DE4033027A1

DE4033027A1 - Vorrichtung zur geraeusch- und schwingungsminderung an tangential ueberstroemten oeffnungen von kraftfahrzeugen, insbesondere an schiebedachoeffnungen

Info

Publication number: DE4033027A1
Application number: DE19904033027
Authority: DE
Inventors: Peter Catchpole; Eckhard Steinmeier
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1992-04-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ge räusch- und Schwingungsminderung an tangential überström ten Öffnungen von Kraftfahrzeugen, insbesondere an Schie bedachöffnungen, mit wenigstens einem Störkörper im Bereich des Randes der Öffnung zum Beeinflussen der Luft strömung.

An Schiebedächern von Kraftfahrzeugen bilden sich, auch wenn sie am vorderen Rand der Öffnung mit Windabweisern versehen sind, insbesondere bei weit oder ganz zurückge schobenen Schiebedach-Deckeln niedrigfrequente Luft schwingungen aus. Der Karosseriekörper und die über strömte Öffnung dieses Körpers wirken bei bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeiten wie ein Helmholtz-Resonator. Die Luftschwingungen in der Fahrgastzelle können dabei eine äußerst hohe Intensität erreichen und für die Fahr zeuginsassen sehr störend wirken.

Der Effekt wurde schon sehr früh beschrieben (P.V. Lamarque, "Some Notes on Wind Noise on Cars", November 1939). Die heute häufig als "Wummergeräusche" bezeich neten Schwingungen bilden sich bei bestimmten Fahr geschwindigkeiten als kohärente Strömungsstrukturen in der sich hinter dem vorderen Öffnungsrand befindlichen Grenzschicht aus. Diese kohärenten Oszillationen regen den aus der Schiebedachöffnung und der Fahrgastzelle be stehenden Helmholtz-Resonator an.

Zur Verminderung des Effektes ist es bereits bekannt (DE- OS 38 42 676 oder DE-GM 89 05 212), an einem Windabweiser am vorderen Randbereich der Schiebedachöffnung verstell bare Luftleitelemente anzuordnen, die aus einer unwirk samen Ruheposition in eine über die Windabweiserleiste nach oben hervortretende Wirkstellung verlagerbar sind. Zum Verstellen dieser Luftleitelemente ist ein beträcht licher Bauaufwand erforderlich. Handelt es sich um eine sich durch Federkraft aufrichtende Klappe, so besteht die Gefahr von Vibrationen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit verhältnis mäßig geringem Aufwand eine wirksame Reduzierung der er wähnten Wummergeräusche zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Störkörper erreicht, der in Draufsicht eine im wesentlichen keilför mige Kontur hat. Derartige Störkörper lassen sich in ihren Abmessungen verhältnismäßig klein halten und beein trächtigen daher das Erscheinungsbild des Fahrzeugs weni ger. Sie können auch ortsfest an der Karosseriestruktur verbleiben, ohne den Luftwiderstand wesentlich zu erhö hen. Sie haben trotzdem, auch bei Schräganströmung, eine hohe Wirksamkeit.

Vorzugsweise sind die Störkörper im Bereich des vorderen Randes der überströmten Öffnung angebracht. Es ist aber auch möglich, entsprechende Störkörper am hinteren Rand der Öffnung anzuordnen. Man hat nämlich erkannt, daß bei Schiebedächern der hintere Rand der Öffnung Störungen in Gegenstromrichtung (stromaufwärts) in die Zone der freien Grenzschicht bis zum vorderen Rand der Öffnung hin indu ziert. Die Störungen erzeugen am vorderen Rand in der Ab löseregion neue Verwirbelungen, die entlang der Scher schicht über der gesamten Schiebedachöffnung verstärkt werden. Es entstehen schließlich die kohärenten Strö mungsstrukturen, die die störenden Wummergeräusche aus machen.

Die eben beschriebenen Geräusche können auch bei ge öffnetem Seitenfenster enstehen. Daher können die be schriebenen Störkörper auch bei deren Anordnung bei spielsweise an der A-Säule oder an der B-Säule Abhilfe schaffen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand mehrerer jeweils für die Schiebedach-Öffnung vorgesehener Ausführungsbei spiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schrägansicht auf ein PKW-Dach mit drei Varianten eines Störkörpers;

Fig. 2 eine weitere Ansicht auf ein PKW-Dach mit einer Dachantenne und drei Ansichten eines Störkör pers;

