CN111779407A - 用于车辆的风振消除系统、方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于车辆的风振消除系统、方法及车辆，该系统包括：前角窗结构，设在车辆前车窗位置处，前角窗结构的至少一部分可枢转，前角窗结构构造成，可受控地发生枢转以消除风振；驱动装置，与前角窗结构电连接，以受控地驱动前角窗结构枢转；控制装置，与驱动装置连接，控制装置配置成在车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，控制驱动装置驱动前角窗结构枢转。本发明的用于车辆的风振消除系统，可以使切向流沿枢转后的前角窗结构的切线方向发生脱落，保证脱落的气流产生的涡旋无法冲击到车内的空腔，从而避免了车内空腔产生强烈的压力波动，避免因风振引起用户产生不可逆的听力损伤的问题，提升用户舒适度。

Description

用于车辆的风振消除系统、方法及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种用于车辆的风振消除系统、方法以及具有该系统的车辆。

背景技术

开窗轰鸣，又称风振现象(外文名：Buffeting)，风振现象是汽车风噪的一种，由气流产生的涡振引起。汽车高速行驶时，通常在70-100km/h工况下，当有乘客开窗到一定开度(一般是全开)，车内空腔产生有规律的频率极低的气压波动，这种气压波动是由于车身外侧的气流脱落，产生压力涡，通过打开的车窗，冲击到车内形成涡振，让人产生极不舒适生理现象，例如耳朵疼、头疼、恶心等，严重时会引起不可逆的永久的听力损伤。另外，纵观空气动力学的发展及NVH技术的发展，气动阻力往往跟开窗风噪成负相关，随着汽车空气动力学技术的日趋优化，汽车风阻在逐渐变小，整车造型更加流线，这导致汽车表面的气流脱体逐渐变少，而用户开窗操作时，风振会更加严重，客户的抱怨也是逐年增加。基于客户抱怨及日趋严峻的气动技术，侧窗风振正成为本领域技术人员急需攻坚的一个技术堡垒。

发明内容

本发明第一方面的一个目的是要提供一种用于车辆的风振消除系统，用于消除车辆的风振现象，减少车辆开窗轰鸣，提升用户舒适度。

本发明第一方面的一个进一步的目的是要在系统中设计一种预警装置，在驾乘人员做出开窗动作或车速达到一定速度时，可以向乘客发出预警信号，更加有利于乘客及时做出解决轰鸣的响应。

本发明第二方面的一个目的是要提供一种用于车辆的风振消除方法，基于现有的电子架构，有效消除车辆开窗轰鸣的现象。

特别地，本发明提供了一种用于车辆的风振消除系统，包括：

前角窗结构，设在车辆前车窗位置处，所述前角窗结构的至少一部分可枢转，所述前角窗结构构造成，可受控地发生枢转以消除风振；

驱动装置，与所述前角窗结构电连接，以受控地驱动所述前角窗结构枢转；

控制装置，与所述驱动装置连接，所述控制装置配置成在车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，控制所述驱动装置驱动所述前角窗结构枢转。

进一步地，所述前角窗结构设在前侧窗玻璃的朝向前挡风玻璃的一侧，所述前角窗结构包括：

三角区饰板，设在车辆前车窗的三角区位置处，且所述三角区饰板的形状与所述三角区位置处的形状相对应，所述三角区饰板上设有活动腔；

转动部，设在所述活动腔内，且与所述三角区饰板可枢转地连接，所述转动部包括：转动支点，所述驱动装置与所述转动部连接，以驱动所述转动部绕所述转动支点枢转。

进一步地，所述转动部的截面为方形，所述转动部绕所述转动支点在垂直所述前侧窗玻璃所在平面枢转。

进一步地，所述转动部绕所述转动支点枢转的角度为0°-90°。

进一步地，所述驱动装置为驱动电机。

进一步地，所述控制装置为车载BCM控制器。

进一步地，所述系统还包括：预警装置，所述预警装置与所述控制装置连接，所述预警装置配置成，在车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，由所述控制装置控制所述预警装置发出预警信号。

本发明还提供一种用于车辆的风振消除方法，应用于上述实施例中所述的用于车辆的风振消除系统，所述方法包括以下步骤：

检测车窗开启的开度和车辆行驶的速度大小；

当检测到的车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，驱动前角窗结构的转动部枢转，以消除风振。

进一步地，所述方法还包括以下步骤：

当检测到的车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，发出预警信号。

本发明还提供一种车辆，包括上述实施例中所述的用于车辆的风振消除系统。

本发明的用于车辆的风振消除系统，通过设置前角窗结构，当车窗开启的开度和车辆行驶速度达到产生风振的阈值时，前角窗结构中的至少一部分发生枢转，使切向流沿枢转后的前角窗结构的切线方向发生脱落，保证脱落的气流产生的涡旋无法冲击到车内的空腔，从而避免了车内空腔产生强烈的压力波动，避免因风振引起用户产生不可逆的听力损伤的问题，提升用户舒适度。

