WO2017063643A1 - Luftleitvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2017063643A1
WO2017063643A1 PCT/DE2016/100480 DE2016100480W WO2017063643A1 WO 2017063643 A1 WO2017063643 A1 WO 2017063643A1 DE 2016100480 W DE2016100480 W DE 2016100480W WO 2017063643 A1 WO2017063643 A1 WO 2017063643A1
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WO
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mounting bracket
reinforcing elements
reinforcing
plastic
elements
Prior art date
Application number
PCT/DE2016/100480
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Nottebaum
Thorsten Bendel
Original Assignee
Kiekert Ag
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D35/00—Vehicle bodies characterised by streamlining
    • B62D35/007—Rear spoilers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D37/00—Stabilising vehicle bodies without controlling suspension arrangements
    • B62D37/02—Stabilising vehicle bodies without controlling suspension arrangements by aerodynamic means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/82—Elements for improving aerodynamics

Definitions

  • the invention relates to an air guiding device for a vehicle, in particular a rear spoiler unit for a motor vehicle, with a mounting bracket, further comprising a drive device, and with a spoiler, wherein the mounting bracket carries the drive means, and wherein the drive means the spoiler for taking various positions, such as a Use and non-use position, charged.
  • an air guiding device of the embodiment and design described in the introduction is presented in EP 2 007 615 B1.
  • the drive device regularly ensures that the air guide element connected to the drive device and acted on by it can assume different positions.
  • a desired output is generated on the vehicle or motor vehicle.
  • the air-conducting element can typically be transferred from a non-use position to a use position and vice versa.
  • the use of the position of use is generally carried out as a function of the speed of the vehicle, in order to generate increased downforce, in particular at the rear, in particular at higher speeds, typically 100 km / h and more.
  • the spoiler can also be adjusted in general during operation to change the output.
  • mounting bracket carries the drive device or the drive device is connected to the mounting bracket, assembly support and drive means can be mounted and mounted together on the vehicle or motor vehicle as a rule.
  • the mounting bracket is typically equipped with attachment points or fastening elements in general in order to determine it on an associated body of the vehicle can.
  • the mounting bracket is a part of the vehicle body and is usually in the rear of the vehicle body between Side parts of the rear of the vehicle arranged in the vehicle transverse direction.
  • the assembly support known to date from DE 10 2008 036 188 A1 is an aluminum cast part, which in this way should have optimum strength and, in conjunction with the inner side parts of the vehicle body, provides a stiff strength composite in the rear region of the body.
  • the invention is the technical problem of further developing such a spoiler for a vehicle so that the mass or the weight is reduced, while taking into account the required strength and rigidity.
  • a generic spoiler device in the invention is characterized in that the mounting bracket is equipped with embedded and the loads following reinforcing elements.
  • the reinforcing elements according to the invention are not statistically the same, so isotropic, distributed inside the mounting bracket provided and stored in this. Rather, the invention explicitly refers back to an anisotropic distribution of the reinforcing elements in the interior of the mounting bracket. This anisotropic distribution reflects the loads on the mounting bracket.
  • the reinforcing elements In fact, one typically inserts the reinforcing elements in the mounting bracket so that they are placed along deformation lines running along the mounting bracket. In other words, the reinforcing elements generally follow the stress lines of maximum deformation of the mounting support or have their greatest density along these stress lines, for example. On the other hand, one will typically reduce the density of the reinforcing elements along stress lines of low deformation or dispense or dispense entirely with reinforcing elements.
  • the course of the stress lines in the interior of the mounting carrier during deformation can be carried out experimentally by measuring the respective strain via, for example, strain gauges.
  • a simulation of the deformation will generally be carried out using the so-called finite element method, and on this basis the stress lines of greatest expected deformation and thus load will be determined.
  • the arrangement of the reinforcing elements can now be determined in the interior of the mounting bracket in its subsequent production.
  • the density of the reinforcing elements can be varied such that along the stress-strain lines with greatest deformation, the density of the reinforcing elements is greatest and smallest along the stress lines of least deformation.
  • the reinforcing elements are distributed as individual elements placed in the mounting bracket.
  • the mounting bracket made of plastic, for example, so that trained as individual elements
  • Reinforcement elements be plastic fibers.
  • glass fibers, carbon fibers, aramid fibers and combinations have proven to be favorable.
  • the respective individual elements or plastic fibers in the example case are now oriented along the stress lines during the production of the assembly support. In this case, it is also possible to work with a different amount and consequently density of the reinforcing elements depending on the stress line, as has already been described above.
  • the reinforcing elements may define at least one contiguous reinforcing structure in the assembly carrier.
  • This at least one contiguous reinforcing structure may be one that is formed two-dimensionally.
  • the two-dimensionally designed reinforcing structure can be put into practice as a reinforcing mat.
