DE102011050373B4

DE102011050373B4 - Frontspoiler für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011050373B4
Application number: DE102011050373.0A
Authority: DE
Inventors: Dimitar Danev
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: US8356856B2; CN102785711B; KR101366891B1; GB201208572D0; GB2491024A; DE102011050373A1; KR20120128101A; BR102012011520A2; US20120292943A1; CN102785711A; GB2491024B; BR102012011520B1

Abstract

Frontspoiler für ein Kraftfahrzeug, der mit einem Bugteil verbunden ist und sich in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt und vorderseitig eine aerodynamisch wirksame Luftanströmfläche eines Spoilerelements aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Frontspoiler (1) in einem mittleren Bereich zu beiden Seiten einer Fahrzeuglängsmittenachse (LA) einen verstärkten Abschnitt (V) mit an einer Kopfleiste (6) angeformten plattenförmigen Verstärkungsrippen (4) umfasst, die hinter dem Spoilerelement (3) vertikal nach unten ragend ausgerichtet und mit einem Spaltabstand (c) zum Spoilerelement (3) angeordnet und in Fahrzeuglängsrichtung verlaufend ausgeführt sind und unterhalb des durch die Verstärkungsrippen (4) versteiften Bereichs (a) des Spoilerelements (3) ein anschließender elastisch nachgiebiger Bereich (b) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Frontspoiler für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Frontspoiler für Kraftfahrzeuge werden zur Erreichung eines günstigen Luftwiderstandsbeiwerts sowie zur Erzielung von Auftriebsbeiwerten an der Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs benötigt. Der Frontspoiler ist mit einem Bugteil des Fahrzeugs verbunden und weist eine konkav bogenförmig ausgerundete oder eine abgewinkelte Anströmfläche als Luftleiteinrichtung auf. Derartige Frontspoiler sind beispielsweise aus der JP 2008 - 307 928 A , DE 23 30 494 A1 oder DE 25 49 493 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Frontspoiler für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, der so verstärkt ausgeführt ist, dass im Fahrbetrieb bei Belastungen durch Fahrtwind bzw. Luftkräften eine solche Formstabilität erreicht wird, dass seine aerodynamische Funktion erfüllt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, einen Frontspoiler für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, der am Fahrzeug derart angeordnet ist, dass bei Luftanströmung, insbesondere bei einem auftreffenden Fahrtwind im mittleren Abschnitt des Frontspoilers die Verstärkungen eine Formstabilität gewährleisten, welche die aerodynamischen Funktion hinsichtlich eines gewünschten Cw-Beiwerts als auch der Auftriebsbeiwerte Cav und Cah erfüllt. Des Weiteren soll durch die Erfindung erreicht werden, dass sämtliche Verstärkungsmaßnahmen keine Abzeichnungen an der Außenhaut entstehen lassen. Dies wird nach der Erfindung erreicht, indem der Frontspoiler im mittleren Abschnitt zu beiden Seiten einer Fahrzeuglängsmittenachse einen versteiften Bereich mit an einer Kopfleiste des Spoilerelements angeordneten plattenförmigen Verstärkungsrippen umfasst, die - in Bezug auf die Fahrtrichtung gesehen - hinter dem Spoilerelement vertikal nach unten ragend ausgerichtet und mit einem durchgehenden Spaltabstand zum Spoilerelement versehen, angeordnet und in Fahrzeuglängsrichtung verlaufend ausgeführt sind. Unterhalb des durch die Verstärkungsrippen versteiften Bereichs des Spoilerelements ist ein elastisch nachgiebiger Bereich des Spoilerelements ausgebildet. Die Verstärkungsrippen sind somit über den Spaltabstand beabstandet zum Spoilerelement angeordnet und nicht mit diesem flächig verbunden, so dass keine von außen sichtbare Abzeichnungen am Frontspoiler entstehen können.
Dieser versteifte und der anschließende nachgiebige Bereich des Spoilerelements ist in Abhängigkeit von der Länge der Verstärkungsrippen gebildet, wobei der nachgiebige Bereich sich unterhalb einer durch die freien Enden der Verstärkungsrippen verlaufenden horizontalen Ebene befindet und der versteifte Bereich des Frontspoilers sich oberhalb dieser Ebene ausbildet. Durch diese Ausführung und Anordnung der Versteifungen am Frontspoiler wird eine Verstärkung und Abstützung des Frontspoilers im Bereich der hauptsächlichen Belastung durch den Fahrtwind erreicht. Der nachgiebige Bereich des Frontspoilers dient dazu, dass der Spoiler bei Kontakt mit Hindernissen, z. B. mit einem Bordstein, nicht beschädigt wird und elastisch federnd verschwenken kann.
Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das Spoilerelement vorderseitig die Luftanströmfläche aufweist und rückseitig die Verstärkungsrippen umfasst und das Spoilerelement an der oben liegenden querverlaufenden Kopfleiste des Spoilerelements elastisch innerhalb des Spaltabstands verschwenkbar angeformt ist, wodurch die Möglichkeit durch Veränderung der Geometrie der Verstärkung die Balance zwischen der Steifigkeit (aerodynamische Funktion) und der Nachgiebigkeit bzw. Flexibilität (Vermeidung von Beschädigungen)zu regulieren.
Die Verstärkungsrippen weisen in einem oberen Bereich jeweils einen winkelförmigen Ausschnitt auf, der korrespondierend zu einer Abwinklung des Bugteils angeordnet ist und in diesem Bereich sind die Verstärkungsrippen mit einem Abstand zum angrenzenden Bugteil gehalten. Hierbei umfasst der winkelförmige Ausschnitt der Verstärkungsrippe eine senkrechte und eine horizontale Rippenkante, wobei die senkrechte Rippenkante von einem mit der Kopfleiste verbundenen rechteckförmigen Rippenabschnitt und die horizontale Rippenkante von einem anschließenden dreieckförmigen Rippenabschnitt gebildet werden.
Der winkelförmige Ausschnitt der Verstärkungsrippe übergreift die Abwinklung des Bugteils von außen und unten her, wobei der rechteckförmige Rippenabschnitt in einer vorderen winkligen Absetzung des Bugteils angeordnet ist. Durch den gebildeten Spaltabstand zwischen dem Spoilerelement des Frontspoilers und der Vorderkante des winkelförmigen Ausschnitts der Verstärkungsrippe ist das Spoilerelement in der Grundposition über seine Befestigungen am Bugteil gehalten. Die horizontale Rippenkante der Verstärkungsrippe ist mit einem geringen Abstand zur Abwinklung bzw. zur Unterfläche des Bugteils angeordnet. Im Fahrbetrieb kann somit der Frontspoiler durch den herrschenden Luftdruck von der Grundposition in Anstellpositionen auf die Verstärkungsrippen geschoben und die an der Kopfleiste elastisch gehaltenen Verstärkungsrippen legen sich hierbei an das Bugteil an, wodurch die Bewegung des Frontspoilers nach hinten, also entgegen der Fahrtrichtung, blockiert wird und der Frontspoiler somit seine Funktion als Luftleiteinrichtung erfüllt.
Somit kann das Spoilerelement in Abhängigkeit von entgegen der Fahrtrichtung auftretenden Luftkräften um die Schwenkachse von der Grundposition in die Anstellpositionen verlagert werden und eine zu den Verstärkungsrippen anliegende Anordnung aufweisen. In den Anstellpositionen des Spoilerelements ist die horizontal verlaufende Rippenkante des Ausschnitts der Verstärkungsrippe dann anliegend zur Unterfläche des Bugteils angeordnet.
Die Befestigung des Frontspoilers am Bugteil erfolgt vorzugsweise über an der Kopfleiste angeformte Befestigungshaken, die zur Verbindung mit dem Bugteil in korrespondierende Öffnungen einrastbar sind. Ferner kann zusätzlich auch eine Verbindung des Frontspoilers mit dem Bugteil über sogenannte Plattenelemente erfolgen, die an den freien Enden des Spoilerelements angeordnet sind und sich flächig nach hinten über die Unterseite des Bugteils erstrecken und am Bugteil befestigbar sind.
