DE102012001822A1

DE102012001822A1 - Geräuscherzeugende Räder oder Zusatzgeometrie

Info

Publication number: DE102012001822A1
Application number: DE201210001822
Authority: DE
Inventors: Norbert Fehrenbach
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2012-08-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (10) mit einer Antriebsquelle zum Erzeugen einer Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs (10) sowie einer zusätzlichen Geräuschquelle (20) zum Erzeugen eines von der Antriebsquelle unabhängigen Fahrgeräusches. Das zusätzliche Fahrgeräusch ist erzeugbar durch Beaufschlagen der zusätzlichen Geräuschquelle (20) mit einem fahrtwindinduzierten Luftstrom (25), und dient dazu, das Kraftfahrzeug (10) für Passanten akustisch kenntlich zu machen, so dass diese leichter auf das Kraftfahrzeug (10) aufmerksam werden. Das von der Antriebsquelle unabhängige Geräusch ist gemäß einer Ausführungsform erzeugbar durch eine Luftführung (30) mit einer Strömungsfläche (35), die eine Abrisskante (60) zur Bildung von Turbulenzen des Luftstroms (25) aufweist. Durch die Erfindung sind auch Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge im Elektrobetrieb, die als erfindungsgemäße Kraftfahrzeuge (10) ausgestaltet sind, für Passanten akustisch kenntlich machbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, mit dem Fahrgeräusche unabhängig von den Geräuschen einer Antriebsquelle für die Fahrbewegung des Fahrzeugs erzeugbar sind, sowie ein Verfahren zur Erzeugung solcher antriebsquellenunabhängigen Fahrgeräusche.
Die Geräuschemissionen von Kraftfahrzeugen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren sind üblicherweise gut wahrnehmbar, insbesondere für Passanten und Anwohner stark befahrener Straßen. Es wurden erfolgreich Anstrengungen unternommen, die Geräusche durch verbesserte Motordämmungen und Reifenprofile zu verringern. Insbesondere bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen ist es bekannt, dass diese in einem Elektrobetrieb besonders geringe Geräusche emittieren. Die DE 10 2009 027 911 A1 betrifft ein Personenerkennungssystem in einem Kraftfahrzeug, das im Falle einer in der Fahrzeugumgebung festgestellten Person einen Generator zur Erzeugung eines Audiosignals aktiviert. Durch das Audiosignal wird die Person über die Anwesenheit des Kraftfahrzeugs informiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach realisierbare alternative Lösung zum Informieren einer Person über ein sich näherndes Kraftfahrzeug bereitzustellen, die insbesondere keine komplexen und kostenintensiven Baugruppen wie Personenerkennungssysteme, Geräuschgeneratoren oder Außenlautsprecher benötigt.
Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Ausführungsformen oder Weiterbildungen, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Kraftfahrzeug, das eine Antriebsquelle zum Erzeugen einer Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs sowie eine zusätzliche Geräuschquelle zum Erzeugen eines von der Antriebsquelle unabhängigen Fahrgeräusches umfasst, wobei mittels des unabhängigen Fahrgeräusches das Kraftfahrzeug für Passanten akustisch kenntlich machbar ist, so dass diese leichter auf das Kraftfahrzeug aufmerksam werden. Dabei ist die zusätzliche Geräuschquelle zum Erzeugen des unabhängigen Fahrgeräuschs mit einem fahrtwindinduzierten Luftstrom beaufschlagbar ist. Vorteilhaft ist dadurch ein Fahrgeräusch erzeugbar, das von der Antriebsquelle des Kraftfahrzeugs, die eine erste, bei einem Hybridfahrzeug im Elektrobetrieb oder einem reinen Elektrofahrzeug jedoch schwach ausgeprägte Geräuschquelle darstellt, unabhängig ist. Darüber hinaus ist keine aufwendige Sensorik erforderlich, ebenso wenig wie elektrische Hilfsenergie zur Erzeugung des unabhängigen Fahrgeräusches oder dafür erforderliche elektrische Bauteile wie Kabel, die innerhalb des Fahrzeugs verlegt werden müssten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Begriff eines fahrwindinduzierten Luftstroms weit auszulegen. Er umfasst insbesondere einen Luftstrom, der durch die Bewegung des Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahnoberfläche ausgelöst wird, also einer Translationsbewegung, so dass sich das Fahrzeug relativ zur umgebenden Luft bewegt, ebenso wie einen Luftstrom, der ganz oder teilweise durch natürlichen Wind bedingt ist. Der fahrtwindinduzierte Luftstrom umfasst jedoch auch einen Luftstrom über die Oberfläche der Fahrzeugräder, der durch deren Rotationsbewegungen bedingt ist und beispielsweise auch dann auftreten würde, wenn ein Fahrzeug mit durchdrehenden Rädern auf Glatteis stehen würde, ohne selbst von der Stelle zu kommen.