  • the reinforcing mat can be, for example, a two-dimensional fiber fabric, a nonwoven fabric, a fiber knitted fabric, a fiber knitted fabric or a comparable textile surface element. Basically, of course, combinations are conceivable.
  • the reinforcing structure is designed inside the mounting bracket three-dimensional.
  • the reinforcing structure is advantageously a reinforcing skeleton.
  • This can be designed for example as a three-dimensional fiber fabric, nonwoven fabric, Fasergewirke, Fasergestricke or a comparable three-dimensional textile structure.
  • combinations of, for example, a fiber fabric with a fiber knit or a nonwoven fabric are possible and are encompassed by the invention.
  • the reinforcing elements can be oriented and stored particularly simply and advantageously along the stress lines in the interior of the mounting support. Because the respective reinforcing structure can be prepared from the outset so that it follows, for example, with their longitudinal threads the tension lines, whereas the transverse threads mainly the task belongs to determine the individual longitudinal threads with respect to their mutual distance from each other.
  • data from a stress analysis of the assembly carrier based on the finite element method can be used automatically and in principle for the production of the reinforcement structure, for example by producing a fiber fabric or fiber knit so that the longitudinal threads or warp threads run along the determined stress lines, whereas
  • the weft threads mainly has the function to adjust the determined distance of the longitudinal threads.
  • the mounting bracket is advantageously made of plastic, although within the scope of the invention is also possible to resort to other materials such as aluminum. For cost reasons and to minimize the weight as low as possible, however, one will typically resort to plastic. Usually thermoplastics or thermosets are used.
  • the reinforcing elements are in contrast plastic fibers.
  • high-strength plastic fibers such as polyester can be used or the already mentioned glass fibers, carbon fibers or aramid fibers individually or in combination.
  • the mounting bracket is generally proceeded so that the previously mentioned reinforcing elements are encapsulated with plastic. It is understood that in this injection process, the reinforcing elements must be oriented in the interior of a suitably designed injection mold along the stress lines and the loads following. Alternatively or additionally, however, it is also possible to proceed in such a way that the reinforcing elements are embedded in a plastic matrix. In this case, the mounting bracket is made of practically several layers, each with intervening reinforcing elements.
  • Another method of manufacturing provides that the reinforcing elements are embedded in the loads following deformed fiber inserts, which in turn reinforce the mounting bracket inside.
  • the procedure is such that first the fiber inserts are produced.
  • the fiber inserts have the reinforcing elements embedded in their interior.
  • the fiber core is deformed, following the stress lines inside the mounting bracket.
  • the thus deformed fiber insert now in turn serves to reinforce the mounting body inside. It can of course be worked with a fiber insert or with multiple deformed fiber inserts inside the mounting bracket.
  • a further step can be integrated in such a way that fastening elements are encapsulated with plastic together with the reinforcing elements.
  • the fastening elements in question may alternatively or additionally, however, also be embedded in the plastic matrix together with the reinforcing elements.
  • the mounting support thus produced and equipped can then be mounted on the body as described.
  • the fastening elements can not only assume a fastening function, but also serve to stiffen the mounting bracket and thus come as additional reinforcing elements complementary to the reinforcing elements used.
  • an air guiding device for a vehicle and in particular a rear spoiler unit for a motor vehicle is made available, which is characterized by a simple production and optimized weight.
  • the invention achieves such that the mounting bracket is equipped with anisotropically mounted reinforcing elements.
  • the anisotropy of the reinforcing elements in the interior of the mounting substrate reflects the expected loads. In fact, one will typically place the reinforcing elements along stress lines of maximum deformation of the mounting bracket.
  • FIG. 1 shows an inventive air guiding device schematically and in perspective, Fig. 2, the spoiler device according to Fig. 1 with a viewing direction from the direction X from below and
  • Fig. 3 shows the mounting bracket in detail.
  • an air guiding device for a vehicle and in particular a motor vehicle is shown.
  • the present invention relates to a rear spoiler unit for the said motor vehicle, that is to say an assembly unit including rear spoiler, which is installed in the rear region of the motor vehicle transversely to the vehicle longitudinal direction between side parts of the vehicle body and mounted here.
  • the spoiler device or rear spoiler unit has in its basic structure a mounting bracket 1 and a drive device 2, 3, 4th
  • the mounting bracket 1 carries the drive device 2, 3, 4 or the drive device 2, 3, 4 is connected to the mounting bracket 1.
  • the drive device 2, 3, 4 is composed in detail of a drive motor 2 and in the example case two output from the drive motor 2 drive shafts 3 together.
  • the two drive shafts 3 work on end-side steering units 4. Rotations of the drive shaft or the two-sided drive shafts 3 correspond to the fact that the steering units 4 adjust a connected air guide element 5. In this way, the spoiler 5 occupy different positions, for example, a use position and a non-use position.