Zusammenfassend wird nach der Erfindung ein Frontspoiler erzielt, der eine nötige Formstabilität im Fahrbetrieb aufweist und bei Belastungen durch Fahrtwind (Druck) sich nur wenig verformt, so dass die gewünschte aerodynamische Funktion erfüllt ist. Gleichzeitig soll der Frontspoiler nachgiebig in einem unteren Bereich ausgeführt sein, um Beschädigungen zu vermeiden, was bei Kontakt mit Hindernissen möglich ist. Die Montage des Spoilers soll samt Verstärkung so stattfinden, dass kein Mehraufwand entsteht, was durch eine integrierte Spoilerverstärkung erfolgt und kein separates Bauteil angesetzt wird. Die Verwendung einer separaten Verstärkung für den Spoiler ist hierdurch vermieden worden. Sämtliche Verstärkungsmaßnahmen sind so ausgeführt, dass keine Abzeichnungen auf der Außenhaut entstehen kann, wobei die Montage nur in einer Richtung erfolgt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1 eine Ansicht auf einen am Bugteil eines Kraftfahrzeugs befestigten Frontspoiler,
2 eine Unteransicht auf den am Bugteil des Kraftfahrzeugs befestigten Frontspoilers,
3 eine Unteransicht auf den Frontspoiler mit Verstärkungsrippen,
4 eine schaubildliche Detailansicht auf die Verstärkungsrippen,
5 einen Vertikalschnitt durch den am Bugteil gehaltenen Frontspoiler mit den Verstärkungsrippen und eingezeichnetem Verstärkungsabschnitt,
6 einen Vertikalschnitt durch den am Bugteil gehaltenen Frontspoiler mit Befestigungshaken und Anordnung der Verstärkungsrippen am Bugteil ohne Kollision mit benachbarten Bauteilen,
7 eine Anordnung des Spoilerelements des Frontspoilers in einer Grundposition und in Anstellpositionen sowie einer Verstärkungsrippe,
8 eine schaubildliche Darstellung auf eine Kopfleiste des Spoilerelements des Frontspoilers mit im Bugteil eingerasteten Rasthaken und Fig.
9 bis 11 die Ausbildung verschiedener Längen der Verstärkungsrippen zur Erzielung von unterschiedlichen nachgiebigen Wirkungsbereichen des Spoilerelements unterhalb des Versteifungsbereiches.

Ein Frontspoiler 1 für ein Kraftfahrzeug ist mit einem Bugteil 2 verbunden, welches am Fahrzeugaufbau gehalten ist. Der Frontspoiler 1 bildet eine Luftleiteinrichtung für den entgegen der Fahrtrichtung F ankommenden Luftstrom L. Zur Erreichung eines günstigen Luftwiderstandsbeiwerts Cw sowie Luftauftriebsbeiwerten Cav und Cah an der Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs, ist der Fronspoiler 1 an seinem Spoilerelement 3 mit einer aerodynamisch wirksamen Luftanströmfläche versehen. Für die aerodynamische Wirksamkeit kann die Luftanströmfläche bogenförmig, konkav ausgeführt sein.
Ein mittlerer Bereich des Frontspoilers 1 bildet zu beiden Seiten einer Fahrzeuglängsmittenachse LA mit Verstärkungsrippen 4 oder Abstützrippen einen verstärkten Abschnitt V, wobei die Verstärkungsrippen 4 einstückig mit dem Spoilerelement 3 des Frontspoilers 1 ausgeführt sind. Diese Verstärkungsrippen 4 sind vorzugsweise plattenförmig ausgebildet und erstrecken sich - in Bezug auf die Fahrtrichtung F gesehen - hinter dem Spoilerelement 3 und sind mit einem Spaltabstand c zum Spoilerelement versehen und sind vertikal nach unten ragend und in Fahrzeuglängsrichtung verlaufend ausgeführt. Die Anzahl der Verstärkungsrippen 4 ist variabel je nach Bedarf aufgeführt. Unterhalb des durch die Abstützrippen 4 versteiften Bereichs a schließt sich ein vertikaler elastisch nachgiebiger Bereich b des Spoilerelements 3 an.
Dieser nachgiebige Bereich b und der verstärkte Bereich a bilden sich in Abhängigkeit von der Länge der Verstärkungsrippen 4, 4a, 4b. Wie auch in den 9 bis 11 näher dargestellt ist, wird unterhalb der durch die freien Enden 5 der Verstärkungsrippen 4 verlaufenden horizontalen Ebene E der nachgiebige Bereich b und oberhalb dieser Ebene E der verstärkte Bereich a des Spoilerelements 3 des Frontspoilers 1 ausgebildet. Die verlängerte Verstärkungsrippe 4a ist in 10 und die verkürzte Verstärkungsrippe 4b ist in 11 näher dargestellt, wobei die Verschwenkbarkeit des unteren Bereichs b der Verstärkungsrippen 4, 4a und 4b schematisch mit den Anstellpositionen I und II aus der Ruhestellung R heraus gezeigt ist. Durch die Verschiebung der Ebene E nach unten ( 10), welche die längeren Rippen 4a definiert, wird somit auch die Steifigkeit des Frontspoilers 1 erhöht. Wenn dagegen die Verstärkungsrippe 4 verkürzt wird (11), wird dagegen die Nachgiebigkeit des Frontspoilers 1 erhöht.
