DE102024116052A1

DE102024116052A1 - Air vent grille for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102024116052A1
Application number: DE102024116052.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Harter
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2024-06-10
Filing date: 2024-06-10
Publication date: 2025-12-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Luftdurchlassgitter (3) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einer Gitterstruktur (4), die mehrere Zellen (6), die in einer Durchströmungsrichtung (8) von einem Luftstrom (5) durchströmbar sind, und mehrere Stege (7) aufweist, die jeweils eine Zelle (6) quer zur Durchströmungsrichtung (8) einfassen, die sich quer zur Durchströmungsrichtung (8) erstrecken, die in Knoten (9) miteinander verbunden sind und die vom Luftstrom (5) umströmbar sind, wobei die Gitterstruktur (4) aus einem Kunststoff (10) hergestellt ist.
Gewicht und Durchströmungswiderstand des Luftdurchlassgitters (3) lassen sich dadurch reduzieren, dass der Kunststoff (10), aus dem die Gitterstruktur (4) hergestellt ist, ein kohlefaserverstärkter Kunststoff (10) ist. The invention relates to an air passage grille (3) for a motor vehicle (1) with a grid structure (4) comprising several cells (6) which can be flowed through by an airflow (5) in a flow direction (8), and several webs (7) which each enclose a cell (6) transversely to the flow direction (8), which extend transversely to the flow direction (8), which are connected to each other at nodes (9) and which can be flowed around by the airflow (5), wherein the grid structure (4) is made of a plastic (10).
The weight and flow resistance of the air passage grille (3) can be reduced by using a carbon fiber reinforced plastic (10) for the plastic (10) from which the grille structure (4) is made.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftdurchlassgitter für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to an air passage grille for a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.

Aus der EP 1 010 587 A1 ist ein gattungsgemäßes Luftdurchlassgitter für ein Kraftfahrzeug bekannt, das eine Gitterstruktur aufweist, die mehrere Zellen, die in einer Durchströmungsrichtung von einem Luftstrom durchströmbar sind, und mehrere Stege aufweist, die jeweils eine Zelle quer zur Durchströmungsrichtung einfassen, die sich quer zur Durchströmungsrichtung erstrecken, die in Knoten miteinander verbunden sind und die vom Luftstrom umströmbar sind. Dabei ist die Gitterstruktur aus einem Kunststoff hergestellt. Die Stege können einen ovalen Stegquerschnitt aufweisen.From the EP 1 010 587 A1 A generic air passage grille for a motor vehicle is known, comprising a grid structure with several cells through which an airflow can pass in one direction, and several webs, each enclosing a cell transversely to the direction of flow, extending transversely to the direction of flow, connected to one another at nodes, and around which the airflow can flow. The grid structure is made of a plastic. The webs can have an oval cross-section.

Aus der CN 212 243 249 U ist ein anderes Luftdurchlassgitter bekannt, bei dem die Gitterstruktur aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff hergestellt ist. Außerdem ist die Gitterstruktur hier so konfiguriert, dass die Zellen hexagonale Zellen bilden, wobei die Knoten, die von einem Rand der Gitterstruktur beabstandet sind, 4-Steg-Knoten bilden, in denen jeweils genau vier Stege miteinander verbunden sind. Hierzu liegen parallel zueinander verlaufende Stege benachbarter Zellen aneinander an und bilden einen Doppelsteg.From the CN 212 243 249 U Another air passage grille is known in which the grille structure is made of a glass fiber reinforced plastic. Furthermore, the grille structure is configured such that the cells form hexagonal cells, with the nodes spaced from an edge of the grille structure forming 4-bar nodes, in which exactly four bars are connected to each other. For this purpose, parallel bars of adjacent cells lie against each other and form a double bar.

Aus der DE 10 2012 021 577 A1 ist ein Luftdurchlassgitter bekannt, dessen Gitterstruktur aus einem Kunststoff hergestellt ist.From the DE 10 2012 021 577 A1 An air passage grille is known whose grid structure is made of a plastic.

Die DE 10 2014 210 480 A1 offenbart ein Stanzgitter für ein Steuergerät, wobei das Stanzgitter einen Kern aus Metall und eine Ummantelung aus Kunststoff aufweist.The DE 10 2014 210 480 A1 Disclosing a die-cut grid for a control unit, wherein the die-cut grid has a metal core and a plastic casing.