进一步地，本发明的用于车辆的风振消除系统，还设计有预警装置，当车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，可以向乘客发出预警信号，便于乘客产生相应的心理预期，更加有利于乘客及时做出解决轰鸣的响应。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本发明的用于车辆的风振消除系统的结构原理图；

图2是本发明的前角窗结构的安装位置图；

图3是图2中线A-A的剖视图；

图4是车辆开窗轰鸣产生的原理图；

图5是本发明的前角窗结构用于解决车辆涡振的原理图；

图6是本发明的用于解决车辆涡振的方法流程图。

附图标记：

前角窗结构10；三角区饰板11；转动部12；转动支点121；

驱动装置20；

控制装置30；

预警装置40；

前侧窗玻璃50。

具体实施方式

参见图1至图3，本发明实施例的用于车辆的风振消除系统主要由前角窗结构10、驱动装置20和控制装置30组成。其中，前角窗结构10可以安装在车辆前车窗位置处，邻近前侧窗玻璃50和A柱位置处。前角窗结构10的至少一部分可枢转，前角窗结构10构造成，可受控地发生枢转以消除风振，避免用户产生不可逆的同理损伤，提升用户舒适度。

需要说明的是，车辆的开窗风振轰鸣产生原理是：参见图4，当用户处于高速开窗工况时(例如在40-100km/h工况下)，车辆窗户前缘的切向流由于缺少继续附着的表面而脱落，产生涡旋。涡旋进一步向后移动并扩大，冲击车内空腔及窗户后缘，形成涡振。车内空腔受到涡旋的冲击，因无法及时泄压而发生10-20Hz的有规律的膨胀与收缩(简称压力波动)。冲击到窗户后缘的涡旋被后缘壁面反射(涡反射)，对前涡形成正激励，导致窗户前缘脱落的涡旋进一步加剧。正是由于涡旋对于车内空腔的剧烈冲击、挤压，空腔发生相应频率的共振，共振频率一般分布在10-20Hz，幅值一般超过120dB。当人耳长时间暴露在110dB以上的环境中，会造成不可逆的听力损伤，如耳鼓膜穿孔、耳组织液渗漏、耳鸣、耳痛等。也就是说，高速开窗所引起的轰鸣，具有极强的危害性。

本申请从开窗轰鸣的原理出发，参见图5，结合车辆的工程化结构，很好地解决了因车辆涡振而产生的轰鸣问题，避免用户产生不可逆的听力损伤，提升用户的舒适度，提升企业的品牌形象。当用户在车辆行驶中，做开启前窗的操作时，在快要达到预设好的产生轰鸣的车速及车窗开度时，前角窗结构10会发生枢转而做出翘起响应，切向流沿着翘起的前角窗结构10的切线方向发生脱落，脱落的气流产生涡旋，但是无法冲击到车内的空腔而形成涡振，从而避免了车内空腔产生强烈的压力波动，避免轰鸣声产生。当用户操作关闭窗户时，前角窗结构10同样做出恢复的响应，使整车的外观得以恢复。

参见图1，驱动装置20与前角窗结构10电连接，驱动装置20可以受控地驱动前角窗结构10枢转。控制装置30与驱动装置20连接，控制装置30配置成在车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，控制驱动装置20驱动前角窗结构10枢转。也就是说，控制装置30可以实时监测侧窗玻璃的开启开度和车辆的行驶车速。当车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值，即侧窗玻璃处于风振开度、车速行驶在产生风振的车速区间，控制装置30可以控制驱动装置20驱动前角窗结构10发生枢转，从而使切向流沿着枢转后翘起的前角窗结构10的切线方向发生脱落，脱落的气流产生涡旋，但是无法冲击到车内的空腔而形成涡振，从而避免了车内空腔产生强烈的压力波动，避免轰鸣声产生。同时当风振消失时，前角窗结构10又可自动恢复原状态。因此，该前角窗结构10可以有效保证车辆的整体外观不产生永久性改变，使车辆的美观度得到保证。

