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Die Erfindung betrifft eine Windabweiservorrichtung an einer Dachöffnung eines öffnungsfähigen Fahrzeugdaches mit einem Windabweiser, der in einer Betriebsstellung gegenüber einer die Dachöffnung vorderseitig begrenzenden Dachfläche ausgestellt ist und ein Windleitprofil aufweist, das eine über den Windabweiser strömende Luftströmung beeinflusst.
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Es ist bekannt, dass bei geöffnetem Schiebedach eines Fahrzeugs bei bestimmten Fahrgeschwindigkeiten das sogenannte „Schiebedachwummern” auftritt. Eine Vielzahl von Windabweisern sind vorgeschlagen worden, um diese pulsierenden Luftschwingungen zu reduzieren oder gänzlich zu vermeiden.
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Aus der
DE 103 00 395 A1 ist eine Windabweiservorrichtung mit einem Windabweiserprofil bekannt geworden, bei dem flexible Störkörper am Oberrand des Windabweiserprofils angeordnet sind, die sich bei Luftanströmung flexibel verformen können. Diese Störkörper sind bei jeder Fahrgeschwindigkeit im Luftstrom zu seiner Verwirbelung wirksam, wodurch Wummergeräusche reduziert werden können.
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Aus der
EP 0 586 245 B2 ist eine gattungsgemäße Windabweiservorrichtung mit einem Windabweiser bekannt geworden, der eine Leitfläche mit mehreren Öffnungen aufweist, durch die ein Teilluftstrom der den Windabweiser überströmenden Luftströmung strömen kann. Im Fahrbetrieb wird der Teilluftstrom von einem Windleitflügel am Oberrand des Windabweisers abwärts zur Dachöffnung hin und in den Fahrgastraum hinein abgelenkt, während die restliche Luftströmung über die Dachöffnung hinweg geleitet wird. Der abwärts gerichtete Teilluftstrom soll das Wummergeräusch reduzieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Windabweiservorrichtung zu schaffen, die im Hinblick auf ihre Wirksamkeit bei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten und daraus resultierenden Luftströmungsgeschwindigkeiten verbessert ist.
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Die Aufgabe wird bei der eingangs genannten Windabweiservorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Windabweiser zumindest einen Strömungskanal aufweist, der oberseitig von dem Windleitprofil und unterseitig von einer Begrenzungsfläche des Windabweisers begrenzt ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Windabweiser zeichnet sich somit durch eine Kombination aus einem oberseitigen Windleitprofil und einem zwischen dem Windleitprofil und einer darunter beanstandet angeordneten Begrenzungsfläche gebildeten Strömungskanal aus. Das Windleitprofil kann für sich alleine der Luftströmung eine bestimmte Strömungsrichtung aufprägen. Diese Fähigkeit des Windabweisers, die Luftströmung zu lenken, wird durch den darunter angeordneten Strömungskanal verstärkt, der eine zusätzliche eigenständige Lenkungskomponente für die Luftströmung bereitstellen kann, die insbesondere in Abstimmung mit der Lenkung durch das Windleitprofil erfolgt.
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Ein solcher Strömungskanal weist – im Gegensatz zu einer Blende – rand- oder umfangsseitig Strömungsbegrenzungsflächen auf, die sich in Strömungsrichtung über eine solche Länge erstrecken, die eine wirksame Lenkung der durchströmenden Luftströmung gewährleisten.
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Durch gezielte Lenkung der Luftströmung über das geöffnete Dach kann das Wummergeräusch zumindest deutlich reduziert oder sogar vermieden werden.
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Es ist besonders bevorzugt, dass das Windleitprofil und die Begrenzungsfläche derart angeordnet sind, dass die durch den Strömungskanal strömende Luftströmung aufwärts über die Dachöffnung geleitet wird. Hierdurch wird ein Einströmen der Luftströmung durch die Dachöffnung in den Fahrzeuginnenraum und damit einhergehende Geräuscherzeugung vermieden.
