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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftkanal zur Führung von Luft einer Klimaanlage sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Luftkanal.
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In der
DE 198 11 781 A1 wird eine Karosseriestruktur für ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei der als Hohlprofile ausgestaltete Querträgerprofile zusätzlich als Luftführungskanal der Klimaanlage des Personenkraftwagens dienen. Sie sind aus einem Lochblech hergestellt, so dass von der Klimaanlage geförderte Klimaluft durch das Querträgerprofil hindurchströmen kann. Zur gezielten Luftführung ist dabei eine wenigstens teilweise luftdichte Verblendung der Querträgerprofile vorgesehen.
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Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist, ein Kraftfahrzeug mit einem vorteilhaften Luftkanal zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Luftkanal zur Führung von Luft einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs zu einer Passagiersitzreihe des Kraftfahrzeugs wenigstens abschnittsweise durch ein Rohr begrenzt, welches vollständig oder abschnittsweise innerhalb eines Querträgers einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Bei einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs kann der als Hohlprofil ausgestaltete Querträger als kraftübertragendes Bauteil der Karosseriestruktur zusätzlich als Luftführungskanal der Klimaanlage des Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftwagens, genutzt werden. Der Querträger ist in einer Ausführung als Blechformteil, vorzugsweise mit angeschweißten Anbauteilen, ausgebildet. Zur Gewichtsoptimierung kann der Querträger Ausstanzungen, z. B. in Form von runden Löchern aufweisen.
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Passagiersitzreihen in Kraftfahrzeugen, insbesondere eine mittlere oder hintere bzw. Fondsitzreihe, können mittels Luftkanälen von einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs aus belüftet werden. Die Klimaanlage ist in einer Ausführung im Mittelbereich eines Cockpits des Kraftfahrzeugs angeordnet. In diesem Bereich liegt in einer Weiterbildung auch ein Luftauslass der Klimaanlage für die Belüftung der Passagiersitzreihe. Die aus dem Luftauslass austretende Luft wird mittels eines Luftkanals mit einem oder mehreren strömungstechnisch parallelen Kanälen in den Bereich der Passagiersitzreihe, vorzugsweise zu einer B-Säule des Kraftfahrzeugs, geleitet.
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Die Nutzung des Querträgers zur Luftführung der Klimaanlage hat in einer Ausführung den Vorteil, dass der im Querträger vorhandene, für den Fahrzeugnutzer unzugängliche, Raum, der aus Festigkeitsgründen der Karosseriestruktur in einer bestimmten Dimension vorgesehen wird, für dem Luftkanal verwendet werden und dadurch das Raumangebot im Fahrzeug verbessert werden kann.
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Dadurch, dass der Luftkanal in einer Ausführung wenigstens abschnittsweise durch ein Rohr begrenzt ist, welches im Querträger verläuft, kann unabhängig von der an die Festigkeitsanforderungen der Fahrzeugkarosserie angepassten räumlichen Struktur des Querträgers der Strömungsquerschnitt des Luftkanals im Hinblick auf eine möglichst verlustarme Luftführung optimal gestaltet werden. Das Rohr ermöglicht es in einer Ausführung, dass Ecken oder Kanten in einem von der Luft durchströmten Bereich, auch bei einer eckigen Querträgerprofilgestaltung, vermieden oder strömungstechnisch günstiger ausgebildet werden können. Dadurch werden in einer Ausführung Verwirbelungen und Strömungsverluste, die den Wirkungsgrad des Luftführungskanals im Hinblick auf seine Luftförderleistung verschlechtern, reduziert. Ferner werden in einer Ausführung durch eine Verwirbelung der im Luftkanal transportierten Luft entstehende Geräusche, insbesondere im Bereich der beispielsweise an der B-Säule austretenden Luft verringert. In einer Ausführung kann der Querträger leichter gebaut werden, da der Luftkanal als Rohr unabhängig vom Querträger konstruktiv gestaltet und dann in den Querträger eingesetzt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Rohr aus einem anderen Material als der Querträger hergestellt sein, um die Luftförderung im Luftkanal zu optimieren. Zusätzlich oder alternativ kann das Rohr den Querträger im Hinblick auf seine Steifigkeit stabilisieren und das dynamische Dämpfungsverhalten des Querträgers verbessern.