由此，本发明的用于车辆的风振消除系统，通过设置前角窗结构10，当车窗开启的开度和车辆行驶速度达到产生风振的阈值时，前角窗结构10中的至少一部分发生枢转，使切向流沿枢转后的前角窗结构10的切线方向发生脱落，保证脱落的气流产生的涡旋无法冲击到车内的空腔，从而避免了车内空腔产生强烈的压力波动，避免因风振引起用户产生不可逆的听力损伤的问题，提升用户舒适度。

根据本发明的一个实施例，参见图1至图3，前角窗结构10可以大致安装在前侧窗玻璃50的朝向前挡风玻璃的一侧，前角窗结构10主要由三角区饰板11和转动部12组成。其中，三角区饰板11安装在车辆前车窗的三角区位置处，并且三角区饰板11的形状与三角区位置处的形状相对应，保证三角区饰板11与车辆整体形状的适配，使车辆整体外形更加美观。三角区饰板11上加工有活动腔。转动部12可以安装在活动腔内，转动部12与三角区饰板11可枢转地连接，转动部12包括转动支点121，转动支点121可以大致布置在转动部12的中部位置，或其他任意可以实现转动部12枢转的位置。驱动装置20与转动部12连接，驱动装置20可以驱动转动部12绕转动支点121枢转，从而使转动部12翘起，使切向流沿翘起的转动部12的切线方向发生脱落，保证脱落的气流产生的涡旋无法冲击到车内的空腔，从而避免了车内空腔产生强烈的压力波动，避免因风振引起用户产生不可逆的听力损伤的问题，提升用户舒适度。

在本发明的一些具体实施方式中，参见图3，转动部12的截面可以大致加工成方形，转动部12可以绕转动支点121在垂直前侧窗玻璃50所在平面进行枢转。并且转动部12绕转动支点121枢转的角度为0°-90°。当然，在本申请中，转动部12的具体形状和枢转角度可以根据实际需要进行具体设定，只要能保证脱落的气流产生的涡旋无法冲击到车内的空腔，都应属于本申请的保护范围。

根据本发明的一个实施例，驱动装置20可以采用驱动电机，驱动电机可与前角窗结构10的转动部12联动设置。通过采用驱动电机作为驱动装置20，驱动原理简单，易于操作和控制。控制装置30可以采用车载BCM控制器(BCM：body control module)。车载BCM控制器即具有传感器功能，用于检测车窗开启开度以及车辆行驶速度，又能对驱动电机实现准确控制。本申请基于车辆现有的电子电器架构，即可实现对前角窗结构10的控制，达到消除风振的目的。在本申请中，当侧窗打开到预先定义好的产生风振开度时，车载BCM控制器控制驱动电机驱动转动部12发生转动，从而扰乱后侧窗前部气流，阻止产生的涡旋冲击车辆内部空腔，达到缓解风振的目的。当侧窗关闭时，风振消失，前角窗结构10可以联动或自动关闭，不影响汽车整体外观美观度。同时，本申请在产生风振时，不需要开启其他窗户一缓解风振，只需通过前角窗结构10的转动即可实现消除风振，符合用户开启单个侧窗的操作心理。

根据本发明的一个实施例，参见图1，该系统还包括预警装置40，预警装置40与控制装置30连接，预警装置40配置成，在车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，由控制装置30控制预警装置40发出预警信号。具体来说，本发明可以利用车辆现有的电子电器架构，预设好开窗轰鸣的车速、车窗开度，当快到达预设的预警阀值时，结合HMI(人机接口：Human Machine Interface)人机交互，通过预警装置40向乘客发出预警，乘客接受到车机的预警后，产生相应的心理预期，在此基础上，前角窗结构10中的转动部12发生转动而翘起，切向流沿着翘起的转动部12的切线方向发生脱落，脱落的气流产生涡旋，但是无法冲击到车内的空腔而形成涡振，使其风振轰鸣幅值由128Db降至103dB，从而避免了车内空腔产生强烈的压力波动，避免轰鸣声产生。

总而言之，本发明的用于车辆的风振消除系统，通过设置前角窗结构10，当车窗开启的开度和车辆行驶速度达到产生风振的阈值时，前角窗结构10中的至少一部分发生枢转，使切向流沿枢转后的前角窗结构10的切线方向发生脱落，保证脱落的气流产生的涡旋无法冲击到车内的空腔，从而避免了车内空腔产生强烈的压力波动，避免因风振引起用户产生不可逆的听力损伤的问题，提升用户舒适度。

