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Vorrichtung
zur Beeinflussung der Luftströmung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beeinflussung der
Luftströmung
im Bereich der Dachöffnung
eines öffnungsfähigen Fahrzeugdaches
mit einem Windabweiser gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Derartige
Vorrichtungen werden heutzutage bei der überwiegenden Zahl der Fahrzeuge
mit öffnungsfähigem Dach
eingesetzt. Hierbei dient der Windabweiser in erster Linie dazu,
den beim Betrieb des Fahrzeugs über
das Fahrzeugdach hinwegströmenden
Luftstrom derart abzulenken, dass die beim Fahren mit geöffnetem
Fahrzeugdach entstehenden Windgeräusche vermindert werden.
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Insbesondere
hat sich bei Fahrzeugen mit mittels eines Schiebe- oder Schiebe-/Hebedeckels verschließbarer Dachöffnung gezeigt,
dass sich besonders bei weit oder ganz geöffnetem Deckel niederfrequente
Luftschwingungen ausbilden. Bei bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeiten
wirkt der Fahrzeuginnenraum als Resonator, so dass sich Luftschwingungen
mit beträchtlicher
Intensität
entwickeln können,
die von den Fahrzeuginsassen im allgemeinen als sehr störend empfunden
werden und für
die von der Fachwelt der Begriff des Schiebedach-"Wummerns" geprägt wurde.
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Es
hat sich gezeigt, dass sich das Wummern dadurch zumindest reduzieren
lässt,
dass für
eine Verwirbelung des über
das Fahrzeugdach hinwegströmenden
Luftstroms gesorgt wird. Zu diesem Zweck offenbart die
DE 195 18 696 A1 einen
Windabweiser, der im Bereich der Vorderkante der Dachöffnung ausstellbar
angeordnet ist und der in seinem in der ausgestellten Position unteren
Bereich mit einem luftdurchlässigen
Netz versehen ist. Auf diese Weise wird der im Betrieb des Fahrzeugs über das Fahrzeugdach hinwegströmende Luftstrom
in einen über
die Oberkante des Windabweiser hinweg strömenden Anteil und einen durch
das Netz unter dem Windabweiser hindurch strömenden Anteil zerlegt. Auf
diese Weise soll eine Grenzschicht zwischen der im Fahrzeuginnenraum
im wesentlichen ruhenden Luft und der mit hoher Geschwindigkeit über die Dachöffnung hinweg
strömenden
Luft geschaffen und so das Wummern vermindert werden.
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Wie
eingangs bereits erwähnt,
tritt das Wummern jedoch erst in einem bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich
störend
in Erscheinung. Es wäre
daher wünschenswert, über eine
Windabweiservorrichtung zu verfügen,
die außerhalb
dieses Geschwindigkeitsbereichs für eine Reduzierung der "normalen" Fahrtwindgeräusche optimiert
ist, was sich bei dem aus
DE
195 18 696 A1 bekannten Windabweiser nicht realisieren
lässt,
da bei jeder Betriebsstellung des Windabweisers ein Teilstrom unter
dem Windabweiser hindurch strömt.
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Eine
weitere Vorrichtung ist aus der
DE 195 49 200 A1 bekannt. Diese kann abgesehen
von einer Ruhestellung wahlweise in zwei unterschiedliche Betriebsstellungen
gebracht werden. In der einen Betriebsstellungwird das Windleitblatt
einseitig an seiner Oberseite angeströmt. In der anderen Betriebsstellung
verläuft.
das Windleitblatt unter einem positiven Anstellwinkel.
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Letzteres
hat zur Folge, dass ein Lufteintritt in den Dachausschnitt bewusst
herbeigeführt
wird, um bei niedriger Fahrgeschwindigkeit eine aktive Belüftung der
Fahrgastzelle zu bewirken.
