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Formteil als freitragende Himmelschale für
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die Innenverkleidung eines Personenkraftwagens Die Erfindung betrifft
Formteile als freitragende Himmelschale für die Innenverkleidung eines Personenkraftwagens
(PKW), bestehend aus einem vorzugsweise oberflächenkaschierten dämpfenden Material,
wie einem verpreßten Faservlies oder dergleichen, und an der Deckenkonstruktion
arretierbaren Befestigungsmitteln.
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Die Dachkonstruktion eines PKW's ist wegen der hierfür erforderlichen
Verstrebungen, Überrollbügel und dergleichen von der Innenseite des Fonds des Wagens
her gesehen verkleidet, wobei diese Verkleidung bisher ausschließlich die Funktion
hat, den Kopf der Insassen des Personenkraftwagens gegenüber den genannten Verstrebungen
stoßzusichern, wobei die sichtbare Oberfläche des Fahrzeughimmels vorteilhaft neben
den genannten mechanischen Dämpfungseigenschaften auch noch
solche
akustischer Natur besitzt und darüber hinaus optisch einen möglichst gefälligen
Eindruck vermitteln soll Fahrzeughimmel für Personenkraftwagen bestehen daher bekanntlich
aus wenigstens teilweise polsternd wirkenden und mechanisch ausreichend beanspruchbaren
Bespannungen des Deckenbereiches oder aus freitragenden elastisch nachgiebigen Formteilen
mit einer geeigneten Oberflächenkaschierung.
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Die freitragenden Himmelschalen werden an der Dachkonstruktion mit
geeigneten Befestigungsmitteln,wie beispielsweise Schrauben, gehalten.
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Die genannten akustischen Eigenschaften des verkleideten Dachbereichs
bei Personenkraftwagen sind vorteilhaft im Hinblick auf die Dämpfung der Eigengeräusche
des Fahrzeuges und der von außen in das Fahrzeug eindringenden oft störenden Umweltgeräusche,
Sie dienen darüber hinaus der Verbesserung der Verständungsmöglichkeit bei Gesprächen
zwischen den Fahrzeuginsassen während der Fahrt., wie Beschallung von im Fahrzeug
angebrachten Lautsprechern für die Rundfunkübertragung oder die Wiedergabe von auf
Klangkörpern, wie Tonbandkassetten gespeicherten Tonaufzeichnungen.
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Die Lautsprecher hierfür sind bisher etwa bei einkanaliger Tonwiedergabe
im Armaturenbrett vorzugsweise und insbesondere bei stereophoner Klangwiedergabe
in Fußknöchel- bzw. Kniehöhe in den vorderen TUren eingebaut oder im hinteren Bereich
des Wagens zu beiden Seiten in die Hutablage ein- oder auf diese aufgesetzt. Für
eine Vierkanalwiedergabe (Quadrophonie) aber auch für eine verbesserte Beschallung
stereophoner Tonwiedergaben-ist es auch bekannt, insgesamt vier
Lautsprecher
vorzusehen, wovon zwei in den Vordertüren und zwei im Bereich der Hutablage untergebracht
sind. In jedem der genannten Fälle ist für eine hinlängliche Beschallung der Insassen
mit Sprache oder Musik der Nutzpegel der aufzuwendenden Schallenergie im Fahrzeuginneren
gemessen am zu erbringenden Aufwand an Schallenergie verhältnismäßig gering, weil
der Hauptteil derselben durch die vorhandenen schalldämpfenden Oberflächen verloren
geht. So arbeiten beispielsweise die zwischen Knie- und Knöchelhöhe in den Vordertüren
des PKW's eingebrachten Lautsprecher weitgehend gegen die Polster der Sitze und
die betreffenden Beinbereiche der Fahrzeuginsassen, und sie haben darüber hinaus
die aus dem Fußbereich des vorderen Innenraums in das Fahrzeug eindringenden Fahrgeräusche
zu übertönen. Ähnlich nachteilig gestalten sich die akustischen Verhältnisse bei
der Unterbringung der Lautsprecher im Bereich der Hutablage zumindest für die vorderen
Fahrzeuginsassen.