Aus der DE 20 2017 103 661 U1 ist ein weiteres Luftdurchlassgitter bekannt, dessen Gitterstruktur aus einem Kunststoff hergestellt ist.From the DE 20 2017 103 661 U1 Another air passage grille is known whose grid structure is made of a plastic.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Luftdurchlassgitter der vorstehend beschriebenen Art eine Ausführungsform anzugeben, die sich durch einen geringen Durchströmungswiderstand sowie durch ein geringes Gewicht auszeichnet.The present invention deals with the problem of providing an embodiment for an air passage grille of the type described above, which is characterized by low flow resistance and low weight.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Gitterstruktur des Luftdurchlassgitters aus einem faserverstärkten Kunststoff herzustellen. Dies hat zur Folge, dass die aus dem faserverstärkten Kunststoff bestehenden Stege quer zur Durchströmungsrichtung mit einer vergleichsweise kleinen Stegbreite realisiert werden können, wobei gleichzeitig eine ausreichende Stabilität des Luftdurchlassgitters gegenüber einem Staudruck realisierbar ist, der sich bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten daran ausbilden kann. Durch die Realisierung der Stege und damit der Gitterstruktur aus einem faserverstärkten Kunststoff lässt sich das Luftdurchlassgitter mit vergleichsweise großflächigen Zellen konzipieren, wodurch insgesamt ein geringer Durchströmungswiderstand realisierbar ist, während gleichzeitig ausreichend Schutz vor Fremdkörpern und dergleichen gewährleistet werden kann. Durch die Möglichkeit, die Stegbreite zu reduzieren, ergibt sich gleichzeitig auch die Möglichkeit, den Umströmungswiderstand der Stege und damit den Durchströmungswiderstand des Luftdurchlassgitters zu reduzieren, was eine verlustarme Durchströmung des Luftdurchlassgitters begünstigt.The invention is based on the general concept of manufacturing the grid structure of the air vent grille from a fiber-reinforced plastic. This allows the fiber-reinforced plastic struts to be implemented with a comparatively small width perpendicular to the flow direction, while simultaneously ensuring sufficient stability of the air vent grille against dynamic pressure that can develop at high vehicle speeds. By manufacturing the struts, and thus the grid structure, from a fiber-reinforced plastic, the air vent grille can be designed with comparatively large cells, resulting in low overall flow resistance while simultaneously providing sufficient protection against foreign objects and the like. The ability to reduce the strut width also allows for a reduction in the flow resistance around the struts and thus the flow resistance of the air vent grille, promoting low-loss airflow through the grille.

Erfindungsgemäß ist der Kunststoff, aus dem die Gitterstruktur hergestellt ist, ein kohlefaserverstärkter Kunststoff, also ein CFK. Ein Kunststoff, der mit Kohlefasern verstärkt ist, zeichnet sich durch eine extrem hohe Steifigkeit bei signifikant reduziertem Gewicht aus. Beispielsweise ist die aus kohlefaserverstärktem Kunststoff hergestellte Gitterstruktur bei gleicher Steifigkeit etwa fünfmal leichter als eine vergleichbare Gitterstruktur aus Edelstahl.According to the invention, the plastic from which the lattice structure is made is a carbon fiber reinforced plastic, i.e., a CFRP. A plastic reinforced with carbon fibers is characterized by extremely high stiffness at a significantly reduced weight. For example, the lattice structure made of carbon fiber reinforced plastic is approximately five times lighter than a comparable lattice structure made of stainless steel, while maintaining the same stiffness.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Stege quer zur Durchströmungsrichtung einen Stegquerschnitt aufweisen, der so geformt ist, dass die Stege einen Strömungswiderstandskoeffizienten von kleiner als 1,0 und insbesondere kleiner als 0,7 und vorzugsweise kleiner als 0,5 aufweisen. Der Strömungswiderstandskoeffizient entspricht dabei dem c_w-Wert. Im Unterschied zu einem rechteckigen oder quadratischen Stegquerschnitt, dessen Strömungswiderstandskoeffizient etwas größer als 1,0 ist, lässt sich dadurch der Durchströmungswiderstand des Luftdurchlassgitters entsprechend reduzieren.In an advantageous embodiment, the webs can be provided with a cross-section transverse to the flow direction, shaped such that they have a flow resistance coefficient of less than 1.0, and in particular less than 0.7, and preferably less than 0.5. The flow resistance coefficient corresponds to the c _<sub>w</sub> value. In contrast to a rectangular or square web cross-section, whose flow resistance coefficient is slightly greater than 1.0, this allows the flow resistance of the air passage grille to be reduced accordingly.

Insbesondere können die Stege quer zur Durchströmungsrichtung einen Stegquerschnitt aufweisen, der rund oder kreisförmig oder oval oder elliptisch oder tropfenförmig oder stromlinienförmig ist oder der an einer Anströmseite rund oder kreisförmig oder oval oder elliptisch ist. Bei entsprechender Ausrichtung auf die Durchströmungsrichtung lässt sich dadurch der Strömungswiderstandskoeffizient der Stege auf Werte von kleiner als 0,5 reduzieren. Beispielsweise besitzt ein stromlinienförmiger Stegquerschnitt, der auch als tropfenförmiger Stegquerschnitt bezeichnet werden kann, einen Strömungswiderstandskoeffizienten von weniger als 0,1. Bei einem Verhältnis von Querschnittslänge zu Querschnittsdicke von 2,5 beträgt der Strömungswiderstandskoeffizient eines stromlinienförmigen Stegquerschnitts weniger als 0,05. Die Querschnittslänge ist dabei innerhalb des Stegquerschnitts parallel zur Durchströmungsrichtung orientiert und entspricht einer Stegdicke, während die Querschnittsdicke innerhalb des Stegquerschnitts quer zur Durchströmungsrichtung orientiert ist und einer Stegbreite entspricht.In particular, the webs can have a cross-section perpendicular to the flow direction that is round, circular, oval, elliptical, teardrop-shaped, or streamlined, or that is round, circular, oval, or elliptical on one upstream side. By appropriately aligning them with the flow direction, the drag coefficient of the webs can be reduced to values of less than 0.5. For example, a streamlined web cross-section, which can also be described as a teardrop-shaped web cross-section, has a drag coefficient of less than 0.1. With a cross-sectional length-to-thickness ratio of 2.5, the drag coefficient is... The coefficient of buoyancy of a streamlined web cross-section is less than 0.05. The cross-sectional length is oriented parallel to the flow direction within the web cross-section and corresponds to a web thickness, while the cross-sectional thickness is oriented perpendicular to the flow direction within the web cross-section and corresponds to a web width.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Gitterstruktur so konfiguriert ist, dass die Zellen hexagonale Zellen bilden und dass die Knoten, die von einem Rand der Gitterstruktur beabstandet sind, 3-Steg-Knoten bilden, in denen jeweils genau drei Stege miteinander verbunden sind. Die Konfiguration mit hexagonale Zellen und 3-Steg-Knoten hat sich hinsichtlich Stabilität, Steifigkeit, Durchströmungswiderstand und Gewicht als besonders vorteilhaft herausgestellt. Beispielsweise lässt sich im Vergleich zu einer Konfiguration mit hexagonale Zellen und 4-Steg-Knoten eine Gewichtseinsparung von mehr als 30 % realisieren.In another advantageous embodiment, the grid structure can be configured such that the cells form hexagonal cells and that the nodes spaced from an edge of the grid structure form 3-bar nodes, in each of which exactly three bars are connected. The configuration with hexagonal cells and 3-bar nodes has proven particularly advantageous with regard to stability, stiffness, flow resistance, and weight. For example, a weight saving of more than 30% can be achieved compared to a configuration with hexagonal cells and 4-bar nodes.

