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Die
Erfindung betrifft einen Windabweiser für ein Cabriolet, insbesondere
zur Zugminderung, aufweisend ein von einem Rahmen umgebenes, luftdurchlässiges Flächenelement.
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Ein
allgemein bekanntes Problem bei Cabriolets besteht darin, dass es
bei geöffnetem
Verdeck zu einem unangenehmen Zugverhalten durch Luftwirbel kommen
kann. Die Zugbelastung ist dabei in der Regel auf den Fondsitzen
des Cabriolets besonders hoch. Zur Vermeidung eines sich hinter
einer Windschutzscheibe ausbildenden und einen Fahrgastraum durchsetzenden
Wirbels ist es bekannt, ein Windschott, auch als Windabweiser bezeichnet,
in der Regel hinter einer ersten Sitzreihe beziehungsweise bei zwei
Sitzreihen hinter den Fondsitzen anzuordnen und dadurch die Zugbelastung
bei geöffnetem
Cabrioletverdeck zu vermindern.
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Beispielsweise
beschreibt die
DE 44
46 764 C2 ein Windschott für ein Cabriolet mit einem netzartigen
Flächengebilde
und einem stabilen, das Flächengebilde
umschließenden
Rahmen, der fahrzeugfest montierbar ist. Das Flächengebilde und der Rahmen
sind aus demselben Material hergestellt, das Flächengebilde ist einstückig an
dem Rahmen angeformt. Das Flächengebilde
und der Rahmen sind dabei in einem Spritzgussverfahren als gemeinsames
Bauteil aus Kunststoff hergestellt, wobei die von dem Rahmen umschlossene
Fläche
ein Flächengebilde
mit gitterartig miteinander symmetrisch verstrebten Verstärkungsstegen
aufweist.
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Darüber hinaus
sind Windabweiser bekannt, welche im Bereich oberhalb der Windschutzscheibe angeordnet
sind, beispielsweise aus
DE
42 39 428 A1 für
ein Cabriolet. Um Windgeräusche
und Zugerscheinungen im Fahrzeuginnenraum besonders wirkungsvoll
zu reduzieren, ist dort vorgesehen, dass der Windabweiser von einem
in einem Rahmen aufgespannten; elastischen Netz gebildet ist. Dabei
ist der Windabweiser am Scheibenrahmen befestigt. Durch die Verwendung
eines derartigen luftdurchlässigen
Windabweisers wird der Unterdruck im Fahrzeuginnenraum dosiert aufgefüllt und
störende
Windgeräusche
und Zugerscheinungen werden auf ein Minimum reduziert.
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In
der noch nicht veröffentlichten
Anmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen DE 10 2005 018490.1-24
ist ein Windabweiser für
ein Cabriolet beschrieben, umfassend ein von einem Rahmen umgebenes
luftdurchlässiges
Flächenelement,
das um eine parallel zur Querachse verlaufende Drehachse zwischen
zwei Endlagenstellungen in mindestens zwei weitere Betriebsstellungen
stellbar ist. 1a und 1b zeigen einen solchen Windabweiser 1 in
einer vereinfachten Darstellung frontal und im Querschnitt. Der
Rahmen 2 bildet die Außenform
des Windabweisers 1, das Netz 3 ist als Flächenelement
in den Rahmen 2 gespannt. Das Netz 3 ist selbst
tragend und erzielt eine aerodynamische Wirkung auf den anströmenden Fahrtwind
F.
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Allen
bekannten Windabweisern beziehungsweise Windschotts ist gemein,
dass das jeweils verwendete luftdurchlässige Flächenelement, das in der Regel
als Netz ausgeführt
ist, insbesondere bei Verschmutzung nur mit großem Aufwand austauschbar ist.