Fig. 3-7 weitere Ausführungsformen der Erfindung, je weils in einer Schrägansicht auf ein PKW-Dach.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein PKW-Dach angedeutet, das mit einer Öffnung 1 versehen ist, die mit durch den Deckel 2 eines Schiebedachs verschließbar ist. Die vom Fahrzeugbug über den Vorderwagen und die Windschutz scheibe 3 gerade oder in einem Schräganströmwinkel ankom mende Luft überströmt die Öffnung 1 des Schiebedachs mit hoher Geschwindigkeit tangential nach hinten. Um die weiter oben schon beschriebenen kohärenten Schwingungen zu unterdrücken oder stark zu vermindern, ist am vorderen Rand 4 der Öffnung 1 in der durch die strichpunktierte Linie angedeuteten Längsmittelebene 5 ein Störkörper 6 angebracht, der in Fig. 1 rechts oben etwas vergrößert dargestellt ist. Der Störkörper 6 hat in Draufsicht eine keilförmige Kontur, die sich in Fahrtrichtung F nach vorne verjüngt. Wie man erkennt, nimmt auch die Höhe des Störkörpers 6 nach vorne zu ab.

Der Störkörper 6 beeinflußt die über die Öffnung 1 strö mende Luft derart, daß die auf den hinteren Rand 7 der Öffnung 1 auftreffenden Strömungsanteile völlig ungeord net dort auftreffen. Soweit diese turbulenten Störungen von dem hinteren Rand 7 in die freie Scherschicht etwa in der Ebene der Öffnung 1 zurückreflektiert werden, treten sie m Bereich dieser Scherschicht völlig ungeordnet auf.

Die teilweise geordneten kohärenten Schwingungen, die sich dort ohne Störkörper 6 bilden können und den Helmholtz-Resonator aus Fahrgastzelle und Schiebedachöff nung anregen können, werden unterdrückt.

Wie man erkennt, hat der Störkörper 6 zwei annähernd lot rechte seitliche Wandungen 8, die vorne bis auf einen ge ringen Abstand konvergieren. Auch bei dem Störkörper 6′ sind zwei seitliche, freistehende Wandungen 8′ vorgese hen, die nach vorne zu, ebenfalls bis auf einen geringen Abstand, konvergieren.

In Fig. 1 ist schließlich rechts unten noch eine weitere Variante eines Störkörpers 6′′ gezeigt, der zwei (in Fahrtrichtung F) hinten bis auf einen geringen Abstand konvergierende seitliche Wandungen 8′′ aufweist. Dabei können die seitlichen Wandungen 8′′ durch eine im Abstand von der Karosseriekontur verlaufende obere Wandung 9 mit einander verbunden sein.

Anstelle des einzigen Störkörpers 6 in der Mitte des vor deren Randes 4 der Öffnung 1 können auch zwei - gegebenenfalls mit gleichem seitlichem Abstand a von der Längsmittelebene 5 der Öffnung 1 angeordnete - Störkörper 6 vorgesehen sein, wie in strichlierten Linien angedeutet. Auf diese Weise kann auch bei Schräganströmung eine wirksame Unterdrückung der Wummergeräusche erreicht werden. Die Anzahl der Störkörper 6 kann auch zwei übersteigen, soweit sie jeweils symmetrisch zur Längsmittellinie 5 angeordnet werden.

In Fig. 2 ist oben eine Teilansicht auf das Dach eines Fahrzeugs wiedergegeben, das eine sogenannte Dachantenne 10 hat. Der Sockel 11 der Dachantenne 10 befindet sich in Fahrzeugmitte in dem hinter der Windschutzscheibe 12 und dem vor dem vorderen Rand 4 der Öffnung 1 des Schiebe dachs gelegenen Dachbereich.

Wie man in den drei Einzeldarstellungen der Fig. 2 erkennen kann, kann der Störkörper 13, 13′ bzw. 13′′ auch am Sockel 11 der vor der Schiebedachöffnung 1 ange ordneten Dachantenne 10 vorgesehen sein. Dabei kann - wie in der mittleren Darstellung - der Sockel 11′ selbst als keilförmiger Störkörper 13 ausgebildet sein. Eine stilistisch abgewandelte, aerodynamisch aber trotzdem sehr wirkungsvolle Ausführung zeigt die untere Darstel lung der Fig. 2 eines Störkörpers 13′ mit etwas verunde ten Kanten. Dieser Störkörper 13′ hat eine konkav nach vorne abfallende Oberseite 14. Es ist auch möglich, einen entsprechend ausgebildeten Störkörper als Nachrüstlösung so auszubilden, daß er die eben beschriebene Kontur hat und auf den in Fig. 2, oben ersichtlichen runden Sockel 11 aufgesetzt werden kann.

Der in Fig. 2 links oben dargestellte Störkörper 13′′ hat die Form einer flachen, in den Sockel 11 gesteuerten Blende, die nach oben hinten geneigt ist und sich nach hinten etwas verjüngt.

