DE102017211094A1

DE102017211094A1 - Air guiding device of an air flow channel

Info

Publication number: DE102017211094A1
Application number: DE102017211094.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Stefan Eibl; Daniel Häseker; Barbara Schmidt; Felix Schumacher; Johannes Staeves; Giulia Ghezzi
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2019-01-03

Abstract

Eine Luftleiteinrichtung (2) eines Luftströmungskanals (30), wobei die Luftleiteinrichtung (2) eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen (21, 21', 21") aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass jede Durchtrittsöffnung (21, 21', 21") als Durchtrittskanal ausgebildet ist, der eine anströmseitige Mündung (23, 23', 23") mit einer einen ersten Flächenschwerpunkt (A, A', A") aufweisenden ersten Mündungsfläche und eine abströmseitige Mündung (24, 24', 24") mit einer einen zweiten Flächenschwerpunkt (B, B', B") aufweisenden zweiten Mündungsfläche aufweist und dass die Verbindungslinien (c, c', c") zwischen dem jeweiligen anströmseitigen Flächenschwerpunkt (A, A', A") und dem jeweiligen abströmseitigen Flächenschwerpunkt (B, B', B") zueinander benachbarter Durchtrittsöffnungen (21, 21', 21") nicht parallel verlaufen.An air guiding device (2) of an air flow channel (30), the air guiding device (2) having a plurality of passage openings (21, 21 ', 21 "), is characterized in that each passage opening (21, 21', 21") serves as a passage channel is formed, the one inflow-side mouth (23, 23 ', 23 ") having a first centroid (A, A', A") having the first orifice surface and a downstream mouth (24, 24 ', 24 ") with a second Having center of area (B, B ', B ") and that the connecting lines (c, c', c") between the respective inflow-side centroid (A, A ', A ") and the respective downstream centroid (B, B ', B ") of mutually adjacent passage openings (21, 21', 21") are not parallel.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung betrifft eine Luftleiteinrichtung eines Strömungskanals gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer derartigen Luftleiteinrichtung.The invention relates to a louver of a flow channel according to the preamble of claim 1. It further relates to a motor vehicle with at least one such louver.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Lüftungsgitter, insbesondere Lüftungsgitter in einer Fahrzeugaußenhaut, dienen im Allgemeinen dazu, einen Luftdurchtritt zu ermöglichen und gleichzeitig das Eindringen von größeren Fremdkörpern in einen hinter dem Lüftungsgitter gelegenen Raum zu verhindert. Herkömmliche Lüftungsgitter, die beispielsweise in der Frontmaske einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind oder die bei Heckmotorfahrzeugen im Heckbereich des Fahrzeugs vorgesehen sind, bilden einen nicht unerheblichen Strömungswiderstand für die durch das Lüftungsgitter hindurchtretende Luftströmung. Insbesondere dann, wenn das Lüftungsgitter nicht direkt vom Fahrtwind angeströmt wird, wie dies beispielsweise bei einem Kühlergrill der Fall ist, sondern wenn die Luftströmung vor Erreichen des Lüftungsgitters entlang eines Bereichs der Fahrzeugaußenhaut geströmt ist, können diese Strömungswiderstände größer werden, da die Öffnungsrichtung des Lüftungsgitters dann häufig von der Strömungsrichtung der die Fahrzeugaußenhaut umströmenden Luftströmung unterschiedlich ist. Daher werden herkömmlicherweise für derartige Lüftungsgitter häufig dünne, gelochte Tafeln verwendet, die dem Fahrtwind möglichst wenig Strömungswiderstand bieten. Dies jedoch ist mit dem Nachteil verbunden, dass durch das Lüftungsgitter hindurchtretende Luft größtenteils den Richtungsvektor der auf das Lüftungsgitter auftreffenden Luftströmung beibehält. Eine gezielte Strömungsumlenkung ist mit derartigen Lüftungsgittern nicht realisierbar.Ventilation grills, in particular ventilation grills in a vehicle outer skin, generally serve to allow air to pass through and at the same time to prevent the penetration of larger foreign bodies into a space located behind the ventilation grille. Conventional ventilation grilles, which are provided for example in the front mask of a vehicle body or which are provided in rear-end motor vehicles in the rear region of the vehicle, form a not inconsiderable flow resistance for the air flow passing through the ventilation grid. In particular, when the ventilation grille is not directly flowed by the wind, as is the case for example with a grille, but if the air flow has flowed before reaching the ventilation grille along a portion of the vehicle outer skin, these flow resistance can be larger, since the opening direction of the ventilation grille then is often different from the flow direction of the vehicle outer skin flow around the air flow. Therefore, conventionally for such ventilation grille thin perforated panels are used, which offer the least possible flow resistance to the wind. However, this has the disadvantage that air passing through the ventilation grille for the most part retains the directional vector of the airflow impinging on the ventilation grille. A targeted flow deflection is not feasible with such ventilation grilles.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Luftleiteinrichtung eines Luftströmungskanals anzugeben, die eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen aufweist und bei der die einzelnen Durchtrittsöffnungen einem auf die Luftleiteinrichtung auftreffenden Strömungsfeld einer Luftströmung einen reduzierten Strömungswiderstand entgegensetzen. Weiterhin ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Luftleiteinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Luftleiteinrichtung anzugeben.The object of the present invention is to provide a generic air guiding device of an air flow channel which has a plurality of passage openings and in which the individual passage openings oppose a reduced flow resistance to a flow field of an air flow impinging on the air guiding device. Furthermore, it is the object of the present invention to provide a vehicle with such a louver and a method for producing such a louver.