Zudem können
die aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften der Flächenelemente
nur unter Berücksichtigung
ihrer mechanischen Tragfähigkeit
und Belastbarkeit gestaltet werden, was den erzielbaren Fahrkomfort
begrenzt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Windabweiser
der eingangs genannten Art anzugeben, welcher insbesondere den Fahrkomfort
bei geöffnetem
Cabrioletverdeck steigert.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen Windabweiser, welcher die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale
aufweist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Es
wird vorgeschlagen, dass das Flächenelement
aus einem tragenden Element und einem damit verbundenen, aerodynamisch
wirksamen Element zusammengesetzt ist. Ein solches mehrteiliges oder
mehrschichtiges Flächenelement
erlaubt es, aerodynamische, aeroakustische und weitere an einen Windabweiser
gestellte Anforderungen unabhängig von
der mechanischen Tragfähigkeit
und Belastbarkeit des aerodynamisch wirksamen Elements zu realisieren.
Das aerodynamisch wirksame Element wird erfindungsgemäß durch
das tragende Element getragen und in seiner vorgesehenen Form gehalten.
Das tragende Element (auch Strukturelement genannt) kann seinerseits
entsprechend unabhängig
optimiert gestaltet werden, wobei keine oder kaum Rücksicht auf
eine aerodynamische oder aeroakustische Funktion erforderlich ist.
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Es
muss lediglich eine der voraussichtlichen Belastung genügende Verbindung
zwischen tragendem und aerodynamisch wirksamem Element möglich sein.
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In
einer möglichen
Ausführungsform
ist das aerodynamisch wirksame Element vor dem tragenden Element
angeordnet, so dass eine Fahrtwindströmung zunächst auf das aerodynamisch
wirksame Element trifft. So kann das aerodynamisch wirksame Element
mit seiner gesamten Fläche
eine Wirkung auf den anströmenden
Fahrtwind entfalten. Zudem wirkt so durch die Fahrtwindströmung auf
das aerodynamisch wirksame Element ein Anpressdruck gegen das tragende
Element, wodurch die Verbindung der beiden verstärkt wird. Die Gefahr eines
Abreißens
des aerodynamisch wirksamen Elements von dem tragenden Element bei
großen
Strömungsgeschwindigkeiten
wird dadurch verringert.
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In
einer anderen Ausführungsform
sind zwei Tragstrukturen vorgesehen, welche jeweils das tragende
Element und den Rahmen umfassen. Bei der zweiteiligen Ausbildung
wird das aerodynamisch wirksame Element zwischen den beiden Teilen
des tragenden Elements oder der Tragstrukturen angeordnet. Insbesondere
kann es dazwischen eingespannt sein. Die Verbindung zwischen den
dem aerodynamisch wirksamen Element und dem tragenden Element wird
hierdurch verstärkt.
Die Gefahr eines Abreißens
des aerodynamisch wirksamen Elements wird verringert.
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Vorteilhafterweise
ist das aerodynamisch wirksame Element lösbar mit dem tragenden Element
verbunden. Auf diese Weise kann das aerodynamisch wirksame Element
mit geringem Aufwand ausgetauscht werden, beispielsweise bei Verschmutzung
desselben. Die lösbare
Verbindung dient insbesondere bei einem zweiteilig ausgebildeten
tragenden Element der leichten Austauschbarkeit des aerodynamisch
wirksamen Elements.
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Zweckmäßigerweise
ist das tragende Element wesentlich luftdurchlässiger als das aerodynamisch
wirksame Element ausgebildet. Hierzu ist das tragende Element insbesondere
grobmaschiger als das aerodynamisch wirksame Element ausgeführt. Beispielsweise
besteht das tragende Element aus einem Gewebe oder einer Maschenware
mit Öffnungen,
deren Querschnitt größer ist
als der Querschnitt der Öffnungen
des aerodynamisch wirksamen Elements. Dadurch wird ein anströmender Fahrtwind
nur in geringem Maße
durch das tragende Element beeinflusst. Die Aerodynamik des Windabweisers
kann so im Wesentlichen durch das aerodynamisch wirksame Element
vorgegeben werden.
