DE10317509A1 - Fahrtwindbeaufschlagte Kante eines Kraftfahrzeug-Bauteiles - Google Patents

Abstract

Bei einer fahrtwindbeaufschlagten Kante eines Kraftfahrzeug-Bauteiles soll das fahrtwindbedingte Geräusch reduziert werden. DOLLAR A Zu diesem Zweck ist der direkt umströmte Kantenbereich in eine Vielzahl benachbarter, geneigt zur umströmten Kante verlaufender einzelner Strömungskanäle aufgelöst. DOLLAR A Die Strömungskanäle können von einem porösen Kantenbereich, einem bürstenförmig ausgebildeten Kantenbereich oder einem Kantenbereich mit Wellen bzw. Sägezahnprofil dargestellt werden.

Description

• Die Erfindung betrifft eine fahrtwindbeaufschlagte Kante eines Kraftfahrzeug-Bauteiles.
• Das Bauteil kann insbesondere ein solches sein, bei dem die Kante den Abschluss eines flachen Bauteiles darstellt. Die Fahrtwindbeaufschlagung kann an dem Bauteil längs der Kante oder quer zu dieser erfolgen. Die Kante, die dem Fahrtwind ausgesetzt ist, kann rechteckig, rund oder spitzwinklig ausgebildet sein.
• Bei den gattungsgemäßen Kanten beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, dort bei einer Fahrtwindbeaufschlagung auftretende Geräusche zu beseitigen bzw. zumindest in erheblichem Umfang zu reduzieren.
• Beispiele für Geräuschquellen an Kanten, bei denen eine als besonders störend empfundene direkte Schallabstrahlung in den Passagierraum eines Kraftfahrzeuges gegeben ist, sind:
• – Kanten an Türen und Scheiben bei teilweise oder ganz abgesenkten Seitenscheiben,
• – Seitenscheiben von offenen Cabriolets,
• – Kanten von Schiebe- oder Faltdächern,
• – oberer Dachrahmen von Cabriolets,
• - Lüftungsauslässe aus dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges.
• Beispiele für Geräuschquellen an umströmten gattungsgemäßen Kanten, deren Geräuschabstrahlung sowohl zu einem außen – als auch zu einem Innengeräusch beitragen, sind bei einem Kraftfahrzeug:
• – Außenspiegel,
• – Radkästen,
• – Unterboden,
• – Dachträger.
• Eine grundsätzliche Lösung des erfindungsgemäßen Problems zeigt eine nach dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 ausgebildete gattungsgemäße Kante auf.
• Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem lokal äußerst geringen, auf die Randzone der Kante beschränkten Bereich eine lokale Inkontinuität des Kantenverlaufes vorzusehen. Hierdurch wird in erster Linie die instationäre Strömungsgrenzschicht um die Kante beeinflusst. Es werden direkt die lokalen, kleinskaligen Druckschwankungen reduziert, welche als geräuschbildende Dipol-Schallstrahler wirksam sind. Bei beispielsweise einer erfindungsgemäßen Kantenausbildung an einer Seitenscheibe eines offen Cabriolets mit einer Höhe von etwa 400 mm und einer Dicke von ca. 5 mm ist die erfindungsgemäße Kantenausführung auf einen höhenmäßigen Randzonenbereich von etwa 5 bis 20 mm beschränkbar.
• Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäß mit einer Vielzahl an Strömungskanälen zu versehenden Umströmungskante sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann eine umströmte Kante beispielsweise durch
• – Einsatz von Fasern oder Bürsten an dem Kantenrand,
• – Perforation oder Mikroperforation beispielsweise durch Schaumkörper oder Lochbleche im Kantenbereich,
• – Einsatz eines weichen, elastischen und nachgiebigen porösen Schaum- oder Gummimaterials im Kantenbereich,
• – Auf rauhen der Kante,
• – Wellen oder gezahntes Profil der Kante, so ausgeführt werden, dass
• – die Kante teilweise durchströmbar ist,
• – akustische Energie absorbiert wird,
• – hydrodynamische Geschwindigkeits- und Druckschwankungen absorbiert werden,
• – sich der akustische Abstrahlungswirkungsgrad von der umströmten Kante verringert,
• – die Korrelationslänge der Schallstrahler reduziert wird, und
• – Resonanz verhindert wird.
• Die vorgenannten Wirkungen können einzeln oder in Kombination vorliegen. Insbesondere die Wirkungen mit Bezug auf eine hydrodynamische Geschwindigkeits- und Druckschwankungsabsorption sowie eine akustische Abstrahlungswirkungsgradverringerung führen erfindungsgemäß zu einer deutlichen Reduktion der Geräuschabstrahlung.
• Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäßen Ausführungen ist die obere Seitenscheibenkante eines offenen Cabriolets.