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In besonders zweckmäßiger Gestaltung ist vorgesehen, dass der Strömungskanal zumindest über einen Hinterabschnitt als Diffusor gebildet ist. Ein solcher Diffusor verlangsamt die Geschwindigkeit der hindurchströmenden Luftströmung. Der Strömungskanal enthält als Diffusor einen in Strömungsrichtung sich erweiternden Querschnitt. Zweckmäßigerweise vergrößert sich der Abstand zwischen dem oberen Windleitprofil und der unteren Begrenzungsfläche in Strömungsrichtung zum Austritt hin. So kann z. B. das Windleitprofil zu seinem Hinterrand hin deutlich nach oben gekrümmt sein. Der Diffusor lenkt die Luftströmung aufwärts und hält durch die von der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der Luftströmungsgeschwindigkeit abhängige Reaktionskraft den Windabweiser in optimaler Stellung relativ zur Dachhaut.
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Eine bevorzugte Gestaltung sieht vor, dass das Windleitprofil und/oder die Begrenzungsfläche derart gebildet ist bzw. sind, dass es bzw. sie strömungsabwärts des Strömungskanals in der Luftströmung Wirbel erzeugt bzw. erzeugen. Durch diese Maßnahmen kann besonders effektiv ein großes turbulentes Luftpolster über der freigelegten Dachöffnung erzeugt werden, wodurch das Wummern bei allen Fahrgeschwindigkeiten verringert oder beseitigt werden kann.
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Zweckmäßigerweise ist das Windleitprofil in seiner Funktions- oder Betriebsstellung derart angeordnet, dass im Fahrbetrieb die Begrenzungsfläche, die insbesondere von einem dünnen flügelartigen Bauteil oder Flügelbauteil gebildet ist, auch unterseitig von der Luftströmung umströmt ist. Somit kann auch eine an der Unterseite der Begrenzungsfläche bzw. des Flügelbauteils vorbeiströmende Luftströmung verwirbelt werden.
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In bevorzugter Gestaltung sind an der Unterseite des Windleitprofils in Querrichtung voneinander beabstandete Vortexelemente angebracht, die insbesondere als sich in Strömungsrichtung erstreckende Längsrippen gebildet sind. Die Vortexelemente oder Längsrippen erstrecken sich in Längsrichtung zumindest über einen Hinterabschnitt des Windleitprofils und weisen eine Gestalt und Struktur auf, die Wirbelbildung in der vom Windabweiser austretenden Luftströmung verursachen können.
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Die Vortexelemente oder Längsrippen ragen von der Unterseite des Windleitprofils beispielsweise in begrenzter Länge in den Strömungskanal hinein. In alternativer Gestaltung können die Längsrippen oder Vortexelemente das Windleitprofil und die Begrenzungsfläche miteinander verbinden und insbesondere seitliche Begrenzungswände oder Luftleitwände des jeweiligen Strömungskanals bilden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann im Strömungskanal oder am Austritt des Strömungskanals zwischen dem Windleitprofil und der Begrenzungsfläche eine von der Luftströmung durchströmte Gitterstruktur fest oder lösbar angeordnet sein. Eine solche Gitterstruktur bewirkt ebenfalls eine Verwirbelung der durchströmenden Luftströmung und erzeugt einen turbulenten Luftteppich über der Dachöffnung. Die Gitterstruktur ist z. B. ein Mikrogitter oder jede andere Struktur mit solcher Maschenweite, die die Luftströmung in geeigneter Weise verwirbelt, ohne eine übermäßige Strömungsbehinderung darzustellen.
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Wenn am Hinterrand des Windleitprofils zumindest ein Strömungsstörkörper, insbesondere ein nach oben ragendes Gurney-Element oder Gurney-Flap, angeordnet ist, kann auf diese Weise ebenfalls eine Verwirbelung der Luftströmung erzielt werden.
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Des weiteren kann auch an der Oberseite des Windleitprofils zumindest ein Luftleitelement angeordnet sein, das sich in Strömungsrichtung erstreckt und insbesondere als Vortexelement oder Längsrippe gebildet ist.