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In bezug auf ihre Leistungsabgabe und Schallqualität müssen daher
im Personenkraftwagen Lautsprecher gemessen an der geringen Raumgröße des Wageninnenraums
erheblich überdimensioniert sein, was entsprechend auch für den Tonerzeuger gilt,
wodurch nicht nur die Kosten für eine Tonwiedergabeanlage auch bei nur mittlerer
Qualität bereits erheblich sind, sondern darüber hinaus auch noch das Volumen der
zu verwendenden Lautsprecher die bekannten und ohnehin vorhandenen Einbauschwierigkeiten
zusätzlich negativ beeinflußt.
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Bei stereophoner Schallabstrahlung ist es weiterhin nachteilig, daß
durch die unterschiedlichen Sitzpositionen der Insassen des Fahrzeuges
die
Abstände zu den einzelnen Schallquellen bzw. Lautsprechern so stark differieren,
daß sich-letztlich eine gehörgerechte stereophone Klangwiedergabe nur jeweils für
eine Person einstellen läßt.
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Neben den vorgenannten akustischen Problemen schafft die bisher bekannte
Innenausstattung und Innenauskleidung von Personenkraftwagen auch noch andere Probleme,
so beispielsweise hinsichtlich einer zufriederstellenden Ent- und Belüftung des
Innenraums, wobei die Lüftungsgitter hierfür meist unmittelbar im Armaturenbrett
bzw, die Entlüftung in den hinteren Seitenstreben der Dachkonstruktion vorgesehen
sind und hierdurch die vorderen Fahrzeuginsassen dem Luftstrom direkt ausgesetzt
sind.
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Demgegenüber wird der Dachbereich eines PKW's, von der mechanischen
und akustischen Dampfungsfunktion der Innenverkleidung abgesehen, bisher zu keinen
weiteren Aufgabenfunktionen herangezogen, abgesehen von der Möglichkeit der Einbringung
eines Schiebedaches in diesen Bereich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß die Himmelschale
betreffende Formteil der Innenverkleidung eines Personenkraftwagens bzw. die den
Dachbereich übergreifende Verkleidung als Mehrzweckteil auszubilden und hierdurch
insbesondere die akustische Schallabstrahlung von Lautsprechern eines Tonwiedergabegerätes
und die Be- und Entlüftungsverhältnisse im Wageninneren erheblich zu verbessern.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen
des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieser Aufgabenlösung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete freitragende Himmelschale als Formteil
für die Innenverkleidung des Dachbereiches eines Personenkraftwagens gibt erstmalig
eine bausatzartige integrale Einheit vor, die gleichermaäßen leicht montierbar wie
demontierbar ist, wobei die Montage dieser Einheit die optimale Anordnung von Lautsprechern
und gegebenenfalls anderer Bauteile, wie Belüftungsgitter und .dergleichen, gestattet.
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Die dem Formteil eigenen Schallführungskanäle machen insbesondere
für die Wiedergabe stereophoner Schallquellen eine ausgewogene zweidimensionale
Beschallung jedes Fahrzeuginsassen möglich unabhängig davon, auf welchem Platz dieser
sitzt, und sie versteifen den mechanischen Halt des Formteils gleichzeitig und zusätzlich
in vorteilhafter Weise. Besonders vorteilhaft ist darüber hinaus die erhebliche
Verringerung der durch die vorliegende Anordnung der elektrodynamischen Wandler
benötigten Schallenergie, um die gewünschte Energiedichte im Hörbereich des jeweiligen
Fahrzeuginsassen bei gleichzeitig hoher Wiedergabequalität zu erreichen. Darüber
hinaus hat die Anbringung der Schaliquellen im Dachbereich des PKW's den weiteren
Vorteil, daß die im Fahrzeug innenraum vorhandenen reflexionsfähigen Oberflächen,
die sich vornehmlich auf die
Fensterflächen beschränken, direkt
beschallt werden können und somit zur Raunklangverbesserung im erhöhten Maße beitragen.