  • the mounting bracket 1 is equipped, as shown in FIG. 3, with embedded reinforcing elements 6.
  • the reinforcing elements 6 are oriented according to the representation in FIG. 3 along stress lines 7. These stress lines 7 represent the lines of greatest load of the mounting bracket 1 in operation and may have been determined in advance by the method already described in the introduction of finite elements for the relevant mounting bracket 1.
  • the reinforcing elements 6 are individual elements.
  • the reinforcing elements 6 are designed as respective plastic fibers or glass fibers 6. Basically, this may also be carbon fibers or aramid fibers and combinations. In any case, follow the fibers or plastic fibers 6 and the reinforcing elements 6 the voltage lines 7 and thus follow the stresses occurring during operation of the mounting substrate. 1 As a result, the reinforcing elements 6 are arranged distributed anisotropically in the interior of the mounting substrate 1.
  • the reinforcing elements or plastic fibers 6 not only follow the stress lines 7 shown there and are oriented along the stress lines 7, but also follow a density that is different in cross section.
  • the design is such that in the area of the illustrated stress lines 7, the density of the plastic fibers 6 is greatest and decreases with increasing distance from the respective voltage line 7.
  • the reinforcing elements 6 are actually positioned only in the areas where the highest loads during operation can be expected. The realized in this way anisotropic distribution of the reinforcing elements 6 in the interior of the mounting bracket 1 results in the present case, the consumption of plastic fibers 6 is reduced compared to the prior art.
  • the reinforcing elements 6 are not arranged distributed as individual elements in the interior of the mounting bracket 1, but rather at least one coherent reinforcing structure 8 is used at this point.
  • This reinforcing structure 8 may be formed two-dimensionally or three-dimensionally.
  • the reinforcing structure 8 is a reinforcing mat, which in the present case is designed as a two-dimensional fiber fabric 8.
  • this fiber fabric 8 is composed of longitudinal threads or warp threads 8a and weft threads or transverse threads 8b.
  • the longitudinal threads or warp threads 8a are oriented in the exemplary embodiment along the tension lines 7.
  • the weft threads or transverse threads 8b predominantly ensure that the longitudinal threads or warp threads 8a have the distance shown to one another or are oriented along the tension lines 7.
  • the reinforcing structure 8 can not only be designed as a second-dimensional reinforcing mat, but can also be designed to be three-dimensional. However, this is not shown here. Also not shown alternatives are such that it is not working with a fiber fabric 8, but another textile fabric, for example a nonwoven fabric, a Fasergewirke or a Fasergestricke.
  • the production of the illustrated mounting bracket 1 is typically carried out so that the mounting bracket 1 is first produced once from plastic. This may be done so that the reinforcing elements 6, d. H. Thus, the individual elements or the reinforcing structure 8 is encapsulated with the plastic used at this point. Alternatively, it is also possible that the reinforcing elements 6 and the reinforcing structure 8 is embedded in a plastic matrix.
  • the reinforcing elements 6 are embedded in fiber inserts 9. This indicates the left part of Fig. 3. These fiber inserts 9 are produced prior to the production of the mounting carrier 1.
  • the reinforcing elements 6 are in the fiber inserts in question 9th embedded, which may be plastic moldings, such as a plastic plate, a plastic cylinder or a plastic cuboid.
  • the fiber core 9 is deformed, namely the expected loads of the mounting bracket 1 following.
  • the procedure is generally such that the reinforcing elements 6 are, for example, evenly embedded in the longitudinal extent of the respective fiber core 9 in this.
  • the fiber core 9 is deformed following the loads of the mounting substrate 1, d. H. so that the fiber insert 9 with its embedded reinforcing elements 6 in turn follows the stress lines 7 in the interior of the mounting bracket 1.
  • the fiber insert 9 in question is taken in the interior of the mounting bracket 1 as it were core and encapsulated by, for example, plastic.

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug und insbesondere eine Heckspoilereinheit für ein Kraftfahrzeug. Dies ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau mit einem Montageträger (1), ferner mit einer Antriebseinrichtung (2, 3, 4), und mit einem Luftleitelement (5) ausgerüstet. Der Montageträger (1) trägt die Antriebseinrichtung (2, 3, 4). Die Antriebseinrichtung (2, 3, 4) beaufschlagt das Luftleitelement (5) zur Einnahme verschiedener Stellungen, beispielsweise einer Gebrauchs- und Nichtgebrauchsstellung. Erfindungsgemäß ist der Montageträger (1) mit eingelagerten sowie den Belastungen folgenden Verstärkungselementen (6) ausgerüstet.