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Wenn das oberseitige Luftleitelement an seinem Oberrand eine Führungsbahn aufweist, kann ein verstellbarer Deckel des öffnungsfähigen Fahrzeugdaches bei seiner Öffnungs- und Schließbewegung unmittelbar oder über ein Eingriffsteil am Oberrand des Luftleitelements in Eingriff sein und ein Verschwenken des Windabweisers relativ zu Lager- oder Ausstellarmen bewirken.
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Zweckmäßigerweise ist der Windabweiser an zwei seitlichen Lager- und Ausstellarmen, die an einem Dachrahmen schwenkbar gelagert sind, um eine Querschwenkachse schwenkbar gelagert. Die Ausstellarme sind z. B. über Federeinrichtungen nach oben in Betriebsstellung des Windabweisers vorgespannt und durch den Deckel oder eine Verstelleinrichtung in ihre Ruhestellung herabschwenkbar. Jedoch können auch andersartige Verstelleinrichtungen vorgesehen sein.
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In bevorzugter Gestaltung weist der Windabweiser an seinen beiden seitlichen Enden jeweils ein Leitelement zur seitlichen Verwirbelung der Luftströmung auf. Das endseitige Leitelement, das insbesondere den äußeren Strömungskanal außenseitig begrenzt, ist bevorzugt in Strömungsrichtung schräg, pfeilförmig oder geschwungen angeordnet, so dass die auftreffende Luftströmung vor der Dachöffnung seitlich neben die Dachöffnung hin abgelenkt wird. Zweckmäßigerweise enthält das seitliche Leitelement eine Lagereinrichtung des Windabweisers an dem Lager- oder Ausstellarm.
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Zweckmäßigerweise ist der Windabweiser als Kunststoff-Spritzgussteil derart geformt, dass er aus einem hinterschnittfreien Form- oder Spritzgusswerkzeug durch einfaches Trennen von Formhälften entformbar ist. Damit ist ein stabiler verformungssteifer Windabweiser kostengünstig herstellbar.
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Insbesondere ist der Windabweiser somit kein flächiges Profil mit einzelnen Luftdurchströmöffnungen, sondern er weist ein oberes Windleitprofil und eine untere Begrenzungsfläche auf, die über vertikale Verbindungselemente oder Luftleitwände miteinander verbunden sein können.
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Der erfindungsmäße Windabweiser, der eine oder mehrere der beschriebenen Luftleiteinrichtungen und Strömungsstöreinrichtungen aufweist, ist nach aerodynamischen Überlegungen ausgelegt und reduziert das Wummern an Dachöffnungen insbesondere durch Erzeugung eines turbulenten Luftpolsters über der Dachöffnung. Durch die Möglichkeit, den Anstellwinkel des Windabweisers bzw. des Windleitflügels einzustellen und zu verändern, kann die Größe der Dachöffnung berücksichtigt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Windabweiservorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 in einer Draufsicht ein öffnungsfähiges Fahrzeugdach eines PKW mit einem nach hinten in Öffnungsstellung verlagerten Deckel eines Schiebedaches und mit einer ausgestellten Windabweiservorrichtung;
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2 in einer Seitenansicht die Windabweiservorrichtung in einer abgesenkten Ruhestellung;
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3 in einer Seitenansicht die Windabweiservorrichtung in einer gegenüber der abgesenkten Stellung der 2 ausgestellten Funktionsstellung;
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4 in einer Draufsicht das Fahrzeugdach bei ausgestellter Windabweiservorrichtung;
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5 in einer isometrischen Ansicht in schematischer Darstellung die Windabweiservorrichtung; und
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6 in einer Längsschnittansicht der am Fahrzeugdach in Funktionsstellung ausgestellte Windabweiser.