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In
einer möglichen
Ausgestaltung ist das tragende Element einstückig mit dem Rahmen ausgebildet.
Beispielsweise sind das tragende Element und der Rahmen einteilig
gespritzt, z. B. aus Kunststoff. Der Windabweiser kann dadurch vollautomatisch
gefertigt werden. Es gibt keine Trennung von Rahmen und Strukturelement
bzw. tragendem Element. Auch kann das tragende Element selbst tragend
ausgeführt
sein. Da nur wenige Teile benötigt
werden, ist der Windabweiser zudem kostengünstiger herzustellen.
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Vorzugsweise
ist das tragende Element netzartig, z. B. als ein Gewebe oder als
eine Maschenware oder als ein Gitter, ausgeführt und mit einem als Vlies
ausgeführten
aerodynamisch wirkenden Element versehen. Es sind weitere beliebige
Materialkombinationen im beliebigen Schichtaufbau möglich, z.
B. "Gitter – Vlies – Gitter" oder "Gewebe – Vlies – Gewebe" oder "Gewebe – Vlies – Gitter". Die aerodynamischen und
aeroakustischen Eigenschaften werden dabei vom Vlies, die Festigkeit
und optische Eigenschaften vom Netz übernommen. Dabei kann der Windabweiser
aus Composit-Material hergestellt werden. In dieser Form kann das
Composit-Material als ein Bauteil für das tragende Element und
das aerodynamisch wirkende Element in den Rahmen eingelegt werden.
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Eine
alternative Ausführungsform
sieht vor, dass das Flächenelement
aus Bürsten
besteht, wobei das tragende Element in Form von gewundenen Drähten, insbesondere
Stahldrähten
ausgeführt
ist, in denen Borsten als aerodynamisch wirksames Element im wesentlichen
quer zu den Stahldrähten
angeordnet sind. Die Bürsten
sind beispielsweise feine Rundbürsten,
die als Meterware eine beliebige Länge des Windabweisers ermöglichen.
Ein derartiges Flächenelement
ist mit geringem Aufwand herstellbar.
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Dabei
sind die Bürsten
vorzugsweise beispielsweise in Form von Fäden oder in Form eines Gewebes
in den Rahmen gespannt. Die Bürsten
können
parallel aneinander gelegt in den Rahmen eingespritzt werden. Alternativ
kann aus den Bürsten
ein Gewebe erzeugt werden, das in den Rahmen eingespritzt wird.
Die Bürsten
können
auch austauschbar in den Rahmen eingesetzt werden. Wegen der besonders
guten Reinigungseigenschaften ist jedoch eine dauerhafte Verbindung
mit dem Rahmen vorteilhaft.
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Eine
einfache Handhabung des Flächenelementes
wird ermöglicht,
indem dieses als ein Verbundteil aus dem tragenden Element und dem
aerodynamisch wirksamen Element gebildet ist. Da es sich um ein
einzelnes Bauteil handelt, ist das Einsetzen in den Rahmen einfach
durchführbar.
Dabei ist das Verbundteil vorteilhafterweise in den Rahmen einlegbar,
wodurch die Montage in den Rahmen weiter vereinfacht wird. Darüber hinaus
kann das Verbundteil beim Schließen der beiden Rahmenteile über eine
Nase und eine gegenüberliegende,
insbesondere mit der Nase korrespondierende Vertiefung gespannt
und gehalten werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden näher
anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert.