Im vorliegenden Zusammenhang ist eine „Konfiguration“ gleichbedeutend mit einer „Ausgestaltung“ und/oder „Einrichtung“, sodass die Formulierung „so konfiguriert, dass“ gleichbedeutend ist mit der Formulierung „so ausgestaltet und/oder eingerichtet“.In the present context, a “configuration” is synonymous with a “design” and/or “setup”, so that the phrase “configured so that” is synonymous with the phrase “designed and/or set up in this way”.

Zweckmäßig besitzen die Stege parallel zur Durchströmungsrichtung eine Stegdicke. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Stege als gerade Stege ausgestaltet sein, so dass sie eine Steglängsrichtung definieren. Quer zur Durchströmungsrichtung können die Stege eine Steglänge sowie eine Stegbreite aufweisen. Die Steglänge wird dabei in der Steglängsrichtung gemessen, während die Stegdicke und die Stegbreite im quer zur Durchströmungsrichtung verlaufenden Stegquerschnitt gemessen werden. Zweckmäßig kann nun vorgesehen sein, dass bei den hexagonalen Zellen jeweils zwei parallel zueinander verlaufende Stege, die eine hexagonale Zelle begrenzen, voneinander einen Stegabstand aufweisen, der mindestens 8-mal größer und höchstens 15-mal größer ist als die Stegbreite. Bevorzugt ist der Stegabstand mindestens 9-mal und höchstens 12-mal größer als die Stegbreite. Vorzugsweise liegt der Stegabstand zwischen dem 10-fachen und dem 11-fachen Wert der Stegbreite. Beispielsweise kann die Stegbreite in einem Bereich von 0,7 bis 1,1 mm liegen, während der Stegabstand in einem Bereich von 7 bis 11 mm liegen kann.Advantageously, the webs have a thickness parallel to the flow direction. Additionally or alternatively, the webs can be designed as straight webs, thus defining a longitudinal direction. Transverse to the flow direction, the webs can have a length and a width. The web length is measured in the longitudinal direction, while the web thickness and width are measured in the cross-section perpendicular to the flow direction. Advantageously, it can be provided that, in each hexagonal cell, two parallel webs defining a hexagonal cell have a spacing between them that is at least 8 times and at most 15 times greater than the web width. Preferably, the spacing is at least 9 times and at most 12 times greater than the web width. Preferably, the spacing is between 10 and 11 times the web width. For example, the web width can range from 0.7 to 1.1 mm, while the web spacing can range from 7 to 11 mm.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Kunststoff, aus dem die Gitterstruktur hergestellt ist, Aramidfasern aufweisen. Mit anderen Worten, der kohlefaserverstärkte Kunststoff ist außerdem mithilfe von Aramidfasern verstärkt, wodurch die Gitterstruktur eine besonders hohe Stabilität besitzt. Die erhöhte Stabilität lässt sich auch dazu nutzen, die Stege hinsichtlich der Stegbreite und Stegtiefe kleiner zu dimensionieren, was den Durchströmungswiderstand und das Gewicht des Luftdurchlassgitters reduziert.According to another advantageous embodiment, the plastic from which the grid structure is made can contain aramid fibers. In other words, the carbon fiber-reinforced plastic is also reinforced with aramid fibers, giving the grid structure particularly high stability. This increased stability can also be used to reduce the width and depth of the struts, thereby reducing the flow resistance and weight of the air vent grille.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Kunststoff, aus dem die Gitterstruktur hergestellt ist, Glasfasern aufweist. Auch mithilfe von Glasfasern kann die Stabilität und Steifigkeit des kohlefaserverstärkten Kunststoffs verbessert werden. Grundsätzlich ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher der kohlefaserverstärkte Kunststoff, aus dem die Gitterstruktur hergestellt ist, zusätzlich Aramidfasern und Glasfasern aufweist, wodurch insbesondere ein optimierter Kompromiss aus Gewicht, Stabilität und Elastizität realisierbar ist.In another advantageous embodiment, the plastic from which the lattice structure is made may contain glass fibers. The stability and stiffness of the carbon fiber-reinforced plastic can also be improved by means of glass fibers. In principle, an embodiment is also conceivable in which the carbon fiber-reinforced plastic from which the lattice structure is made additionally contains aramid fibers and glass fibers, thereby enabling, in particular, an optimized compromise between weight, stability, and elasticity.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Gitterstruktur durch Fügen separater Stäbe hergestellt ist, wobei die Stäbe jeweils mindestens einen Steg oder jeweils mehrere Stege bilden. Durch Fügen der aus kohlefaserverstärkter Kunststoff hergestellten Stäbe lässt sich die Gitterstruktur einfach herstellen. Das Fügen kann vorzugsweise ein Verschweißen oder Verkleben der Stäbe sein, um diese aneinander zu befestigen.According to an advantageous embodiment, the lattice structure can be produced by joining separate rods, each rod forming at least one or several webs. The lattice structure can be easily produced by joining the rods, which are made of carbon fiber reinforced plastic. The joining process preferably involves welding or bonding the rods together.