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Anhand der beiliegenden Zeichnungen soll die vorliegende Erfindung
näher erläutert werden, wobei sich die Darstellungen auf beispielsweise vorteilhafte
Ausführungsformen des Erfindungsgedankens beziehen. Es bedeutet: Fig. 1 eine Draufsicht
auf einen mit dem Erfindungsgegenstand ausgestatteten Personenkraftwagen schematisiert;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-B von Fig. 1; Fig. 3 eine schematisierte
Schnittdarstellung zur Wiedergabe der Schallaufteilung in bzw. entlang eines Formteils
nach der Erfindung; Fig. 4 eine Draufsicht auf ein AusfUhrungsbeispiel eines erfindungsgemäß
gestalteten Formteils; Fig. 5 einen Schnitt entlang der Mittellinie durch die Darstellung
von Fig. 4 in Pfeilrichtung gesehen; und Fig. 6 eine Seitenansicht eines PKW's.
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Der schematisirt wiedergegebene Personenkraftwagen in Fig. 1 und 2
ist im Dachbereich mit einer diesen iibergreifenden Innenverkleidung in Form einer
selbsttragenden Himelschale, nämlich dem Formteil F nach Fig. 4 und 5 versehen.
Das Formteil F weist etwa in seiner Mitte in Richtung der Längsachse des Personenkraftwagens
gesehen und damit etwa mittig zwischen der vorderen und hinteren Sitzreihe auf der
rechten und linken Seite in den Randbereichen 11 je einen elektrodynamischen Wandler
1, 1' in Form von Lautsprechern auf, die wie Fig. 3 schematisiert zeigt, jeweils
in Schallkammern 2, 2' untergebracht sind. Die Schallkammern 2,2' sind mittels akustischer
Leitungsführungen 4,4', die Schalleitkanäle bilden, in der dargestellten Form zur
Mitte der Fahrgastzelle hin verlängert.
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Die akustischen Leitungsführungen 4,4' enden in Schallaustrittsöffnungen
5,5', wobei sie sich zu diesen hin nach Art eines Schalltrichters in der Ebene des
Formteiles F hyperbolisch erweitern. Weitere Schallaustrittsöffnungen 3, 3' sind
direkt innerhalb der Schallkammern 2, 2' mit öffnungsrichtung zu den Insassen des
PKW's hin vorgesehen. Die Dimensionierung und gegebenenfalls.'Dämpfung und damit
die Aufteilung der Schallenergie jedes elektrodynamischen Wandlers 1, 1' innerhalb
der zugehörigen Schallkammern~?, 2' ist so gewählt, daß die auf der linken Seite
in Fahrtrichtung sitzenden Personen direkt von der Schallaustrittsöffnung 3 des
elektrodynamischen Wandlers 1 und der Schallaustrittsöffnung 5' des elektrodynamischen
Wandlers 1' beschallt werden, während die in Fahrtrichtung rechts sitzenden Insassen
des Fahrzeuges einen unmittelbaren
Schallempfang von der Austrittsöffnun
5 über die akustische Leitungsführung 4 des Lautsprechers 1 und die Schallaustrittsöffnung
3' in der Schallkammer 2' haben. Die Schallkammern 2, 2' und die akustischen Leitungsführungen
4, 4' sind vorteilhaft integraler Bestandteil des Formteiles F.
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Sie können jedoch zumindest teilweise je nach Gestaltung des Formteils
F auch aus gesondert gefertigten Teilen bestehen, die mit dem Formteil F zu einer
Einheit zusammengefügt sind.oder werden.
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Die Schalleitkanäle in der dargestellten Form ermöglichen einen gleichermaßen
hochqualitativen Stereoempfang unabhängig von der Wahl des Sitzes innerhalb des
Fahrzeuges, insbesondere unabhängig davon, ob von einen Fahrgast die rechte oder
linke Seite des Fahrzeuginnenraumes belegt wird.