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Aus
der
DE 39 32 739 A1 ist
ein Windabweiser bekannt, der zwischen einer versenkten Ruhestellung
und einer hochgeschwenkten Betriebsstellung bewegbar ist. Der Windabweiser
hat ein Tragflügelprofil,
das in der hochgeschwenkten Betriebsstellung derart angeordnet ist,
dass ein beidseitiges Umströmen
des Tragflügelprofils
durch den im Fahrbetrieb auftretenden Luftstrom erfolgt, wobei ein
Lufteintrit in den Dachausschnitt vermieden wird.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Beeinflussung
der Luftströmung im
Bereich der Dachöffnung
eines öffnungsfähigen Fahrzeugdaches
zu schaffen, mittels deren sich sowohl eine weitgehend optimale
Reduzierung bzw. Vermeidung von Fahrgeräuschen als auch eine weitgehend
optimale Reduzierung bzw. Vermeidung des Wummerns erzielen lässt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Dadurch,
dass der Windabweiser wahlweise in mindestens eine erste ausgefahrene
Stellung, in welcher ein das Fahrzeugdach überströmender Luftstrom ausschließlich über die
Oberseite des Windabweisers geleitet wird, oder in mindestens eine
zweite ausgefahrene Stellung bringbar ist, in welcher ein das Fahrzeugdach überströmender Luftstrom
zumindest teilweise unter dem Windabweiser hindurch geleitet wird,
kann die Stellung des Windabweisers entsprechend den Anforderungen
variiert werden.
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Somit
lässt sich
bei der vorgeschlagenen Vorrichtung der Windabweiser in Abhängigkeit
von dem gewünschten
zu erreichenden Effekt entweder in die erste ausgefahrene Stellung
bringen, in welcher er der Reduzierung der "normalen" Strömungsgeräusche im
Fahrzeuginnern dient, oder aber in die zweite ausgefahrene Stellung,
in welcher ein Wummern verhindert oder zumindest abgeschwächt wird.
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Vorzugsweise
ist die Anordnung so getroffen, dass es mehrere erste und zweite
ausgefahrene Stellungen gibt, insbesondere dass sich der Windabweiser
stufenlos zwischen der Ruhestellung und der Position seiner maximalen
Ausstellhöhe
verstellen lässt.
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Insbesondere
kann eine Stellanordnung zum Verfahren des Windabweisers vorgesehen
sein, die insbesondere einen Elektromotor umfassen kann. Hierbei
weist die Stellanordnung vorzugsweise eine elektronische Steueranordnung
zum Ansteuern des Elektromotors in Abhängigkeit von voreinstellbaren oder
frei wählbaren
Parametern auf. Als Stellparameter eignen sich insbesondere die
Fahrzeuggeschwindigkeit und der Grad der Dachöffnung, weswegen gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine mit der elektronischen
Steueranordnung gekoppelte Sensorik zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit
und/oder des Dachöffnungsgrades
vorgesehen sein kann. Die Einstellung der Höhenlage des Windabweisers kann
somit automatisch erfolgen, z.B. indem bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichen
in Abhängigkeit
vom Grad der Dachöffnung
eine bestimmte Höhenlage
des Windabweisers zugeordnet wird.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform
ist zwischen der Vorderkante der Dachöffnung und dem Windabweiser
eine Dichtungsanordnung vorgesehen, die mit dem Windabweiser verbunden
sein kann und die in der ersten ausgefahrenen Stellung des Windabweisers
einen Durchstrom eines das Fahrzeugdach überströmenden Luftstroms unter dem
Windabweiser hindurch verhindert. Vorzugsweise ist an der Vorderkante
der Dachöffnung eine
im wesentlichen vertikal ausgerichtete Dichtfläche vorgesehen, die der Dichtungsanordnung
zugeordnet ist. Hierbei verhindert die Dichtungsanordnung einen
Durchstrom eines das Fahrzeugdach überströmenden Luftstroms unter dem
Windabweiser hindurch über
den gesamten Eingriffsbereich der Dichtungsanordnung mit der vertikal
ausgerichteten Dichtfläche,
so daß unter
Aufrechterhaltung dieser Dichtfunktion der Windabweiser mehrere
unterschiedliche Höhenlagen
einnehmen kann, wodurch sich die Reduktion von Fahrtwindgeräuschen in
Abhängigkeit
von beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit optimieren läßt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Windabweiser mit Durchbrüchen versehen sein,
die in der zweiten ausgefahrenen Stellung des Windabweisers einen
Durchstrom eines das Fahrzeugdach überströmenden Luftstroms unter dem Windabweiser
hindurch ermöglichen.