Bei einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Gitterstruktur durch Weben oder Stricken oder Flechten oder Knüpfen von Fäden hergestellt ist, wobei diese Fäden aus dem Kunststoff bestehen, aus dem die Gitterstruktur hergestellt ist. Innerhalb der Gitterstruktur bilden die Fäden dann die Stege aus kohlefaserverstärktem Kunststoff. Hierdurch ergibt sich für die Gitterstruktur eine textile Beschaffenheit, die sich ebenfalls einfach und kostengünstig im Rahmen einer Serienfertigung herstellen lässt.In another embodiment, the grid structure can be produced by weaving, knitting, braiding, or knotting threads, these threads being made of the same plastic from which the grid structure is manufactured. Within the grid structure, the threads then form the carbon fiber-reinforced plastic struts. This results in a textile-like texture for the grid structure, which can also be easily and cost-effectively manufactured in series production.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Luftdurchlassgitter einen Rahmen, vorzugsweise einen selbsttragenden Rahmen, aufweisen, der geschlossen um die Gitterstruktur umläuft. Die Gitterstruktur selbst ist mit ihrem umlaufenden Rand am Rahmen befestigt. Mithilfe des Rahmens kann das Luftdurchlassgitter besonders einfach an einem Kraftfahrzeug, insbesondere an einer Lufteinlassöffnung oder an einer Luftauslassöffnung befestigt werden. Zweckmäßig kann dabei vorgesehen sein, dass die Gitterstruktur am Rahmen unter einer quer zur Durchströmungsrichtung verlaufenden Vorspannung gehalten ist. Insbesondere die gewebte, gestrickte, geflochtene oder geknüpfte Gitterstruktur kann eine flexible oder Biegeschlaffelge Konfiguration besitzen, sodass die Gitterstruktur keine formstabile, selbsttragende Konfiguration aufweist. Mithilfe des Rahmens kann die flexible Gitterstruktur aufgespannt werden, wodurch die Gitterstruktur innerhalb des Luftdurchlassgitter die gewünschte Formstabilität besitzt.According to an advantageous embodiment, the air vent grille can have a frame, preferably a self-supporting frame, that completely surrounds the grille structure. The grille structure itself is attached to the frame with its circumferential edge. The frame makes it particularly easy to attach the air vent grille to a motor vehicle, especially to an air inlet or outlet. Advantageously, the grille structure can be held on the frame under a preload extending transversely to the airflow direction. In particular, the woven, knitted, braided, or knotted grille structure can have a flexible or bendable configuration, so that the grille structure does not deform. It features a stable, self-supporting configuration. The frame allows the flexible grid structure to be stretched, giving the grid structure within the air vent the desired dimensional stability.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Gitterstruktur aus dem kohlefaserverstärkter Kunststoff durch Spritzgießen hergestellt sein. Beim Spritzgießen lassen sich die hohen Anforderungen an die Form der Stege und Knoten innerhalb der Gitterstruktur besonders einfach auch im Rahmen einer Serienherstellung erfüllen. Des Weiteren lässt sich die Gitterstruktur alternativ auch mittels eines dreidimensionalen Druckverfahrens erstellen.In an alternative embodiment, the lattice structure made of carbon fiber reinforced plastic can be produced by injection molding. Injection molding makes it particularly easy to meet the stringent requirements for the shape of the webs and nodes within the lattice structure, even in series production. Alternatively, the lattice structure can also be created using a three-dimensional printing process.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, the drawings and the associated description of the figures based on the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den durch die Ansprüche definierten Rahmen der Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combinations specified, but also in other combinations or individually, without departing from the scope of the invention as defined by the claims. Components of a higher-level unit, such as a device, apparatus, or arrangement, mentioned above and those to be mentioned below, which are designated separately, can form separate parts or components of this unit or be integral areas or sections of this unit, even if this is depicted differently in the drawings.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, wherein identical reference numerals refer to identical or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,

1 eine Frontansicht eines Fahrzeugs im Bereich von Lufteinlassöffnungen, die mit einem Luftdurchlassgitter ausgestattet sind,
2 eine vereinfachte isometrische Ansicht eines Bereichs des Luftdurchlassgitters,
3 einen Stegquerschnitt eines Stegs einer Gitterstruktur des Luftdurchlassgitters bei verschiedenen Ausführungsformen A bis D.

They show, schematically,

1 a front view of a vehicle in the area of air intake openings equipped with an air passage grille,
2 a simplified isometric view of an area of the air vent grille,
3 a cross-section of a web of a grid structure of the air passage grille in various embodiments A to D.