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Ein Fahrzeug 1 wie z. B. ein PKW (siehe 1) enthält ein Fahrzeugdach 2 mit einer Dachöffnung 3 und einem Deckel 4 z. B. eines Schiebedaches oder Schiebehebedaches, der in bekannter Weise zwischen einer die Dachöffnung 3 verschließenden Schließstellung und einer die Dachöffnung 3 freigebenden Offenstellung (siehe 1) sowie in Zwischenstellungen verstellbar ist. Eine dem Vorderrand 5 der Dachöffnung 3 zugeordnete Windabweiservorrichtung 6 enthält einen Windabweiser 7 (in 1 beispielhaft und schematisch dargestellt), der beidseits mittels eines jeweiligen sich nach hinten erstreckenden Ausstellarms 8 einer Lagereinrichtung des Windabweisers 7 um eine am Hinterende des Ausstellarms 8 angeordnete Schwenkachse 9 eines Schwenklagers dieser Lagereinrichtung verstellbar bzw. schwenkbar gelagert und zwischen einer abgesenkten Ruhestellung (2) und einer angehobenen Funktionsstellung (3), in der der Windabweiser 7 gegenüber einer die Dachöffnung 3 vorderseitig begrenzenden Dachfläche 10 ausgestellt ist, verstellbar ist. Das die Schwenkachse 9 bildende Schwenklager ist an einem Schiebedachrahmen 11 angeordnet, der am Fahrzeugdach 2 fest angebracht ist und auch den verschiebbaren Deckel 4 sowie eine Antriebseinrichtung zum Verstellen des Deckels 4 trägt. Der Windabweiser 7 ist am Vorderende des Ausstellarmes 8 um eine Schwenkachse 12 schwenkbar gelagert und derart relativ zum Ausstellarm 8 verstellbar, dass er in der abgesenkten Ruhestellung (2) und der angehobenen Funktionsstellung (3) in bezüglich des Fahrzeugdaches unterschiedlichen Schwenkstellungen angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist der Windabweiser 7 durch eine Steuereinrichtung und/oder eine Federkrafteinrichtung, die den Ausstellarm nach oben vorspannt, in seiner Schwenkbewegung gesteuert.
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Der Windabweiser 7 enthält ein oberes Windleitprofil 13 und ein unteres Flügelbauteil 14 sowie zumindest einen Strömungskanal 15 zwischen dem Windleitprofil 13 und dem Flügelbauteil 14, wobei die Unterseite des Windleitprofils 13 eine obere Begrenzungsfläche 16 des Strömungskanals 15 und die Oberseite des Flügelbauteils 14 eine untere Begrenzungsfläche 17 des Strömungskanals 15 bilden. Der Windabweiser 7 enthält zumindest eine vertikale Luftleitwand 18 (siehe 4 und 5), die den Strömungskanal 15 in Querrichtung des Windabweisers 7 (in Y-Richtung bezüglich des Fahrzeugs und des Fahrzeugdaches) in zwei Strömungskanalabschnitte unterteilt. Wenn der Windabweiser 7 nur eine Luftleitwand 18 aufweist, ist diese Luftleitwand 18 bevorzugt mittig zwischen den beiden äußeren Seitenenden 19 des Windabweisers 7 angeordnet. Mehrere wie z. B. drei Luftleitwände 18 (siehe 4) sind bevorzugt derart voneinander beabstandet angeordnet, dass sie den Strömungskanal 15 in annähernd gleichmäßig breite Strömungskanalabschnitte unterteilen. Vertikale endseitige Leitwände 20 bilden an den Seitenenden 19 den jeweiligen äußeren Abschluss des Windabweisers 7. Die Luftleitwände 18 können flache Bauteile sein oder im Querschnitt z. B. in Tropfenform gewölbt sein, so dass sie die vorbeiströmende Luftströmung durch ihre Form beeinflussen und auch verwirbeln können. Die Luftleitwände 18 können demnach auch Vortexelemente darstellen.