Description

Luftleitvorrichtung für ein Kraftfahrzeug Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere eine Heckspoilereinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einem Montageträger, ferner mit einer Antriebseinrichtung, und mit einem Luftleitelement, wobei der Montageträger die Antriebseinrichtung trägt, und wobei die Antriebseinrichtung das Luftleitelement zur Einnahme verschiedener Stellungen, beispielsweise einer Gebrauchs- und Nichtgebrauchsstellung, beaufschlagt.
Eine Luftleitvorrichtung der einleitend beschriebenen Ausprägung und Gestaltung wird in der EP 2 007 615 B1 vorgestellt. Tatsächlich sorgt die Antriebseinrichtung regelmäßig dafür, dass das an die Antriebseinrichtung angeschlossene und hiervon beaufschlagte Luftleitelement unterschiedliche Stellungen einnehmen kann. Mit Hilfe des Luftleitelementes wird am Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug ein gewünschter Abtrieb erzeugt. Dazu lässt sich das Luft- leitelement typischerweise von einer Nichtgebrauchsstellung in eine Gebrauchsstellung und umgekehrt überführen.
Die Einnahme der Gebrauchsstellung erfolgt in der Regel in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, um insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten, typischerweise 100 km/h und mehr, einen erhöhten Abtrieb insbesondere am Heck zu erzeugen. Selbstverständlich kann das Luftleitelement auch generell im Betrieb verstellt werden, um den Abtrieb zu verändern. Diese sämtlichen Stellbewegungen des Luftleitelementes werden mit Hilfe der Antriebseinrichtung erzeugt.
Da der Montageträger die Antriebseinrichtung trägt bzw. die Antriebseinrichtung an dem Montageträger angeschlossen ist, können im Regelfall Montageträger und Antriebseinrichtung zusammengenommen am Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug befestigt und angebaut werden. Dazu ist der Montageträger typischerweise mit Befestigungspunkten oder allgemein Befestigungselementen ausgerüstet, um ihn an einer zugehörigen Karosserie des Fahrzeuges festlegen zu können.
Dementsprechend stellt der Montageträger einem Bestandteil des Fahrzeugaufbaus dar und ist im Regelfall im Heck des Fahrzeugaufbaus zwischen Seitenteilen des Fahrzeughecks in Fahrzeugquerrichtung angeordnet. Bei dem insoweit durch die DE 10 2008 036 188 A1 bekannten Montageträger handelt es sich um ein Aluminiumgussteil, welches auf diese Weise optimale Festigkeit aufweisen soll und in Verbindung mit den inneren Seitenteilen des Fahrzeug- aufbaus einen steifen Festigkeitsverbund im Heckbereich der Karosserie zur Verfügung stellt.
Als Alternative für Aluminium als Material zur Herstellung des bekannten Montageträgers nach der DE 10 2008 036 188 A1 wird zusätzlich die Möglichkeit angesprochen, den Montageträger aus Stahlblech oder faserverstärktem Kunststoff herzustellen. Dadurch wird zwar bereits ein Bauteil mit relativ geringem Gewicht zur Verfügung gestellt, welches dennoch die geforderte Festigkeit aufweist oder aufweisen soll. Beim Stand der Technik wird dazu insgesamt so vorgegangen, dass die Fasern in dem faserverstärkten Kunststoff in großer Menge eingebracht werden, um auf jeden Fall die geforderten Festigkeitswerte erreichen zu können. Daraus resultiert zwangsläufig eine Gewichtserhöhung, welche als insgesamt nachteilig angesehen wird. Denn ein wesentliches Entwicklungsziel bei sämtlichen Fahrzeugkomponenten besteht darin, das Gewicht und folglich die Masse zu reduzieren.
Folgerichtig liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine derartige Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug so weiterzuentwickeln, dass die Masse bzw. das Gewicht reduziert ist, und zwar bei gleichzeitiger Berücksichtigung der erforderlichen Festigkeit und Steifigkeit.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Luftleitvorrichtung im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Montageträger mit eingelagerten sowie den Belastungen folgenden Verstärkungselementen ausgerüstet ist.
Im Unterschied zum Stand der Technik nach der DE 10 2008 036 188 A1 mit dem dort bereits angesprochenen Montageträger aus faserverstärktem Kunst- Stoff sind die Verstärkungselemente erfindungsgemäß nicht statistisch gleich, also isotrop, verteilt im Innern des Montageträgers vorgesehen und in diesen eingelagert. Vielmehr greift die Erfindung ausdrücklich auf eine anisotrope Verteilung der Verstärkungselemente im Innern des Montageträgers zurück. Diese anisotrope Verteilung reflektiert die am Montageträger angreifenden Belastungen.
