DE102009023890A1 - Vorrichtung zur Reduzierung von Wummergeräuschen bei einem Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung von Wummergeräuschen bei einem Kraftfahrzeug, welche einen mit Öffnungen versehenen Windabweiser aufweist. Des Weiteren weist die Vorrichtung eine im Kraftfahrzeug angeordnete Luftquelle auf, welche mit dem Windabweiser verbunden ist. Die von der Luftquelle bereitgestellte Luft ist dem Windabweiser zuführbar und durch dessen Öffnungen ausgebbar.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung von Wummergeräuschen bei einem Kraftfahrzeug.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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. - 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. - 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.
- 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.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- 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.
- 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.
- Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele für die Erfindung näher erläutert. Es zeigt
-
1 eine Skizze einer Vorrichtung zur Reduzierung von Wummergeräuschen bei einem Kraftfahrzeug und -
2 eine Skizze einer Ausführungsform einer Luftquelle. - 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. - Die gezeigte Vorrichtung weist eine Luftquelle
1 , einen Schlauch2 , einen mit Öffnungen4 versehenen Windabweiser3 , eine Steuereinheit5 , eine Sensorik6 und einen Modulator7 auf. Die Luftquelle1 , die Steuereinheit5 und der Modulator7 sind innerhalb eines Kraftfahrzeugs positioniert. Der Windabweiser3 ist in üblicher Weise vor dem nicht gezeichneten Schiebedach des Kraftfahrzeugs angeordnet. Der Schlauch2 führt vom Windabweiser3 in das Innere des Kraftfahrzeugs. Die Sensorik6 weist – wie noch unten erläutert wird – einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und/oder einen Drucksensor und/oder ein Mikrofon auf. - Die Steuereinheit
5 ist mit der Sensorik6 verbunden, beispielsweise über einen Fahrzeugbus, und ist zum Empfang der von der Sensorik bereitgestellten Sensorsignale vorgesehen. Ferner ist die Steuereinheit5 mit der Luftquelle1 verbunden und zur Steuerung der Luftquelle1 vorgesehen. Des Weiteren ist die Steuereinheit5 mit dem Modulator7 verbunden und zur Steuerung des Modulators7 vorgesehen. - Die Luftquelle
1 , bei der es sich um einen Kompressor beliebiger Bauform handeln kann, ist über den Modulator7 und den Schlauch2 mit dem Windabweiser3 verbunden, wobei die von der Luftquelle1 bereitgestellte Luft entweder über den Modulator7 und den Schlauch2 oder direkt über den Schlauch2 – wie es in der1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist – dem Windabweiser3 zugeführt und durch dessen Öffnungen ausgegeben wird. Die durch die Öffnungen4 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. - Bei den Öffnungen
4 des Windabweisers3 , durch welche die von der Luftquelle1 bereitgestellte Luft ausgegeben wird, handelt es sich um Kerben, Schlitze, Nuten oder Löcher, die in den Windabweiser3 eingebracht sind. - Gemäß einer ersten Ausführungsform arbeitet die in der
1 gezeigte Vorrichtung wie folgt:
Die Steuereinheit5 empfängt von der Sensorik6 , 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 Steuereinheit5 – sofern das Schiebedach des Fahrzeugs geöffnet ist – die Luftquelle1 . Die von der Luftquelle1 bereitgestellte Luft wird entweder ohne Modulation oder nach Modulation im Modulator7 über den Schlauch2 dem Windabweiser3 zugeführt und durch dessen Öffnungen ausgegeben. - Im Falle einer Modulation kann die Steuereinheit
5 den Modulationsvorgang in Abhängigkeit von der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit derart beeinflussen, dass die Menge der durch die Öffnungen4 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 Steuereinheit5 auf diese abgespeicherten Daten zu und berücksichtigt diese bei der Ansteuerung der Luftquelle1 bzw. des Modulators7 . - Alternativ dazu kann die Steuereinheit
5 dann, wenn die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Geschwindigkeitsbereich liegt, in welchem Wummergeräusche auftreten, zur Steuerung des Modulators7 ein Zufallssignal bereitstellen. - Gemäß einer zweiten Ausführungsform arbeitet die in der
1 gezeigte Vorrichtung wie folgt:
Die Steuereinheit5 empfängt von der Sensorik6 , welche einen Drucksensor und/oder ein Mikrofon aufweist, Sensorsignale. Zeigen diese Sensorsignale an, dass Wummergeräusche vorliegen, dann aktiviert die Steuereinheit5 – sofern das Schiebedach des Fahrzeugs geöffnet ist – die Luftquelle1 . Bei dieser Auswertung der Sensorsignale kann die Steuereinheit – falls die Sensorik6 zusätzlich einen Geschwindigkeitssensor aufweist – auch dessen Ausgangssignale berücksichtigen. - Die von der Luftquelle
1 bereitgestellte Luft wird entweder ohne Modulation oder nach Modulation im Modulator7 über den Schlauch2 dem Windabweiser3 zugeführt und durch dessen Öffnungen4 ausgegeben. - 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. - Die
2 zeigt eine Skizze einer speziellen Ausführungsform der Luftquelle1 , gemäß welcher ein als Membranpumpe wirkender Lautsprecher8 als Luftquelle verwendet wird. Dieser Lautsprecher8 ist in ein Gehäuse9 eingebaut, welches Rückschlagventile10 und11 aufweist, um einen gerichteten Luftstrom zu erzeugen. Bei dieser Ausführungsform bedarf es keiner gesonderten Modulation des vom Lautsprecher8 bereitgestellten Luftstromes, da die Modulation direkt durch den Lautsprecher8 erreicht wird. - 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 Sensorik6 nachgeführt, um die Unterdrückung von Wummergeräuschen zu optimieren. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, die Schaufeln des Lüfterrades arhythmisch zu platzieren. - 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 Luftquelle1 und/oder den Modulator7 in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Sensorik6 ansteuert, um die Reduzierung von Wummergeräuschen zu optimieren. - 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 Öffnungen4 , da die Luft nicht von außen nach innen strömt, sondern vom Fahrgastraum aus, in welchem sich die Luftquelle1 befindet, nach außen geleitet wird. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10056754 A1 [0009]
- - DE 19958748 B4 [0010]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - 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]
Claims (14)
- Vorrichtung zur Reduzierung von Wummergeräuschen bei einem Kraftfahrzeug, welche einen mit Öffnungen versehenen Windabweiser aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – sie eine im Kraftfahrzeug angeordnete Luftquelle (
1 ) aufweist, – die Luftquelle (1 ) mit dem Windabweiser (3 ) verbunden ist und – die von der Luftquelle (1 ) bereitgestellte Luft dem Windabweiser (3 ) zuführbar und durch dessen Öffnungen (4 ) ausgegebbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (
4 ) des Windabweisers (3 ) Kerben, Schlitze, Nuten oder Löcher sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuereinheit (
5 ) aufweist, die mit der Luftquelle (1 ) verbunden und zur Ansteuerung der Luftquelle vorgesehen ist. - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Sensorik (
6 ) aufweist, die mit der Steuereinheit (5 ) verbunden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (
6 ) einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor aufweist und die Steuereinheit (5 ) die Luftquelle (1 ) in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors ansteuert. - Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (
6 ) einen Drucksensor aufweist und die Steuereinheit (5 ) die Luftquelle (1 ) in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Drucksensors ansteuert. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (
6 ) ein Mikrofon aufweist und die Steuereinheit (5 ) die Luftquelle (1 ) in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Mikrofons ansteuert. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftquelle (
1 ) über einen Schlauch (2 ) mit dem Windabweiser (3 ) verbunden ist und die von der Luftquelle bereitgestellte Luft über den Schlauch dem Windabweiser zuführbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftquelle (
1 ) über einen Modulator (7 ) mit dem Schlauch (2 ) verbunden ist, der Modulator (7 ) mit der Steuereinheit (5 ) verbunden ist und die Steuereinheit (5 ) zur Steuerung des Modulators (7 ) vorgesehen ist. - Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (
5 ) zur Steuerung des Modulators (7 ) ein Zufallssignal bereitstellt. - Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (
5 ) die Steuerung des Modulators (7 ) in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Sensorik (6 ) vornimmt. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftquelle (
1 ) ein Kompressor ist. - Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor eine als Membranpumpe wirkender Lautsprecher (
8 ) ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftquelle (
1 ) ein Lüfterrad ist.
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