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Die
Erfindung betrifft eine Luftleitung eines Kraftfahrzeugs.
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Gegenstand
der Erfindung ist genauer eine Luftleitung vom strukturierenden
bzw. Aufbautyp, die einen Teil der von dem Fahrzeug aufgenommenen Belastungen
aushält,
wobei die Luftleitung insbesondere auch die Funktion einer in den
Aufbau des Fahrzeuges integrierten Traverse erfüllt und verschiedene Zubehörteile trägt.
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Sie
zielt darauf ab, auf einfache Weise, zuverlässig und wenig kostspielig
eine Luftleitung zu realisieren, die einen erhöhten mechanischen Widerstand
und eine zufriedenstellende Dichtigkeit gegenüber Luft aufweist, welche im
Inneren zirkulieren soll.
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Wie
im einleitenden Teil der FR-A-2796577 dargelegt ist, ist bekannt,
eine Luftleitung für
ein Kraftfahrzeug zu realisieren, die sich entlang einer Längsrichtung
erstreckt und zwei sich gegenüberliegende
Halbschalen hat, derart, daß jede
Halbschale aufweist:
- – einen rohrförmigen Abschnitt,
der sich entlang der Längsrichtung
der Leitung erstreckt, wobei die rohrförmigen Abschnitte zwischen
sich einen Lufthohlraum bilden, der sich entlang dieser Längsrichtung
erstreckt,
- – zwei
seitliche Flanken, die sich beiderseits des rohrförmigen Abschnitts
erstrecken und jede eine Kontaktoberfläche aufweist, die mit einer
der Kontaktoberflächen
der anderen Halbschale in Kontakt kommt, und
- – eine
kontinuierliche Schweißnaht,
die sich im wesentlichen in Längsrichtung
der Leitung zwischen den Kontaktoberflächen der Halbschalen, die miteinander
in Kontakt sind, erstreckt.
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Eine
solche Lösung
erlaubt zwar, eine Dichtigkeit zwischen den zwei Halbschalen zu
erhalten. Sie ist jedoch hinsichtlich des mechanischen Widerstandes
im Falle eines Stoßes
nicht völlig
zufriedenstellend. Tatsächlich
hat die Anmelderin bemerkt, daß die
kontinuierliche Schweißnaht
den Vorteil gegenüber
einem unterbrochenen Schweißen
(z.B. Schweißen
durch Ultraschall, welches durch eine Folge von Punkten gebildet
ist) aufweist, eine Dichtigkeit zwischen den Halbschalen zu erhalten,
daß sie
aber auch eine Schwäche
bezüglich
des mechanischen Widerstandes darstellt.
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Tatsächlich unterliegt
während
eines Unfalls die Luftleitung in verschiedenen Zonen, die insbesondere
auf der Höhe
der Lenksäule
und des Airbag-Moduls angeordnet sind, mehrachsigen, mechanischen
Belastungen. Nun weisen diese Belastungen eine Abscherkomponente
der Schweißnaht
auf, und während
das Reißen
einer der Schweißnähte in einer Zone
erfolgt, breitet es sich schnell entlang der Längsrichtung der Leitung derart
aus, daß sich
die Leitung seitlich öffnet.
Der mechanische Widerstand der Leitung ist also erheblich verringert.
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Dies
zeigt sich besonders in dem Fall eines frontalen Stoßes, wobei
das Untergestell vorn am Fahrzeug dazu neigt, sich der strukturierenden
Luftleitung zu nähern
und ein Biegen zu erzeugen.
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Folglich
hat sich die im einführenden
Teil der FR-A-2796577 dargestellte Lösung als mechanisch nicht zufriedenstellend
gezeigt.
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Die
JP-A-61160316 veröffentlicht übrigens eine
Luftleitung mit zwei Halbschalen, die miteinander mittels seitlicher
Flanken in Kontakt kommen und untereinander durch Einschäumen gehalten
werden. Um zu vermeiden, daß Schaum
in das Innere der Leitung eintritt, sind Hindernisse vorgesehen,
die durch Rippen gebildet sind, welche bezüglich der Kontaktoberflächen hervorstehen.