Tatsächlich wird man die Verstärkungselemente im Montageträger typischerweise so einlagern, dass sie entlang von im Montageträger verlaufenden Spannungslinien bei einer Verformung angeordnet werden. D. h., die Verstärkungselemente folgen im Allgemeinen den Spannungslinien größter Verformung des Montageträgers bzw. weisen entlang dieser Spannungslinien beispielsweise ihre größte Dichte auf. Demgegenüber wird man typischerweise die Dichte der Verstärkungselemente entlang von Spannungslinien geringer Verformung herabsetzen bzw. gänzlich auf Verstärkungselemente verzichten oder verzichten können.
Der Verlauf der Spannungslinien im Innern des Montagträgers bei einer Verformung kann experimentell durch Messung der jeweiligen Dehnung über beispielsweise Dehnungsmessstreifen erfolgen. Heutzutage wird man jedoch im Allgemeinen eine Simulation der Verformung über die sogenannte Finite- Elemente-Methode vornehmen und auf dieser Basis die Spannungslinien größter zu erwartender Verformung und damit Belastung festlegen. Anhand dieser Spannungslinien im vorzugsweise dreidimensionalen Modell des Montageträgers kann nun die Anordnung der Verstärkungselemente im Innern des Montageträgers bei seiner anschließenden Fertigung festgelegt werden. Außerdem lässt sich die Dichte der Verstärkungselemente variieren, und zwar dergestalt, dass entlang der Spannungslinien mit größter Verformung die Dichte der Verstärkungselemente am größten ist und entlang der Spannungslinien kleinster Verformung am kleinsten.
Um nun die Verstärkungselemente im Detail im Innern des herzustellenden Montageträgers einzulagern, bestehen verschiedene Möglichkeiten. So ist es denkbar, dass die Verstärkungselemente als Einzelelemente verteilt im Montageträger platziert werden. Wird der Montageträger beispielsweise aus Kunststoff hergestellt, so können die als Einzelelemente ausgebildeten Verstärkungselemente Kunststofffasern sein. Hier haben sich beispielsweise Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern sowie Kombinationen als günstig erwiesen. Die jeweiligen Einzelelemente bzw. Kunststofffasern im Beispielfall werden nun bei der Herstellung des Montageträgers entlang der Spannungslinien orientiert. Dabei kann auch mit einer unterschiedlichen Menge und folglich Dichte der Verstärkungselemente je nach Spannungslinie gearbeitet werden, wie dies zuvor bereits beschrieben wurde.
Alternativ oder zusätzlich besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass die Verstärkungselemente wenigstens eine zusammenhängende Verstärkungsstruktur im Montageträger definieren. Bei dieser wenigstens einen zusammenhängenden Verstärkungsstruktur kann es sich um eine solche handeln, die zweidimensional ausgebildet ist. Beispielsweise lässt sich die zweidimensional ausgelegte Verstärkungsstruktur als Verstärkungsmatte in die Praxis umsetzen. Bei der Verstärkungsmatte kann es sich beispielsweise um ein zweidimensionales Fasergewebe, ein Faservlies, ein Fasergewirke, ein Fasergestricke oder ein vergleichbares textiles Flächenelement handeln. Grundsätzlich sind natürlich auch Kombinationen denkbar. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die Verstärkungsstruktur im Innern des Montageträgers dreidimensional ausgelegt ist. In diesem Fall handelt es sich bei der Verstärkungsstruktur vorteilhaft um ein Verstärkungsgerüst. Dieses kann beispielsweise als dreidimensionales Fasergewebe, Faservlies, Fasergewirke, Fasergestricke oder ein vergleichbares dreidimensionales Textilgerüst ausgelegt sein. Insofern sind natürlich auch Kombinationen beispielsweise eines Fasergewebes mit einem Fasergestricke oder einem Faservlies möglich und werden von der Erfindung umfasst.