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Fig. 4 zeigt ein montagefertiges Formteil als freitragende Himmelschale
für die Innenverkleidung des Dachbereiches eines Personenkraftwagens in Draufsicht
von der Innenseite der Fahrgastzelle aus gesehen. Es ist dargestellt, daß die Schallkammern
2,2' für die Aufnahme der Lautsprecher und die akustischen Leitungsführungen 4,4'
direkt in das Formteil eingeformt sind, wobei die schallabstrahlenden elektrodynamischen
Wandler 1, 1' das Formteils F wenigstens teilweise durchgreifen beziehungsweise
innerhalb der durch die Formgebung vorgegebenen Freiräume untergebracht sind. Das
Formteil F ist so ausgebildet, daß es einen umlaufenden Randbereich 11 und eine
hiermit verbundene kreuzfrmige mittlere Ausstülpung 11' aufweist, die infolge der
aus den Zeichnungen
im einzelnen ersichtlichen Formgebung Versteifungsrippen
für die freitragende Hinnelschale bilden.
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Innerhalb dieser Kanäle bildenden Randbereiche 11 bzw. der mittleren
Ausstülpung 11' sind vorzugsweise, jedoch zumindest teilweise, die akustischen Leitungsführungen
4, 4' wie auch Lüftungskanäle 12 untergebracht. Die Lüftungskanäle 12 führen über
Lüftungsgitter 9 bzw. entsprechende Lüftungsschlitze in den Innenraum des Personenkraftwagens,
und sie sind als Entlüftungsöffnungen vorzugsweise im Bereich des Wagenfonds angeordnet,
können vorteilhaft jedoch auch im vorderen Teil der Himmelschale als Belüftungsöffnungen
vorgesehen werden.
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Wie aus Fig. 4 darüber hinaus hervorgeht sind an dem Formteil, also.der
freitragenden Himmelschale, zusätzlich die Sonnenblenden 6 und die Innenbeleuchtung
7 angebracht. Handgriffe 8 bilden weitere zusätzliche integrale Bestandteile bzw.
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Bauteile des Formteils F, wobei diese gleichzeitig das Formteil an
der Dachkonstruktion des Personenkraftwagens halten. Hierfür können beispielsweise
die durch die Handgriffe 8 und das Formteil F hindurchgeführten Schrauben zu beiden
Seiten jedes Handgriffes 8 unmittelbar in zugehörige Bohrungen der Dachkonstruktion
eingreifen.
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Kabèlfthrungen 10 für die elektrodynamischen Wandler 1, 1' aber auch
für die Innenbeleuchtung 7 werden vorteilhaft mit der Ausformung der freitragenden
Himmelschale, also bei der Herstellung des Formteiles F in dieses miteingepreßt
oder auf die nicht sichtbare Oberfläche des Formteiles in dauerhaft haftender Form
aufgebracht, beispielsweise als Kabelführung, etwa als Flachbandkabel.
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Schließlich sind die zu Fig. 4 in dem dort gezeigten Ausführungsbeispiel
mit den akustischen Leitungsführungen 4, 4' verbundenen Schallaustrittzöffnungen
5, 5' im Bereich der kreuzförmigen mittleren Ausstülpung 11' verschlossen, was dort
mit dem Bezugszeichen 12, 12' dargestellt ist, so daß je eine Schallaustrittsöffnung
5 bzw. 5' für je einen Sitz eines viersitzigen Personenkraftwagens vorhanden ist.