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Dabei
zeigen:
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2 schematisch
im Querschnitt zumindest teilweise einen Windabweiser mit Netz als
tragendem Element,
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3 schematisch
einen Windabweiser mit Gitter als tragendem Element in Draufsicht,
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4 schematisch
den Windabweiser gemäß 4 im
Querschnitt,
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5 schematisch
einen Windabweiser mit zweiteiligem tragenden Element in Draufsicht,
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6 schematisch
den Windabweiser gemäß 5 im
Querschnitt,
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7 schematisch
einen Windabweiser mit Gitter als tragendem Element in Draufsicht,
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8 schematisch
den Windabweiser gemäß 7 im
Querschnitt,
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9 schematisch
eine Bürste
für ein
Flächenelement
eines Windabweisers in Seitenansicht,
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10 schematisch
die Bürste
gemäß 9 im
Querschnitt, und
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11 schematisch
einen Windabweiser mit Netz als tragendem Element in einer Betriebsstellung als
Windschott bei geöffnetem
Dach in perspektivischer Darstellung schräg von hinten.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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2 zeigt
zumindest teilweise einen Windabweiser 1 eines nicht dargestellten
Cabriolets, bestehend aus einem Rahmen 2 und einem Flächenelement 3.
Der Windabweiser 1 weist eine herkömmliche äußere Form auf. Er kann jedoch
auch eine beliebige andere Form aufweisen.
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Das
Flächenelement 3 besteht
aus einem tragenden Element 4 und einem aerodynamisch wirksamen
Element 5. Das aerodynamisch wirksame Element 5 ist,
in Richtung der Fahrtwindströmung
F betrachtet, vor dem tragenden Element 4 angeordnet, wobei
das tragende Element 4 im wesentlichen gleichmäßig entlang
der Fläche
des aerodynamisch wirksamen Elements 5 verteilt und mit
diesem verbunden ist. Dazu ist das aerodynamisch wirksame Element 5 beispielsweise
mit dem tragenden Element 4 beispielsweise punktuell, bereichsweise
oder am Rand umlaufend verklebt.
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Das
aerodynamisch wirksame Element 5 wird von dem tragenden
Element 4 gehalten, welches seinerseits in den Rahmen 2 gespannt
ist. Das tragende Element 4 kann beispielsweise netzartig aus
weitgehend starrem oder steifem Textilmaterial oder Stahl, als am
Rahmen 2 befestigtes Gitter, als mit dem Rahmen 2 einstückiges Gitter,
als Streckmetall oder als Lochblech, als Gewebe oder als eine Maschenware
ausgeführt
sein. Prinzipiell kann jedes Teil verwendet werden, das im Stande
ist, das aerodynamisch wirksame Element 5 zu tragen und
selbst luftdurchlässig
ist. Andere Gestaltungsvarianten können vertikale Stäbe oder
Streben und/oder horizontale Lamellen aufweisen. Das vom Rahmen 2 zumindest
teilweise umgebende tragende Element 4 bilden eine Tragstruktur
für eine
hinreichend gut Windfestigkeit und -steifigkeit.
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Das
aerodynamisch wirksame Element 5 dient dazu, das aerodynamische
Verhalten des Windabweisers 1 gezielt zu beeinflussen,
um den Fahrkomfort bei geöffnetem
Verdeck zu verbessern. Dazu ist das aerodynamisch wirksame Element 5 feinmaschig
ausgebildet, beispielsweise als Vlies, z. B. als Kunststoffvlies
mit speziell geformter Oberfläche.
Das tragende Element 4 ist wesentlich grobmaschiger ausgeführt, um
seine aerodynamische Wirkung zu minimieren. Das tragende Element 4 hält das aerodynamisch
wirksame Element 5, um so dem Flächenelement 3 zusätzliche
mechanische Festigkeit zu verleihen. Dabei wird das aerodynamische
Element 5 derart vom tragenden Element 4 gehalten, dass
ein Durchbeulen des aerodynamischen Elements 5 vermieden
ist.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
kann das tragende Element 4 einen Beitrag zur aerodynamischen
oder aeroakustischen Wirkung des Flächenelements 3 leisten.
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Das
aerodynamisch wirksame Element 5 kann in Form von Textilmaterial,
einem oder mehreren Vliesen oder Fasern realisiert werden, die weitgehend
luftdurchlässig
sind.