Sofern eine zusammenhängende zweidimensionale oder dreidimensionale Verstärkungsstruktur oder auch mehrere solcher Verstärkungsstrukturen zum Einsatz kommen, lassen sich die Verstärkungselemente besonders einfach und vorteilhaft entlang der Spannungslinien im Innern des Montageträgers orientieren und einlagern. Denn die jeweilige Verstärkungsstruktur kann von vorneherein so hergestellt werden, dass sie beispielsweise mit ihren Längsfäden den Spannungslinien folgt, wohingegen den Querfäden hauptsächlich die Aufgabe zukommt, die einzelnen Längsfäden hinsichtlich ihres gegenseitigen Abstandes zueinander festzulegen. Jedenfalls lassen sich beispielsweise Daten einer Spannungsanalyse des Montageträgers auf Basis der Finite-Elemente-Methode automatisch und prinzipiell für die Herstellung der Verstärkungsstruktur nutzen, indem beispielsweise ein Fasergewebe oder Fasergewirke so produziert wird, dass die Längsfäden bzw. Kettfäden entlang der ermittelten Spannungslinien verlaufen, wohingegen den Schussfäden hauptsächlich die Funktion zukommt, den ermittelten Abstand der Längsfäden einzustellen. Der Montageträger ist vorteilhaft aus Kunststoff hergestellt, wenngleich im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit besteht, auf andere Materialien wie beispielsweise Aluminium zurückgreifen zu können. Aus Kostengründen und um das Gewicht so gering wie möglich einzustellen, wird man jedoch typischerweise auf Kunststoff zurückgreifen. Dabei kommen üblicherweise Thermoplaste oder auch Duroplaste zum Einsatz. Die Verstärkungselemente sind demgegenüber Kunststoff fasern. Hier können hochfeste Kunststoff fasern aus beispielsweise Polyester zum Einsatz kommen oder die bereits angesprochenen Glasfasern, Kohlefasern oder auch Aramidfasern einzeln oder in Kombination. Für die Herstellung des Montageträgers wird im Allgemeinen so vorgegangen, dass die zuvor angesprochenen Verstärkungselemente mit Kunststoff umspritzt werden. Dabei versteht es sich, dass bei diesem Spritzvorgang die Verstärkungselemente im Innern eines entsprechend gestalteten Spritzgießwerkzeuges entlang der Spannungslinien bzw. den Belastungen folgend orientiert werden müssen. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch so vorgegangen werden, dass die Verstärkungselemente in eine Kunststoffmatrix eingebettet werden. In diesem Fall wird der Montageträger aus praktisch mehreren Lagen mit jeweils dazwischen eingebrachten Verstärkungselementen hergestellt. Eine andere Methode zur Herstellung sieht vor, dass die Verstärkungselemente in den Belastungen folgend verformten Fasereinlagen eingebettet sind, welche ihrerseits den Montageträger im Innern verstärken. Hierbei wird so vorgegangen, dass zunächst die Fasereinlagen hergestellt werden. Die Fasereinlagen verfügen über die in ihrem Innern eingebetteten Verstärkungselemente. Beispielsweise mögen die Verstärkungselemente jeweils in Längserstreckung der beispielsweise zylindrisch oder quaderförmigen Fasereinlage orientiert sein. Anschließend wird die Fasereinlage verformt, und zwar den Spannungslinien im Innern des Montageträgers folgend. Die solchermaßen verformte Fasereinlage dient nun ihrerseits dazu, den Montagekörper im Innern zu verstärken. Dabei kann selbstverständlich mit einer Fasereinlage oder auch mit mehreren verformten Fasereinlagen im Innern des Montageträgers gearbeitet werden.
Schließlich kann in dem beschriebenen Herstellungsvorgang des Montageträgers auch ein weiterer Schritt dergestalt integriert werden, dass Befestigungselemente zusammen mit den Verstärkungselementen mit Kunststoff umspritzt werden. Die fraglichen Befestigungselemente können alternativ oder zusätzlich aber auch zusammen mit den Verstärkungselementen in die Kunststoffmatrix eingebettet werden. Mit Hilfe der Befestigungselemente lässt sich der solchermaßen hergestellte und ausgerüstete Montageträger anschließend an der Karosserie wie beschrieben montieren. Dabei können die Befestigungselemente nicht nur eine Befestigungsfunktion übernehmen, sondern zusätzlich zur Versteifung des Montageträgers dienen und folglich als zusätzliche Versteifungselemente ergänzend zu den Verstärkungselementen zum Einsatz kommen.
Im Ergebnis wird eine Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug und insbesondere eine Heckspoilereinheit für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, welche sich durch eine einfache Fertigung und optimiertes Gewicht auszeichnet. Das erreicht die Erfindung derart, dass der Montageträger mit anisotrop eingelagerten Verstärkungselementen ausgerüstet wird. Die Anisotropie der Verstärkungselemente im Innern des Montageträgers reflektiert dabei die zu erwartenden Belastungen. Tatsächlich wird man die Verstärkungselemente typischerweise entlang von Spannungslinien größter Verformung des Montageträgers anordnen.
Dadurch kann die Menge an erforderlichen Verstärkungselementen im Innern des Montageträgers gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert werden. Als Folge hiervon sinkt nicht nur das Gewicht des erfindungsgemäßen Montageträgers gegenüber dem Stand der Technik, sondern ist insgesamt auch mit reduzierten Kosten zu rechnen, weil die Menge an eingebrachten Verstärkungselementen im Vergleich zu bisherigen Vorgehensweisen deutlich sinkt. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung schematisch und perspektivisch, Fig. 2 die Luftleitvorrichtung nach Fig. 1 mit einer Blickrichtung aus Richtung X von unten und
Fig. 3 den Montageträger im Detail. In der Fig. 1 ist eine Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug und insbesondere Kraftfahrzeug dargestellt. Bei der Luftleitvorrichtung handelt es sich vorliegend um eine Heckspoilereinheit für das besagte Kraftfahrzeug, also eine Montageeinheit inklusive Heckspoiler, die im Heckbereich des Kraftfahrzeuges quer zur Fahrzeuglängsrichtung zwischen Seitenteilen des Fahrzeugaufbaus eingebaut und hier montiert wird. Die Luftleitvorrichtung bzw. Heckspoilereinheit verfügt in ihrem grundsätzlichen Aufbau über einen Montageträger 1 und eine Antriebseinrichtung 2, 3, 4.
