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DE102018125243A1 - Core component for an aerodynamic component of a vehicle - Google Patents

Core component for an aerodynamic component of a vehicle Download PDF

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DE102018125243A1
DE102018125243A1 DE102018125243.9A DE102018125243A DE102018125243A1 DE 102018125243 A1 DE102018125243 A1 DE 102018125243A1 DE 102018125243 A DE102018125243 A DE 102018125243A DE 102018125243 A1 DE102018125243 A1 DE 102018125243A1
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base body
core component
cavity
component
aerodynamic
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Thiemo Erb
Markus Brunner
Carsten Hillers
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Abstract

Kernbauteil (10) für ein Aerodynamikbauteil (100) eines Fahrzeugs, aufweisend einen Grundkörper (20) mit einer aerodynamisch wirksamen Außenkontur (22) und einer Auflageoberfläche (24) für eine Auflage von versteifendem Gewebematerial (110), wobei im Grundkörper (20) wenigstens ein Hohlraum (30) zur Reduzierung des Gewichts des Grundkörpers (20) angeordnet ist.Core component (10) for an aerodynamic component (100) of a vehicle, comprising a base body (20) with an aerodynamically effective outer contour (22) and a support surface (24) for supporting stiffening tissue material (110), at least in the base body (20) a cavity (30) for reducing the weight of the base body (20) is arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kernbauteil für ein Aerodynamikbauteil eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren für die Herstellung eines solchen Aerodynamikbauteils.The present invention relates to a core component for an aerodynamic component of a vehicle and a method for producing such an aerodynamic component.

Es ist bekannt, dass Fahrzeuge mit Aerodynamikbauteilen ausgestattet werden, um die Umströmung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Solche Aerodynamikbauteile können zum einen die Aufgabe haben, den Fahrtwiderstand, also den CW-Wert des Fahrzeugs, zu senken. Auch ist es bekannt, dass Aerodynamikbauteile eingesetzt werden, um lokal den Widerstand gegen den Fahrtwind zu erhöhen und auf diese Weise stabilisierenden Eingriff auf die Fahrt des Fahrzeugs zu nehmen. Solche stabilisierenden Aerodynamikbauteile werden auch als Spoilerbauteile oder Spoilervorrichtungen bezeichnet.It is known that vehicles are equipped with aerodynamic components in order to influence the flow around the vehicle. On the one hand, such aerodynamic components can have the task of lowering the driving resistance, that is to say the CW value of the vehicle. It is also known that aerodynamic components are used to locally increase the resistance to the airstream and in this way to stabilize the driving of the vehicle. Such stabilizing aerodynamic components are also referred to as spoiler components or spoiler devices.

Bei den bekannten Aerodynamikbauteilen werden diese häufig aus mehreren Komponenten zusammengesetzt. Diese mehreren Komponenten basieren üblicherweise auf einem zentralen Kernbauteil, um welches herum verstärkende Gewebefaserlagen gelegt werden. Anschließend kann mithilfe von fließfähigem Matrixmaterial ein Einbringen desselben in die Gewebelagen erfolgen und durch anschließendes Aushärten des Matrixmaterials das Aerodynamikbauteil fertiggestellt werden.In the known aerodynamic components, these are often composed of several components. These multiple components are usually based on a central core component around which reinforcing fabric fiber layers are placed. The flowable matrix material can then be introduced into the fabric layers and the aerodynamic component can be finished by subsequent curing of the matrix material.

Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass zwar durch die Kombination aus einem Kernbauteil und einem oder mehreren Gewebelagen mit ausgehärtetem Matrixmaterial ein stabiles Aerodynamikbauteil zur Verfügung gestellt werden kann, dieses jedoch mit einem relativ hohen Gewicht ausgestattet ist. Ein hohes Gewicht führt bei Fahrzeugen üblicherweise dazu, dass ein entsprechend höherer Kraftstoffverbrauch in Kauf genommen werden muss. Auch ist es notwendig, das höhere Gewicht mit entsprechend stabileren Befestigungsmöglichkeiten abzutragen und in die Karosserie des Fahrzeugs einzubringen. Nicht zuletzt ist das höhere Gewicht auch mit einem höheren Materialaufwand bei der Fertigung des Aerodynamikbauteils bzw. des Kernbauteils verbunden.A disadvantage of the known solutions is that, although the combination of a core component and one or more fabric layers with hardened matrix material makes it possible to provide a stable aerodynamic component, it is equipped with a relatively high weight. A high weight in vehicles usually means that a correspondingly higher fuel consumption has to be accepted. It is also necessary to remove the higher weight with correspondingly more stable fastening options and to incorporate it into the body of the vehicle. Last but not least, the higher weight is also associated with a higher material expenditure in the manufacture of the aerodynamic component or the core component.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise das Gewicht eines Aerodynamikbauteils zu reduzieren.It is an object of the present invention to remedy the disadvantages described above. In particular, it is an object of the present invention to reduce the weight of an aerodynamic component in a cost-effective and simple manner.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Kernbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kernbauteil beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a core component with the features of claim 1 and a method with the features of claim 10. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the core component according to the invention also apply, of course, in connection with the method according to the invention and vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference can always be made to one another.