Insbesondere kann der Windabweiser im Bereich zwischen seiner Unterkante
und der Dichtungsanordnung Öffnungsscharten
aufweisen. Mittels derartiger Durchbrüche oder Öffnungsscharten läßt sich
der unter dem Windabweiser hindurch strömende Luftstrom zusätzlich verwirbeln,
wodurch das Wummern noch effektiver reduziert wird.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Beeinflussung der Luftströmung
im Bereich der Dachöffnung
eines öffnungsfähigen Fahrzeugdaches
kann so in ein Fahrzeugdach, welches im Bereich der Vorderkante
der Dachöffnung
ein Rahmenbauteil aufweist, integriert werden, daß der Windabweiser
in seiner Ruhestellung zumindest teilweise in dem Rahmenbauteil
aufgenommen wird. Hierbei kann die Anordnung so getroffen sein,
daß der
Windabweiser so angeordnet ist, daß er in seiner Ruhestellung
unter ein zum Verschließen
und mindestens teilweisen Freigeben der Dachöffnung vorgesehenen Verschlußelement
absenkbar ist.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht durch die Vorderkante einer Dachöffnung,
wobei der Windabweiser in seiner ersten ausgefahrenen Stellung steht;
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2 eine
Ansicht ähnlich 1,
wobei jedoch der Windabweiser in der zweiten ausgefahrenen Stellung
steht;
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3 eine
Ansicht ähnlich 1,
wobei jedoch der Windabweiser in seine Ruhestellung abgesenkt ist;
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4 eine
schematische perspektivische Ansicht des Windabweisers aus den 1 bis 3;
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5 eine
schematische Schnittansicht durch die Vorderkante einer Fahrzeugdachöffnung, wobei
eine alternative Ausführungsform
des Windabweisers sowohl in seiner Ruhestellung als auch in seiner
ersten und seiner zweiten ausgefahrenen Stellung veranschaulicht
ist; und
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6 ein
schematisches Schaltungsdiagramm ist, welches die Verschaltung einer
Stellanordnung mit elektronischer Steuerung zur Höhenverstellung
des Windabweisers zeigt.
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Entsprechend 1,
die einen schematischen Schnitt durch die Vorderkante einer Fahrzeugdachöffnung zeigt,
ist im Bereich eines eine Dachöffnung 10 eines öffnungsfähigen Fahrzeugdaches
umgebenden Dachrahmens 12 ein Windabweiser 14 abgelenkt.
Der Windabweiser, der in 4 in perspektivischer Ansicht
dargestellt ist, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 an
seinem in Fahrtrichtung hinten liegenden Ende am Dachrahmen derart angelenkt,
daß bei
einem Ausstellen des Windabweisers die Vorderkante desselben angehoben
wird. 1 zeigt den Windabweiser in seiner ersten ausgefahrenen
Stellung, in welcher der Windabweiser störende Fahrtwindgeräusche vermindert.
Hierbei ist an der Vorderkante des Windabweisers eine Dichtungsanordnung 16 vorgesehen,
die mit einer Dichtfläche 18 der
festen Dachfläche 20 zusammenwirkt. Ein
die feste Dachfläche 20 überstreichender
Luftstrom wird mittels des Windabweisers 14 nach oben abgelenkt,
wie dies in 1 durch Pfeile veranschaulicht
ist, wobei die Dichtungsanordnung 16 das Einströmen von
Luft zwischen der festen Dachfläche 20 und
dem Windabweiser 14 und unter dem Windabweiser 14 hindurch
verhindert. 1 zeigt hierbei die höchste erste
ausgefahrene Stellung des Windabweisers. Der Windabweiser kann jedoch
auch in Abhängigkeit
von beispielsweise der Fahrgeschwindigkeit etwas weniger angehoben
als in 1 gezeigt werden, um die Geräuschreduzierung zu optimieren.
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Wie
eingangs erwähnt
wurde, tritt in Abhängigkeit
vom Grad der Dachöffnung,
d.h. von der Stellung eines die Dachöffnung verschließenden Deckel- oder
Dachelements, innerhalb eines bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereiches
das sogenannte Wummern auf. Tritt dieser Zustand ein, so wird gemäß 2 der
Windabweiser weiter nach oben ausgestellt, so daß die Dichtungsanordnung 16 außer Eingriff
mit der Dichtfläche 18 tritt
und zwischen dem Windabweiser 14 und der festen Dachfläche 20 ein Spalt
frei wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform, wie sie in 2 und
insbesondere in 4 gezeigt ist und bei welcher
der Windabweiser 14 an seiner vorderen Unterkante mit Öffnungsscharten 22 (4)
versehen ist, kann die über
die feste Dachfläche 20 strömende Luft
bei der in 2 gezeigten Stellung ungehindert
in die Öffnungsscharten 22 einströmen und
die Unterseite des Windabweisers passieren.
