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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung
des Strömungsverhaltens des
Fahrtwindes im Bereich einer Dachöffnung eines Kraftfahrzeuges,
umfassend einen zumindest abschnittsweise oberhalb der Dachöffnung angeordneten
Windabweiser.
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In
der
DE 200 21 016
U1 wird eine Vorrichtung der vorgenannten Art für ein Kraftfahrzeug
beschrieben. Ein an einer festen Dachkonstruktion angebrachter Winddeflektor
erstreckt sich oberhalb einer Dachöffnung, um in dem Bereich über der
Dachöffnung
das Strömungsverhalten
des Fahrtwindes zu beeinflussen. Der Winddeflektor ist mit einer
in Fahrzeuglängsrichtung
angeströmten
Frontseite versehen, die so ausgerichtet ist, dass ein Teil des
anströmenden
Fahrtwindes in die Dachöffnung
hineingerichtet wird. Der Winddeflektor weist an seiner Oberseite
eine angeströmte
Seite auf, die über
einen scharfen Übergang
in eine nichtangeströmte
Seite übergeht.
Im Bereich des Übergangs
erfolgt die Ablösung
der Strömung,
wobei Turbulenzen auftreten, deren Strömungsenergie ursächlich für eine Geräuschentwicklung
im Bereich der Dachöffnung
und des Winddeflektors ist. Die Beeinflussung des Strömungsverhaltens
des Fahrtwindes erfolgt erst über der
Dachöffnung.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art, die das Strömungsverhalten des Fahrtwindes
derart beeinflusst, dass die durch turbulente Strömungen hervorgerufene
Geräuschbildung
im Bereich der Dachöffnung
und der Vorrichtung verringert wird.
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Dies
wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass der Windabweiser sich abschnittsweise sowohl über dem
Fahrzeugdach als auch über
die Dachöffnung
erstreckt. Durch die abschnittsweise Erstreckung über dem
Fahrzeugdach und über
die Dachöffnung
werden sowohl turbulente, stochastische Strömungsgeschwindigkeitsschwankungen,
die Geräusche
hoher Frequenzen erzeugen, als auch periodische Strömungsgeschwindigkeitsschwankungen,
die Geräusche
tiefer Frequenzen erzeugen, reduziert. Die Beeinflussung des Strömungsverhaltens des
Fahrtwindes tritt erfindungsgemäß bereits
in dem überdeckten
Abschnitt des Fahrzeugdachs auf. Die Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeitsschwankungen
beginnt somit bereits vor der Dachöffnung.
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Insbesondere
kann der Windabweiser sich in Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichen über die
gesamte Breite der Dachöffnung
erstrecken. Somit erfolgt die Beeinflussung des Strömungsverhaltens
des Fahrtwindes über
die gesamte Breite der Dachöffnung.
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Des
weiteren kann der Windabweiser einen ersten, von der Dachöffnung abgewandten
Abschnitt und einen zweiten, der Dachöffnung zugewandten Abschnitt
aufweisen, die in einem Übergangsbereich zusammenlaufen.
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Weiterhin
kann der Windabweiser derart zu dem Fahrzeugdach vertikal beabstandet
angeordnet sein, dass sich der Windabweiser im Wesentlichen oberhalb
der auf dem Fahrzeugdach auftretenden turbulenten Wandgrenzschichtströmung des
Fahrtwindes befindet. Somit wird vermieden, dass der Windabweiser
in die turbulente Wandgrenzschichtströmung des die Fahrzeughaut umströmenden Fahrtwindes
hineinragt und die Turbulenzen in der Wandgrenzschichtströmung verstärkt, was
mit einer Zunahme der Geräuschentwicklung
verbunden wäre. Insbesondere
kann die Vorderkante des ersten Abschnitts vorzugsweise in einer
Höhe von
30 bis 40 mm oberhalb des Fahrzeugdachs angeordnet sein.
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Vorteilhafterweise
kann der anströmende Fahrtwind
mindestens teilweise zwischen dem Windabweiser und dem Fahrzeugdach
hindurchströmen. Hierdurch
wird bereits unterhalb des Windabweisers ein Druckausgleich zwischen
schneller Außenströmung des
Fahrtwindes und stehender Luft im Fahrzeuginnerraum erzielt.
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Des
weiteren kann der erste Abschnitt des Windabweisers mindestens abschnittsweise
ausgehend von der Vorderkante des ersten Abschnitts nach hinten
in Fahrzeuglängsrichtung
nach unten geneigt sein. Insbesondere kann der Windabweiser derart über einem
Abschnitt des Fahrzeugdaches angeordnet sein, dass dadurch eine
Düse gebildet
wird. Die Strömung
durch eine Düse
verringert die Strömungsschwankungsgeschwindigkeiten.