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Die
in der JP-A-61160316 dargestellten verschiedenen Ausführungsformen
sind jedoch nicht völlig
zufriedenstellend, insbesondere was den Zusammenbau der zwei Halbschalen
durch Verschraubung betrifft, die sehr langwierig ist.
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Andererseits
ist die Durchführung
der Einschäumungstechnik
verhältnismäßig komplex,
und die Verwendung kann nur in einigen besonderen Fällen von
Interesse sein (Leitung in der Nähe
der äußeren Oberfläche des
Armaturenbrettes), und sie erlaubt nur als solche eine erhöhte Kohäsion zwischen den
Halbschalen und folglich einen starken Widerstand gegen die Belastungen,
welche von dem Fahrzeug von Seiten der Leitung aufgenommen werden.
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Um
den zuvor genannten Nachteilen abzuhelfen, schlägt die Erfindung vor, daß die Halbschalen
ferner zwei Anschlagelemente aufweisen, welche die folgenden Merkmale
haben:
- – jedes
Anschlagelement bildet eine Rippe, die sich entlang der Längsrichtung
der Leitung erstreckt und bezüglich
einer der Kontaktoberflächen
vorspringt,
- – jedes
Anschlagelement weist entlang einer Richtung senkrecht zu der Kontaktoberfläche, bezüglich der
es vorspringt, einen äußersten
Bereich auf,
- – jedes
Anschlagelement weist eine Anschlagoberfläche auf, die sich zwischen
dem äußersten Bereich
und einer der Kontaktoberflächen
erstreckt, wobei die Anschlagoberfläche zu einer der Halbschalen
gehört
und sich in unmittelbarer Nähe
zu einer Widerlagerfläche,
die an der anderen Halbschale gebildet ist, befindet.
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Die
kontinuierliche Schweißnaht
und die Anschlagelemente sind zwei völlig komplementäre Mittel.
Tatsächlich
erlauben die Anschlagelemente es nicht, nur das Positionieren der
Halbschalen bezüglich
einander zu erleichtern, sondern außerdem auch den mechanischen
Widerstand der Leitung in Verbindung mit der Schweißnaht beträchtlich
zu erhöhen. Wenn
die Leitung den erhöhten
Belastungen unterworfen ist, stoßen die Anschlagelemente gegen
die Anschlagoberflächen,
absorbieren einen Teil der Belastungen, denen die Leitung unterliegt,
und entlasten so das Schweißen,
wobei sie insbesondere wirkungsvoll die Torsions- und Abscherkräfte behindern, die
von der Schweißung
aufgenommen werden. Die kontinuierliche Schweißnaht erlaubt selbst, in einer einzigen
Tätigkeit
die Dichtigkeit zwischen den Halbschalen zu realisieren und sie
untereinander zu verbinden.
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Eine
solche kontinuierliche Schweißnaht kann
durch Anordnen eines Wulstes an zwei der Kontaktoberflächen und
dadurch realisiert werden, daß man
die zwei Halbschalen in Kontakt miteinander in Schwingungen versetzt
oder einen Heizspiegel verwendet.
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Nach
einem ersten Merkmal schlägt
die Erfindung vor, daß:
- – jedes
Anschlagelement zwischen dem rohrförmigen Abschnitt einer der
Halbschalen und einer der Flanken der Halbschale angeordnet ist,
- – die
Leitung außerdem
zwei vertiefte Bereiche aufweist, die zu den Anschlagelementen komplementär sind,
- – die
vertieften Bereiche die Widerlagerflächen integrieren.
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Diese
Lösung
erlaubt es, eine verhältnismäßig einfache,
widerstandsfähige
und kompakte Leitung zu erhalten.