Das von der Antriebsquelle unabhängige Fahrgeräusch ist so zu verstehen, dass das Fahrgeräusch nicht direkt von der Antriebsquelle erzeugt wird, sondern als Folge der Bewegung des Kraftfahrzeug, die über die Antriebsquelle vermittelt wird, also gemäß den vorstehenden Ausführungen der Translationsbewegung des Fahrzeugs oder der Rotationsbewegung seiner Räder. Im Gegensatz dazu treten bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor von dieser Antriebsquelle abhängige Fahrgeräusche auf, die direkt von der Antriebsquelle erzeugt werden, wie etwa die Vibrationen der Außenoberfläche der Antriebsquelle oder die Schwingungen der nach dem Verbrennungsvorgang ausgestoßenen Abgase.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Geräuschquelle eine Luftführung auf, mittels welcher der Luftstrom führbar ist. Die Luftführung kann in einem einfachen Fall ein normales Fahrzeugteil sein, etwa ein Karosserieteil oder ein Teil der Außenhaut, dem die Geräuschquelle so zugeordnet ist, dass diese mit über das normale Fahrzeugteil strömender Luft beaufschlagbar ist, da sie sich in einem natürlicherweise vorkommenden Fluidpfad befindet. In Weiterbildungen sind die Fahrzeugteile zur Herausbildung oder Verstärkung von Fluidpfaden besonders geformt, wie etwa Bleche der Außenhaut, in denen besondere Leitelemente wie etwa Führungsrinnen ausgebildet sind, die den Luftstrom bündeln oder gezielt zur Geräuschquelle leiten. Ebenfalls erfindungsgemäß umfasst sind spezielle, als Luftführungen ausgebildete Bauteile wie etwa tubusartige Bauteile zum Leiten eines Luftstroms auf die Geräuschquelle. Die Luftführung ist als Bauteil des Kraftfahrzeugs oder als baulich der Geräuschquelle zugehöriges Bauteil ausführbar. Durch die Luftführung wird vorteilhaft das Ausmaß oder die Effizienz der Beaufschlagung der Geräuschquelle mit einem fahrtwindinduzierten Luftstrom erhöht, oder die Führung eines Luftstroms in Bereiche des Kraftfahrzeugs ermöglicht, in denen andernfalls kein für die Geräuscherzeugung ausreichender fahrtwindinduzierter Luftstrom vorläge.
In einer Weitergestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Geräuschquelle eine Resonanzvorrichtung aufweist. Dabei sind fachbekannte Resonanzvorrichtungen verwendbar, wie etwa akustische Resonatoren auf der Grundlage von abgeschlossenen oder teilweise offenen Hohlräumen, oder mechanische Resonatoren auf der Grundlage von schwingfähigen Körpern, wie etwa Lamellen, Membranen oder Saiten. Durch die Resonanzvorrichtung ist vorteilhaft eine Verstärkung des durch die Geräuschquelle erzeugten Fahrgeräusches und/oder eine Filterung von bevorzugten Frequenzen oder Frequenzspektren des Fahrgeräusches erzielbar.
Gemäß einer Weiterbildung mit Resonanzvorrichtung weist die Geräuschquelle eine stromabwärts der Luftführung angeordnete und mit einem Resonanzhohlraum der Resonanzvorrichtung zusammenwirkende Labialkante auf. Die Geräuschquelle ist so gestaltet, dass der fahrtwindinduzierte Luftstrom auf die Labialkante auftrifft und eine Geräuscherzeugung auftritt, wie sie beispielsweise von Trillerpfeifen oder Orgelpfeifen bekannt ist. Ohne auf eine Theorie festgelegt sein zu wollen, wird angenommen, dass der Luftstrom an der Labialkante geteilt wird und sich teilweise nach außen fortsetzt und teilweise in den Resonanzhohlraum, der zusätzliche oder keine zusätzlichen Öffnungen aufweisen kann, eindringt. Die in den Resonanzhohlraum eidringende Luft trifft auf eine höheren Widerstand als die nach außen austretende Luft, wodurch die im Resonanzhohlraum befindliche Luft über Rückkopplungseffekte zu Schwingungen angeregt wird. Diese Schwingungen, die sich durch Resonanzen stabilisieren können, sowie gegebenenfalls Vibrationen der Resonanzhohlraumwandung, verursachen das von der Antriebsquelle unabhängige Fahrgeräusch.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Luftführung eine Strömungsfläche und eine stromabwärts der Strömungsfläche angeordnete Abrisskante aufweist. Der fahrtwindinduzierte Luftstrom strömt relativ wenig gestört, insbesondere laminar entlang der Strömungsfläche, wobei dieser relativ geordnete Luftstrom im Bereich der Abrisskanten oder in Bereichen stromabwärts davon gestört wird und in eine stärker verwirbelte oder turbulente Strömung übergeht. Diese turbulente Strömung trägt maßgeblich zu dem von der Antriebsquelle unabhängigen Fahrgeräusch bei. Erfindungsgemäß umfasst sind selbstverständlich auch Geräusche, die dadurch wahrnehmbar sind, dass die turbulente Strömung durch Resonanz- oder Eigenschwingungseffekte nach deren Erzeugung gegebenenfalls wieder in einen geordneteren Zustand übergeht. Die Abrisskante kann glatt gestaltet sein oder eine vom Fachmann in Kenntnis des hier offenbarten Erfindungsgedankens leicht ermittelbare Formgebung aufweisen, welche die Verwirbelung steigert. Vorteilhaft wird durch Geräuschquellen, die Strömungsflächen und Abrisskanten umfassen, über einfache bauliche Mittel die Erzeugung von Fahrgeräuschen ermöglicht, die von der Antriebsquelle unabhängig sind. In Kenntnis des Erfindungsgedankens ist die Abrisskante von Fachmann falls erwünscht so auslegbar, dass das antriebsquellenunabhängige Fahrgeräusch bei höheren Geschwindigkeit, bei denen dieses nicht oder nicht mehr in hoher Stärke erforderlich ist, um Passanten auf das Kraftfahrzeug aufmerksam zu machen beziehungsweise das Kraftfahrzeug für Passanten akustisch kenntlich zu machen, abnimmt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Geräuschquelle oder deren Resonanzvorrichtung eine elastisch biegbare und benachbart zu einer Strömungsfläche der Luftführung angeordnete Lamelle mit einem fixierten und einem losen Ende umfasst, wobei zum Erzeugen einer Schwingung der Lamelle der Luftstrom zwischen der Lamelle und der Strömungsfläche von einem Ende zum anderen Ende führbar ist. In einer Weiterbildung wird der Luftstrom zwischen der Lamelle und der Strömungsfläche von dem losen Ende zu dem fixierten Ende geführt, in einer alternativen Weiterbildung vom fixierten Ende zum losen Ende. Der Luftstrom bewirkt eine aeroelastische Schwingung der Lamelle, die eigenständig als Geräusch wahrnehmbar ist.