Entsprechend 1 umfasst ein Kraftfahrzeug 1, bei dem es sich vorzugsweise um einen Personenkraftwagen handeln kann, eine Karosserie 2, die mehrere Luftdurchlassöffnungen 23 aufweisen kann. In 1 ist eine Fahrzeugfront gezeigt, sodass es sich bei den Luftdurchlassöffnungen 23 um Lufteinlassöffnungen handelt. Es ist klar, dass das Fahrzeug 1 auch als Luftauslassöffnungen ausgestaltete Luftdurchlassöffnungen 23 aufweisen kann, insbesondere in einem Heckbereich, der in 1 vom Betrachter abgewandt ist. In der jeweiligen Luftdurchlassöffnung 23 kann ein Luftdurchlassgitter 3 angeordnet sein, das von einem in den 2 und 3 jeweils durch einen Pfeil angedeuteten Luftstrom 5 durchströmbar ist. Bei einer als Lufteinlassöffnung ausgestalteten Luftdurchlassöffnung 23 ist das Luftdurchlassgitter 3 ein Lufteinlassgitter. Bei einer als Luftauslassöffnung ausgestalteten Luftdurchlassöffnung 23 ist das Luftdurchlassgitter 3 ein Luftauslassgitter. Der Luftstrom 5 entsteht dabei insbesondere während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs 1 und dient in der Regel zur Beaufschlagung eines hier nicht gezeigten Wärmeübertragers mit dem Luftstrom 5, um dort Wärme abzuführen. Das jeweilige Luftdurchlassgitter 3 verhindert dabei einen freien Durchblick zum Wärmeübertrager und verbessert dadurch das optische Erscheinungsbild des Fahrzeugs 1. Außerdem schützt das Luftdurchlassgitter 3 bei einlassseitiger Anordnung die Beaufschlagung des Wärmeübertragers mit groben Verunreinigungen, die im Luftstrom 5 mitgeführt werden können, beispielsweise Laub und Insekten.Accordingly 1 The motor vehicle 1, which may preferably be a passenger car, comprises a body 2 which may have several air openings 23. 1 The figure shows the front of a vehicle, so the air openings 23 are air inlets. It is clear that the vehicle 1 can also have air openings 23 designed as air outlets, particularly in a rear area which is in 1 is turned away from the viewer. An air passage grille 3 can be arranged in the respective air passage opening 23, which is directed from one into the 2 and 3 The airflow 5 is permeable to the airflow through the opening 23, indicated by an arrow. In the case of an air inlet opening 23, the air inlet grille 3 is an air inlet grille. In the case of an air outlet opening 23, the air inlet grille 3 is an air outlet grille. The airflow 5 is generated, in particular, during operation of the vehicle 1 and generally serves to supply a heat exchanger (not shown) with the airflow 5 in order to dissipate heat. The respective air inlet grille 3 prevents a clear view of the heat exchanger and thus improves the visual appearance of the vehicle 1. Furthermore, when arranged on the inlet side, the air inlet grille 3 protects the heat exchanger from being contaminated by coarse contaminants that may be carried in the airflow 5, such as leaves and insects.

Entsprechend 2 umfasst das Luftdurchlassgitter 3 eine Gitterstruktur 4, die mehrere Zellen 6 und mehrere Stege 7 aufweist. Die Zellen 6 sind in einer Durchströmungsrichtung 8 vom Luftstrom 5 durchströmbar. In 2 ist die Durchströmungsrichtung 8 durch einen weiteren Pfeil angedeutet, der parallel zu dem Strömungspfeil verläuft, der den Luftstrom 5 repräsentiert. In 3 repräsentiert derselbe Pfeil einerseits den Luftstrom 5 und andererseits die Durchströmungsrichtung 8.Accordingly 2 The air passage grille 3 comprises a grid structure 4 having several cells 6 and several webs 7. The cells 6 are permeable to the airflow 5 in a flow direction 8. 2 The direction of flow 8 is indicated by a further arrow that runs parallel to the flow arrow representing the airflow 5. 3 The same arrow represents, on the one hand, the airflow 5 and, on the other hand, the flow direction 8.

Die Stege 7 sind in der Gitterstruktur 4 so angeordnet, dass jeweils mehrere Stege 7 eine der Zellen 6 quer zur Durchströmungsrichtung 8 einfassen. Dabei erstrecken sich die Stege 7 quer zur Durchströmungsrichtung 8 und sind in Knoten 9 miteinander verbunden. Außerdem sind die Stege 7 vom Luftstrom 5 umströmbar. Die Gitterstruktur 4 ist nun aus einem Kunststoff 10 hergestellt, der mit Fasern verstärkt ist. Der faserverstärkter Kunststoff 10 ist dabei mit Kohlefasern verstärkt, sodass es sich beim Kunststoff 10 um einen CFK handelt. Die Gitterstruktur 4 bzw. das Luftdurchlassgitter 3 ist demnach ein CFK-Bauteil.The webs 7 are arranged in the grid structure 4 such that several webs 7 enclose each of the cells 6 transversely to the direction of airflow 8. The webs 7 extend transversely to the direction of airflow 8 and are connected to each other at nodes 9. Furthermore, the webs 7 are open to the airflow 5. The grid structure 4 is made of a fiber-reinforced plastic 10. This fiber-reinforced plastic 10 is reinforced with carbon fibers, making it a CFRP (carbon fiber reinforced polymer). The grid structure 4, or the air passage grid 3, is therefore a CFRP component.