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Nach
einem zusätzlichen
Merkmal schlägt die
Erfindung vor, daß:
- – jeder
rohrförmige
Abschnitt eine innere Oberfläche
aufweist, die den Lufthohlraum teilweise begrenzt,
- – jedes
Anschlagelement eine innere Oberfläche aufweist, die den Lufthohlraum
zum Teil begrenzt,
- – die
innere Oberfläche
der Anschlagelemente in der Verlängerung
der inneren Oberfläche
jedes rohrförmigen
Abschnitts angeordnet ist, ohne eine Verschiebung in Bezug auf diese
zu bilden.
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Obwohl
die Anschlagelemente in unmittelbarer Nähe des Lufthohlraums angeordnet
sind, ragen sie so nicht in das Innere des Lufthohlraums vor und stören nicht
das Fließen
im Inneren. So werden die Probleme des Lärms und des Beschickungsverlustes vermieden.
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Um
die Realisierung der Leitung und das Positionieren der zwei Halbschalen
zu vereinfachen, schlägt
die Erfindung vor, daß:
- – die
zwei Anschlagelemente beide auf einer der Halbschalen angeordnet
sind,
- – die
zwei vertieften Bereiche auf der anderen Halbschale angeordnet sind.
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Um
die Widerstandsfähigkeit
der Leitung weiterhin zu verbessern, schlägt die Erfindung vor, daß die Leitung
ferner in dem äußersten
Bereich der Anschlagelemente mindestens eine Schweißnaht aufweist,
welche die zwei Halbschalen verbindet.
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Die
Schweißnaht
trägt umso
mehr dazu bei, den mechanischen Widerstand der Leitung zu verbessern,
als sie nicht in derselben Ebene wie das Schweißband zwischen den Kontaktoberflächen angeordnet
ist.
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In
vorteilhafter Weise bilden die Anschlagoberflächen mit den ebenen Kontaktoberflächen einen Winkel
zwischen etwa 45° und
90° derart,
daß ein wirkungsvoller
Anschlag gebildet wird, um sich den Torsions- und Abscherkräften zu
widersetzen, welchen die Leitung unterliegt.
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Nach
einem anderen vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist die Schweißnaht durch
Schwingung derart realisiert, daß die Leitung die folgenden
Merkmale aufweist:
- – die Schweißnaht ist
durch einen Wulst gebildet, der sich entlang der Längsrichtung
der Leitung erstreckt,
- – sie
(die Leitung) weist mindestens einen geradlinigen Abschnitt und
einen gekrümmten
Abschnitt auf,
- – die
Anschlagelemente sind in dem geradlinigen Abschnitt vorhanden und
in dem gekrümmten
Abschnitt nicht vorhanden.
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Wegen
der relativen Verschiebung (Translation), die zwischen den zwei
Halbschalen zum Realisieren dieses Schweißtyps notwendig ist, ist es
nicht möglich,
die Anschlagelemente in dem gekrümmten Abschnitt
anzuordnen.
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Die
Erfindung wird in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen
noch klarer, in welchen ist:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Leitung nach der Erfindung entlang der
mit I bezeichneten Ebene in 3,
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2 eine
Ansicht in vergrößertem Maßstab der
mit II in 1 bezeichneten Einzelheit,
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3 eine
in Einzelteile aufgelöste
perspektivische Ansicht der Leitung,
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4 eine
der 2 entsprechende Ansicht einer Variante einer Leitung,
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5 eine
der 2 entsprechende Ansicht einer anderen Variante
einer Leitung.
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Die 1 bis 3 zeigen
eine Leitung 1 mit einer oberen Halbschale 2 und
einer unteren Halbschale 12, die sich entlang einer Längsrichtung 10 erstrecken.
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Jede
Halbschale 2, 12 weist eine vordere obere 4a bzw.
untere 14a Flanke, eine hintere obere 4b bzw.
untere 14b Flanke und einen rohrförmigen oberen 6 bzw.
unteren 16 Abschnitt auf, die sich zwischen den vorderen
bzw. hinteren Flanken erstrecken. Die rohrförmigen Abschnitte 6, 16 weisen
eine innere Oberfläche 26, 36 auf,
welche einen Lufthohlraum 30, hier aus zwei Teilen, begrenzen.
