DE102019134346B4

DE102019134346B4 - Bugteil, Lufteinlassgitter und Spritzgusswerkzeug

Info

Publication number: DE102019134346B4
Application number: DE102019134346.1A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Harter
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2039-12-14
Also published as: DE102019134346A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bugteil (2) eines Kraftfahrzeugs (1), mit mindestens einer Lufteintrittsöffnung (3,4), in der ein Lufteinlassgitter angeordnet ist, das Gitterstege umfasst, die in Knoten miteinander verbunden sind, wobei der Bereich der Gitterstege außerhalb der Knoten als freier Querschnitt bezeichnet wird, in welchem die Gitterstege in einer Luftströmungsrichtung (6) angeströmt werden, wobei die Gitterstege im freien Querschnitt zwischen einer Lufteintrittsebene und einer Luftaustrittsebene schräg zu einer Normalenrichtung in Luftströmungsrichtung (6) ausgerichtet sindUm das Bugteil (2) eines Kraftfahrzeugs (1) zu optimieren, weisen die Gitterstege im freien Querschnitt eine stromlinienkörperähnliche Luftleitgeometrie auf, die in Luftströmungsrichtung (6) ausgerichtet ist, wobei die stromlinienkörperähnliche Luftleitgeometrie vorne abgerundet ist und hinten spitz zuläuft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bugteil eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Lufteinlassgitter für ein derartiges Bugteil. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung eines derartigen Lufteinlassgitters.
Aus dem amerikanischen Design Patenten US 851 547 S und US 851 552 S sind Lufteinlassgitter bekannt, deren freie Querschnitte schräg zu einer Gitterfläche ausgerichtet sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2014 019 450 A1 ist ein Lufteinlassgitter mit rautenförmigen Durchgangsöffnungen bekannt, deren Umrandungen zeilenförmig in Stufen angeordnet sind. Aus der amerikanischen Offenlegungsschrift US 2003 / 0 106 730 A1 ist ein Lufteinlassgitter mit Gitterstegen bekannt, die eine stromlinienkörperähnliche Geometrie aufweisen. Aus dem amerikanischen Design Patent US 842 767 S ist ein bienenwabenartiges Lufteinlassgitter bekannt. Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 20 2018 104 647 U1 offenbart eine Strömungssteuerungsbaugruppe, umfassend: Eine Vielzahl von Klappen, die jeweils wenigstens eine Klappenöffnung aufweisen, wobei die Vielzahl von Klappen ausgelegt ist, sich zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin- und herzubewegen, um eine Strömung durch die wenigstens eine Öffnung zu beeinflussen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bugteil eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 strömungstechnisch zu optimieren.
Die Aufgabe ist durch ein Bugteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Bugteil ist in einer Fahrzeuglängsrichtung, die auch als x-Richtung bezeichnet wird, vorne am Kraftfahrzeug angebracht. Durch die mindestens eine Lufteintrittsöffnung tritt beim Fahren Luft ein. Durch die Ausrichtung der Gitterstege im freien Querschnitt in Luftströmungsrichtung kann der Luftdurchsatz deutlich gesteigert werden. Die Ausrichtung der Gitterstege im freien Querschnitt in Luftströmungsrichtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Lufteintrittsöffnung seitlich am Bugteil angebracht ist. Dadurch, dass die Gitterstege im freien Querschnitt eine stromlinienkörperähnliche Luftleitgeometrie aufweisen, die in Luftströmungsrichtung ausgerichtet ist, kann eine unerwünschte Ablösung der Strömung im Betrieb eines mit dem Bugteil ausgestatteten Kraftfahrzeugs verhindert werden. Dadurch kann der Strömungswiderstand reduziert werden, was sich positiv auf den Luftdurchsatz auswirkt. Dadurch, dass die stromlinienkörperähnliche Luftleitgeometrie vorne abgerundet ist und hinten spitz zuläuft, ergibt sich eine aerodynamische Luftleitwirkung, insbesondere so oder so ähnlich wie bei einem Tragflügelprofil.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bugteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstege im freien Querschnitt in einem Winkel von dreißig bis vierzig Grad zu einer Gitteroberfläche ausgerichtet sind. Die Winkelangabe bezieht sich auf eine Ebene, die von der Fahrzeuglängsrichtung und einer Fahrzeugquerrichtung aufgespannt wird, die auch als y-Richtung bezeichnet wird. Der angegebene Winkelbereich hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bugteils ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gitterstege im freien Querschnitt durchgehend zwischen der Lufteintrittsebene und der Luftaustrittsebene erstrecken. Dadurch wird die aerodynamische Luftleitwirkung der Gitterstege weiter verbessert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bugteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstege in dem Lufteinlassgitter hexagonförmig angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind jeweils sechs gleichlange Gitterstege in Form eines gleichseitigen Sechsecks angeordnet. Das hat sich in Kombination mit der beanspruchten Ausrichtung der Gitterstege und der stromlinienkörperähnlichen Luftleitgeometrie als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bugteils ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bugteil zwei seitlich angeordnete Lufteintrittsöffnungen aufweist, in denen jeweils ein Lufteinlassgitter angeordnet ist. Die Lufteinlassgitter sind vorteilhaft in ein Stoßfängersystem montiert.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Lufteinlassgitter für ein vorab beschriebenes Bugteil. Das Lufteinlassgitter ist separat handelbar.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lufteinlassgitters ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lufteinlassgitter als Spritzgussteil ausgeführt ist. Die Montage des Lufteinlassgitters erfolgt vorteilhaft mit werkzeugfallenden Kunststoffclipsen. Es können aber auch separate Befestigungsbauteile, wie Schrauben oder Klammern, verwendet werden, um das Lufteinlassgitter in der Lufteintrittsöffnung zu befestigen. Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Lufteinlassgitter in einer Zweikomponententechnik formschlüssig umspritzt.
Bei einem Spritzgusswerkzeug zur Herstellung eines vorab beschriebenen Lufteinlassgitters ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass eine Werkzeugtrennebene quer zu Dickstellen der Gitterstege angeordnet ist. Als Dickstellen werden Bereiche bezeichnet, in denen die Gitterstege ihre größte Abmessung oder Dicke quer zur Luftströmungsrichtung aufweisen. Durch die beanspruchte Anordnung der Werkzeugtrennebene wird das Entformen des spritzgegossenen Lufteinlassgitters vereinfacht. Besonders vorteilhaft wird eine werkzeugfallende Herstellung ermöglicht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Bugteil, das zwei seitlich angeordnete Lufteintrittsöffnungen aufweist;
2 eine schematische Darstellung eines strömungsoptimierten Lufteinlassgitters, das schräg mit einer Luftströmung angeströmt wird;
3 eine vergrößerte, perspektivische Darstellung des Lufteinlassgitters aus 2; und
4 die vergrößerte Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IV-IV in 3.