Der Montageträger 1 trägt die Antriebseinrichtung 2, 3, 4 bzw. die Antriebs- einrichtung 2, 3, 4 ist an dem Montageträger 1 angeschlossen. Die Antriebseinrichtung 2, 3, 4 setzt sich im Detail aus einem Antriebsmotor 2 und im Beispielfall zwei vom Antriebsmotor 2 ausgehenden Antriebswellen 3 zusammen. Die beiden Antriebswellen 3 arbeiten auf endseitige Lenkereinheiten 4. Drehungen der Antriebswelle bzw. der beidseitigen Antriebswellen 3 korrespondieren dazu, dass die Lenkereinheiten 4 ein angeschlossenes Luftleitelement 5 verstellen. Auf diese Weise kann das Luftleitelement 5 verschiedene Stellungen einnehmen, beispielsweise eine Gebrauchsstellung und eine Nichtgebrauchsstellung. Erfindungsgemäß ist der Montageträger 1 ausweislich der Darstellung in der Fig. 3 mit eingelagerten Verstärkungselementen 6 ausgerüstet. Die Verstärkungselemente 6 sind entsprechend der Darstellung in der Fig. 3 entlang von Spannungslinien 7 orientiert. Diese Spannungslinien 7 stellen die Linien größter Belastung des Montageträgers 1 im Betrieb dar und mögen im Vorfeld durch die einleitend bereits beschriebene Methode der Finiten-Elementen für den betreffenden Montageträger 1 bestimmt worden sein.
Im Rahmen der Darstellung nach der Fig. 3 handelt es sich bei den Verstärkungselementen 6 um einzelne Elemente. Tatsächlich sind die Verstärkungselemente 6 vorliegend als jeweils Kunststofffasern bzw. Glasfasern 6 ausgelegt. Grundsätzlich kann es sich an dieser Stelle auch um Kohlefasern oder Aramidfasern sowie Kombinationen handeln. Jedenfalls folgen die Fasern bzw. Kunststofffasern 6 respektive die Verstärkungselemente 6 den Spannungslinien 7 und folgen damit den im Betrieb auftretenden Belastungen des Montageträgers 1 . Dadurch sind die Verstärkungselemente 6 insgesamt anisotrop im Innern des Montageträgers 1 verteilt angeordnet.
Anhand der Fig. 3 erkennt man, dass die Verstärkungselemente bzw. Kunst- stofffasern 6 nicht nur den dort dargestellten Spannungslinien 7 folgen und entlang der Spannungslinien 7 orientiert sind, sondern auch über eine im Querschnitt unterschiedliche Dichte verfolgen. Tatsächlich ist die Auslegung so getroffen, dass im Bereich der dargestellten Spannungslinien 7 die Dichte der Kunststoff fasern 6 am größten ist und mit wachsendem Abstand von der jeweiligen Spannungslinie 7 sinkt. Das ist in der Fig. 3 beispielhaft und schematisch angedeutet. Auf diese Weise werden bei dem erfindungsgemäßen Montageträger 1 die Verstärkungselemente 6 tatsächlich nur in den Bereichen positioniert, wo mit den höchsten Belastungen im Betrieb zu rechnen ist. Die auf diese Weise realisierte anisotrope Verteilung der Verstärkungselemente 6 im Inneren des Montageträgers 1 führt dazu, dass vorliegend der Verbrauch an Kunststoff fasern 6 gegenüber dem Stand der Technik reduziert ist. Daraus resultieren Gewichts- und Kostenvorteile, wie dies zuvor bereits beschrieben wurde. Im rechten Teil der Fig. 3 angedeutet ist eine Variante der Erfindung derart, dass die Verstärkungselemente 6 nicht als Einzelelemente verteilt im Innern des Montageträgers 1 angeordnet sind, sondern vielmehr an dieser Stelle wenigstens eine zusammenhängende Verstärkungsstruktur 8 zum Einsatz kommt. Diese Verstärkungsstruktur 8 kann zwei dimensional oder dreidimensional ausgebildet sein. Im dargestellten Beispielfall handelt es sich bei der Verstärkungsstruktur 8 um eine Verstärkungsmatte, die vorliegend als zweidimensionales Fasergewebe 8 ausgebildet ist. Tatsächlich setzt sich dieses Fasergewebe 8 aus Längsfäden bzw. Kettfäden 8a und Schussfäden bzw. Querfäden 8b zusammen. Die Längsfäden bzw. Kettfäden 8a sind im Ausführungsbeispiel entlang der Spannungslinien 7 orientiert. Demgegenüber sorgen die Schussfäden bzw. Querfäden 8b überwiegend dafür, dass die Längsfäden respektive Kettfäden 8a den dargestellten Abstand zueinander aufweisen respektive entlang der Spannungslinien 7 orientiert sind.
