CN109795297A - 一种消除天窗开启风振噪声的导流结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除天窗开启风振噪声的导流结构，包括导流结构和基座，导流结构是由若干个相同的圆弧块等间距地并列安装在基座上，所述基座固定安装在汽车车顶的天窗前缘，所述基座采用中空式设计，所述基座内部存放有电机控制单元，能根据侧风向对导流结构角度的调整，减小大涡流的形成，从而达到抑制天窗开启时的风振声。且根据风向调整导流结构的倾斜角度，可实时适应不同侧风状态下的汽车行驶状态，减小风振噪声。

Description

一种消除天窗开启风振噪声的导流结构

技术领域

本发明属于天窗挡风板领域，尤其涉及一种消除天窗开启风振噪声的导流结构。

背景技术

在汽车的顶部开设天窗，可以改善车厢内的通风换气状况，保持车内新鲜空气的流通，同时，还可以改善车内光线开阔视野、消除车厢内的压抑感。

当汽车天窗打开时，车厢内就形同空腔，在车顶开口的前部边缘，车外高速通过的气流和车内相对静止的气体之间存在一个剪切层。当车内气流的速度差超过一个临界值后，剪切层就会处于不稳定的状态，最终形成漩涡，并周期性的发散，随着气流向后流动，当旋涡撞击到天窗开口后缘处，旋涡破碎产生压力波，涡流破裂形成涡脱落。涡脱落现象在短时间循环出现，当涡脱落的频率与车内开窗空腔的固有频率相同时将会产生共振，该共振具有频率低，强度高的特点，可到100dB以上，该现象即为天窗开窗风振，风振噪声严重影响了驾驶员的乘车舒适性。

对天窗风振噪声的优化包括天窗增设导流板，后视镜三角区设计导流结构，该导流结构通过改变气流流向及对气流的规则化达到减少涡流的形成和涡脱落消失，达到消除开窗风振噪声的效果。

发明内容

本发明分析现有技术的不足与缺陷，提出了一种消除天窗开启风振噪声的导流结构，目的在于有效消除汽车中低速行驶时天窗开启时的高强度风振噪声。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供了一种消除天窗开启风振噪声的导流结构，包括导流结构和基座，所述导流结构是由若干个相同的圆弧块等间距地并列安装在基座上，所述基座固定安装在汽车车顶的天窗前缘，所述基座采用中空式设计，所述基座内部存放有电机控制单元，能根据侧风向对导流结构角度的调整。

进一步，所述基座为一个直角三棱柱，所述直角三棱柱相互垂直的两个侧面中，一个侧面与汽车车顶无缝连接，另一个侧面与汽车车顶垂直作为迎风面，斜边所在的侧面连接该垂直于汽车车顶的侧面与天窗前缘，与天窗前缘接触处为气流分界点；

进一步，所述导流结构上装有风信号传感器，并且风信号传感器连接车载CPU，所述车载CPU连接基座内的电机控制单元，能够实现导流结构随侧风风向变化调节；

进一步，所述迎风面的高H，H＝50mm；

进一步，所述斜边所在的侧面与汽车车顶所形成的夹角为β，β＝15°；

进一步，所述单个导流结构的宽度为h，h＝20mm；

进一步，所述导流结构3之间的间距大小为：30-40mm；

本发明的有益效果：

一方面，发明通过在天窗边框前缘安装多个导流结构，通过基座改变气流流向及导流结构使气流流动规则化，减小大涡流的形成，从而达到抑制天窗开启时的风振声。

另一方面，本发明能够根据风向调整导流结构的倾斜角度，可实时适应不同侧风状态下的汽车行驶状态，减小风振噪声。

附图说明

图1是本发明导流结构安装示意图；

图2是本发明导流结构侧视图；

图3是本发明导流结构局部放大图；

图4是本发明导流结构风信号传感器安装示意图；

图5是本发明导流结构控制系统流程图；

图6是本发明实施例导流结构倾斜二维图俯视图；

图7是本发明风振噪声的优化效果图；

图中，1、汽车车顶，2、天窗，3、导流结构，4、基座，5、上棱线，6、气流分界点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种减少汽车行驶时天窗开启状态下风振噪声的结构实施例，还包括相应的结构适应自然风改变自身倾斜角度的控制方法，以下分别进行详细说明。

如图1所示，本发明所提出的一种消除天窗开启风振噪声的导流结构，该导流结构包括导流结构3和基座4，如图2所示，基座4固定安装在汽车车顶1的天窗2前缘，且两部分紧密连接无缝隙，防止产生自身风噪声；基座4为一个直角三棱柱，所述直角三棱柱相互垂直的两个侧面中，一个侧面与汽车车顶1无缝连接，另一个侧面与汽车车顶1垂直作为迎风面，迎风面的高H，H＝50mm；结构4从前到后在上下的高度逐渐增加，能够有效平稳的改变气流流动的方向，防止气流直接通过车顶天窗前缘撞击后缘形成较大的风振噪声，且基座4采用中空式设计，所述基座4内部存放有电机控制单元；斜边所在的侧面连接该垂直于汽车车顶1的侧面与天窗2前缘，与天窗2前缘接触处为气流分界点6。

如图2、3所示，导流结构3是由若干个相同的圆弧块等间距地并列安装在基座4上，每个导流结构3的厚度为h，h＝20mm；且相邻导流结构3之间的间距大小为：30-40mm。导流结构3设计成圆弧结构，与基座4无缝连接，多个导流结构3置于结构4上，气流流过多个导流结构3之间的空隙，气流流动变得规则化，有效减小气流在天窗上部空间流动时形成的涡流。导流结构3顶部为光滑结构，流线型设计使得少部分流过导流结构3顶部的气流平稳过渡。