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In einer Ausführung können somit Querträger und Rohr besser auf ihre jeweiligen Funktionalitäten abgestimmt und gleichwohl der vorhandene Bauraum vorteilhaft für diese Funktionalitäten gemeinsam genutzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Verlauf des Luftkanals im Querträger über seine gesamte Länge durch das Rohr begrenzt. Mit anderen Worten wird die Luft innerhalb des Querträgers in einer Ausführung ausschließlich durch das Rohr geführt und nicht durch den dieses umgebenden Querträger selber. Dies ermöglicht in einer Ausführung eine besonders flexible Gestaltung des Querträgers. Die äußere Struktur des Querträgers dient dabei in einer Ausführung zur Erzielung einer optimalen Steifigkeit, während mittels des Luftkanals eine strömungstechnische Optimierung ermöglicht wird.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Luftkanal im Querträger einen oder mehrere gekrümmte Abschnitte auf. Damit wird in einer Ausführung eine räumlich flexible Luftführung durch den Querträger ermöglicht. Beispielsweise kann dadurch eine von der Lufteintrittsrichtung der Luft in den Querträger sich unterscheidende Luftaustrittsöffnung realisiert werden, was flexiblere Möglichkeiten hinsichtlich des Luftdurchführungswegs durch den Querträger eröffnet. So kann beispielsweise eine seitlich am Querträger angeordnete Lufteintrittsöffnung mit einer unten am Querträger angeordneten Luftaustrittsöffnung kombiniert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Rohr Metall und/oder Kunststoff auf. In einer Ausführung ist das Rohr aus Kunststoff gefertigt, während der Querträger aus Metall gefertigt ist. Kunststoff als Material für das Rohr bietet in einer Ausführung den Vorteil, dass das Rohr gute thermische Isolationseigenschaften aufweisen kann. Dadurch wird die Luft, die aus der Klimaanlage in den Luftkanal eingespeist wird, im Bereich des Querträgers in ihrer Temperatur von der Umgebungstemperatur in einer Ausführung nur gering beeinflusst, beispielsweise erwärmt oder abgekühlt. Zusätzlich oder alternativ kann mit Kunststoff eine gute Dämpfung von Schallemissionen aus der Luft im Luftkanal erzielt und/oder ein Austritt von Schallemissionen im Bereich des Querträgers in die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges minimiert werden. Das Rohr kann in einer Ausführung formelastisch in den Querträger hinein gebogen sein. Es ist dadurch im Querträger in einer Form anordnenbar, die von seiner ursprünglichen entspannten Form vor der Montage im Querträger abweicht. In einer Ausführung ist ein gerades Rohr durch eine Öffnung im Querträger in den Querträger eingeschoben und in eine gewünschte Form gebogen. Der Querträger kann dadurch mit einer kleineren Öffnung zum Einführen des Rohres gefertigt bzw. es kann auf eine mehrteilige Gestaltung des Querträgers zum Einführen des Rohrs in den Querträger verzichtet werden. Das Rohr kann in einer Ausführung, wenigstens im Wesentlichen, einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisen. Gleichermaßen kann das Rohr auch eine nicht-kreisförmige, insbesondere eine elliptische oder vier- oder mehreckige Innen- und/oder Außenkontur aufweisen, vorzugsweise mit verrundeten Ecken. Ein (hydraulischer) Innendurchmesser des Rohrs kann über dessen Länge, wenigstens im Wesentlichen konstant sein. Dies kann in einer Ausführung die Herstellung erleichtern. Gleichermaßen kann der (hydraulische) Innendurchmesser des Rohrs über dessen Länge variieren, insbesondere, um die Luftströmung zu verbessern, beispielsweise vor Umlenkungen zu verlangsamen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Rohr mit dem Querträger stoffschlüssig, kraftschlüssig oder reibschlüssig verbunden. Eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise als Klebeverbindung, ermöglicht in einer Ausführung eine besonders haltbare Verbindung. Eine kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise als Rastverbindung, ist in einer Ausführung gut füge und lösbar. Eine reibschlüssige Verbindung, insbesondere ein Reibsitz, ist in einer Ausführung in der Lage, bei dynamischen Wechsellasten gut zu halten und/oder Schwingungen zu dämpfen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Rohr gegenüber dem Querträger thermisch isoliert und/oder schwingungsentkoppelt. Eine thermische Isolierung des Rohrs gegenüber dem Querträger bietet in einer Ausführung den Vorteil, dass der Wirkungsgrad der Klimaanlage durch ein Abkühlen oder Aufheizen der Luft im Rohr im Bereich des Querträgers durch die Umgebungsluft im Querträger nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt wird. Dazu ist in einer Ausführung zwischen dem Rohr und dem Querträger eine Isolationsschicht aus einem Isolationsmaterial, wie z. B. einem Kunststoff, insbesondere Polyurethan, angeordnet. Durch eine schwingungsentkoppelte Anordnung des Rohrs im Querträger kann in einer Ausführung vermieden werden, dass Schwingungen in der im Rohr geführten Luft auf den Querträger übertragen und an die Umgebung abgegeben werden. Das Geräuschemissionsverhalten lässt sich dadurch in einer Ausführung verbessern.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Luftkanal einen Splitter zum Aufteilen des aus der Klimaanlage austretenden Luftstroms auf wenigstens einen ersten Kanal und einen strömungstechnisch parallelen zweiten Kanal des Luftkanals auf. Der Splitter ist in einer Ausführung ein y-förmiges Rohrelement, das von einem Eintrittskanal auf den ersten Kanal und den zweiten Kanal verzweigt. Mittels dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal können örtlich separate Bereiche, beispielsweise seitlich verschiedene B-Säulen des Kraftfahrzeugs oder verschiedene hintereinander angeordnete Sitzreihen des Kraftfahrzeugs, mit Luft aus der Klimaanlage versorgt werden. In einer Ausführung sind drei oder mehr Kanäle vorgesehen, um mehr als zwei Bereiche mit Luft aus der Klimaanlage zu versorgen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem Splitter und dem Querträger ein Zwischenkanal vorgesehen. In einer Ausführung ist zwischen dem Splitter und dem Querträger pro Kanal, insbesondere dem ersten und zweiten Kanal, jeweils ein Zwischenkanal vorgesehen. Der Zwischenkanal kann mit dem Splitter und/oder dem Querträger und/oder dem Rohr steckverbindbar, insbesondere rastverbindbar ausgeführt sein. Eine Steckverbindung ist in einer Ausführung kostengünstig und schnell montierbar. Eine Rastverbindung ermöglicht in einer Ausführung eine dauerhafte Verbindung. Damit kann der Splitter einfach mit dem Rohr im Querträger verbunden werden. Ist der Zwischenkanal als Kunststoffrohr gefertigt, ermöglicht dies in einer Ausführung einen besonders einfachen Ausgleich von Lagetoleranzen zwischen dem Querträger und dem Splitter durch die Elastizität des Zwischenkanals.
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Ein Kraftfahrzeug nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist einen oder mehrere der vorstehend erläuterten Luftkanäle auf. Ein Luftkanal versorgt dabei in einer Ausführung verschiedene Stellen einer, insbesondere zweiten, Sitzreihe und/oder verschiedene hintereinander angeordnete Sitzreihen mit Luft aus der Klimaanlage des Kraftfahrzeugs. Insbesondere können mehrere Sitzreihen an mehreren Stellen pro Sitzreihe mit Luft aus der Klimaanlage versorgt werden.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
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1 einen Luftkanal gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung in der Peripherie eines Kraftfahrzeugs;
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2 den Luftkanal der 1 in einer perspektivischen Darstellung mit aufgeschnittenem Karosseriequerträger von unten gesehen; und
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3 den Luftkanal der 2 in einer perspektivischen Darstellung in einzelne Abschnitte geteilt.