Je nach Länge der Lamelle und deren Abstand von der Oberfläche der Luftführung kann auch ein Anschlagen der Lamelle an der Oberfläche erfolgen, das seinerseits ein von der Antriebsquelle unabhängiges Fahrgeräusch erzeugt oder zu einem solchen Fahrgeräusch beiträgt. Das Anschlagen bewirkt außerdem ein kurzzeitiges Absperren des zwischen der Lamelle und der Strömungsfläche geführten Luftstroms und damit ein das unabhängige Fahrgeräusch erzeugendes Pulsieren des Luftstroms. Insbesondere wird die Lamelle zum Erzeugen der aeroelastischen Schwingung im Wesentlichen einseitig angeströmt. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Geräuschquelle eine Membran mit einem fixierten und einem losen Ende, wobei zum Erzeugen einer Schwingung der Membran der Luftstrom beidseitig von dem fixierten Ende zu dem losen Ende führbar ist. Die Schwingung der Membran bewirkt das von der Antriebsquelle unabhängige Fahrgeräusch. Die Membran ist gemäß einer Weiterbildung biegeschlaff und bewegt sich im Luftstrom vergleichbar mit einer Fahne flatternd, kann jedoch in anderen Weiterbildungen über elastische Membranen, die bereits eine Eigensteifigkeit aufweisen, bis hin zu im Wesentlichen starren Membranen reichen, deren beide dem Luftstrom ausgesetzte Oberflächen vorzugsweise asymmetrisch geformt sind, so dass sich einem Luftstrom praktisch nie ein Druckgleichgewicht einstellt und die Membran in dem Bestreben, Druckunterschiede auszugleichen, sich ständig im Luftstrom bewegt und dadurch ein Geräusch erzeugt.
Bei Ausführungsformen, die Lamellen, Membranen oder Saiten aufweisen, können die Lamellen, Membranen oder Saiten als Schwingungsquellen für die Erzeugung von Schwingungen dienen, und/oder als Resonanzvorrichtungen für bereits erzeugte Schwingungen fungieren.
Die bisher besprochenen Ausführungsformen, deren Merkmale vom Fachmann in Kenntnis des hier offenbarten Erfindungsgedankens auch ohne Weiteres in geeigneter Weise miteinander kombinierbar sind, ermöglichen mit zunehmender Geschwindigkeit des Luftstroms ein zunehmendes, vom Antrieb unabhängiges Geräusch. Somit erzeugen in schneller Bewegung befindliche Kraftfahrzeuge, bei denen ein entsprechend hoher Fahrtwind anfällt, stärkere Fahrgeräusche als langsamere Fahrzeuge. Vorteilhaft sind dementsprechend schnelle Fahrzeuge, von denen auch ein größeres Gefährdungspotential ausgeht, für Passanten akustisch deutlich kenntlicher beziehungsweise machen deutlicher auf sich aufmerksam als langsame Fahrzeuge.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorsehen, dass bei Vorliegen einer Luftführung diese eine zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verlagerbare Luftleitfläche aufweist, wobei in der ersten Stellung die Geräuschquelle aktiviert und in der zweiten Stellung die Geräuschquelle zumindest teilweise deaktiviert, in einem Extremfall also ganz deaktiviert ist. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung umfasst die Luftführung eine Grundfläche und eine mit der Grundfläche gelenkig verbundene Luftleitfläche. In der ersten Stellung steht die Luftleitfläche winkelig von der Grundfläche ab, so dass ein im Wesentlichen ungestört an der Grundfläche entlangströmender Luftstrom von der Luftleitfläche in seiner Strömungsrichtung abgelenkt und spätestens nach Verlassen der Luftleitfläche verwirbelt wird. Somit können sich Turbulenzen ausbilden, die zu einem von der Antriebsquelle unabhängigen Fahrgeräusch beitragen. In der zweiten Stellung liegt die Luftleitfläche dagegen parallel zur Grundfläche und befindet sich vorzugsweise sogar in der gleichen Ebene wie die Grundfläche. An dieser entlangströmende Luft wird somit bei Überströmen der Luftleitfläche nicht verwirbelt, so dass keine starke Geräuschbildung auftritt. Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung richtet die Luftleitfläche in der ersten Stellung den Luftstrom auf eine Resonanzvorrichtung, eine Labialkante, eine elastisch biegbare und benachbart zu einer Oberfläche der Luftführung angeordnete Lamelle und/oder eine Membran mit einem fixierten und einem losen Ende jeweils einer Ausführungsform der Geräuschquelle, die eine solche Labialkante, eine solche Lamelle oder eine solche Membran aufweist, und verursacht gemäß obiger Beschreibung ein vom Antrieb unabhängiges Fahrgeräusch. in der zweiten Stellung richtet die Luftleitfläche den Luftstrom dagegen nicht oder nicht vollständig auf die Resonanzvorrichtung, die Labialkante, die Lamelle und/oder die Membran, so dass das unabhängige Fahrgeräusch unterbleibt oder zumindest verringert ist. Der Wechsel zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung kann sprunghaft ohne Zwischenstufen oder graduell mit Zwischenstufen erfolgen, wobei in letzterem Fall der Grad der Geräuschentwicklung ebenfalls stufenweise erfolgen kann. Die gelenkige Verbindung kann über fachübliche Lösungen verwirklicht werden, wie etwa ein zwischen der Luftführung und der Luftleitfläche angeordnetes Gelenk, insbesondere günstig herstellbares Materialgelenk.
