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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung von Wummergeräuschen
bei einem Kraftfahrzeug.
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Bei
Kraftfahrzeugen treten während der Fahrt Resonanzen auf,
bei denen der Innenraum des Kraftfahrzeugs durch ein geöffnetes
Fenster oder ein geöffnetes Schiebedach angeregt wird.
Der Innenraum des Kraftfahrzeugs wirkt dabei wie ein Helmholtz-Resonator,
dessen Eigenfrequenz im Wesentlichen vom Volumen des Innenraums
des Kraftfahrzeugs abhängt. Beim Auftreten einer Resonanz
lösen sich an der Vorderkante der Fenster- oder Schiebedachöffnung
kohärente Wirbelstrukturen ab, die auf die Hinterkante
auftreffen und dort zu Druckwellen führen, die den Innenraum
des Fahrzeugs anregen und an der Vorderkante der Öffnung
wiederum zur Ausbildung neuer Wirbelablösungen führen.
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Ob
sich eine Resonanz ausbildet oder nicht ist von der Relativgeschwindigkeit
der Wirbelstrukturen abhängig, welche wiederum von der
momentanen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs beeinflusst wird.
Sogenannte Wummergeräusche treten nur in begrenzten Geschwindigkeitsbereichen
auf, sind aber für die Insassen des Kraftfahrzeugs unangenehm,
da sie mit Schalldrücken bis ca. 130 dB bei Frequenzen
um 20 Hz einhergehen.
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Eine
Absenkung dieses Schalldruckes und damit eine Reduzierung von Wummergeräuschen kann
grundsätzlich dadurch herbeigeführt werden, dass
ein Auftreffen der Wirbelstrukturen auf die Hinterkante der Fenster-
oder Schiebedachöffnung des Kraftfahrzeugs vermieden wird.
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Zu
diesem Zweck wurde bereits vorgeschlagen, eine Reduzierung der Wummergeräusche
durch ein Bewegen des Schiebedaches eines Kraftfahrzeugs in eine
Komfortstellung herbeizuführen, in welcher der Öffnungswinkel
des Schiebedaches begrenzt ist.
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Des
Weiteren wurde zu diesem Zweck bereits vorgeschlagen, einen Windabweiser
vor dem Schiebedach zu platzieren, um das Wiederauftreffen der an
der Vorderkante gebildeten Ablösungen auf Bereiche hinter
der Schiebedachöffnung zu verlagern.
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Des
Weiteren ist es bereits bekannt, einen derartigen Windabweiser mit
Wirbelerzeugern zu versehen, die die Regelmäßigkeit
der genannten Ablösungen zerstören. Derartige
Wirbelerzeuger sind beispielsweise Kerben, Schlitze, Nuten, Noppen
oder Bohrungen im Windabweiser oder an geeigneter Stelle vorgesehene,
im Luftstrom schwingende Zungen.
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Ferner
wurde bereits vorgeschlagen, Schiebedachwummern durch eine Anbringung
einer beweglichen Lippe an der Schiebedach-Vorderkante zu reduzieren,
wobei diese bewegliche Lippe durch Aktuatoren beispielsweise mit
einem Rauschsignal angeregt wird und auf diese Weise die periodische
Anregung stört. Die Verwendung einer derartigen beweglichen
Lippe ist beispielsweise im Kapitel 7.3.6 auf den Seiten
443–445 des Buches von Wolf-Heinrich Hucho: Aerodynamic
des Automobils, Vieweg + Täubner, 5. Auflage, ISBN 9783-3-528-03959-2,
beschrieben.
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Aus
der
DE 100 56 754
A1 ist ein Windabweiser für eine Schiebedachöffnung
eines Kraftwagens bekannt, dessen Windabweisprofil an seiner Stirnseite
eine Reihe von über seine Breite verteilt angeordneten
Lufteinrittsöffnungen und an einer benachbarten Profilseite
eine Reihe mit Luftaustrittsöffnungen aufweist. Das Windabweisprofil
ist als Hohlprofil ausgebil det, wobei die obere Begrenzungswand
des Windabweisprofils von den Luftaustrittsöffnungen durchsetzt
ist.
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Aus
der
DE 199 58 748
B4 ist eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Luftströmung
im Bereich der Dachöffnung eines Fahrzeugdaches bekannt. Diese
bekannte Vorrichtung weist einen Windabweiser auf, der im Bereich
der Vorderkante der Dachöffnung zwischen einer Ruhestellung,
in welcher die Oberseite des Windabweisers die feste Dachfläche nicht überragt,
und einer ersten ausgefahrenen Stellung höhenverstellbar
angeordnet ist. In dieser ersten ausgefahrenen Stellung überragt
die Oberseite des Windabweisers die feste Dachfläche. Ein
das Fahrzeugdach überströmender Luftstrom wird
ausschließlich über die Oberseite des Windabweisers geleitet.