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1 zeigt einen Luftkanal 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung in der Peripherie eines Kraftfahrzeugs 3. Vom Kraftfahrzeug 3 ist im Bild lediglich ein kleinerer Bereich mit Blick in den Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 dargestellt. Verkleidungsteile sind dabei weitgehend entfernt, so dass der Blick auf einen Querträger 5 einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs 3 frei ist. Der Querträger 5 erstreckt sich im Bild schräg von links unten nach rechts oben und ist hier teilweise aus Lochblech als Biegeteil hergestellt. Der Querträger 5 verläuft im fertigen Kraftfahrzeug 3 bei diesem Ausführungsbeispiel teilweise unter einer ersten Sitzreihe des Kraftfahrzeuges 3. Im linken oberen Bereich ist eine Mittelkonsole 7 des Kraftfahrzeugs 3 dargestellt. Im Bereich der Mittelkonsole 7 ist ein Luftauslass 9 einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs 3 vorgesehen. Der Luftkanal 1 erstreckt sich bei diesem Ausführungsbeispiel ausgehend von dem Luftauslass 9 an der Mittelkonsole 7 bis zu einem ersten Luftauslass 11a an einer Fahrerseite des Kraftfahrzeugs 3 und einem zweiten Luftauslass 11b an einer Beifahrerseite des Kraftfahrzeugs 3. Der Luftkanal 1 weist einen dem Luftauslass 9 an der Mittelkonsole 7 strömungstechnisch nachgeschalteten Splitter 13 auf, der den aus dem Luftauslass 9 austretenden Luftstrom auf einen ersten Kanal 15a und einen zweiten Kanal 15b des Luftkanals 1 aufteilt. Der erste Kanal 15a ist bei diesem Ausführungsbeispiel, einem links gelenkten Kraftfahrzeug 3 der Fahrerseite und der zweite Kanal 15b der Beifahrerseite zugeordnet. Durch den Splitter 13 können beide Kanäle 15a, 15b von einem Luftauslass 9 mit Luft versorgt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel verlaufen der erste Kanal 15a und der zweite Kanal 15b seitensymmetrisch auf der Fahrer- bzw. der Beifahrerseite des Kraftfahrzeugs 3. Der Aufbau des Luftkanals 1, dem Splitter 13 nachgeschaltet, wird im Folgenden mit Schwerpunkt auf der Fahrerseite, d. h. dem ersten Kanal 15a, an Hand der 2 und 3 weiter beschrieben.
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2 zeigt den Luftkanal 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung mit aufgeschnittenem Querträger 5 von unten gesehen. Ergänzend zu 1 ist in 2 der Verlauf des Luftkanals 1 im Querträger 5 besser erkennbar. Der Luftkanal 1 wird weiter anhand des ersten Kanals 15a, der fahrerseitig angeordnet ist, beschrieben. Der beifahrerseitige Kanal 15b ist analog dem fahrerseitigen ersten Kanal 15a aufgebaut. Der Luftkanal 1 weist dabei einen Rohrabschnitt 17a auf, welcher im Querträger 5 angeordnet ist. Der Rohrabschnitt 17a weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen ersten gekrümmten Abschnitt 19a und einen zweiten gekrümmten Abschnitt 21a auf. Luft kann mittels des Rohrabschnitts 17a von einer im Querträger 5 vorgesehenen Lufteintrittsöffnung 23a zu einer Luftaustrittsöffnung 25a gefördert werden. Die gekrümmten Abschnitte 19a, 21a ermöglichen eine besonders flexibel wählbare Luftführung durch den Querträger 5. Ein Zwischenkanal 27a ist strömungstechnisch zwischen dem Splitter 13 und dem Rohrabschnitt 17a vorgesehen. Dieser Zwischenkanal 27a ist bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls als Rohr ausgebildet. Der Zwischenkanal 27a ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit dem Splitter 13 und dem Querträger 5 verrastet steckverbunden, was eine kostengünstige Montierbarkeit und damit eine Senkung der Produktionskosten ermöglicht. Ein Austrittskanal 29a leitet die aus dem Querträger 5 austretende Luft bei diesem Ausführungsbeispiel in eine B-Säule des Kraftfahrzeugs zur Klimatisierung des Fondbereichs des Kraftfahrzeugs. Der Austrittskanal 29a ist hier als Rohr realisiert, dass durch eine Steckverbindung an dem Querträger 5 befestigt und dicht mit dem Querträger 5 verbunden ist.