In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Bugteil 2 perspektivisch dargestellt. Das Bugteil 2 weist seitlich außen zwei Lufteintrittsöffnungen 3, 4 auf. Im Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 tritt an den Lufteintrittsöffnungen 3, 4 Luft 5 ein, wie an der Lufteintrittsöffnung 4 durch Linien angedeutet ist.
In 1 sieht man, dass die Luft 5 in einer durch eine Linie angedeuteten Luftströmungsrichtung 6 auf eine ebenfalls durch eine Linie angedeutete Gitteroberfläche 7 trifft. Ein Winkel zwischen der Gitteroberfläche 7 und der Luftströmungsrichtung 6 ist mit dem griechischen Buchstaben α bezeichnet.
In 2 ist durch Pfeile eine Luftströmung 10 angedeutet. Ein Lufteinlassgitter 13 ist durch Striche zwischen den Pfeilen, welche die Luftströmung 10 andeuten, angedeutet.
Ein idealer Anströmwinkel ist stets normal zur Gitterfläche. Die fahrzeugkonturabhängige Strömungsrichtung sowie die stylingabhängige Gitterfläche sind jedoch unveränderlich, wie durch den Winkel α in 2 angedeutet ist.
Allerdings lassen sich die Gitterstege 14 des Lufteinlassgitters 13 in Strömungsrichtung drehen, so dass das durchströmte Lufteinlassgitter 13 einem normal-durchströmten Lufteinlassgitter gleicht. In 2 unten ist eine Gitteransicht 11 in Strömungsrichtung dargestellt. In 2 oben ist eine Gitteransicht 12 in x-Richtung dargestellt.
In 3 ist ein Ausschnitt des Lufteinlassgitters 13 in der Gitteransicht 12 in x-Richtung aus 2 vergrößert dargestellt. Die Gitterstege 14 sind hexagonförmig angeordnet. Jeweils drei Gitterstege sind in einem Knoten 16 miteinander verbunden. In 4 ist ein Schnitt entlang einer Linie IV-IV in 3 durch einen Gittersteg 15 dargestellt.
Um den Strömungswiderstand möglichst gering zu halten, sollten die umströmten Gitterstege 15 einen möglichst geringen cW-Wert aufweisen. Deshalb hat der Gittersteg 15 im dargestellten Querschnitt eine Luftleitgeometrie 20 in Form eines Stromlinienkörpers. Eine Werkzeugtrennebene 21 ist an der dicksten Stelle der Luftleitgeometrie 20 quer zur Luftströmung 10 angeordnet.
Das Lufteinlassgitter 13 wird vorteilhaft mittels Kunststoff-Spritzgusstechnik realisiert. Das Lufteinlassgitter 13 wird in ein Stoßfängersystem montiert. Die Montage kann wahlweise mit werkzeugfallenden Kunststoffclipsen, mit separaten Befestigungsbauteilen, wie Schrauben, Klammern et cetera, oder durch eine formschlüssige Umspritzung in Zweikomponententechnik erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Bugteil
3: Lufteintrittsöffnung
4: Lufteintrittsöffnung
5: Luft
6: Luftströmungsrichtung
7: Gitteroberfläche
10: Luftströmung
11: Gitteransicht
12: Gitteransicht
13: Lufteinlassgitter
14: Gitterstege
15: Gittersteg
16: Knoten
20: Luftleitgeometrie
21: Werkzeugtrennebene