Die Stege 7 besitzen quer zur Durchströmungsrichtung 8 einen in 3 gezeigten Stegquerschnitt 11, der in den Schnittansichten der 3A bis 3D in der Zeichnungsebene liegt. Der Stegquerschnitt 11 ist zweckmäßig so geformt, dass die Stege 7 bezüglich des Luftstroms 5 einen Strömungswiderstandskoeffizienten kleiner als 0,5 aufweisen. Der Strömungswiderstandskoeffizient kann auch als Strömungswiderstandsbeiwert oder kurz als c_w-Wert bezeichnet werden.The webs 7 have a cross-section perpendicular to the flow direction 8 in 3 The cross-sectional area 11 shown in the sectional views of the 3A to 3D The web cross-section 11 is advantageously shaped such that the webs 7 have a drag coefficient of less than 0.5 with respect to the airflow 5. The drag coefficient can also referred to as the drag coefficient or, in short, the c _w value.

Im Beispiel der 3A besitzt der Steg 7 einen runden, insbesondere kreisförmigen Stegquerschnitt 11. Bei einem solchen runden oder kreisförmigen Stegquerschnitt 11 ergibt sich ein Strömungswiderstandswert von kleiner als 0,5.In the example of the 3A The web 7 has a round, in particular circular, web cross-section 11. With such a round or circular web cross-section 11, a flow resistance value of less than 0.5 is obtained.

Im Beispiel der 3B ist der Stegquerschnitt 11 oval bzw. elliptisch ausgestaltet. Bei einem derartigen ovalen oder elliptischen Stegquerschnitt 11 ergibt sich ein Strömungswiderstandsbeiwert von weniger als 0,4. Der elliptische Stegquerschnitt 11 besitzt dabei in üblicher Weise eine lange Achse 12 und eine kurze Achse 13, die senkrecht aufeinander stehen. Für einen optimierten Strömungswiderstand ist dabei die lange Achse 12 parallel zur Durchströmungsrichtung 8 ausgerichtet, sodass sich die kurze Achse 13 quer zur Durchströmungsrichtung 8 erstreckt.In the example of the 3B The web cross-section 11 is oval or elliptical. With such an oval or elliptical web cross-section 11, a drag coefficient of less than 0.4 is achieved. The elliptical web cross-section 11 has, as usual, a long axis 12 and a short axis 13, which are perpendicular to each other. For optimized drag, the long axis 12 is aligned parallel to the flow direction 8, so that the short axis 13 extends perpendicular to the flow direction 8.

Im Beispiel der 3C ist der Stegquerschnitt 11 tropfenförmig oder stromlinienförmig ausgestaltet. Im Beispiel der 3C besitzt der tropfenförmige oder stromlinienförmige Stegquerschnitt 11 quer zur Durchströmungsrichtung 8 eine Querschnittsdicke D und besitzt parallel zur Durchströmungsrichtung 8 eine Querschnittslänge L. Für einen besonders geringen Strömungswiderstandsbeiwert oder Strömungswiderstandskoeffizienten kann ein Verhältnis von Querschnittslänge L zu Querschnittsdicke D größer als 1,5 und insbesondere größer als 2,0 und vorzugsweise zumindest 2,5 betragen. Bei einem Verhältnis von 2,5 ergibt sich ein Strömungswiderstandsbeiwert von weniger als 0,05.In the example of the 3C The web cross-section 11 is designed to be teardrop-shaped or streamlined. In the example of the 3C The teardrop-shaped or streamlined web cross-section 11 has a cross-sectional thickness D perpendicular to the flow direction 8 and a cross-sectional length L parallel to the flow direction 8. For a particularly low drag coefficient, the ratio of cross-sectional length L to cross-sectional thickness D can be greater than 1.5, and in particular greater than 2.0, and preferably at least 2.5. A ratio of 2.5 results in a drag coefficient of less than 0.05.

Im Beispiel der 3D ist der Stegquerschnitt 11 an seiner Anströmseite 14 rund ausgestaltet, während eine Abströmseite 15 geradlinig konfiguriert sein kann. Die runde Anströmseite 14 ist im Beispiel als Halbkreis konfiguriert. Hierdurch lässt sich ebenfalls ein Strömungswiderstandsbeiwert kleiner als 0,5 realisieren.In the example of the 3D The cross-sectional area 11 of the web is rounded on its upstream side 14, while an downstream side 15 can be configured as a straight line. In this example, the rounded upstream side 14 is configured as a semicircle. This also allows a drag coefficient of less than 0.5 to be achieved.

Gemäß der in 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform kann die Gitterstruktur 4 so konfiguriert sein, dass die Zellen 6 hexagonale Zellen 6 bilden, sodass jede Zelle 6 von genau sechs Stegen 7 eingefasst ist. Dabei kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die sechs Stege 7, welche die jeweilige Zelle 6 einfassen, gleich groß dimensioniert sind, sodass es sich um gleichförmige hexagonale Zellen 6 handelt. Dies ist jedoch nicht zwingend. Ebenso können die hexagonale Zellen 6 länglich konfiguriert sein, sodass je Zelle 6 zwei Stege 7, die bei der jeweiligen Zelle 6 diametral gegenüberliegen und parallel zueinander verlaufen, länger sind als die vier anderen Stege 7. Besonders vorteilhaft ist dabei die in 2 gezeigte Konfiguration, bei der die Gitterstruktur 4, die hexagonale Zellen 6 mit den Stegen 7 so bildet, dass die Knoten 9 zumindest in einem von einem in 1 erkennbaren Rand 16 der Gitterstruktur 4 beabstandeten Bereich als 3-Steg-Knoten 9 konfiguriert sind. Ein derartiger 3-Steg-Knoten 9 charakterisiert sich dadurch, dass darin genau drei Stege 7 miteinander verbunden sind. Hierdurch ergibt sich ein besonders vorteilhaftes Verhältnis von Gewicht und Luftdurchlässigkeit für das Luftdurchlassgitter 3.According to the in 2 In the preferred embodiment shown, the grid structure 4 can be configured such that the cells 6 form hexagonal cells 6, with each cell 6 enclosed by exactly six webs 7. According to a preferred embodiment, the six webs 7 enclosing each cell 6 can be of the same size, resulting in uniform hexagonal cells 6. However, this is not mandatory. Likewise, the hexagonal cells 6 can be configured elongated, such that in each cell 6, two webs 7, which are diametrically opposed and parallel to each other, are longer than the other four webs 7. The configuration shown is particularly advantageous. 2 The configuration shown, in which the lattice structure 4 forms the hexagonal cells 6 with the webs 7 such that the nodes 9 are at least in one of them in 1 The recognizable edge 16 of the grid structure 4 is configured as a 3-rib node 9. Such a 3-rib node 9 is characterized by the fact that exactly three ribs 7 are connected to each other within it. This results in a particularly advantageous weight-to-air-permeability ratio for the air-permeable grid 3.