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3 zeigt den Luftkanal 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung in einzelne Abschnitte geteilt. Hierdurch soll der modulare Aufbau des Luftkanals 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel verdeutlicht werden. Der Luftkanal 1 ist wie in 1 von oben gesehen dargestellt. Im Folgenden wird dieser in der Reihenfolge der von der aus einer Klimaanlage austretenden Luft durchströmten Komponenten beschrieben. Oben links im Bild zu erkennbar ist der Splitter 13, der die in den Luftkanal 1 eintretende Luft auf einen ersten Luftkanal 15a, links im Bild dargestellt, und einen zweiten Luftkanal 15b, rechts im Bild dargestellt, aufteilt. Der Aufbau der Luftkanäle 15a, 15b wird im Folgenden anhand des ersten Luftkanals 15a beschrieben. Der zweite Luftkanal 15b ist bei diesem Ausführungsbeispiel analog zum ersten Luftkanals 15a aufgebaut. Der als Rohr ausgeführte Zwischenkanal 27a ist im Bild schräg links unterhalb des Splitters 13 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Zwischenkanal 27a bei der Montage mit dem Splitter 13 zusammengesteckt und verrastet damit. Splitter 13 und Zwischenkanal 27a sind bei diesem Ausführungsbeispiel aus Kunststoff hergestellt, so dass eine elastische Verrastung beider erfolgen kann. Auf diese Weise lässt sich die Verbindung von Splitter 13 und Zwischenkanal 27a kostengünstig und haltbar realisieren. Unterhalb des Zwischenkanals 27a ist der Querträger 5 dargestellt. Der Querträger 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Biegeteil aus Stahlblech gefertigt. Eine stabile Verbindung von Zwischenkanal 27a und Querträger 5 erfolgt wieder durch eine verrastende Steckverbindung. Dazu weist der Querträger 5 die Lufteintrittsöffnung 23a (vgl. 2) auf, in die der Zwischenkanal 27a eingesteckt wird. Eine außenseitige Verjüngung 31a am Zwischenkanal 27a ermöglicht eine elastische Verrastung in der Lufteintrittsöffnung 23a des Querträgers 5. Der Zwischenkanal 27a kommt dabei mit der Verjüngung 31a an der Lufteintrittsöffnung 23a zum Halten. Dies erlaubt eine technisch einfache, stabile Verbindung von dem Zwischenkanal 27a und dem Querträger 5. Unterhalb des Querträgers 5 ist im Bild der Rohrabschnitt 17a dargestellt. Der Rohrabschnitt 17a wird zum Fügen des Luftkanals 1 bei diesem Ausführungsbeispiel endseitig im Bereich der Lufteintrittsöffnung 23a in den Zwischenkanal 27a eingesteckt. Ebenso wie der Zwischenkanal 27a weist der Rohrabschnitt 17a bei diesem Ausführungsbeispiel hierzu eine äußere Verjüngung 33a auf, die im zusammengebauten Zustand des Luftkanals 1 im Bereich der Lufteintrittsöffnung 23a von einem entsprechenden am Zwischenkanal 27a vorgesehenen inneren Wulst 35a gehalten wird. Entsprechend der Lufteintrittsöffnung 23a erfolgt die Verbindung des Rohrabschnitts 17a bzw. Austrittskanals 29a mit dem Querträger 5 im Bereich der Luftaustrittsöffnung 25a.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
| 1 | Luftkanal |
| 3 | Kraftfahrzeug |
| 5 | Querträger |
| 7 | Mittelkonsole |
| 9 | Luftauslass |
| 11a | erster Luftauslass |
| 11b | zweiter Luftauslass |
| 13 | Splitter |
| 15a | erster Kanal |
| 15b | zweiter Kanal |
| 17a | Rohrabschnitt |
| 19a | erster gekrümmter Abschnitt |
| 21a | zweiter gekrümmter Abschnitt |
| 23a | Lufteintrittsöffnung |
| 25a | Luftaustrittsöffnung |
| 27a | Zwischenkanal |
| 29a | Autrittskanal |
| 31a | Verjüngung am Zwischenkanal |
| 33a | Verjüngung am Rohrabschnitt |
| 35a | Wulst |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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