CN113103846A - 一种基于双层通风玻璃的降噪车窗设计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双层通风玻璃的降噪车窗设计，在现有车窗玻璃的内侧安装内层玻璃，在内层玻璃的底部设置缺口，形成拐角形状，车内外的空气经外层玻璃的上方和内层玻璃底部的缺口流通，阻碍车外噪声传递至车内，在双层玻璃之间被吸音材料吸收，采集缺口处的噪声信号作为初级声源，以主动降噪的原理，生成与初级声源反相的次级声源，发送信号至车内，降低剩余噪声对车内的影响，可以生产时定制，也可以改装现有车辆，实施简单，成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于汽车噪声控制技术领域，具体涉及一种通风降噪技术。
背景技术
主流的汽车降噪技术包括被动式降噪和主动式降噪。被动式降噪主要依靠加强密封、增加吸声隔声和消除共振等。主动降噪基于声波干涉相消原理，通过独立扬声器，或集成于汽车音响系统，向车内引入与初级噪声等幅反相的次级声源，大幅降低或抵消噪声，属于有源噪声控制。相对于被动降噪，主动降噪可以更好地减少车内的低频噪声，且体积需求小。
现阶段关于车内噪声主动控制的研究，主要针对发动机噪声或电动汽车充电噪声，且将车内视为封闭空间。针对外部噪声和开放式空间的研究较少，噪声的来源主要是轮胎噪声和离地较近的汽车马达声以及风噪，声源位置较低且靠前，频率特征为中低频率。
实际驾车中，开窗驾驶可以增加气流流通，是常见的驾驶模式。但是开窗驾驶，特别是在高速或者隧道，车外噪声无遮挡传递至车内，噪声将大幅上升。
针对此问题，可以改造车窗的结构，在保持开窗通风的情况下，结合有源噪声控制的原理，隔断道路噪声源的直达声和地面的反射声，进一步降低车内噪声。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种基于双层通风玻璃的降噪车窗设计，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
在现有车窗玻璃的内侧安装内层玻璃，在内层玻璃的底部设置缺口，当内层玻璃上升至车窗关闭时，缺口隐藏于车窗下边框的内部，内层玻璃继续上升，使缺口露出车窗下边框，外层玻璃下降，车内外的空气经外层玻璃的上方和内层玻璃底部的缺口流通。
进一步的，外层玻璃下降高度不超过内层玻璃的缺口高度，车窗边框与玻璃接触的表面涂覆吸音材料。
进一步的，根据道路噪声的大数据解析噪声频谱，选择需要降噪频率的上限fmax，结合音速c，设计内外两层玻璃的间距d，令d<c/fmax。
在车窗下边框的内外两层玻璃之间安装参考传声器，在车窗下边框的内侧安装消噪扬声器，在驾驶室任意位置安装控制器，在车顶或头枕安装误差传声器，参考传声器采集缺口处的噪声信号作为初级声源，发送至控制器，误差传声器采集人耳附近的噪声信号，发送至控制器，控制器根据参考传声器和误差传声器信号，以主动降噪的原理，生成与初级声源反相的次级声源，由消噪扬声器发送至车内，降低人耳处噪声。
本发明的有益效果：改用双层玻璃的车窗，在车窗关闭时，增强隔音效果，减少车外噪声对车内的影响，附带隔热效果；外层玻璃下降，内层玻璃上升露出缺口，两层玻璃产生拐角形状，阻碍车外噪声直接传递至车内，空气也可以在车内外流通；车外噪声在双层玻璃之间传递过程中，被吸音材料吸收，进一步的削弱噪声；开窗通气状态下，实时采集缺口处的噪声信号，以主动降噪的原理，降低缺口处的剩余噪声对车内的影响；内外两层玻璃下降，不影响车窗正常通风，可以生产时定制，也可以改装现有车辆，实施简单，成本低廉。