Durch diese Ausführungsform ist der Grad der Geräuschentwicklung durch die Geräuschquelle selbst steuerbar. Da bei höheren Geschwindigkeiten selbst Kraftfahrzeuge mit lautarmen Antrieben, wie etwa reine Elektrofahrzeugen, durch Geräusche von nicht Gegenstand der Erfindung darstellenden Geräuschquellen, beispielsweise Getriebe- oder Achsengeräusche oder insbesondere Abrollgeräusche von Reifen, akustisch deutlich wahrnehmbar sind, ermöglicht die Ausführungsform vorteilhaft die partielle oder komplette Inaktivierung der erfindungsgemäßen Geräuschquelle, falls diese angesichts eines bereits erreichten Geräuschpegels nicht erforderlich sein sollte, und vermeidet dadurch unnötige Geräuschemissionen.
In einer Weiterbildung der Ausführungsform ist die Luftleitfläche mittels einer durch den Luftstrom induzierten aerodynamischen Stellkraft von der ersten Stellung in die zweite Stellung verlagerbar. Im Falle der beispielhaft genannten, gelenkig mit einer Grundfläche verbundenen Luftleitfläche wird eine aerodynamische Stellkraft auf die in der ersten Stellung winkelig abstehende Luftleitfläche durch den mit zunehmender Geschwindigkeit des Luftstroms steigenden Anströmdruck erzeugt. Entsprechend wird die Luftleitfläche mit zunehmender Stellkraft über die gelenkige Verbindung in eine zur Grundfläche parallele Lage gedrückt, wobei gegebenenfalls eine geeignete Kennlinie, die das Verhältnis von bewirkter Auslenkung in Abhängigkeit von einwirkender Stellkraft durch Widerstände oder Federn vorgebbar ist. Vorzugsweise ist die Luftleitfläche über geeignete Vorrichtungen wie Federn oder Druckkolben oder andere, eine Rückstellkraft ausübende Vorrichtungen, bei abnehmender Stellkraft weiter in Richtung der ersten Stellung und bei ausbleibender Stellkraft vollständig in die erste Stellung verlagerbar. Als weiteres Beispiel können die Grundfläche und die Luftleitkante einteilig ausgebildet sein, wobei das Material an der Stelle der gelenkigen Verbindung elastisch oder elastischer ausgebildet ist als das Material der Grundfläche und der Luftleitkante, etwa durch lokal andere Materialeigenschaften oder durch eine geringere Materialstärke an dieser Stelle.
Eine besondere Weiterbildung einer Ausführungsform, die eine Luftleitfläche umfasst, sieht deren Anordnung an einer Felge des Kraftfahrzeugs vor, wobei die Luftleitfläche mittels einer durch eine Rotation der Felge fliehkraftinduzierten Stellkraft von der ersten Stellung in die zweite Stellung verlagerbar ist. Eine Anbringung kann stoff-, form- und/oder kraftschlüssig, etwa durch eine Klemmverbindung, an einer Felgenspeiche oder, vergleichbar mit einem Ausgleichsgewicht zur Auswuchtung eines Rades, an einem Felgenhorn erfolgen. Selbst wenn keine aerodynamische Stellkraft auf die Luftleitfläche einwirkt, ist bei hoher Rotationsgeschwindigkeit der Felge die Luftleitfläche durch die Fliehkraft in die zweite Stellung bringbar, entweder sprunghaft, etwa nach Überwindung eines vorgegebenen Widerstands, oder graduell über Zwischenstufen. Ist die Luftleitfläche dagegen dem fahrtwindinduzierten Luftstrom so ausgesetzt, dass eine aerodynamische Stellkraft auf die Luftleitfläche einwirken kann, dann addieren sich die fliehkraftinduzierte und die aerodynamische Stellkraft. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Rückstellkraft auf die Luftleitfläche einwirkt, durch welche diese bei abnehmender Fliehkraft in Richtung der ersten Stellung, oder zumindest bei Aussetzen der Fliehkraft im Falle eines stillstehenden oder sich nur extrem langsam drehenden Rads vollständig in die erste Stellung verlagerbar ist. Durch diese Weiterbildung wird vorteilhaft auf einfache Weise eine Geräuschquelle an einer Stelle in einem Fahrzeug bereitgestellt, die an einer luftstromexponierten Stelle vorliegt, an der wenig bauliche Zwänge für die Gestaltung der Geräuschquelle vorliegen, und an der eine einfache und automatische Steuerung der Erzeugung eines von der Antriebsquelle unabhängigen Fahrtgeräusches möglich ist, insbesondere in Abhängigkeit von der Translationsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder der Rotationsgeschwindigkeit seiner Räder. Insbesondere ist die Geräuschquelle zumindest zweifach vorgesehen und drehsymmetrisch an der Felge angeordnet, um so eine Unwucht zu verhindern.