本发明还提供一种用于车辆的风振消除方法，应用于上述实施例中的用于车辆的风振消除系统，该方法包括以下步骤：

S1、检测车窗开启的开度和车辆行驶的速度大小；

S2、当检测到的车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，驱动前角窗结构的转动部枢转，以消除风振。

具体来说，参见图6，本发明的用于车辆的风振消除方法，应用于上述实施例中的用于解决乘用车开窗轰鸣的系统，在该方法中，当用户在车辆行驶过程中，通过控制装置30(车载BCM控制器)实时监控车窗开启的开度和车辆行驶的速度大小。判断车窗玻璃的开度是否处于风振开度，车速是否行驶在产生风振的车速区间。当判断出车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，车载BCM控制器控制驱动装置20(驱动电机)驱动前角窗结构10中的转动部12发生转动而翘起，使切向流沿着翘起的转动部12的切线方向发生脱落，脱落的气流产生涡旋，但是无法冲击到车内的空腔而形成涡振，从而避免了车内空腔产生强烈的压力波动，避免轰鸣声产生。当然，在本申请中，是否处于下雨天气也可以作为控制装置30的一个检测参数，车辆在下雨天气和非下雨天气中产生风振的阈值会有所不同，这对于本领域技术人员是可以理解并且能够实现的，在本申请中不再详细赘述。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括以下步骤：当检测到的车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，发出预警信号。本发明可以利用车辆现有的电子电器架构，预设好开窗轰鸣的车速、车窗开度，当快到达预设的预警阀值时，结合HMI(人机接口：Human Machine Interface)人机交互，通过预警装置40向乘客发出预警，乘客接受到车机的预警后，产生相应的心理预期，在此基础上，前角窗结构10中的转动部12发生转动而翘起，切向流沿着翘起的转动部12的切线方向发生脱落，脱落的气流产生涡旋，但是无法冲击到车内的空腔而形成涡振，使其风振轰鸣幅值由128Db降至103dB，从而避免了车内空腔产生强烈的压力波动，避免轰鸣声产生。

本发明还提供一种车辆，包括上述实施例中的用于车辆的风振消除系统。由于根据本发明实施例的用于车辆的风振消除系统具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的车辆也具有相应的技术效果，即本发明的车辆通过采用该系统，可以有效解决车辆风振问题，减少车辆开窗轰鸣，提升用户舒适度。

根据本发明实施例的车辆的其他结构和操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于车辆的风振消除系统，其特征在于，包括：

前角窗结构，设在车辆前车窗位置处，所述前角窗结构的至少一部分可枢转，所述前角窗结构构造成，可受控地发生枢转以消除风振；

驱动装置，与所述前角窗结构电连接，以受控地驱动所述前角窗结构枢转；

控制装置，与所述驱动装置连接，所述控制装置配置成在车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，控制所述驱动装置驱动所述前角窗结构枢转。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的风振消除系统，其特征在于，所述前角窗结构设在前侧窗玻璃的朝向前挡风玻璃的一侧，所述前角窗结构包括：

三角区饰板，设在车辆前车窗的三角区位置处，且所述三角区饰板的形状与所述三角区位置处的形状相对应，所述三角区饰板上设有活动腔；

转动部，设在所述活动腔内，且与所述三角区饰板可枢转地连接，所述转动部包括：转动支点，所述驱动装置与所述转动部连接，以驱动所述转动部绕所述转动支点枢转。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的风振消除系统，其特征在于，所述转动部的截面为方形，所述转动部绕所述转动支点在垂直所述前侧窗玻璃所在平面枢转。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的风振消除系统，其特征在于，所述转动部绕所述转动支点枢转的角度为0°-90°。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的风振消除系统，其特征在于，所述驱动装置为驱动电机。

6.根据权利要求1所述的用于车辆的风振消除系统，其特征在于，所述控制装置为车载BCM控制器。

7.根据权利要求1所述的用于车辆的风振消除系统，其特征在于，还包括：预警装置，所述预警装置与所述控制装置连接，所述预警装置配置成，在车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，由所述控制装置控制所述预警装置发出预警信号。

8.一种用于车辆的风振消除方法，应用于权利要求1-7中任一项所述的用于车辆的风振消除系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

检测车窗开启的开度和车辆行驶的速度大小；

当检测到的车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，驱动前角窗结构的转动部枢转，以消除风振。

9.根据权利要求8所述的用于车辆的风振消除方法，其特征在于，还包括以下步骤：

当检测到的车窗开启的开度和车辆行驶的速度达到产生风振的阈值时，发出预警信号。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的用于车辆的风振消除系统。

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