Die in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Ausführungsformen zeigen Störkörper zum Vermindern des Schiebedach- Wummerns, bei denen der am vorderen Randbereich der Öff nung 1 des Schiebedachs vorgesehene Windabweiser an seinem nach oben hinten abstehenden Rand in besonderer Weise gestaltet wurde.

Gemäß Fig. 3 kann der Windabweiser 15 über die ganze Breite einen oberen Rand 16 in Form eines flachen V haben, wobei die V-Spitze die höchste Stelle des aufge richteten Windabweisers 15 bildet.

Eine Abwandlung hiervon zeigt Fig. 4. Der Windabweiser 15′ ist dabei im wesentlichen so gestaltet, daß die V- Spitze 17 die niedrigste Stelle in der Mitte des aufge richteten Windabweisers 15′ bildet. Auch mit dem ent sprechend Fig. 5 abgeänderten Windabweiser 15′′ lassen sich die eingangs als Wummergeräusche beschriebenen Druckpulsationen eliminieren. Der Windabweiser 15′′ hat zwei V-förmig abstehende Randabschnitte 17, die symme trisch zur Längsmittelebene 5 der Öffnung 1 des Schiebe dachs angeordnet sind.

Gemäß Fig. 6 ist ein keilförmiger Störkörper in der Weise vorgesehen, daß der Windabweiser 18 einen Randabschnitt 19 mit der Kontur eines - sehr flachen - Schwalbenschwan zes hat. Es könnten auch mehrere, schmälere Schwalben schwanz-Abschnitte vorgesehen sein, die dann symmetrisch zur Längsmittelebene 5 der Öffnung 1 des Schiebedaches angeordnet werden müssen.

Nach Fig. 7 ist es schließlich auch möglich, die eingangs beschriebenen Pulsationsschwingungen dadurch zu elimi nieren, daß an dem in Fahrtrichtung F vorderen Rand 4 der Öffnung 1 in der Karosseriekontur sich nach hinten zum Öffnungsrand hin erweiternde und in der Tiefe nach hinten zunehmende Ausnehmungen 21 vorgesehen sind. Derartige, auch als Naca Ducts bekannte Wirbelgeneratoren bewirken ebenfalls eine gezielte Beeinflussung der Scherschicht in der Weise, daß sich die kohärenten Schwingungen nicht mehr ausbilden können. Bei dem dargestellten Ausführungs beispiel sind wiederum zwei Ausnehmungen 21, jeweils in gleichem Abstand a von der Längsmittelebene 5 vorgesehen.

Claims

1. Vorrichtung zur Geräusch- und Schwingungsminderung an tangential überströmten Öffnungen von Kraftfahr zeugen, insbesondere an Schiebedachöffnungen mit wenigstens einem Störkörper im Bereich des Randes der Öffnung zum Beeinflussen der Luftströmung, da durch gekennzeichnet, daß der Störkörper (6, 6′, 6′′, 13, 13′, 13′′) in Draufsicht eine im wesentlichen keilförmige Kontur hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (6, 6′) sich in Fahrtrichtung (F) nach vorne zu verjüngt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Höhe des Störkörpers (6, 13, 13′) nach vorne zu abnimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (6, 6′) zwei annähernd lotrechte seitliche Wandungen (8, 8′) umfaßt, die vorne bis auf einen geringen Abstand konvergieren.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (6′) zwei hinten bis auf einen geringen Abstand konvergierende seitliche Wandungen (8′′) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Wandungen (8′′) durch eine im Ab stand von der Karosseriekontur verlaufende obere Wandung (9) miteinander verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Störkörper (6) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (13, 13′) am Sockel (11) einer vor der Schiebedachöffnung angeordneten Dachantenne (10) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (11′) selbst als keilförmige Störkör per (13′) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (13′) eine konkav nach vorne ab fallende Oberseite (14) hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (13′′) die Form einer flachen, am Sockel (11) befestigten Blende hat, die nach oben hinten geneigt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Windabweiser (15) des Schiebedachs über die ganze Breite einen oberen Rand (16) in Form eines flachen V hat.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß die V-Spitze die höchste Stelle des aufge richteten Windabweisers (15) bildet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß die V-Spitze (17) die niedrigste Stelle in der Mitte des aufgerichteten Windabweisers (15′) bildet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Windabweiser (15′′) wenigstens zwei V-förmige abstehende Randabschnitte (17) hat, die symmetrisch (Abstände a) zur Längsmittelebene (5) der Schiebe dachöffnung (1) angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Windabweiser (18) des Schiebedaches wenigstens einen Randabschnitt (19) mit der Kontur eines Schwalbenschwanzes (20) aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem in Fahrtrichtung (F) vorderen Rand (4) der Öffnung (1) in der Karosseriekontur sich nach hinten zum Öffnungsrand hin erweiternde und in der Tiefe nach hinten zunehmendem Ausnehmungen (21) vor gesehen sind.