Die über aerodynamische Stellkräfte und/oder über fliehkraftinduzierte Stehkräfte bewirkte Verlagerung einer Luftleitfläche ist gemäß besonderen Weiterbildungen insbesondere dazu verwendbar, einen über die Luftleitfläche strömenden Luftstrom bei gewünschter Erzeugung eines von der Antriebsquelle unabhängigen Fahrgeräusches in eine Resonanzvorrichtung oder auf eine Labialkante zu richten, beziehungsweise bei gewünschter Vermeidung eines solchen Fahrgeräusches davon wegzuleiten. Merkmale erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verlagerbaren Luftleitflächen sind in Kenntnis des hier offenbarten Erfindungsgedankens in geeigneter Weise vom Fachmann miteinander oder mit Merkmalen von zuvor besprochenen Ausführungsformen ohne verlagerbare Luftleitflächen kombinierbar.
Die Geräuschquelle kann an jeder geeigneten und vom Fachmann in Kenntnis des hier offenbarten Erfindungsgedankens leicht ermittelbaren Stelle des Kraftfahrzeugs vorliegen. Geeignete Stellen sind solche, die direkt oder indirekt einem fahrtwindabhängigen Luftstrom ausgesetzt sind. Nicht beschränkende Beispiele für geeignete Stellen umfassen eine Fahrzeugaußenhaut, insbesondere die Fahrzeugaußenhaut im Bereich von Radkästen, eines Fahrzeugdachs, eines Heckscheibenspoilers oder einer Heckklappenhinterkante; einen Bereich einer Fahrzeugantenne; eine Motorhaubenhinterkante, insbesondere einen Bereiche, in dem Scheibenwischer in Ruhestellung gelagert sind, einen Bereich eines Seitenspiegels beziehungsweise dessen Gehäuses, einen Kühlergrill; eine Motorhaubeninnenseite; einen Fahrzeugunterboden; und eine Radfelge.
Ein Kraftfahrzeug kann ein oder mehrere Geräuschquellen umfassen, die gegebenenfalls in unterschiedlichen Bereichen des Kraftfahrzeugs vorliegen und die gleiche Ausführungsformen oder Kombinationen unterschiedlicher Ausführungsformen darstellen. So können beispielsweise mehrere gleichartige Geräuschquellen im Bereich der Motorhaubenhinterkante vorliegen, deren Geräusche ergänzt werden durch eine Geräuschquelle einer anderen Ausführungsform im Bereich einer Dachantenne und mehrere, insbesondere paarweise symmetrische an den Felgenhörnern der Räder angebrachte Geräuschquellen, die vorzugsweise luftstrominduzierten und/oder fliehkraftinduzierten Stellkräften unterliegende Ausführungsformen darstellen. Die Wahl der Anzahl der zu verwendenden Geräuschquellen ermöglicht eine Abstimmung der Intensität der erzeugten Geräusche an das Kraftfahrzeug, so dass extrem leise Fahrzeuge mit mehr Geräuschquellen versehen sein können, um für Passanten wirksam akustisch kenntlich gemacht zu sein, diese also wirksam auf sich aufmerksam zu machen, als Kraftfahrzeuge, die konstruktionsbedingt eine höhere Geräuschentwicklung verursachen. Durch die Kombination von Geräuschquellen unterschiedlicher Ausführungsformen und/oder eine unterschiedliche Dimensionierung von Geräuschquellen gleicher Ausführungsformen sind darüber hinaus verschiedene Frequenzen oder Frequenzspektren erzeugter antriebsquellenunabhängiger Geräusche kombinierbar. Vorteilhaft ist dadurch, falls gewünscht, insgesamt ein breitbandige, vom Antrieb unabhängiges Geräusch erzeugbar, das von Passanten in der Regel als weniger unangenehm wahrgenommen wird als ein schmalbandiges Gesamtgeräusch.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines von der Antriebsquelle eines Kraftfahrzeugs unabhängigen Fahrgeräusches zur akustischen Kenntlichmachung des Fahrzeugs für Passanten, welches die Beaufschlagung einer zusätzlichen Geräuschquelle mit einem fahrtwindinduzierten Luftstrom umfasst.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Beaufschlagung der zusätzlichen Geräuschquelle mit einem fahrtwindinduzieren Luftstrom, wobei dieser mittels einer Luftführung der Geräuschquelle, oder einer der Geräuschquelle zugeordneten Luftführung geführt wird.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Beaufschlagung der zusätzlichen Geräuschquelle mit einem fahrtwindinduzierten Luftstrom, wobei diese eine Resonanzvorrichtung aufweist oder wobei dieser eine Resonanzvorrichtung zugeordnet ist. In einer Weiterbildung des Verfahrens wird der fahrtwindinduzierte Luftstrom auf eine Geräuschquelle gerichtet, die eine stromabwärts der Luftführung angeordnete und mit einem Resonanzhohlraum der Resonanzvorrichtung zusammenwirkende Labialkante aufweist. Vorzugsweise wird der Luftstrom direkt auf die Labialkante gerichtet.