本發明涉及一種機動車輔助設備，具體涉及一種天窗降噪組件及其最佳開度的確定方法。

背景技術：

汽車高速行駛時，打開天窗會產生具有低頻及高聲壓級特性的風振噪聲。這是由于天窗外空氣與天窗里空氣相對速度超過一定的值，剪切層不穩定使渦從天窗前緣脫落,當渦脫落的頻率與汽車內部的固有頻率相同時，發生共振而產生噪聲，這種情況會降低汽車的舒適性，容易使人厭煩和疲勞，影響汽車的安全駕駛。

技術實現要素：

本發明的目的在于，針對現有技術的不足，提供一種可降低噪聲的天窗降噪組件及其最佳開度的確定方法。

本發明采用的技術方案為：一種天窗降噪組件，包括前置組件、后置組件和控制單元，前置組件包括前置板和前置驅動機構，后置組件包括后置板和后置驅動機構，前置驅動機構和后置驅動機構均分別與控制單元相連；所述前置板的前端與設置在天窗內沿前端的前置驅動機構相連，前置板的后端可在前置驅動機構的作用下上下翻轉；前置板的后端可與后置板的前端端面緊貼，后置板的后端端面可與天窗內邊后端沿緊貼；后置板與后置驅動機構相連，后置驅動機構可帶動后置板翻轉和前后移動。

按上述方案，所述后置驅動裝置包括導軌、電機驅動的轉軸和滑塊，所述導軌布置在天窗內邊沿兩側，導軌與設置在后置板兩側邊沿的滑塊相適配，后置板可沿導軌滑動；在滑塊內置有轉軸，轉軸與后置板相連，電機驅動轉軸轉動時，后置板可繞轉軸上下翻轉。

按上述方案，所述前置板的前端端面外伸有連桿，連桿的懸臂端與前置驅動機構的電機軸鍵連接，前置板可繞電機軸上下翻轉；前置板的前端端面外伸有輔助桿，輔助桿與開設在天窗內沿前端的軸孔配合并用卡環固定，輔助前置板翻轉。

按上述方案，所述前置板的前端面下部為與天窗前側內沿配合的第一弧面，第一弧面半徑為前置板厚度的一半。

按上述方案，所述前置板的后端面下部為與后置板的前端端面相配合的第二弧面。

按上述方案，在前置板的后端邊緣開設非貫通的鋸齒槽或波浪槽。

按上述方案，在后置板兩側的轉軸上分別安裝卷簧，當后置驅動裝置驅動轉軸旋轉時，卷簧隨之拉伸或收縮，從而帶動后置板沿導軌移動。

按上述方案，所述轉軸的端部安設有擋塊。

一種如上所述天窗降噪組件最佳開度的確定方法，包括以下步驟：

步驟一、設定前置板開度α的n個變化水平，如α₁，α₂，α₃，...，α_n，以及后置板開度β的m個變化水平β₁，β₂，β₃，…，β_m，前置板開度α與后置板開度β一共存在n×m種組合；

步驟二、選取車輛駕駛室內的某一點為監測點，對每種組合進行實驗或者仿真計算，獲取監測點處的聲壓曲線或壓力脈動級曲線；

步驟三、對比不同組合情況下監測點處的聲壓曲線或壓力脈動級曲線第一峰值大小，選定峰值最小的α和β組合，該組合即為前置板和后置板瞬態最佳開度組合。

按上述方案，在步驟二中，具體仿真計算的過程為：

1）采用Fluent軟件建立具體車型的流場幾何模型并劃分網格，設置邊界條件；

2）設置湍流模型為realizablek-e模型，并選取駕駛室內某一點為監測點，監測該點的靜壓值，并進行穩態計算，待監測點靜壓值穩定后停止穩態計算；

3）設置時間步長為0.0001s，進行瞬態計算，待監測點聲壓出現周期性變化或者穩定在一定范圍內時，對監測點的聲壓進行采集，采集的總時長為0.5s，得到該監測點處聲壓曲線或壓力脈動級曲線。