Des Weiteren ist der genannte Windabweiser in eine zweite ausgefahrene
Stellung bringbar, in welcher ein das Fahrzeugdach überströmender
Luftstrom zumindest teilweise unter dem Windabweiser hindurchgeleitet
wird, um Wummergeräusche zu reduzieren.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Reduzierung
von Wummergeräuschen bei einem Kraftfahrzeug anzugeben,
welche einen mit Öffnungen versehenen Windabweiser aufweist,
wobei die Wahrscheinlichkeit einer Verstopfung der Öffnungen
verringert ist.
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Diese
Aufgabe wird gemäß dem Anspruch 1 dadurch gelöst,
dass die Vorrichtung zur Reduzierung von Wummergeräuschen
eine im Kraftfahrzeug angeordnete Luftquelle aufweist, die mit dem
Windabweiser verbunden ist, wobei die von der Luftquelle bereitgestellte
Luft dem Windabweiser zugeführt und durch dessen Öffnungen
ausgegeben wird. Die durch die Öffnungen des Windabweisers
ausgegebene Luft stört bzw. modifiziert die durch den von
außen in die Öffnung des Kraftfahrzeugs eintretenden
Luftstrom, so dass keine periodische Anregung auf tritt. Dies hat zur
Folge, dass Wummergeräusche reduziert werden. Da die von
der Luftquelle bereitgestellte Luft vom Innenraum des Fahrzeugs
in Richtung zum Windabweiser strömt, besteht keine bzw.
nur eine sehr geringe Gefahr von Verschmutzungen bzw. Verstopfungen
der Öffnungen des Windabweisers, da die Öffnungen
nicht mit Luft von außen beaufschlagt wird, in welcher
sich regelmäßig Partikel aus der Umwelt befinden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin,
eine Steuereinheit vorzusehen, die mit der Luftquelle verbunden
und zur Ansteuerung der Luftquelle vorgesehen ist. Diese Ansteuerung
kann in einfacher Weise derart vorgenommen werden, dass die Steuereinheit
die Luftquelle in Abhängigkeit von der mittels eines Fahrgeschwindigkeitssensors
erfassten momentan vorliegenden Fahrzeuggeschwindigkeit aktiviert
und deaktiviert. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht
darin, die Sensorik zusätzlich mit einem Drucksensor und/oder
einem Mikrofon auszustatten und den von der Luftquelle ausgegebenen
Luftstrom in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der
Sensorik zu modulieren. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin,
dass das Aktivieren der Luftquelle und das Modulieren des von der
Luftquelle erzeugten Luftstromes gezielt in Abhängigkeit
von den Ausgangssignalen der Sensorik vorgenommen wird. Dies verhindert einerseits
eine unnötige Aktivierung der Luftquelle und bietet weiterhin
die Möglichkeit, den von der Luftquelle bereitgestellten
Luftstrom gezielt zu verändern, um die Reduzierung von
Wummergeräuschen zu optimieren.
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Weitere
Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass der Windabweiser selbst
keinerlei bewegliche Teile benötigt. Er kann als vergleichsweise
einfach ausgestaltetes Kunststoffteil mit hoher gestalterischer
Freiheit hergestellt werden. Es sind keinerlei Einbauten im Windabweiser
notwendig, so dass er in Bezug auf sein Gewicht leicht ausgestaltet
sein kann. Es besteht im Fahrzeugbetrieb keine Notwendigkeit einer
Schmierung von bewegten Teilen.
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Nachfolgend
werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele für
die Erfindung näher erläutert. Es zeigt
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1 eine
Skizze einer Vorrichtung zur Reduzierung von Wummergeräuschen
bei einem Kraftfahrzeug und
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2 eine
Skizze einer Ausführungsform einer Luftquelle.
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Die 1 zeigt
eine Skizze einer Vorrichtung zur Reduzierung von Wummergeräuschen
bei einem Kraftfahrzeug, in welcher die zum Verständnis
der Erfindung notwendigen Bauteile dargestellt sind.
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Die
gezeigte Vorrichtung weist eine Luftquelle 1, einen Schlauch 2,
einen mit Öffnungen 4 versehenen Windabweiser 3,
eine Steuereinheit 5, eine Sensorik 6 und einen
Modulator 7 auf. Die Luftquelle 1, die Steuereinheit 5 und
der Modulator 7 sind innerhalb eines Kraftfahrzeugs positioniert.