Gemäß 2 sind die Stege 7 zweckmäßig als gerade Stege 7 ausgestaltet, sodass sie eindeutig eine Steglängsrichtung 17 definieren, die quer zur Durchströmungsrichtung 8 verläuft. Für einen der Stege 7 ist die Steglängsrichtung 17 in 2 durch einen Doppelpfeil angedeutet. Die Stege 7 besitzen dadurch eine in der Steglängsrichtung 17 gemessene Steglänge 18, die den Abstand zwischen zwei Knoten 9 definiert, die mittels derselben Stegs 7 miteinander verbunden sind. Die Stege 7 besitzen quer zur Durchströmungsrichtung 8 und quer zur Steglängsrichtung 17 eine Stegbreite 19 und parallel zur Durchströmungsrichtung 8 sowie quer zur Steglängsrichtung 17 eine Stegdicke 20. Des Weiteren besitzen zwei parallel zueinander verlaufende Stege 7, die eine hexagonale Zelle 6 begrenzen und an der jeweiligen Zelle 6 diametral gegenüberliegen, voneinander einen Stegabstand 21. Zweckmäßig kann dieser Stegabstand 21 etwa 10-mal größer sein als die Stegbreite 19. Die Stegdicke 20 ist beim kreisförmigen Querschnitt der 3A gleich groß wie die Stegbreite 19. Beim elliptischen Stegquerschnitt 11 der 3B und beim tropfenförmige Stegquerschnitt 11 der 3C ist dagegen die Stegdicke 20 größer als die Stegbreite 19. Beim halbkreisförmigen Stegquerschnitt 11 der 3D ist dagegen die Stegdicke 20 kleiner als die Stegbreite 19. Beim elliptischen Stegquerschnitt 11 gemäß 3B definiert die lange Achse 12 die Stegdicke 20, während die kurze Achse 13 die Stegbreite 19 definiert. Beim tropfenförmigen Stegquerschnitt 11 gemäß 3C entspricht die Querschnittslänge L der Stegdicke 20, während die Querschnittsdicke D der Stegbreite 19 entspricht.According to 2 The webs 7 are expediently designed as straight webs 7, so that they clearly define a web longitudinal direction 17 that runs perpendicular to the flow direction 8. For one of the webs 7, the web longitudinal direction 17 is in 2 indicated by a double arrow. The webs 7 thus have a web length 18 measured in the web longitudinal direction 17, which defines the distance between two nodes 9 that are connected to each other by means of the same web 7. The webs 7 have a web width 19 transverse to the flow direction 8 and transverse to the web longitudinal direction 17, and a web thickness 20 parallel to the flow direction 8 and transverse to the web longitudinal direction 17. Furthermore, two parallel webs 7, which delimit a hexagonal cell 6 and are diametrically opposite each other at the respective cell 6, have a web spacing 21 from each other. Advantageously, this web spacing 21 can be about 10 times greater than the web width 19. The web thickness 20 is, in the case of the circular cross-section of the 3A equal in size to the web width 19. In the case of the elliptical web cross-section 11 of the 3B and in the teardrop-shaped bridge cross-section 11 of the 3C In contrast, the web thickness 20 is greater than the web width 19. For the semicircular web cross-section 11 of the 3D In contrast, the web thickness 20 is smaller than the web width 19. For the elliptical web cross-section 11 according to 3B The long axis 12 defines the web thickness 20, while the short axis 13 defines the web width 19. For the teardrop-shaped web cross-section 11 according to 3C The cross-sectional length L corresponds to the web thickness 20, while the cross-sectional thickness D corresponds to the web width 19.