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Beaufschlagung der zusätzlichen, eine Luftführung aufweisenden Geräuschquelle mit einem fahrtwindinduzieren Luftstrom, wobei die Luftführung eine Strömungsfläche und eine stromabwärts der Strömungsfläche angeordnete Abrisskante aufweist. Nach Strömen entlang der Strömungsfläche wird der Luftstrom an der Abrisskante unter Erzeugung eines Geräusches verwirbelt.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Beaufschlagung der zusätzlichen Geräuschquelle mit einem fahrtwindinduzieren Luftstrom, wobei die Geräuschquelle oder die Resonanzvorrichtung eine elastisch biegbare und benachbart zu einer Oberfläche der Luftführung angeordnete Lamelle mit einem fixierten und einem losen Ende umfasst und der Luftstrom zum Erzeugen einer Schwingung der Lamelle der Luftstrom zwischen der Lamelle und der Oberfläche von einem Ende zum anderen Ende geführt wird. Der Luftstrom wird entweder vom losen Ende zu dem fixierten Ende oder vom fixierten Ende zum losen Ende geführt.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Beaufschlagung der zusätzlichen Geräuschquelle mit einem fahrtwindinduzieren Luftstrom, wobei die Geräuschquelle eine Membran mit einem fixierten und einem losen Ende umfasst und zum Erzeugen einer Schwingung der Membran der Luftstrom beidseitig von dem fixierten Ende zu dem losen Ende geführt wird.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Beaufschlagung einer eine Luftführung umfassenden zusätzlichen Geräuschquelle mit einem Luftstrom, wobei die Luftführung eine zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verlagerbare Luftleitfläche aufweist, wobei in der ersten Stellung die Geräuschquelle aktiviert und in der zweiten Stellung die Geräuschquelle zumindest teilweise deaktiviert ist. Bei einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Luftleitfläche mittels einer durch den Luftstrom induzierten aerodynamischen Stellkraft von der ersten Stellung in die zweite Stellung verlagert wird und entsprechend bei Ausbleiben der aerodynamischen Stellkraft von der zweiten in die erste Stellung verlagert wird. Der Wechsel zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung kann sprunghaft ohne Zwischenstufen oder graduell mit Zwischenstufen erfolgen, wobei in letzterem Fall der Grad der Geräuschentwicklung ebenfalls stufenweise erfolgt. Gemäß einer besonderen Weiterbildung ist die Luftleitfläche an einer Felge des Kraftfahrzeugs angeordnet und wird mittels einer durch eine Rotation der Felge fliehkraftinduzierten Stellkraft von der ersten Stellung in die zweite Stellung verlagert.
Auf bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs explizit oder implizit offenbarte Verfahrensmerkmale oder Ausgestaltungen wird ebenfalls verwiesen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnungen, Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Dabei zeigen:
1 eine Geräuschquelle mit einer Luftführung, umfassend eine Labialkante und eine Resonanzvorrichtung
2 die Anordnung der Geräuschquelle aus 1 im Bereich der Hinterkante einer Motorhaube
3 eine Geräuschquelle mit einer Luftführung, umfassend eine Strömungsfläche und eine Abrisskante
4 eine in einen Heckscheibenspoiler integrierte Geräuschquelle nach 3
5 eine Geräuschquelle mit einer elastisch biegbaren Lamelle
6 eine Geräuschquelle mit einer Membran
7 eine Geräuschquelle mit einer Luftführung und einer verlagerbaren Luftleitfläche
8 eine Geräuschquelle mit einer durch eine fliehkraftinduzierte Stellkraft verlagerbaren Luftleitfläche
1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Geräuschquelle 20. Diese umfasst eine tubusartig ausgebildete Luftführung 30, die einen als gestrichelten Pfeil symbolisierten Luftstrom 25 in Richtung einer Labialkante 40 führt. Dort wird der Luftstrom 25 in einen nach außen austretenden, die Geräuschquelle 20 verlassenden Anteil, der durch den nach oben gerichteten Pfeil symbolisiert ist, und einen in den Resonanzhohlraum 52 einer Resonanzvorrichtung 50 der Geräuschquelle 20 eintretenden Anteil aufgespalten. Über in der 1 nicht dargestellte Rückkopplungseffekte erzeugt der Luftstrom 25 Schwingungen, die als von der Antriebsquelle unabhängiges Geräusch wahrnehmbar sind.