导流结构3的安装方式：将所有导流结构3沿汽车宽度方向，对称安装于车顶天窗前缘，采用该安装方式，当汽车行驶时，汽车顶棚上气流流过导流结构3时，从紊乱的流动状态，通过结构3的导流作用，变得规则化，大涡流流过该导流结构会变为相应的小涡流。涡流的大小直接影响天窗开启时风振的噪声强度。涡流的减小，从而达到控制涡流撞击天窗后缘造成的涡脱落。

如图4所示，上部结构3安装有风信号传感器，该风信号传感器安装于结构上表面。并且传感器连接车载CPU，传感器不仅局限安装于单个导流结构上，可根据对风信号捕捉精度的要求，在导流结构上表面处设置若干个传感器。

本例风信号传感器采用压力传感器，通过捕捉车辆行驶时导流结构3所受自然风带来的压力经车载CPU处理得出风速及风向，车载CPU连接基座4内的电机控制单元，能够实现导流结构3随侧风风向变化调节。

如图5所示，为导流结构控制系统，本实例的风振噪声控制系统包括：风信号感知模块、信号处理模块、导流结构控制模块。各模块详细介绍如下：

风信号感知模块由安装于导流结构风信号传感器组成，通过该车载传感器得到汽车行驶时自然风的风速及风向；信号处理模块包括安装于下部结构4内部的信号传递线束，线束走向可通过车顶及顶棚间空隙传递至车载CPU。CPU接收来自传感器传来的风信号，进行分析处理将自然风风速及风向信号显示至车载显示屏，并提示驾驶员选择合适的导流结构倾斜角度以适应行驶中自然风状态。

导流结构控制模块包括安装于结构4内部的电机控制单元(类似后视镜内部电机控制单元)。该控制模块控制导流结构倾斜角度a分别向左右各倾斜三个角度，一档为倾斜5°，二档为倾斜10°，三档为倾斜15°以适应不同来向的侧向风对汽车行驶时风振噪声的影响。CPU发出指令并由驾驶员选择合适的档位适应行驶时侧向风，调整后导流结构与自然风风向呈平行状态，保持将紊乱的气流经导流结构变得规则有序。

如图6，导流结构角度调整后二维俯视图。通过调整倾斜面后缘L的位置改变了导流结构的倾斜角度。如图所示，结构4斜面由原状态的长方形通过移动L边长的位置变为内角为锐角的平行四边形，倾斜角度由驾驶员根据车载显示屏信息操作。

当汽车行驶时，汽车顶棚上气流流过该倾斜导流结构3时，在气流分界点6形成分流，一部分气流沿上部流线型边缘斜向上流动，一部分气流沿下部流线型边缘斜向下流动。通过将气流流动方向倾斜化，更好的避免气流冲击天窗后缘。

如图7，为验证该导流结构在汽车行驶天窗开启状态下风振噪声的优化效果。通过道路测试及仿真验证的方法进行对比试验。该试验车表现为以50km/h速度行驶天窗全开状态下，有较大的低频压耳声音。试验中，未安装该导流结构，车门及侧窗玻璃紧闭，天窗保持全开状态，汽车行驶120km/h时，熄灭发动机，进行滑行状态以减少发动机噪声对风振噪声的影响。声压级传声器摆放在驾驶员座椅外耳处，在未使用导流装置之前，传声器接收到的风振噪声为(16Hz，132.5dB)。仿真数据驾驶员外耳处监测点风振噪声为(18Hz，131.8dB)。与仿真数值对比，频谱曲线具有相似的趋势，吻合行较好。安装文中导流结构，并对倾斜角度为0°状态下的导流结构进行风振噪声仿真。仿真后的风振信号为(17Hz，113.4dB)，前后差值为18.4dB。表明该导流结构对风振噪声具有较好的控制效果。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种消除天窗开启风振噪声的导流结构,其特征在于，包括导流结构(3)和基座(4)，所述导流结构(3)是由若干个相同的圆弧块等间距地并列安装在基座(4)上，所述基座(4)固定安装在汽车车顶(1)的天窗(2)前缘，所述基座(4)采用中空式设计，所述基座(4)内部存放有电机控制单元，能根据侧风向对导流结构(3)角度的调整。

2.根据权利要求1所述的一种消除天窗开启风振噪声的导流结构，其特征在于，所述基座(4)为一个直角三棱柱，所述直角三棱柱相互垂直的两个侧面中，一个侧面与汽车车顶(1)无缝连接，另一个侧面与汽车车顶(1)垂直作为迎风面，斜边所在的侧面延伸至天窗(2)前缘，与天窗(2)前缘接触处为气流分界点(6)。

3.根据权利要求1所述的一种消除天窗开启风振噪声的导流结构，其特征在于，所述导流结构(3)上装有感知风信号的传感器，并且该传感器连接车载CPU，所述车载CPU连接基座(4)内的电机控制单元。

4.根据权利要求2所述的一种消除天窗开启风振噪声的导流结构，其特征在于，所述迎风面的高H，H＝50mm。

5.根据权利要求2所述的一种消除天窗开启风振噪声的导流结构，其特征在于，所述斜边所在的侧面与汽车车顶1所形成的夹角为β，β＝15°。

6.根据权利要求1或2所述的一种消除天窗开启风振噪声的导流结构，其特征在于，所述单个导流结构3的宽度为h，h＝20mm。

7.根据权利要求6所述的一种消除天窗开启风振噪声的导流结构，其特征在于，所述导流结构3之间的间距大小为：30-40mm。