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3 zeigt
den Windabweiser aus den 1 und 2, wenn
dieser in seine Ruhestellung im vorderen Dachrahmen 12 abgesenkt
ist. Der Windabweiser 14 ist dabei so weit abgesenkt, daß ein zum
Verschließen
der Dachöffnung 10 vorgesehenes
Deckelelement 24 ungehindert über den Windabweiser 14 hinweg
gleiten kann, bis es mit einer an seiner Vorderkante vorgesehenen
Dichtungsanordnung 26 gegen die Dichtfläche 18 der festen Dachfläche 20 ansteht.
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In 4 ist
der Windabweiser 14 in perspektivischer Ansicht gezeigt.
In dieser Darstellung sind die an der Unterseite des Windabweisers
vorgesehenen Öffnungsscharten 22 gut
zu erkennen. Diese Öffnungsscharten,
bzw. die zwischen den Öffnungsscharten
liegenden Windabweiserbereiche sorgen für eine Verwirbelung des unter
den Windabweiser 14 einströmenden Luftstroms, wodurch
die Wummergeräusche
noch weiter reduziert werden. Anstelle der in 4 gezeigten Öffnungsscharten 22 kann
der Windabweiser 14 auch mit unter der Dichtung 16 angeordneten
Aussparungen versehen sein, oder die Dichtung 16 selbst
kann so geformt sein, daß sie
den gewünschten
Verwirbelungseffekt hervorruft.
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In 5 ist
eine abgewandelte Ausführungsform
des Windabweisers sowohl in der Ruhestellung als auch in der ersten
und der zweiten ausgefahrenen Stellung gezeigt. Während in
den 1 bis 3 eine Dichtung 16 gezeigt
ist, die so an dem Windabweiser 14 angebracht ist, daß sie im
wesentlichen in senkrechter Richtung zu der Dichtfläche 18 der
festen Dachöffnung 20 absteht,
ist bei der Variante gemäß 5 eine
Dichtung 116 vorgesehen, die einen nach unten gebogenen
Dichtungsflansch aufweist. Es versteht sich, daß der speziellen Ausgestaltung
der Dichtung keine Grenzen gesetzt sind. Die Dichtung 16, 116 liegt
bevorzugt über
die gesamte Breite der Dachöffnung 10 dichtend
an der Dichtfläche 18 an.
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In 6 ist
ein schematisches Blockschaltbild einer Stellanordnung mit elektronischer
Steuerung der Höhenlage
des Windabweisers gezeigt. Eine Steuerelektronik 30 umfaßt hierbei
eine Sensorik 32 zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei
ein derartiges Geschwindigkeitssignal gegebenenfalls direkt von
der Bordelektronik 34 des Fahrzeugs abgeleitet werden kann,
da bei vielen heutigen Fahrzeugtypen ohnehin ein elektrisches Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
erzeugt wird. Des weiteren umfaßt
die Steueranordnung 30 eine Sensorik 36 zur Erfassung
des Dachöffnungsgrads.
Vorzugsweise ist die Sensorik 36 hierbei mit dem Motor 38 gekoppelt, der
die Bewegung eines Verschlußelements
zum Verschließen
der Dachöffnung
steuert.