2 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines nur teilweise dargestellten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 10. Dargestellt ist eine beispielhafte Anordnung der Geräuschquelle 20 aus 1 im Bereich einer Hinterkante einer Motorhaube 200. Die Geräuschquelle 20, die zur besseren Übersichtlichkeit ohne Abdeckungs- oder Befestigungselemente gezeigt ist, ist hinter der Hinterkante der Motorhaube 200, über einer Wasserrinne 210 und vor einer Windschutzscheibe 220 angeordnet. Die Luftführung 30 ist gegenüber der in 1 gezeigten Ausführung verlängert und leitet einen Teil des Luftstroms 25, der über die Außenfläche der Motorhaube 200 strömt, zur Labialkante 40 der Geräuschquelle 20.
3 zeigt in einem schematischen Längsschnitt eine beispielhafte Ausführungsform einer Geräuschquelle 20, bei der die Luftführung 30 als Strömungsfläche 35 ausgebildet ist, die eine stromabwärts der Luftführung 30 angeordnete Abrisskante 60 umfasst. Bei niedriger Geschwindigkeit, deren zugehörige Situation in der oberen Teilfigur 3A dargestellt ist, wird der im Bereich der Strömungsfläche im Wesentlichen ungestört oder laminar fließende Luftstrom 25 nach Überqueren der Abrisskante 60 verwirbelt und geht unter Erzeugung eines antriebsquellenunabhängigen Geräusches in eine turbulentere Strömung über. Die den Luftstrom 25 symbolisierenden Pfeile dienen lediglich beispielhaft der Veranschaulichung einer im Wesentlichen laminaren beziehungsweise einer turbulenten Strömung, und geben keine exakten Strömungsverhältnisse wieder. Bei höherer Geschwindigkeit, deren Situation in der unteren Teilfigur 3B gezeigt ist, kann die Bildung des antriebsquellenunabhängigen Geräusches wieder abnehmen, wenn sich im Bereich der Abrisskante 60 ein stabiler Wirbel ausbildet, der wieder einen im Wesentlichen laminaren Luftstrom 25 erlaubt.
4 zeigt die Geräuschquelle 20 aus 3, die beispielhaft in einen Heckscheibenspoiler 230 eines als schematische Seitenansicht gezeigten Kraftfahrzeugs 10 integriert ist.
5 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Geräuschquelle 20, die eine elastisch biegbare und benachbart zu einer Strömungsfläche 35 angeordnete Lamelle 70 umfasst. Die Lamelle 70 weist ein loses Ende 72 und ein fixiertes Ende 74 auf. Ein zwischen der Lamelle 70 und der Strömungsfläche 35 verlaufender Luftstrom 25, der durch den unteren Pfeil symbolisiert ist, führt zu einem relativen Unterdruck im Vergleich mit einem jenseits der Lamelle 70 verlaufenden Luftstrom 25, der durch den oberen Pfeil symbolisiert ist. Insbesondere ist der jenseits der Lamelle verlaufende Luftstrom 25 zunächst langsamer und/oder durch eine entsprechende Vorrichtung zumindest teilweise abgesperrt. Dadurch wird die Lamelle 70 in Richtung der Strömungsfläche 35 ausgelenkt und federt aufgrund ihrer Elastizität und/oder aufgrund von momentanen Druckunterschieden, insbesondere durch ein Drosseln des zwischen der Lamelle 70 und der Strömungsfläche 35 verlaufenden Luftstroms 25, wieder zurück. Das antriebsquellenunabhängige Geräusch entsteht durch die Schwingung der Lamelle 70 und/oder durch deren Anschlag an der Strömungsfläche 35.
6 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Geräuschquelle 20 mit einer Membran 71 mit einem fixierten Ende 72 und einem losen Ende 74, die in einem Luftstrom 25 fahnenartig flattert.
7 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Luftführung 30 einer Geräuschquelle 20. Diese umfasst eine Grundfläche 80 und eine mittels einer durch einen Luftstrom 25 induzierten aerodynamischen Stellkraft von der ersten Stellung in die zweite Stellung verlagerbare Luftleitfläche 82. In der linken Teilfigur liegt ein geringer Luftstrom 25 vor, der durch einen Pfeil symbolisiert wird und keine ausreichende aerodynamische Stellkraft ausübt, um die Luftleitfläche 82 aus der gegenüber der Grundfläche 80 abgewinkelten ersten Stellung zu verlagern. Demensprechend wird die Luftströmung 25 nach Überströmen der Luftleitfläche 82 verwirbelt und führt zur Bildung eines von der Antriebsquelle unabhängigen Geräusches. In der rechten Teilfigur liegt ein durch mehrere Pfeile symbolisierter stärkerer Luftstrom 25 vor, der eine ausreichende aerodynamische Stellkraft ausübt, um die Luftleitfläche 82 in eine zweite Stellung zu bringen, die in der Figur bereits eingenommen ist. In dieser zweiten Stellung ist die Luftleitfläche 82 im Wesentlichen, insbesondere parallel zur Grundfläche 80 ausgerichtet und befindet sich in deren Ebene, so dass ein im Wesentlichen ungestörtes Strömen der Luftströmung 25 ermöglicht wird und die Bildung des unabhängigen Geräusches verringert wird oder unterbleibt. Die Art der gelenkigen Verbindung der Grundfläche 80 mit der Luftleitfläche 82 ist der Einfachheit halber in der 7 nicht gezeigt und umfasst insbesondere ein federrückgestelltes Scharnier und/oder ein Materialgelenk.
