一种天窗降噪组件及其最佳开度的确定方法与流程

本发明涉及一种机动车辅助设备，具体涉及一种天窗降噪组件及其最佳开度的确定方法。

背景技术：

汽车高速行驶时，打开天窗会产生具有低频及高声压级特性的风振噪声。这是由于天窗外空气与天窗里空气相对速度超过一定的值，剪切层不稳定使涡从天窗前缘脱落,当涡脱落的频率与汽车内部的固有频率相同时，发生共振而产生噪声，这种情况会降低汽车的舒适性，容易使人厌烦和疲劳，影响汽车的安全驾驶。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种可降低噪声的天窗降噪组件及其最佳开度的确定方法。

本发明采用的技术方案为：一种天窗降噪组件，包括前置组件、后置组件和控制单元，前置组件包括前置板和前置驱动机构，后置组件包括后置板和后置驱动机构，前置驱动机构和后置驱动机构均分别与控制单元相连；所述前置板的前端与设置在天窗内沿前端的前置驱动机构相连，前置板的后端可在前置驱动机构的作用下上下翻转；前置板的后端可与后置板的前端端面紧贴，后置板的后端端面可与天窗内边后端沿紧贴；后置板与后置驱动机构相连，后置驱动机构可带动后置板翻转和前后移动。

按上述方案，所述后置驱动装置包括导轨、电机驱动的转轴和滑块，所述导轨布置在天窗内边沿两侧，导轨与设置在后置板两侧边沿的滑块相适配，后置板可沿导轨滑动；在滑块内置有转轴，转轴与后置板相连，电机驱动转轴转动时，后置板可绕转轴上下翻转。

按上述方案，所述前置板的前端端面外伸有连杆，连杆的悬臂端与前置驱动机构的电机轴键连接，前置板可绕电机轴上下翻转；前置板的前端端面外伸有辅助杆，辅助杆与开设在天窗内沿前端的轴孔配合并用卡环固定，辅助前置板翻转。

按上述方案，所述前置板的前端面下部为与天窗前侧内沿配合的第一弧面，第一弧面半径为前置板厚度的一半。

按上述方案，所述前置板的后端面下部为与后置板的前端端面相配合的第二弧面。

按上述方案，在前置板的后端边缘开设非贯通的锯齿槽或波浪槽。

按上述方案，在后置板两侧的转轴上分别安装卷簧，当后置驱动装置驱动转轴旋转时，卷簧随之拉伸或收缩，从而带动后置板沿导轨移动。

按上述方案，所述转轴的端部安设有挡块。

一种如上所述天窗降噪组件最佳开度的确定方法，包括以下步骤：

步骤一、设定前置板开度α的n个变化水平，如α₁，α₂，α₃，...，α_n，以及后置板开度β的m个变化水平β₁，β₂，β₃，…，β_m，前置板开度α与后置板开度β一共存在n×m种组合；

步骤二、选取车辆驾驶室内的某一点为监测点，对每种组合进行实验或者仿真计算，获取监测点处的声压曲线或压力脉动级曲线；

步骤三、对比不同组合情况下监测点处的声压曲线或压力脉动级曲线第一峰值大小，选定峰值最小的α和β组合，该组合即为前置板和后置板瞬态最佳开度组合。

按上述方案，在步骤二中，具体仿真计算的过程为：

1）采用Fluent软件建立具体车型的流场几何模型并划分网格，设置边界条件；

2）设置湍流模型为realizablek-e模型，并选取驾驶室内某一点为监测点，监测该点的静压值，并进行稳态计算，待监测点静压值稳定后停止稳态计算；

3）设置时间步长为0.0001s，进行瞬态计算，待监测点声压出现周期性变化或者稳定在一定范围内时，对监测点的声压进行采集，采集的总时长为0.5s，得到该监测点处声压曲线或压力脉动级曲线。

本发明的有益效果为：本发明设置前置板和后置板，前置板和后置板的开度可根据车辆的具体情况自动调节，天窗打开时，前置板改变了风涡脱落的方向和位置，若前置板后缘为锯齿形或波浪形则可以破坏涡的脱落，且前置板倾斜时齿根处为凹坑状，阶断部分刚生成的风涡；前置板上表面肋条状、凹槽状及半球状能增大前置板上表面边界层厚度，抑制前置板后缘处气流的分离；后置板改变涡撞击后天窗时产生的压力回弹的方向，从而抑制天窗风振噪声的产生。

附图说明

图1是本发明一个具体实施例的结构示意图。

图2为本实施例中前置板与车体的连接示意图。

图3为本实施例中前置板的结构示意图。

图4为本实施例中前置驱动机构11与连杆的连接示意图。

图5为后置板的结构示意图。

图6为卷簧与后置板的连接示意图。

图7为后置驱动机构的连接示意图。

图8为后置板的打开示意图。

图9为锯齿状前置板的结构示意图。

图10为图9的左视图。

图11为波浪状前置板的结构示意图。

图12为图11的俯视图。

图13为肋条状前置板的结构示意图。

图14为图13的左视图。

图15为凹槽状前置板的结构示意图。

图16为图15的左视图。

图17为半球状前置板的结构示意图。

图18为图17的左视图。

其中：1、前置板；2、后置板；3、天窗；4、导轨；5、滑块；6、转轴；7、连杆；8、辅助杆；9、卷簧；10、挡块；11、前置驱动机构。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