Der auf die Luftleiteinrichtung gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The directed to the louver portion of the object is achieved with the features of claim 1.

Eine Luftleiteinrichtung eines Luftströmungskanals, die eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen aufweist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass jede Durchtrittsöffnung als Durchtrittskanal ausgebildet ist, der eine anströmseitige Mündung mit einer einen ersten Flächenschwerpunkt aufweisenden ersten Mündungsfläche und eine abströmseitige Mündung mit einer einen zweiten Flächenschwerpunkt aufweisenden zweiten Mündungsfläche aufweist, und dass die Verbindungslinien zwischen dem jeweiligen anströmseitigen Flächenschwerpunkt und dem jeweiligen abströmseitigen Flächenschwerpunkt zueinander benachbarter Durchtrittsöffnungen nicht parallel verlaufen.An air guide device of an air flow channel, which has a plurality of passage openings, according to the invention is characterized in that each passage opening is formed as a passage, which has an upstream mouth with a first centroid first mouth surface and a downstream mouth with a second centroid point having second mouth surface and that the connecting lines between the respective upstream surface centroid and the respective downstream surface centroid of mutually adjacent passage openings are not parallel.

VORTEILEADVANTAGES

Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Luftleiteinrichtung gestattet es, die Gestalt der einzelnen Durchtrittsöffnungen, also die Gestalt der die einzelnen Durchtrittsöffnungen voneinander trennenden Wandungen, so zu formen, dass die Hauptdurchtrittsrichtung für eine Strömung durch die jeweilige Durchtrittsöffnung im Wesentlichen in Richtung des Strömungsvektors der die jeweilige Durchtrittsöffnung anströmenden Luftströmung ausgerichtet ist, so dass der jeweilige Strömungswiderstand der einzelnen Durchtrittsöffnungen minimiert ist.This embodiment of the air guiding device according to the invention makes it possible to shape the shape of the individual passage openings, that is to say the shape of the walls separating the individual passage openings, such that the main passage direction for flow through the respective passage opening essentially flows in the direction of the flow vector of the respective passage opening Air flow is aligned so that the respective flow resistance of the individual passage openings is minimized.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims 2 to 6.

Vorzugsweise ist die Luftleiteinrichtung gitterartig ausgebildet ist und weist eine Mehrzahl von in einer Ebene eindimensional oder zweidimensional nebeneinander angeordneten Durchtrittsöffnungen auf.Preferably, the louver is formed like a lattice and has a plurality of one-dimensional or two-dimensional in a plane adjacent to each other through openings.

Vorteilhaft ist es, wenn die Verbindungslinie des anströmseitigen Flächenschwerpunkts und des abströmseitigen Flächenschwerpunkts eine Gerade bildet.It is advantageous if the connecting line of the inflow-side centroid and the inflow-side centroid form a straight line.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verläuft die den anströmseitigen Flächenschwerpunkt mit dem abströmseitigen Flächenschwerpunkt verbindende Verbindungslinie durch einen Flächenschwerpunkt von zumindest einer weiteren zwischen der ersten Mündungsfläche und der zweiten Mündungsfläche gelegenen Querschnittsfläche des Durchtrittskanals.In another advantageous embodiment of the invention, the connection line connecting the inflow-side centroid to the downstream centroid passes through a centroid of at least one further cross-sectional area of the passageway located between the first orifice surface and the second orifice surface.

Dabei bildet die Verbindungslinie vorzugsweise eine von einer Geraden abweichende Kurve.The connecting line preferably forms a curve deviating from a straight line.

Vorzugsweise weisen dabei die Verbindungslinien zueinander benachbarter Durchtrittsöffnungen unterschiedliche Kurvenverläufe auf.Preferably, the connecting lines of adjacent passage openings have different curves.

Der auf das Kraftfahrzeug gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst durch das Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7. The directed to the motor vehicle part of the object is achieved by the motor vehicle with the features of claim 7.