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Die
vordere obere Flanke 4a weist eine vordere obere Oberfläche 5a auf,
die mit einer vorderen unteren Oberfläche 15a in Kontakt
kommt, welche zu der vorderen unteren Flanke 14a gehört, während die obere
hintere Flanke 14b eine hintere obere Oberfläche 5b aufweist,
die mit einer hinteren unteren Oberfläche 15b in Kontakt
kommt, welche zu der hinteren unteren Flanke 14b gehört. Alle
diese Kontaktoberflächen 5a, 5b, 15a, 15b sind
im wesentlichen eben und erstrecken sich entlang einer im wesentlichen horizontalen
Ebene P, welche die Längsrichtung 10 beinhaltet.
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Die
Tatsache, daß die
Ebene P im wesentlichen horizontal ist, begünstigt den Widerstand gegen Belastungen,
welche durch einen frontalen Stoß hervorgerufen werden, bei
dem das vordere Untergestell des Fahrzeuges die Neigung hat, ein
Biegen der Leitung 1 in einer vertikalen Ebene, welche
die Längsrichtung 10 beinhaltet,
zu erzeugen.
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Die
oberen 5a, 5b und unteren 15a, 15b Kontaktoberflächen sind
miteinander mittels zweier Wülste 13a, 13b (in 3 wurde
nur einer dargestellt) miteinander verbunden, welche auf jeder der unteren
Kontaktoberflächen 15a, 15b hervorragen und
mit der oberen Kontaktoberfläche 5a bzw. 5b in innige
Verbindung kommen, wobei hier die Kontaktoberflächen miteinander in relative
Schwingung gebracht werden.
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Die
obere Halbschale 2 weist ferner eine geradlinige vordere
Rippe 22a auf, die von der vorderen oberen Kontaktoberfläche 5a hervorragt,
und eine ebenfalls geradlinige hintere Rippe 22b, die von
der hinteren oberen Kontaktoberfläche 5b hervorragt. Die
Rippen 22a, 22b liegen zwischen dem oberen rohrförmigen Abschnitt 6 und
jeder der oberen Flanken 4a, 4b. Sie dienen dazu,
den oberen rohrförmigen
Abschnitt über
die oberen Flanken 4a, 4b zu verlängern, und
weisen jede eine einen Scheitel bildenden äußersten Bereich 32a, 32b,
eine innere Oberfläche 34a, 34b und
eine äußere Oberfläche 46a, 46b auf.
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Die
inneren Oberflächen 34a, 34b liegen
in der Verlängerung
der inneren Oberflächen 26, 36 des oberen 6 und
unteren 16 rohrförmigen
Abschnitts. Insbesondere die innere Oberfläche der Lei tung 1, welche
die inneren Oberflächen 34a, 26, 34b und 36 beinhaltet,
weist weder eine Verschiebung noch einen Bruch der Krümmung auf.
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Die äußeren Oberflächen 46a, 46b der
Rippen 22a bzw. 22b sind im wesentlichen eben
und erstrecken sich im wesentlichen senkrecht zu den oberen Kontaktoberflächen 5a, 5b,
von denen sie hervorstehen.
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Die
untere Halbschale 12 weist gegenüber jeder der Rippen 22a, 22b einen
vertieften Bereich 24a, 24b auf, der eine Basisoberfläche 38a, 38b und eine
Widerlagerfläche 40a, 40b aufweist.
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Die
Widerlagerflächen 40a, 40b sind
gegenüber
und in unmittelbarer Nähe
(der Abstand wurde in den Figuren aus Gründen für die Klarheit der Zeichnungen
vergrößert) der äußeren Oberflächen 46a, 46b angeordnet,
um als Anschlag für
die Rippen 22a, 22b zu dienen, wenn die Leitung 1 Torsions- oder
Abscherkräften
unterworfen wird.