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Die
Aufteilung des Flächenelements 3 in
ein tragendes Element 4 und ein aerodynamisch wirksames
Element 5 erlaubt größere Spielräume bei
der Entwicklung eines Windabweisers 1 als bei einem herkömmlichen
Flächenelement,
welches die Festigkeit und die aerodynamische Wirksamkeit gleichzeitig
erfüllen
muss. Aerodynamische, aeroakustische und andere Anforderungen können unabhängig von der
Festigkeit des aerodynamisch wirksamen Elements 5 realisiert
werden. Es stehen durch die freie Form- und Farbgebung des tragenden
Elements 4 beispielsweise mit Zierelementen wie Lamellen
oder Stegen zudem größere stilistische
Möglichkeiten
zur Verfügung.
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3 und 4 zeigen
in Draufsicht bzw. im Querschnitt eine Windabweiser 1,
dessen tragendes Element 4 als starres Gitter beispielsweise
aus Metall oder Kunststoff gebildet und in den Rahmen 2 eingesetzt
ist. Das aerodynamisch wirksame Element 5 ist als Textilvlies
ausgebildet und mit dem tragenden Element 4 lösbar verbunden,
beispielsweise geklemmt oder fest verbunden, beispielsweise verklebt. Die
Maschenweite des Gitters ist dabei deutlich größer als diejenige des Vlieses.
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In
den 5 und 6 ist ein Windabweiser 1 in
Draufsicht bzw. im Querschnitt dargestellt, bei dem der Windabweiser 1 mindestens
zwei Tragstrukturen A und B aufweist, die jeweils aus Rahmen 2 und
tragendem Element 4 gebildet sind. Die Tragstrukturen sind
in ein Vorderteil A und ein Hinterteil B unterteilt, welche jeweils
als ein einstückiges Verbundteil
ausgeführt
sind.
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Zwischen
den beiden Tragstrukturen A, B wird das aerodynamisch wirksame Element 5 eingelegt.
Das Vorderteil A und das Hinterteil B werden zusammengefügt und miteinander verbunden,
beispielsweise durch Verschrauben, Einklemmen oder Einrasten. Das
aerodynamisch wirksame Element 5 ist dadurch fest, aber
lösbar
in den Verbund aus Rahmen 2 und tragendem Element 4 eingespannt.
Das Vorderteil A kann etwa mit einer Vertiefung A.1 und das Hinterteil
B mit einer Auswölbung
B.1, z. B. einer Nase oder Ähnlichem,
versehen sein, um die Klemmwirkung zu verstärken. Bei Bedarf, beispielsweise nach
Verunreinigung, können
das Vorderteil A und das Hinterteil B wieder geöffnet werden und das aerodynamisch
wirksame Element 5 ausgetauscht werden.
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7 und 8 zeigen
einen weiteren Windabweiser 1 in Draufsicht und Schnittansicht,
bei dem das tragende Element 4 einstückig mit dem Rahmen 2 ausgebildet
ist. Das tragende Element 4 ist in sich weitgehend selbsttragend,
der Rahmen 2 dient lediglich als Abgrenzung des Windabweisers 1. Seine
Bedeutung hinsichtlich der mechanischen Belastbarkeit rückt in den
Hintergrund, die stilistische, aerodynamische und aeroakustische
Bedeutung rückt
in den Vordergrund.
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Anstatt
den Rahmen 2 zusammenzustecken und ihn dann mit dem tragenden
Element 4 zu versehen, wird die Einheit aus beiden in einem
Vorgang beispielsweise im Kunststoff-Spritzgußverfahren hergestellt. Dabei
kann der Rahmen 2 dieselbe Form aufweisen wie eine gesteckte
Ausführungsform
oder hinsichtlich anderer Kriterien wie Aeroakustik, Gewicht, oder
Styling optimiert werden. Das tragende Element 4 wird im
Vergleich zur Maschenweite des aerodynamisch wirksamen Elements 5 als
grobmaschiges Gitter ausgeführt.