Durch die Anwendung von zumindest einer erfindungsgemäß ausgestalteten Luftleiteinrichtung in einem Kraftfahrzeug kann der Strömungswiderstand des Kraftfahrzeugs und damit der Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs deutlich herabgesenkt werden. Des Weiteren kann auch mit einer Reduzierung der Strömungsgeräusche am Kraftfahrzeug gerechnet werden.By applying at least one inventively designed air guide in a motor vehicle, the flow resistance of the motor vehicle and thus the energy consumption of the motor vehicle can be significantly lowered. Furthermore, a reduction of the flow noise on the motor vehicle can also be expected.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Luftleiteinrichtung in einem Bereich der Fahrzeugaußenhaut vorgesehen ist, an dem die Luftleiteinrichtung von einer Luftströmung angeströmt wird, die vorher entlang eines Bereichs der Fahrzeugaußenhaut geströmt ist, und wenn die Verbindungslinien der einzelnen Durchtrittsöffnungen im Wesentlichen parallel zum Richtungsvektor der anströmenden Luftströmung unmittelbar vor der jeweiligen Durchtrittsöffnung gerichtet sind. Diese Ausführungsform sorgt für einen besonders niedrigen Strömungswiderstand der Luftleiteinrichtung und damit für einen reduzierten Fahrzeug-Luftwiderstand.It is particularly advantageous if the air guiding device is provided in a region of the vehicle outer skin, where the air guiding device is impinged by an air flow which has previously flowed along a region of the vehicle outer skin, and if the connecting lines of the individual passage openings are substantially parallel to the direction vector the inflowing air flow are directed immediately in front of the respective passage opening. This embodiment ensures a particularly low flow resistance of the louver and thus for a reduced vehicle air resistance.

Der auf das Verfahren gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.The directed to the method part of the object is achieved by a method having the features of claim 9.

Die additive Fertigung von zumindest der die Durchtrittsöffnungen umgebenen Struktur einer Luftleiteinrichtung oder gas der gesamten Luftleiteinrichtung ermöglicht es, die erfindungsgemäße Luftleiteinrichtung kostengünstig herzustellen, ohne dass dafür komplizierte und vielteilig aufgebaute Spritzgussformen angefertigt und verwendet werden müssen.The additive production of at least the structure of an air guiding device or gas of the entire air guiding device surrounding the passage openings makes it possible to inexpensively produce the air guiding device according to the invention without the need to prepare and use complicated injection molds of multiple parts design.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert.Preferred embodiments of the invention with additional design details and other advantages are described below with reference to the accompanying drawings and described.

Figurenlistelist of figures

Es zeigt:

1 eine Rückansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftfahrzeugs,
2 eine Explosionszeichnung einer Luftleitkanalanordnung mit einer als Lüftungsgitter ausgestalteten erfindungsgemäßen Luftleiteinrichtung,
3 die Luftleiteinrichtung aus 2 in vergrößerter Draufsicht-Darstellung und
4 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Ausschnitts aus einer erfindungsgemäßen Luftleiteinrichtung.

It shows:

1 a rear view of an inventively designed motor vehicle,
2 an exploded view of an air duct arrangement with a ventilation grille designed as inventive louver,
3 the louver off 2 in enlarged plan view and
4 an enlarged perspective view of a section of an inventive louver.

DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELENPRESENTATION OF PREFERRED EMBODIMENTS

1 zeigt die Heckansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fahrzeugs 1 mit einer eine Fahrzeugaußenhaut 11 aufweisenden Fahrzeugkarosserie 12, das einen in einen im Fahrzeugheck vorgesehenen Motorraum angeordneten (nicht gezeigten) Heckmotor aufweist. Zur Versorgung des Motors mit Verbrennungsluft sind links und rechts neben einem Heckfenster 10 Luftleiteinrichtungen 2 vorgesehen, die einen Teil der entlang der Fahrzeugaußenhaut 11 die Fahrzeugkarosserie 12 umströmenden Luft zum Motor leiten. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Luftleiteinrichtung 2, die weiter unten noch im Detail beschrieben wird, ist es möglich, den für den Motor abgezweigten Teil der das Fahrzeug umströmenden Luft möglichst sanft und ohne größere Strömungswiderstände durch die Luftleiteinrichtung zum Motor zu leiten. 1 shows the rear view of a vehicle designed according to the invention 1 with a vehicle outer skin 11 having vehicle body 12 having a rear engine arranged in an engine room provided at the rear of the vehicle (not shown). To supply the engine with combustion air are left and right of a rear window 10 air guides 2 provided that part of along the vehicle's outer skin 11 the vehicle body 12 circulating air to the engine. Due to the inventive design of the louver 2 , which will be described in detail below, it is possible to divert the part of the air flowing around the vehicle as gently as possible and without greater flow resistance through the louver to the engine.

2 zeigt in schematischer explosionsartiger Darstellung den Aufbau einer Luftleitkanalanordnung, nämlich eines mit der Luftleiteinrichtung 2 versehenen Luftströmungskanalgehäuses 3, das einen Luftströmungskanal 30 aufweist, der durch eine Mehrzahl von rippenartigen Leitschaufeln 32 in einzelne Kanalabschnitte 34 unterteilt ist. Auf der Anströmseite ist im Luftströmungskanalgehäuse 3 ein Luftsammelraum 31 gebildet, in den der Luftströmungskanal 30 mündet. Der nach außen offene Luftsammelraum 31 ist von der Luftleiteinrichtung 2 abgedeckt, so dass Luft durch die Luftleiteinrichtung 2 hindurch in den Luftsammelraum 31 eintreten kann, jedoch größere Fremdkörper am Eintritt in den Luftströmungskanal 30 gehindert sind. 2 shows a schematic exploded view of the structure of a Luftleitkanalanordnung, namely one with the louver 2 provided air flow channel housing 3 that has an air flow channel 30 characterized by a plurality of rib-like vanes 32 into individual channel sections 34 is divided. On the inflow side is in the air flow channel housing 3 an air collection room 31 formed into the air flow channel 30 empties. The open air collection room to the outside 31 is from the louver 2 Covered, allowing air through the louver 2 through into the air collection room 31 can occur, but larger foreign matter at the entrance to the air flow channel 30 are hindered.