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Außerdem sind
die Rippen 22a, 22b an der unteren Halbschale 12 in
ihrem äußersten
Bereich 32a, 32b mittels eines Wulstes 42a, 42b geschweißt, der
auf der Basisoberfläche 38a der
vertieften Bereiche 24a, 24b hervorragt.
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Wie
in 3 dargestellt ist, weist die Leitung geradlinige
und gekrümmte
Teile auf. Die Rippen 22a, 22b sind nur in den
geradlinigen Teilen vorhanden und erstrecken sich entlang der Längsrichtung 10.
Dagegen befinden sich in den gekrümmten Teilen aufgrund der durch
das Schweißverfahren
durch Schwingung auferlegten Belastungen keine Rippen 22a, 22b.
Bei Verwendung eines anderen Schweißverfahrens, z.B. durch einen
Heizspiegel, wäre
es möglich,
die Rippen auf der gesamten Länge
der Leitung 1 anzuordnen.
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Die
Leitung 1, hier ihre untere Halbschale 12, integriert
Befestigungsstützen 48a, 48b an
dem Fahrzeugaufbau.
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In
Funktion des Belastungsniveaus, welchem die Leitung standhalten
muß, wird
die Leitung in vorteilhafter Weise aus Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer
(ABS) oder aus mit Kalk zwischen 10% und 40% (an Gewicht) versetztem
und mit Glasfasern verstärktem
Polypropylen realisiert. Es könnten
auch andere Materialien passend sein. Insbesondere ist es allgemein
vorteilhaft, daß die
Leitung aus einem Hybridmaterial hergestellt ist, welches aus einem
mit Kunststoff abgeformten Metallkern besteht.
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4 zeigt
eine Leitungsvariante, die sich im wesentlichen von der in den 1 bis 3 dargestellten
Ausführung
darin unterscheidet, daß die
Rippen leicht im Abstand von den rohrförmigen Abschnitten 106, 116 der
Halbschalen 102, 112 angeordnet sind. Die entsprechenden
vertieften Elemente der 1 bis 3 wurden
um 100 erhöht
bezeichnet.
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Jeder
vertiefte Bereich 124a weist einen Rand 150a auf,
der eine erste Oberfläche 152a hat, welche
einen Teil der inneren Oberfläche 136 bestimmt,
die den Lufthohlraum begrenzt, und weist eine zweite Oberfläche 154a auf,
welche eine Widerlagerfläche
gegenüber
der inneren Oberfläche 134a der
entsprechenden Rippe 122a bildet. Jeder der vertieften
Bereiche 124a, in welchen sich eine der Rippen 122a einfügt, bestimmt
so in der Nähe
des Lufthohlraumes 130 eine Kehle, welche durch die Basisoberfläche 138a begrenzt
wird, und die Widerlagerflächen 140a, 154a erstrecken
sich auf beiden Seiten der Rippe 122a. Die Ränder 150a erlauben
zu verhindern, daß sich
die Wül ste 142a nach
dem Schweißen in
das Innere des Lufthohlraumes 130 erstrecken und Strömungslärm der Luft
erzeugen.
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5 stellt
eine Leitungsvariante dar, die sich von der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen
im wesentlichen darin unterscheidet, daß die Rippen deutlich im Abstand
von den rohrförmigen
Abschnitten der Halbschalen derart angeordnet sind, daß jede obere
Flanke 204a zwischen einer der Rippen 222a und
dem oberen rohrförmigen
Abschnitt 206 der oberen Halbschale 202 liegt.
Die Elemente, welche denen der 1 bis 3 entsprechen,
wurden um 200 erhöht
gekennzeichnet.
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Jede
innere Oberfläche 234a ist
dazu bestimmt, als Anschlag für
eine der Rippen 222a und genauer für die Widerlagerfläche 240a des
entsprechenden vertieften Bereiches 224a zu dienen. So laufen
die Wülste 242a nicht
Gefahr, sich nach dem Schweißen
in das Innere des Lufthohlraums 230 zu erstrecken und Fließlärm Strömungslärm der Luft
zu erzeugen.