8 zeigt in einer schematischen Ansicht in der linken oberen Teilfigur eine Geräuschquelle 20 mit durch fliehkraftinduzierter Stellkraft verlagerbarer Luftleitfläche 82. Diese ist über ein Gelenk 90 mit einer Grundfläche 80 verbunden und wird von einem Federelement 92 in einer ersten Stellung gehalten, die in der Teilfigur 3A gezeigt wird. Mehrere Geräuschquellen 20 sind am Felgenhorn einer Felge 230 angebracht, die in der rechten Teilfigur 8C gezeigt sind. Mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit der Felge 230 wird eine in der Teilfigur 8B durch einen senkrechten Pfeil symbolisierte zunehmende Fliehkraft auf die Luftleitfläche 82 ausgeübt, die der Federkraft des Federelements 92 entgegenwirkt und die Luftleitfläche 82 radial nach außen in Richtung der oder in die zweite Stellung bringt. Bei abnehmender Rotationsgeschwindigkeit wird die Luftleitfläche 82 durch die Federkraft des Federelements 92 wieder in Richtung der oder in die erste Stellung gebracht. Bei Rotation der Felge 230 entgegen dem Uhrzeigersinn tritt zusätzlich eine aerodynamisch induzierte Stellkraft auf, die ebenfalls der Federkraft des Federelements 92 entgegenwirkt.
Insbesondere sind die in den 7 und 8 gezeigten Luftführungen 30 mit einem der in den 1 bis 6 gezeigten Geräuschquellen 20 kombinierbar, wobei dazu diese der jeweiligen Geräuschquelle 20 so vorgeschaltet sind, dass in der ersten Stellung die Geräuschquelle 20 von dem Luftstrom 25 zur Geräuscherzeugung angeströmt wird und in der zweiten Stellung der Luftstrom 25 an der Geräuschquelle 20 ohne Geräuscherzeugung oder zumindest geräuscharm vorbeigeführt wird.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrahrzeug
20: Geräuschquelle
25: Luftstrom
30: Luftführung
35: Strömungsfläche
40: Labialkante
50: Resonanzvorrichtung
52: Resonanzhohlraum
60: Abrisskante
70: Lamelle
71: Membran
72: fixiertes Ende
74: loses Ende
80: Grundfläche
82: Luftleitfläche
90: Gelenk
92: Federelement
200: Motorhaube
210: Wasserrinne
220: Windschutzscheibe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009027911 A1 [0002]

Claims

Kraftfahrzeug (10), umfassend eine Antriebsquelle zum Erzeugen einer Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs (10) sowie eine zusätzliche Geräuschquelle (20) zum Erzeugen eines von der Antriebsquelle unabhängigen Fahrgeräusches, wobei das Kraftfahrzeug (10) mittels des unabhängigen Fahrgeräusches für Passanten akustisch kenntlich machbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Geräuschquelle (20) zum Erzeugen des unabhängigen Fahrgeräuschs mit einem fahrtwindinduzierten Luftstrom (25) beaufschlagbar ist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräuschquelle (20) eine Luftführung (30) aufweist, mittels welcher der Luftstrom (25) führbar ist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräuschquelle (20) eine stromabwärts der Luftführung (30) angeordnete und mit einem Resonanzhohlraum (52) einer Resonanzvorrichtung (50) zusammenwirkende Labialkante (40) aufweist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Resonanzvorrichtung (50) der Geräuschquelle (20) eine elastisch biegbare und benachbart zu einer Strömungsfläche der Luftführung (30) angeordnete Lamelle (70) mit einem fixierten Ende (72) und einem losen Ende (74) umfasst, wobei zum Erzeugen einer Schwingung der Lamelle (70) der Luftstrom (25) zwischen der Lamelle (70) und der Strömungsfläche von einem der Enden (72, 74) zum anderen Ende (74, 72) führbar ist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Resonanzvorrichtung (50) der Geräuschquelle (20) eine Membran (71) mit einem fixierten Ende (72) und einem losen Ende (74) umfasst, wobei zum Erzeugen einer Schwingung der Membran (71) der Luftstrom (25) beidseitig von dem fixierten Ende (72) zu dem losen Ende (74) führbar ist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführung (30) eine Strömungsfläche (35) und eine stromabwärts der Strömungsfläche (35) angeordnete Abrisskante (60) aufweist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführung (30) eine Grundfläche (80) und eine gegenüber der Grundfläche (80) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verlagerbare Luftleitfläche (82) aufweist, wobei in der ersten Stellung die Geräuschquelle (20) aktiviert und in der zweiten Stellung die Geräuschquelle (20) zumindest teilweise deaktiviert ist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitfläche (82) mittels einer durch den Luftstrom (25) induzierten aerodynamischen Stellkraft von der ersten Stellung in die zweite Stellung verlagerbar ist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitfläche (82) an einer Felge (230) des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet ist und mittels einer durch eine Rotation der Felge (230) fliehkraftinduzierten Stellkraft von der ersten Stellung in die zweite Stellung verlagerbar ist.
Verfahren zur Erzeugung eines von der Antriebsquelle eines Kraftfahrzeugs (10) unabhängigen Fahrgeräusches zur akustischen Kenntlichmachung des Kraftfahrzeugs (10) für Passanten, umfassend die Beaufschlagung einer zusätzlichen Geräuschquelle (20) mit einem fahrtwindinduzierten Luftstrom (25).