3 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäß ausgestaltete Luftleiteinrichtung 2. Die Luftleiteinrichtung 2 besteht im Wesentlichen aus einem Luftleiteinrichtungskörper 20, der eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" aufweist, durch welche Luft von außen in den Sammelraum 31 des Luftströmungskanalgehäuses 3 eintreten kann. 3 shows a plan view of the present invention designed louver 2 , The louver 2 consists essentially of a louver body 20 that has a lot of passages 21 . 21 ' . 21 " through which air from the outside into the plenum 31 of the air flow channel housing 3 can occur.

Die Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" sind im gezeigten Beispiel von unterschiedlicher Querschnittsgestalt und unregelmäßiger Größe, so dass sich beispielsweise das in 3 gezeigte unregelmäßige Lochmuster ergibt. Die Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" sind jeweils von einer Wandung 22, 22', 22" umgeben, die jeweils einen Durchtrittskanal für die Luft bestimmt. Das die Wandungen 22, 22', 22" der einzelnen Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" bildende Strukturgerüst der Luftleiteinrichtung 2 ist ebenfalls unregelmäßig, sowohl hinsichtlich des Richtungsverlaufs der einzelnen Wandung 22, 22', 22", der Neigung der einzelnen Wandung 22, 22', 22" relativ zur Oberfläche der Luftleiteinrichtung 2 und beispielsweise auch bezüglich des Dickenverlaufs der Wandungen 22, 22', 22", was zu unterschiedlichen Wandstärken der Wandungsstruktur führen kann.The passages 21 . 21 ' . 21 " are in the example shown of different cross-sectional shape and irregular size, so that, for example, the in 3 shown irregular hole pattern results. The passages 21 . 21 ' . 21 " are each from a wall 22 . 22 ' . 22 " surrounded, each of which determines a passageway for the air. The walls 22 . 22 ' . 22 " the individual passages 21 . 21 ' . 21 " forming Structural framework of the louver 2 is also irregular, both in terms of the direction of the individual wall 22 . 22 ' . 22 " , the slope of the single wall 22 . 22 ' . 22 " relative to the surface of the louver 2 and for example also with respect to the thickness profile of the walls 22 . 22 ' . 22 " , which can lead to different wall thicknesses of the wall structure.

Der Aufbau der Durchtrittskanäle und die Gestalt der einzelnen Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" werden nachstehend anhand der 4 im Detail beschrieben. Die die Durchtrittskanäle bildenden Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" weisen jeweils eine anströmseitige Mündung 23, 23', 23" und eine abströmseitige Mündung 24, 24', 24" auf. Jede anströmseitige Mündung 23, 23', 23" weist eine erste, anströmseitige Mündungsfläche mit einem ersten Flächenschwerpunkt A, A', A" auf. In gleicher Weise weist jede abströmseitige Mündung 24, 24', 24" eine zweite, abströmseitige Mündungsfläche mit einem zweiten Flächenschwerpunkt B, B', B" auf.The structure of the passageways and the shape of the individual passages 21 . 21 ' . 21 " will be described below on the basis of 4 described in detail. The passages forming the passageways 21 . 21 ' . 21 " each have an upstream mouth 23 . 23 ' . 23 " and a downstream mouth 24 . 24 ' . 24 " on. Each upstream mouth 23 . 23 ' . 23 " has a first, inflow-side orifice surface with a first area centroid A . A ' . A " on. In the same way, each downstream mouth 24 . 24 ' . 24 " a second, downstream-side orifice surface having a second area center of gravity B, B ', B " on.

Die Verbindungslinien c, c', c" des jeweiligen ersten Flächenschwerpunkts A, A', A" mit dem jeweiligen zweiten Flächenschwerpunkt B, B', B" laufen, wie in 4 zu erkennen ist, in unterschiedliche Richtungen und damit nicht parallel zueinander. Durch entsprechende Gestaltung der Form und der Neigung der jeweiligen Wandung 22, 22', 22" lässt sich eine Geometrie der jeweiligen Durchtrittsöffnung 21, 21', 21" gestalten, bei der die jeweilige Verbindungslinie c, c', c" der anströmseitigen Flächenschwerpunkte A, A', A" mit den jeweiligen abströmseitigen Flächenschwerpunkten B, B', B" an den Verlauf der auf die jeweilige Durchtrittsöffnung 21, 21', 21" auftreffenden Strömung, also des jeweiligen Hauptströmungsvektors des in die jeweilige Durchtrittsöffnung 21, 21', 21" eintretenden Anteils der die Fahrzeugaußenhaut 11 umströmenden Luft, angepasst ist. Eine solche individuell an den Strömungsverlauf angepasste Ausrichtung der jeweiligen Durchtrittsöffnung 21, 21', 21" reduziert den Strömungswiderstand für die durch die Luftleiteinrichtung 2 hindurchtretende Luft erheblich.The connecting lines c . c ' . c " of the respective first center of gravity A . A ' . A " with the respective second centroid B . B ' . B " run, like in 4 It can be seen in different directions and thus not parallel to each other. By appropriate design of the shape and the inclination of the respective wall 22 . 22 ' . 22 " can be a geometry of the respective passage opening 21 . 21 ' . 21 " shape, where the respective connecting line c , c ', c " the inflow-side centroids A . A ' . A " with the respective downstream centroids B . B ' . B " to the course of the respective passage opening 21 . 21 ' . 21 " impinging flow, so the respective main flow vector of the in the respective passage opening 21 . 21 ' . 21 " entering proportion of the vehicle's outer skin 11 around flowing air, is adjusted. Such an individually adapted to the flow of orientation of the respective passage opening 21 . 21 ' . 21 " reduces the flow resistance for through the louver 2 passing air considerably.