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In Fig. 5 ist das eine freitragende Himmelschale bildende großflächige
Formteil F im Schnitt entlang der Linie gemäß Fig. 4 gezeigt. Das freitragende Formteil
besteht aus verpreßten Bindemittelanteile enthaltenden Lignozellulose-Fasermaterial,
wobei die Formgebung so 9wählt ist, daß die akustischen Leitungsführungen 4, 4'
wie auch die Lüftungskanäle 12 vorgebenden Randbereiche 11 und entsprechend auch
die mittlere Ausstülpung 11' in einem Preßvorgang in das Formteil F einbringbar
sind. ttberall dort, wo im Querschnitt eine mehrschichtige Wandungsführung gewisser
Formteilbereiche nicht zu vermeiden ist, werden diese Abschnitte der freitragenden
Rimmelschale als gesonderte Formteilabschnitte hergestellt und nachfolgend in geeigneter
Weise in die Himmelschale eingefügt und mit dieser zu einem hontagefähigen Bauteil
zusammengesetzt. Fig. 5 zeigt, daß die Lage der direkten Schallaustrittsöffnungen
3, 3' aus den Kammern 2, 2' und der Schallaustritts-Öffnungen 5, 5',die über die
akustischen Leitungsführungen 4, 4' mit den Schallkammern 2, 2' go gewählt ist1
und deren Querschnitt derart vorgegeben werden kann, daß die Lautsprecheranordnung
geringstmögliche Abstände zwischen den elektrodynamischen
Wandlern
1, 1' und den Köpfen der F6hfzeuginsassen bei platzunabhängiger ausgewogener stereophoner
Beschallung vorgeben. Die Lage der direkten Schallaustrittsöffnungen 3, 3' entspricht
dem Anbringungsort der Lautsprecher.
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Die akustischen Leitungsführungen 4, 4', also die Schalleitkanäle,
münden im Mittelbereich der kreuzförmigen mittleren Ausstülpung 11' und es liegen
Teilbereiche der akustischen Leitungsführungen 4, 4' im Ausführungsbeispiel über
die Breite der mittleren Ausstülpung 11' übereinander.
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Falls auf die akustischen Leitungsführungen verzichtet wird, ist es
selbstverständlich möglich, die elektrodynamischen Wandler 1, 1' gegebenenfalls
unter Weglassung der Schallkammern 2, 2' direkt auf der in den Innenraum des Fahrzeuges
weisenden Oberfläche des Formteiles F zu montieren. Bei monophonem Empfang kann
unter Verwendung nur eines einzigen Lautsprechers dieser entlang der mittleren Längsachse
des Personenkraftwagens an der freitragenden Himmelschale angebracht sein. Vorteilhaft
ist es auch, die beschriebene Lautsprecheranordnung wenigstens für die mittleren
und hohen Frequenzen des Hörbereiches des menschlichen Ohres zu installieren und
gegebenenfalls Tieftonlautsprecher zusätzlich im Wagenfond vorzusehen.
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Besonders vorteilhaft ist eine Verbesserung der Be-und Entlüftung
des Fahrzeuginnenraumes dadurch, daß auch Zuluft dem Fahrzeuginnenraum im Berich
der Himmelschale zugeführt werden kann. Die Abluft wird, etwa in Höhe der hinteren
Dachträger, abge-
leitet und ins Freie geführt. Bei dieser Art
der Belüftung bildet sich knapp unterhalb der Himmelschale ein starker Luftstrom
in Längsrichtung des Fahrzeuges aus, der eine intensive Saugwirkung auf die Umgebungsluft
ausübt, und somit eine indirekte Entlüftung des Fahrzeuges bewirkt. Diese Art der
Belüftung entspricht etwa dem, was dadurch erreicht wird, daß bei bisherigem Stand
der Belüftungstechnik von Fahrzeugen ein Schiebedach geringfügig geöffnet wird.
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In der gleichen Art, wie die Abluft von den Durchtrittsöffnungen zu
den Entlüftungsgittern des hinteren Dachträgers durch Rippen oder Kanäle geführt
werden kann, kann die Zuluft aus dem Bereich der vorderen Dachträger durch gleichgeartete
Bauelemente, die in die Himmelschale integriert sind, geführt werden. Bei der heutigen
integralen Bauweise der Fahrzeugkarosserien ist es in einfacher Weise möglich, die
Frischluft zur Belüftung des Innenraumes direkt aus der Stauzone wie beim jetzigen
Stand der Technik zu entnehmen, und sie den vorderen Seitenpfosten, die das Dach
tragen, zuzuführen. Diese können dann die Frischluft in den Bereich der Himmelschale
einleiten.
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Die LuftfffhrungskanSle für Zu- und Abluft braucht dabei an der Himmelschale
nicht unbedingt als geschlossene Konstruktion ausgebildet werden, da die Dachhaut
der Karosserie den Abschluß derartiger Kanäle mit übernehmen kann. In diesem Falle
wären die Buftführungselemente an der Rückseite der Himmelschale stegartig ausgebildet.