Das Spoilerelement 3 sowie die Verstärkungsrippen 4 sind elastisch verschwenkbar an einer sogenannten Kopfleiste 6 des Spoilerelements 3 angeformt, derart, dass in Ruhestellung R zwischen dem Spoilerelement 3 und den Verstärkungsrippen 4 sich ein durchgehender Spaltabstand c bildet und eine Rippenkante 12 der Verstärkungsrippe 4 ist mit einem Abstand d zur Verkleidung bzw. zum Bugteil 2 angeordnet. Diese Bereiche sind mit den Positionen 7 und 8 gekennzeichnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Rippenkante 12 horizontal ausgerichtet. Sie kann jedoch auch geneigt angeordnet sein.
Die Verstärkungsrippen 4 sind in einem oberen Bereich jeweils mit einem winkelförmigen Ausschnitt 9 versehen, der korrespondierend zu einer Abwinklung 10 des Bugteils angeordnet ist. Der winkelförmige Ausschnitt 9 der Verstärkungsrippe 4 weist eine senkrechte und eine horizontale Rippenkante 11, 12 auf, wobei die senkrechte Rippenkante 11 von dem mit der Kopfleiste 6 verbundenen rechteckförmigen Rippenabschnitt 14 und die horizontale Rippenkante 12 von einem anschließenden dreieckförmigen Rippenabschnitt 15 gebildet wird, was in 5 näher dargestellt ist. Die Rippenkante 12 des Ausschnitts 9 ist, wie vorstehend ausgeführt, mit dem Abstand c zur gegenüberstehenden Fläche 16 des Bugteils 2 angeordnet.
Der winkelförmige Ausschnitt 9 der Verstärkungsrippe 4 übergreift die Abwinklung 10 des Bugteils 2 von unten und außen her, wobei der rechteckförmige Rippenabschnitt 14 in einer vorderen winkligen Absetzung 17 des Bugteils 2 angeordnet ist.
Die Kopfleiste 6 des Spoilerelements 3 bildet die elastische Schenkachse bzw. Biegeachse, um welche die elastische Schwenkbeweglichkeit des Spoilerelements 3 des Frontspoilers 1 zu den Verstärkungsrippen 4 derart erzielbar ist, dass dieses Spoilerelement 3 in Abhängigkeit von den entgegen der Fahrtrichtung F auftretenden Luftkräften L um die Schwenkachse von der Grundposition R in die Anstellpositionen I und II verlagerbar ist und in diesen Positionen I und II eine zu der Vorderkante 15a der Abstützrippe 4 anliegende Anordnung und die verlaufende Rippenkante 12 des Ausschnitts 9 der Verstärkungsrippe 4 anliegend zur Unterfläche 16 des Bugteils 2 angeordnet ist und somit die Bewegung des Frontspoilers 1 nach hinten entgegen der Fahrtrichtung F blockiert wird.
Zur Festlegung des Frontspoilers 1 am Bugteil 2 sind Befestigungshaken 20 vorgesehen, welche an der Kopfleiste 6 angeformt sind und die in Öffnungen 21 des Bugteils 2 einhakend einrasten. An seinen freien äußeren Enden weist das Spoilerelement 3 Plattenelemente 22, 23 auf, die sich flächig nach hinten auf der Unterseite des Bugteils 2 erstrecken und eine Abstützung des Frontspoilers 1 am Bugteil 2 bilden und zur Befestigung mit heranziehbar sind.
Eine Montage des Frontspoilers 1 am Bugteil 2 erfolgt in einer Hauptmontagerichtung gemäß Pfeilrichtung P nach 8, wobei die Montage ohne eine Kollision mit benachbartem Bauteil B erfolgt (6). Nach der Montage sind die Verstärkungsrippen 4 in der Weise zu umgebenden Bauteilen, wie dem Bugteil 4 angeordnet, so dass keine Abzeichnungen an der Außenhaut entstehen können, was von Vorteil für das Styling und die Qualitätsanmutung ist.