Die jeweilige Verbindungslinie c, c', c" kann, wie im Beispiel der 4 vereinfacht dargestellt ist, als eine Gerade ausgebildet sein. In komplexeren Ausführungsformen der jeweiligen Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" und deren zugeordneter Wandung 22, 22', 22" kann die Verbindungslinie c, c', c" auch eine von einer Geraden abweichende Kurve bilden, wenn beispielsweise der Verlauf der Wandung in Strömungsrichtung gekrümmt ist, wobei dann die Verbindungslinie c, c', c" zusätzlich durch einen Flächenschwerpunkt von zumindest einer weiteren zwischen der ersten Mündungsfläche und der zweiten Mündungsfläche gelegenen Querschnittsfläche des Durchtrittskanals verläuft. In diesem Fall verbindet die Verbindungslinie c, c', c" den anströmseitigen Flächenschwerpunkt A, A', A" nicht auf kürzestem Wege mit dem abströmseitigen Flächenschwerpunkt B, B', B", sondern auf einem Umweg über einen (nicht gezeigten) Flächenschwerpunkt der (nicht gezeigten) dazwischen liegenden Querschnittsfläche des Durchtrittskanals. Bei dieser Variante ist es sogar möglich, dass sich die Verbindungslinien c, c', c" von zueinander benachbarten Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" nicht nur in unterschiedliche Richtungen erstrecken, sondern außerdem auch unterschiedliche Kurvenverläufe aufweisen.The respective connecting line c . c ' . c " can, as in the example of the 4 is shown simplified, be designed as a straight line. In more complex embodiments of the respective passages 21 . 21 ' . 21 " and their associated wall 22 . 22 ' . 22 " can the connecting line c . c ' . c " Also form a deviating from a straight line curve, for example, when the course of the wall is curved in the flow direction, in which case the connecting line c . c ' . c " additionally extends through a centroid of at least one further located between the first mouth surface and the second mouth surface cross-sectional area of the passage channel. In this case, the connection line connects c . c ' . c " the upstream surface centroid A . A ' . A " not on the shortest path with the downstream centroid B . B ' . B " but via a center of gravity (not shown) of the (not shown) intermediate cross-sectional area of the passageway. In this variant, it is even possible that the connecting lines c . c ' . c " of mutually adjacent passage openings 21 . 21 ' . 21 " not only extend in different directions, but also have different curves.

Die komplexe Gestalt der Luftleiteinrichtung 2 mit ihren in unterschiedliche Richtungen ausgerichteten Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" lässt sich besonders gut mithilfe eines generativen Fertigungsverfahrens, also durch additiven Materialaufbau, herstellen, wozu beispielsweise ein 3-D-Druckverfahren gehört. Aber auch andere additive Materialaufbauverfahren sind für die Herstellung der komplexen Struktur der erfindungsgemäßen Luftleiteinrichtung 2 geeignet.The complex shape of the louver 2 with their aligned in different directions passages 21 . 21 ' . 21 " can be produced particularly well by means of a generative manufacturing process, ie by additive material construction, for example a 3-D Printing method belongs. However, other additive material-building methods are also suitable for the production of the complex structure of the air-guiding device according to the invention 2 suitable.

Die erfindungsgemäße Luftleiteinrichtung 2 bildet somit ein funktionsoptimiertes, aerodynamisch optimiertes und designoptimiertes Lüftungsgitter, welches vorzugsweise durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt wird. Dieses ermöglicht einen größeren Spielraum bei Gestaltung und beim Design der Bauteile, da selbst komplexeste Formen und Hinterschneidungen, ohne Rücksicht auf Werkzeuge oder Entformbarkeit gefertigt werden können. Aus diesem Grund bietet sich additive Fertigung besonders für derartige Luftführungselemente an.The air guiding device according to the invention 2 thus forms a function-optimized, aerodynamically optimized and design-optimized ventilation grille, which is preferably produced by an additive manufacturing process. This allows greater flexibility in the design and design of the components, since even the most complex shapes and undercuts, regardless of tools or mold release can be made. For this reason, additive manufacturing is particularly suitable for such air guide elements.