如图1所示的一种天窗降噪组件，包括前置组件、后置组件和控制单元，前置组件包括前置板1和前置驱动机构11，后置组件包括后置板2和后置驱动机构，前置驱动机构11和后置驱动机构均分别与控制单元相连；所述前置板1的前端与设置在天窗3的内沿前端的前置驱动机构11相连，前置板1的后端可在前置驱动机构11的作用下上下翻转；前置板2的后端可与后置板2的前端端面紧贴，后置板2的后端端面可与天窗3的内边后端沿紧贴；；后置板2与后置驱动机构相连，后置驱动机构可带动后置板2翻转和前后移动。

所述天窗3内边沿两侧长度方向布置有导轨4，导轨4与设置在后置板2两侧边沿的滑块5相适配，后置板2可沿导轨4滑动；在滑块5内置有转轴6，转轴6的一端与后置驱动机构相连，后置板可绕转轴6上下翻转。

本发明中，如图2~图4所示，前置板1可为玻璃板，前置板1的前端端面外伸有连杆7，连杆7的悬臂端与前置驱动机构11的电机轴键连接，前置板1可绕电机轴上下翻转；前置板1的前端端面外伸有辅助杆8，辅助杆8与开设在天窗3内沿前端的轴孔配合并用卡环固定，辅助前置板1翻转；为了避免前置板1翻转时与天窗3内沿干涉，前置板1的前端面下部设计为与天窗3前侧内沿配合的第一弧面（前置板1的前端面和对应接触的天窗3内沿均设有倒角），第一弧面半径为前置板1厚度的一半；为了避免前置板1的后端面与后置板2的前端面干涉，前置板1的后端面下部为与后置板2的前端端面相配合的第二弧面。为了减少风振噪声，前置板可为锯齿状前置板或波浪状前置板，即在前置板的后端（沿天窗的宽度方向）边缘开设非贯通的锯齿槽（锯齿槽的深度小于前置板1后缘厚度）或波浪槽；前置板1还可设计为凹槽状前置板或半球状前置板（如图15~图18所示），即在前置板1的上表面开设有半球状的凹槽或在前置板1的上表面设有半球状的凸起；前置板1还可设计为肋条状前置板，即在前置板1的上表面设有肋条。本实施例中，如图9和图10所示，锯齿状前置板的后缘宽度为b，沿宽度方向共开设有40个深度为0.012b、宽度为0.012b、长度为0.012b的锯齿槽；如图10和图11所示，波浪状前置板的后端宽度为b，沿宽度方向共开设有40个圆弧半径为0.0006b、深度为0.012b的波浪槽；如图17和图18所示，半球状前置板上有147个半球；如图13和图14所示，肋条状前置板上有33条肋条；如图14和图15所示，凹槽状前置板上有48个凹槽。

本发明中，如图5~图8所示，后置板2可为玻璃板（若为玻璃板，可在玻璃板的两侧镶金属边）；所述后置驱动装置包括导轨4、电机驱动的转轴6和滑块5，所述导轨4布置在天窗3内边沿两侧，导轨4与设置在后置板2两侧边沿的滑块5相适配，后置板2可沿导轨4滑动；在滑块5内置转轴6，转轴6与后置板2相连，电机驱动转轴6转动时，后置板2可绕转轴6上下翻转。在后置板2两侧的转轴6上分别安装卷簧9，当后置驱动装置驱动转轴6旋转时，卷簧9随之拉伸或收缩，从而带动后置板2沿导轨4移动；转轴6的端部安设有挡块10；为了避免后置板2翻转时其后端端面与天窗3内沿干涉，后置板2的后端面下部可设计为倾斜面，本实施例中后置板2的后端面与天窗3顶面夹角为呈30°，后置板2的后端面上部为平面，其平面部分的厚度为3~5mm。

本发明中，控制单元内置于车辆的ECU系统，将前置板角度和后置板角度与车辆行驶状态的关系编程输入控制单元，控制单元根据车速对前置板角度和后置板角度进行调节（通过控制直流电机占空比对前置驱动机构11和后置驱动机构进行控制，来调整前置板1和后置板2的开度，也即前置板1或后置板2的上表面与车辆行驶方向的夹角，使行驶过程中车辆驾驶室内的噪音最小，此时前置板1和后置板2的开度为最佳开度。

一种天窗降噪组件最佳开度的确定方法包括以下步骤：

步骤一、控制单元设定前置板开度α的n个变化水平，如α₁，α₂，α₃，...，α_n，以及后置板开度β的m个变化水平β₁，β₂，β₃，…，β_m，前置板开度α与后置板开度β一共存在n×m种组合；

步骤二、选取车辆驾驶室内的某一点为检测点，对每种组合进行实验或者仿真计算，获取监测点处的声压曲线或压力脉动级曲线；

步骤三、对比不同组合情况下监测点处的声压曲线或压力脉动级曲线第一峰值大小，选定峰值最小的α和β组合，该组合即为前置板1和后置板2瞬态最佳开度组合。

在步骤二中，具体仿真计算的过程为：

1）采用CFD软件如Fluent等建立具体车型的流场几何模型并划分网格，设置边界条件（如进口为速度进口，出口为压力出口，车身为静止壁面等）；

2）设置湍流模型为realizablek-e模型，并选取驾驶室内某一点为监测点，用于监测静压值，进行稳态计算，待监测点静压值稳定后停止稳态计算；

3）设置湍流模型为realizablek-e或LES，时间步长为0.0001s，进行瞬态计算，待监测点声压出现周期性变化或者稳定在一定范围内时，对监测点的声压进行采集，采集的总时长为0.5s，得到该监测点处声压曲线（也可利用acoustic模型，将声压曲线进行FFT变换得到压力脉动级曲线）。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。