Kühlluftoptimierte Felge

Kühlluftoptimierte Felge

Um den Luftstrom und die damit verbundene erzwungene Konvektion radseitig zu verbessern, wurde untersucht, welchen Einfluss das Radscheibendesign darauf hat. Es wurden mehr als 20 Designvarianten und deren Einfluss auf den Luftdurchfluss betrachtet.

Numerische Simulation der "Propeller"-Felge

Versuche und Messungen im Windkanal

Kühlluftoptimierte Felge

Die Vielzahl der entstandenen Varianten wurde in einer Reihe von 1:4 skalierten Vorversuchen bewertet. Um gezielte Änderungen der Designs bewerten zu können, wurden diese Umfänge auch nummerisch abgebildet. Ein Berechnungsmodell optimierte final die Geometrie der Speichen hinsichtlich Querschnitt und Winkel.

Als maßgebliche Entscheidungskriterien wurden neben dem Kühleffekte bzw. bessere Durchströmung, das Ergebnis der nummerischen Betriebsfestigkeitsberechnung und das mögliche Gewicht in einer Entscheidungsmatrix herangezogen. Die Felge ist entsprechend der Randbedingung für erhöhte reifengefederte Maße entwickelt und ausgelegt.

Die Auswertung in einer Entscheidungsmatrix ergab 3 unterschiedliche Räderdesigns. Diese wurden für die weiteren Untersuchungen im großen Windkanalversuch ausgewählt. Als Bezugsdesign diente ein einfaches 5-Speichen-Design und als optimierte Varianten ergab sich aus den Windkanaluntersuchungen ein Propeller-ähnliches Design mit 5 bzw. 10 Speichen. Die Versuche und Messungen wurden im Windkanal im Maßstab 1:1,25 durchgeführt.

Um einen strömungstechnischen Einfluss der Karosserie und des Radhauses zu berücksichtigen, wurde ein geeignetes Fahrzeugteilmodell beschafft und für die Untersuchungen umgebaut und angepasst. Die Untersuchungen im Windkanal haben durch den relativen Vergleich gezeigt, dass das Raddesign einen deutlichen Einfluss auf das Abkühlverhalten hat und dass das Design mit Propeller Speichen je nach verfolgtem Auslegungsziel ein zielführendes Design zur Unterstützung der radseitigen Konvektion darstellt.

Der Ansatz zur optimalen Kühlluftführung, bei geringem Gewicht und betriebsfester Auslegung für den Einsatz von Radnabenmotoren, führte zu einem Leichtbau LBF-Felgendesign in 20 Zoll mit einer um 5% verbesserten Kühlluftführung und einen Gewicht von nur 11,3 kg.