Die gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Luftleitkanalanordnung kann entweder aus drei getrennten Teilen, dem Luftströmungskanalgehäuse 3 mit dem kaminartigen Luftströmungskanal 30 zur unteren Strömungsführung, der lochblechartigen Luftleiteinrichtung 2 zur Abdeckung des Luftsammelraums 31 und den als eigenständiges Bauteil in den Luftströmungskanal 30 eingesetzten Anordnung der Luftleitschaufeln 32, oder als ein einziges Bauteil, das die drei vorgenannten Komponenten integriert, hergestellt werden. Des Weiteren kann die lochblechartige Luftleiteinrichtung 2 alternativ zum gezeigten Beispiel auch unterhalb der Anordnung der Luftleitschaufeln 32 angeordnet sein.The improved over the prior art air duct arrangement can either three separate parts, the air flow channel housing 3 with the chimney-like air flow channel 30 to the lower flow guide, the perforated plate-like louver 2 to cover the air collecting space 31 and as an independent component in the air flow channel 30 inserted arrangement of the air guide vanes 32 , or as a single component that integrates the three aforementioned components. Furthermore, the perforated plate-like air guiding device 2 Alternatively to the example shown below the arrangement of the air vanes 32 be arranged.

Die lochblechartige Luftleiteinrichtung 2 kann in Form eines bionischen Designs ausgeführt sein. Zudem kann durch die generative Herstellung des der Luftleiteinrichtung 2 ein besonderes Zusammenspiel von Aussehen und Funktion erreicht werden, wodurch mehr gestalterische Freiheit beim Design möglich ist, da für das Design keine Rücksicht auf das Fertigungsverfahren genommen werden muss.The perforated plate-like louver 2 can be in the form of a bionic design. In addition, by the generative production of the louver 2 a special interaction of appearance and function can be achieved, whereby more design freedom is possible in the design, since the design does not have to be considered in the manufacturing process.

Die additiv gefertigte (z.B. 3-D-gedruckte) lochblechartige Luftleiteinrichtung enthält als Durchtrittsöffnungen für die Luftströmung in die Tiefe gehende Löcher, welche der Luftströmung entsprechend einen optimierten Anstellwinkel aufweisen. Durch individuelle Anpassung der Lochorientierung kann ein optimales Einströmen der Luft in den Luftströmungskanal sowie auf (nicht gezeigte) nachfolgende Luftleitelemente erfolgen. Des Weiteren können kleine Lufthutzen auf den einzelnen Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" vorgesehen sein, welche die anströmende Luft in die Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" führen und dadurch einen größeren Luftmassenstrom ermöglichen. Diese individuell angepassten Lochorientierungen der Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" sind durch additive Fertigungsverfahren herstellbar, da ein Entformen dieser Geometrie aus einer Spritzgussform nicht möglich wäre. Die Form der Löcher kann beispielsweise rund, dreieckig, viereckig, fünfeckig sechseckig sein oder eine freie Form annehmen.The additively manufactured (eg 3-D printed) perforated plate-like air guide contains as Through holes for the air flow in depth holes, which have the air flow according to an optimized angle of attack. By individual adjustment of the hole orientation, an optimal inflow of the air into the air flow channel as well as on subsequent air guide elements (not shown) can take place. Furthermore, small air scoops on the individual passages 21 . 21 ' . 21 " be provided, which the inflowing air into the passages 21 . 21 ' . 21 " lead and thereby allow a larger air mass flow. These individually adapted hole orientations of the openings 21 . 21 ' . 21 " can be produced by additive manufacturing processes, since a demolding of this geometry would not be possible from an injection mold. The shape of the holes may be, for example, round, triangular, quadrangular, pentagonal hexagonal or assume a free form.

Als weiteres Merkmal kann eine Grenzschichtabsaugung an der Oberfläche der Luftleiteinrichtung 2 oder der Leitschaufeln 32 vorgesehen sein, wodurch eine zusätzliche Aerodynamikbeeinflussung und -verbesserung stattfinden kann. Die Einlässe sowie die zur Grenzschichtabsaugung erforderlichen Strömungskanäle können durch additive Fertigungsverfahren optimal an den berechneten Stellen innerhalb der Bauteilwände, z.B. der die Durchtrittsöffnungen 21, 21', 22" umgebenden Wandungen 22, 22', 22" eingebracht werden, wodurch zusätzliche externe Strömungskanäle entfallen. Die bei der Grenzschichtabsaugung abgesaugte Luft kann entweder zur Kühlung des Motorraums oder zur Aerodynamikbeeinflussung an anderen Stellen genutzt werden. Eine Grenzschichtabsaugung ermöglicht eine länger anliegende laminare Strömung, wodurch zum Beispiel der Luftwiderstandsbeiwert gesenkt werden kann.As a further feature, a Grenzschichtabsaugung on the surface of the louver 2 or the vanes 32 be provided, whereby an additional aerodynamic influence and improvement can take place. The inlets as well as the flow channels required for boundary layer extraction can be optimally produced by additive manufacturing processes at the calculated locations within the component walls, eg the passage openings 21 . 21 ' . 22 " surrounding walls 22 . 22 ' . 22 " be introduced, eliminating additional external flow channels. The extracted air in the boundary layer suction can either be used to cool the engine compartment or to influence aerodynamics elsewhere. A Grenzschichtabsaugung allows a longer applied laminar flow, whereby, for example, the drag coefficient can be reduced.