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Anhand
der von der Sensorik 32 und der Sensorik 36 bereitgestellten
Signale ermittelt eine Signalverarbeitungseinheit 40 die
für eine
Verminderung sowohl der Fahrtwindgeräusche als auch des Wummerns
optimale Höhenlage
des Windabweisers, und sie stellt ein Positionssignal bereit, welches
an den Stellmotor 42 des Windabweisers übermittelt wird. Die Ansteuerung
des Windabweisers kann hierbei gemäß vorbestimmter Funktionen
erfolgen, in welchen die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Deckelposition
eingerechnet werden, oder aber anhand vorgegebener Wertetabellen,
bei welchen in Abhängigkeit
von der Deckelposition bestimmten Geschwindigkeitsbereichen diskrete
Höhenverstellungsgrade
zugeordnet sind. Geht man z.B. davon aus, daß beispielsweise im Geschwindigkeitsbereich von
50 bis 100 km/h starke Wummergeräusche
auftreten, so kann die Steuerung dafür sorgen, daß der Windabweiser
im Geschwindigkeitsbereich von 50 bis 100 km/h in die zweite ausgefahrene
Stellung, wie sie in 2 gezeigt ist, angehoben wird,
wohingegen der Windabweiser 14 bzw. 114 bei Fahrzeuggeschwindigkeiten
außerhalb
dieses Bereiches in eine erste ausgefahrene Stellung angehoben wird.
Hierbei kann die Steuerung beispielsweise so gewählt sein, daß der Windabweiser
im Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich von 0 bis 50 km/h in der obersten
ersten ausgefahrenen Stellung steht (siehe 1), daß er im
Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich von 100 bis 150 km/h aus der in 1 gezeigten
Stellung um beispielsweise 5 mm abgesenkt ist, während er im Geschwindigkeitsbereich
von 150 bis 250 km/h um beispielsweise 10 mm aus der in 1 gezeigten
Stellung abgesenkt ist. Da die optimale Stellung des Windabweisers
von den geometrischen Gegebenheiten des Fahrzeugdaches, bei dem
der Windabweiser eingesetzt wird, abhängt, weist die Steueranordnung 30 vorzugsweise
einen Speicher 44 auf, der mit den jeweiligen Fahrzeugdaten,
bzw. den für
das jeweilige Fahrzeug optimalen Stellfunktionen, bestückt werden kann.
Auf diese Weise läßt sich
die gleiche Windabweiservorrichtung bei unterschiedlichen Fahrzeugtypen
oder Varianten eines Fahrzeugtyps einsetzen und optimal den jeweiligen
Gegebenheiten anpassen. Falls gewünscht, kann die Steueranordnung 30 ferner
eine Anordnung 46 aufweisen, um das elektronisch erzeugten
Positionssignal manuell zu übersteuern
und damit dem Fahrzeugbenutzer die Möglichkeit zu bieten, die Höhenlage
des Windabweisers individuell einzustellen.
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Das
vorliegend beschriebene Windabweiserkonzept vereinigt die Vorzüge bekannter
Vollprofil-Windabweiser mit den Vorzügen von Scharten-Windabweisern,
d.h. von Windabweisern, die kein durchgehendes gleichmäßiges Profil über die gesamte
Breite des Windabweisers haben, sondern mit Durchbrüchen oder
mit Scharten an ihrer Ober- oder Unterseite versehen sind, indem
eine Kombination dieser beiden grundsätzlich unterschiedlichen Windabweisertypen
geschaffen wird, bei welcher der Windabweiser wahlweise die Funktion
des einen oder des anderen Windabweisertyps ausführt. Der oberhalb der Dichtungsanordnung 16 liegende
Teil des Windabweisers, d.h. die Windleitfläche, ist hierbei ein Vollprofil-Windabweiser
mit gerade, konvexer oder konkaver Windleitfläche. Unterhalb der Dichtungsanordnung
weist der Windabweiser 14 eine durchgehende Ausnehmung,
vorzugsweise jedoch Öffnungsscharten
gemäß 4 oder
eine ähnliche Anordnung
auf, mittels deren ein unter dem Windabweiser hindurch strömender Luftstrom
verwirbelt wird.
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- 10
- Dachöffnung
- 12
- Dachrahmen
- 14
- Windabweiser
- 16
- Dichtungsanordnung
- 18
- Dichtfläche
- 20
- feste
Dachfläche
- 22
- Öffnungsscharten
- 24
- Deckelelement
- 26
- Dichtungsanordnung
- 28
-
- 30
- Steuerelektronik
- 32
- Sensorik
zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit
- 34
- Bordelektronik
- 36
- Sensorik
zur Erfassung des Dachöffnungsgrads
- 38
- Motor
- 40
- Signalverarbeitungseinheit
- 42
- Stellmotor
des Windabweisers
- 44
- Speicher
- 46
- manuelle Übersteuerung
- 114
- Windabweiser
- 116
- Dichtungsanordnung
- 118
- Dichtfläche