Erfindungsgemäß dient ein Kernbauteil für die Fertigung eines Aerodynamikbauteils eines Fahrzeugs. Hierfür weist das Kernbauteil einen Grundkörper mit einer aerodynamisch wirksamen Außenkontur auf. Diese aerodynamisch wirksame Außenkontur bzw. der Grundkörper ist mit einer Oberfläche für eine Auflage von versteifendem Gewebematerial ausgestattet. Darüber hinaus ist im Grundkörper wenigstens ein Hohlraum zur Reduzierung des Gewichts des Grundkörpers angeordnet.According to the invention, a core component is used to manufacture an aerodynamic component of a vehicle. For this purpose, the core component has a base body with an aerodynamically effective outer contour. This aerodynamically effective outer contour or the base body is equipped with a surface for supporting stiffening fabric material. In addition, at least one cavity for reducing the weight of the base body is arranged in the base body.

Ein erfindungsgemäßes Kernbauteil weist also die aerodynamische Außenkontur für das Aerodynamikbauteil bereits auf. Die anschließend aufgebrachten Gewebemateriallagen führen ausschließlich zu einer mechanischen Stabilisierung dieser Außenkontur gegen angreifenden Fahrtwind im Betrieb des Fahrzeugs. Diese Auflageoberfläche ist dabei im Wesentlichen glatt ausgestaltet, sodass sich Gewebematerial in Form von GFK- und/oder CFK-Material leicht und vor allem in glatter Weise auf die Auflageoberfläche auflegen lässt. Diese glatte und im Wesentlichen sprungfreie Auflageoberfläche dient auch dazu, die bereits erläuterte aerodynamisch wirksame Außenkontur zur Verfügung stellen zu können.A core component according to the invention thus already has the aerodynamic outer contour for the aerodynamic component. The fabric material layers subsequently applied lead exclusively to a mechanical stabilization of this outer contour against the attacking airstream during operation of the vehicle. This support surface is essentially smooth, so that fabric material in the form of GRP and / or CFRP material can be easily and, above all, placed smoothly on the support surface. This smooth and essentially crack-free support surface also serves to be able to provide the aerodynamically effective outer contour already explained.

Die Auflageoberfläche und damit auch die aerodynamisch wirksame Außenkontur nimmt dabei vorzugsweise die gesamte Oberfläche des Grundkörpers ein. Mit anderen Worten ist die Auflageoberfläche insbesondere vollumfänglich um den Grundkörper und in geschlossener Weise ausgestaltet. Dies führt zu der Möglichkeit, dass die gesamte Auflageoberfläche und damit auch die gesamte aerodynamisch wirksame Außenkontur sowie auch der gesamte Grundkörper mit entsprechendem Gewebematerial versteift werden kann. Das Auflegen des Gewebematerials sowie das Einbringen von fließfähigem Matrixmaterial wird später mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren noch näher erläutert.The support surface and thus also the aerodynamically effective outer contour preferably occupies the entire surface of the base body. In other words, the support surface is in particular designed around the base body and in a closed manner. This leads to the possibility that the entire support surface and thus also the entire aerodynamically effective outer contour and also the entire base body can be stiffened with the appropriate fabric material. The application of the fabric material and the introduction of flowable matrix material will be explained in more detail later with reference to a method according to the invention.