Die Luftleiteinrichtung 2 und auch die Leitschaufeln 32 können durch die Herstellung mit additiven Fertigungsverfahren für die Strömung optimal ausgelegt werden, ohne Rücksicht auf die Herstellbarkeit durch Spritzgussverfahren nehmen zu müssen. Somit können die Leitschaufeln 32 auch Hinterschneidungen aufweisen bzw. komplexere Geometrien der Wandungen 21, 21', 21" und der Leitschaufeln 32 umgesetzt werden. Durch die optimierte Strömungsführung kann die einströmende Luftmasse erhöht und gerichtet und damit die Kühlung der Komponenten im Motorraum verbessert werden. Zudem entsteht durch die angepasste Aerodynamik eventuell ein geringerer Druckverlust, wodurch gleichzeitig der cw-Wert des Fahrzeuges verbessert wird und eine höhere Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft erreicht werden kann. Auch die Richtung der Strömung kann für eine verbesserte Kühlung optimiert werden.The louver 2 and also the vanes 32 can be optimally designed by manufacturing with additive manufacturing process for the flow, without having to take into account the manufacturability by injection molding. Thus, the vanes can 32 also have undercuts or more complex geometries of the walls 21 . 21 ' . 21 " and the vanes 32 be implemented. Due to the optimized flow guidance, the incoming air mass can be increased and directed and thus the cooling of the components in the engine compartment can be improved. In addition, due to the adapted aerodynamics, possibly a lower pressure loss, whereby at the same time the cw-value of the vehicle is improved and a higher flow velocity of the cooling air can be achieved. The direction of the flow can also be optimized for improved cooling.

Zusätzlich ist die Anwendung eines additiven 4D-Herstellungsverfahrens oder die Verwendung von so genannten „Smart Materials“ denkbar, wodurch über die Zeit veränderliche Geometrien herstellbar sind. Damit können adaptive Lufteinlässe realisiert werden, welche in Abhängigkeit von Fahrgeschwindigkeit und/ oder Temperatur des Motorraumes die Menge an einströmender Luft durch Öffnen und Schließen der Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" in der Luftleiteinrichtung 2 verändern können. Auch eine Veränderung des Anstellwinkels der Leitschaufeln 32 durch Smart Materials ist denkbar. Somit kann zu jedem Zeitpunkt eine weiter verbesserte optimale Kühlung des Motorraumes bei gleichzeitig verbesserter Aerodynamik erreicht werden.In addition, the use of an additive 4D manufacturing process or the use of so-called "smart materials" is conceivable, whereby over time variable geometries can be produced. Thus, adaptive air inlets can be realized which, depending on the driving speed and / or temperature of the engine compartment, the amount of incoming air by opening and closing the passage openings 21 . 21 ' . 21 " in the louver 2 can change. Also, a change in the angle of attack of the vanes 32 through Smart Materials is conceivable. Thus, at any time a further improved optimal cooling of the engine compartment can be achieved with improved aerodynamics.

Eine Herstellung der Luftleiteinrichtung 2 mit herkömmlichen additiven 3D-Herstellungsverfahren ist ebenfalls möglich, wobei die Ansteuerung von eventuell vorgesehenen aeroelastischen Elemente zum Öffnen und Schließen der Durchtrittsöffnungen 21, 21', 21" oder zum Verstellen des Anstellwinkels der Luftleitschaufeln 32 beispielsweise durch Aktuatoren erfolgen kann.A preparation of the louver 2 with conventional additives 3D Manufacturing method is also possible, wherein the control of possibly provided aeroelastic elements for opening and closing the passage openings 21 . 21 ' . 21 " or for adjusting the angle of attack of the air vanes 32 can be done for example by actuators.

Bei den für die Luftleiteinrichtung 2 verwendeten Materialien kann es sich beispielsweise um Kunststoff, faserverstärkten Kunststoff, Metall oder Keramik handeln, wobei auch Materialkombinationen zwischen oder innerhalb der Bauteile möglich sind.At the for the louver 2 used materials may be, for example, plastic, fiber reinforced plastic, metal or ceramic, with material combinations between or within the components are possible.

Durch die Herstellung der genannten Bauteile mittels eines additives Fertigungsverfahrens können diese zudem an beliebigen Stellen hohl ausgeführt werden, wodurch im Gegensatz zum bisher verwendeten Spritzgussverfahren Gewicht gespart werden kann. Damit können beispielsweise die Luftleitschaufeln 32 hohl gefertigt oder Strömungskanäle für eine Grenzschichtabsaugung integriert werden.By producing said components by means of an additive manufacturing process, these can also be made hollow at any point, which in contrast to the previously used injection molding weight can be saved. Thus, for example, the air vanes 32 hollowed or flow channels are integrated for a boundary layer suction.