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Das Windleitprofil 13 ist in Anströmungsrichtung oder X-Richtung (siehe die ausgestellte Funktionsstellung des Windabweisers 7) hinter dem Lufteinlass 21 des Strömungskanals 15 aufwärts gekrümmt oder gebogen, so dass eine Luftströmung vom Windleitprofil 13 aufwärts und über die Dachöffnung 3 geleitet wird. Das untere Flügelbauteil 14 ist ab dem Lufteinlass 21 in einem Vorderabschnitt 22 bevorzugt zunächst ebenflächig und etwa parallel zu dem oberen Windleitprofil 13 angeordnet und in einem sich anschließenden Hinterabschnitt 23 ansteigend gebildet, wobei der Abstand und der Strömungsquerschnitt zwischen dem Windleitprofil 13 und dem Flügelbauteil 14 sich in Strömungsrichtung vergrößert und das Windleitprofil 13 und das Flügelbauteil 14 zumindest in einem in Strömungsrichtung hinteren Abschnitt 24 des Strömungskanals 15 einen Diffusor 25 bilden. An einer Außenkante 26 am Übergang vom Vorderabschnitt 22 zum ansteigenden Hinterabschnitt 23 wird die unterseitige Luftströmung verwirbelt, während sie nach oben zu dem durch den Diffusor 25 verlangsamten Luftstrom strömt.
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Eine Gitterstruktur 27 ist im Auslassquerschnitt am Luftauslass 28 des Strömungskanals 15 quer zur Strömungsrichtung angeordnet und deckt den Auslassquerschnitt ab. Die Gitterstruktur 27 ist z. B. ein Lochgitter, eine Drahtgitterstruktur oder ein spritzgegossenes Mikrogitter und kann in der durchströmenden Luftströmung Turbulenzen erzeugen. Unterschiedliche Lochgeometrien können eingesetzt werden, um die Turbulenzerzeugung und das dabei auftretende Geräuschniveau aufeinander abzustimmen und aneinander anzupassen. Des weiteren wird durch die Auswahl der Gitterstruktur und der Lochgeometrie die Stabilität des die Gitterstruktur enthaltenden Bauteils und auch das äußere Erscheinungsbild bestimmt. Die Funktion und Wirksamkeit der Gitterstruktur wird beispielsweise auch durch den Durchmesser, die Geometrie, den Abstand der Löcher voneinander und die Abrundung der Ränder der Löcher bestimmt und beeinflusst.
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Die Gitterstruktur 27 kann auch teilweise oder gänzlich von einem Netzstoff gebildet sein. Der Netzstoff kann z. B. am Oberrand und am Unterrand jeweils mit einer Leiste, z. B. einer Kunststoffleiste, versehen sein, die derart gestaltet ist, dass sie bei der Montage des Netzstoffes am Windabweiser 7 mittels einer Schnappverbindung festgelegt wird. Eine weitere Befestigung durch Kleben oder Schrauben ist dann nicht erforderlich.
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Am Hinterrand 29 des Windleitprofils 13 kann ein Gurney-Element 30 (wird auch als Gurney-Flap bezeichnet) angeordnet sein. Das Gurney-Element 30 ist in der Art einer schmalen Leiste oder Rippe gebildet, die sich entlang des Hinterrandes 29 erstreckt und vom Windleitelement 13 nach oben vorsteht, z. B. in etwa annähernd rechtwinklig zur Oberseite des Windleitprofils 13 oder schräg in Richtung der Luftströmung. Das Gurney-Element 30 erzeugt zusätzlich Wirbel in der über das Windleitprofil 13 strömenden Luftströmung und leitet die Luftströmung über die aus dem Strömungskanal 15 abströmende turbulente Luftströmung.