Der Grundkörper kann bei einem erfindungsgemäßen Kernbauteil zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein. Auch ist es denkbar, dass ein Schaummaterial für den Grundkörper eingesetzt werden kann. Unabhängig von der Materialwahl für den Grundkörper ist erfindungsgemäßer Kerngedanke das Anordnen wenigstens eines Hohlraums innerhalb des Grundkörpers. Der Hohlraum hat minimale Dichte im Vergleich zum Material des Grundkörpers, sodass der Hohlraum hinsichtlich seines Volumens eine Gewichtsreduzierung des Grundkörpers bewirkt. Je größer der Hohlraum ausgebildet ist, umso geringer ist das Gewicht des Grundkörpers und damit auch das erzielbare Gewicht des daraus hergestellten Aerodynamikbauteils. Je kleiner der Hohlraum ist, umso größer ist die Stabilität des Grundkörpers. Dadurch, dass der Grundkörper jedoch mit der Auflageoberfläche für die Auflage von versteifendem Gewebematerial ausgebildet ist, kann der Hohlraum relativ groß ausgebildet werden, da die Stabilität des Grundkörpers grundsätzlich bzw. im Wesentlichen ausschließlich für die Fertigung des Aerodynamikbauteils und damit für die Stabilisierung beim Auflegen des Gewebematerials sowie beim Einbringen des fließfähigen Matrixmaterials notwendig ist. Im normalen Betrieb des Fahrzeugs wird bei ausgehärtetem Matrixmaterial die Hauptangriffskraft des Fahrtwinds am Aerodynamikbauteil über das durch das ausgehärtete Matrixmaterial versteifte Gewebematerial aufgenommen und abgetragen. Die Lastaufnahme im Grundkörper bezieht sich damit im Wesentlichen ausschließlich oder zumindest größtenteils auf den Fertigungsprozess des Aerodynamikbauteils.In the case of a core component according to the invention, the base body can be made of a plastic material, for example. It is also conceivable that a foam material can be used for the base body. Irrespective of the choice of material for the base body, the core idea according to the invention is the arrangement of at least one cavity within the base body. The cavity has minimal density compared to the material of the base body, so that the cavity in terms of its volume a reduction in weight of the base body. The larger the cavity, the lower the weight of the base body and thus the attainable weight of the aerodynamic component produced from it. The smaller the cavity, the greater the stability of the base body. Due to the fact that the base body is designed with the support surface for the support of stiffening fabric material, the cavity can be made relatively large, since the stability of the base body is basically or essentially exclusively for the manufacture of the aerodynamic component and thus for the stabilization when the support is placed on it Tissue material and when inserting the flowable matrix material is necessary. During normal operation of the vehicle, when the matrix material is hardened, the main force of attack of the airstream on the aerodynamic component is absorbed and removed via the tissue material stiffened by the hardened matrix material. The load absorption in the base body therefore relates essentially exclusively or at least largely to the manufacturing process of the aerodynamic component.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann nun das Gewicht des Grundkörpers und damit auch des Aerodynamikbauteils deutlich reduziert werden. Bei der Ausgestaltung des Hohlraums wird insbesondere berücksichtigt, dass noch eine ausreichende Reststabilität durch das verbleibende Material des Grundkörpers für die Fertigung mit dem Gewebematerial gewährleistet ist. Dies kann durch mehrere Varianten zur Verfügung gestellt werden, wie dies später noch erläutert wird. Grundsätzlich reicht es jedoch aus, den Hohlraum ausreichend klein zu gestalten, um eine Stabilität für das Auflegen und Verhärten von versteifendem Gewebematerial ausgestalten zu können.The weight of the base body and thus also of the aerodynamic component can now be significantly reduced by the configuration according to the invention. When designing the cavity, particular attention is paid to the fact that sufficient residual stability is still ensured by the remaining material of the base body for the production with the fabric material. This can be provided by several variants, as will be explained later. Basically, however, it is sufficient to make the cavity sufficiently small in order to be able to provide stability for the application and hardening of stiffening fabric material.

Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kernbauteil der Grundkörper einen polymeren Kunststoff, insbesondere in Schaumform, aufweist oder aus diesem besteht. Ein polymerer Kunststoff ist ein künstlich hergestelltes Material, welches durch eine Polymerisationsreaktion lange Molekülketten bildet. Diese langen Molekülketten können insbesondere in Schaumform ausgebildet werden, sodass bereits der Grundkörper selbst mit einer reduzierten Dichte und damit mit einem reduzierten Gewicht zur Verfügung gestellt werden kann. Die Dichte des polymeren Kunststoffs, insbesondere in Schaumform, kann dabei zum Beispiel im Bereich von 70 g/l bis 110 g/l liegen. Als Kunststoff kann zum Beispiel Polymethacrylid Verwendung finden. Neben der kostengünstigen und vor allem leichten Verfügbarkeit des Kunststoffs als Grundkörper führt dies zu einer deutlichen Vereinfachung in der Fertigung des Grundkörpers. So kann zum Beispiel ein Spritzgussverfahren eingesetzt werden, um den Grundkörper herzustellen. Innerhalb einer Spritzgusskavität kann der fließfähige bzw. flüssige Kunststoff eingebracht und ausgehärtet werden. Eine solche Kavität kann auch zum Ausschäumen eines schaumförmigen Kunststoffs verwendet werden.It can be advantageous if, in the case of a core component according to the invention, the base body has or consists of a polymer plastic, in particular in the form of a foam. A polymer plastic is an artificially produced material that forms long chains of molecules through a polymerization reaction. These long molecular chains can be formed in particular in foam form, so that the base body itself can be made available with a reduced density and thus with a reduced weight. The density of the polymeric plastic, particularly in the form of foam, can be, for example, in the range from 70 g / l to 110 g / l. Polymethacrylide, for example, can be used as plastic. In addition to the inexpensive and, above all, easy availability of the plastic as the base body, this leads to a significant simplification in the manufacture of the base body. For example, an injection molding process can be used to manufacture the base body. The flowable or liquid plastic can be introduced and cured within an injection molding cavity. Such a cavity can also be used to foam a plastic foam.

Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kernbauteil die Wandstärke des Grundkörpers um den Hohlraum herum wenigstens in einem Verstärkungsabschnitt dicker ausgeführt ist. Ein solcher Verstärkungsabschnitt bezieht sich dabei auf die Wandstärke in den übrigen bzw. normalen Abschnitten des Grundkörpers bzw. der Wandung des Grundkörpers. Insbesondere in aerodynamisch höher belasteten Zonen, also zum Beispiel Anströmbereichen oder Abrisskanten des Aerodynamikbauteils, kann ein Verstärkungsabschnitt mit dickerer Wandstärke dazu führen, dass auch für die Einsatzsituation des Aerodynamikbauteils am Fahrzeug der Grundkörper einen Teil der mechanischen Stabilisierungsarbeit übernimmt. Zusätzlich zur Hauptlast, welche über das durch ausgehärtetes Matrixmaterial verstärkte Gewebematerial abgeführt wird, kann somit der Grundkörper eine Teillast übernehmen und zumindest in lokalen Bereichen eine mechanische Stabilisierung zur Verfügung stellen. Die tatsächliche Belastung am Bauteil wird dabei zur entsprechenden Anpassung der Verstärkungsabschnitte eingesetzt.Further advantages can be achieved if, in the case of a core component according to the invention, the wall thickness of the base body around the cavity is made thicker at least in one reinforcement section. Such a reinforcement section relates to the wall thickness in the remaining or normal sections of the base body or the wall of the base body. In particular in zones subject to higher aerodynamic loads, for example the inflow areas or tear-off edges of the aerodynamic component, a reinforcement section with thicker walls can result in the basic body also taking on part of the mechanical stabilization work for the use situation of the aerodynamic component on the vehicle. In addition to the main load, which is dissipated via the fabric material reinforced by hardened matrix material, the base body can thus take on a partial load and provide mechanical stabilization, at least in local areas. The actual load on the component is used to adapt the reinforcement sections accordingly.

Ebenfalls Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kernbauteil der Hohlraum wenigstens teilweise, insbesondere vollständig oder im Wesentlichen vollständig, mit einem Leichtbaumaterial gefüllt ist mit einer geringeren Dichte als der Grundkörper. Unabhängig und separat vom Grundkörper kann das Leichtbaumaterial auch als Leichtbaukörper ausgebildet sein, welcher in den Hohlraum eingesetzt wird. Das Einsetzen kann insbesondere bei der Fertigung des Grundkörpers erfolgen. So kann ein solches Leichtbaumaterial eine interne Stabilisierung kollabierend zur Verfügung stellen. Wird der Grundkörper in einem Spritzgussverfahren hergestellt, kann zusätzlich zu der stabilisierenden Weise auch ein Fertigungsvorteil erzielt werden, indem das Leichtbaumaterial sozusagen den Basiskern für die Fertigung des Grundkörpers ausbildet. Das Leichtbaumaterial ist dabei ebenfalls aus Kunststoff zum Beispiel in schaumförmiger Weise hergestellt.It can also be advantageous if, in a core component according to the invention, the cavity is at least partially, in particular completely or essentially completely, filled with a lightweight construction material with a lower density than the base body. Independently and separately from the base body, the lightweight material can also be designed as a lightweight body which is inserted into the cavity. The insertion can take place in particular in the manufacture of the base body. In this way, such a lightweight material can provide internal stabilization by collapsing. If the base body is produced in an injection molding process, in addition to the stabilizing manner, a manufacturing advantage can also be achieved in that the lightweight construction material forms the base core for the manufacture of the base body, so to speak. The lightweight material is also made of plastic, for example in a foam-like manner.

Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kernbauteil im Hohlraum wenigstens ein Stabilisierungssteg zwei Wandungsabschnitte der Auflageoberfläche des Grundkörpers gegeneinander abstützt. Ein solcher Stabilisierungssteg bzw. zwei oder mehr solcher Stabilisierungsstege erstrecken sich dabei insbesondere zwischen entgegengesetzt ausgerichteten Auflageoberflächen. Dabei handelt es sich zum Beispiel um die Oberseite und die Unterseite des Aerodynamikbauteils, sodass die Druckseite und die Zugseite des Aerodynamikbauteils über den Stabilisierungssteg miteinander verbunden sind und Kraft austauschen können. Dies führt zu einer lokalen Stabilisierung im Hohlraum. Vorzugsweise sind an mehreren Orten solche Stabilisierungsstege vorgesehen. Bevorzugt kann der Stabilisierungssteg aus dem gleichen Material und insbesondere auch integral, monolithisch bzw. einstückig mit dem Grundkörper ausgestaltet sein. Somit ist es möglich, den Stabilisierungssteg im gleichen Fertigungsschritt, wie auch den Grundkörper auszubilden und herzustellen.Further advantages can be achieved if, in the case of a core component according to the invention, at least one stabilization web supports two wall sections of the support surface of the base body against one another in the cavity. Such a stabilizing web or two or more such stabilizing webs extend in particular between oppositely aligned support surfaces. For example, the top and bottom of the Aerodynamic component, so that the pressure side and the tension side of the aerodynamic component are connected to one another via the stabilizing web and can exchange force. This leads to local stabilization in the cavity. Such stabilizing webs are preferably provided at several locations. The stabilizing web can preferably be made of the same material and in particular also integrally, monolithically or in one piece with the base body. It is thus possible to design and manufacture the stabilization bar in the same manufacturing step as the base body.

Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kernbauteil im Hohlraum wenigstens ein Stabilisierungsstabwerk angeordnet ist für eine Abstützung von wenigstens zwei Wandungsabschnitten der Auflageoberfläche des Grundkörpers. Ähnlich, wie dies bereits zu den Stabilisierungsstegen erläutert worden ist, kann ein entsprechendes Stabilisierungsstabwerk diese zusätzliche Stabilisierungsaufgabe noch besser erfüllen. Unter einem Stabilisierungsstabwerk sind dabei einzelne miteinander verbundene Stabilisierungsstäbe zu verstehen, welche zum Beispiel in Form einer Gitterstruktur, einer Kreuzstruktur, einer Wabenstruktur oder anderen einzelnen sowie kombinierten Strukturen die Stabilisierungsfunktion gewährleistet. Das Stabilisierungsstabwerk kann dabei Teil des Grundkörpers sein. Jedoch kann es Vorteile mit sich bringen, wenn das Stabilisierungsstabwerk selbst ein separates Bauteil ist, welches separat vom Grundkörper ausgebildet wird. Somit kann die Fertigung deutlich erleichtert werden, da das Stabilisierungsstabwerk im Fertigungsprozess des Grundkörpers in diesen eingesetzt werden kann.Further advantages can be achieved if, in the case of a core component according to the invention, at least one stabilizing rod arrangement is arranged in the cavity for supporting at least two wall sections of the support surface of the base body. Similarly, as has already been explained with regard to the stabilizing webs, a corresponding stabilizing rod can perform this additional stabilizing task even better. A stabilizing rod structure is understood to mean individual stabilizing rods which are connected to one another and which, for example in the form of a lattice structure, a cross structure, a honeycomb structure or other individual and combined structures, ensure the stabilizing function. The stabilizing rod structure can be part of the base body. However, it can be advantageous if the stabilizing rod structure itself is a separate component which is formed separately from the base body. Manufacturing can thus be made significantly easier since the stabilizing rod structure can be used in the manufacturing process of the base body.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kernbauteil der Grundkörper wenigstens zwei separate Grundkörperteile aufweist, welche miteinander über Verbindungsabschnitte verbunden sind und den Hohlraum zumindest teilweise einschließen. Die Trennung des Grundkörpers in zwei voneinander separate Grundkörperteile bringt eine Vielzahl von weiteren Vorteilen mit sich. Insbesondere wird auf diese Weise eine erleichterte Fertigung möglich, da der Hohlraum erst durch das Zusammensetzen der separaten Grundkörperteile zur Verfügung gestellt wird. Hinterschnitte bzw. abgeschlossene Hohlräume, welche ansonsten nicht oder nur mit hohem Aufwand zu fertigen wären, können auf diese Weise vermieden werden. Auch wird die entsprechende Größe eines zugehörigen Spritzgusswerkzeugs reduziert, sodass kostengünstiger, einfacher und schneller die Produktion der einzelnen separaten Grundkörperteile zur Verfügung gestellt werden kann. Dabei kann die Verbindungsart zwischen den Verbindungsabschnitten sowohl in reversibler, als auch in irreversibler Weise ausgebildet sein. Dadurch, dass insbesondere vollumfänglich abschließend am Aerodynamikbauteil das Gewebematerial den Grundkörper einschließt, kann auch eine reversible oder sogar lose Verbindung der Verbindungsabschnitte ausschließlich für den Schritt des Fertigungsprozesses des Aerodynamikbauteils ausreichen. Die Verbindung kann dabei auch bzw. die Verbindungsabschnitte können dabei auch im Stabwerk bzw. in Stabilisierungsstegen angeordnet sein, sodass auch diese mehrteilig ausgebildet sind.It is also advantageous if, in the case of a core component according to the invention, the base body has at least two separate base body parts which are connected to one another via connecting sections and at least partially enclose the cavity. The separation of the base body into two separate base body parts brings with it a multitude of further advantages. In particular, this facilitates production, since the cavity is only made available by assembling the separate basic body parts. Undercuts or closed cavities, which would otherwise not be possible or could only be produced with great effort, can be avoided in this way. The corresponding size of an associated injection molding tool is also reduced, so that the production of the individual separate basic body parts can be made available more cheaply, more easily and more quickly. The type of connection between the connecting sections can be designed in a reversible as well as in an irreversible manner. Due to the fact that the fabric material encloses the base body in a completely final manner on the aerodynamic component, a reversible or even loose connection of the connecting sections can be sufficient only for the step of the manufacturing process of the aerodynamic component. The connection can also be arranged or the connection sections can also be arranged in the framework or in stabilization webs, so that these are also formed in several parts.

Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kernbauteil die Verbindungsabschnitte in einer gemeinsamen Verbindungsebene ausgerichtet sind, welche sich insbesondere horizontal und/oder vertikal durch den Hohlraum erstreckt. Eine solche Verbindungsebene in horizontaler und/oder vertikaler Weise erlaubt es, Hinterschnitte durch den Hohlraum noch weiter zu reduzieren oder sogar gänzlich zu vermeiden. Das Zusammensetzen der einzelnen Grundkörperteile kann auf diese Weise wie das Zusammensetzen von zwei Eihälften zur Verfügung gestellt werden. Der gesamte Fertigungsprozess wird auf diese Weise einfacher und schneller durchführbar.Further advantages can be achieved if, in the case of a core component according to the invention, the connecting sections are aligned in a common connecting plane which extends in particular horizontally and / or vertically through the cavity. Such a connection plane in a horizontal and / or vertical manner allows undercuts through the cavity to be reduced even further or even avoided entirely. The assembly of the individual basic body parts can be made available in this way like the assembly of two egg halves. In this way, the entire manufacturing process can be carried out more easily and quickly.