Mit der Erfindung werden die folgenden Vorteile erzielt:

- Verbesserter Kompromiss zwischen optimierter Aerodynamik (niedriger Luftwiderstandsbeiwert) und optimaler Kühlung
- Optimierung der aerodynamischen Funktion unter Beibehaltung der gestalterischen Freiheit
- Symbolisierung der Nachhaltigkeit durch bionisches Design möglich
- Optimierte Strömungsführung durch individuellen Anstellwinkel der Löcher in der Luftleiteinrichtung
- Gewichtseinsparung durch Fertigung von hohlen Bauteilen möglich.

With the invention the following advantages are achieved:

- Improved compromise between optimized aerodynamics (low drag coefficient) and optimal cooling
- Optimization of the aerodynamic function while maintaining the freedom of design
- Symbolizing sustainability through bionic design possible
- Optimized flow guidance by individual angle of attack of the holes in the louver
- Weight savings possible through production of hollow components.

Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.The invention is not limited to the above embodiment, which merely serves to generally explain the essence of the invention. Within the scope of protection, the device according to the invention may also assume other than the above-described embodiments. In this case, the device may in particular have features that represent a combination of the respective individual features of the claims.

Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.Reference signs in the claims, the description and the drawings are only for the better understanding of the invention and are not intended to limit the scope.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Fahrzeugvehicle
22: LuftleiteinrichtungCowl
33: LuftströmungskanalgehäuseAir flow channel housing
1010: Heckfensterrear window
1111: FahrzeugaußenhautVehicle shell
1212: Fahrzeugkarosserievehicle body
2020: LuftleiteinrichtungskörperLuftleiteinrichtungskörper
2121: DurchtrittsöffnungThrough opening
21'21 ': DurchtrittsöffnungThrough opening
21"21 ": DurchtrittsöffnungThrough opening
2222: Wandungwall
22'22 ': Wandungwall
22"22 ": Wandungwall
2323: anströmseitige Mündungupstream mouth
23'23 ': anströmseitige Mündungupstream mouth
23"23 ": anströmseitige Mündungupstream mouth
2424: abströmseitige Mündungdownstream mouth
24'24 ': abströmseitige Mündungdownstream mouth
24"24 ": abströmseitige Mündungdownstream mouth
3030: LuftströmungskanalAir flow channel
3131: LuftsammelraumAir plenum
3232: Leitschaufelnvanes
3434: Kanalabschnitte channel sections
AA: anströmseitiger Flächenschwerpunktinflow-side centroid
A'A ': anströmseitiger Flächenschwerpunktinflow-side centroid
A"A ": anströmseitiger Flächenschwerpunktinflow-side centroid
BB: abströmseitiger Flächenschwerpunktoutgoing centroid
B'B ': abströmseitiger Flächenschwerpunktoutgoing centroid
B"B ": abströmseitiger Flächenschwerpunktoutgoing centroid
cc: Verbindungslinieconnecting line
c'c ': Verbindungslinieconnecting line
c"c ": Verbindungslinieconnecting line

Claims

Air guiding device (2) of an air flow channel (30), wherein the air guiding device (2) has a plurality of passage openings (21, 21 ', 21 "), characterized in that each passage opening (21, 21', 21") is designed as a passage channel which has an inflow-side orifice (23, 23 ', 23 ") with a first orifice surface having a first centroid (A, A', A") and a downstream orifice (24, 24 ', 24 ") with a second centroid ( B, B ', B ") and that the connecting lines (c, c', c") between the respective upstream surface centroid (A, A ', A ") and the respective downstream surface centroid (B, B', B ") of mutually adjacent passage openings (21, 21 ', 21") are not parallel.

Air guiding device according to Claim 1 , characterized in that the louver (2) is formed like a lattice and has a plurality of one-dimensional or two-dimensionally juxtaposed passage openings (21, 21 ', 21 ").

Air guiding device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the connecting line (c, c ', c ") of the upstream surface centroid (A, A, A") and the downstream surface centroid (B, B', B ") forms a straight line.

Air guiding device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the connecting the surface-side centroid (A, A ', A ") with the downstream surface centroid (B, B', B") connecting line (c, c ', c ") by a centroid of at least one further between the first mouth surface and the second mouth surface located cross-sectional area of the passageway extends.

Air guiding device according to Claim 4 , characterized in that the connecting line (c, c ', c ") forms a curve deviating from a straight line.

Air guiding device according to Claim 5 , characterized in that the connecting lines (c, c ', c ") to each other adjacent passage openings () have different curves.

Motor vehicle (1) with at least one air guiding device (2) according to one of the preceding claims.

Motor vehicle after Claim 7 , characterized in that the air guiding device (2) is provided in a region of the vehicle outer skin (11), at which the air guiding device (2) is impinged by an air flow which has previously flowed along a region of the vehicle outer skin (11), and in that Connecting lines (c, c ', c ") of the individual passage openings (21, 21', 21") are directed substantially parallel to the direction vector of the inflowing air flow immediately in front of the respective passage opening (21, 21 ', 21 ").

Method for producing an air guiding device according to one of the Claims 1 to 6 in which at least the structure surrounding the passage opening (21, 21 ', 21 ") is manufactured by additive material construction, in particular by 3-D pressure.