Claims

Bugteil (2) eines Kraftfahrzeugs (1), mit mindestens einer Lufteintrittsöffnung (3,4), in der ein Lufteinlassgitter (13) angeordnet ist, das Gitterstege (14,15) umfasst, die in Knoten (16) miteinander verbunden sind, wobei der Bereich der Gitterstege (14,15) außerhalb der Knoten (16) als freier Querschnitt bezeichnet wird, in welchem die Gitterstege (14,15) in einer Luftströmungsrichtung (6) angeströmt werden, wobei die Gitterstege (14,15) im freien Querschnitt zwischen einer Lufteintrittsebene und einer Luftaustrittsebene schräg zu einer Normalenrichtung in Luftströmungsrichtung (6) ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstege (13,14) im freien Querschnitt eine stromlinienkörperähnliche Luftleitgeometrie (20) aufweisen, die in Luftströmungsrichtung (6) ausgerichtet ist, wobei die stromlinienkörperähnliche Luftleitgeometrie (20) vorne abgerundet ist und hinten spitz zuläuft.
Bugteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstege (14,15) im freien Querschnitt in einem Winkel von dreißig bis vierzig Grad zu einer Gitteroberfläche ausgerichtet sind.
Bugteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gitterstege (14,15) im freien Querschnitt durchgehend zwischen der Lufteintrittsebene und der Luftaustrittsebene erstrecken.
Bugteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Gitterstege (14,15) in dem Lufteinlassgitter (13) hexagonförmig angeordnet sind.
Bugteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bugteil (2) zwei seitlich angeordnete Lufteintrittsöffnungen (3,4) aufweist, in denen jeweils ein Lufteinlassgitter (13) angeordnet ist.
Lufteinlassgitter (13) für ein Bugteil (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Lufteinlassgitter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lufteinlassgitter (13) als Spritzgussteil ausgeführt ist.
Spritzgusswerkzeug zur Herstellung eines Lufteinlassgitters (13) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkzeugtrennebene (21) quer zu Dickstellen der Gitterstege (14,15) angeordnet ist.