Der Kunststoff 10, aus dem die Gitterstruktur 4 hergestellt ist und aus dem die Stege 7 bestehen, kann zusätzlich zu den Kohlefasern außerdem Glasfasern und/oder Aramidfasern aufweisen. Die Gitterstruktur 4 kann durch Spritzgießen des Kunststoffs 10 hergestellt sein. Ebenso ist es möglich, die Gitterstruktur 4 durch Fügen separater, hier nicht gezeigter Stäbe herzustellen, wobei diese Stäbe dann jeweils zumindest einen Steg 7, vorzugsweise jedoch mehrere Stege 7 bilden. Alternativ dazu kann die Gitterstruktur 4 auch durch Weben oder Stricken oder Flechten oder Knüpfen von hier nicht gezeigten Fäden hergestellt sein. Diese Fäden bestehen dabei aus dem Kunststoff 10, aus dem die Gitterstruktur 4 hergestellt ist. In der gewebten oder gestrickten oder geflochtenen oder geknüpften Gitterstruktur 4 bilden die Fäden dann die Stege 7 sowie die Knoten 9. Beim Weben werden wenigstens zwei Fäden, nämlich ein Kettfaden und ein Schussfaden rechtwinklig verkreuzt. Beim Stricken wird mittels des Fadens durch Fadenumschlingungen ein Maschengebilde erzeugt, in dem die Maschen einer Reihe nacheinander gebildet werden und die Maschen benachbarter Reihen durch die Fadenumschlingungen miteinander verbunden werden. Beim Flechten werden Fäden durch regelmäßiges Verkreuzen oder Verschlingen zum einem Geflecht verbunden. Beim Knüpfen werden Fäden mittels Knoten aneinander befestigt, also miteinander verknüpft.The plastic 10, from which the lattice structure 4 is made and from which the struts 7 consist, can also contain glass fibers and/or aramid fibers in addition to the carbon fibers. The lattice structure 4 can be produced by injection molding the plastic 10. It is also possible to produce the lattice structure 4 by joining separate rods (not shown here), each of which then forms at least one strut 7, but preferably several struts 7. Alternatively, the lattice structure 4 can also be produced by weaving, knitting, braiding, or knotting threads (not shown here). These threads consist of The plastic 10 from which the grid structure 4 is made is used. In the woven, knitted, braided, or knotted grid structure 4, the threads then form the bars 7 and the knots 9. In weaving, at least two threads, namely a warp thread and a weft thread, are crossed at right angles. In knitting, a mesh structure is created by wrapping the thread around itself, in which the stitches of a row are formed one after the other and the stitches of adjacent rows are connected to each other by the thread wrappings. In braiding, threads are joined to form a braid by regularly crossing or interlacing them. In knotting, threads are fastened to each other by means of knots, i.e., linked together.

Gemäß 1 kann das jeweilige Luftdurchlassgitter 3 außerdem einen Rahmen 22 aufweisen, der geschlossen um die Gitterstruktur 4 umläuft. Die Gitterstruktur 4 ist mit ihrem Rand 16 am Rahmen 22 befestigt. Mit dem Rahmen 22 kann das Luftdurchlassgitter 3 an der Karosserie 2 befestigt werden. Die Gitterstruktur 4 kann dabei am Rahmen 22 unter einer quer zur Durchströmungsrichtung 8 verlaufenden Vorspannung gehalten sein. Dies ist dann von Vorteil, wenn die Gitterstruktur 4 biegeweich bzw. flexibel ausgestaltet ist. Dies gilt vor allem dann, wenn die Gitterstruktur 4 durch Weben oder Stricken oder Flechten oder Knüpfen von Kunststofffäden hergestellt ist.According to 1 The respective air passage grille 3 can also have a frame 22 that completely surrounds the grille structure 4. The grille structure 4 is attached to the frame 22 with its edge 16. The frame 22 allows the air passage grille 3 to be attached to the body 2. The grille structure 4 can be held on the frame 22 under a prestress extending transversely to the flow direction 8. This is advantageous if the grille structure 4 is designed to be flexible or bendable. This is particularly true if the grille structure 4 is manufactured by weaving, knitting, braiding, or knotting plastic threads.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1 010 587 A1 [0002]
CN 212 243 249 U [0003]
DE 10 2012 021 577 A1 [0004]
DE 10 2014 210 480 A1 [0005]
DE 20 2017 103 661 U1 [0006]

Claims

Air passage grille (3) for a motor vehicle (1), - with a grid structure (4) comprising several cells (6) which can be flowed through by an airflow (5) in a flow direction (8), and several webs (7) which each enclose a cell (6) transversely to the flow direction (8), which extend transversely to the flow direction (8), which are connected to each other at nodes (9) and which can be flowed around by the airflow (5), - wherein the grid structure (4) is made of a plastic (10), characterized in that the plastic (10) from which the grid structure (4) is made is a carbon fiber reinforced plastic (10).

Air passage grille (3) according to Claim 1 , characterized in that the webs (7) have a web cross-section (11) perpendicular to the flow direction (8) which is shaped such that the webs (7) have a flow resistance coefficient of less than 0.5.

Air passage grille (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the webs (7) have a web cross-section (11) transverse to the flow direction (8) which is round or circular or elliptical or oval or teardrop-shaped or which is round or circular or oval or elliptical on an upstream side.

Air passage grille (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the grid structure (4) is configured such that the cells (6) form hexagonal cells (6) and that the nodes (9) which are spaced apart from an edge (16) of the grid structure (4) form 3-bar nodes (9) in which three bars (7) are connected to each other.

Air passage grille (3) according to Claim 4 , characterized in that - the webs (7) have a web width (19) transverse to the flow direction (8), - two webs (7) running parallel to each other, which define a hexagonal cell (6), have a web spacing (21) between them which is at least 8 times and at most 15 times greater than the web width (19).

Air passage grille (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic (10) from which the grid structure (4) is made has aramid fibers.

Air passage grille (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic (10) from which the grid structure (4) is made has glass fibers.

Air passage grille (3) according to one of the preceding claims, characterized in that - the grille structure (4) is produced by joining separate bars, - the bars each form at least one web (7) or several webs (7).

Air passage grille (3) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that - the grid structure (4) is produced by weaving or knitting or braiding or knotting threads, - the threads consist of the plastic (10) from which the grid structure (4) is produced, - the threads form the bars (7).

Air passage grille (3) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the grid structure (4) is produced from the plastic (10) by injection molding.