Ein weiterer Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kernbauteil die Verbindungsabschnitte miteinander durch Formschluss und/oder durch Stoffschluss verbunden sind. Unter einem Formschluss ist insbesondere ein Verpressen, ein Ansetzen, ein Verrasten bzw. ein Verklemmen zu verstehen. Unter einem Stoffschluss ist insbesondere eine Klebe- oder Schweißverbindung zu verstehen. Selbstverständlich können Formschluss und Stoffschluss auch miteinander kombiniert werden.It can be a further advantage if, in the case of a core component according to the invention, the connecting sections are connected to one another by positive locking and / or by material locking. A form fit is to be understood in particular to mean pressing, fitting, latching or jamming. A material bond is to be understood in particular as an adhesive or welded connection. Of course, form-locking and material locking can also be combined with one another.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Herstellung eines Aerodynamikbauteils für ein Fahrzeug, aufweisend die folgenden Schritte:

  • - Auflegen von Gewebematerial auf einer Auflageoberfläche eines Kernbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • - Einsetzen des Kernbauteils mit dem Gewebematerial in eine Werkzeugform,
  • - Einbringen von fließfähigem Matrixmaterial in das Gewebematerial,
  • - Aushärten des eingebrachten Matrixmaterials.
The present invention further relates to a method for producing an aerodynamic component for a vehicle, comprising the following steps:
  • Placing tissue material on a support surface of a core component according to the present invention,
  • Inserting the core component with the fabric material into a tool mold,
  • Introduction of flowable matrix material into the tissue material,
  • - Hardening of the matrix material introduced.

Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Kernbauteils werden bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die gleichen Vorteile erzielt, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Kernbauteil erläutert worden sind.By using a core component according to the invention, the same advantages are achieved in a method according to the invention as have been explained in detail with reference to a core component according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:

  • 1 eine Ausführungsform eines Aerodynamikbauteils,
  • 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kernbauteils,
  • 3 eine weitere Ausführungsform eines Aerodynamikbauteils mit einem erfindungsgemäßen Kernbauteil,
  • 4 eine weitere Ausführungsform eines Aerodynamikbauteils mit einem erfindungsgemäßen Kernbauteil,
  • 5 eine Möglichkeit eines Verbindungsabschnitts,
  • 6 eine weitere Möglichkeit eines Verbindungsabschnitts,
  • 7 eine weitere Möglichkeit eines Verbindungsabschnitts,
  • 8 eine Ausführungsform eines Aerodynamikbauteils mit einem erfindungsgemäßen Kernbauteil und
  • 9 eine Ausführungsform eines Aerodynamikbauteils mit einem erfindungsgemäßen Kernbauteil.
Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which reference is made to FIG Drawings embodiments of the invention are described in detail. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. They show schematically:
  • 1 one embodiment of an aerodynamic component,
  • 2nd one embodiment of a core component according to the invention,
  • 3rd another embodiment of an aerodynamic component with a core component according to the invention,
  • 4th another embodiment of an aerodynamic component with a core component according to the invention,
  • 5 a possibility of a connecting section,
  • 6 another possibility of a connecting section,
  • 7 another possibility of a connecting section,
  • 8th an embodiment of an aerodynamic component with a core component according to the invention and
  • 9 an embodiment of an aerodynamic component with a core component according to the invention.

In 1 ist schematisch die einfachste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kernbauteils 10 in einem Aerodynamikbauteil 100 dargestellt. Bei diesem Aerodynamikbauteil 100 handelt es sich in diesem Fall um eine Spoilervorrichtung für ein Fahrzeug. Auf einer Oberseite und einer Unterseite kann entsprechend ein Luftstrom geführt werden, welcher durch die Kontur, welche in 1 im Querschnitt dargestellt ist, eine aerodynamische Wirkung hat. Diese Kontur des Aerodynamikbauteils 100 wird durch die entsprechende aerodynamisch wirksame Außenkontur 22 des Grundkörpers 20 des Kernbauteils 10 zur Verfügung gestellt. Im Fertigungsprozess wird dieses Kernbauteil 10 nun mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Lagen von Gewebematerial 110, zum Beispiel aus GFK- und CFK-Fasern verstärkt. Anschließend wird das Gewebematerial 110 mit einem fließfähigen Matrixmaterial getränkt, welches abschließend ausgehärtet wird. Die mechanische Versteifung und Stabilisierung dieses gehärteten Matrixmaterials in Kombination mit dem Gewebematerial 110 gibt die mechanische Stabilität für den Einsatz des Aerodynamikbauteils 100.In 1 is schematically the simplest embodiment of a core component according to the invention 10th in an aerodynamic component 100 shown. With this aerodynamic component 100 in this case it is a spoiler device for a vehicle. On an upper side and a lower side, an air stream can be guided, which through the contour, which in 1 is shown in cross section, has an aerodynamic effect. This contour of the aerodynamic component 100 is due to the corresponding aerodynamically effective outer contour 22 of the basic body 20th of the core component 10th made available. This core component is used in the manufacturing process 10th now with a plurality of different layers of fabric material 110 , for example reinforced with GRP and CFRP fibers. Then the fabric material 110 impregnated with a flowable matrix material, which is then cured. The mechanical stiffening and stabilization of this hardened matrix material in combination with the fabric material 110 gives the mechanical stability for the use of the aerodynamic component 100 .