本發明的有益效果為：本發明設置前置板和后置板，前置板和后置板的開度可根據車輛的具體情況自動調節，天窗打開時，前置板改變了風渦脫落的方向和位置，若前置板后緣為鋸齒形或波浪形則可以破壞渦的脫落，且前置板傾斜時齒根處為凹坑狀，階斷部分剛生成的風渦；前置板上表面肋條狀、凹槽狀及半球狀能增大前置板上表面邊界層厚度，抑制前置板后緣處氣流的分離；后置板改變渦撞擊后天窗時產生的壓力回彈的方向，從而抑制天窗風振噪聲的產生。

附圖說明

圖1是本發明一個具體實施例的結構示意圖。

圖2為本實施例中前置板與車體的連接示意圖。

圖3為本實施例中前置板的結構示意圖。

圖4為本實施例中前置驅動機構11與連桿的連接示意圖。

圖5為后置板的結構示意圖。

圖6為卷簧與后置板的連接示意圖。

圖7為后置驅動機構的連接示意圖。

圖8為后置板的打開示意圖。

圖9為鋸齒狀前置板的結構示意圖。

圖10為圖9的左視圖。

圖11為波浪狀前置板的結構示意圖。

圖12為圖11的俯視圖。

圖13為肋條狀前置板的結構示意圖。

圖14為圖13的左視圖。

圖15為凹槽狀前置板的結構示意圖。

圖16為圖15的左視圖。

圖17為半球狀前置板的結構示意圖。

圖18為圖17的左視圖。

其中：1、前置板；2、后置板；3、天窗；4、導軌；5、滑塊；6、轉軸；7、連桿；8、輔助桿；9、卷簧；10、擋塊；11、前置驅動機構。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步地描述。

如圖1所示的一種天窗降噪組件，包括前置組件、后置組件和控制單元，前置組件包括前置板1和前置驅動機構11，后置組件包括后置板2和后置驅動機構，前置驅動機構11和后置驅動機構均分別與控制單元相連；所述前置板1的前端與設置在天窗3的內沿前端的前置驅動機構11相連，前置板1的后端可在前置驅動機構11的作用下上下翻轉；前置板2的后端可與后置板2的前端端面緊貼，后置板2的后端端面可與天窗3的內邊后端沿緊貼；；后置板2與后置驅動機構相連，后置驅動機構可帶動后置板2翻轉和前后移動。

所述天窗3內邊沿兩側長度方向布置有導軌4，導軌4與設置在后置板2兩側邊沿的滑塊5相適配，后置板2可沿導軌4滑動；在滑塊5內置有轉軸6，轉軸6的一端與后置驅動機構相連，后置板可繞轉軸6上下翻轉。

本發明中，如圖2~圖4所示，前置板1可為玻璃板，前置板1的前端端面外伸有連桿7，連桿7的懸臂端與前置驅動機構11的電機軸鍵連接，前置板1可繞電機軸上下翻轉；前置板1的前端端面外伸有輔助桿8，輔助桿8與開設在天窗3內沿前端的軸孔配合并用卡環固定，輔助前置板1翻轉；為了避免前置板1翻轉時與天窗3內沿干涉，前置板1的前端面下部設計為與天窗3前側內沿配合的第一弧面（前置板1的前端面和對應接觸的天窗3內沿均設有倒角），第一弧面半徑為前置板1厚度的一半；為了避免前置板1的后端面與后置板2的前端面干涉，前置板1的后端面下部為與后置板2的前端端面相配合的第二弧面。為了減少風振噪聲，前置板可為鋸齒狀前置板或波浪狀前置板，即在前置板的后端（沿天窗的寬度方向）邊緣開設非貫通的鋸齒槽（鋸齒槽的深度小于前置板1后緣厚度）或波浪槽；前置板1還可設計為凹槽狀前置板或半球狀前置板（如圖15~圖18所示），即在前置板1的上表面開設有半球狀的凹槽或在前置板1的上表面設有半球狀的凸起；前置板1還可設計為肋條狀前置板，即在前置板1的上表面設有肋條。本實施例中，如圖9和圖10所示，鋸齒狀前置板的后緣寬度為b，沿寬度方向共開設有40個深度為0.012b、寬度為0.012b、長度為0.012b的鋸齒槽；如圖10和圖11所示，波浪狀前置板的后端寬度為b，沿寬度方向共開設有40個圓弧半徑為0.0006b、深度為0.012b的波浪槽；如圖17和圖18所示，半球狀前置板上有147個半球；如圖13和圖14所示，肋條狀前置板上有33條肋條；如圖14和圖15所示，凹槽狀前置板上有48個凹槽。