Der Windabweiser 3 ist in üblicher Weise vor dem
nicht gezeichneten Schiebedach des Kraftfahrzeugs angeordnet. Der
Schlauch 2 führt vom Windabweiser 3 in
das Innere des Kraftfahrzeugs. Die Sensorik 6 weist – wie noch
unten erläutert wird – einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
und/oder einen Drucksensor und/oder ein Mikrofon auf.
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Die
Steuereinheit 5 ist mit der Sensorik 6 verbunden,
beispielsweise über einen Fahrzeugbus, und ist zum Empfang
der von der Sensorik bereitgestellten Sensorsignale vorgesehen.
Ferner ist die Steuereinheit 5 mit der Luftquelle 1 verbunden
und zur Steuerung der Luftquelle 1 vorgesehen. Des Weiteren
ist die Steuereinheit 5 mit dem Modulator 7 verbunden
und zur Steuerung des Modulators 7 vorgesehen.
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Die
Luftquelle 1, bei der es sich um einen Kompressor beliebiger
Bauform handeln kann, ist über den Modulator 7 und
den Schlauch 2 mit dem Windabweiser 3 verbunden,
wobei die von der Luftquelle 1 bereitgestellte Luft entweder über
den Modulator 7 und den Schlauch 2 oder direkt über
den Schlauch 2 – wie es in der 1 durch
eine gestrichelte Linie angedeutet ist – dem Windabweiser 3 zugeführt
und durch dessen Öffnungen ausgegeben wird. Die durch die Öffnungen 4 des
Windabweisers ausgegebene Luft wirkt dem von außen durch
das Schiebedach des Kraftfahrzeugs eintretenden Luftstrom entgegen,
stört dadurch die durch den von außen eintretenden
Luftstrom hervorgerufene periodische Anregung und reduziert damit
Wummergeräusche.
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Bei
den Öffnungen 4 des Windabweisers 3, durch
welche die von der Luftquelle 1 bereitgestellte Luft ausgegeben
wird, handelt es sich um Kerben, Schlitze, Nuten oder Löcher,
die in den Windabweiser 3 eingebracht sind.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform arbeitet die in der 1 gezeigte
Vorrichtung wie folgt:
Die Steuereinheit 5 empfängt
von der Sensorik 6, welche einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
aufweist, Sensorsignale. Zeigen diese Sensorsignale an, dass die
momentane Fahrzeuggeschwindigkeit in einem vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich liegt, in
welchem Wummergeräusche auftreten, dann aktiviert die Steuereinheit 5 – sofern
das Schiebedach des Fahrzeugs geöffnet ist – die
Luftquelle 1. Die von der Luftquelle 1 bereitgestellte
Luft wird entweder ohne Modulation oder nach Modulation im Modulator 7 über
den Schlauch 2 dem Windabweiser 3 zugeführt
und durch dessen Öffnungen ausgegeben.
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Im
Falle einer Modulation kann die Steuereinheit 5 den Modulationsvorgang
in Abhängigkeit von der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit
derart beeinflussen, dass die Menge der durch die Öffnungen 4 ausgegebenen
Luft in jeweils notwendiger Weise optimiert wird. Der Geschwindigkeitsbereich, in
welchem beim vorliegenden Kraftfahrzeug Wummergeräusche
auftreten, wurde im Voraus durch Versuche im Werk in Abhängigkeit
vom Typ des Fahrzeugs ermittelt und im Rahmen der Fertigung des Fahrzeugs
in einem Speicher nichtflüchtig hinterlegt. Während
des Fahrbetriebes greift die Steuereinheit 5 auf diese
abgespeicherten Daten zu und berücksichtigt diese bei der
Ansteuerung der Luftquelle 1 bzw. des Modulators 7.
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Alternativ
dazu kann die Steuereinheit 5 dann, wenn die momentane
Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Geschwindigkeitsbereich liegt, in
welchem Wummergeräusche auftreten, zur Steuerung des Modulators 7 ein
Zufallssignal bereitstellen.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform arbeitet die in der 1 gezeigte
Vorrichtung wie folgt:
Die Steuereinheit 5 empfängt
von der Sensorik 6, welche einen Drucksensor und/oder ein
Mikrofon aufweist, Sensorsignale. Zeigen diese Sensorsignale an,
dass Wummergeräusche vorliegen, dann aktiviert die Steuereinheit 5 – sofern
das Schiebedach des Fahrzeugs geöffnet ist – die
Luftquelle 1. Bei dieser Auswertung der Sensorsignale kann
die Steuereinheit – falls die Sensorik 6 zusätzlich
einen Geschwindigkeitssensor aufweist – auch dessen Ausgangssignale
berücksichtigen.
