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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lufteinlassgitter für ein Kraftfahrzeug mit einer honigwabenförmigen Struktur, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Lufteinlassgitter.
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Aus der
US 2016 / 0 031 395 A1 ist ein gattungsgemäßes Lufteinlassgitter für ein Kraftfahrzeug mit einer honigwabenförmigen Struktur bekannt. Jeder Verbindungssteg der honigwabenförmigen Struktur geht dabei an einem die Verbindungsstege verbindenden Knoten abgerundet in zwei benachbarte Verbindungsstege über.
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Aus der
WO 2018 / 083 640 A1 ist ein Lufteinlassgitter für ein Kraftfahrzeug mit einer wabenförmigen Struktur bekannt.
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Aus dem Interneteintrag: Wikipedia, the free encyclopedia, „Bienenwabe", Version vom03.11.2023URL:https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Bienenwabe&oldid=2 38755182 [abgerufen am 12.05.2025] ist eine natürliche Honigwabe bekannt.
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Aus dem Interneteintrag: Wikipedia, the free encyclopedia, Foto, „Apis_mellifera_carnica_comb", Version vom 04.06.2007 URL: https://de.wikipedia.org/wiki/Datei: Apis_mellifera__carnica_comb.jpg#file [abgerufen am 12.05.2025], Foto „Struktur der Bienenwabenzelle“ ist die genaue Struktur einer Honigwabe bekannt.
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Aus der
DE 10 2018 108 470 A1 ist ein als metallisches Lochblech ausgebildetes Kühlerabdeckgitter bekannt. Um dabei ein Kühlerabdeckgitter bereitstellen zu können, das bei einem einfachen Aufbau einen nochmals verringerten Druckverlust in einer anströmenden Kühlluft ermöglicht, weisen die in Strömungsrichtung weisenden Flächen der Verbindungsstege eine Querschnittsform auf, bei der die einem nächstliegenden Loch benachbarten Oberflächenanteile eines Verbindungssteges dem Loch zugeneigt sind.
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Aus der
KR 10 2012 0 037 172 A ist ein weiteres Lufteinlassgitter für ein Kraftfahrzeug mit einer honigwabenförmigen Struktur bekannt.
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Aus der
CN 212243249 U ist ein Lufteinlassgitter für ein Kraftfahrzeug mit einer honigwabenförmigen Struktur bekannt. Ein vorderes Ende der honigwabenförmigen Struktur ist dabei gebogen ausgebildet, wobei zur Aussteifung der honigwabenförmigen Struktur zusätzlich noch Verstärkungsrippen vorgesehen sind.
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Insbesondere bei Sportwagen werden Lufteinlässe und/oder Luftauslässe oftmals mit sogenannten Lufteinlassgittern bzw. Luftauslassgittern versehen, was neben der Erfüllung von gesetzlichen Regularien auch einer Reduzierung eines Schmutzeintrages dienen sollen. Üblicherweise werden dabei Stanzgitter mit Regelgeometrien, wie beispielsweise Rauten oder Sechsecken, eingesetzt. Diese Regelgeometrien sind dabei einfache mathematische Formen, welche aus Geraden bestehen.
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Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lufteinlassgittern bzw. Luftauslassgittern ist jedoch, dass diese oftmals ausschließlich hinsichtlich eines Designs bzw. einer kostengünstigen Herstellbarkeit optimiert sind und dabei wichtige Parameter, wie beispielsweise ein Gewicht, eine Belastbarkeit und ein für Luft durchgängiger Strömungsquerschnitt vernachlässigt wurden. Gerade das Gewicht und der für die Luft durchgängige Strömungsquerschnitt sind dabei jedoch insbesondere im Sportwagenbau von hohem Interesse.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Lufteinlassgitter der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, mittels welcher insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden können.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Lufteinlassgitter mit einer honigwabenförmigen Struktur, d. h. mit Sechsecken, die einzelnen die honigwabenförmige Struktur bildenden Verbindungsstege tailliert, d. h. in einem mittleren Bereich eingeschnürt, auszubilden, wodurch in diesem Bereich nicht nur Material an den Verbindungsstegen und damit Gewicht eingespart, sondern auch ein für einen Luftdurchlass freier Strömungsquerschnitt vergrößert werden kann. Das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter für ein Kraftfahrzeug besitzt dabei die zuvor erwähnte honigwabenförmigen Struktur, wobei ein Verbindungssteg der honigwabenförmigen Struktur an einem Knoten, an welchem drei Verbindungsstege miteinander verbunden sind, abgerundet in benachbarte Verbindungsstege übergeht. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Verbindungsstege zumindest in einem mittleren Bereich tailliert, d. h. hinsichtlich ihrer, einen Strömungsquerschnitt beeinflussenden Breite, reduziert, ausgebildet sind. Eine Reduzierung der Breite der Verbindungsstege erfolgt dabei quer zur Durchströmungsrichtung. Durch die Taillierung der Verbindungsstege zumindest im mittleren Bereich kann somit eine erhebliche Materialeinsparung erreicht werden, wodurch das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter insgesamt deutlich leichter ausgebildet werden kann. Zudem kann durch die Taillierung der Verbindungsstege der für eine Luftströmung frei durchströmbare Strömungsquerschnitt vergrößert werden, wodurch bei gleicher Fläche mehr Luft, beispielsweise mehr Kühlluft, durch das Lufteinlassgitter einströmen kann. Das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter macht sich dabei die in der Natur vorkommenden Honigwaben zum Vorbild, welche bei oberflächlicher Betrachtung einem regelmäßigen Sechseck entsprechen. Bei genauer Analyse hat sich jedoch gezeigt, dass einzelne Verbindungsstege eingeschnürt, d. h. tailliert, sind, was zu einer Reduzierung des Gewichts sowie zu einer Vergrößerung des Innenvolumens führt. Bei den Honigwaben kann somit mehr Honig in jeder Wabe gelagert werden und zugleich wird weniger Material (Wachs) benötigt, wodurch die Bienen eine hinsichtlich Arbeitsaufwand, Materialeinsatz und Aufnahmevermögen für Honig optimale Struktur schaffen können. Ein weiterer großer Vorteil des erfindungsgemäß ausgestalteten Lufteinlassgitters liegt darin, dass sowohl durch den abgerundeten Übergang eines Verbindungssteges an einem Knoten in benachbarte Verbindungsstege als auch durch die Taillierung zumindest in einem mittleren Bereich des Verbindungssteges Knicke und Kanten vermieden werden können, wodurch Kerbspannungen reduziert und dadurch die Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters gesteigert werden kann. Die Erfindung nutzt dabei erstmals die von natürlichen Honigwaben bekannte Erkenntnis zur Optimierung von Lufteinlassgittern bei Kraftfahrzeugen, wobei selbstverständlich klar ist, dass sämtliche hinsichtlich des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters gemachte Aussagen in gleicher beispielsweise auch auf ein Luftauslassgittern übertragbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters ist eine Innenoberfläche einer jeden Wabe knickfrei. Konkret bedeutet dies, dass sowohl die Verbindungsstege an sich eine abgerundete Innenoberfläche aufweisen, als auch ein Übergang von zwei Verbindungsstegen an einem Knoten. Der Krümmungsradius am Knoten ist dabei kleiner als im Bereich der Verbindungsstege. Durch die knickfreie Innenoberfläche können Kerbspannungen reduziert und dadurch die Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters erhöht werden, wodurch die Verbindungsstege nochmals dünner ausgebildet werden können.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters weisen die Verbindungsstege im Bereich ihrer Taillierung eine Breite BT zwischen 25 und 75 % einer maximalen Breite B der Verbindungsstege auf. Die maximale Breite B der Verbindungsstege ergibt sich dabei aus einem an eine Innenoberfläche einer jeweiligen Wabe angelegtes regelmäßiges Sechseck. Werden somit in sämtliche Waben derartige regelmäßige Sechsecke eingelegt, so kann zwischen zwei benachbarten Sechsecken die maximale Breite B ermittelt werden. Hinsichtlich dieser maximalen Breite B weisen die Verbindungsstege im Bereich ihrer Taillierung, d. h. im Bereich ihrer maximalen Einschnürung, eine Breite BT zwischen 25 und 75 % der maximalen Breite B auf. Hierdurch lässt sich bereits erkennen, welch hohes Potenzial an gewichtsreduzierende Einsparmöglichkeiten hier gegeben sind. Die Gewichtsreduzierung wird dabei durch eine Materialreduzierung erreicht, sodass das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter auch mit deutlich weniger Material und damit ressourcenschonend und kostengünstig hergestellt werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters weist eine Innenoberfläche einer jeden Wabe ausschließlich konkave Wandabschnitte auf. Im Vergleich zu aus regelmäßigen Sechsecken gebildeten Waben kann somit ein für eine Luftströmung möglicher Strömungsquerschnitt maximiert und gleichzeitig können Kerbspannungen minimiert werden, wodurch ein großer zur Durchströmung zur Verfügung stehender Strömungsquerschnitt bei gleichzeitig hoher Stabilität und Belastbarkeit erreicht werden kann.