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Ein
Vorteil besteht darin, dass das aerodynamisch wirksame Element 5 keinerlei
Kräfte
in seiner Flächenebene
aufnehmen muss. Es benötigt
keine Festigkeit, wodurch nahezu beliebige Materialien verwendet
werden können,
insbesondere solche, die zuvor wegen ihrer fehlenden Festigkeit
nicht eingesetzt werden konnten. Es kann sich beispielsweise um
Materialien handeln, die bevorzugte Eigenschaften aufweisen, wie
z. B. Durchsichtigkeit, akustische Wirksamkeit, niedriger Preis,
stylistisches Ansprechen, elektrische Leitfähigkeit.
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Die
Zahl der Einzelteile wird durch die einstückige Ausgestaltung der Tragstruktur
deutlich reduziert. Das Fertigungsverfahren des Windabweisers 1 ist
dadurch voll automatisierbar, die Kosten werden deutlich reduziert.
Da der Rahmen 2 und das tragende Element 4 aus
einem Stück
bestehen und das tragende Element 4 zusätzlich Stabilität ergibt,
ist die Steifigkeit des neuen Bauteils wesentlich größer beziehungsweise
kann der Rahmen 2 bei gleicher Steifigkeit mit geringerem
Querschnitt und/oder Gewicht ausgeführt werden.
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Das
tragende Element 4 und das aerodynamisch wirksame Element 5 können, insbesondere
bei der Kombination eines Netzes als tragendes Element 4 und
eines Vlieses als aerodynamisch wirksames Element 5, als
einzelnes Teil aus Verbundmaterial, insbesondere Composit-Material
hergestellt sein. Beispielsweise wird aus den Einzelteilen ein Bauteil in
der Anordnung "Netz – Vlies – Netz" oder "Gewebe – Vlies – Gewebe" oder "Maschenware – Vlies – Maschenware" gefertigt. Die aerodynamischen
und aeroakustischen Eigenschaften werden dabei vom Vlies (= aerodynamisch
wirksames Element 5), die Festigkeit und optische Eigenschaften
vom Netz bzw. vom Gewebe bzw. vom Maschenwerk (= tragendes Element 4) übernommen.
In dieser Form kann das Verbundmaterial aus Vlies und Netz als ein
Bauteil in den Rahmen 2 eingelegt werden.
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Ein
weiteres Verbundmaterial für
das Flächenelement 3 zeigen
die Ausführungsbeispiele nach
den 9 und 10 in Seitenansicht bzw. im Querschnitt.
Es handelt sich um feinste Bürsten 6, insbesondere
Rundbürsten.
Dabei bilden ein oder mehrere Drähte 7,
z. B. zwei gewundene Stahldrähte,
das tragende Element 4 und Borsten 8 das aerodynamisch
wirksame Element 5. Diese Bürsten 6 werden wie
Fäden in
den Rahmen 2 gespannt oder als Gewebe wie ein Netz eingelegt.
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11 zeigt
einen bekannten Windabweiser 1 mit einem Gitter, z. B.
einem Kunststoff-Gitter oder einem Metall-Gitter, als tragendem Element 4 und
einem feinmaschigen Gewebe als aerodynamisch wirksames Element 5.
Der Windabweiser 1 ist in einer Betriebsstellung als Windschott
für ein
Cabrio bei geöffnetem
Dach in perspektivischer Darstellung schräg von hinten dargestellt. Die
Maschenweite des aerodynamisch wirksamen Elements 5 ist
wesentlich kleiner als die Maschenweite des tragenden Elements 4.
Das aus dem tragenden Element 4 und dem aerodynamisch wirksamen
Element 5 gebildete Flächenelement 3 ist
im Rahmen 2 gehalten, z. B. geklemmt, geklebt, gespannt.