Diese Luftftihrungsstege sind zum Karosseriedach hin zweckmäßigerweise durch elastisch
nachgiebige Dichtungen begrenzt, so daß im Zusammenwirken von Rimmelschale und Karosseriedach
geschlossene Luftführungskanäle entstehen.
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Zwischen Karosseriedach und Himmelschale kann in einem kanalartig
begrenzten Querschnitt Frischluft aus dem Frontbereich des Fahrzeuges in den Heckbereich
des Fahrzeuges geführt werden, wobei dieser Luftstrom durch die Wandung der Hinelschale
vom Innenraum des Fahrzeuges getrennt ist. Der Führungskanal dieses Hilfsluftstromes,
der den Fahrzeaginnenraum nicht berührt, ist durch mindestens eine, vorzugsweise
aber mehrere Durchtrittsöffnungen mit dem Fahrzeuginnenraum verbunden. Auf diese
Weise ist es möglich, die Saugwirkung des Hilfsluftstromes zu einer weitgehend zugfreien
Belüftung des Innenraumes des Fahrzeuges auszunutzen, ohne daß der verhältnismäßig
schnell Saugstrom im Fahrzeuginnenraum selbst geführt werden muß.
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Der zwischen Formteil und Fahrzeugdach geführte Hilfsluftstrom zum
Absaugen aus dem Innenraum kann auch in Form einer Venturidüse ausgebildet sein,
die in dem Kanalquerschnitt, der an das Formteil anintegriert ist,enthalten sein
kann, unddlß der Innenraum an der Stelle des engsten Querschnitts mit diesem düsenartigen
Hilfsluftkanal verbunden ist.
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Fig. 6 stellt in einer schematischen Ansicht, bei der die Seitentüren
eines Fahrzeuges weggelassen wurden, die Luftführung dar, die mit Hilfe eines erfindungsgemäßen
Formteils eine verbesserte, weil zugfreie, Entlüftung des Innenraumes bewirkt. Die
Frischluft wird - wie üblich - dem Staubereich vor der Frontscheibe entnommen und
in die Seitenpfosten (vordere Dachträger) eingeleitet, die sie dem Bereich der Himmelschale
i1 zuführen. Hier werden sie im oberen Frontscheibenbereich über die Durchtritts-Öffnungen
13 dicht unterhalb der Himmelschale
dem Innenraum des Fahrzeuges
zugeführt. Die Luftabführung erfolgt mit Hilfe der verkleideten Luftführungsöffnungen
9 im Bereich der hinteren Dachträger, wie dies schon ausgeführt wurde. Der Luftstrom,
der eine verhaltnismäßig hohe Geschwindigkeit hat, wird über den Köpfen der Insassen
längs der Dachpartie des Innenraumes geführt, so daß eine Belästigung der Fahrzeuginsassen
durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit der Frischluft unterbleibt.
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Wie die Pfeile andeuten, hat dieser Luftstrom eine Saugwirkung auf
die übrigen Partien des Fahrzeuginnenraumes, in dem sich die Insassen befinden,
so daß er eine ähnliche Wirkung ausübt, wie eine Wasserstrahlpumpe.
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Zusätzlich zu den der Entlüftung des Fahrzeuginnenraumsdienenden 4uftströsaungen
ist es möglich, zwischen der Rückseite des Fahrzeughimmels und dem Karosseriedach
einen Luftstrom zu führen, der Kondenswasserbildung zwischen Fahrzeugdach und Himmelverkleidung
dadurch verhindert, daß dieser Zwischenraum während der Fahrt zwangsbelffftet wird.
Die für diese Zusatzbelüftung notwendigen Luftströme könnten von denen abgezweigt
werden, die für die Innenraumbelüftung gemäß den vorstehenden Ausführungen benötigt
werden. Die hierfür notwendigen zusätzlichen Luftführungselemente könnten ebenfalls
in das Formteil integriert werden, das die Himmelschale bildet.