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Zweckmäßig bildet eine neutrale Faser jeder Wabe ein regelmäßiges Sechseck. Die neutrale Faser einer jeden Wabe verläuft dabei mittig durch die jeweiligen Verbindungsstege zu den Knoten.
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Erfindungsgemäß sind die jeweiligen Stirnseiten der Verbindungsstege abgerundet ausgebildet, was den großen Vorteil bietet, dass hierdurch ein Strömungswiderstand reduziert werden kann. Eine derartige abgerundete Stirnfläche kann bei der Herstellung, beispielsweise mittels eines Kunststoffspritzgießwerkzeugs, vergleichsweise einfach und kostengünstig realisiert werden und hilft mit, einen Strömungswiderstand des Lufteinlassgitters und damit indirekt eines mit einem solchen Lufteinlassgitter ausgestatteten Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters ist dieses als Kühlergrill ausgebildet. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass ein derartiges Lufteinlassgitter in Fahrtrichtung vor einem Fahrzeugrad angeordnet ist und zur Belüftung von Bremsen dient. Unabhängig von der gewählten Ausführungsform können mit den erfindungsgemäßen Lufteinlassgittern ein großer freier Strömungsquerschnitt, ein geringes Gewicht, eine hohe Belastbarkeit und ein geringer Strömungswiderstand erreicht werden.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters ist dieses als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. Hierdurch ist eine Herstellung des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters nicht nur qualitativ höchstwertig, sondern zudem auch in nahezu beliebiger Farbgebung und kostengünstig möglich. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass das Lufteinlassgitter aus Leichtmetall, insbesondere aus Magnesium oder Aluminium, ausgebildet ist, und dadurch ebenfalls hinsichtlich seines Gewichts optimiert ist, zugleich aber auch eine metallische und damit eine hohe Wertigkeit ausstrahlende Optik vermittelt.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem in den vorherigen Absätzen beschriebenen erfindungsgemäßen Lufteinlassgitter auszustatten, wodurch sich die bezüglich des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters beschriebenen Vorteile auf das Kraftfahrzeug übertragen lassen. Konkret liegen diese Vorteile insbesondere in einem leichten Lufteinlassgitter mit einem gleichzeitig großen freien Strömungsquerschnitt und einem geringen Strömungswiderstand, sodass das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug zumindest indirekt über das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter kostengünstiger und hinsichtlich einer Kühlluftströmung verbessert ausgeführt werden kann. Dabei ist selbstverständlich klar, dass das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter beispielsweise frontseitig an den Kotflügeln, aber auch heckseitig angeordnet werden kann. Ebenso ist klar, dass sämtliche bezüglich des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters gemachten Aussagen analog auch auf ein Luftauslassgitter oder andere luftdurchströmte Gitter übertragbar sind.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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 der Zeichnung anders dargestellt ist.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen jeweils schematisch
- 1 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Lufteinlassgitter,
- 2 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem solchen erfindungsgemäßen Lufteinlassgitter.
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Entsprechend der 1 weist ein erfindungsgemäßes Lufteinlassgitter 1 für ein Kraftfahrzeug 2 (vergleiche 2) eine honigwabenförmigen Struktur auf, wobei ein Verbindungssteg 3 der honigwabenförmigen Struktur an einem Knoten 4 abgerundet in benachbarte Verbindungsstege 3a, 3b übergeht. Der Übersichtlichkeit halbe sind dabei in der 1 lediglich an einem Konten 4 sämtlich drei Verbindungsstege 3, 3a, 3b eingezeichnet. An einem Knoten 4 geht dabei beispielsweise der Verbindungsstege 3 über einen Radius R in die benachbarten Verbindungsstege 3a und 3b über. Im Unterschied zu einer honigwabenartigen Struktur mit regelmäßigen Sechsecken erfolgt somit der zuvor beschriebene abgerundete Übergang zwischen zwei Verbindungsstegen 3, 3a, 3b am jeweiligen Knoten 4. Erfindungsgemäß sind nun die Verbindungsstege 3, 3a, 3b zumindest in einem mittleren Bereich 5 tailliert, d. h. eingeschnürt, ausgebildet. Eine Durchströmung des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters 1 erfolgt dabei entsprechend der 1 senkrecht zur Blattebene.
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Die Verbindungsstege 3, 3a, 3b weisen dabei im Bereich ihrer Taillierung eine Breite BT auf, die lediglich 25 - 75 % einer maximalen Breite B der Verbindungsstege 3, 3a, 3b beträgt. Die Breite BT stellt somit die maximale Einschnürung des Verbindungssteges 3, 3a, 3b dar, sodass der jeweilige Verbindungssteg 3, 3a, 3b in diesem Bereich seine minimale Breite aufweist. Die maximale Breite B wird dabei durch regelmäßige Sechsecke bestimmt, die mit ihren Ecken in den jeweiligen Knoten 4 angeordnet sind.