Somit werden die auf Grund der turbulenten stochastischen Strömungsschwankungsgeschwindigkeit
und der periodischen Strömungsschwankungsgeschwindigkeit hervorgerufenen
Geräusche
hoher und tiefer Frequenzen merklich reduziert.
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Vorzugsweise
kann der zweite Abschnitt mindestens abschnittsweise von dem Übergangsbereich
ausgehend nach hinten in Fahrzeuglängsrichtung nach unten geneigt sein.
Insbesondere kann der unterhalb des Windabweisers hindurchströmende Fahrtwind
durch den zweiten Abschnitt auf die Dachöffnung gerichtet sein. Durch
die Führung
der Strömung
unterhalb des Windabweisers hindurch, in die Dachöffnung hinein,
führt dies
in der Dachöffnung
zu einem Druckausgleich zwischen der schnellen Außenströmung und
der stehenden Luft im Fahrzeuginnenraum. Der Druckausgleich zwischen
der Außenströmung und
der stehenden Luft im Fahrzeuginnenraum führt zu einer Reduzierung der
periodischen Schwankungsgeschwindigkeiten tiefer Frequenzen, dem
sogenannten Wummern. Vorteilhafterweise kann der zweite Abschnitt
in Fahrzeuglängsrichtung mit
der Horizontalen einen Winkel von etwa 20° einschließen.
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Der
Windabweiser kann im Wesentlichen plattenförmig ausgeführt sein. Eine weitere Ausführungsform
kann vorsehen, dass der Windabweiser im Wesentlichen gewölbt ausgeführt ist.
Vorzugsweise kann der erste Abschnitt eine von dem zweiten Abschnitt
abweichende Neigung gegenüber
der Horizontalen aufweisen, was zu einer weiteren Verringerung der
Geräuschentwicklung
beiträgt.
Insbesondere kann die Neigung des ersten Abschnitts unabhängig von
der Neigung des zweiten Abschnitts gewählt sein. Die Geräusche tiefer
Frequenz, die durch periodische Strömungsschwankungsgeschwindigkeiten hervorgerufen
werden, können
so weiter reduziert werden.
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Insbesondere
kann der erste Abschnitt eine von dem Strömungsverlauf des Fahrtwindes
oberhalb des Fahrzeugdachs abweichende Neigung aufweisen, die weniger
als 10° betragen
kann. Dadurch wird eine unmittelbare Ablösung der Strömung des Fahrtwindes
auf der von dem Fahrzeugdach abgewandten Seite des ersten Abschnitts
vermieden und die damit verbundenen Geräuschentwicklung unterdrückt.
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Das
Geräuschniveau
des Windabweisers ist unabhängig
von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Es tritt mit zunehmender Kraftfahrzeuggeschwindigkeit keine Änderung
des Geräuschniveaus
auf, die eine vertikale Verstellbarkeit des Windabweisers erforderlich
werden lässt.
Das Absenken des Windabweisers in Abhängigkeit von der jeweiligen
Fahrzeuggeschwindigkeit ist nicht erforderlich, wodurch keine Kosten
für die
Bereitstellung zusätzlicher
Regelungs- und Bewegungsvorrichtungen zur Absenkung des Windabweisers
entstehen.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben,
darin zeigt
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1 einen schematisierten
Längsschnitt
eines Kraftfahrzeuges.
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Bezugnehmend
auf 1 ist ein Kraftfahrzeug
dargestellt, das mit einer nicht dargestellten Dachkonstruktion
versehen ist, die ein Öffnen
des Daches ermöglicht
und beispielsweise in Form eines Schiebedachs oder dergleichen ausgeführt ist.
Die Dachkonstruktion weist eine Dachöffnung 2 auf, die durch
die Betätigung
einer mit der Dachkonstruktion zusammenwirkenden Öffnungsvorrichtung
freigegeben werden kann. Die Erstreckung der Dachöffnung 2 in
Fahrzeuglängsrichtung
wird durch gestrichelte Linien 7 in 1 angedeutet.
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Oberhalb
des Fahrzeugdaches 1 ist ein Windabweiser 3 angeordnet,
der sich mindestens abschnittsweise in Fahrzeugquerrichtung über das Fahrzeugdach 1 erstreckt,
vorzugsweise über
die Breite der Dachöffnung 2.