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Die
von der Luftquelle 1 bereitgestellte Luft wird entweder
ohne Modulation oder nach Modulation im Modulator 7 über
den Schlauch 2 dem Windabweiser 3 zugeführt
und durch dessen Öffnungen 4 ausgegeben.
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Im
Falle einer Modulation kann die Steuereinheit 5 den Modulationsvorgang
in Abhängigkeit vom gemessenen Druck modulieren, um die
Menge der durch die Öffnungen ausgegebenen Luft derart zu
optimieren, dass einem Entstehen von Resonanzen in jeweils notwendiger
Weise entgegengewirkt wird.
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Die 2 zeigt
eine Skizze einer speziellen Ausführungsform der Luftquelle 1,
gemäß welcher ein als Membranpumpe wirkender Lautsprecher 8 als Luftquelle
verwendet wird. Dieser Lautsprecher 8 ist in ein Gehäuse 9 eingebaut,
welches Rückschlagventile 10 und 11 aufweist,
um einen gerichteten Luftstrom zu erzeugen. Bei dieser Ausführungsform
bedarf es keiner gesonderten Modulation des vom Lautsprecher 8 bereitgestellten
Luftstromes, da die Modulation direkt durch den Lautsprecher 8 erreicht wird.
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Eine
nicht in den Figuren dargestellte Ausführungsform besteht
darin, die Luftquelle 1 durch ein Lüfterrad großen
Durchmessers zu realisieren. Dessen Luftschaufeln sind derart konstruiert,
dass eine Modulation des vom Lüfterrad bereitgestellten
Luftstromes entfallen kann. Vorzugsweise wird aber die Drehzahl
des Lüfterrades und dessen Phasenlage in Abhängigkeit
von den Ausgangssignalen der Sensorik 6 nachgeführt,
um die Unterdrückung von Wummergeräuschen zu optimieren.
Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, die Schaufeln
des Lüfterrades arhythmisch zu platzieren.
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Die
Erfindung betrifft nach alledem eine Vorrichtung zur Reduzierung
von Wummergeräuschen bei einem Kraftfahrzeug, welche einen
mit Öffnungen versehenden Windabweiser aufweist, wobei
eine im Kraftfahrzeug angeordnete Luftquelle vorgesehen ist. Diese
Luftquelle ist mit dem Windabweiser verbunden. Die von der Luftquelle
bereitgestellte Luft wird dem Windabweiser zugeführt und
durch dessen Öffnungen ausgegeben. Sie wirkt dadurch einem Auftreten
der durch den Fahrtwind bzw. den externen Luftstrom bedingten Wummergeräusche
entgegen. Es erfolgt vorzugsweise eine aktive Reduzierung der Wummergeräuschen
in dem Sinne, dass die Steuereinheit 5 die Luftquelle 1 und/oder
den Modulator 7 in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen
der Sensorik 6 ansteuert, um die Reduzierung von Wummergeräuschen
zu optimieren.
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Der
bei der Erfindung vorgesehene Windabweiser weist in seinem Inneren
einen Hohlraum bzw. Kanäle auf, durch welche die von der
Luftquelle bereitgestellte Luft im Inneren des Windabweisers zu den Öffnungen 4 transportiert
wird. Er benötigt in vorteilhafter Weise keinerlei bewegte
Teile und kann mit hoher gestalterischer Freiheit in Form eines
relativ einfachen, vergleichsweise leichten Kunststoffteils realisiert
werden. Es sind keinerlei Einbauten in den Windabweiser notwendig
und es besteht auch keine Notwendigkeit einer Schmierung. Es besteht
in vorteilhafter Weise keine bzw. nur eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit
einer Verschmutzung oder gar einer Verstopfung der Öffnungen 4,
da die Luft nicht von außen nach innen strömt,
sondern vom Fahrgastraum aus, in welchem sich die Luftquelle 1 befindet, nach
außen geleitet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10056754
A1 [0009]
- - DE 19958748 B4 [0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Kapitel 7.3.6
auf den Seiten 443–445 des Buches von Wolf-Heinrich Hucho:
Aerodynamic des Automobils, Vieweg + Täubner, 5. Auflage,
ISBN 9783-3-528-03959-2 [0008]