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Der Windabweiser 7 ist seitlich jeweils mittels einer Feder (nicht dargestellt) relativ zum Ausstellarm 8 in eine Funktionsstellung gegen einen Anschlag am Ausstellarm 8 vorgespannt. Die Feder zum Schwenken des Windabweisers 7 ist z. B. an einem Lagerzapfen des Schwenklagers des Windabweisers 7 integriert. Wenn der geöffnete Deckel 4 nach vorne in Schließrichtung bewegt wird, drückt er mittels eines Eingriffselements den Ausstellarm 8 gegen die Kraft einer Ausstellfeder 31 herab. Bei der weiteren Schließbewegung kommt er mit dem Oberrand 32 an zumindest einer Luftleitwand 18 in Eingriff, die über das Windleitprofil 13 nach oben hinaus ragt. Der Oberrand 32 ist als Gleit- oder Führungsbahn mit einem derartigen Bahnverlauf gebildet, dass der sich schließende Deckel 4 im Gleiteingriff entlang des Oberrandes 32 den Windabweiser 7 herabdrückt und gegen den Ausstellarm 8 verschwenkt. Die Bewegung erfolgt ausgehend von 3 im Uhrzeigersinn in die in 2 dargestellte abgesenkte Ruhestellung, in der der Deckel 4 den abgesenkten Windabweiser 7 abdeckt.
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An der Unterseite oder unteren Begrenzungsfläche 16 des Windleitprofils 13 können in Querrichtung voneinander beabstandete Vortexelemente 33 angeordnet sein, die sich in Strömungsrichtung erstrecken und insbesondere als schmale Längsrippen gebildet sind. Die Vortexelemente oder die Längsrippen erstrecken sich zumindest über einen Hinterabschnitt des Windleitprofils 13, z. B. im Bereich des Diffusors 25.
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Die beiden endseitigen Luftleitwände 20 können in Längsrichtung oder x-Richtung bzw. in Strömungsrichtung schräg nach außen geneigt oder geschwungen verlaufen, wodurch sie endseitig am Windabweiser 7 die anströmende Luftströmung seitlich nach außen in einen Bereich neben die Dachöffnung leiten. Zusätzlich können Wirbel erzeugen werden. Jede endseitige Luftleitwand 20 enthält in ihrem Vorderbereich an der Schwenkachse 12 des Windabweisers 7 einen Lagerzapfen oder eine Lagerbohrung zur Schwenklagerung des Ausstellarms 8 des Windabweisers 7. Bei der schrägen Anordnung der endseitigen Luftleitwand ist am in y-Richtung zurückgesetzten Vorderbereich Raum für die Anlenkung des Ausstellarmes 8 sowie für die Feder zum Schwenken des Windabweisers 7 relativ zum Ausstellarm 8.
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Der Windabweiser 7 ist insbesondere als Kunststoff-Spritzgussteil derart geformt, dass er aus einem hinterschnittfreien Form- oder Spritzgusswerkzeug durch einfaches Trennen von Formhälften entformbar ist.
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Die in der Beschreibung und anhand des Ausführungsbeispiels sowie der Figuren offenbarten einzelnen Merkmale können in beliebigen technisch zweckmäßigen Anordnungen und Gestaltungen mit dem jeweiligen Erfindungsgegenstand in seiner allgemeinen Form kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Fahrzeugdach
- 3
- Dachöffnung
- 4
- Deckel
- 5
- Vorderrand
- 6
- Windabweiservorrichtung
- 7
- Windabweiser
- 8
- Ausstellarm
- 9
- Schwenkachse
- 10
- Dachfläche
- 11
- Schiebedachrahmen
- 12
- Schwenkachse
- 13
- Windleitprofil
- 14
- Flügelbauteil
- 15
- Strömungskanal
- 16
- obere Begrenzungsfläche
- 17
- untere Begrenzungsfläche
- 18
- Leitwand
- 19
- Seitenende
- 20
- Leitwand
- 21
- Lufteinlass
- 22
- Vorderabschnitt
- 23
- Hinterabschnitt
- 24
- Abschnitt
- 25
- Diffusor
- 26
- Außenkante
- 27
- Gitterstruktur
- 28
- Luftauslass
- 29
- Hinterrand
- 30
- Gurney-Element
- 31
- Ausstellfeder
- 32
- Oberrand
- 33
- Vortexelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10300395 A1 [0003]
- EP 0586245 B2 [0004]