Der Windabweiser 3 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgeführt. Es
sind jedoch weitere Ausgestaltungen des Windabweisers 3 denkbar,
die an die designtechnischen Anforderungen bei der Gestaltung der
Kraftfahrzeugkarosserie unter Berücksichtigung des erfinderischen
Grundgedankens anpassbar sind. Die Anordnung des Windabweisers 3 auf
dem Fahrzeugdach 1 ist derart gewählt, dass sich der Windabweiser 3 in
Fahrzeuglängsrichtung
mindestens abschnittsweise über dem
Fahrzeugdach 1 und über
die Dachöffnung 2 hinweg
erstreckt.
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Die
Strömungsrichtung
des Fahrtwindes wird durch einen Pfeil 6 dargestellt, die
der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeuges entgegen gerichtet ist. Oberhalb
des Fahrzeugdaches 1 ist der Strömungsverlauf des Fahrtwindes
im Wesentlichen parallel zu diesem. Der Windabweiser 3 weist
einen von der Dachöffnung
abgewandten ersten Abschnitt 4 auf. Dabei ist der erste
Abschnitt 4 ausgehend von seiner Vorderkante nach hinten
in Fahrzeuglängsrichtung nach
unten geneigt. Der Abschnitt 4 schließt mit der Horizontalen einen
Anströmwinkel
ein, der die Neigung des ersten Abschnitts 4 bezogen auf
den Strömungsverlauf
des Fahrtwindes über
das Fahrzeugdach 2 angibt. Der Anströmwinkel weicht weniger als 10° von dem
im Wesentlichen parallelen Strömungsverlauf
des Fahrtwindes ab, unter dem dieser das Fahrzeugdach 2 überströmt. Die
vertikale Beabstandung der Vorderkante des ersten Abschnitts 4 von dem
Fahrzeugdach 1 beträgt
vorzugsweise 30 bis 40 mm.
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Der
Windabweiser 3 weist einen Übergangsbereich auf, der den
ersten Abschnitt 4 mit einem zweiten Abschnitt 5 verbindet,
die in dem Übergangsbereich
zusammenlaufend angeordnet sind. Der zweite Abschnitt 5 ist
von dem Übergangsbereich ausgehend
nach hinten in Fahrzeuglängsrichtung nach
unten geneigt. Dabei schließt
der zweite Abschnitt 5 mit der Horizontalen einen Abströmwinkel ein,
der die Neigung des zweiten Abschnitts 5 bezogen auf den
Strömungsverlauf
des Fahrtwindes oberhalb des Fahrzeugdachs 2 angibt. Der
Abströmwinkel
beträgt
etwa 20°.
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In
Fahrzeuglängsrichtung
wird vor der Dachöffnung 2 von
dem ersten Abschnitt 4 des Windabweisers 3 ein
Abschnitt des Fahrzeugdachs 1 überdeckt. Der erste Abschnitt 4 ist
derart gegenüber
dem Fahrzeugdach 2 geneigt angeordnet, dass sich der Abstand
ausgehend von dem überdeckten
Abschnitt in Richtung auf die Dachöffnung 2 zwischen
dem Fahrzeugdach 1 und dem ersten Abschnitt 4 verringert.
Der erste Abschnitt 4 und der überdeckte Abschnitt des Fahrzeugdaches 1 bilden
eine in Strömungsrichtung
des Fahrtwindes angeordnete Düse.
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Der
das Fahrzeugdach 1 in Richtung des Pfeils 6 überströmende Fahrtwind
erzeugt oberhalb der Fahrzeugaußenhaut
des Fahrzeugdachs 1 eine turbulente Wandgrenzschichtströmung, die
zwischen der Fahrzeugaußenhaut
und der Kernströmung
des Fahrtwindes auftritt. Durch die zu dem Fahrzeugdach 1 vertikal
beabstandete Anordnung des Windabweisers 3 liegt dieser
oberhalb der turbulenten Wandgrenzschichtströmung. Dadurch stellt der Windabweiser 3 kein
Hindernis dar, dass innerhalb des Bereichs der turbulenten Wandgrenzschichtströmung liegt.
Die turbulente Wandgrenzschichtströmung auf der Fahrzeugaußenhaut
wird nicht verstärkt,
was zu einer Reduzierung der Geräuschentwicklung
beiträgt.