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Betrachtet man die honigwabenförmige Struktur des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters 1 entsprechend der 1 weiter, so kann man erkennen, dass eine Innenoberfläche 6 einer jeden Wabe 7 knickfrei ist, sodass die Innenoberfläche 6 einer jeden Wabe 7 vorzugweise ausschließlich konkave Wandabschnitte aufweist. Diese konkaven Wandabschnitte besitzen einen Radius R im Bereich der Knoten 4 und einen hier zu größeren Radius R1 im Bereich ihrer Taillierung.
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Weiter kann man entsprechend der 1 erkennen, dass eine neutrale Faser 8, die entsprechend der 1 als unterbrochen gezeichnete Linie dargestellt ist, jeweils ein regelmäßiges Sechseck bildet.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform des Lufteinlassgitters 1 kann ein zur Luftdurchströmung zur Verfügung stehender Strömungsquerschnitt einer jeden Wabe 7 deutlich vergrößert werden, wodurch durch das erfindungsgemäß Lufteinlassgitter 1 im Betrieb mehr Luft, beispielsweise mehr Kühlluft, strömen kann. Zugleich wird für das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter 1 aufgrund der eingeschnürten Verbindungsstege 3, 3a, 3b deutlich weniger Material benötigt, wodurch nicht nur eine ressourcenschonende, sondern zugleich auch eine kostengünstige und gewichtsoptimierte Herstellung möglich ist. Durch die knickfreie Innenoberfläche 6 können darüber hinaus Kerbspannungen reduziert werden, wodurch das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter 1 höher belastbar ist.
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Die Verbindungsstege 3, 3a 3b sind darüber hinaus an einer Stirnseite 9 (vergleiche die Schnittdarstellung in 1 entsprechend der Schnittebene A-A) abgerundet ausgebildet, wobei die abgerundete Stirnseite 9 entgegen der Lufteinströmrichtung ausgerichtet ist und mithilft, einen Strömungswiderstand des erfindungsgemäßen Lufteinlassgitters 1 im Betrieb zu reduzieren.
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Das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter 1 kann beispielsweise als Kühlergitter 10 (vergleiche 2) ausgebildet sein, wodurch mit dem erfindungsgemäßen Lufteinlassgitter 1 mehr Kühlluft bei gleichzeitig geringerem Materialeinsatz und geringerem Gewicht einem dahinter angeordneten Kühler zuführen kann. Das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter 1 kann beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein, wodurch nicht nur eine kostengünstige, sondern zugleich auch eine qualitativ hochwertige Herstellung möglich ist. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter 1 aus Leichtmetall, beispielsweise aus Aluminium, ausgebildet ist, wodurch ein metallischer Eindruck vermittelt werden kann, der für eine hohe Wertigkeit steht.
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Mit dem erfindungsgemäßen Lufteinlassgitter 1, welches in analoger Weise selbstverständlich auch als Luftauslassgitter ausgebildet sein kann, kann ein Lufteinlassgitter 1 geschaffen werden, welches sowohl hinsichtlich einer möglichen aufzunehmenden Belastungen, eines Luftdurchsatzes, eines Gewichts, Herstellungskosten sowie Materialverbrauch optimiert ist. Das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter 1 lehnt sich dabei an die Wabenform von natürlichen Honigwaben an, sodass mit dem erfindungsgemäßen Lufteinlassgitter 1 ein bionischer Ansatz verfolgt wird. Im Vergleich zu beispielsweise lediglich aus regelmäßigen Sechsecken gebildeten Lufteinlassgittern kann so ein deutlich größerer für eine Luftströmung durchlässiger Strömungsquerschnitt bei gleichzeitig hoher Belastbarkeit und geringem Gewicht geschaffen werden.
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Betrachtet man das gemäße Kraftfahrzeug 2 entsprechend der 2, so kann man erkennen, dass das Lufteinlassgitter 1 sowohl frontseitig, als auch heckseitig angeordnet sein kann, wobei bei einer heckseitigen Anordnung das erfindungsgemäße Lufteinlassgitter 1 als Luftauslassgitter ausgebildet ist. Weiter kann ein derartiges Lufteinlassgitter 1 auch an einem Kotflügeln 11 angeordnet sein und der Zufuhr von Kühlluft für eine Bremse 12 eines Hinterrades dienen.