Claims

Frontspoiler für ein Kraftfahrzeug, der mit einem Bugteil verbunden ist und sich in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt und vorderseitig eine aerodynamisch wirksame Luftanströmfläche eines Spoilerelements aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Frontspoiler (1) in einem mittleren Bereich zu beiden Seiten einer Fahrzeuglängsmittenachse (LA) einen verstärkten Abschnitt (V) mit an einer Kopfleiste (6) angeformten plattenförmigen Verstärkungsrippen (4) umfasst, die hinter dem Spoilerelement (3) vertikal nach unten ragend ausgerichtet und mit einem Spaltabstand (c) zum Spoilerelement (3) angeordnet und in Fahrzeuglängsrichtung verlaufend ausgeführt sind und unterhalb des durch die Verstärkungsrippen (4) versteiften Bereichs (a) des Spoilerelements (3) ein anschließender elastisch nachgiebiger Bereich (b) ausgebildet ist.
Frontspoiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der versteifte und nachgiebige Bereich (a und b) des Spoilerelements (3) in Abhängigkeit von der Länge der Verstärkungsrippen (4; 4a; 4b) gebildet wird und der nachgiebige Bereich (b) sich unterhalb einer durch die freien Enden (5) der Verstärkungsrippen (4;4a;4b) verlaufenden horizontalen Ebene (E) und der versteifte Bereich (a) sich oberhalb der horizontalen Ebene (E) ausbildet.
Frontspoiler nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spoilerelement (3) vorderseitig die Luftanströmfläche aufweist und rückseitig die Verstärkungsrippen (4) umfasst, und das Spoilerelement (3) an der oben liegenden, quer verlaufenden Kopfleiste (6) des Spoilerelements (3)innerhalb des Spaltabstands (c) elastisch auslenkbar angeformt ist.
Frontspoiler nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsrippen (4) in einem oberen Bereich jeweils einen winkelförmigen Ausschnitt (9) aufweisen, der korrespondierend zu einer Abwinklung (10) des Bugteils (2) angeordnet ist und in diesem Bereich die Verstärkungsrippen (4) mit Abstand zum angrenzenden Bugteil (2) gehalten sind.
Frontspoiler nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der winkelförmige Ausschnitt (9) der Verstärkungsrippe (4) jeweils eine senkrechte und eine horizontale Rippenkante (11, 12) umfasst und die senkrechte Rippenkante (11) von einem mit der Kopfleiste (6) verbundenen rechteckförmigen Rippenabschnitt (14) und die horizontale Rippenkante (12) von einem anschließenden dreieckförmigen Rippenabschnitt (15) gebildet wird.
Frontspoiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der winkelförmige Ausschnitt (9) der Verstärkungsrippe (4) die Abwinklung (10) des Bugteils (2) von unten und außen her übergreift, wobei der rechteckförmige Rippenabschnitt (14) in einer vorderen winkligen Absetzung (17) des Bugteils (2) angeordnet ist.
Frontspoiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfleiste (6) des Spoilerelements (3) eine elastische Schwenk- oder Biegeachse bildet, um welche eine Schwenkbeweglichkeit des Spoilerelements (3) zu den Verstärkungsrippen (4) erzielbar ist, derart, dass das Spoilerelement (3) in Abhängigkeit von entgegen der Fahrtrichtung (F) auftretenden Luftkräften (L) um die Schwenkachse von der Grundsposition (R) in die Anstellpositionen (I und II) verlagerbar ist und in diesen Positionen das Spoilerelement (3) eine zur Verstärkungsrippe (4) anliegende Anordnung aufweist.
Frontspoiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Anstellpositionen (I und II) des Spoilerelements (3) die Rippenkante (12) des Ausschnitts (9) der Verstärkungsrippe (4) anliegend zur Unterfläche (16) des Bugteils (2) angeordnet ist.
Frontspoiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frontspoiler (1) an der Kopfleiste (6) angeformte Befestigungshaken (20) umfasst, die zur Verbindung mit dem Bugteil (2) verbindbar, insbesondere in korrespondierende Öffnungen (21) einrastbar und/oder verschraubbar sind.
Frontspoiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spoilerelement (3) des Frontspoilers (1) an seinen freien Enden horizontal ausgerichtete Plattenelemente (23, 24) aufweist, die sich flächig nach hinten über die Unterseite des Bugteils (2) erstrecken und mit dem Bugteil(2) verbindbar sind.