本發明中，如圖5~圖8所示，后置板2可為玻璃板（若為玻璃板，可在玻璃板的兩側鑲金屬邊）；所述后置驅動裝置包括導軌4、電機驅動的轉軸6和滑塊5，所述導軌4布置在天窗3內邊沿兩側，導軌4與設置在后置板2兩側邊沿的滑塊5相適配，后置板2可沿導軌4滑動；在滑塊5內置轉軸6，轉軸6與后置板2相連，電機驅動轉軸6轉動時，后置板2可繞轉軸6上下翻轉。在后置板2兩側的轉軸6上分別安裝卷簧9，當后置驅動裝置驅動轉軸6旋轉時，卷簧9隨之拉伸或收縮，從而帶動后置板2沿導軌4移動；轉軸6的端部安設有擋塊10；為了避免后置板2翻轉時其后端端面與天窗3內沿干涉，后置板2的后端面下部可設計為傾斜面，本實施例中后置板2的后端面與天窗3頂面夾角為呈30°，后置板2的后端面上部為平面，其平面部分的厚度為3~5mm。

本發明中，控制單元內置于車輛的ECU系統，將前置板角度和后置板角度與車輛行駛狀態的關系編程輸入控制單元，控制單元根據車速對前置板角度和后置板角度進行調節（通過控制直流電機占空比對前置驅動機構11和后置驅動機構進行控制，來調整前置板1和后置板2的開度，也即前置板1或后置板2的上表面與車輛行駛方向的夾角，使行駛過程中車輛駕駛室內的噪音最小，此時前置板1和后置板2的開度為最佳開度。

一種天窗降噪組件最佳開度的確定方法包括以下步驟：

步驟一、控制單元設定前置板開度α的n個變化水平，如α₁，α₂，α₃，...，α_n，以及后置板開度β的m個變化水平β₁，β₂，β₃，…，β_m，前置板開度α與后置板開度β一共存在n×m種組合；

步驟二、選取車輛駕駛室內的某一點為檢測點，對每種組合進行實驗或者仿真計算，獲取監測點處的聲壓曲線或壓力脈動級曲線；

步驟三、對比不同組合情況下監測點處的聲壓曲線或壓力脈動級曲線第一峰值大小，選定峰值最小的α和β組合，該組合即為前置板1和后置板2瞬態最佳開度組合。

在步驟二中，具體仿真計算的過程為：

1）采用CFD軟件如Fluent等建立具體車型的流場幾何模型并劃分網格，設置邊界條件（如進口為速度進口，出口為壓力出口，車身為靜止壁面等）；

2）設置湍流模型為realizablek-e模型，并選取駕駛室內某一點為監測點，用于監測靜壓值，進行穩態計算，待監測點靜壓值穩定后停止穩態計算；

3）設置湍流模型為realizablek-e或LES，時間步長為0.0001s，進行瞬態計算，待監測點聲壓出現周期性變化或者穩定在一定范圍內時，對監測點的聲壓進行采集，采集的總時長為0.5s，得到該監測點處聲壓曲線（也可利用acoustic模型，將聲壓曲線進行FFT變換得到壓力脈動級曲線）。

以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、改進等，均應包括在本發明的保護范圍之內。