附图说明
图1是双层车窗玻璃结构原理图，图2是吸音材料涂覆示意图，图3是主动降噪原理图，图4是双层车窗玻璃工作示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做具体的说明。
内、外车窗关窗状态，内、外层玻璃上升至车窗上边框，内层玻璃的缺口隐藏在车窗下边框的内部，如图1所示，和正常车窗的区别在于双层玻璃，可以隔音隔热，内、外车窗降噪通风状态，外层玻璃下降，内层玻璃继续上升，缺口露出车窗下边框，由于车窗上边框的空间有限，限制玻璃继续上升，故缺口高度设计为4厘米左右，具体尺寸可以根据不同车型调整，为了空气通过外层玻璃的开口和内层玻璃的缺口顺利流通，外层玻璃也下降4厘米左右，噪声从外层玻璃的开口进入两层玻璃之间，再从内层玻璃的缺口进入车内。
考虑到车外噪声的来源主要是路面噪声直达和地面反射，高度较低，故车外噪声进入车内的路径为外高内低，车窗边框与玻璃接触的表面涂覆吸音材料，如图2所示，吸收一部分噪声，双层玻璃形成的拐角形状，阻碍一部分直达噪声。
根据试验数据显示，道路噪声的频谱从低到高，对人体影响最大的是中低频噪声，取需要降噪频率上限，当内外两层玻璃的间距d<音速c/需要降噪频率的上限fmax时，降噪效果最好，由于车门厚度有限，设计为3厘米左右。
在内外两层玻璃之间的车窗下边框安装参考传声器，如图3所示，采集最终到达内窗缺口处的剩余噪声信号，按照主动降噪的原理，作为初级声源，发送至控制器，生成与初级声源等幅反相的次级声源，发送至消噪扬声器，如图4所示，可以是点式或条式，根据降噪需要调整数量，抵消内窗缺口传出的初级声源，误差传声器安装在车顶或头枕，采集人耳附近的噪声信号，发送至控制器，分析噪声信号在时间前后上的变化，判断降噪效果，实时调整次级声源的幅度和相位，控制器可以安装在车顶、控制台、车门等适合操作的位置，集成开关、车窗升降等按键。
上述作为本发明的实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于双层通风玻璃的降噪车窗设计，其特征在于，包括：在现有车窗玻璃的内侧安装内层玻璃，在内层玻璃的底部设置缺口，当内层玻璃上升至车窗关闭时，缺口隐藏于车窗下边框的内部，内层玻璃继续上升，使缺口露出车窗下边框，外层玻璃下降，车内外的空气经外层玻璃的上方和内层玻璃底部的缺口流通。
2.根据权利要求1所述的基于双层通风玻璃的降噪车窗设计，其特征在于，所述外层玻璃下降，包括：下降高度不超过内层玻璃的缺口高度。
3.根据权利要求1所述的基于双层通风玻璃的降噪车窗设计，其特征在于，还包括：根据道路噪声的大数据解析噪声频谱，选择需要降噪频率的上限fmax，结合音速c，设计内外两层玻璃的间距d，令d<c/fmax。
4.根据权利要求1所述的基于双层通风玻璃的降噪车窗设计，其特征在于，还包括：车窗边框与玻璃接触的表面涂覆吸音材料。
5.根据权利要求1至4任一所述的基于双层通风玻璃的降噪车窗设计，其特征在于，还包括：在车窗下边框的内外两层玻璃之间安装参考传声器，在车窗下边框的内侧安装消噪扬声器，在驾驶室任意位置安装控制器，在车顶或头枕安装误差传声器，参考传声器采集缺口处的噪声信号作为初级声源，发送至控制器，误差传声器采集人耳附近的噪声信号，发送至控制器，控制器根据参考传声器和误差传声器信号，以主动降噪的原理，生成与初级声源反相的次级声源，由消噪扬声器发送至车内，降低人耳处噪声。
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