In 1 ist gut zu erkennen, dass das Kernbauteil 30 unter seiner Auflageoberfläche 24 für das Gewebematerial 110 einen großen Hohlraum 30 aufweist. Dieser ist frei von jeglichem Material des Grundkörpers 20, sodass das Gesamtgewicht des Kernbauteils 10 und damit auch das Gesamtgewicht des Aerodynamikbauteils 100 deutlich reduziert werden konnte. Auch ist der 1 zu entnehmen, dass in höhermechanisch belasteten Bereichen, wie dem Anströmbereich an der linken Spitze des Aerodynamikbauteils 100 sowie an der Abrisskante am rechten Ende des Aerodynamikbauteils 100 der entsprechende Grundkörper 20 des Kernbauteils 10 mit einem Verstärkungsabschnitt 26 mit erhöhter Wandstärke versehen ist. Somit kann in diesen lokalen Bereichen eine zusätzliche mechanische Stabilisierung durch die Verstärkung in der Wandstärke im Verstärkungsabschnitt 26 zur Verfügung gestellt werden.In 1 it can be clearly seen that the core component 30th under its surface 24th for the fabric material 110 a large cavity 30th having. This is free of any material of the basic body 20th , so that the total weight of the core component 10th and thus also the total weight of the aerodynamic component 100 could be significantly reduced. That too is 1 can be seen that in areas subject to higher mechanical stress, such as the inflow area at the left tip of the aerodynamic component 100 as well as at the tear-off edge at the right end of the aerodynamic component 100 the corresponding basic body 20th of the core component 10th with a reinforcement section 26 is provided with increased wall thickness. Thus, additional mechanical stabilization can be achieved in these local areas by the reinforcement in the wall thickness in the reinforcement section 26 to provide.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kernbauteils 10. Diese basiert auf der Lösung, wie sie bereits zur 1 erläutert worden ist. Jedoch befindet sich hier im Hohlraum 30 ein Stabilisierungsstabwerk 34 mit einer Vielzahl von einzelnen Stabilisierungsstäben. Dieses Stabilisierungsstabwerk 34 ist hier als Kreuzform ausgebildet und dient dazu, die beiden gegenüberliegenden Auflageoberflächen 24 gegeneinander abzustützen und damit zu stabilisieren. 2nd shows a further embodiment of a core component according to the invention 10th . This is based on the solution that you already have for 1 has been explained. However, here is in the cavity 30th a stabilizing bar 34 with a large number of individual stabilizing bars. This stabilization bar 34 is designed here as a cross shape and serves the two opposite support surfaces 24th support each other and thus stabilize.

3 zeigt eine weitere Möglichkeit der zusätzlichen Stabilisierung im Hohlraum 30. Hier ist im Wesentlichen die gleiche Ausgestaltung dargestellt, wie sie auch die 1 zeigt. Jedoch wurden zusätzlich im Hohlraum 30 drei Stabilisierungsstege 32 eingesetzt, welche sich zwischen den beiden Auflageoberflächen 24 zur Stabilisierung derselben erstrecken. Im Gegensatz zum Stabilisierungsstabwerk 34 gemäß 2, welches separat vom Grundkörper 20 ausgebildet ist, können die Stabilisierungsstege 32 integral, monolithisch und/oder einstückig mit dem Material des Grundkörpers 20 ausgebildet sein, wie dies die 3 zeigt. 3rd shows another possibility of additional stabilization in the cavity 30th . Essentially the same design is shown here as the one 1 shows. However, were also in the cavity 30th three stabilizing bars 32 used, which is between the two support surfaces 24th extend to stabilize the same. In contrast to the stabilizing rod structure 34 according to 2nd , which is separate from the main body 20th is formed, the stabilizing webs 32 integral, monolithic and / or in one piece with the material of the base body 20th be trained like this 3rd shows.

In 4 ist dargestellt, wie der Grundkörper 20 mehrteilig in hier zwei Grundkörperteile 20a und 20b aufgeteilt ist. Diese sind getrennt über eine Verbindungsebene V, welche sich hier horizontal erstreckt. Beispielhaft ist auch eine vertikale Verbindungsebene V dargestellt, welche jedoch bei dieser Ausführungsform nicht zur Trennung des Grundkörpers 20 dient. Die Verbindung über die Verbindungsabschnitte 28 zwischen den einzelnen Grundkörperteilen 20a und 20b kann beispielhaft gemäß einer oder mehrerer der Lösungen der 5, 6 und 7 ausgebildet sein. So kann hier ein stumpfer Stoß gemäß 5, eine Teilüberlappung gemäß 6 oder ein eingreifender Formschluss gemäß 7 einzeln oder kombiniert mit einer stoffschlüssigen Verbindung die Verbindungsfunktionalität zur Verfügung stellen.In 4th is shown as the basic body 20th multi-part in two basic body parts 20a and 20b is divided. These are separated by a connection level V , which extends horizontally here. A vertical connection level is also exemplary V shown, which, however, not in this embodiment for separating the base body 20th serves. The connection via the connection sections 28 between the individual body parts 20a and 20b can, for example, according to one or more of the solutions of 5 , 6 and 7 be trained. So here can be a blunt bump 5 , according to a partial overlap 6 or an engaging form fit according to 7 provide the connection functionality individually or in combination with a material connection.

