medien, wie z. B. Radio, CD, Navigations- oder Internetanzeige und Klimasteuerungen, gestaltet sein. Der zentrale Säulenbereich 62 kann über die Anschlüsse an die Flachdrahtsammelleitung 50 angeschlossen werden.

Claims

Instrumententafel-Baugruppe (10) für ein Kraftfahrzeugcockpit, die eine Fahrzeugquerstruktur (20) umfasst, an der die Instrumententafel angeordnet ist, wobei – die Fahrzeugquerstruktur (20) einen Träger mit einem U-förmigen Querschnitt umfasst, der • Vertiefungen (23) – gebildet durch mindestens einen lang gestreckten Kanal (22) mit einer Bodenwand (26) und mindestens zwei aufrecht stehenden Seitenwänden (27) • Vorsprünge (25) über die Länge der Fahrzeugquerstruktur (20) sowie • ebene Flächen (24) aufweist, wobei – HVAC-Komponenten in einer oder mehreren Vertiefungen (23) innerhalb der Fahrzeugquerstruktur (20) angeordnet sind, – ein oberes Gehäuse (34) und ein unteres Gehäuse (36) vorgesehen sind, die zur Aufnahme einer oder mehrerer HVAC-Komponenten mindestens teilweise im Kanal (22) verschachtelt sind, – mindestens eine Flachdrahtsammelleitung (50) auf den ebenen Flächen (24) der Fahrzeugquerstruktur (20) angeordnet ist und – eine Instrumententafelsichtfläche an mindestens einem Teil der Fahrzeugquerstruktur (20) befestigt ist.
Instrumententafel-Baugruppe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Instrumententafel-Baugruppe (10) außerdem mindestens ein in ein Gebiet der ebenen Flächen (24) integriertes und mit der mindestens einen Flachdrahtsammelleitung (50) verbundenes bestücktes Elektronikteil (60) umfasst.
Instrumententafel-Baugruppe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Instrumententafelsichtfläche außerdem elektronische Ausstattungen zum elektrischen Anschluss (52) an die Flachdrahtsammelleitung (50) umfasst.
Instrumententafel-Baugruppe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Flachdrahtsammelleitung (50) in die Fahrzeugquerstruktur (20) integriert ist.
Instrumententafel-Baugruppe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Instrumententafel-Baugruppe (10) außerdem strukturelle Rippen umfasst, die sich seitlich über die Fahrzeugquerstruktur (20) zwecks deren Seitenabstützung erstrecken.
Instrumententafel-Baugruppe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Flachdrahtsammelleitung (50) in die Bodenwand (26) der Fahrzeugquerstruktur (20) integriert ist.
Instrumententafel-Baugruppe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugquerstruktur (20) außerdem Magnesium umfasst.
Instrumententafel-Baugruppe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Instrumententafel-Baugruppe (10) mindestens einen Anschluss (52) zur Sammelleitung (50) umfasst.