• Mit den erfindungsgemäß für fahrtwindbeaufschlagte Kanten von Kraftfahrzeug-Bauteilen vergleichbare Umströmungsgeräuschmaßnahmen sind bei hydrodynamisch angetriebenen, kraftübertragenden Bauteilen an sich bereits aus DE 23 33 903 A1 bekannt. Bei jenen bekannten Bauteilen handelt es sich beispielsweise um Rotorblätter, Statorblätter bzw. Strömungsklappen. Die Geräuscherzeugung dieser Bauteile ist stark von den zu übertragenden Kräften, das heißt den Druckverhältnissen an der Bauteiloberfläche abhängig. Bei jenen Bauteilen sind die Druckverhältnisse in den Kantenbereichen äußerst massiv zu beeinflussen, wozu das Bauteil in einem größeren Kantenbereich durchströmbar geschaltet sein muss. Es reicht entgegen den Maßnahmen bei der vorliegenden Erfindung nicht aus, lediglich die äußersten Kantenbereiche zu modifizieren. Bei jenen Bauteilkanten werden nicht die Bauteilkanten als solche als zu beeinflussende Geräuschquellen behandelt. Damit sind jene bekannten Maßnahmen nicht auf die gattungsgemäßen Kanten von Kraftfahrzeugbauteilen übertragbar, auf die sich die Erfindung ausschließlich bezieht.
• Die der Erfindung zugrunde liegenden gattungsgemäßen Kanten befinden sich an Bauteilen, die nicht der Kraftübertragung, sondern der Formgebung dienen. Die geräuscherzeugenden Mechanismen sind gegenüber jenem vorbekannten Stand der Technik nach der Erfindung völlig unterschiedlicher Natur, da sie korrelieren mit
• – lokalen Ablösegebieten bzw. lokaler Wirbelbildung und/oder
• – Turbulenzfeldern durch bewusst vorgenommene Inkontinuitäten im überströmten Kantenbereich.
• Erläuterungsbeispiele zusammen mit bevorzugten Ausführungsformen zum besseren Verständnis der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
• Es zeigen:
• 1 ein längs einer Kante angeströmtes Bauteil,
• 2 ein quer zu einer Kante angeströmtes Bauteil,
• 3 Queransichten von Bauteilen mit einer Anströmung ausgesetzten Kanten in verschiedenen Ausführungsformen,
• 4 ein längs einer Kante angeströmtes Bauteil mit einer bürstenförmigen Kantenausbildung,
• 5 ein längs einer Kante angeströmtes Bauteil mit einer fein gelochten Randzone der Kante,
• 6 ein längs einer Kante angeströmtes Bauteil mit einem wellenförmigen Kantenprofil,
• 7 ein längs einer Kante angeströmtes Bauteil mit einer als Sägezahnprofil ausgebildeten Kante.
• In den 1, 2 und 4 bis 7 geben die Pfeile jeweils die Anströmrichtung mit Bezug auf diejenige Kante an, an der Strömungswirbel entstehen. Die betreffenden Strömungswirbel sind in den 1 und 2 schematisch angegeben, wobei die von diesen Strömungswirbeln ausgehende Geräuschbildung durch Kreisbogenbereiche angedeutet ist.
• In 3 sind unterschiedliche Kantenformen angegeben, bei denen der eingetragene Pfeil jeweils auf die umströmte Kante zeigt.
• Die Ausführungsformen nach den 4 bis 7 eignen sich in besonders günstiger Weise zu einer Geräuschreduzierung an jeweils der Oberkante einer bei einem geöffneten Cabriolet nach oben frei auslaufenden Seitenscheibe.
• Bei den Kantenausführungen nach den 4 bis 7 liegen die erfindungsgemäßen Strömungskanäle in der Bürstenzone ( 4), der gelochten Randzone (5) dem gewellten Wellenbereich (6) sowie dem gezahnten Randbereich (7). Bei einer bürstenförmigen Randzone gemäß 4 können Fasern mit einer Länge zwischen etwa 10–25 mm bei unterschiedlichen mittleren Elastizitäten eingesetzt sein. Besonders geeignete Materialien können beispielsweise sein Rosshaar oder Nylonborsten mit Durchmessern von unterhalb etwa 0,1 mm.

Claims (9)

1. Fahrtwindbeaufschlagte Kante eines Kraftfahrzeug-Bauteiles, dadurch gekennzeichnet, dass der direkt umströmte Kantenbereich in eine Vielzahl benachbarter, geneigt zur umströmten Kante verlaufender Strömungskanäle aufgelöst ist.
2. Kante nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle von einer zerklüftet gestalteten Kante gebildet sind.
3. Kante nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerklüftung in einem welligen oder gezahnten Profil besteht.
4. Kante nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerklüftung in einem bürstenförmig ausgebildeten oder aufgesetzten Randzonenbereich der Kante besteht.
5. Kante nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle in durch einen porös ausgebildeten oder aufgesetzten Kantenbereich gebildet sind.
6. Kante nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Bereich durch einen Schwamm- oder Schaumstoffkörper gebildet ist.
7. Kante nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante dem Fahrtwind in Kantenlängsrichtung ausgesetzt ist.
8. Kante nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante den Abschluss eines flachen Bauteiles bildet.
9. Kante nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Oberkante einer Fahrzeugseitenscheibe ausgebildet ist.