Die 8 und 9 zeigen eine Möglichkeit, den Hohlraum 30 weiterzuentwickeln und zusätzlich zu stabilisieren. Die Stabilisierung kann neben den Lösungen gemäß der 2 und 3 auch durch das Einbringen eines Leichtbaumaterials 40 zur Verfügung gestellt sein. Dieses Leichtbaumaterial 40 kann gemäß 8 den ganzen Hohlraum ausfüllen oder gemäß 9 nur einen Teil des Hohlraums 30 ausfüllen.The 8th and 9 show one way the cavity 30th further develop and additionally stabilize. In addition to the solutions according to the 2nd and 3rd also by introducing a lightweight material 40 be made available. This lightweight material 40 can according to 8th fill the entire cavity or according to 9 only part of the cavity 30th to complete.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples. Of course, individual features of the embodiments, if technically meaningful, can be freely combined with one another without leaving the scope of the present invention.

Claims (10)

Kernbauteil (10) für ein Aerodynamikbauteil (100) eines Fahrzeugs, aufweisend einen Grundkörper (20) mit einer aerodynamisch wirksamen Außenkontur (22) und einer Auflageoberfläche (24) für eine Auflage von versteifendem Gewebematerial (110), wobei im Grundkörper (20) wenigstens ein Hohlraum (30) zur Reduzierung des Gewichts des Grundkörpers (20) angeordnet ist.Core component (10) for an aerodynamic component (100) of a vehicle, comprising a base body (20) with an aerodynamically effective outer contour (22) and a support surface (24) for supporting stiffening tissue material (110), at least in the base body (20) a cavity (30) for reducing the weight of the base body (20) is arranged. Kernbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) einen polymeren Kunststoff, insbesondere in Schaumform, aufweist oder aus diesem besteht.Core component (10) after Claim 1 , characterized in that the base body (20) comprises or consists of a polymeric plastic, in particular in foam form. Kernbauteil (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Grundkörpers (20) um den Hohlraum (30) herum wenigstens in einem Verstärkungsabschnitt (26) dicker ausgeführt ist.Core component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the wall thickness of the base body (20) around the cavity (30) is made thicker at least in one reinforcing section (26). Kernbauteil (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (30) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig oder im Wesentlichen vollständig, mit einem Leichtbaumaterial (40) gefüllt ist mit einer geringeren Dichte als der Grundkörper (20).Core component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity (30) is at least partially, in particular completely or substantially completely, filled with a lightweight material (40) with a lower density than the base body (20). Kernbauteil (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum (30) wenigstens ein Stabilisierungssteg (32) zwei Wandungsabschnitte der Auflageoberfläche (24) des Grundkörpers (20) gegeneinander abstützt.Core component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that in the cavity (30) at least one stabilizing web (32) supports two wall sections of the support surface (24) of the base body (20) against each other. Kernbauteil (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum (30) wenigstens Stabilisierungsstabwerk (34) angeordnet ist für eine Abstützung von wenigstens zwei Wandungsabschnitten der Auflageoberfläche (24) des Grundkörpers (20).Core component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least stabilizing rod structure (34) is arranged in the cavity (30) for supporting at least two wall sections of the support surface (24) of the base body (20). Kernbauteil (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) wenigstens zwei separate Grundkörperteile (20a, 20b) aufweist, welche miteinander über Verbindungsabschnitte (28) verbunden sind und den Hohlraum (30) zumindest teilweise einschließen.Core component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (20) has at least two separate base body parts (20a, 20b) which are connected to one another via connecting sections (28) and at least partially enclose the cavity (30). Kernbauteil (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsabschnitte (28) in einer gemeinsamen Verbindungsebene (V) ausgerichtet sind, welche sich insbesondere horizontal und/oder vertikal durch den Hohlraum (30) erstreckt.Core component (10) after Claim 7 , characterized in that the connecting sections (28) are aligned in a common connecting plane (V) which extends in particular horizontally and / or vertically through the cavity (30). Kernbauteil (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsabschnitte (28) miteinander durch Formschluss und/oder durch Stoffschluss verbunden sind.Core component (10) according to one of the Claims 7 or 8th , characterized in that the connecting sections (28) are connected to one another by positive locking and / or by material locking. Verfahren für die Herstellung eines Aerodynamikbauteils (100) für ein Fahrzeug, aufweisend die folgenden Schritte: - Auflegen von Gewebematerial (110) auf einer Auflageoberfläche (24) eines Kernbauteils (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 9, - Einsetzen des Kernbauteils (10) mit dem Gewebematerial (110) in eine Werkzeugform, - Einbringen von fließfähigem Matrixmaterial in das Gewebematerial (110), - Aushärten des eingebrachten Matrixmaterials.A method for producing an aerodynamic component (100) for a vehicle, comprising the following steps: - Placing tissue material (110) on a support surface (24) of a core component (10) with the features of one of the Claims 1 to 9 , - inserting the core component (10) with the tissue material (110) into a tool mold, - introducing flowable matrix material into the tissue material (110), - curing the introduced matrix material.
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