Die Verstärkungsstruktur 8 kann nicht nur als zweitdimensionale Verstärkungsmatte ausgebildet sein, sondern genauso gut dreidimensional ausgelegt werden. Das ist vorliegend jedoch nicht dargestellt. Ebenso nicht gezeigt sind Alternativen derart, dass nicht mit einem Fasergewebe 8, sondern einem anderen textilen Flächengebilde gearbeitet wird, beispielsweise einem Faservlies, einem Fasergewirke oder einem Fasergestricke.
Die Herstellung des dargestellten Montageträgers 1 wird typischerweise so vorgenommen, dass der Montageträger 1 zunächst einmal aus Kunststoff produziert wird. Dabei mag so vorgegangen werden, dass die Verstärkungselemente 6, d. h. also die Einzelelemente oder auch die Verstärkungsstruktur 8 mit dem an dieser Stelle eingesetzten Kunststoff umspritzt wird. Alternativ hierzu ist es aber auch möglich, dass die Verstärkungselemente 6 bzw. die Verstärkungsstruktur 8 in eine Kunststoffmatrix eingebettet wird.
Eine weitere Alternative sieht vor, dass die Verstärkungselemente 6 in Fasereinlagen 9 eingebettet sind. Das deutet der linke Teil der Fig. 3 an. Diese Fasereinlagen 9 werden vor der Herstellung des Montageträgers 1 produziert. Dazu werden die Verstärkungselemente 6 in die fraglichen Fasereinlagen 9 eingebettet, bei denen es sich um Kunststoffformkörper, beispielsweise eine Kunststoffplatte, einen Kunststoffzylinder oder auch einen Kunststoffquader handeln können. Die Fasereinlage 9 wird verformt, und zwar den zu erwartenden Belastungen des Montageträges 1 folgend.
Dazu wird im allgemeinen so vorgegangen, dass die Verstärkungselemente 6 beispielsweise gleichmäßig in Längserstreckung der betreffenden Fasereinlage 9 in diese eingebettet werden. Anschließend wird die Fasereinlage 9 den Belastungen des Montageträgers 1 folgend verformt, d. h. so, dass die Faser- einlage 9 mit ihren eingebetteten Verstärkungselementen 6 wiederum den Spannungslinien 7 im Innern des Montageträgers 1 folgt. Abschließend wird die betreffende Fasereinlage 9 im Innern des Montageträgers 1 als gleichsam Kern aufgenommen und von beispielsweise Kunststoff umspritzt.

Claims

Patentansprüche:
1 . Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Heckspoilereinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einem Montageträger (1 ), ferner mit einer Antriebs- einrichtung (2, 3, 4), und mit einem Luftleitelement (5), wobei der Montageträger (1 ) die Antriebseinrichtung (2, 3, 4) trägt, und wobei die Antriebseinrichtung (2, 3, 4) das Luftleitelement (5) zur Einnahme verschiedener Stellungen, beispielsweise einer Gebrauchs- und Nichtgebrauchsstellung, beaufschlagt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Montageträger (1 ) mit eingelagerten sowie den Belastungen folgende Verstärkungselemente (6) ausgerüstet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (6) als Einzelelemente verteilt im Montageträger (1 ) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (6) wenigstens eine zusammenhängende Verstärkungsstruktur (8) im Montageträger (1 ) definieren.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (8) zweidimensional ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (8) als Verstärkungsmatte aus beispielsweise einem zweidimensionalen Fasergewebe (8), einem Faservlies, einem Fasergewirke, einem Fasergestricke oder Kombinationen ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (8) dreidimensional ausgelegt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (8) als Verstärkungsgerüst aus beispielsweise einem dreidimensionalen Fasergewebe, einem Faservlies, einem Fasergewirke, einem Fasergestricke oder Kombinationen ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageträger (1 ) aus Kunststoff hergestellt ist und die Verstärkungselemente (6) als Kunststoff fasern, beispielsweise Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern etc. ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (6) mit Kunststoff umspritzt und/oder in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (6) in den Belastungen folgend verformten Fasereinlagen (9) eingebettet sind, welche ihrerseits den Montageträger (1 ) im Innern verstärken.
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