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Der
Windabweiser 3 leitet einen Teil des anströmenden Fahrtwindes
unterhalb des Windabweisers 3 hindurch, während der
andere Teil über
den Windabweiser 3 hinwegströmt. Der unterhalb des Windabweisers 3 hindurchströmende Teil
des Fahrtwindes wird durch den zweiten Absschnitt 5 des Windabweisers 3 in
die Dachöffnung 2 hinein
geleitet. Zwischen der schnellen Außenströmung auf dem Fahrzeugdach 1 und
der im Wesentlichen stehenden Luft oder langsam strömenden Luft
im Fahrzeuginnenraum tritt bei geöffneter Dachkonstruktion eine Druckdifferenz,
die in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert. Diese Druckdifferenz ist
eine weitere Quelle für
Geräusche
während
der Fahrbetriebes.
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Das
Hineinleiten eines Teils des Fahrtwindes in die Dachöffnung 2 führt in dem
Bereich der Dachöffnung 2 und
unterhalb des Windabweisers 3 zu einem Druckausgleich zwischen
der schnellen Außenströmung und
der stehenden Luft im Fahrzeuginnenraum. Der auf diese Weise erzielte
Druckausgleich zwischen der schnellen Außenströmung und der stehenden Luft
im Fahrzeuginnenraum führt
zu einer Reduzierung des sogenannten Wummerns. Es handelt sich bei
dem Wummern um periodische Strömungsgeschwindigkeitsschwankungen,
die Geräusche
in einem niedrigen Frequenzbereich hervorrufen. Die Reduzierung
des Wummerns beginnt dabei erfindungsgemäß zwischen der Fahrzeugaußenhaut
des von dem Windabweiser 3 überdeckten Abschnitts des Fahrzeugdachs 2 und
dem Windabweiser 3 und nicht erst oberhalb der Dachöffnung 2.
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Die
von dem Windabweiser 3 und dem überdeckten Abschnitt des Fahrzeugdachs 1 gebildete Düse trägt zur Dämpfung der
turbulenten Wandgrenzschichtströmung
bei. Dabei beeinflusst die Düse
das Strömungsverhalten
des Fahrtwindes unterhalb des Windabweisers 3 dahingehend,
dass die Strömungsschwankungsgeschwindigkeiten
reduziert werden. Entgegen dem Stand der Technik, bei der Windabweiser über der
Dachöffnung
angeordnet sind, tritt die Beeinflussung des Strömungsverhaltens bereits bei
Strömungseintritt
in die Düse
auf, somit auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung in dem überdeckten
Abschnitt vor der Dachöffnung 2.
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Die
Anordnung des Windabweisers 3 führt somit zu einer Reduzierung
der auftretenden turbulenten, stochastischen Strömungsschwankungsgeschwindigkeiten,
die Geräusche
in einem hohen Frequenzbereich hervorrufen, und den periodischen Strömungsschwankungsgeschwindigkeiten,
die Geräusche
in einem niedrigen Frequenzbereich erzeugen.
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In
einer Ausführungsform
kann der Windabweiser 3 im Wesentlichen gewölbt ausgeführt sein. Wie
bereits beschrieben kann vorgesehen sein, dass der Anströmwinkel
des ersten Abschnitts 4 nicht dem Abströmwinkel des zweiten Abschnitts 5 entspricht. Dies
ist vor dem Hintergrund einer Ablösung der Wandgrenzschichtströmung auf
der von dem Fahrzeugdach 1 abgewandten Seite des Windabweisers 3 zu
sehen. In dem Bereich der sich ablösenden Wandgrenzschichtströmung tritt
ein turbulentes Strömungsverhalten
des Fahrtwindes auf, das zu einer Geräuschentwicklung an dieser Stelle
führt.
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Bei
einer Neigung des ersten Abschnitts 4 und des zweiten Abschnitts 5 des
Windabweisers 3 um den gleichen Winkel in Richtung auf
die Dachöffnung 2,
würde die
Strömungsablösung des
Fahrtwindes auf der von dem Fahrzeugdach 1 abgewandten Seite
des Windabweisers 3 unmittelbar hinter der von der Dachöffnung 2 abgewandten
Vorderkante des ersten Abschnitts 4 erfolgen. Auf Grund
der geringen Abweichung des Anströmwinkels des ersten Abschnitts 4 von
dem nahezu parallelen Strömungsverlauf
des Fahrtwindes oberhalb des Fahrzeugdachs 1 erfolgt die
Strömungsablösung erfindungsgemäß in der
Nähe des Übergangsbereichs.
Dies trägt
zur Minderung der durch turbulentes Strömungsverhalten verursachten
Geräuschentwicklung
an dem Windabweiser 3 bei.
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- 1
- Fahrzeugdach
- 2
- Dachöffnung
- 3
- Windabweiser
- 4
- Erster
Abschnitt
- 5
- Zweiter
Abschnitt
- 6
- Pfeil
- 7
- gestrichelte
Linie